專利名稱：海底儲(chǔ)油系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，海上油田原油的儲(chǔ)存技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于處于淺水的邊際油田，有時(shí)需要在海上儲(chǔ)存原油，受水深的限制，大型儲(chǔ)油輪 很難進(jìn)入，這時(shí)較常采用的是用海上固定儲(chǔ)罐儲(chǔ)油。海上固定儲(chǔ)油罐，通常分為海上固定平 臺(tái)儲(chǔ)油罐和海底儲(chǔ)油罐。
海上固定平臺(tái)儲(chǔ)油罐是將儲(chǔ)油罐建在固定式鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，一般為鋼儲(chǔ)罐。該種 平臺(tái)一般僅為純儲(chǔ)油用。由于其全部原油重量、鋼儲(chǔ)罐自重、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)自重及其所受波浪 力、風(fēng)力等均由其下部鋼樁承受，因此，其下部鋼樁的直徑、樁長(zhǎng)等均會(huì)比較大，樁數(shù)量也會(huì) 比較多。由于下部鋼樁的限制，儲(chǔ)罐容量不會(huì)很大。同時(shí)，由于該類固定式鋼結(jié)構(gòu)儲(chǔ)油罐用 鋼量比較大，其造價(jià)相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高。
傳統(tǒng)的海底儲(chǔ)油罐一般坐落于海底泥面，長(zhǎng)期浸泡于水中，其上部一般都帶有油 氣處理平臺(tái)。罐體材料有金屬、鋼筋混凝土和其它非金屬材料等。這種儲(chǔ)罐通常是根據(jù)油 水置換原理設(shè)計(jì)，罐底與海水連通，且罐體處于海水中，故罐體中的原油重量不會(huì)由下部鋼 樁承受，其下部鋼樁僅承受罐體的部分自重(扣除浮力)及上部平臺(tái)荷載，其儲(chǔ)罐容量可以 做的很大。但由于罐體在海水中的擋水面較大，會(huì)產(chǎn)生比較大的波浪、海流、潮汐等的作用 力，需要相應(yīng)的較大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件去抵抗，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)造價(jià)的上升。同時(shí)，較大的擋水面積還會(huì) 容易產(chǎn)生較大的罐底沖刷作用，由于罐底與海水連通,當(dāng)油罐接近滿載時(shí),罐內(nèi)原油有溢出 的可能。
邊際油田原油產(chǎn)量不大，開發(fā)成本相對(duì)較高，其開發(fā)成本對(duì)開發(fā)效益特別敏感，由 于上述兩種海上儲(chǔ)罐成本均較大，應(yīng)用在邊際油田中可能會(huì)拖累其開發(fā)效益，甚至產(chǎn)生負(fù) 效益。因此，提供一種處于海面以下、擋水面積小、不會(huì)引起較大海底沖刷、不依賴于油水置 換工藝儲(chǔ)油的新型的海底儲(chǔ)罐，對(duì)開發(fā)邊際油田而言意義重大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，使用該海底儲(chǔ)油系統(tǒng)時(shí)，將其中的儲(chǔ)油 罐沉入海底泥面以下，對(duì)海水無(wú)遮擋作用，不會(huì)增大結(jié)構(gòu)所受的波浪力，也不會(huì)對(duì)海底泥面 產(chǎn)生較大的泥沙沖刷。本發(fā)明中的鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)，用于向儲(chǔ)油罐內(nèi)注油、從罐內(nèi)向外輸油操 作，也可進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的油氣處理。
本發(fā)明所提供的一種海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，包括海底儲(chǔ)油罐和平臺(tái)；
