JP7070885B2

JP7070885B2 - 可撓管支持構造、海底への貯留物の貯留方法

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Publication number: JP7070885B2
Application number: JP2017112352A
Authority: JP
Inventors: 健一石井; 哲夫井上
Original assignee: 株式会社Ｋｓｉ技研
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: JP2018204734A

Description

本発明は、液化二酸化炭素等の流体を海底に貯留する際や、海底から流体を洋上に輸送する際に使用される可撓管支持構造及びこれを用いた海底への貯留物の貯留方法に関するものである。

現在、例えば、温室効果ガスとしての二酸化炭素に対し、大気中への排出量の低減が急務となっている。二酸化炭素の排出量を低減するためには、二酸化炭素自体の発生量を抑える方法の他に、二酸化炭素を地中へ貯留する方法が検討されている。

例えば、海底へ二酸化炭素を貯留するためには、液化二酸化炭素を輸送船で運搬後、輸送船から可撓管を繰り出して注入井と接続して、海底へ二酸化炭素を圧送することで、海底へ二酸化炭素を注入する方法がある。しかし、輸送船から可撓管を繰り出すためには、大型の繰り出し機が必要となり、作業も容易ではない。

これに対し、可撓管をあらかじめ海底に敷設しておき、使用時に海底から可撓管の端末部を海上に引き上げ、可撓管と輸送船とを接続して、海底へ二酸化炭素を注入する方法が提案されている（例えば特許文献１）。

また、洋上に係留した浮体と輸送船の間をＵ字状の可撓管で結び、浮体から更に海底までは単純なカテナリー状に懸垂したライザー管に接続して流体輸送を行う方法がある（例えば、非特許文献１）。

この場合、通常は荷役が終了した後は、可撓管を輸送船から切り離して、浮体上のリールによって可撓管を巻き取り、次の荷役まで待機する。しかし、この方法では、荷役待機時に浮体の上に可撓管を巻取り、保管するための大口径リールを搭載する必要がある。このため、浮体の規模が大掛かりとなり、浮体上の設備や浮体係留設備に巨額な費用が発生する。

これに対し、海底に延線した可撓管の端末部を輸送船に引き上げて、輸送船の上の配管設備に接続して荷役作業を行う方法がある（例えば、非特許文献２）。

この場合、可撓管は輸送船上から海底まで緩い傾斜度のカテナリー形に保持される。荷役待機時には可撓管の端末部が海底に落とされる。また、洋上から端末部の海底位置がわかるように、端末部には、洋上での標識用のブイが接続される。

特開２０１２－１３１４６号公報

「ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＱｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａＴａｎｄｅｍＦＬＮＧＬｏａｄｉｎｇＴｅｒｍｉｎａｌｆｏｒＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＬＮＧＣａｒｒｉｅｒｓ」（ＯＴＣ－２５９８０－ＭＳ），ＯＦＦＳＨＯＲＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ，４－７Ｍａｙ２０１５．「Ｓｈｉｐ－ＢａｓｅｄＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅａｎｄＳｔｏｒａｇｅｆｏｒＥｎｈａｎｃｅｄＯｉｌＲｅｃｏｖｅｒｙ」（ＯＴＣ－２５８６１－ＭＳ），ＯＦＦＳＨＯＲＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ，４－７Ｍａｙ２０１５．

図１０は、従来提案された可撓管支持構造１００を示す概念図である。海底に設置された注入部１０１には、可撓管１０３が接続される。通常時は、可撓管１０３は、海底に配置され、可撓管１０３の端末部１０９には、ブイ１０７が接続される（図中点線）。

輸送船１０５が到着すると、輸送船１０５は、ブイ１０７を目印として、端末部１０９を引き上げながら移動し、端末部１０９を輸送船１０５に接続する。その後、二酸化炭素を注入部１０１に圧送することで、図示を省略した注入井を介して、海底へ二酸化炭素を注入することができる。二酸化炭素の注入が終了すると、再び、端末部１０９を輸送船１０５から取り外し、可撓管１０３を海底へ沈める。以上により、二酸化炭素の貯留作業が終了する。

