KR20130121871A - 해상 구조물을 위한 취수 라이저 조립체, 및 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 및 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 - Google Patents
해상 구조물을 위한 취수 라이저 조립체, 및 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 및 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
해상 구조물 (102) 로부터 현수될 수 있는 취수 조립체 (105) 가 제안된다. 취수 조립체는 길이 방향을 따라 일반적으로 나란히 뻗어 있는 적어도 제 1 튜브형 도관 (106A) 및 제 2 튜브형 도관 (106B) 의 다발 (106) 을 갖는다. 제 1 튜브형 도관의 원위 부분 (109) 의 적어도 일부는, 완전히 현수된 상태일 때, 제 2 튜브형 도관보다 길이 방향으로 더 연장된다. 이와 같은 취수 라이저 조립체의 기재된 용도는 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 및 증기상 탄화수소 스트림의 생성하는 방법을 포함한다.
Description
본 발명은 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 (water intake riser) 조립체 및/또는 선행하는 청구항들 중 임의의 하나의 청구항에 따른 수 라이저 (water riser) 조립체가 현수되는 해상 구조물에 관한 것이다. 다른 양태들에서, 본 발명은 이와 같은 취수 라이저 조립체를 이용하는 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 및/또는 이와 같은 취수 라이저 조립체를 이용하는 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법에 관한 것이다.
WO 2010/085302는 해수면 상의/내의 부유 액화 천연 가스 (FLNG) 플랜트를 포함하는 해양 시스템을 개시한다. FLNG 플랜트는 천연 가스를 냉각 및 액화하여 LNG를 형성하거나, 또는 대안적으로 LNG를 가열 및 기화시킨다. 수 라이저 조립체는 FLNG 플랜트로부터 현수되어 심해에서 냉수를 취수하고, 이 냉수를 상방향으로 FLNG 플랜트까지 운반한다. 수 라이저 조립체는 대양 내로 하방향으로 돌출하여 다수의 스페이서들에 의해 상호 연결되는 튜브형 구조물을 포함한다. 스페이서들은 튜브형 구조물들 중 각각의 튜브형 구조물이 내부를 통해 배치되는 개구들을 갖는다. FLNG 플랜트에 연결되는 배열 또는 그루핑의 하나 이상의 튜브형 구조물들은 대양으로부터 FLNG 플랜트까지 물을 운반하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 예에서, 9 개의 튜브형 구조물들이 3×3 직사각형 배열로 배치되고, 필터들이 튜브형 구조물들의 각 저면 상에 제공된다. 필터들 중 하나의 필터가 시간이 경과함에 따라 폐색되는 경우, 나머지 튜브형 구조물들은 여전히 충분한 물을 FLNG 플랜트까지 운반할 수 있다.
그러나, 모든 튜브들이 동시에 폐색되는 것이 방지되어야 하는 것이 바람직하다. 더욱이, 공지된 배열의 튜브형 구조물들은 물이 대양으로부터 취수되는 중에 물의 유동장 (flow field) 에 바람직하지 않은 복합 (combined) 효과를 유발할 수 있다.
제 1 양태에서, 본 발명은 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체로서, 상기 취수 라이저 조립체는 길이 방향을 따라 일반적으로 나란히 뻗어 있는 적어도 제 1 튜브형 도관 및 제 2 튜브형 도관의 다발을 포함하고, 각 튜브형 도관은, 상기 길이 방향에서 보았을 때, 현수 수단을 포함하는 근위 부분, 그 다음의 연결 부분, 그 다음의 취수 섹션을 포함하는 원위 부분을 포함하고, 상기 원위 부분은 상기 각 튜브형 도관의 연결 부분과 제 1 원위 단부 사이에서 연장되고, 상기 연결 부분은 상기 근위 부분과 상기 원위 부분을 유체 연결시키고, 상기 제 1 및 제 2 튜브형 도관은 각각의 연결 부분과 협력작동하는 적어도 하나의 스페이서에 의해 상호 측방향으로 연결되고, 상기 제 1 튜브형 도관의 원위 부분의 적어도 일부는, 완전히 현수된 상태일 때, 상기 제 2 튜브형 도관보다 상기 길이 방향으로 더 연장되는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체를 제공한다.
이와 같은 수 라이저 조립체는 이와 같은 수 라이저 조립체가 현수되는 해상 구조물을 형성하기 위해 해상 구조물로부터 현수될 수 있다.
다른 양태들에서, 본 발명은 이와 같은 취수 라이저 조립체를 이용하는 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법 및 이와 같은 취수 라이저 조립체를 이용하는 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법을 제공한다.
액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법은,
- 해상 구조물에 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림을 공급하는 단계;
- 상기 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림의 적어도 일부로부터 열을 적어도 추출하는 것을 포함하는, 상기 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림의 상기 적어도 일부로부터 액화 탄화수소 스트림을 형성하는 단계;
- 취수 라이저 조립체를 통해 해상 구조물에 물을 공급하는 단계;
- 상기 취수 라이저 조립체를 통해 공급된 물의 적어도 일부에, 상기 탄화수소 함유 공급 스트림의 상기 적어도 일부로부터 제거되는 상기 열의 적어도 일부를 가하는 단계;
- 그 후 상기 물의 상기 적어도 일부를 폐기 (disposing) 하는 단계를 포함한다.
