NO782785L

NO782785L - UNDERWATER RESERVE FOR STORAGE OF CRUDE OIL

Info

Publication number: NO782785L
Application number: NO782785A
Authority: NO
Inventors: Gian Mario Bozzo; Antonio Della Greca; Vincenzo Di Tella; Domenico Faso
Original assignee: Tecnomare Spa
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1979-04-09
Also published as: IT1094495B; FR2405196A1; DE2843299A1; GB2005329A; DK440478A; JPS5461312A; NL7809987A

Description

"Undervannsreservoar for lagring av råolje". "Underwater Reservoir for Crude Oil Storage".

Foreliggende oppfinnelse angår et stasjonært undervanns^reservoar for anbringelse på sjøbunnen i middels eller stor dybde, samt innrettet for å lagre store mengder råolje, og en fremgangsmåte for montering av sådant reservoar. The present invention relates to a stationary underwater reservoir for placement on the seabed at medium or great depth, and designed to store large quantities of crude oil, and a method for mounting such a reservoir.

Rasjonell utvinning av oljeforekomster under havbunnen erRational extraction of oil deposits under the seabed is

i praksis avhengig av et antall ytterst viktige arbeids-operasjoner, hvorav transport og lagring av den frembragte råolje på ingen måte er minst viktig. For nærværende transporteres i de fleste tilfeller den frembragte råolje gjennom undervannsrør til lagringsreservoar langs kysten og derfra til lasteanlegg for tankskip. in practice depending on a number of extremely important work operations, of which the transport and storage of the produced crude oil is by no means the least important. Currently, in most cases, the produced crude oil is transported through underwater pipes to storage reservoirs along the coast and from there to loading facilities for tankers.

Oppdagelse av oljeforekomster på stadig større dyp og lenger fra kysten, £'j'ørc'det imidlertid til ét stadig større problem å transportere råoljen gjennom undervannsrør, således at det faktisk nå synes å være av betydning å se på de foreliggende muligheter for lagring av råolje på det sted hvor den utvinnes. Discovery of oil deposits at ever greater depths and further from the coast, £'j'ørc', however, it became an ever greater problem to transport the crude oil through underwater pipes, so that it actually now seems to be important to look at the available possibilities for storing crude oil at the place where it is extracted.

De reservoarer som for nærværende anvendes for dette formålThe reservoirs currently used for this purpose

kan være av flytende type, men anvendelse av sådanne reservoarer vil være for kostnadskrevende ved meget store dybder, eller reservoarene kan være av nedsenket type, men i dette tilfelle er praktisk anvendelse for nærværende begrenset til midlere dybde, slik som f.eks. 150 meter. may be of the floating type, but the use of such reservoirs will be too costly at very great depths, or the reservoirs may be of the submerged type, but in this case practical application is currently limited to medium depths, such as e.g. 150 meters.

Det stasjonære undervannsreservoar i henhold til foreliggende oppfinnelse er ikke beheftet med sådanne vanskeligheter i bruk, dets innstallasjon er meget enkel og et reservoar av denne art er særlig egnet for å være tilkoblet en enkelt bøye med leddet forbindelseben, for å muliggjøre lasting av sjøgående tankskip. The stationary underwater reservoir according to the present invention is not burdened with such difficulties in use, its installation is very simple and a reservoir of this kind is particularly suitable for being connected to a single buoy with articulated connecting legs, to enable the loading of seagoing tankers.

