Результат интеллектуальной деятельности: НОСОВАЯ СТАНЦИЯ ЗАГРУЗКИ С ДВОЙНОЙ ПАЛУБОЙ ДЛЯ КРИОГЕННОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к шельфовой криогенной системе отгрузки, которая находится в море, имеющем поверхность моря и дно моря, в которой криогенная текучая среда передается между двумя плавучими установками в конфигурации нос-корма, содержащей плавучую конструкцию, которая находится на поверхности моря и содержит установки обработки; плавучий танкер, который находится на поверхности моря и транспортирует криогенные текучие среды из одного месторасположения в другое, по меньшей мере один криогенный рукав перекачки, который проходит от кормы упомянутой плавучей конструкции к носу упомянутого плавучего танкера для переноса криогенных текучих сред от одной к другому, по меньшей мере одну линию возврата испарений, которая проходит от кормы плавучей конструкции к носу плавучего танкера для переноса испарившегося газа от плавучего танкера к плавучей конструкции в условиях нормальных режимов эксплуатации.

Изобретение также относится к способу передачи сжиженного природного газа (СПГ) в конфигурации нос-корма между двумя плавучими установками.

Сжиженный природный газ (СПГ) может быть произведен на морских платформах или плавучих баржах СПГ (FLNG) с турельной якорной системой или распределенной якорной системой и передан с места производства/обработки к криогенным средствам для перевозки. Транспортными средствами для перевозки СПГ могут быть суда, которые швартуются к шельфовой барже сжижения газов в тандемной конфигурации посредством тросов, соединяющих нос транспортного средства СПГ с кормой баржи сжижения газов, и, таким образом, удерживаются на месте за счет динамической стабилизации с использованием своих двигателей. Гибкий криогенный рукав с одного конца соединяется с коллектором на носу транспортного средства и с другого конца со стрелой крана на барже. Предпочтительными являются решения тандемной отгрузки как изначально более безопасные по сравнению со способом расположения бок о бок, учитывая жесткие условия работы на шельфе.

В патенте США № 6434948 описана система транспортировки СПГ, в которой на конце крана или стрелы размещен гибкий трубопровод СПГ, причем кран имеет возможность вращаться вокруг горизонтальной оси. Соединитель на носу танкерного судна СПГ соединен с коллектором труб, ведущим дальше к танкам СПГ на судне, при этом устройство швартовки приспособлено для сокращения швартовного расстояния между кормой судна плавучей системы для производства, хранения и отгрузки (СПХО) и носом танкерного судна для перевозки СПГ. В существующих решениях, которые используют тандемную швартовку для перекачки, представленные решения всегда предлагают использовать тандемное оборудование швартовки между двумя суднами, при этом расстояние между СПХО и танкером для перевозки СПГ достаточно велико. В большинстве случаев опциями являются подвешивание рукава перекачки на удлиненной крановой конструкции (ограниченное перемещение) или использование более длинного рукава (приблизительно 290 м), который находится в воде.

Задача настоящего изобретения - предложить тандемную конфигурацию отгрузки для шельфовой передачи СПГ, которая не требует использования установочного судна; конфигурацию, которая требует лишь относительно небольшого количества оборудования хранения, более коротких и, следовательно, менее дорогостоящих криогенных линий перекачки.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении шельфовой криогенной системы отгрузки, в которой криогенная текучая среда передается между двумя плавучими установками в конфигурации нос-корма, содержащей плавучую конструкцию, снабженную установками для обработки, плавучий танкер, который транспортирует криогенные текучие среды из одного места в другое, по меньшей мере один криогенный рукав перекачки, который проходит от кормы упомянутой плавучей конструкции к носу упомянутого плавучего танкера для переноса криогенных текучих сред от одной к другому, по меньшей мере одну линию возврата испарений, которая проходит от кормы плавучей конструкции к носу плавучего танкера для переноса испарившегося газа от плавучего танкера к плавучей конструкции в нормальных режимах эксплуатации, в которой согласно настоящему изобретению нос плавучего танкера снабжен дополнительным уровнем, содержащим палубу подключения текучей среды, размещенную сверху носовой верхней палубы.

