JP3471357B2 - 海洋における炭化水素生産システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水中ブイとの間で迅速に接続および切断を
可能とするように構成されたベッセルを用いて、海洋に
おいて炭化水素を生産するシステムに関するもので、前
記ブイは、前記ベッセル内の水中で下向きに開く受容空
間への収容および解放可能な固着のための外側浮力部材
と、回転可能に外側部材に取り付けられ海底に碇着され
ると共に、前記ブイまで達する少なくとも１本のライザ
（raiser）にも接続された中央部材とから成り、回り継
手装置（swivel device）が前記ブイの上端に配置さ
れ、前記ライザと前記ベッセル上の配管系との間で接続
およびプロセス流体の移送を行う。

上記形式の異なるシステムが、ノルウエー特許出願第
922043号、第922044号、および第922045号に開示されて
いる。これらのシステムは、所謂STLシステム（STL:水
中タレット負荷）に基づくものであり、STLシステム
は、例えば、国際特許出願第PCT/NO92/00054号に開示さ
れている。このシステムでは、水中ブイが例えば海底の
生産システムからの１本以上の可撓性ライザおよびへそ
（umbilical）のための収集点を形成する。ブイは、引
き上げられ特定のベッセル内の受容空間に固着されるよ
うに構成され、海底の生産システムからの石油製品を、
ベッセル内の貯蔵タンクに搬送するシステムを構成す
る。ブイが受容空間に固着されると、ベッセルがブイの
外側浮力部材に堅固に締結され、適切な碇着システムに
よって海底に碇着されているブイの中央部材を中心に回
転可能となる。したがって、ブイ自体が回転体即ちタレ
ットを構成し、風、波および水流の影響を受けてベッセ
ルがその回りを回転できるようになっている。

STLシステムをベッセル上での使用に適用し炭化水素
を生産すると、多数の非常に経済的および実践的な利点
が得られる。かかる利点のより詳しい記載について、上
述のノルウエー特許出願を参照されたい。

本発明の一般的な目的は、序言でのべた形式のシステ
ムを更に改良することであり、ベッセルの底部に結合手
段を有し、甲板に取り付ける大きな構造を避け、迅速な
接続および切断を確実に行い、あらゆる状況の下で切断
時に最大の安全性を与えるシステムを提供することであ
る。

本発明の更に他の目的は、特定の生産流体とそれらの
周辺との間で信頼性のある密封を行う結合器を有するシ
ステムを提供することである。

他の目的は、ブイとベッセルとの間の結合が、大きな
裕度を持って設定可能であり、結合器を損傷する危険性
を最少に抑えるシステムを提供することである。

更に他の目的は、周囲の圧力よりも高い圧力を有する
バリア液体を用いて、簡単に静的および動的密封を監視
する可能性を与えるシステムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、回り継手装置およびこれと
接続される結合手段とを遠隔制御によって動作させるの
に適したシステムを提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、序言
で述べた形式のシステムを提供する。かかるシステム
は、回り継手装置が雌部材と雄部材とを含み、これらを
移動させて互いに係合させることができる。回り継手装
置の一方の部材はブイの中央部材に永久的に締結されて
おり、回り継手装置の他方の部材はベッセル上の作動部
材に接続されていることにより、雄および雌部材は、作
動部材によって互いに接続および切断可能となってい
る。これら回り継手部材は係合状態において、当該回り
継手部材内に、対応する流体路と連通する共通環状空間
を規定する。また、密封部材が環状空間の各側に設けら
れ、この密封部材は、作動させると環状空間の間に密封
状態を形成し、回り継手部材を相互に切断すると解除す
ることができる。

本発明によるシステムの特に有利な実施例は、回り継
手部材の一方は、各環状空間の各側に、周辺環状溝が形
成されており、この中に半径方向に移動可能なリング素
子を受容し、リング素子には密封手段が設けられ、他方
の回り継手部材に対する静的な密封、およびリング素子
と周辺溝の側壁との間の動的な密封を行うことを特徴と
する。更に、密封手段は、周囲の圧力よりも高い圧力を
有するバリア液体によって油圧で作動させるように構成
し、回り継手部材は、バリア液体用供給チャネルが形成
された周辺溝を有することが好ましい。

本発明によるシステムは、一般的に、特定のライザま
たはライザ群がブイと生産流体（井戸流）の供給地点と
の間に延びている場合に適用することを意図したもので
ある。この場所は、海底の生産井戸とすることができる
が、例えば、近隣の大陸棚（platform）とし、本システ
ムによって、ここから井戸流をベッセルに移送すること
もできる。

これより、添付図面を参照しながら、例示実施例に関
連付けて本発明について更に説明する。図面において、 第１図は、ベセッルの前方部分の概略側断面図であ
り、ブイがベッセル底部の受容空間に収容されたところ
を示す。

