海洋石油开采工程（第八章海上油气储存与集输）

1、海洋石油开采工程（第八章海上油气海洋石油开采工程（第八章海上油气储存与集输）储存与集输）一、浮式生产储油轮一、浮式生产储油轮浮式生产储油轮（Floating Production Storage Offloading, FPSO），它与单点系泊相连接形成海上石油终端，是一种具备多种功能的浮式采油生产系统，它是海上储油最常用的一种方式。不仅能节约投资费用，而且机动性好，在结束一个油田的生产之后，可以立即迁移用于另一个新油田的开发；其缺点是受环境影响大，在恶劣的气候条件下不能连续生产。第一节第一节海上海上储油储油系统系统浮式生产储油轮可以专门设计建造，也可以购置旧油轮经改造而建成，它一般具备三种功

2、能： 油、气、水处理功能 原油储存功能 卸油外输功能有些海上油田的开发，把油、气、水处理功能放在平台上，因此，有些浮式生产储油轮只有后面两种功能，简称为储油轮。第一节第一节海上海上储油储油系统系统浮式生产储油轮（）浮式生产储油轮（）第一节第一节海上海上储油储油系统系统生产储油轮要接收油田各油井开采出来的油井液，并进行油气计量、油气分离，使原油经过油气处理达到商品原油质量标准后储存待运。因此，用作储油的油轮，应满足装油作业的要求并配有下面设施：油油舱舱是油轮用来装油的部分，用单层舱壁将油舱分隔成若干个独立的舱室。当油轮摇动时，可减少油品的水力冲击，增加油轮的稳定性。油轮四周边部舱室可用作海水压载

3、舱室，通过注入或抽出海水来调节装油作业时的平衡。主要有进油和装油管系，装油泵组、出售原油的计量和标定装置、装油生产作业的仪表监测和控制系统、用于舱室密封气的生产装置和管系、油舱清洗设备和管系、储油舱加热保温热力系统等。此外，还有齐全的安全探测、消防灭火、人员救生设备，适应海上永久性作业的住房设施，直升机停机坪和与单点系泊连接的系泊设施。各种管路系统和各种管路系统和设备设备二、平台储油罐二、平台储油罐所谓平台储油罐是指在固定式钢结构物上建造的金属储油罐。 这种储油方式一般都建在浅水区。 平台储油罐的结构及其附件，跟陆上储油罐基本相同，多半采用立式圆筒形钢质储油罐。 由于受固定平台甲板面积和承载能

4、力的限制，储油容量不可能很大，因为过大的储油罐容量，受风浪影响较大，安全上就会有问题，同时建支撑平台要增加投资，不经济，故目前采用较少。平台储油罐平台储油罐三、海底储油罐三、海底储油罐 海底储油罐使用在水深小于 的近海区，其容积小的为几千立方米，大的达几十万立方米。 油罐使用的材料有金属、钢筋混凝土和其他非金属材料。 罐的形状有圆筒形、长方形、椭圆抛物面形、球形或其他组合壳体。 由于长期浸泡于海水中，因此要特别注意防腐处理。 由于它位于水面以下，同火源、雷电隔离，不仅油气损耗小、不易着火、使用安全，而且在天气恶劣时，油井可以继续生产； 油罐置于水下，受波浪力小； 与水上储油方式相比，可以节省昂

5、贵的平台建造费用，而且罐容量不受限制，具有巨大的储油能力。海底储油罐的优点海底储油罐的优点1、水下储油工艺、水下储油工艺水下储油是采用油水置换原理将储油罐稳定在海床上。 油水置换工艺是利用油水密度差的原理，在水下油罐就位后，立即向罐内充满水。 当储油时，原油注入油罐，将海水置换出来； 输油时，向油罐注入海水将油置换出来，使油罐始终处于充满液体状态，以保持罐体在水下的重力稳定，罐壁内外压力保持基本平衡。由于罐内始终充满液体（油和水），而无气相空间，罐外海水和罐内液体的静压差小，从而减小罐壁厚度和压载重量，大大节约建造费用。水下储油罐可以储存轻质原油及高凝固点、高黏度原油。水下储油罐内的原油可以通

6、过外部循环加热系统或罐内盘管热介质加热系统来加热。2、倒盘形海底油罐、倒盘形海底油罐倒盘形海底油罐是利用油比水轻，油总是在上部，海水在下部的原理制成的。 油品的收发作业采用油水置换原理。 利用设置在罐内的深井泵向外发油，海水从底部进入罐内，使油罐始终处于充满油或海水的状态。罐内油水界面随着向外发油而不断上升。 由于罐截面积很大，收发油时油水界面的升降速度只有0.3m/h，界面没有剧烈的波动，因而不会造成油品的乳化。 油水界面的位置可由专门的测量仪表测得，也可根据力的平衡原理，根据上部圆筒中的油面高出海面的距离计算出来。海底储油罐隔墙；进油孔；海水泵；过桥；个有顶盖的储罐；吸入室；台装油泵；控制

