浮動式儲油系統及方法

2023-09-18 10:39:55

專利名稱：浮動式儲油系統及方法
技術領域：
本發明的實施方式總體涉及用於儲存油的系統和方法。更具體地，本發明的實施 方式涉及用於儲存從位於多柱浮動式海上平臺上的生產單元接納的油的胞腔柱(cellular spar)及相關方法。
背景技術：
通常，在多柱浮動式(MCF)海上平臺上生產的油必須就地儲存或卸載到等待油 輪。就地儲存通常受限制。因此，卸載到油輪以規律的間隔進行以防止在平臺上的生產操 作中斷。由於平臺上改變的氣候條件，並不總是能利用油輪來維持規律的卸載計劃。因此，需要獨立於由MCF海上平臺提供的儲油系統。

發明內容
公開了用於儲存油的浮動式儲油系統或胞腔柱及相關方法。用於儲存油的一些方 法包括將油傳輸到具有儲存胞腔(storage cell)的浮動式儲油系統，所述儲存胞腔具有 油隔室和設置在油隔室下面的海水隔室；將油輸送到油隔室，從而油隔室膨脹；以及隨著 油隔室膨脹使海水隔室收縮，從而從海水隔室排放海水。在某些實施方式中，浮動式儲油系統包括儲存胞腔；浮動構件，所述浮動構件設 置在儲存胞腔內，從而儲存胞腔被分成第一隔室和設置在第一隔室下面的第二隔室；泵，所 述泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到第一隔室，從而第一隔室膨脹且第二隔室收縮，從 第二隔室排出海水；以及吸入罐(suction tank)，所述吸入罐能夠被操作以在第二隔室中 的海水的靜流體壓力下接納從第一隔室排出的油，從而第一隔室收縮，而第二隔室膨脹並 接納海水。在某些實施方式中，浮動式儲油系統包括多個儲存胞腔，每個儲存胞腔具有第一 隔室和設置在第一隔室下方的第二隔室；第一泵，所述第一泵能夠被操作以在壓力下將油 輸送到儲存胞腔中的一個或多個儲存胞腔的第一隔室內，從而第一隔室膨脹，且第二隔室 收縮，從第二隔室排出海水；吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在第二隔室中的海水的靜流 體壓力下接納從儲存胞腔中的一個或多個儲存胞腔的第一隔室排出的油，從而第一隔室收 縮，而第二隔室膨脹並接納海水；以及第二泵，所述第二泵能夠被操作以輸送吸入罐中的來 自浮動式儲油系統的油。因此，本發明的實施方式包括能實質上提高耦接的特徵和優點的組合。本領域技 術人員在閱讀本發明的優選實施方式的以下詳細說明並通過參考附圖能容易明白本發明 的這些和各種其他特徵和優點。


為了詳細說明本發明的優選實施方式，現參考附圖，在附圖中圖1是根據本文公開的原理的耦接在生產油的海上結構和油輪之間的浮動式儲 油系統的示意圖；圖2是圖1的浮動式儲油系統的放大視圖；圖3是圖2的浮動式儲油系統的截面圖；以及圖4是根據本文公開的原理的浮動式儲油系統的另一實施方式的示意圖。
具體實施例方式現將參考

本發明的各種實施方式，其中在幾幅圖中對相同部件使用相同 的附圖標記字。附圖不必按比例繪製。本發明的某些特徵可能在比例上放大或以示意的形 式示出，且傳統元件的某些細節可能為了清晰和簡要而沒有被顯示。而且，在以下論述和權利要求中，術語「包括」和「包含」以開放形式使用，因此應 被理解為指「包括但不限於……」。而且，術語「耦接」用來指間接或直接連接。因而，如果 第一裝置耦接到第二裝置，該連接可通過直接連接或者通過經由其他裝置、部件和連接的 間接連接。本發明能有許多不同形式的實施方式。在附圖中示出了且在此詳細描述了本發明 的具體實施方式
