JP5632094B2 - フレキシブルパイプを格納及び案内するための装置を備える支援設備および支援設備を用いて石油製品を輸送する方法 - Google Patents

フレキシブルパイプを格納及び案内するための装置を備える支援設備および支援設備を用いて石油製品を輸送する方法 Download PDF

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Description

本発明は、着底式又は浮揚式で、すなわち、それぞれ海底に着底又は係留されて、海に設置される支援設備に関するものであり、該支援設備は、表面上にフレキシブルパイプを格納及び案内するための装置を備え、該装置は、海洋上で石油製品の輸送に用いられる複数のフレキシブルパイプ、好ましくは少なくとも3つのフレキシブルパイプを格納及び案内するのに適したものである。
本発明の支援設備に搭載されるフレキシブルパイプ格納案内装置により、浮揚式支援設備と積出船との間のフレキシブルパイプを扱うことで、該フレキシブルパイプによる2度の流体輸送の合間に、フレキシブルパイプを巻回した状態で格納することが可能であり、また、浮揚式支援設備と、船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶との間で一度の流体輸送を実施するために、それらのフレキシブルパイプを展開することが可能である。
本発明による支援設備を利用する技術分野は、より具体的には、海洋上での石油製品の積み出しに関し、それらの石油製品には、後述するように、例えば油田で、該支援設備から、支援設備に対し並列に又はタンデム式で配置される積出船に積み出される液体原油の他に、軽油又は液化ガスが含まれ、特に液化天然ガス(LNG)又はガスが含まれる。
本発明の技術分野は、さらに具体的には、海洋上で、少なくとも1つのLNG貯蔵タンクを有する浮揚式支援設備と、船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶との間で、液化天然ガス(LNG)を−165℃で輸送することに関し、このとき、船舶は、並列に又はタンデム式で配置され、即ち、浮揚式支援設備から一定の距離で、浮揚式支援設備と同じ長手方向に沿って配置されるか、浮揚式支援設備に対して平行に配置される。
海岸から遠い沖合にある海洋油田では、一般に、原油又はガスなどの石油製品は、特に生産、貯蔵、及び積み出しを実施する浮揚式支援設備であるFPSO(Floating−Production−Storage−Offloading:浮揚式生産貯蔵積出設備)と称されるタイプの浮揚式支援設備によって、回収され、処理され、設備内で貯蔵される。そして、原油及びガスの少なくとも一方などの石油製品は、定期的に、例えば毎週、積出船によって積み出されることで、油田からの産出品が回収される。この目的で、一般に、3つの手法が用いられる。
第1の手法は、FPSOから約1000m〜1500mの遠い距離にブイを設置するものであり、該ブイは、ローディングブイと称され、海底パイプによってFPSOに接続されており、石油又はガスは海底パイプによってローディングブイに輸送される。この場合、積出タンカがローディングブイに係留されて、その積載物が、海面に浮揚するブイに接続された接続フレキシブルパイプによって回収され、このとき、FPSOに搭載されたポンプによる駆動によって、石油又はガスは積出タンカに積み込まれる。
第2の手法は、積出タンカをFPSOに対して並列に、すなわち横付けして配置するものである。この場合、輸送は、港での輸送に用いられるような関節型ローディングアームによって、又は長さが短めのフレキシブルパイプによって実施される。
第3の手法は、積出船をFPSOに対してタンデム式で配置するものであり、すなわち、積出船を、少なくとも50m〜150mの安全な距離だけ離してFPSOの軸線上に配置して、これに係留させ、そして、浮揚式支援設備から延出して海に浮揚する浮揚パイプの、タンクに接続されている端部とは反対側の端部側を回収して、積出船上に接続し、そしてポンプによる駆動によって、石油又はガスをFPSOから積出タンカに積み込む。
油田では、一般に、ローディングブイを用いることが好ましいが、通常は、ブイを冗長装置に関連付けて用い、冗長装置を積出船がFPSOに並列に配置される際の並列式装置とするか、積出船がFPSOにタンデム式で配置される際のタンデム式装置とするか、場合によっては、そのような両方の装置とすることができる。
原油の場合には、どの構成においても、ローディングブイ又は積出船に接続された接続パイプが、原油、又は原油が凝固する恐れがある場合(パラフィン基原油)に原油の代わりに一般に軽油である石油製品のいずれかで、満たされた状態に維持される。
一方、LNGタイプの液化ガスを−165℃で輸送する場合には、輸送装置は、液化ガス用の少なくとも1つの往き接続パイプと、LNGで満たされるにつれて次第に積出船のタンクからガスを排出するため、特にFPSO上で再液化するようにメタンガスを排出するための、通常小径である戻り接続パイプとを備える。また、パイプ、より具体的にはパイプの機械的接続部に、氷が形成され、蓄積されることを防ぐため、接続フレキシブルパイプは、積み出しの後には略完全に空にされなくてはならない。さらには、輸送中の液体メタン(LNG)の再ガス化を制限するため、パイプは、最大限の断熱性を有する必要がある。このような目的で、並列式及びタンデム式の装置による積み出し方式により、第1に、接続パイプは海底パイプではなく海面に浮揚するパイプであり、第2に、パイプは比較的短い長さであることが好ましい。
ところが、積出船を5m未満の距離でFPSOに平行に配置することは、海が極めて静穏であるという条件下でのみ想定することができるため、並列式による積み出しは極めて困難である。荒海の場合は、輸送は不可能となり、FPSOが満杯で生産を停止する必要がある場合には、このことが、関連の油田を利用する設備の利益性に重大な障害を及ぼす。このときの輸送手段は、通常のローディングアームによって、又はFPSOに搭載のフレキシブルパイプを備える装置によって構成される。特許文献1は、そのような並列式積出装置について記載している。
タンデム式による積み出しは、はるかに安全性が高いが、積出パイプが長くなるため、そのFPSO上での扱い及び格納が複雑となる。このため、FPSO上でフレキシブルパイプを格納及び案内するための数多くの装置が開発されている。それらのうちの一部は、特許文献2に詳細に記載されているように、関節式の連結部として回転継手を含む複数の剛性パイプを支持する関節型のかなり大きなキャリア構造を用いるものである。
別の解決法として、特許文献3に記載されているように、FPSOと積出船との間に、回転継手により関節式で連結された剛性パイプ、又は数珠つなぎにされたフレキシブルパイプを用いることが含まれる。
別の技術分野は、LNGを利用場所の近傍の海上で貯蔵することであり、これは、例えば、再ガス化してガスを陸上に送出するためであり、あるいは、それをその場で電気エネルギーに変換してその電気をローカルネットワークに送出するためである。この場合、船舶が積載LNGを積み出す浮揚式支援設備は、FSRU(Floating Storage Regasification Unit:浮揚式貯蔵再ガス化設備)と称され、これはすなわち、貯蔵及び再ガス化する浮揚体である。
欧州特許出願公開第2239190号明細書 米国特許第4393906号明細書 国際公開第01/004041号パンフレット
本発明の目的は、支援設備と積出船との間の、並列式又はタンデム式の改良された積出装置を提供することにある。
より具体的には、本発明の目的は、フレキシブルパイプを支持及び案内するための装置を備えた海洋上支援設備を提供することであり、これによって、浮揚式支援設備と積出船との間で流体輸送を実施するための、さらには2度の輸送の合間に浮揚式支援設備上でフレキシブルパイプを格納するための、パイプの扱いが容易となる。
本発明が解決しようとする課題は、フレキシブルパイプを格納及び案内するための装置を提供することで、制御による浮揚式支援設備と積出船との間の張力及び長さの調整を可能とし、これによって、特に浮揚式支援設備と積出船との間で格納案内装置から延びる複数の接続パイプ間の干渉を防ぐことにある。
本発明は、基本的に、海に設置される支援設備からなるものであって、フレキシブルパイプを格納及び案内する装置を備え、該装置は、
・ 上下に配置された複数の回転台を支持する第1のキャリア構造部と、
・ 同心に隣り合って螺旋状に直径が増加していく巻回部として巻回されるか、巻回されるように構成されることで、上記回転台の上面に載置されるフレキシブルパイプと、
・ 回転台上に巻回されたフレキシブルパイプの回転台の中心に最も近い第1の端部であって該回転台と一緒に回転駆動されるように構成されたパイプの前記第1の端部を、回転台が回転駆動されるときでも固定されたままであって好ましくは当該支援設備内の少なくとも1つの第1のタンクに連通している輸送パイプの一端に接続することを可能にする回転継手と、
・ 回転台上に載置されている残りのパイプ部分と連続している回転台の外側のフレキシブルパイプ部分を案内するように構成された複数の案内手段であって、これによって、回転台から離間するパイプ部分は、側部に平行な水平方向YY’において異なる位置で、直線状に配置されるとともに、異なる高さで配置され、案内手段の鉛直な軸線方向平面P1、P2、P3を、側部に平行な上記水平方向YY’に対して異なる配向角α1、α2、α3で配向させることが可能である前記案内手段とを有する。