7、室；顶部甲板；泵和撇油箱；直升机坪；内底板3、带有防波墙的混凝土海底油罐、带有防波墙的混凝土海底油罐带有防波墙的混凝土海底油罐建于北海埃科菲斯克油田。 油罐底面呈皱纹形以增加与海底的摩擦力。 内有个储罐并相互沟通，都是预应力混凝土结构。 罐四周用多孔防波墙围绕，防波墙的作用是保护罐体不致遭受狂暴风浪袭击而破坏。 油品由台装油泵经吸入室从储罐吸出装船外运。 海水泵装设在储罐和防波墙之间的环形空间内，从储罐吸出的海水要经过罐顶甲板上三个撇油箱。隔墙；进油孔；海水泵；过桥；个有顶盖的储罐；吸入室；台装油泵；控制室；顶部甲板；10泵和撇油箱；11直升机坪；12内底板四、重力式平台支腿储油罐四、重力式平

8、台支腿储油罐 巨大的混凝土和钢结构重力平台提供了能满足储油需要的空间。 重力式平台需要有稳定的压载物，这种结构物的压载舱可设计成储油罐。 混凝土平台支腿油罐可以整体拖运至现场，甲板能事先安装在下部结构上，可省去海上吊装工作量。 竖井可设置在混凝土结构中，使得立管和设备能够在一个干燥的环境中进行安装和操作，并能防止由于水下环境造成的腐蚀。五、五、储油储油/系泊系泊联合装置联合装置储油/系泊联合装置把海上油田设施和油轮的系泊与装油设施联合在一起，因而紧凑实用。实际上，这是把系泊浮筒扩大作为储罐，并在上面增加原油装卸设备。浮筒由上、中、下三个部分组成 上部为平台结构，安装发电设备、控制设备、生活设施

9、、直升机降落台、系泊转盘和输油软管等； 下部直径大，有可容原油约的油舱和压载舱，组成浮筒的主体；SPAR（单锚腿单点系泊）的储油浮筒（单锚腿单点系泊）的储油浮筒 中部直径最小，以减少波浪力，内装油泵和污水处理设备； 中部和下部之间有一浮力控制舱。浮筒下部有软管，与从生产平台来的输油管线连接。 除上述海上储油设施外，还有半潜式和自升式油罐等，但这些储油设施容量有限，故采用不多。储油系泊联合装置（）第八章海上油气储存与集第八章海上油气储存与集输输第三第三节海上油气集输模式节海上油气集输模式第一节海上储油系统第一节海上储油系统第二节海上装油系统第二节海上装油系统一、固定码头二、多浮筒系泊系统三、塔式

10、系泊系统四、单点系泊系统海上装油系统即海上输油码头，也称作海上石油终端。海上装油系统主要提供海上油轮停靠设施、油轮系泊设施、原油及压舱水装卸设施。第二节海上装油系统第二节海上装油系统常常用用的的海海上上装装油油系系统统固定码头多浮筒系泊系统塔式系泊系统单点系泊系统一、固定码头一、固定码头海上固定码头有混凝土式和钢平台式两种结构，它是采用钢结构或预应力混凝土基础作支撑而建成的码头平台。 固定码头适于浅水区域。 随着水深和油轮吨位的增加，码头的造价显著增加。 这种码头操作条件好、维修费用低，但建造周期长、投资费用高、适应性差。第二节海上装油系统第二节海上装油系统固定码头第二节海上装油系统第二节海上

11、装油系统二、多浮筒系泊系统二、多浮筒系泊系统多浮筒系泊系统又称多点系泊，它通常是一种临时性生产油轮系泊方式。穿梭油轮用缆绳或锚链系泊到几个专用浮筒上，每个浮筒用锚链固定到海床上。从海上储油设施通过一条海底管线并借助一段软管与穿梭油轮的进油管汇相连。待穿梭油轮装满原油后解掉浮筒上的系缆再开走。 多点系泊简单、经济，但抗风浪能力差，船必须迎着强风停泊。 这对于风浪方向多变的海区，使用受到限制。 此外它系缆复杂，油船停靠时间长，而且不安全。第二节海上装油系统第二节海上装油系统多浮筒系泊系统第二节海上装油系统第二节海上装油系统三、塔式系泊系统三、塔式系泊系统塔式系泊系统采用钢结构固定在海床上，结构上部

