一种结合海上风电的海底储油系统的制作方法

1.本实用新型总体涉及海上油气开采领域，更具体地，涉及一种结合海上风电的海底储油系统。


背景技术：

2.目前，海上采油平台处理过的原油，可以通过海底管道运出，也可以先储存起来，通过穿梭油轮或油轮运走。
3.当采用船舶运输时，在开采过量或者开采量不足时，通常选择临时存储，在运输方便时再行运输。当需要进行临时存储时，构建传统的固态储油设备，建库的经济成本和技术难度较高，且存储、加温、抽取和回灌都需要大量能源，传统储油设备难以满足要求。
4.此外，当海上需要中转油库的情况下，传统的油库也难以满足要求。
5.因此，亟需一种能够满足临时中转或者永久性中转的储油系统，克服传统油库不适合海底环境的缺陷。


技术实现要素：

6.本实用新型为了解决上述问题，公开了一种结合海上风电的海底储油系统，包括底座1、支架2、储油库3、风力发电装置4、操作平台5、储能装置6和控制装置7，所述底座1铺设在海底；所述支架 2设置在所述底座1上，向上延伸至海平面以上；所述储油库3围绕所述支架2设置在所述底座1上；所述风力发电装置4架设在所述支架2顶端；所述操作平台5围绕所述支架2，架设在海平面上，位于所述储油库3和所述风力发电装置4之间；所述储能装置6和控制装置7设置在所述操作平台5上；所述储能装置6分别与所述储油库3 和所述风力发电装置4连接，用于储存来自风力发电装置4的电能，并将电能提供给储油库3使用；所述控制装置7分别与储油库3、风力发电装置4、储能装置6连接，用于控制储油库3、风力发电装置 4、储能装置6。
7.根据本实用新型的一个实施方式，所述储油库3设置有输油管道 31，所述输油管道31从所述储油库3延伸至所述操作平台5；所述储油库3的内腔设置有柔性隔膜32，将内腔分隔为油料仓和水仓，所述油料仓通过油料泵33与所述输油管道31连接，所述水仓通过水泵34连接储油库3外的海水，所述油料泵33和水泵34均为双向泵；所述油料泵33和水泵34分别与所述储能装置6连接；所述油料泵 33和水泵34分别与所述控制装置7连接；所述水泵34和所述油料泵33之间反向同步联锁，当所述油料泵33从所述油料仓抽取油料时，所述水泵34同时向所述水仓输送海水，当所述油料泵33向所述油料仓输送油料时，所述水泵34同时从所述水仓抽取海水，所述水泵34 和所述油料泵33的体积流量相同。
8.根据本实用新型的一个实施方式，所述储油库3的水仓内设置有加热装置；所述加热装置分别与所述储能装置6、所述控制装置7连接。
9.根据本实用新型的一个实施方式，所述储油库3包括多个单体储油罐，环绕所述支架2设置，相邻两个单体储油罐之间相互连接。
10.根据本实用新型的一个实施方式，所述柔性隔膜32横向设置，使所述油料仓位于所述内腔的上部，所述水仓位于所述内腔的下部。
11.根据本实用新型的一个实施方式，所述储油库3的壳体为双层，内层和外层由连接筋连接，内层和外层之间填充淡水，所述壳体上设置有盐度计35和警报装置36，所述盐度计35插入到所述内层和外层之间，用于监测所述淡水含盐量；所述警报装置36与所述盐度计 35连接，用于当所述盐度计35的测量值达到预设的阈值时，所述警报装置36发出警报。
12.根据本实用新型的一个实施方式，所述底座1通过螺栓固定在海底；所述底座1和所述储油库3之间通过钩环连接。
13.根据本实用新型的一个实施方式，所述储能装置6包括蓄电池和逆变器，所述蓄电池用于储存电能；所述逆变器与所述蓄电池连接，用于将直流电变为交流电提供给储油库3使用。
14.根据本实用新型的一个实施方式，所述操作平台5通过桩腿和桩靴固定在海底，操作平台5上形成有通孔；所述支架2穿过所述通孔；所述通孔的边缘与支架2之间设置有缓冲垫圈。
