Подводное нефтехранилище

Полезная модель относится к конструкции устройства, предназначенного для подводного хранения жидких углеводородов, в частности, нефти. Техническим результатом патентуемого решения является повышение несущей способности подводного нефтехранилища. Заявленный технический результат достигается за счет конструкции подводного нефтехранилища, выполненного в виде плоского днища круглой формы и корпуса в виде полусферы, жестко соединенного с днищем и образованием герметичного объема для хранения нефтепродуктов, корпус соединен посредством трубопровода с газосборником, при этом днище выполнено выступающим за пределы корпуса, а корпус содержит, по меньшей мере, один патрубок для закачки нефтепродуктов внутрь корпуса и, по меньшей мере, один патрубок для слива нефтепродуктов.

Полезная модель относится к конструкции устройства, предназначенного для подводного хранения жидких углеводородов, в частности, нефти.

В настоящее время из уровня техники известны следующие решения.

Так, из описания к патенту РФ 2341433 (опубликован 20.12.2008) известна конструкция подводного хранилища для сырой нефти, которое содержит секцию хранения в виде непроницаемой для нефти и воды ткани, якорную секцию, структурную секцию и передаточную секцию. Секция хранения выполнена в виде гибкого баллона, который можно наполнять, использовать для хранения и освобождать от хранимой текучей среды. Якорная секция выполнена в виде промежуточной структуры между структурной секцией и морским дном со средствами крепления или устойчивого размещения на морском дне. Передаточная секция содержит трубы и клапаны для загрузки и разгрузки хранимой текучей среды и расположена по существу снаружи верхней части хранилища. Структурная секция выполнена в виде наружного корпуса над секцией хранения и закрыта в верхней части так, что образуется закрытый сверху объем с размером, по меньшей мере, соответствующим объему секции хранения, но с отверстиями в окружающее пространство в нижней части. Секция хранения изготовлена из тканого сложного полиэфира, покрытого на каждой стороне сополимерным сплавом на основе хлорированного структурированного этилена.

Кроме этого, из опубликованной евразийской заявки 200501495 (дата публикации 27.04.2007) известна система подводного хранения нефти, которая содержит водяной резервуар, образованный в стеновой конструкции под грунтом для размещения заданного количества воды, причем водной резервуар имеет горизонтальную стенку дна, средство покрытия резервуара, средство стойки, фиксировано установленное на горизонтальной стенке дна водяного резервуара и нефтяной бак, установленный внутри водяного резервуара и поддерживаемый на упомянутом средстве стойки над стенкой дна резервуара и окруженный водой, размещенной в водяном резервуаре, при этом нефтяной бак имеет канал доступа нефти, проходящий вверх наружу упомянутого средства покрытия.

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является конструкция резервуара, содержащего, также как и патентуемый резервуар, куполообразный сферический корпус и днище, которое установлено на дне посредством опор. Резервуар также содержит крепежные средства и сопло для заполнения его нефтью или сжатым воздухом. Днище выполнено тороидальной формы.

Недостатком известного нефтехранилища является наличие зоны контакта нефти с водой и большой вероятности их смешивания, что приводит к размножению бактерий в данной зоне и постепенному уменьшению полезной емкости хранилища в период эксплуатации. Кроме этого, есть риск утечки нефти из резервуара и загрязнении акватории.

Техническим результатом патентуемого решения является повышение несущей способности подводного нефтехранилища.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции подводного нефтехранилища, выполненного в виде плоского днища круглой формы и корпуса в виде полусферы, жестко соединенного с днищем и образованием герметичного объема для хранения нефтепродуктов, корпус сообщен посредством трубопровода (внешнего газопровода) с газосборником, при этом днище выполнено выступающим за пределы корпуса, а корпус содержит, по меньшей мере, один патрубок для закачки нефтепродуктов внутрь корпуса и, по меньшей мере, один патрубок для слива нефтепродуктов.

Патрубки для заполнения нефтью и слива могут располагаться в любой части корпуса.

В качестве материала корпуса и основания подводного нефтехранилища можно использовать сталь, железобетон, бетон.

При этом толщина элементов конструкции определяется из условия прочности по первому предельному состоянию и может составлять для стали - 15-20 мм, для бетона и железобетона - 70-150 мм.

Внутри корпуса устанавливается контрольно-измерительное оборудование: запорная арматура, контрольно-измерительные приборы и датчики, в частности, датчик давления для контроля избыточного давления паровоздушной смеси и уровнемер для контроля уровня нефтепродуктов.

Контрольно-измерительное оборудование может быть выполнено дистанционно-управляемым и интегрированным в систему диспетчерского управления и сбора данных (СКАДА/SCADA).

Крепление корпуса к основанию зависит от материала хранилища. В случае выполнения хранилища из стали, корпус жестко приваривается к днищу с помощью электродуговой сварки по периметру нижней кромки полусферы с внешней стороны. В случае изготовления резервуара из бетона или железобетона нижняя кромка корпуса замоноличивается в кольцевой желоб, выполненный в днище.

После погружения резервуара производится закрепление днища на гравийной подушке с помощью анкерных устройств. Количество и расположение анкерных устройств рассчитывается таким образом, чтобы защитить конструкцию подводного резервуара от всплытия и воздействия подводных течений.

Таким образом, выполнение днища выступающим за пределы корпуса и жесткое соединение корпуса с основанием обеспечивают несущую способность конструкции, и, благодаря ее герметичности, препятствует попаданию нефтепродукта в акваторию, что обеспечивает экологическую безопасность. Внешний газопровод служит для транспорта газовоздушной смеси из резервуара в газосборник и, наоборот, при заполнении и опорожнении резервуара.

