鋼板和混凝土複合結構的單元罐、單元組罐及海上平臺的製作方法與工藝

2023-06-15 19:10:31

本發明涉及一種鋼板和混凝土複合罐壁的儲罐(單元罐、單元組罐)，用於在水下儲存工業液態產品，如原油、成品油、LNG、LPG等，及以所述複合罐壁的儲罐為基礎的海上儲液、鑽井和生產設施。

背景技術：
針對申請人先前兩個PCT發明專利申請：「液體儲存、裝卸裝置及以其為基礎的海上鑽井和生產設施」(申請號：PCT/CN2009/000320)和「壓載海水與液化天然氣或液化石油氣的等質量流率置換流程和多功能海上基地」(申請號：PCT/CN2009/001008)存在的不足，本發明公開了一種鋼板和混凝土複合結構的儲罐，並及以其為基礎，改進了上述兩個專利申請所涉及的海上平臺等海上設施。為了解決現行水下溼式儲油和乾式儲油汙染環境、操作重量變化大等缺點，本申請人在先前PCT發明申請「液體儲存、裝卸裝置及以其為基礎的海上鑽井和生產設施」(申請號：PCT/CN2009/000320)中，披露了一種新型水下儲液流程，即「密閉氣壓連通式壓載海水和儲液等質量流率置換流程」。該流程的儲液艙和海水壓載艙密閉，兩艙液體的上部預充一定壓力的氮氣，氮氣通過兩艙頂部的管道和閥門連通成為同一個壓力系統；兩艙中任何一艙的液體排出，另一艙必有等質量的另一種液體流入，以保證儲液在裝卸的過程中系統的操作重量不變。密閉帶壓氮氣的功能一是作為液體上方的覆蓋氣，二是在兩種液體間實現壓力能的傳遞。氮氣在系統裝卸的過程中既不需要補充，也沒有對外排放。流程的等質量流率置換通常通過相關的裝載泵和外輸泵聯動來實現，其中壓載海水或儲液首先是依靠艙內氮氣的壓力能被壓送至外輸泵的進口。該專利申請還披露了與上述流程配套的組合式儲液罐，以及以該儲液罐為基礎的海上浮式和固定式平臺，用於海上油田的鑽井、生產和原油的儲存，但不涉及液化天然氣(英文縮寫：LNG)等的生產和儲存。該申請所涉及的固定式設施均採用「小水下重量坐底」技術，即該設施的操作重量等於或略大於設計高水位時的浮力(排水量)，該設施海床坐底固定，依靠長樁或吸力樁抗滑移、抗傾覆。該申請的組合式儲液罐在多數工況下為內壓容器，採用現有的混凝土技術設計建造。為了解決LNG在水下儲存的難題，本申請人在先前PCT發明專利申請「壓載海水與液化天然氣或液化石油氣的等質量流率置換流程和多功能海上基地」(申請號：PCT/CN2009/001008)中，披露了一種新型水下儲存LNG和液化石油氣(英文縮寫：LPG)流程。該流程的儲罐中的海水壓載艙的海水和LNG或LPG儲罐中的LNG或LPG在裝卸過程中實現等質量流率置換，以保證系統操作重量不變。流程的等質量流率置換通常是通過相關的裝載泵和外輸泵聯動來實現的。在裝卸的過程中，LNG或LPG儲罐內液體上方的飽和氣體來自或返回多功能基地上部設施流程的不同位置，海水壓載艙內部海水上方的氣體來自或返回多功能基地上部設施流程上遊的不同位位置。該專利申請還披露了與上述流程配套的臥式長圓筒形組合式儲液罐，以及以該儲液罐為基礎的海上浮式和固定式設施，用於海上氣田的鑽井、生產、天然氣液化和儲存，但沒有涉及原油的儲存。該申請臥式長圓筒形組合式儲液罐採用現有的混凝土技術設計建造。然而眾所周知，混凝土結構的特點是抗壓強度遠遠大於抗拉強度；因此混凝土儲罐適合承受外壓而非內壓。目前，採用混凝土建造的內壓儲罐的技術方案主要有兩種：預應力鋼筋混凝土結構和雙鋼板混凝土(BI-STEEL)結構。從純理論角度而言，現有的兩種方案用於內壓容器不存在技術問題；但是，為了承受內壓引起的作用於罐壁的拉應力，必須採取很多特殊的技術措施，使得混凝土儲罐的設計和建造都面臨了許多挑戰，大大增加了施工建造的難度和複雜性，延長了工期，增加了造價。上述兩個申請無疑均存在按現有技術建造混凝土內壓容器的缺點。上述第一個申請(申請號：PCT/CN2009/000320)還存在以下不足：1.該申請垂直「上下罐」式和水平「左右罐」式組合罐的儲液艙的筒壁外部為大海，一旦筒壁破損，儲液將造成汙染。2.該申請固定式組合罐及其應用----固定式平臺和固定式人工島均採用小水下重量坐底加樁基礎抗滑移和抗傾覆，排除了重力式基礎；其中長樁需要打樁，沒有提出可行的「自安裝」方案。3.該申請的浮式平臺和浮式人工島的組合罐結構形式和尺度對於浮體水動力性能影響極大，該申請對於這些因素，如浮式平臺組合罐相關主要尺度之間的優化關係，部分構造優化設計，均沒有提出建議。此外，該申請對於組合罐和平臺如何在輕載狀態儘可能減小吃水，以便平臺能夠採用塢深7～9米乾塢建造，沒有予以充分的關注。上述第二個申請(申請號：PCT/CN2009/001008)同樣存在上述第1和第2項不足，同時還存在以下不足：由於臥式長圓筒形組合罐由多個首尾相接的多個組合罐組成的，每個組合罐因內壓造成的軸向伸長疊加後的總伸長是決不能忽視的，該申請沒有針對水平臥式組合罐的特點提出結構連接優化方案。