15.本实用新型中，将操作平台和储油库围绕支架设置，形成紧凑稳定的结构，储油库和支架之间相互促进稳定，操作平台加强支架的稳定；将风力发电装置产生的电能进行储存、处理后提供给储油库使用，且储油库围绕支架设置，操作平台围绕支架设置，各设备之间较为紧凑，使其传输路线较短，减少了对外界能源的依赖；还充分利用了操作平台下方的海底区域。
附图说明
16.图1是一种结合海上风电的海底储油系统；
17.图2是储油库的示意图；
18.图3是另一种储油库的示意图；
19.图4是储油库双层壳体的示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
21.图1示出了一种结合海上风电的海底储油系统。
22.如图1所示，一种结合海上风电的海底储油系统，包括底座1、支架2、储油库3、风力发电装置4、操作平台5、储能装置6和控制装置7，所述底座1铺设在海底；所述支架2设置在所述底座1上，向上延伸至海平面以上；所述储油库3围绕所述支架2设置在所述底座1上；所述风力发电装置4架设在所述支架2顶端；所述操作平台 5围绕所述支架2，架设在海平面上，位于所述储油库3和所述风力发电装置4之间；所述储能装置6和控制装置7设置在所述操作平台 5上；所述储能装置6分别与所述储油库3和所述风力发电装置4连接，用于储存来自风力发电装置4的电能，并将电能提供给储油库3 使用；所述控制装置7分别与储油库3、
风力发电装置4、储能装置 6连接，用于控制储油库3、风力发电装置4、储能装置6。
23.所述底座1作为储油系统的支撑，可以采用螺栓固定的方式将其固定在海底，以平铺的方式进行部署，其上表面可形成承载储油库3 的平面。
24.所述支架2底部与底座1固定连接，也可以将支架2底部穿过所述底座1，向更深的海底插入，便于保持支架2的稳定。
25.所述支架2可采用圆形柱状，以增加其自重从而更加稳定，也可以采用组合式钢架，例如角钢架、圆钢架，以便于海水流过，减少海水流动对支架2的冲击。
26.所述储油库3围绕所述支架2设置，可以利用所述支架2和储油库3的自重，相互稳定。所述储油库3可以通过焊接、捆绑固定等任一种或多种现有的方式固定在基座上。
27.所述风力发电装置4可以采用现有的或者将来实用新型的任一种，例如水平轴、垂直轴、单叶片、多叶片等，本实用新型不予限定。所述分离发电装置设置在支架2顶端尤其指其叶片安装在顶部，便于获取风力。
28.可选的，所述风力发电装置还可以采用光电发电或者潮汐发电装置等。
29.所述操作平台5用于装载针对风力发电装置4的操作设备以及针对储油库3的操作设备等，例如，通过操作平台5向储油库3注油或抽油，通过操作平台5对风力发电装置4进行维修等。所述操作平台 5靠近海平面设置。操作平台5可以是单独为储油库3构建的平台，也可以是与其他钻井系统共用的平台。操作平台5可以采用移动式平台，例如坐底式、自升式、半潜式，也可以采用固定式平台，例如导管架式、混凝土重力式、深水顺应塔式等，所述平台可以是油井平台或者其他种类的作业平台。本发明充分利用作业平台下方海底的空间，并依托于平台提供储油功能，并充分利用平台构建风电系统，进而利用风能这种清洁能源为平台和储油库提供电能。
30.操作平台5围绕支架2设置，可以利用平台稳定支架2。
31.本实用新型中，将操作平台5和储油库3都围绕支架2设置，形成紧凑稳定的结构，储油库3和支架2之间相互促进稳定，操作平台 5加强支架2的稳定。
32.所述储能装置6是指将所述风力发电装置4产生的电能储存后备用的装置，其可以提供给海底储油系统中的任意需要能源供应的设备使用。可以仅包含蓄电池，也可以包括将电能处理、转换为其他可利用的形式的设备，例如逆变器、电热器等。
