EP4355647A1 - Procédé et dispositif d'estimation d'une probabilité d'un endommagement dû au ballottement d'un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide entre deux ouvrages flottants - Google Patents

Procédé et dispositif d'estimation d'une probabilité d'un endommagement dû au ballottement d'un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide entre deux ouvrages flottants

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EP4355647A1
EP4355647A1 EP22732209.6A EP22732209A EP4355647A1 EP 4355647 A1 EP4355647 A1 EP 4355647A1 EP 22732209 A EP22732209 A EP 22732209A EP 4355647 A1 EP4355647 A1 EP 4355647A1
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EP
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swell
floating structure
probability
wind
tank
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EP22732209.6A
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EP4355647C0 (fr
EP4355647B1 (fr
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Erwan CORBINEAU
Arnaud DUMAIL
Alaric SIBRA
Florent OUVRARD
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Gaztransport et Technigaz SA
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Gaztransport et Technigaz SA
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Publication date
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    • F17C2270/0105—Ships

Definitions

  • the invention relates to operations for transferring a liquid load between two floating structures. More particularly, the invention relates to a method and a device for estimating a probability of damage due to the sloshing of a liquid load during a transfer operation of said liquid load from a first floating structure to a second floating structure.
  • an LNG carrier ship such as an LNG carrier (also known by the acronym LNGC for "LNG Carrier” in English)
  • LNGC liquefied natural gas
  • FSRU floating storage and regasification unit for liquefied natural gas
  • the FSRU is for example located offshore and moored to an underwater buoy or to a turret mooring system allowing the structure to orient itself freely according to the constraints applied to it (waves, wind, current, etc.) .
  • the LNGC then docks with the FSRU, and flexible lines are installed between the LNGC and the FSRU to transfer LNG between the LNGC and the FSRU.
  • Such an LNG transfer operation is known as such, under the acronym STS for "Ship-to-Ship Transfer”. It can also take place between an LNGC and another floating installation, such as a floating liquefied natural gas production unit (also known by the acronym FLNG for "Floating Liquid Natural Gas” in English).
  • the LNGC and FSRU tanks intended to contain the LNG are partially filled. It is known that in such a situation, the LNG contained in the tanks is agitated under the effect of the waves.
  • the agitation of the liquid generally referred to as “sloshing" or sloshing, creates stresses on the walls of the tank which can affect the integrity of the tank.
  • the integrity of the tank is particularly important in the context of a tank intended to contain LNG, due to the flammable or explosive nature of the transported liquid and the risk of a cold spot on the steel hull of the floating structure. .
  • an operation of this type is likely to take a long time, of the order of several tens of hours when it involves an LNGC and a large capacity FSRU or a floating liquefied natural gas production unit (FLNG ).
  • FLNG floating liquefied natural gas production unit
  • the invention provides a method for estimating a probability of damage due to the sloshing of a liquid load during a transfer operation of said liquid load from a first floating structure to a second floating structure, the first floating structure and the second floating structure being associated with each other during said transfer operation such that the first floating structure and the second floating structure are oriented along a common heading, said process comprising: - obtain a planned geographical position of said transfer operation; - obtaining meteorological and oceanographic forecasts relating to said geographical position for a plurality of time periods, said time periods together covering an expected duration of said transfer operation, said forecasts comprising, for each time period, a state of the swell , wherein the swell condition includes a swell direction, a significant swell height and a swell period; - for each time period: obtain the common course of the first and second floating structures; determining at least one projected filling level of at least one tank of at least one of said first and second floating structures intended to contain
  • a user such as a crew member can take any necessary measure to limit the risk of damage to the tanks of the floating structure(s), such as for example modifying the heading common to the two floating structures and/or modify a parameter of the transfer operation, for example a liquid loading transfer rate and/or a filling level of the tank(s) (between the tanks of the same floating structure and/or between the tanks of the two floating structures).
  • a parameter of the transfer operation for example a liquid loading transfer rate and/or a filling level of the tank(s) (between the tanks of the same floating structure and/or between the tanks of the two floating structures).
  • such a method may comprise one or more of the following characteristics.
  • the period of the swell is a peak period of the swell, that is to say a period of time between the passage of two successive peaks of the swell.
  • the period of the swell is an average period of the swell, that is to say a period of time between three successive passages of the swell at the average height of the sea; this average period is commonly denoted T z .
  • the provisional filling level of the tank can be estimated in various ways.
  • said at least one predicted filling level is determined from a liquid loading transfer scenario, the liquid loading transfer scenario defining an evolution of the filling level of said tank as a function of time.
  • Such a liquid load transfer scenario can in particular be entered by the user at the start of the transfer operation.
  • two predicted filling levels of said tank are determined, the two predicted filling levels including a predicted low filling level and a predicted high filling level, and a probability of damage of said tank is estimated for each of the two forecast filling levels.
  • the estimation of the probability of damage can take into account the fact that the sloshing of the liquid load is different depending on the filling level of the tank.
  • the predicted low filling level and the predicted high filling level are determined in advance during a preliminary step consisting in searching, for example by simulation and/or by experimental tests, for two filling levels of the tank which are most likely to lead to a risk of damage to the tank due to sloshing.
  • the probability of damage can be estimated in various ways.
  • the probability of damage is estimated by consulting a database previously established for said tank, said database comprising data relating to sloshing as a function of an angle of incidence of the swell, a significant height of the swell, the period of the swell and a current filling level of said tank, the sloshing data being determined by experimental measurements, and the probability of damage being relative to a probability density of encountering a pressure on an internal surface of the tank greater than an internal resistance of the tank as a function of the angle of incidence of the swell, of the significant height of the swell, the period of the swell and the current filling level of said tank.
  • said indication comprises information representing the probability of damage estimated as a function of said periods of time.
  • said indication comprises a visual indication of the probability of damage estimated as a function of said periods of time.
  • the first floating structure and the second floating structure are anchored to an anchor point during said transfer operation.
  • said forecasts further comprise a wind sea state, the wind sea state comprising a significant wind sea height and/or a wind sea period and/or a wind sea direction wind.
  • the wind sea period is a wind sea peak period, that is to say a period of time between the passage of two successive peaks of the wind sea.
  • the period of the swell is an average period of the wind sea, that is to say a period of time between three successive passages of the wind sea at the average height of the sea; this average period is commonly denoted T z .
  • the probability of damage to said at least one tank is also estimated according to the sea state of the wind.
  • the common heading of the first and the second floating structures can simply be provided in advance for each time period, for example by the user.
  • said common heading of the two floating structures is obtained by: - calculating, for a plurality of theoretical headings, a resultant of the forces undergone by the first and second floating structures as a function of the state of the swell and a moment relative to the anchor point of said resultant; - selecting, among said plurality of theoretical headings, a common heading which minimizes the absolute value of the moment with respect to the anchor point of said resultant.
  • the resultant of the forces undergone by the first and second floating structures is also calculated according to the sea state of the wind.
  • said forecasts further comprise a state of the wind, the state of the wind comprising a wind speed and/or a wind direction, and the resultant of the forces undergone by the first and second floating structures is furthermore calculated according to the state of the wind.
  • said forecasts further comprise a state of the current, the state of the current comprising a speed of the current and/or a direction of the current, and the resultant of the forces undergone by the first and second floating structures is furthermore calculated according to the state of the current.
  • said indication comprises information representing the probability of damage estimated as a function of said plurality of theoretical headings.
  • the method further comprises a step for decision support intended to reduce the estimated probability of damage.
  • the decision support step comprises providing the user with: - a proposal to change the common course, and/or - a proposed modification of at least one parameter of the transfer operation.
  • the proposal for modifying at least one parameter of the transfer operation comprises a proposal for modifying a liquid loading transfer rate and/or a filling level of the tank(s) (between the tanks of the same floating structure and/or between the tanks of two floating structures).
  • the user is enabled to take the necessary measures, on the basis of these proposals, in order to reduce the risk of damage to the tanks.
  • the method is applicable to floating structures transporting any type of liquid load. However, it finds particular application in floating structures carrying a load of a cold liquid product.
  • the liquid load is a load of liquefied gas, in particular a load of liquefied petroleum gas (LPG) or a load of liquefied natural gas (LNG).
  • LPG liquefied petroleum gas
  • LNG liquefied natural gas
  • the at least one tank is a sealed and/or thermally insulating tank.
  • the first floating structure is a liquefied natural gas carrier ship (LNGC)
  • the second floating structure is a floating storage and regasification unit (FSRU) for liquefied natural gas or a floating production unit for liquefied natural gas (FLNG).
  • LNGC liquefied natural gas carrier ship
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • the invention also provides a device for estimating a probability of damage due to the sloshing of a liquid load during a transfer operation of said liquid load from a first floating structure to a second floating structure. , the first floating structure and the second floating structure being associated with each other during said transfer operation such that the first floating structure and the second floating structure are oriented on a common heading, the device comprising a processor configured to implement the method according to any of the embodiments described above.
  • Such a device has the same advantages as those described above in relation to the method.
  • the invention also provides a floating structure comprising a device as described above.
  • the invention provides a method for estimating a probability of damage due to the sloshing of a liquid load of a floating structure, the floating structure being moored to an anchor point relative to the seabed while being free to pivot around said anchor point, said method comprising: - obtain a geographical position of the floating structure moored to the anchor point; - obtaining meteorological and oceanographic forecasts relating to said geographical position for a plurality of time periods, said forecasts comprising, for each time period, a swell condition, wherein the swell condition comprises a swell direction , a significant wave height and a wave period; - for each time period: obtain a bearing of the floating structure; determining at least one projected filling level of at least one tank of said floating structure intended to contain said liquid load; determining a swell angle of incidence, which is an angle between said heading and the direction of the swell; and estimating at least one probability of damage to said at least one tank as
  • a user such as a crew member can take any measure necessary to limit the risk of damage to the tank(s) of the floating structure, such as for example modifying the heading of the floating structure , being reminded that the floating structure is free to pivot around its anchor point.
  • such a method may comprise one or more of the following characteristics.
  • the period of the swell is a peak period of the swell, that is to say a period of time between the passage of two successive peaks of the swell.
  • the period of the swell is an average period of the swell, that is to say a period of time between three successive passages at the average height of the sea; this average period is commonly denoted T z .
  • the probability of damage is estimated by consulting a database previously established for said tank, said database comprising data relating to sloshing as a function of an angle of incidence of the swell, a significant height of the swell, the period of the swell and a current filling level of said tank, the sloshing data being determined by experimental measurements, and the probability of damage being relative to a probability density of encountering a pressure on an internal surface of the tank greater than an internal resistance of the tank as a function of the angle of incidence of the swell, of the significant height of the swell, the period of the swell and the current filling level of said tank.
  • said indication comprises information representing the probability of damage estimated as a function of said periods of time.
  • said indication comprises a visual indication of the probability of damage estimated as a function of said periods of time.
  • said forecasts further comprise a wind sea state, the wind sea state comprising a significant wind sea height and/or a wind sea period and/or a wind sea direction wind.
  • the wind sea period is a wind sea peak period, that is to say a period of time between the passage of two successive peaks of the wind sea.
  • the period of the swell is an average period of the sea of the wind, that is to say a period of time between three successive passages at the average height of the sea; this average period is commonly denoted T z .
  • the probability of damage to said at least one tank is also estimated according to the sea state of the wind.
  • the heading of the structure can simply be provided in advance for each time period, for example by the user.
  • said common heading of the floating structure is obtained by: - calculating, for a plurality of theoretical headings, a resultant of the forces undergone by the floating structure as a function of the state of the swell and a moment relative to the anchor point of said resultant; - selecting, among said plurality of theoretical headings, a common heading which minimizes the absolute value of the moment with respect to the anchor point of said resultant.
