CN105612102A - 包括互连中央甲板的双船体海上结构 - Google Patents

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Abstract

发明涉及浮式烃处理和存储结构(1)，其具有第一组件和第二组件(2、2ˊ)，每个第一组件和第二组件(2、2ˊ)都包括具有间隔开的侧壁(5、6；5ˊ、6ˊ)的船体(3、3ˊ)、一个或多个存储罐(7、7ˊ)和甲板结构(4、4ˊ)，使第一船体和第二船体互连的连接结构，位于船体甲板结构上的处理设备(10、10ˊ)、连接至海下烃井并连接至处理设备和/或连接至存储罐的至少一个烃立管(15)。该结构还具有将烃处理和存储结构连接至海床的系泊系统(8、13、35、35ˊ)，其中，每个船体包括桥接侧壁的相应的船体甲板结构，互连结构包括在船体甲板结构的高度处或该高度附近沿船体长度的至少70％延伸的中央甲板(20)，中央甲板支承以下特征中的一个或它们的组合：沿中央甲板长度的至少三分之一长度，优选地沿中央甲板长度的一半长度，从船体之间的中央甲板竖直延伸至海床的若干立管(54、54ˊ)；沿中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿中央甲板长度的一半，水平支承在中央甲板上的多个流体管道(31)；以及至少一个钻机或修井机或起重机(51、52)。

Description

包括互连中央甲板的双船体海上结构
技术领域
本发明涉及具有第一组件和第二组件的浮式烃处理和存储结构，其中第一组件和第二组件每个都包括具有间隔开的侧壁的船体、一个或多个存储罐和甲板结构、使第一船体和第二船体互连的连接结构，位于船体甲板结构上的处理设备、连接至海下烃井并连接至处理设备和/或连接至存储罐的至少一个烃立管，以及具有将烃处理和存储结构连接至海床的系泊系统。
本发明还涉及构造该烃处理和存储结构的方法。
背景技术
在海上工业中，过去几年以来，浮式生产存储和卸货(FPSO's)船舶的尺寸和复杂性持续增长。上层甲板上设置有油和/或气处理设备，其中，油和/或气处理设备包括汽轮机发电机、冷凝输出泵、油裂化装置、蒸馏设备、换热器、气体到液体(GTL)成套设备、LNG、LPG或混合烃生产、液化和处理设备。已看到最近三代FPSO's的上层甲板重量从1000吨增长到了超过20,000吨。考虑到在甲板上放置的设备的密集布局，当甲板空间是有限的时，这些重且高的上层甲板对船的稳定性产生了消极作用。此外，船体内的容量达到其极限。
在US7101118中，示出了双船体配置，其中，两个船体经由支柱互连，并且横跨船体安装了单个宽的甲板结构，处理设备或以燃料为动力的电力发电机放置在甲板结构上。在处理前和处理后，烃可以在经由穿梭油轮卸下之前存储在任一船体中的罐中(其中该罐可包括低温LNG罐)。
船体可以是改装的油或LNG油轮，用于烃的存储罐完全位于船体内，或者部分地延伸到甲板水平面之上(诸如球形LNG罐的情况)。系泊到海床的转动架放置在船体之间。
在DE2707628中，双体船描述为由通过支柱结构互连的两个现有船体构造，并且单个外部船体围绕现有船体。员工宿舍、LNG液化设备、输送工具以及火炬塔设置在甲板上。系泊至海床并承载生产立管的单点系泊装备放置在前部甲板结构上。
上述多船体结构增大了重量承载能力并且可容纳大且复杂的处理装置，诸如GTL、LPG、LNG或与处理有关的烃混合物。双船体结构已提高了稳定性并且提供了相对大的存储能力。此外，它们可与大尺寸的转动架结合使用，增加了应用范围。另外，它们可以在较低的气流下操作以提供高干舷并允许干式采气树使用。
上述已知的多船体船具有劣势，即较宽的覆盖甲板结构放置在两个互连的船体之上，处理设备随后安装到该覆盖甲板结构上。该大型覆盖甲板通过笨重和复杂的钢结构形成。在处理设备的安装期间，这需要容纳组合船体的大规模的建造工地，涉及昂贵且大尺寸干式码头。
因此本发明的目的是提供具有增加的存储能力和重量承载能力的多船体船舶，允许安装用于油生产、气体处理、气体液化、炼油、油裂化、气体到液体转换以及其他烃处理的处理设备。另一目的是提供在甲板结构上承载处理设备的浮式结构，该结构可容易地且以成本有效的方式构造。
