CN1120786C - 使碳氢化合物储油船中系泊转台的爆炸可能性最小化的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请揭示了一可拆开的卡盘浮体(24)与一浮动用于产品储存和卸载的储油船的一内部转台(14)的改进的连接。来自水下油井的诸竖管(30)利用快速拆开/连接装置(38)连接于诸管道(36),这些管道延伸通过转台(14),然后通过一产品回转接头(100)连接于导向该储油船上的储罐的诸管子。提供了一用来形成一封闭空间的结构,以封闭在卡盘浮体(24)的顶部的连接装置(38)。一通风轴(52)从该封闭的容积通过转台(14)的顶部通到大气。还在该封闭空间里设置了一强制流通的空气管(48),以在正常的操作期间通过通风轴(52)给该空间(46)通风。如果检测到在该封闭空间(46)里有漏入的气体,就关闭强制流通的空气管。在连接装置(38)四周的该小容积很快就充满了碳氢化合物气体,以在该封闭空间(46)里形成一高的气体/空气比,这样就大大减小了爆炸的危险。
Description
本申请根据1998年6月11日提交的临时申请60/088,973要求优先权。
技术领域
本发明总的涉及于连接于水下油井的浮动的碳氢化合物储油船,具体地说是具有锚固于海底的一转台或转塔的储油船,此储油船则在该转台周围随风摆动。
特别是,本发明涉及一种结构,该结构包容位于一竖管与一管道之间的一接头,其中,该竖管延伸至在海底的一碳氢化合物源,该管道通向浮动储油船的一产品储存空间,该空间具有一通风系统,用来当从该接头泄漏出碳氢化合物时防止发生爆炸。
背景技术
在用于开发近海石油资源的浮动储油船的系泊系统中,常常使用一种锚固于海底并安装在该浮动储油船壳中的一开口里的一转台或转塔,该储油船围着该转台随风摆动。产品竖管或立管从水下油井延伸到该转台,并连接于在该转台的下部或轴的诸管道上,以便将碳氢化合物产品传输给该储油船的储存区。诸延伸到水下油井的竖管或用于这些井的歧管常由一卡盘浮体(spider buoy)所支承,该卡盘浮体可释放地连接于该转台;该卡盘浮体与转台之间有管道连接,以便传送产品。从这些管接头可能泄漏出来的基于碳氢化合物的气体,如果达到某一气体/空气混合物比,是具有高度爆炸性的。所述气体/空气比例是1%至17%的碳氢化合物气体对空气之比。该下转台轴通常在船里具有一开阔的空间或容积,此空间基本上在所有侧面都是被封闭的。紧密封闭(缺乏通风)的这个大容积,如果发生爆炸的话,有可能产生非常强劲的破坏性的爆破高压。
美国专利5,393,760在其附图6、7中表示了一种水下浮筒,该浮筒携有一竖管,该竖管选择性地与一转台连接或脱离该转台,在该转台的底部与一系泊浮筒的顶部之间设有一容器。但是,该专利未曾建议过:由浮筒携有的该竖管在何处连接于通向储油船的产品储存空间的管道,或者,设有一种结构,用以使当从位于一密闭区里的一接头泄漏出气体时将会发生爆炸的可能性最小化。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种改进的系泊系统,该系统设有一种使碳氢化合物储油船中的系泊转台的爆炸可能性最小化的结构。
在从水下油井出来的柔性水下竖管与转台上的管道连接的区域里,按照本发明,在这些接头的周围设有一较小的容积或空间。为了阻止任何泄漏的气体转移到下转台的大容积里,将这一区域(小容积)与下转台的其余部分密封隔离。还从这一被封闭的空间设置一空气可自由流动的通风轴伸到该转台的与大气相通的上方端部。由于可在一卡盘浮体与一转台之间提供该较小的密封隔离区,任何泄漏气体将很快以一种浓度很高不易着火的气体/空气混合物使该小空间饱和。从而,该较小的容积或区域在爆炸范围保持一相对较短的时期。对转台的上方端部的自由通风也将消灭在这一区域里产生的任何压力升高(积聚)。因此,如果发生爆炸,其中留住的气体的体积比已有的设计小得多。该较小的容积大大减小了由于爆炸高压造成损害的可能性。该较小的密封隔离区还设有一强制流通的空气通风设备,如果该区域需要有人进入,该设备能被用来提供新鲜空气。
以下的说明书和附图将使本发明的其他目的和特点变得更为清晰。
附图说明
图1是本发明的示意图,它示出了用于给下转台轴和一相对较小的下转台区或腔室通风的通风装置,在该腔室里来自一卡盘浮体的诸产品竖管连接于转台诸管道,以将产品传送给该储油船的合适的储存区域;以及
图2A和2B是一储油船的一部分的截面图,该储油船具有一锚固于海底的转台并包括一卡盘浮体,该卡盘浮体可脱开地连接于转台,而由该卡盘浮体携带的诸竖管则可卸地连接于诸管道,以将产品传送给该储油船的诸储存区。