技術實現要素：
本發明的目的之一是提供一種抗拉和抗壓效果好，結構強度高，施工建造的難度低和複雜性小，工期短，造價低、維護簡單的鋼板和混凝土複合結構的單元罐。本發明的另一個目的是提供一種由上述多個單元罐構成的海上儲存工業液體的單體組罐。本發明的再一個目的是提供一種用於海上油氣田的開發、鑽井、石油和天然氣生產、天然氣液化、天然氣化工和液體儲存的海上平臺。為達到上述目的，本發明提出一種鋼板和混凝土複合結構的單元罐，所述單元罐包括：混凝土外罐，包括外筒體，設置在所述外筒體兩端的封頭和連接結構；鋼製內罐，包括內筒體，設置在所述內筒體兩端的外延結構，所述內筒體通過所述外延結構與所述外筒體相連接；隔離層，由所述鋼製內罐與所述混凝土外罐之間的空隙構成，在所述隔離層內填充有隔離介質。如上所述的單元罐，其中，所述鋼製內罐的外延結構的一端固定連接於所述混凝土外罐一端的連接結構上，形成固定式連接結構；所述外延結構的另一端滑動連接於所述混凝土外罐另一端的連接結構上，形成滑移式連接結構，使所述鋼製內罐能在所述混凝土外罐內沿中心軸線滑移；所述混凝土外罐、所述鋼製內罐和所述隔離層通過所述固定式連接結構和所述滑移式連接結構連接形成一整體結構。如上所述的單元罐，其中，所述外延結構為由所述內筒體的兩端分別向外延伸形成的圓筒形外延結構或支腿外延結構。如上所述的單元罐，其中，所述鋼製內罐為包含至少一組結構對稱的儲液艙和海水壓載艙的組合式儲液罐，或僅含儲液艙、不含海水壓載艙；所述組合式儲液罐的儲液艙和海水壓載艙按垂直上下式或水平左右式或罐中罐式排列；所述鋼製內罐與腐蝕性液體如海水、原油等接觸的表面均塗有保護性的塗層。如上所述的單元罐，其中，所述的儲液艙用於儲存各種工業液體，如原油、成品油、LPG、LNG等；所述的儲液艙的艙壁為鋼製單艙壁或複合艙壁；所述儲存低溫液體如LNG的複合艙壁從內到外依次為耐超低溫、低線膨脹率的鋼板、保溫隔熱材料層和外鋼板。如上所述的單元罐，其中，所述隔離層的隔離介質為惰性氣體或液體或惰性氣體加柔性固體材料或液體加柔性固體材料，其主要功能為避免或降低鋼製內罐和混凝土外殼罐壁之間的應變和應力直接接觸傳遞的可能；隔離層的隔離介質的系統壓力可根據需要、按照所述混凝土外罐所受外部壓力和所述鋼製內罐所受內部壓力進行設定，目的在於降低作用於所述混凝土外殼和鋼製內罐的壓力載荷；所述隔離介質的系統壓力是可控的和可安全釋放的。本發明還提供了一種海上儲存工業液體的單體組罐，所述單體組罐由一個單元罐或至少兩個上述的單元罐構成，所述至少兩個單元罐依次通過連接結構的並聯或首尾串聯固定連接，所述單體組罐的頂部潛沒在水下或伸出水面；所述單體組罐內的單元罐呈豎立設置形成立式單體組罐，或者所述單體組罐內的單元罐呈平臥設置形成臥式單體組罐。如上所述的單體組罐，其中，所述至少兩個單元罐通過連接結構並聯且呈豎立設置構成立式並聯單體組罐，所述立式並聯單體組罐包括主體和連接在所述主體下部的裙邊底艙，所述主體由所述至少兩個單元罐呈蜂窩狀直立緊密排列通過連接結構連接形成；所述裙邊底艙潛沒在水下，環繞於主體下部周邊或分列於下部兩側，截面為矩形，底部與主體的底部齊平，內部空間設置儲液艙、海水壓載艙、固定壓載艙之中的一種或多種；所述裙邊底艙的功能在於為建造和拖航增加浮力、調整重心的位置並增加重量，為浮式單體組罐增加附加質量和阻尼、改善水動力性能，為固定式單體組罐改善海底衝刷狀況。如上所述的單體組罐，其中，所述單體組罐為浮式單體組罐，所述浮式單體組罐通過系泊腿錨泊固定在海床上；或者所述單體組罐為固定式單體組罐，所述固定式單體組罐通過吸力樁基礎或長樁基礎或重力基礎或樁與重力基礎結合的方法固定在海床上。如上所述的單體組罐，其中，長樁為密閉式鋼管樁，所述密閉式鋼管樁的鋼管在頂部一端焊有密閉的封頭、封頭上安裝放氣閥、進氣閥和進水閥；所述密閉式鋼管樁在單體組罐拖航前插入單體組罐的樁套筒內並臨時固定，海上安裝時藉助所述單體組罐加水壓載後的重力將樁壓入海床；安裝步驟為：1)單體組罐漂浮拖航、就位和定位，打開放氣閥，解除樁的臨時固定、靠自重下放長樁入泥；2)將密閉式鋼管樁與單體組罐再次臨時固定，加壓載水至單體組罐使之下沉壓樁，注意根據單體組罐的水平度及時調整不同方位的單元罐的壓載海水量；3)罐底下沉至海床後再次解除樁的臨時固定，排水使單體組罐上浮；4)重複上述壓樁-上浮-再壓樁的步驟，當樁到達設計入泥深度後讓罐體海床坐底、再將樁與罐體正式固定；5)打開注水閥排氣注水、水滿後關閉排氣閥和注水閥，排出單體組罐內多餘的壓載水，完成海上安裝。