专利名称：浮动式储油系统及方法
技术领域：
本发明的实施方式总体涉及用于储存油的系统和方法。更具体地，本发明的实施 方式涉及用于储存从位于多柱浮动式海上平台上的生产单元接纳的油的胞腔柱(cellular spar)及相关方法。
背景技术：
通常，在多柱浮动式(MCF)海上平台上生产的油必须就地储存或卸载到等待油 轮。就地储存通常受限制。因此，卸载到油轮以规律的间隔进行以防止在平台上的生产操 作中断。由于平台上改变的气候条件，并不总是能利用油轮来维持规律的卸载计划。因此，需要独立于由MCF海上平台提供的储油系统。
发明内容
公开了用于储存油的浮动式储油系统或胞腔柱及相关方法。用于储存油的一些方 法包括将油传输到具有储存胞腔(storage cell)的浮动式储油系统，所述储存胞腔具有 油隔室和设置在油隔室下面的海水隔室；将油输送到油隔室，从而油隔室膨胀；以及随着 油隔室膨胀使海水隔室收缩，从而从海水隔室排放海水。在某些实施方式中，浮动式储油系统包括储存胞腔；浮动构件，所述浮动构件设 置在储存胞腔内，从而储存胞腔被分成第一隔室和设置在第一隔室下面的第二隔室；泵，所 述泵能够被操作以在压力下将油输送到第一隔室，从而第一隔室膨胀且第二隔室收缩，从 第二隔室排出海水；以及吸入罐(suction tank)，所述吸入罐能够被操作以在第二隔室中 的海水的静流体压力下接纳从第一隔室排出的油，从而第一隔室收缩，而第二隔室膨胀并 接纳海水。在某些实施方式中，浮动式储油系统包括多个储存胞腔，每个储存胞腔具有第一 隔室和设置在第一隔室下方的第二隔室；第一泵，所述第一泵能够被操作以在压力下将油 输送到储存胞腔中的一个或多个储存胞腔的第一隔室内，从而第一隔室膨胀，且第二隔室 收缩，从第二隔室排出海水；吸入罐，所述吸入罐能够被操作以在第二隔室中的海水的静流 体压力下接纳从储存胞腔中的一个或多个储存胞腔的第一隔室排出的油，从而第一隔室收 缩，而第二隔室膨胀并接纳海水；以及第二泵，所述第二泵能够被操作以输送吸入罐中的来 自浮动式储油系统的油。因此，本发明的实施方式包括能实质上提高耦接的特征和优点的组合。本领域技 术人员在阅读本发明的优选实施方式的以下详细说明并通过参考附图能容易明白本发明 的这些和各种其他特征和优点。
为了详细说明本发明的优选实施方式，现参考附图，在附图中图1是根据本文公开的原理的耦接在生产油的海上结构和油轮之间的浮动式储 油系统的示意图；图2是图1的浮动式储油系统的放大视图；图3是图2的浮动式储油系统的截面图；以及图4是根据本文公开的原理的浮动式储油系统的另一实施方式的示意图。
具体实施例方式现将参考
本发明的各种实施方式，其中在几幅图中对相同部件使用相同 的附图标记字。附图不必按比例绘制。本发明的某些特征可能在比例上放大或以示意的形 式示出，且传统元件的某些细节可能为了清晰和简要而没有被显示。而且，在以下论述和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放形式使用，因此应 被理解为指“包括但不限于……”。而且，术语“耦接”用来指间接或直接连接。因而，如果 第一装置耦接到第二装置，该连接可通过直接连接或者通过经由其他装置、部件和连接的 间接连接。本发明能有许多不同形式的实施方式。在附图中示出了且在此详细描述了本发明 的具体实施方式