，應理解本公開內容應被認為是本發明原理的例證且不是要將本發明限制 到本文示出和描述的那些內容。應充分認識到，下文論述的實施方式的不同教導可單獨地 或以任何組合採用以產生期望的結果。現參考圖1，示出了根據本文公開的原理的浮動式儲油系統100以及多柱浮動式 (MCF)或其他海上結構105。海上結構105具有產油系統或耦接到產油系統。在海上結構 105上生產的油經傳輸管線110傳輸到浮動式儲油系統100，將油儲存在浮動式儲油系統 100處，隨後將油經油卸載傳輸管線280卸載到另一海上結構或船舶，例如，等待油輪115。 浮動式儲油系統100通過耦接到海底125的多個系泊纜120固定在合適位置。傳輸管線110和/或卸載傳輸管線280可在需要傳輸油時臨時安裝並在以後去 除，或者永久性安裝。而且，傳輸管線Iio和/或卸載傳輸管線280可懸掛在海上結構105 和浮動式儲油系統100之間，且基本上如所示的那樣，部分淹沒在海平面195中或浮在海平 面195上。作為選擇，傳輸管線110可從海上結構105向下延伸到海底125，跨過海底125 到達儲油系統100的下方，並且向上到達儲油系統100。卸載傳輸管線280可通過類似的方 式安裝在海底125中。現轉向圖2和3，浮動式儲油系統100為構造成不定期地接納並儲存油並且在需要 時卸載所儲存的油的胞腔柱。浮動式儲油系統或胞腔柱100包括由多個剪切板135耦接且 支撐平臺140的多個儲存胞腔130。在某些實施方式中，胞腔柱100還在每個胞腔130的 底部處包括固定壓載172。優選地，柱筒100具有四個或七個儲存胞腔130。在該實施方式 中，柱筒100具有七個儲存胞腔130，如圖3所示。仍參考圖2，柱筒100還包括設置在平臺 140上且對於柱筒100的操作有用或必要的子系統和部件145，如下面詳細說明的。每個儲存胞腔130的內部容積150被分成三個隔室上隔室153、用於儲存油157 的中間隔室155和用於接納海水162的下隔室160。上隔室153是空的並為胞腔柱100提供浮力。上隔室153具有固定的或恆定的內部容積167，而中間隔室155和下隔室160取 決於隔室155中儲存的油157的量分別具有可變的內部容積165、170。在操作過程中，隔 室155、160優選分別保持充滿油157和海水162。在該情形中，隔室155中的油157的容積 165和相鄰隔室160中的海水162的容積170的和為恆定的且近似等於儲存胞腔130的容 積150減去上隔室153的容積167。儲存胞腔130還包括設置在其中的浮動構件175。浮動構件175為容納在儲存胞 腔130中的油157和海水162之間的屏障。因此，浮動構件175防止容納在中間隔室155 中的油157與下隔室160內的海水162的有效混合。而且，浮動構件175隨著胞腔130中 的油157的量改變而在儲存胞腔130中移位，因而有助於限定隔室155、160。在某些實施方 式中，浮動構件175為隔膜、泡囊、可膨脹袋或其他類似裝置。為了增加胞腔130的結構能力，儲存胞腔130還包括設置在儲存胞腔130的內表 面185和外表面190上的加強件180。為了簡單化，在圖2的單個胞腔130上示出了加強 件180。但是，實際上，在每個胞腔130上都包括加強件180。在該實施方式中，加強件180 的放置取決於柱筒100的預期吃水深度。具體地，在儲存胞腔130的上隔室153的內表面 185上以及中間隔室155的外表面190和下隔室160的外表面192上設置加強件180。在 上隔室153的內部定位加強件180使得能容易接近(access)柱筒100而不會有因與可利 用柱筒100停靠的船接觸而破壞加強件180的危險。此外，在隔室155、160的外部定位加 強件180使得胞腔130的低於海平面195的內表面185光滑，這又使得胞腔130內的油157 和海水162的混合最小。在某些實施方式中，加強件180被構造成各具有「T形」截面。為了接納並儲存來自海上結構105的油，柱筒100還包括填充泵200、填充歧管 205和填充管道系統210。填充泵200和填充歧管205被支撐在平臺140上。填充管道系 統210將加壓的油從泵200通過填充歧管205輸送到一個或多個儲存胞腔130，並包括在填 充歧管205和油入口孔220之間耦接到每個儲存胞腔130的管分支215。填充泵200耦接 到海底傳輸管線110 (圖1)以接納從海上結構105傳輸的油。對由填充泵200接納的油進 行加壓並通過填充管道系統210輸送到填充歧管205。