所述海底儲(chǔ)油罐的軸向方向上固定一定位鋼樁，且所述定位鋼樁的兩端延伸至所 述海底儲(chǔ)油罐之外；所述定位鋼樁的一端部與所述平臺(tái)相連接。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上設(shè)有定位樁孔，所述定位鋼樁通 過(guò)所述定位樁孔與所述海底儲(chǔ)油罐固定連接；所述定位鋼樁作為所述平臺(tái)的基礎(chǔ)構(gòu)件，同 時(shí)也作為所述海底儲(chǔ)油罐在沉箱施工時(shí)的固定以及定位構(gòu)件，保證所述海底儲(chǔ)油罐在沉箱施工過(guò)程中始終處于平正的狀態(tài)，避免其在沉箱施工過(guò)程中產(chǎn)生傾斜以及在水流的作用下 產(chǎn)生移位。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述定位鋼樁沿所述海底儲(chǔ)油罐的中心軸向方向設(shè)置。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上還固定有若干個(gè)周邊鋼樁，所述 若干個(gè)周邊鋼樁的兩端延伸至所述海底儲(chǔ)油罐之外；所述周邊鋼樁和所述定位鋼樁用于承 受所述海底儲(chǔ)油罐及所述簡(jiǎn)易平臺(tái)的自重、設(shè)備自重及風(fēng)、波浪力等引起的豎向向下荷載 (抗壓)和空罐時(shí)的海水浮力(抗浮)。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐可采用鋼筋混凝土材料，所述簡(jiǎn)易平臺(tái)可 采用鋼結(jié)構(gòu)材料。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述周邊鋼樁沿所述海底儲(chǔ)油罐的周向方向布置；
所述周邊鋼樁為均勻布置。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上設(shè)有若干個(gè)周邊樁孔，所述周邊 鋼樁通過(guò)所述周邊樁孔與所述海底儲(chǔ)油罐相連接；所述周邊樁孔與所述海底儲(chǔ)油罐的腔體 相互獨(dú)立隔開，保證打樁過(guò)程及正常使用過(guò)程中不會(huì)干擾到所述海底儲(chǔ)油罐內(nèi)的腔體。當(dāng) 用沉箱施工方法進(jìn)行安裝時(shí)，當(dāng)所述周邊鋼樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，可用特制的水泥砂漿將所 述周邊鋼樁與所述海底儲(chǔ)油罐間的間隙灌注密實(shí)。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐內(nèi)設(shè)有沿其徑向分布的橫隔板，所述橫隔 板將所述海底儲(chǔ)油罐分隔為儲(chǔ)油區(qū)和施工操作區(qū)，且所述儲(chǔ)油區(qū)設(shè)于所述施工操作區(qū)的上 部。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上設(shè)有至少I個(gè)通氣管道；
所述通氣管道的一端延伸至所述施工操作區(qū)，另一端延伸至所述海底儲(chǔ)油罐之 外，所述通氣管道的作用為為施工人員通氣、施工人員出入的通道、施工設(shè)備出入的通道、 沖刷泥漿抽出通道。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，所述海底儲(chǔ)油罐的底部上設(shè)有若干個(gè)高壓水槍和泥漿泵， 沉箱施工時(shí)可通過(guò)所述高壓水槍中噴射出的高壓水流將所述海底儲(chǔ)油罐底板下部的土質(zhì) 沖刷成軟的泥漿，通過(guò)所述泥漿泵將沖刷泥漿抽出，所述海底儲(chǔ)油罐在自重及內(nèi)充水重量 的作用下沉降。
上述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，沿所述海底儲(chǔ)油罐底部的周邊設(shè)有刃腳。
本發(fā)明在沉箱施工過(guò)程中，所述儲(chǔ)油區(qū)內(nèi)可以注入適當(dāng)?shù)乃浚ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)注水量 的大小，可以調(diào)節(jié)沉箱施工時(shí)所述海底儲(chǔ)油罐體重力與水浮力的平衡關(guān)系，保證海底儲(chǔ)油 罐順利沉入海底設(shè)計(jì)位置。
本發(fā)明具有如下有益效果
(I)所述海底儲(chǔ)油罐及上部的簡(jiǎn)易平臺(tái)都可在船塢或建造基地中提前預(yù)制、建造 好，在海上僅將兩者拼裝在一起即可，縮短海上的操作工期和和海上的建造費(fèi)用。
