KR20040064299A - 단일 지점 계류용 재가스화 해양 설비 - Google Patents

단일 지점 계류용 재가스화 해양 설비 Download PDF

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킴블이.로렌스
보웬로날드알.
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Abstract

위치설정되는 하나 이상의 데크(deck)(26)를 갖는 해양 구조체(10)에 액화 가스를 운송하는 선박(12)을 계류시킬 수 있는 해양 설비 및 방법들이 제공된다. 상기 해양 구조체는 재가스화 설비(22); 액화 가스를 운송하는 선박을 계류하기 위한 단일 지점 계류용 수단; 상기 액화 가스를 상기 재가스화 설비 안으로 오프로딩(offloading)하기 위한 수단(30); 및 상기 재가스화 설비로부터 가스 운송 파이프라인으로 가스를 운송하기 위한 수단을 포함한다.

Description

단일 지점 계류용 재가스화 해양 설비{Single point mooring regasification tower}
여러 용어들이 하기 설명에서 규정된다. 편리상, 용어들의 소사전이 본원 즉, 청구범위 바로 앞에 제공된다.
해양 운송 선박은 액화 천연 가스("LNG") 즉, 약 -162℃(-260℉)의 온도와 실질적인 대기압에서 액화된 천연 가스와 같은 유체를 운송하기 위하여 종종 사용된다. 발명의 명칭이 "액화 천연 가스를 처리, 저장 및 운송하기 위한 시스템"이고 대응하는 국제 공개 번호 WO 98/59085를 가지는 미국 특허 번호 제 6,085,528호("PLNG Patent")와, 발명의 명칭이 " 압축 액화 천연 가스를 생산 및 저장하기 위한 개선 시스템 및 방법"이고 대응하는 국제 공개 번호 WO 00/57102를 가지는 미국 특허 제 6,460,721호("합성 컨테이너 특허")는 모두 약 1035 kPa(150 psia) 내지 약 7590 kPa(1100 psia)의 넓은 범위의 압력과 약 -123℃(-190℉) 내지 약 -62℃(-190℉)의 넓은 범위의 온도에서 압축 액화 천연 가스(PLNG)의 저장 및 해양 운송을 위한 컨테이너 및 운송 선반에 대해서 기술하고 있다.
수입 집하장의 해양 운송 선박으로부터 PLNG의 오프로딩(offloadding)은 천연 가스로 달성된다. 상기 공정을 이용하는 PLNG의 적재(loading) 및 하역(unloading) 작업은 상대적으로 느린 것으로 예상되고 해양 운송 선박은 해양 운송 선박의 PLNG 수송 능력에 따라서 몇일의 주기 동안 집하장에 정박되는 것이 필요하다.
PLNG는 곤란한 문제점이 있는 기술(emerging technology)이므로, PLNG를 위한 상업적인 수입 집하장은 이용할 수 없다. 그러나, PLNG의 경우와 같이, 부근의 처리 설비를 갖는 단일 지점 계류용 선박들에 대한 필요성이 있는 대부분의 경우에 있어서, 설비들은 선박이 그때 일렬로 계류되는 개별적인 플랫폼 또는 부유 덮개(hull)에 설치된다. 설비들은 큰 수평 계류 부하를 갖는 큰 타워가 매우 큰 전도 모멘트(overturning moment)를 나타내기 위하여 결합되고 매우 비싼 구조체를 요구하는 심해에 있기 때문에 상기 방법이 일반적인 해결방식이다. 그러나, 수입 집하장은 항상 심해에만 있는 것이 아니다. 얕은 물에서는, 다른 시나리오가 발생한다. 단일 지점 계류용 타워와 같은 해양 계류 구조체는 종종 해안선에 충분히 근접하고, 그에 의해서 육지 처리 설비에 연결된 바닷속 파이프라인은 통상적으로 선박으로부터 하역된 유체를 처리하기 위한 양호한 경제 수단이다. 그러나, 일부 유체들은 바닷속 파이프라인 운송에 자체적으로 첨가되지 않는다. 이것은 특히 바닷속 파이프라인 설계가 아직 계발중이고 자체적으로 상당히 비싼 매우 차가운 또는 극저온 유체를 갖는 경우이다.
