[发明专利]一种深水浮式平台中试试验压载水系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种深水浮式平台中试试验压载水系统及其控制方法，包括：中试试验水池、中试试验模型、注水组件、出水组件和控制组件，中试试验模型包括深水钻井生产立式储油平台和压载水舱，压载水舱设在深水钻井生产立式储油平台上，注水组件的两端、出水组件的两端均与中试试验水池和压载水舱连通，注水组件伸入压载水舱端侧的高度高于出水组件伸入压载水舱端侧的高度，控制组件分别与注水组件、出水组件电连接，以对注水组件和出水组件的动作进行控制。本发明的中试试验压载水系统简单可靠、操作方便，造价低廉，易于施工，能有效保持浮式平台中试模型的浮态，保证中试试验的顺利进行，为各类新型深水浮式平台中试研究提供保障。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程领域，具体而言，特别涉及一种深水浮式平台中试试验压载水系统及其控制方法。

背景技术

在海上作业的浮式平台需要一套完整的压载水系统来保证其具有良好的浮态。随着近海油气资源的日益减少和油气田开发的总成本不断增加，对新型深水海洋平台研发要求不断提高。中国专利CN103912245A和美国专利US9327805B2共同提出了一种“新型深水钻井生产立式储油平台”，它采用油水置换技术把Spar平台生产的原油储存在平台主体位于水面以下的储油舱中，从而大大减小了深海油气开采成本。

油水置换技术也叫湿式储油技术，该技术已被国外石油公司广泛用于重力式混凝土储油平台和海底储油舱。油水置换储油技术的原理为：油水不相溶且油的密度低于水；储油时，原油以较低的速度从舱顶注入储油舱，油会浮在水的上面，相同体积的海水则从舱底被排出舱外，同时，油和水在舱内会自发地形成一个油水界面；卸油时，从舱顶以较高的速度抽取原油，由于舱底的海水与外界海水连通，海水受静水压力的作用从舱底进入储油舱并填充原油空间。在储卸油过程中，油水界面上下移动，不断调整舱内原油和海水的相对体积，使储油舱始终保持充满液体状态。由于湿式储油舱内始终充满油和水且位于水面以下，受风浪、海流和冰等影响较小，结构承受载荷较小，需要的舱容和压载量较小，因此，与传统干式储油技术相比，油水置换技术的储油成本较低，且储油安全性较高，优势非常明显。

新型深水海洋平台的研发需要做大量的模型试验进行验证。研发新型深水海洋平台需要逐步跨越技术成熟度台阶，其中小试的技术成熟度可达到4-5级。按照国际新技术研发就绪度的标准（TRL），必须进行高仿真度的中试试验，使技术就绪度达到7级，从而将该项新技术推向工业应用。在中试试验中必须考虑该新型平台的压载水系统及其控制方法。

目前浮式平台试验绝大多数采用小尺度非钢质材料模型在室内进行，鲜有大尺度钢质材料室外环境系统齐全的中试试验，遑论适用于中试试验的压载水系统及其控制方法。

浮式平台中试试验压载水系统的设计需考虑该新型平台的技术要求及中试试验的成本及可行性。对于中国专利CN103912245A和美国专利US9327805B2共同提出的“新型深水钻井生产立式储油平台”，在储油流程，等体积的原油将等体积的海水置换出储油舱，平台载重减小，在卸油流程，等体积的海水将等体积的原油置换出储油舱，平台载重增大。相应地，平台的吃水将会发生变化。为保证中试试验的顺利进行，需设计一套保持该新型浮式海洋平台吃水不变的压载水系统。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种简单可靠、操作方便，造价低廉，易于施工，能有效保持浮式平台中试模型的浮态，保证中试试验的顺利进行，为各类新型深水浮式平台中试研究提供保障的深水浮式平台中试试验压载水系统及其控制方法。