KR20100016156A - Offloading pipeline - Google Patents

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KR20100016156A
KR20100016156A KR1020097022937A KR20097022937A KR20100016156A KR 20100016156 A KR20100016156 A KR 20100016156A KR 1020097022937 A KR1020097022937 A KR 1020097022937A KR 20097022937 A KR20097022937 A KR 20097022937A KR 20100016156 A KR20100016156 A KR 20100016156A
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로버츠 피터
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Abstract

A system for transporting low temperature fluids comprising; a carrier pipe (2); and at least one inner product flow pipe (1) located within and thermally isolated from the carrier pipe (2); wherein the product pipe (1) has a greater length than the carrier pipe (2) and is incorporated into the entire length of the carrier pipe (2) by following a non-linear path, such that thermal contraction of the product pipe (1) due to a change in temperature of the product pipe (1) is accommodated by elastic geometric distortion of the product pipe (1).

Description

하역용 파이프라인 {Offloading Pipeline}Unloading Pipeline

본 발명은 액화 천연 가스(LNG)와 같은 저온 유체들을 운반하기 위한 파이프라인 시스템에 관한 것이다. 특히, 해상 터미널(offshore terminal)과 육상 설비(onshore facility) 사이의 해저를 따라서 유체를 운반하기 위한 파이프라인 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a pipeline system for conveying low temperature fluids, such as liquefied natural gas (LNG). In particular, it relates to a pipeline system for transporting fluid along the seabed between an offshore terminal and an onshore facility.

대량의 천연 가스가 생산되는 곳에서, 원거리에 있는 시장으로 가스를 운반하기 위한 일반적인 기술은 가스 공급원(gas source)의 부근에 있는 해안의 장소에서 가스를 액화시키고 항해용 선박에 탑재되어 있는 특별히 설계된 저장 탱크들 내에 있는 액화 천연 가스(LNG)를 운반하는 것을 포함한다. LNG를 생성하기 위하여, 천연 가스는 저장 탱크들 내의 운반될 수 있는 양을 증가시키도록 압축되고 극저온 온도들, 즉 -160℃로 냉각된다. 선박이 목적지에 도달하면, LNG는 육상 저장 탱크들 내로 하역되며 그로부터 LNG는 필요시에 다시 기화될 수 있고 파이프라인들등을 통하여 최종 사용자들에게 운반될 수 있다. 해저가 해안으로부터 완만하게 얕아지면 큰 LNG 탱커의 용골(keel) 아래에 여유를 형성할 필요가 있을 때와 적재/하역 시설을 해안 환경으로부터 멀리 위치시켜 건강, 안전, 및/또는 환경적 장점들을 얻을 필요가 있을 때에, LNG 수입 또는 적재 터미널들을 해양측으로 멀리 위치시키는 것이 바람직하다.Where large quantities of natural gas are produced, the general technique for transporting gas to remote markets is a specially designed, liquefied gas and mounted on a sailing vessel at a coastal location near the gas source. Conveying liquefied natural gas (LNG) in the storage tanks. To produce LNG, natural gas is compressed and cooled to cryogenic temperatures, ie -160 ° C, to increase the amount that can be transported in the storage tanks. When the vessel reaches its destination, LNG is unloaded into onshore storage tanks from which LNG can be vaporized again as needed and delivered to end users via pipelines and the like. When the seabed is gently shallowed from the shore, it is necessary to make room beneath the keels of large LNG tankers and to locate the loading / unloading facility away from the coastal environment to obtain health, safety, and / or environmental benefits. When necessary, it is desirable to position the LNG import or loading terminals far offshore.

현재 알려진 극저온 유체 운반 시스템들은 육상 탱크들과 해상 수용/적재 시설 사이에 특별히 건설되는 둑길들(causeways) 또는 버팀다리 부두들(trestle jetties)에 설치되는 시스템들을 구비한다. 이러한 긴 둑길이나 부두 상에서 LNG 적재 라인을 지지하는 것은 비용이 많이 든다. 상기 버팀다리는 상기 운반 라인이 물에 노출되는 것을 배제하기 위하여 그리고 어떤 경우에 있어서는 수면 위의 현존하는 해상 교통을 저해하는 것을 피하기 위하여 수면으로부터 충분히 위에 있어야 한다. 건설과 관련된 비용은 상기 해상 시설이 해안으로부터 가까이 위치할 것을 요구하며, 이는 다시 깊은 흘수(draft)를 갖는 LNG 운반 선박들이 안전하게 통행할 수 있도록 하기 위하여 새로운 접근 채널들의 준설과 추가적인 항구 시설들의 건설을 필요로 할 수 있다. 또한, 유휴 기간들(idle periods) 동안에 LNG를 순환시키기 위한 리턴 라인이 구성될 수 있고 상기 유동 시스템의 주요 운반 라인으로부터 별도로 단열됨으로서, 상기 운반 시스템의 비용, 복잡성, 및 안전에 대한 우려를 현저히 증가시킬 수 있다. 하지만, 해저에 의하여 지지되는 파이프라인으로서 물에 잠기는 극저온 유체 운반 시스템은 수용/적재 스테이션이 해안으로부터 보다 먼 거리에 위치하는 것을 가능하게 하며, 깊은 흘수를 갖는 LNG 선박들을 운용하지 않는다면 둑길 또는 버팀다리 부두의 필요성과 접근 채널들을 준설하고 비싼 항구 시설들을 건설할 필요가 없을 지역들에 깊은 흘수를 갖는 LNG 선박들을 운용하기 위한 둑길 또는 버팀다리 부두의 필요성과 접근 채널들을 준설하고 비싼 항구 시설들을 건설할 필요성을 제거한다.Currently known cryogenic fluid delivery systems include systems installed in causeways or trestle jetties that are specially constructed between onshore tanks and offshore containment / loading facilities. Supporting LNG loading lines on these long causeways or docks is expensive. The brace should be sufficiently above water to exclude the conveying line from being exposed to water and in some cases to avoid disrupting existing sea traffic on the water surface. The cost associated with construction requires that the offshore facility be located close to the coast, which in turn requires dredging of new access channels and the construction of additional port facilities to ensure safe passage of LNG carriers with deep drafts. You can do In addition, a return line for circulating LNG during idle periods can be configured and insulated separately from the main transport line of the flow system, thereby significantly increasing the cost, complexity, and safety concerns of the transport system. You can. However, the cryogenic fluid delivery system submerged as a pipeline supported by the seabed allows the receiving / loading station to be located farther from the shore, and cause no causeway or brace unless the LNG vessels with deep drafts are operated. Dredging the necessity and access channels of the wharf and the construction of expensive port facilities and dredging the need and access channels for the causeway or brace wharf for operating deep draft LNG vessels in areas where it would not be necessary to build the dredging port facilities. Eliminate the need

파이프라인들 내에서의 극저온 유체들의 운반에 있어서의 문제는 저온 유체들이 파이프라인에 들어감에 따라 대부분의 파이프 재료들의 실제적인 수축을 야기함으로써 현저한 열응력을 발생시킨다는 것이다.The problem with the transport of cryogenic fluids in pipelines is that they generate significant thermal stress by causing the actual shrinkage of most pipe materials as the cold fluids enter the pipeline.

