CN115303654B - 水下油料存储油囊及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种水下油料存储油囊及装置，所述油囊包括壳体及固定在所述壳体内的内胆，所述壳体与所述内胆之间具有夹层空间，所述内胆被配置为内部设有密闭的储油空间；所述壳体上设置有出水口及一组作业口，所述出水口设置在所述壳体的下部，并与所述夹层空间连通；所述作业口被配置为包括进出油口、进水口及进出气口。本申请提供水下油料存储油囊及装置，实现了水下油料存储，具有抗腐蚀能力、抗冲击能力、安全性高等特点。

Description

水下油料存储油囊及装置
技术领域
本申请涉及石油存储技术领域，尤其涉及一种水下油料存储油囊及装置。
背景技术
石油存储的方式包括地面存储、地下存储及海上存储。相较于地面存储和地下存储，海上存储的安全性更高，同时可以大大节约陆地空间。因此海上存储得到了人们的重视，逐渐成为了主要发展趋势。目前海上石油存储设备多以油罐为主，油罐在长期使用过程中存在着不耐腐蚀、维修复杂、寿命短等问题，限制了海上石油存储技术的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种水下油料存储油囊及装置。
一种水下油料存储油囊，包括：壳体及固定在所述壳体内的内胆，所述壳体与所述内胆之间具有夹层空间，所述内胆被配置为内部设有密闭的储油空间；
所述壳体上设置有出水口及一组作业口，所述出水口与所述夹层空间连通；
所述作业口被配置为包括进出油口、进水口及进出气口；
所述进出油口被配置为一侧与所述储油空间连通，另一侧与油液管线连通；
所述进水口被配置为一侧与所述夹层空间连通，另一侧与水管线连通；
所述进出气口被配置为一侧与所述夹层空间连通，另一侧与气管线连通；
所述出水口被配置为通过抽水管线与所述水管线连通，所述抽水管线、所述油液管线、所述气管线及所述水管线均具有关闭及接通状态。
进一步的，所述壳体从外至内依次包括第一橡胶层、骨架层、第二橡胶层及气密层，所述气密层与所述内胆之间具有所述夹层空间。
进一步的，所述壳体上设置有至少一组副作业口，所述副作业口至少包括副进出油口，所述副进出油口与所述储油空间连通；
所述副作业口被配置为常闭状态，在所述作业口故障时，所述副进出油口替代所述进出油口与所述油液管线连通进行作业。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种水下油料存储装置，包括：外框架及一种水下油料存储油囊；
所述油囊被配置为固定在所述外框架内；
所述外框架被配置为下部设置有配重锚固机构，所述配重锚固机构被配置为用以增加所述外框架的配重及将所述外框架固定在水底。
进一步的，还包括第一浮标；
所述第一浮标被配置为通过拉索与所述外框架或所述油囊连接，并漂浮于所述外框架上方的水面上。
进一步的，所述第一浮标上设置有警示灯；
所述作业口设置在第一法兰上，所述第一法兰与所述壳体密封连接；
所述法兰上设置有泄漏检测器，所述泄漏检测器被配置为用以检测所述油囊内的油料是否发生泄漏；
所述警示灯被配置为与所述泄漏检测器信号连接，当所述泄漏检测器检测到所述油囊发生油料泄漏时，所述警示灯亮起。
进一步的，还包括第二浮标；
所述第二浮标被配置为通过拉索与外部岸基连接，并漂浮于外部岸基附近的水面上；
所述第二浮标下方吊挂有卷盘，所述卷盘被配置为用以卷绕所述油液管线、所述气管线及所述水管线。
进一步的，所述配重锚固机构包括配重块与吸力锚，所述配重块被配置为用以增加所述外框架的配重；所述吸力锚被配置为将所述外框架固定在水底。
进一步的，所述壳体上远离所述夹层空间的一侧上设置有多个固定座，通过拉索连接所述固定座及所述外框架。
进一步的，所述外框架为中空的钢管桁架结构。
从上面所述可以看出，本申请提供的一种水下油料存储油囊及装置，具有以下有益效果：设置夹层空间，在夹层空间中注入气体，可以使得油囊的浮力增大，实现油囊漂浮在水面上；在夹层空间中注满水，可以使得油囊的重力增大，实现油囊的下潜；设置带有储油空间的内胆存储油料，将空气、水与油料隔绝，确保油料不被污染，实现了油料的水下存储；将油囊设置为柔性结构，具有一定的弹性，在海底使用不受腐蚀，可以长期使用，使用寿命长；同时在经受波浪、洋流冲击时不易形变、破损，抗冲击能力强、安全性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种水下油料存储油囊示意图1；