  • the resultant of the forces undergone by the floating structure is also calculated according to the sea state of the wind.
  • said forecasts further comprise a state of the wind, the state of the wind comprising a wind speed and/or a wind direction, and the resultant of the forces undergone by the floating structure is further calculated by depending on the wind condition.
  • said forecasts further comprise a state of the current, the state of the current comprising a speed of the current and/or a direction of the current, and the resultant of the forces undergone by the floating structure is further calculated by depending on the state of the current.
  • the resultant of the forces undergone by the floating structure is also calculated according to the sea state of the wind.
  • said forecasts further comprise a state of the wind, the state of the wind comprising a wind speed and/or a wind direction, and the resultant of the forces undergone by the floating structure is further calculated by depending on the wind condition.
  • said forecasts further comprise a state of the current, the state of the current comprising a speed of the current and/or a direction of the current, and the resultant of the forces undergone by the floating structure is further calculated by depending on the state of the current.
  • said indication comprises information representing the probability of damage estimated as a function of said plurality of theoretical headings.
  • the method further comprises a step for decision support intended to reduce the estimated probability of damage.
  • the decision support step comprises providing the user with: - a proposal to change the heading of the floating structure, and/or - a proposal for modifying a filling level of at least one of the tanks of the floating structure.
  • the user is enabled to take the necessary measures, on the basis of these proposals, in order to reduce the risk of damage to the tank(s) of the floating structure.
  • the method is applicable to floating structures transporting any type of liquid load. However, it finds particular application in floating structures carrying a load of a cold liquid product.
  • the liquid load is a load of liquefied gas, in particular a load of liquefied petroleum gas (LPG) or a load of liquefied natural gas (LNG).
  • LPG liquefied petroleum gas
  • LNG liquefied natural gas
  • the at least one tank is a sealed and/or thermally insulating tank.
  • the floating structure is a liquefied natural gas carrier vessel (LNGC), a floating liquefied natural gas storage and regasification unit (FSRU) or a floating liquefied natural gas production unit (FLNG) .
  • LNGC liquefied natural gas carrier vessel
  • FSRU floating liquefied natural gas storage and regasification unit
  • FLNG floating liquefied natural gas production unit
  • the invention also provides a device for predicting the estimation of a probability of damage due to the sloshing of a liquid load of a floating structure, the floating structure being moored to a point of anchoring relative to the seabed while being free to pivot around said anchoring point, the device comprising a processor configured to implement the method according to any of the embodiments described above.
  • Such a device has the same advantages as those described above in relation to the method.
  • the invention also provides a floating structure comprising a device as described above.
  • The is a schematic representation in longitudinal section of a floating structure, in this case a ship, comprising a plurality of tanks comprising a liquid load.
  • The is a detail of the organization chart of the representing a variant of the process.
  • The is a detail of the organization chart of the representing a variant of the process.
  • a ship 1 comprising a double hull forming a supporting structure in which are arranged a plurality of watertight and thermally insulating tanks.
  • a carrier structure has for example a polyhedral geometry, for example of prismatic shape.
  • Such sealed and thermally insulating tanks are provided for example for the transport of liquefied gas.
  • the liquefied gas is stored and transported in such tanks at a low temperature, which requires thermally insulating tank walls in order to maintain the liquefied gas at this temperature. It is therefore particularly important to maintain the integrity of the walls of the tanks intact, on the one hand to preserve the tightness of the tank and avoid leaks of liquefied gas from the tanks and, on the other hand, to avoid degradation of the insulating characteristics. of the tank in order to maintain the gas in its liquefied form.
  • Such watertight and thermally insulating tanks also comprise an insulating barrier anchored to the double ship hull and carrying at least one watertight membrane.
  • such tanks can be made using technologies of the Mark III® type, as described for example in FR 2 691 520 A1, of the NO96® type as described for example in FR 2 877 638 A1, or other as described for example in WO 2014/057221 A2.
  • the tanks 2 are interconnected by a cargo handling system (not shown) which may include many components, for example pumps, valves and pipes so as to allow the transfer of liquid from the one of the tanks 2 to another tank 2.
  • a cargo handling system (not shown) which may include many components, for example pumps, valves and pipes so as to allow the transfer of liquid from the one of the tanks 2 to another tank 2.
  • the ship 1 has been shown associated with a stationary floating structure 40, in order to carry out a transfer operation (“Ship-to-Ship Transfer” or STS) of the LNG contained in the four tanks 2 of the ship 1 towards sealed tanks and thermally insulating (not shown) that comprises the stationary floating structure 40.
  • the stationary floating structure 40 is here a floating storage and regasification unit (FSRU) of liquefied natural gas, but it could also be a unit floating liquefied natural gas (FLNG) production vessel, another LNG transport vessel similar to vessel 1, or more generally any floating structure, stationary or otherwise, comprising sealed and thermally insulated tanks for receiving LNG.
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • FLNG unit floating liquefied natural gas
  • the stationary floating structure 40 is here located offshore and moored to an anchor point 90 relative to the seabed, such as an underwater buoy anchored to the seabed or a turret mooring system.
  • the vessel 1 is associated with the stationary floating structure 40 using several mooring lines 92, typically located at the bow and stern of the vessel 1 and the stationary floating structure 40.
  • Floats 91 can be arranged between the stationary floating structure 40 and the ship 1 in order to avoid an accidental collision between them.
  • At least one flexible pipe 93 is installed in order to transfer the LNG contained in the four tanks 2 of the ship 1 to the tanks of the stationary floating structure 40.
  • the ship 1 and the stationary floating structure are oriented along the same heading 99, hereinafter referred to as the common heading 99. It is however specified that the common heading 99 can be modified during the transfer operation, which can last several hours or even several tens of hours.
  • the ship 1 typically arrives near the stationary floating structure 40 with its four tanks 2 almost completely filled with LNG. However, as the LNG is transferred, the tanks 2 are gradually emptied. The four tanks 2 present on the a partially full state.
  • a first tank 3 is filled to approximately 60% of its capacity.
  • a second tank 4 is filled to approximately 35% of its capacity.
  • a third tank 5 is filled to approximately 35% of its capacity.
  • a fourth tank 6 is filled to approximately 40% of its capacity.
  • ship 1 is subject to wind sea excitation represented by axis 10, swell excitation represented by axis 12, current excitation 14, and wind excitation 16.
  • the wind sea is created by the excitation of the wind 16 which prevails in the vicinity of the ship 1, and induces waves having a wind sea direction parallel to the axis 10, a significant wind sea height and a period of windy sea peak.
  • the swell is created by wind excitation away from ship 1, and causes waves with a swell direction parallel to axis 12, a significant swell height and a peak swell period.
  • the meeting of the waves induced by the swell and the sea of the wind causes movements of the vessel 1.
  • the vessel 1 is furthermore subject to the movements due to the current, the current having a direction parallel to the axis 14 and a speed of the current.
  • the ship 1 is subject to the excitation of the wind, the wind having a direction parallel to the axis 16 and a wind speed.
  • a process 300 shown in , can be implemented in order to predict a probability of damage to the tanks of the ship 1 and/or of the stationary floating structure 40.
  • the method 300 first comprises a step 301 in which a forecast geographical position of the LNG transfer operation is obtained.
  • This geographical position can be entered by a user, or else be acquired automatically by an on-board system of the ship 1 or of the stationary floating structure 40, for example in the form of GPS coordinates.
  • step 301 the method 300 passes to a step 302 in which meteorological and oceanographic forecasts relating to the geographical position obtained in step 301 are obtained.
  • Such forecasts are for example transmitted by a means of communication such as radio or satellite by a weather and oceanographic forecast provider.
  • the forecasts are obtained for a plurality of time periods which together cover an expected duration of the LNG transfer operation, which expected duration may be entered by a user.
  • the forecast includes at least one wave state. They preferably further comprise a sea state of the wind or a current state or a wind state, more preferably several of these states, and even more preferably all of these states.
  • method 300 further comprises the following steps: - a step 303A in which one extracts from the forecasts obtained in step 302, for each period of time, a direction of the swell (represented on the by the direction of the axis 12) and a significant height of the swell, and a peak period of the swell; - if applicable, a step 303B in which one extracts, from the forecasts obtained in step 302, for each period of time, a significant wind sea height and/or a wind sea peak period and/or a sea direction of the wind (shown on the by the direction of the axis 10); - where appropriate, a step 303C in which one extracts, from the forecasts obtained in step 302, for each period of time, a current speed and/or a current direction (represented on the by the direction of the axis 14); - if applicable, a step 303D in which one extracts, from the forecasts obtained in step 302, for each period of time, a wind speed and/or
  • the method 300 then comprises the following steps, which are repeated for each of the time periods: - A step 304 in which the common heading 99 of the ship 1 and of the stationary floating structure 40 is obtained; - A step 305 in which at least one forecast filling level of at least one tank of at least one of the ship 1 and of the stationary floating structure 40 is determined; - a step 306 in which a swell angle of incidence is determined, that is to say an angle between the common heading 99 and the direction of the swell (shown on the by the direction of the axis 12); - a step 307 in which at least one probability of damage to the tank, the provisional filling level of which was determined in step 305, is estimated as a function of: the angle of incidence of the swell determined in step 306; the significant wave height and the wave peak period extracted in step 303A; and the at least one provisional filling level of the tank in question determined in step 305.
  • Step 305 can be performed in various ways.
  • one or more forecast filling levels of the tank are determined from a liquid loading transfer scenario, the liquid loading transfer scenario defining an evolution of the filling level of said tank as a function of time.
  • a liquid load transfer scenario can be determined in advance, and for example be entered by the user prior to the transfer operation.
  • step 305 Several predicted filling levels of the tank can be determined in step 305, a probability of damage to the tank being estimated in step 307 for each predicted filling level of the tank determined in step 305.
  • two forecast filling levels of the tank are determined, the two forecast filling levels including a low forecast filling level and a high forecast filling level.
  • the low forecast filling level and the high forecast filling level are forecast filling levels determined in advance: step 305 then simply consists of reading - for example in the database mentioned above - below in relation to step 307 - the values of the low forecast filling level and the high forecast filling level.
  • the predicted low filling level and the predicted high filling level can be determined in advance during a preliminary step (not shown in the drawings) consisting in searching, for example by simulation and/or by experimental tests, two levels filling the tank which are most likely to lead to a risk of damage to the tank due to sloshing.
  • steps 305 and 307 are implemented for each of these tanks. It is also possible to choose to consider only some of the tanks of the ship 1 and/or of the stationary floating structure 40, for example one or some of the tanks of the ship 1 and/or of the stationary floating structure 40 which have been determined by prior analysis that they are most at risk of damage due to sloshing.
  • Step 307 can be carried out by consulting a database previously established for the vessel considered, as the case may be, of the ship 1 or of the stationary floating structure 40.
  • a database includes data relating to the sloshing in as a function of an angle of incidence of the swell, of a significant height of the swell, of a peak period of the swell, and of a current filling level of said tank, the data relating to the sloshing being determined by experimental measurements.
  • the probability of damage being relative to a probability density of encountering a pressure on an internal surface of the tank greater than an internal resistance of the tank as a function of the angle of incidence of the swell, of the significant height of the swell, the peak period of the swell and the filling level of said tank.
  • the common heading 99 obtained in step 304 can be defined in advance. According to a variant, the common heading 99 can be entered by a user, for each period of time or even for all the periods of time considered. According to an advantageous variant, for each period of time, this common heading 99 is obtained so as to take into account the forces undergone by the ship 1 and the floating structure 40 due to the state of the swell, and preferably the sea state, wind and/or current state.