해저 상에 위치된 유체 운반 시스템들에 대하여, 프로덕트 파이프 또는 파이프들과 외측 캐리어 파이프 사이의 환형 공간이 진공인 상태에서 운반되는 LNG의 극저온 온도를 유지하기 위하여 LNG 적재/하역을 위한 단열된 "파이프 인 파이프(pipe-in-pipe)" 구조를 갖는 것이 바람직하다. 상기 프로덕트 파이프의 열 수축은 버팀다리 부두 또는 둑길에 의하여 지지되는 파이프라인 시스템 상의 다수의 및/또는 큰 팽창 루프들을 통하여 수용될 수 있다. 팽창 루프들을 갖는 이러한 파이프라인 시스템들은 여전히 대체로 선형이며, 벤드들(bends)을 상기 선형 프로덕트 파이프와 결합시키기 위하여 직각들을 가진다. 시스템에서 대부분이 선형인 파이프라인들을 가짐으로써, 온도가 변화할 때 프로덕트 파이프의 길이가 여전히 오직 필연적으로 변화하며, 상기 열 수축은 상기 팽창 루프들을 포함하기 위하여 상기 프로덕트 파이프를 따라서 위치하는 벤드들로 인한 국부적 응력들을 발생시킬 수 있다. 또한, 해저 상에 놓인 바다 속의 "파이프 인 파이프" 구조에 있어서의 이러한 팽창 루프들의 거동은 실팅(silting)에 의하여 제한될 수 있으며, 바다 속의 "파이프 인 파이프" 파이프라인에서의 이러한 큰 팽창 루프들은 제조와 설치가 어렵다. 다른 방안으로서, INVARTM (36% 니켈 스틸)과 같이 매우 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료가 상기 유체 운반용 내부 파이프를 제조하기 위하여 사용될 수 있으나, 이는 상대적으로 비용이 많이 든다.For fluid conveying systems located on the sea floor, an insulated "pipe for LNG loading / unloading to maintain the cryogenic temperature of the LNG carried with the annular space between the product pipe or pipes and the outer carrier pipe in vacuum It is desirable to have a "pipe-in-pipe" structure. Heat shrinkage of the product pipe may be accommodated through multiple and / or large expansion loops on a pipeline system supported by a bridge pier or causeway. Such pipeline systems with expansion loops are still generally linear and have right angles to join the bends with the linear product pipe. By having mostly linear pipelines in the system, the length of the product pipe still only inevitably changes when the temperature changes, and the heat shrinkage is due to the bends located along the product pipe to include the expansion loops. Local stresses may occur. In addition, the behavior of these expansion loops in the "pipe in pipe" structure in the sea on the sea floor can be limited by the silting, and these large expansion loops in the "pipe in pipe" pipeline in the sea Difficult to manufacture and install Alternatively, materials with very low coefficients of thermal expansion, such as INVAR (36% nickel steel), can be used to produce the fluid transport inner pipe, but this is relatively expensive.

본 발명의 목적은 바다 속의 유체 운반 시스템들용의 프로덕트 파이프의 열 수축을 수용하는데 있다. 특히, 본 발명은 열 수축이 발생할 때 실제적으로 프로덕트 파이프의 전 길이를 따라서 기하학적 형상과 길이에 있어서 변화가 있도록 상기 프로덕트 파이프를 비선형 경로로 형성함으로써 캐리어 파이프 내에 프로덕트 파이프의 추가적인 길이를 도입하여 해상 및 육상 시설들 사이에서 극저온 유체들을 운반하기 위한 유체 운반 시스템을 제공한다.It is an object of the present invention to accommodate the heat shrinkage of product pipes for fluid delivery systems in the sea. In particular, the present invention introduces an additional length of product pipe into a carrier pipe by forming a non-linear path such that there is a change in geometry and length substantially along the entire length of the product pipe when heat shrinkage occurs, thereby introducing additional A fluid delivery system for delivering cryogenic fluids between onshore facilities is provided.

본 발명의 제1양상은 캐리어 파이프; 및 상기 캐리어 파이프 내에 위치하며 상기 캐리어 파이프로부터 단열된 적어도 하나의 내부 프로덕트 유동 파이프를 포함하고, 상기 프로덕트 파이프의 온도 변화로 인한 상기 프로덕트 파이프의 열 수축이 상기 프로덕트 파이프의 탄성적인 기하학적 변형에 의하여 수용되도록 상기 프로덕트 파이프는 상기 캐리어 파이프보다 더 긴 길이를 가지며 비선형 경로로 상기 캐리어 파이프의 전 길이 내에 포함되는, 저온 유체들을 운반하기 위한 시스템을 포함한다.A first aspect of the invention is a carrier pipe; And at least one internal product flow pipe located within the carrier pipe and insulated from the carrier pipe, wherein thermal shrinkage of the product pipe due to temperature change of the product pipe is accommodated by the elastic geometric deformation of the product pipe. Preferably the product pipe comprises a system for transporting cryogenic fluids, having a longer length than the carrier pipe and contained within the full length of the carrier pipe in a non-linear path.

상기 시스템이 운반할 수 있는 특히 바람직한 저온 유체들은 극저온 유체들이며, 예를 들어 LNG와 같이 약 -160℃의 온도를 갖는 유체들이다.Particularly preferred cryogenic fluids that the system can carry are cryogenic fluids, for example fluids having a temperature of about -160 ° C, such as LNG.

상기 캐리어 파이프에 비하여 더 긴 상기 프로덕트 파이프의 여분의 길이는 상기 캐리어 파이프를 통하여 상기 프로덕트 파이프가 따르는 다른 경로에 의하여 수용된다. 상기 프로덕트 파이프를 통한 극저온 유체의 유동 전과 같이, 대체로 동일한 온도들에서 상기 프로덕트 파이프는 상기 캐리어 파이프보다 긴 길이를 가지며, 상기 프로덕트 파이프는 온도의 변화가 있을 때 절대로 상기 캐리어 파이프보다 짧아지지 않는다. 극저온 유체들의 유입에 의하여 상기 프로덕트 파이프가 냉각될 때, 대체로 선형인 파이프라인 시스템들에 발생하는 상기 프로덕트 파이프의 길이의 감소만에 의하는 것보다는 오히려 상기 프로덕트 파이프의 기하형상에 있어서의 변화와 그에 따른 상기 캐리어 파이프를 통과하는 그의 경로에 의하여 주로 열 수축이 수용되도록, 상기 프로덕트 파이프의 형상은 상기 프로덕트 파이프를 통한 극저온 유체의 유동 전에는 상기 캐리어 파이프의 형상과 다르다.The extra length of the product pipe, which is longer than the carrier pipe, is received by another path along the product pipe through the carrier pipe. At approximately the same temperatures, such as before the flow of cryogenic fluid through the product pipe, the product pipe has a longer length than the carrier pipe, and the product pipe is never shorter than the carrier pipe when there is a change in temperature. When the product pipe is cooled by the introduction of cryogenic fluids, the change in the geometry of the product pipe, rather than only by a reduction in the length of the product pipe occurring in generally linear pipeline systems, and thus The shape of the product pipe differs from the shape of the carrier pipe before the flow of cryogenic fluid through the product pipe such that heat shrinkage is mainly accommodated by its path through the carrier pipe.

바람직하게는, 상기 프로덕트 파이프는 상기 캐리어 파이프에 걸쳐 진공에 의하여 단열된다. 상기 진공은 상기 캐리어 파이프와 프로덕트 파이프 사이의 환형 공간에 형성된다.Preferably, the product pipe is insulated by vacuum over the carrier pipe. The vacuum is formed in the annular space between the carrier pipe and the product pipe.

바람직하게는, 상기 비선형 경로는 대체로 연속적으로 곡선을 이루는 경로이다. 상기 프로덕트 파이프는 대체로 곧지 않은 구간들을 갖는 그 전 길이를 실제적으로 따라서 곡선을 이루는 경로를 따를 수 있다.Preferably, the non-linear path is a path that is generally continuous. The product pipe can follow a curved path substantially along its entire length with generally straight sections.