より具体的には、本発明は、海に設置される着底式又は浮揚式の支援設備を提供するものであり、該支援設備は、その表面上に、フレキシブルパイプを格納および案内するための格納案内装置を備え、該格納案内装置は、好ましくは少なくとも3つの、複数のフレキシブルパイプを格納および案内するように構成され、前記格納案内装置は、
前記支援設備の側部の近傍、好ましくは前記支援設備の長手方向端部における壁部の近傍において、前記支援設備のデッキ上に配置又は固定された第1のキャリア構造部であって、該第1のキャリア構造部は、上下に配置された複数の円形の回転台を支持し、前記回転台の各々は、互いに独立に、第1のモータによって、鉛直な中心軸線ZZ’の周り、好ましくは同一の鉛直な中心軸線の周りに回転駆動されるように構成され、各回転台は中心オリフィスを有し、該中心オリフィスの上方には中心柱が取り付けられ、該中心柱の周りに同心に隣り合って螺旋状に直径が増加していくように前記フレキシブルパイプを巻回して、前記回転台の上面上に載置可能であり、前記回転台の中心オリフィスには、回転継手が装着され、該回転継手は、前記中心柱の周りに巻回されたフレキシブルパイプの前記中心柱に最も近接した第1の端部であって、前記回転台とともに回転駆動されるように構成された前記第1の端部と、一方の端部において前記支援設備内の少なくとも1つの第1のタンクに接続された固定式の輸送パイプの他方の端部とを接続するように構成される前記第1のキャリア構造部と、
複数の案内手段であって、各案内手段は、前記回転台上において巻回されたフレキシブルパイプの部分から延び前記各回転台から離間するフレキシブルパイプのパイプ部分を案内するように構成され、各回転台から離間する各パイプ部分は直線状に配置され、かつ前記側部に対して平行な水平方向Y’に沿って異なる位置にずらされて、異なる高さに配置されるとともに、前記側部に対して平行な水平方向Y’に対して異なる配向角で配向可能である鉛直な軸線方向平面に沿って延びる前記案内手段とを備えることを特徴としている。
明らかなように、回転台から離間するパイプ部分は、特に巻回又は展開の際に、巻回されているパイプの最後の巻回部から延びる巻回されていない部分に相当する。
本発明の装置は、回転台から離間する複数のパイプを、相対的に配置する際、及び回転台と特に第2の船舶へ延びるフレキシブルパイプの第2の端部との間のパイプの長さおよび張力の少なくとも一方を独立に調節する際に、特に有利であり、浮揚式支援設備と積出船との間で、パイプの展開の前後において、特に、パイプを展開または巻回する際に、パイプが互いに干渉したり、衝突したりすることを防止することができる。
このように複数の回転台の回転を独立に調整可能であることは、複数の回転台上に巻回される複数のフレキシブルパイプの直径が異なることによって、パイプの巻回及び展開時に、回転台から離間する際に長さ又は張力を略同じに維持するために、異なる速度での巻回又は展開が要求される場合に、特に有用かつ効果的である。
これは、特に、本発明の浮揚式支援設備から積出船にLNGタイプの液化ガスを輸送する場合に適用され、それは、後述のように、タンク天井のガスに相当する気状のガスを積出船から浮揚式支援設備に戻すための輸送に、一般に小径の別のフレキシブルパイプが用いられる場合である。
船舶(船又は浮揚式支援設備)について、本明細書で用いる「側部」という表現は、船舶の船体のあらゆる外壁を意味し、すなわち、船体の長手方向に延在する側壁だけではなく、長手方向端部における横断壁すなわち船舶の船首と船尾の壁も意味する。
本明細書で用いる「フレキシブルパイプ」という用語は、「ホース」としても知られるパイプを表し、当業者には周知であって、米国石油協会(API:American Petroleum Institute)により公表されている規格文書に記載されており、より具体的には規格API 17J及びAPI RP 17Bに記載されている。そのようなホースは、特に仏国のCoflexip社という供給業者により製造および販売されている。そのようなフレキシブルパイプは、一般に、熱可塑性材料の内側シール層を有し、これらはパイプ内部の耐圧層と組み合わせられて用いられ、これらの層は一般に鋼鉄又は複合材料で構成されて、内部の破裂圧に耐えるように熱可塑性パイプの内側に螺旋状に密巻きにされたストリップの形態をしており、さらに仕上げに管状熱可塑性層の外側に補強材が用いられ、これも同様に螺旋状に密巻きにされたストリップの形態をしているが、ただしピッチがより長く、すなわち螺旋傾斜角がより小さく、特に15°〜55°である。
より具体的には、前記フレキシブルパイプの少なくとも1つが前記中心柱の周りに同心に隣り合って螺旋状に直径が増加していくように巻回されて前記回転台上に載置され、前記中心柱は、前記フレキシブルパイプの最小曲率半径よりも大きな半径を有し、前記複数のフレキシブルパイプは、好ましくは、少なくとも3つの回転台上にそれぞれ巻回された少なくとも3つのフレキシブルパイプを含み、前記複数のフレキシブルパイプのうち、少なくとも1つのフレキシブルパイプは他のフレキシブルパイプよりも小さな直径を有する。
上記の格納案内装置全体では、格納案内装置によって上記フレキシブルパイプが案内されるとともに、必要に応じて第1および第2の接続バルブ装置によって、海に設置された支援設備から流体を、好ましくは上記船舶に輸送するための装置が構成される。
本発明は、さらに、液状又は気状の石油製品を輸送する方法を提供し、該方法では、石油製品は、本発明の支援設備と、該浮揚式支援設備に隣接して並列に又はタンデム式で上記側部に向かって配置される船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶との間に延在する少なくとも2つのフレキシブルパイプ、好ましくは少なくとも3つのフレキシブルパイプによって輸送され、該フレキシブルパイプは上記格納案内装置によって案内される。
第1の実施形態では、上記輸送とは、上記支援設備から積出船と称される上記船舶に液化ガスを積み出すことである。
第2の実施形態では、上記輸送とは、補給船と称される上記船舶から上記支援設備に液化ガスを積み込むことである。この場合、一般に、積み込まれた液化ガスは、該支援設備内で再ガス化されて、気状で陸上に輸送されるか、発電に用いられる。この場合、浮揚式支援設備は、さらに、上記ガスから発電するためのユニットと、陸上に電気を送出するための変圧器ステーションとを備えてよい。このような場合は、上記支援設備は、海底に着底された支援設備であることが好ましい。
本発明の輸送方法では、効果的には、フレキシブルパイプは、支援設備と、船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶との間において海面上に浮揚する浮揚パイプである。
さらに具体的には、本発明の輸送方法において、前記浮揚式の支援設備と、前記船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶の少なくとも1つの第2のタンクとの間において、第1のフレキシブルパイプを含む少なくとも1つのフレキシブルパイプ、好ましくは、第1および第2のフレキシブルパイプを含む少なくとも2つのフレキシブルパイプによって、液化ガスが輸送され、前記第2のタンクから前記浮揚式の支援設備内の第1のタンクまで、又は前記第1のタンクに輸送される前の前記支援設備上の液化ユニットまで、好ましくは、前記第1及び第2のフレキシブルパイプの直径よりも小さな直径を有する第3のフレキシブルパイプによって、前記第2のタンクの天井ガスに相当するガスが輸送される。
特に、ガスタンカ型の積出船であって、浮揚式支援設備からその積出船に液化ガスが積み出される場合には、積出船内の第2タンクが満たされていくにつれて、次第に積出船から浮揚式支援設備へのガスの戻りが生じる。
より具体的には、本発明の浮揚式支援設備では、前記案内手段の各々は、前記回転台の各々に対向する異なる高さに配置され、前記側部に沿って略鉛直に配置される前記フレキシブルパイプの下流側パイプ部分と、前記回転台上に載置された巻回パイプ部分から延び前記回転台から離間する上流側パイプ部分との間において、中間湾曲パイプ部分を支持するように構成され、前記回転台から離間する上流側パイプ部分は、前記巻回パイプ部分が巻回される前記回転台の上面の表面に対して実質的に正接する仮想的な平面P上に延び、前記側部に沿って略鉛直に配置される各下流側パイプ部分は、滑車から離れる位置において、前記側部に対して平行な方向Y’に沿って互いにずらされた位置に配置される。
さらに具体的には、前記案内手段の各々は、水平な第1の回転軸線Y’の周りに回転するように取り付けられた滑車を備え、前記滑車は、さらに、前記滑車の径方向に沿って延びる鉛直な第2の回転軸線Z’の周りに、好ましくは自由に、回転するように構成され、前記第1の回転軸線の周りの前記各滑車の回転は、好ましくは第2のモータによって制御され、該第2のモータは好ましくは前記各回転台の前記第1のモータと同期する。