Кроме этого, согласно теории расчета на прочность и устойчивость упругих тонких оболочек, выполнение корпуса в виде полусферы позволяет достичь наивысшей несущей способности при действии внешнего гидростатического давления, а основание круглой формы обладает наименьшим сопротивлением при обтекании его подводным течением.

Далее патентуемое решение поясняется ссылкой на фигуру, на которой приведен разрез подводного нефтехранилища.

Нефтехранилище состоит из днища 3 и имеющего форму полусферы корпуса 5,, жестко защемленного в днище 3. Габариты и толщина стенки конструктивных элементов резервуара выбираются согласно расчету на прочность и устойчивость оболочек. Уровень надежности конструкции подводного резервуара и коэффициент запаса определяются в зависимости от его несущей способности. Рядом с резервуаром расположен газосборник 9, соединенный с корпусом 5 посредством внешнего газопровода 8, для обеспечения процесса «больших» и «малых» дыханий при заполнении и опорожнении нефтехранилища. Конструкция газосборника представляет собой герметичный стальной баллон высокого давления, в котором происходит последовательно сжатие и расширение газа при опорожнении нефтехранилища и заполнении нефтепродуктом. Газосборник 9 устанавливается с помощью свай 10 в грунте дна водоема.

Днище 3 с помощью завинчивающихся анкерных устройств 2 жестко крепится сквозь гравийное основание 1 ко дну водоема. Корпус 5 содержит патрубок 4 для заполнения нефтехранилища нефтью и патрубок (не показан) для слива нефтепродукта из нефтехранилища под действием избыточного давления газа в газосборнике 9, расположенный за патрубком 4 на одном с ним уровне. Внутри нефтехранилища устанавливается контрольно-измерительное оборудование (не показано), хранится продукт налива (нефтепродукт) 6, над которым образуется газовоздушная смесь 7,.

Нефтехранилище устанавливается на предварительно выровненной поверхности на подготовленное гравийное основание 1.

Количество и расположение анкерных устройств 2 выбирается таким образом, чтобы защитить конструкцию подводного нефтехранилища от всплытия и воздействия подводных течений.

В построенном на суше резервуаре находится воздух под давлением, равным атмосферному.

Чтобы погрузить резервуар под воду, необходимо преодолеть Архимедову силу. Для этого служат специальные пригрузы, с помощью которых резервуар плавно опускается на гравийное основание 1 по заранее нанесенным реперам, и, с помощью анкерных устройств 2, жестко закрепляется на основании 1. После этого, при помощи плавучих кранов пригрузы снимаются.

Заполнение нефтехранилища производится центробежным насосом через подводящий трубопровод (не показаны), соединенный с патрубком 4.

При заполнении внутреннего объема корпуса 5 с помощью центробежного насоса, происходит сжатие газовоздушного пространства над зеркалом нефтепродукта. Жидкий нефтепродукт по мере заполнения объема, как поршень, движется вверх и сжимает воздух. При этом происходит перемешивание атомов воздуха с углеводородами и образуется газовоздушная смесь. Как только избыточное давление газа достигнет тарированного значения (что фиксируется измерительными приборами внутри корпуса), открывается клапан (не показан) и газ через внешний герметичный газопровод поступает в газосборник 9, который обладает высокой несущей способностью. Подача нефтепродукта потребителю (например, подводному танкеру) происходит под избыточным давлением газа из газосборника, который поступает в резервуар через внешний газопровод и вытесняет нефтепродукт. Избыточное давление газа в газосборнике становится равным нулю, когда весь нефтепродукт покинет оболочку резервуара и емкость станет пустой.

Предлагаемый резервуар может быть сооружен как одиночным, так и в составе группы подобных резервуаров, образуя подводный резервуарный парк.

Нефтехранилища данной конструктивной формы могут использоваться для хранения сырой нефти и нефтепродуктов под водой на разных глубинах.

Применение такого рода нефтехранилищ становится особо актуальным в связи с освоением шельфовых месторождений в настоящее время.

1. Подводное нефтехранилище, характеризующееся тем, что выполнено в виде плоского днища круглой формы и корпуса в виде полусферы, жестко соединенного с днищем, и образованием герметичного объема для хранения нефтепродуктов, корпус соединен посредством трубопровода с газосборником, при этом днище выполнено выступающим за пределы корпуса, а корпус содержит, по меньшей мере, один патрубок для закачки нефтепродуктов внутрь корпуса и, по меньшей мере, один патрубок для слива нефтепродуктов.

2. Подводное нефтехранилище по п.1, характеризующееся тем, что в качестве материала корпуса и днища использована сталь.

3. Подводное нефтехранилище по п.2, характеризующееся тем, что корпус жестко приваривается к днищу с помощью электродуговой сварки по периметру нижней кромки.

4. Подводное нефтехранилище по п.1, характеризующееся тем, что в качестве материала корпуса и днища использован бетон или железобетон.

5. Подводное нефтехранилище по п.4, характеризующееся тем, что корпус закреплен на днище посредством замоноличивания кромок корпуса в кольцевом желобе, выполненном на основании.

6. Подводное нефтехранилище по п.1, характеризующееся тем, что закрепление днища нефтехранилища на дне осуществляют с помощью анкерных устройств.

7. Подводное нефтехранилище по п.3 или 5, характеризующееся тем, что внутри корпуса установлено контрольно-измерительное оборудование: запорная арматура, контрольно-измерительные приборы и датчики.

8. Подводное нефтехранилище по п.7, характеризующееся тем, что контрольно-измерительное оборудование выполнено дистанционно-управляемым и интегрированным в систему диспетчерского управления и сбора данных.