CN104229074B - 用于无转塔的可分离随气候摆动fpso的可分离生产坞 - Google Patents

Abstract

用于系泊用于碳氢化合物生产的大型船只（10）的系统，这种船只（10）例如为FPSO船只，所述系泊系统包括至少两个悬挂类型的漂浮主体（17），该漂浮主体借助于差异顺应散射锚泊系统（12）系泊到海床，允许大型船只（10）部分地随气候摆动；立管系统（13，14），其从海床向各个漂浮主体（17）延伸，以及用于从两个漂浮主体（17）向大型船只（10）传送流体的器件，漂浮主体（17）和大型船只（10）设有锁定器件（16），在船只（10）的船首和船尾处以机械刚性方式将漂浮主体（17）锁定到大型船只（10），从而提供包括大型船只（10）和漂浮主体（17）的一体式的刚性地固定的单元。

Description

用于无转塔的可分离随气候摆动FPSO的可分离生产坞

本申请是国际申请日为2009年11月2日(优先权日为2008年11月3日)的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为200980153909.8，国际申请号为PCT/NO2009/000380，发明名称为“用于无转塔的可分离的随气候摆动的FPSO的可分离生产坞（DPD）”)的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于系泊用于碳氢化合物生产的大型船只的系统，这种船只例如为FPSO(浮式采油、储油和卸油系统)船只，且包括系泊系统。

背景技术

使用系泊到海床的大型船只来例如用作用于离岸碳氢化合物生产、存储和卸载的漂浮FPSO船只是众所周知的。这种船只可借助于转塔系统来系泊，以允许该FPSO取决于波浪、风或流的方向而随气候摆动(weathervane)。备选地，这种船只可使用由布置在悬链线辐展(spread)中的大量系泊绳索组成的系泊系统。

WO 2005/118389描述了一种用于动态定位船只的方法，其中定位系统控制至少一个定位机械，且其中两个或更多的浮筒（各自包括至少一个定位机械）联接到该船只。

US 2008070456描述了一种用于动态定位船只的方法，其中定位系统控制至少一个定位机械，且其中两个或更多的浮筒（各自包括至少一个定位机械）联接到该船只。

WO 2004/074085描述了一种用于装载和卸载船只的设备，其中装载管或装载软管经由漂浮的自系泊联接单元连接到船只，该联接单元被设计为系泊到该船只，优选在该船只的歧管附近(系泊到该船只上)。该联接单元具有足够的推进能力以在装载操作期间保持船只的位置。

WO 00/27692描述了一种用于在诸如钻探、生产或地质操作的操作期间定位诸如船、驳船、半潜式船等的船只的设备。该设备包括单一漂浮结构，该漂浮结构在海中的竖直位置可调节，且其经由许多锚泊绳索锚泊到海床上。

与现有技术解决方案相关联的问题为转塔/回旋系统的有限的容量（参照随气候摆动）；由于使用了大量的通到拥挤的区域中的绳索（系泊设备、脐带、电力电缆、立管）所致的绳索干涉；以及高基建投资成本。

