CN117177908A - 用于船舶的分离式系泊系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种分离式系泊系统可以包括在水体中的至少两艘船舶和多个系泊缆。多个系泊缆可以附接到至少两艘船舶，并且配置为固定和保持至少两艘船舶在水体中相对于彼此的位置。至少两艘船舶中的第一船舶可以与至少两艘船舶中的第二船舶相邻。多个系泊缆可以附接到第一船舶和第二船舶的侧部。具有系泊缆的第一船舶的侧部和第二船舶的侧部可以面向水体的开放水域。
Description
技术领域
本文公开的实施例一般涉及系泊系统。更具体地说，本文公开的实施例涉及一种分离式系泊系统，用于在海上作业中附接到船舶并保持船舶靠近其它船舶。
背景技术
在油田作业中，近海船舶，如平台供应船舶(PSV)、近海驳船、锚处理船舶、建造支持船舶(CSV)、钻井船舶、修井船舶、破冰船舶、起重船舶、电缆铺设船舶、地震船舶和消防船舶，通常用于各种任务，包括但不限于碳氢化合物勘探、碳氢化合物钻井和生产、碳氢化合物的保存和运输、安全平台和重型起重机。在作业之前、期间和之后，额外的支持和/或使用额外的设备可能有利于作业的成功，以便稳定船舶。历史上，近海船舶可以使用系泊系统来保持在水体中的位置。在传统的系泊系统中，近海船舶通过系泊缆锚定就位。传统的系泊系统可以包括各种配置，例如但不限于悬链系泊系统、绷腿系泊系统、张力腿系泊系统、单点(浮标、塔或转台)系泊系统或分散系泊系统。
此外，油田作业可以包括产品的船舶对船舶输送，而近海船舶仍留在水体中。使用浮式设施生产碳氢化合物或其他加工厂可以加快生产进度。然而，加工厂可能没有卸载运输包裹所需的存储，因此需要使用存储船舶或浮动存储单元(“FSU”)，其他承运人可以将足够包裹大小的货物运送到该存储船舶或浮动存储单元。虽然传统方法达到了目的，但是两个近海船舶之间的接近以及如何保持它们之间的安全距离出现了问题。传统系泊系统的使用要求两艘近海船舶之间的距离很大。在一个非限制性的例子中，为了输送低温材料，例如液化天然气(“LNG”)，输送软管的长度可能限制在小于30米，这使得两艘船舶的传统系泊系统具有挑战性、需要耗时且资源密集，使得其不可行。
发明内容
提供本概述以介绍将在下文的详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。
一方面，本文公开的实施例涉及一种分离式系泊系统。分离式系泊系统可以包括在水体中的至少两艘船舶和多个系泊缆。多个系泊缆可以附接到至少两艘船舶，并且配置为固定和保持至少两艘船舶在水体中相对于彼此的位置。至少两艘船舶中的第一船舶可以与至少两艘船舶中的第二船舶相邻。多个系泊缆可以附接到第一船舶的侧部和第二船舶的侧部。具有系泊缆的第一船舶的侧部和第二船舶的侧部可以面向水体的开放水域。
另一方面，本文公开的实施例涉及一种方法。该方法可以包括将至少两艘船舶中的第一船舶与在至少两艘船舶中的第二船舶相邻放置；将系泊缆附接到第一船舶面向水体的开放水域的侧部和第二船舶面向水体的开放水域的侧部；用系泊缆固定第一船舶和第二船舶在水体中的位置；以及用系泊缆保持第一船舶和第二船舶的固定位置。
再一方面，本文公开的实施例涉及一种系统，该系统可以包括在水体中与浮式存储单元相距一定距离的生产船舶。该系统还可以包括附接到生产船舶和浮式存储的多个系泊缆，该多个系泊缆可以配置为固定和保持生产船舶和浮式存储在水体中相对于彼此的位置。该系统还可以包括附接到生产船舶的第一相邻侧和浮式存储的第二相邻侧的输送软管，输送软管可以配置为将低温材料从生产船舶输送到浮式存储。第一相邻侧和第二相邻侧可以彼此面对。多个系泊缆可以附接到生产船舶的第一相对侧和浮式存储单元的第二相对侧。第一相对侧可以与第一相邻侧相对，第二相对侧与第二相邻侧相对。
根据以下说明和所附权利要求，本公开的其他方面和优点将显而易见。