，应理解本公开内容应被认为是本发明原理的例证且不是要将本发明限制 到本文示出和描述的那些内容。应充分认识到，下文论述的实施方式的不同教导可单独地 或以任何组合采用以产生期望的结果。现参考图1，示出了根据本文公开的原理的浮动式储油系统100以及多柱浮动式 (MCF)或其他海上结构105。海上结构105具有产油系统或耦接到产油系统。在海上结构 105上生产的油经传输管线110传输到浮动式储油系统100，将油储存在浮动式储油系统 100处，随后将油经油卸载传输管线280卸载到另一海上结构或船舶，例如，等待油轮115。 浮动式储油系统100通过耦接到海底125的多个系泊缆120固定在合适位置。传输管线110和/或卸载传输管线280可在需要传输油时临时安装并在以后去 除，或者永久性安装。而且，传输管线Iio和/或卸载传输管线280可悬挂在海上结构105 和浮动式储油系统100之间，且基本上如所示的那样，部分淹没在海平面195中或浮在海平 面195上。作为选择，传输管线110可从海上结构105向下延伸到海底125，跨过海底125 到达储油系统100的下方，并且向上到达储油系统100。卸载传输管线280可通过类似的方 式安装在海底125中。现转向图2和3，浮动式储油系统100为构造成不定期地接纳并储存油并且在需要 时卸载所储存的油的胞腔柱。浮动式储油系统或胞腔柱100包括由多个剪切板135耦接且 支撑平台140的多个储存胞腔130。在某些实施方式中，胞腔柱100还在每个胞腔130的 底部处包括固定压载172。优选地，柱筒100具有四个或七个储存胞腔130。在该实施方式 中，柱筒100具有七个储存胞腔130，如图3所示。仍参考图2，柱筒100还包括设置在平台 140上且对于柱筒100的操作有用或必要的子系统和部件145，如下面详细说明的。每个储存胞腔130的内部容积150被分成三个隔室上隔室153、用于储存油157 的中间隔室155和用于接纳海水162的下隔室160。上隔室153是空的并为胞腔柱100提供浮力。上隔室153具有固定的或恒定的内部容积167，而中间隔室155和下隔室160取 决于隔室155中储存的油157的量分别具有可变的内部容积165、170。在操作过程中，隔 室155、160优选分别保持充满油157和海水162。在该情形中，隔室155中的油157的容积 165和相邻隔室160中的海水162的容积170的和为恒定的且近似等于储存胞腔130的容 积150减去上隔室153的容积167。储存胞腔130还包括设置在其中的浮动构件175。浮动构件175为容纳在储存胞 腔130中的油157和海水162之间的屏障。因此，浮动构件175防止容纳在中间隔室155 中的油157与下隔室160内的海水162的有效混合。而且，浮动构件175随着胞腔130中 的油157的量改变而在储存胞腔130中移位，因而有助于限定隔室155、160。在某些实施方 式中，浮动构件175为隔膜、泡囊、可膨胀袋或其他类似装置。为了增加胞腔130的结构能力，储存胞腔130还包括设置在储存胞腔130的内表 面185和外表面190上的加强件180。为了简单化，在图2的单个胞腔130上示出了加强 件180。但是，实际上，在每个胞腔130上都包括加强件180。在该实施方式中，加强件180 的放置取决于柱筒100的预期吃水深度。具体地，在储存胞腔130的上隔室153的内表面 185上以及中间隔室155的外表面190和下隔室160的外表面192上设置加强件180。在 上隔室153的内部定位加强件180使得能容易接近(access)柱筒100而不会有因与可利 用柱筒100停靠的船接触而破坏加强件180的危险。此外，在隔室155、160的外部定位加 强件180使得胞腔130的低于海平面195的内表面185光滑，这又使得胞腔130内的油157 和海水162的混合最小。在某些实施方式中，加强件180被构造成各具有“T形”截面。为了接纳并储存来自海上结构105的油，柱筒100还包括填充泵200、填充歧管 205和填充管道系统210。填充泵200和填充歧管205被支撑在平台140上。填充管道系 统210将加压的油从泵200通过填充歧管205输送到一个或多个储存胞腔130，并包括在填 充歧管205和油入口孔220之间耦接到每个储存胞腔130的管分支215。填充泵200耦接 到海底传输管线110 (图1)以接纳从海上结构105传输的油。对由填充泵200接纳的油进 行加压并通过填充管道系统210输送到填充歧管205。