증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법은,
- 해상 구조물 상에 액화 탄화수소 스트림을 제공하는 단계;
- 상기 액화 탄화수소 스트림의 적어도 일부에 열을 가하는 것을 포함하는, 상기 액화 탄화수소 스트림의 상기 적어도 일부로부터 증기상 탄화수소 스트림을 형성하는 단계;
- 취수 라이저 조립체를 통해 상기 해상 구조물에 물을 공급하는 단계;
- 상기 취수 라이저 조립체를 통해 공급되는 상기 물의 적어도 일부로부터, 상기 액화 탄화수소 스트림의 상기 일부에 가하기 위한 상기 열의 적어도 일부를 인출하는 단계;
- 그 후, 상기 물의 상기 적어도 일부를 폐기하는 단계를 포함한다.
이하에서 본 발명은 예시로서 또한 첨부하는 비제한적 도면들을 참조하여 더 설명된다.
도 1 은 다수의 튜브형 도관들을 포함하는 취수 라이저 조립체를 구비하는 부유 액화 천연 가스 플랜트를 개략적으로 도시하고;
도 2 는 도 1 의 단면 평면 (2) 에서 라이저 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 3 은 도 1 의 단면 평면 (3) 에서 라이저 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 3a 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 도 1 에 표시된 단면 평면 (3) 에서 라이저 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 4 는 튜브형 도관들 중 하나의 튜브형 도관의 연결 부분의 일부 및 원위 부분의 일례를 개략적으로 도시하고;
도 5 는 도 4 에 도시된 원위 부분의 저면도를 개략적으로 도시하고;
도 6 은 완전히 현수된 경우의 다수의 튜브형 도관들의 부분들을 도시하는 취수 라이저 조립체의 원위 부품의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 도 1 의 단면 평면 (2) 에서 라이저 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 3 은 도 1 의 단면 평면 (3) 에서 라이저 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 3a 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 도 1 에 표시된 단면 평면 (3) 에서 라이저 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고;
도 4 는 튜브형 도관들 중 하나의 튜브형 도관의 연결 부분의 일부 및 원위 부분의 일례를 개략적으로 도시하고;
도 5 는 도 4 에 도시된 원위 부분의 저면도를 개략적으로 도시하고;
도 6 은 완전히 현수된 경우의 다수의 튜브형 도관들의 부분들을 도시하는 취수 라이저 조립체의 원위 부품의 사시도를 개략적으로 도시한다.
이 설명을 위해, 단일 도면부호가 선뿐만 아니라 그 선에서 운반되는 스트림에 할당될 것이다. 동일한 도면부호는 유사한 구성요소, 스트림 또는 선을 나타낸다.
본 발명은 길이 방향을 따라 일반적으로 나란히 뻗어 있는 적어도 제 1 튜브형 도관 및 제 2 튜브형 도관의 다발을 포함하고, 상기 다발의 제 1 튜브형 도관의 원위 부분의 적어도 일부는, 완전히 현수된 상태일 때, 제 2 튜브형 도관보다 상기 길이 방향으로 더 연장되는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체를 개시한다.
취수 라이저 조립체 내의 튜브형 도관들은 원위 부분에서 취수된 물을 근위 부분까지 운반하는 작용을 할 수 있다. 제 1 튜브형 도관의 원위 부분의 적어도 일부가, 완전히 현수된 상태일 때, 제 2 튜브형 도관보다 길이 방향으로 더 연장되는 적어도 제 1 튜브형 도관 및 제 2 튜브형 도관의 다발을 제공함으로써, 취수 라이저 조립체의 원위 부품에서의 폐색에 기인되는 근위 부분으로 운반되는 물의 완전 차단의 우려가 감소된다.
첫째, 적어도 2 개의 튜브형 도관들을 제공함으로써, 2 개의 튜브형 도관들 중 하나의 튜브형 도관이 그 원위 부분에서 취수로부터 봉쇄되는 경우에도, 취수 라이저 조립체의 원위 단부로부터 취수 라이저 조립체의 근위 단부까지의 물 공급이 여전히 가능하다는 것이 달성된다.
둘째, 제 2 튜브형 도관보다 길이 방향으로 더 연장되는 제 1 튜브형 도관의 원위 단부를 구비하는 취수 라이저 조립체를 작동시킴으로써, 2 개의 튜브형 도관들이 동시에 (예를 들면, 단일의 원인에 의해) 봉쇄될 우려가 감소된다.
더욱이, 설명된 방식으로 튜브형 도관들의 원위 부분들을 어긋나게 함으로써, (동일한 수심에서) 인접하는 라이저의 취수구가 더 이격되므로 각 튜브형 도관의 각 취수 섹션 내로의 유입은 더욱 독립적으로 거동한다. 이것에 의해, 튜브형 도관 당 '유입 장 (inflow field)'이 다발 내의 다른 튜브형 도관(들)의 '유입 장'에 의해 거의 영향을 받지 않는 것이 달성된다.
