專利名稱：浮動式儲油系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式總體涉及用于儲存油的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明的實施 方式涉及用于儲存從位于多柱浮動式海上平臺上的生產(chǎn)單元接納的油的胞腔柱(cellular spar)及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
通常，在多柱浮動式(MCF)海上平臺上生產(chǎn)的油必須就地儲存或卸載到等待油 輪。就地儲存通常受限制。因此，卸載到油輪以規(guī)律的間隔進行以防止在平臺上的生產(chǎn)操 作中斷。由于平臺上改變的氣候條件，并不總是能利用油輪來維持規(guī)律的卸載計劃。因此，需要獨立于由MCF海上平臺提供的儲油系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了用于儲存油的浮動式儲油系統(tǒng)或胞腔柱及相關(guān)方法。用于儲存油的一些方 法包括將油傳輸?shù)骄哂袃Υ姘?storage cell)的浮動式儲油系統(tǒng)，所述儲存胞腔具有 油隔室和設(shè)置在油隔室下面的海水隔室；將油輸送到油隔室，從而油隔室膨脹；以及隨著 油隔室膨脹使海水隔室收縮，從而從海水隔室排放海水。在某些實施方式中，浮動式儲油系統(tǒng)包括儲存胞腔；浮動構(gòu)件，所述浮動構(gòu)件設(shè) 置在儲存胞腔內(nèi)，從而儲存胞腔被分成第一隔室和設(shè)置在第一隔室下面的第二隔室；泵，所 述泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到第一隔室，從而第一隔室膨脹且第二隔室收縮，從 第二隔室排出海水；以及吸入罐(suction tank)，所述吸入罐能夠被操作以在第二隔室中 的海水的靜流體壓力下接納從第一隔室排出的油，從而第一隔室收縮，而第二隔室膨脹并 接納海水。在某些實施方式中，浮動式儲油系統(tǒng)包括多個儲存胞腔，每個儲存胞腔具有第一 隔室和設(shè)置在第一隔室下方的第二隔室；第一泵，所述第一泵能夠被操作以在壓力下將油 輸送到儲存胞腔中的一個或多個儲存胞腔的第一隔室內(nèi)，從而第一隔室膨脹，且第二隔室 收縮，從第二隔室排出海水；吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在第二隔室中的海水的靜流 體壓力下接納從儲存胞腔中的一個或多個儲存胞腔的第一隔室排出的油，從而第一隔室收 縮，而第二隔室膨脹并接納海水；以及第二泵，所述第二泵能夠被操作以輸送吸入罐中的來 自浮動式儲油系統(tǒng)的油。因此，本發(fā)明的實施方式包括能實質(zhì)上提高耦接的特征和優(yōu)點的組合。本領(lǐng)域技 術(shù)人員在閱讀本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的以下詳細(xì)說明并通過參考附圖能容易明白本發(fā)明 的這些和各種其他特征和優(yōu)點。


為了詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，現(xiàn)參考附圖，在附圖中圖1是根據(jù)本文公開的原理的耦接在生產(chǎn)油的海上結(jié)構(gòu)和油輪之間的浮動式儲 油系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1的浮動式儲油系統(tǒng)的放大視圖；圖3是圖2的浮動式儲油系統(tǒng)的截面圖；以及圖4是根據(jù)本文公開的原理的浮動式儲油系統(tǒng)的另一實施方式的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)將參考

本發(fā)明的各種實施方式，其中在幾幅圖中對相同部件使用相同 的附圖標(biāo)記字。附圖不必按比例繪制。本發(fā)明的某些特征可能在比例上放大或以示意的形 式示出，且傳統(tǒng)元件的某些細(xì)節(jié)可能為了清晰和簡要而沒有被顯示。而且，在以下論述和權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放形式使用，因此應(yīng) 被理解為指“包括但不限于……”。而且，術(shù)語“耦接”用來指間接或直接連接。因而，如果 第一裝置耦接到第二裝置，該連接可通過直接連接或者通過經(jīng)由其他裝置、部件和連接的 間接連接。本發(fā)明能有許多不同形式的實施方式。在附圖中示出了且在此詳細(xì)描述了本發(fā)明 的具體實施方式
