[发明专利]深水钻井生产立式储油平台及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及领域为海上石油钻井和生产设施中的石油储存系统，尤其涉及一种深水钻井生产立式储油平台及其操作方法，其利用油水置换来储油和卸油的方法不会将储油置换出的含油污水直接排放入海水中。

背景技术

图1和图2A展示了传统经典深吃水立柱式平台100的前视图和透视图。图2A中深吃水立柱式平台100包括一个用来海上石油钻井和生产的上部设施202和船体204。上部设施202位于水线200以上。该船体204位于上部设施202的下方，通常是650到750英尺长，90至160英尺直径，直立漂浮在水上，船体大部分淹没在海水中。该船体204设计吃水通常在600到700英尺，具体吃水取决于深吃水立柱式平台100服务的当地海洋环境条件。

船体204包括三个主要组成部分：硬舱206位于船体的上部，其主要为船体204提供浮力和支撑上部设施202；中间舱208位于硬舱206的下面，其提供贮油功能或完全灌满海水；软舱210位于深吃水立柱式平台100的底部，为平台提供必要的稳性压载。硬舱206包括一个在下端的压载水舱214和位于硬舱206中心的中心井212。中心井212自下而上充满水，并且通过水密的、贯穿中间舱208到深吃水立柱式平台100底端的水通道218(或立管导管)与平台下端的外部海水直接连接。水密甲板220可以应用在通水通道218的顶部(位于硬舱206的中心井212)和底部(位于软舱210的底部)。图2B表示的是一个置于硬舱206中的水通道218的顶部水密甲板220。水密甲板220可以包含多个水密甲板开口222，为方便穿过水通道218。此外，设置于深吃水立柱式平台100外壁的锚缆系统216连接海底从而能够保证深吃水立柱式平台100在海水中的定位。

对于传统经典的深吃水立柱式平台，如图1和2A中显示的深吃水立柱式平台100，可以采用湿式储油系统来存贮生产出的原油。湿式储油的定义是，原油储存通过对同一储油舱内的油水置换来实现，油的比重比水轻，浮在水上面，自然形成一个油水界面层。利用湿式储油方法的优点是立式储油舱外部压力和内部水压力基本上是平衡的，这样可以使深吃水立式储油舱壳体结构的设计更经济。缺点是如果油水置换排放出的油水界面含油混合水体不经过处理直接排放入海水中，可能造成环境污染。传统观点认为没有昂贵的专业设备，是难以完全将大量的排出的含油混合水进行分离，同时大量设备的安放也将显著增加平台上部设施的重量。为了解决可能的污染问题并符合环境有关法律规定，传统深吃水立柱式平台采用的方式是将生产出的石油通过一个深水管道输运到岸上，而不是将石油用湿式储油方法存储在平台的储油舱内然后通过穿梭油轮输出。然而，深水外输管道通常是非常昂贵的，因为深水海上油田通常离海岸都非常远。

综上所述，有必要研发一种改进的储油系统并能够将其应用于海上石油钻井和生产平台。

另外一个需要是储油系统采用改进的是油水置换方法，使排放出的含油混合水体完全实现油水分离后再将水排入大海，从而避免环境污染。

本发明涉及的系统和方法满足这些需要并给出了改进的技术。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种深水钻井生产立式储油平台及其操作方法，采用立式储油系统，并利用油水置换来储油和卸油的方法，使排放出的含油混合水体完全实现油水分离后再将水排入大海，从而避免环境污染。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明深水钻井生产立式储油平台，可以用来从事深海石油钻井、生产和大量原油存贮，其特征在于，包括一个用来海上石油钻井和生产的上部设施和一个深吃水的船体，船体部分大部分在水面以下，包括三个主要组成部分：(1)硬舱位于船体的上部，其主要为船体提供浮力和支撑上部设施；(2)中间舱位于硬舱的下面，提供贮油功能即为储油舱；(3)软舱位于该平台的底部，为平台提供必要的稳性压载；硬舱包括一个在下端的压载水舱和位于硬舱中心的中心井；中心井自下而上充满水，并且通过水密的、贯穿中间舱即储油舱到浮式平台底端的通水通道或者立管导管与平台下端的外部海水直接连接。

前述的深水钻井生产立式储油平台，其特征在于，可进一步包括一种位于船体中间部分的立式储油系统，其包括一个储油舱，里面储有油和水，储油舱垂直方向的尺寸通常大于水平方向的尺寸，因此称为立式或垂直储油系统，可以采用湿式储油即原油储存通过对同一储油舱内的油水置换来实现存贮生产出的原油和外输，从而替代昂贵的深水原油外输管道和节省船体的建造成本。