Dette stasjonære undervannsreservoar i henhold til foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et ikke begrensende utførelseeksempel og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1, la og 2 viser henholdsvis en oversiktskisse,. etter tverrsnitt og et vertikalt lengdesnitt gjennom et undervannsreservoar i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et sammensatt system for midlere sjødybder og som utgjøres av foreliggende stasjonære undervannsreservoar og en bøye med leddet forbindelseben; Fig. 3a viser et tverrsnitt gjennom systemet i fig. 3; og Fig. 4, 5, 6 og 7 viser flere stadier av en nedsenkning av det stasjonære undervannsreservoar og dets plassering j på tilsiktet sted på sjøbunnen, mens et tverrsnitt av This stationary underwater reservoir according to the present invention will now be described in more detail with the help of a non-limiting design example and with reference to the attached drawings, on which: Fig. 1, la and 2 respectively show an overview sketch. after cross-section and a vertical longitudinal section through an underwater reservoir according to the present invention. Fig. 3 shows a composite system for medium sea depths and which is made up of the existing stationary underwater reservoir and a buoy with an articulated connecting leg; Fig. 3a shows a cross-section through the system in fig. 3; and Figs. 4, 5, 6 and 7 show several stages of an immersion of the stationary underwater reservoir and its location j at the intended location on the seabed, while a cross-section of

reservoaret på sin rette plass er vist i fig. 7a.the reservoir in its proper place is shown in fig. 7a.

Det stasjonære undervannsreservoar kan også utnyttes som for-tøyning for en bøye for sjøgående tankskip. En sådan bøye og dens forbindelse med undervannsreservoaret er allerede beskrevet i norsk patentskrift nr. 135.088. Forbindelse-benene er forbundet både med bøyen og reservoaret ved hjelp av leddforbindelser av underversaltype, som tillater bøyen å beveges horisontalt under påvirkning av strømmer i sjøen og bølger, samt også under innflydelse av fortøyningstrekk fra et fortøyet tankskip. The stationary underwater reservoir can also be used as a mooring for a buoy for seagoing tankers. Such a buoy and its connection with the underwater reservoir have already been described in Norwegian patent document no. 135,088. The connecting legs are connected to both the buoy and the reservoir by means of subversal type joints, which allow the buoy to move horizontally under the influence of currents in the sea and waves, as well as under the influence of mooring drag from a moored tanker.

For oljefelt med forholdsvis lav produksjonskapasitet kanFor oil fields with relatively low production capacity can

den øvre del av bøyen være utført slik at den rommer et lite the upper part of the buoy must be designed so that it accommodates a small

anlegg for behandling av råolje.facilities for the treatment of crude oil.

Det stasjonære undervannsreservoar i henhold til foreliggende oppfinnelse utgjøres hovedsakelig av en stålkonstruksjon av langstrakt form og hvis lengdeutstrekning er større enn dybden til sjøbunnen der hvor reservoaret skal nedsenkes. The stationary underwater reservoir according to the present invention consists mainly of a steel structure of elongated shape and whose length is greater than the depth of the seabed where the reservoir is to be submerged.

Konstruksjonen består av lagringsceller av sylindrisk eller prismatisk tverrsnitt og anordnet langs en eller flere rekker av dobbeltbunn-typen. Avstivningsribber for celle-skallene er anordnet på utsiden av cellene, således at lagrings-cellenes innside er helt jevn. The construction consists of storage cells of cylindrical or prismatic cross-section and arranged along one or more rows of the double bottom type. Stiffening ribs for the cell shells are arranged on the outside of the cells, so that the inside of the storage cells is completely smooth.

Fundamentblokken A og mellomrommene B mellom cellene anvendes for ballastmasse. Hver lagringscelle er oppdelt i to kammere av en membran utført i gummiert seilduk som utgjør tjeneste som skillemembran mellom råolje og sjøvann. Denne separator-membran kan på sitt midtområde være utstyrt med oppsamlings-basseng av metall, for oppsamling av mulig fast sediment-material som kan foreligge i råoljen. En sådan skillemembran er allerede beskrevet og patentsøkt i norsk patentansøkning nr. 74.1256. The foundation block A and the spaces B between the cells are used for ballast. Each storage cell is divided into two chambers by a membrane made of rubberized sailcloth which serves as a separation membrane between crude oil and seawater. This separator-membrane can be equipped in its central area with a collection basin made of metal, for the collection of possible solid sediment material that may be present in the crude oil. Such a separating membrane has already been described and a patent applied for in Norwegian patent application no. 74.1256.