第２図は、本発明によるシステムの第１実施例に関連
するブイの部分側断面図を示す。

第３図は、第２図のシステムが接続された状態を示す
拡大側面図である。

第４図は、第３図に対応する断面図であるが、前記シ
ステムの切断された状態を示す。

第５図および第６図は、前記システムの一部を収容位
置と作動位置との間で移動させる、アクチュエータの平
面図を示す。

第７図は、第２図ないし第４図による実施例における
静的および動的密封部材の拡大断面図を示す。

第８図は、本発明による第２実施例の一部断面概略側
面図を示す。

第９図は、図８による実施例におけるブイの構成の断
片的縦断面図を示す。

第10図は、第８図における実施例における雄部材の一
部の縦断面図を示す。

第11図は、第８図ないし第10図による実施例における
静的および動的密封部材の拡大断面図を示す。

第12図は、第２図ないし第４図による実施例に原理的
に対応するが、アーム部材およびベッセルの配管系への
接続手段に他の実施例を用いた実施例の、一部断面部分
側面図を示す。

第13図は、第12図の線VIII−XIIIに沿った概略平面図
を示す。

第１図は、ベッセル１のへさき部分の概略側断面図を
示す。このベッセルは、生産用ベッセルとして作用する
ような装備とすることが予め想定されており、この目的
のために本発明によるシステムが設けられている。ベッ
セルは、下側に開いた受容空間２を有し、ここにブイ３
が収容され固着される。ブイは、受容空間に解放可能に
固着される外側浮力部材４と、外側部材４に回転可能に
取り付けられ、碇着線６によって海底または大洋底に碇
着される中央部材５とを備えている。受容空間２の上方
に、ベッセルは、受容空間とベッセルの甲板８との間に
延びる軸７を有する。ベッセルの甲板には、適当なウイ
ンチ（図示せず）が配置されることになる。ウインチは
引き上げ線を有し、ブイを水中位置から引き上げて受容
空間１に収容すべきときに、軸を通して水中にこの線を
下降させ、ブイからの線と接続し、ブイの巻き上げを行
う。

第１図において、本発明によるシステムは概略的にの
み示唆されており、ブイの中央部材５に永久的に取り付
けられた雌部材10の形状の外側部材と、軸７の下側端部
に配置され、例えば油圧シリンダのような適当な作動手
段（図示せず）によって雌部材10に下降させかつそこか
ら引き上げられる雄部材11の形状の内側部材とを有す
る、回り継手装置９を備えたものとして示されている。
したがって、原理的に、本システムは、ブイの一部によ
って構成される受容部材即ち雌部材と、迅速かつ信頼性
高くブイとの接続および切断をするためにベッセル内に
配置された内側部材即ち雄部材とを有する、二部分回り
継手装置から成るものである。雄部材が雌部材に接続さ
れると、形成された回り継手部材はベッセルとブイとの
間のあらゆる相対的移動を吸収する。

本発明によるシステムの第１実施例に関連する構成を
詳述するための図を第２図に示す。図示された実施例で
は、プロセス流体の搬送のため、例えば、１本の管が井
戸流（炭化水素）、１本の管が水の注入、そして１本の
管がガスの注入のために、３本のライザ12、13、14が、
ブイ３の中央部材５に導入されている。これらのライザ
は、閉成した弁を介して、回り継手装置９の外側部材10
内の各流体路（図示せず）に接続されている。回り継手
装置（第２図では見えない）の内側部材即ち雄部材11
は、アーム手段16の自由端に取り付けられており、アー
ム手段自体はその他端において枢着されているので、雄
部材は、ベッセルの受容空間２に隣接する位置と、雄部
材がブイ３上の中心に来る位置との間で枢動可能となっ
ている。雄部材が中心位置に来るようにアーム手段16が
配置されたとき、雄部材を雌部材に下降させるか、ある
いは雌部材から雄部材を引き上げるために、作動手段17
が配されている。第３図および第４図に更に示すよう
に、雄部材11は、アーム手段16の自由端に締結された案
内スリーブ18内に、摺動可能に取り付けられている。案
内スリーブ18は、筐体19を支持する。筐体19は、雄部材
が引き上げ位置にあるとき、これの上側部分を受容する
ことを意図したものであり、更に作動手段17の支持も行
う。アーム部材16は、案内スリーブ18を通じて回り継手
装置９と連通し、更にベッセル上に配置されたプロセス
流体用配管系と連通するチャネル即ち管を含む。この目
的のために設けられると同時にアーム手段の支持手段を
形成する回転連結部22が、アーム手段の回転可能取付端
に配されている。