  • step 304 shows an example of such an implementation of step 304, wherein: - in a first step 304-1, the forces undergone by the ship 1 and the floating structure 40 are calculated due to the state of the swell, and preferably the sea state of the wind and/or the the state of the current and/or the state of the wind; - in a second step 304-2, a resultant of the forces determined in step 304-1 is calculated; - in a third step 304-3, a moment of the resultant determined in step 304-2 is calculated around the anchor point 90.
  • Steps 304-1, 304-2, 304-3 are implemented for a plurality of theoretical headings, that is to say a plurality of possible values of the common heading 99.
  • steps 304-1, 304-2, 304-3 are implemented for increments of values of the common heading 99, these increments being 5 degrees, 2 degrees or even 1 degree.
  • a common heading 99 is selected from among said plurality of theoretical headings which minimizes the absolute value of the moment determined in steps 304-3.
  • step 307 the method 300 proceeds to a step 308 in which an indication is provided to a user based on the probabilities of damage estimated in step 307.
  • This step 308 can simply consist of providing a visual and/or audible alarm to the user when the probability of damage to one of the tanks exceeds a predetermined threshold.
  • the indication provided at step 308 may comprise the fact of providing the user with at least one visual indication of the damage probabilities estimated at step 307, as a function of another quantity.
  • The represents by way of example a visual indication of the probabilities of damage estimated at step 307 as a function of the time periods to which they relate.
  • the visual indication comprises a box corresponding to each of the time periods.
  • An absence of hatching indicates that the probability of damage is zero or less than a low threshold.
  • Simple hatching indicates that the probability of damage is between a low threshold and a high threshold.
  • Double hatching indicates that the probability of damage is above a high threshold. It is understood that instead of different hatching, different colors according to a color code or any other representation can be used. It is also understood that a different number of damage probability thresholds can be used.
  • step 309 of decision support intended to reduce the probability or probabilities of damage estimated in step 307.
  • This step 309 of decision support can including including providing the user with: - a proposal to change the common heading 99, and/or - a proposal for modifying at least one parameter of the transfer operation, for example a liquid loading transfer rate and/or a filling level of the tank or tanks (between the tanks of the vessel 1 and/or between the tanks of the stationary floating structure 40 and/or between the tanks of the ship 1 and the tanks of the stationary floating structure 40).
  • step 309 the user is enabled to take the necessary measures, on the basis of these proposals, in order to reduce the risk of damage to the tanks.
  • This device 100 comprises a central unit 110 configured to carry out the different steps of method 300 to estimate the probability of damage to a tank of ship 1 and/or of the stationary floating structure 40.
  • the central unit 110 is connected to a plurality of on-board sensors 120 making it possible to obtain the various quantities indicated above.
  • the sensors 120 comprise, for example and in a non-exhaustive manner, a filling level sensor 121 of each tank, and other sensors 122, 123 capable of providing at the output quantities indicative of the state of the swell, and preferably sea state, wind and/or current state and/or wind state.
  • the device 100 further comprises a man-machine interface 140.
  • This man-machine interface 140 comprises a display means 41 enabling an operator of the ship 1 to obtain various information, for example the probabilities of damage estimated by implementing the steps of the method 300, the indication or indications generated in step 308, the decision aid generated in step 309, the quantities obtained by the sensors 120, the state of loading of the ship or even meteorological information .
  • the man-machine interface 140 further comprises an acquisition means 42 enabling the operator to manually supply quantities to the central unit 110, typically to supply the central unit 110 with data which cannot be obtained by sensors because the ship 1 does not have the necessary sensor or because the latter is damaged.
  • the acquisition means 42 allows the operator to enter information on the sea state of the wind and/or the state of the swell.
  • the device 100 comprises a database 150.
  • This database 316 comprises for example certain quantities obtained in the laboratory or during measurement campaigns on board at sea.
  • the database 150 can comprise, for a given tank, data relating to sloshing as a function of an angle of incidence of the swell, of a significant height of the swell, of a peak period of the swell and of a current filling level of said tank.
  • the device 100 also comprises a communication interface 130 allowing the central unit 110 to communicate with remote devices, for example to obtain weather forecasts, ship position data or other.
  • central unit 110 can be produced in different forms, in a unitary or distributed manner, by means of hardware and/or software components.
  • Material components that can be used are specific integrated circuits ASIC, programmable logic networks FPGA or microprocessors.
  • Software components can be written in different programming languages, for example C, C++, C#, Java (registered trademark) or VHDL. This list is not exhaustive.
  • a wave peak period i.e. a period of time between the passage of two successive wave peaks.
  • the mean period of the swell that is to say a period of time between three successive passages of the swell at the mean height of the wave. sea.
  • mean wind sea period i.e. a period of time between three successive passages of the wind sea at mean sea level.
  • the ship 1 of the moored by one or more mooring lines 92 to an anchor point 90 relative to the seabed, such as an underwater buoy anchored to the seabed.
  • the ship 1 is free to pivot around the anchor point 90, and can thus adopt any heading due to its pivoting around the anchor point 90.
  • the heading of the ship 1 here bears the reference 190.
  • the ship 1 is here also subject to a sea excitation of the wind represented by the axis 10, to an excitation of the swell represented by the axis 12, to an excitation of the current 14, and to an excitation of the wind 16.
  • the movements of the vessel 1 affect the liquid contained in the tanks 3, 4, 5, 6 which, consequently, is subject to sloshing in the tanks 3, 4, 5, 6 by producing impacts on the walls of the tanks .
  • the sloshing exceeds the capacity of the vessel walls to absorb or disperse the sloshing, the impacts on the vessel walls 3, 4, 5, 6 can degrade the vessel walls 3, 4, 5, 6.
  • a 1300 process shown in , can be implemented in order to predict a probability of damage to the tanks of ship 1.
  • the method 1300 first comprises a step 1301 in which a geographical position of the vessel 1 moored at the anchor point 190 is obtained.
  • This geographical position can be entered by a user, or else be acquired automatically by an on-board system of the vessel 1 , for example in the form of GPS coordinates.
  • step 1302 the method 1300 passes to a step 1302 in which meteorological and oceanographic forecasts relating to the geographical position obtained in step 1301 are obtained.
  • Such forecasts are for example transmitted by a means of communication such as radio or satellite by a weather and oceanographic forecast provider.
  • the forecasts are obtained for a plurality of time periods which together cover an expected duration of the LNG transfer operation, which expected duration may be entered by a user.
  • the forecast includes at least one wave state. They preferably further comprise a sea state of the wind or a current state or a wind state, more preferably several of these states, and even more preferably all of these states.
  • method 1300 further comprises the following steps: - a step 1303A in which one extracts from the forecasts obtained in step 1302, for each period of time, a direction of the swell (represented on the by the direction of the axis 12) and a significant height of the swell, and a peak period of the swell; - if applicable, a step 1303B in which one extracts, from the forecasts obtained in step 1302, for each time period, a significant wind sea height and/or a wind sea peak period and/or a sea direction of the wind (shown on the by the direction of the axis 10); - if applicable, a step 1303C in which one extracts, from the forecasts obtained in step 1302, for each period of time, a speed of the current and/or a direction of the current (represented on the by the direction of the axis 14); - where applicable, a step 1303D in which one extracts, from the forecasts obtained in step 1302, for each period of time, a wind speed
  • Method 1300 then includes the following steps, which are repeated for each of the time periods: - a step 1304 in which the heading 190 of the ship 1 is obtained; - A step 1305 in which at least one provisional filling level of at least one tank of the vessel 1 is determined; - a step 1306 in which a swell angle of incidence is determined, that is to say an angle between the heading 190 of the ship 1 and the direction of the swell (shown on the by the direction of the axis 12); - a step 1307 in which at least one probability of damage to the tank, the provisional filling level of which was determined in step 305, is estimated as a function of: the angle of incidence of the swell determined in step 1306; the significant height of the swell and the peak period of the swell extracted in step 1303A; and the at least one forecast filling level of the tank in question determined in step 1305.
  • steps 1305 and 1307 are implemented for each of these tanks. It is also possible to choose to consider only some of the tanks of ship 1, for example one or some of the tanks of ship 1 which it has been determined by a prior analysis that they are the most subject to a risk of damage due to sloshing.
  • Step 1307 can be performed by consulting a database previously established for the considered tank of the ship 1.
  • a database includes data relating to sloshing as a function of an angle of incidence of the swell, d a significant height of the swell, a peak period of the swell and a current filling level of said tank, the data relating to the sloshing being determined by experimental measurements.
  • the probability of damage being relative to a probability density of encountering a pressure on an internal surface of the tank greater than an internal resistance of the tank as a function of the angle of incidence of the swell, of the significant height of the swell, the peak period of the swell and the filling level of said tank.
  • the heading 190 obtained in step 1304 can be defined in advance. According to a variant, the heading 190 can be entered by a user, for each period of time or even for all the periods of time considered. According to an advantageous variant, for each period of time, this course of the ship 190 is obtained so as to take into account the forces undergone by the ship 1 due to the state of the swell, and preferably the sea state of the wind and/or current conditions.
  • step 1304 shows an example of such an implementation of step 1304, wherein: - in a first step 1304-1, the forces undergone by the ship 1 are calculated due to the state of the swell, and preferably the sea state of the wind and/or the state of the current and/ or the state of the wind; - in a second step 1304-2, a resultant of the forces determined in step 1304-1 is calculated; - in a third step 1304-3, a moment of the resultant determined in step 1304-2 is calculated around the anchor point 90.
  • Steps 1304-1, 1304-2, 1304-3 are implemented for a plurality of theoretical headings, that is to say a plurality of possible values of heading 190.
  • steps 1304-1, 1304 -2, 1304-3 are implemented for increments of values of heading 190, these increments being 5 degrees, 2 degrees or even 1 degree. Then, in a step 1304-4, one selects, from among said plurality of theoretical headings, a heading 190 which minimizes the absolute value of the moment determined in steps 1304-3.
  • step 1307 the method 1300 proceeds to a step 1308 in which an indication is provided to a user based on the probabilities of damage estimated in step 1307.
  • This step 1308 can simply consist of providing a visual and/or audible alarm to the user when the probability of damage to one of the tanks exceeds a predetermined threshold.
  • the indication provided in step 1308 may comprise the fact of providing the user with at least a visual indication of the probabilities of damage estimated in step 1307, as a function of another quantity. This visual indication may be analogous to that described above in relation to the .
  • the method 1300 passes to a step 1309 of decision support intended to reduce the probability or probabilities of damage estimated in step 1307.
  • This step 1309 of decision support can including including providing the user with: - a proposal to change course 190, and/or - a proposal to modify a filling level of at least one of the tanks of vessel 1.
  • step 1309 the user is enabled to take the necessary measures, on the basis of these proposals, in order to reduce the risk of damage to the tanks.
  • the different steps of the method 1300 can be implemented by the central unit 110 of the device 100 already described above in relation to the .
  • a wave peak period i.e. a period of time between the passage of two successive wave peaks.
  • the mean period of the swell that is to say a period of time between three successive passages of the swell at the mean height of the wave. sea.
  • mean wind sea period i.e. a period of time between three successive passages of the wind sea at mean sea level.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé (300) d'estimation d'une probabilité d'un endommagement dû au ballottement d'un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant (1) vers un deuxième ouvrage flottant (40), le premier ouvrage flottant (1) et le deuxième ouvrage flottant (40) étant associés l'un à l'autre pendant ladite opération de transfert de telle sorte que le premier ouvrage flottant (1) et le deuxième ouvrage flottant (40) soient orientés selon un cap commun (99). Le procédé comprend des étapes d'estimer (307) une probabilité d'endommagement d'au moins une cuve d'au moins un desdits premier et deuxième ouvrages flottants (1, 40), et de fournir à un utilisateur (308) une indication en fonction de la probabilité d'endommagement ainsi estimée.

Description

    Procédé et dispositif d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide entre deux ouvrages flottants
  • L’invention concerne des opérations de transfert d’un chargement liquide entre deux ouvrages flottants. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé et à un dispositif d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant vers un deuxième ouvrage flottant.
    •  Arrière-plan technologique
  • Dans le domaine des ouvrages flottants aptes à transporter un chargement liquide, il est connu de procéder à des opérations de transfert du chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant, tel qu’un navire transporteur de liquide, vers un deuxième ouvrage flottant.
  • De telles opérations de transfert d’un chargement liquide sont notamment couramment mises en œuvre pour des cargaisons de gaz naturel liquéfié (GNL ou LNG pour « Liquefied Natural Gas » en anglais). Pour de telles cargaisons, de façon connue, un navire transporteur de GNL, tel qu’un méthanier (aussi connu sous le sigle LNGC pour « LNG Carrier » en anglais), peut se rapprocher d’une unité flottante de stockage et de regazéification de gaz naturel liquéfié (aussi connue sous le sigle FSRU pour « Floating Storage and Regasification Unit » en anglais). La FSRU est par exemple située au large et amarrée à une bouée sous-marine ou à un système d’amarrage à tourelle permettant à la structure de s’orienter librement au gré des contraintes qui lui sont appliquées (vagues, vent, courant…). Le LNGC s’amarre ensuite à la FSRU, et des conduites flexibles sont installées entre le LNGC et la FSRU de façon à transférer le GNL entre le LNGC et la FSRU. Une telle opération de transfert de GNL est connue en tant que telle, sous le sigle STS pour « Ship-to-Ship Transfer ». Elle peut aussi s’effectuer entre un LNGC et une autre installation flottante, telle qu’une unité flottante de production de gaz naturel liquéfié (aussi connue sous le sigle FLNG pour « Floating Liquid Natural Gas » en anglais).
  • Toutefois, pendant une opération de ce type, les cuves du LNGC et de la FSRU destinées à contenir le GNL sont partiellement remplies. Il est connu que dans une telle situation, le GNL contenu dans les cuves est agité sous l’effet des vagues. L’agitation du liquide, généralement désignée sous le terme anglais de « sloshing » ou ballottement, engendre des contraintes sur les parois de la cuve qui peuvent nuire à l’intégrité de la cuve. Or, l’intégrité de la cuve est particulièrement importante dans le cadre d’une cuve destinée à contenir du GNL, de par la nature inflammable ou explosive du liquide transporté et le risque de point froid sur la coque en acier de l’ouvrage flottant.
  • En outre, une opération de ce type est susceptible de prendre un temps important, de l’ordre de plusieurs dizaines d’heures lorsqu’elle implique un LNGC et une FSRU de grande capacité ou une unité flottante de production de gaz naturel liquéfié (FLNG). Or, plus le temps nécessaire à l’opération est important, plus des conditions climatiques susceptibles de provoquer un ballottement du GNL dans les cuves risquent de se produire.
  • Au vu de ce qui précède, il serait utile de pouvoir disposer de procédés et de systèmes aidant à limiter voire supprimer le risque d’endommagement des cuves dû au ballottement.
    • Résumé
  • Une idée à la base de l’invention est de tirer parti de prévisions météorologiques et océanographiques relatives à la position géographique de l’opération de transfert de chargement liquide, pour une durée prévue de ladite opération de transfert, pour estimer une probabilité d’endommagement d’au moins une cuve d’au moins un des ouvrages flottants impliqués dans l’opération de transfert. Une autre idée à la base de l’invention est de fournir à un utilisateur une indication en fonction de la probabilité d’endommagement ainsi estimée.
  • Selon un mode d’exécution conforme à une première variante, l’invention fournit un procédé d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant vers un deuxième ouvrage flottant, le premier ouvrage flottant et le deuxième ouvrage flottant étant associés l’un à l’autre pendant ladite opération de transfert de telle sorte que le premier ouvrage flottant et le deuxième ouvrage flottant soient orientés selon un cap commun, ledit procédé comprenant :
    - obtenir une position géographique prévue de ladite opération de transfert ;
    - obtenir des prévisions météorologiques et océanographiques relatives à ladite position géographique pour une pluralité de périodes de temps, lesdites périodes de temps couvrant ensemble une durée prévue de ladite opération de transfert, lesdites prévisions comprenant, pour chaque période de temps, un état de la houle, dans lequel l’état de la houle comprend une direction de la houle, une hauteur significative de la houle et une période de la houle ;
    - pour chaque période de temps : obtenir le cap commun du premier et du deuxième ouvrages flottants ; déterminer au moins un niveau de remplissage prévisionnel d’au moins une cuve d’au moins un desdits premier et deuxième ouvrages flottants destinée à contenir la totalité ou une partie dudit chargement liquide ; déterminer un angle d’incidence de houle, lequel est un angle entre ledit cap commun des premier et deuxième ouvrages flottants et la direction de la houle ; et estimer au moins une probabilité d’endommagement de ladite au moins une cuve en fonction de l’angle d’incidence de houle ainsi déterminé, de la hauteur significative de la houle, de la période de la houle et du niveau de remplissage prévisionnel de ladite cuve ; et
    - fournir à un utilisateur une indication en fonction de ladite au moins une probabilité d’endommagement ainsi estimée.
  • Grâce à un tel procédé, un utilisateur tel qu’un membre d’équipage peut entreprendre toute mesure nécessaire pour limiter le risque d’endommagement des cuves du ou des ouvrages flottants, comme par exemple modifier le cap commun aux deux ouvrages flottants et/ou en modifier un paramètre de l’opération de transfert, par exemple un débit de transfert de chargement liquide et/ou un niveau de remplissage de la ou des cuves (entre les cuves d’un même ouvrage flottant et/ou entre les cuves des deux ouvrages flottants).
  • Selon des modes de réalisation, un tel procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
  • Selon un mode de réalisation, la période de la houle est une période de pic de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre le passage de deux pics successifs de la houle. Selon un mode de réalisation, la période de la houle est une période moyenne de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs de la houle à la hauteur moyenne de la mer ; cette période moyenne est couramment notée Tz.
  • Le niveau de remplissage prévisionnel de la cuve peut être estimé de diverses manières. Selon un mode de réalisation, ledit au moins un niveau de remplissage prévisionnel est déterminé à partir d’un scénario de transfert du chargement liquide, le scénario de transfert du chargement liquide définissant une évolution du niveau de remplissage de ladite cuve en fonction du temps.
  • Un tel scénario de transfert du chargement liquide peut notamment être saisi par l’utilisateur au début de l’opération de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, pour chaque période de temps, deux niveaux de remplissage prévisionnel de ladite cuve sont déterminés, les deux niveaux de remplissage prévisionnel incluant un niveau bas de remplissage prévisionnel et un niveau haut de remplissage prévisionnel, et une probabilité d’endommagement de ladite cuve est estimée pour chacun des deux niveaux de remplissage prévisionnel.
  • De cette manière, l’estimation de la probabilité d’endommagement peut tenir compte du fait que le ballottement du chargement liquide est différent suivant le niveau de remplissage de la cuve.
  • Selon un mode de réalisation, le niveau bas de remplissage prévisionnel et le niveau haut de remplissage prévisionnel sont déterminés à l’avance lors d’une étape préalable consistant à rechercher, par exemple par simulation et/ou par essais expérimentaux, deux niveaux de remplissage de la cuve qui sont les plus susceptibles d’amener un risque d’endommagement de la cuve dû au ballottement.
  • La probabilité d’endommagement peut être estimée de diverses manières. Selon un mode de réalisation, la probabilité d’endommagement est estimée par consultation d’une base de données préalablement établie pour ladite cuve, ladite base de données comportant des données relatives au ballottement en fonction d’un angle d’incidence de la houle, d’une hauteur significative de la houle, de la période de la houle et d’un niveau de remplissage courant de ladite cuve,
    les données relatives au ballottement étant déterminées par des mesures expérimentales, et
    la probabilité d’endommagement étant relative à une densité de probabilité de rencontrer une pression sur une surface interne de la cuve supérieure à une résistance interne de la cuve en fonction de l’angle d’incidence de la houle, de la hauteur significative de la houle, de la période de la houle et du niveau de remplissage courant de ladite cuve.
  • Selon un mode de réalisation, ladite indication comprend une information représentative de la probabilité d’endommagement estimée en fonction desdites périodes de temps. En particulier, selon un mode de réalisation, ladite indication comprend une indication visuelle de la probabilité d’endommagement estimée en fonction desdites périodes de temps.
  • Selon un mode de réalisation, le premier ouvrage flottant et le deuxième ouvrage flottant sont ancrés à un point d’ancrage pendant ladite opération de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état de mer du vent, l’état de mer du vent comprenant une hauteur significative de mer du vent et/ou une période de mer du vent et/ou une direction de mer du vent.
  • Selon un mode de réalisation, la période de mer du vent est une période de pic de mer du vent, c’est-à-dire une période de temps entre le passage de deux pics successifs de la mer du vent. Selon un mode de réalisation, la période de la houle est une période moyenne de la mer du vent, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs de la mer du vent à la hauteur moyenne de la mer ; cette période moyenne est couramment notée Tz.
  • Selon un mode de réalisation, la probabilité d’endommagement de ladite au moins une cuve est en outre estimée en fonction de l’état de mer du vent.
  • Le cap commun du premier et du deuxième ouvrages flottants peut simplement être fourni à l’avance pour chaque période de temps, par exemple par l’utilisateur. En alternative, selon un mode de réalisation, pour chaque période de temps, ledit cap commun des deux ouvrages flottants est obtenu en :
    - calculant, pour une pluralité de caps théoriques, une résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants en fonction de l’état de la houle et un moment par rapport au point d’ancrage de ladite résultante ;
    - sélectionnant, parmi la dite pluralité de caps théoriques, un cap commun qui minimise la valeur absolue du moment par rapport au point d’ancrage de ladite résultante.
  • Selon un mode de réalisation, la résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants est en outre calculée en fonction de l’état de mer du vent.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état du vent, l’état du vent comprenant une vitesse du vent et/ou une direction du vent, et la résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants est en outre calculée en fonction de l’état du vent.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état du courant, l’état du courant comprenant une vitesse du courant et/ou une direction du courant, et la résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants est en outre calculée en fonction de l’état du courant.
  • Selon un mode de réalisation, ladite indication comprend une information représentative de la probabilité d’endommagement estimée en fonction de ladite pluralité de caps théoriques.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape d’aide à la décision destinée à réduire la probabilité d’endommagement estimée.
  • Selon un mode de réalisation, l’étape d’aide à la décision comprend le fait de fournir à l’utilisateur :
    - une proposition de changement du cap commun, et/ou
    - une proposition de modification d’au moins un paramètre de l’opération de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, la proposition de modification d’au moins un paramètre de l’opération de transfert comprend une proposition de modification d’un débit de transfert de chargement liquide et/ou d’un niveau de remplissage de la ou des cuves (entre les cuves d’un même ouvrage flottant et/ou entre les cuves des deux ouvrages flottants).
  • Ainsi, l’utilisateur est mis en capacité de prendre les mesures nécessaires, sur la base de ces propositions, afin réduire le risque d’endommagement des cuves.
  • Le procédé est applicable à des ouvrages flottants transportant tout type de chargement liquide. Il trouve toutefois une application particulière à des ouvrages flottants transportant un chargement d’un produit liquide froid.
  • Selon un mode de réalisation, le chargement liquide est un chargement de gaz liquéfié, en particulier un chargement de gaz de pétrole liquéfié (GPL) ou un chargement de gaz naturel liquéfié (GNL).
  • Selon un mode de réalisation, la au moins une cuve est une cuve étanche et/ou thermiquement isolante.