附图说明
图1示出了根据本公开一个或更多个实施例的用于近海船舶的分离式系泊系统的流程图。
图2A-图2B示出了根据本公开一个或更多个实施例的用于近海船舶的分离式系泊系统的示例。
具体实施方式
现将参照附图详细描述本公开的特定实施例。为一致起见，各图中相同的元件可以用相同的附图标记表示。此外，在本公开的实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的更彻底的理解。然而，对于本领域普通技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施这里公开的实施例。在其他情况下，对众所周知的特征没有详细描述，以避免不必要地复杂化描述。
此外，本领域普通技术人员应理解，当描述第一元件与设置在其上的第二元件时，应理解，该设置可以为直接将第一元件设置在第二元件上，或间接将第一元件设置在第二元件上。例如，第一元件可以直接设置在第二元件上，例如通过使第一元件和第二元件彼此直接接触，或者第一元件可以间接设置在第二元件上，例如通过使第三元件和/或附加元件设置在第一和第二元件之间。如本文所使用的，术语“附接”或“联接”或“联接到”或“连接”或“连接到”可以表示建立直接或间接连接，并且除非明确指出，否则不限于任何一种。在可能的情况下，在附图中使用相似或相同的附图标记来标识共同或相同的元件。附图不一定按比例绘制，为了清楚起见，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示。
一方面，本文公开的实施例一般涉及分离式系泊系统。在一个或更多个实施例中，分离式系泊系统可以设计用于船舶，特别是近海船舶或结构。此外，在此公开的实施例是参照浮式船舶，用表示近海船舶的术语来描述的，但是表示近海结构(即，任何平台或半潜式平台)的任何术语都不应被视为限制本公开的范围。还应理解，本文所述的各种实施例可以用于海上油气作业的各个阶段，例如井场准备、钻井、完井、废弃等。以及在其他环境中，例如修井钻机、压裂安装、试井安装、油气生产安装，而不脱离本公开的范围。实施例仅被描述为有用应用的示例，其不限于这里的实施例的任何具体细节。在其他实施例中，分离式系泊系统可以设计用于任何海洋环境，而不脱离本公开的范围。
根据本文的实施例，分离式系泊系统是包括多个系泊缆的系统，用于系泊在水体中彼此靠近的至少两艘船舶。在一个非限制性示例中，多个系泊缆中的第一组系泊缆附接到第一船舶，多个系泊缆中的第二组系泊缆附接到第二船舶。此外，弹簧缆可以连接在第一船舶和第二船舶之间，以进一步帮助保持第一船舶和第二船舶的相对位置。此外，可以在第一和第二船舶的本体上设置护舷，以防止两艘船舶之间的碰撞。通过分离第一船舶和第二船舶之间的多个系泊缆，消除了对两艘船舶上的完整系泊系统的需要，使得两艘船舶可以保持紧密靠近，同时显著降低HSE风险、潜在的设备损坏、不必要的停工期，并改善了船舶对船舶输送。如美国专利号8561563和美国专利号9272755的现有技术中所述，其全部内容在此引入作为参考，传统方法需要大量的系泊配置来并排系泊两艘船舶。这种传统方法可以既费时又会增加HSE风险。因此，本公开中的一个或更多个实施例可以用于克服这些挑战，并提供优于并排系泊两艘船舶的传统方法的额外优点，这对于阅读本公开的本领域普通技术人员来说是显而易见的。
参考图1-图2B，本公开描述了用于并排系泊船舶的分离式系泊系统(“SMS”)100的系统和方法。在一些实施例中，SMS100在近海处(在水体中)使用，以保持两艘船舶彼此靠近的位置。SMS100可以使用多种系泊缆来将船舶稳定在一个位置，使得船舶可以并排以完成产品从船舶对船舶的输送(即，将设备从一艘船舶移动到另一艘船舶、输送碳氢化合物或低温材料、定期维修、更换设备等)。本领域技术人员将理解SMS100如何能够实现提高性能、减少非生产时间(NPT)、以及提高设备寿命和维护。
