單點式系泊的再氣化塔的製作方法

2023-06-28 03:42:51

專利名稱：單點式系泊的再氣化塔的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從海上運輸船(vessel)傳送流體到終端用戶的改進的系統和方法。更具體而言，涉及一種包括一單點式系泊裝置、再氣化設備及從海上運輸船卸載液化氣到再氣化設備的裝置的海上結構。更有利的是，在本發明的一海上結構或塔中，施加於海上運輸船的系泊力被最小化，液化氣可有效地被再氣化以通過運輸管路輸送到終端用戶。
背景技術：
在下面的說明書中定義了許多術語。為方便起見，直接在權利要求書的前面給出了一個術語表。
海上運輸船經常被用來運輸流體，比如液化天然氣(「LNG」)，即，在基本上大氣壓下，在溫度大約為-162℃(-260°F)時被液化的天然氣。具有相應的國際公開號WO98/59085，題為「用於加工、儲存和運輸液化天然氣的系統」的美國專利6,085,528(「PLNG專利」)，及具有相應的國際公開號WO00/57102名稱為「用於生產和儲存加壓液化天然氣的改進系統和方法」的美國專利6,460,721(合成容器專利)，兩者都描述了容器和運輸船，容器和運輸船用於儲存和海上運輸處於約1035kPa(150psia)到約7590kPa(1100psia)寬的壓力範圍內的一壓力和約-123℃(-190°F)到約-62℃(-80°F)的寬的溫度範圍內的-溫度處的加壓液化天然氣(PLNG)。
在進口終端處從海上運輸船卸載PLNG很可能會以天然氣的形式完成。可以預料的是利用這樣一種過程的加載或卸載PLNG通常相對較慢並需要海上運輸船在終端系泊數天的一段時間，這依賴於海上運輸船的PLNG貨物容積的大小。
因為PLNG是一項新興的技術，還不能獲得PLNG的商業上可用的進口終端。然而在需要船隻與附近的加工設備單點式系泊的大多數情況下，如對於PLNG的情況，設備被安置在單獨的平臺或在漂浮的船體上，船隻緊密配合地系泊在平臺或飄浮的船體上。這些是通常的解決方法，因為它們經常處在深水區域，在那裡具有大水平系泊負載的高塔將產生很高的傾覆力矩並需要成本昂貴的結構。然而，進口終端並不總是深水區域，在淺水區域，不同的情形(scenario)就產生了。海上系泊結構，比如單點式系泊塔，其經常足夠鄰近海岸，因此連接到岸上的加工裝置的一海底管路通常是加工從輪船上卸載的流體的經濟有效的方法。然而一些流體自身不適於通過海底管路運輸。尤其是流體在低溫或冷凍的情況下，對於低溫或冷凍流體，有關海底管路的設計仍然在不斷開發中，但是其成本相當昂貴。
提出了一些設計來解決上述深水區域及淺水區域的問題，通過在一套專門的船隻中的每個上安裝再氣化加工設備(題為「運輸船上的液化天然氣(LNG)的再氣化」的如美國專利6,089,022)。此設計允許從運輸船傳送氣體到海底管路作長距離傳輸，但是需要在每個運輸船或船隻上安裝一套再氣化設備。在每個船隻上安裝再氣化設備需要船隻改裝，這樣就增加了附加設備和船隻的成本。此外，也沒有設計出能便利地從標準油輪上連接/拆卸的海底的高壓軟管。因此，船上具有再氣化設備的油輪不能通過軟管或等效的浮筒系統直接卸料輸送到海底管路。所以一海上結構仍然是需要的。一些船運公司提出了通過連接到輪船船體底部的水下轉塔卸載氣體的方法(避免對海上結構的需要)；但布置如此的轉塔需要輪船船體作成本昂貴的改裝。因此期望有一種系統能以有效成本從一運輸船到海底管路以氣態的形式傳送液化氣，如加壓液化天然氣。
因此，本發明的一個目的是提供一經濟有效的卸載液化氣到加壓氣體輸送路線的海上結構。本發明的其他的目的可通過下面對本發明的描述來體現。
發明簡述與上面所述的本發明的目的相一致，提供一包括一個或多個甲板的海上結構，位於甲板上的包括(a)再氣化設備；(b)為系泊運輸液化氣的船隻的單點式系泊裝置；(c)卸載所述液化氣到所述再氣化設備上的卸載裝置；及(d)為從再氣化設備傳送氣體到氣體運輸管路的裝置。
附圖簡述參照下列詳細描述和其中的相關附圖，可更好地了解本發明的優點。