しかし、この方法は、荷役作業性に大きな問題がある。まず、海底から可撓管１０３を安全に引き上げるためには、可撓管１０３を、水深に対して２倍程度まで長くし、遠くの海底から輸送船１０５を操作しながら可撓管１０３を徐々に巻き上げていく必要がある。また、荷役作業後には輸送船１０５を移動させながら遠方の海底まで可撓管１０３を落とし込んでいく必要があり、これらの作業には多くの時間を要す。

また、この間、可撓管１０３に過大な張力や曲げ変形が発生しないよう、十分な安全性の確保が要求される。例えば、可撓管１０３の先端部近傍は、鉛直方向に対して大きな傾きで大きな張力を与えたまま輸送船１０５上まで引き上げられるため、輸送船１０５の上下揺動を抑制する高価な制御装置（ヒーブコンペンセーター）が必要である。また、可撓管１０３の端末部１０９を、輸送船１０５に対して目標とする角度範囲で立ち上げるためには、特殊な構造の端末嵌合装置が必要になり、これらの装置が新たに大きなコストアップを招く。

また、荷役作業は複数の輸送船１０５を用いて一昼夜をサイクルとする頻繁な繰り返しで実施されるが、毎回の可撓管１０３の引き上げおよび引き下ろしの準備作業に多くの時間が取られて、荷役作業の稼働率が大きく低下し、ランニングコストが問題となる。したがって、従来の案に代わる低コストで荷役稼働率や荷役作業時の安全性に優れた新しい荷役設備と方法が要求されている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、低コストで、流体の輸送船からの流体荷役作業の稼働率を高め、荷役作業時および荷役準備作業時にも可撓管を安全に保持する事が可能な可撓管支持構造等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、海中での可撓管の支持構造であって、海底に敷設される第１の可撓管と、前記第１の可撓管と接続される第２の可撓管と、前記第１の可撓管と前記第２の可撓管との接続部が固定され、海中の浅海部に設けられて、海底に係留された海中浮体と、を具備し、前記第２の可撓管の端末部が、前記海中浮体から海底方向の海中に吊り下げられた状態で支持され、前記海中浮体から吊り下げられる部位の、前記第２の可撓管の端末部には、目印である第１のブイが接続されて、前記第１のブイが海上に浮遊することを特徴とする可撓管支持構造である。

前記第２の可撓管の端末部には、海底に設置されたガイド部に対して移動可能に挿通された係留索を介して第２のブイが接続され、前記第２のブイは海中に浮遊することが望ましい。

前記第２の可撓管は、曲げ規制防護体で覆われて、所定以上の曲率での曲げが規制されることが望ましい。

前記海中浮体は、上面が略円弧状の部材であり、前記第１の可撓管と前記第２の可撓管との接続部は、前記海中浮体の上面に固定され、少なくとも、前記海中浮体の縁部近傍における前記第１の可撓管に、曲げ規制保護部材が設けられてもよい。

前記海中浮体は、上面が略円弧状の部材であり、複数の前記第１の可撓管と複数の前記第２の可撓管とがそれぞれ接続され、併設された、前記第１の可撓管と前記第２の可撓管とのそれぞれの接続部は、前記海中浮体の上面に固定され、少なくとも、前記海中浮体の縁部近傍における前記第１の可撓管に、曲げ規制保護部材が設けられてもよい。

前記海中浮体は、複数の小型ブイで構成され、前記小型ブイによって、前記第１の可撓管と前記第２の可撓管の接続部近傍が海中に浮遊してもよい。

第１の発明によれば、第１の可撓管と第２の可撓管とが海中で接続され、接続部が海中浮体に固定されるため、第２の可撓管の端末部を引き揚げる際、遠くの海底から輸送船を操作しながら可撓管を徐々に巻き上げていく必要がない。また、第１の可撓管の重量は海中浮体が支持するため、第２の可撓管の引き上げが容易である。

