具有可壓艙旋轉(zhuǎn)對稱外殼和船井的開采單元的制作方法
【專利摘要】一種浮式開采單元可操作以用于油氣開采和儲存。開采單元在操作中呈現(xiàn)使得可以連接由合適的材料制成的一個或多個松弛懸掛立管(5)。這種單元包括外殼(1)和位于外殼(1)的上端中的甲板(12)，該甲板根據(jù)預(yù)期應(yīng)用被適當(dāng)?shù)匮b配。該浮式開采單元的區(qū)別特征在于，外殼(1)被構(gòu)造成允許立管(5)懸浮在設(shè)置在位于外殼(1)的中心處的豎井/船井(3)中的至少一個框架(6)上，其中外殼(1)的垂直運(yùn)動被最小化，并且除了在將一個或多個立管(5)連接到至少一個框架(6)上期間的相應(yīng)保護(hù)之外，所述單元的船井(3)包圍并保護(hù)所述一個或多個立管(5)的上部和固定管以用于抵抗諸如波浪、冰和船的碰撞的外力將流體輸送至所述開采單元的處理設(shè)備。
【專利說明】具有可壓艙旋轉(zhuǎn)對稱外殼和船井的開采單元
【背景技術(shù)】
[0001]對于油氣鉆探，以及在海上開采油氣的儲存和開采，存在大量想法。當(dāng)前，選擇例如基于船體或半浸入式平臺的單元的浮式開采單元以進(jìn)行多種近海開發(fā)。
[0002]對于浮式開采單元，常見的是通過在海底采用管線和從海底到開采單元的柔性立管而將井連接至開采單元。一種可選方案是采用從獨(dú)立式垂直"剛性"立管的頂部開始的柔性立管，其中立管由浮力元件保持，即混合立管結(jié)構(gòu)。使用柔性立管是因?yàn)榭紤]到它們抵抗開采單元和對應(yīng)的連接點(diǎn)之間的相對運(yùn)動的能力，對應(yīng)的連接點(diǎn)可能位于海底，或者對于混合方案來說，位于剛性立管的頂部處。
[0003]在深海情況中，采用從海底開始的柔性立管更加復(fù)雜和昂貴，這是因?yàn)橹T如浮力元件的不同相關(guān)裝置必須剛好確保柔性立管設(shè)法承載其自身的重量。由鋼(SCR)制成的松弛懸掛立管(即，由鋼或諸如鈦之類的其它合適的材料形成的全焊接管)在深海情況中的使用將明顯地降低復(fù)雜性和成本，這是因?yàn)檫@種立管可以承載其自身的重量并且可以布置成懸鏈線結(jié)構(gòu)。
[0004]為了能夠使用剛性立管，可行的是在浮式開采單元和海底的固定連接點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)可接受的相對運(yùn)動。
[0005]存在實(shí)現(xiàn)可接受的相對運(yùn)動的不同的浮式開采單元。然而，所有所述浮式開采單元都具有一些形式的限制，如對工具的負(fù)載能力、立管的懸掛點(diǎn)、立管的連接、轉(zhuǎn)塔/旋轉(zhuǎn)缸的使用，立管在波浪區(qū)域中的保護(hù)、所述單元的安裝、立管在海底的預(yù)安裝、用于所開采的石油、所開采的水、所開采的濃縮物的儲存能力、以及從立管的連接點(diǎn)的泄漏期間的安全性。根據(jù)已知的公開可用的技術(shù)，主要參考授權(quán)的挪威專利N0319971，其公開了圓柱形類型、主要是平底的近海平臺，其中圓柱直徑明顯大于平臺的深度。平臺的水下部分的浮力中心位于平臺的重心的下面。這種構(gòu)造已經(jīng)以多個方式(例如，通過為甲板上的裝載和石油的儲存都提供大的容量)顯現(xiàn)是有利的。平臺的形式使得根據(jù)天氣和風(fēng)力條件轉(zhuǎn)動的動作是多余的，并且其運(yùn)動和應(yīng)力與其它類型的浮式設(shè)施相比較小。
[0006]在專利申請W02009136799A1中公開了這種平臺的另一種發(fā)展，其特別適合用在易暴露到冰的水域中。平臺的外殼/主體分成多段，其中外殼直徑沿向下方向分別減小、保持恒定和增加。此外，平臺可以具有連接部件，該連接部件本身具有浮力，以用于連接/引導(dǎo)管線、立管和類似部件。
