CN101438009B - 浅水中的lng油船卸载 - Google Patents

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Abstract

一种用于从浅水中的油船(26)上卸载LNG(液化天然气)、再气化或加热所卸载的LNG以产生气态碳氢化合物或气体、对气体加压并使气体流到岸上站(56)的系统，该系统包括固定在海底并突伸到海面上方且辅助停泊油船的结构。在一个系统中，固定在海底的结构为大体圆柱形的塔(12)，该塔具有可旋转安装在其上端的停泊轭(20)。诸如随风向改变方位的驳船的浮式结构(14)具有与轭的远端枢轴连接的船头端，从而驳船保持在塔附近但可随着变化的风、波浪和水流在塔周围漂动。油船停泊在塔边，因此驳船和油船形成一个组合体，其作为一个组合体随风向改变方位。用于对LNG加热和加压的再气化和加压设备(32，34)以及任何船员住所(36)全都置于驳船上，从而可使用低成本的塔。在另一系统中，上述结构为防波堤(180)。

Description

浅水中的LNG油船卸载
技术领域
在室温(例如，20℃)下处于气态的碳氢化合物，通常作为LNG(液化天然气)利用油船在-160℃和大气压力下运输。运输过程中其他冷的形式为水合物(夹在冰内的气体)和冷却的CNG(在0℃以下已经被冷却好以降低将其保持在液态的压力的压缩天然气)。在油船的目的地，可以卸载、加热以及加压于LNG(或其他冷气体)，并经过管路将其运送到岸上站进行分配(或供岸上站发电站使用)。
背景技术
已提出的现有技术的卸载和再气化/注入系统(用于加热LNG并对LNG加压)，包括固定平台，其从海底起向上延伸至海面上方高度并包含加热和泵送冷碳氢化合物的设施以及包含船员设施(床、盥洗室、食物储藏室等)。加热足以使LNG转变成气体，所述气体足够热(通常至少为0℃)而不会在运送气体的非低温软管和输送管附近结冰。平台还承载有泵送系统，该泵送系统将气体泵激到足够高的压力以便将其沿着海底管路泵送到岸上站和/或洞穴，并在洞穴中维持高压以使气体能够从该处流到岸上站。即使是在浅水中，能够承载上述气体加热和泵送系统的足够大的平台也是昂贵的。
通过利用随风向改变方位的浮式结构，如在接近船头处具有转动架的驳船，其借助悬链停泊在海底以承载再气化和加压设备以及船员住所(crew quarters)以及停泊油船，能够极大地降低成本。可是，在浅水深度(例如小于70米)，船舶的漂移倾向于将整个长度的链从海底拉起。这导致链张力的突然增加而不是所需的逐渐增加。在浅水深度处用于停泊油船、从油船卸载LNG、加热LNG和对LNG加压、容纳任意船员并使气态碳氢化合物流到岸上站的最低成本的系统，将是具有价值的。
发明内容
本发明提供了一种离岸系统，其用于从位于浅海中的油船卸载液态LNG，并使液态LNG通过产生温热的气态碳氢化合物的设备，以及使温热的碳氢化合物通过气体管道配置而到达岸上站，所述系统包括：人造的防波堤装置，其包括下端固定到海底而上端伸出海面上方许多米的结构，所述防波堤装置具有至少为所述油船长度的60％的防波堤长度，并具有不大于所述防波堤长度的25％的平均宽度，所述防波堤装置具有以所述平均宽度间隔开的相对的防波堤侧边；所述油船在所述防波堤装置的所述防波堤侧边中的第一侧边旁侧定位，并停泊在所述防波堤装置处；位于所述防波堤装置上的再气化和加压设备，该再气化和加压设备加热液态LNG以使之转变成气体并对该气体加压；卸载管道，其把所述液态LNG从所述油船卸载到所述防波堤装置并将该液态LNG送到所述再气化和加压设备；将气体从所述再气化和加压设备输送至所述岸上站的第二管道。