일부 설계들이 각 한 세트의 특수 건조 선박에 재가스화 공정 설비를 설치함으로써, 상기 심해와 얕은 물의 문제점들을 해결하기 위하여 제안되었다[발명의 명칭이 "액화 천연 가스(LNG)의 재가스화 및 해상 운송 선박"인 즉, 미국 특허 제 6,089,022호]. 이러한 설계는 장거리 운송을 위하여 운송 선박으로부터 바닷속 파이프라인으로의 가스 공급을 허용할 수 있지만, 한 세트의 재가스화 설비가 각 운송 선박 또는 배에서 요구되고 있다. 각 선박에 내장된 재가스화 설비는 선박 개조를 필요로 하므로 설비 및 선박 모두의 비용이 부가된다. 추가로, 표준 탱커로부터 용이하게 연결/분리될 수 있는 고압의 바닷속 호스는 아직 계발되지 않았다. 따라서, 내장 재가스화 설비를 갖는 탱커는 호스 또는 부유하는 부이 시스템(buoy system)을 통해서 직접 바닷속 라인으로 방출될 수 없다. 해양 구조체는 아직 필요하다. 일부 선적 회사는 (해양 구조체에 대한 필요성을 피하면서) 선박 덮개의 바닥에 연결된 잠겨진 터릿(turret)을 통해서 가스를 방출하는 것을 제안하였지만, 터릿 장치는 선박 덮개에 대한 비싼 개조비용을 필요로 한다. 압축 액화 천연 가스와 같은 액화 가스를 운송 선박으로부터 바닷속 파이프라인으로 가스 형태로 비용절감 방식으로 전달하기 위한 시스템을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 액화 가스를 압축 가스 전달 라인 안으로 오프로딩하기 위한 비용 절감 방식의 해양 설비를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 본 발명의 하기 설명에 의해서 명확해진다.
본 발명은 해양 운송 선박에서 최종 사용자로 유체를 운송하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 이 개선 사항은 단일 지점 계류용 재가스화 설비와 해양 운송 선박에서 재가스화 설비로 액화가스를 오프로드하기 위한 수단을 포함하는 해양 구조체(offshore structure)에 관한 것이다. 양호하게는, 본 발명의 해양 구조체 또는 타워에서, 액화 가스는 해양 운송 선박에서 계류력(mooring force)을 최소화하면서 최종 사용자로의 파이프라인 운송을 위해 효율적으로 재가스화된다.
도 1은 본 발명에 따른 해양 구조체를 도시한다.
본 발명의 상기 목적에 따라서, 위치설정되는 하나 이상의 데크(deck)를 포함하는 해양 설비가 제공되며, 상기 해양 설비는 재가스화 설비; 액화 가스를 운송하는 선박을 계류하기 위한 단일 지점 계류용 수단; 상기 액화 가스를 상기 재가스화 설비 안으로 오프로드(offloading)하기 위한 수단; 및 상기 재가스화 설비로부터 가스 운송 파이프라인으로 가스를 운송하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 장점은 하기 첨부된 도면 및 상세한 설며을 참고할 때 더욱 잘 이해할 수 있다.
본 발명은 양호한 실시예를 참고하여 설명되지만, 본 발명은 그에 국한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 대조적으로, 본 발명은 첨부된 청구범위에 기재된바와 같이, 본 발명의 범주 및 정신 내에서 포함될 수 있는 모든 변형 및 수정 형태를 커버하는 것으로 고안되었다.
