CN104968583B - 钢板和混凝土复合结构的单元罐、单元组罐及海上平台 - Google Patents

Abstract

一种钢板和混凝土复合结构的单元罐、单元组罐及海上平台，所述单元罐包括：混凝土外罐，包括外筒体，设置在所述外筒体两端的封头和连接结构；钢制内罐，包括内筒体，设置在所述内筒体两端的外延结构，所述内筒体通过所述外延结构与所述外筒体相连接；隔离层，由所述钢制内罐与所述混凝土外罐之间的空隙构成，在所述隔离层内填充有隔离介质。所述单元组罐由一个或至少两个单元罐构成；所述海上平台包括上述单元罐。上述单元罐结构强度高，施工建造难度低，复杂性小。

Description

钢板和混凝土复合结构的单元罐、单元组罐及海上平台

技术领域

本发明涉及一种钢板和混凝土复合罐壁的储罐(单元罐、单元组罐)，用于在水下储存工业液态产品，如原油、成品油、LNG、LPG等，及以所述复合罐壁的储罐为基础的海上储液、钻井和生产设施。

背景技术

针对申请人先前两个PCT发明专利申请：“液体储存、装卸装置及以其为基础的海上钻井和生产设施”(申请号：PCT/CN2009/000320)和“压载海水与液化天然气或液化石油气的等质量流率置换流程和多功能海上基地”(申请号：PCT/CN2009/001008)存在的不足，本发明公开了一种钢板和混凝土复合结构的储罐，并及以其为基础，改进了上述两个专利申请所涉及的海上平台等海上设施。

为了解决现行水下湿式储油和干式储油污染环境、操作重量变化大等缺点，本申请人在先前PCT发明申请“液体储存、装卸装置及以其为基础的海上钻井和生产设施”(申请号：PCT/CN2009/000320)中，披露了一种新型水下储液流程，即“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率置换流程”。该流程的储液舱和海水压载舱密闭，两舱液体的上部预充一定压力的氮气，氮气通过两舱顶部的管道和阀门连通成为同一个压力系统；两舱中任何一舱的液体排出，另一舱必有等质量的另一种液体流入，以保证储液在装卸的过程中系统的操作重量不变。密闭带压氮气的功能一是作为液体上方的覆盖气，二是在两种液体间实现压力能的传递。氮气在系统装卸的过程中既不需要补充，也没有对外排放。流程的等质量流率置换通常通过相关的装载泵和外输泵联动来实现，其中压载海水或储液首先是依靠舱内氮气的压力能被压送至外输泵的进口。该专利申请还披露了与上述流程配套的组合式储液罐，以及以该储液罐为基础的海上浮式和固定式平台，用于海上油田的钻井、生产和原油的储存，但不涉及液化天然气(英文缩写：LNG)等的生产和储存。该申请所涉及的固定式设施均采用“小水下重量坐底”技术，即该设施的操作重量等于或略大于设计高水位时的浮力(排水量)，该设施海床坐底固定，依靠长桩或吸力桩抗滑移、抗倾覆。该申请的组合式储液罐在多数工况下为内压容器，采用现有的混凝土技术设计建造。

为了解决LNG在水下储存的难题，本申请人在先前PCT发明专利申请“压载海水与液化天然气或液化石油气的等质量流率置换流程和多功能海上基地”(申请号：PCT/CN2009/001008)中，披露了一种新型水下储存LNG和液化石油气(英文缩写：LPG)流程。该流程的储罐中的海水压载舱的海水和LNG或LPG储罐中的LNG或LPG在装卸过程中实现等质量流率置换，以保证系统操作重量不变。流程的等质量流率置换通常是通过相关的装载泵和外输泵联动来实现的。在装卸的过程中，LNG或LPG储罐内液体上方的饱和气体来自或返回多功能基地上部设施流程的不同位置，海水压载舱内部海水上方的气体来自或返回多功能基地上部设施流程上游的不同位位置。该专利申请还披露了与上述流程配套的卧式长圆筒形组合式储液罐，以及以该储液罐为基础的海上浮式和固定式设施，用于海上气田的钻井、生产、天然气液化和储存，但没有涉及原油的储存。该申请卧式长圆筒形组合式储液罐采用现有的混凝土技术设计建造。

然而众所周知，混凝土结构的特点是抗压强度远远大于抗拉强度；因此混凝土储罐适合承受外压而非内压。目前，采用混凝土建造的内压储罐的技术方案主要有两种：预应力钢筋混凝土结构和双钢板混凝土(BI-STEEL)结构。从纯理论角度而言，现有的两种方案用于内压容器不存在技术问题；但是，为了承受内压引起的作用于罐壁的拉应力，必须采取很多特殊的技术措施，使得混凝土储罐的设计和建造都面临了许多挑战，大大增加了施工建造的难度和复杂性，延长了工期，增加了造价。上述两个申请无疑均存在按现有技术建造混凝土内压容器的缺点。

上述第一个申请(申请号：PCT/CN2009/000320)还存在以下不足：1.该申请垂直“上下罐”式和水平“左右罐”式组合罐的储液舱的筒壁外部为大海，一旦筒壁破损，储液将造成污染。2.该申请固定式组合罐及其应用----固定式平台和固定式人工岛均采用小水下重量坐底加桩基础抗滑移和抗倾覆，排除了重力式基础；其中长桩需要打桩，没有提出可行的“自安装”方案。3.该申请的浮式平台和浮式人工岛的组合罐结构形式和尺度对于浮体水动力性能影响极大，该申请对于这些因素，如浮式平台组合罐相关主要尺度之间的优化关系，部分构造优化设计，均没有提出建议。此外，该申请对于组合罐和平台如何在轻载状态尽可能减小吃水，以便平台能够采用坞深7～9米干坞建造，没有予以充分的关注。

上述第二个申请(申请号：PCT/CN2009/001008)同样存在上述第1和第2项不足，同时还存在以下不足：由于卧式长圆筒形组合罐由多个首尾相接的多个组合罐组成的，每个组合罐因内压造成的轴向伸长叠加后的总伸长是决不能忽视的，该申请没有针对水平卧式组合罐的特点提出结构连接优化方案。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种抗拉和抗压效果好，结构强度高，施工建造的难度低和复杂性小，工期短，造价低、维护简单的钢板和混凝土复合结构的单元罐。

本发明的另一个目的是提供一种由上述多个单元罐构成的海上储存工业液体的单体组罐。

本发明的再一个目的是提供一种用于海上油气田的开发、钻井、石油和天然气生产、天然气液化、天然气化工和液体储存的海上平台。

为达到上述目的，本发明提出一种钢板和混凝土复合结构的单元罐，所述单元罐包括：混凝土外罐，包括外筒体，设置在所述外筒体两端的封头和连接结构；钢制内罐，包括内筒体，设置在所述内筒体两端的外延结构，所述内筒体通过所述外延结构与所述外筒体相连接；隔离层，由所述钢制内罐与所述混凝土外罐之间的空隙构成，在所述隔离层内填充有隔离介质。

如上所述的单元罐，其中，所述钢制内罐的外延结构的一端固定连接于所述混凝土外罐一端的连接结构上，形成固定式连接结构；所述外延结构的另一端滑动连接于所述混凝土外罐另一端的连接结构上，形成滑移式连接结构，使所述钢制内罐能在所述混凝土外罐内沿中心轴线滑移；所述混凝土外罐、所述钢制内罐和所述隔离层通过所述固定式连接结构和所述滑移式连接结构连接形成一整体结构。

如上所述的单元罐，其中，所述外延结构为由所述内筒体的两端分别向外延伸形成的圆筒形外延结构或支腿外延结构。

如上所述的单元罐，其中，所述钢制内罐为包含至少一组结构对称的储液舱和海水压载舱的组合式储液罐，或仅含储液舱、不含海水压载舱；所述组合式储液罐的储液舱和海水压载舱按垂直上下式或水平左右式或罐中罐式排列；所述钢制内罐与腐蚀性液体如海水、原油等接触的表面均涂有保护性的涂层。

如上所述的单元罐，其中，所述的储液舱用于储存各种工业液体，如原油、成品油、LPG、LNG等；所述的储液舱的舱壁为钢制单舱壁或复合舱壁；所述储存低温液体如LNG的复合舱壁从内到外依次为耐超低温、低线膨胀率的钢板、保温隔热材料层和外钢板。

如上所述的单元罐，其中，所述隔离层的隔离介质为惰性气体或液体或惰性气体加柔性固体材料或液体加柔性固体材料，其主要功能为避免或降低钢制内罐和混凝土外壳罐壁之间的应变和应力直接接触传递的可能；隔离层的隔离介质的系统压力可根据需要、按照所述混凝土外罐所受外部压力和所述钢制内罐所受内部压力进行设定，目的在于降低作用于所述混凝土外壳和钢制内罐的压力载荷；所述隔离介质的系统压力是可控的和可安全释放的。

本发明还提供了一种海上储存工业液体的单体组罐，所述单体组罐由一个单元罐或至少两个上述的单元罐构成，所述至少两个单元罐依次通过连接结构的并联或首尾串联固定连接，所述单体组罐的顶部潜没在水下或伸出水面；所述单体组罐内的单元罐呈竖立设置形成立式单体组罐，或者所述单体组罐内的单元罐呈平卧设置形成卧式单体组罐。

如上所述的单体组罐，其中，所述至少两个单元罐通过连接结构并联且呈竖立设置构成立式并联单体组罐，所述立式并联单体组罐包括主体和连接在所述主体下部的裙边底舱，所述主体由所述至少两个单元罐呈蜂窝状直立紧密排列通过连接结构连接形成；所述裙边底舱潜没在水下，环绕于主体下部周边或分列于下部两侧，截面为矩形，底部与主体的底部齐平，内部空间设置储液舱、海水压载舱、固定压载舱之中的一种或多种；所述裙边底舱的功能在于为建造和拖航增加浮力、调整重心的位置并增加重量，为浮式单体组罐增加附加质量和阻尼、改善水动力性能，为固定式单体组罐改善海底冲刷状况。

如上所述的单体组罐，其中，所述单体组罐为浮式单体组罐，所述浮式单体组罐通过系泊腿锚泊固定在海床上；或者所述单体组罐为固定式单体组罐，所述固定式单体组罐通过吸力桩基础或长桩基础或重力基础或桩与重力基础结合的方法固定在海床上。

如上所述的单体组罐，其中，长桩为密闭式钢管桩，所述密闭式钢管桩的钢管在顶部一端焊有密闭的封头、封头上安装放气阀、进气阀和进水阀；所述密闭式钢管桩在单体组罐拖航前插入单体组罐的桩套筒内并临时固定，海上安装时借助所述单体组罐加水压载后的重力将桩压入海床；安装步骤为：1)单体组罐漂浮拖航、就位和定位，打开放气阀，解除桩的临时固定、靠自重下放长桩入泥；2)将密闭式钢管桩与单体组罐再次临时固定，加压载水至单体组罐使之下沉压桩，注意根据单体组罐的水平度及时调整不同方位的单元罐的压载海水量；3)罐底下沉至海床后再次解除桩的临时固定，排水使单体组罐上浮；4)重复上述压桩-上浮-再压桩的步骤，当桩到达设计入泥深度后让罐体海床坐底、再将桩与罐体正式固定；5)打开注水阀排气注水、水满后关闭排气阀和注水阀，排出单体组罐内多余的压载水，完成海上安装。密闭式钢管桩可依靠所述单体组罐排水上浮实现拔桩；拔桩的步骤为：1)排除单体组罐内的液体和固定压载、使单体组罐处于轻载状态，打开放气阀、实现单体组罐上浮和初始拔桩；2)单体组罐浮至水面、向密闭式钢管桩内注满水后关闭注水阀和排气阀、解除桩的固定，密闭式钢管桩内的水柱可保证长桩不会因自重下沉；3)向单体组罐内加压载水使单体组罐再次下沉坐底，将桩与罐体临时固定；4)重复上述排载上浮拔桩-桩内注水防下沉、解除桩的固定-压载坐底并临时固定密闭式钢管桩-再次排载上浮拔桩直至桩完全拔出；在桩拔时，还可通过注气口注气，靠气压和排水增加的浮力增加桩拔力；5)将桩与罐体固定，完成拔桩作业。这样在海上压桩和海上拔桩时，借助所述单体组罐加水压载后的重力，通过控制所述放气阀、进气阀和进水阀的启闭，使得所述钢管桩压入海床和拔桩作业。

本发明还提供了一种海上平台，用于海上油气田的开发、钻井、石油和天然气生产、天然气液化、天然气化工和液体的储存，所述海上平台包括：1)一个或多个如上所述的单体组罐，用于储存平台的产出液体，所述单体组罐内设有或不设上下通透的月池、罐的顶部潜没在水下或伸出水面；2)上部设施，包括钻井、油气生产和储运、公用和生活所需的设施，位于所述单体组罐上方的水面以上，通过支腿结构与所述单体组罐相连接；3)使海上平台漂浮定位在海上的定位系统，包括系泊腿系统、动力定位系统或二者的组合；或使海上平台固定在海床上的基础结构，包括长桩基础或吸力桩基础、重力式基础或桩式基础和重力式基础的组合。

如上所述的海上平台，其中，所述海上平台为海上浮式平台或海上固定式平台。

如上所述的海上平台，其中，所述海上浮式平台的单体组罐为至少两个所述单元罐通过连接结构并联且呈竖立设置构成的立式并联单体组罐，所述立式并联单体组罐包括主体和连接在所述主体下部的裙边底舱，所述主体由所述至少两个所述单元罐按单层或多层同心圆紧密排，同心圆的中心通孔处可设置或不设中心单元罐，所述立式并联单体组罐的上下两端通过混凝土壳的连接结构连接并向外延伸形成一扁平圆柱，所述扁平圆柱的直径等于外层单元罐投影外切圆的直径，所述不设中心单元罐的立式单体组罐的上下扁平圆柱式连接结构的中心开设有圆孔洞，所述圆孔洞与所述主体内的同心圆的中心通孔构成上下通透的月池。

如上所述的海上浮式平台，其中，所述扁平圆柱形连接结构的底部和顶部平面分别向下和向上隆起形成圆锥面，并与所述立式并联单体组罐的外层单元罐相交形成相贯线，其目的在于降低波浪水质点向下和向上绕射所产生的垂向波浪力；所述锥面的圆锥角不大于45度。

如上所述的海上浮式平台，其中，所述裙边底舱呈圆形或正多边形环状结构，所述裙边底舱通过多个均布的连接构件固定连接在所述主体的扁平圆柱形连接结构上，所述裙边底舱与所述扁平圆柱形连接结构的底部齐平且径向间隙不小于0.3米；所述环状裙边底舱的径向截面为矩形，矩形的底边长度不小于所述扁平圆柱形连接结构半径的0.3倍，矩形的垂直于底边的边长不小于其底边长度的0.35倍，所述环状裙边底舱顶部处于受波浪影响很小的深度，所述环状裙边底舱的内部设有储液舱、海水压载舱、固定压载舱之中的一种或多种。

如上所述的海上浮式平台，其中，所述环状裙边底舱的环内侧设有缺口，所述缺口的尺寸应保证海上平台在运动的过程中系泊腿不会接触或碰撞环状裙边底舱；或者所述环状裙边底舱在缺口处完全断开成为断口，形成多个间断和均布的环状裙边底舱，所述断口的尺寸应保证海上平台在运动的过程中系泊腿不会接触或碰撞环状裙边底舱。

如上所述的海上平台，其中，所述海上浮式平台包括至少两个所述单元罐平卧设置、首尾串联连接且保持一定距离的所述单元罐构成的卧式串联单体组罐，所述卧式串联单体组罐通过位于其两端的水平连接板和中间部位的多个水平连接杆连接成为一个整体；卧式串联单体组罐中的单元罐潜浮于水下、水平平行且保持一定距离，所述卧式单体组罐的至少两个单元罐串联形成一个水平长圆筒，所述单元罐的钢制内罐两端均为圆筒形外延结构；当相邻两个钢制筒体的外延结构均为固定式连接结构时，所述两个圆筒形外延结构可焊接为一体，再与混凝土外罐的连接结构固定；当相邻两个钢制筒体的外延结构均为滑移式连接结构时，或一个为滑移式连接结构，另一个为固定式连接结构时，所述两个外延结构插接后，再分别与混凝土外罐的连接结构连接，使得每个滑移式外延结构可同时在混凝土外罐的连接结构内和另一个外延结构的筒体内或筒体外滑移。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

本发明钢板和混凝土复合结构的单元罐充分发挥混凝土和钢板材料各自的优点，规避了各自的缺点；依靠混凝土外罐和钢制内罐之间的隔离层，利用储罐外部海水的静压力和内部储液的压力，改善了储罐结构受力。由于隔离层的存在，使得本发明的水下储罐成为双层罐，任一层破损都不会造成储液外泄的风险，安全环保。由于钢罐良好的抗内压性能，储罐内液体的外排可依靠液体上部的气体的压力能来实现，为避免采用泵舱泵、深井泵和水下泵创造了必要条件；同时，本发明储罐可以储存包括LNG在内的各种工业液体产品。本发明储罐具有施工建造的难度低和复杂性小，工期短，造价低、维护简单等优点。

以本发明钢板和混凝土复合结构的单元罐为基础的海上浮式和固定式平台，在本申请人已申请的两个发明专利(参见背景技术中提及的两件发明专利)基础上，对带水下储罐的平台，尤其是浮式平台的总体和结构设计进行了优化、使浮式平台完全满足钻井和安装干式井口的要求，扩展应用范围，使得所述平台既可用于海上油气田的开发生产，又可由于海上LPG和LNG的生产和储存；对于带海底储罐的固定式平台的基础长桩的结构形式、安装和拆除，提出了通过压载和排载、依靠平台的重力和浮力进行压桩和拔桩的作业方案；对于水下立式储罐及以其为基础平台，储罐的结构形式上增加裙边底舱，解决了现有技术在建造和拖航过程中浅吃水(7～9米)起浮的难题。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明钢板和混凝土复合结构的单元罐的结构示意图；

图2为图1的A-A向的剖面图；

图3为图1的B部分的局部放大图；

图4为图1的C部分的局部放大图；

图5为本发明的钢制内罐体支腿外延结构示意图；

图6为本发明的密闭式钢管桩结构图；

图7为本发明的正方形蜂窝状排列的立式单体组罐的立面图；

图8为图7的G-G剖面图；

图9为本发明海上浮式平台的结构示意图；

图10为图9的D-D剖面图；

图11为本发明的卧式单体组罐相邻单元罐结构连接的实施例一的示意图；

图12为图11的D部分的局部放大图；

图13为本发明的卧式单体组罐相邻单元罐结构连接的实施例二的示意图；

图14为图13的E部分的局部放大图；

图15为本发明的卧式单体组罐相邻单元罐结构连接的实施例三的示意图；

图16为图15的F部分的局部放大图。

附图标记说明：

1.单元罐，2.混凝土外罐，3.混凝土外罐筒体，4.混凝土外罐两端封头和连接结构，5.钢制内罐，6.钢制内罐圆筒形容器，7.钢制内罐圆筒形外延结构，8.钢制内罐支腿外延结构，9.隔离层，10.储液舱，11.海水压载舱，12.单体组罐，13.扁平柱形连接结构，14.月池，15.上部设施，16.上部设施支腿，17.圆锥面，18.立式并联单体组罐的环绕式裙边底舱，19.裙边底舱连接构件，20.固定式圆筒形连接结构，21.滑移式圆筒形连接结构，22.滑移式连接结构预留膨胀空隙，23.环绕式裙边底舱系泊腿通道，24.立式并联单体组罐的主体，25.立式并联单体组罐的分列式裙边底舱，26.密闭式钢管桩，27.进水阀，28放气阀，29.进气阀，30.钢管桩顶封头，31.钢管桩圆钢管。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

请参考图1至图4，分别为本发明钢板和混凝土复合结构的单元罐的结构示意图；图1的A-A向的剖面图；图1的B部分的局部放大图；以及图1的C部分的局部放大图。如图所示，本发明的钢板和混凝土复合结构的单元罐1，包括：

混凝土刚性整体外罐(以下简称“混凝土外罐2”)，该混凝土外罐2包括混凝土外罐筒体(以下简称“外筒体3”)，设置在外筒体两端的混凝土结构或钢结构或混合结构的封头和连接结构4；封头包括拱形封头和平板封头(如图3和图4所示)。本发明所述混凝土结构包括一切以混凝土为主要建筑材料的结构，如钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢板混凝土结构(BI-STEEL)、纤维增强混凝土结构等。

钢制内罐5，位于混凝土外罐2的内部，包括圆筒形钢制容器(以下简称“内筒体6”)，设置在内筒体6两端的外延结构，内筒体6通过外延结构与外筒体3相连接形成一个整体结构。在一个可选的实施例中，外延结构为内筒体6直接向两端延伸形成的圆筒形外延结构7(如图3和图4所示)，在另一可选的实施例中，外延结构为内筒体6向两端延伸出的支腿外延结构8(如图5所示)。

由钢制内罐5与混凝土外罐2之间的空隙(包括内筒体和外筒体之间的空隙和钢制内罐5的封头与混凝土外罐2的封头之间的空隙)构成的隔离层9，在隔离层9内填充有隔离介质，如图3、图4所示。隔离介质为惰性气体或液体或惰性气体加柔性固体材料或液体加柔性固体材料，其主要功能为避免或降低钢制内罐5与混凝土外罐2之间因内外压力造成的罐壁应变和应力相互直接传递的可能性。

本发明所采用的钢板和混凝土复合结构的单元罐，用于在水中储存工业液态产品，如原油、成品油、LNG、LPG等；本发明的单元罐充分利用混凝土材料抗压性强，钢材抗拉性强的物理特性，使单元罐的钢制内罐的钢板罐壁和混凝土外罐的混凝土罐壁，分别承受拉应力和压应力，从而大幅度提高了单元罐的结构强度，并且具有施工建造的难度低和复杂性小，工期短，造价低、维护简单等优点。

作为本发明的钢制内罐5与混凝土外罐2的连接方式的一种可选的实施例，钢制内罐5的外延结构7的一端固定连接于混凝土外罐2一端的连接结构4上，形成固定式连接结构20(如图3所示)；外延结构7的另一端滑动连接于混凝土外罐2另一端的连接结构4上，形成滑移式连接结构21(如图4所示)，使钢制内罐5能在混凝土外罐2内沿中心轴线滑移，为此需要在混凝土外罐的连接结构4内设置滑移式结构预留膨胀空隙22，其目的主要是避免约束钢制内罐因内压而产生的轴向伸长。通过固定式连接结构20和滑移式连接结构21使得混凝土外罐2、钢制内罐5和隔离层9形成一个刚性整体结构。

作为本发明的钢制内罐5的一种可选的实施例，钢制内罐5包含至少一组结构对称的储液舱10和海水压载舱11的组合式储液罐(以下简称“组合罐”)。组合罐在储液装卸的过程中借助压载海水的调载，可实现操作重量的调整、乃至实现操作重量不变。每组储液舱10和海水压载舱11有三种排列形式：垂直上下式、水平左右式和罐中罐式。

垂直上下式，即钢制内罐5的内筒体6的内部被一个封头上下一分为二，形成两个舱，一个为储液舱，另一个为海水压载舱；或者如图1所示，内筒体6的内部被两个封头上下一分为三，形成三个舱，一个大舱为储液舱，通常在中部，另两个为海水压载舱，通常在上下两端，两个海水压载舱通过管道连通在一起(图1中没有示明)，形成实质的一个海水压载舱。

水平左右式，即水平卧式钢制内罐5的内筒体6的内部被两个封头左右一分为三，形成三个舱，一个中部大舱为储液舱，左右两端两个小舱为海水压载舱，通过管道连通在一起、形成实质的一个海水压载舱。

罐中罐式，即储液舱10位于海水压载舱11的内部，二者具有同一条中心轴线。

作为本发明的钢制内罐5的一种可选的实施例，钢制内罐5内不设海水压载舱，钢制内罐5即是储液舱。

为了防止钢罐的腐蚀，单元罐1内的钢制内罐5与带腐蚀性的液体，如海水等接触的表面均涂有保护性的涂层。

本发明的钢制内罐5，其中的储液舱10用于储存各种工业液体，如原油、成品油、LPG、LNG等。进一步的，储液舱10的舱壁为钢制单舱壁或复合舱壁，以适应不同工业液体储存的特点。例如，储存低温液体如LNG的储液舱的罐壁从外到内通常为：a、16MnR钢罐壁，b、低温隔热材料，如注氮气正压珠光砂等，c、耐超低温的钢材，如耐低温的奥氏体不锈钢OCr18Ni9制成的内罐壁。内外筒之间的支撑采用耐低温且隔热性能较好的环氧玻璃钢与OCr18Ni9钢板组合结构。储存带有较高温度储液，如热原油的储液舱的舱壁可加设保温层。

如前所述，隔离层9的主要功能是避免钢制内罐5因内应力造成的表面应变和应力直接接触传递至刚性整体混凝土外罐2上。隔离层9的系统压力是可调整大小的和可安全释放的。该系统压力可根据需要，按照混凝土外罐2所受外部海水静压力和钢制内罐5所受内部压力进行设定，目的在于降低作用于混凝土外罐2和钢制内罐5的压力载荷。当隔离层9的系统压力与单元罐外部海水的压力相等(可用多种方法来实现，其中最简单的方法是将隔离层与外部海水连通)时，单元罐的混凝土外罐所承受内部和外部的压力平衡，这对于处于深水的储罐的结构设计具有十分重要的意义。以一个罐底位于水下1000米深、储存原油的单元罐为例，单元罐内部的钢制内罐高40米，需要借助钢制内罐内部压缩氮气的压力将原油送至水面以上20米高处，压缩氮气的最小压力为1020米高的油柱，据此可设定氮气压力为102个大气压，单元罐的隔离层与外部海水连通，最大的外部静水压位于罐底，约为100个大气压，最小的外部静水压位于罐顶，约为96个大气压，则钢制内罐可按内压约为(102-96)＝6个大气压而非106个大气压进行设计，混凝土外罐内外压力相等，不需要按压力容器进行设计。深水储液舱和海水压载舱的储液和海水不用泵而依靠气体的压力能实现外排，可避免采用深水水下泵，降低投资和操作维修费用，这是本发明单元罐的优点之一。

对于带有海水压载舱和和储液舱的单元罐，储液在装卸的过程中需要与压载海水实现等质量流率或不等质量流率置换。对于等质量流率置换的普通储液，本发明优先采用“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率置换流程”。对于等质量流率置换的LPG和LNG，本发明优先采用“压载海水与液化天然气或液化石油气的等质量流率置换流程”。

如图7、图8，分别为本发明的正方形蜂窝状排列的立式单体组罐的立面图和图7的G-G剖面图。本发明还提出了一种海上储存工业液体的单体组罐12，该单体组罐12由至少两个上述单元罐1依次通过连接结构4的并联或首尾串联固定连接成为一个整体，形成了浮式或固定式海上储存工业液体的单体组罐12。当然单体组罐12也可以由一个单元管1单独构成。单体组罐12内的单元罐1呈竖立设置形成立式单体组罐，或者单体组罐12内的单元罐1呈平卧设置形成卧式单体组罐。单体组罐12的顶部潜没在水下或伸出水面。单体组罐12根据在海水中的定位状态分为浮式单体组罐和固定式单体组罐，浮式单体组罐通过系泊腿锚泊固定在海床上，固定式单体组罐通过吸力桩或长桩或重力基础固定在海床上，或采用桩和重力基础结合的方法固定在海床上。

进一步的，至少两个上述单元罐1通过连接结构4并联且呈竖立设置构成立式并联单体组罐。如图7、8所示，立式并联单体组罐包括主体24和连接在主体24下部的裙边底舱25，主体24由9个(代表两个以上)单元罐1紧密并联成矩形蜂窝状，或其它形状，如六边形、多层同心圆形等，通过各单元罐1上下两端的混凝土外罐的封头和连接结构4连接为一个整体结构。同时，单元罐混凝土壳的外筒体3之间也进行辅助性的连接。图7中9个单元罐上下两端的混凝土外罐的封头和连接结构4连接形成了矩形扁平柱形连接结构13。主体24的根部两侧为分列式裙边底舱25。请一并参考图9和图10，图9所示的海上平台的单体组罐12也为并联立式单体组罐，同样包含6个单元罐组成的主体24和环绕式裙边底舱18；二者可以直接连接成一体，也可以如图9和图10所示存在径向间隙，环绕式裙边底舱形成为一个独立的“环”，通过连接构件19相连接，专用于浮式设施。如图10所示，环状裙边底舱18为圆环形裙边底舱，也可为正多边环形裙边底舱。正多边环形裙边底舱是由多个长度相等的长条形裙边底舱按正多边形连接在一起，长条形建造难度低于圆弧形。如图7和图9所示，裙边底舱的截面通常为矩形或多边形，底部与主体的底部齐平，高度远小于主体的高度，在位状态(IN-PLACE)时顶部潜没在水下。裙边底舱内部空间可根据需要设置储液舱、海水压载舱、固定压载舱之中的一种或多种。裙边底舱的功能在于为建造和拖航增加浮力、调整重心的位置并增加重量，为浮式单体组罐增加附加质量和阻尼、改善水动力性能，为固定式单体组罐改善海底冲刷状况。

将上述立式并联单体组罐的主体24水平放置，即形成卧式并联单体组罐。

如图11～图16所示，卧式单体组罐的多个单元罐1的混凝土外罐的筒体3首尾相接形成一个单一的水平长圆筒形卧式单体组罐。每个单元罐1内部的钢制内罐5两端均为圆筒形外延结构。当串联相邻的两个单元罐的连接端均为固定式连接结构20时(参见图11、12)，所述两个单元罐钢制内罐的圆筒形外延结构可焊接为一体(参见图12)，再与混凝土壳的连接结构20固定(参见图11)；当串联相邻的两个单元罐的连接端均为滑移式连接结构时(参见图13、14)，或一个为滑移式连接结构、另一个为固定式连接结构时(参见图14、15)，两个钢制内罐5圆筒形外延结构的一个筒体可插入另一个筒体内，再同时分别与混凝土壳的连接结构21实现滑移(参见图14、16)或固定连接20(参见图16)，使得每个滑移式外延结构可同时在混凝土壳的连接结构和另一个外延结构的筒体内(或筒体外)滑移(参见图13、14和图15、16)。

将上述卧式串联单体组罐垂直放置，即形成立式串联单体组罐。

进一步的，如图6所示，为本发明的密闭式钢管桩结构图。固定式单体组罐的长桩基础为密闭式钢管桩26，密闭式钢管桩26包括圆钢管31及其顶部焊接密闭的封头30、封头30上安装放气阀28、进气阀29和进水阀27。钢管桩26在单体组罐拖航前插入单体组罐的桩套筒内并临时固定，海上压桩时借助单体组罐加水压载后的重力将桩压入海床。安装步骤为：1)单体组罐漂浮拖航、至油田现场后就位和定位，打开放气阀28，解除桩26的临时固定、靠自重下放密闭式钢管桩入泥；2)将密闭式钢管桩26与单体组罐12再次临时固定，加压载水至单体组罐内使之下沉压桩，根据对每根桩的压桩力的计算结果，按对称的两根桩为一组，决定每次压桩的数量，同时注意根据压桩过程中单体组罐的水平度，及时调整不同方位的单元罐的压载海水量；3)罐底下沉至海床后再次解除桩的临时固定，排水使单体组罐上浮；4)重复上述压桩-上浮-再压桩的步骤，当桩到达设计入泥深度后让罐体海床坐底、再将桩与罐体正式固定；5)打开进水阀27排气注水、水满后关闭排气阀28和进水阀27，这样做法的目的是压桩完成后土塞的下端均能够承载，排出单体组罐12内多余的压载水，完成海上压桩。

现有桩基固定的海上设施需要搬迁或拆除时，必须解除基础长桩对设施的固定，通常需要将桩进行切割。本发明采用上述密闭式钢管桩26的桩基固定式单体组罐，其中密闭式钢管桩26可依靠单体组罐12排水上浮实现拔桩，再将单体组罐湿拖撤离。拔桩的步骤为：1)排除单体组罐12内的液体和固定压载、打开放气阀28、实现单体组罐上浮和初始拔桩；2)单体组罐12浮至水面、向密闭式钢管桩26内注满水后关闭注水阀27和放气阀28、解除桩的固定，密闭式钢管桩26内的水柱可保证长桩不会因自重下沉；3)向单体组罐12内加压载水使之再次下沉坐底，将密闭式钢管桩26与罐体12临时固定；4)重复上述排载上浮拔桩-桩内注水防下沉、解除桩的固定-压载坐底并临时固定长桩-再次排载上浮拔桩直至桩完全拔出；在桩拔至海床浅表层时，还可通过进气阀29注气，靠气压和排水增加的浮力将桩拔出并提升至所需的位置；5)将桩与罐体固定，完成拔桩作业。

这样，在海上压桩和海上拔桩时，借助所述单体组罐加水压载后的重力，通过控制所述放气阀、进气阀和进水阀的启闭，使得所述钢管桩压入海床和拔桩作业。

本发明还提出了一种海上平台，用于海上油气田的开发、钻井、石油和天然气生产、天然气液化，液体储存，包括浮式和固定式两种形式。如图9所示，这两种形式的海上平台均由三部分组成：1)水下储罐，它是一个或多个漂浮在海上或固定在海床上的如上所述的单体组罐12，用于储存平台的产出液体，如原油、LPG和LNG、海上天然气转化为液体(GTL)的产品如甲醇等；单体组罐12的顶部潜没在水下或伸出水面；对于包含钻井或平台井口设施的海上平台，海上平台的单体组罐12设有上下通透的月池14；2)上部设施15，位于所述单体组罐12上方的水面以上，通过支腿结构16与单体组罐12相连接，上部设施15包括钻井设备、油气生产和储运设备、公用系统和生活设施等；3)使海上平台漂浮定位在海上的定位系统，包括系泊腿系统、动力定位系统或二者的组合(图9没有示明)；或使海上平台固定在海床上的基础结构，包括桩式基础，即长桩基础或吸力桩基础、重力式基础或桩式基础和重力式基础的组合。

海上平台可以有多种结构形式，作为本发明的海上平台的一种实施例，如图9所示，海上平台为海上浮式人工岛，其特点是浮式单体组罐12的罐顶高出水面一定高度。如果浮式单体组罐12的罐顶潜没在水下一定深度，支腿结构16具有足够的水线面面积，以保证浮式平台的稳性，则形成了带水下储罐的浮式平台。如果单体组罐12坐落并固定在海床上，当单体组罐12的顶部高出水面一定高度，该海上平台即成为固定式人工岛；当单体组罐12的顶部潜没在水下一定深度，该海上平台即成为带海底储罐的固定式平台。

海上平台的储液和压载海水可采用外输泵，如泵舱泵或深井泵或外置的水下泵，直接外输；或依靠不含氧气的压缩气体，如氮气、天然气的压力能外排至水面以上的外输泵的入口，再由外输泵接力外输。前者的优点是储液舱和海水压载舱内部压力小，舱壁钢材用量少、造价低，缺点是舱内系统复杂，维修工作量大，泵的造价和操作费用高。后者正相反，舱内压力高、舱壁钢板厚，接力的外输泵可采用常规的离心泵，系统简单、维修工作量小。本发明推荐采用气体压力能加外输泵的方案。储液外输的过程中可根据需要，与压载海水进行等质量流率或非等质量流率置换，或不与压载海水进行置换。等质量流率置换优选采用背景技术部分提及的“密闭气压连通式压载海水和储液等质量流率置换流程”和“压载海水与液化天然气或液化石油气的等质量流率置换流程”。等质量流率置换流程可保证储液在装卸的过程中平台的操作重量不变，保证浮式平台的吃水深度不变，这对于安装了干式井口的浮式平台十分重要。对于不需要安装干式井口的浮式平台，储液外输的过程中可采用与压载海水进行非等质量流率置换，或不与压载海水进行置换，依靠浮式平台装载量-吃水自动调节机制实现装载和浮力的平衡，其优点是大大增加钢制内罐5的储液舱10的容积，以增加平台的储液量。

如图9，图10所示，海上浮式平台的水下储罐为立式并联单体组罐12，按单层或多层同心圆紧密排，同心圆的圆心处可设置或不设中心单元罐(图10所显示的是6个单元罐按圆形紧密排列所形成的单体组罐，不设中心单元罐)，上下两端混凝土壳的连接结构连接并扩展为一个扁平圆柱13，其直径等于外层单元罐投影外切圆的直径，所述不设中心单元罐的立式单体组罐的上下扁平圆柱式连接结构的中心为圆孔洞，所述圆孔洞的直径等于空缺的中心单元罐筒体的外径，形成带上下通透月池14的立式单体组罐；所述立式单体组罐13的底部受波浪影响很小的深度。

进一步的，海上浮式平台的立式并联单体组罐12，其中上端和下端的扁平圆柱连接结构13的底部和顶部平面分别向下和向上隆起形成圆锥面17，与立式单体组罐外层单元罐筒体相交形成相贯线，其目的在于降低波浪水质点向下和向上绕射所产生的波浪力；锥面的圆锥角不大于45度(参见图9)。

进一步的，浮式海上平台的立式并联单体组罐的主体24下端的环绕式裙边底舱18为圆形或正多边形环状裙边底舱，所述环状裙边底舱18底部与所述立式单体组罐的下端扁平圆柱式连接结构13的底部齐平，圆形或正多边形环状裙边底舱的径向截面为矩形，截面宽度不小于所述扁平圆柱式连接结构半径的0.3倍，截面高度与宽度之比不小于0.35，裙边底舱通过多个均布的连接构件19固定连接在所述扁平圆柱式连接结构13上。请注意，图9所示连接构件19仅为示意性，实际应用时该构件应通过设计和计算确定其形式和结构。环状裙边底舱与扁平圆柱的径向最小间隙不小于0.3米，裙边底舱顶部处于受波浪影响很小的深度，这一深度在南中国海通常不小于30米。裙边底舱内的空间可根据需要设置储液舱、海水压载舱、固定压载舱(为了简化，图9没有示明)。对于系泊腿的导缆器位于环形裙边底舱18上方的浮式平台，在圆环形裙边底舱18内径系泊腿穿过的部位开有缺口，即系泊腿通道22，以确保阻系泊腿在运动的过程中不会碰撞裙边底舱；或将圆环形裙边底舱18在缺口处完全断开成为断口，形成多个均布的裙边底舱。裙边底舱有三个重要的功能：一是通过加注固定压载，调整平台的重心的位置。二是增加所述浮式海上平台的附加质量和阻尼，改善水动力性能。三是在建造和拖航过程中提供足够的浮力和水线面面积，以保证平台建造完成后能够以较小的吃水深度(如7～9米)起浮，以及拖航时浮性和稳性的要求。裙边底舱18和裙边底舱连接构件19用钢结构或钢筋混凝土结构或混合结构建造。

与申请人先前PCT/CN2009/000320发明专利相比，经过以上优化，本发明浮式平台具有“本质稳定(INTRINSIC STABILITY)”的特性，即在恶劣海况条件下浮体的运动响应非常小；这是由于其固有周期加大，例如垂荡周期已从大于20秒增至大于30秒，横摇和纵摇的回转半径加大、运动阻尼增加、而波浪荷载并未因此增加多少，使得本发明浮式平台的水动力性能优于现行的SPAR平台。

进一步的，浮式海上平台的水下储罐为两个潜没在水下、平行、且保持一定距离的卧式串联单体组罐，通过位于单体组罐两端的水平连接板和中间部位的多个水平连接杆连接成为一个整体。两排多个支腿连接所述卧式单体组罐的多个单元罐的混凝土外罐的筒体连接形成一个单一的水平长圆筒，形成长圆筒形卧式单体组罐。长圆筒形卧式单体组罐内部的钢制内罐两端均为圆筒形外延结构。当相邻两个钢制筒体的外延结构均为固定式外延结构时，所述两个圆筒形外延结构可焊接为一体，再与混凝土壳的连接结构固定(参见图11、12)；当相邻两个钢制筒体的外延结构均为滑移式外延结构时，或一个为滑移式外延结构，另一个为固定式外延结构时，所述两个外延结构的一个筒体可插入另一个筒体内，再同时分别与混凝土壳的连接结构实现滑移或固定连接，使得每个滑移式外延结构可同时在混凝土壳的连接结构和另一个外延结构的筒体内(或筒体外)滑移(参见图13、14和图15、16)。

进一步的，上述固定式海上平台的基础长桩为密闭式钢管桩，所述密闭式钢管桩的结构、压桩安装和拔桩起浮的施工作业的方法和步骤与前述桩基固定的单体组罐相同，此处不再重复；需要注意的是，压桩和拔桩的过程中需要控制平台的水平度，拔桩时需要排除平台上部设施内一切不必要的液体和散料、排除单体组罐12内的液体和固定压载、使平台处于轻载状态。

综上所述，本发明钢板和混凝土复合结构的单元罐，用于在水中储存工业液态产品，如原油、成品油、LNG、LPG等；目的在于充分利用混凝土材料和钢材不同的特点，使得单元罐的钢制内罐的钢板罐壁和混凝土外罐的混凝土罐壁，分别承受拉应力和压应力。多个上述单元罐连接在一起，形成单体组罐。将上述单体组罐漂浮定位在海上、或固定在海床上，形成海上浮式或固定式储罐，用以储存各种工业液体产品；将高出水面的上部设施通过支腿结构安装于单体组罐上，由此形成带水下储罐的浮式或固定式海上平台，用于海上石油天然气的钻井、油气生产和原油、液化石油气、液化天然气等产出液体的储存。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (16)

1.一种钢板和混凝土复合结构的单元罐，其特征在于，所述单元罐包括：

混凝土外罐，包括外筒体，设置在所述外筒体两端的封头和连接结构；

钢制内罐，包括内筒体，设置在所述内筒体两端的外延结构，所述内筒体通过所述外延结构与所述外筒体相连接；所述钢制内罐的外延结构的一端固定连接于所述混凝土外罐一端的连接结构上，形成固定式连接结构；所述外延结构的另一端滑动连接于所述混凝土外罐另一端的连接结构上，形成滑移式连接结构，使所述钢制内罐能在所述混凝土外罐内沿中心轴线滑移；

隔离层，由所述钢制内罐与所述混凝土外罐之间的空隙构成，在所述隔离层内填充有隔离介质；所述混凝土外罐、所述钢制内罐和所述隔离层通过所述固定式连接结构和所述滑移式连接结构连接形成一整体结构。

2.如权利要求1所述的单元罐，其特征在于，所述外延结构为由所述内筒体的两端分别向外延伸形成的圆筒形外延结构或支腿外延结构。

3.如权利要求1所述的单元罐，其特征在于，所述钢制内罐为包含至少一组结构对称的储液舱和海水压载舱的组合式储液罐，或仅含储液舱、不含海水压载舱；所述组合式储液罐的储液舱和海水压载舱按垂直上下式或水平左右式或罐中罐式排列；所述钢制内罐与腐蚀性液体接触的表面均涂有保护性的涂层。

4.如权利要求3所述的单元罐，其特征在于，所述的储液舱的舱壁为钢制单舱壁或复合舱壁；所述的储液舱用于储存低温液体时，所述复合舱壁从内到外依次为耐超低温、低线膨胀率的钢板、保温隔热材料层和外钢板。

5.如权利要求1所述的单元罐，其特征在于，所述隔离层的隔离介质为惰性气体或液体或惰性气体加柔性固体材料或液体加柔性固体材料，所述隔离层内的压力可调节且可安全释放。

6.一种海上储存工业液体的单体组罐，其特征在于，所述单体组罐由一个或至少两个如权利要求1至5中任一项所述的单元罐构成，所述至少两个单元罐依次通过连接结构的并联或首尾串联固定连接，所述单体组罐的顶部潜没在水下或伸出水面；所述单体组罐内的单元罐呈竖立设置形成立式单体组罐，或者所述单体组罐内的单元罐呈平卧设置形成卧式单体组罐。

7.如权利要求6所述的单体组罐，其特征在于，所述至少两个单元罐通过连接结构并联且呈竖立设置构成立式并联单体组罐，所述立式并联单体组罐包括主体和连接在所述主体下部的裙边底舱，所述主体由所述至少两个单元罐呈蜂窝状直立紧密排列连接形成；所述裙边底舱环绕于主体下部周边或分列于下部两侧，在所述裙边底舱内部设置有储液舱、海水压载舱、固定压载舱之中的一种或多种。

8.如权利要求6所述的单体组罐，其特征在于，所述单体组罐为浮式单体组罐，所述浮式单体组罐通过系泊腿锚泊固定在海床上；或者所述单体组罐为固定式单体组罐，所述固定式单体组罐通过吸力桩基础或长桩基础或重力基础或桩与重力基础结合的方法固定在海床上。

9.如权利要求8所述的单体组罐，其特征在于，所述固定式单体组罐的长桩基础为密闭式钢管桩，所述密闭式钢管桩的顶部通过封头密封，在所述封头上并排安装有放气阀、进气阀和进水阀，在海上压桩和海上拔桩时，借助所述单体组罐加水压载后的重力，通过控制所述放气阀、进气阀和进水阀的启闭，使得所述钢管桩压入海床和拔桩作业。

10.一种海上平台，其特征在于，所述海上平台包括：

至少一个如权利要求6至9中任一项所述的单体组罐；

上部设施，包括钻井、油气生产和储运、公用和生活所需的设施，位于所述单体组罐上方的水面以上，通过支腿结构与所述单体组罐相连接；

用于海上平台漂浮定位于海上的定位系统，包括系泊腿系统、动力定位系统或二者的组合；或使海上平台固定在海床上的基础结构，包括长桩基础或吸力桩基础、重力式基础或桩式基础和重力式基础的组合。

11.如权利要求10所述的海上平台，其特征在于，所述海上平台为海上浮式平台或海上固定式平台。

12.如权利要求11所述的海上平台，其特征在于，所述海上浮式平台的单体组罐为至少两个所述单元罐通过连接结构并联且呈竖立设置构成的立式并联单体组罐，所述立式并联单体组罐包括主体和连接在所述主体下部的裙边底舱，所述主体由所述至少两个所述单元罐按单层或多层同心圆紧密排，同心圆的中心通孔处可设置或不设中心单元罐，所述立式并联单体组罐的上下两端通过混凝土壳的连接结构连接并向外延伸形成一扁平圆柱，所述扁平圆柱的直径等于外层单元罐投影外切圆的直径，所述不设中心单元罐的立式单体组罐的上下扁平圆柱式连接结构的中心开设有圆孔洞，所述圆孔洞与所述主体内的同心圆的中心通孔构成上下通透的月池。

13.如权利要求12所述的海上平台，其特征在于，所述扁平圆柱形连接结构的底部和顶部平面分别向下和向上隆起形成圆锥面，并与所述立式并联单体组罐的外层单元罐相交形成相贯线，所述锥面的圆锥角不大于45度。

14.如权利要求13所述的海上平台，其特征在于，所述裙边底舱呈圆形或正多边形环状结构，所述裙边底舱通过多个均布的连接构件固定连接在所述主体的扁平圆柱形连接结构上，所述裙边底舱与所述扁平圆柱形连接结构的底部齐平且径向间隙不小于0.3米；所述环状裙边底舱的径向截面为矩形，矩形的底边长度不小于所述扁平圆柱形连接结构半径的0.3倍，矩形的垂直于底边的边长不小于其底边长度的0.35倍，所述环状裙边底舱的内部设有储液舱、海水压载舱、固定压载舱之中的一种或多种。

15.如权利要求14所述的海上平台，其特征在于，所述环状裙边底舱的环内侧设有缺口，所述缺口的尺寸应保证海上平台在运动的过程中系泊腿不会接触或碰撞环状裙边底舱；或者所述环状裙边底舱在缺口处完全断开成为断口，形成多个间断和均布的环状裙边底舱，所述断口的尺寸应保证海上平台在运动的过程中系泊腿不会接触或碰撞环状裙边底舱。

16.如权利要求11所述的海上平台，其特征在于，所述海上浮式平台包括至少两个所述单元罐平卧设置、首尾串联连接且保持一定距离的所述单元罐构成的卧式串联单体组罐，所述卧式串联单体组罐通过位于其两端的水平连接板和中间部位的多个水平连接杆连接成为一个整体；所述卧式单体组罐的至少两个单元罐串联形成一个水平长圆筒，所述单元罐的钢制内罐两端均为圆筒形外延结构；当相邻两个钢制筒体的外延结构均为固定式连接结构时，所述两个圆筒形外延结构可焊接为一体，再与混凝土外罐的连接结构固定；当相邻两个钢制筒体的外延结构均为滑移式连接结构时，或一个为滑移式连接结构，另一个为固定式连接结构时，所述两个外延结构插接后，再分别与混凝土外罐的连接结构连接。