此外，应该明白，与永久性转塔系泊系统相比，现有的可分离的系统具有更小的容量。

发明内容

本发明的一个目标为提供一种系统，其允许在诸如例如在墨西哥湾中突然出现的飓风的极端气象条件的情况中使系泊的船只快速分离。

本发明的另一个目标为允许船只在环境力改变方向的情况中不依赖转塔而部分地随气候摆动。

本发明的一个进一步的目标为提供一种系统，其中船只不依赖系泊系统。

本发明的另一个目标为将来自具有大的悬挂区域的散射系泊系统的优点与部分地随气候摆动和能够在极端气象条件的情况中快速分离的能力结合。

本发明的一个更进一步的目标为提供一种漂浮结构，其在分离模式中建立刚硬主体运动。

本发明的一个进一步的目标为提供一种可容易接近的且易于维护的锁定机构，其仅在加强的预设计段处在大型船只的船体上施加力。

根据本发明的目标借助于由独立权利要求所进一步限定的用于系泊的系统和方法实现。本发明的实施例由从属权利要求限定。

根据本发明的系统部分地基于现有的原理/技术元素的使用，但有大大不同的应用，例如关于用于随气候摆动的漂浮单元的载荷传送、生产容量等。

其结合了来自具有大的悬挂区域的散射系泊系统的优点与部分地随气候摆动和在极端气象条件的情况中分离的能力。

根据本发明，提供了用于系泊用于碳氢化合物生产的大型船只（这样的船只例如为FPSO船只）的系统。该系泊系统包括至少两个借助于差异顺应(differentiatedcompliance)散射锚泊系统系泊到海床的漂浮主体，以允许该大型船只部分地随气候摆动。此外，该系统包括从海床延伸到各个漂浮主体的立管系统，以及用于从该至少两个漂浮主体向该大型船只传送流体的器件，该漂浮主体和该大型船只设有锁定器件，以借助于机械刚性连接器件在船只的船首和船尾处将漂浮主体锁定到大型船只，从而在运行阶段期间提供了大型船只的一体式的刚性地固定的部分。

大型船只和漂浮主体可借助于可释放的凹槽和凸榫连接而刚性地互相连接，形成了临时的刚性的防止主体运动(rigid body motion preventing)的互连。

凹槽可优选地布置在大型船只上而对应的凸榫可布置在漂浮主体上，凹槽向下开口而凸榫为向上延伸的翅片或法兰的形式，其被设计为以便与凹槽成锁定接合。

漂浮主体可设有流体传送系统，其与大型船只上的对应的流体传送系统连通，该流体传送系统为设有法兰/铰链的快速释放硬管系统。

可使用四个漂浮主体，所述漂浮主体通过纵向的、横向的支柱连同使沿直径定位的漂浮主体对互相连接的桁架结构而刚性地互相连接。

为了将大型漂浮船只系泊到至少两个漂浮主体（其中各个漂浮主体借助于多个系泊绳索系泊到海床），该大型漂浮船只被带到邻近该至少两个漂浮主体或在它们之间的位置上，在该位置上，例如借助于粗缆向内拉漂浮主体，并通过对漂浮主体卸压舱物而固定到该大型船只，使得凸榫与大型船只上的凹槽接合，建立船只和漂浮主体的固定的互相连接，从而建立用于大型船只的散射系泊。

根据本发明，提供了用于连接诸如立管、脐带、高压(HV)电力等的绳索的显著更大的区域。

因此，与现有技术FPSO船只相比，其允许用于海床生产系统的高得多的产量和电力供应，允许使用增加了数量的生产立管、脐带和电力供应电缆。因此，这种单元可在有更高产量的更大现场处使用。另外，由于可应用更大数量的泵和/或更大的泵，产量可增加。为了使用现有技术FPSO解决方案实现同样的结果，必须使用两个或更多的FPSO船只。

此外，该系统允许不使用转塔/回旋系统即部分地随气候摆动。

由于延展了该系统可运行于其中的气象窗的范围以及更加灵活的系泊程序，还可实现潜在的成本节约。根据本发明，可减少基建费用（capex）和运行费用（opex）。

此外，根据本发明的解决方案特别适合在有飓风和台风倾向的区域中使用。因此，该解决方案特别但非排他地适于在墨西哥湾或在亚洲以及中国的离岸海面上使用。

本解决方案还允许使用一些备选的立管系统，例如自由悬挂立管、柔性立管、钢悬链线立管（SCR）、管套管立管（PIP）、立管塔解决方案等。

一个进一步的主要优点为根据本发明的系统就安装而言是灵活的。例如，立管等的安装可不依赖生产船只的存在即完成，这种自由度在现场处的安装阶段中是十分重要的。

此外，为了检查维护、维修等而接近立管等也被极大地改进和简化了，减少了运行成本并最大程度减少了生产系统的停机时间，而通过传统的回旋/转塔进行的操作和处理施加了较大的限制以及对关停不止一个立管中的生产的要求，也即损失了产量。

相比于典型的“单船体”FPSO，分离程序和操作被极大地改进了，对成本和安全两者具有积极的影响。

根据本发明，可为可行的是使用多种类型的立管构型，或者以组合的方式，或针对单个FPSO有一个类别。相比于现有技术解决方案，操作的自由度改进了，在现有技术的解决方案中，由于在安装期间立管管道的刚度，在转塔/回旋解决方案中悬挂钢悬链线立管可能是困难的。

