專利名稱：主動式油水隔離水下儲油艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋石油開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種新型主動式油水隔離水下儲油艙,能夠靠艙內(nèi)部件的動作主動地實現(xiàn)進(jìn)油/排油工藝。
背景技術(shù)：
目前，水下儲油的海底油罐主要有倒盤形海底油罐、混凝土重力式儲油平臺和美國軍方的可潛式水下儲油系統(tǒng)三種形式，水下儲油技術(shù)主要有油氣置換、油水置換兩大類。油氣置換方式很難控制原油的蒸發(fā)損耗，而且不利于儲罐在水下的穩(wěn)定性，油水置換工藝中的很多問題也都有待研究。大連理工大學(xué)名稱為“貯存高凝原油的油水置換工藝”的專利(專利公開號為CN85102598)是我國最早的油水置換研究，屬油水直接接觸，長期使用將很難避免海水污染。中石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院申請了一種名稱為“隔離式油水置換水下儲罐”的專利(專利公開號為CN2818385Y)，在原油與海水之間增加一層油水隔離布以解決海水污染的問題。油水置換工藝需要依靠外部平臺提供的油泵，而且無法控制油水隔離膜的運動形態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種新型的主動式油水隔離水下儲油艙，靠艙內(nèi)部件的動作主動地實現(xiàn)進(jìn)油/排油工藝。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種主動式油水隔離水下儲油艙，包括外層艙、內(nèi)層艙、隔離層，進(jìn)水管線、進(jìn)油管線、出油管線、出水管線、液壓缸、鋼樁、液壓站；其特征在于:內(nèi)層艙通過加強(qiáng)筋連接到外層艙上；隔離層連接到內(nèi)層艙豎向中部，隔離層把內(nèi)層艙分為上下兩部分，上部為儲油艙，下部為儲水艙；進(jìn)水管線、出水管線穿過外層艙與內(nèi)層艙底部相連，即與儲水艙相連；進(jìn)油管線、出油管線穿過外層艙與內(nèi)層艙頂部相連，即與儲油艙相連；外層艙的底部設(shè)有鋼樁，鋼樁內(nèi)設(shè)有液壓缸，液壓缸的缸體同時與外層艙、內(nèi)層艙固定連接，液壓缸的活塞桿與隔離層相連接；外層艙、內(nèi)層艙之間設(shè)置液壓站，液壓站與油缸之間通過液壓管線相連；通過液壓缸的動作驅(qū)動主隔離板上下運動，使儲油艙內(nèi)隔離板上下兩側(cè)的壓力發(fā)生變化，以實現(xiàn)儲油艙收發(fā)油。優(yōu)選地，隔離層包括一個主隔離板、四個副隔離板與四個復(fù)合隔離膜；主隔離板為整塊正方形鋼板；四個副隔離板連接在主隔離板的四周，副隔離板的一端通過鉸鏈與主隔離板的邊緣相連接，副隔離板的另一端通過鉸鏈連接到內(nèi)層艙中部，副隔離板的四塊鋼板相互之間均可自由轉(zhuǎn)動，以保證主隔離板能夠上下自由運動；復(fù)合隔離膜形狀為等腰三角形，復(fù)合隔離膜的兩腰分別與副隔離板的端部相連，復(fù)合隔離膜的底邊與內(nèi)層艙的中部相連。優(yōu)選地，外層艙的底部設(shè)有四根鋼樁，每根鋼樁內(nèi)設(shè)有液壓缸，外層艙、內(nèi)層艙之間的四個角部均設(shè)置液壓站，每個液壓缸配有一套液壓站，液壓站與油缸之間通過液壓管線相連，液壓站由水面控制設(shè)備控制，使所有液壓缸的動作同步。優(yōu)選地，每個副隔離板由四塊鋼板通過鉸鏈連接而成，副隔離板的四塊鋼板相互之間均可自由轉(zhuǎn)動，以保證主隔離板能夠上下自由運動。優(yōu)選地，主隔離板與副隔離板的上表面鋪設(shè)一層防水、防油、耐老化的聚酯材料層。優(yōu)選地，復(fù)合隔離膜為三層結(jié)構(gòu)，上下兩層是聚酯材料層，中間層是尼龍材料層。優(yōu)選地，內(nèi)層艙艙壁外布置保溫層。優(yōu)選地，外層艙采用鋼制結(jié)構(gòu)，水平向為正方形，豎向為矩形，外層艙的內(nèi)、外表面均涂防腐涂層。優(yōu)選地，內(nèi)層艙采用鋼制結(jié)構(gòu)，水平向為八邊形，豎向為六邊形，內(nèi)層艙的內(nèi)、外表面均涂防腐涂層。本發(fā)明具有如下有益效果:采用液壓缸驅(qū)動主隔離板在儲油艙內(nèi)上下運動，通過儲油艙內(nèi)的壓力變化實現(xiàn)儲油艙的收發(fā)油工藝，不需要在上部平臺設(shè)置油泵，而且隔離板和柔性隔離材料的可靠性和保溫效果較好；通過置于儲油艙底部的鋼樁，增加儲油艙在海底的穩(wěn)定性，同時液壓缸的大部分缸體位于鋼樁內(nèi)。