このように、滑車が鉛直な第2の回転軸線ZZ’の周りに自由に回転し、さらに滑車が水平な第1の回転軸線YY’の周りにモータ駆動による同期回転をすることで、滑車により支持される中間湾曲パイプ部分は、回転台から出る上流側パイプ部分と同一の略鉛直平面P1、P2、P3内に常に維持されることが可能であり、また、これら複数の平面P1、P2、P3が上記方向YY’に対して異なる角度α1、α2、α3で配向されることで、回転台上の巻回パイプの最後の巻回部の端に対して接線方向に調整されてつながり、これによって、中心柱に関して巻回又は展開される際のパイプを最適に案内することが可能である。
明らかなように、上流側パイプ部分および中間パイプ部分のこのような鉛直な軸線方向平面P1、P2、P3は共通の略鉛直平面内にあるが、一方、略鉛直に配置される下流側パイプ部分の軸線方向平面は、必ずしも同じ鉛直平面内にある必要はない。
本発明による浮揚式支援設備の別の実施形態では、案内手段は、単に傾斜台で構成される。
さらに具体的には、前記各滑車は、異なる高さで、前記側部に対して平行な水平方向Y’に沿って互いにずらされ、隣り合って配置され、前記各滑車の上部は、好ましくは、前記回転台の上面に正接する平面Pと略同じ高さに配置される。
明らかなように、このようにして、上記側部に沿った略鉛直に配置される複数の下流側パイプ部分は、上記方向YY’に隣り合って並んで、好ましくは滑車から離れる位置において上記側部に平行に配置され、各滑車は、好ましくは、その第2のキャリア構造部の上記側部に固定された部分に対して相対的に高さを調整可能である。
さらに具体的には、前記各滑車は浮揚式の支援設備の外側に配置されるとともに、前記側部に対して平行な水平方向Y’における異なる位置において共通の側部に固定される第2のキャリア構造部によって支持され、前記各滑車は、前記側部に固定される第2のキャリア構造部の部分に対して、鉛直な第2の回転軸線Z’の周りに回転するように取り付けられる。
さらに具体的には、前記各回転台は、ホイールを有するか、下面においてホイールと協働し、該ホイールは、前記第1のキャリア構造部の要素と協働するか、該要素によってそれぞれ支持されるように構成され、前記各回転台は、前記中心オリフィスに軸受を有し、該軸受は、前記第1のキャリア構造部に固定され、前記回転台を前記第1のキャリア構造部に対して相対的に回転することを可能にするように構成されている。
種々の実施形態において、回転台は以下のように構成することができる。前記回転台のうち少なくとも1つは、水平な平面からなる上面を有する。前記回転台のうち少なくともは、凸型円錐台形状の上面を有し、好ましくは、その頂角γは、160°から178°までの範囲内にある。前記回転台のうち少なくとも1つは、凹型円錐台形状の上面を有し、好ましくは、その頂角γは、160°から178°までの範囲内にある。
本明細書で用いる「凹型又は凸型の円錐台形状」という表現は、円錐の仮想頂点がそれぞれ円錐台形状の上記表面の下方又は上方に存在することを意味している。水平方向に対する円錐角αは1°〜10°である。
凹型又は凸型の円錐台形状の回転台は、後述するように、該回転台上に巻回されて格納される際の、特に液化ガスである液体で満たされたフレキシブルパイプから、残留物をパージするために特に有用である。
本発明による支援設備別の効果的な特徴によれば、複数であるn本のフレキシブルパイプを備え、該フレキシブルパイプの各々は、その第1の端部において前記回転台とそれぞれ協働し、前記フレキシブルパイプは、その第2の端部において、第1の接続バルブ装置により、互いに連結され、該第1の接続バルブ装置は、好ましくは互いに対して平行な固定位置に保持される好ましくは剛性の、n個の第1のパイプ部分を備え、nは3以上の整数であり、
前記各第1のパイプ部分は、
第1の端部に配置され、好ましくはオートコネクタの雄型部または雌型部である第1のパイプ継手要素と、
第1のパイプ部分の第2の端部に配置されるとともに、前記フレキシブルパイプの第2の端部に組み付けられる第2の継手要素であって、好ましくはフランジである前記第2の継手要素と、
該第1のパイプ部分の2つの端部の間に配置されるn−1個の分岐接続部であって、各分岐接続部は、前記剛性の第1のパイプ部分をn−1個の他の第1のパイプ部分にそれぞれ連通させることを可能にし、前記各分岐接続部は第1の連通バルブを備える前記分岐接続部と、
前記第1のパイプ継手要素および前記分岐接続部の間に配置される第1の接続バルブとを備え、
前記第1のパイプ部分は、第1の剛性支持部によって、好ましくは互いに平行に保持されるように、固定され、
前記第1の連通バルブは、好ましくはバタフライバルブであり、前記第1の接続バルブは、好ましくはボールバルブである。
明らかなように、第1の継手要素と分岐接続部との間にある第1の接続バルブの各々は、開閉されることによって、それぞれ、第1のパイプ部において、第1の継手要素に向かう流体の流れ、又は第1の継手要素からの流体の流れを、許可又は阻止するように構成されている。
本発明による支援設備の別の好ましい特徴によれば、フレキシブルパイプは、前記支援設備と、前記支援設備に対し並列に又はタンデム式で前記側部に対向するように配置された船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶との間に延びるか、延びるように構成され、前記第1の接続バルブ装置は、前記船舶に搭載されているか、搭載されるように構成された第2の接続バルブ装置に接続され、
前記第2の接続バルブ装置は、好ましくは剛性であるn個の第2のパイプ部分を有し、
前記各第2のパイプ部分は、その一方の端部において前記第2のタンクに連通しており、他方の端部に、第1の相補型パイプ継手要素を備え、前記第1の相補型パイプ継手要素は、第1のパイプ継手要素と協働して可逆的結合部を形成するように構成されており、前記第1の相補型パイプ継手要素は、好ましくはオートコネクタの雌型部又は雄型部であり、
前記第2のパイプ部分は、前記第1の相補型パイプ継手要素が、前記第1のパイプ継手要素に連結されることを可能にするように、好ましくは互いに対して平行な固定位置に保持され、
前記各第2のパイプ部分は、第2の接続バルブを備え、該第2の接続バルブは、開放されることによって、前記第2のパイプ部分において、前記第1の相補型パイプ継手要素へ向かって、又は第1の相補型パイプ継手要素から流体が流れることを可能にし、閉鎖されることによって流体が流れることを阻止するように構成されており、
前記第2のパイプ部分は、第2の剛性支持部によって、好ましくは、互いに平行に保持されるように、固定され、
前記第2の接続バルブは、好ましくは、ボールバルブである。
上記で規定する支援設備は、回転台に再び巻回される前のフレキシブルパイプにおいて略完全なパージを実施するのに特に有用かつ効果的であり、これによって、第1に、フレキシブルパイプの損傷が防止され、第2に、回転台上での巻回が容易となる。
本発明は、さらにフレキシブルパイプをパージする方法を提供する。該方法では、フレキシブルパイプは、上記で規定する第2の接続バルブ装置に接続される上記で規定する第1の接続バルブ装置を備え、それらのフレキシブルパイプは、好ましくは浮揚フレキシブルパイプであり、支援設備と、船舶、好ましくはガスタンカ型の船舶との間で液状石油製品を輸送した後に、該支援設備から該積出船への好ましくはLNG液化ガスである液状製品の輸送に用いられる。前記方法は、
前記第1の接続バルブおよび前記第2の接続バルブを閉鎖するとともに前記第1の接続バルブ装置および第2の接続バルブ装置を互いから切り離すステップaと、
前記支援設備から第1のフレキシブルパイプの第1の端部にガスを注入し、前記第1の接続バルブ装置に組み付けられた前記第1のフレキシブルパイプおよび前記第2のフレキシブルパイプの間の前記第1の連通バルブのうちの少なくとも1つを開放し、他の前記第1の連通バルブを閉鎖するステップbと、
前記第1のフレキシブルパイプが十分に空になったとき、好ましくは略完全に空になったときに、前記第1のフレキシブルパイプおよび前記第2のフレキシブルパイプの間の前記第1の連通バルブを閉鎖するステップcとを含む。
「十分に空になる」という表現は、残留流体で満たされているパイプの内容積が、パイプの全内容積の10%を超えないこと、好ましくは5%を超えないことを意味し、すなわち、空である内容積が、全内容積の少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%であることを意味する。
この方法により、このように、第1のフレキシブルパイプの中身を第2のフレキシブルパイプを通して排出させて、ステップcの後には、第1のフレキシブルパイプを略空に、又は完全に空にすることが可能である。ところが、第1のパイプが完全に空になったときでも、一般に、第2のパイプの内容積の少なくとも10%が、又は15%までが、依然として空にならないままとなることがある。
海面の高さから、第2のフレキシブルパイプが協働する回転台に接近する高さまでの間の略鉛直な第2のフレキシブルパイプの部分に対応する終端部では、二相流体が上向きに移動すると、それを重力が自然に海面の高さまで戻そうとするため、第2のフレキシブルパイプは、ステップcの後、少なくとも部分的に流体で満たされたままになり、ステップcの後に第2のフレキシブルパイプを完全に空にすることは特に難しい。
好ましくは、ステップcの後に、前記第2のフレキシブルパイプを完全にパージするために、本発明による輸送方法は、
