Способ и система подводного хранения нефти

008618 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу хранения нефти и, в частности, к способу подводного хранения нефти, при котором нефтяной бак находится под водой в водяном резервуаре так, что вода в водяном резервуаре поддерживает давление в нефтяном баке и изолирует запас нефти от грунта благодаря физическому свойству того, что удельный вес нефти меньше чем удельный вес воды. Предшествующий уровень техники Бак для хранения нефти может быть установлен над или под землей. При сооружении нефтяного бака над землей на земле должна быть обеспечена прочная конструкция днища. Конструкция днища должна быть достаточно прочной, чтобы поддерживать тяжелую цилиндрическую или сферическую стальную оболочку нефтяного бака и нефть, хранимую в нефтяном баке. В стандартном нефтяном баке используется стальная оболочка, которая должна выдерживать давление хранимой в нем нефти. Эта емкость имеет ограничение. Дополнительно, увеличение емкости нефтяного бака соответственно должно повысить его стоимость. Для безопасности удерживающая стенка должна быть построена вокруг нефтяного бака(баков) таким образом, чтобы при утечке нефти из нефтяного бака(баков) вытекшая нефть могла все еще оставаться внутри удерживающей стенки для предотвращения загрязнения или любой возможной катастрофы. В настоящее время емкость нефтяного бака Тайваньской нефтехимической корпорации (Formosa Petrochemical Corp.) составляет 130000 кубометров (наибольший нефтяной бак в Азиатско-Тихоокеанском регионе). Этот нефтяной бак имеет диаметр около 86 м и высоту около 24 м. Стальная оболочка нефтяного бака должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать давление хранящейся нефти 24-метровой глубины и обеспечивать гасящее сопротивление 6-балльному землетрясению. Потребовалось около 2 лет на завершение конструкции нефтяного бака после завершения конструкции основания. Общая стоимость этого нефтяного бака составляет около двухсот миллионов американских долларов. Поскольку этот нефтяной бак подвергается воздействию атмосферных явлений, он должен регулярно обслуживаться для очистки от ржавчины и регулярно окрашиваться. В случае утечки нефти запас нефти должен быть полностью слит из нефтяного бака и отчищен так, чтобы могла быть применена процедура пайки для запаивания трещины. Обслуживание этого нефтяного бака является достаточно трудоемкой и дорогостоящей задачей. Далее, непосредственное сооружение нефтяного бака под землей приводит к высоким затратам. В случае, когда произошла утечка, трудно обнаружить такую утечку, и вытекшая нефть будет пропитывать почву, загрязняя подземную воду. Краткое описание изобретения Настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных обстоятельств. Следовательно, основной целью настоящего изобретения является получение способа подводного хранения нефти, который использует воду, чтобы изолировать запас нефти от грунта благодаря физическому свойству того,что удельный вес нефти меньше удельного веса воды. Другой целью настоящего изобретения является создание способа подводного хранения нефти, при котором автоматически регулируется водяной уровень воды, которая поддерживает нефтяной бак, сохраняя нефтяной бак в равновесии. Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа подводного хранения нефти, при котором нефтяной бак удерживают под водой в водяном резервуаре, предотвращая загрязнение запасом нефти окружающего грунта и обеспечивая возможность быстрой визуальной проверки на утечку нефти. Для достижения этих и других целей настоящего изобретения способ подводного хранения нефти включает этапы а) выкапывания котлована в грунте и создание основной конструкции в котловане для образования водяного резервуара; b) установки нефтяного бака, имеющего заданную форму и объем, в водяном резервуаре; с) подачи заданного количества воды в водяной резервуар и d) заполнения нефтяного бака нефтью для хранения и регулировки количества воды в водяном резервуаре в зависимости от количества запаса нефти, хранимого в нефтяном баке, при этом нефть для хранения имеет меньший удельный вес, чем вода, залитая в водяной резервуар, а количество запаса нефти, залитого в нефтяной бак меньше, чем объем нефтяного бака. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - блок-схема способа подводного хранения нефти в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 2A-2F иллюстрируют конструкцию и работу системы подводного хранения нефти в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 3A-3F иллюстрируют конструкцию и работу системы подводного хранения нефти в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 4 - схематический вид в разрезе системы подводного хранения нефти в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. Подробное описание предпочтительного варианта воплощения настоящего изобретения Согласно фиг. 1 и 2 А способ подводного хранения нефти в соответствии с настоящим изобретением включает этапы:a) выкапывания котлована в грунте 10 и создания стеночной конструкции 20 в котловане для образования водяного резервуара 30, причем конструкция 20 стенки представляет собой непрерывную бетонную стенку, установленную по горизонтальной нижней и вертикальным периферийным сторонам полос-1 008618 ти, образованной в грунте 10, для защиты и изоляции.b) установки нефтяного бака 40 в водяной резервуар 30 и непосредственной поддержки нефтяного бака 40 на стенке 31 дна водяного резервуара 30, при этом нефтяной бак 40 может быть металлическим,бетонным или пластиковым сосудом или сосудом, выполненным из любых других материалов, непроницаемых для нефти, в зависимости от заданного размера, и иметь канал 41 доступа к нефти на своей верхней стороне и по меньшей мере один донный канал 42 на своей нижней стороне, сообщающийся с внутренним пространством водяного резервуара 30 для обеспечения возможности протекания воды через донный канал 42 между водяным резервуаром 30 и нефтяным баком 40.c) подачи заданного количества воды W в водяной резервуар 30, при этом вода W может быть канализационной водой, морской водой или сточной промышленной водой, которая сдерживается в водяном резервуаре 30 конструкцией 20 стены; причем упомянутое заданное количество означает, что предусмотрен механизм автоматической подачи и регулировки жидкости для управления количеством воды W в водяном резервуаре 30 в зависимости от вида нефтяного бака 40 и объема нефти, хранимой в нефтяном баке 40; иd) заполнения нефтью О нефтяного бака 40 через канал 41 для доступа нефти, при этом нефть О может быть сырой нефтью, бензином, минеральным маслом, животным маслом, растительным маслом или любой другой химической жидкостью с удельным весом меньше 1; причем заполняющее количество нефти О меньше, чем объем нефтяного бака 40, так что нефть О, залитая в нефтяной бак 40, не вытекает из нефтяного бака 40 в водяной резервуар 30 и, таким образом, не плавает на воде W в водяном резервуаре 30 снаружи бака 40. Согласно фиг. 2 В и 2 С, так как удельный вес нефти О (обычно около 0,9) меньше чем удельный вес(1) воды W, нефть О будет плавать на поверхности воды W в нефтяном баке 40 при заполнении нефтью О нефтяного бака 40 через канал 41 доступа нефти, и вода W будет постепенно вытесняться из нефтяного бака 40 в водяной резервуар 30 в зависимости от увеличения количества заполняющей нефти О. Поскольку объем водяного резервуара 30 является постоянным, заливка нефти О в нефтяной бак 40 вызывает повышение уровня воды в водяном резервуаре 30. Изобретение дополнительно предусматривает запасной водяной бак 50 на одной стороне водяного резервуара 30 на том же уровне. Соединяющий трубопровод 51 расположен горизонтально между водяным резервуаром 30 и запасным водяным баком 50 около его верхней стороны. Когда уровень воды в водяном резервуаре 30 превышает заданный высокий уровень, вода W вытекает из водяного резервуара 30 в водяной бак 50 через соединяющий трубопровод 51 для дальнейшего использования. Согласно фиг. 2D-2F, когда нефть О выкачивается для использования из нефтяного бака 40 через канал 41 доступа нефти, количество нефти О в нефтяном баке 40 постепенно уменьшается, водяной уровень воды W в нефтяном баке 40 постепенно повышается, поднимая нефть О в нефтяном баке 40, и водяной уровень воды W в водяном резервуаре 30 снаружи нефтяного бака 40 постепенно понижается. В это же время запасная вода может быть направлена из водяного бака 50 в водяной резервуар 30. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения система 52 автоматического управления водой, образованная из водяного насоса и датчика уровня воды, предусмотрена для обнаружения уровня воды W в водяном резервуаре 30 и автоматического выкачивания воды W из водяного бака 50 в водяной резервуар 30, если уровень воды W в водяном резервуаре 30 опустился ниже заданного диапазона. Следовательно,количество воды W в водяном резервуаре 30 и нефтяном баке 40 автоматически регулируется в зависимости от количества нефти О в нефтяном баке 40, обеспечивая возможность поддержания водой веса нефтяного бака 40 и сохранения нефтяного бака 40 в равновесии. Как указано выше, изобретение использует воду W в водяном резервуаре 30 для изоляции нефти О от грунта и для поддержки веса нефтяного бака 40 и нефти О, содержащейся в нефтяном баке 40, и для сохранения нефтяного бака 40 в равновесии благодаря физическому свойству того, что удельный вес нефти О меньше, чем удельный вес воды W. Согласно одному примеру применения настоящего изобретения нефтяной бак 40 в водяном резервуаре 30 имеет глубину 24 м. Когда нефтяной бак 40 заполнен нефтью О с удельным весом 0,9, уровень нефти О в нефтяном баке 40 составляет 2,4 м над уровнем воды W в водяном резервуаре 30. В это же время, вода W поддерживает и уравновешивает 90% давления, а нефтяной бак 40 выдерживает только другие 10% давления. Следовательно, проектируя прочность материала для нефтяного бака 40, требуется только рассматривать давление нефти О на глубине 2,4 м, но не давление нефти О на глубине 24 м. При хранении нефти О с удельным весом 0,99 вода в водяном резервуаре 30 поддерживает и уравновешивает 99% давления, а нефтяной бак 40 выдерживает только 1% давления. Следовательно, изобретение исключает необходимость выполнения нефтяного бака из толстолистовых стальных элементов конструкции. При конструировании нефтяного бака объемом 130000 кубических метров (высота 24 м х диаметр 86 м),требуется только соорудить конструкцию бетонной стены высотой 24 м х длиной 76 м х шириной 76 м(экономя около 10 м х 10 м площади земли). Посредством сгибания армирующих стальных прутков, установки заливочных форм, разливки бетона и удаления заливочных форм после установки бетона сооружается требуемая конструкция 20 стенки, и спроектированный нефтяной бак может быть установлен в образованный таким образом водяной резервуар 30. Дополнительно, использование пластика или листо-2 008618 вых конструктивных элементов из нержавеющей стали для сооружения конструкции 20 стенки вместо бетона увеличивает скорость строительства. Вследствие того, что нефтяной бак 40 установлен в водяном резервуаре 30 под землей, нет необходимости сооружать дополнительную удерживающую стенку для защиты нефтяного бака 40 от землетрясения или любого механического разрушительного действия. Вследствие того, что нефтяной бак 40 установлен под землей, он защищен от разрушений со стороны людей, и запас нефти О не зависит от окружающих атмосферных влияний. Кроме того, не требуется громоотвод или что-либо подобное. В случае землетрясения вода W в водяном резервуаре 30 поглощает ударные волны. Вследствие того, что нефтяной бак 40 выдерживает небольшое давление, себестоимость нефтяного бака 40 может быть значительно снижена. Фиг. 3A-3F иллюстрируют альтернативный вариант воплощения настоящего изобретения. В соответствии с этим вариантом, нефтяной бак, обозначенный ссылочной позицией 40 а, имеет канал 41 доступа нефти на верхней стороне, при этом нефтяной бак 40 а не имеет отверстия на своей нижней стороне. Далее, стойки 43 зафиксированы на нижней стенке нефтяного бака 40 а и поддерживаются на верхней стороне стенки 31 дна водяного резервуара 30, позволяя воде протекать по нижней стороне нефтяного бака 40 а, однако запас нефти О защищен от прохождения из нефтяного бака 40 а в воду в водяном резервуаре 30. При заливке запаса нефти О в нефтяной бак 40 а вода W одновременно заливается в водяной резервуар 30 посредством управления системой 52 автоматического управления водой, и, следовательно,уровень воды W в водяном резервуаре 30 и уровень нефти О в нефтяном баке 40 синхронно поднимаются (см. фиг. 3 А-3 С). Напротив, при выкачивании нефти О из нефтяного бака 40 а для использования система 52 автоматического управления водой автоматически выкачивает воду W из водяного резервуара 30 в водяной