图2本申请实施例的一种水下油料存储油囊示意图2；
图3本申请实施例的一种水下油料存储油囊剖面示意图；
图4为本申请实施例的作业口示意图；
图5为本申请实施例的壳体截面示意图；
图6为本申请实施例的一种水下油料存储装置示意图；
图7为本申请实施例的第二浮标示意图；
图8为本申请实施例的一种水下油料存储装置储油状态示意图；
图9为本申请实施例的一种水下油料存储装置作业状态示意图；
图10为本申请实施例的固定座和第一卸扣的放大图。
附图标记：1-油囊；101-壳体；1011-第一橡胶层；1012-骨架层；1013-第二橡胶层；1014-气密层；102-内胆；103-夹层空间；104-储油空间；105-第一法兰；106-第二法兰；2-作业口；201-进出油口；202-进水口；203-进出气口；204-阀门；3-副作业口；301-副进出油口；4-外框架；5-配重锚固机构；6-第二浮标；7-作业管线；701-油液管线；702-水管线；8-锚点；9-固定座；10-第一卸扣；11-抽水管线；12-卷盘；13-出水口。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
目前的油罐多为金属材料，在陆地上使用时，所受的腐蚀小，对油罐的性能要求小。海洋环境是一种复杂的腐蚀环境，在这种环境中，海水本身是一种强腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属材料产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用，因此在海上石油存储领域，对油罐的耐腐蚀性、耐久性、密封性等要求很高，使得海上油罐的造价远高于地上存储油罐，同时在长期使用过程中，存在着维修复杂、寿命短等问题。另外，油罐在海下不断经受海浪、洋流等外在冲击，金属材料多为刚性材料，刚性材料在受到外在冲击时容易产生形变、破损，进一步缩短了油罐的使用寿命，同时增加了油液泄漏的风险，容易带来环境危害等问题。
基于上述情况，本申请提供一种水下油料存储油囊1，如图1至图4所示，实现了水底储油，具有耐腐蚀、使用寿命长等特点，包括：壳体101及固定在所述壳体101内的内胆102，所述壳体101与所述内胆102之间具有夹层空间103，所述内胆102被配置为内部设有密闭的储油空间104；
所述壳体101上设置有出水口13及一组作业口2，所述出水口13与所述夹层空间103连通；可选的，所述作业口2与所述出水口13相对设置于所述壳体101的上部和下部；
所述作业口2被配置为包括进出油口201、进水口202及进出气口203；
所述进出油口201被配置为一侧与所述储油空间104连通，另一侧与油液管线701连通；
所述进水口202被配置为一侧与所述夹层空间103连通，另一侧与水管线702连通；
所述进出气口203被配置为一侧与所述夹层空间103连通，另一侧与气管线连通；
所述出水口13被配置为通过抽水管线11与所述水管线702连通，所述抽水管线11、所述油液管线701、所述气管线及所述水管线702均具有关闭及接通状态。
本申请提供的油囊1，在夹层空间103中注入空气，可以使得油囊1的浮力增大，从而漂浮在水面上；在夹层空间103中注满水，可以使得油囊1的重力增大，从而实现油囊1的下潜；设置内胆102存储油料，将空气、水与油料隔绝，确保油料不被污染，实现了油料的水下存储；将油囊1设置为柔性结构，具有一定的弹性，在海底使用不受腐蚀，可以长期使用，使用寿命长；同时在经受波浪、洋流冲击时不易形变、破损，抗冲击能力强、安全性高。可选的，内胆102采用橡塑材料一体成型。可选的，内胆102厚度不低于1mm，内胆102的两端及中部上端与壳体101固定。
在一些实施例中，如图4所示，所述进出油口201、进水口202、进出气口203上均设置有阀门204。