Другая задача изобретения - обеспечить шельфовую криогенную систему отгрузки третьим уровнем, содержащим тандемную швартовную палубу отгрузки, размещенную сверху палубы для приема криогенной текучей среды, чтобы дать возможность двум плавучим установкам с возможностью отшвартовки быть пришвартованными друг к другу. Следовательно, главное преимущество согласно настоящему изобретению - оптимизация расстояния между линиями перекачки и средством швартовки, использованным для швартовки двух судов в тандемной конфигурации.

Дополнительная задача изобретения - обеспечить шельфовую систему отгрузки с по меньшей мере плавучим танкером, снабженным системой динамической стабилизации, которая может быть объединена с устройством швартовки, приспособленным для сокращения швартовного расстояния между кормой плавучей конструкции и носом плавучего танкера. Кроме того, плавучая конструкция может быть снабжена системой управления курсом.

Дополнительная задача настоящего изобретения - обеспечить у кормы плавучей конструкции одну подающую бобину для каждой линии перекачки, причем по меньшей мере одна из подающих бобин имеет сечение, позволяющее размещать концевые соединения криогенного рукава на плоскости. Дополнительная задача настоящего изобретения - обеспечить способ передачи криогенной среды, например, СПГ в конфигурации нос-корма между двумя плавучими установками, причем этот способ также дает возможность установки каждой линии перекачки независимо друг от друга.

Для выполнения тандемной операции отгрузки с плавучей конструкции, например, СПХО СПГ, могут существовать три альтернативы на основе использования технологии криогенного рукава, подходящие для плавучего танкера, например судна для перевозки СПГ (газовоза, LNGC), снабженного носовыми коллекторами: воздушная подвеска, плавучий рукав или морская подвеска. В качестве предпочтительного варианта осуществления следующее описание ограничено альтернативой плавучих рукавов.

В этом описании при использовании термина "установка обработки" должен пониматься любой тип установки на борту судна, например установка сжижения, установка регазификации и т.д. Кроме того, под использованием термина "криогенная текучая среда" должен пониматься любой тип очень холодных текучих сред, например сжиженный CO₂, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и любой тип криогенных текучих сред, например СПГ. И наконец, формулировка "текучая среда" должна восприниматься как текучая среда в жидкой фазе или текучая среда в газообразной фазе.

В дальнейшем ниже будет описано изобретение в связи с примерными вариантами осуществления, ссылаясь на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1 показан вид сверху судна СПХО и танкера СПГ, взаимосвязанных гибкими трубопроводами 3 СПГ, проходящими между судном и танкером, причем согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения к корме судна СПХО пришвартован нос танкера СПГ;

На фиг. 2А показан вид сбоку варианта осуществления фиг. 1;

На фиг. 2В показано ассиметричное тандемное расположение судов при отгрузке согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 3 показан изометрический вид магистрали у носа плавучего танкера, когда линии перекачки соединены согласно настоящему изобретению;

На фиг. 4А показан вид спереди носа плавучего танкера согласно настоящему изобретению, причем носовая станция загрузки содержит дополнительные уровни;

На фиг. 4В показан изометрический вид сверху носа плавучего танкера, причем третий уровень содержит тандемную швартовную палубу отгрузки, размещенную сверху палубы подключения текучей среды;

На фиг. 5А и 5В показаны различные виды подающей бобины, имеющей сечение, демонстрирующее плоские секции согласно одному возможному варианту осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 6А показан возможный вариант осуществления для дренажа линии перекачки текучей среды перед отшвартовкой, где по обходному пути осуществляется возврат испарений для нагретого газа, который должен быть направлен в линии перекачки текучей среды и должен вытолкнуть оставшуюся текучую среду;

На фиг. 6В показана альтернатива для способа, показанного на фиг. 6А, где горячий газ вдувается непосредственно через одну из линий перекачки текучей среды для того, чтобы вытолкнуть оставшуюся текучую среду через другую линию перекачки текучей среды.

