本发明涉及海洋工程储油平台技术领域，具体涉及一种半潜式平台储油舱及半潜式平台。
背景技术：
在海洋油气田开发过程中，随着所探测海域的距离增加、水深增加，油气田开发的投资也越来越大，减少油气田开发工程设施是降低成本的有效途径，但必须保留所需要的基本功能，比如对于一些气田开发，虽然主要产品是天然气，但是会同时伴随生成凝析油，如果对于近距离的气田，可以依托相应管线输送，但对于离岸远的深水气田，无论是单独建造一条管线输送凝析油还是与天然气一起输送凝析油，都会遇到技术难题，也会增加投资费用，因此，开发一种可以储存凝析油的半潜式生产平台，是解决凝析油储存及外输问题的重要途径，也是深水气田开发过程中降低开发成本的重要举措。
但是，目前储存油类产品的设施一般是FPSO(浮式生产储油卸油)装置类设施，对于在半潜式平台里储存油类产品，还没有成熟的方案和经过业界普遍认可的做法，同时半潜式平台立柱里面储油后对传统半潜式平台分舱及舱壁结构会带来影响，传统半潜式平台立柱的液体舱室一般是压载水舱，对于透气孔及舱内设计简单，但立柱舱室如果储存油类产品后，对于舱内结构及配套设施在设计时需要考虑舱内油气特性，透气孔需要设置在可以安全放空的区域(一般位置较高)，以及由于透气孔位置较高带来舱内压力过大的问题，因此如何进行防护和优化设计，使得舱内结构如何不影响惰性气体保护、如何克服舱底油类杂质沉积而不影响舱底油产品流动及泵出等问题，需要寻求新的解决方案，另外，储油舱室的透气系统与传统的半潜式平台压载水舱的透气系统也有区别，需要在透气系统方面研究新对策。
因此，传统的半潜式平台压载舱的设计技术难以完全满足半潜式平台储油舱设计的需要，需要针对半潜式生产平台在立柱中储油的功能要求，给出一种半潜式平台储油舱、透气系统(即惰气系统)等方面的新的设计方案，提出一种既合理，又经济的立柱储油舱及平台设计技术，从而确保油类产品储存的安全性与经济性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提供一种半潜式平台储油舱，以能够满足凝析油的油、气流通，解决凝析油相关外输设备复杂繁冗的问题；进一步，提出一种带有集成了惰性气通放、透气、存储油溢出分流等功能的惰性气体管路系统的半潜式平台，且能够避免因惰性气体管路顶部设置的透气孔过高而引起的凝析油舱结构设计中设计压头过大的问题，确保半潜式平台立柱中储油既安全可靠，又经济合理。
本发明提出一种半潜式平台储油舱，所述储油舱设置于所述半潜式平台的立柱里，所述储油舱内部包括连续式或非连续式舱壁，所述舱壁将所述立柱内的储油舱划分为若干在水平方向相互连通的空间。
上述的半潜式平台储油舱，当所述储油舱的舱壁为连续式时，所述舱壁为立板，所述立板在所述储油舱的底部和顶部与所述储油舱均留有间隙，所述间隙的高度均为1.5-2.5m。
上述的半潜式平台储油舱，所述立板在与所述储油舱连接的顶角处设置有过渡连接肘板。
上述的半潜式平台储油舱，当所述储油舱的舱壁为非连续式时，每个舱壁包括一组在一个立面纵向间隔排列的横梁，所述横梁与所述储油舱横向连接。
上述的半潜式平台储油舱，每个所述横梁包括两个垂直相交的工型钢，该垂直相交的工型钢组成结构的截面为“十”字形。
本发明还提出一种半潜式平台，所述半潜式平台包括一组立柱，每个所述立柱包括上述的半潜式平台储油舱。
上述的半潜式平台，所述半潜式平台包括惰气管路系统，所述惰气管路系统包括惰气支管和惰气总管，每个所述立柱的储油舱上端连通有所述惰气支管，所述惰气支管均连通所述惰气总管，所述惰气总管设于所述立柱的上方。
上述的半潜式平台，所述惰气总管包括惰气供气及放空总管和惰气吹扫及驱气总管，所述惰气供气及放空总管和惰气吹扫及驱气总管并列设置，通过阀门进行互通。
上述的半潜式平台，所述惰气总管还包括放空阀，所述放空阀通过管道与所述惰气供气及放空总管连接，所述放空阀设于所述惰气供气及放空总管的上方。
上述的半潜式平台，所述放空阀位于所述半潜式平台的主甲板所在高度的20米以上，所述惰气总管位于所述立柱顶部所在高度以上5-10米的位置区域。
