CN111422311B - 一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 - Google Patents
一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111422311B CN111422311B CN202010253829.8A CN202010253829A CN111422311B CN 111422311 B CN111422311 B CN 111422311B CN 202010253829 A CN202010253829 A CN 202010253829A CN 111422311 B CN111422311 B CN 111422311B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- pipeline
- pump
- ballast
- injection pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 255
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000007667 floating Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 79
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
- B63B35/4413—Floating drilling platforms, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
- B63B39/02—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by displacement of masses
- B63B39/03—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by displacement of masses by transferring liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B43/00—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
- B63B43/02—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking
- B63B43/04—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving stability
- B63B43/06—Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking by improving stability using ballast tanks
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/06—Control using electricity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Architecture (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法。所述试验压载水***包括两条压载水循环管路;一条压载水循环管路包括注水泵和分别连接于其入水口和出水口的注水泵泵前管路和注水泵泵后管路;注水泵泵前管路和注水泵泵后管路分别与水池和压载水舱相连通;另一条压载水循环管路包括抽水泵和分别连接于其入水口和出水口的抽水泵泵前管路和抽水泵泵后管路;抽水泵泵前管路和抽水泵泵后管路分别与压载水舱和水池相连通。本发明通过电源开关控制压载水泵的运行状态,并通过有关阀件调节加注压载水的流量,在“新型深水钻井生产立式储油平台”储卸油操作中可有效保持平台的吃水,该吃水位置可在平台的设计水线或其他位置,从而保证中试试验顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法,属于船舶与海洋工程领域。
背景技术
在海上作业的浮式平台需要一套完整的压载水***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均提出了一种“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***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程度的标准(TRL),必须进行高仿真度的中试试验,使技术成熟度达到7级,从而将新技术推向工业应用。在中试试验中必须考虑该平台的压载水***及其控制方法。
目前鲜有针对海洋平台的中试试验,更没有适用于中试试验的压载水***及其控制方法。浮式平台中试试验压载水***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提供的“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***。
发明内容