圖1示出了根據本發明的一海上結構；同時本發明將結合優選實施方案進行描述，應該理解的是本發明沒有因此受到限制。相反正如附上的權利要求書所述，本發明試圖涵蓋所有的替代物、修改和等效物，這都包含在本發明的實質和範圍內。
本發明的詳細描述本發明的海上結構在從油輪上就地加載和/或卸載液體中具有顯著的優點，由於在流體轉運期間需要避免壓力的降低，或儘量減少管路成本，或克服自然的局限性，或其他原因，期望在接近加載和/或卸載位置處連接有即刻加工設備，如那些熟悉本領域的技術人員所認識到的。在這裡，術語「油輪」「船隻」、「運輸船」及「海上運輸船」都是可互換的。
現在參照附圖1來介紹本發明的海上結構10。海上結構10包括基體16和上部11。在本發明中一船隻12通過船首14和海上結構10之間單點式連接件直接系泊在本發明所述的海上結構10上。在海上結構10上，一個或多個旋轉接頭18旋轉因此轉運貨物連接件30可與船隻12上的船首14對在一條線上。因此船隻12能繞海上結構10(類似於風向標)旋轉以致作用到海上結構10的那些外界力(因而系泊作用力)為最小。因此那些風力、海浪力和海流的合力只施加在到船隻12的最狹窄的暴露部分，比如作用在船首14上，因此影響船隻12的風、海浪、海流作用力被減小到最小。加工設備22，包括比如再氣化設備，設置在海上結構10上在旋轉的一個或多個流體旋轉接頭18的下面因此加工設備22不旋轉並能被固定在一個或更多個固定的甲板26上。本發明的海上結構10提供系泊單元、貨物傳送及加工設備的獨特的布置結構，這種布置結構能更好地執行加載和/或卸載作業並有著比傳統的系統更低的成本。通過把增壓泵、壓縮機、蒸餾器或其他加工設備加在緊鄰船隻處，比如船隻12處，而船隻甚至在需要單點式系泊以保持高水平泊位可獲得性的海上環境中，作業能力得到加強。最近的單點式系泊的設計包括浮筒或其他漂浮結構，這種結構使船隻可以象風向標一樣繞系泊點轉動，使船隻正對風、浪和海流，從而各種外力、運動和停工時間最小，而本發明的海上結構10恢復到基於固定的設備的單點式系泊的原始的最早設計。然而，它也利用最近由海上系統供應商設計的伸出較長的貨物傳送吊杆比如吊杆或臂38。在本發明中，這可允許運輸冷流體到在那裡已安裝有再氣化設備22的平臺結構或上部11，這樣就可以低轉運氣體到傳輸管路網絡(圖1中未示出)的成本。為從再氣化設備22經過比如一升管(riser)，傳輸氣體到氣體輸送管路的裝置，是本領域技術人員所熟知的。
位於上述加工設備22上方的一個或多個可轉動的旋轉接頭18，以及貨物傳輸連接件30上的可旋轉的旋轉接頭連接件24可優選地適應於輪船12的船首14和海上結構10之間的系泊連接件28和傳送貨物連接件30的旋轉。優選地，吊杆/臂38、系泊連接件28、貨物傳送連接件30可作為一整個一體的單元一起來旋轉。如那些本領域的技術人員所熟知的，貨物傳送連接件30可以各種可獲得的流體輸送管路中的任何一種，管路被如此布置使得它們從海上結構10伸到船隻12的船首14並適應於它們之間的相對運動(六個自由度)如那些熟悉本領域的技術人員所熟知的，管道30可以是軟管、彈性管、鉸接管或其他任何流體輸送裝置，這些流體輸送裝置一般藉助於一些起重結構、吊橋、長臂(單獨或集中成整體的)或類似裝置比如臂38來伸到船首14處。
垂直中心軸32優選地，包括旋轉結構組件34結構組件34被充分增強並被支撐以傳送系泊負載到海上結構10。優選地，垂直中心軸32包括一個或多個設置成同軸地繞自身和系泊連接件28旋轉的流體旋轉接頭18，其將提供從靜止的海上結構10到移動的船隻12上，在環繞海上結構10任何位置處的多種流體流動路徑。
本發明的海上結構10可照海上平臺的可獲得或可能的結構概念中的任何概念來設計。鋼框的臺架、鋼沉箱、混凝土GBS或混凝土沉箱都是可作為基體16的可選擇的例子。上部11為相對於傳統的海上裝置較小的平臺結構，因為再氣化設備需要比傳統的生產單元更小的空間。因此，在海上結構10的垂直中心軸32處的，需要從旋轉的結構組件34伸到船隻12的臂38的長度可以是相當合理而不太長的。此外，若因其他原因而需要一種大型的平臺，可能要建造一獨立的單點式系泊以避免將兩者組合起來會引起的設計方面的複雜性和混合。
