专利名称：水下储油舱的油气置换工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气置换工艺，尤其涉及一种利用氮气作为置换气源进行水下油气置 换，同时，利用外循环加热维持水下储油舱原油温度的水下储油舱的油气置换工艺。属于海 洋石油工程领域。
背景技术：
随着海洋石油勘探开发领域的扩大，水下储油方式以其安全、费用低、容量大的特 点，在海上石油开采中具有广阔的应用前景。水下储油舱能避开风浪的冲击，在天气恶劣的 时候，油井可以继续生产；且储油舱上面的海水能保护油罐不因失火、雷电而发生危险。更 适用于边际油田的开发。目前，水下储油舱设有压载舱及储油舱，压载舱一般设置在水下储油舱的两侧及 中下部，内部灌入海水作为水下储油舱的压载。水下储油通常采用油水置换工艺，其主要是 以水作为置换源，利用油水相对密度差的原理，采用进油排水，进水排油，使水下储油舱处 于充满液体状态的工艺流程。在油水置换过程中，油水界面必须保持稳定，由于界面处容易 形成混油段，影响原油质量，需增加混油段油水处理工艺；且置换出的海水需经过检测，若 含油超标则需要经过污水处理后方可排放。另外，在置换过程中还存在热量损失，不易保持 原油温度且置换工艺较为繁杂。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有油水置换工艺存在的上述缺点，而提供一种水下 储油舱的油气置换工艺，其以氮气作为置换气源，利用外循环加热维持原油温度，油气置换 过程中不形成混油段，减少处理乳化层以及含油污水的工艺，避免了由于混油问题而造成 环境污染以及油品损耗；同时，还避免了油水直接接触造成的热量损失。本发明的目的是由以下技术方案实现的。一种水下储油舱的油气置换工艺，其特征在于采用以下步骤第一步，空舱状态时，利用氮气将储油舱18内的空气全部置换为氮气；第二步，进油时，将原油通过进油管1输入水下储油舱18，氮气通过排气管7排出， 直至储油舱18内的原油到达指定高度储油；第三步，出油时，打开外输控制阀11的阀门，启动原油提升泵8，将原油经输油管3 向外输出；与此同时，储油舱18内氮气压力降至指定压力后，压力控制阀20打开，从制氮间 9产生的氮气通过进气管6进入水下储油舱18，当储油舱18内液位到达指定高度时，关闭 原油提升泵8，停止外输；第四步，外循环加热，当检测到储油舱18内原油平均温度降低至指定温度时，开 始启动外循环加热流程(1)关闭控制阀的阀门11，打开控制阀12的阀门，启动原油提升泵8将部分原油 经输油管2及输油管4进入换热器10进行加热；
(2)加热完成后，经输油管5、控制阀13回输至水下储油舱18 ；(3)当检测到储油舱18内原油平均温度达到指定温度时，关闭输油管4上控制阀 12的阀门及原油提升泵8，停止外循环加热流程。所述第一步，利用氮气对空气进行置换时，采用以下升压置换步骤(1)向储油舱18中充入一定数量的氮气，当压力升高到设定的压力后，停止充气， 并静置一段时间，通过气体的扩散使空气和氮气相互掺混；(2)排放混合气体；(3)重复上述步骤数次，直至储油舱18中的氧气含量低于所规定临界值为止。所述第一步，利用氮气对空气进行置换时，采用以下等压置换步骤在向储油舱18内不断地充入氮气的同时，不断地排放出氮气与空气混合物或氮 气与天然气的混合物，使储油舱18内始终保持一个稳定的压力，直至储油舱18中的氧气含 量低于所规定临界值为止。所述储油舱18内设置监测仪表，随时监测储油舱18内氮气浓度和含氧量，当氮气 浓度达到90%以上，含氧量低于3%时，即可停止充入氮气。本发明的有益效果本发明由于采用上述技术方案，工艺流程较为简单，本发明以 氮气作为置换气源，利用外循环加热维持原油温度，油气置换过程中不形成混油段，减少处 理乳化层以及含油污水的工艺，避免了由于混油问题而造成环境污染以及油品损耗；同时， 还避免了油水直接接触造成的热量损失。
图1本发明水下储油舱初始状态示意图。图2本发明水下储油舱进油、出油过程示意图。图3本发明水下储油舱满油状态示意图。图中主要标号说明1进油管、2输油管、3输油管、4输油管、5输油管、6进气管、7排气管、8原油提升 泵、9制氮间、10换热器、11外输控制阀、12控制阀、13控制阀、16桩腿、17压载舱、18储油 舱、19压力控制阀、20压力控制阀。
具体实施例方式如图1-图3所示，水下储油舱设有数个压载舱17及数个储油舱18，压载舱17 — 般设置在水下储油舱的两侧及中下部，内部灌入海水作为水下储油舱的压载。本发明采用 以下步骤第一步，利用氮气置换储油舱内空气水下储油舱18初始状态如图1所示，水下储油舱18就位完成后，储油舱18内为 空舱状态，此时，储油舱18内为空气，在投入生产前，先将储油舱18内的空气全部置换为氮气。利用氮气对空气进行置换，其置换过程有两种方式，一是升压置换方法即(1)向储油舱18中充入一定数量的氮气，储油舱18内的混合气体不排出，这时，储4油舱18内的压力升高。当压力升高到设定的压力后，停止充气，静置一段时间，通过气体的 扩散使其相互掺混；(2)排放混合气体；(3)重复上述步骤数次，直至储油舱18中的氧气含量低于所规定临界值为止。此方法要求进口管的流速要相对气体正常流速较大，但不超过气体产生噪音时的 流速，以使两种气体充分混合。另一种是等压置换方法，该方法是在向储油舱18内不断地充入氮气的同时，不 断地排放出氮气与空气混合物或氮气与天然气的混合物，使储油舱18内始终保持一个稳 定的不太高的压力，直至储油舱18中的氧气含量低于所规定临界值为止。