бак 50, сохраняя давление воды W в водяном резервуаре 30 в равновесии с давлением нефтяного бака 40 а (см. фиг. 3D-3F). В добавление к вышеописанному проекту большого масштаба, изобретение также применимо для использования в проекте относительно меньшего масштаба, например, на бензозаправочной станции. В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 4, верхнее покрытие 21 покрыто на конструкции 20 стенки, чтобы закрыть водяной резервуар 30; нефтяной бак 40b фиксировано поддерживается на стойке 43' (или стойках 43') над стенкой 31 дна водяного резервуара 30, чтобы не всплывать в воде W в водяном резервуаре 30, имеет канал 41 доступа нефти, который включает в себя впускной патрубок нефти 41 а и выпускной патрубок нефти 41b, которые соответственно проходят вверх от верхней стороны нефтяного бака 40b к внешней поверхности верхнего покрытия 21, и воздуховод 41 с, оснащенный перепускным клапаном (не показанным) и проходящий вверх наружу из водяного резервуара 30 для выпуска воздуха, когда давление воздуха в нефтяном баке 40b превышает заданный уровень. Функционирование этого варианта осуществления в основном аналогично функционированию вышеупомянутого второго варианта осуществления за исключением того, что уровень водыW в водяном резервуаре 30 превосходит возвышение верхней стороны нефтяного бака 40b, т.е. нефтяной бак 40b постоянно находится под водой W. Предпочтительно, чтобы нефтяной бак был расположен на стойке 43' с углом наклона, имел углубленный водосборный участок 44 в самой нижней области на внутренней стороне и соединен с внешним датчиком 45 воды соединительной линией. В случае утечки воды W в нефтяной бак 40b просочившаяся вода будет собрана в углубленный водосборный участок 44 и обнаружена датчиком 45 воды, так что могут быть быстро применены ремонтные работы для предотвращения дальнейшего повреждения. В случае, когда нефтяной бак 40b с избыточным давлением имеет повреждение и нефть О вытекает из нефтяного бака 40b, вытекшая нефть будет плавать на поверхности воды W и рабочий на бензозаправочной станции легко обнаружит неисправность и проведет необходимые измерения для устранения этой неисправности. Так же, как и вышеупомянутые различные варианты осуществления настоящего изобретения,этот вариант осуществления использует воду W для изоляции нефти О от грунта, предотвращая загрязнение окружающей земли. Кроме того, вода W используется в водяном резервуаре 30 для поддержки нефтяного бака 40b и поддержки давления запаса нефти в нефтяном баке 40b. В основном, изобретение обеспечивает систему подводного хранения нефти, которая использует воду для поддержки нефтяного бака и хранения нефти в нефтяном баке и для сохранения нефтяного бака в равновесии, предотвращая контакт запаса нефти и грунта. Хотя отдельные варианты осуществления изобретения были детально описаны в пояснительных целях, различные изменения и усовершенствования могут быть сделаны без отклонения от сути, и не выходя из объема настоящего изобретения. Соответственно, изобретение не должно быть ограничено кроме как приложенной формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ сооружения системы подводного хранения нефти, содержащий этапы:a) выкапывания котлована в грунте (10) и создания стеновой конструкции (20) в упомянутом котло-3 008618 ване для образования водяного резервуара (30),b) установки нефтяного бака (40/40 а), имеющего заданную форму и объем, в упомянутый водяной резервуар (30),c) подачи заданного количества воды в упомянутый водяной резервуар (30), иd) заполнения упомянутого нефтяного бака (40) нефтью для хранения и регулировки количества воды в упомянутом водяном резервуаре (30) в зависимости от количества запаса нефти, хранимого в упомянутом нефтяном баке (40), при этом нефть для хранения имеет удельный вес, меньший чем вода,залитая в упомянутый водяной резервуар (30), и количество запаса нефти, залитого в упомянутый нефтяной бак (40), меньше чем объем упомянутого нефтяного бака (40). 2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап сооружения запасного водяного бака (50) под грунтом (10) на одной стороне водяного резервуара (30) и подсоединения водяного трубопровода (51) между упомянутым водяным резервуаром (30) и упомянутым запасным водяным баком (50) для циркуляции воды между упомянутым водяным резервуаром (30) и упомянутым запасным водяным баком (50). 