NO310605B1 - Fremgangsmåte og anordning ved offshore lasting av hydrokarboner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon til et dynamisk posisjonert fartøy som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, hvor hydrokarbonene føres gjennom minst to bøyelige rør som henger i adskilte buer fra lossestasjonen til fartøyet.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon til et dynamisk posisjonert fartøy som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, hvor hydrokarbonene føres gjennom minst to bøyelige rør som henger i adskilte buer fra lossestasjonen til fartøyet.

Ved utvinning av hydrokarboner fra reservoarer som befinner seg under havbunnen, er det ofte ønskelig å laste hydrokarbonene til et fartøy for lagring eller frakt til land. Denne lastingen kan skje fra en flytende lagerbøye, en fast eller flytende lagertank, eller fra produksjonsutstyr som befinner seg på havbunnen. Fartøyet kan være et tankskip, men det kan også være en annen konstruksjon, eksempelvis en flytende plattformkonstruksjon.

Under lastingen kan fartøyet holdes i ro med forankring eller dynamisk posisjonering. Ved dynamisk posisjonering detekterer sensorer hele tiden fartøyets posisjon og bevegelser, og på bakgrunn av signaler fra sensorene, styres propeller som bringer fartøyet til ønsket posisjon. Ved lasting til et dynamisk posisjonert skip er det nødvendig at skipet ligger med baugen mot den rådende bølgeretning, eventuelt rådende vindretning, og for å kunne laste under alle værforhold, må skipet derfor kunne dreies 360° under lastingen. Ved lasting til andre typer fartøyer enn skip vil det kunne være tilsvarende behov for å kunne dreie fartøyet. Dersom været blir for dårlig, og fartøyets bevegelser blir for store, løsnes koblingene mellom rørene og fartøyet, slik at rørene eller koblingene ikke skal skades.

Ved lastingen benyttes ett eller flere rør som må være bøyelige, idet fartøyet på grunn av sjøens bevegelser aldri vil ligge helt i ro. På grunn av krav til styrke, er rørene likevel forholdsvis stive, og må behandles med forsiktighet. Dersom det ikke gjøres noe for å forhindre det, vil den nevnte dreingen av fartøyet under en dynamisk posisjonering føre til at røret eller rørene vris, og dersom det er flere rør, vil rørene kunne berøre hverandre og gni mot hverandre og påføre hverandre siderettede krefter, hvilket kan føre til at rørene skades.

GB 2 168 939 beskriver lasting av hydrokarboner fra et rørsystem på havbunnen til et skip via et stigerør som inneholder flere rør. Stigerøret strekker seg fra et fundament på havbunnen til en bøye som via en multisvivel kan forbindes til en arm på skipet. Multisvivelen inneholder flere konsentriske ringrom, som på svivelens underside er forbundet til hvert sitt rør, og på multisvivelens overside er forbundet til rør som fører hydrokarbonene videre til skipet. Hydrokarbonene i de forskjellige rørene kan dermed føres adskilt gjennom multisvivelen, samtidig som skipet tillates å dreie. Det ovennevnte problem forbundet med gnidning og siderettede krefter mellom rørene på grunn av at de berører hverandre ved en dreiing av fartøyet er dermed løst. Multisvivelen med flere konsentriske ringrom er imidlertid en komplisert og kostbar innretning, og det er derfor ønskelig å kunne løse problemet på en enklere og rimeligere måte.

GB 2 173 160 beskriver lasting av hydrokarboner fra et rørsystem på havbunnen til et skip via et stigerør som i sin nedre ende er forsynt med en vekt, og i sin øvre ende er forsynt med et flytelegeme. Stigerøret ligger normalt under vann. Ved lasting hales stigerøret opp til skipet, hvor det tilkobles en arm via en svivel, som tillater dreiing av skipet uten at stigerøret dreies. Stigerøret inneholder kun ett rør, og problemet med gnidning og siderettede krefter mellom rørene ved en dreiing av fartøyet eksisterer således ikke.

NO B 147 868 beskriver lasting av hydrokarboner fra et rørsystem på havbunnen til et skip via stigerør som leder til en senkekasse. Senkekassen bærer tre koaksiale rørkoblinger, som danner adskilte gjennomføringer for en verktøyinnføirngsledning, en lasterørledning og en sikkerhetsrørledning fra senkekassen til skipet. Det tillates dermed en dreiing av skipet, og problemet med gnidning og siderettede krefter mellom rørene er dermed løst. Den beskrevne rørkoblingen er imidlertid en komplisert innretning.