本发明还提供了一种用于将已经被冷却以便以非气态形式运输的碳氢化合物从位于浅海区域内的油船(26)输送到岸上站(216)的方法，包括：将油船停泊在离岸放置的人造的防波堤装置，所述防波堤装置固定在海底上并突伸到海面上方，具有长度至少为油船长度60％的长边以及长度小于所述长边的25％的短边，所述停泊步骤包括沿着背着盛行风和波浪方向定位的防波堤装置的侧边停泊油船；将所述冷却碳氢化合物输送到所述防波堤装置，在所述防波堤装置上的再气化和加压设备内加热该冷却的碳氢化合物以产生气体，并将该气体送到岸上站。
根据本发明的一个实施例，申请人提供了一种在浅水深度，如不超过70米深度使用的系统，其用于停泊承载冷碳氢化合物(低于0℃，通常为LNG)的油船、再气化该碳氢化合物(加热冷碳氢化合物，通常加热到0℃以上，进而气化LNG)、对目前气态的碳氢化合物加压、容纳操作和维护设备的船员以及将气态碳氢化合物送到岸上站，所有这些都在最小成本的系统内进行。在一个系统内，申请人提供了一种诸如驳船的浮式结构，以及其主要功能是永久停泊驳船并允许其随风向改变方位的简单塔。油船附连在驳船上，使得二者能够一起随风向改变方位。驳船可通过轭连接在塔上，该轭能够关于塔上的垂直轴线枢轴旋转进而允许驳船随风向改变方位，并且塔承载液压旋转头以允许流体通过同时使驳船随风向改变方位。再气化单元、加压单元和船员住所都在驳船上而不在塔上。
在另一系统中，防波堤形式的固定结构提供了油船可停泊的浅海位置，同时保护油船不受盛行风和波浪的影响。再气化和加压单元以及船员住所位于防波堤上。防波堤具有油船长度的至少60％，优选为至少100％的长度，并具有不大于防波堤长度的1/4的宽度且延伸出海面上方许多米。
再气化和加压单元是利用电力供给能量的，并在岸上电站与其上置有再气化和加压单元的结构之间传送电力。
在所附权利要求中特定地阐述了本发明的新颖性特征。当结合附图阅读时，根据以下的说明能够最好地理解本发明。
附图说明
图1为用于停泊运载LNG、处理LNG以及将LNG输送到岸上站的油船的浅水系统的侧面正视图。
图2为图1中部分系统的侧面正视图。
图3为图1中所示类型系统的修改系统的左侧立体图和后侧立体图，该系统具有与浮式结构相连的轭。
图4为图3中系统的左侧立体图和前侧立体图，该系统具有接近浮式结构但还未与其相连的轭。
图5为类似图1系统的系统的侧面正视图，该系统具有电力传送部分。
图6为类似图5系统的系统的平面图，其中具有前后相连的浮式结构和油船以便一起随风向改变方位。
图7为本发明另一实施例的系统的立体图，其中浮式结构为直接连接型，其将自身固定在油船上并通过小的轭以及系船索将油船停泊在塔上。
图8为图7中部分系统的立体图，其示出了塔的顶部以及轭。
图9为本发明另一实施例的系统的立体图，其中固定在浅水位置处海底上的防波堤结构长而窄并且油船直接停泊在其上。
图10为图9中部分系统的系统平面图。
图11为图9中部分系统的侧面正视图。
具体实施方式
图1示出了适用于浅水的卸载/注入系统10，其中中等成本的固定塔12与浮式且随风向改变方位的驳船14形式的结构一起使用。可围绕塔轴22进行旋转的轭20允许浮式且随风向改变方位的驳船漂离塔以限定的距离并利用平衡块24朝塔推回驳船。因此，驳船可随风向改变方位，以便随风、波浪以及水流的改变而沿着不同方向船头指向，并可略微移离塔以及朝塔移回以便最小化大波浪产生的力。油船26直接停泊在驳船上并与其一起随风向改变方位。