参考图1，在一个或更多个实施例中，显示了部署在近海处的SMS100的系统流程图。SMS100包括待联接到(多个)船舶的多个系泊缆101。此外，还应当理解，根据船舶的尺寸、形状和构造(及其用途)，可以使用不同尺寸、数量和/或类型的系泊缆。例如，多个系泊缆101中的每个系泊缆可以是绳索、金属丝、缆绳、链条或其组合。在非限制性示例中，多个系泊缆101的每个系泊缆可以由纤维材料、剑麻、大麻、亚麻、棉花、钢丝、金属链、聚乙烯(例如，DYNEEMA和SPECTRA)、聚丙烯、聚酯(例如，PET、LCP、VECTRAN)、尼龙、芳族聚酰胺(例如，TWARON、TECHNORA和KEVLAR)、丙烯酸树脂(例如，DRALON)或其任意组合制成。在一些实施例中，多个系泊缆101可以分成第一组系泊缆102和第二组系泊缆103。第一组系泊缆102可以附接到第一船舶104，使得系泊缆102的第一端联接到第一船舶104，并且系泊缆102的第二端锚定以保持第一船舶104的位置。此外，第二组系泊缆103可以附接到第二船舶105，使得系泊缆103的第一端联接到第二船舶105，并且系泊缆103的第二端锚定以保持第二船舶104的位置。还可以设想，第一船舶和第二船舶可以是任何近海结构。在非限制性实例中，第一船舶104可以是使用在浮式设施上的加工厂的生产船舶，第二船舶105可以是存储船舶或浮式存储单元(“FSU”)。
使用SMS100，第一船舶104和第二船舶105可以使用多个系泊缆101以系泊在水体中，使船舶104、105彼此靠近。通过使船舶104、105彼此靠近，船舶104、105可以具有相邻侧和开放侧。第一船舶104的相邻侧可以面向第二船舶105的相邻侧。船舶104、105的开放侧可以与船舶104、105的相邻侧相对。船舶104、105的开放侧可以是面向开放水域的侧部。此外，船舶104、105的相邻侧可以没有系泊缆，使得多个系泊缆101仅在船舶104、105的开放侧上。在非限制性示例中，第一船舶104和第二船舶105系泊在彼此相距小于30米的距离处，例如相距2至25米之间的距离，或者相距5至15米。还可以设想，一个或更多个输送软管可以在第一船舶104和第二船舶105之间互连，使得低温材料(例如液化天然气)可以从第一船舶104输送到第二船舶105，反之亦然。
仍参照图1，在一个或更多个实施例中，一个或更多个弹簧缆106可以连接至第一船舶104和第二船舶105。弹簧缆106可以具有附接到第一船舶104的第一端和附接到第二船舶105的第二端，使得第一船舶104和第二船舶105保持彼此的相对位置。弹簧缆106可以由与多个系泊缆101相同的材料制成。此外，弹簧缆106可以限制第一船舶104和第二船舶105相对于彼此的前后运动。
在一些实施例中，第一船舶104和/或第二船舶105可以包括附接在其上的一个或更多个护舷107。护舷107可以附接到船舶104、105的外表面，以防止第一船舶104的本体和第二船舶105的本体之间的碰撞，从而防止对船舶104、105的损坏。护舷107可以由橡胶材料制成。
尽管图1中未显示，但在一个或更多个实施例中，SMS100中可以包括一个或更多个传感器。在非限制性示例中，传感器可以是麦克风、超声波、超音波、声音导航和测距(声纳)、无线电检测和测距(雷达)、声音、压电、加速度计、温度、压力、重量、位置或本领域中任何已知的传感器，以检测船舶104、105和多个系泊缆101的位置或状况的变化。例如，一个或更多个传感器位于船舶104、105和/或多个系泊缆101的任何系泊缆上，在这些位置上，它们能够收集数据，能够检测任何损坏/磨损，并确定所述船舶或系泊缆的位置或运动。此外，全球定位系统(“GPS”)设备也可以用于监控船舶104、105的位置。此外，本领域技术人员将意识到动态定位系统(即，船舶马达)可以如何与SMS100结合使用，以帮助保持船舶104、105在水体中的位置。还可以设想，关于船舶104、105的位置的信息可以从现有的控制系统(即，在一个或两艘船舶上的计算机/控制面板)访问和运行，并且可以包括显示器以及允许远程访问控制系统。