第２図のシステムを、第３図および第４図に更に詳し
く示す。ここでは、回り継手装置の雌部材10および雄部
材11は、第３図では接続状態即ち作動位置にある場合、
第４図では切断された状態にある場合が示されている。
接続状態では、回り継手部材10、11は、従来のように、
回り継手部材内の対応する流体路と連通する共通環状空
間を形成する。環状空間および流体路の数は、実際に使
用されるライザの本数に対応する。したがって、３本の
ライザを有する図示例では、例えば、それぞれ井戸流、
水の注入および気体の注入のために、３ヶ所の環状空間
23、24、25が配されており、これらの環状空間は、雌部
材10内の３本の流体路26、27、28の内別個の１本、およ
び雄部材11内の３本の流体路29、30、31の内別個の１本
と連通する。図示の場合では、環状空間は、雌部材10内
に形成された周辺リングチャネルによって構成されてい
る。しかしながら、代替案として、これらを内側部材即
ち雄部材11、または両方の部材に形成してもよく、例え
ば、全体的に円形断面を有する環状空間を形成すること
もできる。

各環状空間の各側では、雄部材11には、半径方向に移
動可能なリング素子33を受容する周辺リング溝32が形成
されている。このリング素子には密封手段34、35が設け
られ、それぞれ、雌部材に対する静的密封、およびリン
グ素子33と周辺リング溝の側壁との間の動的密封を行う
ように構成されている。これらの密封手段を作動させ
て、動作中に環状空間の間に密封状態を形成することが
でき、回り継手部材10、11を相互に切断する場合には解
除することができる。密封手段は、周囲の圧力即ち特定
のプロセス流体の圧力より高い圧力を有するバリア液体
により油圧で作動するように構成するのが適当である。
バリア液体は、リング溝32が形成された回り継手手段、
即ち、図示の場合では雄部材11内に配された適当な供給
チャネル36を通じて供給される。第７図により明瞭に示
すが、バリア液体用供給チャネル36は、リング溝32の底
面積および対応するリング素子33によって範囲が決めら
れ、かつリング素子の密封手段34および35と連通する、
緩衝体積（buffer volume）に開口する（debouch）。密
封手段の構造および動作態様については、後に第７図を
参照して更に説明する。

このリング素子構造によって、リング素子群33は、比
較的大きな裕度、例えば、±12ミリ以内で、雌部材内の
中央に位置することが達成される。これが可能なのは、
リング素子またはリング素子群は半径方向に自由に浮遊
し、雌部材と雄部材との間で生じ得る中心の偏移即ち中
心の変位を吸収するからである。

上述のように、雄部材11は、アーム手段16の自由端に
締結された案内スリーブ18に、摺動可能に取り付けられ
ている。雄部材は、下側の掘り下げ部37と頂部38とから
成り、第３図から明らかなように、掘り下げ部を雌部材
10内に進入させると、頂部は案内スリーブ18内に位置付
けられる。この位置では、案内スリーブ18と頂部38は、
雄部材11の流体路29、30、31の各１本およびアーム手段
16のチャネル20と連通する３つの共通環状空間38、40、
41を規定する。案内スリーブ18は、環状空間と対応する
チャネルとの間に貫通孔を有する。環状空間の間では、
頂部38には、油圧作動式の静的密封手段42が設けられて
いる。これは密封手段34に対応し、供給チャネル36を通
るバリア流体によって作動する。

ここで注記すべきは、雄部材11と案内スリーブ18との
間の相対移動のみが軸方向となっていることである。こ
の移動は、雄部材と雌部材との接続および切断の間にの
み生じるものである。この動作の間、内部バリア液体の
圧力は低く、密封システムは解除されている。

第４図から明らかなように、雄部材の掘り下げ部37が
作動手段17によって雌部材10から引き上げられると、雄
部材の頂部38は、案内スリーブ18によって支持されてい
る筐体19内に配置される。したがって、この位置では雄
部材11全体が案内スリーブ18および筐体19によって保護
される。

作動手段17は、油圧式アクチュエータ、例えば、図示
のようなシリンダ／ピストンロッドユニットとするのが
適当である。

アーム部材16の回転可能取付端に配置された回転連結
部22は、ベッセルに堅固に締結された静止内側部材43
と、その上に回転可能に配されアーム部材16の隣接端に
締結された外側部材44とから成る。外側部材44は、案内
スリーブ18に構造的に対応するスリーブの形状となって
いる。内側および外側部材は、アーム手段16のチャネル
20および内側部材43内に形成された各流体路48、49、50
と連通すると共に、ベッセルの配管系21（第２図参照）
と連通する共通環状空間45、46、47を規定する。環状空
間45、46、47の各側では、密封手段34に対応する油圧作
動式静的密封部51が設けられている。これは、内側部材
内の供給チャネル52を通るバリア液体によって作動す
る。供給チャネル52およびチャネル36は、ある方法によ
ってバリア液体源（図示せず）に接続されているが、こ
れ以上示さないことにする。

アーム手段16のチャネル20は、多数の管53、54、55に
よって形成されるのが適当であり、これらの端部におい
て、例えば、溶接のような適切な方法で、案内スリーブ
18および回転連結部22の外側部材44がそれぞれ接続され
る。