На фиг. 1 показан вид сверху судна 1 СПХО и танкера 2 СПГ, взаимосвязанных тремя гибкими трубопроводами СПГ или линиями 3a, 3b и 3c перекачки, проходящими между судном 1 и танкером 2. Одна из трех линий перекачки текучей среды именуется как линия возврата испарений, а остальные - как поточные линии перекачки текучей среды. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения судно 1 СПХО и танкер 2 СПГ находятся в тандемной конфигурации нос-корма, причем нос танкера СПГ пришвартован к корме судна СПХО двумя швартовными тросами 4 в сдвоенном расположении между осевыми линиями судов. На фиг. 1 плавучая установка 1 является судном СПХО, содержащим завод 5 сжижения газа. Однако можно заметить, что согласно изобретению плавучая установка 1 могла бы иметь другой тип, например может быть плавучей установкой для хранения и регазификации (FSRU), содержащей как установку для хранения, так и установку регазификации.

В области, расположенной в крайнем кормовом местоположении СПХО, находится какое-либо оборудование 8 швартовки и три подающих бобины 6a, 6b и 6c, по одной для каждого гибкого трубопровода СПГ. На этом виде сверху четко видно, что бобины размещены так, чтобы высвобождать пространства осевой линии и высвобождать расположения швартовных гаков, минимизировать требуемую длину рукава и максимизировать расстояние между поточными линиями.

На другом конце трубопроводы 3a, 3b и 3c СПГ каждый соединен с соединителем 7a, 7b и 7c трубопровода СПГ (показанным пунктирной точкой на фиг. 1). Нос танкера 2 СПГ снабжен станцией 9 загрузки, содержащей по меньшей мере палубу подключения текучей среды, размещенную сверху носовой верхней палубы, на которой размещаются соединители 7a, 7b и 7c трубопровода СПГ. Все оборудование швартовки танкера, например брашпили и быстро отдающиеся гаки, размещаются на носовой станции 9 загрузки на тандемной швартовной палубе отгрузки, размещенной сверху палубы подключения текучей среды. Плавучий танкер 2, содержащий танки 10 хранения СПГ, в частности выполнен с возможностью перевозки СПГ через океан или другие водные пространства, при этом существует по меньшей мере одна якорная оттяжка, проходящая от морского дна, для постановки на якорь плавучей конструкции.

На фиг. 2А показан вид сбоку варианта осуществления фиг. 1. В этом конкретном варианте осуществления также посредством тросов 4 друг к другу пришвартованы два судна в конфигурации отгрузки нос-корма. На фиг. 2А линии перекачки представляют собой плавучие криогенные трубопроводы 3a, 3b и 3c. Линии перекачки снабжены плавучими модулями 11, при этом на фиг. 2А показаны лишь плавучие модули, размещенные около соединителей СПГ, но также должны присутствовать модули, размещенные вдоль всей длины трубопроводов 3 перекачки. Также четко показано, что линии 3 перекачки проходят через направляющие платформы 15, которые размещены у кормы СПХО 1 СПГ под подающими бобинами 6. На фиг. 2А также показано, что носовая станция 9 загрузки дает возможность размещения соединителей 7 трубопровода СПГ позади вертикальной проекции бульба 20 танкера 2. Следовательно, минимальное расстояние между линиями 3 перекачки и бульбом 20 танкера 2 составляет по меньшей мере четыре метра.

В дополнительном варианте осуществления бульб 20 танкера 2 выполнен с возможностью перемещения в носовой части танкера 2 для того, чтобы обеспечить достаточное пространство между линиями перекачки 3 текучей среды и корпусом плавучего танкера 2. Бульб 20 танкера 2 выполнен с возможностью его удаления с носовой части танкера 2 в течение погрузки/отгрузки через линии 3 перекачки текучей среды. Бульб 20 выполнен с возможностью его размещения в носовой части танкера 20 во время плавания.