本发明能够满足凝析油的油、气流通，解决了凝析油相关外输设备复杂繁冗的问题，既不影响惰性气体保护，还能克服舱底油类杂质沉积的问题，且不影响舱底油产品流动及泵出；进一步，本发明的半潜式平台带有集成了惰性气通放、透气、存储油溢出分流等功能的惰性气体管路系统，避免了因惰性气体管路顶部设置的透气孔过高而引起的凝析油舱结构设计中设计压头过大的问题，确保了半潜式平台立柱中储油既安全可靠，又经济合理。
附图说明
图1是本发明实施例的某立柱储油舱横截面示意图；
图2a是图1本发明实施例的某立柱储油舱中间舱壁“A-A”剖面结构示意图；
图2b是图1本发明另一实施例的某立柱储油舱中间舱壁“A-A”剖面结构示意图；
图2c是图2b本发明实施例的某立柱储油舱中间舱壁“B-B”剖面结构示意图；
图3是本发明实施例的某立柱储油舱惰气管路系统示意图；
附图标号说明：
1、储油舱 2、惰气支管 3、惰气吹扫和驱气总管 4、惰气供气和放空总管 5、管道 6、放空阀(自动/手动) 7、阀门 8、其他功能舱室 9、通道 11、舱壁 12、通道舱壁 13、储油舱外壁 14、肘板。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
本发明设计的储油舱是在半潜式平台传统的分舱设计的基础上，进行创新设计，来满足储油相关功能的需要，解决凝析油相关外输设备因多个舱室需要多套设备的复杂繁冗的问题，并使得储油舱的结构达到强度设计要求，能够最大可能地解决应力集中、重量重等结构设计问题。
本发明提出的半潜式平台储油舱，所述储油舱设置于所述半潜式平台的立柱里，所述储油舱内部包括连续式或非连续式舱壁，所述舱壁将所述立柱内的储油舱划分为若干在水平方向相互连通的空间。
当所述储油舱的舱壁为连续式时，所述舱壁为立板，所述立板在所述储油舱的底部和顶部与所述储油舱均留有间隙，所述间隙的高度均为1.5-2.5m。
优选地，所述立板在与所述储油舱连接的顶角处设置有过渡连接肘板。
当所述储油舱的舱壁为非连续式时，当所述储油舱的舱壁为非连续式时，每个舱壁包括一组在一个立面纵向间隔排列的横梁，所述横梁与所述储油舱横向连接。
优选地，每个所述横梁包括两个垂直相交的工型钢，该垂直相交的工型钢组成结构的截面为“十”字形。
如图1所示为本发明一实施例的某立柱储油舱横截面示意图，图中立柱正中间一般用于设置通道9，通道9周围通过纵舱壁将立柱分为典型的4个舱。
对于本发明的一种实施例来说，由于储油量的需要，其中三个舱为储油舱1，其他1个舱为其他功能舱室8。
图1中3个储油舱室1之间的舱壁11(舱壁11的剖面示意图如图2a、2b所示)，用于连接通道舱壁12和储油舱外壁13。
根据结构设计的需要，一般会在舱壁中间位置设置一道舱壁用于结构支撑，从而减少跨距，以减小舱壁的结构尺寸。而对于储油舱，如果不设置中间支撑舱壁11，会导致储油舱的结构和立柱的结构在设计上不合理，出现结构尺寸太大(由于跨距太大，从而导致壁厚和支撑的骨架尺寸太大)，但若设置了舱壁11之后，人为将储油舱1分割成了3个舱，这就导致储油舱里面的惰气系统、货油系统、扫舱系统等设备都增加3倍，相当于增加了投资费用和设备重量。
因此，本发明拟提出一种带有创新性舱壁11的储油舱设计方案，既能满足结构支撑的要求，又能满足油气流动的需要，从而尽量减少储油舱的惰气系统、货油系统、扫舱系统等。
如图2a、2b所示，本发明对舱壁11的设计方案如下：方案1是舱壁11设计成连续的立板结构，如图2a，该立板用于支撑通道舱壁12和储油舱外壁13，但在顶部和底部各留出1.5-2.5m，优选2m的空隙，顶部空隙用于舱内惰性保护气体或挥发的天然气等气体的流通，底部空隙用于储存的油的流动，便于储油和油品外输。如此设计，比如底部留出1.5-2.5m，一方面便于克服舱室底部由于油类及其他杂质沉积而容易堆积造成流通不畅，而需要在生产过程中经常性进行底部清理影响作业效率和增加成本的问题，另一方面根据油水的特质，1.5-2.5m之间一般是油水的交界部位，沉积物密度最大在底层，水的密度稍大在中层1.5-2.5m区域，再往上是油，因此本发明这样的空隙设计也有利于从舱室泵出的油品进行合理的分类或再加工；第三，1.5-2.5m的间隙对舱壁的结构影响最小且利于设置该舱壁结构的骨材，间隙过大，对两侧支撑的结构不利，间隙过小对底部油品的流动性有影响。顶部留出1.5-2.5m，用于顶部气体的流通(惰性保护气体和凝析油挥发气等气体的驱动和流通)。