제 2 튜브형 도관에 대한 제 1 튜브형 도관의 원위 부분의 이와 같은 배치에 의해, 원위 부분들의 청소 및/또는 검사가 또한 용이해질 것이다.
명확하게, 취수 라이저 조립체는 2 개를 초과하는 튜브형 도관들, 예를 들면, 4 개의 모서리의 각각에 적어도 하나의 튜브형 도관을, 그리고 2 개 모서리의 세트들 사이에 하나의 튜브형 도관을 갖는 직사각형 단면 패턴으로 배치되는 8 개 또는 9 개의 튜브형 도관들의 다발에 기초할 수 있다. 대안적으로, 튜브형 도관들은 동심 및/또는 원형 패턴으로 배치될 수 있다. 튜브형 도관들의 수를 증가시킴으로써, 작동 상의 봉쇄의 위험이 더 감소될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태가 채용될 수 있는 해양 시스템 (100) 의 일례를 도시한다. 이 예의 해양 시스템 (100) 은, 여기서 부유 구조물 형태로 묘사된, 해수면 (104) 상의/내의 해상 구조물 (102) 을 포함한다. 해상 구조물 (102) 은 하나의 예로서 부유 액화 천연 가스 (FLNG) 플랜트를 포함할 수 있다. FLNG 플랜트는 천연 가스를 냉각 및 액화시킬 수 있고, 또는 대안적으로 LNG를 가열 및 기화시킬 수 있다.
취수 라이저 조립체 (105) 는 완전히 현수된 상태로 해상 구조물 (102) 로부터 현수된다. 취수 라이저 조립체 (105) 는 대양으로부터 플랜트까지 물을 운반하기 위해 사용될 수 있다. 취수 라이저 조립체 (105) 는 적어도 제 1 튜브형 도관 (106A) 및 제 2 튜브형 도관 (106B) 의 다발 (106) 을 포함한다. 이 튜브형 도관들은 심해에서 냉수 (140) 를 취수할 수 있고, 또 이 냉수를 상방향으로 해상 구조물 (102) 까지 운반할 수 있다. 냉수는 해상 구조물 (102) 상에서 수행되는 공정에 열을 가하거나 공정으로부터 열을 제거하기 위한 열 교환기에 투입될 수 있다. 열 교환기의 출구로부터의 가열되거나 냉각된 해수는 수면에서 다시 대양으로 배출될 수 있고, 또는 대안적으로는 배출 시스템에 의해 다시 심해로 운반될 수 있다.
일반적으로 제 1 및 제 2 튜브형 도관들 (106A,106B) 은 길이 방향을 따라 나란히 뻗어 있다. 길이 방향으로 보았을 때, 튜브형 도관들의 각각은 근위 부분 (107), 그 다음의 연결 부분 (108), 그 다음의 원위 부분 (109) 을 갖는다. 튜브형 도관들의 원위 부분들은 함께, 완전히 현수된 때, 취수 라이저 조립체의 원위 부품을 형성한다. 바람직하게, 취수 라이저 조립체의 원위 부품은 대양저 (ocean floor; 103) 로부터 이격된 상태로 수하 (hang) 된다. 일례로서, 취수 라이저 조립체의 원위 부품은 해수면 (104) 으로부터 약 130 ~ 170 m 의 깊이 (D) 에 수하되지만, 취수 라이저 조립체는 다른 깊이에서도 사용될 수 있다.
근위 부분 (107) 은 튜브형 도관을 해상 구조물 (102) 로부터 현수시키는 현수 수단을 포함한다. 해류로 인해, 튜브형 구조물들 (106) 은 수직으로부터 최대 약 40 도 정도까지 편향될 수 있다 (도시되지 않음). 이와 같은 편향을 수용하기 위해, 튜브형 구조물들 (106) 은 스위블 조인트, 볼 조인트, 라이저 행거 (riser hanger), 또는 다른 피봇 가능한 또는 힌지 가능한 커플링을 통해 해상 구조물로부터 현수될 수 있다. 가요성 하중 전달 요소 및 물을 운반하기 위한 호스를 포함하는 특히 적절한 라이저 행거 구조물을 기재하고 있는 US 특허 7,318,387이 특히 참조된다.
이하에서 취수 섹션을 포함하는 원위 부분 (109) 의 일례에 대해 도 4 및 도 5 를 참조하여 설명한다. 원위 부분 (109) 은 제 1 원위 단부와 연결 부분 (108) 사이에서 연장된다. 연결 부분은 근위 부분 (107) 과 원위 부분 (109) 을 유체 연결시킨다. 도 1 에서, 제 1 튜브형 도관 (106A) 의 원위 부분 (109) 의 적어도 일부가 제 2 튜브형 도관 (106B) 보다 길이 방향으로 더 연장하는 것을 볼 수 있다.