，應(yīng)理解本公開內(nèi)容應(yīng)被認(rèn)為是本發(fā)明原理的例證且不是要將本發(fā)明限制 到本文示出和描述的那些內(nèi)容。應(yīng)充分認(rèn)識到，下文論述的實施方式的不同教導(dǎo)可單獨地 或以任何組合采用以產(chǎn)生期望的結(jié)果?，F(xiàn)參考圖1，示出了根據(jù)本文公開的原理的浮動式儲油系統(tǒng)100以及多柱浮動式 (MCF)或其他海上結(jié)構(gòu)105。海上結(jié)構(gòu)105具有產(chǎn)油系統(tǒng)或耦接到產(chǎn)油系統(tǒng)。在海上結(jié)構(gòu) 105上生產(chǎn)的油經(jīng)傳輸管線110傳輸?shù)礁邮絻τ拖到y(tǒng)100，將油儲存在浮動式儲油系統(tǒng) 100處，隨后將油經(jīng)油卸載傳輸管線280卸載到另一海上結(jié)構(gòu)或船舶，例如，等待油輪115。 浮動式儲油系統(tǒng)100通過耦接到海底125的多個系泊纜120固定在合適位置。傳輸管線110和/或卸載傳輸管線280可在需要傳輸油時臨時安裝并在以后去 除，或者永久性安裝。而且，傳輸管線Iio和/或卸載傳輸管線280可懸掛在海上結(jié)構(gòu)105 和浮動式儲油系統(tǒng)100之間，且基本上如所示的那樣，部分淹沒在海平面195中或浮在海平 面195上。作為選擇，傳輸管線110可從海上結(jié)構(gòu)105向下延伸到海底125，跨過海底125 到達(dá)儲油系統(tǒng)100的下方，并且向上到達(dá)儲油系統(tǒng)100。卸載傳輸管線280可通過類似的方 式安裝在海底125中?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖2和3，浮動式儲油系統(tǒng)100為構(gòu)造成不定期地接納并儲存油并且在需要 時卸載所儲存的油的胞腔柱。浮動式儲油系統(tǒng)或胞腔柱100包括由多個剪切板135耦接且 支撐平臺140的多個儲存胞腔130。在某些實施方式中，胞腔柱100還在每個胞腔130的 底部處包括固定壓載172。優(yōu)選地，柱筒100具有四個或七個儲存胞腔130。在該實施方式 中，柱筒100具有七個儲存胞腔130，如圖3所示。仍參考圖2，柱筒100還包括設(shè)置在平臺 140上且對于柱筒100的操作有用或必要的子系統(tǒng)和部件145，如下面詳細(xì)說明的。每個儲存胞腔130的內(nèi)部容積150被分成三個隔室上隔室153、用于儲存油157 的中間隔室155和用于接納海水162的下隔室160。上隔室153是空的并為胞腔柱100提供浮力。上隔室153具有固定的或恒定的內(nèi)部容積167，而中間隔室155和下隔室160取 決于隔室155中儲存的油157的量分別具有可變的內(nèi)部容積165、170。在操作過程中，隔 室155、160優(yōu)選分別保持充滿油157和海水162。在該情形中，隔室155中的油157的容積 165和相鄰隔室160中的海水162的容積170的和為恒定的且近似等于儲存胞腔130的容 積150減去上隔室153的容積167。儲存胞腔130還包括設(shè)置在其中的浮動構(gòu)件175。浮動構(gòu)件175為容納在儲存胞 腔130中的油157和海水162之間的屏障。因此，浮動構(gòu)件175防止容納在中間隔室155 中的油157與下隔室160內(nèi)的海水162的有效混合。而且，浮動構(gòu)件175隨著胞腔130中 的油157的量改變而在儲存胞腔130中移位，因而有助于限定隔室155、160。在某些實施方 式中，浮動構(gòu)件175為隔膜、泡囊、可膨脹袋或其他類似裝置。為了增加胞腔130的結(jié)構(gòu)能力，儲存胞腔130還包括設(shè)置在儲存胞腔130的內(nèi)表 面185和外表面190上的加強件180。為了簡單化，在圖2的單個胞腔130上示出了加強 件180。但是，實際上，在每個胞腔130上都包括加強件180。在該實施方式中，加強件180 的放置取決于柱筒100的預(yù)期吃水深度。具體地，在儲存胞腔130的上隔室153的內(nèi)表面 185上以及中間隔室155的外表面190和下隔室160的外表面192上設(shè)置加強件180。在 上隔室153的內(nèi)部定位加強件180使得能容易接近(access)柱筒100而不會有因與可利 用柱筒100停靠的船接觸而破壞加強件180的危險。此外，在隔室155、160的外部定位加 強件180使得胞腔130的低于海平面195的內(nèi)表面185光滑，這又使得胞腔130內(nèi)的油157 和海水162的混合最小。在某些實施方式中，加強件180被構(gòu)造成各具有“T形”截面。為了接納并儲存來自海上結(jié)構(gòu)105的油，柱筒100還包括填充泵200、填充歧管 205和填充管道系統(tǒng)210。填充泵200和填充歧管205被支撐在平臺140上。填充管道系 統(tǒng)210將加壓的油從泵200通過填充歧管205輸送到一個或多個儲存胞腔130，并包括在填 充歧管205和油入口孔220之間耦接到每個儲存胞腔130的管分支215。