[0007]對于布置成懸鏈線結(jié)構(gòu)的鋼制立管，重要的是平臺具有被調(diào)整到立管的運(yùn)動特性。這種調(diào)整通過合適的外殼設(shè)計(jì)并優(yōu)化定位在外殼的下部中的法蘭盤結(jié)構(gòu)("艙底箱")來實(shí)現(xiàn)。該法蘭盤結(jié)構(gòu)被形成為具有大于主外殼的直徑的環(huán)形結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種開采單元，所述開采單元被構(gòu)造成應(yīng)用由諸如鋼或鈦之類的合適的材料制成的松弛懸掛立管。本發(fā)明期望被用在具有惡劣天氣條件的深水和海域中。[0009]合適的材料因此被限定為具有使由這種材料制成的立管能夠承載其自身重量的材料性質(zhì)的材料，并且可配置成懸鏈線結(jié)構(gòu)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，上述目標(biāo)是由如在權(quán)利要求1中限定的、具有在該權(quán)利要求的特征部分中限定的表征特征的開采單元實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求2-11中公開了本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例。
[0011]更具體地，本發(fā)明包括用于尤其在深海處的油氣開采和儲存的浮式開采單元/平臺，其中本發(fā)明的開采單元具有使得能夠連接由諸如鋼之類的合適材料制成的一個或多個松弛懸垂/懸掛立管的運(yùn)動特性。該單元包括外殼和位于外殼的上端中的甲板，該甲板根據(jù)所述平臺的預(yù)期應(yīng)用被適當(dāng)?shù)匮b配。此外，本發(fā)明的特征在于，外殼被構(gòu)造成允許所述例如由鋼(SCR)制成的立管懸浮在設(shè)置在位于外殼的中心處的豎井/船井中的至少一個框架上，即其中外殼的垂直運(yùn)動是最有利的。除了在將所述一個或多個立管連接到所述至少一個框架上期間的相應(yīng)保護(hù)之外，船井還被構(gòu)造成使得該船井包圍和保護(hù)所述一個或多個立管的上部和固定管以用于抵抗諸如波浪、冰和船的碰撞的外力將流體輸送至處理設(shè)備。
[0012]深水此后被限定為具有4500米或更深的深度的水。
[0013]而且，被認(rèn)為有利的是，本發(fā)明的單元可以被壓艙，使得至少一個框架的垂直位置在所述一個或多個立管的安裝期間被調(diào)整到位于吃水線上方的位置。
[0014]通過在所述單元操作期間將所述至少一個框架定位在吃水線下方，因?yàn)檫@種位置在船井內(nèi)產(chǎn)生更多被抑止的水運(yùn)動，或者在所述單元操作期間將所述至少一個框架定位在吃水線下方以用于防止在立管中的一個或多個中發(fā)生的泄露引起諸如爆炸和/或著火之類的意外事故，這種意外事故會再次影響其它安裝好的立管中的一個或多個，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。
[0015]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，船井延伸到平臺上方以減小船井中的諸如爆炸和/或著火之類的一個或多個意外事故的影響。換句話說，船井的這種延伸是有利的，這是因?yàn)槠溆兄谂Ρ苊獯畢^(qū)域內(nèi)的一個或多個事故影響主甲板上的區(qū)域或處理區(qū)域。
[0016]在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，船井在其下端處具有圓錐形形狀，從而允許立管的靜態(tài)和動態(tài)角偏轉(zhuǎn)。
[0017]在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，外殼裝配有減少在外殼被浸入水下之后的沖壓和搖擺運(yùn)動的突出部或法蘭盤。
[0018]在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，外殼的形狀是圓形的，或者大致圓形的，和/或外殼的外側(cè)壁具有繞所述單元的垂直中心軸線的主旋轉(zhuǎn)對稱性。
[0019]在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，所述單元的吃水深度(t)明顯小于所述單元的直徑(D)。例如，T和D之間的比值可以小于0.5，更優(yōu)選地小于0.4。
[0020]本發(fā)明的單元的水下部分的浮力中心優(yōu)選地被定位得比所述單元的重心低。