优选地，在顶部和底部均设置过渡连接肘板14，用于减小集中应力的影响。
方案2则是考虑将舱壁11设计成横梁支柱结构用于支撑通道舱壁12和储油舱外壁13，如图2b所示，该舱壁为每间隔一定距离(比如2m)设计一道横梁。本发明在结构优化设计中采用型钢组合作为横梁，以达到既能满足强度要求又能节省材料的目的，而且加工方便，成本低。比如型钢组合可以采用“H”型钢与角钢的组合，但根据计算本发明优选“十”字梁结构，如两个垂直相交的工型钢组成的截面为“十”字的横梁结构。该垂直相交的工型钢组成的横梁结构的剖面如图2c剖面“B-B”所示，油气可通过梁与梁中间的间隙自由流动。该种结构具有的优点是能够减少舱内的洗舱设备，由于中间只是“十”字型钢材，需要清洗的钢材少且中间都是间隙，设置在其他舱壁上的洗舱设备可以有效冲洗这面舱壁，不用单独在该舱壁上设置洗舱设备。优化设计时需要在钢材根部合理设计肘板而减小结构应力集中。
本发明需要解决的另外一个问题是储油舱的惰气管路设计方案。
本发明立柱油舱的底部设置有泵，从底部通过泵和管线排出液体，另外还有一条管线通到油舱底部，用于将生产的油流入到舱内。
传统的半潜式平台在立柱中一般设置压载水舱，压载水舱需要设计透气系统，储油舱的设计类似于压载水舱，也需要透气系统，但需要考虑气体的安全性排放以及可燃气体的防火防爆设计，需要将透气系统设计成惰气系统，一方面发挥透气系统的作用，能够平衡气压便于舱内液体外输，另一方面将舱内挥发的可燃气体通过惰化对氧气隔离，从而起到防火防爆的效果。
在半潜式平台压载水舱的传统设计中，为了保持舱内与外界气压平衡而设置放空口或透气孔，放空口一般设置在立柱顶部一定高度(比如0.91m左右)即可，但是由于储油舱排除的气体除了有惰性气体之外，还有可燃气体，因此，储油舱的放空口需要设置在特定区域(平台上允许排放的区域)，一般在主甲板以上20米远离生活楼的位置，主甲板位于立柱上方约10米左右的高度，以排放气体。如果按照这样的设计方案，相同情况下储油舱的设计与传统压载水舱相比，透气孔的高度高出了近30米。
对于舱室结构设计而言，因放空口一般也作为液体的溢流口，在舱室结构设计时，要考虑舱内液体满后溢出到透气孔高度时给舱室结构带来的水压力载荷(换句话说，舱内会给舱室结构带来的最大水压实际就到透气孔这个高度)，设计压头(可以理解为溢流口距离储油舱顶的距离)比普通舱室增大了30米，(按照安全的需要，放空口设置在主甲板平台以上20m)，而如果按照这个高度来考虑凝析油舱需要承受的内部液体可能给舱壁结构带来的最大水压力时，未免过大了，浪费钢材，对舱室结构影响较大，会带来舱室结构设计尺寸和重量的增加，影响半潜式平台船体的设计。因此需要通过一定的优化设计既能保证舱室内气压与外界一致即透气的功能，又能确保舱内的凝析油不会溢出到透气孔这个高度即溢出分流保护的功能。
因此本发明提供的技术方案，除了设计结构合理、经济适用的储油舱外，进一步还要合理降低储油舱室的设计压头，从而减小储油舱舱室结构的设计。
首先，本发明提供一种半潜式平台，所述半潜式平台包括一组立柱，所述立柱包括上述的半潜式平台储油舱。几个立柱里均有储油舱，且储油舱上方不再设置其他舱室。
进一步，所述半潜式平台包括惰气管路系统，所述惰气管路系统包括惰气支管和惰气总管，每个所述立柱的储油舱上端连通有所述惰气支管，所述惰气支管均连通所述惰气总管，所述惰气总管设于所述立柱的上方。如此设计，使得每个立柱的储油舱通过惰气管路系统连通起来，当有储油舱内的液体因舱满溢出时，会通过惰气管路系统流入其他立柱的储油舱内，而不是直接上升到放空口，这样就相当于降低了储油舱溢流口距离储油舱顶的距离，也就是减小了设计压头。
