專利名稱：深海海底儲罐安裝裝備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及海底儲罐等大型水下結(jié)構(gòu)物的深海安裝技術(shù)。
背景技術(shù)：
受到浮吊起吊能力和容繩量的限制，目前深海海底安裝單體的最大重量不超過數(shù)百噸，尚無單體自重千噸以上的龐大結(jié)構(gòu)在300m以上海域水下安裝先例。海上大型浮吊盡管最大起吊能力達到上萬噸，但通常有效升降變化范圍與起重臂高度相近，也有作業(yè)者為了進行深海安裝，對浮吊進行臨時改裝增大絞車容繩量、減少穿繩滑輪，這同時也大大降低了可安裝單體的最大重量。在重力式平臺等安裝主要依靠結(jié)構(gòu)自身的浮性，或利用浮筒等協(xié)助完成安裝，而不是依靠吊車，這不適于深海海底安裝。我單位已經(jīng)申報過專利一深水水下儲油石油生產(chǎn)系統(tǒng)(CN101672176)提出大型水下儲罐采用充氣式安裝，優(yōu)點是成本低，可提供的浮力大，可以攜帶更大配重；存在的問題是隨著水深變化，罐內(nèi)空氣被大幅壓縮，需要不斷充氣，水深時大量的壓縮空氣耗能高且供氣管路、設(shè)備選型困難，只適于在水深較淺時采用。目前海上浮吊、升沉補償器、油船、大型絞車等設(shè)施屬于成熟技術(shù)，但未見通過優(yōu)化組合并用于海底大型設(shè)施安裝的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于主要利用現(xiàn)有關(guān)鍵裝備的組合，形成深海海底儲罐安裝裝備及方法，解決大型罐體結(jié)構(gòu)物在深海的安裝難題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
深海海底儲罐安裝裝備，由提吊架1、升沉補償器2、收放絞車3、供油船4、充填液充排管路5組成；其中升沉補償器2上端固定在提吊架I上，下端附設(shè)滑輪6 ;收放絞車3的纜索穿過滑輪6與儲罐7相連；充填液充排管路5連接供油船4和儲罐7。各組件的連接次序可調(diào)整或簡單組合變化。裝置還包含壓力傳感器13、位移傳感器14、超聲測距傳感器15、視頻監(jiān)視器16之一或其任意組合，并通過有線或無線方式傳輸?shù)焦ぷ髂复?。收放絞車起升能力IOOOt以上，安裝儲罐自重1000-20000t，儲罐充填低密度液體后水中重量50-1000t。深海海底儲罐安裝方法是:
第一步:供油船4通過充填液充排管路5向儲罐7充油，同時排出儲罐7內(nèi)原有氣體。第二步:在充油過程中，儲罐7緩慢下沉，待接近被海水淹沒時，收放絞車3收纜索，使之承受額定范圍內(nèi)的拉力，持續(xù)充油直至儲罐內(nèi)完全充滿液體。 第三步:關(guān)閉儲罐5上與充填液充排管路3相連的閥門，然后斷開充填液充排管路3與儲罐5的連接。
第四步:收放絞車3放纜索，儲罐7下放，直至海底并調(diào)整至規(guī)定位置。待以后連接海底儲罐7和水面接收設(shè)施之間的立管安裝完成后，儲罐內(nèi)的置換油即可通過立管導出。步驟次序可調(diào)整或合并。由于深海海底受到的浪流力很小，只要重力略大于浮力，并經(jīng)過校核計算，即可保障水下儲罐安裝后保持水下穩(wěn)定。發(fā)明的有益效果:
(I)通過現(xiàn)有裝備的合理組合，實現(xiàn)了過去無法在深海安裝自重過千噸的大型設(shè)施的難題，特別是解決了水下儲罐的安裝難題，為以水下儲罐為基礎(chǔ)的各種海上開發(fā)方案的制定掃除了一項障礙。(2)通過充油，實現(xiàn)了體內(nèi)外壓力的自動平衡，結(jié)構(gòu)設(shè)計易于實現(xiàn)。特別在深海安裝時，代替充氣調(diào)整內(nèi)外平衡，不必在下沉過程中持續(xù)調(diào)整充氣壓力平衡浮力等，并可因此省去控制氣路，提高安全可靠性。(3)串接升沉補償裝置進行吊裝作業(yè)，可以降低安裝大型水下設(shè)施時環(huán)境因素對浮吊等設(shè)備的影響。