본 발명의 해양 구조체는 당기술에 숙련된 기술자에게는 친숙한 바와 같이, 유체 전송 동안 압력 강하를 피하려는 필요성 또는 배관 비용을 최소화하려는 필요성 또는 물리적인 한계를 극복하려는 필요성 또는 기타 이유로 인하여 온로드/오프로드 접속부에 바로 인접한 처리 설비를 갖는 것이 바람직한 위치에서 탱커(tanker)로부터 액체를 온로드/오프로드하기 위해 특히 유리하다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "탱커", "배", "운송 선박" 및 "해운 운송 선박" 등은 상호교환가능하다.
도 1에는, 본 발명의 해양 구조체(1)가 도시되어 있다. 해양 구조체(10)는 베이스(16) 및 상단부(11)를 포함한다. 선박(12)은 뱃머리(14)와 해양 구조체(10) 사이의 단일 점 접속부에 의해서 본 발명의 해양 구조체(10)로 직접 계류될 수 있다. 해양 구조체(10)에서, 스위블(들)(18)은 화물 운송 접속부(10)가 선박(12)의 뱃머리(14)와 정렬되도록 회전한다. 따라서, 선박(12)은 해양 구조체(10)에 작용하는 환경 힘( 및 그에 따른 계류력)을 최소화하기 위하여, 해양 구조체(10)[웨더베인(weathervane)과 같은] 주위에서 운행될 수 있다. 선박(12)에 영향을 미치는 바람, 파도 및 조류힘은 상기 힘들의 결과가 선박(12)의 가장 좁은 노출 부위 즉, 선박(12)의 뱃머리(14)에 작용하기 때문에 최소화된다. 예를 들어, 재가스화 설비를 포함하는 처리 설비(22)는 회전하는 유체 스위블(들)(18) 밑의 해양 구조체(10)에 위치하므로, 처리 설비(22)는 회전하지 않고 하나 이상의 고정 데크(26)에서 발견될 수 있다. 본 발명의 해양 구조체(10)는 종래 시스템과 비교하여 매우 저렴하면서 적재 및/또는 하역을 고성능으로 실행할 수 있는 독특한 구성의 계류, 화물 운송 및 처리 설비를 제공한다. 성능은 높은 수준의 정박 이용성을 유지하기 위하여 단일 지점 계류용을 요구하는 해양 세팅에서도 선박(12)과 같은 배에 바로 인접한 부스터 펌프, 압축기들, 증발기 또는 다른 처리 설비들에 의해서 강화된다. 가장 최근의 단일 지점 계류용 디자인은 부이(buoy) 또는 선박이 계류체 주위에서 풍향성이 있게 하여 바람, 파도 및 조류에 대처해서 힘, 동작 및 정지시간을 최소로 하는 다른 부유 구조체로 구성되지만, 본 발명의 해양 구조체(10)는 고정 구조체 상에서 확인된 단일 지점 계류의 최초 초기 디자인을 회복한다. 그러나, 그것은 해양 시스템 벤더(vendor)에 의해서 최근에 설계된 긴 도달 화물 전송 붐(boom) 즉, 붐 또는 아암(38)을 사용한다. 본 발명에서, 이것은 차가운 액체를 재가스화 설비(22)가 통합되는 플랫폼 구조체 또는 상단부(11)로의 전송을 허용하므로, 가스를 전달 파이프라인 네트워크로 저렴하게 전송할 수 있게 한다(도 1에서 생략). 예를 들어, 라이저(riser)를 경유하여 재가스화 설비(22)에서 가스 전송 파이프라인으로 가스를 전송하기 위한 수단은 당기술에 숙련된 기술자에게는 널리 공지되어 있다.