发明内容
根据本发明的船舶的特征在于每个船体包括桥接侧壁的相应船体甲板结构，
-互连结构包括在船体甲板结构的高度处或该高度附近，沿船体长度的至少70％延伸的中央甲板，中央甲板支承以下特征中的一个或它们的组合：
-多个立管，沿中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿中央甲板长度的一半，从船体之间的中央甲板竖直延伸至海床，
-多个流体管(31)，沿中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿中央甲板长度的一半，水平支承在中央甲板上，以及
-至少一个钻机或修井机或起重机。
通过构造船体和甲板的第一组件和第二组件，并且随后经由连接构件将船体-甲板组件互连(连接结构可包括中间梁、中间甲板、桁架、舱壁、船身中部位置和靠近底部的横梁等)，在为可通过已知的FPSO's、FSRU's、烃载体等形成的船体和甲板的单个组件宽度量身定制的传统构造设施中，烃处理设备的很大一部分可在互连前放置在每个相应的甲板上。在通过根据该发明的船舶的连接结构将船体-甲板组件互连后，该中央甲板可以用于在近海地点支承竖直立管。
可替代地，中央甲板用于承载横跨甲板结构纵向延伸的多个烃管。烃管可容纳在管道支架组件中。在另一实施方式中，中央甲板用于安装可以在中央甲板结构上固定或在可以沿中央甲板结构移动的一个或多个起重机。在中央甲板上还可容纳钻机或修井机。在种情况下，在管道支架构造中，在中央甲板上可容纳形成钻柱的管段。
通过本发明的方法，因为构造不再限于在相当长的时间使用少量超大码头，而是可以涉及用于首先完成包括上层甲板设施的单独船体的较小码头，所以可减少建造时间和成本。在完成可以在不同地点实现的船体的独立组件、甲板结构和上层甲板设施后，仅需要较短的干坞期以将两个组件连接在一起。
可替代地，可以在水中完成互连结构的安装。因此不再需要使用大且昂贵的干坞并且几乎在任何建筑工地均可实现组件的互连。
根据该发明的浮式烃处理和存储结构的实施方式包括位于船体之间的中间底部船体部分、船首船体部分和船尾船体部分，以及在两个船体之间在中央甲板之下的部分的空间内包括的至少一个流体存储罐。互连的船体-甲板组件可通过附加的船体部分形成为封闭空间，以使得形成干燥的空间，在该干燥的空间中可以存储流体(诸如水)、烃(诸如冷凝物)或其他液体。船首船体部分将改善结构的航行特性并且可用来存储或容纳海运系统或机器。
中央甲板可具有相应船体宽度的0.2倍到0.5倍的宽度。这在维持互连的船体-甲板组件的刚性的同时提供了充足的空间。中央甲板可包括通过如用于已知的船甲板结构的深梁支承的加劲板。在互连结构中形成舱壁以提供充足的横向强度且同时产生分离的罐和存储空间。
在另一实施方式中，至少一个船体沿其外壁设置有支承多个立管的舷外立管支承结构。可通过沿每个船体的侧边定位的一个或两个立管悬台支承立管来容纳立管。每个立管悬台可以例如具有130m的长度(在大约320m的船舶长度的情况下)，并且可支承例如55个立管。由于船体形状和展开的系泊锚定系统，所以在单个船体船舶中立管的数量是受限的。通过在双船体配置中使用中央甲板，不仅在中央甲板空间中可以容纳附加的立管(例如两行的55个立管或更多)，并且可以增加两个立管悬台中的立管数量，例如在每个立管悬台中增加至75个立管。通过结合从中央甲板下垂并在互连的船体之间向下延伸的立管，提供了大量(诸如超过200)待利用的立管。
在一个实施方式中，中央甲板支承沿中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿中央甲板长度的一半，从船体之间的中央甲板竖直延伸至海床的多个立管，和/或支承沿至少中央甲板长度的三分之一，优选地沿中央甲板长度的一半，水平支承在中央甲板上的多个立管和/或管道元件。该结构包括沿每个船体外侧的轨道、可沿每个轨道位移的可移动支承件、在支承件之间延伸并可在中央区域之上位移的提升构件，以提升立管和/或管元件。提升构件可以为可沿设置在每个船体的外侧上的轨道滚动的门式起重机，以用于在互连和下降期间操作立管段。钻机或修井机可以位于中央甲板结构上以降低在船体之间的中央空间中组装的管道元件，以组装钻柱或用于安装立管。
