專利名稱：一種適用于淺海海域的大型儲(chǔ)油裝置及其安裝和儲(chǔ)油方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種淺海海域長方體形式的大型儲(chǔ)油裝置，適 用于邊際油田開發(fā)中原油的儲(chǔ)存。
背景技術(shù)：
石油和天然氣在能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)重要的地位。當(dāng)陸上油氣資源經(jīng)過長期、大規(guī)模開 采之后，世界范圍內(nèi)的油氣勘探與開發(fā)走向了廣闊的海洋，并逐漸形成了投資高、風(fēng)險(xiǎn)大、 高新技術(shù)密集的能源工業(yè)新領(lǐng)域。隨著海洋石油開發(fā)由近海向遠(yuǎn)海、深海海域發(fā)展，原油的 儲(chǔ)存也由陸上儲(chǔ)油發(fā)展到海上儲(chǔ)油。海上儲(chǔ)油又可分為水上儲(chǔ)油、水面儲(chǔ)油和水下儲(chǔ)油三種 主要方式。
水上儲(chǔ)油指將儲(chǔ)油罐設(shè)置在平臺(tái)上，如中國渤海埕北油田。這種儲(chǔ)油方式容量受限，工 程投資大，不經(jīng)濟(jì)，僅適用于淺水域、產(chǎn)量低的小油田。
水面儲(chǔ)油指采用油輪或油駁儲(chǔ)油，廣泛應(yīng)用于浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上。該儲(chǔ)油方式容量大、機(jī) 動(dòng)靈活，但易受海況變化的影響。
水下儲(chǔ)油指將油罐坐落在海床上，或潛入水下。該儲(chǔ)油方式的特點(diǎn)是安全、費(fèi)用低、容 量大，能夠適應(yīng)海上石油開發(fā)向遠(yuǎn)海、深海發(fā)展及構(gòu)建水下生產(chǎn)系統(tǒng)的需要。
水下儲(chǔ)油由于儲(chǔ)油設(shè)備位于水面以下，與火源、雷電隔離，不僅油氣損耗小而且不易著
火，具有天然的防爆性能，在海況惡劣時(shí)油井也可連續(xù)生產(chǎn)；由于波浪能量主要集中在水面 附近，油罐置于水下避開了波浪的主要作用，受波浪力小。此外，與水上儲(chǔ)油相比，水下油 罐可以節(jié)省昂貴的平臺(tái)建造費(fèi)用，且罐容不受限制，具有巨大的儲(chǔ)油能力。例如，在北海水 深220m處安裝的GullfahsC混凝土平臺(tái)，罐容達(dá)140萬立方米。該平臺(tái)利用儲(chǔ)罐的罐體作平臺(tái) 基礎(chǔ)，支撐上部甲板發(fā)展成鉆、采、儲(chǔ)多功能重力式平臺(tái)。這種結(jié)構(gòu)型式建造經(jīng)濟(jì)，使用安 全，便于管理操作，費(fèi)用低。
水下儲(chǔ)油一般采用油水置換工藝。利用油水重度差的原理，采用進(jìn)油排水、進(jìn)水排油的 工藝流程這樣可使儲(chǔ)罐保持充滿液體的狀況，克服罐體排空時(shí)的巨大浮力，減少罐體內(nèi)外壁的壓差，從而減少結(jié)構(gòu)物的壓載量及建筑材料的用量，達(dá)到良好的工作狀況。采用油水置換 工藝，由于罐體保持充滿液體狀況，還可省去常規(guī)儲(chǔ)油方式所需的安全防爆系統(tǒng)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出的一種適用于淺海海域海底的長方體形式的大型儲(chǔ)油裝置，以滿足 海上移動(dòng)平臺(tái)短期的儲(chǔ)油需求，克服生產(chǎn)出的原油對(duì)海水污染等問題。 為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
一種適用于淺海海域的大型儲(chǔ)油裝置，為長方體形狀的鋼結(jié)構(gòu)，包括甲板、底板、舷側(cè) 和艏艉，均為縱骨架式的雙層鋼板構(gòu)件，在內(nèi)層板和外層板之間設(shè)置有封閉水密艙壁和人孔 艙壁，在內(nèi)層板、外層板和封閉水密艙壁上焊接有鋼質(zhì)骨材，內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)； 內(nèi)設(shè)呈一字形布置的兩個(gè)或兩個(gè)以上的艙室，艙室之間相互連通，用支柱隔開；其隔油系統(tǒng) 包括油膜、隔油板和隔油夾層，隔油夾層為一塊金屬板，所述的金屬板由一字型排布并與艙 