圖1是主動式水下儲油艙中部豎直方向剖面示意 圖2是主動式水下儲油艙內(nèi)層艙艙頂水平剖面示意 圖3是主動式水下儲油艙內(nèi)層艙艙底水平剖面示意 圖4是隔離層結(jié)構(gòu)示意 圖5是副隔離板結(jié)構(gòu)示意 圖6是復(fù)合隔離膜結(jié)構(gòu)示意 圖7是儲油艙儲滿油、排空水時的結(jié)構(gòu)示意 圖8是儲油艙儲滿水、排空油時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、外層艙，2、內(nèi)層艙，3、主隔離板，4、副隔離板，5、進(jìn)水管線，6、進(jìn)油管線，7、出油管線，8、出水管線，9、液壓缸，10、鋼樁，11、液壓站，12液壓管線，13、復(fù)合隔離膜，14、聚酯材料層，15、尼龍材料層，16、鉸鏈，17、保溫層，18、加強(qiáng)筋。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3、圖4所示，主動式油水隔離水下儲油艙，包括外層艙1、內(nèi)層艙2、隔離層、進(jìn)水管線5、進(jìn)油管線6、出油管線7、出水管線8、液壓缸9、鋼樁10、液壓站11 ;外層艙I采用鋼制結(jié)構(gòu)，水平向為正方形，豎向為矩形，外層艙I的內(nèi)、外表面均涂防腐涂層，夕卜層艙I用以抵御外界海水的壓力；內(nèi)層艙2采用鋼制結(jié)構(gòu)，水平向為八邊形，豎向為六邊形，內(nèi)層艙2的內(nèi)、外表面均涂防腐涂層，內(nèi)層艙2艙壁外布置保溫層17，以減少儲油艙內(nèi)原油熱量的散失；內(nèi)層艙2通過加強(qiáng)筋18固定連接到外層艙I上；隔離層連接到內(nèi)層艙豎向中部，隔離層把內(nèi)層艙2分為上下兩部分，上部為儲油艙，下部為儲水艙；進(jìn)水管線5、出水管線8穿過外層艙I與內(nèi)層艙2底部相連，即與水艙相連；進(jìn)油管線6、出油管線7穿過外層艙I與內(nèi)層艙2頂部相連，即與油艙相連。外層艙I的底部設(shè)有四根鋼樁10，以增加儲油艙在海底的穩(wěn)定性；每根鋼樁10內(nèi)設(shè)有液壓缸9,液壓缸9的缸體同時與外層艙1、內(nèi)層艙2固定連接，液壓缸9的活塞桿與主隔離板3相連接；外層艙1、內(nèi)層艙2之間的四個角部均設(shè)置液壓站11，每個液壓缸9配有一套液壓站11，液壓站11與油缸9之間通過液壓管線12相連，液壓站11由水面控制設(shè)備控制，使所有液壓缸9的動作同步。通過液壓缸9的動作驅(qū)動主隔離板3上下運動，使儲油艙內(nèi)隔離板上下兩側(cè)的壓力發(fā)生變化，以實現(xiàn)儲油艙收發(fā)油。如圖1、圖4、圖5所示，隔離層包括一個主隔離板3、四個副隔離板4與四個復(fù)合隔離膜13 ;主隔離板3為整塊正方形鋼板；每個副隔離板4由四塊鋼板通過鉸鏈16連接而成，四個副隔離板4連接在主隔離板3的四周，副隔離板4的一端通過鉸鏈16與主隔離板3的邊緣相連接，副隔離板4的另一端通過鉸鏈16連接到內(nèi)層艙2中部，副隔離板4的四塊鋼板相互之間均可自由轉(zhuǎn)動，以保證主隔離板3能夠上下自由運動；復(fù)合隔離膜13呈等腰三角形，復(fù)合隔離膜13的兩個長度相等的邊(即等腰三角形的兩腰)分別與副隔離板4的端部相連，復(fù)合隔離膜13的另一條邊(即等腰三角形的底邊)與內(nèi)層艙2的中部相連。如圖1、圖5所示，主隔離板3與副隔離板4的上表面鋪設(shè)一層防水、防油、耐老化的聚酯材料層14，聚酯材料層14有足夠的柔韌性以保證鉸鏈16的轉(zhuǎn)動不受限制，同時具有一定的密封和保溫作用。如圖6所示，復(fù)合隔離膜13為三層結(jié)構(gòu)，上下兩層是聚酯材料層14，起防水、防油和一定的密封、保溫作用，中間層是尼龍材料層15，尼龍材料層15提供足夠的抗拉強(qiáng)度來滿足收發(fā)油工藝的要求。在儲油艙進(jìn)油排水的過程中，在液壓缸9的帶動下，主隔離板3自上而下運動，油艙部分壓力降低，水艙部分壓力升高，處理好的原油經(jīng)過進(jìn)油管線6進(jìn)入儲油艙，同時將儲油艙中的水由出水管線8壓出，儲滿油排空水時的狀態(tài)如圖7所示。在儲油艙進(jìn)水排油的過程中，在液壓缸9的帶動下，主隔離板3自下而上運動，油艙部分壓力升高，水艙部分壓力降低，海水經(jīng)過進(jìn)水管線5進(jìn)入儲油艙，同時將儲油艙中的原油經(jīng)出油管線7壓出，儲滿水排空油時的狀態(tài)如圖8所示。
權(quán)利要求