[0021]本發(fā)明的外殼的主旋轉(zhuǎn)對稱外側(cè)優(yōu)選地可以包括從外殼的上端開始計(jì)算/測量的至少三段:
[0022]上段，所述上段沿著中心軸線在向下方向上具有減小的直徑，
[0023]中間段，所述中間段具有圓柱形形狀或接近圓柱形形狀，和
[0024]下段，所述下段具有圓柱形形狀或接近圓柱形形狀并且具有大于中間段的直徑。
[0025]最后，優(yōu)選的是本發(fā)明的開采單元被構(gòu)造/裝配成使得所述開采單元以對地靜止的方式被保持在水下，而與例如天氣和風(fēng)力條件的外力無關(guān)。這種對地靜止位置使得可以安裝多個立管。
[0026]松弛懸掛立管在操作中將被拉向船井結(jié)構(gòu)中的平臺/單元的中心。在船井內(nèi)，設(shè)置懸浮框架，其中立管被緊固在懸浮框架中，所述懸浮框架還連接至開采單元/平臺中的管狀系統(tǒng)。一個或多個懸浮框架被放置成使得可以在平臺具有其最小吃水深度時在水上方進(jìn)行立管的連接(干連接)。除了給予抵抗任何冰或船碰撞的保護(hù)之外，立管在中心船井中的布置還提供立管上的減少的波浪運(yùn)動。
[0027]如前所述，船井定位在外殼的中心中。在該位置中，垂直運(yùn)動是最小的，這主要是由于來自搖擺和沖壓運(yùn)動的小/微小貢獻(xiàn)。
[0028]本發(fā)明的開采單元可以在碼頭完成，并且可以被拉出并安裝在油/氣田中以準(zhǔn)備運(yùn)轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生顯著的成本和時間節(jié)省。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]在下文中將采用一些示例性實(shí)施例并參照附圖進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明的開采單元，其中
[0030]圖1是本發(fā)明的開采單元的橫截面的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在本發(fā)明的實(shí)施例中，開采平臺或單元包括圓柱形外殼1，其具有由外殼I的一個或多個側(cè)壁設(shè)置的近似圓形外形。概念，近似圓形，在本案中還包括多邊形設(shè)計(jì)，如在側(cè)壁由大量連接在一起的平面元件或表面(都位于外殼I的周邊周圍)組裝或形成時。外殼I包括在下面或下方的沉重地向外突出的平臺盤2，通常稱為法蘭盤或"艙底箱"，并且該平臺盤2有助于在平臺暴露至諸如波浪之類的外力時明顯地減少平臺的運(yùn)動。垂直開口(以后稱為"船井3")位于外殼I的中心中，其中在下部中設(shè)置有用于懸掛優(yōu)選由鋼(SCR)制成的立管5的框架6。框架6在正常操作吃水期間是浸在水中的。然而，平臺在連接立管5期間的吃水深度減小，使得懸浮框架6位于吃水線上方。例如由鋼(SCR)制成的松弛懸掛立管5在柔性連接裝置9處懸掛在框架6中。柔性連接裝置9例如可以是撓性接頭或由諸如鈦或高強(qiáng)度鋼之類的合適材料制成的立管5的柔性上部。例如由鋼制成的固定管從柔性連接裝置9緊固至懸浮框架6的位置處連接至立管5，并且還連接至平臺在處理甲板13上的處理工具。例如由鋼(SCR)制成的松弛懸掛立管5從船井3中的懸浮以懸鏈線結(jié)構(gòu)延伸至海底。
[0032]在圖示的實(shí)施例中，船井3具有圓柱形形狀，該圓柱形形狀在其下部中可以被給予向外指向的圓錐形形狀4,以在立管5和外殼I正在移動的情況下在立管5和外殼I之間獲得一距離。為了避免船井區(qū)域中影響主甲板12或處理甲板13上的區(qū)域的事故，船井3延伸到處理甲板13上方。在主甲板12上方，延伸的垂直船井3變窄以用于增加可用于容納主甲板12上以及定位在上方的處理甲板13上的工具的空間。在平臺的頂部處，在船井3的延伸范圍內(nèi)，如圖1所示，任選地安裝有用于天氣防護(hù)的防爆板14。