密閉式鋼管樁可依靠所述單體組罐排水上浮實現拔樁；拔樁的步驟為：1)排除單體組罐內的液體和固定壓載、使單體組罐處於輕載狀態，打開放氣閥、實現單體組罐上浮和初始拔樁；2)單體組罐浮至水面、向密閉式鋼管樁內注滿水後關閉注水閥和排氣閥、解除樁的固定，密閉式鋼管樁內的水柱可保證長樁不會因自重下沉；3)向單體組罐內加壓載水使單體組罐再次下沉坐底，將樁與罐體臨時固定；4)重複上述排載上浮拔樁-樁內注水防下沉、解除樁的固定-壓載坐底並臨時固定密閉式鋼管樁-再次排載上浮拔樁直至樁完全拔出；在樁拔時，還可通過注氣口注氣，靠氣壓和排水增加的浮力增加樁拔力；5)將樁與罐體固定，完成拔樁作業。這樣在海上壓樁和海上拔樁時，藉助所述單體組罐加水壓載後的重力，通過控制所述放氣閥、進氣閥和進水閥的啟閉，使得所述鋼管樁壓入海床和拔樁作業。本發明還提供了一種海上平臺，用於海上油氣田的開發、鑽井、石油和天然氣生產、天然氣液化、天然氣化工和液體的儲存，所述海上平臺包括：1)一個或多個如上所述的單體組罐，用於儲存平臺的產出液體，所述單體組罐內設有或不設上下通透的月池、罐的頂部潛沒在水下或伸出水面；2)上部設施，包括鑽井、油氣生產和儲運、公用和生活所需的設施，位於所述單體組罐上方的水面以上，通過支腿結構與所述單體組罐相連接；3)使海上平臺漂浮定位在海上的定位系統，包括系泊腿系統、動力定位系統或二者的組合；或使海上平臺固定在海床上的基礎結構，包括長樁基礎或吸力樁基礎、重力式基礎或樁式基礎和重力式基礎的組合。如上所述的海上平臺，其中，所述海上平臺為海上浮式平臺或海上固定式平臺。如上所述的海上平臺，其中，所述海上浮式平臺的單體組罐為至少兩個所述單元罐通過連接結構並聯且呈豎立設置構成的立式並聯單體組罐，所述立式並聯單體組罐包括主體和連接在所述主體下部的裙邊底艙，所述主體由所述至少兩個所述單元罐按單層或多層同心圓緊密排，同心圓的中心通孔處可設置或不設中心單元罐，所述立式並聯單體組罐的上下兩端通過混凝土殼的連接結構連接並向外延伸形成一扁平圓柱，所述扁平圓柱的直徑等於外層單元罐投影外切圓的直徑，所述不設中心單元罐的立式單體組罐的上下扁平圓柱式連接結構的中心開設有圓孔洞，所述圓孔洞與所述主體內的同心圓的中心通孔構成上下通透的月池。如上所述的海上浮式平臺，其中，所述扁平圓柱形連接結構的底部和頂部平面分別向下和向上隆起形成圓錐面，並與所述立式並聯單體組罐的外層單元罐相交形成相貫線，其目的在於降低波浪水質點向下和向上繞射所產生的垂向波浪力；所述錐面的圓錐角不大於45度。如上所述的海上浮式平臺，其中，所述裙邊底艙呈圓形或正多邊形環狀結構，所述裙邊底艙通過多個均布的連接構件固定連接在所述主體的扁平圓柱形連接結構上，所述裙邊底艙與所述扁平圓柱形連接結構的底部齊平且徑向間隙不小於0.3米；所述環狀裙邊底艙的徑向截面為矩形，矩形的底邊長度不小於所述扁平圓柱形連接結構半徑的0.3倍，矩形的垂直於底邊的邊長不小於其底邊長度的0.35倍，所述環狀裙邊底艙頂部處於受波浪影響很小的深度，所述環狀裙邊底艙的內部設有儲液艙、海水壓載艙、固定壓載艙之中的一種或多種。如上所述的海上浮式平臺，其中，所述環狀裙邊底艙的環內側設有缺口，所述缺口的尺寸應保證海上平臺在運動的過程中系泊腿不會接觸或碰撞環狀裙邊底艙；或者所述環狀裙邊底艙在缺口處完全斷開成為斷口，形成多個間斷和均布的環狀裙邊底艙，所述斷口的尺寸應保證海上平臺在運動的過程中系泊腿不會接觸或碰撞環狀裙邊底艙。如上所述的海上平臺，其中，所述海上浮式平臺包括至少兩個所述單元罐平臥設置、首尾串聯連接且保持一定距離的所述單元罐構成的臥式串聯單體組罐，所述臥式串聯單體組罐通過位於其兩端的水平連接板和中間部位的多個水平連接杆連接成為一個整體；臥式串聯單體組罐中的單元罐潛浮於水下、水平平行且保持一定距離，所述臥式單體組罐的至少兩個單元罐串聯形成一個水平長圓筒，所述單元罐的鋼製內罐兩端均為圓筒形外延結構；當相鄰兩個鋼製筒體的外延結構均為固定式連接結構時，所述兩個圓筒形外延結構可焊接為一體，再與混凝土外罐的連接結構固定；當相鄰兩個鋼製筒體的外延結構均為滑移式連接結構時，或一個為滑移式連接結構，另一個為固定式連接結構時，所述兩個外延結構插接後，再分別與混凝土外罐的連接結構連接，使得每個滑移式外延結構可同時在混凝土外罐的連接結構內和另一個外延結構的筒體內或筒體外滑移。與現有技術相比，本發明具有以下特點和優點：本發明鋼板和混凝土複合結構的單元罐充分發揮混凝土和鋼板材料各自的優點，規避了各自的缺點；依靠混凝土外罐和鋼製內罐之間的隔離層，利用儲罐外部海水的靜壓力和內部儲液的壓力，改善了儲罐結構受力。由於隔離層的存在，使得本發明的水下儲罐成為雙層罐，任一層破損都不會造成儲液外洩的風險，安全環保。