填充泵200耦接 到海底傳輸管線110 (圖1)以接納從海上結(jié)構(gòu)105傳輸?shù)挠汀τ商畛浔?00接納的油進 行加壓并通過填充管道系統(tǒng)210輸送到填充歧管205。填充歧管205能夠被操作以同時將 油經(jīng)管分支215輸送到一個或多個儲存胞腔130。在填充泵200的操作過程中，將從海上結(jié)構(gòu)105經(jīng)海底傳輸管線110接納的油加 壓并通過填充歧管205輸送到一個或多個儲存胞腔130。隨著將油輸送到一個或多個儲存 胞腔130，每個受影響的胞腔130的中間隔室155的容積165膨脹以接納加壓的油，使浮動 構(gòu)件175逆著下隔室160中的海水162向下移位。因為油比海水輕，或比海水密度低，所以 油在輸送到儲存胞腔130內(nèi)之前必須由泵200加壓。因而，必須將油推入每個儲存胞腔130 內(nèi)。在某些實施方式中，柱筒100還包括位于每個儲存胞腔130的底部的測量系統(tǒng)225 和耦接到每個儲存胞腔130的管分支215的緊急截止閥230。對于每個儲存胞腔130，測量 系統(tǒng)225測量距浮動構(gòu)件175的距離。測量系統(tǒng)225和浮動構(gòu)件175之間的距離表示容積 165、170的相對大小。假如容積165、170的相對大小顯示儲存胞腔130充滿了油157，意味 著隔室155、160充滿了油157，則關(guān)閉緊急截止閥230以防止儲存胞腔130過量填充。柱筒100還包括支撐在平臺140上的水歧管245和分離器250、海水排出管線255 以及海水排放管道系統(tǒng)295。海水排放管道系統(tǒng)295將儲存在每個胞腔130中的海水162通過歧管245輸送到分離器250，且包括耦接到位于每個胞腔130的底部的海水出口孔240 的海水排放管線235。如前面所說明的，當(dāng)將油輸送到一個或多個儲存胞腔130內(nèi)時，每個 受影響的胞腔130的中間隔室155的容積165膨脹以接納加壓的油，使浮動構(gòu)件175逆著 下隔室160中的海水162向下移位。因此，隔室160的容積170變小或收縮，使容納在受影 響的胞腔130中的海水162從隔室160通過其相應(yīng)的出口孔240和水排放管線235推向歧 管245。歧管245能夠被操作以同時從一個或多個儲存胞腔130接納海水162。將由歧管 245接納的海水輸送到分離器250，在分離器250處，在經(jīng)排出管線255向船外傾注海水之 前調(diào)節(jié)(condition)海水。為了卸載胞腔130中儲存的油，柱筒100還包括包含一個或多個油排放泵265的 油吸入罐260、油排放歧管270、油排放管道系統(tǒng)275和油卸載傳輸管線280。在該實施方式 中，排放歧管270和吸入罐260支撐在平臺140上。作為選擇，可在一個胞腔130例如中央 胞腔130內(nèi)布置吸入罐260。排放管道系統(tǒng)275將容納在儲存胞腔130中的油通過排放歧 管270輸送到吸入罐260，且包括耦接在每個儲存胞腔130的油出口孔290和排放歧管270 之間的管分支285。排放歧管270能夠被操作以同時將油從一個或多個儲存胞腔130輸送 到吸入罐260。排放泵265將吸入罐260接納的油通過卸載傳輸管線280傳送到遠(yuǎn)處位置， 例如油輪115 (圖1)。在排放泵265的操作過程中，通過排放管道系統(tǒng)275將油157從一個或多個儲存 胞腔130輸送到吸入罐260。對于每個受影響的胞腔130，由隔室155中的海水162的靜流 體壓力提供的反壓能將所儲存的油157輸送到吸入罐260而不需要泵的輔助。隨著受影響 的胞腔130中的油157減少，隔室155的容積165減小。由于靜流體壓力，同時將海水通過 在海平面195以下設(shè)置在每個儲存胞腔130中的海水入口孔295吸入相鄰的隔室160中。 這實現(xiàn)了所儲存的油157從隔室155的連續(xù)輸送。在上述實施方式中，每個胞腔130的下隔室160是封閉的。通過入口孔295進入 每個胞腔130的海水162只有在分離器250中調(diào)節(jié)之后才能返回到海里。在某些情形，可 能不希望或不必在將海水162排放到船外之前對海水162進行調(diào)節(jié)。圖4示出根據(jù)本文公 開的原理的蜂窩式儲存柱筒的另一實施方式，其中在使容納在胞腔130中的海水162返回 到海里之前，例如沒有利用分離器對海水162進行調(diào)節(jié)。如圖4所示，胞腔柱300中的每個胞腔130在其底部305為端部開放式的。海水 通過端部開放的底部305自由流入和流出胞腔130的下隔室160。這樣，穿過底部305的開 口 310既為海水入口也為海水出口。當(dāng)將油157輸送到每個胞腔130中時，如上文所述，強 制下隔室160中的海水162從胞腔130穿過開口 310。當(dāng)胞腔130中的油157減少時，同 樣如上文所述，海水通過開口 310自由流入胞腔130。