此外，根据本发明，可实现船只和漂浮器（可为多个）之间的刚性连接，借此该船只和该漂浮器（可为多个）可作为单个一体式漂浮主体而运作。

附图说明

在下文中，将进一步详细地描述本发明的一个实施例，参照附图，其中：

图1示出了用于通过立管系统来生产诸如油和气体的碳氢化合物的船只的顶视图，该船只借助于系泊系统系泊到海床；

图2示出了图1中示出的船只的透视图，示出了两种类型的立管系统13，14；

图3示出了设有根据本发明的漂浮坞立管和系泊系统的船只的透视图；

图4示意性地示出了根据本发明的漂浮坞的顶视图；以及

图5示出了图4中示出的漂浮坞的侧视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于诸如油和/或气体的碳氢化合物的生产的船只10的顶视图。船只10借助于散射系泊设备而系泊到海床11，该系泊设备包括前面的两组从船只10的首部向下和向外延伸的系泊绳索12和对应的后面的两组从船只10的尾部向下和向外延伸的系泊粗缆。

此外，如图1和图2两者所示，船只10设有在海床11和船只10之间延伸的四组立管13，14。这几组立管中的两组13设有水下浮筒15以补偿船只10的可能的竖直和/或水平运动。立管13，14借助于立管附连布置17附连到船只10。

图3示意性透视地示出了船体10，其设有船体/坞连接16和漂浮坞17，这种漂浮坞17借助于若干坞系泊设备12系泊到海床。漂浮坞17为可浮主体的形式。此外，一些立管13，14终止于漂浮坞17的平台处。此外，该系统包括用于从在漂浮坞的平台上的立管终止处向船只10传送碳氢化合物的传送系统。

船只10设有刚性地固定到船只10的船体侧上的附连器件16。这种附连器件16可例如为凹槽类型的连接件的形式，而漂浮坞设有刚性地固定到漂浮坞17的对应的凸榫器件，该两个连接器件因此提供了刚性类型的凹槽和凸榫连接，当漂浮坞17与船只10锁定接合时提供了包括船只10和漂浮主体17的刚性结构。应该明白在相对于船只10定位漂浮主体17期间，可使用临时的粗缆，以便将漂浮主体17横向拉进相对于船只10的位置上。一旦漂浮主体17沿着船只10的船体侧处在合适的位置上，就可对该漂浮主体17卸压舱物和/或对该船只10加压舱物，使得凸榫与凹槽接合，建立刚性连接。

船体/漂浮坞连接16以这样的方式配置：即，使漂浮坞17可从船只10快速分离。为了这个目的，连接16可为凹槽和凸榫类型。然而应该明白，船只和漂浮坞之间的连接可为任何其它合适的机械类型。

优选地，该连接可为基于借助于来自漂浮坞17的浮力提供的向上推力的类型，船只10上仅有的推力产生点通过在海平面之上在船只10和漂浮坞17之间的触点16(而实现)。

图4和图5示意性地示出了根据本发明的漂浮坞17的一个实施例。漂浮坞17包括四个可浮主体20，该四个主体20借助于横向的和纵向的加强件或支柱21且还借助于对角地布置的桁架19互相连接。如图5所示，该桁架和/或支柱布置在可浮主体20的较低端处。

根据本发明，思想为使用标准的FPSO船体，在连接区域周围局部采用（系泊设备）以处理系泊力。系泊设备将为允许部分地随气候摆动的顺应性系统。卸载系统将允许关于其转台有甚至更大的卸载部。悬挂/系泊单元可基于“Seadock™”系统的原理，在那种情况下，推荐具有两个单元（也即一个在船首中而一个在船尾中）。备选地，可存在四个较小的单元（也即两个在船首处而两个在船尾处）。在两种情况中，需要连接这些单元以形成刚性主体运动。

该新元件为多种系统的组合以建造新的漂浮生产单元，其允许在极端气象（例如墨西哥湾中的飓风）的情况中快速分离。尽管形成了根据本发明的装配单元的多种元件本质上可为已知的，对船体设计、操作和立管/系泊悬挂单元的组合的集成和系统采用以及卸载系统是独特的。