  • Selon un mode de réalisation, le premier ouvrage flottant est un navire transporteur de gaz naturel liquéfié (LNGC), et le deuxième ouvrage flottant est une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU) de gaz naturel liquéfié ou une unité flottante de production de gaz naturel liquéfié (FLNG).
  • Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également un dispositif d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant vers un deuxième ouvrage flottant, le premier ouvrage flottant et le deuxième ouvrage flottant étant associés l’un à l’autre pendant ladite opération de transfert de telle sorte que le premier ouvrage flottant et le deuxième ouvrage flottant soient orientés selon un cap commun, le dispositif comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé selon n’importe lequel des modes de réalisation décrits ci-dessus.
  • Un tel dispositif présente les mêmes avantages que ceux décrits ci-dessus en rapport avec le procédé.
  • Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également un ouvrage flottant comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus.
  • Les principes décrits ci-dessus sont également applicables à un ouvrage flottant transportant un chargement liquide et ancré à un point d’ancrage. En effet, le chargement liquide d’un tel ouvrage flottant est lui aussi susceptible d’être agité sous l’effet des vagues, ce qui peut aussi conduire à un phénomène de ballottement qui est susceptible de nuire à l’intégrité de la ou des cuves contenant le chargement liquide.
  • Ainsi, selon un mode d’exécution conforme à une deuxième variante, l’invention fournit un procédé d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide d’un ouvrage flottant, l’ouvrage flottant étant amarré à un point d’ancrage par rapport au fond marin tout en étant libre de pivoter autour dudit point d’ancrage, ledit procédé comprenant :
    - obtenir une position géographique de l’ouvrage flottant amarré au point d’ancrage ;
    - obtenir des prévisions météorologiques et océanographiques relatives à ladite position géographique pour une pluralité de périodes de temps, lesdites prévisions comprenant, pour chaque période de temps, un état de la houle, dans lequel l’état de la houle comprend une direction de la houle, une hauteur significative de la houle et une période de la houle ;
    - pour chaque période de temps : obtenir un cap de l’ouvrage flottant ; déterminer au moins un niveau de remplissage prévisionnel d’au moins une cuve dudit ouvrage flottant destinée à contenir ledit chargement liquide ; déterminer un angle d’incidence de houle, lequel est un angle entre ledit cap et la direction de la houle ; et estimer au moins une probabilité d’endommagement de ladite au moins une cuve en fonction de l’angle d’incidence de houle ainsi déterminé, de la hauteur significative de la houle, de la période de la houle et du niveau de remplissage prévisionnel de ladite cuve ; et
    - fournir à un utilisateur une indication en fonction de ladite au moins une probabilité d’endommagement ainsi estimée.
  • Grâce à un tel procédé, un utilisateur tel qu’un membre d’équipage peut entreprendre toute mesure nécessaire pour limiter le risque d’endommagement de la ou des cuves de l’ouvrage flottant, comme par exemple modifier le cap de l’ouvrage flottant, étant rappelé que l’ouvrage flottant est libre de pivoter autour de son point d’ancrage.
  • Selon des modes de réalisation, un tel procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
  • Selon un mode de réalisation, la période de la houle est une période de pic de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre le passage de deux pics successifs de la houle. Selon un mode de réalisation, la période de la houle est une période moyenne de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs à la hauteur moyenne de la mer ; cette période moyenne est couramment notée Tz.
  • Selon un mode de réalisation, la probabilité d’endommagement est estimée par consultation d’une base de données préalablement établie pour ladite cuve, ladite base de données comportant des données relatives au ballottement en fonction d’un angle d’incidence de la houle, d’une hauteur significative de la houle, de la période de la houle et d’un niveau de remplissage courant de ladite cuve,
    les données relatives au ballottement étant déterminées par des mesures expérimentales, et
    la probabilité d’endommagement étant relative à une densité de probabilité de rencontrer une pression sur une surface interne de la cuve supérieure à une résistance interne de la cuve en fonction de l’angle d’incidence de la houle, de la hauteur significative de la houle, de la période de la houle et du niveau de remplissage courant de ladite cuve.
  • Selon un mode de réalisation, ladite indication comprend une information représentative de la probabilité d’endommagement estimée en fonction desdites périodes de temps. En particulier, selon un mode de réalisation, ladite indication comprend une indication visuelle de la probabilité d’endommagement estimée en fonction desdites périodes de temps.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état de mer du vent, l’état de mer du vent comprenant une hauteur significative de mer du vent et/ou une période de mer du vent et/ou une direction de mer du vent.
  • Selon un mode de réalisation, la période de mer du vent est une période de pic de mer du vent, c’est-à-dire une période de temps entre le passage de deux pics successifs de la mer du vent. Selon un mode de réalisation, la période de la houle est une période moyenne de la mer du vent, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs à la hauteur moyenne de la mer ; cette période moyenne est couramment notée Tz.
  • Selon un mode de réalisation, la probabilité d’endommagement de ladite au moins une cuve est en outre estimée en fonction de l’état de mer du vent.
  • Le cap de l’ouvrage peut simplement être fourni à l’avance pour chaque période de temps, par exemple par l’utilisateur. En alternative, selon un mode de réalisation, pour chaque période de temps, ledit cap commun de l’ouvrage flottant est obtenu en :
    - calculant, pour une pluralité de caps théoriques, une résultante des forces subies par l’ouvrage flottant en fonction de l’état de la houle et un moment par rapport au point d’ancrage de ladite résultante ;
    - sélectionnant, parmi la dite pluralité de caps théoriques, un cap commun qui minimise la valeur absolue du moment par rapport au point d’ancrage de ladite résultante.
  • Selon un mode de réalisation, la résultante des forces subies par l’ouvrage flottant est en outre calculée en fonction de l’état de mer du vent.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état du vent, l’état du vent comprenant une vitesse du vent et/ou une direction du vent, et la résultante des forces subies par l’ouvrage flottant est en outre calculée en fonction de l’état du vent.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état du courant, l’état du courant comprenant une vitesse du courant et/ou une direction du courant, et la résultante des forces subies par l’ouvrage flottant est en outre calculée en fonction de l’état du courant.
  • Selon un mode de réalisation, la résultante des forces subies par l’ouvrage flottant est en outre calculée en fonction de l’état de mer du vent.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état du vent, l’état du vent comprenant une vitesse du vent et/ou une direction du vent, et la résultante des forces subies par l’ouvrage flottant est en outre calculée en fonction de l’état du vent.
  • Selon un mode de réalisation, lesdites prévisions comprennent en outre un état du courant, l’état du courant comprenant une vitesse du courant et/ou une direction du courant, et la résultante des forces subies par l’ouvrage flottant est en outre calculée en fonction de l’état du courant.
  • Selon un mode de réalisation, ladite indication comprend une information représentative de la probabilité d’endommagement estimée en fonction de ladite pluralité de caps théoriques.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape d’aide à la décision destinée à réduire la probabilité d’endommagement estimée.
  • Selon un mode de réalisation, l’étape d’aide à la décision comprend le fait de fournir à l’utilisateur :
    - une proposition de changement du cap de l’ouvrage flottant, et/ou
    - une proposition de modification d’un niveau de remplissage d’au moins une des cuves de l’ouvrage flottant.
  • Ainsi, l’utilisateur est mis en capacité de prendre les mesures nécessaires, sur la base de ces propositions, afin réduire le risque d’endommagement de la ou des cuves de l’ouvrage flottant.
  • Le procédé est applicable à des ouvrages flottants transportant tout type de chargement liquide. Il trouve toutefois une application particulière à des ouvrages flottants transportant un chargement d’un produit liquide froid.
  • Selon un mode de réalisation, le chargement liquide est un chargement de gaz liquéfié, en particulier un chargement de gaz de pétrole liquéfié (GPL) ou un chargement de gaz naturel liquéfié (GNL).
  • Selon un mode de réalisation, la au moins une cuve est une cuve étanche et/ou thermiquement isolante.
  • Selon un mode de réalisation, l’ouvrage flottant est un navire transporteur de gaz naturel liquéfié (LNGC), une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU) de gaz naturel liquéfié ou une unité flottante de production de gaz naturel liquéfié (FLNG).
  • Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également un dispositif de prédiction d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide d’un ouvrage flottant, l’ouvrage flottant étant amarré à un point d’ancrage par rapport au fond marin tout en étant libre de pivoter autour dudit point d’ancrage, le dispositif comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre le procédé selon n’importe lequel des modes de réalisation décrits ci-dessus.
  • Un tel dispositif présente les mêmes avantages que ceux décrits ci-dessus en rapport avec le procédé.
  • Selon un mode de réalisation, l’invention fournit également un ouvrage flottant comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus.
    •  Brève description des figures
  • L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes d’exécution particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
  • La est une représentation schématique en coupe longitudinale d’un ouvrage flottant, en l’espèce un navire, comportant une pluralité de cuves comprenant un chargement liquide.
  • . La est un schéma représentant deux ouvrages flottants, en l’espèce un navire et une unité flottante, associés l’un à l’autre pendant une opération de transfert de chargement liquide, et d’un état de mer du vent, d’un état de houle, d’un état du courant et d’un état du vent auxquels peuvent être soumis les deux ouvrages flottants.
  • La est un organigramme représentant un procédé d’estimation d’un risque d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant vers un deuxième ouvrage flottant.
  • La est un détail de l’organigramme de la représentant une variante du procédé.
  • La représente un dispositif de prédiction du ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant vers un deuxième ouvrage flottant.
  • La représente un exemple d’indication visuelle de la probabilité d’endommagement estimée d’une cuve d’un ouvrage flottant en fonction de périodes de temps.
  • La est un schéma représentant un ouvrage flottant amarré à un point d’ancrage par rapport au fond marin tout en étant libre de pivoter autour dudit point d’ancrage, et d’un état de mer du vent, d’un état de houle, d’un état du courant et d’un état du vent auxquels peut être soumis l’ouvrage flottant.
  • La est un organigramme représentant un procédé d’estimation d’un risque d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide de l’ouvrage flottant de la .
  • La est un détail de l’organigramme de la représentant une variante du procédé.
    •
  • Les figures sont décrites ci-après dans le cadre d’un navire 1 comportant une double coque formant une structure porteuse dans laquelle sont agencées une pluralité de cuves étanches et thermiquement isolantes. Une telle structure porteuse présente par exemple une géométrie polyédrique, par exemple de forme prismatique.
  • De telles cuves étanches et thermiquement isolantes sont prévues par exemple pour le transport de gaz liquéfié. Le gaz liquéfié est stocké et transporté dans de telles cuves à une température basse ce qui nécessite des parois de cuve thermiquement isolantes afin de maintenir le gaz liquéfié à cette température. Il est donc particulièrement important de maintenir intacte l’intégrité des parois de cuves d’une part pour conserver l’étanchéité de la cuve et éviter les fuites de gaz liquéfié hors des cuves et, d’autre part, éviter les dégradations des caractéristiques isolantes de la cuve afin de maintenir le gaz sous sa forme liquéfiée.
  • De telles cuves étanches et thermiquement isolantes comportent aussi une barrière isolante ancrée sur la double coque de navire et portant au moins une membrane étanche. A titre d’exemple, de telles cuves peuvent être réalisées selon les technologies de type Mark III®, tel que décrit par exemple dans FR 2 691 520 A1, de type NO96® tel que décrit par exemple dans FR 2 877 638 A1, ou autre tel que décrit par exemple dans WO 2014/057221 A2.
  • La illustre un navire 1 comportant quatre cuves 2 étanches et thermiquement isolantes. Sur un tel navire 1, les cuves 2 sont connectées entre elles par un système de manutention de cargaison (non illustré) pouvant inclure de nombreux composants, par exemple des pompes, des vannes et des conduites de manière à permettre le transfert de liquide depuis l’une des cuves 2 vers une autre cuve 2.