대체로 비선형인 프로덕트 파이프는 온도의 변화로 인한 열 수축을 겪는 대체로 선형인 파이프라인 시스템들에서 발견되는 오직 길이의 변화보다는 오히려, 열 수축을 수용하기 위한 상기 프로덕트 파이프의 길이의 변화와 기하형상에 있어서의 변화를 가져올 것이다. 연속적으로 곡선을 이루는 프로덕트 파이프를 가지는 것은 루프들을 상기 프로덕트 파이프 내에 구비하기 위하여 존재하는 직각 벤드들에서 또한 이러한 것들이 맞춤될 수 있는 중간 벌크헤드들에서 열 수축이 국부 응력들을 발생시킬 수 있는 팽창 루프들을 포함하는 주로 선형 파이프라인 시스템들에 비교하여 열 수축 동안에 상기 전체 프로덕트 파이프를 걸쳐 응력들에 분산할 것이다.Generally nonlinear product pipes vary in the geometry and shape of the product pipes to accommodate heat shrinkage, rather than the only change in length found in generally linear pipeline systems undergoing heat shrinkage due to temperature changes. Will bring change. Having a product pipe that is continuously curved produces expansion loops in which heat shrinkage can generate local stresses at right angle bends that are present to have loops in the product pipe and also at intermediate bulkheads where these can be fitted. It will disperse stresses across the entire product pipe during thermal contraction as compared to including primarily linear pipeline systems.

바람직하게는, 상기 프로덕트 파이프가 온도의 변화에 노출되기 전에 상기 프로덕트 파이프는 사인 곡선 형상 또는 가파른 각의 나선 형상과 같은 규칙적인 형상을 가진다. 이 온도 변화는 상기 프로덕트 파이프를 통과하는 극저온 유체의 유동에 의하여 야기될 수 있다.Preferably, the product pipe has a regular shape such as a sinusoidal shape or a steep angle spiral shape before the product pipe is exposed to a change in temperature. This temperature change can be caused by the flow of cryogenic fluid through the product pipe.

바람직하게는, 상기 시스템은 상기 캐리어 파이프 내에 위치하는 2개 또는 그 이상의 프로덕트 파이프들을 포함한다. 이는 상기 시스템을 통하여 보다 큰 체적의 유체가 운반되는 것을 가능하게 한다.Advantageously, the system comprises two or more product pipes located within said carrier pipe. This allows for a larger volume of fluid to be conveyed through the system.

상기 시스템은 상기 프로덕트 파이프를 지지하기 위한 스페이서들을 구비할 수 있다. 상기 스페이서들은 상기 프로덕트 파이프가 상기 캐리어 파이프 내에서 완전히 일직선이 되는 것을 방지하도록 위치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 스페이서들은 평면 파장 형상으로 구성된 상기 프로덕트 파이프의 파장의 대략 1/2 마다에 위치한다.The system may have spacers for supporting the product pipe. The spacers may be positioned to prevent the product pipe from being completely straight in the carrier pipe. Preferably, the spacers are located approximately every half of the wavelength of the product pipe configured in a planar wavelength shape.

벌크헤드들은 상기 캐리어 파이프와 프로덕트 파이프의 단부들에 부착될 수 있다. 이들은 단열된 시일을 형성하기 위하여 상기 파이프들의 각 단부에 위치할 수 있다.Bulkheads may be attached to the ends of the carrier pipe and the product pipe. They may be located at each end of the pipes to form an insulated seal.

상기 시스템은, 예를 들어 LNG의 운반이 행해지지 않을 때 상기 케이싱 파이프 내에 극저온을 유지하기 위하여 프로덕트 유체의 재순환이 이루어지도록, 상기 프로덕트 파이프들을 통과하는 유동을 조절하기 위한 밸브들을 더 포함한다.The system further includes valves for regulating flow through the product pipes such that recycling of product fluid takes place, for example, to maintain cryogenic temperatures in the casing pipe when no transport of LNG is performed.

상기 시스템은 진공이 상기 캐리어 파이프 내에서 형성되는 것을 가능하게 하기 위하여 상기 캐리어 파이프를 관통하는 태핑을 더 포함한다. 이는 상기 프로덕트 내로의 열 유동이 그의 온도의 상승을 야기하는 것을 방지하기 위하여 상기 프로덕트 파이프 또는 파이프들 주위에 진공이 형성되는 것을 가능하게 한다.The system further includes tapping through the carrier pipe to enable a vacuum to be formed in the carrier pipe. This enables a vacuum to be formed around the product pipe or pipes to prevent heat flow into the product causing an increase in its temperature.

도 1은 주위 온도에서 캐리어 파이프 내의 사인 곡선 형상의 프로덕트 파이프를 도시하는 도면이고;1 shows a sinusoidal shaped product pipe in a carrier pipe at ambient temperature;

도 2는 주위 온도에서 캐리어 내의 나선 형상을 갖는 단일 프로덕트 파이프의 도면이고;2 is a view of a single product pipe having a spiral shape in a carrier at ambient temperature;

도 3은 캐리어 파이프 내에 4개의 나선 형상의 프로덕트 파이프들을 갖는 유체 운반 시스템의 평면도이고;3 is a top view of a fluid delivery system with four spirally shaped product pipes in a carrier pipe;

도 4는 상기 유체 운반 시스템의 육상측 말단 단부를 도시하는 도면이고;4 is a diagram illustrating a landside distal end of the fluid delivery system;

도 5는 상기 유체 운반 시스템의 해양측 말단 단부를 도시하는 도면이고;5 is a view showing the marine end portion of the fluid delivery system;

도 6은 유체 파이프라인의 단면처리된 도면이다.6 is a cross-sectional view of the fluid pipeline.