지금까지 단지 2 개의 튜브형 도관들 (106A, 106B) 이 설명되었으나, 다발 (106) 은 더 많은 수를 포함할 수 있다. 도 2 는, 하나의 특정 실시형태에 따라, 3×3 직사각형 배열로 배치되는 9 개의 튜브형 도관들 (106A ~ 106I) 을 위한 예시적 접근법 또는 구성을 도시한다. 이 도면은 다수의 튜브형 도관들을 통한 도 1 의 단면 평면 (2) 을 따라 취한 단면도이다. 이 배열은 주변을 따른 8 개의 튜브형 구조물 및 중심에 하나의 튜브형 구조물을 갖는다. 중심의 튜브형 도관 (106E) 은 스페이서들을 위한 구조적 지지 구조물로서 기능할 수 있다. 중심의 튜브형 도관 (106E) 은 물을 수면까지 운반할 수 있거나 또는 할 수 없다 (즉, 취수 라이저로서의 기능을 할 수 있거나 또는 할 수 없다).
하나의 특정 실시형태에서, 주변을 따르는 8 개의 튜브형 도관들은 d 크기의 외경을 가질 수 있다. 구조적 튜브형 도관, 본 예에서 중심 튜브형 도관 (106E) 은 d 보다 더 작은 외경을 가질 수 있다. 주변을 따르는 8 개의 튜브형 구조물들은 약 1 개의 외경 (d) 의 거리만큼 등간격으로 이격될 수 있다. 따라서, 이 실시예에서, 튜브형 도관들 (106A ~ 106I) 은 약 2d의 그리드 간격을 구비하는 정사각형 그리드 패턴으로 위치된다.
다시 도 1 을 참조하면, 다발 (106) 을 형성하기 위해, 제 1 및 제 2 튜브형 도관들 (106A,106B) 은 튜브형 도관들의 각각의 연결 부분 (108) 과 협력하는 적어도 하나의 스페이서 (110A; 110B, 110C) 에 의해 측방향으로 서로 연결된다. 이와 같은 스페이서들에 의해, 튜브형 도관들은 물리적으로 함께 관련되거나 또는 연결된다. 하나의 실시형태에서, 튜브형 구조물들이 상호 충돌하는 것을 방지하기 위해 충분한 스페이서들이 제공될 수 있다.
도 3 은, 하나의 특정 실시형태에 따라, 3×3 직사각형 배열로 배치되는 9 개의 튜브형 도관들 (106A ~ 106I) 을 위한 예시적 스페이서 (110A) 를 도시한다. 이 도면은 스페이서 (110A) 및 다수의 튜브형 도관들을 통한 도 1 의 단면 평면 (3) 을 따라 취한 단면도이다. 스페이서는 하나 이상의 다수의 상호 연결된 안내 슬리브들 (306A ~ 306D 및 306F ~ 306I) 을 각각 포함할 수 있고, 안내 슬리브를 통해 튜브형 도관들 (106A ~ 106D 및 106F ~ 106I) 중 각각의 튜브형 도관이 배치된다. 바 (bar; 307) 는 상호 연결부를 형성한다. 바 (307) 중 적어도 하나의 바는 중심 튜브형 도관 (106E) 에 고정 연결된다. 대안적 실시형태에서, 중심 튜브형 도관 (106E) 도 안내 슬리브를 통과하고, 이 경우 스페이서 (110A) 는 해상 구조물 (102) 에 연결되는 로드, 와이어, 체인과 같은 대안적 수단에 의해 지지되어야 한다.
안내 슬리브는 이 안내 슬리브 내에 배치되는 튜브형 도관과 슬라이딩식으로 (slidingly) 결합한다. 각 안내 슬리브 (306) 는 구경 (301) 을 한정할 수 있고, 이 구경은 긴 튜브형 도관들 중 하나가 안내 슬리브를 자유롭게 통과할 수 있게 하고, 바람직하게는 수평 축선을 중심으로 긴 튜브형 도관들의 제한된 회전을 허용한다. 수평 축선은 스페이서 (110A) 의 대칭면 내에 놓여 있는 축선이고, 이 대칭면은 구경 (301) 을 통한 통로의 길이 방향에 대해 수직이다.
스페이서 (110A) 는 길이 방향을 따라 제 1 및 제 2 튜브형 도관들 (106A, 106B) 에 대해 슬라이딩식으로 병진 운동할 수 있다. 이런 식으로, 제 1 및 제 2 튜브형 도관들은, 예를 들면, 교체될 필요가 있는 경우에, 하나의 스페이서 (110A) 로부터 인출될 수 있다.
도 3a 는 하나의 실시형태에 따라 9 개의 튜브형 구조물이 동심의 배열로 배치되는 대안적 실시형태를 도시한다. 이 경우, 동심의 배열은 원형이다. 대안적으로, 이 배열은 타원형, 장원형, 별형, 삼각형 등일 수 있다. 더욱이, 도 3 에 도시된 스페이서의 안내 슬리브 (306) 를 상호 연결하는 바 (307) 는 프레임에 의해 또는 안내 슬리브 (306) 를 나타내는 또는 안내 슬리브를 지지할 수 있는 구멍을 구비하는 중실체 (solid body) 로 의해 교체할 수 있다. 이는 또한 직사각형 배열 또는 다른 다발 패턴에 적용될 수 있다.