在另一实施方式中，系泊系统包括承载立管的转动架、系泊到海床的连接的系泊索、包括可旋转地连接至转动架并连接至船体甲板结构以及在上述船体甲板结构高度处或附近连接至中央甲板的船首甲板结构。转动架经由多个轴向和径向轴承可旋转地连接至船首甲板结构，并且可与船首甲板结构形成为随后附着至互连的第一船体-甲板组件和第二船体-甲板组件的模块。
船首甲板结构可沿第一船体和第二船体的宽度连接至船体甲板结构，以便提供浮式结构的连续周界。船首结构可从船首甲板结构延伸至水位线以下，并且使船体的外侧壁互连以形成大致封闭的船首，以用于改善航海特性。
构造浮式烃处理和存储结构的方法包括以下步骤：
提供第一组件和第二组件，第一组件和第二组件中的每个都包括具有间隔开的侧壁的船体、一个或多个存储罐和桥接侧壁的船体甲板结构，
通过连接结构互连组件，其中连接结构包括在船体甲板结构的高度处或附近大致沿船体长度延伸的中央甲板，提供船首模块，该船首模块具有用于承载立管的转动架、用于系泊到海床的系泊索的连接件、可旋转地连接至转动架的船首甲板结构，以及
在上述甲板结构的高度处或该高度附近，将船首模块连接至船体甲板结构并连接至中央甲板结构。
在该方法中，获得了模块化构造，其中可在不同的地点完成船体-甲板组件和船首模块中的每个，在最合适的位置放在一起用于组装。
附图说明
将参照附图通过示例的方式详细解释根据本发明的浮式烃处理和存储结构的一些实施方式。在附图中：
图1示出根据发明的浮式LNG成套设备的侧视图，
图2示出图1的浮式LNG成套设备的俯视图，
图3示出根据发明的浮式结构的示意性横向剖视图，
图4示出图3所示类型的、包括支承在中央管架上的移动式起重机的浮式结构的示意性剖视图，
图5示出包括立管悬台和门式起重机的展开的系泊浮式结构的俯视图，
图6示出图5的类型的、包括两个门式起重机的结构的俯视图，
图7示出图5和图6的浮式结构的侧视图，
图8示出包括中央甲板、支承立管和起重机的展开的系泊浮式结构的俯视图，
图9示出图8的展开的系泊结构的立管配置的示意性布局，
图10示出包括转动架系泊系统的浮式结构的俯视图，
图11示出根据发明的浮式结构的模块化构造，
图12示出包括支承在中央甲板结构上的钻机的浮式结构的实施方式的侧视图，以及
图13示出图13的实施方式的示意性俯视图。
具体实施方式
图1示出了包括第一组件2和第二组件2'的浮式LNG成套设备1，第一组件2和第二组件2'每个都具有船体3、3'和甲板结构4、4'。甲板结构4、4'桥接船体的宽度W(见图2)之上，其中该甲板结构4，4'由侧壁5、6；5'、6'限定。船体3、3'容纳部分延伸到甲板水平面之上的低温球形LNG罐7、7'。处理设备10、10'(诸如包括空气压缩机的液化设备、汽轮机发电机、LNG输出系统、LPG提取设施、闪蒸罐等)位于甲板4、4'上。船舶1通过系泊系统系泊到海床12上，其中系泊系统包括锚固至海床的系泊索8和转动架13，船体3、3'可以围绕转动架13接合风向标。立管15从海下烃井延伸至转动架上的转环16，并且在转环16处通过示意性表示的管道17、18连接至处理设备10、10'并连接至存储罐7、7'。
在图2中，可以看到中央甲板20在甲板结构4、4'的高度处或附近沿船体3、3'长度的至少70％延伸。在中央甲板20处，可以支承附加的处理设备、竖直立管、水平立管或者其他管段和/或一个或多个起重机。
在图3中，示出了包括具有双重壁27、28的船体3、3'、由舱壁和侧壁5、6；5'、6'支承的甲板4、4'的双船体结构的实施方式。中央罐26设置在船体3、3'之间，并且中央罐26通过中间底部船体部分32、船尾船体部分33和船首船体部分34(见图2)界定。船体3、3'经由展开的系泊配置35、35'系泊。在大致与甲板结构4、4'齐平延伸的中央甲板20上，放置管架30以存储在各个罐与处理设备之间在双船体长度方向上延伸的烃运输管31。