油船运送冷碳氢化合物，其在0℃以下被很好地冷却并在加压之前必须被加热到至少0℃并且通过管路流到岸上。最常见类型的冷碳氢化合物为LNG(液化天然气)，其已经被冷却到-160℃使其在大气压下为液态。另一类型为水合物，其中气体夹在冰中，并且另一种类型为被冷却和加压的CNG(压缩的天然气)。在上述冷却的碳氢化合物通过常规(非低温)管之前，必须被加热到至少0℃以防止在管附近形成冰。
图1示出了处理设备30，该处理设备包括再气化单元32以及配置在驳船14上的注入(加压)单元34，所述再气化单元加热LNG以将其转变成气体并将气体加热到至少0℃。通常在驳船上提供并配置船员住所36。载气软管40从驳船延伸到塔上的液压旋转头42。液压旋转头的非旋转部分固定在塔的主要部分44上。塔的主要部分是大体圆柱形，其中主要部分具有大约相同的正交水平尺寸，任何一个尺寸不会超过另一个的两倍，以避免和随风向改变方位的驳船发生干扰并避免使用过长的轭。管50从液压旋转头向下延伸到海底平台52。所述平台与洞穴54相连并通过海底管路58与岸上设施56相连。洞穴可位于海底的陆地内，或是没有海覆盖的陆地内。洞穴具有能够存储至少5亿标准立方英尺的气体。
通过在驳船14上而不是在停泊塔12上配置再气化和注入单元32、34和船员住所36，申请人极大地减少了塔的成本并仅适度地增加了驳船的成本。再气化单元位于停泊在油船上的驳船上的事实，相比于如果LNG必须从油船传送到驳船并随后于再气化之前被传送到塔上的再气化单元，允许以较少的时间并利用较廉价的设备(尤其是低温软管)卸载油船上的LNG。通过允许驳船和油船移离塔并随后将其推回，当大的波浪冲击驳船和油船时轭吸收突然的大的停泊力的事实避免了使用大而贵的塔。塔上没有(液压旋转头以外的)机器并可在没有船上船员或船员住所的情况下进行操作。
图2示出了轭具有能够关于垂直轴线22进行旋转的顶部轴承部分60。轭的最近和最远端63、65分别与塔的上端67和驳船14相连。轭包括联动机构61，其包含位于轭相对侧面上的一对大体垂直的近侧梁62，其上端关于水平轴线64与顶部轴承部分枢轴相连而下端承载平衡块24。该联动机构还包括一对关于水平轴线72与近侧梁下端枢轴相连的远侧梁70，并且所述远侧梁具有关于水平轴线74与驳船枢轴相连的远端。
图3和4示出了另一系统80，并示出了轭20A、塔12A的顶部以及浮式结构14A的一些细节。图4示出了轭包括轭基部82，其安装在允许基部关于垂直轴线86进行旋转的轴承组件84上。具有平衡块92的梁结构式的联动机构90承载一对关于轴线100、102枢轴旋转的臂94、96。具有位于臂96端部处的单一关节的结构连接头104与浮式结构14A上的连接器106相连。连接软管108、109以输送气态碳氢化合物。图3示出了从油船26到驳船载这LNG的短的低温软管或管道配置110，以及使油船与驳船相连的停泊线112。申请人注意到运送LNG的低温导管是昂贵的，并且最小化驳船上的上述导管的数量能够最小化系统的成本。
图1-4的停泊塔12和12A适用于具有达到大约50米的深度D(图1)的适度平静海的浅水中，并适用于具有达到大约70米深度的更汹涌的水中。如上所述，借助悬链停泊在海底上的浮式结构能够用于更深的水中，其中悬链更加有效，同时申请人的系统在浅水中特别有效。如果暴风雨接近图1-4的系统，所述暴风雨可引起超过系统停泊的承受力的波浪，则任何油船可脱离驳船。驳船可与轭分开并在飓风情况下被拽离。
图5示出了类似于附图1中系统的系统120，但该系统具有在岸上电源和气体设施124与驳船浮式结构14之间输送电力的电力电缆或电力线122。在图5中，可以仅从岸上设施流出电流和电能到驳船14，岸上设施包括岸上电力线126。可是，能在浮式结构14上构建发电厂130，所述发电厂将碳氢化合物用作燃料来产生浮式结构所需的所有电力。