前記支援設備から前記第2のフレキシブルパイプの第1の端部にガスを注入するとともに、前記第2のフレキシブルパイプと、前記第2のフレキシブルパイプよりも小さい直径を有する前記第3のフレキシブルパイプとの間の第1の連通バルブを開放して、パージガスの流量を、1.5m/sを超えるガス速度、好ましくは3m/sを超えるガス速度、より好ましくは5m/sを超えるガス速度にし、かつ他の第1の連通バルブを閉鎖するステップdと、
前記第2のフレキシブルパイプが十分に空になったとき、好ましくは略完全に空になったときに、前記第2のフレキシブルパイプおよび前記第3のフレキシブルパイプの間の第1の連通バルブを閉鎖するステップeとをさらに含む。
明らかなように、この実施形態では、第2のパイプ内にある液状製品が、第3のパイプを通して完全に排出される。第2のパイプが略完全に空にされるステップeの後に、第3のパイプの、特にその対応する回転台への入口と海面との間の略鉛直な部分を完全に空にするために、第3のパイプがより小径であることが有効である。3つの第1、第2、第3のパイプのすべてを空にするためには、ステップa〜eを併せて実行することが特に効果的である。
さらに具体的には、前記フレキシブルパイプの各々が十分にパージされたとき、前記フレキシブルパイプは、前記各フレキシブルパイプの第2の端部が水面の上方に配置されるまで、好ましくは、前記第1の接続バルブ装置が、前記フレキシブルパイプのうちの1つと協働する最も下方の回転台の直下に配置されるまで、前記回転台上に再び巻回される。
明らかなように、フレキシブルパイプが再び巻回される際にも、第1のバルブ接続装置は、これが協働するすべての第1のフレキシブルパイプの第2の端部に常に固定されたままであり、また、第1の接続バルブ装置は、海面より上方にあり、好ましくは最も下位の回転台付近の高さに配置される。
また、効果的には、上記で規定する凸型回転台上において、第1のパイプが巻回される。
さらに具体的には、液体の輸送に用いられる前記第2および第3のフレキシブルパイプの少なくとも一方、好ましくは液体の輸送に用いられる前記第2および第3のフレキシブルパイプの両方は、上記に規定の凹型円錐台形状の回転台上において巻回される。
明らかなように、この場合、第2及び第3のパイプ内の可能性のある液体残留物は、パイプが巻回されるときに、残留物の本来の重力によって、パイプの第1の端部を通って下向きにタンクに向かって流れることが可能である。
本発明の他の特徴及び効果は、図面を参照して、限定するものではない例によって提示される以下の詳細な説明から、より明らかになる。
LNGを生産及び貯蔵するFPSO型の浮揚式支援設備1、1−1の側面図であり、本明細書においてガスタンカ型の積出船2と称される船舶に、いわゆる「タンデム式」構成で積み出す様子を示しており、該FPSOは、フレキシブルパイプを格納及び案内する本発明による装置4を備えている。 再ガス化・発電ユニット1bと、陸上に電気を送出するための変圧器ステーションとを備え、海底21に着底されたFSRU型の支援設備1、1−2の側面図であり、補給船と称されるガスタンカ型船舶から「タンデム式」構成で積み出す様子を示しており、該浮揚式支援設備は、フレキシブルパイプを格納及び案内する本発明による装置4を備えている。 LNGを生産及び貯蔵するFPSO型の浮揚式支援設備1−1の側面図であり、ガスタンカ型の積出船2に、「並列式」構成と称される構成で積み出す様子を示しており、該FPSOは、フレキシブルパイプを格納及び案内する本発明による装置4を備えている。 フレキシブルパイプが格納案内装置4に再び巻回されて、第1の接続装置13−1が水面より上方にある浮揚式支援設備の側面図である。 3つの重ねられた回転台4−1を有する本発明による格納案内装置4を一部断面で示す側面図であり、図2では、フレキシブルパイプ案内手段10の様々な構成要素がより明確に見えるように、1つのフレキシブルパイプ案内手段10のみが示されており、これは、真ん中の回転台に向けた滑車を有するものである。 3つの案内手段10−1a、10−1b、10−1cを備えた図2の格納案内装置の平面図であり、これらの案内手段は、これらが固定されている側部1dに平行な水平方向YY’に互い隣接してずらされており、また、回転台から離間するパイプ部分3−2の様々な配向角度の可能性を示すため、一番上の回転台4−1aは、通常は回転台から離間するパイプ部分3−2から延び、回転台上に螺旋状に巻回されているパイプ部分を除いて示している。 図3の装置の回転台の平面図であり、これに螺旋状に巻回されたフレキシブルパイプ3を示しており、滑車10−1は、図2のA−A’線に沿った断面で示している。 凹型円錐台形状の上面を有する回転台の側面図であり、回転台上にフレキシブルパイプが螺旋状に巻回されて、格納回転台から離れる位置で案内手段10に沿って湾曲している。 凸型円錐台形状の上面を有する回転台の側面図であり、これにフレキシブルパイプが螺旋状に巻回されて、格納回転台から離れる位置で案内手段10に沿って湾曲している。 平面形状の上面を有する回転台の側面図であり、これにフレキシブルパイプが螺旋状に巻回されて、格納回転台から離れる位置で案内手段10に沿って湾曲している。 3つのフレキシブルパイプのセットのための接続バルブ装置13−1の平面図であり、3つのフレキシブルパイプの端部にある第1の接続バルブ装置13−1は、積出船2に搭載された第2の接続バルブ装置13−2に接続される。 3つのフレキシブルパイプのセットのための接続バルブ装置13−1の平面図であり、第1および第2の接続バルブ装置13−1、13−2は、パイプのパージを実施するために切り離される。 図5AのB−B線に沿った断面における第1の接続バルブ装置の正面図である。 フレキシブルパイプのパージを実施するために第1の接続バルブ装置13−1の種々のバルブを閉じたときの、複数のフレキシブルパイプ間での流体の流れの様々な可能性を示す模式図である。 フレキシブルパイプのパージを実施するために第1の接続バルブ装置13−1の種々のバルブを閉じたときの、複数のフレキシブルパイプ間での流体の流れの様々な可能性を示す模式図である。 フレキシブルパイプのパージを実施するために第1の接続バルブ装置13−1の種々のバルブを閉じたときの、複数のフレキシブルパイプ間での流体の流れの様々な可能性を示す模式図である。 フレキシブルパイプのパージを実施するために第1の接続バルブ装置13−1の種々のバルブを閉じたときの、複数のフレキシブルパイプ間での流体の流れの様々な可能性を示す模式図である。 凸型回転台から積出船2へ延びるLNG輸送用のフレキシブルパイプ3b、3cをパージする様子を示している。 凹型回転台と協働するガス戻し用のフレキシブルパイプ3aをパージする様子を示している。
図1Aは、海洋上のガス生産フィールドにおいて、符号1aに示されるように係留されたFPSO(浮揚式生産貯蔵積出設備)型1−1の本発明による浮揚式支援設備1の側面図である。
FPSOは、ガスの処理及び液化を実施するための設備1bと、LNG(液化天然ガス)を貯蔵するためにその船体に組み込まれた第1のタンク11とを備えている。
ガスタンカ型の積出船2が、FPSOの略軸線上にタンデム式に配置され、フレキシブルパイプ3を格納及び案内するための本発明の格納案内装置4により扱われる3つのフレキシブルパイプ3a、3b、3cのセットによって、FPSOに接続される。該格納案内装置4の更なる詳細については後述する。
フレキシブルパイプ3は、Trelleborg社(仏国)によって製造、販売されているタイプの浮揚フレキシブルパイプであって、金属又は複合材料の強化材と、熱可塑性又は加硫エラストマとによって基本的に構成されている。
このような液化ガスの積み出し輸送のためのパイプは、通常、250〜600mmの内径を有し、400〜1000mmの外径を有する。当該パイプは一般に、12mの長さに製造され、フランジを備えるそれらの端部において1つに組み立てられることで、120m〜250mの長さとされる。同様に、後述するように積出船2と浮揚式支援設備1との間で気状のガスを戻り輸送するパイプは、同じ全長を有するが、その直径はより小さいことが好ましく、その内径は150〜400mmである。
場合によっては、ガスを戻り輸送するパイプを、LNG輸送パイプと同一とすることが好ましく、これによると、それらの要素がすべて同一となるため、予備部品を準備する際に有利である。
図2は、フレキシブルパイプ3を格納及び案内するための装置4を一部断面で示す側面図である。格納装置は、上下に配置された複数の回転台4−1で構成されており、これらは同じ鉛直回転軸線ZZ’上にあることが好ましく、本実施形態では、3つの回転台4a、4b、4cからなる。
3つの回転台4−1は、浮揚式支援設備1のデッキ1c上で、その長手方向端部の1つの側部1dの近くに据え付けられた第1のキャリア構造部5によって支持されている。
図3に示すように、本実施形態の第1のキャリア構造部5は、8つの鉛直ポスト5bを有し、これらは、いくつかの異なる高さで第1の水平ビーム5cによって相互接続されており、さらに、直径方向に対向する鉛直ポスト5bの間に放射状かつ直径方向に配置された第2の水平ビーム5aによって相互接続されている。これらの水平ビーム5aは、3つの異なる高さで水平キャリア構造部を構成しており、これらは3つの回転台4−1をそれぞれ支持するように構成されている。