  • Sur la , on a représenté le navire 1 associé à un ouvrage flottant stationnaire 40, afin de réaliser une opération de transfert (« Ship-to-Ship Transfer » ou STS) du GNL contenu dans les quatre cuves 2 du navire 1 vers des cuves étanches et thermiquement isolantes (non représentées) que comprend l’ouvrage flottant stationnaire 40. L’ouvrage flottant stationnaire 40 est ici une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU) de gaz naturel liquéfié, mais il pourrait également s’agir d’une unité flottante de production de gaz naturel liquéfié (FLNG), d’un autre navire de transport de GNL analogue au navire 1, ou plus généralement de tout ouvrage flottant, stationnaire ou non, comprenant des cuves étanches et thermiquement isolantes pour recevoir du GNL.
  • L’ouvrage flottant stationnaire 40 est ici situé au large et amarré à un point d’ancrage 90 par rapport au fond marin, tel qu’une bouée sous-marine ancrée au fond marin ou un système d’amarrage à tourelle. Le navire 1 est associé à l’ouvrage flottant stationnaire 40 à l’aide de plusieurs lignes d’amarrage 92, typiquement situées à la proue et à la poupe du navire 1 et de l’ouvrage flottant stationnaire 40. Des flotteurs 91 peuvent être disposés entre l’ouvrage flottant stationnaire 40 et le navire 1 afin d’éviter une collision accidentelle entre ceux-ci. Au moins une conduite flexible 93 est installée afin de réaliser le transfert du GNL contenu dans les quatre cuves 2 du navire 1 vers les cuves de l’ouvrage flottant stationnaire 40.
  • Pendant l’opération de transfert de GNL, le navire 1 et l’ouvrage flottant stationnaire sont orientés selon un même cap 99, ci-après dénommé le cap commun 99. Il est toutefois précisé que le cap commun 99 peut être modifié durant l’opération de transfert, qui peut durer plusieurs heures voire plusieurs dizaines d’heures.
  • Le navire 1 arrive typiquement près de l’ouvrage flottant stationnaire 40 avec ses quatre cuves 2 presque entièrement remplies de GNL. Toutefois, à mesure que le GNL est transféré, les cuves 2 sont progressivement vidées. Les quatre cuves 2 présentent sur la un état de remplissage partiel. Une première cuve 3 est remplie à environ 60% de sa capacité. Une deuxième cuve 4 est remplie à environ 35% de sa capacité. Une troisième cuve 5 est remplie à environ 35% de sa capacité. Une quatrième cuve 6 est remplie à environ 40% de sa capacité.
  • Ce remplissage partiel des cuves 3, 4, 5, 6 peut engendrer des risques importants d’endommagement desdites cuves 3, 4, 5, 6 pendant l’opération de transfert de GNL. En effet, lorsqu’il est en mer, le navire 1 est sujet à de nombreux mouvements liés aux conditions climatiques.
  • En particulier, le navire 1 est sujet à une excitation de mer du vent représentée par l’axe 10, à une excitation de la houle représentée par l’axe 12, à une excitation du courant 14, et à une excitation du vent 16. La mer du vent est créée par l’excitation du vent 16 qui règne au voisinage du navire 1, et induit des vagues ayant une direction de mer du vent parallèle à l’axe 10, une hauteur significative de mer du vent et une période de pic de mer du vent. La houle est créée par une excitation du vent loin du navire 1, et provoque des vagues ayant une direction de la houle parallèle à l’axe 12, une hauteur significative de la houle et une période de pic de la houle. La rencontre des vagues induites par la houle et la mer du vent provoque des mouvements du navire 1. Le navire 1 est en outre sujet aux mouvements dus au courant, le courant ayant une direction parallèle à l’axe 14 et une vitesse du courant. Enfin, le navire 1 est sujet à l’excitation du vent, le vent ayant une direction parallèle à l’axe 16 et une vitesse du vent. Ces mouvements du navire 1 se répercutent sur le liquide contenu dans les cuves 3, 4, 5, 6 qui, en conséquence, est sujet à du ballottement dans les cuves 3, 4, 5, 6 en produisant des impacts sur les parois de cuves. Lorsque le ballottement dépasse la capacité des parois de cuves à absorber ou disperser le ballottement, les impacts sur les parois de cuves 3, 4, 5, 6 peuvent dégrader les parois de cuves 3, 4, 5, 6. Or il est important de conserver l’intégrité des parois de cuves 3, 4, 5, 6 pour conserver l’étanchéité et les caractéristiques d’isolation des cuves 3, 4, 5, 6. Il est donc important d’estimer une probabilité d’un endommagement dû au ballottement afin d’éviter de telles dégradations.
  • Bien évidemment, le risque de dégradation des parois des cuves 3, 4, 5, 6 du navire 1 est tout aussi présent pour les parois des cuves de l’ouvrage flottant stationnaire 40, qui est lui aussi soumis à l’excitation de mer du vent 10, à l’excitation de la houle 12, et à l’excitation du courant 14.
  • Un procédé 300, représenté sur la , peut être mis en œuvre afin de prédire une probabilité d’endommagement des cuves du navire 1 et/ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40.
  • Le procédé 300 comprend d’abord une étape 301 dans laquelle on obtient une position géographique prévue de l’opération de transfert de GNL. Cette position géographique peut être saisie par un utilisateur, ou bien être acquise automatiquement par un système embarqué du navire 1 ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40, par exemple sous forme de coordonnées GPS.
  • Après l’étape 301, le procédé 300 passe à une étape 302 dans laquelle on obtient des prévisions météorologiques et océanographiques relatives à la position géographique obtenue à l’étape 301. De telles prévisions sont par exemple transmises par un moyen de communication tel que radio ou satellite par un fournisseur de prévisions météorologiques et océanographiques. Les prévisions sont obtenues pour une pluralité de périodes de temps qui couvrent ensemble une durée prévue de l’opération de transfert de GNL, cette durée prévue pouvant être saisie par un utilisateur.
  • Pour chaque période de temps, les prévisions comprennent au moins un état de la houle. Elles comprennent de préférence en outre un état de mer du vent ou un état du courant ou un état du vent, plus préférablement plusieurs de ces états, et plus préférablement encore tous ces états.
  • Après l’étape 302, le procédé 300 comprend en outre les étapes suivantes :
    - une étape 303A dans laquelle on extrait des prévisions obtenues à l’étape 302, pour chaque période de temps, une direction de la houle (représentée sur la par la direction de l’axe 12) et une hauteur significative de la houle, et une période de pic de la houle ;
    - le cas échéant, une étape 303B dans laquelle on extrait, des prévisions obtenues à l’étape 302, pour chaque période de temps, une hauteur significative de mer du vent et/ou une période de pic de mer du vent et/ou une direction de mer du vent (représentée sur la par la direction de l’axe 10) ;
    - le cas échéant, une étape 303C dans laquelle on extrait, des prévisions obtenues à l’étape 302, pour chaque période de temps, une vitesse du courant et/ou une direction du courant (représentée sur la par la direction de l’axe 14) ;
    - le cas échéant, une étape 303D dans laquelle on extrait, des prévisions obtenues à l’étape 302, pour chaque période de temps, une vitesse du vent et/ou une direction du vent (représentée sur la par la direction de l’axe 16).
  • Le procédé 300 comprend ensuite les étapes suivantes, qui sont répétées pour chacune des périodes de temps :
    - une étape 304 dans laquelle on obtient le cap commun 99 du navire 1 et de l’ouvrage flottant stationnaire 40 ;
    - une étape 305 dans laquelle on détermine au moins un niveau de remplissage prévisionnel d’au moins une cuve d’au moins un du navire 1 et de l’ouvrage flottant stationnaire 40 ;
    - une étape 306 dans laquelle on détermine un angle d’incidence de houle, c’est-à-dire un angle entre le cap commun 99 et la direction de la houle (représentée sur la par la direction de l’axe 12) ;
    - une étape 307 dans laquelle on estime au moins une probabilité d’endommagement de la cuve dont le niveau de remplissage prévisionnel a été déterminé à l’étape 305, en fonction de : l’angle d’incidence de houle déterminé à l’étape 306 ; la hauteur significative de la houle et la période de pic de la houle extraites à l’étape 303A ; et le au moins un niveau de remplissage prévisionnel de la cuve en question déterminé à l’étape 305.
  • L’étape 305 peut être réalisée de diverses manières. Selon une variante, un ou plusieurs niveaux de remplissage prévisionnel de la cuve sont déterminés à partir d’un scénario de transfert du chargement liquide, le scénario de transfert du chargement liquide définissant une évolution du niveau de remplissage de ladite cuve en fonction du temps. Un tel scénario de transfert du chargement liquide peut être déterminé à l’avance, et par exemple être saisi par l’utilisateur préalablement à l’opération de transfert.
  • Plusieurs niveaux de remplissage prévisionnel de la cuve peuvent être déterminés à l’étape 305, une probabilité d’endommagement de la cuve étant estimée à l’étape 307 pour chaque niveau de remplissage prévisionnel de la cuve déterminé à l’étape 305. Selon une variante, à l’étape 305, deux niveaux de remplissage prévisionnel de la cuve sont déterminés, les deux niveaux de remplissage prévisionnel incluant un niveau bas de remplissage prévisionnel et un niveau haut de remplissage prévisionnel. Selon une variante particulière, le niveau bas de remplissage prévisionnel et le niveau haut de remplissage prévisionnel sont des niveaux de remplissage prévisionnel déterminés à l’avance : l’étape 305 consiste alors simplement à lire – par exemple dans la base de données mentionnée ci-dessous en rapport avec l’étape 307 – les valeurs du niveau bas de remplissage prévisionnel et du niveau haut de remplissage prévisionnel. Le niveau bas de remplissage prévisionnel et le niveau haut de remplissage prévisionnel peuvent être déterminés à l’avance lors d’une étape préalable (non représentée sur les dessins) consistant à rechercher, par exemple par simulation et/ou par essais expérimentaux, deux niveaux de remplissage de la cuve qui sont les plus susceptibles d’amener un risque d’endommagement de la cuve dû au ballottement.
  • Lorsque plusieurs cuves du navire 1 et/ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40 sont prises en considération, les étapes 305 et 307 sont mises en œuvre pour chacune de ces cuves. On peut également choisir de ne considérer que certaines des cuves du navire 1 et/ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40, par exemple une ou certaines des cuves du navire 1 et/ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40 dont on a déterminé par une analyse préalable qu’elles sont le plus sujettes à un risque d’endommagement dû au ballottement.
  • L’étape 307 peut être réalisée par consultation d’une base de données préalablement établie pour la cuve considérée, selon le cas, du navire 1 ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40. Une telle base de données comporte des données relatives au ballottement en fonction d’un angle d’incidence de la houle, d’une hauteur significative de la houle, d’une période de pic de la houle, et d’un niveau de remplissage courant de ladite cuve, les données relatives au ballottement étant déterminées par des mesures expérimentales. La probabilité d’endommagement étant relative à une densité de probabilité de rencontrer une pression sur une surface interne de la cuve supérieure à une résistance interne de la cuve en fonction de l’angle d’incidence de la houle, de la hauteur significative de la houle, de la période de pic de la houle et du niveau de remplissage de ladite cuve.
  • Le cap commun 99 obtenu à l’étape 304 peut être défini à l’avance. Selon une variante, le cap commun 99 peut être saisi par un utilisateur, pour chaque période de temps voire pour toutes les périodes de temps considérées. Selon une variante avantageuse, pour chaque période de temps, ce cap commun 99 est obtenu de façon à tenir compte des forces subies par le navire 1 et l’ouvrage flottant 40 en raison de l’état de la houle, et de préférence de l’état de mer du vent et/ou de l’état du courant.
