CN103031853A - 海底储油系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底储油系统。所述海底储油系统包括海底储油罐和平台；所述海底储油罐的轴向方向上固定一定位钢桩，且所述定位钢桩的两端延伸至所述海底储油罐之外；所述定位钢桩的一端部与所述平台相连接。该海底储油罐罐体采用密闭结构，罐体储油空间与周围海水隔绝，避免了由于采用传统的油水置换储油工艺带来的对所储存纯原油的水污染。本发明中由于海底储油罐分成了上、下两层空间：储油区和施工操作区，由于该上、下两层空间相互密闭、互不连通，故当施工操作区中预留的施工洞或施工缝在施工完毕后由于填塞不密实等原因引起渗、漏水时，不会影响到储油区，避免了因施工原因引起原油的水污染及原油的泄漏。

Description

海底储油系统

技术领域

本发明涉及一种海底储油系统，海上油田原油的储存技术领域。

背景技术

对于处于浅水的边际油田，有时需要在海上储存原油，受水深的限制，大型储油轮很难进入，这时较常采用的是用海上固定储罐储油。海上固定储油罐，通常分为海上固定平台储油罐和海底储油罐。

海上固定平台储油罐是将储油罐建在固定式钢结构平台上，一般为钢储罐。该种平台一般仅为纯储油用。由于其全部原油重量、钢储罐自重、钢结构平台自重及其所受波浪力、风力等均由其下部钢桩承受，因此，其下部钢桩的直径、桩长等均会比较大，桩数量也会比较多。由于下部钢桩的限制，储罐容量不会很大。同时，由于该类固定式钢结构储油罐用钢量比较大，其造价相对来说也比较高。

传统的海底储油罐一般坐落于海底泥面，长期浸泡于水中，其上部一般都带有油气处理平台。罐体材料有金属、钢筋混凝土和其它非金属材料等。这种储罐通常是根据油水置换原理设计，罐底与海水连通，且罐体处于海水中，故罐体中的原油重量不会由下部钢桩承受，其下部钢桩仅承受罐体的部分自重（扣除浮力）及上部平台荷载，其储罐容量可以做的很大。但由于罐体在海水中的挡水面较大，会产生比较大的波浪、海流、潮汐等的作用力，需要相应的较大的结构构件去抵抗，导致结构造价的上升。同时，较大的挡水面积还会容易产生较大的罐底冲刷作用，由于罐底与海水连通，当油罐接近满载时，罐内原油有溢出的可能。

边际油田原油产量不大，开发成本相对较高，其开发成本对开发效益特别敏感，由于上述两种海上储罐成本均较大，应用在边际油田中可能会拖累其开发效益，甚至产生负效益。因此，提供一种处于海面以下、挡水面积小、不会引起较大海底冲刷、不依赖于油水置换工艺储油的新型的海底储罐，对开发边际油田而言意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底储油系统，使用该海底储油系统时，将其中的储油罐沉入海底泥面以下，对海水无遮挡作用，不会增大结构所受的波浪力，也不会对海底泥面产生较大的泥沙冲刷。本发明中的钢结构平台，用于向储油罐内注油、从罐内向外输油操作，也可进行一些简单的油气处理。

本发明所提供的一种海底储油系统，包括海底储油罐和平台；

所述海底储油罐的轴向方向上固定一定位钢桩，且所述定位钢桩的两端延伸至所述海底储油罐之外；所述定位钢桩的一端部与所述平台相连接。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐的轴向上设有定位桩孔，所述定位钢桩通过所述定位桩孔与所述海底储油罐固定连接；所述定位钢桩作为所述平台的基础构件，同时也作为所述海底储油罐在沉箱施工时的固定以及定位构件，保证所述海底储油罐在沉箱施工过程中始终处于平正的状态，避免其在沉箱施工过程中产生倾斜以及在水流的作用下产生移位。

上述的海底储油系统，所述定位钢桩沿所述海底储油罐的中心轴向方向设置。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐的轴向上还固定有若干个周边钢桩，所述若干个周边钢桩的两端延伸至所述海底储油罐之外；所述周边钢桩和所述定位钢桩用于承受所述海底储油罐及所述简易平台的自重、设备自重及风、波浪力等引起的竖向向下荷载（抗压）和空罐时的海水浮力（抗浮）。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐可采用钢筋混凝土材料，所述简易平台可采用钢结构材料。

上述的海底储油系统，所述周边钢桩沿所述海底储油罐的周向方向布置；

所述周边钢桩为均匀布置。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐的轴向上设有若干个周边桩孔，所述周边钢桩通过所述周边桩孔与所述海底储油罐相连接；所述周边桩孔与所述海底储油罐的腔体相互独立隔开，保证打桩过程及正常使用过程中不会干扰到所述海底储油罐内的腔体。当用沉箱施工方法进行安装时，当所述周边钢桩打至设计标高时，可用特制的水泥砂浆将所述周边钢桩与所述海底储油罐间的间隙灌注密实。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐内设有沿其径向分布的横隔板，所述横隔板将所述海底储油罐分隔为储油区和施工操作区，且所述储油区设于所述施工操作区的上部。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐的轴向上设有至少1个通气管道；