回転台の各々は、その中心に、オリフィス4−2と、例えばころ軸受である軸受4−4とを有し、該軸受は、その一部が水平キャリア構造部5aに固定されて、以下で説明する第1のモータ6とホイール4−5とにより回転台がその回転中心軸線ZZ’の周りに回転することを可能にしている。
各回転台4−1は、実際に、その周縁部で、その底面を一連のホイール4−5によって支持されており、それらのホイールは周縁部に均等に分布していることが好ましく、また、ホイール4−5の支持部4−5aは、水平キャリア構造部5aに固定されている。
各回転台4−1は、好ましくは油圧モータである第1のモータ6によって、その鉛直な軸線ZZ’の周りに回転駆動されるように構成されており、該モータは、回転台4−1に固定された歯車6−1と協働するギヤを備える出力シャフトを回転させ、これによって、出力シャフト自体が回転駆動されると、回転台が回転駆動される。
各回転台のオリフィス4−2の上には、中心柱4−3が配置されている。中心柱4−3の外径は、回転台上で隣り合わせに螺旋状に巻回される同心のフレキシブルパイプの最小曲率半径よりも大きい。中心柱4−3は、回転台4−1に固定されている。
図4に示すように、当業者に周知のタイプの回転継手7が、各回転台4−1の軸線ZZ’上に装着されている。
回転継手7−1は、適切には、上部ベンド7−2を備える上部を有しており、その端部が中心柱4−3の壁まで達している。回転台4−1を回転させることで中心柱4−3に対してその周りに螺旋状に巻回されるフレキシブルパイプ3の、第1の端部3−1に対して、上部ベンド7−2の端部が位置7aにおいて密封接続されている。回転継手7−1の下部は、下部ベンド7−3を有し、下部ベンド7−3は、回転台4−1の回転によって上部ベンド7−2が回転駆動されるときでも、静止したままである。下部ベンド7−3自体は、輸送パイプ8の一端8−1に密封接続されており、該輸送パイプの他端は、FPSO1の第1のタンク11に接続されることでFPSO1の第1のタンク11からLNGを供給することを可能とし、あるいは、FPSOに搭載された再液化ユニットに接続されることで積出船2からのガスを再液化ユニットに戻すことを可能とする。
すべての異なる輸送パイプ8は、いずれも回転台4−1のそれぞれの中心オリフィス4−2の中を通る。
各フレキシブルパイプ3、3a、3b、3cは、案内手段10によって案内され、図2には1つのみ示されている案内手段10の各々は、略鉛直な軸線方向平面内に配置された滑車10−1を備え、水平な第1の回転軸線YY’の周りに高速で回転するように構成されている。
滑車10−1は、滑車に沿って曲がるフレキシブルパイプ3の最小曲率半径よりも大きい半径を有する。
滑車10−1、10−1a、10−1b、10−1cは、回転台4−1のそれぞれに近接及び対向して配置され、それぞれの滑車の溝は、その最高点が、上面4−1a正接する仮想的な平面Pと略同じ高さになっており、この仮想平面P上に回転台から離間するパイプ部分3−2が載っている。
すなわち、円形回転台4−1の上面4−1aを構成する回転面に沿って延びる直線が、滑車の溝の最高点における接線となっている。
これによって、回転台4−1が回転するとともに滑車10−1がその水平軸線XX’の周りに回転しながらのパイプの巻回及び展開操作の際に、回転台4−1から離間するフレキシブルパイプ部分3−2、すなわち回転台4−1に巻回された最後の巻回部につながる部分が、より良好に案内される。
各滑車10−1は、第2のキャリア構造部10−2に固定されており、これは、その上端にフォークを有する鉛直支持部10−3を備え、該フォークは、図3の滑車10−1aが第1の回転軸線YY’上に配置されたハブを水平に支持しており、鉛直支持部10−3は、FPSO1の側部1dで船体に固定された構造部10−5上に据え付けられた固定パイロン10−4の上端で、鉛直な第2の回転軸線ZZ’の周りに回転するように関節式で連結されている。鉛直支持部10−3が、その鉛直な軸線ZZ’の周りに自由に回転できるように関節式で連結されることによって、滑車10−1は、鉛直な第2の回転軸線ZZ’の周りに回転するように関節式で連結されることが可能である。
さらには、滑車10−1を支持する鉛直支持部10−3は、高さ方向に動くように構成されており、これによって、滑車の頂部の位置が、該滑車が対向して配置されている回転台4−1の上面に正接する平面に対して調整される。
このような滑車10−1の第2の回転軸線ZZ’の周りの回転は、図3に示すように、回転台に巻回されたパイプの最後の巻回部の最後の接触点が、2つの限界点O及びMの間で回転台の中心から離れるように動く間で生じ、このとき、限界点Oは、(パイプが完全に展開されている)中心柱4−3に最も近い点であり、限界点Mは、図3に示すように、(パイプが完全に巻回されている)回転台の周縁部に最も近い点である。
同じく図3において、3つの滑車10−1(10−1a、10−1b、10−1c)は、側部1dに平行な水平方向YY’に互いに隣接して、ずらされて配置されている。また、3つの滑車10−1a、10−1b、10−1cの略鉛直な軸線方向平面P1、P2、P3のそれぞれは、上記方向YY’に対して、それぞれ異なる配向角度α1、α2、α3で配向されることができる。実際には、3つの滑車の略鉛直な軸線方向平面P1、P2、P3は、それぞれ角度β、β、βで、以下の2つの限界位置、第1の限界位置および第2の限界位置の間で上記第2の回転軸線の周りに回転することが可能である。第1の限界位置において、滑車10−1の入口を越えて通過するために回転台4−1から離間するパイプ部分3−2は、回転台4−1の周囲の位置Mにおいて最後に巻回された巻回部と同じ高さを有する。各滑車10−1の回転の第2の限界位置において、回転台から離間するパイプ部分3−2は、中心柱4−3に近いフレキシブルパイプの第1の端部3−1の位置に対応する点Oと同じ高さにある。
また、3つの滑車の軸線方向平面P1、P2、P3は、回転台の各々と滑車の各々との間に延びる3つの上流側パイプ部分の略鉛直な軸線方向平面に対応している。
好ましくは、各滑車10−1は、該滑車に固定された歯付きリング(図示せず)と協働する好ましくは油圧モータである第2のモータ10−6によってモータ駆動され、これによって、それぞれの滑車10−1を、水平な第1の回転軸線YY’の周りに回転するように駆動することが可能である。
複数の滑車10−1が、これらを用いる回転台4−1の高さに相当する様々に異なる高さで配置される一方で、それらの滑車10−1が方向YY’に互いに隣接して、ずらされて配置されることで、3つの滑車10−1a、10−1b、10−1cがそれぞれ角度β、β、βで第2の回転軸線の周りに回転するにもかかわらず、それらの滑車が互いに干渉する恐れがない。
図2に示すように、滑車10−1に沿って曲がるフレキシブルパイプ3の湾曲した中間部分3−3は、略鉛直に配置される下流側パイプ部分3−4につながっており、これによって海面20に達して、そこでパイプは、船舶2の方向に向いた長さ部分3−5によって浮揚している。
図3に示すように、複数のパイプ3、3a、3b、3cの下流側鉛直部分3−4は、方向YY’にずらされているが、滑車10−1a、10−1b、10−1cがそれらの第2の回転軸線ZZ’の周りに回転するにもかかわらず、略鉛直かつ略平行な軸線方向平面内にある。
図1Cに、ガスタンカ2が浮揚式支援設備1に対して並列に配置される別の実施形態を示しており、この実施形態では、浮揚式支援設備1−1と船舶2が、それらの長手方向XX’に延びる長手側部に沿って平行かつ横並びに配置され、また、支援設備1−2に搭載の装置4と船舶2をつなぐフレキシブルパイプ3は、海面20より上に配置される。より具体的には、フレキシブルパイプ3は、海面20より上で、滑車10−1から離れる位置から、浮揚式支援設備1の格納案内装置4の高さで、ガスタンカ型積出船2に搭載の共通のバルブ装置13まで延びる、懸垂線形状(カテナリ)構成を採用している。
例として、回転台4−1は、約20mの直径を有する。互いに高さ方向に4m〜5mだけ離間している3つの回転台4−1の場合、格納装置4の高さ、すなわち複数の異なるポスト5bの高さは約15m〜20mである。中心柱4−3は、典型的には、5m〜8mの直径を有する。
このような装置4は、120mm〜600mmの直径、120m〜250mの長さを有するフレキシブルパイプを格納するのに特に適している。
それぞれの回転台4−1は、互いに独立に、その軸線ZZ’の周りに回転させることができる。これは、それらの滑車10−1を第1の回転軸線の周りに回転させるためのモータ駆動においても同様である。こうして、それぞれのフレキシブルパイプ3a、3b、3cの張力及び長さを、互いに独立に調整することが可能であり、これによって、滑車10−1から出る鉛直部分3−4と、複数のフレキシブルパイプ3a、3b、3cの第2の端部が接続される積出船2に搭載の接続・パージ装置とも称される共通バルブ装置13との間に延びるフレキシブルパイプは、フレキシブルパイプの巻回及び展開操作の全体において、それらのパイプの張力及び長さが略等しくなるように調整される。実際には、各フレキシブルパイプの直径は、通常、それぞれ異なるため、同じ長さのフレキシブルパイプを格納するための回転台での巻数は、それぞれのフレキシブルパイプ3a、3b、3cで異なる。
パイプをそれぞれの回転台4−1に再び巻回するときには、後述するようにパージの際のパイプの実施条件に応じて、図4A及び4Bにそれぞれ示すように回転台の上面4−1aが凹型4−1b又は凸型4−1cの円錐台形状であることが、浮揚式支援設備1からガスタンカ2へのLNG輸送に用いられた後に巻回されるパイプ内の残留LNGを完全にパージするために有効となる。