Det stasjonære undervannsreservoar som er gjenstand for foreliggende oppfinnelse er konstruert enten i et skipsverft eller i dokk ved anvendelse av moduler som er fremstilt på forhånd. The stationary underwater reservoir which is the subject of the present invention is constructed either in a shipyard or in a dock using modules that have been manufactured in advance.

Ved å utnytte en prosess som nå er blitt vanlig, sjøsettes undervannstanken og slepes så til det sted som er blitt valgt for nedsenkning av tanken, slik som skjematisk vist i fig. 4. By utilizing a process that has now become common, the underwater tank is launched and then towed to the place that has been chosen for submerging the tank, as schematically shown in fig. 4.

På nedsenkningsstedet fortøyes reservoaret til en koniskAt the immersion site, the reservoir is moored to a conical

bøye som er forankret til sjøbunnen i passende avstand fra anbringelsestedet på sjøbunnen, hvoretter nedsenkningen og innstallasjonen av reservoaret innledes. buoy which is anchored to the seabed at a suitable distance from the location on the seabed, after which the lowering and installation of the reservoir begins.

For å oppnå korrekt plassering av reservoaret på sjøbunnen, utøver utlegningsfartøyet en sådan trekkraft på reservoarr konstruksjonen under nedsenkningen at den ende av konstruksjonen som er forbundet med den koniske bøye under nedsenkningen beskriver en sirkelbue. In order to achieve correct placement of the reservoir on the seabed, the laying out vessel exerts such a traction force on the reservoir construction during the immersion that the end of the construction which is connected to the conical buoy during the immersion describes a circular arc.

Selve nedsenkningen utføres ved å fylle reservoarkammerneThe immersion itself is carried out by filling the reservoir chambers

med sjøvann og en væske med mindre egenvekt, med begynnelse fra kammerne nærmest den koniske fortøyningsbøye. with seawater and a liquid of lower specific gravity, starting from the chambers closest to the conical mooring buoy.

Sjøvann kan anvendes alene hvis det sørges for å fylle det indre av noen få reservoarkammére med trykkluft, eller hvis.. kammerne er konstruert slik at de er i stand til å motstå Sea water may be used alone if care is taken to fill the interior of a few reservoir chambers with compressed air, or if.. the chambers are constructed so as to be able to withstand

ytre trykk tilsvarende den vanndybde hvor reservoaret skal innstalleres. external pressure corresponding to the water depth where the reservoir is to be installed.

Innstallasjonsprosessen for reservoaret finner sted i flere trinn: Trinn a) Reservoaret nedsenkes mens det svinges på langs ved innføring av en væskeballast i kammerne, ved begynnelse fra de kammere,,som befinner seg nærmest den koniske bøye. Dette trinn vedvarer inntil ytterenden av den konstruksjon som er forbundet med den koniske bøye, når sjøbunnen (fig. 5). The installation process for the reservoir takes place in several steps: Step a) The reservoir is submerged while it is swung lengthwise by introducing a liquid ballast into the chambers, starting from the chambers closest to the conical buoy. This step continues until the outer end of the structure connected to the conical buoy reaches the seabed (Fig. 5).

Trinn b) Nedsenkningen av reservoaret fortsetter etter hvert som ballasten økes eller eventuelt tyngdepunktet for den ballast som allerede er tilført, forskyves bort fra konstruksjonens innledende kontakt med sjøbunnen, ved innbyrdes utskifting av vann og nevnte fluid med mindre egenvekt (fig. 6). Skrå-stillingen av konstruksjonen blir da mindre og mindre inntil reservoaret er anbragt med hele sin lengde på sjøbunnen. Step b) The lowering of the reservoir continues as the ballast is increased or possibly the center of gravity of the ballast that has already been added is shifted away from the construction's initial contact with the seabed, by mutual exchange of water and said fluid with a lower specific gravity (fig. 6). The inclined position of the structure then becomes smaller and smaller until the reservoir is placed along its entire length on the seabed.

