油水隔离水下储油舱温降规律和保温技术研究

摘要

随着海上石油的开发逐渐由近海、浅海,向深海海域发展,海上储油的问题也越来越现实的摆在人们面前,如何在深海海域安全地储存、运输原油成为值得考虑的问题。对于近海和浅海海域可以通过铺设海底管道来输送原油,对于深海可以采用系泊油轮或FPSO来进行原油的储运工作,但系泊油轮和FPSO受天气和海况影响较大,在恶劣天气条件下不能实现连续生产,基于此,提出了用水下沉垫舱储存原油的设想。
　　 本文对于油水隔离水下沉垫储油舱储存原油过程中可能遇到的因温度降低而影响储油安全的问题,建立了原油静置储存于沉垫舱内时温降的物理模型和数学模型,对沉垫舱内原油温度随时间变化的规律以及可能影响温度变化规律的敏感性因素进行了数值模拟和分析;为了保证储油安全,当原油温度降低到凝点以上5℃时,对舱内原油进行循环加热,建立了原油循环加热的物理模型和数学模型,对舱内原油循环加热过程进行数值模拟,分析了不同进油位置、不同进油温度和不同进油速度时舱内原油温度场的变化规律。研究发现:静置储油时,储油舱内位于边界位置的原油对进舱原油温度、储油舱充满率、海水温度三个因素较敏感,远离边界位置处的原油对这三个因素不敏感。在保证储油安全的情况下,储存原油的温度不用太高,盲目提高进舱原油温度会造成燃料油的极大浪费。位于边界附近的原油对保温材料的热导率变化较敏感,热导率越低的保温材料保温效果越好。通过对比两种不同进油位置时舱内原油进行循环加热时的温度场情况,选择从沉垫储油舱顶角位置处进油,效果较优。循环加热时并不是进舱原油温度越高,速度越大越好,适宜的进舱原油温度和速度在相同的时间内也能使舱内原油的温度达到要求。本次研究为后续的设计和研究提供了较基础的资料,并对日常生产运营和管理有一定的参考价值。