所述通气管道的一端延伸至所述施工操作区，另一端延伸至所述海底储油罐之外，所述通气管道的作用为：为施工人员通气、施工人员出入的通道、施工设备出入的通道、冲刷泥浆抽出通道。

上述的海底储油系统，所述海底储油罐的底部上设有若干个高压水枪和泥浆泵，沉箱施工时可通过所述高压水枪中喷射出的高压水流将所述海底储油罐底板下部的土质冲刷成软的泥浆，通过所述泥浆泵将冲刷泥浆抽出，所述海底储油罐在自重及内充水重量的作用下沉降。

上述的海底储油系统，沿所述海底储油罐底部的周边设有刃脚。

本发明在沉箱施工过程中，所述储油区内可以注入适当的水量，通过调节注水量的大小，可以调节沉箱施工时所述海底储油罐体重力与水浮力的平衡关系，保证海底储油罐顺利沉入海底设计位置。

本发明具有如下有益效果：

（1）所述海底储油罐及上部的简易平台都可在船坞或建造基地中提前预制、建造好，在海上仅将两者拼装在一起即可，缩短海上的操作工期和和海上的建造费用。

（2）由于将所述海底储油罐沉入海底泥面以下，故其下部的储油罐不会影响上部结构的波浪力，不会加大海底泥面的冲刷。

（3）该海底储油罐罐体采用密闭结构，罐体储油空间与周围海水隔绝，避免了由于采用传统的油水置换储油工艺带来的对所储存纯原油的水污染。

（4）海底储油设施上部结构为简易平台，简易平台上安装相应的设备就可以实现向罐内注油、从罐内向外输油操作功能，如果平台面积允许，也可进行一些简单的油气处理。海底储油罐也可以根据上部简易平台的功能相应的改变形状。

（5）所述海底储油罐在泥面以下工作，由于泥中含水，整个使用期间罐体一直受到水浮力的作用，该水浮力能够抵消罐中全部满载原油的重量和一部分罐体自重，这可以大大减小原油满罐时罐基础（周边钢桩和定位钢桩）的压力，同时，由于罐体底盘直接落在海底泥面下的泥沙中，该大面积的底盘作为基础的一部分，视下部土质情况，可以承受一部分或较大一部分的上部荷载，分担周边钢桩、定位钢桩的上部荷载。由于上述的双重分担作用，可以大为减小其桩基础的长度、直径及数量。相比同等规模的海上固定平台储油罐及传统的海底储油罐，钢桩的用钢量大为减少，比较经济。

（6）本海底储罐系统上部平台采用的是简易钢平台，与常规平台相比，用钢量大为减少；下部海底储油罐1采用钢筋混凝土预制，钢筋混凝土比钢材的材料费要便宜的多，其建造费也不高，加之钢桩的用钢量相比常规储油系统大为减少，如果能保证海上安装工期不致太长，则其会产生比较好的经济效益。

（7）海底储油罐内部预留了施工操作空间，在罐体沉降施工过程中可以始终使施工人员处于一个无水的环境中，避免了水中施工作业带来的诸多不便。

（8）本发明中由于海底储油罐分成了上、下两层空间：储油区和施工操作区，由于该上、下两层空间相互密闭、互不连通，故当施工操作区中预留的施工洞或施工缝在施工完毕后由于填塞不密实等原因引起渗、漏水时，不会影响到储油区，避免了因施工原因引起原油的水污染及原油的泄漏。

（9）采用本发明所述结构的沉箱施工方法，当下部遇有较硬土质时，可以加大上层储油区的注水量，以加快沉箱施工速度；当下部土质较软时，可以减小储油区的注水量，防止沉箱速度过快。当基底下面各部分土质不均匀时，同样也可以减小储油区的注水量，减小沉箱速度，防止海底储油罐的基础底板承受较大的局部应力。