Under dette stadium er det meningen at trekkraften fra utleg-ningsfartøyet skal anpasses slik at reservoaret inntar den ønskede orientering^! forhold til sjøbunnen og også'' sørger for sikker nedsenkning. During this stage, it is intended that the traction force from the laying vessel should be adjusted so that the reservoir assumes the desired orientation^! relation to the seabed and also'' ensures safe immersion.

Hvis det skal innstalleres et system sammensatt av et stasjonært undervannsreservoar og en bøye med leddede forbindelseben, håndteres bøyens ben direkte på reservoaret. Ettersom hvert ben utgjør et eget fortrengningslegeme, vil bøyens ben ved avslutning av nedsenkningsprosessen innta vertikal stilling og er således klare til å motta bøyen. If a system composed of a stationary underwater reservoir and a buoy with articulated connecting legs is to be installed, the legs of the buoy are handled directly on the reservoir. As each leg constitutes a separate displacement body, at the end of the immersion process the legs of the buoy will assume a vertical position and are thus ready to receive the buoy.

Trinn c) Såsnart reservoaret er nedlagt på sjøbunnen, til-føres det ytterligere ballast ved å fylle grusJéller sand eller et annet,passende material med egenvekt større enn vann, Step c) As soon as the reservoir is laid down on the seabed, additional ballast is added by filling with gravel, sand or another suitable material with a specific gravity greater than water,

i de spesielt anordnede kammejfe for dette formål, for derved åin the specially arranged combs for this purpose, thereby to

gi reservoaret tilstrekkelig undervannsvekt til å sikre dets stabile stilling på sjøbunnen, selv under de vanskeligste værforhold (fig. 7). give the reservoir sufficient underwater weight to ensure its stable position on the seabed, even under the most difficult weather conditions (fig. 7).

Det stasjonære undervannsreservoar i henhold til oppfinnelsen utgjør en del av det sammensatte system som er beskrevet ovenfor, eller også av et system som omfatter en produksjonsplattform og en lastebøye for tankskip. The stationary underwater reservoir according to the invention forms part of the composite system described above, or also of a system comprising a production platform and a loading buoy for tankers.

Et sådant sammensatt bygningssystem virker på følgende måte:Such a complex building system works in the following way:

Den råolje som frembringes av produksjonsanlegget, som kanThe crude oil produced by the production plant, which can

være anbragt på en uavhengig plattform eller i den tidligere beskrevede bøye, slik som antydet ovenfor, svinges til å trenge inn i reservoarkamrene og presser herunder membranen nedover, således at det vann som befinner seg mellom membranen og kammeret! bunn, forskyves ut av kammeret, da den nedre del av reservoaret befinner seg i direkte forbindelse med den omgivende sjø. Innstrømningen av råolje'avbrytes så snart membranene forskyves til anlegg mot de respektive bunnflater i de respektive reservoarkammére.Når så et tankskip fortøyes til lastebøyen, tømmes reservoarene av seg selv på grunn av forskjellen i egenvekt mellom vann og olje, ved utnyttelse av det velkjente volumfdrtrengningsprinsipp. be placed on an independent platform or in the previously described buoy, as indicated above, is swung to penetrate the reservoir chambers and thereby presses the membrane downwards, so that the water that is between the membrane and the chamber! bottom, is displaced out of the chamber, as the lower part of the reservoir is in direct contact with the surrounding sea. The inflow of crude oil is interrupted as soon as the membranes are moved to rest against the respective bottom surfaces in the respective reservoir chambers. When a tanker is moored to the loading buoy, the reservoirs empty themselves due to the difference in specific gravity between water and oil, by utilizing the well-known volume displacement principle .

Råoljen strømmer gjennom i spesielt anordnede slanger forThe crude oil flows through specially arranged hoses for

dette formål, og disse slanger kan i det viste utførelse-eksempel i fig. 3 være anordnet innvendig i de leddede for-tøyningsben for bøyen, idet oljen overføres gjennom flytende slanger fra bøyen til vedkommende tankskip. this purpose, and these hoses can in the embodiment shown in fig. 3 be arranged inside the articulated mooring legs for the buoy, as the oil is transferred through floating hoses from the buoy to the tanker in question.