图4示出了替换实施方式，在该实施方式中，移动式起重机36经由轮或滑动构件37支承在轨道38上，其中轨道38在管架30的顶部延伸以可在长度方向上沿中央甲板20移置。在这种情况下，管架30可存储诸如钻柱段或立管段的管段31(钢或柔性的)，其中管段31可经由起重机36沿轨道38运输至船上的钻机或修井机以用于互连并下降到海床。
如图5所示，单个门式起重机42可设置有可沿着轨道43、43'移动的支承件44、44'，轨道43、43'沿着船体3、3'的外侧在长度方向上延伸。从立管悬台40上挂有多个立管41。立管段可通过门式起重机42在中央甲板20上从它们的水平运输位置拾起，并且为了安装的目的或为了增加烃生产可以在竖直方向上连接至由立管悬台40支承的立管部件。
在图6中，示出了两个独立的可移动门式起重机42、45，门式起重机42、45中的每个横跨单个船体3、3'的宽度。门式起重机42安装在大约横靠船体3的侧壁位置运行的支承46、46'上。门式起重机45安装在支承47、47'上，并且可在长度方向上独立于起重机42位移，以在操作期间或在建设期间拾取船舶甲板上的处理设备模块。
图7示出图5和图6的展开的系泊结构的侧视图。
在图8中，两个固定的旋转式起重机51、52设置在中央甲板20，立管54、54'从中央甲板20上悬挂。起重机51、52用于立管安装。图8中的构造可以可选地与立管悬台53、53'结合，以使得可以容纳大量立管(例如200个立管或更多立管)。
图9示出从船体3、3'延伸至海床的立管54、54'的展开的俯视图。
图10示出了船体3、3'连接到船首模块55的转动架系泊船舶1，船首模块55包括船首甲板结构56和连接至船首甲板结构的可旋转转动架57，其中转动架经由锚索组58、59、60锚固至海床。如图11所示，船1由包括支承相应的处理设备10、10'的船体甲板组件3、4；3'、4'的模块组成，其中各模块经由中央甲板20和船首模块55互连。
在图12和图13的实施方式中，钻机或修井机70放置在中央甲板20上，钻柱或立管71通过钻探设备70安装。移动门式起重机42、45可将立管部件或管段从甲板上的存储位置运输至钻探设备70，并且可进行操作以在船体3、3'的甲板结构4、4'上提升处理模块或设备72、73。

Claims (10)

1.一种浮式烃处理和存储结构(1)，包括：
第一组件和第二组件(2、2')，所述第一组件和所述第二组件(2、2')中的每个都包括具有间隔开的侧壁(5、6；5'、6')的船体(3、3')、一个或多个存储罐(7、7')和甲板结构(4、4')、使第一船体和第二船体(3、3')互连的连接结构、位于所述船体甲板结构(4、4')上的处理设备(10、10')、连接至海下烃井并连接至所述处理设备(10、10')和/或连接至所述存储罐(7、7')的至少一个烃立管(15)，以及
系泊系统(8、13、35、35')，所述系泊系统(8、13、35、35')将所述烃处理设备和存储结构(1)连接至海床(12)
其特征在于：
-每个船体(3、3')都包括桥接所述侧壁(5、6；5'、6')的相应的船体甲板结构(4、4')，
-所述连接结构包括中央甲板(20)，所述中央甲板(20)在所述船体甲板结构(4、4')的高度处或在所述船体甲板结构(4、4')的高度附近，沿所述船体(3、3')长度的至少70％延伸，所述中央甲板(20)支承以下特征中的一个或它们的组合：
-多个立管(54、54')，沿所述中央甲板的长度的至少三分之一，优选地沿所述中央甲板的长度的一半，从所述船体(3、3')之间的所述中央甲板(20)竖直延伸至所述海床，
-多个流体管(31)，沿所述中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿所述中央甲板长度的一半，水平支承在所述中央甲板上，以及
-至少一个钻机或修井机或起重机(51、52)。
2.如权利要求1所述的浮式烃处理和存储结构(1)，包括位于所述船体(3、3')之间的中间底部船体部分(32)、船首船体部分(34)和船尾船体部分(33)、以及至少一个流体存储罐(26)，所述至少一个流体存储罐(26)包括于所述中央甲板(20)下面的、两个所述船体(3、3')之间的空间内。
