專利名稱：液體水下儲存、裝載和外卸裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及海洋石油工業(yè)液體產(chǎn)品(如原油、液烴、甲醇等)的水下儲存、 裝載和外卸裝置，它用于海上原油的儲存和裝卸時，其功能相當于一種水下油庫 和原油接收、外運的海上"碼頭"。本發(fā)明是申請人即將申報的PCT申請"液 體水下儲運裝置及以其為基礎的海上平臺"三個分案申請的第一個分案申請。
背景技術(shù)：
海洋石油開發(fā)和生產(chǎn)過程中，原油的儲存和外運是十分重要的一個環(huán)節(jié)。當 今世界上最常用的海上原油儲存和裝卸設施，除船形浮式儲油卸油裝置 (FLOATING STORAGE OFFLOADING UNIT——FSO)作為單一的原油儲存和外 卸設施存在外，其它都是海上石油天然氣生產(chǎn)設施內(nèi)部的一個組成部分?，F(xiàn)有的
海上原油儲存和裝卸設施主要包括
(1) 具有在水面上方儲油功能的固定平臺(或人工島)和配套的海上卸油設 施。如淺水區(qū)域的導管架儲罐平臺和配套的穿梭油輪靠泊卸油平臺。由于該概念 技術(shù)落后、經(jīng)濟性差、只能用于淺水，且儲油量小，僅在極少和特殊的條件下被 采用。
(2) 帶海底儲油罐的重力式固定平臺，如混凝土重力平臺和配套的單點系 泊裝置。這個技術(shù)概念已被業(yè)界廣泛認可，并實際應用于許多海上油田。由于儲 罐在水下，它屬于水(面)下儲存?；炷林亓ζ脚_靠自身重力直接坐落在海床 上，其最常用的形式是平臺底部由數(shù)個用于儲油的直立混凝土圓筒形容器(罐) 組合成的蜂窩狀基座。和上述形式混凝土平臺相類似的、靠重力坐于海床的其它 型式水下儲油平臺，如各種帶儲油沉墊的固定平臺或自升式平臺；沉墊可用混凝 土或鋼材建造，它的儲油量通常較上述混凝土平臺小，工程應用實例的數(shù)量也比 較少。就水下儲油工藝流程而言，絕大多數(shù)重力式儲油平臺采用油水直接置換的 辦法儲油由于原油重度小于水、且不溶于水，海水和原油同在一個罐內(nèi)，油在 水之上，儲罐進油時油從上部把下部的水壓出，外輸油時則正相反，水從下部把 上部的油頂出，實現(xiàn)原油和海水等容積置換。這種油水直接置換的儲油方法被稱 之為濕式儲油(WET STORAGE)或水枕式儲油(WATER PILLOW STORAGE)。帶 儲油功能的重力式平臺中也有個別案例采用傳統(tǒng)的干式儲油(DRYSTORAGE)方 法罐內(nèi)油面以上的空間充滿惰性氣體如氮氣，以確保外部空氣不會進入，隨著 原油被泵出，裝置的總重量隨之減??；平臺需預加足夠的固定壓載，以確保全部 罐容的原油被泵排空后，平臺仍保持足夠的重力穩(wěn)定地坐落在海床上。采用和濕 式法類似的"油擠水出"和"水擠油出"的另一種等容積置換方法是，在儲罐內(nèi) 另設耐油橡膠之類材料制作的囊袋，袋內(nèi)儲油，袋外的罐容充滿海水，油和水被 隔離，依靠囊袋變形實現(xiàn)油和水的置換。這種辦法常用于儲油量較小的潛水艇， 尚未見到用于海洋石油工業(yè)大液量儲存的報道。
(3) 船形浮式生產(chǎn)、儲卸裝置(FLOATING PRODUCTION STORAGE OFFLOADING UNIT——FPSO)和船形浮式儲卸裝置(FSO)。 二者均包含一個與 油輪相似的船體、 一個單點或多點系泊裝置和原油外輸裝置，商品原油儲存于船 體內(nèi)部多個貨油艙中。FPSO和FSO的原油儲存方法屬于水面儲存由于船體的 水線面面積大，當原油進出引起裝載量變化時，主要依靠船體吃水深度相應自動 變化，必要時再輔以壓載水艙人工進、排水，實現(xiàn)浮體總重和浮力的平衡，同時保持必要的吃水深度，以保證浮體的穩(wěn)性。貨油艙原油裝載和卸載過程中，艙內(nèi) 必須充滿微正壓的惰性氣體，以防外部空氣進入。貨油艙內(nèi)原油卸載、壓載艙海 水卸載(排出)都需要配置專用的艙底泵或潛沒泵。FPSO從上世紀七十年代問 世以來已得到廣泛應用，已成為當今海上石油開發(fā)生產(chǎn)設施的主流形式之一。依 靠大水線面面積，采用與FPSO和FSO相同儲油原理的其它浮式設施還有多種 專利，如圓錐形浮桶式平臺、圓柱形浮筒平臺，多邊柱形浮筒平臺等，它們大都 采用多條懸鏈線式錨泊腿系泊。但是，這些平臺大都沒有被業(yè)界真正認同而得以 應用，唯有圓柱形浮筒平臺(SSP——SEVAN STABILIZED PLATFORM)有幾個 已投入使用和正在實施的項目。相對于濕式儲油而言，我們也可將上述FPSO和 FSO所采用的儲油方法歸于傳統(tǒng)的干式儲油，以有別于本發(fā)明所采用的干式儲油 方法。
(4)帶水下儲油功能的浮式平臺。從減小波浪對儲罐浮體水動力的角度考慮， 水下儲罐顯然優(yōu)于水面儲罐。隨著深水海上油氣田的開發(fā)，人們對帶水下儲油功 能的浮式平臺的研發(fā)投入了很大精力。例如，使半潛式平臺部分水下浮箱變?yōu)閮?油艙，將SPAR平臺水下筒體的部分艙容設計建造成儲油艙，使它們帶有儲油功 能。再如，有人提出半潛式的"箱形SPAR——BOX SPAR"的概念，它包含一 個采用濕式法儲油的長方體形狀的箱體，潛沒于足夠深度(如40米左右)的水 下。此外，還有一些其它形式的技術(shù)概念和構(gòu)思。上述幾種浮體采用的水下儲油 方法仍為二種1)濕式儲油。由于原油和海水存在重度差，濕式儲油等容積置 換必然造成系統(tǒng)重量變化，必須相應自動調(diào)節(jié)壓載水、以保持油水置換過程中裝 置的總重量不變。2)傳統(tǒng)干式儲油。另設壓載水艙，隨原油艙內(nèi)原油的增減而 相應自動減增等質(zhì)量的壓載水，以保持總重不變(即原油和海水等質(zhì)量置換)。以 上帶水下儲油功能的浮體的概念和方案，除在SPAR平臺和半潛式有個別特殊用 途的實際工程應用案例外，如用于開發(fā)評價井的延長測試等，其它技術(shù)概念均未 見實際應用的報導。
由于上述四類設施均帶有原油儲存所需的艙室或罐，為了方便討論儲液技術(shù) 和設施，本文以下均把它們統(tǒng)一稱之為海上儲罐。就儲罐相對于水面位置和是否 固定而言，海上石油天然氣工業(yè)所使用的原油海上儲罐可分為四種水面上方固 定儲罐、水面浮式儲罐、水下浮式儲罐和水下固定于海床的儲罐。目前成熟的、 被廣泛應用于海洋石油工業(yè)的原油海上儲罐僅有兩大類，一類是具有大水線面面 積、采用傳統(tǒng)干式法儲油的水面浮式儲罐，另一類是采用濕式法儲油的海底重力 式固定儲罐。這二類罐及其所采用的儲油流程均存在各自固有的缺點。
水面浮式儲罐，如以FPSO和FSO為代表的浮體，由于水線面面積大、水下 立面尺度大，受風、海浪、海流和海冰等環(huán)境條件的影響很大，所受到的環(huán)境載 荷很大，它需要強有力的錨泊定位系統(tǒng)。同時，它的浮體結(jié)構(gòu)、錨泊腿系統(tǒng)和柔 性立管系統(tǒng)的疲勞問題也都是必須認真對待的?，F(xiàn)行的水面儲罐所采用的傳統(tǒng)干 式儲油方法有兩個必要條件一是必須配備惰性氣生成、卸油時惰性氣補充覆蓋、 進油時惰性氣排放的系統(tǒng)，排放所攜帶的油氣既浪費也造成污染。惰性氣的壓力 應控制在僅略高于大氣壓的范圍內(nèi)。這是因為只有維持內(nèi)部正壓，才能避免外部 空氣進入；另一方面，F(xiàn)PSO和FSO的貨油艙主要為平板結(jié)構(gòu)，稍稍大一點的內(nèi) 外壓力差就可能造成板結(jié)構(gòu)變形。二是通常需配備壓載水系統(tǒng)。對于采用原油和 壓載海水等質(zhì)量置換的傳統(tǒng)干式法儲油的水下浮式儲罐而言，由于罐內(nèi)惰性氣的 壓力低于罐外壁的海水靜壓力，使得該儲罐必須按外壓容器進行設計和建造；鋼 制罐壁受外壓可能產(chǎn)生的失穩(wěn)是設計必須認真考慮的問題，鋼制罐的建造成本將因此而增加，特別是對于深水浮體。鋼制水下浮式儲罐采用傳統(tǒng)干式法儲油因此 受到了限制。此外，F(xiàn)PSO和FSO還存在系統(tǒng)和設施比較復雜，建造周期偏長， 造價偏貴等缺點。
重力罐的濕式儲油方法和靠重力坐落并固定于海床的方法也均存在各自的 缺點和限制。
濕式法儲油存在四個缺點和限制。
第一，原油和海水直接接觸，被置換出的海水經(jīng)處理和監(jiān)控，其含油量雖低 于規(guī)范所允許的排放標準，但是長年累積的"輕微"污染仍然是個問題。
第二，由于原油和海水的重度差，等容積流率置換使得置換過程中系統(tǒng)的重 量在是連續(xù)變化的。如果原油有效儲存量為十萬噸級，則其重量差值可達萬噸級。 對于重力罐而言，可通過預先加大固定壓載，確保在任何條件下罐體均能穩(wěn)定地 坐落在海床上。但是，重量差值所產(chǎn)生的交變載荷則是基礎設計和施工必須認真 解決的問題。對于采用濕式儲油的水下浮式儲罐而言，必須專門配置自動壓載水 系統(tǒng)以抵消上述重量的變化。
第三，濕式法僅可用于不溶于水的液體產(chǎn)品如原油的儲存，無法用于水溶性 液體產(chǎn)品如甲醇的儲存。眾所周知，海上天然氣和伴生氣的利用是海上石油天然 氣開發(fā)面臨的新挑戰(zhàn)，如何把氣體轉(zhuǎn)換成液體(GTL——GAS TO LIQUID)是研 發(fā)的重要目標。GTL所產(chǎn)生的水溶性液體產(chǎn)品，如甲醇，顯然不能采用濕式法 儲存。
第四，如果罐內(nèi)海水之上的原油在儲存過程中需要加熱，因油水界面是變動 的而難以實現(xiàn)。從上世紀八十年代后期至九十年代初期，中國大連理工大學對于 濕式法儲存我國的高含蠟、高傾點和高粘度的"三高"原油做了大量的試驗和研 究工作，終因原油加熱問題難以解決而無法將其應用于我國的實際工程。
靠重力坐于海床的重力儲罐存在二個缺點和限制。
第一，罐體作用于海床的交變載荷，如重力和波浪誘導垂向力、浪流引起的 水平滑移力和傾覆力矩等，其中裝置濕重和固定壓載重量的數(shù)值通常很大，可達 10萬噸這一數(shù)量級，重力罐對地基承載條件的要求因此十分嚴格，海床基礎的 處理是必不可少的工程。水下海床基礎工程難度大，費用昂貴，尤其是深水。有 些區(qū)域的海床即使處理也難于滿足要求，使得采用混凝土重力平臺的開發(fā)方案不 能在該區(qū)域應用。
第二，重力平臺安裝就位過程中需要另加大量固定壓載，如鐵礦砂等，以達 到生存狀態(tài)所要求的操作重量。由于巨大的重力和海床土壤對平臺的吸附力，油 田開發(fā)生產(chǎn)結(jié)束后，平臺若不去除固定壓載而僅靠浮力將難以浮起和搬遷，因而 難于重復用于其它油田。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免水面上方儲罐和水面儲罐的缺點，避免傳統(tǒng)干式儲油法的缺點，克 服上述濕式儲油和重力平臺的缺點和限制，本發(fā)明采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，提供了一 種液體水下儲運(即接收、儲存和外卸)裝置的技術(shù)方案。它優(yōu)于并可取代現(xiàn)有 的浮式儲油、卸油裝置(FSO);它與海上固定式或浮式生產(chǎn)裝置相配套，可形 成一個完整的海上石油和天然氣開采、生產(chǎn)、鉆井和儲運系統(tǒng)，優(yōu)于并可取代現(xiàn) 有的浮式生產(chǎn)儲油、卸油裝置(FPSO)。本裝置也可以獨立建造于近岸，通過海底 管道、海底電力和控制復合電纜將本裝置各相關部分，以及岸上設施相連接，形 成一個包含水下油庫和海上原油接收、外運裝置的終端，可取代現(xiàn)行的岸上油庫 和油碼頭。


下面結(jié)合附圖和應用實例對本發(fā)明作進一步的描述。
圖l是液體水下儲存、裝卸裝置流程圖。
圖2是罐中罐儲液單元內(nèi)部和外部壓力分布線圖。
圖3是立式圓筒形單組儲液單元組合罐圖，其中圖3-1是正剖面圖，圖3-2 是圖3-l的A-A剖視圖。
圖4是立式花瓣圓筒形單組(多組)儲液單元組合罐圖，其中圖4-l是正
剖面圖，圖4-2是圖4-l的A-A剖視圖。
圖5是立式(圓形)蜂窩狀多組儲液單元組合罐圖，其中圖5-l是半邊正 剖面圖，圖5-2是圖5-l的俯視圖。
圖6是立式(矩形)蜂窩狀多組儲液單元組合罐圖，其中圖6-l是半邊正 剖面圖，圖6-2是圖6-l的俯視圖。
圖7是臥式連排圓筒形多組儲液單元組合罐圖，其中圖7-1是圖7-2的俯 視圖，圖7-2是圖7-l的A-A剖面圖。
圖8是建于岸邊的水下坐底固定式(液體)儲存、裝卸裝置圖。
圖9是與浮式油氣生產(chǎn)設施配套的水下潛浮式(液體)儲卸裝置圖。
圖中
l.電力及控制復合電纜；2.電力供應及遙控工作站；3.海底管線；4.泵組模
塊4一1傳統(tǒng)泵組模塊；4一2水下泵組模塊；5.海水卸載泵；6.海水壓載泵； 7.儲液裝載泵；8.儲液進口切換閥門組；9.儲液外輸切換闊門組；10.儲液卸載
(外輸)泵；ll.水下柔性立管；12.單點裝置；13.穿梭油輪系泊纜；14.漂浮軟
管；15.穿梭油輪；16.儲液單元；17.儲液單元自動開關閥；18.海水壓載艙；19.
組合式儲液罐；20.組合罐固定壓載艙20—1.內(nèi)斂式底部固定壓載艙；20 — 2. 外突裙邊形底部固定壓載艙;21.儲液艙；22.中拱封頭；23.環(huán)狀拱形封頭；24. 平板封頭；25.花瓣圓形筒體；26.花瓣圓形筒體內(nèi)部徑向框架；26a.花瓣圓形筒 體內(nèi)部徑向水密艙壁；27.組合罐附屬的伸出水面的外延結(jié)構(gòu)；28.水下裙樁；29. 水下基盤；30.單點裝置系泊腿；31.潛浮式組合罐系泊腿；32.潛浮式組合罐水 下小平臺；33.海上生產(chǎn)設施。
本發(fā)明由四大部分構(gòu)成(參見圖1、圖8和圖9):
第一部分，包括水下組合式儲液罐19 (以下簡稱組合罐)及附屬的水下樁、 或定位系統(tǒng)(STATION KEEPING SYSTEM)。組合罐由固定壓載艙20和一組或多 組儲液單元16;每組儲液單元由一個海水壓載艙18、 一個儲液艙21和一個連通 上述二艙頂部惰性氣體的自動開關閥17所組成。海底坐底固定式水下組合罐通 過罐周邊的水下裙樁28固定于海床上。水下潛浮式組合罐依靠定位系統(tǒng)31系泊 于海床上。
第二部分， 一個泵組模塊4，它由海水壓載泵6、海水卸載泵5、儲液裝載泵 7、儲液卸載(外輸)泵10，相應的管路、(自動控制)閥門、現(xiàn)場儀表、控制 和執(zhí)行元件集合組成。它可以是一個"(濕式)水下泵組模塊(SUBSEAPUMPS MODULE) "4 — 2，直接安裝于水下組合罐上；也可以是一個"(干式)傳統(tǒng)泵 組模塊(CONVENTIONALPUMPS MODULE)" 4—1，安裝于組合儲罐附屬的、 伸出水面的外延結(jié)構(gòu)27 (如小平臺)上。
第三部分， 一個系泊穿梭油輪15的單點系泊裝置12:它可以與組合罐一體 建造，選用如SALM或類似的單點裝置；也可以采用任一種與所在海況相適應 的其它單點裝置，如CALM、 STL等，在儲罐上方或附近分開建造。對于環(huán)境條件好的海域，也可采用多點系泊裝置取代單點系泊裝置。
第四部分， 一個為本裝置提供電力供應和進行遙控操作的工作站2，它可建 于岸上，也可建于本裝置為之配套的固定式或浮式海上生產(chǎn)設施33，如平臺上。
上述四部分通過相應的海底電力和控制復合電纜1、海底管線3和水下柔性 立管11連接形成整體裝置，共同組成一個"密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量 流率自動置換流程系統(tǒng)"。這一流程系統(tǒng)可實現(xiàn)l).接收和儲存來自海上生產(chǎn)設 施33,或來自陸上裝置生產(chǎn)的液體產(chǎn)品，如原油，再通過單點系泊裝置12定期 輸送給穿梭油輪15外運，如圖l所示；其中，穿梭油輪通過系泊纜13和漂浮軟 管14與單點系泊裝置相連接。在此工況下，本發(fā)明即成為一種海上液體儲存及 外輸終端。2).通過單點系泊裝置12定期接收由穿梭油輪15運來的液體產(chǎn)品如原 油，儲存并不間斷地通過海底管線3輸送到陸上所需要的地點，或者再通過單點 系泊裝置12輸送給中轉(zhuǎn)的油輪外運。在此工況下，本發(fā)明即成為一種海上液體 接收、儲存和配送終端，具有和現(xiàn)行岸上油庫和油碼頭完全相同的功能。
根據(jù)前述組合罐在水下固定和定位方法不同，本發(fā)明包含兩種類型不同的裝 置形式
1. 水下坐底固定式(液體)儲存、裝卸裝置——UNDERWATER GROUNDED STORAGE LOADING & OFFLOADING UNIT(UGSLO)， (參見圖8)
該裝置的水下組合罐19通過罐體外沿的水下裙樁28固定于海床上。
2. 水下潛浮式(液體)儲存、裝卸裝置--UNDERWATER FLOATING
STORAGE LOADING & OFFLOADING UNIT(UFSLO)，(參見圖9) 該裝置的水下組合罐19懸浮于水面下適當?shù)纳疃?，通過垂懸線，或(半)張
緊索(SEMI-TAUT, TAUT)定位系統(tǒng)31,錨泊于海床上。 密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)
圖1為置換流程的原理示意圖。圖示為組合罐19內(nèi)部的一組儲液單元16， 它的海水壓載艙18和儲液艙21的上部惰性氣體通過打開的自動開關閥17相 連接。當儲液進入、壓載水排出，或儲液外輸、壓載水進入這兩種不同作業(yè)時， 開關閥17自動打開，海水壓載艙18和儲液艙21內(nèi)液體上方的密閉帶壓惰性氣 體互相連通，形成同一個密閉的等壓系統(tǒng)。在上述兩種作業(yè)的過程中，當系統(tǒng)出 現(xiàn)報警信號，如兩艙中任何一艙的液位、氣壓異常，或事故等應急情況；或者， 當上述兩種作業(yè)停止且不再進行后續(xù)的儲、卸作業(yè)時，開關閥17均自動關閉， 兩艙氣相空間成為各自獨立的系統(tǒng)。兩個獨立系統(tǒng)是防止組合罐破艙造成儲液外 泄污染的一項重要措施。作為圖1置換流程的簡化方案，自動開關閥17也可以 取消，而讓海水壓載艙18和儲液艙21的上部惰性氣體直接連通。簡化方案的 應急安全性顯然不如前者。根據(jù)惰性氣體的壓力是大于還是小于其外部海水靜壓 力，本流程包括兩種設計方案，其中僅壓載海水和儲液的排出流程稍有差別。兩 種方案相同的部分如下壓載海水靠海水壓載泵6通過進口過濾器進入海水壓 載艙18;儲液通過儲液裝載泵7進入儲液艙21，儲液裝載泵7的進口裝有切換 閥門組8，通過切換，既可接收陸上裝置或海上平臺生產(chǎn)的液體產(chǎn)品，也可接收 穿梭油輪15通過單點裝置12運來的液體商品。不同的部分分別是，對于惰性氣 體的壓力小于其外部海水靜壓力的方案壓載海水通過海水卸載泵(潛水泵)5 排出，儲液通過儲液卸載(外輸)泵(潛沒泵)10外輸，它們的吸入口潛沒深 度應確保內(nèi)部氣體壓力形成的壓頭高度大于該泵允許的吸入頭高度；對于惰性氣 體的壓力大于其外部海水靜壓力的方案只要惰性氣體的壓力足夠大，壓載海水 和儲液可依靠氣體的壓力能實現(xiàn)外排，海水卸載泵5和儲液外輸泵10可以取消，或僅僅作為備用。兩方案外輸泵IO的出口也裝有切換閥門組切換，既可將儲液 經(jīng)單點裝置12輸往穿梭油輪15外運，也可將儲液通過海底管線3輸往岸上。為 了實現(xiàn)儲液流入和壓載海水排出的質(zhì)量流率相同，兩方案儲液裝載泵7和海水卸 載泵5均通過各自的自動回流控制管路和(或)泵速調(diào)節(jié)等自動控制方法實施聯(lián) 動。這一自動控制系統(tǒng)和方法為常規(guī)技術(shù)，圖1沒有示明。同樣，為了實現(xiàn)儲液 流出和壓載海水流入的質(zhì)量流率相同，兩方案儲液卸載(外輸)泵10和海水壓 載泵6也通過和上述相同的自動控制系統(tǒng)實施聯(lián)動。如果儲液和壓載海水的重度 不同，二者的質(zhì)量流率相同的條件是二者的容積流率與二者的重度成反比。換言 之，在儲液和壓載海水重度不同的條件下，和濕式儲油系統(tǒng)油和水等容積流率置 換不同，本發(fā)明的儲液和海水為不等容積流率置換，置換過程中裝置的總濕重不 變。
為了保證壓載海水和儲液排空時艙底僅剩少量的液體，海水卸載泵5和儲液 卸載泵IO的吸入口均應位于艙的底部。為了適應儲液加熱和供熱保溫的需要， 儲液裝載泵7的排出口有二個 一個位于儲液艙21的底部，加熱后的儲液直接 送達底部，適應正常進液的工況；另一個位于儲液艙21的頂部，當儲液需要進 行供熱保溫循環(huán)時，關閉艙底排出口，打開艙頂部排出口，加熱后的儲液經(jīng)儲液 裝載泵7從艙頂部進入，同時，等質(zhì)量的冷儲液經(jīng)儲液卸載泵IO排出至外部換 熱器(圖l沒有示明)加熱，再流經(jīng)儲液裝載泵7進入艙頂部實現(xiàn)加熱循環(huán)。
海水和儲液置換過程中艙內(nèi)氣體的壓力和容積的變化
由于不等容積流率置換，海水壓載艙18和儲液艙21上部惰性氣體連通后總 的氣體容積在置換作業(yè)過程中是變化的。
設海水壓載艙18總艙容Vwt,其中包括殘液艙容Vwd 、有效艙容Vwe和 氣頂艙容Vwg ;儲液艙21總艙容Vlt ，其中同樣包括殘液艙容Vld、有效艙容 Vle和氣頂艙容Vlg 。由等質(zhì)量置換有
Vle/Vwe = —1 (1)
忽略溫度的影響，密閉的惰性氣體的壓力僅隨其容積變化而變化
設儲液重度Yl小于海水重度YW，當儲液艙21儲液達最高設計液位，同時壓 載艙18壓載海水達最低設計液位時，惰性氣體總?cè)莘e最小、壓力最高。
Vgmin = Vwe十Vwg十Vlg (2)
相反，當儲液艙21儲液達最低設計液位，同時海水壓載艙18壓載海水達最 高設計液位，惰性氣體總?cè)莘e最大、壓力最低。
Vgmax = VIe+Vwg+Vlg (3) 近似按理想氣體方程，
Pmin/Pmax=Vgmin/Vgmax (4) 綜合式(1) - (4)，可得不等式
1 >Pmin/Pmax>ylA/w (5 )
即，當儲液重度小于海水重度時，惰性氣體最低與最高壓力的比值略大于儲液和
海水的重度比值。
儲液裝卸過程中艙壁內(nèi)外壓力的分布和艙內(nèi)惰性氣體壓力設定 圖2.1 2.6表示"罐中罐"式儲液單元的儲液裝卸過程中海水壓載艙18和 儲液艙21罐壁內(nèi)外壓力的變化。圖2.1表示儲液單元內(nèi)儲液空載(空罐)、儲液 艙21液位最低，同時，壓載水滿載、海水壓載艙18水位最高的工況。圖2.4表 示儲液單元內(nèi)儲液滿載(滿罐)、儲液艙21液位最高，同時，壓載水卸載、海水 壓載艙18水位最低的工況。圖2.2和2.5分別表示當艙內(nèi)惰氣的壓力低于罐外海水靜水壓力條件下，儲液空載和滿載時海水壓載艙18和儲液艙21內(nèi)部的壓力隨 水深變化的分布線。圖2.3和2.6分別表示當艙內(nèi)惰氣的壓力高于罐外海水靜水 壓力條件下，儲液空載和滿載時海水壓載艙18和儲液艙21內(nèi)部的壓力隨水深變 化的分布線。圖中所示壓力值均為絕對值(不考慮內(nèi)壓或外壓的方向性)Z軸 代表水深分布，同時也代表0壓力的分布線；斜直線ABCD為罐外海水靜壓力 分布線，其斜率為海水重度值；折線EFG為海水壓載艙18內(nèi)部壓力分布線，其 中垂直線EF為氣體等壓力線，斜直線FG為艙內(nèi)壓載水壓力線，斜率為海水重 度Yw;折線HIJ為儲液艙21內(nèi)部壓力分布線，其中垂直線HI為氣體等壓力線， 斜直線IJ為艙內(nèi)儲液壓力線，斜率為儲液重度Yl。圖2.2和2.5折線EFG位于 ABCD的右邊，表明海水壓載艙18的內(nèi)壓小于外部靜水壓，海水壓載艙18應按 外壓容器設計；圖2-2折線HIJ位于EFG的右邊，表明儲液艙21內(nèi)壓力等于或 小于外部海水壓載艙18的內(nèi)壓力，儲液艙21應按外壓容器設計；圖2.5折線 HIJ位于EFG的左邊，表明儲液艙21內(nèi)壓力等于或大于外部海水壓載艙18的內(nèi) 壓力，儲液艙21應按內(nèi)壓容器設計。圖2.3和2.6折線EFG位于ABCD的左邊， 表明海水壓載艙18的內(nèi)壓大于外部靜水壓，海水壓載艙18應按內(nèi)壓容器設計； 圖2.5折線HIJ位于EFG的右邊，表明儲液艙21內(nèi)壓力等于或小于外部海水壓 載艙18的內(nèi)壓力，儲液艙21應按外壓容器設計；圖2.6折線HIJ位于EFG的左 邊，表明儲液艙21內(nèi)壓力等于或大于外部海水壓載艙18的內(nèi)壓力，儲液艙4 應按內(nèi)壓容器設計。對于海水壓載艙18和儲液艙21分開設置的組合罐儲液單元， 它的海水壓載艙18內(nèi)外壓力分布規(guī)律和"罐中罐"海水壓載艙18相同，它的儲 液艙21內(nèi)外壓力分布規(guī)律和海水壓載艙18相似，但折線IJ的斜線斜率為儲液 重度而非海水重度。
如前所述，根據(jù)海水壓載艙18和儲油艙21內(nèi)部惰性氣體壓力是小于還是大 于艙外靜海水壓力，本發(fā)明分別提供兩種略有區(qū)別的密閉氣壓連通式海水和儲液 等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)。
第一種，內(nèi)部惰氣壓力低于外部海水靜水壓力為了使海水壓載艙18內(nèi)部 和其外部海水的壓力差值最小，并確保內(nèi)部惰氣壓力低于外部海水靜水壓力，圖 1流程中惰性氣體最高壓力應設定為海水壓載艙18內(nèi)頂部所處的外部海水靜壓， 即等于圖2.5水平線段B'B (E)。本流程系統(tǒng)中海水卸載泵5和儲液卸載泵10 需要采用潛沒泵，泵進口吸入頭高度應大于艙外靜水壓力和艙內(nèi)惰氣壓力之差。 第一種流程系統(tǒng)的組合罐宜采用材料抗壓強度高于抗拉強度、適于建造外壓容器 的材料，如混凝土建造。值得注意的是，圖2.1和2.5顯示海水圧載艙和儲液艙 底部承受的外壓最大。為了充分發(fā)揮罐體材料的強度，可稍稍提高流程中惰性氣 體最高壓力的設定值，使罐體頂部及相鄰部分承受一點正壓，則罐底承受的外壓 將相應減小。為此，圖l流程中惰性氣體最高壓力的設定水深可從原海水壓載艙 18內(nèi)頂部適當下移。
第二種，內(nèi)部惰氣壓力高于外部靜水壓力為了使海水壓載艙18內(nèi)部和其 外部海水的壓力差值最小，并確保內(nèi)部惰氣壓力高于外部靜水壓力，圖l流程中 惰性氣體最低壓力應設定為與海水壓載艙18罐底部殘液水面同一標高的外部海 水靜水壓力，即等于圖2.6水平線段C，C。本流程系統(tǒng)中海水卸載泵5和儲液卸 載泵10不再需要采用潛沒泵。不僅如此，當罐艙內(nèi)部的惰性氣體壓力足夠大， 壓載海水和儲液上部形成了一個剛度足夠大的"氣壓彈簧活塞"，流程中的兩個 卸載泵5和10也可以取消，直接依靠惰性氣體的壓力能量把壓載海水或儲液排 至所需的位置。第二種流程系統(tǒng)的組合罐宜采用材料抗拉強度高于抗壓強度、適于建造內(nèi)壓容器的材料，如鋼材建造。
密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點 第一.本流程是一種不同于傳統(tǒng)干式法的新的干式法儲液流程。對應于濕式
法儲油流程的四個缺點，它的優(yōu)點是儲液和壓載海水不接觸，避免了污染；不 僅可儲存原油，也可儲存水溶性液體如甲醇；等質(zhì)量置換確保裝卸作業(yè)過程中裝 置的操作重量不變；可以方便地實現(xiàn)儲液的保溫加熱。此外，和傳統(tǒng)干式法相比， 本流程惰性氣體密閉，裝卸過程中不需要補充或外排，避免油氣損耗，有利于環(huán) 境保護。
第二.由于本流程海水壓載艙18和儲液艙21內(nèi)部的惰性氣體圧力是參照它 們所處水深的外部靜水壓力來設定的；設定完成后，壓載艙18和儲液艙21在操 作過程中的內(nèi)外壓差的變化主要和其內(nèi)部水(液)位高程變動有關，而和外部水 深已不再有關。本發(fā)明艙內(nèi)惰性氣體壓力設定的方法使得海水壓載艙18和儲液 艙21的內(nèi)外壓差都不很大，罐壁受力因此大大減少，有利于罐壁的強度設計， 這是本發(fā)明的一個重要優(yōu)點。例如，對于一個高度為50米的儲液單元，保守地 忽略頂部氣頂和底部殘液的高度，儲罐內(nèi)外壓差最大值將小于50米水柱的靜壓 力，約5bar。
第三.本流程海水壓載艙和儲液艙的艙容比值近似為1:1,組合式儲罐 空艙容大，儲液有效艙容小?？张撊菔拱惭b在水下的組合罐將產(chǎn)生很大的浮力， 可能需要另加固定壓載加以平衡，這似乎是個缺點。但是，如果所設計的組合罐 或平臺的自重大，所需要的負浮力(平臺的操作重量減去浮力的差值)很小或為 零，上述缺點將轉(zhuǎn)化為優(yōu)點。 水下組合式儲液罐(參見圖l、圖3 7)
本發(fā)明水下組合式儲液罐19包含一個位于罐底部的固定壓載艙20，固定壓 載艙20的上部為一組或多組儲液單元16，每組儲液單元由一個海水壓載艙18、 一個儲液艙21和一個連通上述二艙頂部惰性氣體的自動開關閥17組成(參見圖 2.1和圖2.4)。水下組合罐可以是立式，也可以是臥式。以下幾點是本發(fā)明各類
組合式儲罐所共有的特性
第一.儲液單元的海水壓載艙和儲液艙都是承受外壓或內(nèi)壓的壓力容器，其
形式和結(jié)構(gòu)應遵循壓力容器的設計原則。罐艙的基本形式為端部帶中心拱形封 頭、環(huán)狀拱形封頭或平板封頭的圓筒形容器，或球形容器，或其他有利于承壓的 結(jié)構(gòu)形式，如梅花瓣形桶形容器。
第二.本發(fā)明組合罐及安裝在罐上的設施必須滿足在儲液裝載和卸載的過 程中操作重量不變，且重心位'置只能沿浮心所在的、垂直的Z座標變化。為此, 必須既要保證罐體結(jié)構(gòu)的幾何對稱性，又要保證裝載和卸載的對稱性。
第三.為了防止重物下落對艙體的損壞，防止艙破損可能造成的污染，本發(fā) 明組合罐在結(jié)構(gòu)上采取了保護措施，對于可能受到損壞的罐體，如罐頂部，可采 用雙層艙壁結(jié)構(gòu)，或?qū)ε摫谶M行特別加強；再如，在罐頂上方加設防落物護板， 等等。此外，如前所述，將儲液罐設置在海水壓載罐內(nèi)部，即所謂的"罐中罐" 式儲液單元，也是防止艙破損可能造成污染的重要措施。
第四.為了保證本發(fā)明組合罐在水中的穩(wěn)性，它們的浮心均高于重心。 "罐中罐"式儲液單元
本發(fā)明組合罐儲液單元的壓載艙和儲液艙有兩種設置形式一是二者分開或 相鄰設置(如圖1所示意的罐體)，僅用于少數(shù)特別的設計條件；二是儲液艙設 在壓載艙內(nèi)部，所謂"罐中罐"設置(參見圖2.1和圖2.4)，為本發(fā)明首推結(jié)構(gòu)。"罐中罐"式儲液單元包括三種形式。第一種，圓筒型"罐中罐"式儲液單元，它的基本結(jié)構(gòu)形式是它的海水壓載 艙和儲液艙均為圓筒形容器，儲液艙位于海水壓載艙內(nèi)部，二者圓筒中心軸線重 合。換言之，立式罐儲液單元的水平截面和臥式罐儲液單元的垂直截面都是由兩 艙艙壁截面形成的兩個同心的圓環(huán)(參見圖3 -2)。圓筒型"罐中罐"式儲液單 元的端部封頭有三種形式平板封頭24 (參見圖3-l底部封頭)，海水壓載艙和儲液艙總高度或總長度 相同，共用一個封頭。儲液艙中心拱形封頭22和海水壓載艙環(huán)狀拱形封頭23 (參見圖3-1上部封 頭)，海水壓載艙和儲液艙總高度或總長度相同。內(nèi)部儲液艙和外部海水壓載艙分別用兩個中心拱形封頭(參見圖2.1和2.4)， 儲液艙全部被海水壓載艙包圍。本型儲液單元兩端也可以釆用不同種類的封頭的組合。第二種，花瓣筒型"罐中罐"式單組儲液單元，它適用于大直徑的立式結(jié)構(gòu) (參見圖4)，它的基本結(jié)構(gòu)形式與圓筒型類似，海水壓載艙和其內(nèi)部的儲液艙 均為立式筒形容器，二者垂直中心軸線重合，儲液單元的水平截面為二個同心的、 具有偶數(shù)圓弧"花瓣"的圖形25 (共2n個)，每個"花瓣t對中心的弧度相同， 相鄰"花瓣"連接點至圖形中心連線為徑向框架結(jié)構(gòu)26，使其呈等分放射狀。本 型儲液單元只包含一個海水壓載艙和一個儲液艙?；ò晖残?罐中罐"式儲液單 元的端部封頭平板封頭，與圓筒型"罐中罐"式儲液單元的平板封頭相同。第三種，花瓣筒型"罐中罐"式多組儲液單元，它和第二種花瓣筒型"罐中 罐"式單組儲液單元大同小異，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的唯一不同在于徑向框架結(jié)構(gòu)26被改 為水密艙壁26a，共形成2n對海水壓載艙和儲液艙。為了保證裝卸過程中重心 平面坐標不變，將中心相對稱的二對海水壓載艙和儲液艙分別用管道相連，共形 成n個儲液單元。其余和上述第二種相同。此外，還可以有其它形式的儲液單元，如球形"罐中罐"式儲液單元，內(nèi)部 的儲液艙和外部的海水壓載艙均為球形容器，二者同心。立式組合罐的固定壓載艙固定壓載艙的作用是根據(jù)設計要求，平衡組合罐多余的浮力，并確保組合罐 的重心位于浮心之下。對于立式組合式儲罐，固定壓載艙位于組合罐的罐底部。 本發(fā)明立式組合罐的底部固定壓載艙有二種形式第一種如圖3-l所示，它是其 上部海水壓載艙18筒體的延長，二者水平截面的外輪廓幾何圖形完全相同，即 所謂的內(nèi)斂式底部壓載艙。第二種如圖4-1所示，為外突裙邊形底部固定壓載艙， 它從外部"包圍"海水壓載艙18的"根部"，和其上部的海水壓載艙18、儲液 艙21共用一個底部平板24，它的徑向剖面可為U槽形，即頂部是敝開的(無頂 蓋板)，目的是海上安裝時便于加固定壓載，也可為矩形管狀，即封閉的(帶有 頂蓋板)。