無污染水下儲(chǔ)油模式與漏油應(yīng)急回收關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前,我國已經(jīng)探明的海洋油氣主要分布在近海海域,其中很多邊際小區(qū)塊油田有待開發(fā)。對(duì)于這樣的小區(qū)塊邊際油田,如果采用管道集輸、固定儲(chǔ)罐平臺(tái)或者單井靠船的生產(chǎn)方式進(jìn)行開發(fā),則開發(fā)成本過高,出現(xiàn)入不敷出的窘?jīng)r。因此出現(xiàn)了水下儲(chǔ)油的生產(chǎn)方式,即將開采的原油直接儲(chǔ)存在水下的儲(chǔ)罐內(nèi),然后利用油輪集中輸運(yùn)。水下儲(chǔ)油需要克服儲(chǔ)罐所受的巨大浮力,主要有重力式平臺(tái)水下儲(chǔ)油和油水置換水下儲(chǔ)油兩種方式。重力式平臺(tái)規(guī)模大、投資高,且儲(chǔ)油量變化引起地基受力變化大,

2、一般不適合邊際油田采用。油水置換的儲(chǔ)油方式雖然合適,但是容易造成海洋污染,限制了油水置換技術(shù)的應(yīng)用。由此出現(xiàn)了隔離式無污染水下儲(chǔ)罐。
　　本研究在無污染水下儲(chǔ)油技術(shù)的基礎(chǔ)上,首先提出了無污染水下儲(chǔ)油模式。針對(duì)海上石油開采、儲(chǔ)存過程中可能出現(xiàn)的石油泄漏問題,提出了新型的水下漏油應(yīng)急回收和儲(chǔ)存裝置,進(jìn)行了相關(guān)的原理試驗(yàn)以及海上中間試驗(yàn)。主要完成的研究工作包括:提出了三種新型的無污染水下儲(chǔ)油模式,即淺海固定式平臺(tái)+油罐模式、淺海沉墊水下

3、儲(chǔ)油平臺(tái)模式、深海水下儲(chǔ)油+浮動(dòng)卸油碼頭模式;進(jìn)行了無污染水下儲(chǔ)油的物模驗(yàn)證試驗(yàn),包括工藝試驗(yàn)和保溫性能測試兩部分。分別選用柴油、凡士林油、含水柴油作為介質(zhì),開展油水置換工藝試驗(yàn),試驗(yàn)顯示,油水隔離成功地防止了油水的接觸污染,證明了油水隔離水下儲(chǔ)油工藝的可行性;選用涂塑玻璃纖維布作為保溫內(nèi)膽的制作材料,通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量方法計(jì)算得到原油溫度,進(jìn)行了保溫性能的定性、定量研究,結(jié)果表明:高凝原油在一定時(shí)間內(nèi)溫度變化不大,仍具有良好的流

4、動(dòng)性,水下儲(chǔ)油系統(tǒng)存儲(chǔ)高凝原油是可行的。
　　海上石油的開采,一直與事故和風(fēng)險(xiǎn)相伴,由于管道破裂、平臺(tái)損壞或者工作人員操作不慎等原因,在油氣開采過程中可能會(huì)出現(xiàn)原油泄漏的事故,其對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響是巨大的。針對(duì)水下儲(chǔ)油意外事故可能出現(xiàn)的原有泄漏問題,本文提出了一種新的水下漏油應(yīng)急回收與暫存技術(shù),并通過原理性的驗(yàn)證試驗(yàn),模擬了水下漏油回收與暫存工作主要階段和過程,分析了回收裝置在原理實(shí)現(xiàn)方面可能遇到的問題和在波流作用下的錨系纜受力情

5、況。試驗(yàn)結(jié)果證明,水下漏油收集和暫存技術(shù)在實(shí)際中是可行的。
　　本文建立了波浪與漏油收集囊相互作用的CIP數(shù)值計(jì)算模型,對(duì)不同模型形式和尺寸及位置的收集囊的受力和運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明,表面光滑的模型受波浪力較小,增大模型的高度會(huì)增加模型所受的力,把模型放置在水下可減少模型受波浪的影響。對(duì)上述模擬結(jié)果進(jìn)行了頻域分析,結(jié)果表明,同體積的漏油收集囊,軟體囊的受力小于剛體囊。工程設(shè)計(jì)時(shí),采用剛體囊進(jìn)行計(jì)算,其結(jié)果是偏于安全

6、的。另外,本文還對(duì)水下隔膜受波浪力的影響進(jìn)行了模擬,結(jié)果表明水油隔膜受波浪力的影響較小。數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的一致性表明,開發(fā)的數(shù)學(xué)模型對(duì)上述問題的研究具有較好的適用性。
　　最后,介紹了基于無污染水下儲(chǔ)油技術(shù)以及水下漏油回收與暫存技術(shù)所進(jìn)行的示例工程設(shè)計(jì)和海上中間試驗(yàn)。針對(duì)勝利海上油田油藏、地質(zhì)、集輸?shù)葪l件主要進(jìn)行了1200方淺海水下儲(chǔ)油平臺(tái)總體及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。計(jì)算表明,儲(chǔ)油平臺(tái)符合強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求。通過對(duì)上述的儲(chǔ)油平臺(tái)儲(chǔ)油工藝流程進(jìn)