また、第２の可撓管の端末部を、海中浮体から海中に吊り下げられた状態で支持すれば、端末部の引き上げ作業が容易である。特に、第２の可撓管の端末部に係留索を介して第２のブイに接続され、係留索が、海底に設置されたガイド部に対して移動可能であれば、端末部が海中で振れ動くことを抑制することができる。

また、少なくとも、海中浮体から吊り下げられる部分の第２の可撓管が、曲げ規制防護体で覆われるため、第２の可撓管には、所定以上の曲げが付与されることがない。このため、第２の可撓管が許容曲げ以上の曲げによって損傷することがない。

また、海中浮体が、上面が略円弧状の部材の場合において、海中浮体の縁部近傍における第１の可撓管に、曲げ規制保護部材が設けられれば、第１の可撓管に対して、局所的な曲げが付与されることを抑制することができる。

また、円弧状の海中浮体に、複数の第１の可撓管と第２の可撓管とを併設することで、複数の可撓管を効率よく支持することができる。

また、同様の効果は、海中浮体として、複数の小型ブイによって、第１の可撓管と第２の可撓管の接続部近傍を海中に浮遊させることでも得ることができる。

第２の発明は、第１の発明にかかる可撓管支持構造を用いた、海底への貯留物の貯留方法であって、前記第１のブイを目印に、前記海中浮体から海底方向の海中に吊り下げられた状態で支持されている前記第２の可撓管の端末部を海上に引き上げる工程と、前記第２の可撓管を貯留物の輸送船に接続する工程と、貯留物を地下に圧送後、前記第２の可撓管を前記輸送船から取り外し、前記第２の可撓管の端末部を、海中に沈め、前記第２の可撓管の端末部を、前記海中浮体から海底方向の海中に吊り下げる工程と、を具備することを特徴とする海底への貯留物の貯留方法である。

第２の発明によれば、作業性が良好で、効率よく、二酸化炭素などの貯留物を海底へ貯留することができる。

本発明によれば、低コストで、輸送船からの流体荷役作業の稼働率を高め、荷役作業時および荷役準備作業時にも可撓管を安全に保持する事が可能な可撓管支持構造等を提供することができる。

可撓管支持構造１を示す概略図。可撓管３ａの構造を示す図。（ａ）は海中浮体７近傍の側面図、（ｂ）は海中浮体７近傍の平面図。海中浮体７の縁部近傍における可撓管３ａを示す図。（ａ）は曲げ規制防護体４１が取り付けられた可撓管３ｂを示す図、（ｂ）は曲げ規制防護体４１が取り付けられた可撓管３ｂが曲げられた状態を示す図。可撓管支持構造１を用いた、海底への貯留物の貯留方法を示す図。可撓管支持構造１ａを示す概略図。可撓管支持構造１ｂの海中浮体７ａ近傍を示す概略斜視図。可撓管支持構造１ｂの海中浮体７ａ近傍を示す概略平面図。従来の可撓管支持構造１００を示す概略図。

以下、本発明の実施の形態にかかる可撓管支持構造１について説明する。図１は、可撓管支持構造１を示す図である。可撓管支持構造１は、海中での可撓管の支持構造であって、主に、第１の可撓管である可撓管３ａ、第２の可撓管である可撓管３ｂ、海中浮体７、ブイ９ａ、９ｂ等から構成される。

可撓管３ａは、いわゆるライザー管である。可撓管３ａは、海底に敷設され、可撓管３ａの一方の端部は、海底に設置された注入部１１から海底井（図示せず）に接続される。なお、可撓管３ａと注入部１１の間に、必要に応じて、他のパイプライン等を接続してもよい。

図２は、可撓管３ａの軸方向の部分断面図である。可撓管３ａは、主に、インターロック管２３、樹脂層２５、耐内圧補強層２７、軸力補強層２９、保護層３１等から構成される。

インターロック管２３は、可撓管３ａの最内層に位置し、外圧に対する座屈強度に優れ、耐食性も良好なステンレス製である。インターロック管２３の外周部には、樹脂層２５が設けられる。樹脂層２５は、インターロック管２３内を流れる流体を遮蔽する。なお、インターロック管２３と樹脂層２５との間に座床層３５ａを設けてもよい。

