藉助於包括用於撓性軟管的捲軸並且其在水中的高度可被改變的浮筒從岸上單元向船隻...的製作方法

2023-08-04 15:04:36 2

專利名稱：藉助於包括用於撓性軟管的捲軸並且其在水中的高度可被改變的浮筒從岸上單元向船隻 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫輸送系統，包括-低溫流體存儲和/或處理結構，-離岸(或海上)裝載和/或卸載結構，其包括基座和可圍繞一豎直軸線相對於所述基座旋轉的捲軸裝置，-輸送管道，其從該流體存儲和/或處理結構延伸至該裝載和/或卸載結構，-撓性軟管，其可圍繞該捲軸裝置卷繞，且其第一端可與該管道相連，其第二端可與一漂浮(或浮動)結構相連。
本發明還涉及一種輸送低溫流體的方法。
背景技術：
這種輸送系統從美國專利US 5,431,589中已知。在該專利中描述了可潛水浮筒，其包括承載帶有撓性軟管的捲軸的可旋轉轉臺和繫船纜索。該浮筒經由鉸接管與支撐在海床上的管線相連，該管線例如延伸到用於液化天然氣(LNG)的岸上(陸上)存儲和處理設備。
已知的輸送結構用於含冰的水中，在不用時，該裝載和/或卸載結構被壓載並且沉沒到水面下。由於不用時在水下存儲軟管，已知的軟管將會疲勞。而且，將浮筒放置於水平面上的操作位置之後，在低溫流體能夠通過軟管輸送之前，捲軸上的軟管首先必須被冷卻下來。這將花費很長的時間，並且降低用於低溫流體的已知輸送結構的吞吐量。而且，由於冷卻和加熱造成的熱感應膨脹和收縮，導致低溫流體管道的使用壽命縮短。

發明內容
本發明的目的是提供一種低溫輸送結構和輸送方法，其中撓性軟管可以被存儲在裝載和/或卸載結構中，並且可被展開至其工作位置，同時減少疲勞。本發明的另一目的是提供一種低溫流體的輸送結構和輸送方法，當不進行低溫流體的輸送時，低溫流體可以保持在冷卻狀態，因此可獲得提高的吞吐量。
為此，根據本發明的輸送系統的特徵在於-該輸送管道包括第一和第二管道，每個管道具有位於該裝載和/或卸載結構處或附近的端部，該撓性軟管的第一端可與至少該第一或第二管道的端部相連，-在冷卻狀態/配置(configuration)中，該撓性軟管卷繞在該捲軸裝置上，該捲軸裝置位於水平面的上方並且可圍繞一豎直軸線旋轉，一互連管道部分在該第一和第二管道的端部之間延伸，-在輸送狀態中，該撓性軟管至少部分地從該捲軸裝置展開，並且其第二端可與該漂浮結構相連，該裝載和/或卸載結構包括升降裝置，以用於朝向水平面降低該撓性軟管從而將該撓性軟管置於輸送狀態，以及遠離水平面升高該撓性軟管從而將該撓性軟管置於冷卻狀態。
通過將撓性軟管存儲在水平面上方的捲軸上，軟管不會由於水引起的移動造成疲勞，而且軟管能夠被檢查並保持在乾燥環境中。撓性軟管的水平存儲配置使得撓性軟管可以容易地卷繞到捲軸上並容易地從捲軸上展開(開卷)。
升降裝置可以包括沿浮筒的圓周的輥子或其它的軟管支撐裝置。在優選實施例中，捲軸可朝向水平面降低或可遠離水平面升高。在存儲期間，捲軸遠離水平面被上升到乾燥位置(例如，在裝載和/或卸載結構包括浮筒的情況下通過卸去壓載)。在卷繞和展開期間，捲軸靠近水平面(剛好在上方或下方)，以使得撓性軟管(最好包括漂浮軟管)被容易地存儲在捲軸裝置上，並且展開和連接至油船或液貨船(tanker)。在裝載和/或卸載結構包括浮筒的情況下，捲軸可以通過利用水壓載浮筒而降低。撓性軟管可以具有數百米或更長的長度。例如，對於LNG運輸船的船中央LNG卸載，至少需要200米的軟管。
當撓性軟管處於捲軸上的卷繞位置並且沒有流體從低溫處理和/或存儲結構被輸送或沒有流體輸送到低處理和/或存儲結構時，兩個管道部分互連，且低溫流體經由第一或主管道從處理和/或存儲結構循環到互連管道部分並且通過第二或返回管道返回至處理和/或存儲結構。處理和/或存儲結構可以位於離岸結構上，但優選地由岸上輸入/輸出設備組成。