可能会每五天进行一次将油船停泊在驳船处并卸载油船上的LNG。可利用一天来卸载油船，在此期间在一些LNG被存储在驳船上的LNG箱内，而一些LNG被再气化、加压以及传送到岸上站和/或洞穴54。可以利用另外一天再气化和加压存储在驳船上箱内的LNG。在油船再次抵达前的另外三天内，连续运作驳船上的发电站以产生电力，并将电力传送至岸上设施124。每五天之外的三天内可能输送的这种电能可补充岸上发电站所产生的电能。在图5中，塔12A顶部的旋转头131接收线132上的电流并将电流送至沿着塔高度延伸的电力线133和沿着海底延伸到岸上设施124的电力线122。
图6示出了借助从驳船船尾延伸到油船船头的系船索140将油船26停泊在驳船14上以便与其一起随风向改变方位。
图7示出了直接连接结构150形式的浮式结构，该结构具有浮力可调部分152和推进部分154。直接连接的浮式结构可位于水下并缓慢自我推进直到其油船下方部分156位于油船下方为止。直接连接结构随后排放压舱水(通过排空压载水舱的水)直到其上的部分156、160与油船接合。之前将浮式结构保持在塔164附近的停泊系船索162从浮式结构上卸除并与油船相连。直接连接的浮式结构150包括加热LNG的再气化系统和通过气体软管166将气体泵送到塔上的旋转头170的泵送系统。根据本发明的另一实施例，气体从旋转头沿塔向下流到海底。图8示出了具有轭172的塔164的顶部，所述轭具有可关于塔的轴线176旋转的近端174并通过系船索162与浮式结构或油船相连。
图9-11示出了适于不超过70米深的浅海位置的另一气体卸载系统178，其中防波堤180固定在海底181上并且油船26在防波堤的旁侧停泊。确定防波堤的方向使得一侧182背着盛行风和波浪的方向184定位。防波堤180具有在防波堤旁侧停泊的油船的长度的至少60％的长度，并优选具有油船长度的至少100％但不超过200％的长度。防波堤凸出沿着大部分防波堤长度的平均潮汐海平面186上很多米。这允许防波堤保护油船不受风和波浪的大部分作用力的影响，使得油船能够安全地停泊在防波堤旁的固定位置处，也就是使油船平行于防波堤的长度伸展。附图示出了停泊线190和缓冲器192。防波堤优选具有小于防波堤长度L的25％的平均宽度W，并且实际具有小于其长度的1/8的宽度。LNG油船通常为大约200米长而防波堤具有200米量级的长度。
低温软管或管道200将非常冷(例如，-160℃)的碳氢化合物从油船输送到置于防波堤顶部上或其内侧的设备202。所述设备包括加热冷气态(加热时)的碳氢化合物的再气化单元，以及对气体加压的泵。通过管道204泵送加压气体，所述管道204将气体送至通到(位于海下或位于海岸下的)洞穴210的存储管206，和/或穿过海岸线214将气体送至岸上设备216的海底管道212。
图9示出了在岸上电力系统222和防波堤之间延伸的电力线220。当防波堤不需要大部分电力，该电力线用于将防波堤的电能输送至电力供给能量的再气化和泵送设备，或用于将防波堤上的电力产生单元224的电能输送至岸上系统。
因此，本发明提供气体卸载和加压系统，其在浅水深度(不超过70米)的离岸位置处将温度低于0℃的LNG或其他冷碳氢化合物从油船输送到岸上设施和/或洞穴。系统可包括其顶端具有停泊旋转头的固定塔，以及停泊在塔上以关于塔随风向改变方位的浮式结构，如驳船。浮式结构与油船相连使得浮式结构和油船作为一个结合体随风向改变方位。用于加热冷碳氢化合物(低于0℃)的再气化设施和用于泵送所产生的气体的加压设施以及任意的船员住所位于所述浮式结构上，其中上述设施以最小成本的方式放置。这样允许使用最小尺寸和成本的塔。浮式结构可以是永久停泊到塔轭上的驳船，或将其自身固定在油船上而将油船停泊在塔上的直接连接浮式结构。电缆可在浮式结构和岸上电力系统之间延伸。在浮式结构不需要上述电能时，将电能从海岸运送到浮式结构以给电力供给能量的设备供能，或将电能从浮式结构上的发电机输送到岸上电力分配设施。