圖1為深海海底儲罐安裝示意圖
圖2為升沉補償器隨儲罐入水的深海海底儲罐安裝示意圖 圖3為一種封閉的深海海底儲罐 圖4為一種無底的深海海底儲罐 1-提吊架、2-升沉補償器、3-收放絞車、4-供油船、5_充填液充排管路、6-滑輪、7-儲罐、8-注排油閥、9-深水立管接口及閥、10-排氣閥、11-通海閥、12-油泵、13-壓力傳感器、14-位移傳感器、15-超聲測距傳感器、16-視頻監(jiān)視器。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖1、附圖2、附圖3、附圖4說明裝備構(gòu)成、連接關(guān)系及安裝施工工藝:
附圖1中深海海底儲罐安裝裝備由提吊架1、升沉補償器2、收放絞車3、供油船4、充填液充排管路5組成。升沉補償器2上端固定在提吊架I上，下端附設(shè)滑輪6 ;收放絞車3的纜索穿過滑輪6與儲罐7相連；充填液充排管路5連接供油船4和儲罐7。采用該連接方式時升沉補償器2不隨儲罐7入水。附圖2中深海海底儲罐安裝裝備由浮吊(含提吊架1、收放絞車3)、升沉補償器2、供油船4、充填液充排管路5組成。升沉補償器2上端固定在浮吊吊鉤上，下端與儲罐7相連；充填液充排管路5連接供油船4和儲罐7。采用此連接方式時升沉補償器2隨儲罐7入水。附圖3、附圖4分別表示了封閉型深海海底儲罐、無底的深海海底儲罐以及配屬閥門、傳感器布置情況。深海海底儲罐的安裝工藝是:
第一步:提吊裝置1、供油船4、儲罐7均自航或拖航至安裝海域就位。
第二步:按照前述連接關(guān)系完成提吊架1、升沉補償器2、收放絞車3、儲罐7之間的連接以及供油船4、充填液充排管路5、儲罐7之間連接。第三步:供油船4通過充填液充排管路5向儲罐7充油，同時排出儲罐7內(nèi)原有氣體。如果經(jīng)過計算充滿油后罐體浮力會大于總重力，需要先在罐內(nèi)灌注適量海水。第四步:在充油過程中，儲罐7緩慢下沉，待接近被海水淹沒時，收放絞車3收纜索，使之承受額定范圍內(nèi)的拉力，持續(xù)充油直至儲罐內(nèi)完全充滿液體。此時罐體水中總重量應(yīng)控制在略大于浮力，還需考慮安裝完成后至立管安裝之前儲罐7在水下的抗滑移等穩(wěn)定性。第五步:關(guān)閉儲罐7上與充填液充排管路5相連的閥門，然后斷開充填液充排管路5與儲罐7的連接。儲罐5上附設(shè)的其他閥門除下部所設(shè)通海閥外也全部關(guān)閉。第六步:收放絞車3放纜索，儲罐7下放，直至海底并調(diào)整至規(guī)定位置。第七步:經(jīng)過以上六步基本完成儲罐安裝，用ROV協(xié)助解脫儲罐上的吊索。待以后連接海底儲罐7和水面接收設(shè)施之間的立管安裝完成后，儲罐內(nèi)的置換油可通過立管導出。上述安裝過程中采用壓力傳感器測量罐內(nèi)液位，采用位移傳感器和壓力傳感器測量儲罐下沉深度，采用超聲傳感器測量距海底的距離，采用ROV上攜帶視頻監(jiān)視器觀察安裝情況并避免與已有海底設(shè)施安裝位置沖突。以下實施例除參數(shù)不同外均采用上述安裝裝備和安裝工藝。實施例1: 20000 m3水下儲罐安裝