이제 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들을 참조하여 기술된다. 유체, 특히 LNG와 같은 극저온 유체를 운반하기 위한 유체 운반 시스템은 캐리어 파이프(2) 내에 위치하는 프로덕트 파이프(1)를 포함하는 "파이프 인 파이프(pipe-in-pipe)" 구조를 갖는다. 상기 파이프 인 파이프 구조의 각 단부에서, 벌크헤드(6) 장치는 상기 캐리어 파이프에 대하여 단열되고 밀폐된 시일(seal)을 형성한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 도 1의 프로덕트 파이프(1)는 사인 곡선 형상을 가지나, 상기 프로덕트 파이프는 다른 유사한 규칙적으로 반복되는 형상들을 포함할 수 있다. 상기 사인 곡선 형상은 더 짧은 캐리어 파이프 내에 상기 프로덕트 파이프의 여분의 길이가 수용되는 것을 가능하게 한다. 상기 프로덕트 파이프가 주위 온도(ambient temperature)에 있을 때, 즉 상기 유체 운반 시스템을 통한 극저온 유체의 유동 전, 상기 프로덕트 파이프와 상기 캐리어 파이프가 대체로 동일한 온도들일 때 상기 프로덕트 파이프가 상기 캐리어 파이프 내에서 사인 곡선 형상을 갖도록, 상기 프로덕트 파이프(1)는 축방향 버킹(bucking) 또는 소성 변형에 의하여 사인 곡선 형상으로 미리 형성될 수 있다. LNG와 같은 극저온 유체가 상기 프로덕트 파이프(1)를 통하여 유동할 때, 상기 LNG는 상기 프로덕트 파이프를 냉각시켜 상기 프로덕트 파이프를 열적으로 수축하게 한다. 상기 프로덕트 파이프(1)가 냉각될 때의 상기 프로덕트 파이프(1)의 길이 감소는, 열적으로 유발된 재료의 축방향 스트레인에 의해서 보다는, 주로 상기 프로덕트 파이프의 굴곡을 곧게 함에 의한 상기 프로덕트 파이프의 기하학적 형상에 있어서의 변화에 의하여 수용되어, 상기 캐리어 파이프를 통과하는 상기 프로덕트 파이프의 경로를 변화시킨다. 상기 프로덕트 파이프는 그의 탄성 한계들 내에서 곧아질 것이다. 만약 상기 프로덕트 파이프가 초기에 곧아져 있었다면, 진행되는 길이의 감소는 소성 축방향 스트레인에 의하여 수용되었을 것이다. 상기 프로덕트 파이프의 기하학적 형상에 있어서의 변화에 추가하여, 상기 프로덕트 파이프는 길이에 있어서 또한 변화될 수 있지만, 상기 프로덕트 파이프의 길이는 상기 캐리어 파이프의 길이보다는 절대 짧아지지 않을 것이다. 상기 프로덕트 파이프(1)가 냉각될 때 상기 프로덕트 파이프(1)가 곧아지는 것은 지지 스페이서들(11)에 존재하는 슬롯들에 의하여 도움을 받는다. 상기 스페이서들과 슬롯들은 극저온 온도들에서 있을 때에 상기 프로덕트 파이프가 완전히 곧아지는 것을 허용하지 않도록 위치한다. 상기 극저온 유체가 상기 프로덕트 파이프를 통하여 더 이상 유동하지 않을 때와 같이, 상기 프로덕트 파이프가 주위 온도로 되돌아 갈 때 상기 프로덕트 파이프(1)가 그 원래의 형상으로 되돌아 갈 수 있도록 하기 위하여 상기 프로덕트 파이프(1)가 충분히 완전히 곧아지지 않은 상태를 유지하는 것이 유용하다.Preferred embodiments of the present invention are now described with reference to the drawings. Fluid delivery systems for transporting fluids, especially cryogenic fluids such as LNG, have a "pipe-in-pipe" structure comprising a product pipe 1 located within the carrier pipe 2. At each end of the pipe-in pipe structure, the bulkhead 6 device forms a sealed and insulated seal against the carrier pipe. 1 illustrates one embodiment of the present invention. The product pipe 1 of FIG. 1 has a sinusoidal shape, but the product pipe may comprise other similar regularly repeated shapes. The sinusoidal shape allows the extra length of the product pipe to be accommodated in a shorter carrier pipe. The product pipe is sine within the carrier pipe when the product pipe is at ambient temperature, i.e., before the flow of cryogenic fluid through the fluid delivery system, the product pipe and the carrier pipe are at substantially the same temperatures. In order to have a curved shape, the product pipe 1 may be previously formed into a sinusoidal shape by axial bucking or plastic deformation. When a cryogenic fluid such as LNG flows through the product pipe 1, the LNG cools the product pipe to thermally shrink the product pipe. The reduction in the length of the product pipe 1 when the product pipe 1 is cooled is mainly due to the straightening of the curve of the product pipe, rather than by the axial strain of the thermally induced material. It is accommodated by the change in shape to change the path of the product pipe passing through the carrier pipe. The product pipe will straighten within its elastic limits. If the product pipes were initially straightened, the reduction in the length going on would have been accommodated by the plastic axial strain. In addition to the change in the geometry of the product pipe, the product pipe may also change in length, but the length of the product pipe will never be shorter than the length of the carrier pipe. Straightening of the product pipe 1 when the product pipe 1 is cooled is aided by slots present in the support spacers 11. The spacers and slots are positioned so as not to allow the product pipe to straighten completely when at cryogenic temperatures. As the cryogenic fluid no longer flows through the product pipe, the product pipe 1 can be returned to its original shape when the product pipe returns to ambient temperature. It is useful to keep 1) not fully straightened.

스페이서들은, 상기 프로덕트 파이프가 상기 캐리어 파이프의 내면과 접촉하는 것을 방지하여, 진공 단열을 방해하는 열적 단락(thermal short circuit)을 방지하고, 관리되는 프로덕트 파이프 버클링을 적정한 축방향 압축 하에서 선택된 파장으로 유도하고, 상기 프로덕트 라인 온도가 주위 온도로 되돌아 갈 때 임의의 요구되는 관리된 버클링 또는 초기 형상으로의 형상의 회복이 발생하도록 상기 프로덕트 라인이 저온들에서 완전히 곧아지는 것을 방지하기 위하여 제공된다.Spacers prevent the product pipe from contacting the inner surface of the carrier pipe, thereby preventing thermal short circuits that hinder vacuum insulation, and managing the managed product pipe buckling at a selected wavelength under proper axial compression. Inducing and preventing the product line from completely straightening at low temperatures such that any desired managed buckling or restoration of the shape to the initial shape occurs when the product line temperature returns to ambient temperature. .

상기 스페이서들은 나일론과 같은 임의의 적절한 재료로 만들어질 수 있으며, 조립의 목적으로 상기 프로덕트 파이프 또는 상기 캐리어 파이프에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 상기 파이프들은 상기 캐리어 파이프의 내에서 스페이서들이 부착된 상기 프로덕트 파이프를 슬립시킴으로써 조립된다. 상기 스페이서들의 축방향 간격은 파장의 1/2마다일 수 있거나, 상기 프로덕트 파이프의 요구되는 형상을 달성하기 위하여 요구되는 임의의 다른 간격일 수 있다.The spacers can be made of any suitable material, such as nylon, and can be attached to the product pipe or the carrier pipe for assembly purposes. Preferably, the pipes are assembled by slipping the product pipe with spacers attached in the carrier pipe. The axial spacing of the spacers may be every half of the wavelength, or any other spacing required to achieve the desired shape of the product pipe.

상기 변형된 프로덕트 파이프 형상은 상기 파이프라인 시스템의 제조 중에 외부로부터 가해지는 축방향 로딩 하에서 상기 캐리어 파이프 내로 상기 프로덕트 파이프를 버클링함으로써, 미리 소성 형성을 함으로써, 또는 상기 두 방법의 조합으로써 달성될 수 있다. 주위 온도에서 상기 프로덕트 파이프에 가해지는 축방향 압축력 부하는 캐리어 파이프 내의 해당 장력에 의하여 반응되며, 단부 벌크헤드에 의하여 전달된다. 이 축방향 부하는 상기 프로덕트 파이프가 종래의 곧은 형상을 가지고 있었더라면 상기 프로덕트 파이프의 축방향 열 수축에 의하여 가해졌을 것보다 훨씬 작다.The modified product pipe shape can be achieved by buckling the product pipe into the carrier pipe under axial loading applied from outside during manufacture of the pipeline system, by pre-plastic forming, or by a combination of the two methods. have. The axial compressive force load exerted on the product pipe at ambient temperature is reacted by the corresponding tension in the carrier pipe and is transmitted by the end bulkhead. This axial load is much smaller than would have been applied by the axial heat shrinkage of the product pipe if the product pipe had had a conventional straight shape.

상기 변형된 형상의 파장은 상기 캐리어 파이프의 내경에 좌우될 것이다. 극저온과 주위 온도 사이의 반복되는 열적 사이클링을 상기 프로덕트 파이프가 겪을 때 상기 프로덕트 파이프가 그 원래의 형상으로 돌아갈 수 있도록 하기 위하여 상기 프로덕트 파이프의 극저온 형상에 있어서 충분한 잔류 변형이 존재하도록, 상기 프로덕트 파이프가 극저온에서 지나치게 응력을 받지 않고 상기 캐리어 파이프에 대한 상기 프로덕트 파이프의 열적 수축을 수용하기 위하여 상기 프로덕트 파이프는 충분한 길이를 갖는다.The wavelength of the deformed shape will depend on the inner diameter of the carrier pipe. The product pipe may be provided such that there is sufficient residual strain in the cryogenic shape of the product pipe to allow the product pipe to return to its original shape when the product pipe undergoes repeated thermal cycling between cryogenic and ambient temperature. The product pipe is of sufficient length to accommodate thermal shrinkage of the product pipe with respect to the carrier pipe without being too stressed at cryogenic temperatures.

상기 프로덕트 파이프가 상기 캐리어 파이프 내에서 버클링되도록 상온에서 요구되는 임의의 예비부하(pre-load)가 달성되고 적당한 응력 및/또는 스트레인들만을 일으키도록 상기 사인 곡선 형상의 프로덕트 파이프의 파장이 상기 프로덕트 파이프를 허용된 곡률 반경 내에 유지하도록, 상기 프로덕트 파이프의 파장은 또한 선택된다.The wavelength of the sinusoidal shaped product pipe is such that any preload required at room temperature is achieved such that the product pipe is buckle in the carrier pipe and only moderate stresses and / or strains are produced. To keep the pipe within the allowed radius of curvature, the wavelength of the product pipe is also selected.