本发明的目的是提供一种浮式平台中试试验压载水***,以有效保持浮式平台中试模型的浮态,从而保证中试试验的顺利进行,为浮式平台的创新性技术研究提供保障。
本发明所提供的压载水***适用于深水钻井生产立式储油平台,尤其是中国专利申请CN103912245A公开的新型深水钻井生产立式储油平台;其中的压载水舱为新型深水钻井生产立式储油平台的一部分,置于平台顶部,为环形水密结构,与储油舱隔离。该压载水舱顶部即平台上甲板,在甲板上开设圆形孔,使压载水管路自由穿过。
本发明所提供的浮式平台中试试验压载水***,包括两条压载水循环管路;
一条所述压载水循环管路包括注水泵和分别连接于其入水口和出水口的注水泵泵前管路和注水泵泵后管路;所述注水泵泵前管路和所述注水泵泵后管路分别与水池和压载水舱相连通;
另一条所述压载水循环管路包括抽水泵和分别连接于其入水口和出水口的抽水泵泵前管路和抽水泵泵后管路;所述抽水泵泵前管路和所述抽水泵泵后管路分别与所述压载水舱和所述水池相连通;
所述注水泵和所述抽水泵均为具有自吸能力的冷热水自吸电泵。
所述的压载水***中,所述注水泵泵前管路、所述注水泵泵后管路、所述抽水泵泵前管路和所述抽水泵泵后管路均采用PVC钢丝软管,以方便布置及防止管路折叠堵塞。
所述的压载水***中,所述注水泵的出水口通过三通管与所述注水泵泵后管路和回水管路相连通;
所述回水管路上设置截止阀;
对应于不同的注油流量(对应于不同的原油生产速率),可在所述截止阀上做相应的标记,以适应不同的工况;
所述回水管路与所述水池相连通。
所述的压载水***中,所述回水管路悬挂于所述水池的边缘,便于观察。
所述的压载水***中,所述抽水泵泵后管路悬挂于所述水池的边缘,便于观察。
所述的压载水***中,所述注水泵、所述抽水泵以及为所述注水泵和所述抽水泵供电的电源位于所述水池的侧壁的顶部,且由遮蔽容器覆盖,并在顶部覆盖彩钢瓦,防治雨水对电机及电源造成损坏。
所述电源可采用最简单多开关插排,将注水泵及抽水泵电机线路分别接于插排,并对对应的电源开关做标注。通过操作相应电源的开关,可操控注水泵及抽水泵的运行状态。电源可固定于所述遮蔽容器内壁上。
本发明提供的压载水***的控制方法,包括如下步骤:
储油时,生产的原油由平台上部注入储油舱,此时开启所述注水泵,使压载水的注水流量与原油的进油流量相协调,使所述平台的吃水维持不变;
卸油时,所述储油舱储存的原油由所述平台上部抽出,此时开启所述抽水泵,使压载水的抽水流量与原油的出油流量相协调,使所述平台的吃水维持不变。
其中,所述注水泵和所述抽水泵的功率均由公式(1)确定:
P=((ρ水-ρ油)/ρ水)·P' (1)
式中,P表示注水泵或抽水泵的功率,相应地,P'表示储油泵或卸油泵的功率,ρ水及ρ油分别表示水及油的密度。
其中压载水由水池抽取,与储油舱置换水密度一致。
本发明压载***,通过电源开关控制压载水泵的运行状态,并通过有关阀件调节加注压载水的流量,在“新型深水钻井生产立式储油平台”储卸油操作中可有效保持平台的吃水,该吃水位置可在平台的设计水线或其他位置,从而保证中试试验顺利进行,为该新型深水平台的创新性技术研究提供了保障。
附图说明
图1是本发明提供的浮式平台中试试验压载水***的结构示意图。
图中各标记如下:
1、新型深水钻井生产立式储油平台,2、水池,3、池壁,4、压载水舱,5、遮蔽容器,6、注水泵,7、抽水泵,8、截止阀,9、电源,10、注水泵泵前管路,11、注水泵泵后管路,12、抽水泵泵前管路,13、抽水泵泵后管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明,但本发明并不局限于以下实施例。
图1示出了本发明提供的浮式平台中试试验压载水***的结构图,其结构如下:压载水舱4位于新型深水钻井生产立式储油平台1上部,为一环形中心对称的水密舱室。压载水管路采用PVC钢丝软管,以方便布置及防止管路折叠堵塞,共两套:一套用于注入压载水,一套用于抽取压载水。软管直径大小与注水泵6或抽水泵7功率匹配。其中注水管路与注水泵6相连接,注水泵泵前管路10***水池2中,压载水由水池2抽取,注水泵6的出水口连接三通管,分别连接回水管路和注水泵泵后管路11,压载水通过注水泵6后,可通过注水泵泵后管路11进入压载水舱4,多余的压载水由回水管路流回水池2,并在回水管路上设置截止阀8,以调节进入压载水舱4压载水的流量。抽水管路与抽水泵7相连接,抽水泵泵前管路12***压载水舱4中,压载水由压载水舱4抽取,压载水经由抽水泵7流入水池2。流回水池的两个软管(回水管路和抽水泵泵后管路13)可悬空置于池沿,便于观察。
电源9为注水泵6和抽水泵7供电,采用最简单多开关插排,将注水泵6及抽水泵7电机线路分别接于插排,并对对应的电源开关做标注。通过操作相应电源9的开关,可操控注水泵6及抽水泵7的运行状态。注水泵6、抽水泵7和电源9由遮蔽容器5覆盖,遮蔽容器5为一木质方箱,以保证注水6泵及抽水泵7散热,并在顶部覆盖彩钢瓦,防治雨水对电机及电源造成损坏。遮蔽容器5可置于水池2旁边。
储油时,生产的原油由平台上部注入储油舱,此时打开注水泵6,调节截止阀8,使压载水的注水流量与原油的进油流量相协调,此时新型深水钻井生产立式储油平台1吃水维持不变。卸油时,储油舱储存的原油由平台上部抽出,此时打开抽水泵7,使压载水的抽水流量与原油的出油流量相协调,此时新型深水钻井生产立式储油平台1吃水维持不变。