雄部材11を雌部材10から切断するとき、アーム手段16
および回転連結部22によって、横方向に軸７の壁まで枢
動させ、受容空間２の中央領域を空にする即ち解放す
る。これは後にブイを受容空間に引き入れることを考慮
したためである。アーム手段の枢動のために、例えば、
第５図および第６図に示すような油圧シリンダ／ピスト
ンユニット59のような、適切なアクチュエータが配置さ
れている。

雄部材を雌部材10から切断し引き上げるとき、雌部材
は開放され無防御の状態に放置される。したがって、ブ
イがベッセルから解放され受容領域から落下する前で
は、雌部材に保護用プラグを配置し、結合表面を保護
し、汚染、漏れ等を防止することが有利である。かかる
保護用プラグは、回り継手装置に用いたのと同じ原理を
用いることによって、配置および除去すればよく、ある
いは、十分な時間があれば、かかる作業を手動で行って
もよい。

本システムの静的および動的密封手段34、35の一実施
例を、第７図に示す。この図は、雌部材10の断片および
雄部材11の掘り下げ部37を示すもので、図３にあるよう
な、これらの部材が接続位置にある場合の、回り継手装
置の軸を通る長手方向断面を示す。

静的密封手段34は、リング素子33内の周辺溝58に配置
された一対のＵ字型縁密封部57から成り、静止密封筐体
と呼ぶこともできる。リング素子は、第７図に示すよう
に互いに組み合わせて固定される一対の鋼製リングで構
成されているので、鋼製リングを互いに固定する前に、
密封素子を溝58に配置することができる。Ｕ字型縁密封
部は、適切なエラストマ材で作られ、軸方向に向けられ
た脚部59を有する。外側の脚部は、バリア液体の影響を
受けて外側に押圧され、雌部材10の対向する密封表面と
摩擦によって固着係合される。上述のように、バリア液
体はチャネル36およびリング溝32の底部にある緩衝体積
を通じて供給され、リング素子33にはこの目的のために
適当な開口が設けられている。

動的密封手段35も、１対のエラストマ鋼Ｕ字型縁密封
部60から成るが、これらの密封素子は、雌部材において
それ自体が回転する場合に、リング素子33と雄部材11の
隣接部分との間で密封状態を形成しなければならないの
で、周辺リング溝32の側壁にある別個のリング溝61に配
置されている。Ｕ字型密封素子60は半径方向に向けられ
た脚部62を有し、これら脚部はバリア液体の影響を受け
て押圧され、それぞれリング素子33およびリング溝61に
対して動的に密封する。

実際には、エラストマ製密封素子57、60には埋め込み
支持リングが設けられており、バリア液体からの圧力の
影響を受けて、互いに隣接する密封表面間で密封素子材
料が押し出されるを防止する。

雄部材11の頂部38内および回転連結部22の内側部材43
内にそれぞれ配された、他方の静的密封手段42および51
は、静的密封手段34に対応して構成されている。

雄部材と雌部材とが接続位置にあるとき、リング素子
33は、上述のように、雌部材内の中心に位置し、リング
素子は半径方向に自由に移動可能となっている。バリア
液体（例えば、圧媒油または水）は加圧され、バリア液
体の圧力によって、静的密封素子57が雌部材の密封表面
に対して展伸し、リング素子および密封筐体をそれらの
位置に固着させる。動的密封部に関しては、雄部材と密
封素子とが、油圧によって共通の均衡状態にある。リン
グ素子33とリング溝32の密封表面間の小さなギャップ
が、バリア液体を動的密封部に導く。バリア液体とプロ
セス流体との間の圧力差のために、動的密封部がリング
素子の密封表面と密接に接触する。

したがって、密封手段34および35を作動させると、静
的密封素子37はリング素子33を摩擦によって雌部材10に
固着し、これに対してリング素子33およびリング溝32の
隣接する側壁は、相互に移動可能な摺動面を形成し、こ
れが動的密封素子によって密封される。静的密封部の密
封機能のために、密封素子と雌部材の密封表面との間
に、堅固で強力な摩擦締結を得ることが決定的に重要で
ある。密封素子と雌部材との間の移動は、密封部間の圧
力差が大きいために漏れの原因となる。圧力および摩擦
係数は決定的であり、密封材としてできるだけ大きな摩
擦を与えるエラストマ材を選択することになる。一方、
動的密封部については、少ない摩擦で良好な密封を達成
するために、摺動面間に少ない摩擦を与えるエラストマ
材を選択する。

雄部材と雌部材とを互いに切断するとき、バリア液体
の圧力が緩和されるので、リング素子33はもはやそれら
の位置に固着されない。このとき、雄部材を雌部材から
引き抜くことができる。この作業の間密封が緩和されて
も、それらの密封表面と接触したままである。

密封すべき流体よりも高い圧力（例えば、10バール高
い圧力）を有するバリア液体を利用することによって、
清浄な媒体から「汚染」媒体まで制御された液体路が得
られる。漏出方向を制御することができ、非常に少量の
清浄なバリア液体を特定のプロセス流体内に漏出させる
ことによって、密封表面を保護することができる。この
ように、バリア液体の体積および／または圧力を経時的
に制御することによって、回り継手の密封を連続的に監
視することができる。