도 4 는 원위 부분 (109) 및 연결 부분 (108) 의 일부를 포함하는 튜브형 도관들 (106A) 중 하나의 튜브형 도관의 하단부의 일례의 상세도를 도시한다. 안내 원통체 (408) 가 연결 부분 (108) 의 섹션의 주위에 끼워맞춤되어 스페이서들 (110) 중 하나의 스페이서와 맞물릴 수 있다. 이와 같은 안내 원통체 (408) 는 연결 부분 (108) 과 다른 재료로 구성될 수 있다. 안내 원통체가 연결 부분 (108) 및/또는 안내 슬리브들보다 더 신속하게 마모되는 것을 보장하기 위해, 안내 원통체는 연결 부분 (108) 의 재료 및/또는 안내 슬리브들의 내측의 재료보다 낮은 경도의 재료인 것이 바람직하다. 연결 부분은 커넥터들 (409) 에 의해 연속하여 연결되는 다수의 파이프들을 포함할 수 있다. 안내 원통체의 내경은 튜브형 연결 부분들의 외경에 적절히 스너그 피팅 (snugly fitting) 된다. 안내 원통체의 벽 두께는 외경에 따라 1.5 ~ 3 인치가 적절하다 (통상 직경이 커지면 벽 두께도 커진다).
원위 부분 (109) 의 취수 섹션 (403) 은 취수 섹션 (403) 을 따라 분포되는 취수 개구들 (405) 을 구비한다. 실시형태들에서, 연결 부분 (108) 에는 취수 개구가 없다. 바람직하게, 취수 섹션 (403) 은 길이 축선 (L) 의 주위를 둘러싸는 측벽 (404) 을 갖는 튜브형 섹션을 포함한다. 이것에 의해, 제 1 횡단면적 (A1) 을 갖는 구경 (402) 을 구비하는 유동 통로가 길이 방향 (L) 으로 한정된다. 본 실시형태에서, 취수 개구 (405) 는 측벽 (404) 을 통한 다수의 관통공으로서 제공된다. 각 관통공은, 유동 통로 내로의 횡방향 접근 포트를 한정하고, 또한 작동 중에 대양으로부터 유동 통로 내로의 냉수 (140) 의 횡방향 유동을 허용한다.
다수의 관통공 (405) 을 통하는 유동 면적에 의해 한정되는 총 입구 면적은 제 1 횡단면적 (A1) 보다 더 큰 것이 적합하다. 이것에 의해, 취수 섹션 (403) 의 바로 외측의 대양으로부터 냉수 (140) 의 취수 속도는 최대 허용 가능한 속도 미만으로 유지될 수 있고 (하나의 예에서, 최대 허용 가능한 취수 속도는 0.5 m/초임), 튜브형 도관의 내측의 물의 유속은 최대 허용 가능한 취수 속도를 초과할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 총 입구 면적은 A1 의 5 배보다 크다. 총 입구 면적은 A1 의 50 배보다 작은 것이 적합하고, A1 의 10 배보다 작은 것이 바람직하다.
측벽 (404) 을 따라 비교적 긴 길이에 걸쳐 관통공들 (405) 을 분포시킴으로써, 원위 부분의 직경은 비교적 작게 유지될 수 있다. 이것에 의해, 튜브형 도관들을 길이 방향을 따라 슬라이딩시키는 것에 의한 튜브형 도관들의 각각의 후퇴가 용이해질 수 있다.
관통공들 (405) 은 측벽 (404) 의 주위의 둘레의 대부분에 걸쳐 분포되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 관통공들 (405) 이 다양한 반경 방향으로 접근될 수 있으므로, 다발 내의 다수의 취수 섹션들에 의해 유발되는 유동 장 (flow field) 내에서의 협조 효과 (concerted effect) 가 더 감소된다. 그 결과, 최고 속도로 유동하는 냉수의 체적은 길이 방향을 따르는 방향에서의 취수에 비해 비교적 작다.
더욱이, 취수 개구들 (405) 이 취수 섹션 (403) 의 길이 방향을 따라서 뿐만 아니라 둘레에 걸쳐서도 분포되는 경우, 관통공들의 폐색에 기인되는, 근위 부분 (107) 으로 운반되는 물의 완전 차단의 우려가 더 감소된다.
하나의 특정 예에서, 취수 섹션 (403) 의 튜브형 섹션은 X70의 강 등급을 갖는 탄소강 또는 이것의 등가물로 제작된다. 이것은 약 42 인치의 외경 및 약 1.5 인치의 벽 두께를 가질 수 있다. 관통공들 (405) 은 측벽 (404) 을 통해 드릴링될 수 있다. 각 관통공 (405) 은 대형 바다 생물의 진입을 방지하기 위해 직경이 10 cm 보다 작은 것이 바람직하다. 각 관통공 (405) 은 비교적 소형 입자들의 축적에 의한 폐색을 방지하고 또한 큰 수압 차를 방지하기 위해 직경이 1 cm 보다 큰 것이 바람직하다. 하나의 예에서, 관통공들 (405) 의 직경은 약 5 cm 로 선택되었다.