1.一種主動式油水隔離水下儲油艙，包括外層艙、內(nèi)層艙、隔離層、進(jìn)水管線、進(jìn)油管線、出油管線、出水管線、液壓缸、鋼樁、液壓站；其特征在于:內(nèi)層艙通過加強(qiáng)筋固定連接到外層艙；隔離層連接到內(nèi)層艙豎向中部，隔離層把內(nèi)層艙分為上下兩部分，上部為儲油艙，下部為儲水艙；進(jìn)水管線、出水管線穿過外層艙與內(nèi)層艙底部相連，即與儲水艙相連；進(jìn)油管線、出油管線穿過外層艙與內(nèi)層艙頂部相連，即與儲油艙相連；外層艙的底部設(shè)有鋼樁，鋼樁內(nèi)設(shè)有液壓缸，液壓缸的缸體同時與外層艙、內(nèi)層艙固定連接，液壓缸的活塞桿與隔離層相連接；外層艙、內(nèi)層艙之間設(shè)置液壓站，液壓站與油缸之間通過液壓管線相連；通過液壓缸的動作驅(qū)動主隔離板上下運動，使儲油艙內(nèi)隔離板上下兩側(cè)的壓力發(fā)生變化，以實現(xiàn)儲油艙收發(fā)油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:隔離層包括一個主隔離板、四個副隔離板與四個復(fù)合隔離膜；主隔離板為整塊正方形鋼板；四個副隔離板連接在主隔離板的四周，副隔離板的一端通過鉸鏈與主隔離板的邊緣相連接，副隔離板的另一端通過鉸鏈連接到內(nèi)層艙中部；復(fù)合隔離膜形狀為等腰三角形，復(fù)合隔離膜的兩腰分別與副隔離板的端部相連，復(fù)合隔離膜的底邊與內(nèi)層艙的中部相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:外層艙的底部設(shè)有四根鋼樁，每根鋼樁內(nèi)設(shè)有液壓缸，外層艙、內(nèi)層艙之間的四個角部均設(shè)置液壓站，每個液壓缸配有一套液壓站，液壓站與油缸之間通過液壓管線相連，液壓站由水面控制設(shè)備控制，使所有液壓缸的動作同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:每個副隔離板由四塊鋼板通過鉸鏈連接而成，副隔離板的四塊鋼板相互之間均可自由轉(zhuǎn)動，以保證主隔離板能夠上下自由運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:主隔離板與副隔離板的上表面鋪設(shè)一層防水、防油、耐老化的聚酯材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:復(fù)合隔離膜為三層結(jié)構(gòu)，上下兩層是聚酯材料層，中間層是尼龍材料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:內(nèi)層艙艙壁外布置保溫層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:外層艙采用鋼制結(jié)構(gòu)，水平向為正方形，豎向為矩形，外層艙的內(nèi)、外表面均涂防腐涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的主動式油水隔離水下儲油艙，其特征在于:內(nèi)層艙采用鋼制結(jié)構(gòu)，水平向為八邊形，豎向為六邊形，內(nèi)層艙的內(nèi)、外表面均涂防腐涂層。
全文摘要
本發(fā)明屬于海洋石油開發(fā)領(lǐng)域，涉及一種主動式油水隔離水下儲油艙。儲油艙包括外層艙、內(nèi)層艙、隔離層，進(jìn)水管線、進(jìn)油管線、出油管線、出水管線、液壓缸、鋼樁、液壓站；內(nèi)層艙通過加強(qiáng)筋連接到外層艙；隔離層把內(nèi)層艙分為上下兩部分，上部為儲油艙，下部為儲水艙；進(jìn)水管線、出水管線與儲水艙相連；進(jìn)油管線、出油管線與儲油艙相連；外層艙的底部設(shè)有鋼樁，鋼樁內(nèi)設(shè)有液壓缸，液壓缸的缸體同時與外層艙、內(nèi)層艙固定連接，液壓缸的活塞桿與隔離層相連接；外層艙、內(nèi)層艙之間設(shè)置液壓站，液壓站與油缸通過液壓管線相連；液壓缸驅(qū)動主隔離板上下運動。本發(fā)明不需要在上部平臺設(shè)置油泵，而且隔離板和柔性隔離材料的可靠性和保溫效果較好。
文檔編號B65D88/78GK103158956SQ201310085390
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者徐興平, 張棣, 蔣文春, 于艦, 王雷, 張辛, 蔡慧, 董薇, 杜翠國, 洪克東, 修德欣 申請人:中國石油大學(xué)(華東)