加重降溫水下儲油法的製作方法

2023-07-11 06:01:26 1

本發明涉及到一種水下儲存油品的方法，此技術屬於石油化工儲存運輸領域。油品指原油、柴油、汽油、潤滑油和其它液體石油的一種。

技術背景

水下儲油的設想早在1935年就被提出，但直至1967年才得到實際應用，其目的是為了縮短運輸(送)距離、降低風吹日曬、酷熱嚴寒、膨脹收縮和自身重力的破壞作用、提高安全性、減少對環境的影響、節省土地等。經過了半個多世紀的發展，已經研製出帶環形底盤儲罐、倒盤形儲罐、雙圓筒混凝土水下油罐、帶防波牆立式鋼筋混凝土水下儲罐、橢球拋物面形水下混凝土儲罐、帶浮頂的立式圓柱形海中儲罐，水下軟體油罐七種儲存方式。前六種儲存方式儲罐的骨架是巨型剛體，其建造、運輸、安裝工藝複雜、施工周期長，資金投入量較大。軟體油罐分為帶球狀底部的圓筒形、枕頭形和枕座形三種形式，殼體為塗以合成橡膠的兩層尼龍纖維複合物結構。因為大多數油品比水輕，為了使油罐不浮到水面，對於容量較小的軟體油罐，採用了重物做錨，將油罐反吊於水底；對於容量較大的軟體油罐，採用了網狀條帶，將其固定後置於水底的框架上。軟體油罐的主體部分是軟體，其建造、運輸、安裝(放)工藝比較簡單、施工周期較短，但重物固定錨和框架的製作、運輸和安放仍然耗費較多的時間和資金。

通常，採用水下軟體儲存時，罐內的油品在罐外的較高水壓作用下被壓送到水面之上，此方法稱為油水置換水下儲油技術，可以節省泵送的費用。然而，在油水置換過程中總會有少量的油品隨水排放到周圍的水域中，累積造成的環境汙染不容忽視。

還有，絕大多數油品中含有小量的硫，例如：世界著名不含硫的大慶原油，仍然含有質量分數0.1％的硫,在幾百方的容器中所有的硫化物都聚集到一起，對設備的腐蝕破壞作用也是很大，有時還危及到人身健康和生命安全。

最重要的是，盛裝軟體容器具有較大浮力，它始終趨向於掙脫固定物體的束縛、處於動蕩狀態，時刻存在著移動、磨損、掙脫洩漏的危險。

本發明提出了用鐵礦石粉作加重材料，將油品的密度增加，以便使之不被浮起，進而消除相對運動和動能；儘量降低油品混合物的溫度，增加其粘度，力求達到凝固，使之流動速度和硫化物的運移速度變慢，減緩洩漏速度和硫化物的聚集速度，在理想情況下，混合物可以像瀝青一樣不易流動；鐵礦石粉也是一種重要工業原料，在油品儲存的同時，此加重材料也得到適當的儲存。本方法簡單易行、安全可靠，有利於實現縮短運輸(送)距離、少佔用土地、減少對陸地和水域環境的影響、提高安全性、減少能源消耗、降低儲存成本之目的。

技術實現要素：

本發明選擇密度大、純度高、粒度適宜的鐵礦石粉作為加重材料，按一定的比例與油品混合，使之達到比海(水庫、池塘、湖)水略高的密度；將混合液充入軟體膠囊中，封住充入孔和排氣孔後，沉入溫度較低的海(水庫、池塘、湖)底；這樣就使軟體膠囊減輕了風吹日曬、酷熱嚴寒、膨脹收縮和自身重力的破壞作用；出庫前，將膠囊升至水面，通過自然或人工法將其加溫，混合液粘度下降，鐵礦石粉自然沉澱；然後，提升其高度排放出混合物；最後，通過電磁吸附和過濾提純油品。另外，鐵礦石粉也是一種重要工業原料，它不與油品發生化學，在油品儲存的同時，此加重材料也得到適當的儲存。