  • La représente un exemple d’une telle mise en œuvre de l’étape 304, dans laquelle :
    - dans une première étape 304-1, on calcule les forces subies par le navire 1 et l’ouvrage flottant 40 en raison de l’état de la houle, et de préférence de l’état de mer du vent et/ou de l’état du courant et/ou de l’état du vent ;
    - dans une seconde étape 304-2, on calcule une résultante des forces déterminées à l’étape 304-1 ;
    - dans une troisième étape 304-3, on calcule un moment de la résultante déterminée à l’étape 304-2 autour du point d’ancrage 90.
    Les étapes 304-1, 304-2, 304-3 sont mises en œuvre pour une pluralité de caps théoriques, c’est-à-dire une pluralité de valeurs possibles du cap commun 99. Par exemple, les étapes 304-1, 304-2, 304-3 sont mises en œuvre pour des incréments de valeurs du cap commun 99, ces incréments étant de 5 degrés, 2 degrés ou encore 1 degré. Ensuite, dans une étape 304-4, on sélectionne, parmi ladite pluralité de caps théoriques, un cap commun 99 qui minimise la valeur absolue du moment déterminé aux étapes 304-3.
  • Après l’étape 307, le procédé 300 passe à une étape 308 dans laquelle une indication est fournie à un utilisateur en fonction des probabilités d’endommagement estimées à l’étape 307.
  • Cette étape 308 peut simplement consister à fournir une alarme visuelle et/ou sonore à l’utilisateur lorsque la probabilité d’endommagement de l’une des cuves excède un seuil prédéterminé. En complément ou en alternative, l’indication fournie à l’étape 308 peut comprendre le fait de fournir à l’utilisateur au moins une indication visuelle des probabilités d’endommagement estimées à l’étape 307, en fonction d’une autre grandeur.
  • La représente à titre d’exemple une indication visuelle des probabilités d’endommagement estimées à l’étape 307 en fonction des périodes de temps auxquelles elles se rapportent. Sur cette figure, l’indication visuelle comprend une case correspondant à chacune des périodes de temps. Une absence de hachures indique que la probabilité d’endommagement est nulle ou inférieure à un seuil bas. Des hachures simples indiquent que la probabilité d’endommagement est comprise entre un seuil bas et un seuil haut. Des hachures doubles indiquent que la probabilité d’endommagement est supérieure à un seuil haut. Il est bien entendu qu’au lieu de hachures différentes, des couleurs différentes suivant un code couleur ou toute autre représentation peuvent être employées. Il est en outre bien entendu qu’un nombre différent de seuils de probabilité d’endommagement peut être utilisé.
  • De préférence, après l’étape 308, le procédé 300 passe à une étape 309 d’aide à la décision destinée à réduire la ou les probabilités d’endommagement estimées à l’étape 307. Cette étape 309 d’aide à la décision peut notamment comprendre le fait de fournir à l’utilisateur :
    - une proposition de changement du cap commun 99, et/ou
    - une proposition de modification d’au moins un paramètre de l’opération de transfert, par exemple d’un débit de transfert de chargement liquide et/ou d’un niveau de remplissage de la ou des cuves (entre les cuves du navire 1 et/ou entre les cuves de l’ouvrage flottant stationnaire 40 et/ou entre les cuves du navire 1 et les cuves de l’ouvrage flottant stationnaire 40).
  • Grâce à cette étape 309, l’utilisateur est mis en capacité de prendre les mesures nécessaires, sur la base de ces propositions, afin réduire le risque d’endommagement des cuves.
  • La illustre un dispositif 100 de détermination du ballottement pouvant être embarqué sur le navire 1. Ce dispositif 100 comporte une unité centrale 110 configurée pour réaliser les différentes étapes du procédé 300 pour estimer la probabilité d’endommagement d’une cuve du navire 1 et/ou de l’ouvrage flottant stationnaire 40.
  • L’unité centrale 110 est connectée à une pluralité de capteurs 120 embarqués permettant d’obtenir les différentes grandeurs indiquées ci-dessus. Ainsi, les capteurs 120 comportent, par exemple et de manière non exhaustive, un capteur de niveau de remplissage 121 de chaque cuve, et d’autres capteurs 122, 123 aptes à fournir en sortie des grandeurs indicatives de l’état de la houle, et de préférence de l’état de mer du vent et/ou de l’état du courant et/ou de l’état du vent.
  • Le dispositif 100 comporte en outre une interface homme-machine 140. Cette interface homme machine 140 comporte un moyen d’affichage 41 permettant à un opérateur du navire 1 d’obtenir différentes informations, par exemple les probabilités d’endommagement estimées en mettant en œuvre les étapes du procédé 300, la ou les indications générées à l’étape 308, l’aide à la décision générée à l’étape 309, les grandeurs obtenues par les capteurs 120, l’état de chargement du navire ou encore des informations météorologiques.
  • L’interface homme-machine 140 comporte en outre un moyen d’acquisition 42 permettant à l’opérateur de fournir manuellement des grandeurs à l’unité centrale 110, typiquement pour fournir à l’unité centrale 110 des données ne pouvant pas être obtenues par des capteurs car le navire 1 ne comporte pas le capteur nécessaire ou que ce dernier est endommagé. Par exemple, dans un mode de réalisation, le moyen d’acquisition 42 permet à l’opérateur d’entrer des informations sur l’état de mer du vent et/ou l’état de la houle.
  • Le dispositif 100 comporte une base de données 150. Cette base de données 316 comporte par exemple certaines grandeurs obtenues en laboratoire ou lors de campagnes de mesures embarquées en mer. Par exemple, la base de données 150 peut comporter, pour une cuve donnée, des données relatives au ballottement en fonction d’un angle d’incidence de la houle, d’une hauteur significative de la houle, d’une période de pic de la houle et d’un niveau de remplissage courant de ladite cuve.
  • Le dispositif 100 comporte également une interface de communication 130 permettant à l’unité centrale 110 de communiquer avec des dispositifs distants par exemple pour obtenir des prévisions météorologiques, des données de position du navire ou autre.
  • Certains éléments représentés, notamment l’unité centrale 110, peuvent être réalisés sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. Des composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C++, C#, Java (marque déposée) ou VHDL. Cette liste n’est pas exhaustive.
  • Dans la description ci-dessus, on a fait référence à une période de pic de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre le passage de deux pics successifs de la houle. En variante, en lieu et place de la période de pic de la houle, on peut considérer la période moyenne de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs de la houle à la hauteur moyenne de la mer.
  • De même, en lieu et place de la période de pic de mer du vent, on peut considérer la période moyenne de mer du vent, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs de la mer du vent à la hauteur moyenne de la mer.
  • Les principes décrits ci-dessus sont également applicables à un ouvrage flottant transportant un chargement liquide et ancré à un point d’ancrage. En effet, le chargement liquide d’un tel ouvrage flottant est lui aussi susceptible d’être agité sous l’effet des vagues, ce qui peut aussi conduire à un phénomène de ballottement qui est susceptible de nuire à l’intégrité de la ou des cuves contenant le chargement liquide.
  • Sur la , on a ainsi représenté le navire 1 de la , amarré par une ou plusieurs lignes d’amarrage 92 à un point d’ancrage 90 par rapport au fond marin, tel qu’une bouée sous-marine ancrée au fond marin. Le navire 1 est libre de pivoter autour du point d’ancrage 90, et peut ainsi adopter n’importe quel cap du fait de son pivotement autour du point d’ancrage 90. Le cap du navire 1 porte ici la référence 190.
  • Comme on l’a décrit précédemment en rapport avec la , le navire 1 est ici aussi sujet à une excitation de mer du vent représentée par l’axe 10, à une excitation de la houle représentée par l’axe 12, à une excitation du courant 14, et à une excitation du vent 16. Les mouvements du navire 1 se répercutent sur le liquide contenu dans les cuves 3, 4, 5, 6 qui, en conséquence, est sujet à du ballottement dans les cuves 3, 4, 5, 6 en produisant des impacts sur les parois de cuves. Lorsque le ballottement dépasse la capacité des parois de cuves à absorber ou disperser le ballottement, les impacts sur les parois de cuves 3, 4, 5, 6 peuvent dégrader les parois de cuves 3, 4, 5, 6. Or il est important de conserver l’intégrité des parois de cuves 3, 4, 5, 6 pour conserver l’étanchéité et les caractéristiques d’isolation des cuves 3, 4, 5, 6. Il est donc, ici aussi, important d’estimer une probabilité d’un endommagement dû au ballottement afin d’éviter de telles dégradations.
  • Un procédé 1300, représenté sur la , peut être mis en œuvre afin de prédire une probabilité d’endommagement des cuves du navire 1.
  • Le procédé 1300 comprend d’abord une étape 1301 dans laquelle on obtient une position géographique du navire 1 amarré au point d’ancrage 190. Cette position géographique peut être saisie par un utilisateur, ou bien être acquise automatiquement par un système embarqué du navire 1, par exemple sous forme de coordonnées GPS.
  • Après l’étape 1301, le procédé 1300 passe à une étape 1302 dans laquelle on obtient des prévisions météorologiques et océanographiques relatives à la position géographique obtenue à l’étape 1301. De telles prévisions sont par exemple transmises par un moyen de communication tel que radio ou satellite par un fournisseur de prévisions météorologiques et océanographiques. Les prévisions sont obtenues pour une pluralité de périodes de temps qui couvrent ensemble une durée prévue de l’opération de transfert de GNL, cette durée prévue pouvant être saisie par un utilisateur.
  • Pour chaque période de temps, les prévisions comprennent au moins un état de la houle. Elles comprennent de préférence en outre un état de mer du vent ou un état du courant ou un état du vent, plus préférablement plusieurs de ces états, et plus préférablement encore tous ces états.
  • Après l’étape 1302, le procédé 1300 comprend en outre les étapes suivantes :
    - une étape 1303A dans laquelle on extrait des prévisions obtenues à l’étape 1302, pour chaque période de temps, une direction de la houle (représentée sur la par la direction de l’axe 12) et une hauteur significative de la houle, et une période de pic de la houle ;
    - le cas échéant, une étape 1303B dans laquelle on extrait, des prévisions obtenues à l’étape 1302, pour chaque période de temps, une hauteur significative de mer du vent et/ou une période de pic de mer du vent et/ou une direction de mer du vent (représentée sur la par la direction de l’axe 10) ;
    - le cas échéant, une étape 1303C dans laquelle on extrait, des prévisions obtenues à l’étape 1302, pour chaque période de temps, une vitesse du courant et/ou une direction du courant (représentée sur la par la direction de l’axe 14) ;
    - le cas échéant, une étape 1303D dans laquelle on extrait, des prévisions obtenues à l’étape 1302, pour chaque période de temps, une vitesse du vent et/ou une direction du vent (représentée sur la par la direction de l’axe 16).
  • Le procédé 1300 comprend ensuite les étapes suivantes, qui sont répétées pour chacune des périodes de temps :
    - une étape 1304 dans laquelle on obtient le cap 190 du navire 1 ;
    - une étape 1305 dans laquelle on détermine au moins un niveau de remplissage prévisionnel d’au moins une cuve du navire 1 ;
    - une étape 1306 dans laquelle on détermine un angle d’incidence de houle, c’est-à-dire un angle entre le cap 190 du navire 1 et la direction de la houle (représentée sur la par la direction de l’axe 12) ;
    - une étape 1307 dans laquelle on estime au moins une probabilité d’endommagement de la cuve dont le niveau de remplissage prévisionnel a été déterminé à l’étape 305, en fonction de : l’angle d’incidence de houle déterminé à l’étape 1306 ; la hauteur significative de la houle et la période de pic de la houle extraites à l’étape 1303A ; et le au moins un niveau de remplissage prévisionnel de la cuve en question déterminé à l’étape 1305.