儲罐主體為鋼制,型式為雙層壁、雙層頂,無底。儲罐最大容量20000 m3，含固定配重自重4780t。目標海區(qū)水深1500m。儲油艙充16800 m3密度為840kg/m3的柴油、其他空間充滿海水后，水下重量246t。用目前浮吊和鉆井船用升沉補償器能夠?qū)崿F(xiàn)。此種組合還具備一定調(diào)整裕量。實施例2: 10萬方海底儲罐安裝。儲罐形式為封閉式組合儲罐，設(shè)計罐體儲油容量10萬方，含固定配重自重為18577t。儲油艙充84000 m3密度850kg/m3的柴油，其他空間充滿海水。水下重量757t。此種組合也具備一定調(diào)整裕量。實施例3: 4000 Hi3XN (N為整數(shù))水下罐組安裝。水下儲罐單元為封閉型儲罐，單罐額定容量4000 m 3，含固定配重自重1509t，目標區(qū)水深300m。儲油艙充滿密度800kg/m3的煤油，單體水下重量85t。單體完成后水下作業(yè)完成各罐的連接。
權(quán)利要求
1.深海海底儲罐安裝裝備，由提吊架(I)、升沉補償器(2)、收放絞車(3)、供油船(4)、充填液充排管路(5)組成，其特征是:升沉補償器(2)上端固定在提吊架(I)上，下端附設(shè)滑輪(6);收放絞車(3)的纜索穿過滑輪(6)與儲罐(7)相連；充填液充排管路(5)連接供油船(4)和儲罐(7)。
2.權(quán)利要求1所述的深海海底儲罐安裝裝備，其特征是:各組件的連接次序可調(diào)整或簡單組合變化。
3.權(quán)利要求1所述的深海海底儲罐安裝裝備，其特征是:包含壓力傳感器(13)、位移傳感器(14)、超聲測距傳感器(15)、視頻監(jiān)視器(16)之一或其任意組合，并通過有線或無線方式傳輸?shù)焦ぷ髂复稀?br> 4.深海海底儲罐安裝方法，其特征是: 第一步:供油船(4)通過充填液充排管路(5)向儲罐(7)充油，同時排出儲罐(7)內(nèi)原有氣體； 第二步:在充油過程中，儲罐(7)緩慢下沉，待接近被海水淹沒時，收放絞車(3)收纜索，使之承受額定范圍內(nèi)的拉力，持續(xù)充油直至儲罐內(nèi)完全充滿液體； 第三步:關(guān)閉儲罐(5)上與充填液充排管路(3)相連的閥門，然后斷開充填液充排管路(3)與儲罐(5)的連接； 第四步:收放絞車(3)放纜索，儲罐(7)下放，直至海底并調(diào)整至規(guī)定位置； 待以后連接海底儲罐(7)和水面接收設(shè)施之間的立管安裝完成后，儲罐內(nèi)的置換油即可通過立管導出。
5.權(quán)利要求4所述的深海海底儲罐安裝方法，其特征是:收放絞車起升能力IOOOt以上，安裝儲罐自重1000-20000t，儲罐充填低密度液體后水中重量50-1000t。
6.權(quán)利要求4所述的深海海底儲罐安裝方法，其特征是:步驟次序可調(diào)整或合并。
全文摘要
深海海底儲罐安裝裝備及方法屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，解決超過常規(guī)浮吊起重與容繩聯(lián)合能力的海底儲罐等大型海底構(gòu)筑物深海安裝難題。深海海底儲罐安裝裝備由提吊架、升沉補償器、收放絞車、供油船、充填液充排管路組成，海上安裝時在儲罐內(nèi)充滿油等輕質(zhì)液體，用升沉補償器消減船舶振搖等引起的附加慣性力。本發(fā)明通過現(xiàn)有裝備的合理組合，實現(xiàn)了過去無法在深海安裝自重過千噸的大型設(shè)施的難題；通過充油，實現(xiàn)了體內(nèi)外壓力的自動平衡，結(jié)構(gòu)設(shè)計易于實現(xiàn)；串接升沉補償裝置進行吊裝作業(yè)，可以降低安裝大型水下設(shè)施時環(huán)境因素對浮吊等設(shè)備的影響。
文檔編號B66D1/00GK103241668SQ20121002743
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者徐松森, 張士華, 高慧, 初新杰, 丁善福, 王海濤, 李森, 吳泉佟, 于鴻潔, 楊寧寧, 劉景紅 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院