[发明专利]液体水下储存、装载和外卸装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及海洋石油工业液体产品(如原油、液烃、甲醇等)的水下储存、 装载和外卸装置，它用于海上原油的储存和装卸时，其功能相当于一种水下油库 和原油接收、外运的海上“码头”。本发明是申请人即将申报的PCT申请“液 体水下储运装置及以其为基础的海上平台”三个分案申请的第一个分案申请。

背景技术

海洋石油开发和生产过程中，原油的储存和外运是十分重要的一个环节。当 今世界上最常用的海上原油储存和装卸设施，除船形浮式储油卸油装置 (FLOATING STORAGE OFFLOADING UNIT——FSO)作为单一的原油储存和外 卸设施存在外，其它都是海上石油天然气生产设施内部的一个组成部分。现有的 海上原油储存和装卸设施主要包括：

(1)具有在水面上方储油功能的固定平台(或人工岛)和配套的海上卸油设 施。如浅水区域的导管架储罐平台和配套的穿梭油轮靠泊卸油平台。由于该概念 技术落后、经济性差、只能用于浅水，且储油量小，仅在极少和特殊的条件下被 采用。

(2)带海底储油罐的重力式固定平台，如混凝土重力平台和配套的单点系 泊装置。这个技术概念已被业界广泛认可，并实际应用于许多海上油田。由于储 罐在水下，它属于水(面)下储存。混凝土重力平台靠自身重力直接坐落在海床 上，其最常用的形式是平台底部由数个用于储油的直立混凝土圆筒形容器(罐) 组合成的蜂窝状基座。和上述形式混凝土平台相类似的、靠重力坐于海床的其它 型式水下储油平台，如各种带储油沉垫的固定平台或自升式平台；沉垫可用混凝 土或钢材建造，它的储油量通常较上述混凝土平台小，工程应用实例的数量也比 较少。就水下储油工艺流程而言，绝大多数重力式储油平台采用油水直接置换的 办法储油：由于原油重度小于水、且不溶于水，海水和原油同在一个罐内，油在 水之上，储罐进油时油从上部把下部的水压出，外输油时则正相反，水从下部把 上部的油顶出，实现原油和海水等容积置换。这种油水直接置换的储油方法被称 之为湿式储油(WET STORAGE)或水枕式储油(WATER PILLOW STORAGE)。带 储油功能的重力式平台中也有个别案例采用传统的干式储油(DRY STORAGE)方 法：罐内油面以上的空间充满惰性气体如氮气，以确保外部空气不会进入，随着 原油被泵出，装置的总重量随之减小；平台需预加足够的固定压载，以确保全部 罐容的原油被泵排空后，平台仍保持足够的重力稳定地坐落在海床上。采用和湿 式法类似的“油挤水出”和“水挤油出”的另一种等容积置换方法是，在储罐内 另设耐油橡胶之类材料制作的囊袋，袋内储油，袋外的罐容充满海水，油和水被 隔离，依靠囊袋变形实现油和水的置换。这种办法常用于储油量较小的潜水艇， 尚未见到用于海洋石油工业大液量储存的报道。

(3)船形浮式生产、储卸装置(FLOATING PRODUCTION STORAGE OFFLOADING UNIT——FPSO)和船形浮式储卸装置(FSO)。二者均包含一个与 油轮相似的船体、一个单点或多点系泊装置和原油外输装置，商品原油储存于船 体内部多个货油舱中。FPSO和FSO的原油储存方法属于水面储存：由于船体的 水线面面积大，当原油进出引起装载量变化时，主要依靠船体吃水深度相应自动 变化，必要时再辅以压载水舱人工进、排水，实现浮体总重和浮力的平衡，同时 保持必要的吃水深度，以保证浮体的稳性。货油舱原油装载和卸载过程中，舱内 必须充满微正压的惰性气体，以防外部空气进入。货油舱内原油卸载、压载舱海 水卸载(排出)都需要配置专用的舱底泵或潜没泵。FPSO从上世纪七十年代问 世以来已得到广泛应用，已成为当今海上石油开发生产设施的主流形式之一。依 靠大水线面面积，采用与FPSO和FSO相同储油原理的其它浮式设施还有多种 专利，如圆锥形浮桶式平台、圆柱形浮筒平台，多边柱形浮筒平台等，它们大都 采用多条悬链线式锚泊腿系泊。但是，这些平台大都没有被业界真正认同而得以 应用，唯有圆柱形浮筒平台(SSP——SEVAN STABILIZED PLATFORM)有几个 已投入使用和正在实施的项目。相对于湿式储油而言，我们也可将上述FPSO和 FSO所采用的储油方法归于传统的干式储油，以有别于本发明所采用的干式储油 方法。