支援設備1の第1のタンク11に貯蔵されたLNG液化ガスを船舶2に搬送するフレキシブルパイプ3b、3cは、LNGの輸送速度を最適化するために、非常に大径のものであるが、一方、戻りガスは、LNGに比べてガスの場合はヘッド損失がはるかに小さいため、一般に、より小径の単一パイプを用いて輸送することが可能である。
LNG液化天然ガスが主として−165℃の液体メタンからなること、及び積出船がガスタンカすなわちLNGガスを輸送する船舶によって構成されることを考えると、その空のタンクが実際にメタンガスで満たされる際に、場合によって、LNGが再ガス化されることによる窒素を伴う。ガス戻りパイプは、第1に、第1のタンクからのLNGで第2のタンクが満たされるときに、これにつれて第2のタンクから天井のガスを排出させるものであり、そして第2に、輸送中に相対的に温かいことにより再ガス化されるLNGガスを除去するためのものである。支援設備1に戻されたガスは、LNGに再液化される。
以下で、フレキシブルパイプを回転台上に再び巻回する前にパージする方法、及び接続バルブ装置13について説明する。このようなパージは、第1に、フレキシブルパイプを軽量化して巻回を容易にするために必要であり、第2に、回転台に巻回する際にフレキシブルパイプの損傷を防ぐためであり、そのような損傷は、パイプが液体で満たされて重すぎることや、パイプの表面上又は接続要素の上に海水の氷が形成されることによって生じ得る。
図5A、5B、6に示す接続バルブ装置13は、フレキシブルパイプ3a、3b、3cの端部に配置された第1の接続バルブ装置13−1と、積出船2に搭載される第2の接続バルブ装置13−2とを備えている。第1の接続バルブ装置13−1は、互いに平行かつ固定の相対位置に保持された3つの第1の剛性パイプ部21a、21b、21cを備えている。第1の剛性パイプ部21a、21b、21cの各々は、
第1の端部において、オートコネクタの雄型部又は雌型部によって構成される第1のパイプ継手要素23−1a、23−1b、23−1cと、
第2の端部において、各フレキシブルパイプ3a、3b、3cの第2の端部3−6に組み付けられた組立フランジ31と、
各第1の剛性パイプ部の両端の間において、第1の連通バルブ30ab、30ac、30bcをそれぞれ備える2つの分岐連通接続部30であって、第1の剛性パイプ部の各々を、該第1の装置13−1の他の2つの第1の剛性パイプ部の一方と連通させることを可能にする前記分岐連通接続部30と、
第1の継手要素23−1a、23−1b、23−1c、および前記第1の装置13−1の第1の端部に最も近い分岐接続部30の間に配置された第1の接続バルブ22a、22b、22cとを備えている。第2の接続バルブ装置13−2は、互いに平行かつ固定の相対位置に保持された3つの第2の剛性パイプ部26a、26b、26cを備えている。第2の剛性パイプ部26a、26b、26cの各々は、その一方の端部において船舶2の第2のタンク12と連通しており、他方の端部には、第1の相補型パイプ継手要素23−2a、23−2b、23−2cを有し、第1の相補型継手要素は、第1の装置13−1および第2の装置13−2をともに連結することを可能にするように、オートコネクタの雌型部および雄型部の少なくとも一方によってそれぞれ構成され、即ち、第1の継手要素23に対して相補的である部分によってそれぞれ構成される。第2の剛性パイプ部の各々は、さらに、第2の接続バルブ27a、27b、27cを備えている。上記第1の剛性パイプ部21a、21b、21cは、相互に平行に維持されるように、まとめて、第1の固定支持部24に位置24a、24b、24cで固定されている。同様に、上記第2の剛性パイプ部26a、26b、26cは、相互に平行に維持されるように、まとめて、第2の固定支持部25に位置25a、25b、25cで固定されている。
効果的には、それらの様々なバルブは、ボールバルブ又はバタフライバルブである。
第1の継手要素が、まとめて、第1の支持部24に位置24a、24b、24cで固定されることで、相互に一定距離をおいて固定して保持されていること、および同様に第1の相補型継手要素が、第1の継手要素間の距離と同じ一定距離をおいて固定して相互に保持されていることによって、第1の装置13−1と第2の装置13−2との間を、単一手順で、遠隔制御によるアクチュエータ(図示せず)によって自動で接続することができる。
図5Bは、接続の前のアプローチ段階にあるコネクタを示す平面図であり、このとき、装置13−1及び13−2のバルブ22a、22b、22cは、すべて閉じている。
図5Aでは、オートコネクタ23−1及び23−2は、密封するようにロックされ、また、バルブ22a、22b、22cと、バルブ27a、27b、27cとは開位置に配置されている。これにより、LNGが2つのパイプ3b、3cの中を図5Aの左から右に、支援設備1から積出船2に流れることが可能である。また、戻るメタンガスが中央のパイプ3aの中を図5Aの右から左に、積出船2からFPSO1に流れることが可能である。
図5A、5B、7A、7B、7C、7D、8A、8Bに関する説明を明確にするため、LNGの輸送は二重線矢印で表し、ガスの輸送は単線矢印で表しており、また、それらの矢印の長さは、それぞれのパイプ内の流量に比例している。
第1のバルブ装置13−1は、第1のパイプ部21a、21b、21cの間に、第3の一連の連通バルブを備えており、該連通バルブは、第1のパイプ部21aおよび21cを接続するバルブ30acと、第1のパイプ部21aおよび21bを接続するバルブ30abと、第1のパイプ部21bおよび21cを接続するバルブ30bcとからなる。
図5Aに示すように、LNGを積出船2に輸送する操業中は、3つのバルブ30ab、30ac、30bcは閉位置に配置される。
数週間の期間にもなり得る2度のLNG輸送の合間に、フレキシブルパイプ3a、3b、3cを海上に浮揚させておかないために、フレキシブルパイプは、好ましくは以下のようにしてパージを実施した後に、回転台4−1に再び巻回される。パージプロセスは、
第1の共通バルブ装置13−1のバルブ22a、22b、22cと、さらに積出船2に搭載されている第2の共通バルブ装置13−2のバルブ27a、27b、27cとを閉じる工程と、
次に、第1のバルブ装置13−1および第2のバルブ装置13−2の継手要素23を切り離す工程と、
次に、第1の接続装置13−1を備えたフレキシブルパイプ3a、3b、3cを解放して、それらのフレキシブルパイプを水面20上に浮揚させる工程と、
次に、図7Aに示すように、フレキシブルパイプ3b及び3cとそれぞれ連通している2つの第1の剛性パイプ部21bおよび21cの間の連通バルブ30bcとを開放する工程と、
次に、LNGを押圧するために、FPSO1から、一般にメタン又は窒素とメタンの混合物であるガスによって、第1のパイプ、例えばパイプ3bを圧力Pまで加圧する工程であって、ガス圧によってパイプ3b内のLNGは押圧されて、気液界面がパイプ3b内で徐々に下がる一方で、LNGは第2のパイプ3cによってFPSOに向かって戻される前記加圧する工程とを備える。界面が海面のパイプ部分3−5に到達すると、このときフレキシブルパイプ3bは略水平であって、ガスは押し続けるが、圧力によって二相混合物が形成され、これは第1のバルブ装置13−1に向かって進み、バルブ30bcを介してフレキシブルパイプ3cを通ってFPSOに向かって戻る。海面レベルでは、二相混合物は小径の気泡を含むが、FPSOのデッキに向かって上昇すると静水圧が下がることから、パイプ3cの鉛直部分3−4に到達すると気泡が大きくなって、混合物の見かけ密度が減少し、これによって、二相柱の上昇速度がさらに加速され、その結果、液相の巻き込みが促進される。そして次に、
2つのフレキシブルパイプ3bおよび3cの水平部分3−5が略空になると、すなわちガスで略満たされると、パイプ3b内におけるFPSOからのガスの流速が加速されることで、第2のパイプ3cの略鉛直部分3−4における二相流の乱れが大きく増加し、これによってLNGの粒子を最適に巻き込む効果が得られ、その結果、2つのパイプ3b、3cの内容積の少なくとも85%を、実際には85%〜95%を空にすることが可能である。
より具体的には、通常、パイプ3bが空であっても、図8Bに示すように、パイプ3cの、特に略鉛直部分3−4には、パイプ3cの内容積の10%〜20%の割合で、液体が残っている。
図7Aを参照して上記で説明したパージプロセスは比較的迅速であり、これによると、100m〜150mの長さのパイプの場合に、30分から1時間でパージを実行することができるが、一方、パイプの中のLNGを加熱してガス化するには、24時間を超える時間が必要となる。
