专利名称：油水隔离式水下储油舱的制作方法
技术领域：
本发明属于海洋石油开发领域，具体地，涉及一种新型油水隔离式水下储油舱，尤其是能够平稳地实现油水置换，保温效果好，使用寿命长，可靠性高。
背景技术：
目前，水下储油的海底油罐主要有倒盘形海底油罐、混凝土重力式储油平台和美国军方的可潜式水下储油系统三种形式，水下储油技术主要有油气置换、油水置换两大类。油气置换方式虽然更适合于我国高凝原油居多的实际情况，但是却不利于储罐在水下的稳定性。油水置换工艺过程中，保持油水界面稳定等很多问题都有待研究。大连理工大学等的“贮存高凝原油的油水置换工艺”(专利号为CN85102598)属油水直接接触，无法很好的解决海水污染和热量损失问题。周宝勇等在论文《边际油田开发新型平台及水下储油研究》中提出过一种移动式多功能海洋平台概念方案，在沉垫舱设置储油舱和压载舱，储油舱使用氮气进行油气置换，同时配合调节压载舱内压载水的重量。中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院开发的隔离式油水置换水下储罐(专利号为CN2818385Y)，在原油与海水之间增加一层油水隔离布以解决海水污染的问题。但是，水下储油舱在油水置换过程中，油水隔离膜的形态不好控制，不容易监测储油舱内油和水的存在状况；同时在保温性能方面有一定困难，原油热量的散失不易控制。为取得较好的保温效果，中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院开发了一种隔离式油水置换水下储油装置用保温气垫(专利号为CN2818386Y)，使用柔软低弹性气密材料制作的保温气垫能显著减少原油热量的散失，但是必须布置补气罐和补气管线。
发明内容
为了克服现有现有技术存在的不足，本发明提供一种新型的油水隔离式水下储油舱；采用新型的油水隔离结构，不仅有足够的油水隔离装置监测控制能力，而且保温效果和可靠性较好。进一步地，本发明提供一种新型的储油舱内进出油、进出水结构；能有效防止隔离板结构在进油排水、进水排油过程中对油水隔离膜以及出油舱壁的损坏为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下一种油水隔离式水下储油舱，其包括储油舱壳体、隔离板、柔性油水隔离膜；其特征在于隔离板通过柔性油水隔离膜连接到储油舱壳体的内壁上；油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出油装置，油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出水装置；进油管线、出油管线与舱内进出油装置相连，进水管线、出水管线与舱内进出水装置相连。优选地，储油舱壳体采用钢制结构，纵向剖面为矩形，横向剖面为正方形或圆形。优选地，柔性油水隔离膜一端连接到舱壁中部，另一端与隔离板相连，连接处均密封。优选地，隔离板由钢筋骨架、保温材料以及耐磨缓冲材料组成，在钢筋骨架内镶嵌保温材料，在钢筋骨架的上下表面设置耐磨缓冲材料。优选地，隔离膜由两层热塑性聚氨酯弹性材料以及夹在中间的聚酯增强纱构成。优选地，隔离板的形状与储油舱水平截面几何相似，四角呈圆弧状；隔离板的对角线长度小于储油舱水平方向的宽度。优选地，舱内进出油装置为一舱顶凸台，舱顶凸台与储油舱壳体的顶端固定连接；舱顶凸台横截面呈圆形，舱顶凸台内部设置整体呈“十”字形的舱内进出油线路，进出油线路的截面呈圆形十”字形舱内进出油线路在中心位置穿过储油舱壳体的顶壁与进油管线、出油管线相连；进油管线上设有进油管单向阀、出油管线上设有出油管单向阀。优选地，在“十”字形舱内进出油线路的四个顶端和中心位置垂直向下共开5个舱内进出油口，舱内进出油口的横截面呈圆形，直径与舱内进出油线路相同。优选地，舱内进出水装置为一舱底凸台，舱底凸台与储油舱壳体的底端固定连接；舱底凸台横截面呈圆形，舱底凸台内部设置整体呈“十”字形的舱内进出水线路，进出水线路的截面呈圆形；“十”字形舱内进出水线路在中心位置穿过储油舱壳体的底壁与进水管线、出水管线相连；进水管线上设有进水管单向阀、出水管线上设有出水管单向阀。优选地，在“十”字形舱内进出水线路的四个顶端和中心位置垂直向下共开5个舱内进出水口，舱内进出水口的横截面呈圆形，直径与舱内进出水线路相同。本发明具有如下有益效果在油水置换过程中，油水隔离装置的形态以及舱内油与水的存在状态能够相对容易的监测和控制，同时能够实现较好的保温效果，有较长的使用寿命，安全性、可靠性高；并且水下储油舱内油水隔离装置能够平稳运动。
