柔性水下儲(chǔ)罐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于在水下存儲(chǔ)液體的柔性水下儲(chǔ)罐，特別適用于在海洋石油鉆采儲(chǔ)平臺(tái)模式下的一種獨(dú)立的石油存儲(chǔ)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，實(shí)際上海上石油天然氣的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)設(shè)施面臨的技術(shù)難題很多，其中的一個(gè)難題是石油天然氣開(kāi)采后的存儲(chǔ)問(wèn)題。傳統(tǒng)的開(kāi)采方式一般采用鋪設(shè)海底管道的方式將開(kāi)采的石油天然氣輸送到用戶端或石油天然氣運(yùn)輸?shù)拇吧?，隨著油田開(kāi)發(fā)規(guī)模向小型化的勘探發(fā)展，一些在淺水或者海上油田遠(yuǎn)離用戶端，而周邊沒(méi)有可依托的海底管道等基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，輸送成為嚴(yán)重的制約問(wèn)題，大型船舶的吃水深度大，在淺水水域不能靠近油田，又由于油田的產(chǎn)量有限，鋪設(shè)管道的成本相對(duì)昂貴，這類(lèi)油田的開(kāi)發(fā)價(jià)值面臨更大的挑戰(zhàn)。在油田的鉆井平臺(tái)和采油平臺(tái)能夠很好的適應(yīng)小油田的變化需求，而原油天然氣的存儲(chǔ)及運(yùn)輸成為制約油田開(kāi)發(fā)價(jià)值高低的關(guān)鍵因素。
[0003]在當(dāng)前水下存儲(chǔ)技術(shù)中，水下儲(chǔ)罐的經(jīng)驗(yàn)中普遍采用的結(jié)構(gòu)形式是建造水下鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)罐，向儲(chǔ)罐中裝卸原油，依靠鋼筋混凝土的體積和重量來(lái)平衡實(shí)現(xiàn)罐體的裝卸油產(chǎn)生的浮力差，采用的原理主要有兩種方式，一種是油水置換方式，另外一種是油氣置換方式，兩種置換原理都需要壓載艙來(lái)消除浮力差，儲(chǔ)油的空間效率利用率不高是共同的問(wèn)題，前者方式中存在油和水直接接觸，存在接觸界面蒸發(fā)溶解問(wèn)題，海水一定被油污染，當(dāng)進(jìn)行油水置換時(shí)，一定出現(xiàn)被污染的海上被排到海洋中的污染問(wèn)題，這種方式已經(jīng)在歐洲和美國(guó)被禁止使用，在我國(guó)也被明令禁止使用，雖然在油水分離界面有采用隔離裝置的，但普遍采用一種隔離的軟材料，如塑料或高分子塑料薄膜層等，厚度薄承受壓力很低，在使用中普遍存在在大型儲(chǔ)罐內(nèi)安裝不方便，使用過(guò)程中存在嚴(yán)重的褶皺而導(dǎo)致的疲勞開(kāi)裂問(wèn)題，以及由壓力增大而導(dǎo)致的破裂的風(fēng)險(xiǎn)，不能避免油液泄露;在油氣置換方式中，還需要按照安裝壓力容器的方式設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐，內(nèi)部的惰性氣體占用的空間較大，在大型儲(chǔ)罐應(yīng)用這種方式時(shí)，水下水壓大，管壁厚度需要設(shè)計(jì)很厚，罐體重量大，導(dǎo)致承載壓力低，存儲(chǔ)容量有限，不能實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)，同樣也存在油氣污染排放問(wèn)題，綜上所述，在水下實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)石油天然氣技術(shù)有待進(jìn)一步突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種可多次重復(fù)利用，顯著降低投資成本的柔性水下儲(chǔ)罐。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明的一種柔性水下儲(chǔ)罐，其特征在于:包括中空的單元罐體，所述單元罐體包括柔性外殼，所述柔性外殼由內(nèi)向外依次包括內(nèi)膽層、骨架層和外保護(hù)層，單元罐體頂部設(shè)置有與單元罐體內(nèi)部空腔相連通的進(jìn)油管和出油管。