NO 150 791 beskriver lasting av hydrokarboner fra et rørsystem på havbunnen til et skip via et stigerør som inneholder flere rørledninger, og som ender i en undersjøisk bøye. Fra bøyen er bøyelige rør ført på skrå oppover, over en buet overflate av bøyen, og deretter i nedoverhengende buer, som antar form av kjedelinjer, og videre til skipet. De forskjellige rørene har forskjellig lengde, slik at de enkelte kjedelinjene holdes adskilt, slik at muligheten for gnidning og/eller sammenfiltring mellom produksjonsledningene reduseres. Stigerørsystemet oppgis å oppvise en fremragende føyelighet som kompenserer for fartøyets normale duve-, stampe,- rulle-, og avdriftsbevegelser samt enhver normal turbulens like under overflaten. Problemet med innbyrdes berøring og krefter mellom rørene ved en dreiing av fartøyet er imidlertid ikke omtalt, og de beskrevne innretninger vil heller ikke kunne løse dette problemet.

NO 154 993 beskriver lasting av hydrokarboner fra et rørsystem på havbunnen til et skip via ett eller flere bøyelige rør eller slanger med en bøye i sin øvre ende. Ved tilkobling før lasting hales bøyen opp til skipet, hvor det tilkobles en arm via en svivel, som tillater dreiing av skipet uten at røret eller slangen dreies. Dersom det benyttes flere enn ett bøyelig rør eller slange, benyttes en multisvivel. Problemet med gnidning og siderettede krefter mellom rørene ved en dreiing av skipet er dermed løst, men som nevnt er en multisvivel en komplisert og kostbar innretning.

US 5288253 viser overføring av fluid fra en neddykket lastebøye til en svivelkonstruksjon i et fartøy. Fluidet føres gjennom en eller flere slanger til fartøyet, men slangene er tilkyttet en felles svivelkonstruksjon og er ikke utstyrt med en svivel for hver slange. De fluidførende slangene har ikke svivelkonstruksjoner i den enden som løper inn mot lastebøyen.

NO 871005 beskriver et laste/losse system for overføring av fluid mellom et dynamisk posisjonert skip og en undervannsstruktur som i en utføringsform kan være en neddykket bøye. Fluidet overføres mellom fartøyet og bøyen gjennom en slange som er festet til undervannsstrukturen ved en svivelforbindelse. Det er i publikasjonen ikke spesifisert hvordan ledningen er festet om bord på fartøyet. Det er heller ikke foreslått at lastingen/lossingen kan foregå med bruk av mer enn en slange.

Arrangementet i WO 9730887 viser en alternativ måte til å unngå sammenfiltring av fluidførende slanger og fortøyningsliner.

Det er også kjent lasting av hydrokarboner fra en undersjøisk bøye til et dreiehode på undersiden av et skip. Et slikt dreiehode inneholder blant annet en multisvivel.

Ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon til et dynamisk

posisjonert fartøy som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, og hvor hydrokarbonene føres gjennom minst to rør, er rørene ifølge de ovenstående løsninger koblet til fartøyet med en multisvivel. En multisvivel er som nevnt en rørkobling med ett konsentrisk ringrom for hvert rør, hvilket er komplisert og kostbart.

Oppfinnelsens hensikt er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon til et dynamisk posisjonert fartøy som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, hvilken fremgangsmåte og anordning ikke skal medføre vridning av rørene eller berøring mellom rørene, og være enklere enn kjente fremgangsmåter og anordninger til samme bruk. En særlig hensikt er at fartøyet skal kunne dreies 360°.

Hensikten oppnås i henhold til oppfinnelsen med en fremgangsmåte og en anordning av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved de trekk som er anført i kravene.

Oppfinnelsen består således i en fremgangsmåte og en anordning ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon til et dynamisk posisjonert fartøy som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, hvor hydrokarbonene føres gjennom minst to bøyelige rør som henger i adskilte buer fra lossestasjonen til fartøyet. Lossestasjonen kan være en flytende eller undersjøisk bøye som er forbundet med et rørsystem på havbunnen, eller en annen fast eller flytende konstruksjon, eksempelvis en lossearm på en lagerbøye. Hvert av rørene henger i sin ene ende i en svivel anordnet i lossestasjonen, og henger i sin andre ende i en svivel anordnet i fartøyet. De bøyelige rørene henger fortrinnsvis i kjedelinjer, da dette gir minst påkjenning både på rørene og svivlene, men dette er ingen betingelse for oppfinnelsen.

Ifølge oppfinnelsen utføres dreiingen av fartøyet etter den rådende bølgeretning som en kombinasjon av en dreiing om fartøyets egen akse og en bevegelse av fartøyet langs en bue om lossestasjonen. Fartøyet kan således bevege seg mellom to ender av buen.

Fartøyets svivler kan være anordnet under en utadragende arm, eller i fartøyets underside. Fortrinnsvis er både lossestasjonens og fartøyets svivler anordnet i en rekke. Rekken av svivler på lossestasjonen og rekken av svivler på fartøyet er fortrinnsvis anordnet på linje når fartøyet befinner seg i en midtstilling mellom buens ender.