因為海水自由流入和流出每個胞腔 130，并且在重新注入周圍海區(qū)之前沒被調(diào)節(jié)，所以排放管線235、歧管245和分離器250不 是必需的，因此在圖4中沒有顯示。除了這些差別之外，胞腔柱300的其余系統(tǒng)和部件與前 面描述的胞腔柱100的系統(tǒng)和部件在設(shè)計和功能上都基本上相同。已經(jīng)說明了浮動式儲油系統(tǒng)或胞腔柱的實施方式。在任一實施方式中，可從生產(chǎn) 油的海上結(jié)構(gòu)例如但不限于MCF平臺接納油，并且將油儲存在胞腔柱的一個或多個儲存胞 腔130中。隨后，所儲存的油可從胞腔柱卸載到等待油輪。而且，可在從海上結(jié)構(gòu)傳輸油并 將油儲存在其余儲存胞腔中的一個或多個中的同時將所儲存的油從一個或多個儲存胞腔卸載。與每個儲存胞腔內(nèi)儲存的油相鄰且在儲存的油下面的海水的靜流體壓力使得儲存的 油能卸載而不需要泵的輔助。 盡管示出并描述了優(yōu)選實施方式，但是在不偏離本文的范圍或教導(dǎo)的情況下本領(lǐng) 域技術(shù)人員能對其進行各種修改。本文描述的實施方式僅為示例性的且沒有限制意思。系 統(tǒng)的許多改變和修改是可能的且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，能改變各個部件的相對尺寸、制 成各個部件的材料以及其他參數(shù)。因此，保護范圍不限于本文描述的實施方式，而是僅由所 附權(quán)利要求限制，其范圍包括權(quán)利要求的主題的所有等價形式。
權(quán)利要求
1.一種儲存油的方法，所述方法包括將油傳輸?shù)骄哂袃Υ姘坏母邮絻τ拖到y(tǒng)，所述儲存胞腔具有油隔室和設(shè)置在所述 油隔室下面的海水隔室；將油輸送到所述油隔室，從而所述油隔室膨脹；以及隨著所述油隔室膨脹使所述海水隔室收縮，從而從所述海水隔室排放海水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用浮動構(gòu)件分離所述油隔室和所述海水隔 室，所述浮動構(gòu)件能隨著所述油隔室膨脹和所述海水隔室收縮而在所述儲存胞腔內(nèi)移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸送包括 在泵中對油進行加壓；將加壓的油傳送到歧管；以及將由所述歧管接納的加壓的油分配到耦接在所述歧管和所述油隔室之間的管道系統(tǒng)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括監(jiān)控所述海水隔室的底部和所述浮動構(gòu)件之間的距離；以及 當(dāng)所監(jiān)控的距離指示所述儲存胞腔充滿油時停止將油輸送進所述油隔室。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述停止包括關(guān)閉耦接到所述油隔室的入口的閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從油儲存隔室輸送油，從而所述海水隔室膨脹；以及 隨著所述海水隔室膨脹將海水接納到所述海水隔室內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中從所述油隔室輸送油包括 打開自所述油儲存隔室起始的流路；以及在所述海水隔室中的海水的靜流體壓力下從所述油儲存隔室沿所述流路推動油。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中將油傳輸?shù)礁邮絻τ拖到y(tǒng)包括將油從產(chǎn)生油 的海上平臺經(jīng)海底傳輸管線傳輸?shù)剿龈邮絻τ拖到y(tǒng)，并且從所述油隔室輸送油包括 將油從所述油隔室經(jīng)卸載傳輸管線輸送到油輪。
9.一種浮動式儲油系統(tǒng)，包括 儲存胞腔；浮動構(gòu)件，所述浮動構(gòu)件設(shè)置在所述儲存胞腔內(nèi)，從而所述儲存胞腔被分成第一隔室 和設(shè)置在所述第一隔室下面的第二隔室；泵，所述泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到所述第一隔室，從而所述第一隔室膨脹 且所述第二隔室收縮，從所述第二隔室排出海水；以及吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在所述第二隔室中的海水的靜流體壓力下接納從所 述第一隔室排出的油，從而所述第一隔室收縮，而所述第二隔室膨脹并接納海水。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮動式儲油系統(tǒng)，還包括 分離器；以及水排放管線，所述水排放管線耦接在所述第二隔室的出口和所述分離器之間，所述水 排放管線將從所述第二隔室排出的海水傳送到所述分離器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮動式儲油系統(tǒng)，其中所述儲存胞腔為端部開放式的，藉此海水自由流入和流出所述第二隔室。