由於鋼罐良好的抗內壓性能，儲罐內液體的外排可依靠液體上部的氣體的壓力能來實現，為避免採用泵艙泵、深井泵和水下泵創造了必要條件；同時，本發明儲罐可以儲存包括LNG在內的各種工業液體產品。本發明儲罐具有施工建造的難度低和複雜性小，工期短，造價低、維護簡單等優點。以本發明鋼板和混凝土複合結構的單元罐為基礎的海上浮式和固定式平臺，在本申請人已申請的兩個發明專利(參見背景技術中提及的兩件發明專利)基礎上，對帶水下儲罐的平臺，尤其是浮式平臺的總體和結構設計進行了優化、使浮式平臺完全滿足鑽井和安裝乾式井口的要求，擴展應用範圍，使得所述平臺既可用於海上油氣田的開發生產，又可由於海上LPG和LNG的生產和儲存；對於帶海底儲罐的固定式平臺的基礎長樁的結構形式、安裝和拆除，提出了通過壓載和排載、依靠平臺的重力和浮力進行壓樁和拔樁的作業方案；對於水下立式儲罐及以其為基礎平臺，儲罐的結構形式上增加裙邊底艙，解決了現有技術在建造和拖航過程中淺吃水(7～9米)起浮的難題。附圖說明在此描述的附圖僅用於解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的範圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用於幫助對本發明的理解，並不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。圖1為本發明鋼板和混凝土複合結構的單元罐的結構示意圖；圖2為圖1的A-A向的剖面圖；圖3為圖1的B部分的局部放大圖；圖4為圖1的C部分的局部放大圖；圖5為本發明的鋼製內罐體支腿外延結構示意圖；圖6為本發明的密閉式鋼管樁結構圖；圖7為本發明的正方形蜂窩狀排列的立式單體組罐的立面圖；圖8為圖7的G-G剖面圖；圖9為本發明海上浮式平臺的結構示意圖；圖10為圖9的D-D剖面圖；圖11為本發明的臥式單體組罐相鄰單元罐結構連接的實施例一的示意圖；圖12為圖11的D部分的局部放大圖；圖13為本發明的臥式單體組罐相鄰單元罐結構連接的實施例二的示意圖；圖14為圖13的E部分的局部放大圖；圖15為本發明的臥式單體組罐相鄰單元罐結構連接的實施例三的示意圖；圖16為圖15的F部分的局部放大圖。附圖標記說明：1.單元罐，2.混凝土外罐，3.混凝土外罐筒體，4.混凝土外罐兩端封頭和連接結構，5.鋼製內罐，6.鋼製內罐圓筒形容器，7.鋼製內罐圓筒形外延結構，8.鋼製內罐支腿外延結構，9.隔離層，10.儲液艙，11.海水壓載艙，12.單體組罐，13.扁平柱形連接結構，14.月池，15.上部設施，16.上部設施支腿，17.圓錐面，18.立式並聯單體組罐的環繞式裙邊底艙，19.裙邊底艙連接構件，20.固定式圓筒形連接結構，21.滑移式圓筒形連接結構，22.滑移式連接結構預留膨脹空隙，23.環繞式裙邊底艙系泊腿通道，24.立式並聯單體組罐的主體，25.立式並聯單體組罐的分列式裙邊底艙，26.密閉式鋼管樁，27.進水閥，28放氣閥，29.進氣閥，30.鋼管樁頂封頭，31.鋼管樁圓鋼管。具體實施方式結合附圖和本發明具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發明的細節。但是，在此描述的本發明的具體實施方式，僅用於解釋本發明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發明的限制。在本發明的教導下，技術人員可以構想基於本發明的任意可能的變形，這些都應被視為屬於本發明的範圍。請參考圖1至圖4，分別為本發明鋼板和混凝土複合結構的單元罐的結構示意圖；圖1的A-A向的剖面圖；圖1的B部分的局部放大圖；以及圖1的C部分的局部放大圖。如圖所示，本發明的鋼板和混凝土複合結構的單元罐1，包括：混凝土剛性整體外罐(以下簡稱「混凝土外罐2」)，該混凝土外罐2包括混凝土外罐筒體(以下簡稱「外筒體3」)，設置在外筒體兩端的混凝土結構或鋼結構或混合結構的封頭和連接結構4；封頭包括拱形封頭和平板封頭(如圖3和圖4所示)。本發明所述混凝土結構包括一切以混凝土為主要建築材料的結構，如鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構、鋼骨混凝土結構、鋼板混凝土結構(BI-STEEL)、纖維增強混凝土結構等。鋼製內罐5，位於混凝土外罐2的內部，包括圓筒形鋼製容器(以下簡稱「內筒體6」)，設置在內筒體6兩端的外延結構，內筒體6通過外延結構與外筒體3相連接形成一個整體結構。在一個可選的實施例中，外延結構為內筒體6直接向兩端延伸形成的圓筒形外延結構7(如圖3和圖4所示)，在另一可選的實施例中，外延結構為內筒體6向兩端延伸出的支腿外延結構8(如圖5所示)。