对于新型深水钻井生产立式储油平台,由于注油流量较小且受油田生产效率影响,因此在该浮式平台中试试验压载水***中设置截止阀8调节压载水注水流量,以适应不同的原油进油流量。卸油时,考虑到经济效益,原油将尽可能快地被卸掉,在中试试验中卸油速度保持恒定,当抽水泵的额定功率根据卸油速率选定后,水线将基本保持恒定,因此抽水***不必设置阀门。
Claims (5)
1.一种浮式平台中试试验压载水***,包括两条压载水循环管路;
一条所述压载水循环管路包括注水泵和分别连接于其入水口和出水口的注水泵泵前管路和注水泵泵后管路;所述注水泵泵前管路和所述注水泵泵后管路分别与水池和压载水舱相连通;
另一条所述压载水循环管路包括抽水泵和分别连接于其入水口和出水口的抽水泵泵前管路和抽水泵泵后管路;所述抽水泵泵前管路和所述抽水泵泵后管路分别与所述压载水舱和所述水池相连通;
所述注水泵泵前管路、所述注水泵泵后管路、所述抽水泵泵前管路和所述抽水泵泵后管路均采用PVC钢丝软管;
所述注水泵的出水口通过三通管与所述注水泵泵后管路和回水管路相连通;
所述回水管路上设置截止阀;
所述回水管路与所述水池相连通;
所述压载水***用于保持浮式平台储卸油操作中吃水不变。
2.根据权利要求1所述的压载水***,其特征在于:所述回水管路悬挂于所述水池的边缘。
3.根据权利要求1或2所述的压载水***,其特征在于:所述抽水泵泵后管路悬挂于所述水池的边缘。
4.根据权利要求3所述的压载水***,其特征在于:所述注水泵、所述抽水泵以及为所述注水泵和所述抽水泵供电的电源位于所述水池的侧壁的顶部,且由遮蔽容器覆盖。
5.权利要求1-4中任一项所述浮式平台中试试验压载水***的控制方法,包括如下步骤:
储油时,生产的原油由平台上部注入储油舱,此时开启所述注水泵,使压载水的注水流量与原油的进油流量相协调,使所述平台的吃水维持不变;
卸油时,所述储油舱储存的原油由所述平台上部抽出,此时开启所述抽水泵,使压载水的抽水流量与原油的出油流量相协调,使所述平台的吃水维持不变;
所述注水泵和所述抽水泵的功率均由公式(1)确定:
P=((ρ水-ρ油)/ρ水)·P' (1)
式中,P表示注水泵或抽水泵的功率,相应地,P'表示储油泵或卸油泵的功率,ρ水及ρ油分别表示水及油的密度;
所述平台为深水钻井生产立式储油平台。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010253829.8A CN111422311B (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010253829.8A CN111422311B (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111422311A CN111422311A (zh) | 2020-07-17 |
CN111422311B true CN111422311B (zh) | 2021-07-06 |
Family
ID=71557623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010253829.8A Active CN111422311B (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111422311B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3837310A (en) * | 1972-09-08 | 1974-09-24 | Mitsui Shipbuildling And Eng C | Underwater oil storage |
US5706897A (en) * | 1995-11-29 | 1998-01-13 | Deep Oil Technology, Incorporated | Drilling, production, test, and oil storage caisson |
CN103912245A (zh) * | 2012-08-07 | 2014-07-09 | 中国海洋石油总公司 | 深水钻井生产立式储油平台及其操作方法 |
CN105584601A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-18 | 中国海洋石油总公司 | 半潜式起重平台压载水***及其操作方法 |
CN106585909A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-04-26 | 大连理工大学 | 浮式平台及储卸油方法 |
WO2018097957A1 (en) * | 2016-11-28 | 2018-05-31 | Horton Do Brasil Technologia Offshore, Ltda. | Systems and methods for heating oil stored in an offshore vessel or production platform |
CN207889949U (zh) * | 2017-11-23 | 2018-09-21 | 中国海洋石油总公司 | 深海桁架立柱式生产储卸油平台油水置换*** |
-
2020
