專利名稱：油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋石油開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種新型油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，尤其是能夠平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)油水置換，保溫效果好，使用壽命長，可靠性高。
背景技術(shù)：
目前，水下儲(chǔ)油的海底油罐主要有倒盤形海底油罐、混凝土重力式儲(chǔ)油平臺(tái)和美國軍方的可潛式水下儲(chǔ)油系統(tǒng)三種形式，水下儲(chǔ)油技術(shù)主要有油氣置換、油水置換兩大類。油氣置換方式雖然更適合于我國高凝原油居多的實(shí)際情況，但是卻不利于儲(chǔ)罐在水下的穩(wěn)定性。油水置換工藝過程中，保持油水界面穩(wěn)定等很多問題都有待研究。大連理工大學(xué)等的“貯存高凝原油的油水置換工藝”(專利號(hào)為CN85102598)屬油水直接接觸，無法很好的解決海水污染和熱量損失問題。周寶勇等在論文《邊際油田開發(fā)新型平臺(tái)及水下儲(chǔ)油研究》中提出過一種移動(dòng)式多功能海洋平臺(tái)概念方案，在沉墊艙設(shè)置儲(chǔ)油艙和壓載艙，儲(chǔ)油艙使用氮?dú)膺M(jìn)行油氣置換，同時(shí)配合調(diào)節(jié)壓載艙內(nèi)壓載水的重量。中石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院開發(fā)的隔離式油水置換水下儲(chǔ)罐(專利號(hào)為CN2818385Y)，在原油與海水之間增加一層油水隔離布以解決海水污染的問題。但是，水下儲(chǔ)油艙在油水置換過程中，油水隔離膜的形態(tài)不好控制，不容易監(jiān)測儲(chǔ)油艙內(nèi)油和水的存在狀況；同時(shí)在保溫性能方面有一定困難，原油熱量的散失不易控制。為取得較好的保溫效果，中石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院開發(fā)了一種隔離式油水置換水下儲(chǔ)油裝置用保溫氣墊(專利號(hào)為CN2818386Y)，使用柔軟低彈性氣密材料制作的保溫氣墊能顯著減少原油熱量的散失，但是必須布置補(bǔ)氣罐和補(bǔ)氣管線。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種新型的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙；采用新型的油水隔離結(jié)構(gòu)，不僅有足夠的油水隔離裝置監(jiān)測控制能力，而且保溫效果和可靠性較好。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種新型的儲(chǔ)油艙內(nèi)進(jìn)出油、進(jìn)出水結(jié)構(gòu)；能有效防止隔離板結(jié)構(gòu)在進(jìn)油排水、進(jìn)水排油過程中對(duì)油水隔離膜以及出油艙壁的損壞為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其包括儲(chǔ)油艙殼體、隔離板、柔性油水隔離膜；其特征在于隔離板通過柔性油水隔離膜連接到儲(chǔ)油艙殼體的內(nèi)壁上；油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出油裝置，油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出水裝置；進(jìn)油管線、出油管線與艙內(nèi)進(jìn)出油裝置相連，進(jìn)水管線、出水管線與艙內(nèi)進(jìn)出水裝置相連。優(yōu)選地，儲(chǔ)油艙殼體采用鋼制結(jié)構(gòu)，縱向剖面為矩形，橫向剖面為正方形或圓形。優(yōu)選地，柔性油水隔離膜一端連接到艙壁中部，另一端與隔離板相連，連接處均密封。優(yōu)選地，隔離板由鋼筋骨架、保溫材料以及耐磨緩沖材料組成，在鋼筋骨架內(nèi)鑲嵌保溫材料，在鋼筋骨架的上下表面設(shè)置耐磨緩沖材料。優(yōu)選地，隔離膜由兩層熱塑性聚氨酯彈性材料以及夾在中間的聚酯增強(qiáng)紗構(gòu)成。優(yōu)選地，隔離板的形狀與儲(chǔ)油艙水平截面幾何相似，四角呈圓弧狀；隔離板的對(duì)角線長度小于儲(chǔ)油艙水平方向的寬度。優(yōu)選地，艙內(nèi)進(jìn)出油裝置為一艙頂凸臺(tái)，艙頂凸臺(tái)與儲(chǔ)油艙殼體的頂端固定連接；艙頂凸臺(tái)橫截面呈圓形，艙頂凸臺(tái)內(nèi)部設(shè)置整體呈“十”字形的艙內(nèi)進(jìn)出油線路，進(jìn)出油線路的截面呈圓形十”字形艙內(nèi)進(jìn)出油線路在中心位置穿過儲(chǔ)油艙殼體的頂壁與進(jìn)油管線、出油管線相連；進(jìn)油管線上設(shè)有進(jìn)油管單向閥、出油管線上設(shè)有出油管單向閥。優(yōu)選地，在“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出油線路的四個(gè)頂端和中心位置垂直向下共開5個(gè)艙內(nèi)進(jìn)出油口，艙內(nèi)進(jìn)出油口的橫截面呈圓形，直徑與艙內(nèi)進(jìn)出油線路相同。