附图说明

图1为本发明的海底储油系统中储油区的俯视图。

图2为本发明的海底储油系统中施工操作区的俯视图。

图3为本发明的海底储油系统的剖面图。

图4为本发明的海底储油系统中海底储油罐和通气管道竖向剖面图。

图中各标记如下：1海底储油罐、2简易平台、3周边钢桩、4定位钢桩、5储油区、6施工操作区、7横隔板、8通气管道、9周边桩孔、10定位桩孔、11高压水枪、12刃脚。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1-图4所示，本发明的海底储油系统包括海底储油罐1和简易平台2，在海底储油罐1的中心轴向方向固定一个定位钢桩4，该定位钢桩4的两端延伸至海底储油罐1之外，该定位钢桩4的一端与简易平台2相连接；且定位钢桩4通过定位桩孔10与海底储油罐1固定连接，该定位钢桩4作为简易平台2的基础构件，同时也作为海底储油罐1在沉箱施工时的固定以及定位构件，保证海底储油罐1在沉箱施工过程中始终处于平正的状态，避免其在沉箱施工过程中产生倾斜以及在水流的作用下产生移位。海底储油罐1的轴向上还固定有8个周边钢桩3，且周边钢桩3的两端延伸至海底储油罐1之外，该周边钢桩3沿海底储油罐1的周向方向布置且为均匀布置；且周边钢桩3通过周边桩孔9与海底储油罐1相连接，周边桩孔9与海底储油罐1的腔体相互独立隔开，保证打桩过程及正常使用过程中不会干扰到海底储油罐1内的腔体。海底储油罐1内设有沿其径向分布的横隔板7，该横隔板7将海底储油罐1分隔为储油区5和施工操作区6，且储油区5设于施工操作区6的上部。海底储油罐1的轴向上设有2个通气管道8，该通气管道8的一端延伸至施工操作区6，另一端延伸至海底储油罐1之外，其为施工人员通气，作为施工人员出入的通道、施工设备出入的通道以及冲刷泥浆抽出通道。在海底储油罐1的底部上设有多个高压水枪11和泥浆泵（图中未标），沉箱施工时通过高压水枪11中喷射出的高压水流将底板下部的土质冲刷成软的泥浆，通过泥浆泵将冲刷泥浆抽出，海底储油罐在自重及内充水重量的作用下沉降。在高压水流冲刷下部土质并形成泥浆的过程中，施工操作区6的底板下面需形成一个封闭的空间，为此在底板的周边需设置一圈刃脚12。

本发明的海底储油系统可按照如下过程进行安装：

第一步：在船坞进行海底储油罐1的预制，在建造基地进行上部简易平台2的建造；

第二步：将海底储油罐1及定位钢桩4用拖轮拖至海上的预安装地点；

第三步：将海底储油罐1扶正，通过调节储油区5内的注水量大小使罐体重力与水浮力基本保持平衡；

第四步：在海底储油罐1保持扶正、浮力平衡的状态下，将定位钢桩4从罐体平面圆心处的定位桩孔10中插入，并打桩至设计标高位置；

第五步：对海底储油罐1进行沉箱施工操作，直至其沉至设计位置；

第六步：将周边钢桩3从周边桩孔9中插入并打入至设计标高。

第七步：用特制的水泥砂浆将周边钢桩3、定位钢桩4与储罐间的桩孔间隙灌注密实。

第八步：罐底土层用水泥砂浆倒灌密实。

第九步：当桩孔空隙间填充的水泥砂浆达到设计强度后，起吊上部简易平台2，将上部简易平台2中的腿底部与下部的定位钢桩4顶部对位，并进行焊接连接，实现上部简易平台2与下部定位钢桩4的连接。

第十步：进行上部设备的调试、下部罐体的闭水试验，成功后，进行投产运行。

Claims (10)

1.一种海底储油系统，其特征在于：所述海底储油系统包括海底储油罐和平台；

所述海底储油罐的轴向方向上固定一定位钢桩，且所述定位钢桩的两端延伸至所述海底储油罐之外；所述定位钢桩的一端部与所述平台相连接。

2.根据权利要求1所述的海底储油系统，其特征在于：所述海底储油罐的轴向上设有定位桩孔，所述定位钢桩通过所述定位桩孔与所述海底储油罐固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的海底储油系统，其特征在于：所述定位钢桩沿所述海底储油罐的中心轴向方向设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的海底储油系统，其特征在于：所述海底储油罐的轴向上还固定有若干个周边钢桩，所述若干个周边钢桩的两端延伸至所述海底储油罐之外。

5.根据权利要求4所述的海底储油系统，其特征在于：所述周边钢桩沿所述海底储油罐的周向方向布置；

所述周边钢桩为均匀布置。

6.根据权利要求5所述的海底储油系统，其特征在于：所述海底储油罐的轴向上设有若干个周边桩孔，所述周边钢桩通过所述周边桩孔与所述海底储油罐相连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的海底储油系统，其特征在于：所述海底储油罐内设有沿其径向分布的横隔板，所述横隔板将所述海底储油罐分隔为储油区和施工操作区，且所述储油区设于所述施工操作区的上部。

8.根据权利要求7所述的海底储油系统，其特征在于：所述海底储油罐的轴向上设有至少1个通气管道；

所述通气管道的一端延伸至所述施工操作区，另一端延伸至所述海底储油罐之外。

9.根据权利要求8所述的海底储油系统，其特征在于：所述海底储油罐的底部上设有若干个高压水枪和泥浆泵。

10.根据权利要求9所述的海底储油系统，其特征在于：沿所述海底储油罐底部的周边设有刃脚。

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