Расстояние между двумя судами согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения равно приблизительно девяносто пяти метрам. На фиг. 2А также показано, что танкер 2 снабжен носовыми подруливающими устройствами 12, а СПХО 1 СПГ обеспечена азимутальными подруливающими устройствами 13. Подруливающие устройства дают возможность обеспечения динамической стабилизацией (ДС) автоматизированной системы для автоматического поддержания курса и расположения судна. Способность управления курсом СПХО 1 СПГ дает возможность поворота судна по направлению к волне и ограничивает результирующую динамическую реакцию линий 3. Способность ДС для танкера 2 дает возможность управления как статическим смещением (радиальным и угловым), так и предельными значениями, а также обуславливает движущую силу линий за счет управления курсом танкера.

На фиг. 2В показано асимметричное тандемное расположение отгрузки согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В этой конфигурации три точки 7 соединения находятся с одной стороны танкера 2, тем самым сохраняя в безопасности линии 3 от бульба 20 танкера 2. Такое расположение также дает возможность позиционирования соединителей 7 более близко к корпусу. В этом случае требуемая носовая станция загрузки является менее массивной и, следовательно, менее дорогостоящей. Носовая станция загрузки также размещается ближе к корме, что обеспечивает простоту и хорошую видимость. Как показано на фиг. 2В, в таком асимметричном расположении отгрузки танкер 2 лучше позиционирован для аварийной отшвартовки и аварийного отчаливания. Дополнительно, в таком положении танкер 2 использует преимущество идеальной динамической реакции линий 3 благодаря защитному воздействию на волнение СПХО 1 СПГ.

На фиг. 3 показан изометрический вид магистрали носа плавучего танкера 2, когда линии перекачки 3 соединены. На этом чертеже ясно показано, что линии 3 перекачки текучей среды соединены посредством соединителя 21 текучей среды, который снабжен системой аварийного разъединения и системой 22 быстрого соединения/разъединения. Соединитель текучей среды также объединен с конструктивным соединителем 23, предусматривающим средство распределения нагрузки и механические зажимы 24 для обеспечения соединения линии с соединителем 22 текучей среды. На чертеже также показано, что согласно этому варианту осуществления выше соединения магистраль содержит петлевой компенсатор расширения 25, за которым следуют повороты 26 и 27, и в конце магистраль направляется к танкам (не показаны) хранения СПГ. На этом чертеже некоторое оборудование швартовки, например швартовные лебедки 28 и направляющие блоки 29 троса, расположены над магистралью.

На фиг. 4А показан вид спереди носа плавучего танкера 2 согласно настоящему изобретению, причем носовая станция 9 загрузки содержит палубу 16 подключения текучей среды, размещенную сверху носовой верхней палубы 17, и на фиг. 4В показан изометрический вид (сверху) носа плавучего танкера 2, причем третий уровень содержит тандемную швартовную палубу 19 отгрузки, размещенную сверху палубы 16 подключения текучей среды. Как уже указывалось на фиг. 3, оборудование швартовки плавучего танкера 2 размещено над магистралью и, следовательно, над палубой 16 подключения текучей среды. На этих чертежах, ясно видно, что носовая станция 9 загрузки снабжена двумя палубами 16 и 19, причем одна расположена над другой, и обе расположены сверху носовой верхней палубы 17. Каждая палуба носовой станции 9 загрузки предназначена для выполнения отдельной специфичной функции. Палуба 16 подключения текучей среды предназначена для соединения танкера 2 с линиями 3 перекачки текучей среды. На фиг. 4А четко показаны принимающие места 18 для соединителей текучей среды. На фиг. 4В ясно показана тандемная швартовная палуба 19 отгрузки со швартовными лебедками 28 и направляющими блоками 29 троса. Такая конфигурация имеет преимущество, заключающееся в оптимизации расстояния между линиями 3 перекачки и тросами 4 или другим средством швартовки, использующимся для швартовки двух судов в тандемной конфигурации.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения плавучий танкер 2 снабжается коффердамом 50, поддерживающим носовую станцию 9 загрузки и предлагающим оптимальную схему размещения, где все элементы швартовки и погрузки-разгрузки находятся на одной и той же палубе 19 на более высоком уровне в отличие от элементов соединения, которые находятся на палубе 16 подключения текучей среды.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения швартовные лебедки 28 также могут быть использованы в качестве погрузоразгрузочных лебедок. По сути, для швартовки двух судов друг с другом подаваемая тросовая линия или несущая линия 4' передается на плавучий танкер 2. Как только несущая линия 4' появляется на борту танкера, она пропускается через направляющие блоки 29, оборачивается вокруг шкива 39 и протягивается для крепления к швартовной лебедке 28 на носовой станции 9 загрузки. После швартовки двух судов друг с другом может быть начато соединение линий 3 перекачки. Применяется способ, подобный способу соединения троса. Несущая линия отправляется на борт плавучего танкера 2, проходит через приемные пространства 18 для соединителей текучей среды, затем через направляющие блоки, обертывается вокруг шкива 39 и протягивается для крепления к швартовной лебедочной линии. Швартовная лебедка 28 затем используется для осуществления соединения линии 3 перекачки за счет подтягивания несущей линии от СПХО СПГ, которая зацепляет кабель, к которому прикреплен соединитель линии перекачки текучей среды. Такой способ дает возможность установить каждую линию перекачки 3 независимо друг от друга.