더욱이, 원위 부분 (109) 은 둥근 선단부를 제공하기 위해 원위 단부 (401) 에 슈우 피이스 (shoe piece; 410) 를 포함할 수 있다. 실시형태들에서, 슈우 피이스 (410) 는 원위 부분 (109) 의 측벽 (404) 에 끼워맞춤될 수 있다. 슈우 피이스는 그 평면 내에 길이 방향을 갖는 취수 섹션으로부터 하방향으로 돌출하는 평평한 피이스 (411) 를 포함할 수 있다. 슈우 피이스 (410) 는 취수 섹션 (403) 의 튜브형 하단부에서의 취수를 방지하기 위해 길이 방향 (L) 에 대해 수직하게 연장하는 배플 플레이트 (412) 를 더 포함할 수 있다. 필요에 따라, 배플 플레이트 (412) 는 유동 통로 (402) 에 대한 제한된 물의 접근을 촉진하기 위해 하나 이상의 더 작은 관통공 (115) 을 구비할 수 있다. 이 관통공 (115) 은 측벽 (404) 의 관통공 (405) 과 동일하거나 유사한 크기일 수 있다. 평평한 피이스 (411) 는 하방향으로 돌출하는 반원형 또는 반 장원형 (semi-oval) 외측 윤곽을 가질 수 있다.
길이 방향에 대한 원위 단부 (401) 의 평면도를 제공하는 도 5 에 도시된 바와 같이, 제 2 및 제 3 평평한 피이스 (421, 431) 가 또한 제공될 수 있다. 제 2 및 제 3 평평한 피이스 (421, 431) 와 함께 평평한 피이스 (411) 는 평평한 피이스들이 만나는 교선에 의해 한정되는 중심 축선 (CA) 으로부터 반경 방향 외측으로 돌출하는 평평한 피이스들로 십자형 구조를 형성할 수 있다. 필요에 따라, 바람직하게는 또한 중심 축선으로부터 반경 방향으로 연장되는 더 많은 평평한 피이스들이 제공될 수 있다.
도 6 은 취수 라이저 조립체 (105) 의 원위 부품의 사시도를 개략적으로 도시하고, 또한 엇갈리게 배치되는 원위 부분들 (109) 을 도시한다. 본 실시예는 제 1 튜브형 도관 (106A) 및 제 2 튜브형 도관 (106B) 을 포함하는 8 개의 튜브형 도관들의 다발 (106) 을 보여준다. 모두 8 개의 튜브형 요소들의 도시된 부분들은 각각 동일한 구성요소들을 구비하는 동일한 설계이다. 스페이서 (110) 는 중심 지지 로드 (606) 에 고정 연결된다. 중심 지지 로드 (606) 는 길이 방향을 따라 하방향으로 돌출하고, 또한 보조 스페이서 (610) 의 보조 부분들을 고정 지지한다. 스페이서 (110) 는 8 개의 안내 슬리브 (603) 를 포함하지만, 다른 실시형태에서 더 적은 수가 설치될 수 있다. 보조 스페이서는, 아암 (607) 에 의해 상호 연결되는, 8 개의 안내 슬리브들 (603) 과 동일한 설계의 4 개의 보조 안내 슬리브 (613) 를 포함한다.
이 특정 예에서, 각 안내 슬리브 (603) 는 제 1 및 제 2 튜브형 도관들 (106A, 106B) 의 근위 부분을 향하는 상측 부분 (604) 및 제 1 튜브형 도관 (106A) 의 원위 부분 (109) 을 향하는 하측 부분 (605) 을 포함한다. 하측 부분 (605) 은 원통 형상이고, 제 1 튜브형 요소 (106A) 를 포위한다. 튜브형 요소 (106A) 는 전술된 바와 같은 안내 원통체 (408) 를 선택적으로 구비한다. 상측 부분 (604) 은 원통 형상의 하측 부분 (605) 보다 넓은 개구를 갖는 깔때기 형상이다. 보조 안내 슬리브 (613) 는 유사한 상측 부분 (614) 및 하측 부분 (615) 을 갖는다. 이 설계는, 바람직하게는 둥근 선단부를 제공하는 원위 단부들에서 슈우 피이스들과 조합하여, 튜브형 도관이 인출된 후 그것의 재삽입을 용이하게 한다.
도 6 의 예에서, 제 1 튜브형 도관 (106A) 을 포함하는 8 개의 튜브형 도관들 중 4 개의 튜브형 도관들의 원위 부분 (109) 은 제 2 튜브형 도관 (106B) 을 포함하는 4 개의 나머지 튜브형 도관들보다 길이 방향 (L) 으로 더 연장된다. 따라서, 제 1 튜브형 도관 내의 원위 부분 (109) 이 제 1 원위 단부 (401) 와 제 1 튜브형 도관의 연결 부분 사이에서 길이 (L1) 에 걸쳐 연장되고, 제 2 튜브형 도관 내의 원위 부분이 제 2 원위 단부 (601) 와 제 2 튜브형 도관의 연결 부분 사이에서 길이 (L2) 에 걸쳐 연장되면, 제 1 원위 단부 (401) 는 제 2 원위 단부 (601) 보다 길이 방향으로 최소 L1 만큼 더 연장된다. 따라서, 제 1 튜브형 도관 (106A) 의 원위 부분들 (109) 은 (길이 방향에 대해 수직한 평면 내에서) 측방향으로 제 2 튜브형 도관 (106B) 의 어떤 부품과도 중첩되지 않는 적어도 일부를 갖는다.