- 2020-04-02 CN CN202010253829.8A patent/CN111422311B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3837310A (en) * | 1972-09-08 | 1974-09-24 | Mitsui Shipbuildling And Eng C | Underwater oil storage |
US5706897A (en) * | 1995-11-29 | 1998-01-13 | Deep Oil Technology, Incorporated | Drilling, production, test, and oil storage caisson |
CN103912245A (zh) * | 2012-08-07 | 2014-07-09 | 中国海洋石油总公司 | 深水钻井生产立式储油平台及其操作方法 |
CN105584601A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-18 | 中国海洋石油总公司 | 半潜式起重平台压载水***及其操作方法 |
CN106585909A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-04-26 | 大连理工大学 | 浮式平台及储卸油方法 |
WO2018097957A1 (en) * | 2016-11-28 | 2018-05-31 | Horton Do Brasil Technologia Offshore, Ltda. | Systems and methods for heating oil stored in an offshore vessel or production platform |
CN207889949U (zh) * | 2017-11-23 | 2018-09-21 | 中国海洋石油总公司 | 深海桁架立柱式生产储卸油平台油水置换*** |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
新型Spar钻井生产储卸油平台油水置换中试研究——试验与数值模拟方案设计;刘东喜等;《中国造船》;20191231;第60卷(第4期);第28-38页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111422311A (zh) | 2020-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7656050B2 (en) | Hydroelectric pumped-storage | |
CN206457885U (zh) | 消防水池自动补水蓄水装置 | |
CN110053730B (zh) | 半潜式平台及其压载*** | |
CN112319691A (zh) | 一种适用于浮式风电平台的压载和排载***及操作方法 | |
US20100175606A1 (en) | Off-shore structure, a buoyancy structure, and method for installation of an off-shore structure | |
US8740500B2 (en) | Pumping system for use on a moveable flood control barrier | |
CN111422311B (zh) | 一种浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 | |
GB2469120A (en) | System and method of transferring water to shore | |
CN110510271B (zh) | 适用于海洋石油开发的水下大型油水置换储卸油装置及其操作方法 | |
CN109778768B (zh) | 一种坝前融冰防冻装置 | |
CN111519682A (zh) | 一种无动力吸沙装置及方法 | |
CN213057441U (zh) | 一种深水浮式平台中试试验压载水*** | |
CN201801897U (zh) | 船用直立液压钻井式抽沙设备 | |
CN113070258B (zh) | 冲桩兼海水取水装置 | |
CN102458976B (zh) | 适用于潜水泵的储箱结构 | |
CN201593209U (zh) | 船用直立液压钻井式抽沙设备 | |
CN208073786U (zh) | 集装浮筒式自吸泵 | |
CN211898560U (zh) | 一体化泵井设备 | |
CN113511310A (zh) | 一种深水浮式平台中试试验压载水***及其控制方法 | |
CN109555090B (zh) | 用于抽水蓄能电站的生态流量泄放设施及实施方法 | |
RU2382141C1 (ru) | Морская буровая платформа | |
RU2453656C2 (ru) | Способ отгона льда от причальных сооружений | |
CN202743781U (zh) | 一种零污染油水置换水下储油*** | |
CN105804004B (zh) | 一种用于港池口门的防浪消波装置 | |
CN105604110B (zh) | 绞吸挖泥船的坐滩等待施工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |