CN107591078A - 深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置与方法，所述的试验装置包括立式平台储油系统、单自由度晃荡系统、油箱、水箱、电热水锅炉、管路系统和温度采集系统，立式储油系统固定在单自由度晃荡系统上，通过管路系统连接油箱和水箱。与现有技术相比，本发明可以模拟规则摇摆运动，也可模拟海洋平台在实际海况下的不规则摇摆运动，同时运动的平稳性和可靠性高；试验过程中，可实时得到储油系统内油水的温度数据，从而了解油水的传热情况；整套系统设计合理、仿真度高、操作方便，可准确研究多种不同的试验条件对油水置换结果的影响，同时能系统验证油水置换技术应用于浮式海洋平台的可行性。

Description

深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置与方法

技术领域

本发明涉及一种试验装置与方法，尤其是涉及一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置与方法。

背景技术

随着近海油气资源的日益减少和油气田开发的总成本不断增加，对深水海洋平台“钻-采-储-运”综合能力的要求不断提高，中国专利CN103912245A和美国专利US9327805B2共同提出了一种“新型深水钻井生产立式储油平台”，它采用油水置换技术把Spar平台生产的原油储存在平台主体位于水面以下的储油舱中。

油水置换技术也叫湿式储油技术，该技术已被国外石油公司广泛用于重力式混凝土储油平台和海底储油舱。油水置换储油技术的原理为：油水不相溶且油的密度低于水；储油时，原油以较低的速度从舱顶注入储油舱，油会浮在水的上面，相同体积的海水则从舱底被排出舱外，同时，油和水在舱内会自发地形成一个油水界面；卸油时，从舱顶以较高的速度抽取原油，由于舱底的海水与外界海水连通，海水受静水压力的作用从舱底进入储油舱并填充原油空间。在储卸油过程中，油水界面上下移动，不断调整舱内原油和海水的相对体积，使储油舱始终保持充满液体状态。由于湿式储油舱内始终充满油和水且位于水面以下，受风浪、海流和冰等影响较小，结构承受载荷较小，需要的舱容和压载量较小，因此，与传统干式储油技术相比，油水置换技术的储油成本较低，且储油安全性较高，优势非常明显。

新型深水钻井生产立式储油平台的提出可以极大地提高深水工程技术解决方案的灵活度和降低深水油田开发的总成本，但在浮式Spar平台中采用油水置换技术，不可避免会带来以下几个问题：(1)油水置换操作导致海水对舱壁凝油层的剪切作用会使得部分凝油脱离沉积层而进入海水中，当海水中的含油量超过一定程度时可能会对海洋环境造成污染；(2)油水置换过程中，受到流场扰动、表面活性剂、温度和压力等诸多因素的影响，油水界面附近会产生乳化层，进而影响油水界面监测仪的测量精度；(3)平台在进行储油操作时，进入储油舱内的原油温度较高，热油与低温舱壁和低温海水直接接触，原油的热量会通过舱壁和油水界面传递给舱内外的海水；(4)在风、浪、流等海洋环境载荷的共同作用下，深水钻井生产立式储油平台在海洋中一直处于漂浮的运动状态，平台的运动会导致安装在其船体内的储油舱也产生同步运动，从而引起舱内储存的油和水的晃荡，晃荡引起的油水界面高度变化有可能导致油水界面监测仪失灵，晃荡引起的油水界面波动有可能导致原油和海水相互掺混，增加乳化液的产生，晃荡还将对舱壁产生冲刷作用，使得部分已经沉积在舱壁上的凝油脱离沉积层进入海水中，进而增加海水中的含油量，晃荡还有可能会影响热油与储油舱内外海水的热量传输。因此，研究深水钻井生产立式储油平台油水置换过程是十分必要的，尤其是研究立式储油平台在运动状态下的油水置换过程，而动态模型试验是研究此问题比较可靠的手段。

中国专利CN205487085U提出了一种“深水钻井生产储卸油平台油水置换小型试验装置”，可以模拟深水钻井生产立式储油平台油水置换过程。但是，此专利存在很多不足之处：没有考虑晃荡装置，不能模拟平台在复杂海洋环境条件下的运动对油水置换过程的影响；没有考虑温度采集系统，不能研究储油舱内油水的传热情况；加热系统设计不够合理，不能从油箱内部和外部均匀加热原油；没有在储油舱和水缓冲舱底部设置取样口，不但不利于取样，也不能定量地研究水缓冲舱对含油置换海水进行油水分离的效果。也就是说，目前的模型试验设备既不能系统地研究深水钻井生产储卸油平台油水置换操作涉及的传质传热机理，也不能充分验证油水置换技术应用于浮式平台的可行性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，包括：

分别注有海水和原油的水箱和油箱；

立式平台储油系统：包括自上而下依次设置的水缓冲舱、油沉箱、储油舱和水沉箱，其中，水缓冲舱与油沉箱采用隔板隔开，油沉箱、储油舱和水沉箱依次连通，所述水缓冲舱与储油舱底部还设有取样口；

单自由度晃荡系统：用于承载所述立式平台储油系统并带动其模拟实际海况下的不规则摇摆运动；

管路系统：包括注油管路、回油管路、注水管路、回水管路和水缓冲管路，其中，注油管路两端分别插入油箱底部和连接设置在油沉箱底部的油沉箱进油口，回油管路两端分别连接油箱和油沉箱顶部的油沉箱出油口，注水管路两端连接水箱与水沉箱上的水沉箱进/出水口，水缓冲管路两端连接水沉箱上的水沉箱进/出水口与水缓冲舱顶部的水缓冲舱进水口，回水管路两端分别连接水箱与水缓冲舱底部的水缓冲舱出水口；

温度采集系统：包括安装在储油舱内部的测温管，安装在测温管、油箱与外部空气中的温度传感器，以及连接所述温度传感器并用于记录温度传感器所在位置的温度的无纸温度记录仪。

优选的，所述的单自由度晃荡系统包括承载所述立式平台储油系统的运动平台，以及控制所述运动平台摇摆运动的控制台，其中，

所述的运动平台包括固定在地面上的平台底座、安装在平台底座上并由机械传动组件带动摇摆的平台台面，固定在平台底座上并分布在平台台面两侧的两组弹簧组件，所述的机械传动组件通过导线束与所述控制台电连接。弹簧组件的设置主要用于辅助支撑平台台面，同时，减小机械传动组件引起的振动，以保证立式平台储油系统的摇摆运动平稳可靠。

更优选的，所述的机械传动组件由伺服电机、减速机、联轴器、轴承座和传动轴组成，其中，所述伺服电机安装在平台底座一端，与减速机连接，并采用联轴器连接所述传动轴，所述传动轴通过轴承座安装在平台底座上，在传动轴上还通过键固定安装所述平台台面。这样，通过联轴器可以传递伺服电机输出的摇摆所需扭矩给传动轴，传动轴再通过键连接传递扭矩给平台台面，使其按照设定要求进行摇摆运动，以模拟实际海况下立式储油平台的不规则摇摆运动。

更优选的，每组弹簧组件由至少一个并排设置的弹簧单元组成，所述弹簧单元包括弹簧底座、弹簧芯轴、主体弹簧和弹簧顶帽，其中，弹簧底座固定安装在平台底座上，在弹簧底座上安装所述弹簧芯轴，所述主体弹簧的下部套设在所述弹簧芯轴上，顶部顶住接触所述平台台面底部的所述弹簧顶帽。保证弹簧组件提供的缓冲力始终沿弹簧芯轴方向输出。

进一步更优选的，所述的弹簧顶帽与平台台面接触的部位呈球弧面。球弧面的结构可以保证弹簧组件与平台台面在摇摆过程中的接触保持平滑。

更优选的，所述平台台面的下端面在摇摆方向的两侧分别设有第一防倾斜支撑，所述平台底座上还设有与所述第一防倾斜支撑位置对应并间隔开来的第二防倾斜支撑，当平台台面向一侧摇摆过度时，第一防倾斜支撑抵接同一侧第二防倾斜支撑实现限位，以防止平台台面过度倾斜。

优选的，所述的油箱还采用水浴箱围住并组成双层箱体结构，在油箱内部还布置有多根与外层水浴箱连通的加热圆管，所述水浴箱还通过水管与电热水锅炉连接。

优选的，所述的水缓冲舱与回水管路的顶部都设有通气孔，可以保证水缓冲舱内水位总是与回水管路顶部水平段保持一致。在实际情况下，深水钻井生产立式储油平台内部水缓冲舱与平台外面的海水连通，水缓冲舱内水位与海平面始终保持一致。因此，水缓冲舱模型内水位可在试验过程中用来模拟海平面。

优选的，所述的储油舱中部还设有观察窗，其采用钢化玻璃制成。

优选的，所述的水缓冲舱、油沉箱、储油舱和水沉箱的材质均为Q345B钢。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的装置不但能模拟实际海况下立式储油平台的不规则摇摆运动，还能同时模拟立式储油平台的储卸油过程，从而系统地研究油水置换过程的传质(置换水中含油和油水乳化)和传热机理，并充分验证油水置换技术应用于浮式平台的可行性。

(2)采用单自由度晃荡系统，专门针对深水钻井生产立式储油平台重量较大、高度较高、摆动幅度较大的特点而设计，可在一定频率和一定幅值范围内任意设定平台摇摆运动的周期和幅值，既可模拟海洋平台的规则摇摆运动，也可模拟海洋平台在实际海况下的不规则摇摆运动，而且运动的平稳性和安全性较高。

(3)在油箱内设置多根加热圆管，并与外层水浴箱连通，水浴箱与电热水锅炉连通，可同时从油箱内部和外部均匀加热原油。温度采集系统可实时显示并记录空气、油箱内原油和储油舱内油水的温度。

(4)最大的优点是不但可以系统地研究深水钻井生产立式储油平台在运动条件下进行油水置换操作时储油舱内油水的传质传热情况，也可以充分验证油水置换技术应用于浮式平台的可行性，还可以进一步深入研究平台运动、环境温度、储卸油速度、原油物性等参数对油水置换过程的影响。

附图说明

图1为本发明的深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置的结构图；

图2为本发明的立式平台储油系统的内部结构示意图；

图3为本发明的单自由度晃荡试验系统的主视示意图；

图4为本发明的单自由度晃荡试验系统的右视示意图；

图5为本发明的弹簧单元的内部结构示意图；

图中，1为水缓冲舱，2为油沉箱，3为储油舱，4为水沉箱，5为水缓冲舱进水口，6为水缓冲舱出水口，7为油沉箱出油口，8为油沉箱进油口，9为水沉箱进/出水口，10为测温管，11为取样口，12为通气孔，13为平台台面，14为伺服电机，15为减速机，16为联轴器，17为轴承座，18为传动轴，19为传动轴部装，20为平台底座，21为地脚螺栓，22为弹簧单元，23为弹簧顶帽，24为主体弹簧，25为弹簧芯轴，26为弹簧底座，27为防倾斜支撑，271-第一防倾斜支撑，272-第二防倾斜支撑，28为导线束，29为控制台，30为水箱，31为水泵，32为海水流量计，33为油箱，34为水浴箱，35为加热圆管，36为电热水锅炉，37为油泵，38为原油流量计，39～42为阀门，43为观察窗，44为PVC钢丝管，45为PPR管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其结构如图1所示，包括：

分别注有海水和原油的水箱30和油箱33；

立式平台储油系统：包括自上而下依次设置的水缓冲舱1、油沉箱2、储油舱3和水沉箱4，其中，水缓冲舱1与油沉箱2采用隔板隔开，油沉箱2、储油舱3和水沉箱4依次连通，所述水缓冲舱1与储油舱3底部还设有取样口11；

单自由度晃荡系统：用于承载所述立式平台储油系统并带动其进行规则或不规则摇摆运动；

管路系统：包括注油管路、回油管路、注水管路、回水管路和水缓冲管路，其中，注油管路两端分别插入油箱33底部和连接设置在油沉箱2底部的油沉箱进油口8，回油管路两端分别连接油箱33和油沉箱2顶部的油沉箱出油口7，注水管路两端连接水箱30与水沉箱4上的水沉箱进/出水口9，水缓冲管路两端连接水沉箱4上的水沉箱进/出水口9与水缓冲舱1顶部的水缓冲舱进水口5，回水管路两端分别连接水箱30与水缓冲舱1底部的水缓冲舱出水口6；

温度采集系统：包括安装在储油舱3内部的测温管10，安装在测温管10、油箱33与外部空气中的温度传感器，以及连接所述温度传感器并用于记录温度传感器所在位置的温度的无纸温度记录仪。

作为本发明的一种优选的实施方式，如图3和图4所示，所述的单自由度晃荡系统包括承载所述立式平台储油系统的运动平台，以及控制所述运动平台摇摆运动的控制台29，其中，

所述的运动平台包括固定在地面上的平台底座20、安装在平台底座20上并由机械传动组件带动摇摆的平台台面13，固定在平台底座20上并分布在平台台面13两侧的两组弹簧组件，所述的机械传动组件通过导线束28与所述控制台29电连接。弹簧组件的设置主要用于辅助支撑平台台面13，同时，减小机械传动组件引起的振动，以保证立式平台储油系统的摇摆运动平稳可靠。

作为上述优选实施方式的更优选，所述的机械传动组件由伺服电机14、减速机15、联轴器16、轴承座17和传动轴18组成，其中，所述伺服电机14安装在平台底座20一端，与减速机15连接，并采用联轴器16连接所述传动轴18，所述传动轴18通过轴承座17安装在平台底座20上，在传动轴18上还通过键固定安装所述平台台面13。这样，通过联轴器16可以传递伺服电机14输出的摇摆所需扭矩给传动轴18，传动轴18再通过键连接传递扭矩给平台台面13，使其按照设定要求进行摇摆运动，以模拟实际海况下立式储油平台的不规则摇摆运动。

作为上述优选实施方式的更优选，如图5所示，每组弹簧组件由至少一个并排设置的弹簧单元22组成，所述弹簧单元22包括弹簧底座26、弹簧芯轴25、主体弹簧24和弹簧顶帽23，其中，弹簧底座26固定安装在平台底座20上，在弹簧底座26上安装所述弹簧芯轴25，所述主体弹簧24的下部套设在所述弹簧芯轴25上，顶部顶住接触所述平台台面13底部的所述弹簧顶帽23。保证弹簧组件提供的缓冲力始终沿弹簧芯轴25方向输出。进一步更优选的，所述的弹簧顶帽23与平台台面13接触的部位呈球弧面。球弧面的结构可以保证弹簧组件与平台台面13在摇摆过程中的接触保持平滑。

作为上述优选实施方式的更优选，所述平台台面13的下端面在摇摆方向的两侧分别设有第一防倾斜支撑271，所述平台底座20上还设有与所述第一防倾斜支撑271位置对应并间隔开来的第二防倾斜支撑272，当平台台面13向一侧摇摆过度时，第一防倾斜支撑271抵接同一侧第二防倾斜支撑272实现限位，以防止平台台面13过度倾斜。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的油箱33还采用水浴箱34围住并组成双层箱体结构，在油箱33内部还布置有多根与外层水浴箱34连通的加热圆管35，所述水浴箱34还通过水管与电热水锅炉36连接。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的水缓冲舱1与回水管路的顶部都设有通气孔12，可以保证水缓冲舱1内水位总是与回水管路顶部水平段保持一致。在实际情况下，深水钻井生产立式储油平台内部水缓冲舱1与平台外面的海水连通，水缓冲舱1内水位与海平面始终保持一致。因此，水缓冲舱1模型内水位可在试验过程中用来模拟海平面。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的储油舱3中部还设有观察窗43，其采用钢化玻璃制成。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述的水缓冲舱1、油沉箱2、储油舱3和水沉箱4的材质均为Q345B钢。

实施例1

一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其结构如图1所示，包括立式平台储油系统、单自由度晃荡系统、油箱33、水箱30、电热水锅炉36、管路系统和温度采集系统。立式储油系统固定在单自由度晃荡系统上，通过管路系统连接油箱和水箱。

如图3和图4所示，单自由度晃荡装置包括运动平台和控制台29，二者通过导线束28进行电连接。运动平台包括平台底座20、平台台面13、弹簧组件、防倾斜支撑27、地脚螺栓21和机械传动组件，平台底座20通过地脚螺栓21固定在地面上。弹簧组件分布在平台台面13两侧，用来辅助支撑平台台面13，并减小系统振动，确保储油系统运动平稳可靠，每组弹簧组件均有一个或多个弹簧单元22组成，每个弹簧单元22由弹簧顶帽23、主体弹簧24、弹簧芯轴25和弹簧底座26组成，弹簧底座26固定在运动平台底座20上。防倾斜支撑27固定在平台底座20上方，用来防止储油系统摆动角度过大时发生倾倒。机械传动组件由伺服电机14、减速机15、联轴器16、轴承座17、传动轴18和传动轴部装19组成，伺服电机14安装在平台底座20一端，与减速机15连接，通过联轴器16传递摆动所需的扭矩给传动轴18，传动轴18与平台台面13通过键连接(即传动轴部装19)传递扭矩，轴承座17固定在平台底座20上，承载轴传递的压力。

如图2所示，立式平台储油系统固定在平台台面13上，自上而下由水缓冲舱1、油沉箱2、储油舱3和水沉箱4组成，水缓冲舱1顶部和底部分别设有水缓冲舱进水口5和水缓冲舱出水口6，油沉箱2设有油沉箱出油口7和油沉箱进油口8，水沉箱4设有水沉箱进/出水口9，储油舱3舱壁装有观察窗43，储油舱3内部装有测温管10，测温管10管壁排列着温度传感器，温度传感器另一端连接无纸温度记录仪，记录仪可实时显示并记录传感器所在位置的温度，水缓冲舱1和储油舱3底部设有取样口11。

油箱外还设有水浴箱34，并组成双层箱体式结构，其中，位于内层的邮箱33内设有多根加热圆管35，加热圆管35与外层水浴箱34连通，水浴箱34通过水管与电热水锅炉36连通，可同时从油箱内部和外部均匀加热原油。

管路系统包括注油管路、回油管路、注水管路、回水管路和水缓冲管路，注油管路由注油管道、油泵37、阀门42、原油流量计38组成，注油管道一端插入到油箱33底部，另一端与油沉箱进油口8连接；回油管路由回油管道和阀门41组成，回油管道一端与油沉箱出油口7连接，另一端插入到油箱33顶部；注水管路由注水管道、水泵31、阀门40、海水流量计32组成，注水管道一端与水箱30底部连接，另一端与水沉箱进/出水口9连接；水缓冲管路由水缓冲管道和阀门39组成，水缓冲管道一端与水沉箱进/出水口9连接，另一端与水缓冲舱进水口5连接；回水管路呈“几”字形，由回水管道组成，回水管道一端与水缓冲舱出水口6连接，另一端与水箱30顶部连接，回水管路顶端和水缓冲舱1顶端都设有通气口12，可以保证水缓冲舱1内水位总是与回水管路顶部水平段保持一致，该水位可在试验过程中用来模拟海平面；各管道与储油系统连接段为PVC钢丝管44，其余部分为PPR管45。

采用上述的深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置的试验方法包括如下步骤：

(a)保持所有阀门全开，把水箱30和油箱33分别注满海水和原油，开启电热水锅炉36，加热油箱33内原油；

(b)关闭阀门39和阀门42，开启水泵31和海水流量计32，海水从水沉箱进/出水口9进入水沉箱4，待水沉箱4、储油舱3和油沉箱2注满海水后，关闭水泵31和海水流量计32；

(c)按照试验要求在控制台29的计算机软件中输入立式平台储油系统规则摇摆运动的周期和幅值，或者输入试验得到的立式储油平台在实际海况下的不规则摇摆运动时间历程，计算机软件根据输入的数据自动计算出传动轴18的转动角速度和角加速度，控制台29发出的指令输出至机械传动组件，使得传动轴18按照软件计算出的角速度和角加速度进行旋转，传动轴18与平台台面13通过键连接传递扭矩，最终使得立式储油系统按照输入的参数进行摆动；

(d)关闭阀门40和阀门41，打开阀门39和阀门42，开启油泵37和原油流量计38，调节油泵37和阀门42至设计注油流量，原油从油沉箱进油口8进入油沉箱2，水沉箱4内海水受挤压后从水沉箱进/出水口9流出，随后从水缓冲舱进水口5进入水缓冲舱1顶部，同时，水缓冲舱1底部海水受挤压后从底部水缓冲舱出水口6流出，最后回到水箱30，当油水界面下移到指定位置时，关闭油泵37和原油流量计38，注油排水流程结束；

(e)关闭阀门39和阀门42，打开阀门40和阀门41，开启水泵31和海水流量计32，调节水泵31和阀门40至设计注水流量，海水从水沉箱进/出水口9进入水沉箱4，油沉箱2内原油受挤压后从油沉箱出油口7流出，随后进入油箱33，当油水界面上移到指定位置时，关闭水泵31和海水流量计32，注水排油流程结束；

(f)重复(d)和(e)步骤；

(g)在每个循环的注油排水流程中，在储油舱3和水缓冲舱1底部取样口11对置换海水进行取样，在储油舱3底部取样口11对油水界面层进行取样，对样品化验后，即可了解油水置换过程中置换海水的含油量以及油水的乳化情况；

(h)储油舱3舱内和舱外的温度传感器将对应位置的温度实时数据反馈到无纸温度记录仪，从而可以了解动态油水置换过程中储油舱3内油水与舱外环境的传热情况。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，包括：

分别注有海水和原油的水箱和油箱；

立式平台储油系统：包括自上而下依次设置的水缓冲舱、油沉箱、储油舱和水沉箱，其中，水缓冲舱与油沉箱采用隔板隔开，油沉箱、储油舱和水沉箱依次连通，所述水缓冲舱与储油舱底部还设有取样口；

单自由度晃荡系统：用于承载所述立式平台储油系统并带动其模拟实际海况下的不规则摇摆运动；

管路系统：包括注油管路、回油管路、注水管路、回水管路和水缓冲管路，其中，注油管路两端分别插入油箱底部和连接位于油沉箱底部的进油口，回油管路两端分别连接油箱和油沉箱顶部的出油口，注水管路两端连接水箱与水沉箱上的进/出水口，水缓冲管路两端连接水沉箱上的进/出水口与水缓冲舱顶部的进水口，回水管路两端分别连接水箱与水缓冲舱底部的出水口；

温度采集系统：包括安装在储油舱内部的测温管，安装在测温管、油箱与外部空气中的温度传感器，以及连接所述温度传感器并用于记录温度传感器所在位置的温度的无纸温度记录仪。