由鋼製內罐5與混凝土外罐2之間的空隙(包括內筒體和外筒體之間的空隙和鋼製內罐5的封頭與混凝土外罐2的封頭之間的空隙)構成的隔離層9，在隔離層9內填充有隔離介質，如圖3、圖4所示。隔離介質為惰性氣體或液體或惰性氣體加柔性固體材料或液體加柔性固體材料，其主要功能為避免或降低鋼製內罐5與混凝土外罐2之間因內外壓力造成的罐壁應變和應力相互直接傳遞的可能性。本發明所採用的鋼板和混凝土複合結構的單元罐，用於在水中儲存工業液態產品，如原油、成品油、LNG、LPG等；本發明的單元罐充分利用混凝土材料抗壓性強，鋼材抗拉性強的物理特性，使單元罐的鋼製內罐的鋼板罐壁和混凝土外罐的混凝土罐壁，分別承受拉應力和壓應力，從而大幅度提高了單元罐的結構強度，並且具有施工建造的難度低和複雜性小，工期短，造價低、維護簡單等優點。作為本發明的鋼製內罐5與混凝土外罐2的連接方式的一種可選的實施例，鋼製內罐5的外延結構7的一端固定連接於混凝土外罐2一端的連接結構4上，形成固定式連接結構20(如圖3所示)；外延結構7的另一端滑動連接於混凝土外罐2另一端的連接結構4上，形成滑移式連接結構21(如圖4所示)，使鋼製內罐5能在混凝土外罐2內沿中心軸線滑移，為此需要在混凝土外罐的連接結構4內設置滑移式結構預留膨脹空隙22，其目的主要是避免約束鋼製內罐因內壓而產生的軸向伸長。通過固定式連接結構20和滑移式連接結構21使得混凝土外罐2、鋼製內罐5和隔離層9形成一個剛性整體結構。作為本發明的鋼製內罐5的一種可選的實施例，鋼製內罐5包含至少一組結構對稱的儲液艙10和海水壓載艙11的組合式儲液罐(以下簡稱「組合罐」)。組合罐在儲液裝卸的過程中藉助壓載海水的調載，可實現操作重量的調整、乃至實現操作重量不變。每組儲液艙10和海水壓載艙11有三種排列形式：垂直上下式、水平左右式和罐中罐式。垂直上下式，即鋼製內罐5的內筒體6的內部被一個封頭上下一分為二，形成兩個艙，一個為儲液艙，另一個為海水壓載艙；或者如圖1所示，內筒體6的內部被兩個封頭上下一分為三，形成三個艙，一個大艙為儲液艙，通常在中部，另兩個為海水壓載艙，通常在上下兩端，兩個海水壓載艙通過管道連通在一起(圖1中沒有示明)，形成實質的一個海水壓載艙。水平左右式，即水平臥式鋼製內罐5的內筒體6的內部被兩個封頭左右一分為三，形成三個艙，一個中部大艙為儲液艙，左右兩端兩個小艙為海水壓載艙，通過管道連通在一起、形成實質的一個海水壓載艙。罐中罐式，即儲液艙10位於海水壓載艙11的內部，二者具有同一條中心軸線。作為本發明的鋼製內罐5的一種可選的實施例，鋼製內罐5內不設海水壓載艙，鋼製內罐5即是儲液艙。為了防止鋼罐的腐蝕，單元罐1內的鋼製內罐5與帶腐蝕性的液體，如海水等接觸的表面均塗有保護性的塗層。本發明的鋼製內罐5，其中的儲液艙10用於儲存各種工業液體，如原油、成品油、LPG、LNG等。進一步的，儲液艙10的艙壁為鋼製單艙壁或複合艙壁，以適應不同工業液體儲存的特點。例如，儲存低溫液體如LNG的儲液艙的罐壁從外到內通常為：a、16MnR鋼罐壁，b、低溫隔熱材料，如注氮氣正壓珠光砂等，c、耐超低溫的鋼材，如耐低溫的奧氏體不鏽鋼OCr18Ni9製成的內罐壁。內外筒之間的支撐採用耐低溫且隔熱性能較好的環氧玻璃鋼與OCr18Ni9鋼板組合結構。儲存帶有較高溫度儲液，如熱原油的儲液艙的艙壁可加設保溫層。如前所述，隔離層9的主要功能是避免鋼製內罐5因內應力造成的表面應變和應力直接接觸傳遞至剛性整體混凝土外罐2上。隔離層9的系統壓力是可調整大小的和可安全釋放的。該系統壓力可根據需要，按照混凝土外罐2所受外部海水靜壓力和鋼製內罐5所受內部壓力進行設定，目的在於降低作用於混凝土外罐2和鋼製內罐5的壓力載荷。當隔離層9的系統壓力與單元罐外部海水的壓力相等(可用多種方法來實現，其中最簡單的方法是將隔離層與外部海水連通)時，單元罐的混凝土外罐所承受內部和外部的壓力平衡，這對於處於深水的儲罐的結構設計具有十分重要的意義。以一個罐底位於水下1000米深、儲存原油的單元罐為例，單元罐內部的鋼製內罐高40米，需要藉助鋼製內罐內部壓縮氮氣的壓力將原油送至水面以上20米高處，壓縮氮氣的最小壓力為1020米高的油柱，據此可設定氮氣壓力為102個大氣壓，單元罐的隔離層與外部海水連通，最大的外部靜水壓位於罐底，約為100個大氣壓，最小的外部靜水壓位於罐頂，約為96個大氣壓，則鋼製內罐可按內壓約為(102-96)＝6個大氣壓而非106個大氣壓進行設計，混凝土外罐內外壓力相等，不需要按壓力容器進行設計。深水儲液艙和海水壓載艙的儲液和海水不用泵而依靠氣體的壓力能實現外排，可避免採用深水水下泵，降低投資和操作維修費用，這是本發明單元罐的優點之一。對於帶有海水壓載艙和和儲液艙的單元罐，儲液在裝卸的過程中需要與壓載海水實現等質量流率或不等質量流率置換。