具体实施方式
请参阅诸附图。图中示意性地示出了使碳氢化合物储油船的系泊的转台中的爆炸可能性最小化所用的装置,其中,标号为“10”的浮动储油船具有一延伸通过其外壳的垂直开口12。总的以标号“14”表示的一转台安装在该开口12里的上方和下方支撑组合件16之上,以使储油船10可以围着转台14随风摆动。图2B中示出的锚定支腿18连接于浮体24并锚定于海底。当该浮体24固定于转台14上时,诸锚定支腿可防止转台14的转动。或者,锚定支腿可直接固定于转台14上。在所示的最佳实施例中,转台14的下端部20具有一由诸侧壁22和一水平隔壁6形成的下部腔室,在该腔室里总的以标号“24”表示的一卡盘浮体可释放地安装在一停泊位置。
如图2B所示,卡盘浮体24被链条26拉入转台14里的停泊位置内。对齐销28将该卡盘浮体24对齐以加以停泊。在转台14和卡盘浮体24上的互锁装置将卡盘浮体可释放地锁定于转台14。从卡盘浮体24垂下来的诸竖管30延伸到海底上的水下油井。供液压流体和电缆用的供应管道32也由卡盘浮体24携带。转台14里的之管道36由速接速卸装置连接于诸竖管30。诸管道36延伸到上方歧管40,以通过一产品回转接头100传送到储油船10内的合适的储存区。还提供合适的速卸装置42将诸供应管道32连接于合适的供应管线44处。
如图1、2A和2B所示,在卡盘浮体24与转台14之间在浮体14的停泊位置提供一相对较小的被封闭的空间或容积46。该空间或容积46是由卡盘浮体24的顶部4,下转台和卡盘浮体的侧壁22和21,以及在转台14的底部的一水平隔壁6形成或限定的。一空气供应管道48通过该隔壁6延伸至该空间46并由阀门50加以控制。在管道58与隔壁6上的一孔之间的一密封件56基本上防止了通过隔壁6的气体排放(泄漏)。
一通风管52从空间46延伸到邻近于一回转接头100的上端的大气空间。在通风管52与隔壁6上的一孔之间的一密封件56基本上防止了通过在隔壁6上用于通风管52的孔的气体的排放。封闭的空间46是提供给工作人员当浮体24停泊时将竖管30连接于诸速卸装置38上的。为了防止(或尽量减小)空气进入封闭空间46或防止及尽量减小任何碳氢化合物气体从该空间的排出,也围绕诸管道36和一液压闭锁装置用的外壳58设置合适的密封件56,拉入链条26也容纳在该外壳里如图1所示。诸密封件也可设置在诸竖管30、供应管道32和在卡盘浮体的顶部的液压接头外壳之间。在卡盘浮体的顶部4处的这种密封件没有隔壁6上的密封件那么重要,它们不是必不可少的,这是因为在浮体24的顶部的气体泄漏不大可能集聚在转台的主要的内部空腔里。位于下转台的侧壁22的配合表面与卡盘浮体的侧壁21之间的区域102也设置有密封件。因此,在速卸装置38的位置处或其他位于封闭空间46里的区域的任何气体泄漏将被碳氢化合物气体/空气比在爆炸比1.5-16.5%以上的混合物很块地饱和。
上面所说的范围1.5%-16.5%是引自下表所示的石油和天然气工业中所使用的可爆炸的碳氢化合物气体与空气混合物的爆炸比,而被石油和天然气工业所公认的一范围是5%-15%。但是,可爆炸的碳氢化合物气体混合物随具体的空气/气体混合物的不同而不同。例如,下表的几种气体就具有不同的碳氢化合物气体的空气/气体可爆炸的爆炸比的上限和下限。
气体
空气/气体爆炸%的下限
空气/气体爆炸%的上限
甲烷 4.4 16.5
乙烷 2.9 13.0
丙烷 2.0 9.5
N-丁烷 1.5 9.0
I-丁烷 1.8 8.4
围绕一可能的碳氢化合物泄漏源的容积46的较小尺寸还具有其他的优点。如果发生爆炸,只涉及到相对较小容积里的储留气体,这就减小了损害的可能性。如果发生气体泄漏,空间46位于该爆炸范围内的时间较短,这是由于空间46是最小体积并与空气源或供给源是密封隔离的。通风管52向上延伸到回转接头的上端并与大气连通。通风管52防止在空间46里形成的任何压力的升高。
在操作时,当卡盘浮体24停泊时,由工作人员在空间46里设置了快速拆开装置38。强制流通的空气通过管道48供给空间46并排出通风管52以作通风。当探测到空间46里有气体时,空气供给源48被关闭并使空间46自然地向大气通风。由于空间46相对较小,因为没有任何点燃源它将很快超过15%的气体与空气之比,空间46就迅速变成含气体多的空间。在超过15%比例之后,加上空间46又是密封的,故能大大减小爆炸的危险。