为减少两种气体 的相互渗透稀释，要求进口管流速相对气体正常流速较小。两种方法各有其优缺点，至于采 取哪种方式还要根据现场的具体条件来确定。在储油舱18内设置监测仪表，随时监测储油舱18内氮气浓度和含氧量，当氮气浓 度达到90%以上，含氧量低于3%时，即可停止充入氮气，氮气置换空气过程基本完成。第二步，进油过程如图2所示，将处理合格后的原油，通过伸至桩腿16内的进油管1输入水下储油 舱18，与此同时，储油舱18内的压力达到设定值后，压力控制阀19打开，氮气通过排气管7 排入大气，直至储油舱18内的原油到达指定高度储油。在此过程中，进气管6上的压力控 制阀20的阀门处于关闭状态。第三步，出油过程如图2，图3所示，在储油舱18满油的状态下，当原油进行外输时，打开外输控制阀11的阀门，启动原油提升泵8，将原油经输油 管2、输油管3向外输出。与此同时储油舱18内氮气压力降至指定压力后，压力控制阀20 打开，从制氮间9产生的氮气通过进气管6进入水下储油舱18。在此过程中排气管7上的 压力控制阀19阀门应处于关闭状态，并随时监测储油舱18内氮气浓度，当外输完成后，监 测氮气浓度达到要求时，停止充入氮气。当储油舱18内原油液面高度降到最低液位时，关 闭原油提升泵8，停止外输。第四步，外循环加热当检测到储油舱18内原油平均温度降低至指定温度时，开始启动外循环加热流 程(1)关闭控制阀11的阀门，打开控制阀12的阀门，启动原油提升泵8将部分原油 经输油管2及输油管4进入换热器10进行加热；(2)加热完成后，经输油管5、控制阀13回输至水下储油舱18 ；(3)当检测到储油舱18内原油平均温度达到指定温度时，关闭输油管4上控制阀 的12阀门及原油提升泵8，停止外循环加热流程。随着生产的进行，按照以上步骤不断重复水下储油舱18储油、外输以及外循环加 热的过程。原油提升泵8、制氮间9、换热器10、控制阀为现有技术或采用现有技术制作，未作 说明的技术为现有技术。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于 本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种水下储油舱的油气置换工艺，其特征在于采用以下步骤第一步，空舱状态时，利用氮气将储油舱18内的空气全部置换为氮气；第二步，进油时，将原油通过进油管1输入水下储油舱18，氮气通过排气管7排出，直至 储油舱18内的原油到达指定高度储油；第三步，出油时，打开外输控制阀11的阀门，启动原油提升泵8，将原油经输油管3向 外输出；与此同时，储油舱18内氮气压力降至指定压力后，压力控制阀20打开，从制氮间9 产生的氮气通过进气管6进入水下储油舱18，当储油舱18内液位到达指定高度时，关闭原 油提升泵8，停止外输；第四步，外循环加热，当检测到储油舱18内原油平均温度降低至指定温度时，开始启 动外循环加热流程(1)关闭控制阀的阀门11，打开控制阀12的阀门，启动原油提升泵8将部分原油经输 油管2及输油管4进入换热器10进行加热；(2)加热完成后，经输油管5、控制阀13回输至水下储油舱18；(3)当检测到储油舱18内原油平均温度达到指定温度时，关闭输油管4上控制阀12的 阀门及原油提升泵8，停止外循环加热流程。
2.根据权利要求1所述的水下储油舱的油气置换工艺，其特征在于所述第一步，利用 氮气对空气进行置换时，采用以下升压置换步骤(1)向储油舱18中充入一定数量的氮气，当压力升高到设定的压力后，停止充气，并静 置一段时间，通过气体的扩散使空气和氮气相互掺混；(2)排放混合气体；(3)重复上述步骤数次，直至储油舱18中的氧气含量低于所规定临界值为止。
3.根据权利要求1所述的水下储油舱的油气置换工艺，其特征在于所述第一步，利用 氮气对空气进行置换时，采用以下等压置换步骤在向储油舱18内不断地充入氮气的同时，不断地排放出氮气与空气混合物或氮气与 天然气的混合物，使储油舱18内始终保持一个稳定的压力，直至储油舱18中的氧气含量低 于所规定临界值为止。
4.根据权利要求1、2或3所述的水下储油舱的油气置换工艺，其特征在于所述储油 舱18内设置监测仪表，随时监测储油舱18内氮气浓度和含氧量，当氮气浓度达到90%以 上，含氧量低于3%时，即可停止充入氮气。
全文摘要
一种水下储油舱的油气置换工艺，采用以下步骤第一步，空舱状态时，利用氮气将储油舱内的空气全部置换为氮气；第二步，进油时，将原油输入水下储油舱，氮气排出，直至储油舱内的原油到达指定高度储油；第三步，出油时，打开外输控制阀的阀门，启动原油提升泵，将原油经输油管向外输出；同时，储油舱内氮气压力降至指定压力后，压力控制阀打开，氮气进入水下储油舱，当储油舱内液位降至指定高度时，关闭原油提升泵，停止外输；第四步，外循环加热，当检测到储油舱18内原油平均温度降低至指定温度时，开始启动外循环加热流程。本发明工艺简单，避免了由于混油问题而造成环境污染以及油品损耗；同时，还避免了油水直接接触造成的热量损失。
文档编号B67C9/00GK102050414SQ20091023678
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者刘培林, 张艳芳, 曾树兵, 李志刚, 李豫, 武明, 蔡振东, 钟小侠 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司