처리 설비(22) 위에 위치한 스위블(들)(18) 및 화물 전송 접속부(30)의 회전 스위블 접속부(24)는 양호하게는, 선박(12)의 뱃머리(14)와 해양 구조체(10) 사이의 화물 전송 접속부(30) 및 계류 접속부(28)의 회전을 수용한다. 양호하게는, 붐/아암(38), 계류 접속부(28)와 화물 전송 접속부(30)는 집적 유닛으로 함께 회전한다. 화물 전송 접속부(30)는 당기술에 숙련된 기술자에게 친숙한 바와 같이, 해양 구조체(10)에서 선박(12)의 뱃머리(14)로 도달하고 그 사이의 상대 동작들(6 자유도)을 수용하는 방식으로 배열된 어떤 여러 이용가능한 유체 운송 도관일 수 있다. 당기술에 숙련된 자에게 친숙한 바와 같이, 도관(30)은 호스, 가요성 파이프, 관절식 파이프 또는 어떤 크레인, 교량, 긴 빔(개별 또는 통합) 또는 아암(38)과 같은 유사 장치의 보조로써 일반적으로 뱃머리(14)에 도달하는 어떤 다른 유체 운송 시스템일 수 있다.
중심 수직축(32)은 양호하게는, 충분히 보강되어서 해양 구조체(10)에 계류 부하를 전달하도록 지지된 회전 구조 조립체(34)를 포함한다. 중심 수직축(32)은 또한 양호하게는, 해양 구조체(10) 주위의 임의의 위치에서 정지된 해양 구조체(10)에서 이동 선박(12)으로 이어진 다중 유체 유동 경로를 제공하는 계류 접속부(28)와 자체적으로 동심으로 회전하도록 배열된 하나 이상의 유체 스위블(18)을 포함한다.
본 발명의 해양 구조체(10)는 해양 플랫폼에 대하여 이용가능한 또는 잠재적인 구조 개념으로 설계될 수 있다. 스틸 프레임 자켓, 스틸 케이슨(caisson), 콘크리트 GBS 또는 콘크리트 케이슨은 베이스(16)에 대한 캔디데이트 구조 개념(candidate structural concept)들의 모든 보기이다. 상단부(11)는 재가스화 공정이 통상적인 제조 단위 보다 훨씬 작은 공간을 필요로 하므로, 통상적인 해양 설비와 비교할 때 상대적으로 작은 플랫폼일 수 있다. 따라서, 해양 구조체(10)의 중심 수직축(32)에서 회전 구조 조립체(34)에서 선박(12)에 도달하는데 필요한 아암(38)의 길이는 상당히 합리적일 수 있다. 또한, 만약, 큰 플랫폼이 일부 다른 이유에 대해서 필요하다면, 그때 개별 단일 지점 계류용체는 가능하면 두 대상을 결합하는 것에 연관된 설계 문제점들의 복잡성 및 절충성을 피하도록 제조된다.
본 발명의 배경을 설명할 때 언급된 바와 같이, 얕은 물에서 단일 지점 계류용 타워와 같은 해양 계류 구조체는 종종 해안가에 충분히 근접하고, 그에 의해서 해양 처리 설비에 접속된 바닷속 파이프라인은 통상적으로 선박으로부터 하역된 유체를 처리하기 위한 양호한 경제적 수단이다. 그러나, 일부 유체는 자체적으로 바닷속 파이프라인 운송부로 제공되지 않는다. 이것은 특히 매우 차가운 또는 극저온 유체를 갖는 경우이며, 상기 극저온 유체에 대해서는 바닷속 파이프라인 설계가 아직 계발중이고 자체적으로 상당히 고가이다. 본 발명의 해양 구조체(10)는 상기 문제점에 대한 해결방안을 제공하고, 그에 의해서 해양 구조체(10)에서의 처리 설비는 운송 가스를 압축 및/또는 극저온 액체에서 가스 상태로 먼저 변환시킴으로써 운송 가스가 바닷속 라인을 통과할 수 있게 한다.
당기술에 숙련된 기술자중 일부는 본 발명의 해양 구조체(10)와 같은 구조체에 근접한 큰 선박을 조작하면 불필요한 위험성이 발생할 수 있다는 것을 처음에 예상할 수 있다. 그러나, 큰 원주형부 부이(spar buoy) 및 케이슨은 탱커 적재 및 하역을 위하여 종종 사용된다. 본 발명의 해양 구조체는 큰 원주형부 표 및 케이슨 보다 손상에 더 민감하지 않으며, 마찬가지로 귀중하다. 그렇지만, 추가 보증이 필요하다면, 바우 스러스터(Bow Thruster), 터그 지원(tug assistance) 및 구조체의 완충장치 모두를 고려할 수 있다.
