柔性水下储罐的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于在水下存储液体的柔性水下储罐，特别适用于在海洋石油钻采储平台模式下的一种独立的石油存储装置。
【背景技术】
[0002]目前，实际上海上石油天然气的开发生产设施面临的技术难题很多，其中的一个难题是石油天然气开采后的存储问题。传统的开采方式一般采用铺设海底管道的方式将开采的石油天然气输送到用户端或石油天然气运输的船舶上，随着油田开发规模向小型化的勘探发展，一些在浅水或者海上油田远离用户端，而周边没有可依托的海底管道等基础设施时，输送成为严重的制约问题，大型船舶的吃水深度大，在浅水水域不能靠近油田，又由于油田的产量有限，铺设管道的成本相对昂贵，这类油田的开发价值面临更大的挑战。在油田的钻井平台和采油平台能够很好的适应小油田的变化需求，而原油天然气的存储及运输成为制约油田开发价值高低的关键因素。
[0003]在当前水下存储技术中，水下储罐的经验中普遍采用的结构形式是建造水下钢筋混凝土的结构的储罐，向储罐中装卸原油，依靠钢筋混凝土的体积和重量来平衡实现罐体的装卸油产生的浮力差，采用的原理主要有两种方式，一种是油水置换方式，另外一种是油气置换方式，两种置换原理都需要压载舱来消除浮力差，储油的空间效率利用率不高是共同的问题，前者方式中存在油和水直接接触，存在接触界面蒸发溶解问题，海水一定被油污染，当进行油水置换时，一定出现被污染的海上被排到海洋中的污染问题，这种方式已经在欧洲和美国被禁止使用，在我国也被明令禁止使用，虽然在油水分离界面有采用隔离装置的，但普遍采用一种隔离的软材料，如塑料或高分子塑料薄膜层等，厚度薄承受压力很低，在使用中普遍存在在大型储罐内安装不方便，使用过程中存在严重的褶皱而导致的疲劳开裂问题，以及由压力增大而导致的破裂的风险，不能避免油液泄露;在油气置换方式中，还需要按照安装压力容器的方式设计储罐，内部的惰性气体占用的空间较大，在大型储罐应用这种方式时，水下水压大，管壁厚度需要设计很厚，罐体重量大，导致承载压力低，存储容量有限，不能实现大容量存储，同样也存在油气污染排放问题，综上所述，在水下实现大容量存储石油天然气技术有待进一步突破。
【发明内容】
[0004]为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种可多次重复利用，显著降低投资成本的柔性水下储罐。
[0005]本发明是通过以下措施实现的:
本发明的一种柔性水下储罐，其特征在于:包括中空的单元罐体，所述单元罐体包括柔性外壳，所述柔性外壳由内向外依次包括内胆层、骨架层和外保护层，单元罐体顶部设置有与单元罐体内部空腔相连通的进油管和出油管。
[0006]上述单元罐体外部套有金属外壳，所述金属外壳与单元罐体之间留有充水空腔，金属外壳上设置有与充水空腔相连通的进水口和出水口。
[0007]上述单元罐体顶部设置有上法兰盘，单元罐体底部设置有下法兰盘，上法兰盘与下法兰盘之间连接有位于单元罐体内部中心的保护筒，所述保护筒的侧壁上设置有通孔，保护筒内设置有加热装置。
[0008]上述加热装置包括从上到下螺旋盘绕在保护筒内的换热水管，所述换热水管的进热水口和出冷水口从上法兰盘穿出并分别连接有进热水管和出冷水管。
[0009]上述单元罐体顶部的上法兰盘上方通过螺栓固定有上固定法兰盘，所述上固定法兰盘上设置有汇总钢管，若干单元罐体排布在一起并通过汇总钢管相连接。
[0010]上述单元罐体底部的下法兰盘下方通过螺栓固定有下固定法兰盘，所述下固定法兰盘上设置有工字梁，若干单元罐体排布在一起并通过工字梁相连接。
[0011]上述单元罐体的柔性外壳中内胆层采用耐油橡胶材质，骨架层采用橡胶作为基材，并且在基材内嵌入有由经玮编制的高分子材料网，外保护层采用橡胶材质，骨架层与外保护层之间设置有保温层。
[0012]上述充水空腔内设置有油水质量检测传感器，所述油水质量检测传感器连接有油水分析仪，所述进水口设置有过滤器和单向阀，所述出水口设置有出水阀门。
[0013]上述单元罐体内设置有压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器信号连接有控制器。
[0014]上述金属外壳的横截面为正多边形，若干金属外壳并排组合在一起，并且相邻两个金属外壳的外侧壁之间相互连接。