现在参考图2A，根据一个或更多个实施例示出了部署在水体200中的SMS100的透视图。第一船舶104和第二船舶105在浮力下漂浮在水体200内。如上所述，第一船舶104和第二船舶105可以用多个系泊缆101系泊，彼此相距小于30米的距离。由图2A进一步示出，在第一船舶104上使用的第一组系泊缆102可以包括在第一船舶104的船舶首201处的系泊缆101A和在第二船舶105相对侧(左舷或右舷)处的第一船舶104的船舶尾202处的系泊缆101B。此外，在第二船舶105上使用的第二组系泊缆103可以包括在第二船舶105的船舶首203处的系泊缆101C和在第一船舶104相对侧(左舷或右舷)处的第二船舶105的船舶尾204处的系泊缆101D。进一步设想系泊缆101A-D的一端连接到船舶104、105，并且系泊缆101A-D的远端锚定。在一个非限制性示例中，系泊缆101A-D可以联接到在船舶104、105的船舶体上的锚定点(例如，系索或导缆钩)。此外，尽管系泊缆101A-D以成对的系泊缆示出，但是本领域技术人员将会理解，这仅仅是出于示例的目的示出的，并且可以使用任何数量的系泊缆。还可以设想，虽然系泊缆101A-D示出附接到船舶104、105的船舶首和船舶尾，但是系泊缆101A-D可以附接到船舶104、105的任何部分。
在一个或更多个实施例中，弹簧缆106可以包括连接船舶104、105相邻侧的船舶首弹簧106A和船舶尾弹簧106B。弹簧缆106A、106B可以从第一船舶104到第二船舶105以一定角度向前或向后倾斜延伸，以限制所述船舶的相对前后运动。在非限制性示例中，如果船舶104、105中的一个试图逆着船舶尾弹簧106B向后移动，船舶尾弹簧106B将迫使所述船舶104、105的船舶尾202、204向内，并且迫使所述船舶104、105的船舶首201、203向外(或者在使用船舶首弹簧106A的情况下反之亦然)，以保持船舶104、105相对于彼此的位置。还可以设想，弹簧缆106A、106B可以在船舶首201、203处、船舶尾202、204处或者在船舶104、105的中间、船舶中部或者弹簧夹板处附接到船舶104、105。在一些实施例中，弹簧缆106A、106B可以由与多个系泊缆101相同的材料制成。此外，弹簧缆106A、106B可以是与用于停靠船舶104、105的弹簧缆相同的弹簧缆。
在图2B中，根据一个或更多个实施例示出了部署在水体200中的SMS100的前视图。由于第一船舶104和第二船舶105在浮力下漂浮在水体200内，所以所述船舶104、105的船舶体的一部分可以在水下。还可以设想，多个系泊缆101可以固定在位于水体200的表面200A下方的所述船舶104、105的船舶体的一部分上的导缆钩上。如图2B进一步所示，多个系泊缆101的每个系泊缆可以具有三个部分。在非限制性示例中，每个系泊缆可以具有连接到船舶104、105的顶部205、连接到海床200B中的锚208(例如吸力桩锚)的底部206、以及连接在顶部205和底部206之间的中间部分207。在一些实施例中，顶部205是链缆，中间部分207是聚酯缆，底部206是链缆。为了保持船舶104、105在水体200中的位置，多个系泊缆101中的每个系泊缆都处于张紧状态。在非限制性示例中，为了保持船舶104、105在水体200中的位置，在系泊缆(101)联接到船舶(104、105)的点处沿竖直方向Tv和水平方向Th的张力与在系泊缆(101)联接到锚(208)的点处沿竖直方向Tv和水平方向Th的张力相等且相反。本领域技术人员将理解，如何使系泊缆(101)的一端联接到船舶(104，105)以及系泊缆(101)的远端联接到锚(208)，SMS100可以允许船舶(104，105)在水体200中的位置保持20年或更长时间。