圖3和4所示固定壓載艙適用于海床固定式和潛浮式水下立式組合罐。 二種結(jié)構(gòu)形式相比較，外突裙邊的優(yōu)點是對于坐底固定式罐有利于水下裙樁的 打入和固定，有利于減小底部的沖刷；對于潛浮式罐有利于增加浮體在垂蕩、縱 搖和橫搖三個自由度方向的連體水附加質(zhì)量和阻尼及阻尼矩，從而改善浮體的運 動響應和水動力性能。除上述專門設置的固定壓載艙外，也可直接在海水壓載艙 或儲液艙底部加固定壓載。"罐中罐"式的組合罐本發(fā)明共涉及立式和臥式共6種形式采用"罐中罐"式的組合罐和1種儲液單元內(nèi)部壓載罐和儲液罐分開設置的組合罐。立式圓筒形單組儲液單元組合罐(參見圖3)本型組合罐由一個圓筒形"罐中罐"式儲液單元和一個內(nèi)斂式底部壓載艙 20—1或一個外突裙邊形底部固定壓載艙20 — 2構(gòu)成；或者不用固定壓載艙，而 在海水壓載艙底部直接加固定壓載材料。儲液單元頂部和底部封頭可根據(jù)需要任 意選，如中拱封頭22、環(huán)狀拱形封頭23和平板封頭。本型組合罐的優(yōu)點是結(jié)構(gòu) 簡單、設施所需配套的等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)因只控制一組儲液單元而相 對簡單。但是由于只有一組海水壓載艙和儲液艙，當出現(xiàn)事故如破艙時，整個裝 置必須停產(chǎn)，應急措施有限。為了避免出現(xiàn)破艙，必須采用前述的相關保護措施， 如罐頂部另加設防落物護板等等。立式花瓣圓筒形單組儲液單元組合罐(參見圖4)本型組合罐和立式圓筒形單組儲液單元組合罐大同小異，由一個花辮筒型 "罐中罐"式多組儲液單元和一個內(nèi)斂式底部壓載艙20—1或一個外突裙邊形底 部固定壓載艙20—2構(gòu)成；或者不用固定壓載艙，而在海水壓載艙底部直接加固 定壓載材料。頂部和底部為平板封頭24。立式蜂窩狀多組儲液單元組合罐(參見圖5和圖6)本型組合罐由若干個尺度相同的圓筒型罐中罐儲液單元豎向緊密排列而成， 其水平投影被包圍在在一個圓形、或矩形、或正六邊形之內(nèi)。罐底部的固定壓載 艙可以采用外突裙邊形底部固定壓載艙20—2，如圖5所示；也可以采用內(nèi)斂式 底部壓載艙20—1，如圖6所示；或者不用固定壓載艙，而在海水壓載艙底部直 接加固定壓載材料。本型組合罐的主要優(yōu)點是儲液單元多，生產(chǎn)操作靈活， 一個 單元出現(xiàn)故障，如破艙，整個裝置可以繼續(xù)生產(chǎn)。立式花瓣圓筒形多組儲液單元組合罐(參見圖4)本型組合罐和立式花瓣圓筒形單組儲液單元組合罐的唯一區(qū)別是前己說明 了的儲液單元內(nèi)部不同的結(jié)構(gòu)。上述四種立式組合罐既可應用于本發(fā)明的固定裝置，也可用于潛浮裝置 臥式圓筒形單組儲液單元組合罐如圖7之中的一組儲液單元所示，本型組合罐可以是一個水平放置的圓筒形 "罐中罐"儲液單元，海水壓載艙完全包圍儲液艙，兩艙之間設有徑向支撐結(jié)構(gòu)； 也可以將海水壓載艙內(nèi)的儲液艙下移，使二者中心軸線水平平行，其它結(jié)構(gòu)不變； 本型組合罐沒有獨立的壓載艙，固定壓載位于海水壓載艙的底部；如果固定壓載 的高度過高而接觸儲液艙，使得壓載水不能從底部連通，則每隔適當間距在固定 壓載上預留連通槽。臥式連排圓筒形多組儲液單元組合罐(參見圖7)如圖7所示，本型組合罐通過若干個橫向框架梁(圖中沒有示明)，將多個 尺度相同的臥式圓筒形單組儲液單元組合罐水平緊密排列而成，形成"竹排"狀。 海水壓載艙和儲液艙之間的徑向支撐結(jié)構(gòu)(圖中沒有示明)屬于橫向框架梁的一部分o儲液單元內(nèi)海水壓載罐和儲液罐分開設置的組合罐本型組合罐的外形與結(jié)構(gòu)和臥式連排圓筒形多組儲液單元組合罐相似。它的 海水壓載艙和儲液艙為單層容器，數(shù)量均為偶數(shù)，通過若干個橫向框架梁的連接， 分別間隔水平緊密排列；相鄰的海水壓載艙和儲液艙組成一個子儲液單元(簡稱 水一油或油一水)左右對稱排列，亦形成"竹排"狀。以海水壓載艙和儲液艙各 4個的組合罐為例，它們的排列順序為水一油、水一油、油一水、油一水。為了保證操作過程中裝置的重心始終位于組合罐浮心所在的Z軸上，從兩邊丌始將 左右各一個子儲液單元合成一組，共同組成一個儲液單元；它沒有獨立的壓載艙， 固定壓載位于海水壓載艙和儲液艙的底部，形成一個另類臥式連排多組儲液單元 組合罐。上述3種臥式組合罐僅可應用于本發(fā)明的固定裝置，且僅限于淺水區(qū)域。 組合罐材料的選擇本發(fā)明組合罐的制作材料可以用混凝土，也可以用鋼材?；炷敛牧峡箟簭?度高，但抗拉強度很低，適宜制作外壓容器；當然高性能的預應力鋼筋混凝土也 可用于壓力較高的內(nèi)壓容器的建造，如核電站承壓40bar、內(nèi)直徑20米、壁厚 5米、高20米的容器，以及承壓3.5bar、內(nèi)直徑50米、壁厚0.5 1米、高65 米的輔助容器，但它們的設計建造的難度和費用都比混凝土外壓容器高。鋼材則 更適宜制作內(nèi)壓容器。因此，采用密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置 換流程，如果設定海水壓載艙內(nèi)惰性氣體壓力低于其外部海水靜壓力，則海水壓 載艙適宜用混凝土材料建造；反之，設定海水壓載艙內(nèi)惰性氣體壓力高于其外部 海水靜壓力，則海水壓載艙適宜用鋼材建造。至于"罐中罐"的儲液艙，無論艙 內(nèi)惰性氣體壓力高于或低于其外部的海水靜壓力，它有時承受內(nèi)壓，也有時承受 外壓，但內(nèi)外壓差都不大，僅僅是內(nèi)外的液位高度所產(chǎn)生的靜液壓力。因此，鋼 筋混凝土和鋼材均可使用。選材的另一個重要因素是材料對罐體重量的影響。和鋼材相比，鋼筋混凝土 強度低因而罐壁很厚，使得罐體重量非常重。資料顯示，已建成的中型海上混凝 土浮體結(jié)構(gòu)通常需要耗費6-10萬方混凝土，若按重度2.5計，其重量達15-25萬 噸?，F(xiàn)行的重力平臺的混凝土耗費量更大，重量也更大。因自身結(jié)構(gòu)太重，采用 混凝土材料建造現(xiàn)行的浮式平臺受到了限制，這是混凝土材料的一個缺點。如前 所述，密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程存在一個缺點儲液 單元的空艙容大，儲液有效艙容小，空艙容產(chǎn)生的多余浮力很大。例如，不計空 罐時的殘液艙容和滿罐時頂部少量的氣頂艙容，儲油艙的有效艙容若為10萬方， 油和海水重度分別近似取0.85和1.00，壓載艙的有效艙容為8.5萬方，總艙容 18.5萬方中僅有約一半用于儲液，水下組合儲罐將因此產(chǎn)生很大的額外浮力。根 據(jù)本發(fā)明水下組合罐的固定和定位方法的要求，無論固定式還是潛浮式裝置的設 計操作重量(濕重)均等于或接近于系統(tǒng)的浮力，即，它的負浮力等于或大于零。 為了克服空艙容產(chǎn)生的多余浮力，組合罐需要固定壓載配重。本發(fā)明組合罐結(jié)構(gòu) 建造材料的選擇因此采用不同于常規(guī)的做法——本發(fā)明推薦選擇能夠加大結(jié)構(gòu) 自重的材料，如鋼筋混凝土材料建造，以降低對固定壓載配重的需求。至此，混 凝土結(jié)構(gòu)自重過大和本發(fā)明等質(zhì)量流率自動置換流程空艙容過大的兩個缺點互 補，不利因素反而變?yōu)橛欣蛩?，這是本發(fā)明的一大特色和優(yōu)點?；炷林囟韧?常為2.5，但低重度和高重度分別可達1.94和3.0。本發(fā)明混凝土組合罐罐體下 部，尤其是罐底，采用高重度材料建造，罐體上部，尤其是罐頂采用低重度材料 建造，將有利于浮體重心位于浮心之下，這是本發(fā)明混凝土罐體的另一個優(yōu)點。本發(fā)明組合罐建造材料推薦采用混凝土還有以下優(yōu)勢和鋼材相比，混凝土 結(jié)構(gòu)抗海水腐蝕和抗疲勞性能好、保溫性能好、維護費用低、壽命長、建造容易、 對建造工人的技能要求相對較低、建造工期短、造價便宜、操作維修費用低。北 ?；炷林亓ζ脚_維修資料顯示，多年來這些水下結(jié)構(gòu)物僅出現(xiàn)少量的局部結(jié)構(gòu) 因下落重物和熱裂造成的損壞，但從未影響整體結(jié)構(gòu)的使用。