[0015]本发明的有益效果是:本发明是以单元体的形式进行组合安装的，采用隔离式油水置换方法实现水下储油液功能，克服了油液污染问题，柔性罐体解决了海水压载浮力差问题，橡胶柔性罐体能适应油液的腐蚀，并具有加热和保温功能，单元罐体可进行多个串并联安装实现单独控制，具有多个防泄漏安全保护设计，在使用中不受海水深度的影响，可适用于各种油气田，尤其在边际油田开发中，可多次重复利用，显著降低投资成本。
【附图说明】
[0016]图1是无壳式柔性单元罐体的结构示意图；
图2是图1的的俯视结构不意图；
图3是图2的截面结构示意图；
图4是图1中的局部A的放大图；
图5是单元罐体被抽空后的变形图；
图6是无壳式柔性单元罐体的工作流程图；
图7是有壳式柔性单元罐体的工作流程图；
图8是安装了上下固定法兰盘的无壳式单元柔性罐体安装图；
图9是图8的俯视图；
图10是图8的仰视图；
图11是多个无壳式柔性单元罐体安装固定图；
图12是多个无壳式柔性单元罐体底部安装固定图；
图13是有壳式柔性单元罐体结构示意图； 图14是两个有壳式柔性单元罐体的连接示意图；
图15是图14的俯视图；
图16是多个无壳式柔性单元罐体组合成大储罐的排列及管路连接示意图；
图17是多个组合储罐再次串联组合连接的示意图；
图18是多个组合储罐再次并联组合连接的示意图；
图19是正六边形有壳存储单元的组合示意图；
图20是图18的X-X剖视图；
图21是多个正六边形有壳存储单元的组合排列示意图；
图22是正六边形有壳存储单元的横置布置图；
图23为图22的侧视图；
图24为正六边形有壳存储单元示意图；
图25为正六边形有壳存储单元的组合示意图；
图26是按照扇形排列方式的俯视图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明做进一步详细的描述:
实施例1，本发明的柔性水下储罐，采用无壳式柔性单元罐体和有壳式柔性单元罐体。如图1、2、3所示，其中无壳式柔性单元罐体包含有单元罐体I，其上部安装上法兰盘4，其下部安装下法兰盘11，在罐体的内部中央，安装加热器3，为防止罐体抽空状态下对加热器3的影响，在散热器3的外部安装了侧壁带有通孔的保护筒2，罐内的油液能通过保护筒2上的通孔进入接触到加热器3的外表面，从而实现接触加热。上法兰盘4上安装有供油液进出的进油管和出油管。加热装置包括从上到下螺旋盘绕在保护筒内的换热水管，换热水管的进热水口和出冷水口从上法兰盘穿出并分别连接有进热水管6和出冷水管10。下法兰盘11仅起到固定单元罐体I下部的作用。为了能实时检测单元罐体I内部的压力温度情况，在上法兰盘4上安装有传感器接口 8，其温度压力传感器9探测到单元罐体I的内部，以进行参数信息的采集。图2和图3表示了该实施例的接口图，其中的加热器3与进热水管6、出冷水管10相对应接口安装，加热器3的形状也不局限于矩形，也可是螺旋形的排管加热器等。如图4所示，本发明提供的柔性储罐的罐体为多层橡胶硫化成型，最内层为内胆层，采用耐油橡胶制成，能长期承受石油的腐蚀，同时具有气密性功能，保证罐体在充气时也不会发生气体泄漏;从内向外的第二层是骨架材料层，采用经玮编制的高分子材料如尼龙作为骨架材料，浸入橡胶作为基体，形成能够承载内部压力的骨架层，保证了骨架材料的强度和橡胶的柔性，骨架层的层数根据耐压力的大小而设计，层数越多其耐压越大;从内向外的第三层为橡胶保温层，采用闭孔结构的橡胶材料发泡而成，闭孔结构封闭的橡胶层间的其他流动，实现了保温效果，其两侧能够粘合骨架材料的橡胶和外部的防护层，改变保温层的厚度即可实现不同的保温效果，当罐体不需要保温时，可以不做保温层;最外层为橡胶材质的保护层，采用耐磨耐海水腐蚀的橡胶制成，具有很好的硬度、耐磨性、强度、拉伸变形率等性能参数。罐体的两端采用法兰接口，方便进出油口的布置和安装。
[0018]无壳式柔性水下单元罐体的存储油液的功能通过隔离式油水置换方法实现，油液和单元罐体I外部的海水通过空间交换实现单元罐体I的收缩膨胀，从而实现油液的存储与排出，图5是当单元罐体I内的油液抽出后的压瘪状态，可以看出，海水的外压迫使柔性橡胶单元罐体I紧贴加热器保护筒2，从而提高了罐体存储空间的利用率。
[0019]无壳式柔性水下单元罐体的工作流程图如图6所示，单元罐体I置入水下，水面上的油液经进油栗24打入管路，途径进油阀门26后注入单元罐体I内，需要排出油液时启动出油栗22、打开出油阀门29，即可实现向外抽油;压力温度传感器9感知单元罐体I内的油液温度和压力，通过控制台23来控制是否向单元罐体I内注油、卸油和加热等。当单元罐体I内温度较低时，进水栗25启动将热源出的热水通过阀门26压入到加热器3中，对油液进行加热，热水又从阀门28和出水栗21流回，形成加热循环回路，从而实现油液的加