樹脂層２５の外周部には、耐内圧補強層２７が設けられる。耐内圧補強層２７は、主にインターロック管２３内を流れる流体の内圧等に対する補強層である。

耐内圧補強層２７の外周には、軸力補強層２９が設けられる。軸力補強層２９は、主にインターロック管２３が可撓管３ａの軸方向へ変形する（伸びる）ことを抑えるための補強層である。軸力補強層２９は、平型断面形状の補強条をロングピッチで（補強条の幅に対して巻きつけピッチが十分に長くなるように）２層交互巻きして形成される。なお、必要に応じて、耐内圧補強層２７と軸力補強層２９の間にポリエチレン製等の樹脂テープである座床層３５ｂを設けてもよく、また、逆向きに螺旋状に巻きつけられる２層の補強条の間に、座床層３５ｃを設けてもよい。

軸力補強層２９の外周部には、保護層３１が設けられる。保護層３１は、例えば海水等が補強層へ浸入することを防止するための層である。なお、軸力補強層２９の外周には、必要に応じて座床層３５ｄが設けられる。以上のように、可撓管３ａを構成する各層は、それぞれ可撓管３ａの曲げ変形等に追従し、可撓性を有する。

可撓管３ａの他方の端部は、可撓管３ｂと接続部５で接続される。可撓管３ｂは、使用時に、パイプライン全体の中で、特に常時曲げ変形を繰り返す箇所に用いられる、いわゆるジャンパーホースである。なお、可撓管３ｂの構造は、可撓管３ａの構造とほぼ同様である。可撓管３ａと可撓管３ｂの接続部５は、海中浮体７上に固定される。

図３（ａ）は、海中浮体７の側面図であり、図３（ｂ）は平面図である。海中浮体７は、海中の比較的浅海部に設けられ、海底に係留索１３によって係留され、海中に浮遊する。海中浮体７は、例えば鋼材で形成され、上面が略円弧状の半ドーム状の部材であり、海中浮体７の上面には、例えば溝状の凹部３９が形成される。可撓管３ａ、３ｂ、および接続部５は、凹部３９に沿って配置され、接続部５は、海中浮体７の上面に固定される。

海中浮体７の内部には、複数の内蔵浮体３７が収容される。内蔵浮体３７は、発泡体や内部にエアが封入された部材であり、海中浮体７を海中に浮遊させるものである。なお、海中浮体７の構造は、図示した例には限られず、係留索１３によって海底に係留され、海中に浮遊可能であれば、その構造は限定されない。

可撓管３ａ、３ｂは、海中浮体７の上面の円弧状の形状に沿って配置される。すなわち、海中浮体７の上面の曲率半径は、可撓管３ａ、３ｂの許容曲率半径よりも大きい。可撓管３ｂの端末部２は、海中浮体７から海中に吊り下げられた状態で支持される（図１参照）。また、海中浮体７の縁部近傍における可撓管３ａには、曲げ規制保護部材１９が設けられる。

図４は、海中浮体７の縁部近傍における可撓管３ａを示す図である。曲げ規制保護部材１９は、曲げ剛性補強用のいわゆるベンドスティフナーである。曲げ規制保護部材１９は、例えばポリウレタン樹脂等のコーン型の筒状体であり、内部に可撓管３ａが挿通される。曲げ規制保護部材１９は、太さ方向と曲げ剛性が長さ方向に徐々に変化するように設計される。このため、可撓管３ａの極度曲げが発生し易い箇所に曲げ規制保護部材１９装着することで、可撓管３ａに曲げ力が付与された際（図中矢印Ｂ）、可撓管３ａの急激な曲げ変形を緩和することができる。