優(yōu)選地，艙內(nèi)進(jìn)出水裝置為一艙底凸臺(tái)，艙底凸臺(tái)與儲(chǔ)油艙殼體的底端固定連接；艙底凸臺(tái)橫截面呈圓形，艙底凸臺(tái)內(nèi)部設(shè)置整體呈“十”字形的艙內(nèi)進(jìn)出水線路，進(jìn)出水線路的截面呈圓形；“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出水線路在中心位置穿過儲(chǔ)油艙殼體的底壁與進(jìn)水管線、出水管線相連；進(jìn)水管線上設(shè)有進(jìn)水管單向閥、出水管線上設(shè)有出水管單向閥。優(yōu)選地，在“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出水線路的四個(gè)頂端和中心位置垂直向下共開5個(gè)艙內(nèi)進(jìn)出水口，艙內(nèi)進(jìn)出水口的橫截面呈圓形，直徑與艙內(nèi)進(jìn)出水線路相同。本發(fā)明具有如下有益效果在油水置換過程中，油水隔離裝置的形態(tài)以及艙內(nèi)油與水的存在狀態(tài)能夠相對(duì)容易的監(jiān)測和控制，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的保溫效果，有較長的使用壽命，安全性、可靠性高；并且水下儲(chǔ)油艙內(nèi)油水隔離裝置能夠平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。


圖1是油水隔離式儲(chǔ)油艙縱向剖面示意圖；圖2是油水隔離式儲(chǔ)油艙橫向剖面示意圖；圖3是隔離板存在水平轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)儲(chǔ)油艙水平剖面示意圖；圖4是儲(chǔ)油艙儲(chǔ)滿油、排空水時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是儲(chǔ)油艙排空油、儲(chǔ)滿水時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是隔離板結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是隔離板鋼筋骨架結(jié)構(gòu)示意圖；圖8a、圖8b是儲(chǔ)油艙進(jìn)出油口結(jié)構(gòu)示意圖；圖9a、圖9b是儲(chǔ)油艙進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是儲(chǔ)油艙進(jìn)油示意圖；圖11是儲(chǔ)油艙出油示意圖。圖中1、隔離板，2、柔性油水隔離膜，3、儲(chǔ)油艙殼體，4、進(jìn)油管線，5、出油管線，6、艙內(nèi)進(jìn)出油口，7、進(jìn)水管線，8、出水管線，9、艙內(nèi)進(jìn)出水口，10、鋼筋骨架，11、保溫材料，12、耐磨緩沖材料，13、進(jìn)油管單向閥，14、出油管單向閥，15、艙內(nèi)進(jìn)出油線路，16、進(jìn)水管單向閥，17、出水管單向閥，18、艙內(nèi)進(jìn)出水線路，19、艙頂凸臺(tái)，20、艙底凸臺(tái)。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，包括儲(chǔ)油艙殼體3、隔離板1、柔性油水隔離膜2 ;隔離板I通過柔性油水隔離膜2連接到儲(chǔ)油艙殼體3的內(nèi)壁上，隔離板I與柔性油水隔離膜2共同構(gòu)成油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的油水隔離裝置；油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出油裝置，油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出水裝置；進(jìn)油管線4、出油管線5與艙內(nèi)進(jìn)出油裝置相連，進(jìn)水管線7、出水管線8與艙內(nèi)進(jìn)出水裝置相連。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，儲(chǔ)油艙殼體3采用鋼制結(jié)構(gòu)，縱向剖面為矩形，橫向剖面為正方形，也可以根據(jù)需要做成其它形狀，如圓形。柔性油水隔離膜2—端連接到艙壁中部，另一端與隔離板I相連，連接處均良好密封。如圖1、圖6所示，隔離板I由鋼筋骨架10、保溫材料11以及耐磨緩沖材料12組成，鋼筋骨架10能夠保證隔離板的強(qiáng)度，避免其形態(tài)變化；在鋼筋骨架內(nèi)鑲嵌保溫材料11，以避免原油中的熱量向儲(chǔ)水一側(cè)散失；在鋼筋骨架的上下表面設(shè)置耐磨緩沖材料12，以防止隔離板在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)艙壁的碰撞和對(duì)柔性油水隔離膜的損傷。隔離板I的存在易于實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)油艙內(nèi)油與水存在狀況的監(jiān)測與控制。