本発明によるシステムの第２実施例を、第８図ないし
第10図に示す。本実施例および第２図ないし第４図によ
る実施例は、回り継手装置の雌部材および雄部材の掘り
下げ部に関して互いに対応するが、雄部材を操作する構
成、回り継手装置とベッセルの配管系との間のプロセス
流体の移送手段に関して、構造的解法が異なっている。

第８図ないし第10図による実施例では、回り継手装置
71は雌部材72を含み、第９図に示すのは、特定のベッセ
ル内の受容空間に解法可能に固着されているブイ70の中
央部材73に締結されて、より具体的には取り付けられて
いるところである。ブイは外側浮力部材74を含むことが
概略的に示されているが、この中で中央部材73が、一対
の半径方向軸受75、76および軸方向軸受77によって取り
付けられている。雌部材72は１対の流体路78、79を含
み、これらはブイ内に導入されている各ライザ80、81に
接続されている。

雄部材82は、アーム手段83の自由端に堅固に締結さ
れ、その流体路84、85（第10図参照）はそれぞれ管86
（１本の管のみが示されている）に接続されている。管
86は、アーム手段83に沿って結合部材即ち結合プラグ87
内の内部流路まで延びており、結合プラグ87はアーム部
材の回転可能取付端に堅固に締結されている。雄部材に
は、へそライザ（umbilical riser）89との相互接続を
意図して中心に配置されたプラグ部材88を含む、へそ結
合器（umbilical coupling）も設けられている。へそラ
イザ89もブイ70に結合されている。へそ即ち制御ケーブ
ルは、必要な電気および油圧制御線を含んでおり、プラ
グ部材88の下側端にある電気接触リボン90および油圧結
合器（図示せず）を介して接続されている。

ここで注記すべきは、適切なへそプラグ部材を有する
へそ結合器も、実際は通常第２図ないし第４図による回
り継ぎ手の実施例に関連して構成されることである。ま
た、プラグ部材は、雌部材内の対応する連結点における
接続のために、雄部材の下縁部に配される。

更に注記すべきは、第９図の実施例は、ライザが雌部
材72と共に、ブイの中央部材を介して、ベッセル内に引
き上げられるように構成されていることである。これ
は、保守の目的には有利であろう。

本システムは、更に、アーム手段83を雄部材82と結合
部材87と共に１つのユニットとして持ち上げ、前記ユニ
ットを持ち上げ位置において回転可能とすることによ
り、ベッセルの受容空間の側部とブイ上の中心位置との
間で雄部材を枢動可能とする装置も含む。雄部材82が雌
部材72に接続される下降位置では、結合部材87は結合ス
リーブ91の形状の接続器内に位置付けられ、結合部材の
内部流体路（図示せず）をベッセルのプロセス流体用配
管系92に接続する。

回り継ぎ手装置71では、従来通りの雄部材72に、雄部
材の流体路84、85（第10図）と連通するための環状空間
形成のための、周辺チャネル93、94（第９図）が設けら
れている。対応するように、結合スリーブ91には、結合
部材87の流体路とベッセルの配管系92との間で接続部を
形成する環状空間（図示せず）が設けられている。第10
図に示すように、雄部材82の流体路84、85は、同心状管
素子95、96の内側に規定され、これらの流体路は、管壁
の開口を通じて雌部材の対応する環状空間93、94と連通
する。結合部材87の流体路は、対応するように形成すれ
ばよい。

第10図の検討から明らかなように、雄部材の長さおよ
び直径は、１つの媒体のみが移送される場合、大幅に縮
小することができる。

雄部材82および結合部材87と共にアーム手段83を持ち
上げ、下降させ、回転させるために、回転可能取付端の
アーム手段に、軸受手段98に回転可能かつ軸方向に摺動
可能に取り付けられた直立軸部材97が設けられている。
軸受手段98は、ベッセル上に適切に支持されたラック99
内に配されている。アーム手段およびそれによって支持
される素子を持ち上げ、そして下降させるために、軸部
材97は、油圧駆動型で所定の上下運動を行う操作部100
に結合されている。アーム手段の水平方向の枢動および
回転運動のために、別個のアクチュエータ（図示せ
ず）、例えば、第５図および第６図のアクチュエータ56
に類似した実施例の油圧シリンダ／ピストン手段を配す
ることが適当である。

図示の実施例では、軸部材97の回転軸101およびアー
ム手段83のそれは、結合部材87の長手方向軸および結合
スリーブ91のそれと同心状となっている。かかる同軸構
成は、地理的および／または寸法上の理由により、回転
軸を雄部材82に対してアーム手段の対向端に配さなけれ
ばならないときに有利である。しかしながら、アームの
回転軸を、雄部材と結合部材との間の適当な場所に決め
ることも考えられる。こうすることにより、アーム手段
とそれによって支持されている素子との間の均衡が取
れ、これにより、例えば、軸受手段98にかかる負荷モー
メントおよび負荷力を減少させることができる。

第８図ないし第10図によるシステムにおける回り継手
装置71は、比較的大きな裕度および中心の偏移を吸収す
るための半径方向に移動可能なリング素子に関して、お
よび周囲の圧力よりも高い圧力を有するバリア液体によ
って作動させる静的および動的密封手段に関して、先に
述べた実施例に対応する態様で構成されている。したが
って、これらの手段の概略的構造および機能、ならびに
得られる利点について、ここでは先の説明を参照された
い。

また、第２実施例では、リング素子と組み合わせた密
封構造体は雄部材内に配置されており、雄部材を雌部材
に進入させたとき、雌部材72の環状空間93および94の各
側に位置する。第10図では、これらの構造体は、概略的
にブロック102として図示されているのみである。これ
ら構造体へのバリア液体は、第８図に示したバリア液体
用配管103と連通する、図示しない供給チャネルを通じ
て供給される。（この配管は、雄部材82の頂部に接続さ
れたへそ線104と部分的に一致して示されている。）ま
た、第２図ないし第４図による実施例における雄部材11
の頂部38のそれに原理的に対応するように、バリア液体
は、図示しない供給配管を通じて、結合部材87内に配さ
れた静的密封手段にも供給される。

リング素子および密封構造体の代替実施例を、第11図
に示す。この図では、個々の素子間の隙間距離および遊
隙は、明瞭にするために、部分的にかなり誇張して示さ
れている。本実施例では、軸方向に移動可能なリング素
子104が、雄部材の管素子95内の周辺リング溝105内に配
されている。リング素子には、雌部材72の隣接する密封
表面に向けられている縁を有するＵ字状縁密封素子106
の形状の静的密封手段が配されている。チャネル107を
通じて、リング溝105の底部にある緩衝体積にバリア液
体が供給される。バリア液体を加圧すると、密封縁が外
側に押圧され、雌部材の対向する密封表面と摩擦により
固着係合する。

ここでは、動的密封手段は１対の密封素子108から成
り、リング素子104の各側の各リング溝109内に密封配置
され、リング素子の隣接する密封表面と密封係合する。
図示のように、各リング溝109はバリア液体用供給チャ
ネル107に接続され、リング溝の底部には、バリア液体
からの圧力に加えて、密封素子に作用する圧力ばね110
も配されている。各密封部材108は、リング溝に配され
たＯ−リング111による影響も受け、これによって保持
されている。Ｏ−リングの直径、ばねの圧力等を適切に
選択することにより、密封圧力の均衡を取り、最適な動
的密封機能を達成することができる。

認められるように、第11図の実施例の動作態様および
機能的特性は、全ての主要点において、前述の実施例と
同一であるので、これに関しては、先の説明を参照され
たい。

先に述べた実施例では、回り継手装置に対向して配置
されたシステムのアーム手段の端部は、回転結合器また
は結合部材のいずれかに結合され、これらは特殊構造と
なっており、アーム手段の導管とベッセルの配管系との
間の接続部を設けるために、流体路が設けられている。
前記接続部を設けるための代替案を第12図および第13図
に示す。この実施例は、回転結合器22を除いて、原理的
に第２図ないし第４図による実施例に対応するので、対
応する素子は、第２図ないし第４図と同一参照番号で示
されている。この実施例では、アーム手段は多数の管11
5を含み、これらは回転可能取付端にフランジ結合器が
それぞれ設けられ、ベッセルの配管系21に接続された管
の端部にある、対応する接続器117と分離可能に接続す
ることができる。接続器117は、例えば、所謂「コレッ
ト（Collet）」接続器のような、商業的に入手可能な形
式のものでよい。管115は、適当な支持手段118によって
支持され、支点119を中心に枢動するように取り付けら
れている。管が接続器から切断されたとき、図示しない
アクチュエータによって、管115を雄部材11およびその
他の素子と共に、第13図に破線で示す位置まで横方向に
枢動することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 43/01 B63B 22/00