(2)由于將所述海底儲(chǔ)油罐沉入海底泥面以下，故其下部的儲(chǔ)油罐不會(huì)影響上部 結(jié)構(gòu)的波浪力，不會(huì)加大海底泥面的沖刷。
(3)該海底儲(chǔ)油罐罐體采用密閉結(jié)構(gòu)，罐體儲(chǔ)油空間與周圍海水隔絕，避免了由于 采用傳統(tǒng)的油水置換儲(chǔ)油工藝帶來(lái)的對(duì)所儲(chǔ)存純?cè)偷乃廴尽?br> (4)海底儲(chǔ)油設(shè)施上部結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)易平臺(tái)，簡(jiǎn)易平臺(tái)上安裝相應(yīng)的設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)向罐內(nèi)注油、從罐內(nèi)向外輸油操作功能，如果平臺(tái)面積允許，也可進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的油氣處 理。海底儲(chǔ)油罐也可以根據(jù)上部簡(jiǎn)易平臺(tái)的功能相應(yīng)的改變形狀。
(5)所述海底儲(chǔ)油罐在泥面以下工作，由于泥中含水，整個(gè)使用期間罐體一直受到 水浮力的作用，該水浮力能夠抵消罐中全部滿載原油的重量和一部分罐體自重，這可以大 大減小原油滿罐時(shí)罐基礎(chǔ)(周邊鋼樁和定位鋼樁)的壓力，同時(shí)，由于罐體底盤直接落在海 底泥面下的泥沙中，該大面積的底盤作為基礎(chǔ)的一部分，視下部土質(zhì)情況，可以承受一部分 或較大一部分的上部荷載，分擔(dān)周邊鋼樁、定位鋼樁的上部荷載。由于上述的雙重分擔(dān)作 用，可以大為減小其樁基礎(chǔ)的長(zhǎng)度、直徑及數(shù)量。相比同等規(guī)模的海上固定平臺(tái)儲(chǔ)油罐及傳 統(tǒng)的海底儲(chǔ)油罐，鋼樁的用鋼量大為減少，比較經(jīng)濟(jì)。
(6)本海底儲(chǔ)罐系統(tǒng)上部平臺(tái)采用的是簡(jiǎn)易鋼平臺(tái)，與常規(guī)平臺(tái)相比，用鋼量大為 減少；下部海底儲(chǔ)油罐I采用鋼筋混凝土預(yù)制，鋼筋混凝土比鋼材的材料費(fèi)要便宜的多，其 建造費(fèi)也不高，加之鋼樁的用鋼量相比常規(guī)儲(chǔ)油系統(tǒng)大為減少，如果能保證海上安裝工期 不致太長(zhǎng)，則其會(huì)產(chǎn)生比較好的經(jīng)濟(jì)效益。
(7)海底儲(chǔ)油罐內(nèi)部預(yù)留了施工操作空間，在罐體沉降施工過(guò)程中可以始終使施 工人員處于一個(gè)無(wú)水的環(huán)境中，避免了水中施工作業(yè)帶來(lái)的諸多不便。
(8)本發(fā)明中由于海底儲(chǔ)油罐分成了上、下兩層空間儲(chǔ)油區(qū)和施工操作區(qū)，由于 該上、下兩層空間相互密閉、互不連通，故當(dāng)施工操作區(qū)中預(yù)留的施工洞或施工縫在施工完 畢后由于填塞不密實(shí)等原因引起滲、漏水時(shí)，不會(huì)影響到儲(chǔ)油區(qū)，避免了因施工原因引起原 油的水污染及原油的泄漏。
(9)采用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的沉箱施工方法，當(dāng)下部遇有較硬土質(zhì)時(shí)，可以加大上層 儲(chǔ)油區(qū)的注水量，以加快沉箱施工速度；當(dāng)下部土質(zhì)較軟時(shí)，可以減小儲(chǔ)油區(qū)的注水量，防 止沉箱速度過(guò)快。當(dāng)基底下面各部分土質(zhì)不均勻時(shí)，同樣也可以減小儲(chǔ)油區(qū)的注水量，減小 沉箱速度，防止海底儲(chǔ)油罐的基礎(chǔ)底板承受較大的局部應(yīng)力。


圖1為本發(fā)明的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)中儲(chǔ)油區(qū)的俯視圖。
圖2為本發(fā)明的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)中施工操作區(qū)的俯視圖。
圖3為本發(fā)明的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)的剖面圖。