損壞部位采用"打 補丁 (PATCH)"和注入法即可以很方便地實現(xiàn)修理。此外，選用低滲透混凝土材料，設計建造中采取防裂措施等等，都可以盡一步避免混凝土材料的一些缺點。 抗海水腐蝕和維護修理費低，對于本發(fā)明長年工作于水下的組合式儲罐十分重 要。和一般混凝土結(jié)構(gòu)物相比，本發(fā)明的另一大優(yōu)點是，混凝土罐體為內(nèi)外壁光 滑的圓筒狀容器，建造十分簡單，造價因此更低廉。本發(fā)明所指混凝土結(jié)構(gòu)包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預應力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝 土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、纖維增強混凝土結(jié)構(gòu)、鋼板混凝土結(jié)構(gòu)之中的一種或 數(shù)種，具體采用哪種，應根據(jù)工程的實際和技術(shù)、經(jīng)濟比較的結(jié)果確定。所謂鋼 板混凝土結(jié)構(gòu)是指混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外壁為薄鋼板，兩層鋼板之間焊有鋼柱，使之 成為殼結(jié)構(gòu)，鋼板中間澆筑混凝土。只有在極少數(shù)和特殊的條件下，如鋼制半潛式平臺和SPAR平臺為增加儲油 功能而進行的改造，再如儲液量很小、設計壽命較短的水下儲液裝置，本發(fā)明組 合式儲罐才推薦采用鋼材建造?；炷两M合罐的建造和安裝根據(jù)不同的混凝土結(jié)構(gòu)形式，本發(fā)明組合罐可以采用不同的方法建造。本發(fā)明各類組合罐均可采用和傳統(tǒng)的混凝土重力平臺相同的深干塢法建造。 它需要一個深度至少低于平均海平面12 14，甚至16 18米的干塢和可以進行 浮式建造的遮蔽的深水水域，建造地點的選擇因此十分有限。"竹排"式組合罐水線面面積大，可以利用普通干船塢來建造。為了便于塢 內(nèi)起浮，可沿罐體四周周邊底部加設水密裙板，形成一個扣著的"盒蓋"，塢內(nèi) 進水后，"盒蓋"內(nèi)密閉的空氣將產(chǎn)生很大的浮力。裙板還可作為入泥的抗滑移 裙板。需要注意的是，海上安裝時必須排掉裙板所圍密閉空間內(nèi)的空氣和海水。罐體全部或下部采用鋼板混凝土結(jié)構(gòu)的立式組合罐，可用普通干船塢建造鋼 板殼體，塢內(nèi)漂浮、濕拖至深水水域；或用碼頭場地建造鋼板殼體，滑移至下水 駁拖航至深水水域；在深水場地向漂浮的殼體中間澆筑混凝土，最后完成全部設 施結(jié)構(gòu)的建造。采用普通干船塢或碼頭場地建造的地點選擇十分廣泛。本發(fā)明組合罐采用與混凝土重力平臺相同濕式拖艙方法。本發(fā)明固定裝置的 海上安裝包括下沉、坐底和調(diào)平、最后打水下裙樁。本發(fā)明潛浮裝置系泊腿采用 和SPAR平臺相似的方法安裝。坐底式水下組合罐的固定和操作重量控制本發(fā)明坐底固定式組合罐采用完全不同于現(xiàn)行重力式平臺的固定方法重力 式平臺依靠自身的重力坐落在海床上，本發(fā)明則是靠罐體周邊若干根水下裙樁 (28)把組合罐19固定在海床上(參見圖8)。和固定式導管架平臺相類似，本發(fā)明固定設施僅對海床較深層的基礎承載力有要求，從而避免了重力式平臺高昂 的海床基礎處理費用和施工的難度。當設施需要重復使用而搬遷時，切斷水下樁，排空艙內(nèi)液體，組合罐將十分容易地起浮和搬遷。水下樁施工技術(shù)已十分成熟并 得以廣泛應用。據(jù)此，本發(fā)明克服了前面所述的重力式平臺海床基礎處理難度大、 費用高和難以搬移再重復利用的兩個缺點。由于儲罐在海底所受到的環(huán)境載荷很 小，作用于水下樁的水平力，垂向力和傾覆力矩也都很小；但是，如果單點系泊 裝置安裝在儲罐上，則必須考慮穿梭油輪系泊力作用于水下樁的水平力，上拔力 和傾覆力矩。本發(fā)明坐底固定式組合罐和安裝在它上面的相關設施總的設計操作 重量(濕重)不需要很大，只需要大于或等于浮力，通常控制在其浮力的100 110%的左右的范圍之內(nèi)；如果海床承載力容許，其負浮力也可不設上限。 潛浮式水下組合罐的定位和操作重量控制本發(fā)明潛沒于水中的浮式組合罐19采用常規(guī)的懸鏈線等形式的系泊定位系 統(tǒng)31定位，導纜孔位于浮體的浮心附近。如前所述，水下浮式組合罐潛沒于波 浪力影響很小的深度，除海流作用力外，所受到的波浪力等環(huán)境載荷很小，因而 所需系泊力比較小，對定位系統(tǒng)的要求遠低于浮式平臺。如果本發(fā)明的單點系泊 裝置12，如SALM、直接安裝在罐體上(參見圖9)，系泊系統(tǒng)的導纜孔位置將上 移，可至罐頂，目的是減小因穿梭油輪系泊而使罐體產(chǎn)生的側(cè)傾；同時，定位系 泊系統(tǒng)必須考慮穿梭油輪的系泊力。除懸鏈線系泊系統(tǒng)外，定位系統(tǒng)31還可采 用張緊索(TAUT)或半張緊索(SEMI-TAUT)系統(tǒng)定位。本發(fā)明潛浮式水下組合罐 和安裝在它上面的相關設施的設計操作重量，包含懸鏈線系泊系統(tǒng)和(柔性)立 管等從觸地點向上部分的重量，即總濕重，等于系統(tǒng)的總浮力(負浮力為0)， 重力和浮力處于動態(tài)平衡，重心位于浮心之下。如果浮體采用張緊索(TAUT)系 泊系統(tǒng)，則靜水中的設計操作重量小于系統(tǒng)浮力，二者的差值為系泊張力向下的 垂直分量。同樣，如果浮式設施的操作重量比浮力小，則需另加必要的固定壓載； 如果設施的操作重量比浮力大，則需設法降低組合罐的結(jié)構(gòu)自重，如采用低重度 混凝土，或在保證強度的前提下降低組合罐的壁厚，或設法另加浮艙增加浮力。 泵組模塊本發(fā)明泵組模塊4 (參見圖1)包括(干式)傳統(tǒng)泵組模塊(CONVENTIONAL PUMPS MODULE) 4—1和(濕式)水下泵組模塊(SUBSEAPUMPS MODULE) 4一2二種類型，每種類型都包含海水壓載泵6、海水卸載泵5、儲液裝載泵7、 儲液卸載(外輸)泵9各一臺或二臺(一用一備，)，相應的結(jié)構(gòu)、管路、(自動控 制)閥門、現(xiàn)場儀表、控制和執(zhí)行元件，以及液壓站組合而成。由于二種類型分 別安裝在不同的地點，工作環(huán)境完全不同，二種類型的設備和元器件的選型、系 統(tǒng)的技術(shù)要求各不相同。傳統(tǒng)泵組模塊4一1安裝于組合式儲罐附屬的、伸出水 面的外延結(jié)構(gòu)27，如小平臺上(參見圖8)。由于它不浸沒在水中，故稱之為"干 式"系統(tǒng)，泵組模塊選用傳統(tǒng)的和常規(guī)的設備和元器件。水下泵組模塊4一2安 裝于組合式儲罐上(參見圖9)，必須直接承受海水的壓力和腐蝕，屬于"濕式" 系統(tǒng)，工作環(huán)境嚴酷，檢修維護難度大。因此，水下泵組模塊的技術(shù)要求和造價 高于傳統(tǒng)泵組模塊。隨著深水油氣田的開發(fā)，用于深水的設備和元器件，如水下 泵、水下液壓站、水下自動控制閥門，以及水下遙控、安裝、檢測和維修技術(shù)和 裝備已日趨成熟并被業(yè)界廣泛采用。本發(fā)明水下坐底固定式儲存、裝卸裝置(參 見圖8)和水下潛浮式儲存、裝卸裝置(參見圖9)既可以采用傳統(tǒng)泵組模塊， 也可以采用水下泵組模塊，二者均應為獨立和自持系統(tǒng)；傳統(tǒng)泵組自身造價便宜， 毋須水下維修，但需要在組合罐上建造伸出水面的外延結(jié)構(gòu)，增加了罐體結(jié)構(gòu)建 造費用，且僅可用于海況環(huán)境條件好的海域；水下泵組模塊適用于海況環(huán)境條件 惡劣的海域，尤其是深水。 . 應用實例l:建于岸邊的水下坐底固定式(液體)儲存、裝卸裝置—— UNDERWATER GROUNDED STORAGE LOADING & OFFLOADING 畫T(UGSLO)如圖8所示，本裝置包括1. 一個坐落在海床上的固定式組合罐19，圖示為立式圓筒形單組儲液單元組合罐，也可采用本發(fā)明涉及的除立式長圓筒形多層儲液單元組合罐以外的其它種多形式，數(shù)根水下樁28通過外突裙邊形底部固定 壓載艙20—2打入海床將罐體固定。如果組合罐19除采用其它形式，水下樁的 安裝方式須根據(jù)罐體的結(jié)構(gòu)形式相應改變。