适于浅水深度的其他气体卸载和加压系统包括油船停泊的防波堤，所述防波堤保护油船不受风和波浪的影响并且还可承载再气化和加压设备。
尽管在此已经描述和示出了本发明特定实施例，但本领域技术人员应当理解可以很容易地进行修改和变化，因此认为权利要求覆盖上述修改和等同物。

Claims (7)

1.一种离岸系统(178)，其用于从位于浅海中的油船(26)卸载液态LNG，并使液态LNG通过产生温热的气态碳氢化合物的设备(32)，以及使温热的碳氢化合物通过气体管道(204，212，206，210)配置而到达岸上站(216)，所述系统包括：
人造的防波堤装置(180)，其包括下端固定到海底而上端伸出海面(186)上方许多米的结构，所述防波堤装置具有至少为所述油船长度的60％的防波堤长度(L)，并具有不大于所述防波堤长度的25％的平均宽度(W)，所述防波堤装置具有以所述平均宽度间隔开的相对的防波堤侧边；
所述油船在所述防波堤装置的所述防波堤侧边中的第一侧边(182)旁侧定位，并停泊在所述防波堤装置处；
位于所述防波堤装置上的再气化和加压设备(202)，该再气化和加压设备加热液态LNG以使之转变成气体并对该气体加压；
卸载管道(200)，其把所述液态LNG从所述油船卸载到所述防波堤装置并将该液态LNG送到所述再气化和加压设备；
将气体从所述再气化和加压设备输送至所述岸上站的第二管道(204，212)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述防波堤装置具有至少为所述平均宽度8倍的长度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述防波堤装置的第一侧边背着盛行风和波浪的方向(184)定位。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述再气化和加压设备是电力供给能量的；并包括
岸上电力系统(222)，和在海底上以及在所述岸上电力系统与所述防波堤装置上的所述再气化和加压设备之间延伸的电力线(220)。
5.根据权利要求1所述的系统，包括：
洞穴(210)；
所述第二管道包括从所述再气化和加压设备延伸到所述洞穴的第一管道部分(204，206)，以及从所述洞穴延伸到所述岸上站的第二管道部分(212)，由此为所述岸上站提供更恒定的气流。
6.一种用于将已经被冷却以便以非气态形式运输的碳氢化合物从位于浅海区域内的油船(26)输送到岸上站(216)的方法，包括：
将油船停泊在离岸放置的人造的防波堤装置，所述防波堤装置固定在海底上并突伸到海面上方，具有长度至少为油船长度60％的长边以及长度小于所述长边的25％的短边，所述停泊步骤包括沿着背着盛行风和波浪方向定位的防波堤装置的侧边停泊油船；
将所述冷却碳氢化合物输送到所述防波堤装置，在所述防波堤装置上的再气化和加压设备内加热该冷却的碳氢化合物以产生气体，并将该气体送到岸上站。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述将气体送到岸上站的步骤包括将气体送到一洞穴并将气体从该洞穴送到岸上站。
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