水下儲油艙的油氣置換工藝的製作方法
2023-12-03 20:24:56 1
專利名稱：水下儲油艙的油氣置換工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及油氣置換工藝，尤其涉及一種利用氮氣作為置換氣源進行水下油氣置 換，同時，利用外循環加熱維持水下儲油艙原油溫度的水下儲油艙的油氣置換工藝。屬於海 洋石油工程領域。
背景技術：
隨著海洋石油勘探開發領域的擴大，水下儲油方式以其安全、費用低、容量大的特 點，在海上石油開採中具有廣闊的應用前景。水下儲油艙能避開風浪的衝擊，在天氣惡劣的 時候，油井可以繼續生產；且儲油艙上面的海水能保護油罐不因失火、雷電而發生危險。更 適用於邊際油田的開發。目前，水下儲油艙設有壓載艙及儲油艙，壓載艙一般設置在水下儲油艙的兩側及 中下部，內部灌入海水作為水下儲油艙的壓載。水下儲油通常採用油水置換工藝，其主要是 以水作為置換源，利用油水相對密度差的原理，採用進油排水，進水排油，使水下儲油艙處 於充滿液體狀態的工藝流程。在油水置換過程中，油水界面必須保持穩定，由於界面處容易 形成混油段，影響原油質量，需增加混油段油水處理工藝；且置換出的海水需經過檢測，若 含油超標則需要經過汙水處理後方可排放。另外，在置換過程中還存在熱量損失，不易保持 原油溫度且置換工藝較為繁雜。
發明內容
本發明的主要目的在於克服現有油水置換工藝存在的上述缺點，而提供一種水下 儲油艙的油氣置換工藝，其以氮氣作為置換氣源，利用外循環加熱維持原油溫度，油氣置換 過程中不形成混油段，減少處理乳化層以及含油汙水的工藝，避免了由於混油問題而造成 環境汙染以及油品損耗；同時，還避免了油水直接接觸造成的熱量損失。本發明的目的是由以下技術方案實現的。一種水下儲油艙的油氣置換工藝，其特徵在於採用以下步驟第一步，空艙狀態時，利用氮氣將儲油艙18內的空氣全部置換為氮氣；第二步，進油時，將原油通過進油管1輸入水下儲油艙18，氮氣通過排氣管7排出， 直至儲油艙18內的原油到達指定高度儲油；第三步，出油時，打開外輸控制閥11的閥門，啟動原油提升泵8，將原油經輸油管3 向外輸出；與此同時，儲油艙18內氮氣壓力降至指定壓力後，壓力控制閥20打開，從制氮間 9產生的氮氣通過進氣管6進入水下儲油艙18，當儲油艙18內液位到達指定高度時，關閉 原油提升泵8，停止外輸；第四步，外循環加熱，當檢測到儲油艙18內原油平均溫度降低至指定溫度時，開 始啟動外循環加熱流程(1)關閉控制閥的閥門11，打開控制閥12的閥門，啟動原油提升泵8將部分原油 經輸油管2及輸油管4進入換熱器10進行加熱；
(2)加熱完成後，經輸油管5、控制閥13回輸至水下儲油艙18 ；(3)當檢測到儲油艙18內原油平均溫度達到指定溫度時，關閉輸油管4上控制閥 12的閥門及原油提升泵8，停止外循環加熱流程。所述第一步，利用氮氣對空氣進行置換時，採用以下升壓置換步驟(1)向儲油艙18中充入一定數量的氮氣，當壓力升高到設定的壓力後，停止充氣， 並靜置一段時間，通過氣體的擴散使空氣和氮氣相互摻混；(2)排放混合氣體；(3)重複上述步驟數次，直至儲油艙18中的氧氣含量低於所規定臨界值為止。所述第一步，利用氮氣對空氣進行置換時，採用以下等壓置換步驟在向儲油艙18內不斷地充入氮氣的同時，不斷地排放出氮氣與空氣混合物或氮 氣與天然氣的混合物，使儲油艙18內始終保持一個穩定的壓力，直至儲油艙18中的氧氣含 量低於所規定臨界值為止。所述儲油艙18內設置監測儀表，隨時監測儲油艙18內氮氣濃度和含氧量，當氮氣 濃度達到90%以上，含氧量低於3%時，即可停止充入氮氣。本發明的有益效果本發明由於採用上述技術方案，工藝流程較為簡單，本發明以 氮氣作為置換氣源，利用外循環加熱維持原油溫度，油氣置換過程中不形成混油段，減少處 理乳化層以及含油汙水的工藝，避免了由於混油問題而造成環境汙染以及油品損耗；同時， 還避免了油水直接接觸造成的熱量損失。
