專利名稱：一種置于深海海底的圓柱體儲油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于海洋工程領(lǐng)域，具體涉及一種置于深海海底的新型圓柱體儲油裝 置，適用于深海開發(fā)中原油的儲存。
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)由近海向遠海、深海海域發(fā)展， 原油的儲存也由陸上儲油發(fā)展到海上儲油。海上儲油又可分為水上儲油、水面儲油和水下 儲油三種主要方式。水上儲油指將儲油罐設(shè)置在平臺上，如中國渤海埕北油田。這種儲油方式容量受 限，工程投資大，不經(jīng)濟，僅適用于淺水域、產(chǎn)量低的小油田。水面儲油指采用油輪或油駁儲油，廣泛應(yīng)用于浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上。該儲油方式容量 大、機動靈活，但易受海況變化的影響。水下儲油指將油罐坐落在海床上，或潛入水下。該儲油方式的特點是安全、費用 低、容量大，能夠適應(yīng)海上石油開發(fā)向遠海、深海發(fā)展及構(gòu)建水下生產(chǎn)系統(tǒng)的需要。水下儲油由于儲油設(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，與水上儲油相比，水下 油罐可以節(jié)省昂貴的平臺建造費用，且罐容不受限制，具有巨大的儲油能力。例如，在北海 水深220m處安裝的GullfahsC混凝土平臺，罐容達140萬立方米。該平臺利用儲罐的罐體 作平臺基礎(chǔ)，支撐上部甲板發(fā)展成鉆、采、儲多功能重力式平臺。這種結(jié)構(gòu)型式建造經(jīng)濟，使 用安全，便于管理操作，費用低。水下儲油一般采用油水置換工藝。利用油水重度差的原理，采用進油排水、進水排 油的工藝流程這樣可使儲罐保持充滿液體的狀況，克服罐體排空時的巨大浮力，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)儲油方式所需的安全防爆系統(tǒng)裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型提出的一種適用于深海海底的圓柱體形式的大型儲油裝置及使用方 法，以克服深海儲油裝置強度不足以及生產(chǎn)出的原油對海水污染等問題，滿足海上平臺短 期的儲油需求。為此，本實用新型采用如下的技術(shù)方案一種置于深海海底的圓柱體儲油裝置，其特征在于，該裝置為雙層、無底的圓柱體 形式鋼結(jié)構(gòu)，包括雙層圓形甲板和沿高度方向的內(nèi)外兩層環(huán)向鋼板，在環(huán)向鋼板的底部設(shè)置有底板圓環(huán)；在甲板的內(nèi)層板和外層板之間設(shè)置有徑向和環(huán)向的封閉水密艙壁，徑向的 人孔艙壁和徑向鋼質(zhì)骨材；在內(nèi)外兩層環(huán)向鋼板之間設(shè)置有環(huán)向封閉水密艙壁和高度方向 的鋼質(zhì)骨材，在環(huán)向鋼板的內(nèi)層板、外層板以及封閉水密艙壁上均焊接有鋼質(zhì)骨材；甲板和 環(huán)向鋼板的內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)；其隔油系統(tǒng)包括油膜、隔油板和隔油夾層，隔油夾 層為一塊環(huán)形金屬板，其外環(huán)邊緣與裝置環(huán)向鋼板的內(nèi)層板水密焊接相連，其內(nèi)環(huán)邊緣與 油膜連接，在隔油夾層下方放置有一個材料密度介于海水和原油之間的隔油板，該隔油板 為圓形，其半徑小于隔油夾層的內(nèi)環(huán)半徑，使隔油板在艙室內(nèi)能自由上下浮動，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)選實施方式，本實用新型的儲油裝置的入油口和出油口位于圓形甲板上， 呈中心對稱分布；所述的儲油裝置的半徑X高=20mX 26m，隔油板的材料密度介于海水和 原油之間，半徑為18m，隔油夾層位于儲油裝置內(nèi)部14m高程處；各個外層板、內(nèi)層板以及底 板圓環(huán)的厚度均取12mm，所述的鋼質(zhì)骨材均為L型鋼，抗彎截面模量W = 288cm3，慣性矩I =1324. 8cm4，其尺寸為 160mmX IOOmmX 14mm。本實用新型所設(shè)計的一種適用于深海高壓環(huán)境的儲油裝置，通過自安裝整體沉貫 儲油、裝置內(nèi)設(shè)有隔油系統(tǒng)的兩方面創(chuàng)新設(shè)計，克服了深海儲油裝置強度不足以及生產(chǎn)出 的原油對海水污染等問題，滿足了海上平臺短期的儲油需求。將儲油裝置應(yīng)用于更深的海 況，解決了工程實際中深海結(jié)構(gòu)承壓的技術(shù)難題，提供了一種新的水下儲油生產(chǎn)模式，有利 于深海油氣的勘探開發(fā)。水下儲油生產(chǎn)模式是將海底井口生產(chǎn)的原油直接儲存到水下儲油 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?