對於等質量流率置換的普通儲液，本發明優先採用「密閉氣壓連通式壓載海水和儲液等質量流率置換流程」。對於等質量流率置換的LPG和LNG，本發明優先採用「壓載海水與液化天然氣或液化石油氣的等質量流率置換流程」。如圖7、圖8，分別為本發明的正方形蜂窩狀排列的立式單體組罐的立面圖和圖7的G-G剖面圖。本發明還提出了一種海上儲存工業液體的單體組罐12，該單體組罐12由至少兩個上述單元罐1依次通過連接結構4的並聯或首尾串聯固定連接成為一個整體，形成了浮式或固定式海上儲存工業液體的單體組罐12。當然單體組罐12也可以由一個單元管1單獨構成。單體組罐12內的單元罐1呈豎立設置形成立式單體組罐，或者單體組罐12內的單元罐1呈平臥設置形成臥式單體組罐。單體組罐12的頂部潛沒在水下或伸出水面。單體組罐12根據在海水中的定位狀態分為浮式單體組罐和固定式單體組罐，浮式單體組罐通過系泊腿錨泊固定在海床上，固定式單體組罐通過吸力樁或長樁或重力基礎固定在海床上，或採用樁和重力基礎結合的方法固定在海床上。進一步的，至少兩個上述單元罐1通過連接結構4並聯且呈豎立設置構成立式並聯單體組罐。如圖7、8所示，立式並聯單體組罐包括主體24和連接在主體24下部的裙邊底艙25，主體24由9個(代表兩個以上)單元罐1緊密並聯成矩形蜂窩狀，或其它形狀，如六邊形、多層同心圓形等，通過各單元罐1上下兩端的混凝土外罐的封頭和連接結構4連接為一個整體結構。同時，單元罐混凝土殼的外筒體3之間也進行輔助性的連接。圖7中9個單元罐上下兩端的混凝土外罐的封頭和連接結構4連接形成了矩形扁平柱形連接結構13。主體24的根部兩側為分列式裙邊底艙25。請一併參考圖9和圖10，圖9所示的海上平臺的單體組罐12也為並聯立式單體組罐，同樣包含6個單元罐組成的主體24和環繞式裙邊底艙18；二者可以直接連接成一體，也可以如圖9和圖10所示存在徑向間隙，環繞式裙邊底艙形成為一個獨立的「環」，通過連接構件19相連接，專用於浮式設施。如圖10所示，環狀裙邊底艙18為圓環形裙邊底艙，也可為正多邊環形裙邊底艙。正多邊環形裙邊底艙是由多個長度相等的長條形裙邊底艙按正多邊形連接在一起，長條形建造難度低於圓弧形。如圖7和圖9所示，裙邊底艙的截面通常為矩形或多邊形，底部與主體的底部齊平，高度遠小於主體的高度，在位狀態(IN-PLACE)時頂部潛沒在水下。裙邊底艙內部空間可根據需要設置儲液艙、海水壓載艙、固定壓載艙之中的一種或多種。裙邊底艙的功能在於為建造和拖航增加浮力、調整重心的位置並增加重量，為浮式單體組罐增加附加質量和阻尼、改善水動力性能，為固定式單體組罐改善海底衝刷狀況。將上述立式並聯單體組罐的主體24水平放置，即形成臥式並聯單體組罐。如圖11～圖16所示，臥式單體組罐的多個單元罐1的混凝土外罐的筒體3首尾相接形成一個單一的水平長圓筒形臥式單體組罐。每個單元罐1內部的鋼製內罐5兩端均為圓筒形外延結構。當串聯相鄰的兩個單元罐的連接端均為固定式連接結構20時(參見圖11、12)，所述兩個單元罐鋼製內罐的圓筒形外延結構可焊接為一體(參見圖12)，再與混凝土殼的連接結構20固定(參見圖11)；當串聯相鄰的兩個單元罐的連接端均為滑移式連接結構時(參見圖13、14)，或一個為滑移式連接結構、另一個為固定式連接結構時(參見圖14、15)，兩個鋼製內罐5圓筒形外延結構的一個筒體可插入另一個筒體內，再同時分別與混凝土殼的連接結構21實現滑移(參見圖14、16)或固定連接20(參見圖16)，使得每個滑移式外延結構可同時在混凝土殼的連接結構和另一個外延結構的筒體內(或筒體外)滑移(參見圖13、14和圖15、16)。將上述臥式串聯單體組罐垂直放置，即形成立式串聯單體組罐。進一步的，如圖6所示，為本發明的密閉式鋼管樁結構圖。固定式單體組罐的長樁基礎為密閉式鋼管樁26，密閉式鋼管樁26包括圓鋼管31及其頂部焊接密閉的封頭30、封頭30上安裝放氣閥28、進氣閥29和進水閥27。鋼管樁26在單體組罐拖航前插入單體組罐的樁套筒內並臨時固定，海上壓樁時藉助單體組罐加水壓載後的重力將樁壓入海床。安裝步驟為：1)單體組罐漂浮拖航、至油田現場後就位和定位，打開放氣閥28，解除樁26的臨時固定、靠自重下放密閉式鋼管樁入泥；2)將密閉式鋼管樁26與單體組罐12再次臨時固定，加壓載水至單體組罐內使之下沉壓樁，根據對每根樁的壓樁力的計算結果，按對稱的兩根樁為一組，決定每次壓樁的數量，同時注意根據壓樁過程中單體組罐的水平度，及時調整不同方位的單元罐的壓載海水量；3)罐底下沉至海床後再次解除樁的臨時固定，排水使單體組罐上浮；4)重複上述壓樁-上浮-再壓樁的步驟，當樁到達設計入泥深度後讓罐體海床坐底、再將樁與罐體正式固定；5)打開進水閥27排氣注水、水滿後關閉排氣閥28和進水閥27，這樣做法的目的是壓樁完成后土塞的下端均能夠承載，排出單體組罐12內多餘的壓載水，完成海上壓樁。