[发明专利]一种超深水海洋油气工程开发系统及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋油气开发技术，特别是一种超深水海洋油气工程开发系统及其安装方法。

背景技术

随着陆地、近海与中深海域油气资源的逐渐枯竭，为了满足人类对石油资源的巨大需求，当下深海(500～1500m)与超深海(1500m以上)油气田开发是世界石油工业的主要增长点。

目前世界上典型的深水海洋油气工程开发模式为“水面生产装置+立管系统+海底生产系统”，其中水面生产装置包括浮式结构和上部的油气处理系统。立管系统作为连接水面部分及水下生产系统的唯一结构，是海上油气田开发的重要组成部分。

目前，传统的深海油气开发水面生产装置主要有张力腿平台(TLP)、半潜式平台(SEMI-FPS)等。

在超深海巨大水深和高压的环境中，水中立管长度和重量自然急剧增加。然而，现有的主流技术将巨大的水中立管载荷由水面生产装置承担。故而随着工作水深的增加，对水面生产装置和水中立管系统的技术要求越来越高。

基于以上问题，目前TLP平台的限制工作水深为1500m左右，半潜式平台的限制工作水深在3000m左右，且这些应用于深海的传统的水面生产装置的建造成本、运营成本和维护成本高昂。

此外，传统的海上油气田开发作业需在所有设施就位后才可进行，这严重拖延了作业工期，降低生产作业效率，从而增加了油田开发的成本。

此外，超深海环境条件通常都很恶劣，除了水深的问题外，还有诸如飓风和台风的影响，传统的各类浮式生产装置均无预防台风和飓风的有效技术。

基于上述问题的存在，在超深海环境下，传统的海上油气田开发工程装备和工程模式的安全性、环保性、可行性和经济适用性均无法满足要求。

发明内容

为解决现有技术在超深海环境中遇到的上述问题，本发明要提出一种超深水海洋油气工程开发系统及其安装方法，以提升现有水面浮式生产装置的工作能力，可以安全、经济和有效地应对3000m以上水深的超深海环境的各项挑战。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超深水海洋油气工程开发系统，包括水面浮式生产装置、立管支撑浮筒、水中采油设备、上部柔性跨接管、下部刚性立管以及海底井口装置；所述的水中采油设备安装在立管支撑浮筒上；

所述的立管支撑浮筒位于海面下H1处，通过张力缆绳系泊在海床上以约束立管支撑浮筒在水中的运动；立管支撑浮筒上部设置有井口头，井口头的下端有立管通道；下部刚性立管的上端通过立管通道连接到立管支撑浮筒上部的井口头、其下端与海底井口装置连接；立管支撑浮筒上部的管线中转装置与上部柔性跨接管的下端相连接，上部柔性跨接管的上端连接至水面的浮式生产装置；海底的油气资源通过海底井口装置、下部刚性立管、立管支撑浮筒、水中采油设备、上部柔性跨接管，最终到达水面浮式生产装置，从而进行海洋油气资源的开发工作；所述的H1为200-350m。

本发明所述的立管支撑浮筒采用中央柱结构，中央柱边缘连接三根矩形截面悬臂浮筒，它们在平面上的夹角为120°，形成辐射状，矩形截面悬臂浮筒末端采用中性浮力的桁架结构。

本发明所述的立管支撑浮筒的上部安装有三个井口头。

一种超深水海洋油气工程开发系统的安装方法，包括以下步骤：

A、预备工作

将桩基、海底井口装置安装在海床上；拖曳立管支撑浮筒到达目标海域；

B、立管支撑浮筒的安装

B1、安装驳船利用吊装缆绳将立管支撑浮筒吊入到海面下H1处；

B2、安装驳船对立管支撑浮筒进行系泊定位安装，使得张力缆绳与桩基连接；

B3、将立管支撑浮筒用三根张力缆绳系泊在位于海床的桩基上；

C、下部刚性立管的安装

C1、水面浮式生产装置运行到达海上目标作业区，水面浮式生产装置利用下入管柱完成下部刚性立管与海底井口装置的对接；

C2、水面浮式生产装置通过向立管支撑浮筒中注入氮气，上浮，完成与下部刚性立管的连接，并张紧下部刚性立管；

D、水中采油设备的安装

水中采油设备在位于立管支撑浮筒上部的导向设备的辅助下，下放安装在立管支撑浮筒上部的井口头处；

E、上部柔性跨接管连接立管支撑浮筒与水面浮式生产装置

借由水下远程控制机器人的辅助，完成上部柔性跨接管对管线中转装置的连接。

本发明步骤C1所述的下部刚性立管与海底井口装置的对接方法包括以下步骤：