[发明专利]一种超深海水下立管支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种深海油气田开发技术，特别是一种用于超深海油气田开发的水下立管支撑装置。

背景技术

立管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，尤其在深海与超深海油气田开发中起着关键作用。目前在深海石油工程界应用较为广泛和成熟的生产立管是TTR立管，即顶张紧式立管。

然而在超深海环境下，水中立管重量随着水深和水压的增大而自然急剧增加；同时，立管重量的增加还将要求立管顶部的张紧力极大增加，这对TTR立管的适用性和经济性带来很严重的问题。此外，由于立管与水面浮式生产装置相连接，随着水深的增加，巨大的水中立管载荷会加大水面浮式生产装置所需承担的动载，从而提高了水面浮式生产装置的建造与运营成本。故采用传统的TTR立管生产系统，油田整体开采成本巨大。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种超深海水下立管支撑装置，该装置通过在水面下200～350m的位置为传统TTR立管提供张紧力，能极大地提高传统TTR立管以及水面浮式生产装置在超深海环境下的工作能力，同时大大降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超深海水下立管支撑装置，包括立管支撑浮筒、张力系泊装置和脐带缆；

所述的立管支撑浮筒上部设置有井口头A，井口头A下部为贯穿立管支撑浮筒的通道；所述的立管支撑浮筒，在其上方设置有进气阀门、下方设置有排气阀门，所述的进气阀门通过脐带缆与位于水面的浮式生产装置连接；水面浮式生产装置通过脐带缆将气体送至立管支撑浮筒，并通过进气阀门和排气阀门控制气体的进出，以此调节立管支撑浮筒的浮力；

所述的立管支撑浮筒为海星式结构，即中央柱结构浮筒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°；所述的悬臂浮筒末端采用中性浮力的桁架结构，所述的三根矩形截面悬臂浮筒通过机械方式连接在中央柱结构浮筒边缘。

所述的张力系泊装置包括张力缆绳和桩基，立管支撑浮筒通过张力缆绳系泊在海床的桩基上以约束立管支撑浮筒在水中的运动，并为立管支撑浮筒提供一定的稳定性支撑。

本发明所述的立管支撑浮筒用中央柱结构浮筒代替；所述的张力系泊装置由中央柱结构浮筒张紧的TTR立管代替。

本发明所述的立管支撑浮筒设置有管线中转装置，立管支撑浮筒上部有三个井口头A，井口头A处的管线汇集后与管线中转装置连接。

本发明支撑的立管包括TTR立管和柔性立管。TTR立管的上端与立管支撑浮筒上部的井口头A连接、下端与布置在海床上的井口装置连接；柔性立管的下端与立管支撑浮筒的上部连接、上端连接至水面的浮式生产装置。由此，立管支撑浮筒为TTR立管提供所需的张紧力，并为柔性立管提供支撑平台。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的立管支撑浮筒结构形式灵活，可为中央柱结构浮筒或海星式结构浮筒；悬臂浮筒通过机械方式连接在中央柱结构浮筒边缘，简化悬臂浮筒的安装与拆卸工艺。

2、本发明的悬臂浮筒末端采用了中性浮力的桁架结构。当设计要求需要额外加大立管支撑浮筒浮力时，只需减少桁架结构在悬臂浮筒上的比例长度或增加悬臂浮筒的长度即可；若满足设计浮力要求，可加大桁架结构在悬臂浮筒上的比例长度，从而降低立管支撑浮筒的重量。综上，可极大简化悬臂浮筒的建造工艺难度，降低建造成本。

3、本发明通过立管支撑浮筒为TTR立管提供张紧力，减少了水面浮式生产装置支撑的动载荷，降低了对水面浮式生产装置的要求，从而降低了水面浮式生产装置的建造成本。

4、本发明通过立管支撑浮筒为TTR立管提供张紧力，极大地提升了传统的TTR立管的工作水深。

附图说明

本发明共有附图3张，其中：

图1是本发明的超深海水下立管支撑装置的整体示意图；

图2是本发明的立管支撑浮筒俯视图；

图3是本发明的工程应用的整体示意图。

图中：2、桁架结构，3、井口头A，4、进气阀门，5、排气阀门，7、张力缆绳，8、桩基，9、脐带缆，10、立管支撑浮筒，11、中央柱结构浮筒，12、悬臂浮筒，15、浮式生产装置，16、水面，17、海床，20、柔性立管，21、远程控制机器人，22、管线中转装置，25、TTR立管，26、井口头B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。