33.所述操作平台5为储能装置6和控制装置7提供稳定的作业环境，便于保护气安全性。
34.所述控制装置7用于对整个海底储油系统的各个设备进行电信号的发送和接收，以使各设备相互配合作业正常。
35.本实用新型中，将风力发电装置产生的电能进行储存、处理后提供给储油库使用，且储油库围绕支架设置，操作平台围绕支架设置，各设备之间较为紧凑，使其传输路线较短，减少了对外界能源的依赖；还充分利用了操作平台下方的海底区域。
36.图2示出了储油库的示意图。
37.如图2所示，所述储油库3设置有输油管道31，所述输油管道 31从所述储油库3延伸至所述操作平台5；所述储油库3的内腔设置有柔性隔膜32，将内腔分隔为油料仓和水仓，所述油料仓通过油料泵33与所述输油管道31连接，所述水仓通过水泵34连接储油库3 外的海水，所述油料泵33和水泵34均为双向泵；所述油料泵33和水泵34分别与所述储能装置6连
接；所述油料泵33和水泵34分别与所述控制装置7连接；所述水泵34和所述油料泵33之间反向同步联锁，当所述油料泵33从所述油料仓抽取油料时，所述水泵34同时向所述水仓输送海水，当所述油料泵33向所述油料仓输送油料时，所述水泵34同时从所述水仓抽取海水，所述水泵34和所述油料泵 33的体积流量相同。
38.所述输油管道31用于从储油库3中抽取油料和向所述储油库3 中注入油料，都通过操作平台5与外界接驳。
39.所述油料仓用于储存油料，通过所述油料泵33与输送管道连接，所述水仓用于填充海水，通过所述水泵34与外界海水连接。
40.所述柔性隔膜32将油料与海水分隔，柔性隔膜32具有弹性，可以向内腔中油料一侧弯折也可以朝向海水一侧弯折。优选的，柔性隔膜32在内腔中保持一定的盈余，即，其面积大于内腔的横截面积，避免油料较多或者海水较多时，对隔膜造成较大的挤压。
41.所述油料泵33和水泵34分别与所述储能装置6连接，直接利用储能装置6从风力发电装置4获取的电能。
42.所述水泵34和所述油料泵33之间反向同步联锁，同步是指水泵 34和油料泵33同时开启和关闭。反向是指对于物料的输送方向以内腔方向为基准，二者是相反的。这种反向联锁关系可以通过现有技术中的机械结构形成，也可以通过所述控制装置7进行信号控制从而形成，本实用新型优选后者。
43.当需要储存油料时，油料泵33与水泵34同步开启，水泵34从所述水仓抽取海水的同时，油料泵33向所述油料仓内注入油料，保持二者体积流量相同，可保证在注入油料时，储油库3所承受的外界海水压力较小。当需要将油料转运时，油料泵33与水泵34同步开启，油料泵33将油料通过输油管道31输送出油料仓，同时水泵34将海水填充水仓，仍然保持储油库3处于充盈状态，避免下次储存油料时，需要克服周边海水对内腔的压力。
44.根据本实用新型一种实施方式，所述储油库3的水仓内设置有加热装置；所述加热装置分别与所述储能装置6、所述控制装置7连接。
45.所述加热装置，用于在低温时，对水仓内的海水进行升温，从而将油料仓内的油料进行升温，避免由于低温凝固，不便运输。
46.所述加热装置可以采用电加热法进行加热，其电能来源为所述储能装置6，加热过程由所述控制装置7全称进行控制，达到良好的加热效果。
47.图3示出了另一种储油库的示意图。
48.如图3所示，所述储油库3包括多个单体储油罐，环绕所述支架 2设置，相邻两个单体储油罐之间相互连接。
49.当存在多个单体储油罐时，多个单体储油罐之间首尾相连，形成环状，套设在所述支架2周围，相互之间能够因自重提供稳定性，也可以依赖于支架2，保持各自的稳定性，避免位移。