組合罐19采用混凝土建造，因此推 薦采用內(nèi)部惰氣壓力低于外部靜水壓力的"密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)"。2. —個泵組模塊4，圖示為安裝在罐頂伸出水面的外延 結(jié)構(gòu)(小平臺)27上的傳統(tǒng)泵組模塊4一1，也可根據(jù)水深和海況條件，采用水 下泵組模塊。如果采用多組儲液單元組合罐，相應的各種泵如果僅為一套，則需 另加專用管匯，實現(xiàn)各組之間的流程切換。3. —個單點系泊裝置12,圖示為 CALM單點，也可選用其它形式單點或多點系泊裝置。4. 一個建造于岸上的為本 裝置提供電力供應和進行遙控操作的工作站2。泵組模塊4通過海底管線3和海 底電力及控制復合電纜1與岸上的工作站2相連。泵組模塊4通過海底管線3、 立管11與單點12相連，實現(xiàn)產(chǎn)品的外輸或接收。本裝置可采用和傳統(tǒng)混凝土重 力平臺相同的方法建造和濕拖，但需要深干塢和深水建造場地。對于"竹排"式 組合罐，可采用普通干船塢建造。如果組合罐本體全部或下部采用鋼板混凝土結(jié) 構(gòu)，可釆用普通干船塢或碼頭場地建造鋼板殼體，再濕拖至深水完成建造。本裝 置適用于水深不太深的水域，可與岸上的工作站2相配套，將來自陸上的油 品或液態(tài)工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)陸上及海底管道送至本裝置水下儲罐19儲存、再經(jīng)單點12 通過穿梭運輪15外運。此時，本裝置即成為建于近岸的油品或液態(tài)工業(yè)品儲存 與外運的終端。本裝置可將穿梭運輪15海運來的油品或液態(tài)工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)單點12 卸貨至水下儲罐19儲存，再分送至陸上，或再經(jīng)單點12從海上用其它船舶轉(zhuǎn)運。 此時，本裝置即成為建于近岸的油品或液態(tài)工業(yè)產(chǎn)品的接受和中轉(zhuǎn)終端。本裝置 系統(tǒng)和設施簡單、操作安全可靠，不但建造周期短、造價便宜，而且操作維護費 用低、便于搬遷重復使用。本裝置可作為油品和工業(yè)液體產(chǎn)品儲存、接收、外運 的儲罐和碼頭。應用實例2:與海上浮式或固定式石油天然氣生產(chǎn)設施配套的水下潛浮式(液體)儲卸裝置--UNDERWATER FLOATING STORAGE OFFLOADINGUNIT(UFSO)本裝置如圖9所示，裝置包括1. 一個潛浮于水中、依靠定位系統(tǒng)31系泊于海床上的組合罐19。圖示為立式圓筒形單組儲液單元組合罐，它的外突裙邊 形底部固定壓載艙20—2既可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重量和重心，又可增加浮體的連體水附 加質(zhì)量和運動的阻尼及阻尼矩，增加縱、橫、首搖慣性矩，改善系統(tǒng)的水動力特 性。組合罐19除采用圖示的形式外，還可采用除臥式罐以外的其它多種形式組 合罐。組合罐19采用混凝土材料建造，因此推薦采用內(nèi)部惰氣壓力低于外部靜 水壓力的"密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)"。系泊定 位系統(tǒng)31，它可以釆用懸鏈線、或張緊索、或半張緊索，它的導纜孔位于組合 罐的浮心附近、或組合罐19罐頂部位。組合罐19位于波浪載荷影響很小的水深 處，所受環(huán)境載荷很小。如果單點和組合罐分開建造，組合罐所需的系泊力很小， 無需強有力的錨泊定位系統(tǒng)；但是，如果單點和組合罐一體建造，則定位系統(tǒng) 31必須考慮穿梭油輪15的系泊力。2. —個泵組模塊4，圖示為安裝在罐頂部的 水下小平臺32上的水下泵組模塊4一2。如果海況條件好，也可如應用實例l， 釆用傳統(tǒng)泵組模塊。如果采用多組儲液單元組合罐，相應的各種泵僅為一套，則 需另加專用管匯，實現(xiàn)各組儲液單元之間的流程切換。3. —個單點系泊裝置12， 圖示的單點形式和CALM相似，也可采用SALM等其它單點型式，安裝于罐 頂部的鋼結(jié)構(gòu)水下平臺32上，位于水下泵組模塊4一2的上方。還可以將單點和 組合罐分開建造而采用CALM、 STL等形式。4. 一個為本裝置提供電力供應和進 行遙控操作的工作站2，它設置在本裝置為之配套的海上生產(chǎn)設施33上。泵組 模塊4一2通過海底管線3和海底電力、控制復合電纜1和海上生產(chǎn)設施上的工 作站2相連。泵組模塊4一2通過內(nèi)部管道與單點12相連；如果單點12和組合罐19分開建造，泵組模塊4 —2則通過海底管線3、立管11與單點12相連，穿 梭油輪15通過系泊纜13系泊于單點12上，再經(jīng)飄浮軟管14實現(xiàn)產(chǎn)品的外輸。 水下泵組模塊4一2所需的電力由本裝置為之配套的海上生產(chǎn)設施33供應；原油 儲存和外輸作業(yè)亦由海上生產(chǎn)設施33遙控操作。本裝置的建造方法和應用實例 1相同；海上安裝采用和SPAR平臺相似的安裝方法。本裝置適用于海況惡劣的 海域和深水，與海上浮式或固定式生產(chǎn)平臺配套，可儲存平臺所生產(chǎn)的原油，并 定期通過穿梭油輪外運。與FS0相比，本系統(tǒng)抗惡劣環(huán)境條件的能力非常好，可 用于全世界任何海區(qū)，裝置簡單、操作安全可靠，不但建造周期短、造價便宜， 而且操作維護費用低、便于搬遷重復使用。因此，本系統(tǒng)既可用于大型海上油田 的開發(fā)，也可用于邊際油田，尤其是深水邊際油田的開發(fā)。
權(quán)利要求
1. 一種液體水下儲存、裝卸裝置，包含水下坐底固定式和水下潛浮式兩種型式，它們均由四大部分構(gòu)成一個水下組合式儲液罐(以下簡稱組合罐)，及其附屬的水下樁，用于將罐體固定于海床上，形成坐底固定式裝置，或其附屬的定位系統(tǒng)，用于使儲罐潛浮于水中并系泊于海床上，形成水下潛浮式裝置。一個由海水壓載泵、海水卸載泵、儲液裝載泵、儲液卸載(外輸)泵，相應的管路、(自動控制)閥門、現(xiàn)場儀表、控制和執(zhí)行元件，以及專用的液壓站集合組成的(干式)傳統(tǒng)泵組模塊或(濕式)水下泵組模塊。一個單點系泊裝置，它可以與組合儲罐一體建造，也可以在儲罐上方或附近分開建造。一個為本裝置提供電力供應和進行遙控操作的工作站，它或者建于岸上，或者設置于本裝置為之配套的固定式或浮式海上生產(chǎn)設施，如平臺上。其技術(shù)特征在于上述四部分通過相應的海底電力、控制復合電纜和海底管線、軟管連接，形成一個完整的系統(tǒng)裝置，共同組成一個“密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)”，以滿足在儲液裝載和卸載的過程中不僅操作重量不變，且重心只能沿設施浮心所在的、垂直的Z軸座標變化，即必須保證裝載和卸載的對稱性。
2. 如權(quán)利要求1所述的水下組合罐，它可以是臥式，也可以是立式，其技 術(shù)特征在于組合罐包含位于其底部的固定壓載艙、位于固定壓載艙上部的一組 或多組儲液單元，每組儲液單元由一個海水壓載艙、 一個儲液艙和一個連通上述 二艙頂部惰性氣體的自動開關閥組成。
3. 如權(quán)利要求2所述的儲液單元，其技術(shù)特征在于當它處于正常操作狀 態(tài)，即當裝載或卸載儲液兩種作業(yè)時，開關閥自動打開，兩艙內(nèi)部液體上方的帶 壓惰性氣體互相連通，形成同一個密閉的等壓系統(tǒng)；當上述兩種作業(yè)出現(xiàn)控制系 統(tǒng)報警信號，或者出現(xiàn)事故等應急情況，或者當上述兩種作業(yè)停止且不再進行后 續(xù)的裝、卸作業(yè)時，開關閥均自動關閉，兩艙的氣相不再連通。
4. 如權(quán)利要求2所述的儲液單元，其技術(shù)特征在于它的儲液艙和海水壓 載艙可以相鄰分開設置，也可以將儲液艙設在海水壓載艙內(nèi)部，形成所謂的"罐 中罐"結(jié)構(gòu)，無論何種設置形式，它的任一水平剖面所形成的圖形的形心均位于 設施浮心所在的、垂直的Z軸上，即保持圖形的對稱性。