可撓管３ｂは、曲げ規制防護体で覆われてもよい。前述したように、可撓管３ｂは、海中浮体７からの長さが短く、可撓管３ｂは海底までは落とされずに海中浮体７から宙吊りに懸垂されるものである。このように、可撓管３ｂの長さが短いと、後述する荷役作業時に極度曲げが発生し易い。このため、これを防止するために可撓管３ｂの全長（少なくとも、海中浮体７から吊り下げられる部位）は曲げ規制防護体で覆われる。

図５（ａ）は、曲げ規制防護体４１の一例を示す図である。曲げ規制防護体４１は、いわゆる、極度曲げ防止用のベンドリストリクターである。曲げ規制防護体４１は、例えば鎧型構造の成形品であり、海底ケーブルや可撓性パイプライン用として現在、多く使用されている。曲げ規制防護体４１は、鎧型構造を形成する金属等で成型したユニットで、これらの内部に可撓管３ｂが挿通され、端部は可撓管３ｂの端末部２に固定される。

図５（ｂ）に示すように、曲げ規制防護体４１に挿通された可撓管３ｂを曲げると（図中矢印Ａ）、鎧型構造の曲げ規制防護体４１は、各ユニット間が多少スライドして曲がる事で、曲げ規制防護体４１の許容曲率までの変形が可能となる。なお、曲げ規制防護体４１としては、蛇腹構造のベンドリストリクターで、蛇腹の谷部の伸びと山部同士の突き当りによって一定曲率までの変形を許容するものであってもよい。このように、曲げ規制防護体４１によって、可撓管３ｂが、所定以上の曲率で曲げられることが規制される。なお、他の図においては、曲げ規制防護体４１の図示を省略する。

前述したように、可撓管３ｂの端末部２は、海中に吊り下げられた状態で支持される。すなわち、端末部２は、海底よりも上方に配置される。端末部２には、第１のブイであるブイ９ａが接続される。ブイ９ａは、海上に浮遊する。ブイ９ａは、洋上からの位置確認のためと、端末部２と引き上げ用のピックアップワイヤーとを繋ぎ止めるためのものである。

一方、海中にも波浪や潮流の影響がある場合には可撓管３ｂが横振れし、可撓管３ｂの端末部２が分銅のように振れ回って、他の係留索１３等に絡まったりする恐れがある。また、洋上のブイ９ａが波風によって大きく移動する場合にも同様の問題が考えられる。

このため、可撓管支持構造１では、端末部２に、ブイ９ａとは別に、横振れ防止用の係留索１５が接続される。係留索１５は、海底に設置されたガイド部１７に挿通され、他端に第２のブイであるブイ９ｂが接続される。すなわち、可撓管３ｂの端末部２には、海底に設置されたガイド部１７に対して移動可能に挿通された係留索１５を介してブイ９ｂが接続される。

ブイ９ｂは、海中に浮遊する。係留索１５は、ガイド部１７に対して移動可能であるため、端末部２は海中で移動可能であるが、可撓管３ｂは、ブイ９ｂの浮力によって、海底のガイド部１７方向に張力が付与された状態となり、揺動が抑制される。なお、ガイド部１７は、例えば複数個所に配置される。例えば、海中浮体７の中心から径方向に、複数のガイド部１７が略直線状に配置される。

次に、流体輸送船から可撓性パイプラインに流体を移し替える（以降荷役と称す）方法について説明する。図６は、可撓管支持構造１を用いた、海底への貯留物の貯留方法を示す図である。まず、ブイ９ａを目印にして、端末部２を洋上に引き上げ（図中矢印Ｃ）、液化二酸化炭素などの貯留物を輸送する輸送船４３と接続する。この際、端末部２の上昇に伴い、ブイ９ｂはガイド部１７側に引き込まれる（図中矢印Ｄ）。

ここで、待機時におけるガイド部１７からブイ９ｂまでの係留索１５の長さは、端末部２の引き上げ長さ（待機時の端末部２の待機深さ）よりも十分に長い。このため、ブイ９ｂは、ガイド部１７と干渉することがない。このように、係留索１５、ガイド部１７、ブイ９ｂは、荷役作業時において、端末部２を輸送船４３まで吊り上げたり、輸送船４３から吊り下げたりする際に、端末部２の上下動を妨げる事が無い。