隔離板I的形狀與儲(chǔ)油艙水平截面幾何相似，四角呈圓弧狀；隔離板I的對(duì)角線長度小于儲(chǔ)油艙水平方向的寬度，即正方形的邊長，以保證隔離板I在各種情況下都能平穩(wěn)地上下移動(dòng)，即使其出現(xiàn)水平方向的扭轉(zhuǎn)時(shí)也能正常工作。圖2、圖3分別為隔離板I水平方向上的常規(guī)狀態(tài)和扭轉(zhuǎn)后狀態(tài)。油水隔離膜2使用防水、防油、耐老化的材料制成，隔離膜由兩層熱塑性聚氨酯彈性材料(TPU)以及夾在中間的聚酯增強(qiáng)紗構(gòu)成，具有足夠的柔性以保證隔離板I在儲(chǔ)油艙內(nèi)自由的上下移動(dòng)，并將隔離板與艙壁連接起來，保證密封性；艙內(nèi)滿水或滿油時(shí)，油水隔離膜2與隔離板I構(gòu)成的隔離裝置能夠緊貼艙壁。如圖8a、圖8b所示，位于儲(chǔ)油艙頂端中心位置的艙內(nèi)進(jìn)出油裝置為一艙頂凸臺(tái)19,艙頂凸臺(tái)19與儲(chǔ)油艙殼體的頂端固定連接；艙頂凸臺(tái)19橫截面呈圓形,艙頂凸臺(tái)19內(nèi)部設(shè)置整體呈“十”字形的艙內(nèi)進(jìn)出油線路15，進(jìn)出油線路15的截面呈圓形；在“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出油線路15的四個(gè)頂端和中心位置垂直向下共開5個(gè)艙內(nèi)進(jìn)出油口 6，艙內(nèi)進(jìn)出油口 6的橫截面呈圓形，直徑與艙內(nèi)進(jìn)出油線路15相同；“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出油線路15在中心位置穿過儲(chǔ)油艙殼體3的頂壁與進(jìn)油管線4、出油管線5相連；進(jìn)油管線4上設(shè)有進(jìn)油管單向閥13、出油管線5上設(shè)有出油管單向閥14。當(dāng)進(jìn)油管單向閥13打開，出油管單向閥14關(guān)閉時(shí)，原油可從進(jìn)油管線4進(jìn)入儲(chǔ)油艙，如圖10所示；當(dāng)進(jìn)油管單向閥13關(guān)閉，出油管單向閥14打開時(shí)，原油可從出油管線5排出儲(chǔ)油艙，如圖11所示。艙內(nèi)進(jìn)出油口 6均勻布置，可以保證進(jìn)油過程中對(duì)隔離板產(chǎn)生均勻的推動(dòng)力，使隔離板I平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。如圖9a、圖9b所示，位于儲(chǔ)油艙底端中心位置的艙內(nèi)進(jìn)出水裝置為一艙底凸臺(tái)20，艙底凸臺(tái)20與儲(chǔ)油艙殼體的底端固定連接；艙底凸臺(tái)20橫截面呈圓形，艙底凸臺(tái)20內(nèi)部設(shè)置整體呈“十”字形的艙內(nèi)進(jìn)出水線路20，進(jìn)出水線路20的截面呈圓形；在“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出水線路20的四個(gè)頂端和中心位置垂直向下共開5個(gè)艙內(nèi)進(jìn)出水口 9，艙內(nèi)進(jìn)出水口 9的橫截面呈圓形，直徑與艙內(nèi)進(jìn)出水線路20相同；“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出水線路20在中心位置穿過儲(chǔ)油艙殼體3的底壁與進(jìn)水管線7、出水管線8相連；進(jìn)水管線7上設(shè)有進(jìn)水管單向閥16、出水管線8上設(shè)有出水管單向閥17。當(dāng)進(jìn)水管單向閥16打開，出水管單向閥17關(guān)閉時(shí)，原油可從進(jìn)水管線7進(jìn)入儲(chǔ)油艙，如圖10所示；當(dāng)進(jìn)水管單向閥16關(guān)閉，出水管單向閥17打開時(shí)，水可從出水管線8排出儲(chǔ)油艙，如圖11所示。艙內(nèi)進(jìn)出水口 9均勻布置，可以保證進(jìn)油過程中對(duì)隔離板產(chǎn)生均勻的推動(dòng)力，使隔離板I平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)油排水的過程中，處理好的原油經(jīng)過進(jìn)油管線4通過艙內(nèi)進(jìn)出油口 6進(jìn)入儲(chǔ)油艙，推動(dòng)隔離板I向下運(yùn)動(dòng)，將儲(chǔ)油艙中的水由艙內(nèi)進(jìn)出水口 9經(jīng)出水管線8壓出，儲(chǔ)滿油排空水時(shí)的狀態(tài)如圖4所示。在進(jìn)水排油的過程中，水經(jīng)過進(jìn)水管線7通過艙內(nèi)進(jìn)出水口 9進(jìn)入進(jìn)入儲(chǔ)油艙，推動(dòng)隔離板I向上運(yùn)動(dòng)，將儲(chǔ)油艙中的原油由艙內(nèi)進(jìn)出油口 