JPH08512374A - 海洋における炭化水素生産システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水中ブイ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による、海洋炭化水素生産システムにおいて、前記ブイは、前記ベッセルにおいて水中で下方向に開いた受容空間に収容され解放可能に固着される外側浮力部材と、前記外側部材に回転可能に取り付けられ海底に碇着されると共に、生産井戸と前記ベッセルとの間に延びる少なくとも１本のライザに接続された中央部材とを含み、前記ライザおよび前記ベッセル上の配管系の間での相互接続およびプロセス流体の移送のために、回り継手装置が前記ブイの上側端に設けられている。前記回り継手装置（９）は、前記ブイの中央部材に永久的に締結され、前記中央部材と同軸の開口を有する雌部材（１０）の形状の外側部材と、前記ベッセル上の作動手段（１７）によって前記雌部材（１０）に対し昇降可能な雄部材（１１）の形状の内側部材とから成る。接続された状態において、前記回り継手部材は、公知の態様で、前記回り継手部材（１０，１１）内の対応する流体路（２６−３１）と連通する共通環状空間（２３−２５）を規定し、この環状空間の各側に、密封手段（３４，３５）が設けられている。これらを作動させると、動作中前記環状空間の間に密封状態を形成することができ、前記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。

Description

【発明の詳細な説明】 海洋における炭化水素生産システム 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９２ ２０４４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、雰囲気圧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、雰囲気圧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図によ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のへさき部分の慨略側断面図を示す。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１ ６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３ ３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、雰囲気圧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４ ４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１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対のエラストマ製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５７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放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、８ ５（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、９ ４（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、および雰囲気圧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１ ０７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１１５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 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 ４，３５）が設けられている。これらを作動させると、 動作中前記環状空間の間に密封状態を形成することがで き、前記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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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；７１）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（１０，１１ ；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（１０，１１；７２，８２） は、接続状態において、前記環状空間（２３−２５；９３，９４）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；１０６，１０８ ）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、 雰囲気圧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（３ ６；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（１ ６；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；８３）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（３８）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（２１０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４記載のシステムにおいて、前記頂部（３８）は、前記環状空間（３ ９−４１）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６記載のシステムにおいて、前記作動手段（１７）は、前記筐体（１ ９）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（２ ２）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８記載のシステムにおいて、前記内側部材（４ ３）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５および９記載のシステムにおいて、前記静的密封部（４２，５１ ）は、前記バリア液体によって作動され、前記頂部（３８）および前記回転連結 部（２２）の内側部材（４３）にはそれぞれ、バリア液体用供給チャネル（それ ぞれ３６，４９）が設けられていることを特徴とするシステム。 １１．請求項４ないし１０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。 １２．請求項４ないし１０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（１１７）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。 １３．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。 １４．請求項１３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（１０１）と同心状であることを特徴とするシステム。 １５．請求項１３または１４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。 １６．請求項１３ないし１５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。 １７．請求項１３ないし１６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。 １８．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（１ ０）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。 １９．請求項２または１８記載のシステムにおいて、前記動的密封手段（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（３ ５）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。 ２０．請求項２記載のシステムにおいて、前記動的密封手段は、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。 ２１．請求項２または請求項２に従属する請求項３ないし２０のいずれか１項記 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。