В нижней части палубы 16 вблизи от приемных пространств 18 для соединителей текучей среды находится брызгонепроницаемое закрывающее средство 35 для того, чтобы защитить магистраль и элементы, содержащиеся между палубой 16 подключения текучей среды и тандемной швартовной палубой 19 отгрузки, когда танкер не соединен с другим судном.

Согласно конкретному варианту осуществления носовая станция 9 загрузки имеет форму головки молота; однако она может иметь любую другую форму, например квадрат, прямоугольник, при условии, что обеспечивается видимость, требуемая для маневра и управления судном.

На фиг. 5А и 5В показаны различные виды подающей бобины 6, имеющей сечение, показывающее плоские секции согласно одному возможному варианту осуществления настоящего изобретения. Как четко показано на фиг. 5А, плоские секции дают возможность размещения концевого соединения криогенного рукава. В действительности за счет использования такой формы бобины изгибаются только средние секции 30 рукава, причем жесткие окончания 31 помещаются на хранение на плоскую поверхность 32.

На фиг. 6А показан возможный вариант осуществления для дренажа линии перекачки текучей среды перед отшвартовкой, где по обходному пути осуществляется возврат испарений для горячего газа, который должен быть направлен в линии перекачки текучей среды с тем, чтобы вытолкнуть оставшуюся текучую среду. На фиг. 6В показана альтернатива для способа, показанного на фиг. 6А, где нагретый газ вдувается непосредственно через одну из линий перекачки текучей среды для того, чтобы вытолкнуть оставшуюся текучую среду через другую линию перекачки текучей среды.

В течение любого вида операций передачи СПГ (включающих конфигурации берег-корабль, конфигурацию расположения бок о бок и тандемную конфигурацию) требуется линия возврата испарений для перемещения испарившегося газа. Для тандемной отгрузки обходной путь между поточной линией текучей среды и линией возврата испарений может быть использован для усовершенствования продолжительности операций передачи, например операций охлаждения, очистки и продувки инертным газом. В течение операции дренажа, как показано на фиг. 6А, запорные клапаны 40, 41 и 42 будут создавать обходной путь между поточными линиями текучей среды и линией возврата испарений. В такой конфигурации нагретый газ направляется в линии перекачки текучей среды и, следовательно, будет выталкивать остающуюся текучую среду из линий. Это может быть в одно и то же время выполнено для всех линий или лишь для группы линий (когда существует больше чем две поточные линии текучей среды) или за один раз для одной поточной линии.

Другая опция, как показано на фиг. 6В, состоит в непосредственном вдувании нагретого газа через одну из линий жидкости для того, чтобы вытолкнуть его через другую линию жидкости. В этом случае линия возврата испарений не требуется, поскольку клапан 40 может оставаться открытым, а клапаны 41 и 42 должны быть закрытыми.

Хотя в материалах настоящей заявки были описаны и проиллюстрированы конкретные варианты осуществления изобретения, понятно, что специалистами в данной области техники вероятно могут быть разработаны модификации и изменения, и, следовательно, предполагается, что формула изобретения определяется как включающая такие модификации и эквиваленты.