[发明专利]用于海上油气田的隔离式水下柔性储存装置

说明书

本发明公开了一种用于海上油气田的隔离式水下柔性储存装置，包括密闭储罐和多个存储单体，多个所述存储单体竖直排列固接在所述密闭储罐中；所述密闭储罐设有与外界连通的水管；所述存储单体设有一个柔性软袋和一个开放式护套，在所述柔性软袋上设有装卸介质管道，所述装卸介质管道固定在所述开放式护套上。本发明保留了干式储油法的主要优点，原油或其他液态碳氢化合物与海水不直接接触、可以保温，可以存储水溶性液体例如甲醇。同时，本发明克服了干式储油法的两大缺点。安全环保，能够适用不同水深，采用柔性软袋储存介质，实现介质与水的分离，容积利用率高，成本低。

技术领域

本发明属于海洋油气开发领域，特别是涉及一种用于海上油气田的隔离式水下柔性储存装置。

背景技术

海上油田产出原油后有两种方法来进行后续处理：1)用海底管道输出；2)储存在储油装置里定期用穿梭油轮运出，该储油装置可以是生产平台的一个固定组成部分，也可以是单独的一个结构。如果一个海上油田的产量不够大，铺设昂贵的海底输油管道就得不偿失，这种情况下要开采就只能使用某种低成本但安全可靠的储油装置。

储油装置具体安置在哪里事关重大。可选的位置只有三个：1)水线面以上并固定在平台上层组块中；2)水面上作为浮式结构的一部分；3)水线面以下作为平台下层结构的一部分，或作为一个单独的设施。位于水线面以下的储油装置需要通过管系与平台生产组块相连接来进行原油的装卸作业。在实际应用中三个位置各具优、缺点。1)在水线面以上时：储油装置通常作为上层组块的一个固定部分，直接置于工艺模块和生活模块之下。优点是不受海浪和潮汐产生的海流力的影响。然而，巨大的储油装置安置在工艺模块和生活模块之下会构成严重的安全隐患。此外，更糟糕的是这种布局给平台顶部增加了巨大重量，使之在原油装卸过程中产生很大的重量变化，从而极大地影响了平台的运动响应特点。因此，这种方案目前仅少量应用在位于极浅水域的固定式平台上。2)在水面：优点是可以很容易地增加平台类似船形FPSO浮式结构的储油容积。但缺点是，浮式结构易受风浪产生的环境力的影响，从而需要依靠一个昂贵的锚泊系统或定位系统来保持海上定位，因此会比常规的固定平台成本要高得多。为此，浮式结构只有在深水采油或浅水采油所需的输油管道实在成本太高时才会用到。3)在水线面以下：无论对于固定式平台还是浮式平台，这都是最佳位置，因为只要储油罐在水下的深度足够深，由风产生的环境力就完全消失了，由波浪产生的环境力也会大大减弱。此外，平台的重心也会下降，总体来说有利于平台的动力特性和运动响应。不过水下储油装置会面临许多挑战。最严峻的挑战是如何处理装卸油时产生的巨大浮力和相应的平台重量变化。

水下储存装置通常有两种方法来储存处理过的原油或其他液态碳氢化合物。第一种叫“湿式储油法”，即将油和海水一起储存在同一个储油罐里。由于密度不同，原油或液态碳氢化合物会浮在储油罐的上方，并且虽然油水会直接接触但两者会自然分成上下两层。在装油作业时处理过的原油被注入储油罐中，同时等量的海水会被排放出储油罐，从而使储油罐内液体的体积保持不变。卸油的过程正好相反，海水被注入罐中而等量的原油被挤出罐外。该储油法的最大优点是装卸油时储罐的坐底重量变化很小，变化量仅为最大坐底重量的15％左右。另一个优点是，由于储罐在整个使用寿命中其内部的压力与外部的海水始终保持流体静力的压力平衡，因此不需要将它设计成压力容器。然而，该方法也有三大缺点。第一就是对环境污染的担忧。由于储罐在水下不断地晃动，原油和海水的接触面会产生一个混合层，该混合层如释放出去就会对环境造成污染。第二是隔热问题，油保持液态需加热保温，而外部进来的水是冷的，因此油水大面积的接触很难对原油采取保温措施。第三，该方法无法存储水溶性液体，例如甲醇。正是由于这些缺点，特别是环境污染问题，尽管业内人士作出了巨大的努力，但湿式储油法无论是在固定平台或浮式平台上得到实际应用的案例极少。