室數(shù)量和尺寸相配合的兩個(gè)或兩個(gè)以上的空框構(gòu)成，夾層外邊緣的四個(gè)邊分別與裝置舷側(cè)和 艏艉的內(nèi)層板上水密焊接相連，其內(nèi)部的邊框位于相鄰的艙室之間，并嵌入所述的支柱，隔 油夾層內(nèi)部所圍成的各個(gè)空框的邊緣分別與一塊油膜連接，在每個(gè)艙室內(nèi)的隔油夾層的下方 各放置一個(gè)材料密度介于海水和原油之間的隔油板，該隔油板的尺寸小于所述隔油夾層的內(nèi) 框，使隔油板在艙室內(nèi)能自由上下浮動(dòng)，油膜為連接隔油板與隔油夾層的膜構(gòu)件，用于隔開 上層原油和下部海水。
作為優(yōu)選實(shí)施方式，構(gòu)成甲板、底板、舷側(cè)和艏艉雙層板之間均設(shè)置有橫向及縱向的封 閉水密艙壁，人孔艙壁；所述的儲(chǔ)油裝置的入油口和出油口位于上層甲板，呈中心對(duì)稱分布 ;所述的儲(chǔ)油裝置長x寬x高^11.4mX27.4mX11.4m，分為三個(gè)艙室，每個(gè)艙室長為36m， 寬為24m，各個(gè)隔油板的材料密度介于海水和原油之間，長x寬二34mX22m，隔油夾層位于儲(chǔ) 油裝置內(nèi)部5.2m高程處。各個(gè)外層板和內(nèi)層板的厚度均取12mm，所述的鋼質(zhì)骨材為L型鋼， 抗彎截面模量W二288cm3，慣性矩1=1324. 8cm4，其尺寸為160mmX 100mmX 14mm。
本發(fā)明同時(shí)提供一種上述儲(chǔ)油裝置所采用的安裝和儲(chǔ)油方法，包括下列步驟 第一步在裝置底部安裝附屬支架；
第二步由駁船將儲(chǔ)油設(shè)備拖航至指定位置，在確保儲(chǔ)油裝置頂部水平的同時(shí)完成裝置 依靠自身重力的垂直下沉沉貫；
第三步在儲(chǔ)油裝置靠其自身的重力插入水下泥土中后，在裝置底部周圍的附屬支架上加長方體混凝土配重塊結(jié)構(gòu)；
第四步由入油管道向裝置內(nèi)輸入原油，并同時(shí)排出裝置內(nèi)的海水，通過隔油系統(tǒng)保證 海水與原油之間的隔離狀態(tài)，待裝置內(nèi)灌滿原油后，由水面儲(chǔ)油裝置穿梭油輪將原油從出油 管道抽出。
本發(fā)明提供了一種適用于淺海海域海底長方體形式的大型儲(chǔ)油裝置，通過自安裝整體沉 貫儲(chǔ)油、裝置內(nèi)設(shè)有隔油系統(tǒng)的兩方面創(chuàng)新設(shè)計(jì)，滿足海上移動(dòng)平臺(tái)短期的儲(chǔ)油需求，克服 了生產(chǎn)出的原油對(duì)海水污染等問題，可以避免穿梭油輪頻繁往返帶來的操作費(fèi)用的增加，提 供了一種新的水下儲(chǔ)油生產(chǎn)模式，有利于邊際油田的勘探開發(fā)。水下儲(chǔ)油生產(chǎn)模式是將海底 井口生產(chǎn)的原油直接儲(chǔ)存到水下儲(chǔ)油裝置中，生產(chǎn)區(qū)設(shè)小型浮式系泊裝置，原油外輸軟管接 到該系泊裝置上，穿梭油輪也?？坑诖艘詫?shí)現(xiàn)原油轉(zhuǎn)運(yùn)。本發(fā)明所使用的隔離式油水置換水 下儲(chǔ)油技術(shù)基本不受水深限制，可重復(fù)使用，結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度高，適于淺海邊際油田應(yīng)用，并 且與浮式儲(chǔ)油相比，水下儲(chǔ)油裝置受冰力、波浪力作用小，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求低，同時(shí)具備可移 動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，造價(jià)可大幅降低，避免避風(fēng)停產(chǎn)。發(fā)明中所采用的構(gòu)件均為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，無需特殊 制造，從而大大節(jié)省工程成本。本發(fā)明為我國淺海邊際油田開發(fā)提供了一種經(jīng)濟(jì)可靠的開發(fā) 裝置與方案。