50.根据本实用新型的一个实施方式，所述柔性隔膜32横向设置，使所述油料仓位于所述内腔的上部，所述水仓位于所述内腔的下部。
51.由于上半部分为油料仓，下半部分为水仓，无论油料仓和水仓内填充的油料或海水比例如何变化，整体储油装置的重心始终处于稳定状态。而且，由于油料和海水之间的密度差异，使得整体储油装置的稳定性提高。
52.图4示出了储油库双层壳体的示意图。
53.如图4所示，所述储油库3的壳体为双层，内层和外层由连接筋连接，内层和外层之间填充淡水，所述壳体上设置有盐度计35和警报装置36，所述盐度计35插入到所述内层和外层之间，用于监测所述淡水含盐量；所述警报装置36与所述盐度计35连接，用于当所述盐度计35的测量值达到预设的阈值时，所述警报装置36发出警报。
54.所述壳体的内层和外层之间由连接筋连接，所述连接筋为条状或者柱状，从而使整个内层与外层之间的空间保持连续性。
55.所述盐度计35插入到所述内层和外层之间，即可测量所述内层和外层之间的淡水的盐分含量。当所述壳体局部泄漏时，海水进入淡水中，含盐量上升，使盐度计35的测量结果也上升。
56.所述报警装置可以是装载有一定计算程序的硬件，其中预存有预先设置的盐分阈值。在接收到盐度计35的测量结果后，与预存的阈值进行比较，当盐度计35的测量结果达到阈值时，所述报警装置发出警报。警报的形式包括向外界发出脉冲信号、或进行灯光闪烁或兼而有之。
57.所述控制装置由一系列的工业管理控制系统构建而成。其中还包括监控系统、通信系统。
58.所述监控系统与多个盐度计和报警装置连接，实时将储油库双层壳体的状态呈现在操作平台上的人机交互界面上，可以使用户直观的观察所述储油库各个局部以及整体的状态。
59.所述报警装置可以设置在所述操作平台上，只要其与所述盐度计电连接即可接收其实时发来的盐度的信号。所述报警装置在发出警报时，可以采用声、光等多种警报形式。
60.所述通信系统也集成在所述控制装置内，用于与外界远程通信。一方面，可以向外界交流，另一方面，用户还可以通过远程通信控制所述控制装置，实现无人值守。
61.所述控制装置的供电也由所述风电装置提供。
62.根据本实用新型的一个实施方式，所述底座1通过螺栓固定在海底；所述底座1和所述储油库3之间通过钩环连接。
63.采用钩环连接是指所述底座1或所述储油库3，其中一方设置有圆环状的连接环，另一方设置有与所述连接环匹配连接的连接钩，通过连接钩和连接环的连接，将二者相对位置固定。当需要将储油库3 移动时，抽空其内的油料，同时利用海水将其充满，使其整体密度与周围海水相近，即可较为容易的将连接环与连接钩分离。利用拖船即可将其移动至下一预定位置。
64.根据本实用新型的一个实施方式，所述储能装置6包括蓄电池和逆变器，所述蓄电池用于储存电能；所述逆变器与所述蓄电池连接，用于将直流电变为交流电提供给储油库3使用。
65.根据本实用新型的一个实施方式，所述操作平台5通过桩腿和桩靴固定在海底，操作平台5上形成有通孔；所述支架2穿过所述通孔；所述通孔的边缘与支架2之间设置有缓冲垫圈。
66.所述缓冲圈可以在所述支架2受到海水涌动的作用下摇摆时，提供一定的缓冲和稳定作用。
67.本实用新型中，将操作平台和储油库围绕支架设置，形成紧凑稳定的结构，储油库和支架之间相互促进稳定，操作平台加强支架的稳定；将风力发电装置产生的电能进行储存、处理后提供给储油库使用，且储油库围绕支架设置，操作平台围绕支架设置，各设备之间较为紧凑，使其传输路线较短，减少了对外界能源的依赖，还能够将多余的能源提供至外界；还充分利用了操作平台下方的海底区域。
68.应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。