具體實施方式

第一步，選擇水深、平坦、沒有急流、不受波浪和潮汐影響的海(水庫、池塘、湖)底，其形狀如洗臉盆最佳。清除各種堅硬、研磨性強的突出物；如果清除困難，可鋪一層細砂，防止刺磨軟體膠囊。

第二步，訂製容積大、強度大、耐油腐蝕的膠囊。其中容積為500方、殼體為塗以合成橡膠的兩層尼龍纖維複合物枕頭型軟體膠囊已經得到應用。囊體上要設有裝入孔和排氣孔，並能密封；另外，四個角和中間部分帶有吊環，每個環的抗拉破壞強度在5噸以上。

第三步，在油品充入軟體膠囊的同時，用冷風吹入一定比例將鐵礦石粉，混合物加軟體膠囊的當量密度應高於所處水介質密度。這一操作宜選擇在冬天、早晚或其它天氣較冷的時間進行，有利於節約能源。

通常，鐵礦石的密度在4.8-5.3之間，化學和物理性質穩定，是石油鑽井液常用的加重材料。在鋼鐵工業上，冶煉之前，鐵礦石需要加工成粉末，並儘量除去非金屬成分，這樣，鐵礦石粉中雜質量減小，密度增加，是最好的加重材料。鐵礦石粉和油品之間不發生化學反應，並且，由於油的存在，防止了鐵礦石粉與潮溼的空氣之間接觸，鐵質成分得到了保護。

鐵礦石粉粒度細、表面積大，極容易吸附周圍的物質以降低其表面自由能。在鐵礦石粉加入到油品的過程中，它首先吸附水分子，水和油不相容，產生了表面張力，每個鐵礦石粉末都有表面張力，就使得整個油品液體粘度增加，有更好的懸浮加重材料顆粒的作用。另外，鐵礦石粉末顆粒表面不光滑，運動時所受到的阻滯力很大，整個混合液體表現為粘稠、流動性能差，這有利於對加重材料的 懸浮。

然而，溫度是影響油品粘滯性的最重要物理量，實驗證明，只要溫度足夠低，大多數油品都會失去流動性能。但油品的比熱容高出鐵礦石大很多倍，改變其溫度需要更多的熱能量和更長的時間，而鐵礦石比熱容較低，改變溫度的熱能量消耗低、時間更短，故，本儲油方法利用冷氣來吹動鐵礦石粉，在與油品混合前，使其溫度降低；與油品混合後，在表面吸附上水分子，界面張力增大，粘滯力增加，減緩了沉降速度，從而，油品可以將密度較高鐵礦石粉懸浮一定時間，以便使之均勻分布。

第四步，將充滿混合物的膠囊容器沉入溫度較低海(水庫、池塘、湖)底；這樣就使軟體膠囊減輕了風吹日曬、酷熱嚴寒、膨脹收縮和自身重力的破壞作用。油品一個重要特性是其粘度比較高，並隨溫度的降低而增加，當溫度低到一定點以後，就失去了流動性能，這個溫度點稱為凝固點。例如大慶油品凝固點在25-30℃之間，遼河瀋北油田高凝油凝固點高達40℃以上。而大多數海(水庫、池塘、湖)底的溫度在2-25℃之間，並且，那裡的水溫隨季節和晝夜的變化很小。利用水域較低的溫度，可以促使混合物的粘度增加，硫化物聚集速度降低，在容器損壞時，油品的洩漏速度減緩。

第五步，出庫前，將膠囊升至水面，通過自然或人工法將其加溫，油品粘度下降，鐵礦石粉自然沉澱，然後，提升其高度、排放出混合物。出庫操作宜選擇在夏天、中午或其它天氣炎熱的時間進行，有利於節約能源。

最後一步，通過電磁吸附和精細過濾提純油品。鐵礦石粉具有較大的研磨性，對管道、油泵和儲罐設備有很大的磨損破壞作用，但經過電磁法吸附和精細過濾，鐵質成分會降低到允許範圍內。