  • Lorsque plusieurs cuves du navire 1 sont prises en considération, les étapes 1305 et 1307 sont mises en œuvre pour chacune de ces cuves. On peut également choisir de ne considérer que certaines des cuves du navire 1, par exemple une ou certaines des cuves du navire 1 dont on a déterminé par une analyse préalable qu’elles sont le plus sujettes à un risque d’endommagement dû au ballottement.
  • L’étape 1307 peut être réalisée par consultation d’une base de données préalablement établie pour la cuve considérée du navire 1. Une telle base de données comporte des données relatives au ballottement en fonction d’un angle d’incidence de la houle, d’une hauteur significative de la houle, d’une période de pic de la houle et d’un niveau de remplissage courant de ladite cuve, les données relatives au ballottement étant déterminées par des mesures expérimentales. La probabilité d’endommagement étant relative à une densité de probabilité de rencontrer une pression sur une surface interne de la cuve supérieure à une résistance interne de la cuve en fonction de l’angle d’incidence de la houle, de la hauteur significative de la houle, de la période de pic de la houle et du niveau de remplissage de ladite cuve.
  • Le cap 190 obtenu à l’étape 1304 peut être défini à l’avance. Selon une variante, le cap 190 peut être saisi par un utilisateur, pour chaque période de temps voire pour toutes les périodes de temps considérées. Selon une variante avantageuse, pour chaque période de temps, ce cap du navire 190 est obtenu de façon à tenir compte des forces subies par le navire 1 en raison de l’état de la houle, et de préférence de l’état de mer du vent et/ou de l’état du courant.
  • La représente un exemple d’une telle mise en œuvre de l’étape 1304, dans laquelle :
    - dans une première étape 1304-1, on calcule les forces subies par le navire 1 en raison de l’état de la houle, et de préférence de l’état de mer du vent et/ou de l’état du courant et/ou de l’état du vent ;
    - dans une seconde étape 1304-2, on calcule une résultante des forces déterminées à l’étape 1304-1 ;
    - dans une troisième étape 1304-3, on calcule un moment de la résultante déterminée à l’étape 1304-2 autour du point d’ancrage 90.
    Les étapes 1304-1, 1304-2, 1304-3 sont mises en œuvre pour une pluralité de caps théoriques, c’est-à-dire une pluralité de valeurs possibles du cap 190. Par exemple, les étapes 1304-1, 1304-2, 1304-3 sont mises en œuvre pour des incréments de valeurs du cap 190, ces incréments étant de 5 degrés, 2 degrés ou encore 1 degré. Ensuite, dans une étape 1304-4, on sélectionne, parmi ladite pluralité de caps théoriques, un cap 190 qui minimise la valeur absolue du moment déterminé aux étapes 1304-3.
  • Après l’étape 1307, le procédé 1300 passe à une étape 1308 dans laquelle une indication est fournie à un utilisateur en fonction des probabilités d’endommagement estimées à l’étape 1307.
  • Cette étape 1308 peut simplement consister à fournir une alarme visuelle et/ou sonore à l’utilisateur lorsque la probabilité d’endommagement de l’une des cuves excède un seuil prédéterminé. En complément ou en alternative, l’indication fournie à l’étape 1308 peut comprendre le fait de fournir à l’utilisateur au moins une indication visuelle des probabilités d’endommagement estimées à l’étape 1307, en fonction d’une autre grandeur. Cette indication visuelle peut être analogue à celle décrite ci-dessus en rapport avec la .
  • De préférence, après l’étape 1308, le procédé 1300 passe à une étape 1309 d’aide à la décision destinée à réduire la ou les probabilités d’endommagement estimées à l’étape 1307. Cette étape 1309 d’aide à la décision peut notamment comprendre le fait de fournir à l’utilisateur :
    - une proposition de changement du cap 190, et/ou
    - une proposition de modification d’un niveau de remplissage d’au moins une des cuves du navire 1.
  • Grâce à cette étape 1309, l’utilisateur est mis en capacité de prendre les mesures nécessaires, sur la base de ces propositions, afin réduire le risque d’endommagement des cuves.
  • Les différentes étapes du procédé 1300 peuvent être mises en œuvre par l’unité centrale 110 du dispositif 100 déjà décrit ci-dessus en rapport avec la .
  • Dans la description ci-dessus, on a fait référence à une période de pic de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre le passage de deux pics successifs de la houle. En variante, en lieu et place de la période de pic de la houle, on peut considérer la période moyenne de la houle, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs de la houle à la hauteur moyenne de la mer.
  • De même, en lieu et place de la période de pic de mer du vent, on peut considérer la période moyenne de mer du vent, c’est-à-dire une période de temps entre trois passages successifs de la mer du vent à la hauteur moyenne de la mer.
  • Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
  • En outre, il est bien évident qu’une caractéristique ou une combinaison de caractéristiques décrites en rapport avec un procédé s’applique tout autant à un système correspondant, et vice versa.
  • L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
  • Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.
    •

Claims (17)

  1. Procédé (300) d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant (1) vers un deuxième ouvrage flottant (40), le premier ouvrage flottant (1) et le deuxième ouvrage flottant (40) étant associés l’un à l’autre pendant ladite opération de transfert de telle sorte que le premier ouvrage flottant (1) et le deuxième ouvrage flottant (40) soient orientés selon un cap commun (99), ledit procédé (300) comprenant :
    - obtenir (301) une position géographique prévue de ladite opération de transfert ;
    - obtenir (302) des prévisions météorologiques et océanographiques relatives à ladite position géographique pour une pluralité de périodes de temps, lesdites périodes de temps couvrant ensemble une durée prévue de ladite opération de transfert, lesdites prévisions comprenant, pour chaque période de temps, un état de la houle, dans lequel l’état de la houle comprend une direction de la houle, une hauteur significative de la houle et une période de la houle ;
    - pour chaque période de temps : obtenir (304) le cap commun (99) du premier et du deuxième ouvrages flottants (1, 40) ; déterminer (305) au moins un niveau de remplissage prévisionnel d’au moins une cuve d’au moins un desdits premier et deuxième ouvrages flottants (1, 40) destinée à contenir la totalité ou une partie dudit chargement liquide ; déterminer (306) un angle d’incidence de houle, lequel est un angle entre ledit cap commun (99) des premier et deuxième ouvrages flottants et la direction de la houle (12) ; et estimer (307) au moins une probabilité d’endommagement de ladite au moins une cuve en fonction de l’angle d’incidence de houle ainsi déterminé, de la hauteur significative de la houle, de la période de la houle et dudit au moins un niveau de remplissage prévisionnel de ladite cuve ; et
    - fournir à un utilisateur (308) une indication en fonction de ladite au moins une probabilité d’endommagement ainsi estimée.
  2. Procédé (300) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un niveau de remplissage prévisionnel est déterminé (305) à partir d’un scénario de transfert du chargement liquide, le scénario de transfert du chargement liquide définissant une évolution du niveau de remplissage de ladite cuve en fonction du temps.
  3. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel pour chaque période de temps, deux niveaux de remplissage prévisionnel de ladite cuve sont déterminés (305), les deux niveaux de remplissage prévisionnel incluant un niveau bas de remplissage prévisionnel et un niveau haut de remplissage prévisionnel, et une probabilité d’endommagement de ladite cuve est estimée (307) pour chacun des deux niveaux de remplissage prévisionnel.
  4. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ladite au moins une probabilité d’endommagement est estimée (307) par consultation d’une base de données préalablement établie pour ladite cuve, ladite base de données comportant des données relatives au ballottement en fonction d’un angle d’incidence de la houle, d’une hauteur significative de la houle, de la période de la houle et d’un niveau de remplissage courant de ladite cuve,
    les données relatives au ballottement étant déterminées par des mesures expérimentales, et
    la probabilité d’endommagement étant relative à une densité de probabilité de rencontrer une pression sur une surface interne de la cuve supérieure à une résistance interne de la cuve en fonction de l’angle d’incidence de la houle, de la hauteur significative de la houle, de la période de la houle et du niveau de remplissage courant de ladite cuve.
  5. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ladite indication comprend une information représentative de la probabilité d’endommagement estimée en fonction desdites périodes de temps.
  6. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdites prévisions comprennent en outre un état de mer du vent, l’état de mer du vent comprenant une hauteur significative de mer du vent et/ou une période de mer du vent et/ou une direction de mer du vent (10), et la probabilité d’endommagement de ladite au moins une cuve est en outre estimée en fonction de l’état de mer du vent.
  7. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier ouvrage flottant (1) et le deuxième ouvrage flottant (40) sont ancrés à un point d’ancrage (90) pendant ladite opération de transfert, et pour chaque période de temps, ledit cap commun (99) des deux ouvrages flottants (1, 40) est obtenu (304) en :
    - calculant (304-2, 304-3), pour une pluralité de caps théoriques, une résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants en fonction de l’état de la houle et un moment par rapport au point d’ancrage (90) de ladite résultante ;
    - sélectionnant (304-4), parmi la dite pluralité de caps théoriques, un cap commun (99) qui minimise la valeur absolue du moment par rapport au point d’ancrage de ladite résultante.
  8. Procédé (300) selon la revendication 6 et la revendication 7 prises en combinaison, dans lequel la résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants (1, 40) est en outre calculée (304-2) en fonction de l’état de mer du vent.
  9. Procédé (300) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel lesdites prévisions comprennent en outre un état du vent, l’état du vent comprenant une vitesse du vent et/ou une direction du vent (16), et dans lequel la résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants est en outre calculée en fonction de l’état du vent.
  10. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel lesdites prévisions comprennent en outre un état du courant, l’état du courant comprenant une vitesse du courant et/ou une direction du courant (14), et dans lequel la résultante des forces subies par les premier et deuxième ouvrages flottants (1, 40) est en outre calculée en fonction de l’état du courant.
  11. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel ladite indication comprend une information représentative de la probabilité d’endommagement estimée en fonction ladite pluralité de caps théoriques.
  12. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant en outre une étape d’aide à la décision (309) destinée à réduire la probabilité d’endommagement estimée.
  13. Procédé (300) selon la revendication 12, dans lequel l’étape d’aide à la décision (309) comprend le fait de fournir à l’utilisateur :
    - une proposition de changement du cap commun (99), et/ou
    - une proposition de modification d’au moins un paramètre de l’opération de transfert.
  14. Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le chargement liquide est un chargement de gaz liquéfié, en particulier un chargement de gaz de pétrole liquéfié ou un chargement de gaz naturel liquéfié.
  15. Procédé (300) selon la revendication 14, dans lequel le chargement liquide est un chargement de gaz naturel liquéfié, le premier ouvrage flottant est un navire transporteur de gaz naturel liquéfié (1), et le deuxième ouvrage flottant est une unité flottante de stockage et de regazéification de gaz naturel liquéfié (40) ou une unité flottante de production de gaz naturel liquéfié.
  16. Dispositif (100) d’estimation d’une probabilité d’un endommagement dû au ballottement d’un chargement liquide pendant une opération de transfert dudit chargement liquide depuis un premier ouvrage flottant (1) vers un deuxième ouvrage flottant (40), le premier ouvrage flottant (1) et le deuxième ouvrage flottant (40) étant associés l’un à l’autre pendant ladite opération de transfert de telle sorte que le premier ouvrage flottant et le deuxième ouvrage flottant soient orientés selon un cap commun (99), le dispositif (100) comprenant un processeur (110) configuré pour mettre en œuvre le procédé (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
  17. Ouvrage flottant (1, 40) comprenant un dispositif (100) selon la revendication 16.
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