図7B及び7Cは、フレキシブルパイプ3b及び3cのパージをより完全に実施する方式を示しており、この方式では、ガス戻りパイプ3aからガスを注入することにより、第1のフレキシブルパイプ3cのパージを行う。このために、図7Bに示すように、バルブ30acが開かれる一方、バルブ30abと30bcは閉じられる。LNGのほとんど、すなわちパイプ3c内のLNGの少なくとも85%がFPSO上に回収されたときに、パージは停止される。その後、バルブ30acは閉じられる一方、バルブ30abが開かれ、これによって、同様に、パイプ3b内のLNGの少なくとも85%がFPSO上に回収されるまで、第2のフレキシブルパイプ3bのパージが実施される。最後に、図7Cに示すように、ガス注入の方向を逆にして、2つのフレキシブルパイプ3b及び3cにガスを直接注入し、そしてLNGをパイプ3aによって戻す。この構成は、ガス戻しパイプ3aがより小径のものである場合に非常に効果的である。実際に、パイプ3aの鉛直部分3−4において二相混合物を上昇させるために、パイプ3b及び3cで必要とされるガスの流量は、図5Aを参照して上記で説明したようなLNGの輸送速度を最適化するために2つのフレキシブルパイプ3b及び3cの直径が略同じである場合に比べて、かなり小さい。
鉛直上昇パイプ部を最適に空にすることを確実にするためには、1.5m/sを超える、好ましくは3m/sを超える、より好ましくは5m/sを超えるパージガス速度が必要である。その場合、パイプが小径であることを考慮すると、このような速度を得るのに必要なガス流量は、直径の比の二乗値に従って減少する。この事実によって、より小径のガス戻りパイプを配置することは有利な特徴であることが説明される。
このパイプ3b及び3cのパージを実施する段階をさらに改良するためには、パイプ3cのパージを完全に行うことを目的として、図7Dに示すように、順に、バルブ30abを閉じてフレキシブルパイプ3cのパージを完了させ、次に、そのバルブ30abを開くと共に、フレキシブルパイプ3cのパージを完了させるためにバルブ30acを閉じ、パイプ3cにガスを注入することでパイプ3aを通して残留LNGを排出させるというように実施することが効果的である。
図8Aは、格納用回転台から海面までのフレキシブルパイプ3bの側面図である。凸型格納回転台4−1bは、負の角度αの凸型円錐台形状の上面を有しており、これはフレキシブルパイプのパージを実施する段階において効果的であり、図7Aに関する本発明の説明にあるように、パージガスはこのパイプを介して注入されるが、格納回転台の円錐形状によって、このパイプは排出が自然に進む。
図8Bは、格納用回転台から海面までのフレキシブルパイプ3a、3cの側面図である。凹型格納回転台4−1cは、正の角度αの凹型円錐台形状の上面を有しており、これはフレキシブルパイプのパージを実施する段階において効果的であり、図7A及び7Bに関する本発明の説明にあるように、二相混合物は、このパイプを介してFPSOに向かって上昇し、円錐型回転台上に螺旋状に格納されるパイプにおいて、格納回転台の円錐形状によって、回転台の軸線ZZ’上にある回転継手7に向かって排出が自然に進む。図8Bは、さらに、パイプの水平部分3−5が略空であることと、略鉛直部分3−4の下部では二相混合物の気泡の直径が小さく、パイプ内の混合物が格納回転台に向かって上昇するにつれて二相混合物の気泡の直径が大きくなることとを示している。
パイプ部分3−4の高さが30m〜35mである場合、これは0.15MPa〜0.2MPa(1.5バール〜2バール)の圧力差に相当し、下部での気泡は直径が5mm〜10mmであるが、上部での気泡は、圧力差によって直径がはるかに大きく、数センチメートルから数デシメートルにおよび、これによって、流体柱全体での二相混合物の体積密度を減少させる効果が得られることで、回転台の高さにおいて巻き込み及び排出が促進される。この現象は、「ガスリフト(gas−lift)」と称される。
図7C及び7Dに関して説明したパージ方式では、ガス戻りパイプ(図7C)3a(図7D)を格納するための回転台は、正の角度αを持つ凹型円錐タイプのものであることが好ましい。
ガス戻しパイプが、LNGパイプの内径よりも小さい内径を持つ場合に、好ましいパージプロセスは、以下の2つのパージステップを含む。
・ 第1のステップでは、パイプ3bにガスを注入することでパイプ3bのパージを実施することにより、パイプ3bは完全にパージされるが、一方、パイプ3cは部分的にしかパージされず、図7Aで説明したようなモードで種々のバルブを用いた場合、LNGガスが、特にパイプ3cの部分3−4に残留する。第1のステップの終わりに、パイプ3cは、そのうち容積の約15%が依然としてLNGで満たされたままである。
・ 次に、バルブ30bcが閉じられ、バルブ30acが開かれる。
・ 第2のパージステップは、パイプ3c内にガスを注入することにより実施され、図7Cで説明したようなモードで種々のバルブを用いて、より小径のガス戻りパイプ3aによって排出させる。より小径のパイプ3aを通してガスが排出されることによって、1.5m/sを超える、好ましくは3m/sを超える、より好ましくは5m/sを超えるガス速度に相当する二相流体の最適な速度を得るためにパイプ3cにおいて必要とされるガス流量が、大幅に低減する。パイプ3aの断面が小さいほど、液体の輸送は遅くなるものの、パージは、二相液体の最終的なパージの割合の点、および全体の継続時間の点で、大きく向上する。
3つのパイプ3a、3b、3cのパージの後、これらのパイプは、図1Dに示すように、第1の接続装置13−1が海面レベルより上に配置されるまで、特に、第1の接続装置13−1によってまとめて接続されているフレキシブルパイプの最も下位の回転台の直下に実質的に配置されるまで、それぞれの回転台に再び巻回され、このようにして、第1の接続装置13−1を、この第1の装置13−1によってまとめて接続されているパイプ3a、3b、3cの第2の端部3−6に常に接続したままにすることが可能である。
一実施例として、本発明の輸送装置は、
500mmの内径、及び900mmの外径を有する2つのLNG用フレキシブルパイプであって、該LNG用フレキシブルパイプの各々は、216mの長さを有し、18個の同一の12m長セグメントをフランジで1つに連結することにより構成されており、空の状態で300kg/mの重量を有する前記LNG用フレキシブルパイプと、
250mmの内径、及び400mmの外径を有する戻りガス用フレキシブルパイプであって、該戻りガス用フレキシブルパイプは、216mの長さを有し、18個の同一の12m長セグメントをフランジで1つに連結することにより構成されており、空の状態で125kg/mの重量を有する前記戻りガス用フレキシブルパイプと、
LNG用に500mmの内径、戻りガス用に250mmの内径を有するボールバルブ22、および250mmの流路径を有するバタフライバルブからなるバルブ30ab、30ac、30bcを備える接続バルブ装置13であって、約20トンの重量を有する前記接続バルブ装置13と、
23mの外径を有する3つのモータ駆動式の格納回転台4であって、該格納回転台4は、直径5mの柱、5mの径の溝を有する3つのモータ駆動式の滑車、およびそれらの支持構造部を有し、約1000トンの総重量を有する前記格納回転台4とを備える。
このような条件下で、パイプのパージ手順を4m/sのガス速度で実行すると、全体としてのLNG残留量がパイプの総容量の1%未満に到達するための総継続時間は30分〜45分であり、それは、その後FPSO上で再液化される250mの気状メタンを生成する約425リットルの残留LNGを意味する。

Claims (15)

  1. 海に設置される着底式(1−2)又は浮揚式(1−1)の支援設備(1)であって、
    前記支援設備(1)は、その表面上に、フレキシブルパイプ(3、3a、3b、3c)を格納および案内するための格納案内装置(4)を備え、該格納案内装置(4)は、複数のフレキシブルパイプを格納および案内するように構成され、前記格納案内装置は、
    前記支援設備(1)の側部(1d)の近傍において、前記支援設備(1)のデッキ(1c)上に配置又は固定された第1のキャリア構造部(5)であって、該第1のキャリア構造部(5)は、上下に配置された複数の円形の回転台(4−1)を支持し、前記回転台(4−1、4a、4b、4c)の各々は、互いに独立に、第1のモータ(6)によって、鉛直な中心軸線(ZZ')の周りに回転駆動されるように構成され、各回転台は中心オリフィス(4−2)を有し、該中心オリフィス(4−2)の上方には中心柱(4−3)が取り付けられ、該中心柱(4−3)の周りに同心に隣り合って螺旋状に直径が増加していくように前記フレキシブルパイプ(3、3a、3b、3c)を巻回して、前記回転台の上面(4−1a)上に載置可能であり、前記回転台の中心オリフィス(4−2)には、回転継手(7)が装着され、該回転継手(7)は、前記中心柱の周りに巻回されたフレキシブルパイプの前記中心柱に最も近接した第1の端部(3−1)であって、前記回転台とともに回転駆動されるように構成された前記第1の端部(3−1)と、一方の端部において前記支援設備(1)内の少なくとも1つの第1のタンク(11)に接続された固定式の輸送パイプ(8)の他方の端部(8−1)とを接続するように構成される前記第1のキャリア構造部(5)と、
    複数の案内手段(10、10a、10b、10c)であって、各案内手段は、前記回転台上において巻回されたフレキシブルパイプの部分から延び前記各回転台から離間するフレキシブルパイプのパイプ部分(3−2)を案内するように構成され、各回転台から離間する各パイプ部分(3−2)は直線状に配置され、かつ前記側部に対して平行な水平方向(Y')に沿って異なる位置にずらされて、異なる高さに配置されるとともに、前記側部(1d)に対して平行な水平方向(Y')に対して異なる配向角(α1、α2、α3)で配向可能である鉛直な軸線方向平面(P1、P2、P3)に沿って延びる前記案内手段(10、10a、10b、10c)とを備えることを特徴とする支援設備。