離岸裝載和/或卸載結構可以包括終端設備或裝卸站(terminal)，在一個實施例中設置系泊裝置，例如轉臺，以及通過連接到轉臺上的纜索系泊油船的連接裝置。
從處理和/或存儲結構延伸到裝載和/或卸載結構的兩根管道可以具有數公裡的長度，並且優選由硬管組成，其至少具有16英寸、優選為24英寸的直徑，其中該裝載和/或卸載結構可以是單點系泊裝載和/或卸載終端設備。管道可以是分離管道或者可以是一根管道設置在另一管道之內(管中管結構)。在離岸裝載和/或卸載結構上或附近的兩根管道之間延伸的互連管道可以由互連的柔性管線或剛性管線組成，但是，優選地由捲起的撓性軟管組成，以使得該軟管在不工作的所有時間內保持低溫冷卻。
在一個實施例中，裝載和/卸載結構包括經由錨線連接到海床(海底)的可壓載浮筒，例如CALM浮筒。通過軟管的卷繞和展開，浮筒被壓載，從而使得捲軸位於靠近水平面的位置。在卷繞位置，浮筒被卸掉壓載，從而使得捲軸位於水平面上方的足夠距離處。在另一實施例中，裝載和/卸載結構包括擱置在海床上的塔架，捲軸朝向海平面或離開海平面沿塔架升高或降低。
從美國專利US 3,472,536中已知一種CALM浮筒，其具有可圍繞一豎直軸線旋轉的捲軸，以用於存儲柔性碳氫化合物輸送軟管，該專利結合於此作為參考。從美國專利US 6,244,053中已知一種輸送方法，其經由兩根輸送管道將LNG輸送到儲存罐，在停機時間通過由兩根LNG輸送管道組成的閉環重複循環LNG，該專利結合於此作為參考。
在此使用的術語「低溫」意指包括-80℃以下的溫度。


下面將參照非限制性的附圖詳細描述低溫輸送系統和方法的一些實施例。在附圖中圖1示出了根據本發明的低溫輸送系統的示意圖，圖2a和2b分別示出了處於冷卻和輸送狀態的根據本發明的低溫輸送系統的第一實施例的示意性俯視圖，圖3a和3b分別示出了處於冷卻和輸送狀態的根據本發明的低溫輸送系統的第二實施例的示意性俯視圖，圖4示出了帶有固定到可旋轉的浮筒主體上的捲軸裝置的漂浮終端設備的優選實施例，圖5示出了帶有連接到轉臺上的捲軸裝置的漂浮終端設備的實施例，
圖6示出了帶有固定到不可旋轉的浮筒主體上的捲軸裝置的漂浮終端設備的實施例，圖7示出了沿其圓周具有軟管支撐輥的漂浮終端設備的實施例，圖8和9示出了包括支撐在海床上的塔架的裝載/卸載結構的實施例，圖10示出了根據圖4的裝載/卸載浮筒的剖面圖，以及圖11、12和13分別示出了分別處於軟管存儲在水平面上的冷卻位置、捲軸降低到水平面以下的浸沒位置和撓性軟管從捲軸展開的輸送位置的圖10的浮筒。
具體實施例方式
圖1示出了低溫輸送系統1，其包括岸上存儲和/或處理站2以及離岸終端設備，在該例子中由單點系泊浮筒3形成離岸終端設備。浮筒3通過懸鏈錨定腿4錨定到海床5上。油船6通過連接到浮筒的轉臺8上的纜索7系泊到浮筒3上。轉臺8可圍繞豎直軸線10旋轉(在此使用的「豎直」意指包括與水平方向至少成45度角的方向)。油船6經由柔性的漂浮軟管12與岸上站2流體連接，柔性的漂浮軟管12連接到沿海床延伸到岸上結構2的第一管道13。第二管道14平行於管道13延伸，並且通過封閉裝置15關閉其端部。分支管道部分16將管道13和14互連。
在油船6的低溫流體卸載期間，低溫流體經由柔性漂浮軟管12供給到管道13，並經由分支管道16供給到管道14，以輸送到岸上站2。當不輸送低溫流體時，軟管12與油船6脫開，並例如通過轉臺8圍繞豎直軸線10相對於浮筒3的固定基座18的旋轉卷繞在浮筒3的捲軸裝置17上。
在軟管12圍繞著浮筒3卷繞之後，從油船6脫開的撓性軟管12的自由端可以保持脫離，如圖2a所示，或者可以連接到管道14的端部，其中封閉裝置15被打開，如圖3a所示。然後，低溫流體在壓力(例如，10巴)下循環，以從岸上站2經由返回管道14、選擇性地通過軟管12並經由管道13返回到岸上站2。