圖1本發明水下儲油艙初始狀態示意圖。圖2本發明水下儲油艙進油、出油過程示意圖。圖3本發明水下儲油艙滿油狀態示意圖。圖中主要標號說明1進油管、2輸油管、3輸油管、4輸油管、5輸油管、6進氣管、7排氣管、8原油提升 泵、9制氮間、10換熱器、11外輸控制閥、12控制閥、13控制閥、16樁腿、17壓載艙、18儲油 艙、19壓力控制閥、20壓力控制閥。
具體實施例方式如圖1-圖3所示，水下儲油艙設有數個壓載艙17及數個儲油艙18，壓載艙17 — 般設置在水下儲油艙的兩側及中下部，內部灌入海水作為水下儲油艙的壓載。本發明採用 以下步驟第一步，利用氮氣置換儲油艙內空氣水下儲油艙18初始狀態如圖1所示，水下儲油艙18就位完成後，儲油艙18內為 空艙狀態，此時，儲油艙18內為空氣，在投入生產前，先將儲油艙18內的空氣全部置換為氮氣。利用氮氣對空氣進行置換，其置換過程有兩種方式，一是升壓置換方法即(1)向儲油艙18中充入一定數量的氮氣，儲油艙18內的混合氣體不排出，這時，儲4油艙18內的壓力升高。當壓力升高到設定的壓力後，停止充氣，靜置一段時間，通過氣體的 擴散使其相互摻混；(2)排放混合氣體；(3)重複上述步驟數次，直至儲油艙18中的氧氣含量低於所規定臨界值為止。此方法要求進口管的流速要相對氣體正常流速較大，但不超過氣體產生噪音時的 流速，以使兩種氣體充分混合。另一種是等壓置換方法，該方法是在向儲油艙18內不斷地充入氮氣的同時，不 斷地排放出氮氣與空氣混合物或氮氣與天然氣的混合物，使儲油艙18內始終保持一個穩 定的不太高的壓力，直至儲油艙18中的氧氣含量低於所規定臨界值為止。為減少兩種氣體 的相互滲透稀釋，要求進口管流速相對氣體正常流速較小。兩種方法各有其優缺點，至於採 取哪種方式還要根據現場的具體條件來確定。在儲油艙18內設置監測儀表，隨時監測儲油艙18內氮氣濃度和含氧量，當氮氣濃 度達到90%以上，含氧量低於3%時，即可停止充入氮氣，氮氣置換空氣過程基本完成。第二步，進油過程如圖2所示，將處理合格後的原油，通過伸至樁腿16內的進油管1輸入水下儲油 艙18，與此同時，儲油艙18內的壓力達到設定值後，壓力控制閥19打開，氮氣通過排氣管7 排入大氣，直至儲油艙18內的原油到達指定高度儲油。在此過程中，進氣管6上的壓力控 制閥20的閥門處於關閉狀態。第三步，出油過程如圖2，圖3所示，在儲油艙18滿油的狀態下，當原油進行外輸時，打開外輸控制閥11的閥門，啟動原油提升泵8，將原油經輸油 管2、輸油管3向外輸出。與此同時儲油艙18內氮氣壓力降至指定壓力後，壓力控制閥20 打開，從制氮間9產生的氮氣通過進氣管6進入水下儲油艙18。在此過程中排氣管7上的 壓力控制閥19閥門應處於關閉狀態，並隨時監測儲油艙18內氮氣濃度，當外輸完成後，監 測氮氣濃度達到要求時，停止充入氮氣。當儲油艙18內原油液面高度降到最低液位時，關 閉原油提升泵8，停止外輸。第四步，外循環加熱當檢測到儲油艙18內原油平均溫度降低至指定溫度時，開始啟動外循環加熱流 程(1)關閉控制閥11的閥門，打開控制閥12的閥門，啟動原油提升泵8將部分原油 經輸油管2及輸油管4進入換熱器10進行加熱；(2)加熱完成後，經輸油管5、控制閥13回輸至水下儲油艙18 ；(3)當檢測到儲油艙18內原油平均溫度達到指定溫度時，關閉輸油管4上控制閥 的12閥門及原油提升泵8，停止外循環加熱流程。