双曲面形浮式生产储油平台制造技术

本发明专利技术公开了一种双曲面形浮式生产储油平台。它包括：一浮体；所述浮体的垂直截面呈单叶双曲面形或旋转单叶双曲面形；沿所述浮体的轴向方向上，所述浮体的中部设有圆柱体形的中央舱；沿所述中央舱的外壁，设置有环形的储油舱；一生产甲板；所述生产甲板设于所述浮体的上端面上；所述生产甲板上设有油气处理模块、注水模块、水处理模块、供配电模块、辅助生产模块和生活楼模块。本发明专利技术克服了船型FPSO的固有缺陷，使其在继承传统FPSO迁移方便、可重复使用的优点的基础上，进一步改善稳性和水动力性能，提高储油效率和承载能力、降低建造难度和成本，为海上油田高效开发提供了一种新型装置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种双曲面形浮式生产储油平台。它包括：一浮体；所述浮体的垂直截面呈单叶双曲面形或旋转单叶双曲面形；沿所述浮体的轴向方向上，所述浮体的中部设有圆柱体形的中央舱；沿所述中央舱的外壁，设置有环形的储油舱；一生产甲板；所述生产甲板设于所述浮体的上端面上；所述生产甲板上设有油气处理模块、注水模块、水处理模块、供配电模块、辅助生产模块和生活楼模块。本专利技术克服了船型FPSO的固有缺陷，使其在继承传统FPSO迁移方便、可重复使用的优点的基础上，进一步改善稳性和水动力性能，提高储油效率和承载能力、降低建造难度和成本，为海上油田高效开发提供了一种新型装置。【专利说明】双曲面形浮式生产储油平台
本专利技术涉及一种双曲面形浮式生产储油平台，属于海洋工程
。
技术介绍
FPSO (Floating Production Storage and Offloading System,浮式生产储油装置)是集油气处理、储油与卸油、供热、发电、控制和生活功能为一体的海上浮式油气处理装置，主要由油气处理系统(上部模块)、储油与卸油系统(容器状浮体)和系泊系统等三大部分组成。FPSO的性能主要通过其安全性和操作性的优劣以及对功能要求的满足情况进行考查。从安全性和操作性考虑，FPSO应具有良好的稳性和水动力性能；从功能要求考虑，FPSO应具有较大的储油量、承载能力和甲板面积。FPSO的浮体外形决定其安全性、运动特性、浮体强度、储油效率以及建造成本和操作成本，而FPSO的运动性能又直接影响上部设备与仪器的正常工作、生产原油的质量和人员的舒适性。传统的FPSO —般利用旧油轮改造而成，或遵循标准船舶的设计理念设计、新建驳船形状的浮体。细长且不对称的船型浮体使永久系泊于某一海域的FPSO存在如下不足。其一，船型浮体运动性能较差。因船型浮体的水线面面积相对较大，垂荡固有周期一般在波能集中区域内，导致垂荡幅度较大；长宽尺度相差悬殊，导致浮体对环境力的作用方向非常敏感，尤其横摇严重，影响设备与仪器的正常工作、生产原油的质量、卸油、直升机起降、补给船靠泊和人员的舒适性。其二，生产成本和运营成本高昂。为了改善运动性能，减小设计载荷，船型FPSO —般配置带有转塔和流体接头的单点系泊系统，使FPSO具有360°全方位自由旋转的风向标效应，以规避风、浪、流带来的破坏力。但转塔和流体接头价格昂贵，生产周期长，设计人员和制造商很少，而且需要经常维修保养，存在因密封件泄漏等原因引起的潜在停产期，使油田生产成本大大增加。其三，浮体形状影响其强度。细长船型浮体的纵向中拱和中垂弯曲载荷很大，使浮体容易产生裂纹扩展并遭受疲劳破坏。对于使用旧船改装的FPS0，尤其是1985年之后建成的船舶，因为多使用了高抗拉强度钢材，疲劳破坏问题尤为严重。为了满足强度要求，一般需要进行局部结构加强，进一步增加了 FPSO的造价。其四，储油效率不理想。船型浮体的方形系数一般为0.75?0.93，所以船型FPSO的储油效率(即单位平面面积的储油量)也不够理想。其五，平面布置不合理。船型FPSO的上部模块布置一般是将生活楼布置在船首或船尾，致使生活楼总是处于危险油气之间，存在重大的安全隐患；细长型浮体和甲板增加工艺模块之间连接管系的长度和布置难度，且其总体布置沿袭油轮的布置方式，导致工艺流程管系复杂；长宽尺度比例较固定的甲板平面也不便于进行总体布置的优化设计。因此，随着可改造油轮数量的减少、人们对FPSO的重新认识以及对边际油田开发的需求，迫切需要改进FPSO的设计。 新一代FPSO采用了更能符合FPSO功能需求的浮体形式，其中，有代表性的是挪威SEVAN MARINE公司研发的圆筒形FPSO系列。