岸上站2可以包括LNG、LPG或氮液化設備、處理設備(用於水分離和淨化)、發電站、存儲設備或任何其它低溫結構(structure)。低溫結構2可以置於岸上，如圖1的實例所示，但也可以位於離岸位置，擱置在海床的支柱或臺架上，或漂浮著，例如支撐在駁船上。
主輸送管道和返回輸送管道13和14可以由撓性軟管組成，但優選地由設有用於防止熱傳入管道內的隔熱件的剛性管道組成。管道13和14可以具有平行配置，但為了提高其隔熱性，優選同心配置。
圖2a示出了與圖1所示相似類型的低溫輸送結構的俯視圖，其中相同的附圖標記用於指示類似的部件。在圖2a中，撓性軟管12處於其冷卻或空閒狀態下，並且圍繞捲軸裝置17卷繞數次。撓性軟管12的第一端20連接到管道13的端部22。軟管12的第二端23設有流體接頭，並能夠連接到油船6。在圖2a所示的空閒或冷卻階段，低溫流體、例如液化天然氣或液化氮以相對低的流速從存儲和/或處理結構2經由管道14、通過分支管道部分16並通過返回管道13返回進行循環，以保持管道13和14處於低溫例如-160℃、10巴的壓力下，但使得不出現低溫流體的任何主要氣化。管道13和14可以具有50米到數公裡的長度，在裝載和/或卸載之前，保持這些管道處於低溫下，以防止長的冷卻時間(例如20小時)。
在圖2b中，顯示出通過沿箭頭A的方向圍繞豎直軸線10旋轉捲軸裝置使撓性軟管12從捲軸裝置17展開。在展開之前，例如通過壓載浮筒3，軟管12朝向水平面24下降。第二端23連接到油船6上的管子。低溫流體經由管道13和14輸送到軟管12，或反之亦然。
在圖3a中，在冷卻狀態中，軟管12被卷繞在捲軸17上。軟管12的第一端部20連接到返回管道13的端部22，軟管12的第二端部23通過可鬆脫/可分離的管接頭(coupling)26、27連接到主管道14的端部22』。閥28設置在分支管道道16中，其在圖3a所示的冷卻狀態中被關閉，其中低溫流體這樣供給，即通過主管道14、經由卷繞在捲軸17上的柔性管12、並經由返回管道13返回到處理/存儲結構2。軟管12通過鬆脫管接頭26、27被置於輸送狀態中。管接頭的部件26形成管道14的關閉端部件，其以無流體洩漏的方式密封。分支管道16中的閥28被打開，並且管接頭部件27連接到油船6。低溫流體經由管道13、14從結構2供給至軟管12並進入油船6，或反之亦然。
在可替換實施例中，可以省略圖3a和3b所示的分支管道16，在這種情況下，只有管道13可用於結構2和船隻6之間的流體輸送。當分支管道16被省略並且只有管道13可用於LNG的輸送時，也可以通過分離的軟管將管道14的管接頭26直接連接到油船6的管道系統，以用於汽化氣體到站2的輸送。根據LNG裝載和/或卸載容量的需要，可以使用多根互連的輸送管道13、14和多根撓性軟管12，以用於低溫輸送系統，從而在冷卻狀態中獲得一個或多個閉合環路。
在圖4中，示出了處於冷卻狀態中的可壓載浮筒(浮子)30，其中軟管12被卷繞在水平面24上方的捲軸裝置17上。浮筒30是可壓載的。鏈臺18經由錨定鏈連接到海床，而環形浮筒主體31被馬達驅動器32驅動，從而可相對於鏈臺18圍繞豎直軸線10旋轉。
在圖5的實施例中，示出了可壓載浮筒30，軟管12卷繞在捲軸裝置17上，捲軸裝置17連接到可旋轉轉臺35上。轉臺35通過馬達驅動器32相對於固定浮筒主體18旋轉。
在圖6的實施例中，捲軸裝置17被固定連接到浮筒主體18上。軟管12的第一和第二端20、23連接到轉臺35上，轉臺35通過馬達驅動器32驅動旋轉。
在圖7的實施例中，軟管12在水平面24的上方的定位不是通過浮筒30的卸去壓載來實現，而是通過旋轉連接到轉臺35上的捲軸裝置17來實現。軟管通過沿浮筒主體橫向延伸的多個輥子36在從水平面24的下方向上延伸至捲軸裝置17的向上路徑中被導向。通過轉臺35的旋轉，漂浮的軟管在輥子36上圍繞捲軸17被拉拽，輥子36可圍繞其縱軸自由旋轉。