現有樁基固定的海上設施需要搬遷或拆除時，必須解除基礎長樁對設施的固定，通常需要將樁進行切割。本發明採用上述密閉式鋼管樁26的樁基固定式單體組罐，其中密閉式鋼管樁26可依靠單體組罐12排水上浮實現拔樁，再將單體組罐溼拖撤離。拔樁的步驟為：1)排除單體組罐12內的液體和固定壓載、打開放氣閥28、實現單體組罐上浮和初始拔樁；2)單體組罐12浮至水面、向密閉式鋼管樁26內注滿水後關閉注水閥27和放氣閥28、解除樁的固定，密閉式鋼管樁26內的水柱可保證長樁不會因自重下沉；3)向單體組罐12內加壓載水使之再次下沉坐底，將密閉式鋼管樁26與罐體12臨時固定；4)重複上述排載上浮拔樁-樁內注水防下沉、解除樁的固定-壓載坐底並臨時固定長樁-再次排載上浮拔樁直至樁完全拔出；在樁拔至海床淺表層時，還可通過進氣閥29注氣，靠氣壓和排水增加的浮力將樁拔出並提升至所需的位置；5)將樁與罐體固定，完成拔樁作業。這樣，在海上壓樁和海上拔樁時，藉助所述單體組罐加水壓載後的重力，通過控制所述放氣閥、進氣閥和進水閥的啟閉，使得所述鋼管樁壓入海床和拔樁作業。本發明還提出了一種海上平臺，用於海上油氣田的開發、鑽井、石油和天然氣生產、天然氣液化，液體儲存，包括浮式和固定式兩種形式。如圖9所示，這兩種形式的海上平臺均由三部分組成：1)水下儲罐，它是一個或多個漂浮在海上或固定在海床上的如上所述的單體組罐12，用於儲存平臺的產出液體，如原油、LPG和LNG、海上天然氣轉化為液體(GTL)的產品如甲醇等；單體組罐12的頂部潛沒在水下或伸出水面；對於包含鑽井或平臺井口設施的海上平臺，海上平臺的單體組罐12設有上下通透的月池14；2)上部設施15，位於所述單體組罐12上方的水面以上，通過支腿結構16與單體組罐12相連接，上部設施15包括鑽井設備、油氣生產和儲運設備、公用系統和生活設施等；3)使海上平臺漂浮定位在海上的定位系統，包括系泊腿系統、動力定位系統或二者的組合(圖9沒有示明)；或使海上平臺固定在海床上的基礎結構，包括樁式基礎，即長樁基礎或吸力樁基礎、重力式基礎或樁式基礎和重力式基礎的組合。海上平臺可以有多種結構形式，作為本發明的海上平臺的一種實施例，如圖9所示，海上平臺為海上浮式人工島，其特點是浮式單體組罐12的罐頂高出水面一定高度。如果浮式單體組罐12的罐頂潛沒在水下一定深度，支腿結構16具有足夠的水線面面積，以保證浮式平臺的穩性，則形成了帶水下儲罐的浮式平臺。如果單體組罐12坐落並固定在海床上，當單體組罐12的頂部高出水面一定高度，該海上平臺即成為固定式人工島；當單體組罐12的頂部潛沒在水下一定深度，該海上平臺即成為帶海底儲罐的固定式平臺。海上平臺的儲液和壓載海水可採用外輸泵，如泵艙泵或深井泵或外置的水下泵，直接外輸；或依靠不含氧氣的壓縮氣體，如氮氣、天然氣的壓力能外排至水面以上的外輸泵的入口，再由外輸泵接力外輸。前者的優點是儲液艙和海水壓載艙內部壓力小，艙壁鋼材用量少、造價低，缺點是艙內系統複雜，維修工作量大，泵的造價和操作費用高。後者正相反，艙內壓力高、艙壁鋼板厚，接力的外輸泵可採用常規的離心泵，系統簡單、維修工作量小。本發明推薦採用氣體壓力能加外輸泵的方案。儲液外輸的過程中可根據需要，與壓載海水進行等質量流率或非等質量流率置換，或不與壓載海水進行置換。等質量流率置換優選採用背景技術部分提及的「密閉氣壓連通式壓載海水和儲液等質量流率置換流程」和「壓載海水與液化天然氣或液化石油氣的等質量流率置換流程」。等質量流率置換流程可保證儲液在裝卸的過程中平臺的操作重量不變，保證浮式平臺的吃水深度不變，這對於安裝了乾式井口的浮式平臺十分重要。對於不需要安裝乾式井口的浮式平臺，儲液外輸的過程中可採用與壓載海水進行非等質量流率置換，或不與壓載海水進行置換，依靠浮式平臺裝載量-吃水自動調節機制實現裝載和浮力的平衡，其優點是大大增加鋼製內罐5的儲液艙10的容積，以增加平臺的儲液量。如圖9，圖10所示，海上浮式平臺的水下儲罐為立式並聯單體組罐12，按單層或多層同心圓緊密排，同心圓的圓心處可設置或不設中心單元罐(圖10所顯示的是6個單元罐按圓形緊密排列所形成的單體組罐，不設中心單元罐)，上下兩端混凝土殼的連接結構連接並擴展為一個扁平圓柱13，其直徑等於外層單元罐投影外切圓的直徑，所述不設中心單元罐的立式單體組罐的上下扁平圓柱式連接結構的中心為圓孔洞，所述圓孔洞的直徑等於空缺的中心單元罐筒體的外徑，形成帶上下通透月池14的立式單體組罐；所述立式單體組罐13的底部受波浪影響很小的深度。進一步的，海上浮式平臺的立式並聯單體組罐12，其中上端和下端的扁平圓柱連接結構13的底部和頂部平面分別向下和向上隆起形成圓錐面17，與立式單體組罐外層單元罐筒體相交形成相貫線，其目的在於降低波浪水質點向下和向上繞射所產生的波浪力；錐面的圓錐角不大於45度(參見圖9)。