如本發明的背景技術所述，一種比如單點式系泊塔的處在淺水中的海上系泊結構，經常足夠鄰近海岸，因此連接到岸上的加工裝置一海底管路通常是加工從輪船上卸載的流體的經濟有效的方法。然而一些流體自身不適於通過海底管路運輸。尤其是流體在低溫或冷凍的情況下，對於低溫或冷凍流體有關海底管路的設計仍然在不斷開發中，但是其成本將相當昂貴。本發明的海上結構10提供了一種解決這種問題的方法，海上結構10上的加工設備能通過海底管線輸送氣體，通過首先將其從加壓和/或低溫液體狀態轉換到氣態狀態。
那些熟悉本領域的技術人員最初可能會想到大型機動船隻接近本發明所述的比如說海上結構10這樣的結構需要冒風險。然而巨型柱形浮筒和沉箱(caissons)經常用於油輪的加載和卸載。本發明的海上結構與巨型柱形浮標和沉箱相比，並不是更容易被破壞，他們卻有相同的價值。不過，如果需要考慮另外附加的保證，那麼船首推進器、協助拖船及該結構上的防護設施都可以被考慮的。
如利用本發明所述的海上結構，相對於傳統的現在最常採用的海港輸送設備，或基於重力的海上建築的具有設備的存儲混凝土終端，或船隻(或者帶有它們自己的平臺或水下轉塔加載)上帶有再氣化設備的概念，在冷溫下的液化氣的海上輸送能以更少的成本利用更傳統的設備來完成。特別地，在合理尺寸的塔中能很容易使液化氣再氣化。同樣，可以避免在每個在船隻上設置再氣化設備的費用。比如對涉及PLNG的情況，小於5000噸和120英尺見方的甲板上(用兩甲板)可能是合適的。傳統的LNG甚至可以需要更小的甲板空間因為與海底低溫管路的設計有關聯的問題，不用這樣的設備運輸LNG到岸上如果可能，至少需要更高的成本。
儘管本發明非常適於卸載並加工PLNG，但在此沒有對其限制；而是，本發明適合於卸載和加工其他的流體，包括但不限於低溫流體如LNG。此外，儘管已經根據一個或多個優選的實施例描述了發明，但是應該理解的是只要不脫離本發明的範圍，可以進行其他修改，該範圍在下面的權利要求中給予闡述。
術語表合成容器專利美國6,460,721號專利申請；低溫任何大約為-40℃(-40°F)及以下的溫度；LNG 在基本上的大氣壓力下溫度在大約為-162℃(-260°F)時的液化天然氣；PLNG處於約1035kPa(150psia)到約7590kPa(1100psia)寬的壓力範圍內的一壓力和約-123℃(-190°F)到約-62℃(-80°F)寬的溫度範圍內的一溫度處的液化天然氣；PLNG專利美國6,085,528號專利。
權利要求
1.一種包括一個或多個甲板的海上設備，位於甲板上的包括(a)再氣化設備；(b)用於系泊正攜帶著液化氣的船隻的單點式系泊裝置；(c)用於卸載所述液化氣到所述再氣化設備中的卸載裝置；及(d)用於將氣體從再氣化設備傳送到氣體運輸管路的裝置。
2.一種方法包括(a)把正攜帶著液化氣的船隻系泊到包括一個或多個甲板的一海上設備上，甲板上設有(i)再氣化設備；(ii)用於系泊攜帶液化氣的船隻的單點式系泊裝置；(iii)卸載所述液化氣到所述再氣化設備中的卸載裝置；及(iv)從再氣化設備傳送氣體到氣體運輸管路的裝置；(b)卸載所述液化氣到所述再氣化設備中；(c)從所述再氣化設備傳送氣體到所述氣體輸送管路。
全文摘要
本發明提供一種能系泊運輸液化氣的船隻(12)到具有一個或多個甲板(26)的海上結構(10)和方法，位於甲板上的有(i)再氣化設備(22)；(ii)為系泊運輸液化氣的船隻的單點式系泊裝置；(iii)卸載所述液化氣到所述再氣化設備中的卸載裝置(30)；及(iv)為把氣體從再氣化設備傳送到氣體運輸管路的裝置。
文檔編號B63B27/24GK1602265SQ02824793
公開日2005年3月30日 申請日期2002年12月11日 優先權日2001年12月12日
發明者理察·B·哈利, E·L·金布爾, 羅納德·R·鮑恩 申請人:埃克森美孚上遊研究公司