스테인레스 308 또는 9% 니켈 스틸과 같은 재료들이 해저 LNG 파이프라인들에서의 상기 프로덕트 파이프의 제조에 사용될 수 있는 것을 가능하게 하면서, 상기 프로덕트 파이프의 형상은 냉각될 때 열적으로 야기되는 재료 축방향 스트레인에 의하여보다는 오히려 형상에 있어서의 변화를 통하여 열 수축을 수용하도록 되어 있다. While enabling materials such as stainless 308 or 9% nickel steel to be used in the production of the product pipe in subsea LNG pipelines, the shape of the product pipe is subject to thermally induced material axial strain when cooled. Rather, to accommodate heat shrinkage through a change in shape.

상기 캐리어 파이프(2)는 단열을 제공하기 위하여 진공으로 채워져 있으며 정수압의 외부 압력 차이를 추가로 수용하기에 충분하게 강하다. 상기 캐리어 파이프(2)는 그 자신이 추가적인 파이프 내에 위치할 수도 있다. 이 추가적인 외부 파이프는 추가적인 단열을 제공할 수 있고, 단열의 백업 층으로서 작용하고, 파손 보호층을 제공할 수 있다.The carrier pipe 2 is filled with vacuum to provide insulation and is strong enough to further accommodate the external pressure differential of hydrostatic pressure. The carrier pipe 2 may itself be located in an additional pipe. This additional outer pipe can provide additional insulation, act as a backup layer of insulation, and provide a breakage protection layer.

상기 캐리어 파이프는, 예를 들어, 그것이 놓일 해저의 기복으로 인하여 곧지 않을 수도 있다. 상기 캐리어 파이프의 이러한 곧지 않은 상태는, 주위 온도 제조 조건 중에 상기 프로덕트 파이프의 원하는 초기 버클링을 달성하기 위하여 또한 상기 프로덕트 라인이 극저온 온도로부터 주위 조건들로 되돌아 갈 때 상기 버클링된 형상의 회복을 달성하기 위하여, 어느 정도의 편심이 요구되는가에 영향을 줄 것이다.The carrier pipe may not be straight, for example due to the ups and downs of the seabed on which it is to be placed. This non-straight state of the carrier pipe allows for recovery of the buckled shape when the product line returns from cryogenic temperature to ambient conditions in order to achieve the desired initial buckling of the product pipe during ambient temperature manufacturing conditions. To achieve this will affect how much eccentricity is required.

상기 프로덕트 라인의 임의의 사인 곡선을 이루는 "파동성"은 수평 또는 수직 평면에 있거나 또는 그 사이의 임의의 각에 있을 수 있다. 이러한 배향은 바람직하게는 그것이 평면 또는 수직으로부터 더욱 벗어났는지에 좌우되는 캐리어 파이 프의 곧지 않은 상태를 수용하기 위하여 선택된다.Any sinusoidal “wave property” of the product line may be in a horizontal or vertical plane or at any angle in between. This orientation is preferably chosen to accommodate the straight state of the carrier pipe, which depends on whether it is further out of plane or vertical.

본 발명의 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 프로덕트 파이프(1)는 주위 온도에서 미리 형성된 나선 형상을 가질 수 있다. 상기 유체 운반 시스템은 상기 캐리어 파이프(2) 내의 진공 내에 포함되는 가파른 각의 나선 형상으로 미리 형성되는 프로덕트 파이프(1)를 포함한다. 상기 프로덕트 파이프(1)가 극저온 온도로 냉각될 때의 상기 프로덕트 파이프(1)의 진행되는 길이의 감소가 종래의 스프링과 같은 프로덕트 파이프 나선 형상의 탄성적인 곧아짐에 의하여 수용되도록, 상기 나선 프로덕트 파이프(1)는 단부 벌크헤드들(6)에 의하여 상기 캐리어 파이프(2)에 고정되기 전에 스프링으로서 미리 압축될 수 있다.In another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the product pipe 1 may have a spiral shape pre-formed at ambient temperature. The fluid delivery system comprises a product pipe 1 which is preformed in the shape of a steep angle spiral which is included in the vacuum in the carrier pipe 2. The spiral product pipe such that the reduction in the running length of the product pipe 1 when the product pipe 1 is cooled to cryogenic temperatures is accommodated by elastic straightening of a product pipe spiral like a conventional spring. (1) may be precompressed as a spring before being fixed to the carrier pipe 2 by end bulkheads 6.

상기 캐리어 파이프는 하나 이상의 나선 형상의 프로덕트 파이프를 지닐 수 있다. 상기 다수의 프로덕트 파이프들은 멀티 스타트 나사산에서와 같이 인터리브될(interleaved) 수 있다. 도 3은 4개의 프로덕트 파이프들(1)이 상기 캐리어 파이프(2) 내에 위치하는 일 형상을 도시한다. 스페이서들(11)은 상기 프로덕트 파이프들 각각이 상기 캐리어 파이프의 내면과 접촉하는 것을 방지하는 것을 도우며 상기 파이프들이 낮은 온도들에서 완전히 곧아지는 것을 방지하는 것을 돕는다. 상기 다중 프로덕트 파이프 시스템은 상기 캐리어 파이프 내에 4개의 프로덕트 파이프들이 위치하는 것을 예로 들었으나, 임의의 수의 적절한 파이프들이 사용될 수 있다.The carrier pipe may have one or more spiral shaped product pipes. The plurality of product pipes may be interleaved as in a multi start thread. 3 shows one shape in which four product pipes 1 are located in the carrier pipe 2. Spacers 11 help prevent each of the product pipes from contacting the inner surface of the carrier pipe and help prevent the pipes from being completely straight at low temperatures. The multi-product pipe system exemplifies the location of four product pipes within the carrier pipe, but any number of suitable pipes may be used.

상기 나선 프로덕트 파이프는 종래의 방법으로 그러나 시임을 형성하는 플레이트의 짝을 이루는 엣지들에 평행하고 그 사이에 있는 오프셋을 추가적으로 당김으로써 시임 용접에 의하여 제조되어, 상기 프로덕트 파이프 내에 영구적인 가파른 각의 헬릭스를 만들 수 있다.The spiral product pipe is manufactured by seam welding in a conventional manner but by additionally pulling an offset between and parallel to the mating edges of the plate forming the seam, so that the permanent steep angle of the helix in the product pipe is permanent. Can make