在圖8的實施例中，示出了塔架40，其中管道13、14在擱置在海床35的支柱41中內部延伸。捲軸裝置17和軟管12被支撐在圍繞支柱延伸的支撐框架42上，其中該框架可經由升降裝置43沿支柱41上升和下降。
在圖9的實施例中，支撐框架42設有壓載罐44，其能夠裝入水或通過壓縮空氣被排空，以降低或升高支撐框架42。
圖10示出了根據本發明的可壓載浮筒30的剖面圖，其具有鏈臺18，一中心芯體54支撐在該鏈臺18上。可圍繞芯體54旋轉的環形體60被軸向-徑向軸承53和徑向軸承61支承。管道13、14通過中心芯體54延伸到歧管55，通過該歧管55，上述管道連接至徑嚮導管56、57。撓性軟管12以處於一水平平面中的多個同心環的形式被支撐在捲軸裝置17上。經由泵和閥組件58，水能夠導入浮筒30的壓載艙59。
圖11示出了處於冷卻位置的圖10的浮筒30，其中在壓載艙59中沒有水，軟管12被支撐在水平面上方的乾燥位置，並在一水平平面中圍繞環形體60卷繞。低溫流體通過管道13、14並通過軟管12循環。在從捲軸裝置17展開軟管之前，壓載罐59通過操作泵和閥組件58並且通過將水導入罐59中被充填，從而使得軟管12浸沒到水平面24的下方，如圖12所示。最後，圖13示出了通過拆開管接頭26、27、徑嚮導管56被封閉裝置26關閉、展開軟管12、管接頭27被連接到油船上從而使軟管12置於其輸送狀態。低溫流體經由管道13、徑嚮導管57和展開的漂浮撓性軟管12供給。
權利要求
1.一種低溫輸送系統(1)，包括-低溫流體存儲和/或處理結構(2)，-離岸裝載和/或卸載結構(3，30，40)，其包括基座(18，41)和可圍繞一軸線(10)相對於所述基座旋轉的捲軸裝置(17)，-輸送管道(13，14)，其從該流體存儲和/或處理結構(2)延伸至該裝載和/或卸載結構(3，30，40)，-撓性軟管(12)，其可圍繞該捲軸裝置(17)卷繞，並且其第一端(20)可與該管道(13，14)相連，其第二端(23)可與一漂浮結構(6)相連，其特徵在於該輸送管道包括第一和第二管道(13，14)，每個管道具有位於該裝載和/或卸載結構(3，30，40)處或附近的端部(22，22』)，該撓性軟管(12)的第一端(20)可與至少該第一或第二管道的端部(22)相連，在冷卻狀態中，該撓性軟管(12)卷繞在該捲軸裝置(17)上，該捲軸裝置位於水平面(24)的上方並且可圍繞一豎直軸線(10)旋轉，一互連管道部分(12，16)在該第一和第二管道(13，14)的端部(22，22』)之間延伸，在輸送狀態中，該撓性軟管(12)至少部分地從該捲軸裝置(17)展開，並且其第二端(23)可與該漂浮結構(6)相連，該裝載和/或卸載結構(3，30，40)包括升降裝置(36，43，58，59)，以用於朝向水平面(24)降低該撓性軟管(12)從而將該撓性軟管置於輸送狀態，以及遠離水平面升高該撓性軟管(12)從而將該撓性軟管置於冷卻狀態。
2.如權利要求1所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該升降裝置包括可相對於水平面升高或降低的浮筒。
3.如權利要求1或2所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該互連管道部分包括該撓性軟管(12)。
4.如權利要求3所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該管道中的一個管道(14)的端部(22』)與該撓性軟管(12)可鬆脫地連接。