隨著生產的進行，按照以上步驟不斷重複水下儲油艙18儲油、外輸以及外循環加 熱的過程。原油提升泵8、制氮間9、換熱器10、控制閥為現有技術或採用現有技術製作，未作 說明的技術為現有技術。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於 本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種水下儲油艙的油氣置換工藝，其特徵在於採用以下步驟第一步，空艙狀態時，利用氮氣將儲油艙18內的空氣全部置換為氮氣；第二步，進油時，將原油通過進油管1輸入水下儲油艙18，氮氣通過排氣管7排出，直至 儲油艙18內的原油到達指定高度儲油；第三步，出油時，打開外輸控制閥11的閥門，啟動原油提升泵8，將原油經輸油管3向 外輸出；與此同時，儲油艙18內氮氣壓力降至指定壓力後，壓力控制閥20打開，從制氮間9 產生的氮氣通過進氣管6進入水下儲油艙18，當儲油艙18內液位到達指定高度時，關閉原 油提升泵8，停止外輸；第四步，外循環加熱，當檢測到儲油艙18內原油平均溫度降低至指定溫度時，開始啟 動外循環加熱流程(1)關閉控制閥的閥門11，打開控制閥12的閥門，啟動原油提升泵8將部分原油經輸 油管2及輸油管4進入換熱器10進行加熱；(2)加熱完成後，經輸油管5、控制閥13回輸至水下儲油艙18；(3)當檢測到儲油艙18內原油平均溫度達到指定溫度時，關閉輸油管4上控制閥12的 閥門及原油提升泵8，停止外循環加熱流程。
2.根據權利要求1所述的水下儲油艙的油氣置換工藝，其特徵在於所述第一步，利用 氮氣對空氣進行置換時，採用以下升壓置換步驟(1)向儲油艙18中充入一定數量的氮氣，當壓力升高到設定的壓力後，停止充氣，並靜 置一段時間，通過氣體的擴散使空氣和氮氣相互摻混；(2)排放混合氣體；(3)重複上述步驟數次，直至儲油艙18中的氧氣含量低於所規定臨界值為止。
3.根據權利要求1所述的水下儲油艙的油氣置換工藝，其特徵在於所述第一步，利用 氮氣對空氣進行置換時，採用以下等壓置換步驟在向儲油艙18內不斷地充入氮氣的同時，不斷地排放出氮氣與空氣混合物或氮氣與 天然氣的混合物，使儲油艙18內始終保持一個穩定的壓力，直至儲油艙18中的氧氣含量低 於所規定臨界值為止。
4.根據權利要求1、2或3所述的水下儲油艙的油氣置換工藝，其特徵在於所述儲油 艙18內設置監測儀表，隨時監測儲油艙18內氮氣濃度和含氧量，當氮氣濃度達到90%以 上，含氧量低於3%時，即可停止充入氮氣。
全文摘要
一種水下儲油艙的油氣置換工藝，採用以下步驟第一步，空艙狀態時，利用氮氣將儲油艙內的空氣全部置換為氮氣；第二步，進油時，將原油輸入水下儲油艙，氮氣排出，直至儲油艙內的原油到達指定高度儲油；第三步，出油時，打開外輸控制閥的閥門，啟動原油提升泵，將原油經輸油管向外輸出；同時，儲油艙內氮氣壓力降至指定壓力後，壓力控制閥打開，氮氣進入水下儲油艙，當儲油艙內液位降至指定高度時，關閉原油提升泵，停止外輸；第四步，外循環加熱，當檢測到儲油艙18內原油平均溫度降低至指定溫度時，開始啟動外循環加熱流程。本發明工藝簡單，避免了由於混油問題而造成環境汙染以及油品損耗；同時，還避免了油水直接接觸造成的熱量損失。
文檔編號B67C9/00GK102050414SQ20091023678
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優先權日2009年10月30日
發明者劉培林, 張豔芳, 曾樹兵, 李志剛, 李豫, 武明, 蔡振東, 鍾小俠 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司