  2. 前記フレキシブルパイプ(3)の少なくとも1つが前記中心柱(4−3)の周りに同心に隣り合って螺旋状に直径が増加していくように巻回されて前記回転台(4−1)上に載置され、前記中心柱は、前記フレキシブルパイプの最小曲率半径よりも大きな半径を有し、前記複数のフレキシブルパイプは、少なくとも3つの回転台上にそれぞれ巻回された少なくとも3つのフレキシブルパイプを含み、前記複数のフレキシブルパイプのうち、少なくとも1つのフレキシブルパイプは他のフレキシブルパイプよりも小さな直径を有することを特徴とする請求項1に記載の支援設備。
  3. 前記案内手段の各々は、前記回転台の各々に対向する異なる高さに配置され、前記側部(1d)に沿って鉛直に配置される前記フレキシブルパイプの下流側パイプ部分(3−4)と、前記回転台上に載置された巻回パイプ部分から延び前記回転台から離間する上流側パイプ部分(3−2)との間において、中間湾曲パイプ部分(3−3)を支持するように構成され、前記回転台から離間する上流側パイプ部分(3−2)は、前記巻回パイプ部分が巻回される前記回転台の上面(4−1a)の表面に対して正接する仮想的な平面(P)上に延び、前記側部に沿って鉛直に配置される各下流側パイプ部分(3−4)は、滑車から離間する位置において、前記側部に対して平行な方向(Y')に沿って互いにずらされた位置に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の支援設備。
  4. 前記案内手段(10)の各々は、水平な第1の回転軸線(Y')の周りに回転するように取り付けられた滑車(10−1)を備え、前記滑車は、さらに、前記滑車の径方向に沿って延びる鉛直な第2の回転軸線(Z')の周りに回転するように構成され、前記第1の回転軸線の周りの前記各滑車の回転は、第2のモータ(10−6)によって制御され、該第2のモータは前記各回転台(4−1)の前記第1のモータ(6)と同期することを特徴とする請求項3に記載の支援設備。
  5. 前記各滑車(10a、10b、10c)は、異なる高さで、前記側部に対して平行な水平方向(Y')に沿って互いにずらされ、隣り合って配置され、前記各滑車の上部は、前記回転台(4−1)の上面(4−1a)に正接する平面(P)と同じ高さに配置されることを特徴とする請求項4に記載の支援設備。
  6. 前記各滑車は支援設備の外側に配置されるとともに、前記側部に対して平行な水平方向(Y')における異なる位置において共通の側部(1d)に固定される第2のキャリア構造部(10−2)によって支持され、前記各滑車は、前記側部(1d)に固定される第2のキャリア構造部の部分(10−4、10−5)に対して、鉛直な第2の回転軸線(Z')の周りに回転するように取り付けられることを特徴とする請求項5に記載の支援設備。
  7. 前記各回転台(4−1)は、ホイール(4−5)を有するか、下面においてホイール(4−5)と協働し、該ホイール(4−5)は、前記第1のキャリア構造部の要素(5a)と協働するか、該要素(5a)によってそれぞれ支持されるように構成され、前記各回転台は、前記中心オリフィスに軸受(4−4)を有し、該軸受(4−4)は、前記第1のキャリア構造部(5)に固定され、前記回転台を前記第1のキャリア構造部(5)に対して相対的に回転することを可能にするように構成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の支援設備。
  8. 前記回転台のうち少なくとも1つ(4−1d)は、水平な平面からなる上面(4−1a)を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の支援設備。
  9. 前記回転台のうち少なくとも1つ(4−1c)は、凸型円錐台形状の上面を有し、その頂角γは、160°から178°までの範囲内にあることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の支援設備。
  10. 前記回転台のうち少なくとも1つ(4−1b)は、凹型円錐台形状の上面(4−1a)を有し、その頂角γは、160°から178°までの範囲内にあることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の支援設備。
  11. 複数であるn本のフレキシブルパイプ(3a、3b、3c)を備え、該フレキシブルパイプの各々は、その第1の端部(3−1)において前記回転台とそれぞれ協働し、前記フレキシブルパイプは、その第2の端部(3−6)において、第1の接続バルブ装置(13−1)により、互いに連結され、該第1の接続バルブ装置(13−1)は、互いに対して平行な固定位置に保持される剛性の、n個の第1のパイプ部分(21a、21b、21c)を備え、nは3以上の整数であり、
    前記各第1のパイプ部分(21a、21b、21c)は、
    第1の端部に配置される第1のパイプ継手要素(23−1a、23−1b、23−1c)と、
    第1のパイプ部分の第2の端部に配置されるとともに、前記フレキシブルパイプの第2の端部(3−6)に組み付けられる第2の継手要素と、
    該第1のパイプ部分の2つの端部の間に配置されるn−1個の分岐接続部(30)であって、各分岐接続部(30)は、前記剛性の第1のパイプ部分をn−1個の他の第1のパイプ部分にそれぞれ連通させることを可能にし、前記各分岐接続部(30)は第1の連通バルブ(30ab、30bc、30ac)を備える前記分岐接続部(30)と、
    前記第1のパイプ継手要素(23−1a、23−1b、23−1c)および前記分岐接続部(30)の間に配置される第1の接続バルブ(22a、22b、22c)とを備え、
    前記第1のパイプ部分は、第1の剛性支持部(24)によって、互いに平行に保持されるように、固定されることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の支援設備。
  12. 前記フレキシブルパイプは、前記支援設備(1)と、前記支援設備(1、1−1、1−2)に対し並列に又はタンデム式で前記側部(1d)に対向するように配置された船舶(2)との間に延びるか、延びるように構成され、前記第1の接続バルブ装置(13−1)は、前記船舶(2)に搭載されているか、搭載されるように構成された第2の接続バルブ装置(13−2)に接続され、
    前記第2の接続バルブ装置(13−2)は、剛性であるn個の第2のパイプ部分(26a、26b、26c)を有し、
    前記各第2のパイプ部分(26a、26b、26c)は、その一方の端部において第2のタンク(12)に連通しており、他方の端部に、第1の相補型パイプ継手要素(23−2a、23−2b、23−2c)を備え、前記第1の相補型パイプ継手要素は、第1のパイプ継手要素(23−1a、23−1b、23−1c)と協働して可逆的結合部(23)を形成するように構成されており、
    前記第2のパイプ部分(26a、26b、26c)は、前記第1の相補型パイプ継手要素(23−2a、23−2b、23−2c)が、前記第1のパイプ継手要素(23−1a、23−1b、23−1c)に連結されることを可能にするように、互いに対して平行な固定位置に保持され、
    前記各第2のパイプ部分(26a、26b、26c)は、第2の接続バルブ(27a、27b、27c)を備え、該第2の接続バルブ(27a、27b、27c)は、開放されることによって、前記第2のパイプ部分において、前記第1の相補型パイプ継手要素へ向かって、又は第1の相補型パイプ継手要素から流体が流れることを可能にし、閉鎖されることによって流体が流れることを阻止するように構成されており、
    前記第2のパイプ部分は、第2の剛性支持部(25)によって、互いに平行に保持されるように、固定されることを特徴とする請求項11に記載の支援設備。
  13. 液状又は気状の石油製品を輸送する方法において、
    前記石油製品は、請求項1から12のいずれか一項に記載の支援設備(1)と、前記浮揚式の支援設備(1)の近傍において並列に又はタンデム式で前記側部(1d)に対向するように配置される船舶(2)との間に延びる少なくとも2つのフレキシブルパイプ(3)によって輸送され、かつ、前記フレキシブルパイプ(3)は、前記格納案内装置(4)によって案内されることを特徴とする前記石油製品を輸送する方法。
  14. 前記フレキシブルパイプは、前記支援設備(1)と、前記船舶(2)との間に延びる部分(3−5)にわたって海面上に浮揚するする浮揚パイプであることを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記浮揚式の支援設備と、前記船舶(2)の少なくとも1つの第2のタンク(12)との間において、第1および第2のフレキシブルパイプ(3b、3c)を含む少なくとも2つのフレキシブルパイプによって、液化ガスが輸送され、前記第2のタンク(12)から前記浮揚式の支援設備内の第1のタンクまで、又は前記第1のタンク(11)に輸送される前の前記支援設備上の液化ユニット(1b)まで、第3のフレキシブルパイプ(3a)によって、前記第2のタンクの天井ガスに相当するガスが輸送されることを特徴とする請求項13又は14に記載の方法。
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