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中ブイ（3;70）との迅速な接続および切
   断を可能とするように構成されたベッセル（１）による
   海洋炭化水素生産システムであって、前記ブイは、前記
   ベッセル（１）内の水中で下方向に開いた受容空間
   （２）に収容され解放可能に固着される外側浮力部材
   （4;74）と、前記外側部材（4;74）に回転可能に取り付
   けられ海底に碇着されると共に、前記ブイ（3;70）まで
   延びる少なくとも１本のライザ（12−14;80,81）に接続
   された中央部材（5;73）とを含み、回り継手装置（9;7
   1）が前記ブイの上端に配置され、該回り継手装置は、
   共通環状空間（23−25;93,94）を規定する１対の同軸回
   り継手部材（10,11;72,80）を含み、該同軸回り継手部
   材は、前記ライザ（12−14;80,81）と前記ベッセル上の
   配管系（21;92）との間でプロセス流体を移送するため
   に、前記回り継手部材内の対応する流体路（26−31;78,
   79,84,85）と連通する共通環状空間（23−25;93,94）を
   規定する前記システムにおいて、前記回り継手部材（1
   0,11;72,82）は、互いに軸方向に挿入および引き出しが
   可能な雌部材（10;72）および雄部材（11;82）として形
   成され、一方の部材が前記ブイ（3;70）の中央部材（5;
   73）に永久的に固定され、他方の部材は前記ベッセル上
   の作動手段（17;100）に接続されることにより、前記回
   り継手部材は前記作動手段（17:100）によって互いに接
   続および切断可能となっており、前記回り継手部材（1
   0,11;72,82）は、接続状態において、前記環状空間（23
   −25;83,94）を規定し、密封手段（34,35;106,108）が
   前記環状空間の各側に設けられ、該密封手段は、前記環
   状空間の間に密封状態を形成するように作動可能であ
   り、前記回り継手部材を相互に切断すると解除可能であ
   ることを特徴とするシステム。
2. 【請求項２】請求項１記載のシステムにおいて、前記環
   状空間（23−25;93,94）の各々の各側において、前記回
   り継手部材（10,11;72,82）の一方（11;82）には、対応
   する密封手段（34,35;106,108）を有する半径方向に移
   動可能なリング素子（33;104）を受容する周辺リング溝
   （32;105）が設けられており、前記密封手段（34,35;10
   6,108）は、他方の回り継手部材（10;72）に対する静的
   密封、および前記リング素子（33;104）と前記周辺リン
   グ溝（32;105）の側壁との間の動的密封を得るように構
   成され、前記密封手段（34,35;106,108）は、周囲の圧
   力よりも高い圧力を有するバリア液体によって油圧で作
   動するように構成され、前記回り継手部材（11;82）
   は、前記バリア液体用供給チャネル（36;107）が設けら
   れた周辺リング溝（32;105）を有することを特徴とする
   システム。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のシステムにおい
   て、前記雄部材（11;82）は、アーム部材（16;83）の一
   端に取り付けられ、該アーム部材は前記一端からある距
   離のところに枢着され、前記雄部材（11;82）は前記ア
   ーム部材（16;83）によって、前記ベッセル（１）の受
   容空間（２）の側部位置と、前記ブイ（3;70）上で前記
   雄部材が中央に来る位置との間で枢動可能とされ、前記
   雄部材が中央位置に来るように前記アーム手段（16;8
   3）を位置付けたとき、前記作動手段（17;100）は前記
   ブイ（3;70）に対して前記雄部材（11;82）を引き上げ
   または下降可能となることを特徴とするシステム。
4. 【請求項４】請求項３記載のシステムにおいて、前記雄
   部材（11）は、前記アーム手段（16）の前記一端に締結
   された案内スリーブ（18）内に、摺動可能に取り付けら
   れ、前記雄部材（11）は下側の掘り下げ部（37）と頂部
   （38）とを含み、前記頂部（38）は、前記掘り下げ部
   （37）が前記雄部材（100）に挿入されたとき、前記案
   内スリーブ（18）内に位置し、前記案内スリーブと前記
   頂部は、この位置において、前記雄部材（11）の流体路
   （29−31）および前記アーム手段（16）に沿って延びる
   チャネル（20）と連通すると共に、前記ベッセル上の配
   管系（21）と連通する、共通環状空間（39−41）を規定
   することを特徴とするシステム。
5. 【請求項５】請求項４記載のシステムにおいて、前記頂
   部（38）は、前記環状空間（39−41）の各側において、
   前記頂部（38）と前記案内スリーブ（42）との間を密封
   するための、油圧作動式静的密封部（42）が設けられて
   いることを特徴とするシステム。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載のシステムにおい
   て、前記アーム手段（16）の前記端部において、前記案
   内スリーブ（18）によって支持された筐体（19）が設け
   られ、前記雄部材（11）を前記雌部材（10）から持ち上
   げたとき、前記雄部材（11）の頂部（38）が前記筐体内
   に引き上げられることを特徴とするシステム。
7. 【請求項７】請求項６記載のシステムにおいて、前記作
   動手段（17）は、前記筐体（19）の頂部に配された油圧
   式アクチュエータであることを特徴とするシステム。
8. 【請求項８】請求項４ないし７のいずれか１項記載のシ