상기 캐리어 파이프 내에 상기 나선 프로덕트 파이프들을 제조하는 다른 방법은 스페리서 링들이 상기 프로덕트 파이프들에 미리 고정된 상태에서, 상기 캐리어 파이프와 비교하여 곧고 더 긴 길이로, 먼 단부로부터 미리 제조된 다발로서 상기 프로덕트 파이프들을 상기 캐리어 파이프 내로 삽입하고 벌크헤드 조립체로써 상기 캐리어 파이프에 인캐스트레드(encastred)된 상기 프로덕트 파이프의 먼 단부를 고정하는 것이다. 상기 캐리어 파이프의 가까운 단부에서, 상기 프로덕트 파이프들이 감겨 인터리브된 나선형들을 이루도록 각 프로덕트 파이프가 그 자신의 축에 대하여 회전이 허용될 때 상기 캐리어 파이프 직경보다 작은 직경을 갖는 원으로 동시에 각 프로덕트 파이프의 자유 단부들은 트위스트된다. 일단 나선 형상으로 형성되면, 상기 프로덕트 파이프들이 그의 국부 개별 축방향 중심선에 대하여 감김이 풀어지는 것을 방지하는 상기 가까운 단부 벌크헤드에 상기 프로덕트 파이프들이 고정될 수 있다. 그리고, 상기 벌크헤드를 적절한 단열을 가진 상기 캐리어 파이프 상의 짝을 이루는 플랜지에 고정하기 전에 추가적인 열 수축 능력을 제공하기 위하여 상기 프로덕트 파이프들은 상기 캐리어 파이프 상의 짝을 이루는 플랜지를 향하여 상기 벌크헤드를 밀어서 미리 압축이 된다. 그 후에, 상기 캐리어 파이프는 장력에 있는 미리 축방향으로 가해진 압축 부하와 상기 캐리어 파이프 중심선에 대하여 감김이 풀리도록 하는 상기 프로덕트 파이프의 토션에 있어서 축방향 회전 이동에 반응한다. 상기 프로덕트 파이프들이 LNG로 채워짐에 따라, 상기 축방향으로 미리 가해진 압축 부하는 상기 프로덕트 파이프들이 상기 캐리어 파이프에 압축 을 가하면서 수축함에 따라서 장력으로 변할 것이다. 이런 식으로 상기 프로덕트 파이프들이 트위스트되고 인터리브된 스프링들의 형상으로 압축됨에 따라서, 상기 스페이서들과 상기 캐리어 파이프의 내측 사이에서 마찰력들이 축적될 것이 예상된다. 가까운 단부의 벌크헤드에서 부가되는 토크와 압축이 상기 가까운 단부의 벌크헤드 바로 뒤에서 상기 프로덕트 파이프에 최대의 허용 응력들을 일으키는 현상이 일어나도록, 그러나 앵커 포인트를 넘어서서는 상기 프로덕트 파이프들과 상기 캐리어 파이프 사이에서 축방향의 상대 이동이 없는 상기 앵커 포인트에 도달되고 다른 앵커 포인트를 넘어서서는 상기 캐리어 파이프의 내측에 대해 상기 프로덕트 파이프들의 원주 방향 이동이 없는 상기 다른 앵커 포인트에 도달될 때까지 상기 프로덕트 파이프와 상기 캐리어 파이프 사이에서 일어나는 상대적 이동이 상기 캐리어 파이프의 길이를 감소시키도록, 이러한 마찰력들은 추가적이다. "로크 업 응력들(locked-up stresses)"의 발생은 상기 프로덕트 파이프들의 스프링으로의 추가적인 감김과 압축을 일시적으로 배제할 것이다. 하지만, 상기 전체 LNG 파이프라인이 수 킬로의 길이에 걸쳐 제조되고 상기 전체 길이가 바다 속으로 끌어당겨지는 것을 가능하게 하는 육상 롤러 경로 상에서 지지되는 경우에, 이 롤러 경로는 또한 상기 전체 LNG 파이프라인이 그 긴 축에 대하여 회전되는 것을 가능하게 할 것이다. 상기 프로덕트 파이프들을 트위스트시키고 압축하는 동안에 상기 파이프를 롤링하는 과정은, 먼 단부로 상기 캐리어 파이프의 상기 전 길이를 안전하게 이동시키기 위해 마찰 앵커 포인트들이 나선 형상을 형성하고 나선 형상이 가까운 단부에서 상기 프로덕트 파이프들에 유도되는 것을 허용함에 따라, 순차적으로 상기 마찰 앵커 포 인트들을 "로크 해제(unlock)"할 것이다. 상기 파이프라인이 롤링 오버(rolled over)되는 것을 방지하면서 레이 바지(lay barge)로부터 해저로의 상기 LNG 파이프라인이 설치되면, 적절히 설계된 프로덕트 파이프들이 상기 케이싱 파이프 내에서 중립적으로 부양되어 프로덕트 파이프의 회전과 압축에 반대되는 어떠한 마찰력의 형성도 방지하도록, 상기 캐리어 파이프가 바닷물로 넘치는 것을 가능하게 함에 의하여 마찰 앵커 포인트들의 형성이 경감될 수 있다. 결국, 결과적으로 케이싱 파이프에서 물을 제거하고 건조시키는 적절한 시설들이 요구될 것이다.Another method of manufacturing the spiral product pipes in the carrier pipe is a prefabricated bundle from a far end, with a straighter and longer length compared to the carrier pipe, with the spacer rings pre-fixed to the product pipes. Inserting product pipes into the carrier pipe and securing the far end of the product pipe encasted to the carrier pipe with a bulkhead assembly. At the near end of the carrier pipe, at the same time the freeness of each product pipe into a circle having a diameter smaller than the carrier pipe diameter when each product pipe is allowed to rotate about its own axis such that the product pipes are wound to form interleaved spirals. The ends are twisted. Once formed in a spiral configuration, the product pipes may be secured to the near end bulkhead, which prevents the product pipes from unwinding about their local discrete axial centerlines. And the product pipes push the bulkhead toward the mating flange on the carrier pipe in advance to provide additional heat shrinkage capacity before securing the bulkhead to the mating flange on the carrier pipe with adequate insulation. It is compressed. The carrier pipe then reacts to an axial rotational movement in the torsion of the product pipe which causes the pre-axially applied compressive load in tension and the winding to be unwound about the carrier pipe centerline. As the product pipes are filled with LNG, the preloaded axial load will change in tension as the product pipes contract as they compress the carrier pipe. In this way, as the product pipes are compressed into the shape of twisted and interleaved springs, friction forces are expected to accumulate between the spacers and the inside of the carrier pipe. The torque and compression applied at the bulkhead at the near end cause a phenomenon that causes the maximum allowable stresses in the product pipe just behind the bulkhead at the near end, but between the product pipe and the carrier pipe beyond the anchor point. The product pipe and the product until the anchor point without axial relative movement is reached and the other anchor point without circumferential movement of the product pipes with respect to the inside of the carrier pipe beyond another anchor point is reached. These frictional forces are additional so that the relative movement occurring between the carrier pipes reduces the length of the carrier pipes. The occurrence of "locked-up stresses" will temporarily exclude further winding and compression of the product pipes into the springs. However, if the entire LNG pipeline is manufactured over a length of several kilos and is supported on a land roller path that enables the entire length to be pulled into the sea, the roller path may also be It will be possible to rotate about that long axis. The process of rolling the pipe while twisting and compressing the product pipes is such that the friction anchor points form a spiral shape to securely move the full length of the carrier pipe to a far end and the product pipe at an end close to the spiral shape. As will allow them to be guided, they will sequentially "unlock" the friction anchor points. When the LNG pipeline from the lay barge to the seabed is installed while preventing the pipeline from being rolled over, properly designed product pipes are neutrally floated in the casing pipe to rotate the product pipe. The formation of friction anchor points can be alleviated by enabling the carrier pipe to overflow with seawater so as to prevent the formation of any frictional forces as opposed to overcompression. As a result, appropriate facilities will be required to remove and dry the water in the casing pipe.

프로덕트 파이프가 사인 곡선 또는 나선 형상을 가지는 유동 시스템이 특히 예시되었으나, 프로덕트 파이프가 극저온 온도들로 냉각될 때 열 수축을 가능하게 하기 위하여, 주위 온도들에서의 프로덕트 파이프의 길이가 캐리어 파이프의 길이보다 긴 프로덕트 파이프용의 다른 형상들이 사용될 수 있다. Although a flow system in which the product pipe has a sinusoidal or spiral shape is particularly illustrated, in order to enable heat shrinkage when the product pipe is cooled to cryogenic temperatures, the length of the product pipe at ambient temperatures is greater than the length of the carrier pipe. Other shapes for long product pipes can be used.

상기 캐리어 파이프와 프로덕트 파이프들의 각 단부는 벌크헤드 장치에 고정되어 있다. 도 4 및 도 5는 육상 및 해상 단부들의 벌크헤드 장치를 보다 상세히 기술하고 있다.Each end of the carrier pipe and product pipe is fixed to the bulkhead device. 4 and 5 describe in more detail the bulkhead device at the onshore and offshore ends.