填充歧管205能够被操作以同时将 油经管分支215输送到一个或多个储存胞腔130。在填充泵200的操作过程中，将从海上结构105经海底传输管线110接纳的油加 压并通过填充歧管205输送到一个或多个储存胞腔130。随着将油输送到一个或多个储存 胞腔130，每个受影响的胞腔130的中间隔室155的容积165膨胀以接纳加压的油，使浮动 构件175逆着下隔室160中的海水162向下移位。因为油比海水轻，或比海水密度低，所以 油在输送到储存胞腔130内之前必须由泵200加压。因而，必须将油推入每个储存胞腔130 内。在某些实施方式中，柱筒100还包括位于每个储存胞腔130的底部的测量系统225 和耦接到每个储存胞腔130的管分支215的紧急截止阀230。对于每个储存胞腔130，测量 系统225测量距浮动构件175的距离。测量系统225和浮动构件175之间的距离表示容积 165、170的相对大小。假如容积165、170的相对大小显示储存胞腔130充满了油157，意味 着隔室155、160充满了油157，则关闭紧急截止阀230以防止储存胞腔130过量填充。柱筒100还包括支撑在平台140上的水歧管245和分离器250、海水排出管线255 以及海水排放管道系统295。海水排放管道系统295将储存在每个胞腔130中的海水162通过歧管245输送到分离器250，且包括耦接到位于每个胞腔130的底部的海水出口孔240 的海水排放管线235。如前面所说明的，当将油输送到一个或多个储存胞腔130内时，每个 受影响的胞腔130的中间隔室155的容积165膨胀以接纳加压的油，使浮动构件175逆着 下隔室160中的海水162向下移位。因此，隔室160的容积170变小或收缩，使容纳在受影 响的胞腔130中的海水162从隔室160通过其相应的出口孔240和水排放管线235推向歧 管245。歧管245能够被操作以同时从一个或多个储存胞腔130接纳海水162。将由歧管 245接纳的海水输送到分离器250，在分离器250处，在经排出管线255向船外倾注海水之 前调节(condition)海水。为了卸载胞腔130中储存的油，柱筒100还包括包含一个或多个油排放泵265的 油吸入罐260、油排放歧管270、油排放管道系统275和油卸载传输管线280。在该实施方式 中，排放歧管270和吸入罐260支撑在平台140上。作为选择，可在一个胞腔130例如中央 胞腔130内布置吸入罐260。排放管道系统275将容纳在储存胞腔130中的油通过排放歧 管270输送到吸入罐260，且包括耦接在每个储存胞腔130的油出口孔290和排放歧管270 之间的管分支285。排放歧管270能够被操作以同时将油从一个或多个储存胞腔130输送 到吸入罐260。排放泵265将吸入罐260接纳的油通过卸载传输管线280传送到远处位置， 例如油轮115 (图1)。在排放泵265的操作过程中，通过排放管道系统275将油157从一个或多个储存 胞腔130输送到吸入罐260。对于每个受影响的胞腔130，由隔室155中的海水162的静流 体压力提供的反压能将所储存的油157输送到吸入罐260而不需要泵的辅助。随着受影响 的胞腔130中的油157减少，隔室155的容积165减小。由于静流体压力，同时将海水通过 在海平面195以下设置在每个储存胞腔130中的海水入口孔295吸入相邻的隔室160中。 这实现了所储存的油157从隔室155的连续输送。在上述实施方式中，每个胞腔130的下隔室160是封闭的。通过入口孔295进入 每个胞腔130的海水162只有在分离器250中调节之后才能返回到海里。在某些情形，可 能不希望或不必在将海水162排放到船外之前对海水162进行调节。图4示出根据本文公 开的原理的蜂窝式储存柱筒的另一实施方式，其中在使容纳在胞腔130中的海水162返回 到海里之前，例如没有利用分离器对海水162进行调节。如图4所示，胞腔柱300中的每个胞腔130在其底部305为端部开放式的。