此以實現(xiàn)原油轉(zhuǎn)運。這種隔離式油水置換水下儲油技術(shù)基本不受水深限制，造價不會隨水 深增加急劇升高，適于深海應(yīng)用，并且與浮式儲油相比，水下儲油裝置受冰力、波浪力作用 小，結(jié)構(gòu)強度要求低，同時具備可移動的優(yōu)點。造價可大幅降低，避免避風(fēng)停產(chǎn)。實用新型 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。本實用新型為深海 石油開發(fā)提供了一種經(jīng)濟可靠的開發(fā)裝置與方案。本實用新型提出的在深海海底設(shè)置的適用于深海高壓環(huán)境的儲油裝置，其儲量初 步目標(biāo)為兩萬立方米。將它放置在油田附近進行儲油，整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，不需要FPSO參與， 這樣可大大節(jié)省石油開采的費用。此外，由于儲油裝置的可重復(fù)使用性以及新開發(fā)模式的 特點，很多淺海邊際油田也有開發(fā)利用本實用新型的價值。此儲油裝置所使用隔油系統(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，以滿足儲油裝置中油量的變化。這樣，儲油裝置內(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，并且防止生產(chǎn)出來的原油對海水以 及海底土壤的污染，安全實用。

圖1圓柱體儲油裝置整體設(shè)計圖。圖2圓柱體儲油裝置底部效果圖。圖3圓柱體儲油裝置隔油系統(tǒng)內(nèi)視效果圖。圖4圓柱體儲油裝置中縱剖面內(nèi)視效果圖。圖5圓柱體儲油裝置中縱剖面設(shè)計圖(裝置中部)。[0020]圖6圓柱體儲油裝置1-1剖面設(shè)計圖。圖7圓柱體儲油裝置2-2剖面設(shè)計圖。圖8圓柱體儲油裝置3-3剖面設(shè)計圖。圖9圓柱體儲油裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖10圓柱體儲油裝置施工示意圖。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、出水口 ；10、入油口 ；11、出油口 ；12、封閉水密艙壁；13、人孔艙
壁；14、裝置附屬支架。
具體實施方式
本實用新型設(shè)計的適用于深海高壓環(huán)境的圓柱體儲油裝置，采用如下技術(shù)方案1、目標(biāo)工作環(huán)境1000米水深環(huán)境海域。2、儲油裝置型式與類型雙層(分為內(nèi)層板和外層板)，無底，圓柱體形式鋼結(jié)構(gòu)。儲油裝置尺寸半徑X高=20mX 26m，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lm。儲油裝置內(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。 隔油板位于圓柱體儲油裝置內(nèi)部的正中，材料密度介于海水和原油之間，為圓形面板，半徑 為18m，見圖3、4構(gòu)件3。隔油夾層位于儲油裝置內(nèi)部14m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，為一塊環(huán)形金屬板，隔油夾層外邊緣圓邊與裝置內(nèi) 層板水密焊接連接，見圖3構(gòu)件8。油膜為連接隔油板與隔油夾層的膜構(gòu)件，隔開上層原油 和下部海水，可上下浮動，當(dāng)裝置內(nèi)部儲油過程中，油膜可以連接隔油板向下浮動，反之，當(dāng) 裝置向外輸油，海水由出水口進入裝置內(nèi)部時，油膜可以連接隔油板向上浮動，見圖3構(gòu)件 7。隔油板的使用，可以降低油膜的使用面積，進而降低了建造成本，同時，可以很好的控制 油膜的運動，保證隔油板和油膜自由地上下浮動，防止生產(chǎn)出來的原油對海水以及海底土 壤的污染。4、圓柱體儲油裝置中艙壁以及焊接在鋼板上的桁材、骨材布局及尺寸儲油裝置中甲板雙層板之間設(shè)置有徑向和環(huán)向的封閉水密艙壁，徑向的人孔艙壁 和徑向鋼質(zhì)骨材。徑向鋼質(zhì)封閉水密艙壁與鋼質(zhì)骨材均為按圓周方向(環(huán)向)等分布置。 共設(shè)置8道徑向封閉水密艙壁，3道環(huán)向封閉水密艙壁，24道徑向人孔艙壁，72道徑向環(huán)向 骨材，鋼質(zhì)骨材均焊接在圓柱體儲油裝置的內(nèi)、外層板上。3道環(huán)向封閉水密艙壁沿半徑方 向等距分布，封閉水密艙壁之間間隔為4m，由上部投影呈圓環(huán)形，具體分布見圖6、圖7所 示。徑向骨材取L型鋼，按照規(guī)范中的要求計算抗彎截面模量W = 288cm3，慣性矩I = 1324. 8cm4，其尺寸為 160mmX IOOmmX 14mm。