上述的半潜式平台，所述惰气总管进一步包括惰气供气及放空总管和惰气吹扫及驱气总管，所述惰气供气及放空总管和惰气吹扫及驱气总管并列设置，通过阀门进行互通。
本发明一实施例的设计方案如图3所示，4个立柱中均设置储油舱1，每个储油舱1的惰气支管2从立柱上来之后，进入惰气供气和放空总管4，该惰气供气和放空总管4位于主甲板下方，同时与之并列设置有惰气吹扫和驱气总管3，总管3和总管4互为备用，两者之间设置有可控制的阀门7，用于总管3与总管4之间的互通。惰气供气和放空总管4、惰气吹扫和驱气总管3实际是形成回路，一个往舱内进气时，另一个就往外排气。比如一方面，惰气供气和放空总管4用于往舱室里面提供惰性气体，通过惰气吹扫和驱气总管3将舱室内的氧气或空气排出凝析油舱外，另一方面，有些工况比如舱室特检检修或需要排出里面的惰性气体时，需要通过惰气吹扫和驱气总管3往里面吹气，通过惰气供气和放空总管4回收惰性气体。
也就是说，惰气供气和放空管线分支从几个立柱的储油舱开始上升，然后汇合后连接到惰气供气和放空总管；惰气吹扫和驱气管线分支从几个立柱的储油舱开始上升，然后汇合后连接到惰气吹扫和驱气总管。
所述惰气总管还包括放空阀，所述放空阀通过管道与所述惰气供气及放空总管连接，所述放空阀设于所述惰气供气及放空总管的上方，也就是放空口处。惰气供气和放空总管、惰气吹扫和驱气总管的末端均分别设置有高速放空阀(自动/手动)。
如图3所示，惰气供气和放空总管4再往上设置有管道5，管道5的顶部设置有高速放空阀(自动/手动)6，高速放空阀6位于主甲板以上20米允许放空的区域。
上述的技术方案，相当于将具有透气作用与排气作用的放空阀位于所述半潜式平台的主甲板所在高度的20米以上，放空阀的位置允许液化石油气等危险气体应急放空；具有连通各个储油舱的惰气及作为溢流功能的所述惰气总管位于所述立柱顶部所在高度以上5-10米的位置。
通过这种设计方案，一方面通过这套管路系统，能够平衡气压，方便储油舱内的液体和气体的流动，另一方面，由于几个立柱均设置了储油舱1，且通过这套管路系统连通在一起了，在舱室结构规划设计时，舱室结构的设计压头可以不用像压载水舱那样考虑放空口与舱室的高度差，而是考虑惰气供气和放空总管4与储油舱的高度差即可，可以减小大约20米的设计压头。
本发明当某个立柱的储油舱储满液体后有液体溢出时，溢出的液体能通过惰气供气和放空总管或惰气吹扫和驱气总管进行重新分配，将溢出的液体分流到其他立柱的储油舱里，而避免溢出的液体达到高速放空阀的高度，从而造成储油舱的液位过高，对舱壁的压强过大。
本发明可以减小设计压头的详细理由如下：之所以要考虑这样一个设计压头，是在水密试验时，舱室需要灌入海水来检验水密性，这时候水会通过透气孔溢出，从而需要考虑透气孔到舱室的高度引起的水的压力，而本发明提供的设计方案可以在检验储油舱的水密性时，当某个储油舱满了之后，海水溢出后会进入惰气供气和放空总管4，再通过总管4会分流到其他立柱的舱室里面，海水不会继续爬升到高速放空阀6的高度，因此，海水对舱室的压力只用考虑总管4到储油舱的高度，而不用考虑高速放空阀6到储油舱的高度，这样的设计和考虑满足规范在结构规划设计中的要求，从而合理有效地优化了设计压头，减小了结构尺寸，节省了钢材和重量。
本发明提供的储油舱设计的技术方案与传统压载水舱不同，储油舱由于货油泵需要检修或更换，需要从储油舱舱底从油管里拉起后，提到立柱顶部后进行后续维修或更换，因此，储油舱在设计时要求从一定高度后直接到立柱顶部，储油舱以上不再设置其他功能性舱室，主要是方便今后生产过程中货油泵需要维修时能直接提拉到立柱顶部，同时也是避免输油管线穿过其他舱室而扩大危险区域(如果储油舱上面再设置其他舱室的话)。
本发明的储油舱在提供足够强度支撑结构的前提下，能满足凝析油的油、气流通，减少了凝析油外输相关的泵和管线等设备的繁冗设置的问题，既不影响惰性气体保护，还能克服舱底油类杂质沉积的问题，且不影响舱底油产品流动及泵出。