在一些实施例中，水管线702、气管线、油液管线701、抽水管线11上也设置有阀门204，通过阀门204来控制水管线702、气管线、油液管线701、抽水管线11的关闭和接通。
在一些实施例中，如图5所示，所述壳体101从外至内依次包括第一橡胶层1011、骨架层1012、第二橡胶层1013及气密层1014，所述气密层1014与所述内胆102之间具有所述夹层空间103。使得壳体101为柔性结构的同时具有高强度的特点。相较于刚性材料或金属材料，具有一定弹性的壳体101在遭受外力冲击时不易产生破损，有效提高安全性和使用寿命。同时，最外层的第一橡胶层1011耐水，不会发生腐蚀，使得油囊1具有高抗腐蚀性，更适合在海底下使用。
壳体101的厚度可以设置为大于或等于5mm，骨架层1012可以采用锦纶或涤纶帘子线制成，骨架层1012的分层层数不小于3层，也设置为4层、5层、6层等，具体不做限制。气密层1014由高致密性橡胶制成，厚度不小于1mm，确保壳体101的气密性，实现较小的压力损失。
在一些实施例中，如图1所示，所述壳体101上设置有至少一组副作业口3，所述副作业口3至少包括副进出油口301，所述副进出油口301与所述储油空间104连通；
所述副作业口3被配置为常闭状态，在所述作业口2故障时，所述副进出油口301替代所述进出油口201与所述油液管线701连通进行作业。
通过设置副作业口3作为双保险，可以进一步延长油囊1的使用寿命。当作业口2发生故障(如堵塞等)时，可以启用副作业口3替代作业口2进行作业，从而不影响油囊1的正常使用。可选的，作业口2设置在油囊1的中部上端。
在一些实施例中，所述副作业口3还包括副进水口(图中未示出)及副进出气口(图中未示出)，所述副进水口与副进出气口均与所述夹层空间103连通，在所述作业口2故障时，所述副进水口与副进出气口分别代替所述进水口202、所述进出气口203与水管线702、气管线连通进行作业。可选的，设置有两组副作业口3，两组副作业口3分别设置在油囊1的左右两端。
本申请还提供一种水下油料存储装置，如图6所示，包括：外框架4及所述油囊1；
所述油囊1被配置为固定在所述外框架4内；
所述外框架4被配置为下部设置有配重锚固机构5，所述配重锚固机构5被配置为用以增加所述外框架4的配重及将所述外框架4固定在水底。
通过外框架4固定油囊1，再通过配重锚固机构5对外框架4进行配重及固定，具有抗波浪、洋流冲击能力强的特点。
在实际使用过程中，存储装置固定在水底，且通常具有下潜、输油及抽油这几种应用场景。
(1)下潜方法
将水管线702与外部水源连通，将气管线与外部气源或水面上空气连通；关闭油液管线701及抽水管线11，接通气管线及水管线702；通过水管线702向夹层空间103内注入水，夹层空间103的气体经所述气管线排出；随着夹层空间103中水量的增加，油囊1的重力逐渐增加，从而下潜至水底。
(2)输油方法
将油液管线701与外部油库连通，将水管线702与外部水源连通；接通油液管线701、水管线702及抽水管线11，关闭气管线；通过抽水管线11及水管线702抽出夹层空间103的水，夹层空间103的水经出水口13流出，进入到抽水管线11，然后再进入到水管线702，经水管线702排出到外部，在抽出夹层空间103的水的同时通过油液管线701向储油空间104输送油料。
(3)抽油方法
将油液管线701与外部油库连通，将水管线702与外部水源连通；接通油液管线701及水管线702，关闭抽水管线11及气管线；通过水管线702向夹层空间103注入水，同时通过油液管线701抽出储油空间104中存储的油料。
外部水源、外部气源及外部油库都设在外部岸基上。外部水源、外部气源及外部油库均设置有泵体，通过泵体实现水、气体及油料的输送及抽出。
首次使用时，内胆102内没有油料，将气管线与外部气源连通，关闭水管线702、抽水管线11，向夹层空间103内注入压缩空气，内胆102内的空气经进出油口201被排出，当压缩空气注满夹层空间103后，关闭气管线，存储装置因浮力大于重力会飘浮在水面上，然后拖行到存储位置。当存储装置位于存储位置后，使用下潜方法使存储装置下潜到水底，再通过配重锚固机构5对存储装置进行固定，然后采用输油方法将油料输送至油囊1存储，实现油料的存储。需要使用到油囊1中的油料时，再利用抽油方法将油囊1中的油料抽出使用。
