使用水下柔性儲存裝置的淺水油氣平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于海洋油氣開發領域，特別是涉及一種使用水下柔性儲存裝置的淺水油氣平臺。
【背景技術】
[0002]海上油田產出原油后有兩種方法來進行后續處理:I)用海底管道輸出；2)儲存在儲油裝置里定期用穿梭油輪運出，該儲油裝置可以是生產平臺的一個固定組成部分，也可以是單獨的一個結構。如果一個海上油田的產量不夠大，鋪設昂貴的海底輸油管道就得不償失，這種情況下要開采就只能使用某種低成本但安全可靠的儲油裝置。
[0003]儲油裝置具體安置在哪里事關重大。可選的位置只有三個:I)水線面以上并固定在平臺上層組塊中；2)水面上作為浮式結構的一部分;3)水線面以下作為平臺下層結構的一部分，或作為一個單獨的設施。位于水線面以下的儲油裝置需要通過管系與平臺生產組塊相連接來進行原油的裝卸作業。在實際應用中三個位置各具優、缺點。I)在水線面以上時:儲油裝置通常作為上層組塊的一個固定部分，直接置于工藝模塊和生活模塊之下。優點是不受海浪和潮汐產生的海流力的影響。然而，巨大的儲油裝置安置在工藝模塊和生活模塊之下會構成嚴重的安全隱患。此外，更糟糕的是這種布局給平臺頂部增加了巨大重量，使之在原油裝卸過程中產生很大的重量變化，從而極大地影響了平臺的運動響應特點。因此，這種方案目前僅少量應用在位于極淺水域的固定式平臺上。2)在水面:優點是可以很容易地增加平臺類似船形FPSO浮式結構的儲油容積。但缺點是，浮式結構易受風浪產生的環境力的影響，從而需要依靠一個昂貴的錨泊系統或定位系統來保持海上定位，因此會比常規的固定平臺成本要高得多。為此，浮式結構只有在深水采油或淺水采油所需的輸油管道實在成本太高時才會用到。3)在水線面以下:無論對于固定式平臺還是浮式平臺，這都是最佳位置，因為只要儲油罐在水下的深度足夠深，由風產生的環境力就完全消失了，由波浪產生的環境力也會大大減弱。此外，平臺的重心也會下降，總體來說有利于平臺的動力特性和運動響應。不過水下儲油裝置會面臨許多挑戰。最嚴峻的挑戰是如何處理裝卸油時產生的巨大浮力和相應的平臺重量變化。
[0004]水下儲存裝置通常有兩種方法來儲存處理過的原油或其他液態碳氫化合物。第一種叫“濕式儲油法”，即將油和海水一起儲存在同一個儲油罐里。由于密度不同，原油或液態碳氫化合物會浮在儲油罐的上方，并且雖然油水會直接接觸但兩者會自然分成上下兩層。在裝油作業時處理過的原油被注入儲油罐中，同時等量的海水會被排放出儲油罐，從而使儲油罐內液體的體積保持不變。卸油的過程正好相反，海水被注入罐中而等量的原油被擠出罐外。該儲油法的最大優點是裝卸油時儲罐的坐底重量變化很小，變化量僅為最大坐底重量的15%左右。另一個優點是，由于儲罐在整個使用壽命中其內部的壓力與外部的海水始終保持流體靜力的壓力平衡，因此不需要將它設計成壓力容器。然而，該方法也有三大缺點。第一就是對環境污染的擔憂。由于儲罐在水下不斷地晃動，原油和海水的接觸面會產生一個混合層，該混合層如釋放出去就會對環境造成污染。第二是隔熱問題，油保持液態需加熱保溫，而外部進來的水是冷的，因此油水大面積的接觸很難對原油采取保溫措施。第三，該方法無法存儲水溶性液體，例如甲醇。正是由于這些缺點，特別是環境污染問題，盡管業內人士作出了巨大的努力，但濕式儲油法無論是在固定平臺或浮式平臺上得到實際應用的案例極少。