图1是油水隔离式储油舱纵向剖面示意图；图2是油水隔离式储油舱横向剖面示意图；图3是隔离板存在水平转动时储油舱水平剖面示意图；图4是储油舱储满油、排空水时的结构示意图；图5是储油舱排空油、储满水时的结构示意图；图6是隔离板结构示意图；图7是隔离板钢筋骨架结构示意图；图8a、图8b是储油舱进出油口结构示意图；图9a、图9b是储油舱进出水口结构示意图；图10是储油舱进油示意图；图11是储油舱出油示意图。图中1、隔离板，2、柔性油水隔离膜，3、储油舱壳体，4、进油管线，5、出油管线，6、舱内进出油口，7、进水管线，8、出水管线，9、舱内进出水口，10、钢筋骨架，11、保温材料，12、耐磨缓冲材料，13、进油管单向阀，14、出油管单向阀，15、舱内进出油线路，16、进水管单向阀，17、出水管单向阀，18、舱内进出水线路，19、舱顶凸台，20、舱底凸台。
具体实施例方式如图1、图2、图3、图4、图5所示，油水隔离式水下储油舱，包括储油舱壳体3、隔离板1、柔性油水隔离膜2 ;隔离板I通过柔性油水隔离膜2连接到储油舱壳体3的内壁上，隔离板I与柔性油水隔离膜2共同构成油水隔离式水下储油舱的油水隔离装置；油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出油装置，油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出水装置；进油管线4、出油管线5与舱内进出油装置相连，进水管线7、出水管线8与舱内进出水装置相连。如图1、图2、图3、图4、图5所示，储油舱壳体3采用钢制结构，纵向剖面为矩形，横向剖面为正方形，也可以根据需要做成其它形状，如圆形。柔性油水隔离膜2—端连接到舱壁中部，另一端与隔离板I相连，连接处均良好密封。如图1、图6所示，隔离板I由钢筋骨架10、保温材料11以及耐磨缓冲材料12组成，钢筋骨架10能够保证隔离板的强度，避免其形态变化；在钢筋骨架内镶嵌保温材料11，以避免原油中的热量向储水一侧散失；在钢筋骨架的上下表面设置耐磨缓冲材料12，以防止隔离板在运动过程中对舱壁的碰撞和对柔性油水隔离膜的损伤。隔离板I的存在易于实现对储油舱内油与水存在状况的监测与控制。隔离板I的形状与储油舱水平截面几何相似，四角呈圆弧状；隔离板I的对角线长度小于储油舱水平方向的宽度，即正方形的边长，以保证隔离板I在各种情况下都能平稳地上下移动，即使其出现水平方向的扭转时也能正常工作。图2、图3分别为隔离板I水平方向上的常规状态和扭转后状态。油水隔离膜2使用防水、防油、耐老化的材料制成，隔离膜由两层热塑性聚氨酯弹性材料(TPU)以及夹在中间的聚酯增强纱构成，具有足够的柔性以保证隔离板I在储油舱内自由的上下移动，并将隔离板与舱壁连接起来，保证密封性；舱内满水或满油时，油水隔离膜2与隔离板I构成的隔离装置能够紧贴舱壁。如图8a、图8b所示，位于储油舱顶端中心位置的舱内进出油装置为一舱顶凸台19,舱顶凸台19与储油舱壳体的顶端固定连接；舱顶凸台19横截面呈圆形,舱顶凸台19内部设置整体呈“十”字形的舱内进出油线路15，进出油线路15的截面呈圆形；在“十”字形舱内进出油线路15的四个顶端和中心位置垂直向下共开5个舱内进出油口 6，舱内进出油口 6的横截面呈圆形，直径与舱内进出油线路15相同；“十”字形舱内进出油线路15在中心位置穿过储油舱壳体3的顶壁与进油管线4、出油管线5相连；进油管线4上设有进油管单向阀13、出油管线5上设有出油管单向阀14。当进油管单向阀13打开，出油管单向阀14关闭时，原油可从进油管线4进入储油舱，如图10所示；当进油管单向阀13关闭，出油管单向阀14打开时，原油可从出油管线5排出储油舱，如图11所示。舱内进出油口 6均匀布置，可以保证进油过程中对隔离板产生均匀的推动力，使隔离板I平稳运动。如图9a、图9b所示，位于储油舱底端中心位置的舱内进出水装置为一舱底凸台20，舱底凸台20与储油舱壳体的底端固定连接；舱底凸台20横截面呈圆形，舱底凸台20内部设置整体呈“十”字形的舱内进出水线路20，进出水线路20的截面呈圆形；在“十”字形舱内进出水线路20的四个顶端和中心位置垂直向下共开5个舱内进出水口 9，舱内进出水口 9的横截面呈圆形，直径与舱内进出水线路20相同；“十”字形舱内进出水线路20在中心位置穿过储油舱壳体3的底壁与进水管线7、出水管线8相连；进水管线7上设有进水管单向阀16、出水管线8上设有出水管单向阀17。当进水管单向阀16打开，出水管单向阀17关闭时，原油可从进水管线7进入储油舱，如图10所示；当进水管单向阀16关闭，出水管单向阀17打开时，水可从出水管线8排出储油舱，如图11所示。舱内进出水口 9均匀布置，可以保证进油过程中对隔离板产生均匀的推动力，使隔离板I平稳运动。在进油排水的过程中，处理好的原油经过进油管线4通过舱内进出油口 6进入储油舱，推动隔离板I向下运动，将储油舱中的水由舱内进出水口 9经出水管线8压出，储满油排空水时的状态如图4所示。在进水排油的过程中，水经过进水管线7通过舱内进出水口 9进入进入储油舱，推动隔离板I向上运动，将储油舱中的原油由舱内进出油口 6经出油管线5压出，储满水排空油时的状态如图4所示。