圖4為本發(fā)明的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)中海底儲(chǔ)油罐和通氣管道豎向剖面圖。
圖中各標(biāo)記如下1海底儲(chǔ)油罐、2簡(jiǎn)易平臺(tái)、3周邊鋼樁、4定位鋼樁、5儲(chǔ)油區(qū)、6 施工操作區(qū)、7橫隔板、8通氣管道、9周邊樁孔、10定位樁孔、11高壓水槍、12刃腳。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
如圖1-圖4所示，本發(fā)明的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)包括海底儲(chǔ)油罐I和簡(jiǎn)易平臺(tái)2，在海底 儲(chǔ)油罐I的中心軸向方向固定一個(gè)定位鋼樁4,該定位鋼樁4的兩端延伸至海底儲(chǔ)油罐I之 外，該定位鋼樁4的一端與簡(jiǎn)易平臺(tái)2相連接；且定位鋼樁4通過(guò)定位樁孔10與海底儲(chǔ)油 罐I固定連接，該定位鋼樁4作為簡(jiǎn)易平臺(tái)2的基礎(chǔ)構(gòu)件，同時(shí)也作為海底儲(chǔ)油罐I在沉箱 施工時(shí)的固定以及定位構(gòu)件，保證海底儲(chǔ)油罐I在沉箱施工過(guò)程中始終處于平正的狀態(tài)，避免其在沉箱施工過(guò)程中產(chǎn)生傾斜以及在水流的作用下產(chǎn)生移位。海底儲(chǔ)油罐1的軸向上 還固定有8個(gè)周邊鋼樁3，且周邊鋼樁3的兩端延伸至海底儲(chǔ)油罐1之外，該周邊鋼樁3沿 海底儲(chǔ)油罐1的周向方向布置且為均勻布置；且周邊鋼樁3通過(guò)周邊樁孔9與海底儲(chǔ)油罐 1相連接，周邊樁孔9與海底儲(chǔ)油罐1的腔體相互獨(dú)立隔開，保證打樁過(guò)程及正常使用過(guò)程 中不會(huì)干擾到海底儲(chǔ)油罐1內(nèi)的腔體。海底儲(chǔ)油罐1內(nèi)設(shè)有沿其徑向分布的橫隔板7，該橫 隔板7將海底儲(chǔ)油罐1分隔為儲(chǔ)油區(qū)5和施工操作區(qū)6，且儲(chǔ)油區(qū)5設(shè)于施工操作區(qū)6的上 部。海底儲(chǔ)油罐1的軸向上設(shè)有2個(gè)通氣管道8，該通氣管道8的一端延伸至施工操作區(qū)6， 另一端延伸至海底儲(chǔ)油罐1之外，其為施工人員通氣，作為施工人員出入的通道、施工設(shè)備 出入的通道以及沖刷泥漿抽出通道。在海底儲(chǔ)油罐1的底部上設(shè)有多個(gè)高壓水槍11和泥 漿泵(圖中未標(biāo))，沉箱施工時(shí)通過(guò)高壓水槍11中噴射出的高壓水流將底板下部的土質(zhì)沖刷 成軟的泥漿，通過(guò)泥漿泵將沖刷泥漿抽出，海底儲(chǔ)油罐在自重及內(nèi)充水重量的作用下沉降。 在高壓水流沖刷下部土質(zhì)并形成泥漿的過(guò)程中，施工操作區(qū)6的底板下面需形成一個(gè)封閉 的空間，為此在底板的周邊需設(shè)置一圈刃腳12。本發(fā)明的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)可按照如下過(guò)程進(jìn)行安裝第一步在船塢進(jìn)行海底儲(chǔ)油罐1的預(yù)制，在建造基地進(jìn)行上部簡(jiǎn)易平臺(tái)2的建 造;第二步將海底儲(chǔ)油罐1及定位鋼樁4用拖輪拖至海上的預(yù)安裝地點(diǎn)；第三步將海底儲(chǔ)油罐1扶正，通過(guò)調(diào)節(jié)儲(chǔ)油區(qū)5內(nèi)的注水量大小使罐體重力與水 浮力基本保持平衡；第四步在海底儲(chǔ)油罐1保持扶正、浮力平衡的狀態(tài)下，將定位鋼樁4從罐體平面 圓心處的定位樁孔10中插入，并打樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置；第五步對(duì)海底儲(chǔ)油罐1進(jìn)行沉箱施工操作，直至其沉至設(shè)計(jì)位置；第六步將周邊鋼樁3從周邊樁孔9中插入并打入至設(shè)計(jì)標(biāo)高。第七步用特制的水泥砂漿將周邊鋼樁3、定位鋼樁4與儲(chǔ)罐間的樁孔間隙灌注密 實(shí)。第八步罐底土層用水泥砂漿倒灌密實(shí)。第九步當(dāng)樁孔空隙間填充的水泥砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，起吊上部簡(jiǎn)易平臺(tái)2，將 上部簡(jiǎn)易平臺(tái)2中的腿底部與下部的定位鋼樁4頂部對(duì)位，并進(jìn)行焊接連接，實(shí)現(xiàn)上部簡(jiǎn)易 平臺(tái)2與下部定位鋼樁4的連接。