この状態で、輸送船４３から貯留物が可撓管３ａ、３ｂを介して、注入部１１へ圧送され、海底井へ貯留物が貯留される。貯留物を地下に圧送後、可撓管３ｂの端末部２を輸送船４３から取り外し、端末部２を、海中に沈め、海中浮体７に吊り下げる。以上により、海底への貯留物の貯留の１サイクルが終了する。

このように、可撓管３ｂは、輸送船４３との接続時と海中への吊り下げ時に、繰り返しの曲げにより、極度曲げが発生し易い。しかし、前述したように、可撓管３ｂを曲げ規制防護体４１で覆うことで、極度曲げが発生することを防止することができる。

以上のように、本実施形態によれば、端末部２が海中で吊り下げられた状態で支持されるため、端末部２を海底に沈める場合と比較して、端末部２を輸送船４３へ引き揚げる際に、遠くの海底から輸送船４３を操作しながら可撓管３ｂを徐々に巻き上げていく必要がない。このため、より短時間に可撓管３ｂを引き上げることができる。

また、可撓管３ａの重量は海中浮体７が支持するため、輸送船４３にかかる重量は、洋上から海中浮体７までの可撓管３ｂの重量のみであり、可撓管３ｂの引き上げが容易であるとともに、可撓管３ｂに要求される軸力を小さくすることができる。このため、より軽量な可撓管３ｂとすることができる。

また、可撓管３ｂの繰り返し曲げ等による劣化に対して、可撓管３ｂのみを交換すればよいため、交換作業が容易であり、全長にわたって可撓管３ａ、３ｂを全交換する必要がない。

また、海中浮体７の縁部近傍における可撓管３ａに、曲げ規制保護部材１９が設けられるため、海中で可撓管３ａが揺動した際にも、可撓管３ａの局所的な曲げが生じやすい部位における極度曲げを抑制することができる。

また、可撓管３ｂが、曲げ規制防護体４１で覆われるため、荷役作業時においても、可撓管３ｂに、所定以上の曲げが付与されることがない。このため、可撓管３ｂが許容曲げ以上の曲げによって損傷することがない。

また、可撓管３ｂの端末部２に係留索１５を介してブイ９ｂが接続され、係留索１５が、海底に設置されたガイド部１７に対して移動可能に挿通されるため、端末部２が海中で振れ動くことを抑制することができるとともに、端末部２の引き揚げ作業の妨げとなることがない。

次に、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態にかかる可撓管支持構造１ａを示す図である。なお、以下の説明において、可撓管支持構造１と同様の機能を奏する構成については、図１等と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

可撓管支持構造１ａは、可撓管支持構造１とほぼ同様の構成であるが、海中浮体７に代えて、小型のブイ９ｃ、９ｄが用いられる点で異なる。すなわち、可撓管支持構造１ａにおける海中浮体は、複数の小型のブイ９ｃ、９ｄで構成され、ブイ９ｃ、９ｄによって、可撓管３ａと可撓管３ｂの接続部５近傍が海中に浮遊する。

可撓管支持構造１ａは、ブイ９ｃ、９ｄの浮力で支持されて海中に大きな波型を描く、レイズイウェイブ（Ｌａｚｙｗａｖｅ）方式である。レイズイウェイブは海中の潮流や波浪の影響を受けて、形状が不安定で大きく変形し易い。これを出来るだけ防止するため、可撓管３ａ側を支持するブイ９ｃの多くは海底から係留索１３で接続される。

一方で可撓管３ｂを支持する区間は、荷役時の輸送船４３の揺動を吸収するために、その自由な変形が可能なように、ブイ９ｄは非係留である。すなわち、可撓管３ｂには係留索１３が接続されず、前述したように、端末部２に係留索１５を介してブイ９ｂが接続される。可撓管３ｂの端末部２は、ブイ９ｄによって浮遊している部位から吊り下げられた状態となる。すなわち、可撓管３ｂの端末部２は、吊り下げられた位置から洋上までを移動可能である。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、可撓管３ａ、３ｂを海中に浮遊させる海中浮体の構成は、特に限定されない。