[0006]上述單元罐體外部套有金屬外殼，所述金屬外殼與單元罐體之間留有充水空腔，金屬外殼上設(shè)置有與充水空腔相連通的進(jìn)水口和出水口。
[0007]上述單元罐體頂部設(shè)置有上法蘭盤(pán)，單元罐體底部設(shè)置有下法蘭盤(pán)，上法蘭盤(pán)與下法蘭盤(pán)之間連接有位于單元罐體內(nèi)部中心的保護(hù)筒，所述保護(hù)筒的側(cè)壁上設(shè)置有通孔，保護(hù)筒內(nèi)設(shè)置有加熱裝置。
[0008]上述加熱裝置包括從上到下螺旋盤(pán)繞在保護(hù)筒內(nèi)的換熱水管，所述換熱水管的進(jìn)熱水口和出冷水口從上法蘭盤(pán)穿出并分別連接有進(jìn)熱水管和出冷水管。
[0009]上述單元罐體頂部的上法蘭盤(pán)上方通過(guò)螺栓固定有上固定法蘭盤(pán)，所述上固定法蘭盤(pán)上設(shè)置有匯總鋼管，若干單元罐體排布在一起并通過(guò)匯總鋼管相連接。
[0010]上述單元罐體底部的下法蘭盤(pán)下方通過(guò)螺栓固定有下固定法蘭盤(pán)，所述下固定法蘭盤(pán)上設(shè)置有工字梁，若干單元罐體排布在一起并通過(guò)工字梁相連接。
[0011]上述單元罐體的柔性外殼中內(nèi)膽層采用耐油橡膠材質(zhì)，骨架層采用橡膠作為基材，并且在基材內(nèi)嵌入有由經(jīng)瑋編制的高分子材料網(wǎng)，外保護(hù)層采用橡膠材質(zhì)，骨架層與外保護(hù)層之間設(shè)置有保溫層。
[0012]上述充水空腔內(nèi)設(shè)置有油水質(zhì)量檢測(cè)傳感器，所述油水質(zhì)量檢測(cè)傳感器連接有油水分析儀，所述進(jìn)水口設(shè)置有過(guò)濾器和單向閥，所述出水口設(shè)置有出水閥門(mén)。
[0013]上述單元罐體內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器，所述壓力傳感器和溫度傳感器信號(hào)連接有控制器。
[0014]上述金屬外殼的橫截面為正多邊形，若干金屬外殼并排組合在一起，并且相鄰兩個(gè)金屬外殼的外側(cè)壁之間相互連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是以單元體的形式進(jìn)行組合安裝的，采用隔離式油水置換方法實(shí)現(xiàn)水下儲(chǔ)油液功能，克服了油液污染問(wèn)題，柔性罐體解決了海水壓載浮力差問(wèn)題，橡膠柔性罐體能適應(yīng)油液的腐蝕，并具有加熱和保溫功能，單元罐體可進(jìn)行多個(gè)串并聯(lián)安裝實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，具有多個(gè)防泄漏安全保護(hù)設(shè)計(jì)，在使用中不受海水深度的影響，可適用于各種油氣田，尤其在邊際油田開(kāi)發(fā)中，可多次重復(fù)利用，顯著降低投資成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是無(wú)殼式柔性單元罐體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的的俯視結(jié)構(gòu)不意圖；
圖3是圖2的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖1中的局部A的放大圖；
圖5是單元罐體被抽空后的變形圖；
圖6是無(wú)殼式柔性單元罐體的工作流程圖；
圖7是有殼式柔性單元罐體的工作流程圖；
圖8是安裝了上下固定法蘭盤(pán)的無(wú)殼式單元柔性罐體安裝圖；
圖9是圖8的俯視圖；
圖10是圖8的仰視圖；
圖11是多個(gè)無(wú)殼式柔性單元罐體安裝固定圖；
圖12是多個(gè)無(wú)殼式柔性單元罐體底部安裝固定圖；
圖13是有殼式柔性單元罐體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14是兩個(gè)有殼式柔性單元罐體的連接示意圖；
圖15是圖14的俯視圖；
圖16是多個(gè)無(wú)殼式柔性單元罐體組合成大儲(chǔ)罐的排列及管路連接示意圖；
圖17是多個(gè)組合儲(chǔ)罐再次串聯(lián)組合連接的示意圖；
圖18是多個(gè)組合儲(chǔ)罐再次并聯(lián)組合連接的示意圖；
圖19是正六邊形有殼存儲(chǔ)單元的組合示意圖；
圖20是圖18的X-X剖視圖；
圖21是多個(gè)正六邊形有殼存儲(chǔ)單元的組合排列示意圖；
圖22是正六邊形有殼存儲(chǔ)單元的橫置布置圖；