海水 通过端部开放的底部305自由流入和流出胞腔130的下隔室160。这样，穿过底部305的开 口 310既为海水入口也为海水出口。当将油157输送到每个胞腔130中时，如上文所述，强 制下隔室160中的海水162从胞腔130穿过开口 310。当胞腔130中的油157减少时，同 样如上文所述，海水通过开口 310自由流入胞腔130。因为海水自由流入和流出每个胞腔 130，并且在重新注入周围海区之前没被调节，所以排放管线235、歧管245和分离器250不 是必需的，因此在图4中没有显示。除了这些差别之外，胞腔柱300的其余系统和部件与前 面描述的胞腔柱100的系统和部件在设计和功能上都基本上相同。已经说明了浮动式储油系统或胞腔柱的实施方式。在任一实施方式中，可从生产 油的海上结构例如但不限于MCF平台接纳油，并且将油储存在胞腔柱的一个或多个储存胞 腔130中。随后，所储存的油可从胞腔柱卸载到等待油轮。而且，可在从海上结构传输油并 将油储存在其余储存胞腔中的一个或多个中的同时将所储存的油从一个或多个储存胞腔卸载。与每个储存胞腔内储存的油相邻且在储存的油下面的海水的静流体压力使得储存的 油能卸载而不需要泵的辅助。 尽管示出并描述了优选实施方式，但是在不偏离本文的范围或教导的情况下本领 域技术人员能对其进行各种修改。本文描述的实施方式仅为示例性的且没有限制意思。系 统的许多改变和修改是可能的且在本发明的范围内。例如，能改变各个部件的相对尺寸、制 成各个部件的材料以及其他参数。因此，保护范围不限于本文描述的实施方式，而是仅由所 附权利要求限制，其范围包括权利要求的主题的所有等价形式。
权利要求
1.一种储存油的方法，所述方法包括将油传输到具有储存胞腔的浮动式储油系统，所述储存胞腔具有油隔室和设置在所述 油隔室下面的海水隔室；将油输送到所述油隔室，从而所述油隔室膨胀；以及随着所述油隔室膨胀使所述海水隔室收缩，从而从所述海水隔室排放海水。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括利用浮动构件分离所述油隔室和所述海水隔 室，所述浮动构件能随着所述油隔室膨胀和所述海水隔室收缩而在所述储存胞腔内移位。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述输送包括 在泵中对油进行加压；将加压的油传送到歧管；以及将由所述歧管接纳的加压的油分配到耦接在所述歧管和所述油隔室之间的管道系统内。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括监控所述海水隔室的底部和所述浮动构件之间的距离；以及 当所监控的距离指示所述储存胞腔充满油时停止将油输送进所述油隔室。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述停止包括关闭耦接到所述油隔室的入口的阀。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括从油储存隔室输送油，从而所述海水隔室膨胀；以及 随着所述海水隔室膨胀将海水接纳到所述海水隔室内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中从所述油隔室输送油包括 打开自所述油储存隔室起始的流路；以及在所述海水隔室中的海水的静流体压力下从所述油储存隔室沿所述流路推动油。
8.根据权利要求6所述的方法，其中将油传输到浮动式储油系统包括将油从产生油 的海上平台经海底传输管线传输到所述浮动式储油系统，并且从所述油隔室输送油包括 将油从所述油隔室经卸载传输管线输送到油轮。