填充歧管205能夠被操作以同時將 油經管分支215輸送到一個或多個儲存胞腔130。在填充泵200的操作過程中，將從海上結構105經海底傳輸管線110接納的油加 壓並通過填充歧管205輸送到一個或多個儲存胞腔130。隨著將油輸送到一個或多個儲存 胞腔130，每個受影響的胞腔130的中間隔室155的容積165膨脹以接納加壓的油，使浮動 構件175逆著下隔室160中的海水162向下移位。因為油比海水輕，或比海水密度低，所以 油在輸送到儲存胞腔130內之前必須由泵200加壓。因而，必須將油推入每個儲存胞腔130 內。在某些實施方式中，柱筒100還包括位於每個儲存胞腔130的底部的測量系統225 和耦接到每個儲存胞腔130的管分支215的緊急截止閥230。對於每個儲存胞腔130，測量 系統225測量距浮動構件175的距離。測量系統225和浮動構件175之間的距離表示容積 165、170的相對大小。假如容積165、170的相對大小顯示儲存胞腔130充滿了油157，意味 著隔室155、160充滿了油157，則關閉緊急截止閥230以防止儲存胞腔130過量填充。柱筒100還包括支撐在平臺140上的水歧管245和分離器250、海水排出管線255 以及海水排放管道系統295。海水排放管道系統295將儲存在每個胞腔130中的海水162通過歧管245輸送到分離器250，且包括耦接到位於每個胞腔130的底部的海水出口孔240 的海水排放管線235。如前面所說明的，當將油輸送到一個或多個儲存胞腔130內時，每個 受影響的胞腔130的中間隔室155的容積165膨脹以接納加壓的油，使浮動構件175逆著 下隔室160中的海水162向下移位。因此，隔室160的容積170變小或收縮，使容納在受影 響的胞腔130中的海水162從隔室160通過其相應的出口孔240和水排放管線235推向歧 管245。歧管245能夠被操作以同時從一個或多個儲存胞腔130接納海水162。將由歧管 245接納的海水輸送到分離器250，在分離器250處，在經排出管線255向船外傾注海水之 前調節(condition)海水。為了卸載胞腔130中儲存的油，柱筒100還包括包含一個或多個油排放泵265的 油吸入罐260、油排放歧管270、油排放管道系統275和油卸載傳輸管線280。在該實施方式 中，排放歧管270和吸入罐260支撐在平臺140上。作為選擇，可在一個胞腔130例如中央 胞腔130內布置吸入罐260。排放管道系統275將容納在儲存胞腔130中的油通過排放歧 管270輸送到吸入罐260，且包括耦接在每個儲存胞腔130的油出口孔290和排放歧管270 之間的管分支285。排放歧管270能夠被操作以同時將油從一個或多個儲存胞腔130輸送 到吸入罐260。排放泵265將吸入罐260接納的油通過卸載傳輸管線280傳送到遠處位置， 例如油輪115 (圖1)。在排放泵265的操作過程中，通過排放管道系統275將油157從一個或多個儲存 胞腔130輸送到吸入罐260。對於每個受影響的胞腔130，由隔室155中的海水162的靜流 體壓力提供的反壓能將所儲存的油157輸送到吸入罐260而不需要泵的輔助。隨著受影響 的胞腔130中的油157減少，隔室155的容積165減小。由於靜流體壓力，同時將海水通過 在海平面195以下設置在每個儲存胞腔130中的海水入口孔295吸入相鄰的隔室160中。 這實現了所儲存的油157從隔室155的連續輸送。在上述實施方式中，每個胞腔130的下隔室160是封閉的。通過入口孔295進入 每個胞腔130的海水162隻有在分離器250中調節之後才能返回到海裡。在某些情形，可 能不希望或不必在將海水162排放到船外之前對海水162進行調節。圖4示出根據本文公 開的原理的蜂窩式儲存柱筒的另一實施方式，其中在使容納在胞腔130中的海水162返回 到海裡之前，例如沒有利用分離器對海水162進行調節。如圖4所示，胞腔柱300中的每個胞腔130在其底部305為端部開放式的。