원위 단부 (401) 로부터 최하측 스트링 커넥터 (409) 까지의 총 길이는 5 ~ 20 m 일 수 있다. 하나의 예에서, 이 길이는 약 14 m 이다. 하나의 예에서 취수 섹션 (403) 의 길이는 8.5 m 였고, 선택적인 안내 원통체 (408) 의 길이는 약 3.4 m 였다.
본 예의 모든 튜브형 도관들은, 검사, 교환 또는 수리를 위해 안내 슬리브들로부터 인출되는 것과 대조적으로, 취수 작업을 위해 완전히 현수되는 것에 주목해야 한다.
하나의 실시형태에서, 해상 구조물 (102) 에 충분한 냉각수를 제공하기 위해, 다발 내의 튜브형 도관의 각각은 동시에 작동될 필요가 없을 수 있다. 따라서, 튜브형 도관들 중 하나 이상의 튜브형 도관은 여분의 취수 라이저로서 기능할 수 있다.
필요에 따라, 추가의 필터가 원위 부분들 (109) 의 각각에 선택적으로 결합될 수 있다.
필요에 따라, 설명된 취수 라이저 조립체들 중 하나를 초과하는 취수 라이저 조립체가 단일 해상 구조물로부터 현수될 수 있다.
임의의 수의 또는 모든 튜브형 도관들은 와류 유발 진동 억제 수단을 구비할 수 있다. 예가, 예를 들면, WO 2010/085302에 기재되어 있다.
전술한 취수 라이저 조립체는 해상 구조물 상에서 실행되는 임의의 공정에 공정수 (process water) 를 공급하기 위해 사용될 수 있다.
하나의 특정 예에서, 취수 라이저 조립체는,
- 해상 구조물에 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림을 공급하는 단계;
- 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림의 적어도 일부로부터 열을 적어도 추출하는 것을 포함하는, 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림의 적어도 일부로부터 액화 탄화수소 스트림을 형성하는 단계;
- 취수 라이저 조립체를 통해 해상 구조물에 물을 공급하는 단계;
- 탄화수소 함유 공급 스트림의 상기 적어도 일부로부터 제거되는 열의 적어도 일부를 취수 라이저 조립체를 통해 공급되는 물의 적어도 일부에 추가하는 단계;
- 그 후, 상기 물의 상기 적어도 일부를 폐기하는 단계를 포함하는, 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법에 사용될 수 있다.
액화 탄화수소 스트림의 주지된 예는 액화 천연 가스의 스트림이다. 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림, 특히 천연 가스 스트림으로부터 열을 추출하기 위해, 뿐만 아니라 액화 탄화수소 스트림의 생성과 함께 종종 수행되는 공급 스트림으로부터 불필요한 오염물 및 구성성분의 제거와 같은 다른 처리 단계들을 위해 다양한 적절한 설비 및 라인 업이 본 기술 분야에서 이용 가능하고, 본 명세서에서 추가로 설명될 필요는 없다.
다른 특정 실시예에서, 취수 라이저 조립체는,
- 해상 구조물 상에서 액화 탄화수소 스트림을 제공하는 단계;
- 액화 탄화수소 스트림의 적어도 일부에 열을 가하는 것을 포함하는, 액화 탄화수소 스트림의 상기 적어도 일부로부터 증기상 탄화수소 스트림을 형성하는 단계;
- 취수 라이저 조립체를 통해 해상 구조물에 물을 공급하는 단계;
- 취수 라이저 조립체를 통해 공급되는 물의 적어도 일부로부터 액화 탄화수소 스트림의 상기 부분에 가하기 위한 상기 열의 적어도 일부를 취출하는 단계;
- 그 후, 상기 물의 적어도 일부를 폐기하는 단계를 포함하는, 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법에 사용될 수 있다.