도 4는 유체 운반 시스템용의 육상측 말단 장치를 보여 준다. 상기 캐리어 파이프(2) 내에 위치하는 상기 프로덕트 파이프들(1)은 상기 캐리어 파이프(2)와 단열되고 밀폐된 시일을 형성하는 벌크헤드(6)에서 끝난다. 상기 캐리어 파이프(2)에 용접된 플랜지(3)는 육상측 단부 터미날 플랜지(5)에 부착되어 있다. 이는 너트 및 볼트 장치(4)과 같은 임의의 종래의 부착 수단에 의하여 이루어질 수 있다. 적절한 단열 재료(7,8)가 상기 캐리어 파이프(2), 플랜지들(3,5), 및 볼트(4)로부터 상기 벌크헤드(6)와 상기 프로덕트 파이프(1), 및 상기 프로덕트 파이프(1) 내부의 극저온 상태의 유체로의 열 유동을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 밀폐된 시일은 상기 캐리어 파이프(2)의 구멍(9) 내에 진공을 유지하기 위하여 제공된다. 바람직하게는, 물이 상기 캐리어 파이프로 들어가는 것을 방지하기 위하여 상기 시일은 또한 방수되어 있다. 상기 캐리어 파이프(2) 내로의 태핑 장치(10)가 외부 진공 펌프를 사용하여 상기 캐리어 파이프(2) 내에서의 진공의 형성을 가능하게 하기 위하여 상기 구멍(9)에 접근할 수 있도록 제공될 수 있다. 다른 방안으로서, 상기 태핑 장치는 상기 벌크헤드 내에 제공될 수 있다. 상기 프로덕트 파이프(1)는 구조적이고 밀폐된 시일을 형성하기 위하여 상기 벌크헤드(6)에 용접되어 있다. 도 4는 명료함을 위하여 상기 캐리어 파이프 내에 오직 하나의 프로덕트 파이프를 도시하고 있으나, 상기 벌크헤드에서 끝나는 다수의 프로덕트 라인들이 사용될 수 있다. 상기 벌크헤드로부터 보다 육상측으로, LNG와 같은 유체가 종래의 장치들을 이용하여 육상측 저장 시설들로 운반되며 종래의 단열 재료들(13)을 이용하여 극저온 온도들에서 유지된다.4 shows a landside end device for a fluid delivery system. The product pipes (1) located in the carrier pipe (2) end in a bulkhead (6) which forms a sealed and insulated seal with the carrier pipe (2). The flange 3 welded to the carrier pipe 2 is attached to the land end terminal flange 5. This can be done by any conventional attachment means such as nut and bolt arrangement 4. Suitable insulation material 7, 8 is obtained from the carrier pipe 2, the flanges 3, 5, and the bolt 4 from the bulkhead 6 and the product pipe 1, and the product pipe 1. ) It is used to prevent heat flow into the cryogenic fluid inside. The sealed seal is provided for maintaining a vacuum in the hole 9 of the carrier pipe 2. Preferably, the seal is also waterproof to prevent water from entering the carrier pipe. A tapping device 10 into the carrier pipe 2 may be provided to allow access to the aperture 9 to enable the formation of a vacuum in the carrier pipe 2 using an external vacuum pump. have. Alternatively, the tapping device may be provided in the bulkhead. The product pipe 1 is welded to the bulkhead 6 to form a structural and sealed seal. Figure 4 shows only one product pipe in the carrier pipe for clarity, however, multiple product lines ending in the bulkhead may be used. From the bulkhead to the onshore side, fluid such as LNG is transported to onshore storage facilities using conventional devices and maintained at cryogenic temperatures using conventional thermal insulation materials 13.

도 5는 상기 시스템의 해양측 말단의 일 실시예를 보여준다. 추가적인 벌크헤드(6)가 상기 유동 라인 시스템의 육상측 말단에 대해 기술된 바와 같이 상기 파이프들의 해양측 단부에서 상기 캐리어 파이프(2)와 단열되고 밀폐된 시일을 형성한다. 절연 재료(16,12)는 상기 캐리어 파이프(2)로부터 상기 벌크헤드(6)와 프로덕트 파이프들(23,24,25,26)로의 열전달을 방지한다. 상기 벌크헤드(6)는 단열된 극저온 탱커 결합 터미널(14)에 부착될 수 있다. 상기 벌크헤드로부터 보다 해양쪽 으로는 LNG가 종래의 장치들을 사용하여 LNG 탱커와 하역 갠트리들(gantries) 내에서 극저온 온도에서 유지된다.5 shows one embodiment of the marine end of the system. An additional bulkhead 6 forms an insulated and hermetically sealed seal with the carrier pipe 2 at the marine end of the pipes as described for the land end of the flow line system. Insulating material 16, 12 prevents heat transfer from the carrier pipe 2 to the bulkhead 6 and product pipes 23, 24, 25, 26. The bulkhead 6 may be attached to an insulated cryogenic tanker coupling terminal 14. More offshore from the bulkhead, LNG is maintained at cryogenic temperatures in LNG tankers and unloading gantries using conventional apparatus.

단일의 캐리어 파이프 내에 다수의 프로덕트 파이프들이 있고 LNG 탱커 선박들이 도착하는 사이의 시간과 같이, LNG가 상기 프로덕트 파이프들을 통하여 실제적으로 하역되거나 적재되지 않은 동안에, 상기 유체 운반 시스템의 육상측 및 해양측 말단들에서의 밸브 장치들의 사용에 의하여, LNG를 하나 또는 그 이상의 프로덕트 파이프들로 연속적으로 순환시키고 다시 다른 프로덕트 파이프들로 되돌림으로써 극저온 온도들이 상기 캐리어 파이프의 상기 진공 단열된 구멍 내에서 유지될 수 있다. LNG 파이프라인의 해양측 말단에서 4개의 프로덕트 파이프들을 포함하는 캐리어 파이프용의 밸브 장치의 일 예가 도 5에 도시되어 있다. 밸브들(17,19)을 닫고 전환 밸브(diversion valve)(21)를 개방하여 LNG를 프로덕트 파이프(23)로부터 프로덕트 파이프(26)로 안내함으로써, 육상 시설로부터의 LNG를 프로덕트 파이프(23)를 통하여 배출 유동시키고 다시 프로덕트 파이프라인(26)을 통하여 되돌아오게 하기 위하여 단일의 유동 루프가 형성될 수 있다. 밸브들(18,20)이 닫히고 전환 밸브(22)가 열린 상태에서 프로덕트 라인(24)을 통하여 육상 터미날로부터 배출되고 프로덕트 라인(25)을 통하여 다시 되돌아오는 제2의 LNG 루프가 형성될 수도 있다. 하지만, 탱커가 도착하면 전환 밸브들(21,22)을 닫고 밸브들(17,18,19,20)을 열어서 탱커가 짧은 시간 내에 되돌아 갈 수 있도록 유체의 신속한 하역을 위하여 모든 프로덕트 파이프들이 사용될 수 있다. Onshore and offshore ends of the fluid delivery system while LNG is not actually unloaded or loaded through the product pipes, such as the time between multiple product pipes in a single carrier pipe and the arrival of LNG tanker vessels. By the use of valve arrangements in the wind turbines, cryogenic temperatures can be maintained in the vacuum insulated opening of the carrier pipe by continuously circulating LNG into one or more product pipes and back to other product pipes. . An example of a valve arrangement for a carrier pipe comprising four product pipes at the marine end of the LNG pipeline is shown in FIG. 5. By closing the valves 17, 19 and opening the diversion valve 21 to direct the LNG from the product pipe 23 to the product pipe 26, the LNG from the land facility is returned to the product pipe 23. A single flow loop can be formed to discharge flow through and back through the product pipeline 26. A second LNG loop may be formed which exits from the land terminal via product line 24 and returns back through product line 25 with valves 18 and 20 closed and switch valve 22 open. . However, when the tanker arrives, all the product pipes can be used for the quick unloading of the fluid so that the diverting valves 21, 22 and the valves 17, 18, 19, 20 are opened to allow the tanker to return in a short time. have.