本發(fā)明提出的在淺海海域海底設(shè)置的適用于邊際油田開發(fā)的儲(chǔ)油裝置，其儲(chǔ)量初步目標(biāo) 為兩萬立方米。將它放置在邊際油田附近進(jìn)行儲(chǔ)油，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，不需要FPSO參與，可 以大大節(jié)省邊際油田石油開采的費(fèi)用。
此儲(chǔ)油裝置采用隔油系統(tǒng)，隔油系統(tǒng)中的油膜和隔油板可以隔開原油和海水。此油膜和 隔油板可以上下浮動(dòng)，以滿足儲(chǔ)油裝置中油量的變化。這樣，儲(chǔ)油裝置內(nèi)部可以通過出水口 與外部聯(lián)通，使得裝置本身不需要承受海底的巨大壓強(qiáng)，并且防止生產(chǎn)出來的原油對(duì)海水以 及海底土壤的污染，安全實(shí)用。


圖l本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置整體設(shè)計(jì)圖2本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置整體效果圖3本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置內(nèi)視效果圖4本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置隔油系統(tǒng)內(nèi)視效果圖5本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置甲板俯視設(shè)計(jì)圖6本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置l-l剖面艏艉外板設(shè)計(jì)圖;圖7本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置2-2剖面艏艉內(nèi)板設(shè)計(jì)圖8本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置3-3剖面封閉艙壁設(shè)計(jì)圖9本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置4-4剖面人孔艙壁設(shè)計(jì)圖10本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置5-5剖面艙壁設(shè)計(jì)圖(含支柱)；
圖ll本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖12本發(fā)明的大型儲(chǔ)油裝置施工示意圖。
附圖標(biāo)記1、入油管道；2、出油管道；3、隔油板；4、原油；5、海水；6、混凝土配 重塊；7、油膜；8、隔油夾層；9、支柱；10、出水口； 11、入油口 ； 12、出油口； 13、封 閉水密艙壁；14、人孔艙壁；15、裝置附屬支架。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的適用于淺海海域海底長方體形式的大型儲(chǔ)油裝置如下
1、 目標(biāo)工作環(huán)境40米水深海底環(huán)境。
2、 儲(chǔ)油裝置型式與類型雙層(分為內(nèi)層板和外層板)、有底，長方體形式鋼結(jié)構(gòu)。
儲(chǔ)油裝置尺寸長x寬x高411.4mX27.4mX11.4m，采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，裝置的內(nèi)層 板、外層板和封閉水密艙壁上焊接型鋼，內(nèi)層板和外層板間距為1.7m。裝置內(nèi)設(shè)三個(gè)艙室( 艙室可以為2個(gè)、四個(gè)或更多)，三個(gè)艙室沿長度方向呈一字布置，每個(gè)艙室橫截面為長方 形，每個(gè)艙室長為36m，寬為24m，艙室之間相互連通，用支柱隔開，可以允許原油自由流動(dòng) ，支柱的設(shè)計(jì)可以起到保護(hù)油膜作用，如果加傳統(tǒng)艙壁，艙壁上需要設(shè)置肋板，容易對(duì)膜產(chǎn) 生破壞，立柱排充當(dāng)艙壁，既提高結(jié)構(gòu)整體剛度，又起到保護(hù)油膜作用，艙室和支柱的布置 見圖3、圖4。儲(chǔ)油裝置內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)。