第十步進(jìn)行上部設(shè)備的調(diào)試、下部罐體的閉水試驗(yàn)，成功后，進(jìn)行投產(chǎn)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.ー種海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在干所述海底儲(chǔ)油系統(tǒng)包括海底儲(chǔ)油罐和平臺(tái)； 所述海底儲(chǔ)油罐的軸向方向上固定一定位鋼樁，且所述定位鋼樁的兩端延伸至所述海底儲(chǔ)油罐之外；所述定位鋼樁的一端部與所述平臺(tái)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上設(shè)有定位樁孔，所述定位鋼樁通過(guò)所述定位樁孔與所述海底儲(chǔ)油罐固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述定位鋼樁沿所述海底儲(chǔ)油罐的中心軸向方向設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上還固定有若干個(gè)周邊鋼樁，所述若干個(gè)周邊鋼樁的兩端延伸至所述海底儲(chǔ)油罐之外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述周邊鋼樁沿所述海底儲(chǔ)油罐的周向方向布置； 所述周邊鋼樁為均勻布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上設(shè)有若干個(gè)周邊樁孔，所述周邊鋼樁通過(guò)所述周邊樁孔與所述海底儲(chǔ)油罐相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述海底儲(chǔ)油罐內(nèi)設(shè)有沿其徑向分布的橫隔板，所述橫隔板將所述海底儲(chǔ)油罐分隔為儲(chǔ)油區(qū)和施工操作區(qū)，且所述儲(chǔ)油區(qū)設(shè)于所述施工操作區(qū)的上部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述海底儲(chǔ)油罐的軸向上設(shè)有至少I個(gè)通氣管道； 所述通氣管道的一端延伸至所述施工操作區(qū)，另一端延伸至所述海底儲(chǔ)油罐之外。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于所述海底儲(chǔ)油罐的底部上設(shè)有若干個(gè)高壓水槍和泥漿泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的海底儲(chǔ)油系統(tǒng)，其特征在于沿所述海底儲(chǔ)油罐底部的周邊設(shè)有刃腳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海底儲(chǔ)油系統(tǒng)。所述海底儲(chǔ)油系統(tǒng)包括海底儲(chǔ)油罐和平臺(tái)；所述海底儲(chǔ)油罐的軸向方向上固定一定位鋼樁，且所述定位鋼樁的兩端延伸至所述海底儲(chǔ)油罐之外；所述定位鋼樁的一端部與所述平臺(tái)相連接。該海底儲(chǔ)油罐罐體采用密閉結(jié)構(gòu)，罐體儲(chǔ)油空間與周圍海水隔絕，避免了由于采用傳統(tǒng)的油水置換儲(chǔ)油工藝帶來(lái)的對(duì)所儲(chǔ)存純?cè)偷乃廴?。本發(fā)明中由于海底儲(chǔ)油罐分成了上、下兩層空間儲(chǔ)油區(qū)和施工操作區(qū)，由于該上、下兩層空間相互密閉、互不連通，故當(dāng)施工操作區(qū)中預(yù)留的施工洞或施工縫在施工完畢后由于填塞不密實(shí)等原因引起滲、漏水時(shí)，不會(huì)影響到儲(chǔ)油區(qū)，避免了因施工原因引起原油的水污染及原油的泄漏。
文檔編號(hào)E02D23/08GK103031853SQ20121058761
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者盛煥明, 李新仲, 陳榮旗, 邱里, 侯金林, 朱海山, 陳敬洪, 黃珊 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院