次に、第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態にかかる可撓管支持構造１ｂの海中浮体７ａ近傍の概略斜視図、図９は、可撓管支持構造１ｂの海中浮体７ａ近傍の概略平面図である。

可撓管支持構造１ｂは、可撓管支持構造１とほぼ同様の構成であるが、海中浮体７に代えて、海中浮体７ａが用いられる点で異なる。海中浮体７ａは、半球状ではなく、平面視における短辺方向に対しては、上面が円弧状に形成され、これと直交する長辺方向は、直線状に一定の形状で形成される。すなわち、海中浮体７ａは、略半円柱形状である。

海中浮体７ａの上面は、海中浮体７の上面とほぼ同様の構造であり、例えば、短辺方向に複数の凹部３９が形成される。なお、海中浮体７ａでは、凹部３９が、所定の間隔で複数併設される。それぞれの凹部３９には、可撓管３ａ、３ｂとこれらの接続部５が配置される。すなわち、複数の可撓管３ａ、３ｂが海中浮体７ａの長手方向に所定の間隔で併設されて、それぞれの接続部が、海中浮体７ａに固定される。なお、図では３列の凹部３９の例を示すが、これには限られない。

海中浮体７ａの下端部近傍において、可撓管３ａには、それぞれ曲げ規制保護部材１９が配置される。また、前述したように、可撓管３ｂには、曲げ規制防護体４１が配置されてもよい。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、海中浮体７ａを用いれば、複数の可撓管３ａ、３ｂを支持することができる。

以下、可撓管支持構造１について、具体的な数値を用いた設計例を説明する。荷役作業海域の水深は５００ｍとし、海中浮体７は潜水作業が可能な水深３５ｍ、海底からは４６５ｍの高さに係留させた。海中浮体７の直径は約１０ｍで、可撓管３ａ、３ｂがその球形表面を添って曲げられても曲率半径はそれぞれの許容曲率半径以上に保持される。

海中浮体７が、可撓管３ａ、３ｂおよびこれらの接続部５の重量を十分に支持可能なように、海中浮体７の浮力を５０トン程度とし、この場合、係留索１３は安全率も考慮すると２００トン以上の抗張力が必要である。なお、係留索１３として、鋼製ワイヤーを４本使用する場合、ワイヤー径は約４０ｍｍとなる。

可撓管３ｂの長さは荷役作業中の輸送船４３の移動を考慮して１２０ｍ長とした。可撓管３ｂの曲げ規制防護体４１は、外径２５０～３００ｍｍ、水中重量約４０ｋｇ／ｍとした。ブイ９ａと接続されるピックアップワイヤーの長さは約２８０ｍで、海中に懸垂した可撓管３ｂと端末部２の約７トンの重量を引き上げる抗張力を要する。これに対し、直径約２４ｍｍのポリエステル繊維ロープを使用することで、１０トン以上の抗張力を得ることができる。ブイ９ａについては、長さ１６０ｍのポリエステル繊維ロープの重量分である５０ｋｇ以上の浮力があれば良いが、ブイ９ａ径が小さ過ぎると、洋上での標識には不向きとなることから、直径０．８ｍ、浮力が１トン程度の球形プラスチックブイとした。

海中に懸垂する可撓管３ｂおよびその端末部２の海中潮流による水平方向流体力は、潮流流速０．５ｍ／ｓｅｃの場合、約２．０ｋＮで算定される。また、可撓管３ｂが表層潮流によって受ける水平方向漂流力は表層速度２．０ｍ／ｓｅｃで約２．０ｋＮなので合計４．０ｋＮ程度の水平方向張力で端末部２の横振れを防止する必要がある。この場合、海底から係留索１５で斜め方向から牽引する張力は約７０ｋＮ必要となり、ブイ９ｂの浮力も７０ｋＮ以上必要となる。ブイ９ｂに、比重０．５の球形プラスチックブイを使用すれば、その直径は約１．５ｍとなる。