12、建有一个可转动360的系泊转台，用缆绳系住油轮。塔式系泊系统第二节海上装油系统第二节海上装油系统四、单点系泊系统四、单点系泊系统单点系泊系统采用一个大直径的圆筒形系泊浮筒，用锚及锚链固定在海底，油轮系泊在浮筒上可转动的系泊构件上，可随海流和风向沿浮筒旋转，能使油轮处于海浪流速和风速以及风力综合造成的最小阻力位置。浮筒的甲板上有装油、卸压舱水、装卸燃油等管线设施，原油从海底管线通过立管或软管进入浮筒的中央旋转装置，延伸至油轮的管汇系统。第二节海上装油系统第二节海上装油系统优点 不受港口水域的限制，适应性强，在一般风浪情况下可进行装卸作业， 它比固定的岛式码头造价低，建造速度快；缺点 操作条件差。

13、单点系泊系统的优缺点单点系泊系统的优缺点第二节海上装油系统第二节海上装油系统1、单点系泊系统组成、单点系泊系统组成（1）浮筒）浮筒 除了固定塔式单点系泊装置之外，其余类型的单点系泊装置大多装设一个浮筒，以提供正浮力以及安装转盘和流体旋转头之用。 浮筒尺寸的大小是根据所需正浮力和结构要求而确定的。 除了强度上的要求外，浮筒必须满足水中稳定要求，包括在无链拖航和最大外界环境中的稳定。第二节海上装油系统第二节海上装油系统（）桩腿构件（）桩腿构件 单点系泊系统的桩腿是将浮筒支持在安装点的部件，基本上分为锚链类（或锚链立管）和刚性构件两种，按数量划分有单桩腿和多桩腿之分。 桩腿构件之间的连接一般采用万向

14、接头。第二节海上装油系统第二节海上装油系统（）系泊缆绳（）系泊缆绳 系泊缆绳是系泊船只的主要部件。 按美国海运局标准（规范）规定，系泊缆绳最多只能由两根组成，由系泊负荷决定。第二节海上装油系统第二节海上装油系统（）输油软管（）输油软管单点系泊系统的输油软管通常分为两段 一段是从海底管道的末端管汇连接到浮筒上的流体旋转头，称为水下软管（或者称为柔性立管）； 另一段是从流体旋转头连接到储油轮，称为漂浮软管。第二节海上装油系统第二节海上装油系统（5）流体旋转头流体旋转头 流体旋转头是单点系泊系统的关键部件，它是连通固定部分和旋转部分之间各种流体管道的转换设备。 流体旋转头采用一个双密封系统，它具有模

15、块化结构，在需要做多通道布置时，可以把几个旋转头叠装在一起。第二节海上装油系统第二节海上装油系统2、单点系泊系统的系泊方式、单点系泊系统的系泊方式（1）悬链式浮筒系泊）悬链式浮筒系泊 悬链式浮筒系泊主要用于浅水海域，是一种最普通的系泊。 它是一个漂浮在水面上的大直径的鼓形浮筒，由六根悬链锚固定到海床上。 浮筒上装有旋转接头、装油管汇和系泊臂，旋转接头通过浮筒下软管与海底管道相连，油轮由缆绳系泊到浮筒。 一条漂浮软管将单点与油轮相连，通过该软管向油轮装油。第二节海上装油系统第二节海上装油系统悬链式浮筒系泊装置（）第二节海上装油系统第二节海上装油系统悬链式浮筒系泊优缺点悬链式浮筒系泊优缺点 优点优

16、点 结构简单、便于制造和安装、造价低廉 大大降低了系泊负荷，缓冲了风浪对系统的冲击。 缺点缺点 要求海底地貌平坦，浮筒的漂移、升沉随恶劣的环境条件不断增长，这将使水下软管因过度挠曲而易于损坏。 在持续摇荡期间，工作艇难于靠近，给维修保养工作带来不便。第二节海上装油系统第二节海上装油系统（2）单浮筒刚臂系泊装置）单浮筒刚臂系泊装置 单浮筒刚臂系泊装置是在悬链式浮筒系泊装置的基础上发展起来的，其主要差别是用刚性轭臂系泊取代缆绳系泊。 刚性轭臂与储油轮之间的铰链连接，允许产生纵摇；它的另一端支持在浮筒上，可以围绕浮筒旋转，并通过万向接头连接在一起，这样就可使浮筒、刚性轭臂和油轮的摇摆角各自独立。 大

17、多数刚性轭臂都设计成 字架形式，采用封闭的箱型结构。第二节海上装油系统第二节海上装油系统单浮筒刚臂系泊装置第二节海上装油系统第二节海上装油系统（3）单锚腿系泊装置）单锚腿系泊装置 单锚腿系泊装置有一个长圆柱形浮筒，用一根粗锚链固定在海床上，浮筒可以在海面上自由转动。 由于浮筒的正浮力，锚链处于张紧状态。 基座用桩固定在海底，生产旋转接头固定在基座上。 软管一端与旋转接头相连并漂浮在水面。 当油轮开来时，用浮式系缆系住。油轮系泊好后把浮式装油软管与油轮管汇相连，即可装油。第二节海上装油系统第二节海上装油系统单锚腿系泊装置（不带立管）第二节海上装油系统第二节海上装油系统（4）单锚腿刚臂系泊装置）单