海水 通過端部開放的底部305自由流入和流出胞腔130的下隔室160。這樣，穿過底部305的開 口 310既為海水入口也為海水出口。當將油157輸送到每個胞腔130中時，如上文所述，強 制下隔室160中的海水162從胞腔130穿過開口 310。當胞腔130中的油157減少時，同 樣如上文所述，海水通過開口 310自由流入胞腔130。因為海水自由流入和流出每個胞腔 130，並且在重新注入周圍海區之前沒被調節，所以排放管線235、歧管245和分離器250不 是必需的，因此在圖4中沒有顯示。除了這些差別之外，胞腔柱300的其餘系統和部件與前 面描述的胞腔柱100的系統和部件在設計和功能上都基本上相同。已經說明了浮動式儲油系統或胞腔柱的實施方式。在任一實施方式中，可從生產 油的海上結構例如但不限於MCF平臺接納油，並且將油儲存在胞腔柱的一個或多個儲存胞 腔130中。隨後，所儲存的油可從胞腔柱卸載到等待油輪。而且，可在從海上結構傳輸油並 將油儲存在其餘儲存胞腔中的一個或多個中的同時將所儲存的油從一個或多個儲存胞腔卸載。與每個儲存胞腔內儲存的油相鄰且在儲存的油下面的海水的靜流體壓力使得儲存的 油能卸載而不需要泵的輔助。 儘管示出並描述了優選實施方式，但是在不偏離本文的範圍或教導的情況下本領 域技術人員能對其進行各種修改。本文描述的實施方式僅為示例性的且沒有限制意思。系 統的許多改變和修改是可能的且在本發明的範圍內。例如，能改變各個部件的相對尺寸、制 成各個部件的材料以及其他參數。因此，保護範圍不限於本文描述的實施方式，而是僅由所 附權利要求限制，其範圍包括權利要求的主題的所有等價形式。
權利要求
1.一種儲存油的方法，所述方法包括將油傳輸到具有儲存胞腔的浮動式儲油系統，所述儲存胞腔具有油隔室和設置在所述 油隔室下面的海水隔室；將油輸送到所述油隔室，從而所述油隔室膨脹；以及隨著所述油隔室膨脹使所述海水隔室收縮，從而從所述海水隔室排放海水。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括利用浮動構件分離所述油隔室和所述海水隔 室，所述浮動構件能隨著所述油隔室膨脹和所述海水隔室收縮而在所述儲存胞腔內移位。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述輸送包括 在泵中對油進行加壓；將加壓的油傳送到歧管；以及將由所述歧管接納的加壓的油分配到耦接在所述歧管和所述油隔室之間的管道系統內。
4.根據權利要求1所述的方法，還包括監控所述海水隔室的底部和所述浮動構件之間的距離；以及 當所監控的距離指示所述儲存胞腔充滿油時停止將油輸送進所述油隔室。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述停止包括關閉耦接到所述油隔室的入口的閥。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括從油儲存隔室輸送油，從而所述海水隔室膨脹；以及 隨著所述海水隔室膨脹將海水接納到所述海水隔室內。
7.根據權利要求6所述的方法，其中從所述油隔室輸送油包括 打開自所述油儲存隔室起始的流路；以及在所述海水隔室中的海水的靜流體壓力下從所述油儲存隔室沿所述流路推動油。
8.根據權利要求6所述的方法，其中將油傳輸到浮動式儲油系統包括將油從產生油 的海上平臺經海底傳輸管線傳輸到所述浮動式儲油系統，並且從所述油隔室輸送油包括 將油從所述油隔室經卸載傳輸管線輸送到油輪。
9.一種浮動式儲油系統，包括 儲存胞腔；浮動構件，所述浮動構件設置在所述儲存胞腔內，從而所述儲存胞腔被分成第一隔室 和設置在所述第一隔室下面的第二隔室；泵，所述泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到所述第一隔室，從而所述第一隔室膨脹 且所述第二隔室收縮，從所述第二隔室排出海水；以及吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在所述第二隔室中的海水的靜流體壓力下接納從所 述第一隔室排出的油，從而所述第一隔室收縮，而所述第二隔室膨脹並接納海水。