係留索１３のベースとこれに近い方のガイド部１７の距離は、潮流でブイ９ｂが流される範囲にもよるが、ここでは約３０ｍとした。２つのガイド部１７同士の間隔もブイ９ｂの移動次第で決まり、ブイ９ｂが大きく移動して他の係留索と絡まり合う可能性が低くければガイド部１７同士の距離を短くしてもよく、ガイド部１７を一つだけにしても良い。更に静穏な環境であれば係留索１５やガイド部１７、ブイ９ｂは全て省略することも可能である。

可撓管３ｂの内径と外径はそれぞれ約１５０ｍｍ、約２００ｍｍで水中重量（内部水入り）は１５ｋｇ／ｍ程度である。曲げ剛性は約３０ｋＮ・ｍｍ^２で可撓性に優れ、許容曲率半径は約２ｍである。可撓管３ａの内径と外径はそれぞれ約１５０ｍｍ、約２５０ｍｍで水中重量（内部水入り）は約２５ｋｇ／ｍである。曲げ剛性は約４０ｋＮ・ｍｍ^２で、許容曲率半径は約２．５ｍである。可撓管３ａと可撓管３ｂの上記数値が異なる理由は、可撓管３ｂが耐久年数５年程度の消耗品であるのに対して、可撓管３ａは３０年以上の長期使用品であり、内部の補強構造がそれぞれ異なる事による。

以上の構成によれば、地球温暖性ガスである二酸化炭素を回収、液化して輸送船４３で適正海域まで船舶輸送し、洋上から可撓性パイプラインで海底井に圧入する装置として利用することができる。なお、可撓管支持構造１は、前述したように、二酸化炭素の貯留に用いられるのみでなく、石油、液化天然ガス等の洋上での浮体とパイプライン相互の荷役作業を行うための設備としても利用可能である。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ………可撓管支持構造
２………端末部
３ａ、３ｂ………可撓管
５………接続部
７、７ａ………海中浮体
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ………ブイ
１１………注入部
１３、１５………係留索
１７………ガイド部
１９………曲げ規制保護部材
２３………インターロック管
２５………樹脂層
２７………耐内圧補強層
２９………軸力補強層
３１………保護層
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ………座床層
３７………内蔵浮体
３９………凹部
４１………曲げ規制防護体
４３………輸送船
１００………可撓管支持構造
１０１………注入部
１０３………可撓管
１０５………輸送船
１０７………ブイ
１０９………端末部

Claims

海中での可撓管の支持構造であって、
海底に敷設される第１の可撓管と、
前記第１の可撓管と接続される第２の可撓管と、
前記第１の可撓管と前記第２の可撓管との接続部が固定され、海中の浅海部に設けられて、海底に係留された海中浮体と、
を具備し、
前記第２の可撓管の端末部が、前記海中浮体から海底方向の海中に吊り下げられた状態で支持され、
前記第２の可撓管の端末部には、目印である第１のブイが接続されて、前記第１のブイが海上に浮遊することを特徴とする可撓管支持構造。
前記第２の可撓管の端末部には、海底に設置されたガイド部に対して移動可能に挿通された係留索を介して第２のブイが接続され、
前記第２のブイは海中に浮遊することを特徴とする請求項１記載の可撓管支持構造。
請求項１または請求項２のいずれかに記載の可撓管支持構造を用いた、海底への貯留物の貯留方法であって、
前記第１のブイを目印に、前記海中浮体から海底方向の海中に吊り下げられた状態で支持されている前記第２の可撓管の端末部を海上に引き上げる工程と、
前記第２の可撓管を貯留物の輸送船に接続する工程と、
貯留物を地下に圧送後、前記第２の可撓管を前記輸送船から取り外し、前記第２の可撓管の端末部を、海中に沈め、前記第２の可撓管の端末部を、前記海中浮体から海底方向の海中に吊り下げる工程と、
を具備することを特徴とする海底への貯留物の貯留方法。