Det stasjonære undervannsreservoar i henhold til foreliggende oppfinnelse kan gjenvinnes etter utvinningen av vedkommende oljeforekomst er avsluttet. Denne gjenvinning finner sted på følgende måte: En slange innføres i et passende antall kamre i reservoaret, idet slangen er forsynt med en kalibrert ventil, hvis kalibrering er slik at det indre trykk ikke overskrider det ytre trykk med mere enn en forut valgt forskjell, og er avpasset til reservoarets konstruktive fasthet. The stationary underwater reservoir according to the present invention can be recovered after the extraction of the relevant oil deposit has ended. This recovery takes place in the following way: A hose is introduced into a suitable number of chambers in the reservoir, the hose being fitted with a calibrated valve, the calibration of which is such that the internal pressure does not exceed the external pressure by more than a preselected difference, and is adapted to the structural strength of the reservoir.

Trykkluft innføres så i det indre av kammerne inntil det indre trykk når den forut valgte verdi, og ved denne prosess er det mulig å tømme kammerne og -samtidig lette reservoarets egen vekt, slik at dette kan gjenvinnes ved prosesstrinn i motsatt rekke-følge av de som ble utført ved innstallasjonen på sjøbunnen, hvilket vil si at reservoarets vekt nedsettes først ved den ende som under innstallasjonen ble sist fylt med sjøvann. Compressed air is then introduced into the interior of the chambers until the internal pressure reaches the pre-selected value, and in this process it is possible to empty the chambers and at the same time lighten the reservoir's own weight, so that this can be recovered by process steps in the opposite order of the which was carried out during the installation on the seabed, which means that the weight of the reservoir is reduced first at the end which was last filled with seawater during the installation.

Det vil være åpenbart at det fortrengte volum av råolje ogVeller vann må være slik at også vekten av den ballast utballanseres, som sørger for at reservoaret holder seg på sjøbunnen når det er fylt med råolje. It will be obvious that the displaced volume of crude oil and Or water must be such that the weight of the ballast is also balanced, which ensures that the reservoir stays on the seabed when it is filled with crude oil.

Claims

1. Stationary underwater reservoir for the storage of crude oil in large and medium water depths and made entirely of steel, characterized in that said reservoir is divided into storage chambers that each work in accordance with the volume displacement principle and is equipped with a separating membrane arranged to separate supplied crude oil from water and made in rubberized tissue that prevents contamination.

2. Underwater reservoir as stated in claim 1, characterized by the fact that it is designed for regulated and balanced self-submergence when filling storage:,, chambers without the use of large surface vessels, except from those required for the correct placement of the reservoir.

3. Underwater reservoir as stated in claim 1 or 2, characterized in that it is installed by appropriate filling of liquid with a low specific gravity.

4. Underwater reservoir as stated in claims 1-3, characterized in that the installation of the reservoir takes place in two stages, with the reservoir being forced during a first stage from a near horizontal position to a near vertical position at an end edge resting against the seabed, and the second installation step comprises swinging the reservoir around said end edge until it has assumed a horizontal position on the seabed, as the installation takes place by forcing the reservoir to go through a series of equilibrium positions both when supplying fluids with different specific gravity and when replacing said fluids between the reservoir's chamber e..

5. Underwater reservoir as specified in claims 1 - 4, characterized in that it is equipped with specially arranged rooms, which, when the immersion is complete, are filled with gravel and sand or another suitable material with a greater specific gravity than seawater, in order to give the reservoir sufficient stability on the seabed.

6. Underwater reservoir as specified in claims 1-5, characterized in that the reservoir is part of a complex system which also includes a buoy with articulated mooring legs for mooring and loading tankers, as said complex system is also able to accommodate facilities that are necessary for the treatment and pumping of crude oil.

7. Underwater reservoir as specified in claims 1-6, characterized in that the buoy which forms part of said composite system can be installed at the same time as the reservoir to reduce both installation time and costs.

8. Underwater reservoir as stated in claims 1-7, characterized in that the reservoir can be recovered by introducing compressed air into the storage chambers.