[0005]第二種儲油的方法叫“干式儲油法”。使用此法油水不會直接接觸，因此無論處理過的原油還是液態碳氫化合物都可以儲存在水下儲罐中。此外，原油可以很好地保溫。不過，該方法面臨兩個嚴重挑戰。首先，卸油過程中會產生大量浮力。其次，需要使用惰性氣體，而惰性氣體泄漏會對環境造成污染。將惰性氣體注入封閉儲油罐油層上方空間來阻止原油揮發的氣體漏出儲罐造成空氣污染。然而，應用中惰性氣體的產生、注入并形成密封層、排氣等過程都可能會泄漏并成為污染源。以上提到的多個嚴重挑戰中，消除大量浮力問題的解決方法通常是使用一個水泥制造的重力基礎來抵消卸油過程中產生的浮力。另外一種解決過量浮力的方法是在儲油罐邊上另外建造幾個壓重罐，卸油時往壓重罐里注水來抵消整體產生的浮力。不論哪種方法都會使整個儲存裝置本身很笨重。上述的種種問題，使干式儲油法在海洋采油行業得到實際運用的案例很少，在僅有的案例中絕大多數應用于水泥重力基礎平臺。
[0006]在2012年10月23日，美國專利文獻US8292546B2公開了一種干式儲油法的具體方案，提出一個液體儲罐配一個相對應的海水壓重罐，兩者對稱，在兩罐內液體上方都注入有惰性氣體并互通。裝卸油作業時該儲油裝置通過兩套油/水栗系統不斷地進行油水重量置換來保持裝置總質量的一致性，同時裝置重心只可以沿一個軸線上下移動。該系統的最大優點是在裝卸油的過程中裝置的總重量始終保持一致。然而，該裝置存在三個問題。第一，裝置整體的實際儲量很低，因為系統的50%以上的容積需用于儲存海水和惰性氣體。因此，干式儲油法卸油時會產生超過50%的過量浮力，而濕式儲油法只產生約15%的浮力。為了解決上述過量浮力的問題，通常使用沉重的水泥結構，而不是使用海上平臺常用的鋼材料。水泥結構直接坐底，容易產生底部沖刷掏空現象，給平臺安全造成隱患。第二，由于海水壓重罐的存在，增加了裝置的總體重量。第三，整個儲油裝置的有效運作需要依賴可以對儲油罐和壓重罐中的原油或海水分別進行同抽同排的一個復雜的組合栗系統，該系統存在長期可靠運行的安全隱患。

【發明內容】

[0007]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種使用水下柔性儲存裝置的淺水油氣平臺，該平臺安全環保，采用柔性軟袋儲存介質，實現介質與水的分離，容積利用率高，成本低。
[0008]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種使用水下柔性儲存裝置的淺水油氣平臺，包括井口平臺和生產組塊，所述井口平臺和所述生產組塊均設有粧基部件，在生產組塊的粧基部件上設有支撐底座;在所述生產組塊的下方設有與其固接的水下柔性儲存裝置;所述水下柔性儲存裝置落放在所述支撐底座上，二者通過水平定位結構連接;所述水下柔性儲存裝置包括密閉儲罐和多個存儲單體，多個所述存儲單體豎直排列固接在所述密閉儲罐中；所述密閉儲罐設有與外界連通的水管;所述存儲單體設有一個柔性軟袋和一個開放式護套，在所述柔性軟袋上設有與所述生產組塊連接的裝卸介質管道，所述裝卸介質管道固定在所述開放式護套上。
[0009]在所述柔性軟袋上設有與所述生產組塊連接的注排氣管道。
[0010]在所述開放式護套的頂部設有與所述生產組塊連接的海水回收監測管道。
[0011]在所述柔性軟袋的底部設有一連接法蘭，底部連接法蘭與所述開放式護套的底部連接，在所述柔性軟袋上設有與所述生產組塊連接的熱介質加注管道，所述熱介質加注管道的下端插入至所述柔性軟袋的底部。
[0012]多個所述存儲單體組合成一個蜂窩狀結構，在相對的密閉儲罐內壁與所述開放式護套之間設有連接鋼板。
[0013]所述水管固接在所述密閉儲罐的外側壁上，所述水管的出水口連接在所述密閉儲罐的頂部，所述水管的入水口設置在所述密閉儲罐的下方，在所述水管上設有單向閥。
[0014]在所述密閉儲罐遠離所述井口平臺的一側固接有防撞護舷系統I。
[0015]所述生產組塊由多根管狀支腿支撐，所述管狀支腿固定在所述密閉儲罐的底板上，多根所述管狀支腿之間通過鋼構件相連。
[0016]所述水平定位結構包括固定