9.一种浮动式储油系统，包括 储存胞腔；浮动构件，所述浮动构件设置在所述储存胞腔内，从而所述储存胞腔被分成第一隔室 和设置在所述第一隔室下面的第二隔室；泵，所述泵能够被操作以在压力下将油输送到所述第一隔室，从而所述第一隔室膨胀 且所述第二隔室收缩，从所述第二隔室排出海水；以及吸入罐，所述吸入罐能够被操作以在所述第二隔室中的海水的静流体压力下接纳从所 述第一隔室排出的油，从而所述第一隔室收缩，而所述第二隔室膨胀并接纳海水。
10.根据权利要求9所述的浮动式储油系统，还包括 分离器；以及水排放管线，所述水排放管线耦接在所述第二隔室的出口和所述分离器之间，所述水 排放管线将从所述第二隔室排出的海水传送到所述分离器。
11.根据权利要求9所述的浮动式储油系统，其中所述储存胞腔为端部开放式的，藉此海水自由流入和流出所述第二隔室。
12.根据权利要求9所述的浮动式储油系统，其中所述储存胞腔包括设置在所述第一 隔室上方的第三隔室，所述第三隔室用于提供浮力。
13.根据权利要求9所述的浮动式储油系统，还包括设置在所述吸入罐中的泵，所述 泵能够被操作以输送所述吸入罐内的来自所述浮动式储油系统的油。
14.一种胞腔柱，包括多个储存胞腔，每个储存胞腔具有第一隔室和设置在所述第一隔室下方的第二隔室；第一泵，所述第一泵能够被操作以在压力下将油输送到所述储存胞腔中的一个或多个 储存胞腔的所述第一隔室内，其中所述第一隔室膨胀，且所述第二隔室收缩，从所述第二隔 室排出海水；吸入罐，所述吸入罐能够被操作以在所述第二隔室中的海水的静流体压力下接纳从所 述储存胞腔中的一个或多个储存胞腔的所述第一隔室排出的油，从而所述第一隔室收缩， 而所述第二隔室膨胀并接纳海水；以及第二泵，所述第二泵能够被操作以输送所述吸入罐中的来自所述胞腔柱的油。
15.根据权利要求14所述的胞腔柱，其中所述第二泵设置在所述吸入罐内。
16.根据权利要求14所述的胞腔柱，还包括耦接到所述储存胞腔中的一个或多个储 存胞腔的多个加强件，其中对于所述一个或多个储存胞腔中的每一个储存胞腔，位于海平 面上方的加强件耦接到所述储存胞腔的内表面，而位于海平面下方的加强件耦接到所述储 存胞腔的外表面。
17.根据权利要求14所述的胞腔柱，还包括耦接在所述第一泵和所述储存胞腔的所 述第一隔室之间的歧管，所述歧管能够被操作以将加压的油从所述第一泵输送到所述第一 隔室中的一个或多个第一隔室中。
18.根据权利要求14所述的胞腔柱，还包括耦接在所述吸入罐和所述储存胞腔的所 述第一隔室之间的歧管，所述歧管能够被操作以接纳从所述第一隔室中的一个或多个第一 隔室排出的油。
19.根据权利要求14所述的胞腔柱，还包括歧管；水排放管，所述水排放管耦接在所述歧管和每个第二隔室的出口之间；分离器，所述分离器耦接到所述歧管；以及排出管线，所述排出管线耦接到所述分离器，所述排出管线用于从所述胞腔柱卸载经 调节的海水。
20.根据权利要求14所述的胞腔柱，还包括设置在每个储存胞腔的所述第一隔室和 所述第二隔室之间的浮动构件，每个浮动构件能随着所述第一隔室膨胀和收缩而在相应的 储存胞腔内移位。
21.根据权利要求20所述的胞腔柱，其中所述浮动构件为由隔膜、泡囊和可膨胀袋组 成的组中的一个。
全文摘要
公开了用于储存油的浮动式储油系统及相关方法。在某些实施方式中，浮动式储油系统包括储存胞腔；浮动构件，所述浮动构件设置在储存胞腔内，从而储存胞腔被分成第一隔室和设置在第一隔室下面的第二隔室；泵，所述泵能够被操作以在压力下将油输送到第一隔室，从而第一隔室膨胀而第二隔室收缩，从第二隔室排出海水；以及吸入罐，所述吸入罐能够被操作以在第二隔室中的海水的静流体压力下接纳从第一隔室排出的油，从而第一隔室收缩，而第二隔室膨胀并接纳海水。
文档编号B63B25/08GK102137788SQ200980133954
公开日2011年7月27日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年8月29日
发明者爱德华·E·霍顿三世, 莱勒·大卫·芬, 詹姆斯·V·马厄, 迪克·戴维斯 申请人:霍顿维森深水公司