3. Способ по п.1, при котором упомянутый нефтяной бак (40) имеет канал (41) доступа нефти на своей верхней стороне для ввода-вывода нефти и донный канал (42) на своей нижней стороне, сообщающийся по текучей среде с упомянутым водяным резервуаром (30). 4. Способ по п.1, при котором упомянутый нефтяной бак (40 а) фиксированно поддерживается на стойке (43') над стенкой (31) дна упомянутого водяного резервуара (30). 5. Система подводного хранения нефти, содержащая водяной резервуар (30), образованный в стеновой конструкции под грунтом (10), для размещения заданного количества воды,нефтяной бак (40), установленный в упомянутом водяном резервуаре (30) и окруженный водой,размещенной в упомянутом водяном резервуаре (30) для размещения нефти, имеющей удельный вес,меньший чем вода, размещенная в упомянутом водяном резервуаре (30), и запасной водяной бак (50), установленный на одной стороне относительно упомянутого водяного резервуара (30) и сообщающийся по текучей среде с упомянутым водяным резервуаром (30) для регулировки уровня воды, размещенной в упомянутом водяном резервуаре (30). 6. Способ сооружения системы подводного хранения нефти, содержащий этапы:a) выкапывания котлована в грунте (10) и создания стеновой конструкции (20) в упомянутом котловане для образования водяного резервуара (30),b) установки нефтяного бака (40b), имеющего заданную форму и объем, в упомянутый водяной резервуар (30), причем нефтяной бак (40b) выбирают из нефтяного бака с отрицательным давлением и нефтяного бака с избыточным давлением и блокируют от упомянутого водяного резервуара (30),c) подачи заданного количества воды в упомянутый водяной резервуар (30) и заполнения нефтью для хранения упомянутого нефтяного бака для обеспечения возможности погружения упомянутого нефтяного бака (40b) в воду в упомянутом водяном резервуаре (30), при этом нефть имеет меньший удельный вес, чем вода, залитая в упомянутый водяной резервуар (30), иd) установки водосбора на нижней стороне внутри упомянутого нефтяного бака для сбора воды, если выбран нефтяной бак (40b) с отрицательным давлением, и если вода протекает из упомянутого водяного резервуара (30) в нефтяной бак с отрицательным давлением, и установки датчика вне упомянутого водяного резервуара (30) для обнаружения присутствия воды в упомянутом водосборе. 7. Система подводного хранения нефти, содержащая водяной резервуар (30), образованный в стеновой конструкции под грунтом (10), для размещения заданного количества воды, причем упомянутый водяной резервуар (30) имеет горизонтальную стенку(31) дна,средство покрытия, покрывающее упомянутый водяной резервуар (30),средство стойки (43'), фиксированно установленное на горизонтальной стенке (31) дна упомянутого водяного резервуара (30), и нефтяной бак (40b), установленный внутри упомянутого водяного резервуара (30) и поддерживаемый на упомянутом средстве стойки над стенкой (31) дна упомянутого водяного резервуара (30) и окруженный водой, размещенной в упомянутом водяном резервуаре (30), для вмещения нефти, имеющей удельный вес, меньший чем вода, размещенная в упомянутом водяном резервуаре, причем упомянутый нефтяной бак имеет канал (41) доступа нефти, проходящий вверх наружу упомянутого средства покрытия. 8. Система по п.7, в которой упомянутый нефтяной бак (40b) поддерживается на упомянутом средстве стойки (43') с углом наклона, имеет водосборный участок (44), размещенный на его нижней стороне для сбора воды, которая вытекает из упомянутого водяного резервуара в упомянутый нефтяной бак, причем упомянутый водосборный участок (44) находится в соединении с внешним датчиком (45), который обнаруживает присутствие воды в упомянутом водосборном участке (44). 9. Система по п.7, в которой упомянутый нефтяной бак (40b) дополнительно содержит воздуховод(41 с), проходящий наружу упомянутого водяного резервуара (30) и оснащенный перепускным клапаном для выпуска воздуха из упомянутого нефтяного бака (40b), когда давление воздуха внутри упомянутого-4 008618 нефтяного бака превышает заданный уровень, причем канал (41) доступа нефти упомянутого нефтяного бака состоит из впускного патрубка (41 а) нефти и выпускного патрубка (41b) нефти.