5.如權利要求4所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該端部(22』)設有端部封閉裝置(26)。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該管道(13，14)的端部(22，22』)經由一分支管道部分(16)互連。
7.如前述任何一項權利要求所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該裝載和/或卸載結構(3，30)包括可壓載浮筒，該基座(18)被系泊到海床(5)上。
8.如權利要求1-6中任一項所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該基座包括擱置在該海床(5)上的支柱(41)。
9.如前述任何一項權利要求所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該輸送結構包括用於使該捲軸裝置圍繞其豎直軸線旋轉的驅動裝置。
10.如前述任何一項權利要求所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該捲軸裝置(17)具有至少10米的直徑。
11.如前述任何一項權利要求所述的低溫輸送系統(1)，其特徵在於，該輸送管道(13，14)包括剛性管。
12.一種將低溫流體從存儲和/或處理結構輸送到離岸裝載和/或卸載結構的方法，該裝載和/或卸載結構包括基座和可圍繞一豎直軸線相對於所述基座旋轉的捲軸裝置，一輸送管道從該流體存儲和/或處理結構延伸至該裝載和/或卸載結構，一撓性軟管可圍繞該捲軸裝置卷繞，並且其第一端可與該管道相連，其第二端可與一油船相連，該方法包括以下步驟-在冷卻階段中，將該捲軸裝置置於水平面的上方，圍繞該捲軸裝置卷繞該軟管，並通過該輸送管道從該存儲和/或處理結構向該裝載和/或卸載結構提供冷卻流體，以及在輸送階段中-朝向水平面降低該捲軸裝置，-至少部分地從該捲軸裝置展開該撓性軟管，-將該撓性軟管的第二端與一漂浮結構相連，以及-從該第一結構向該漂浮結構供應低溫流體，或反之亦然。
全文摘要
本發明涉及一種低溫輸送系統(1)，包括低溫流體存儲和/或處理結構(2)；離岸裝載和/或卸載結構(3，30，40)，其包括基座(18，41)和可圍繞一軸線(10)相對於所述基座旋轉的捲軸裝置(17)；輸送管道(13，14)，其從該流體存儲和/或處理結構(2)延伸至該裝載和/或卸載結構(3，30，40)；撓性軟管(12)，其可圍繞該捲軸裝置(17)卷繞，並且其第一端(20)可與該管道(13，14)相連，其第二端(23)可與一漂浮結構(6)相連。本發明的特徵在於，該輸送管道包括第一和第二管道(13，14)，每個管道具有位於該裝載和/或卸載結構(3，30，40)處或附近的端部(22，22』)，該撓性軟管(12)的第一端(20)可與至少該第一或第二管道的端部(22)相連。在冷卻狀態中，該撓性軟管(12)卷繞在該捲軸裝置(17)上，該捲軸裝置位於水平面(24)的上方並且可圍繞一豎直軸線(10)旋轉，一互連管道部分(12，16)在該第一和第二管道(1 3，14)的端部(22，22』)之間延伸。在輸送狀態中，該撓性軟管(12)至少部分地從該捲軸裝置(17)展開，並且其第二端(23)可與該漂浮結構(6)相連。該裝載和/或卸載結構(3，30，40)包括升降裝置(36，43，58，59)，以用於朝向水平面(24)降低該撓性軟管(12)從而將該撓性軟管置於輸送狀態，以及遠離水平面升高該撓性軟管(12)從而將該撓性軟管置於冷卻狀態。
文檔編號F17C13/00GK1894536SQ200480037683
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月16日 優先權日2003年12月18日
發明者倫德特·波爾德瓦爾特, 海因·威爾, 海因·奧姆恩 申請人:辛格爾浮筒繫船公司