[0033]為了減少船井3內(nèi)的水運(yùn)動，處于使立管5懸浮的位置中的框架6被給予足以減緩水的流入和流出的水平區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種用于油氣開采和儲存的浮式開采單元，其中所述開采單元具有使得能夠連接由合適的材料制成的一個或多個松弛懸掛立管(5)的運(yùn)動特性，其中所述浮式開采單元包括: 外殼Q)，和 位于外殼(I)的上端處的甲板(12)，甲板(12)根據(jù)所述平臺的預(yù)期應(yīng)用被適當(dāng)?shù)匮b配， 其特征在于， 外殼(I)被構(gòu)造成允許所述一個或多個立管(5)懸浮在至少一個框架(6)上，所述至少一個框架設(shè)置在外殼(I)的中心處的豎井/船井(3)中，其中外殼的垂直運(yùn)動在操作中被最小化；以及 除了在將所述一個或多個立管(5)連接到所述至少一個框架(6)上期間的相應(yīng)的保護(hù)之外，所述浮式開采單元的船井(3)包圍并保護(hù)所述一個或多個立管(5)的上部和固定管以用于抵抗外力將流體輸送至所述浮式開采單元的處理設(shè)備，所述外力例如是波浪、冰和船的碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮式開采單元，其特征在于，所述浮式開采單元能夠被壓艙，使得在所述 一個或多個立管(5)的安裝期間所述至少一個框架(6)的垂直位置獲得位于吃水線(7，8)上方的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浮式開采單元，其特征在于，所述至少一個框架(6)在使用所述浮式開采單元時位于吃水線(7，8)的下方以用于抑止在船井(3)中的水運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浮式開采單元，其特征在于，所述至少一個框架(6)在使用所述浮式開采單元時位于吃水線(7，8)的下方以用于防止所述一個或多個立管(5)中的一個或多個中的泄漏產(chǎn)生意外事故，所述意外事故例如是爆炸和/或著火，所述意外事故會再次影響其它安裝的立管(5)中的一個或多個。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，船井(3)延伸到平臺(12)上方以減小船井(3)中的諸如爆炸和/或著火之類的一個或多個意外事故的影響。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，船井(3)在船井(3)的下端處具有圓錐形形狀(4)，從而允許所述一個或多個立管(5)的靜態(tài)和動態(tài)角偏轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，外殼(I)裝配有用于減少所述浮式開采單元操作時的沖壓和搖擺運(yùn)動的法蘭盤(2)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，所述單元能夠操作以在操作時保持對地靜止位置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，外殼(I)具有為圓形或大致圓形的外形。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，外殼(I)的外側(cè)壁具有繞所述浮式開采單元的垂直中心軸線的主旋轉(zhuǎn)對稱性。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，所述浮式開采單元的吃水深度(T)和所述浮式開采單元的直徑(D)之間的比值小于0.5。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，所述浮式開采單元的水下部分的浮力中心被定位得比所述浮式開采單元的重心低。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的浮式開采單元，其特征在于，外殼(I)的主旋轉(zhuǎn)對稱外側(cè)包括從外殼(I)的上端開始計(jì)算/測量的至少三段: 上段，所述上段沿著外殼(I)的中心軸線在向下方向上具有減小的直徑， 中間段，所述中間段具有圓柱形形狀或接近圓柱形形狀，和 下段(2)，所述下段具有圓柱`形形狀或接近圓柱形形狀并具有大于中間段的直徑。
【文檔編號】B63B35/44GK103442979SQ201280007336
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月1日
【發(fā)明者】簡·維大·阿瑞森斯, 奧托·斯卡賈斯坦德, 卡瑞·斯夫爾特森 申請人:塞萬海洋股份有限公司