3.如权利要求1或2所述的浮式烃处理和存储结构(1)，其中，所述中央甲板(20)的宽度在所述船体的宽度W的0.2到0.5之间。
4.如权利要求1、2或3所述的浮式烃处理和存储结构(1)，其中，至少一个船体(3、3')沿其外壁设置有支承多个立管(41、54、54')的舷外立管支承结构(40、53、53')。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的浮式烃处理和存储结构(1)，所述中央甲板(20)支承沿所述中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿所述中央甲板长度的一半，从所述船体(3、3')之间的所述中央甲板竖直延伸至所述海床的多个立管(54、54')，和/或支承沿所述中央甲板长度的至少三分之一，优选地沿所述中央甲板长度的一半，水平支承在所述中央甲板(20)上的多个立管和/或管道元件(31)，所述结构包括沿每个船体(3、3')的外侧的轨道(43、43')、能够沿每个轨道位移的可移动支承件(44、44')、在所述支承件之间延伸并能够在所述中央区域(20)之上位移以提升所述立管和/或管道元件的提升构件(42)。
6.一种浮式烃处理和存储结构(1)，包括：
第一组件和第二组件(2、2')，所述第一组件和所述第二组件(2、2')中的每个都包括具有间隔开的侧壁(5、6；5'、6')的船体(3、3')、一个或多个存储罐(7、7')以及桥接所述侧壁的甲板结构(4、4')、使第一船体和第二船体(3、3')互连的连接结构、位于所述甲板结构上的处理设备(10、10')、连接至海下烃井并连接至所述处理设备(10、10')和/或连接至所述存储罐(7、7')的至少一个烃立管(15)，其中，所述连接结构包括中央甲板(20)，所述中央甲板(20)在所述船体甲板结构(4、4')的高度处或在所述船体甲板结构(4、4')的高度附近，至少沿所述船体(3、3')长度的70％延伸，以及
系泊系统(8、13)，所述系泊系统(8、13)将所述结构连接至海床(12)，
其特征在于，所述结构包括沿至少一个船体(3、3')的外侧并沿所述中央甲板(20)的轨道(43、43')、能够沿每个轨道位移的可移动支承件(44、44')、在所述支承件之间延伸并能够在相应的甲板结构之上位移的提升构件(42)。
7.如前述权利要求中的任一项所述的浮式烃处理和存储结构(1)，所述系泊系统包括转动架(57)，所述转动架(57)承载所述立管并连接至系泊到所述海床的系泊索(58、59、60)，所述连接结构包括船首甲板结构(56)，所述船首甲板结构(56)在所述船体甲板结构(4、4')的高度处或在所述船体甲板结构(4、4')的高度附近，可旋转地连接至所述转动架(57)，并连接至所述船体甲板结构(4、4')以及连接至所述中央甲板(20)。
8.如权利要求7所述的浮式烃处理和存储结构(1)，所述船首甲板结构(56)沿所述第一船体和所述第二船体(3、3')以及所述中央甲板(20)的结合宽度连接至所述船体甲板结构(4、4')。
9.如权利要求7或8所述的浮式烃处理和存储结构(1)，船首结构(55)从所述船首甲板结构(56)延伸至水位线以下，并且与所述船体的所述外侧壁(5、6')互连以形成大致封闭的船首。
10.构造浮式烃处理和存储结构的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供第一组件和第二组件(2、2')，所述第一组件和所述第二组件中的每个都具有带间隔开的侧壁(5、6；5'、6')的船体(3、3')、一个或多个存储罐(7、7')以及桥接所述侧壁的船体甲板结构(4、4')，
-使所述第一组件和所述第二组件通过连接结构互连，其中所述连接结构包括中央甲板(20)，中央甲板(20)所述在所述船体甲板结构(4、4')的高度处或在所述船体甲板结构(4、4')的高度附近，沿所述船体(3、3')长度的至少70％长度延伸，提供
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