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮動式儲油系統(tǒng)，其中所述儲存胞腔包括設(shè)置在所述第一 隔室上方的第三隔室，所述第三隔室用于提供浮力。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮動式儲油系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述吸入罐中的泵，所述 泵能夠被操作以輸送所述吸入罐內(nèi)的來自所述浮動式儲油系統(tǒng)的油。
14.一種胞腔柱，包括多個儲存胞腔，每個儲存胞腔具有第一隔室和設(shè)置在所述第一隔室下方的第二隔室；第一泵，所述第一泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到所述儲存胞腔中的一個或多個 儲存胞腔的所述第一隔室內(nèi)，其中所述第一隔室膨脹，且所述第二隔室收縮，從所述第二隔 室排出海水；吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在所述第二隔室中的海水的靜流體壓力下接納從所 述儲存胞腔中的一個或多個儲存胞腔的所述第一隔室排出的油，從而所述第一隔室收縮， 而所述第二隔室膨脹并接納海水；以及第二泵，所述第二泵能夠被操作以輸送所述吸入罐中的來自所述胞腔柱的油。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的胞腔柱，其中所述第二泵設(shè)置在所述吸入罐內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的胞腔柱，還包括耦接到所述儲存胞腔中的一個或多個儲 存胞腔的多個加強件，其中對于所述一個或多個儲存胞腔中的每一個儲存胞腔，位于海平 面上方的加強件耦接到所述儲存胞腔的內(nèi)表面，而位于海平面下方的加強件耦接到所述儲 存胞腔的外表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的胞腔柱，還包括耦接在所述第一泵和所述儲存胞腔的所 述第一隔室之間的歧管，所述歧管能夠被操作以將加壓的油從所述第一泵輸送到所述第一 隔室中的一個或多個第一隔室中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的胞腔柱，還包括耦接在所述吸入罐和所述儲存胞腔的所 述第一隔室之間的歧管，所述歧管能夠被操作以接納從所述第一隔室中的一個或多個第一 隔室排出的油。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的胞腔柱，還包括歧管；水排放管，所述水排放管耦接在所述歧管和每個第二隔室的出口之間；分離器，所述分離器耦接到所述歧管；以及排出管線，所述排出管線耦接到所述分離器，所述排出管線用于從所述胞腔柱卸載經(jīng) 調(diào)節(jié)的海水。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的胞腔柱，還包括設(shè)置在每個儲存胞腔的所述第一隔室和 所述第二隔室之間的浮動構(gòu)件，每個浮動構(gòu)件能隨著所述第一隔室膨脹和收縮而在相應(yīng)的 儲存胞腔內(nèi)移位。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的胞腔柱，其中所述浮動構(gòu)件為由隔膜、泡囊和可膨脹袋組 成的組中的一個。
全文摘要
公開了用于儲存油的浮動式儲油系統(tǒng)及相關(guān)方法。在某些實施方式中，浮動式儲油系統(tǒng)包括儲存胞腔；浮動構(gòu)件，所述浮動構(gòu)件設(shè)置在儲存胞腔內(nèi)，從而儲存胞腔被分成第一隔室和設(shè)置在第一隔室下面的第二隔室；泵，所述泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到第一隔室，從而第一隔室膨脹而第二隔室收縮，從第二隔室排出海水；以及吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在第二隔室中的海水的靜流體壓力下接納從第一隔室排出的油，從而第一隔室收縮，而第二隔室膨脹并接納海水。
文檔編號B63B25/08GK102137788SQ200980133954
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者愛德華·E·霍頓三世, 萊勒·大衛(wèi)·芬, 詹姆斯·V·馬厄, 迪克·戴維斯 申請人:霍頓維森深水公司