2.根据权利要求1所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述的单自由度晃荡系统包括承载所述立式平台储油系统的运动平台，以及控制所述运动平台摇摆运动的控制台，其中，

所述的运动平台包括固定在地面上的平台底座、安装在平台底座上并由机械传动组件带动摇摆的平台台面，固定在平台底座上并分布在平台台面两侧的两组弹簧组件，所述的机械传动组件通过导线束与所述控制台电连接。

3.根据权利要求2所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述的机械传动组件由伺服电机、减速机、联轴器、轴承座和传动轴组成，其中，所述伺服电机安装在平台底座一端，并通过联轴器连接所述传动轴，所述传动轴通过轴承座安装在平台底座上，在传动轴上还通过键固定安装所述平台台面。

4.根据权利要求2所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，每组弹簧组件由至少一个并排设置的弹簧单元组成，所述弹簧单元包括弹簧底座、弹簧芯轴、主体弹簧和弹簧顶帽，其中，弹簧底座固定安装在平台底座上，在弹簧底座上安装所述弹簧芯轴，所述主体弹簧的下部套设在所述弹簧芯轴上，顶部顶住接触所述平台台面底部的所述弹簧顶帽。

5.根据权利要求4所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述的弹簧顶帽与平台台面接触的部位呈球弧面。

6.根据权利要求2所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述平台台面的下端面在摇摆方向的两侧分别设有第一防倾斜支撑，所述平台底座上还设有与所述第一防倾斜支撑位置对应并间隔开来的第二防倾斜支撑，当平台台面向一侧摇摆过度时，第一防倾斜支撑抵接同一侧第二防倾斜支撑实现限位，以防止平台台面过度倾斜。

7.根据权利要求1所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述的油箱还采用水浴箱围住并组成双层箱体结构，在油箱内部还布置有多根与外层水浴箱连通的加热圆管，所述水浴箱还通过水管与电热水锅炉连接。

8.根据权利要求1所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述的水缓冲舱与回水管路的顶部都设有通气孔。

9.根据权利要求1所述的一种深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置，其特征在于，所述的储油舱中部还设有观察窗，其采用钢化玻璃制成；

所述的水缓冲舱、油沉箱、储油舱和水沉箱的材质均为Q345B钢。

10.采用如权利要求1-9任一所述的深水钻井生产立式储油平台动态油水置换试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)往水箱与油箱内注满海水与原油，开启电热水锅炉，加热油箱内原油；

(b)关闭水缓冲管路与注油管路，接通注水管路，海水从水沉箱进/出水口进入水沉箱，直至水沉箱、储油舱与油沉箱内注满海水；

(c)单自由度晃荡系统模拟立式平台储油系统在实际海况下的不规则摇摆运动；

(d)关闭注水管路与回油管路，接通水缓冲管路与注油管路，由油箱不断往油沉箱内注入原油，使得水沉箱内海水受挤压后经水缓冲管路流出进入水缓冲舱顶部，同时，水缓冲舱底部海水受压从底部排出并经回水管路回流至水箱，当储油舱内油水界面下移至指定位置时，切断注油管路和水缓冲管路，注油排水流程结束；

(e)随后，开启注水管路与回油管路，由水箱不断往水沉箱内注入海水，并使得油沉箱内原油受挤压排出至油箱，当储油舱内油水界面上移至指定位置时，切断注水管路与回油管路，注水排油流程结束；

(f)重复循环步骤(d)与步骤(e)，以完成拟定的油水置换循环次数；

(g)在每个循环的注油排水流程中，在储油舱和水缓冲舱底部取样口对置换海水取样，此外，在储油舱底部取样口对油水界面层取样，对所有取样样品化验后，即可了解油水置换过程中置换海水的含油量以及油水的乳化情况，从而了解油水传质情况；

(h)温度传感器将对应位置的温度实时数据反馈到无纸温度记录仪，从而了解动态油水置换过程中储油舱内油水与舱外环境的传热情况。