在一个或更多个实施例中，一个或更多个护舷107从船舶(104，105)的船舶体延伸。此外，一个或更多个护舷107可以是可移除的或永久固定到船舶(104，105)的船舶体。此外，一个或更多个护舷107可以是在水体200中的浮动护舷。一个或更多个护舷可以用于吸收靠在船舶(104，105)的船舶体上的能量，从而可以防止对船舶(104，105)的船舶体的损坏。为了吸收能量，一个或更多个护舷107可以由橡胶、泡沫弹性体、塑料或它们的任意组合制成。还可以设想，一个或更多个护舷107可以基于最适合的应用来选择，该应用取决于许多变量，包括船舶(104、105)的尺寸和排水量、最大允许间距、停泊结构、潮汐变化和其他特定于泊位的条件。在非限制性示例中，一个或更多个护舷107可以是圆柱形护舷、拱形护舷、单元护舷、锥形护舷、气动护舷、水下液压气动护舷(“SHPF”)、泡沫弹性体护舷、D型护舷、方形护舷、翼形护舷、锁眼护舷、拖船舶护舷、实心橡胶护舷、浮动橡胶护舷或其任意组合。此外，本领域技术人员将理解如何设计一个或更多个护舷107以满足在PIANC“护舷系统设计指南”、日本工业标准(“JIS”)和英国标准BS 6349-4：2014中设定的标准。
此外，本公开的方法可以包括使用分离式系泊系统和其他系统，如图1-图2B所示。因为该方法可以应用于任何实施例，所以不引用附图标记，以避免不同实施例之间的编号混淆。
最初，将第一船舶和第二船舶放置在水体中，并将船舶彼此相邻放置。然后使用多个系泊缆来固定和保持在水体中船舶的相对位置。在一个非限制性示例中，系泊缆附接到第一船舶和第二船舶。例如，系泊缆可以仅附接到第一船舶和第二船舶面向开放水域的侧部。通过将系泊缆仅附接到开放水域侧，面向第二船舶侧部的第一船舶的侧部可以没有系泊缆。此外，系泊缆的远端附接到锚定在海床中的对应锚。一旦系泊缆具有附接到第一船舶和第二船舶的一端和附接到对应锚的远端，第一船舶和第二船舶的相对位置就固定并保持在水体中。还可以设想，第一船舶可以首先定位和系泊在水体中，然后第二船舶与在第一船舶相邻放置，然后系泊在所述位置。本领域技术人员将理解如何在第一船舶和第二船舶中分离系泊缆，使得每艘船舶不需要完整的系泊系统。
接下来，一个或更多个弹簧缆的第一端可以附接至第一船舶，一个或更多个弹簧缆的第二端可以附接至第二船舶。一个或更多个弹簧缆有助于保持第一船舶和第二船舶相对于彼此的位置。此外，一个或更多个弹簧缆可以从第一船舶到第二船舶形成角度，以限制所述船舶相对于彼此的前后运动。还设想在第一船舶和/或第二船舶的船舶体上设置一个或更多个护舷，以帮助防止第一船舶和第二船舶的船舶体之间的碰撞。此外，本领域的技术人员将会理解，在第一船舶和第二船舶分离系泊在水体中的情况下，第一船舶和第二船舶如何可以在水体中彼此隔开并保持相距小于30米的距离。在第一船舶和第二船舶彼此相距小于30米(例如相距2至25米，或者相距5至15米)的情况下，一个或更多个输送软管可以从第一船舶连接到第二船舶，使得诸如低温流体的材料可以在第一船舶和第二船舶之间输送。
虽然已针对有限数量的实施例对本公开进行了描述，但受益于本公开的本领域技术人员将会意识到，在不脱离本文所述的本公开范围的情况下，可以设计其他实施例。因此，本公开的范围应该仅由所附权利要求来限定。
Claims (20)
1.一种分离式系泊系统，该分离式系泊系统包括：
在水体中的至少两艘船舶；和
多个系泊缆，其附接到至少两艘船舶，并配置为固定和保持至少两艘船舶在水体中相对于彼此的位置，
其中至少两艘船舶中的第一船舶与至少两艘船舶中的第二船舶相邻，
其中多个系泊缆附接到第一船舶的侧部和第二船舶的侧部，并且
其中具有系泊缆的第一船舶的侧部和第二船舶的侧部面向水体的开放水域。