漂浮主体/多个漂浮主体可设有任何合适类型的缓冲系统。由于这种缓冲系统被本领域技术人员所熟知，因此将不再进一步详细地公开或描述该缓冲系统。

如图所示，漂浮主体优选为倾向于在船体的底下延伸而非倾向于与船只的船体底部处于支承接触的类型。

Claims (10)

1.一种用于系泊用于碳氢化合物生产的大型船只（10）的系统，所述系泊系统包括：

悬挂类型的至少两个漂浮主体（17），该至少两个漂浮主体借助于差异顺应散射锚泊系统（12）系泊到海床，允许所述大型船只（10）部分地随气候摆动；

至少一个立管系统（13，14），其从所述海床延伸到所述至少两个漂浮主体（17）中的各个，以及

用于从所述至少两个漂浮主体（17）向所述大型船只（10）传送流体的器件，

其中，所述至少两个漂浮主体（17）和所述大型船只（10）设有锁定器件（16），用于在所述大型船只（10）的船首和船尾处以机械刚性方式将所述至少两个漂浮主体（17）锁定到所述大型船只（10），从而提供包括所述大型船只（10）和所述至少两个漂浮主体（17）的一体式的刚性地固定的单元；并且

其中，所述锁定器件包括可释放的凹槽和凸榫连接，形成了防止所述大型船只（10）与所述至少两个漂浮主体（17）的相对运动的刚性互连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述凹槽布置在所述大型船只（10）上而对应的所述凸榫布置在所述至少两个漂浮主体（17）上，所述凹槽向下开口而所述凸榫为向上延伸的翅片或法兰的形式。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，使用了四个漂浮主体（17），所述漂浮主体（17）通过纵向的、横向的支柱以及桁架结构刚性地互相连接，所述桁架结构使成对的沿直径定位的漂浮主体（17）互相连接。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统用于系泊FPSO船只。

5.一种用于将大型漂浮船只（10）系泊到至少两个漂浮主体（17）的方法，

其中，所述至少两个漂浮主体（17）中的各个借助于多个系泊绳索（12）系泊到海床，

其中，所述大型漂浮船只（10）定位在邻近或高于所述至少两个漂浮主体（17）且在它们之间的位置上，在该位置上，朝着所述大型漂浮船只向内拉所述至少两个漂浮主体（17），建立用于所述大型漂浮船只的散射系泊；其中，所述至少两个漂浮主体（17）和所述大型漂浮船只（10）设有锁定器件（16），用于在所述大型漂浮船只（10）的船首和船尾处以机械刚性方式将所述至少两个漂浮主体（17）锁定到所述大型漂浮船只（10），从而提供包括所述大型漂浮船只（10）和所述至少两个漂浮主体（17）的一体式的刚性地固定的单元；并且

其中，所述锁定器件包括可释放的凹槽和凸榫连接，形成了防止所述大型漂浮船只（10）与所述至少两个漂浮主体（17）的相对运动的刚性互连。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括当所述至少两个漂浮主体（17）在邻近所述大型漂浮船只的位置上时，对所述至少两个漂浮主体（17）卸压舱物，由此使所述至少两个漂浮主体（17）向上移动以接合所述凹槽和凸榫连接，从而与所述大型漂浮船只（10）建立刚性机械连接。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述凹槽布置在所述大型漂浮船只（10）上而对应的所述凸榫布置在所述至少两个漂浮主体（17）上，所述凹槽向下开口而所述凸榫为向上延伸的翅片或法兰的形式。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述至少两个漂浮主体设有流体传送器件，所述流体传送器件为与所述大型漂浮船只（10）上的对应的流体传送系统连通的流体传送系统，该流体传送系统为设有法兰/铰链的快速释放硬管系统。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，使用了四个漂浮主体（17），所述漂浮主体（17）通过纵向的、横向的支柱连同使沿直径定位的漂浮主体（17）对互相连接的桁架结构刚性地互相连接。

10.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述大型漂浮船只（10）为FPSO船只。