在一些实施例中，还包括第一浮标(图中未示出)；所述第一浮标被配置为通过拉索与所述外框架4或所述油囊1连接，并漂浮于所述外框架4上方的水面上。通过第一浮标实现对存储装置的定位。
在一些实施例中，如图4所示，所述第一浮标上设置有警示灯；
所述作业口2设置在第一法兰105上，所述第一法兰105与所述壳体101密封连接；
所述第一法兰105上设置有泄漏检测器，所述泄漏检测器被配置为用以检测所述油囊1内的油料是否发生泄漏；
所述警示灯被配置为与所述泄漏检测器信号连接，当所述泄漏检测器检测到所述油囊1发生油料泄漏时，所述警示灯亮起。
通过设置泄漏检测器与警示灯，当油囊1发生泄漏时，相关人员可以及时发现油料泄漏问题，同时可以快速找到发生泄漏的存储装置，避免事态进一步扩大，减小损失，提高整体存储装置的安全性。
在一些实施例中，如图1所示，所述副作业口3设置在第二法兰106上，所述第二法兰106与所述壳体101密封连接，所述第二法兰106上也设置有泄漏检测器。
在一些实施例中，泄漏检测器与外部岸基上的控制设备信号连接，当泄漏检测器检测到油囊1发生泄漏时，将泄漏信号传输至外部岸基上的控制设备。使得外部岸基上的工作人员可以及时发现油料泄漏。
在一些实施例中，如图7所示，还包括第二浮标6；
所述第二浮标6被配置为通过拉索与外部岸基连接，并漂浮于外部岸基附近的水面上；
所述第二浮标6下方吊挂有卷盘12，所述卷盘12被配置为用以卷绕所述油液管线701、所述气管线及所述水管线702。
油液管线701、气管线及水管线702统称为作业管线7。在存储装置处于存储状态时，如图8所示，不需要使用到作业管线7，因此设置第二浮标6，通过牵引绳连接第二浮标6与卷盘12，使得卷盘12吊挂在第二浮标6下方，再将作业管线7卷绕在卷盘12上，实现对作业管线7的隐藏；同时第二浮标6还可以对作业管线7的隐藏位置进行标识。当存储装置处于作业状态时，即需要向存储装置进行输油、输气、输水、抽油、抽水、抽气等作业时，如图9所示，通过第二浮标6找到作业管线7的位置，再将油液管线701、气管线或水管线702拉出与外部岸基上的外部油库、外部气源或外部水源连接，然后再进行作业；作业完成后，再将相应的作业管线7卷绕在卷盘12上。
在一些实施例中，设置有至少三个第二浮标6，每个第二浮标6下方均设吊挂有卷盘12，将油液管线701、气管线及水管线702分别吊挂在三个第二浮标6的卷盘12上。
在一些实施例中，如图7所示，所述第二浮标6通过至少两根拉索分别与外部岸基连接。在外部岸基设置锚点8，锚点8可以设置在水面下，也可以是水面上，具体不做限制。然后通过拉索连接锚点8与第二浮标6，从而限制第二浮标6的活动范围。同时设置两根拉索分别与外部岸基连接作为双保险，其中一根拉索断裂时，还可以利用另一根拉索对第二浮标6进行限位，提高了存储装置的安全性。
在一些实施例中，所述第二浮标6下方设置有至少三个快速接头，油液管线701、气管线或水管线702分别与一个快速接头连接，作业时，外部岸基上的管线与对应的快速接头进行连接，实现快速作业。
在一些实施例中，所述配重锚固机构5包括配重块与吸力锚，所述配重块被配置为用以增加所述外框架4的配重；所述吸力锚被配置为将所述外框架4固定在水底。通过配重块来抵消油料密度差产生的浮力，通过吸力锚实现平面内调整和固定，从而提高外框架4抗波浪、洋流冲击的能力。
配重块分布在外框架4长度方向的底部两侧，配重块可以是箱型结构，内部填充铁砂作为配重，也可以是浇筑混凝土结构，任何可以实现配重的设备均可应用本申请中，具体不做限制。在存储装置下潜至海底固定的过程中，预留吸力锚管线至水面以上，完成吸力锚的固定后，再收回吸力锚管线，实现水面上就能操作存储装置的水底固定作业。
在一些实施例中，如图2所示，所述壳体101上远离所述夹层空间103的一侧上设置有多个固定座9，通过拉索连接所述固定座9及所述外框架4。实现油囊1和外框架4的固定。可选的，在壳体101的左右两端设有吊环，所述吊环通过拉索与外框架4固定，防止在受到波浪、洋流等攻击时油囊1在外框架4内左右摆动，提高抗波浪、洋流冲击能力。当油囊1左右两端均设有第二法兰106时，所述吊环设置在第二法兰106上。