18、锚腿刚臂系泊装置 单锚腿刚臂系泊装置是在单锚腿系泊装置的基础上发展起来的刚性轭臂与油轮是铰链连接，并通过一个允许有相对纵摇和横摇运动的铰链接头与系泊立管相连。 铰链接头通过滚柱轴承连接到立管顶部，使轭臂和油轮能随风摆动。 与立管组合在一起的浮力舱趋于使立管保持垂直位置，从而为油轮保持在停泊点位置提供了恢复力。 立管底部通过万向接头与海底的锚定底座相连。第二节海上装油系统第二节海上装油系统单锚腿刚臂系泊装置第二节海上装油系统第二节海上装油系统（5）导管架）导管架塔式刚臂系泊装置塔式刚臂系泊装置 我国渤海某油田采用的导管架塔式刚臂系泊装置。 系泊臂是一个刚性“”字形钢管构架，其前端依靠横摇纵摇绞接

19、头与系泊头相连接，后端依靠系泊腿与生产储油轮的系泊构架连接。 系泊头安装在导管架顶部中央的将军头上。系泊头上安装有转输油、气、水的流体旋转头和一个转动轴承，它可以使生产储油轮和系泊刚臂一起绕着导管架转动。 油田产出的原油和天然气，从海底管道进入系泊头上的流体旋转头，分别输往生产储油轮。第二节海上装油系统第二节海上装油系统导管架塔式刚臂系泊装置第二节海上装油系统第二节海上装油系统（6）固定）固定塔式单点系泊装置塔式单点系泊装置 南海北部湾某油田采用的固定塔式单点系泊装置是一个固定在水深37.5m 海床上的柱状结构物，它通过一条缆绳系泊浮式生产储油轮(FPSO)。 这种类型的系泊装置主要由上下两部

20、分结构组成。第二节海上装油系统第二节海上装油系统南海北部湾某油田设施布置图第二节海上装油系统第二节海上装油系统固定塔式单点系泊结构图第二节海上装油系统第二节海上装油系统第八章海上油气储存与集第八章海上油气储存与集输输第三节海上油气集输模式第三节海上油气集输模式第一节海上储油系统第一节海上储油系统第二节海上装油系统第二节海上装油系统一、全陆式集输方式二、半海半陆式集输方式三、全海式集输方式 海上油气集输系统包括海上油气生产设备系统以及为其提供生产场地、支撑结构的工程设施，包括井口、生产平台、生活平台、储油平台、储油轮、储油罐、单点系泊、输油码头等。 根据所开发油田的生产能力、油田面积、地理位置、

21、工程技术水平及投资条件等，可分别组成不同的油气集输系统。第三节第三节海上油气集输海上油气集输模式模式 海上油气集输方式是按完成油气集输任务的环境位置区分的。 随着海上油田开发工程由近海向远海发展，海上油气集输形成了全海式、半海半陆式和全陆式三种类型。它们的根本区别在于集输的生产处理设施是放在海上还是陆上。第三节第三节海上油气集输海上油气集输模式模式影响海上油气集输方式选择主要影响因素影响海上油气集输方式选择主要影响因素 油气藏情况包括油田面积、可采储量、开采方法、油气井生产能力、开采年限、油气性质等； 油田位置包括离岸距离、岸上码头情况或建港条件、油田附近有无岛屿等；第三节第三节海上油气集输海

22、上油气集输模式模式 环境条件油田水深、海底地形、海水和土壤性质、气象、海况、地震资料等； 油气销售方向：原油内销还是出口，到消费中心的距离远近，输送路线是水路还是陆路等；第三节第三节海上油气集输海上油气集输模式模式 海上施工技术承制海上结构的工厂及海上施工、运输、铺管等技术水平和设备条件等； 其他条件如原油价格、材料价格、临时设备重复利用的可能性、投资、操作费用、经济评价后的盈利情况等。第三节第三节海上油气集输海上油气集输模式模式一、全陆式集输方式一、全陆式集输方式全陆式集输方式是指原油从井口采出后直接由海底管线送到陆上，油气分离、处理、储存全在陆上进行。 井口保护架（平台）通过海底出油管上岸 井口保护架（平台）通过栈桥与陆地相连； 人工岛通过路堤与陆地相连。全陆式集输方式的海上工程设施一般全陆式集输方式的海上工程设施一般为为第三节第三节海上油气集输海上油气集输模式模式海上油田全陆式集输方式第三节第三节海上油气集输海上油气集输模式模式 全陆式集输方式在