   ステムにおいて、前記アーム手段（16）の枢動支持部
   は、静止内側部材（43）とその上に回転可能に配され前
   記アーム手段（16）に締結された外側部材（44）とから
   成る回転結合器（22）を含み、前記内側および外側部材
   （43,44）は、前記アーム手段（16）のチャネル（20）
   および前記ベッセルの配管系（21）と連通する前記内側
   部材（43）内の流体路（48−50）と連通する共通環状空
   間（45−47）を規定することを特徴とするシステム。
9. 【請求項９】請求項８記載のシステムにおいて、前記内
   側部材（43）は、前記環状空間（45−47）の各側に、前
   記内側（43）および外側（44）部材間を密封するため
   に、油圧作動式静的密封部（51）が設けられていること
   を特徴とするシステム。
10. 【請求項１０】請求項５記載のシステムにおいて、前記
    静的密封部（42）は、前記バリア液体によって作動さ
    れ、前記頂部（38）にはバリア液体用供給チャネル（3
    6）が設けられていることを特徴とするシステム。
11. 【請求項１１】請求項９記載のシステムにおいて、前記
    静的密封部（51）は、前記バリア液体によって作動さ
    れ、前記回転連結部（22）の内側部材（43）にはバリア
    液体用供給チャネル（49）が設けられていることを特徴
    とするシステム。
12. 【請求項１２】請求項４ないし11のいずれか１項記載の
    システムにおいて、前記アーム手段（16）は、多数の管
    （53−55）から成り、該管は、その端部において、前記
    案内スリーブ（18）と前記回転連結部（22）の外側部材
    （44）にそれぞれ締結されていることを特徴とするシス
    テム。
13. 【請求項１３】請求項４ないし11のいずれか１項記載の
    システムにおいて、前記アーム手段は多数の管（115）
    を含み、該管の枢着された端部には、前記部セルの配管
    系（21）内の管の端部において、対応する接続器（11
    7）と分離可能に接続するためのフランジ結合器（116）
    がそれぞれ設けられていることを特徴とするシステム。
14. 【請求項１４】請求項３記載のシステムにおいて、前記
    雄部材（82）は前記アーム部材（83）の前記端部に堅固
    に締結され、その流体路（84,85）は、前記端部からあ
    る距離のところで前記アーム手段に堅固に締結された結
    合部材（87）内の内部流体路まで前記アーム部材（83）
    に沿って延びる管（86）に接続され、前記アーム手段
    （83）を、前記雄部材（82）および前記結合部材（87）
    と共に１ユニットとして持ち上げ、前記ユニットを持ち
    上げ位置において回転させるための装置（100）が設け
    られ、前記結合部材（87）は、下降位置において、接続
    器（91）内に配され、前記結合部材（87）の内部流体路
    を、前記ベッセルのプロセス流体用配管系（92）に接続
    することを特徴とするシステム。
15. 【請求項１５】請求項14記載のシステムにおいて、前記
    結合部材（87）は、前記アーム手段（83）の回転軸（10
    1）と同心状であることを特徴とするシステム。
16. 【請求項１６】請求項14または15記載のシステムにおい
    て、前記昇降装置（100）は、所定の上下運動を有す
    る、油圧駆動式マニピュレータであることを特徴とする
    システム。
17. 【請求項１７】請求項14ないし16のいずれか１項記載の
    システムにおいて、前記アーム手段（83）の水平方向回
    転のために油圧シリンダ／ピストン手段を含むことを特
    徴とするシステム。
18. 【請求項１８】請求項14ないし17のいずれか１項記載の
    システムにおいて、前記雄部材（82）と前記結合部材
    （87）は、前記アーム手段（83）のそれぞれの端部に配
    され、前記アーム手段（83）の回転軸（101）は、前記
    雄部材と前記結合部材との間に配置されていることを特
    徴とするシステム。
19. 【請求項１９】請求項２記載のシステムにおいて、前記
    静的密封手段（34）は、軸方向に向けられた脚部（59）
    を有するＵ字状縁密封部（57）を含み、外側の脚部は、
    前記バリア液体の影響を受けて外側に押圧され、対向す
    る回り継手部材（10）と摩擦によって固定係合されるこ
    とを特徴とするシステム。
20. 【請求項２０】請求項２または19記載のシステムにおい
    て、前記密封手段（35）は、前記リング素子（33）の各
    側の各リング溝（61）に配され、かつ半径方向に向けら
    れた脚部（62）を有する、１対のエラストマ製Ｕ字型縁
    密封部（35）から成り、該脚部は、前記バリア液体の影
    響を受けて押圧され、それぞれ前記リング素子（33）お
    よび前記リング溝（61）に対して動的に密封することを
    特徴とするシステム。
21. 【請求項２１】請求項２記載のシステムにおいて、前記
    密封手段は、前記リング素子（104）の各側の各リング
    溝（109）内に密封状に配された１対の密封素子（108）
    から成り、前記リング溝（109）の底部は前記バリア液
    体用供給チャネル（107）に接続され、前記リング溝の
    底部には機械的ばね（110）も配され、該ばねは、前記
    バリア液体からの圧力に加えて、前記密封素子（108）
    に作用することを特徴とするシステム。
22. 【請求項２２】請求項２または請求項３ないし21のいず
    れか１項（請求項３ないし20は、請求項２に従属する部
    分に限る）記載のシステムにおいて、前記バリア液体の
    圧力および／または体積を監視するための手段を含むこ
    とを特徴とするシステム。