5. 如權(quán)利要求4所述的"罐中罐"型儲液單元，它可以是圓筒型，也可以 是立式單組或多組花瓣圓筒型。其技術(shù)特征在于圓筒型的海水壓載艙和儲液艙 均為圓筒形容器，儲液艙位于海水壓載艙內(nèi)部，二者圓筒中心軸線重合，兩艙(容 器)的端部封頭可以是平板封頭，海水壓載艙和儲液艙總高度或總長度相同，兩 艙共用一個封頭，也可以是儲液艙為中心拱形封頭、海水壓載艙為環(huán)狀拱形封頭， 兩艙總高度或總長度相同，還可以是內(nèi)部儲液艙和外部海水壓載艙分別用兩個拱 形封頭，儲液艙全部被海水壓載艙包圍，兩艙的兩端部也可以采用上述不同種類 的封頭的組合；花瓣圓筒型的儲液艙位于海水壓載艙內(nèi)部，二者垂直中心軸線重 合，它們均為立式筒形容器，端部封頭為平板封頭，其水平截面為二個同心的偶 數(shù)圓弧"花瓣"圖形(共2n個)，每個"花瓣"對中心的弧度相同，相鄰"花瓣" 連接點至圖形中心連線可以是徑向框架結(jié)構(gòu)，也可以是徑向水密艙壁結(jié)構(gòu)，它們 都呈現(xiàn)等分放射狀，前者為單組儲液單元只包含一個海水壓載艙和一個儲液艙，后者為多組儲液單元，原先單一的海水壓載艙和單一的儲液艙形成了若干個偶數(shù) 密閉分隔(共2n個)，分別將中心相對的兩組海水壓載艙密閉分隔和儲液艙密閉 分隔通過管道連通組成一個儲液單元(共n個)。
6. 如權(quán)利要求1所述的"密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換 流程系統(tǒng)"，系統(tǒng)中壓載海水分別由海水壓載泵送往海水壓載艙、山海水卸載泵 外排，儲液由儲液裝載泵送往儲液艙，儲液通過切換，既可接收陸上裝置或海上 平臺等裝置生產(chǎn)的液體產(chǎn)品，也可接收穿梭油輪運來的液體商品；儲液通過儲液 卸載(外輸)泵外輸，并通過切換，既可將儲液輸往穿梭油輪外運，也可將儲液 輸往岸上。其技術(shù)特征在于儲液裝載泵和海水卸載泵均通過各自的自動回流控 制管路、泵速自動調(diào)節(jié)等控制方法實施聯(lián)動，使進入的儲液和排出的海水的質(zhì)量 流率相同；同樣，儲液卸載(外輸)泵和海水壓載泵也通過和上述相同的自動控 制系統(tǒng)實施聯(lián)動，使儲液外輸和海水壓載的質(zhì)量流率相同。
7. 如權(quán)利要求6所述的"密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換 流程系統(tǒng)"，其技術(shù)特征在于當儲液需要進行加熱保溫時，可將儲液切出經(jīng)外 部換熱器加熱，實現(xiàn)加熱循環(huán)。
8. 如權(quán)利要求1所述的"密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換 流程系統(tǒng)"，其技術(shù)特征在于海水壓載艙和儲油艙內(nèi)部惰性氣體壓力可以設定， 使它小于或大于艙外靜水壓力，當小于艙外靜水壓力時，流程系統(tǒng)中海水卸載泵 和儲液卸載泵需要采用潛沒泵，泵的進口吸入頭高度應大于艙外靜水壓力和艙內(nèi) 惰氣壓力之差；當大于艙外靜水壓力且壓力足夠大時，流程中的卸載泵也可以取 消，直接依靠惰性氣體的壓力能量把壓載海水或儲液送到所需的位置。
9. 如權(quán)利要求2所述的位于組合罐底部的固定壓載艙，其技術(shù)特征在于 它可以與海水壓載艙和(或)儲液艙合而為一，即分別或同時在海水壓載艙和儲 液艙的底部直接加固定壓載材料；也可以分開專門設置固定壓載艙可以是上部 海水壓載艙筒體的延長，二者水平截面的外輪廓幾何圖形完全相同，艙底部為平 板封頭，稱之為內(nèi)斂式底部固定壓載艙；固定壓載艙也可以是環(huán)帶狀的"裙邊艙"， 從海水壓載艙(組)根部將其緊緊包圍，它的徑向剖面可為U槽形，即頂部是 敝開的(無頂蓋板)，也可為矩形管狀，即封閉的(帶有頂蓋板)，稱之為外突裙 邊形底部固定壓載艙。
10. 如權(quán)利要求2所述的立式組合罐，其技術(shù)特征在于它的"罐中罐"式 儲液單元可以采用一個如權(quán)利要求5所描述的圓筒形儲液單元，或一個立式單組 或多組花瓣圓筒型儲液單元，也可以采用若干個尺度相同的圓筒型罐中罐單組儲 液單元豎向緊密排列而成；罐底部的固定壓載(艙)可以采用權(quán)利要求9所述的 任何一種形式；據(jù)此分別形成立式圓筒形單組儲液單元組合罐、立式花瓣圓筒形 單組或多組儲液單元組合罐和立式蜂窩狀多組儲液單元組合罐。
11. 如權(quán)利要求2所述的臥式組合罐，它可以是臥式圓筒形單組儲液單元組 合罐，其技術(shù)特征在于它可以是一個水平放置的如權(quán)利要求5所描述的圓筒形"罐中罐"儲液單元，海水壓載艙和儲液艙之間設有徑向支撐結(jié)構(gòu)；也可以將海 水壓載艙內(nèi)的儲液艙下移，使二者中心軸線平行，其它結(jié)構(gòu)不變；固定壓載物沿 海水壓載艙底部直接均勻分布，如果海水壓載艙底部的固定壓載的高度過高而接 觸儲液艙，使得壓載水不能從底部連通，則應預留連通槽。
12. 如權(quán)利要求2所述的臥式組合罐，它可以是臥式連排圓筒形多組儲液單 元組合罐，其技術(shù)特征在于它是多個尺度相同的、如權(quán)利要求11所述的臥式 圓筒形單組儲液單元組合罐，通過若干個橫向框架梁，將它們水平緊密排列而成，形成"竹排"狀；海水壓載艙和儲液艙之間的徑向支撐結(jié)構(gòu)屬于橫向框架梁的一 部分。
13. 如權(quán)利要求2所述的臥式組合罐，它可以是儲液單元內(nèi)海水壓載罐和儲 液罐分丌設置的臥式組合罐，其技術(shù)特征在于海水壓載艙和儲液艙均為單層容 器，數(shù)量均為偶數(shù)，通過若干個橫向框架梁分別間隔水平緊密排列，形成"竹排" 狀；相鄰的海水壓載艙和儲液艙組成一個子儲液單元(簡稱水一油或油一水)左 右對稱排列，從兩邊開始將左右各一個子儲液單元合成一組，共同組成一個儲液 單元；它沒有獨立的壓載艙，固定壓載位于海水壓載艙和儲液艙的底部。
14. 如權(quán)利要求2所述的立式組合罐和臥式組合罐，其技術(shù)特征在于當海 水壓載罐和儲液罐內(nèi)部惰性氣體設計壓力低于外部海水的靜水壓力時，罐體采用 混凝土材料建造，當惰性氣體設計壓力高于外部海水的靜水壓力，其罐體采用鋼 材或混凝土材料建造，用混凝土建造時，組合罐的上部和下部可以分別采用低重 度和高重度的混凝土材料，并可采用不同種類的混凝土結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求1所述的水下坐底固定式(液體)儲存、裝卸裝置，其技術(shù)特 征在于組合罐及由其支承設施總的設計操作重量(濕重)大于或等于浮力，組 合罐依靠周邊的水下裙樁固定在海床上，需要時切斷水下樁，組合罐十分容易地 起浮和搬遷；為了調(diào)控操作重量和浮力的大小，可采用改變混凝土的重度、組合 罐的壁厚、增減固定壓載等方法改變設施的操作重量，也可另加浮艙增加浮力。
16. 如權(quán)利要求1所述的水下潛浮式(液體)儲存、裝卸裝置，其技術(shù)特征在 于它的水下組合罐的系泊定位采用懸鏈線或張緊索(TAUT)或半張緊索 (SEMI-TAUT)系統(tǒng)，裝置的總濕重加定位系統(tǒng)垂直預張力等于它的總浮力，為了 調(diào)控操作重量和浮力的大小，可采用改變混凝土的重度、組合罐的壁厚、增減固 定壓載等方法改變設施的操作重量，也可另加浮艙增加浮力。
全文摘要
一種液體水下儲存、裝卸裝置，包括固定式和潛浮式兩種型式，均由水下組合式儲罐、泵組模塊、單點系泊裝置和電力及遙控工作站四部分構(gòu)成。它們通過電纜、管線和軟管連接，形成一個“密閉氣壓連通式海水和儲液等質(zhì)量流率自動置換流程系統(tǒng)”。在儲液裝載和卸載的過程中操作重量不變，且重心只能沿設施浮心所在的、垂直的Z軸坐標變化。本裝置可實現(xiàn)1)接收和儲存海上或陸上裝置生產(chǎn)的液體產(chǎn)品，2)接收和儲存由穿梭油輪運來的液體產(chǎn)品，3)和海上生產(chǎn)設施配套，成為一個海上石油和天然氣生產(chǎn)、儲存和外運完整的系統(tǒng)。它的適應性強，可用于淺水、深水、小型、大型和邊際油氣田，可方便地遷移至其它油氣田重復使用。
文檔編號B65D88/00GK101544272SQ20081002456
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者吳植融 申請人:吳植融