3、 隔油系統(tǒng)設(shè)置說明隔油系統(tǒng)主要由三種構(gòu)件組成，油膜，隔油板和隔油夾層。隔 油板位于每個(gè)艙室的正中，為長方形面板，材料密度介于海水和原油之間，長x寬二34mX 22m，見圖3、 4構(gòu)件3。隔油夾層位于儲(chǔ)油裝置內(nèi)部5.2m高程處，作用是隔開上層原油和下層 海水，隔油夾層為一層金屬構(gòu)件，為一塊四字形金屬板，夾層外邊緣四個(gè)邊與裝置內(nèi)層板水 密焊接連接，見圖3、 4構(gòu)件8，隔油夾層內(nèi)部兩個(gè)空框邊緣與油膜連接。隔油夾層中間兩個(gè) 邊框上嵌有豎直方向的支柱，見圖3、 4構(gòu)件9。油膜為連接隔油板與隔油夾層的膜構(gòu)件，可說明書第5/5頁上下浮動(dòng)，當(dāng)裝置內(nèi)部儲(chǔ)油過程中，油膜可以連接隔油板向下浮動(dòng)，反之，當(dāng)裝置向外輸油 ，海水由出水口進(jìn)入裝置內(nèi)部時(shí)，油膜可以連接隔油板向上浮動(dòng)，見圖3、 4構(gòu)件7。隔油板 的使用，可以降低油膜的使用面積，進(jìn)而降低了建造成本，同時(shí)，可以很好的控制油膜的運(yùn) 動(dòng)，保證隔油板和油膜自由地上下浮動(dòng)，防止生產(chǎn)出來的原油對(duì)海水以及海底土壤的污染。 4、儲(chǔ)油裝置中艙壁以及焊接在鋼板上的桁材、骨材布局及尺寸裝置中的甲板和底板的結(jié)構(gòu)相同，雙層板之間設(shè)置有橫向及縱向的封閉水密艙壁，人孔 艙壁和鋼質(zhì)骨材。封閉水密艙壁之間的間距為6m，人孔艙壁之間的間距為2 m，鋼質(zhì)骨材間 距為0.5m，鋼質(zhì)骨材均焊接在封閉水密艙壁以及裝置的內(nèi)、外層板上。甲板的外層板的厚 度取為12mm。鋼質(zhì)骨材取L型鋼，按照規(guī)范中的要求計(jì)算抗彎截面模量W二288cm3，慣性矩 1=1324. 8cm4，其尺寸為160mmX 100mmX 14mm。裝置舷側(cè)鋼板上構(gòu)件與甲板上構(gòu)件的設(shè)置方式基本相同。雙層鋼板之間設(shè)置有橫向及縱 向的封閉水密艙壁，人孔艙壁和鋼質(zhì)骨材。封閉水密艙壁縱向的間距為6m，高度方向的間距 為4m，人孔艙壁之間的間距為2 m，鋼質(zhì)骨材間距為O. 5m，鋼質(zhì)骨材均焊接在封閉水密艙壁 以及裝置的內(nèi)外層板上。舷側(cè)外層板厚度取為12mm。鋼質(zhì)骨材取L型鋼，按照規(guī)范中的要求 計(jì)算抗彎截面模量W二288cm3，慣性矩1=1324. 8cm4，其尺寸為160mmX 100mmX 14mm。裝置中艏艉構(gòu)件形式和尺寸設(shè)定為與舷側(cè)構(gòu)件完全一致。裝置中底板各構(gòu)件尺寸與甲板 上構(gòu)件尺寸相同，底板厚度為12mm。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)層鋼板厚度取12mm。儲(chǔ)油裝置的入油口 和出油口位于上層甲板，呈中心對(duì)稱分布，具體位置見圖5中構(gòu)件11和構(gòu)件12。本發(fā)明的儲(chǔ)油裝置安裝和儲(chǔ)油方法，包括下列步驟(1) 由駁船將儲(chǔ)油設(shè)備拖航至指定位置，在確保儲(chǔ)油裝置頂部水平的同時(shí)完成裝置依 靠自身重力的垂直下沉沉貫；按照?qǐng)D12所示過程，儲(chǔ)油裝置由駁船拖到指定位置后，依靠自 身重力沉入海底。(2) 儲(chǔ)油裝置靠其自身的重力插入水下泥土中一定的深度后，在裝置底部周圍的附屬 支架15上加長方體混凝土配重塊結(jié)構(gòu)6，見圖ll，待裝置滿足抗傾抗滑的工作要求后，由入 油管道1向裝置內(nèi)輸入原油4，并同時(shí)排出裝置內(nèi)的海水5，通過隔油系統(tǒng)保證海水與原油之 間的隔離狀態(tài)，待裝置內(nèi)灌滿原油后，由水面儲(chǔ)油裝置，如穿 8
權(quán)利要求