圖23為圖22的側(cè)視圖；
圖24為正六邊形有殼存儲(chǔ)單元示意圖；
圖25為正六邊形有殼存儲(chǔ)單元的組合示意圖；
圖26是按照扇形排列方式的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
實(shí)施例1，本發(fā)明的柔性水下儲(chǔ)罐，采用無(wú)殼式柔性單元罐體和有殼式柔性單元罐體。如圖1、2、3所示，其中無(wú)殼式柔性單元罐體包含有單元罐體I，其上部安裝上法蘭盤(pán)4，其下部安裝下法蘭盤(pán)11，在罐體的內(nèi)部中央，安裝加熱器3，為防止罐體抽空狀態(tài)下對(duì)加熱器3的影響，在散熱器3的外部安裝了側(cè)壁帶有通孔的保護(hù)筒2，罐內(nèi)的油液能通過(guò)保護(hù)筒2上的通孔進(jìn)入接觸到加熱器3的外表面，從而實(shí)現(xiàn)接觸加熱。上法蘭盤(pán)4上安裝有供油液進(jìn)出的進(jìn)油管和出油管。加熱裝置包括從上到下螺旋盤(pán)繞在保護(hù)筒內(nèi)的換熱水管，換熱水管的進(jìn)熱水口和出冷水口從上法蘭盤(pán)穿出并分別連接有進(jìn)熱水管6和出冷水管10。下法蘭盤(pán)11僅起到固定單元罐體I下部的作用。為了能實(shí)時(shí)檢測(cè)單元罐體I內(nèi)部的壓力溫度情況，在上法蘭盤(pán)4上安裝有傳感器接口 8，其溫度壓力傳感器9探測(cè)到單元罐體I的內(nèi)部，以進(jìn)行參數(shù)信息的采集。圖2和圖3表示了該實(shí)施例的接口圖，其中的加熱器3與進(jìn)熱水管6、出冷水管10相對(duì)應(yīng)接口安裝，加熱器3的形狀也不局限于矩形，也可是螺旋形的排管加熱器等。如圖4所示，本發(fā)明提供的柔性儲(chǔ)罐的罐體為多層橡膠硫化成型，最內(nèi)層為內(nèi)膽層，采用耐油橡膠制成，能長(zhǎng)期承受石油的腐蝕，同時(shí)具有氣密性功能，保證罐體在充氣時(shí)也不會(huì)發(fā)生氣體泄漏;從內(nèi)向外的第二層是骨架材料層，采用經(jīng)瑋編制的高分子材料如尼龍作為骨架材料，浸入橡膠作為基體，形成能夠承載內(nèi)部壓力的骨架層，保證了骨架材料的強(qiáng)度和橡膠的柔性，骨架層的層數(shù)根據(jù)耐壓力的大小而設(shè)計(jì)，層數(shù)越多其耐壓越大;從內(nèi)向外的第三層為橡膠保溫層，采用閉孔結(jié)構(gòu)的橡膠材料發(fā)泡而成，閉孔結(jié)構(gòu)封閉的橡膠層間的其他流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了保溫效果，其兩側(cè)能夠粘合骨架材料的橡膠和外部的防護(hù)層，改變保溫層的厚度即可實(shí)現(xiàn)不同的保溫效果，當(dāng)罐體不需要保溫時(shí)，可以不做保溫層;最外層為橡膠材質(zhì)的保護(hù)層，采用耐磨耐海水腐蝕的橡膠制成，具有很好的硬度、耐磨性、強(qiáng)度、拉伸變形率等性能參數(shù)。罐體的兩端采用法蘭接口，方便進(jìn)出油口的布置和安裝。
[0018]無(wú)殼式柔性水下單元罐體的存儲(chǔ)油液的功能通過(guò)隔離式油水置換方法實(shí)現(xiàn)，油液和單元罐體I外部的海水通過(guò)空間交換實(shí)現(xiàn)單元罐體I的收縮膨脹，從而實(shí)現(xiàn)油液的存儲(chǔ)與排出，圖5是當(dāng)單元罐體I內(nèi)的油液抽出后的壓癟狀態(tài)，可以看出，海水的外壓迫使柔性橡膠單元罐體I緊貼加熱器保護(hù)筒2，從而提高了罐體存儲(chǔ)空間的利用率。
[0019]無(wú)殼式柔性水下單元罐體的工作流程圖如圖6所示，單元罐體I置入水下，水面上的油液經(jīng)進(jìn)油栗24打入管路，途徑進(jìn)油閥門(mén)26后注入單元罐體I內(nèi)，需要排出油液時(shí)啟動(dòng)出油栗22、打開(kāi)出油閥門(mén)29，即可實(shí)現(xiàn)向外抽油;壓力溫度傳感器9感知單元罐體I內(nèi)的油液溫度和壓力，通過(guò)控制臺(tái)23來(lái)控制是否向單元罐體I內(nèi)注油、卸油和加熱等。當(dāng)單元罐體I內(nèi)溫度較低時(shí)，進(jìn)水栗25啟動(dòng)將熱源出的熱水通過(guò)閥門(mén)26壓入到加熱器3中，對(duì)油液進(jìn)行加熱，熱水又從閥門(mén)28和出水栗21流回，形成加熱循環(huán)回路，從而實(shí)現(xiàn)油液的加