LNG가 해양측의 탱커 단부에서 유지될 때, 상기 해양측 단부에 대해 기술된 밸브 장치와 유사하게, 상기 파이프라인들의 육상측 말단에서의 하나의 프로덕트 파이프라인으로부터 다른 프로덕트 파이프라인으로의 유체 유동을 전환하기 위하여 밸브들의 배열을 이용하여 LNG를 상기 프로덕트 파이프라인들을 통하여 밖으로 그리고 다시 되돌려 순환시키기 위한 유동 루프들이 형성될 수 있다.When LNG is maintained at the tanker end on the offshore side, similar to the valve arrangement described for the offshore end, fluid flow from one product pipeline at the onshore end of the pipelines to the other product pipeline Flow loops may be formed for circulating LNG out and back through the product pipelines using an array of valves to divert.

도 6은 완전한 LNG 파이프라인의 단면처리된 도면을 도시하고 있다. 상기 캐리어 파이프(2) 내에 위치하는 나선 형상의 프로덕트 파이프들(1) 각각은 상기 프로덕트 파이프(1)의 길이를 따라서 있는 적절한 위치들에서 그에 부착된 스페이싱 링들(11)과 같은 스페이서들에 의하여 지지된다. 상기 스페이서들(11) 사이의 거리는, 상기 스페이서들(11)이 상기 캐리어 파이프 내에서 상기 프로덕트 라인들을 지지하고, 상기 프로덕트 파이프들과 상기 캐리어 파이프 사이의 진공 단열을 가로지르는 열적 단락을 방지하고, LNG가 상기 프로덕트 파이프들 내로 유입될 때 상기 프로덕트 파이프들이 극저온 온도로 냉각되고 열 수축을 겪음에 따라 상기 캐리어 파이프 내에서 상기 프로덕트 파이프의 임의의 축방향 이동을 용이하게 하도록, 상기 유체 운반 시스템이 위치되는 조건에 좌우될 것이다. 주위 바닷물의 유동 하에서 해저에서 상기 파이프라인에 안정성을 제공하고 기계적 보호를 제공하기 위하여 콘크리트 웨이트 코팅(15)이 완전한 파이프라인에 적용될 수 있다. 상기 파이프라인의 길이의 전부 또는 일부를 따라서 트렌칭하는 것이 상기 파이프라인 조립체를 또한 보호할 수 있다.6 shows a cross-sectional view of a complete LNG pipeline. Each of the spiral product pipes 1 located in the carrier pipe 2 is supported by spacers such as spacing rings 11 attached thereto at appropriate locations along the length of the product pipe 1. do. The distance between the spacers 11 supports the product lines in the carrier pipe, and prevents thermal shorts across the vacuum insulation between the product pipes and the carrier pipe, The fluid transport system is positioned to facilitate any axial movement of the product pipe within the carrier pipe as LNG is cooled to cryogenic temperatures and undergoes heat shrinkage when LNG is introduced into the product pipes. It will depend on the conditions that become. Concrete weight coatings 15 may be applied to the complete pipeline to provide stability and mechanical protection to the pipeline at the seabed under the flow of ambient seawater. Trenching along all or part of the length of the pipeline may also protect the pipeline assembly.

상기 완성된 LNG 파이프라인은 상기 해양측 탱커 터미날로부터 경사를 따라서 해저 바닥 위에 지지될 수 있으며 상기 육상측 터미날로부터 해저로 해안으로부 터 내려와서 점차로 경사진 트렌치에서 지지될 수 있다. 상기 유체 운반 시스템은 탱커로부터 육상측 터미날 내로 유체를 하역하기 위하여 사용될 수 있거나 상기 유체를 탱커로 적재하기 위하여 육상 시설로부터 유체를 운반하기 위하여 사용될 수 있다.The completed LNG pipeline may be supported on the bottom of the sea along the slope from the marine side tanker terminal and may be supported in the gradually inclined trench descending from the shore to the sea bottom from the land side terminal. The fluid delivery system may be used to unload fluid from a tanker into a landside terminal or may be used to transport fluid from a land facility to load the fluid into the tanker.

상기 LNG 파이프라인은 레이 바지 위에 만들어지거나 완전히 육상에서 제조되어 해저 파이프라인을 끌어당기는 종래의 설치 기술들을 이용하여 제 위치로 끌어당겨질 수 있다. 다른 방안으로서, 상기 LNG 파이프라인은 부분별로 제조된 후, 각각이 제 위치로 끌어당겨져 완전한 라인을 형성하기 위하여 조립될 수 있다.The LNG pipeline can be pulled into place using conventional installation techniques that are built on the lay pants or made entirely onshore to pull the subsea pipeline. Alternatively, the LNG pipeline may be manufactured in parts and then assembled to form a complete line, each being pulled into place.

본 발명이 극저온 유체, 특히, LNG의 운반을 참조하여 기술되었으나, 상기 시스템은 상기 프로덕트 파이프에 온도 변화를 야기하는 기타 유체들을 운반하는데 적합하다.Although the present invention has been described with reference to the transport of cryogenic fluids, in particular LNG, the system is suitable for transporting other fluids that cause temperature changes in the product pipe.

Claims (11)

캐리어 파이프; 및 Carrier pipes; And 상기 캐리어 파이프 내에 위치되며 상기 캐리어 파이프로부터 단열된 적어도 하나의 내부 프로덕트 유동 파이프를 포함하고,At least one internal product flow pipe located within said carrier pipe and insulated from said carrier pipe, 상기 프로덕트 파이프의 온도 변화로 인한 상기 프로덕트 파이프의 열 수축이 상기 프로덕트 파이프의 탄성적인 기하학적 변형에 의하여 수용되도록 상기 프로덕트 파이프는 상기 캐리어 파이프의 길이보다 더 큰 길이를 가지며 비선형 경로를 따름으로써 상기 캐리어 파이프의 전체 길이 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 저온 유체들을 운반하기 위한 시스템.The product pipe has a length greater than the length of the carrier pipe and follows a nonlinear path such that the heat shrink of the product pipe due to the temperature change of the product pipe is accommodated by the elastic geometric deformation of the product pipe. Included within the full length of the system for delivering cryogenic fluids. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프로덕트 파이프는 상기 캐리어 파이프 전체에 걸친 진공에 의하여 단열되는 것을 특징으로 하는 시스템.And the product pipe is insulated by vacuum over the carrier pipe. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 비선형 경로는 대체로 연속적인 곡선을 이루는 경로인 것을 특징으로 하는 시스템.And wherein said non-linear path is a path that is generally continuous. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 프로덕트 파이프는 온도의 변화에 노출되기 전에 사인 곡선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.And the product pipe has a sinusoidal shape before it is exposed to a change in temperature. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 프로덕트 파이프는 온도의 변화에 노출되기 전에 나선 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.And the product pipe has a spiral shape before it is exposed to a change in temperature. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,6. The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 캐리어 파이프 내에 위치되는 2개 또는 그 이상의 프로덕트 파이프들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.And two or more product pipes located within the carrier pipe. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 캐리어 파이프는 상기 프로덕트 파이프를 지지하기 위한 적어도 하나의 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.And said carrier pipe comprises at least one spacer for supporting said product pipe. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스페이서들은 상기 프로덕트 파이프의 파장의 대략 1/2 마다에 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.And the spacers are located approximately every half of the wavelength of the product pipe. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 캐리어 파이프와 상기 프로덕트 파이프의 각 단부에 부착된 벌크헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.A bulkhead attached to each end of said carrier pipe and said product pipe. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 9, 상기 프로덕트 파이프를 통과하는 유동을 조절하기 위한 적어도 하나의 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.At least one valve for regulating flow through said product pipe. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 10, 진공이 상기 캐리어 파이프 내에 형성될 수 있게 하기 위하여 상기 캐리어 파이프를 관통하는 태핑을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.Further comprising tapping through the carrier pipe to enable a vacuum to be formed in the carrier pipe.
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