权利要求
1.一种油水隔离式水下储油舱，其包括储油舱壳体、隔离板、柔性油水隔离膜；其特征在于隔离板通过柔性油水隔离膜连接到储油舱壳体的内壁上；油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出油装置，油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出水装置；进油管线、出油管线与舱内进出油装置相连，进水管线、出水管线与舱内进出水装置相连。
2.根据权利要求1所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于储油舱壳体采用钢制结构，纵向剖面为矩形，横向剖面为正方形或圆形。
3.根据权利要求1-2所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于柔性油水隔离膜一端连接到舱壁中部，另一端与隔离板相连，连接处均密封。
4.根据权利要求1-3所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于隔离板由钢筋骨架、保温材料以及耐磨缓冲材料组成，在钢筋骨架内镶嵌保温材料，在钢筋骨架的上下表面设置耐磨缓冲材料。
5.根据权利要求1-4所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于隔离膜由两层热塑性聚氨酯弹性材料以及夹在中间的聚酯增强纱构成。
6.根据权利要求1-5所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于隔离板的形状与储油舱水平截面几何相似，四角呈圆弧状；隔离板的对角线长度小于储油舱水平方向的宽度。
7.根据权利要求1-6所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于舱内进出油装置为一舱顶凸台，舱顶凸台与储油舱壳体的顶端固定连接；舱顶凸台横截面呈圆形，舱顶凸台内部设置整体呈“十”字形的舱内进出油线路，进出油线路的截面呈圆形；“十”字形舱内进出油线路在中心位置穿过储油舱壳体的顶壁与进油管线、出油管线相连；进油管线上设有进油管单向阀、出油管线上设有出油管单向阀。
8.根据权利要求1-7所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于在“十”字形舱内进出油线路的四个顶端和中心位置垂直向下共开5个舱内进出油口，舱内进出油口的横截面呈圆形，直径与舱内进出油线路相同。
9.根据权利要求1-8所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于舱内进出水装置为一舱底凸台，舱底凸台与储油舱壳体的底端固定连接；舱底凸台横截面呈圆形，舱底凸台内部设置整体呈“十”字形的舱内进出水线路，进出水线路的截面呈圆形；“十”字形舱内进出水线路在中心位置穿过储油舱壳体的底壁与进水管线、出水管线相连；进水管线上设有进水管单向阀、出水管线上设有出水管单向阀。
10.根据权利要求1-9所述的油水隔离式水下储油舱，其特征在于在“十”字形舱内进出水线路的四个顶端和中心位置垂直向下共开5个舱内进出水口，舱内进出水口的横截面呈圆形，直径与舱内进出水线路相同。
全文摘要
本发明属于海洋石油开发领域，具体地，涉及一种新型油水隔离式水下储油舱。油水隔离式水下储油舱包括储油舱壳体、隔离板、柔性油水隔离膜；其特征在于隔离板通过柔性油水隔离膜连接到储油舱壳体的内壁上；油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出油装置，油水隔离式水下储油舱的顶端中心位置设有舱内进出水装置；进油管线、出油管线与舱内进出油装置相连，进水管线、出水管线与舱内进出水装置相连。本发明的储油舱在油水置换过程中，油水隔离装置的形态以及舱内油与水的存在状态能够相对容易的监测和控制，同时能够实现较好的保温效果，有较长的使用寿命，安全性、可靠性高；并且水下储油舱内油水隔离装置能够平稳运动。
文档编号B65D88/78GK103043336SQ201310001888
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者徐兴平, 张士华, 田海庆, 张棣, 蒋文春, 薛德栋, 徐松森, 樊敦秋, 张爱恩, 刘冰 申请人:中国石油大学(华东)