1.一種適用于淺海海域的大型儲(chǔ)油裝置，為長方體形狀的鋼結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括甲板、底板、舷側(cè)和艏艉，均為縱骨架式的雙層鋼板構(gòu)件，在內(nèi)層板和外層板之間設(shè)置有封閉水密艙壁和人孔艙壁，在內(nèi)層板、外層板和封閉水密艙壁上焊接有鋼質(zhì)骨材，內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)；內(nèi)設(shè)呈一字形布置的兩個(gè)或兩個(gè)以上的艙室，艙室之間相互連通，用支柱隔開；其隔油系統(tǒng)包括油膜、隔油板和隔油夾層，隔油夾層為一塊金屬板，所述的金屬板由一字型排布并與艙室數(shù)量和尺寸相配合的兩個(gè)或兩個(gè)以上的空框構(gòu)成，夾層外邊緣的四個(gè)邊分別與裝置舷側(cè)和艏艉的內(nèi)層板上水密焊接相連，其內(nèi)部的邊框位于相鄰的艙室之間，并嵌入所述的支柱，隔油夾層內(nèi)部所圍成的各個(gè)空框的邊緣分別與一塊油膜連接，在每個(gè)艙室內(nèi)的隔油夾層的下方各放置一個(gè)材料密度介于海水和原油之間的隔油板，該隔油板的尺寸小于所述隔油夾層的內(nèi)框，使隔油板在艙室內(nèi)能自由上下浮動(dòng)，油膜為連接隔油板與隔油夾層的膜構(gòu)件，用于隔開上層原油和下部海水。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的儲(chǔ)油裝置，其特征在于，構(gòu)成甲板、底板、 舷側(cè)和艏艉的雙層板之間均設(shè)置有橫向及縱向的封閉水密艙壁，人孔艙壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的儲(chǔ)油裝置，其特征在于，所述的儲(chǔ)油裝置的 入油口和出油口位于上層甲板，呈中心對(duì)稱分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的儲(chǔ)油裝置，其特征在于，所述的儲(chǔ)油裝置長 x寬x高^11.4mX27.4mX11.4m，分為三個(gè)艙室，每個(gè)艙室長為36m，寬為24m，各個(gè)隔油 板的材料密度介于海水和原油之間，長x寬二34mX22m，隔油夾層位于儲(chǔ)油裝置內(nèi)部5. 2m高 程處。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的儲(chǔ)油裝置，其特征在于，各個(gè)外層板和內(nèi)層 板的厚度均取12mm，所述的鋼質(zhì)骨材為L型鋼，抗彎截面模量W二288cm3，慣性矩 1=1324. 8cm4，其尺寸為160mmX 100mmX 14mm。
6.一種采用權(quán)利要求l所述儲(chǔ)油裝置所采用的安裝和儲(chǔ)油方法，包括下列步驟第一步在裝置底部安裝附屬支架；第二步由駁船將儲(chǔ)油設(shè)備拖航至指定位置，在確保儲(chǔ)油裝置頂部水平的同時(shí)完成裝 置依靠自身重力的垂直下沉沉貫；第三步在儲(chǔ)油裝置靠其自身的重力插入水下泥土中后，在裝置底部周圍的附屬支架 上加長方體混凝土配重塊結(jié)構(gòu)；第四步由入油管道向裝置內(nèi)輸入原油，并同時(shí)排出裝置內(nèi)的海水，通過隔油系統(tǒng)保 證海水與原油之間的隔離狀態(tài)，待裝置內(nèi)灌滿原油后，由水面儲(chǔ)油裝置穿梭油輪將原油從出 油管道抽出。
全文摘要
本發(fā)明屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于淺海海域的大型儲(chǔ)油裝置，為長方體形狀的雙層鋼板鋼結(jié)構(gòu)，包括甲板、底板、舷側(cè)和艏艉，均為縱骨架式的雙層鋼板構(gòu)件，在內(nèi)層板和外層板之間設(shè)置有封閉水密艙壁和人孔艙壁，在內(nèi)層板、外層板和封閉水密艙壁上焊接有鋼質(zhì)骨材，內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)；內(nèi)設(shè)呈一字形布置的兩個(gè)或兩個(gè)以上的艙室，艙室之間相互連通，用支柱隔開；其隔油系統(tǒng)包括油膜、隔油板和隔油夾層。本發(fā)明的儲(chǔ)油裝置能夠滿足海上移動(dòng)平臺(tái)短期的儲(chǔ)油需求，克服生產(chǎn)出的原油對(duì)海水污染等問題。
文檔編號(hào)B65D88/78GK101665181SQ20091030708
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者楊 余, 余建星, 周清基, 晉文超 申請(qǐng)人:天津大學(xué)