尽管图2A和2B没有示出图1中所示的密封件56,但也可为管状件提供人们所熟知的的合适的密封件56。尽管图示出的快速拆开装置38是手动操作的,可以理解的是,这些快速拆开装置38在有些情况下也是可以遥控操作的。由于有了相对较小的被密封隔离的空间46,转台14的上部可免遭受可能的爆炸高压,这是因为即便发生爆炸,爆炸也只是被限制在空间46里。
尽管详细图示了本发明的一最佳实施例,显然,那些熟悉本领域的技术人员完全可对本发明的最佳实施例作出种种修改和变型。
Claims (7)
1.一种改进的系泊系统,该系统具有一内部转台(14),该转台可转动地被支承于一储油船上并包括一卡盘浮体(24),该卡盘浮体被设置和设计成可释放地连接于所述转台(14)的一底端,所述卡盘浮体(24)携有一竖管(30),该竖管(30)被设置和设计成将来自一海底碳氢化合物产品源的碳氢化合物产品传送给所述储油船,所述转台(14)包括一由一连接装置(38)连接于所述竖管(30)的管道(36);该系泊系统还具有一结构,该结构在所述转台的底端并在所述浮体的顶表面之上形成了一封闭空间,其特征在于:
所述封闭空间由在所述转台(14)的所述底端的一隔壁(6)、所述卡盘浮体(24)的所述顶端(40)和所述卡盘浮体和所述转台的诸侧壁(21,22)形成,这些侧壁分别从所述卡盘浮体的所述顶端和在所述转台(14)的所述底端的所述隔壁(6)延伸;
位于所述竖管(30)与所述管道(36)之间的所述连接装置(38)位于所述封闭空间里;以及
一通风轴(52),该轴被安装成延伸在所述封闭空间与一通向大气的位置之间;以及,其中,
所述管道(36)延伸通过在所述隔壁(6)上的一第二孔;以及
一第一密封(56)设置在所述管道(36)与所述第一孔之间,以及一第二密封(56)设置在所述通风轴(52)与所述第二孔之间。
2.如权利要求1所述的改进的系泊系统,其特征在于,所述改进还包括一空气管(48),该管连接于一通向所述封闭空间的强制流通空气源,所述空气管具有一设在其中的阀门(50),以控制通过所述空气管(48)向所述封闭空间(46)里施加的通风空气。
3.如权利要求1所述的改进的系泊设备,其特征在于:
所述卡盘浮体的诸所述侧壁(21,22)和所述隔壁包括一设在它们之间的密封件(102)。
4.如权利要求1所述的改进的系泊设备,其特征在于:
所述连接装置(38)是一快速连接/拆开连接装置,由此,所述转台(14)借助于一液压联接器可释放地连接于所述卡盘浮体(24)。
5.一种改进的系泊系统,该系统具有一内部转台(14),该转台可转动地被支承于一储油船上并包括一卡盘浮体(24),该卡盘浮体被设置和设计成可释放地连接于所述转台的一底端,所述卡盘浮体携有一竖管(30),该竖管被设置和设计成将来自一水下碳氢化合物产品源的碳氢化合物产品传送给所述储油船,所述转台包括一由一联接器连接于所述竖管的管道(36),其特征在于:
所述卡盘浮体和所述转台被设置和设计成当它们彼此连接时围绕着所述联接器形成一小容积的封闭空间;
所述联接器是一快速连接/拆开联接器(38),该联接器把由所述卡盘浮体携带的所述竖管的一顶端和连接于所述转台的所述管子的一底端连接起来;
所述封闭空间具有:
延伸在所述封闭空间与通向大气的一位置之间的一通风轴(52),以及
通向所述封闭空间的一与强制流通的空气源相连接的一空气管(48),所述空气管具有一设在其中的阀门(50),以用来控制通过所述空气管(48)向所述封闭空间施加的通风空气,
由此,围绕着所述快速连接/拆开联接器(38)设置的所述小容积封闭空间在正常情况下能用强制流通的空气通过所述空气管(48)进行通风,在探测到泄漏的情况下,该空间很快被一种气体/空气混合物饱和,该种混合物太浓以致不会爆炸。
6.如权利要求5所述的改进的系泊系统,其特征在于:
所述卡盘浮体具有一面朝上的表面(4),所述竖管(30)终止在所述面朝上的表面(4)之上;
所述转台具有一面朝下的表面(6),所述管子(36)终止在所述面朝下的表面(6)之下;以及,其中
所述卡盘浮体和所述转台被设置和设计成当它们彼此连接时,在所述卡盘浮体的所述面朝上的表面(4)与所述转台的所述面朝下的表面(6)之间设有足够的高度,以便设置连接所述竖管(30)和所述管子(36)的所述快速连接/拆开联接器(38)。
7.如权利要求5所述的改进的系泊设备,其特征在于:
所述通风轴(32)和所述空气管(48)设置成通过所述转台(14)的所述面朝下表面(6)上的诸开孔,并相对于诸所述开孔被密封,以防止泄漏的气体进入所述转台的内部。
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