其独特的圆筒形浮体外形消除了首摇激励，使浮体各个方向具有相似的运动性能，但圆筒形FPSO仍存在一些缺点，如浮体水线面较大，排水量相对于上部模块重量较小，垂荡运动幅度较大，易激发涡激振动，且甲板面积较小而紧凑，不利于危险区与非危险区的分离等。综上所述，为了充分发挥FPSO在海上油田开发中的潜力，有必要研发全新概念的FPSO浮体形式。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双曲面形浮式生产储油平台，本专利技术能够解决FPSO运动性能不佳的问题，可通过利用底部压载舱和双曲面上、下底面大小的不同及在底部增设固定压载物来调整重心位置，使其位于浮心之下，并通过深吃水设计加大浮心高度，从而使该平台成为一种无条件稳定浮体，在此前提条件下，减小结构自重，降低建造和运营成本。本专利技术所提供的一种双曲面形浮式生产储油平台，它包括:一浮体；所述浮体的垂直截面呈单叶双曲面形或旋转单叶双曲面形；沿所述浮体的轴向方向上，所述浮体的中部设有圆柱体形的中央舱；沿所述中央舱的外壁，设置有环形的储油舱；一生产甲板；所述生产甲板设于所述浮体的上端面上；所述生产甲板上设有油气处理模块、注水模块、水处理模块、供配电模块、辅助生产模块和生活楼模块。本专利技术中使用的“双曲面形浮体”具有较小的水线面面积，能够保证获得足够大的固有周期。在浮体长、宽尺度相同或相近的条件下，与船型FPSO相比，可以保证浮体对不同方向的海洋环境载荷都有良好的适应性，使浮体稳性更好。在不同方向的风、浪、流作用下具有相似的运动响应，基本消除了首摇激励，适于采用多点系泊系统，而没有必要使用昂贵的转塔和流体接头。且与圆筒形FPSO相比，双曲面形浮体上部外展的外形使甲板使用面积更大，更能满足甲板工艺模块的操作流程要求。另外，在保证稳性和保持主甲板面积不变的情况下，双曲面形浮体还能尽量加大型深，以加大浮体的横截面面积，增加浮体的有效装载体积；提高浮体的剖面模数，进一步增大结构强度，减小结构应力；并且因此来获得较大的排水量，免受大水线面面积所带来大波浪力的影响，减小波浪对浮体底部的激励所导致的垂荡响应。浮体的收缩的立面曲线形状比圆柱形的立面直线形状具有较小的迎风面积和较低的受力作用点，所受风载荷和风倾力矩更小，且更能分散海流的冲击作用，有利于减小阻力，抑制涡激振动，减小摇荡运动幅值。相同或相近的长宽尺度、适当外倾的横剖线和浮体下部的固定压载也使浮体各个方向的稳性更好，工作甲板的承载能力更大。当浮体侧面倾斜角度较大时，将使作用于其上的海冰以较弱的受弯方式破坏，因而具有明显的抗冰能力，可以适用于有冰海域。水上部分的外飘流线形外形能够减少波浪抨击和甲板上浪现象。本专利技术中单叶双曲面浮体的紧凑型设计可使其结构件的弯曲载荷和疲劳强度最小化；显著提高浮体的储油效率；安装与维修时，减少与工作船碰撞的危险。而且，紧凑的浮体还可显著节约用钢量，经粗略计算，与相同储油量的船型FPSO相比，本专利技术的浮体可节约用钢量近30%。浮体呈对称形状，结构简洁，适合进行模块化设计和建造，以降低成本、缩短建造工期，并且由于各模块结构的相似程度高，进一步降低了设计和建造的难度。本专利技术的浮体中部设置的中央舱，可用于敷设管线，直接通往所有舱室，而在油、水舱中不再需要任何管线，从而简化了设计、制造和操作。各种管线和电缆等原材料可比船型FPSO节约近30%。上述的双曲面形浮式生产储油平台中，所述浮体为双层底结构和双舷侧结构，其内部空间可用作压载舱，用来调整浮体的重心高度和控制吃水。上述的双曲面形浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双曲面形浮式生产储油平台，其特征在于：它包括：一浮体；所述浮体的垂直截面呈单叶双曲面形或旋转单叶双曲面形；沿所述浮体的轴向方向上，所述浮体的中部设有圆柱体形的中央舱；沿所述中央舱的外壁，设置有环形的储油舱；一生产甲板；所述生产甲板设于所述浮体的上端面上；所述生产甲板上设有油气处理模块、注水模块、水处理模块、供配电模块、辅助生产模块和生活楼模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王天英，赵帅，张建，徐志刚，刘锦昆，冯春健，蒋习民，刘真，
申请(专利权)人：中石化石油工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37