圓柱體儲油裝置高度方向環(huán)向鋼板上的構(gòu)件為甲板上構(gòu)件的延伸，內(nèi)外兩層環(huán) 向鋼板之間設(shè)置有沿高度方向等距分布的4道環(huán)向封閉水密艙壁和高度方向鋼質(zhì)骨材，4 道圓環(huán)形狀等大小的封閉水密艙壁沿高度方向的間距為6m，高度方向的鋼質(zhì)骨材取L型 鋼，按照規(guī)范中的要求計算抗彎截面模量W = 288cm3，慣性矩I = 1324. Scm4，其尺寸為 160mmX IOOmmX 14mm。整個裝置結(jié)構(gòu)內(nèi)層板、外層板的厚度均取12mm。儲油裝置的入油口 和出油口位于上層甲板，呈中心對稱分布，具體位置見圖6、圖7中構(gòu)件10和構(gòu)件11。圓柱體儲油設(shè)計為無底，設(shè)置有底板圓環(huán)。圓環(huán)各構(gòu)件尺寸與甲板上構(gòu)件尺寸相同，圓環(huán)底板厚 度為12mm。本實用新型的儲油裝置使用方法，包括下列步驟第一步由駁船將儲油設(shè)備拖航至指定位置，在確保儲油裝置頂部水平的同時完 成裝置依靠自身重力的垂直下沉沉貫，按照圖10所示過程，儲油裝置由駁船拖到指定位置 后，依靠自身重力沉入海底。第二步儲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14上加長方體混凝土配重塊結(jié)構(gòu)6，見圖10，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，由水面儲油裝置，如穿梭油輪將原油從出 油管道2抽出，完成裝置從儲油到輸油的整個操作過程。
權(quán)利要求一種置于深海海底的圓柱體儲油裝置，其特征在于，該裝置為雙層、無底的圓柱體形式鋼結(jié)構(gòu)，包括雙層圓形甲板和沿高度方向的內(nèi)外兩層環(huán)向鋼板，在環(huán)向鋼板的底部設(shè)置有底板圓環(huán)；在甲板的內(nèi)層板和外層板之間設(shè)置有徑向和環(huán)向的封閉水密艙壁，徑向的人孔艙壁和徑向鋼質(zhì)骨材；在內(nèi)外兩層環(huán)向鋼板之間設(shè)置有環(huán)向封閉水密艙壁和高度方向的鋼質(zhì)骨材，在環(huán)向鋼板的內(nèi)層板、外層板以及封閉水密艙壁上均焊接有鋼質(zhì)骨材；甲板和環(huán)向鋼板的內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)；其隔油系統(tǒng)包括油膜、隔油板和隔油夾層，隔油夾層為一塊環(huán)形金屬板，其外環(huán)邊緣與裝置環(huán)向鋼板的內(nèi)層板水密焊接相連，其內(nèi)環(huán)邊緣與油膜連接，在隔油夾層下方放置有一個材料密度介于海水和原油之間的隔油板，該隔油板為圓形，其半徑小于隔油夾層的內(nèi)環(huán)半徑，使隔油板在艙室內(nèi)能自由上下浮動，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1所述的儲油裝置，其特征在于，所述的儲油裝置的入油口和出油口 位于圓形甲板上，呈中心對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲油裝置，其特征在于，所述的儲油裝置的半徑X高= 20mX26m，隔油板的半徑為18m，隔油夾層位于儲油裝置內(nèi)部14m高程處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲油裝置，其特征在于，各個外層板、內(nèi)層板以及底板圓 環(huán)的厚度均取12mm，所述的鋼質(zhì)骨材均為L型鋼，抗彎截面模量W = 288cm3，慣性矩I = 1324. 8cm4，其尺寸為 160mmX IOOmmX 14mm。
專利摘要本實用新型屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種置于深海海底的圓柱體儲油裝置，為雙層、無底的圓柱體形式鋼結(jié)構(gòu)，包括雙層圓形甲板和沿高度方向的內(nèi)外兩層環(huán)向鋼板，在環(huán)向鋼板的底部設(shè)置有底板圓環(huán)；在甲板的內(nèi)層板和外層板之間設(shè)置有徑向和環(huán)向的封閉水密艙壁，徑向的人孔艙壁和徑向鋼質(zhì)骨材；在內(nèi)外兩層環(huán)向鋼板之間設(shè)置有環(huán)向封閉水密艙壁和高度方向鋼質(zhì)骨材，在環(huán)向鋼板的內(nèi)層板、外層板以及封閉水密艙壁上均焊接有鋼質(zhì)骨材；甲板和環(huán)向鋼板的內(nèi)層板為水密焊接鋼板結(jié)構(gòu)；其隔油系統(tǒng)包括油膜、隔油板和隔油夾層。本實用新型的儲油裝置內(nèi)部可以與外部聯(lián)通，使得裝置本身不需要承受海底的巨大壓強，并且防止生產(chǎn)出來的原油對海水以及海底土壤的污染，安全實用。
文檔編號B65D88/78GK201678202SQ20092031125
公開日2010年12月22日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者余建星, 晉文超, 杜尊峰, 高喜峰 申請人:天津大學(xué)