이미 액화된 탄화수소 스트림을 재가스화 (regasification) 또는 기화하기 위해 또한 이와 같은 액화 탄화수소 스트림에 열을 가하기 위해 다양한 적절한 설비 및 라인 업이 본 기술 분야에서 이용 가능하고, 본 명세서에서 추가로 설명될 필요는 없다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 많은 다양한 방식으로 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
Claims (12)
- 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체로서,
상기 취수 라이저 조립체는 길이 방향을 따라 일반적으로 나란히 뻗어 있는 적어도 제 1 튜브형 도관 및 제 2 튜브형 도관의 다발을 포함하고,
각 튜브형 도관은, 상기 길이 방향에서 보았을 때, 현수 수단을 포함하는 근위 부분, 그 다음의 연결 부분, 그 다음의 취수 섹션을 포함하는 원위 부분을 포함하고,
상기 원위 부분은 각각의 상기 튜브형 도관의 연결 부분과 제 1 원위 단부 사이에서 연장되고,
상기 연결 부분은 상기 근위 부분과 상기 원위 부분을 유체 연결시키고,
상기 제 1 및 제 2 튜브형 도관은 각각의 상기 연결 부분과 협력작동하는 적어도 하나의 스페이서에 의해 상호 측방향으로 연결되고,
상기 제 1 튜브형 도관의 원위 부분의 적어도 일부는, 완전히 현수된 상태일 때, 상기 제 2 튜브형 도관보다 상기 길이 방향으로 더 연장되는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 튜브형 도관의 원위 부분은 상기 제 1 튜브형 도관의 연결 부분과 제 1 원위 단부 사이에서 길이 L1 에 걸쳐 연장되고,
상기 제 2 튜브형 도관의 원위 부분은 상기 제 2 튜브형 도관의 연결 부분과 제 2 원위 단부 사이에서 길이 L2 에 걸쳐 연장되고,
상기 제 1 원위 단부는 상기 제 2 원위 단부보다 상기 길이 방향으로 최소 L1 만큼 더 연장되는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 취수 섹션은 상기 취수 섹션을 따라 분포되는 취수 개구들을 구비하고, 상기 연결 부분은 취수 개구가 없는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 3 항에 있어서,
상기 취수 개구들은 상기 취수 섹션의 길이 및 외주를 따라 분포되는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 스페이서는 상기 길이 방향을 따라 상기 제 1 및 제 2 튜브형 도관에 대해 슬라이딩식으로 병진 운동할 수 있어서, 상기 제 1 및 제 2 튜브형 도관들은 상기 적어도 하나의 스페이서로부터 후퇴될 수 있는, 해상 구조물로부터 현수되는 취수 라이저 조립체. - 제 5 항에 있어서,
상기 스페이서는 상기 제 1 튜브형 도관과 슬라이딩식으로 결합하는 안내 슬리브를 포함하고, 상기 안내 슬리브는 상기 제 1 및 제 2 튜브형 도관의 근위 부분을 향하는 상측 부분 및 상기 제 1 및 제 2 튜브형 도관의 원위 부분을 향하는 하측 부분을 포함하고,
상기 하측 부분은 상기 제 1 튜브형 요소를 포위하는 원통 형상이고,
상기 상측 부분은 상기 원통 형상의 하측 부분보다 넓은 개구를 갖는 깔때기 형상인, 해상 구조물로부터 현수되는 취수 라이저 조립체. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 취수 섹션은, 상기 길이 축선의 주위를 둘러싸서 제 1 횡단면적을 갖는 구경 (aperture) 을 구비하는 상기 길이 방향으로의 유동 통로를 한정하는 측벽을 갖는 튜브형 섹션을 포함하고,
상기 측벽은 다수의 관통공들의 형태로 취수 개구들을 구비하고,
각 관통공은 상기 유동 통로 내로의 물의 횡방향 유동을 허용하기 위해 상기 유동 통로 내로의 횡방향 접근부를 한정하는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 7 항에 있어서,
상기 다수의 관통공들에 의해 한정되는 총 면적은 상기 제 1 횡단면적보다 큰, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원위 부분은 원위 단부에 둥근 선단부를 제공하는 슈우 피이스 (shoe piece) 를 포함하는, 해상 구조물로부터 현수될 수 있는 취수 라이저 조립체. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 수 라이저 조립체가 현수되는 해상 구조물.
- 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법으로서,
- 해상 구조물에 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림을 공급하는 단계;
- 상기 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림의 적어도 일부로부터 열을 적어도 추출하는 것을 포함하는, 상기 증기상 탄화수소 함유 공급 스트림의 상기 적어도 일부로부터 액화 탄화수소 스트림을 형성하는 단계;
- 상기 해상 구조물로부터 현수되는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 취수 라이저 조립체를 통해 상기 해상 구조물에 물을 공급하는 단계;
- 상기 취수 라이저 조립체를 통해 공급된 물의 적어도 일부에, 상기 탄화수소 함유 공급 스트림의 상기 적어도 일부로부터 제거되는 상기 열의 적어도 일부를 가하는 단계;
- 그 후, 상기 물의 상기 적어도 일부를 폐기 (disposing) 하는 단계를 포함하는, 액화 탄화수소 스트림을 생성하는 방법. - 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법으로서,
- 해상 구조물 상에 액화 탄화수소 스트림을 제공하는 단계;
- 상기 액화 탄화수소 스트림의 적어도 일부에 열을 가하는 것을 포함하는, 상기 액화 탄화수소 스트림의 상기 적어도 일부로부터 증기상 탄화수소 스트림을 형성하는 단계;
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 취수 라이저 조립체를 통해 상기 해상 구조물에 물을 공급하는 단계;
- 상기 취수 라이저 조립체를 통해 공급되는 상기 물의 적어도 일부로부터 상기 액화 탄화수소 스트림의 상기 일부에 가하기 위한 열의 적어도 일부를 인출하는 단계;
- 그 후, 상기 물의 상기 적어도 일부를 폐기 (disposing) 하는 단계를 포함하는, 증기상 탄화수소 스트림을 생성하는 방법.
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