10.根據權利要求9所述的浮動式儲油系統，還包括 分離器；以及水排放管線，所述水排放管線耦接在所述第二隔室的出口和所述分離器之間，所述水 排放管線將從所述第二隔室排出的海水傳送到所述分離器。
11.根據權利要求9所述的浮動式儲油系統，其中所述儲存胞腔為端部開放式的，藉此海水自由流入和流出所述第二隔室。
12.根據權利要求9所述的浮動式儲油系統，其中所述儲存胞腔包括設置在所述第一 隔室上方的第三隔室，所述第三隔室用於提供浮力。
13.根據權利要求9所述的浮動式儲油系統，還包括設置在所述吸入罐中的泵，所述 泵能夠被操作以輸送所述吸入罐內的來自所述浮動式儲油系統的油。
14.一種胞腔柱，包括多個儲存胞腔，每個儲存胞腔具有第一隔室和設置在所述第一隔室下方的第二隔室；第一泵，所述第一泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到所述儲存胞腔中的一個或多個 儲存胞腔的所述第一隔室內，其中所述第一隔室膨脹，且所述第二隔室收縮，從所述第二隔 室排出海水；吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在所述第二隔室中的海水的靜流體壓力下接納從所 述儲存胞腔中的一個或多個儲存胞腔的所述第一隔室排出的油，從而所述第一隔室收縮， 而所述第二隔室膨脹並接納海水；以及第二泵，所述第二泵能夠被操作以輸送所述吸入罐中的來自所述胞腔柱的油。
15.根據權利要求14所述的胞腔柱，其中所述第二泵設置在所述吸入罐內。
16.根據權利要求14所述的胞腔柱，還包括耦接到所述儲存胞腔中的一個或多個儲 存胞腔的多個加強件，其中對於所述一個或多個儲存胞腔中的每一個儲存胞腔，位於海平 面上方的加強件耦接到所述儲存胞腔的內表面，而位於海平面下方的加強件耦接到所述儲 存胞腔的外表面。
17.根據權利要求14所述的胞腔柱，還包括耦接在所述第一泵和所述儲存胞腔的所 述第一隔室之間的歧管，所述歧管能夠被操作以將加壓的油從所述第一泵輸送到所述第一 隔室中的一個或多個第一隔室中。
18.根據權利要求14所述的胞腔柱，還包括耦接在所述吸入罐和所述儲存胞腔的所 述第一隔室之間的歧管，所述歧管能夠被操作以接納從所述第一隔室中的一個或多個第一 隔室排出的油。
19.根據權利要求14所述的胞腔柱，還包括歧管；水排放管，所述水排放管耦接在所述歧管和每個第二隔室的出口之間；分離器，所述分離器耦接到所述歧管；以及排出管線，所述排出管線耦接到所述分離器，所述排出管線用於從所述胞腔柱卸載經 調節的海水。
20.根據權利要求14所述的胞腔柱，還包括設置在每個儲存胞腔的所述第一隔室和 所述第二隔室之間的浮動構件，每個浮動構件能隨著所述第一隔室膨脹和收縮而在相應的 儲存胞腔內移位。
21.根據權利要求20所述的胞腔柱，其中所述浮動構件為由隔膜、泡囊和可膨脹袋組 成的組中的一個。
全文摘要
公開了用於儲存油的浮動式儲油系統及相關方法。在某些實施方式中，浮動式儲油系統包括儲存胞腔；浮動構件，所述浮動構件設置在儲存胞腔內，從而儲存胞腔被分成第一隔室和設置在第一隔室下面的第二隔室；泵，所述泵能夠被操作以在壓力下將油輸送到第一隔室，從而第一隔室膨脹而第二隔室收縮，從第二隔室排出海水；以及吸入罐，所述吸入罐能夠被操作以在第二隔室中的海水的靜流體壓力下接納從第一隔室排出的油，從而第一隔室收縮，而第二隔室膨脹並接納海水。
文檔編號B63B25/08GK102137788SQ200980133954
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月28日 優先權日2008年8月29日
發明者愛德華·E·霍頓三世, 萊勒·大衛·芬, 詹姆斯·V·馬厄, 迪克·戴維斯 申請人:霍頓維森深水公司