在一些实施例中，如图1及图10所示，所述壳体101上远离所述夹层空间103的一侧上设置有多个平行的固定座组，每组固定座组均包括多个固定座9；
一组内的多个固定座9被配置为绕所述壳体101一周设置，且穿设有拉索，固定座9上的拉索上设置有第一卸扣10，所述外框架4上设置有第二卸扣，所述第一卸扣10与第二卸扣通过拉索连接，从而实现油囊1与外框架4的固定。
在一些实施例中，如图6所示，所述外框架4为中空的钢管桁架结构。中空的钢管桁架结构，牢固性好，稳固定好，在水下具有一定的抗冲击性。外框架4也可设置为采用板材等焊接而成的具有楔形截面的桁架结构。使用时，将油囊1固定在外框架4内，对油囊1进行保护和固定。可选的，所述外框架4为经过防腐处理的外框架4。
需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水下油料存储油囊，其特征在于，包括：壳体及固定在所述壳体内的内胆，所述壳体与所述内胆之间具有夹层空间，所述内胆被配置为内部设有密闭的储油空间；
所述壳体上设置有出水口及一组作业口，所述出水口与所述夹层空间连通；
所述作业口被配置为包括进出油口、进水口及进出气口；
所述进出油口被配置为一侧与所述储油空间连通，另一侧与油液管线连通；
所述进水口被配置为一侧与所述夹层空间连通，另一侧与水管线连通；
所述进出气口被配置为一侧与所述夹层空间连通，另一侧与气管线连通；
所述出水口被配置为通过抽水管线与所述水管线连通，所述抽水管线、所述油液管线、所述气管线及所述水管线均具有关闭及接通状态；
所述壳体从外至内依次包括第一橡胶层、骨架层、第二橡胶层及气密层，所述气密层与所述内胆之间具有所述夹层空间；
所述骨架层采用锦纶或涤纶帘子线制成，骨架层的分层层数不小于3层；
所述壳体上设置有至少一组副作业口，所述副作业口至少包括副进出油口，所述副进出油口与所述储油空间连通；
所述副作业口被配置为常闭状态，在所述作业口故障时，所述副进出油口替代所述进出油口与所述油液管线连通进行作业；
所述副作业口还包括副进水口及副进出气口，所述副进水口与副进出气口均与所述夹层空间连通，在所述作业口故障时，所述副进水口与副进出气口分别代替所述进水口、所述进出气口与水管线、气管线连通进行作业。
2.一种水下油料存储装置，其特征在于，包括：外框架及权利要求1所述的一种水下油料存储油囊；
所述油囊被配置为固定在所述外框架内；
所述外框架被配置为下部设置有配重锚固机构，所述配重锚固机构被配置为用以增加所述外框架的配重及将所述外框架固定在水底。
3.根据权利要求2所述的水下油料存储装置，其特征在于，还包括第一浮标；
所述第一浮标被配置为通过拉索与所述外框架或所述油囊连接，并漂浮于所述外框架上方的水面上。
4.根据权利要求3所述的水下油料存储装置，其特征在于，所述第一浮标上设置有警示灯；
所述作业口设置在第一法兰上，所述第一法兰与所述壳体密封连接；
所述法兰上设置有泄漏检测器，所述泄漏检测器被配置为用以检测所述油囊内的油料是否发生泄漏；
所述警示灯被配置为与所述泄漏检测器信号连接，当所述泄漏检测器检测到所述油囊发生油料泄漏时，所述警示灯亮起。
5.根据权利要求2～4任一项所述的水下油料存储装置，其特征在于，还包括第二浮标；
所述第二浮标被配置为通过拉索与外部岸基连接，并漂浮于外部岸基附近的水面上；
所述第二浮标下方吊挂有卷盘，所述卷盘被配置为用以卷绕所述油液管线、所述气管线及所述水管线。
6.根据权利要求2～4任一项所述的水下油料存储装置，其特征在于，所述配重锚固机构包括配重块与吸力锚，所述配重块被配置为用以增加所述外框架的配重；所述吸力锚被配置为将所述外框架固定在水底。
7.根据权利要求2～4任一项所述的水下油料存储装置，其特征在于，所述壳体上远离所述夹层空间的一侧上设置有多个固定座，通过拉索连接所述固定座及所述外框架。
8.根据权利要求2～4任一项所述的水下油料存储装置，其特征在于，所述外框架为中空的钢管桁架结构。
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