進一步的，浮式海上平臺的立式並聯單體組罐的主體24下端的環繞式裙邊底艙18為圓形或正多邊形環狀裙邊底艙，所述環狀裙邊底艙18底部與所述立式單體組罐的下端扁平圓柱式連接結構13的底部齊平，圓形或正多邊形環狀裙邊底艙的徑向截面為矩形，截面寬度不小於所述扁平圓柱式連接結構半徑的0.3倍，截面高度與寬度之比不小於0.35，裙邊底艙通過多個均布的連接構件19固定連接在所述扁平圓柱式連接結構13上。請注意，圖9所示連接構件19僅為示意性，實際應用時該構件應通過設計和計算確定其形式和結構。環狀裙邊底艙與扁平圓柱的徑向最小間隙不小於0.3米，裙邊底艙頂部處於受波浪影響很小的深度，這一深度在南中國海通常不小於30米。裙邊底艙內的空間可根據需要設置儲液艙、海水壓載艙、固定壓載艙(為了簡化，圖9沒有示明)。對於系泊腿的導纜器位於環形裙邊底艙18上方的浮式平臺，在圓環形裙邊底艙18內徑系泊腿穿過的部位開有缺口，即系泊腿通道22，以確保阻系泊腿在運動的過程中不會碰撞裙邊底艙；或將圓環形裙邊底艙18在缺口處完全斷開成為斷口，形成多個均布的裙邊底艙。裙邊底艙有三個重要的功能：一是通過加注固定壓載，調整平臺的重心的位置。二是增加所述浮式海上平臺的附加質量和阻尼，改善水動力性能。三是在建造和拖航過程中提供足夠的浮力和水線面面積，以保證平臺建造完成後能夠以較小的吃水深度(如7～9米)起浮，以及拖航時浮性和穩性的要求。裙邊底艙18和裙邊底艙連接構件19用鋼結構或鋼筋混凝土結構或混合結構建造。與申請人先前PCT/CN2009/000320發明專利相比，經過以上優化，本發明浮式平臺具有「本質穩定(INTRINSICSTABILITY)」的特性，即在惡劣海況條件下浮體的運動響應非常小；這是由於其固有周期加大，例如垂蕩周期已從大於20秒增至大於30秒，橫搖和縱搖的迴轉半徑加大、運動阻尼增加、而波浪荷載並未因此增加多少，使得本發明浮式平臺的水動力性能優於現行的SPAR平臺。進一步的，浮式海上平臺的水下儲罐為兩個潛沒在水下、平行、且保持一定距離的臥式串聯單體組罐，通過位於單體組罐兩端的水平連接板和中間部位的多個水平連接杆連接成為一個整體。兩排多個支腿連接所述臥式單體組罐的多個單元罐的混凝土外罐的筒體連接形成一個單一的水平長圓筒，形成長圓筒形臥式單體組罐。長圓筒形臥式單體組罐內部的鋼製內罐兩端均為圓筒形外延結構。當相鄰兩個鋼製筒體的外延結構均為固定式外延結構時，所述兩個圓筒形外延結構可焊接為一體，再與混凝土殼的連接結構固定(參見圖11、12)；當相鄰兩個鋼製筒體的外延結構均為滑移式外延結構時，或一個為滑移式外延結構，另一個為固定式外延結構時，所述兩個外延結構的一個筒體可插入另一個筒體內，再同時分別與混凝土殼的連接結構實現滑移或固定連接，使得每個滑移式外延結構可同時在混凝土殼的連接結構和另一個外延結構的筒體內(或筒體外)滑移(參見圖13、14和圖15、16)。進一步的，上述固定式海上平臺的基礎長樁為密閉式鋼管樁，所述密閉式鋼管樁的結構、壓樁安裝和拔樁起浮的施工作業的方法和步驟與前述樁基固定的單體組罐相同，此處不再重複；需要注意的是，壓樁和拔樁的過程中需要控制平臺的水平度，拔樁時需要排除平臺上部設施內一切不必要的液體和散料、排除單體組罐12內的液體和固定壓載、使平臺處於輕載狀態。綜上所述，本發明鋼板和混凝土複合結構的單元罐，用於在水中儲存工業液態產品，如原油、成品油、LNG、LPG等；目的在於充分利用混凝土材料和鋼材不同的特點，使得單元罐的鋼製內罐的鋼板罐壁和混凝土外罐的混凝土罐壁，分別承受拉應力和壓應力。多個上述單元罐連接在一起，形成單體組罐。將上述單體組罐漂浮定位在海上、或固定在海床上，形成海上浮式或固定式儲罐，用以儲存各種工業液體產品；將高出水面的上部設施通過支腿結構安裝於單體組罐上，由此形成帶水下儲罐的浮式或固定式海上平臺，用於海上石油天然氣的鑽井、油氣生產和原油、液化石油氣、液化天然氣等產出液體的儲存。針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在於對本發明進行解釋，以便於能夠更好地理解本發明，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本發明的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特徵也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特徵應被理解為能夠應用於任何一個實施方式中，而並不僅局限於所描述的實施方式。