저온의 액화 가스의 해양 수송은 본 발명의 해양 구조체를 사용한다면, 상기 운송을 위한 현재 가장 일반적이고 통상적인 항해 설비 또는 저장소를 갖춘 근해에 건설된 중력 기초 콘크리트 종착기지 또는 선박의 재가스화 설비[자체 플랫폼 또는 잠겨진 터릿 로드(turret loading)]를 갖는 컨셉(concepts)과 비교하여, 낮은 비용을 가지고 더욱 종래의 설비로써 달성될 수 있다. 특히, 액화 가스의 재가스화는 합리적인 크기의 타워 구조체에서 용이하게 달성될 수 있다. 또한, 각 선박에 내장된 재가스화 설비를 배치하는 비용을 피할 수 있다. PLNG를 포함하는 경우에, 5000 톤과 120 피트, 데크 스퀘어(두 데크를 이용하는) 이하가 적당할 수 있다. 종래의 LNG는 데크 공간(deck space) 이하가 필요할 수 있다. 이러한 설비 없이 LNG를 해안으로 운송하는 것은 불가능하지는 않지만, 바닷속 극저온 파이프라인의 설계와 연관된 문제점으로 인하여, 적어도 더욱 비용이 많이 소요될 수 있다.
비록, 본 발명은 PLNG의 하역 및 처리에 매우 적합할 수 있지만, 그에 국한되는 것은 아니며, 본 발명은 어떤 제한없이 LNG와 같은 극저온 유체를 포함하는 다른 유체의 하역 및 처리에도 적당하다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 양호한 실시예의 관점에서 기술하였지만, 하기 청구범위에 기재된 본 발명의 범주 내에서 다른 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
용어들의 소사전
복합 컨테이너 특허: 미국 특허 번호 제 6,460,721호;
극저온: 약 -40℃(-40℉) 이하의 어떤 온도;
LNG: 거의 대기압과 약 -162℃(-260℉)에서의 액화 천연 가스;
PLNG: 약 1035kPa(150 psia) 내지 약 7590kPa(1100 psia)의 넓은 범위의 압력과 약 -123℃(-190℉) 내지 약 -62℃(-80℉)의 넓은 범위의 온도에 있는 압축 액화 천연 가스
PLNG 특허: 미국 특허 제 6,085,528호

Claims (2)

  1. 위치설정되는 하나 이상의 데크(deck)를 포함하는 해양 설비에 있어서,
    재가스화 설비;
    액화 가스를 운송하는 선박을 계류하기 위한 단일 지점 계류용 수단;
    상기 액화 가스를 상기 재가스화 설비 안으로 오프로딩(offloading)하기 위한 수단; 및
    상기 재가스화 설비로부터 가스 운송 파이프라인으로 가스를 운송하기 위한 수단을 포함하는 해양 설비.
  2. 위치설정되는 하나 이상의 데크(deck)를 포함하는 해양 설비로 액화 가스를 운송하는 선박을 계류하는 것;
    상기 액화 가스를 상기 재가스화 설비 안으로 오프로딩하는 것;
    상기 재가스화 설비로부터 상기 가스 운송 파이프라인으로 가스를 운송하는 것을 포함하고,
    상기 해양 설비는 재가스화 설비; 액화 가스를 운송하는 선박을 계류하기 위한 단일 지점 계류용 수단; 상기 액화 가스를 상기 재가스화 설비 안으로 오프로딩(offloading)하기 위한 수단; 및 상기 재가스화 설비로부터 가스 운송 파이프라인으로 가스를 운송하기 위한 수단을 포함하는 방법.
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