本发明在保留惰性气体管路基本功能的基础上，通过惰性气体管路系统环路布置、惰性气体管路系统位置的设置和功能集成方案，来发挥透气孔和溢出分流保护的作用，在设计储油舱舱壁结构时，按照惰气供气和放空总管的高度(惰气供气和放空总管与惰气吹扫和驱气总管是同一高度)作为透气孔的高度来确定结构规划时的设计压头，而不是按照高速放空阀的高度作为透气孔的高度，从而降低了舱室结构的设计压头，避免了因惰性气体管路顶部设置的透气孔过高而引起的凝析油舱结构设计中设计压头过大的问题，提出了一种凝析油舱水压头优化设计的方案。
总之，本发明能有效减少因舱壁结构阻隔给储油舱货油系统带来的影响，减少货油系统，同时有效将某储油舱储满溢出的液体通过低处的惰气供气和放空总管或惰气吹扫和驱气总管进行重新分配分流到其他立柱的储油舱里，从而避免溢出的液体涌到高处的高速放空阀溢出，有效优化了舱壁结构的设计压头，节省了储油舱钢材。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
技术特征：
1.一种半潜式平台储油舱，其特征在于，所述储油舱设置于所述半潜式平台的立柱里，所述储油舱内部包括连续式或非连续式舱壁，所述舱壁将所述立柱内的储油舱划分为若干在水平方向相互连通的空间。
2.根据权利要求1所述的半潜式平台储油舱，其特征在于，当所述储油舱的舱壁为连续式时，所述舱壁为立板，所述立板在所述储油舱的底部和顶部与所述储油舱均留有间隙，所述间隙的高度均为1.5-2.5m。
3.根据权利要求2所述的半潜式平台储油舱，其特征在于，所述立板在与所述储油舱连接的顶角处设置有过渡连接肘板。
4.根据权利要求1所述的半潜式平台储油舱，其特征在于，当所述储油舱的舱壁为非连续式时，每个舱壁包括一组在一个立面纵向间隔排列的横梁，所述横梁与所述储油舱横向连接。
5.根据权利要求4所述的半潜式平台储油舱，其特征在于，每个所述横梁包括两个垂直相交的工型钢，该垂直相交的工型钢组成结构的截面为“十”字形。
6.一种半潜式平台，所述半潜式平台包括一组立柱，每个所述立柱包括权利要求1至5任一项所述的半潜式平台储油舱。
7.根据权利要求6所述的半潜式平台，其特征在于，所述半潜式平台包括惰气管路系统，所述惰气管路系统包括惰气支管和惰气总管，每个所述立柱的储油舱上端连通有所述惰气支管，所述惰气支管均连通所述惰气总管，所述惰气总管设于所述立柱的上方。
8.根据权利要求7所述的半潜式平台，其特征在于，所述惰气总管包括惰气供气及放空总管和惰气吹扫及驱气总管，所述惰气供气及放空总管和惰气吹扫及驱气总管并列设置，通过阀门进行互通。
9.根据权利要求8所述的半潜式平台，其特征在于，所述惰气总管还包括放空阀，所述放空阀通过管道与所述惰气供气及放空总管连接，所述放空阀设于所述惰气供气及放空总管的上方。
10.根据权利要求9所述的半潜式平台，其特征在于，所述放空阀位于所述半潜式平台的主甲板所在高度的20米以上，所述惰气总管位于所述立柱顶部所在高度以上5-10米的区域。
技术总结
本发明涉及一种半潜式平台储油舱及半潜式平台。所述储油舱设置于所述半潜式平台的立柱里，所述储油舱内部包括连续式或非连续式舱壁，所述舱壁将所述立柱内的储油舱划分为若干在水平方向相互连通的空间。所述半潜式平台包括一组立柱，每个所述立柱包括所述的半潜式平台储油舱。本发明能够提供足够强度支撑结构的半潜式平台储油舱，能满足凝析油的油、气流通，解决了凝析油相关外输设备复杂繁冗的问题；进一步，惰性气体管路系统集成了惰性气通放、透气、存储油溢出分流等功能，并避免了因惰性气体管路顶部设置的透气孔过高而引起的凝析油舱结构设计中设计压头过大的问题。
技术研发人员：李志刚;李达;冯加果;苏云龙;贾旭;易丛;梁文洲;静玉晓
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司;中海石油（中国）有限公司北京研究中心
技术研发日：.07.17
技术公布日：.10.11