2.根据权利要求1所述的分离式系泊系统，其中第一船舶是生产船舶，第二船舶是存储船舶或浮式存储单元。
3.根据权利要求1所述的分离式系泊系统，还包括一个或更多个弹簧缆，一个或更多个弹簧缆具有附接至第一船舶的第一端，附接至第二船舶的第二端，其中一个或更多个弹簧缆配置为保持第一船舶和第二船舶彼此的相对位置。
4.根据权利要求1所述的分离式系泊系统，还包括附接到第一船舶和/或第二船舶的护舷，其中护舷配置为防止第一船舶的本体和第二船舶的本体之间的碰撞。
5.根据权利要求1所述的分离式系泊系统，其中多个系泊缆中的每个系泊缆包括至少一个链缆和聚酯缆。
6.根据权利要求5所述的分离式系泊系统，其中系泊缆的一端连接至对应的船舶，而系泊缆的远端连接至锚。
7.根据权利要求6所述的分离式系泊系统，其中锚是设置在水体的海床上的吸力桩锚或在水体的表面上的浮标。
8.根据权利要求1所述的分离式系泊系统，其中第一船舶和第二船舶彼此的距离小于30米。
9.根据权利要求8所述的分离式系泊系统，还包括附接在第一船舶和第二船舶之间的输送软管，其中输送软管配置为输送低温材料。
10.一种用于在水体中分离式系泊至少两艘船舶的方法，该方法包括：
将至少两艘船舶中的第一船舶与至少两艘船舶中的第二船舶相邻放置；
将系泊缆附接到第一船舶面向水体的开放水域的侧部和第二船舶面向水体的开放水域的侧部；
用系泊缆固定第一船舶和第二船舶在水体中的位置；和
用系泊缆保持第一船舶和第二船舶的固定位置。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将一个或更多个弹簧缆的第一端附接到第一船舶；
将一个或更多个弹簧缆的第二端附接到第二船舶；和
用一个或更多个弹簧缆保持第一船舶和第二船舶相对于彼此的相对位置。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在第一船舶和/或第二船舶上提供护舷；和
通过护舷防止第一船舶的本体和第二船舶的本体之间的碰撞。
13.根据权利要求10所述的方法，其中固定第一船舶和第二船舶的位置包括将每个系泊缆的远端附接至锚。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括将锚锚定在水体的海床中。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括保持第一船舶和第二船舶彼此的距离小于30米。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括经由输送软管在第一船舶和第二船舶之间输送低温材料。
17.一种系统，包括：
在水体中与浮式存储单元相距一定距离定位的生产船舶；
多个系泊缆，其附接到生产船舶和浮式存储，其中多个系泊缆配置为固定和保持生产船舶和浮式存储在水体中相对于彼此的位置；和
附接到生产船舶的第一相邻侧和浮式存储的第二相邻侧的输送软管，其中输送软管配置为将低温材料从生产船舶输送到浮式存储，
其中第一相邻侧和第二相邻侧彼此面对，
其中多个系泊缆附接到生产船舶的第一相对侧和浮式存储的第二相对侧，以及
其中第一相对侧与第一相邻侧相对，第二相对侧与第二相邻侧相对。
18.根据权利要求17所述的系统，还包括一个或更多个弹簧缆，一个或更多个弹簧缆具有附接到生产船舶的第一相邻侧的第一端和附接到浮式存储的第二相邻侧的第二端，其中一个或更多个弹簧缆配置为保持生产船舶和浮式存储彼此的相对位置。
19.根据权利要求17所述的系统，还包括附接到生产船舶的第一相邻侧和/或浮式存储的第二相邻侧的护舷，其中护舷配置为防止生产船舶和浮式存储之间的碰撞。
20.根据权利要求17所述的系统，其中生产船舶和浮式存储间隔的距离在5至25米之间。
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