6經(jīng)出油管線5壓出，儲(chǔ)滿水排空油時(shí)的狀態(tài)如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其包括儲(chǔ)油艙殼體、隔離板、柔性油水隔離膜；其特征在于隔離板通過柔性油水隔離膜連接到儲(chǔ)油艙殼體的內(nèi)壁上；油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出油裝置，油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出水裝置；進(jìn)油管線、出油管線與艙內(nèi)進(jìn)出油裝置相連，進(jìn)水管線、出水管線與艙內(nèi)進(jìn)出水裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于儲(chǔ)油艙殼體采用鋼制結(jié)構(gòu)，縱向剖面為矩形，橫向剖面為正方形或圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于柔性油水隔離膜一端連接到艙壁中部，另一端與隔離板相連，連接處均密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于隔離板由鋼筋骨架、保溫材料以及耐磨緩沖材料組成，在鋼筋骨架內(nèi)鑲嵌保溫材料，在鋼筋骨架的上下表面設(shè)置耐磨緩沖材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于隔離膜由兩層熱塑性聚氨酯彈性材料以及夾在中間的聚酯增強(qiáng)紗構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于隔離板的形狀與儲(chǔ)油艙水平截面幾何相似，四角呈圓弧狀；隔離板的對(duì)角線長度小于儲(chǔ)油艙水平方向的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于艙內(nèi)進(jìn)出油裝置為一艙頂凸臺(tái)，艙頂凸臺(tái)與儲(chǔ)油艙殼體的頂端固定連接；艙頂凸臺(tái)橫截面呈圓形，艙頂凸臺(tái)內(nèi)部設(shè)置整體呈“十”字形的艙內(nèi)進(jìn)出油線路，進(jìn)出油線路的截面呈圓形；“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出油線路在中心位置穿過儲(chǔ)油艙殼體的頂壁與進(jìn)油管線、出油管線相連；進(jìn)油管線上設(shè)有進(jìn)油管單向閥、出油管線上設(shè)有出油管單向閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于在“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出油線路的四個(gè)頂端和中心位置垂直向下共開5個(gè)艙內(nèi)進(jìn)出油口，艙內(nèi)進(jìn)出油口的橫截面呈圓形，直徑與艙內(nèi)進(jìn)出油線路相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于艙內(nèi)進(jìn)出水裝置為一艙底凸臺(tái)，艙底凸臺(tái)與儲(chǔ)油艙殼體的底端固定連接；艙底凸臺(tái)橫截面呈圓形，艙底凸臺(tái)內(nèi)部設(shè)置整體呈“十”字形的艙內(nèi)進(jìn)出水線路，進(jìn)出水線路的截面呈圓形；“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出水線路在中心位置穿過儲(chǔ)油艙殼體的底壁與進(jìn)水管線、出水管線相連；進(jìn)水管線上設(shè)有進(jìn)水管單向閥、出水管線上設(shè)有出水管單向閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的油水隔離式水下儲(chǔ)油艙，其特征在于在“十”字形艙內(nèi)進(jìn)出水線路的四個(gè)頂端和中心位置垂直向下共開5個(gè)艙內(nèi)進(jìn)出水口，艙內(nèi)進(jìn)出水口的橫截面呈圓形，直徑與艙內(nèi)進(jìn)出水線路相同。
全文摘要
本發(fā)明屬于海洋石油開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種新型油水隔離式水下儲(chǔ)油艙。油水隔離式水下儲(chǔ)油艙包括儲(chǔ)油艙殼體、隔離板、柔性油水隔離膜；其特征在于隔離板通過柔性油水隔離膜連接到儲(chǔ)油艙殼體的內(nèi)壁上；油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出油裝置，油水隔離式水下儲(chǔ)油艙的頂端中心位置設(shè)有艙內(nèi)進(jìn)出水裝置；進(jìn)油管線、出油管線與艙內(nèi)進(jìn)出油裝置相連，進(jìn)水管線、出水管線與艙內(nèi)進(jìn)出水裝置相連。本發(fā)明的儲(chǔ)油艙在油水置換過程中，油水隔離裝置的形態(tài)以及艙內(nèi)油與水的存在狀態(tài)能夠相對(duì)容易的監(jiān)測和控制，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的保溫效果，有較長的使用壽命，安全性、可靠性高；并且水下儲(chǔ)油艙內(nèi)油水隔離裝置能夠平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B65D88/78GK103043336SQ201310001888
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者徐興平, 張士華, 田海慶, 張棣, 蔣文春, 薛德棟, 徐松森, 樊敦秋, 張愛恩, 劉冰 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(華東)