De bøyelige rørene har fortrinnsvis forskjellig lengde. Lengdene er fortrinnsvis avpasset slik at det røret som henger fra en svivel på lossestasjonen som befinner seg nærmest fartøyet er kortest, og er ført til en svivel på fartøyet som befinner seg nærmest lossestasjonen når fartøyet befinner seg i midtstillingen. Videre er fortrinnsvis det røret som henger fra en svivel på lossestasjonen som befinner seg lengst fra fartøyet lengst, og er ført til en svivel på fartøyet som befinner seg lengst fra lossestasjonen når fartøyet befinner seg i midtstillingen. De øvrige rørene har fortrinnsvis mellomliggende lengder, og blir dermed hengende i mellomliggende buer.

Fartøyets bevegelse langs buen skjer fortrinnsvis langs en hovedsakelig sirkelsegmentformet bue, slik at rørene ikke blir utsatt for store bøyepåkjenninger. Fartøyet beveger seg fortrinnsvis langs en bue på ca. 180°, med det samme parti av fartøyet vendende mot lossestasjonen. Fartøyet dreies dermed 180° ved bevegelsen langs buen. Ved å dreie fartøyet ytterligere 90° om egen akse når det befinner seg i en av buens ender, vil fartøyet totalt kunne dreies 360°, uten bruk av multisvivler. Som det vil fremgå av den spesielle del av beskrivelsen, fører ikke dreiingen av fartøyet til at rørene vris eller berører hverandre.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere i tilknytning til en beskrivelse av en bestemt utførelse, og med henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 viser et skip som laster hydrokarboner fra en lossestasjon, hvor skipet befinner seg i en midtstilling,

fig. 2 viser fremre del av skipet på fig. 1 i større målestokk,

fig. 3 viser skipet og lossestasjonen ovenfra, med skipet i en midtstilling, en 45°

stilling, en 90° stilling og en 180° stilling,

fig. 4 viser skipet i en 45° stilling, sett på skrå ovenfra,

fig. 5 viser skipet i en 45° stilling, sett på skrå nedenfra,

fig. 6 viser skipet i en 90° stilling, sett på skrå ovenfra,

fig. 7 viser skipet i en 90° stilling, sett på skrå nedenfra,

fig. 8 viser skipet i en 180° stilling, sett på skrå ovenfra, og

fig. 9 viser skipet i en 180° stilling, sett på skrå nedenfra.

Fig. 1 viser et skip 2 som ligger i sjøen, og som laster hydrokarboner i form av olje fra en stasjonær lossestasjon 1. Fig. 2 viser fremre del av skipet 2 og lossestasjonen 1 i større målestokk. Lossestasjonen 1 er en undersjøisk bøye, og er via et stivt stigerør 12 forbundet til et rørsystem (ikke vist) på havbunnen, som står i forbindelse med oljeproduserende brønner (ikke vist). Den nedre ende av stigerøret 12 er forankret til havbunnen med et ledd, slik at stigerøret 12 med bøyen 1 kan gi noe etter for bølgene, slik at ikke påkjenningene fra bølgene blir for store.

Tre bøyelige rør 51, 52, 53 henger i adskilte buer fra lossestasjonen 1 til skipet 2. Hvert av rørene 51, 52, 53 henger i sin ene ende i en svivel 61, 62, 63 anordnet på undersiden av en lossearm 10 på lossestasjonen 1, og henger i sin andre ende i en svivel 71, 72, 73 anordnet på undersiden av en utadragende arm 6 i baugen 7 på skipet 2. Svivlene 61, 62, 63 på undersiden av lossearmen 10 fremgår ikke av fig. 1 eller 2, men er vist på fig. 5 og 7.

Svivlene 71, 72, 73 er anordnet i en koblingsbøye 8 (se fig. 8), som er festet til armen 6 med løsbare koblinger 81, 82, 83. Dersom været blir for dårlig, må rørene 51, 52, 53 kobles fra skipet, slik at de ikke skal bli skadet av påkjenninger fra bølgene og bevegelser av skipet. Koblingene 81, 82, 83 blir da løst, slik at koblingsbøyen 8 med rørene 51, 52, 53 faller ned i sjøen. Koblingsbøyen 8 er forankret til havbunnen med en fortøyningsline 9 med lodd 13, og den vil derfor falle ned på et forutsigbart sted, hvor den befinner seg når den ikke benyttes ved lasting. Koblingsbøyen 8 inneholder oppdriftslegemer, og vil derfor søke mot overflaten, hvilket gjør det mulig å finne den når den igjen ønskes koblet til armen 6.

Under lastingen føres oljen fra brønnene, gjennom rørsystemet på havbunnen, gjennom stigerøret 12, bøyen 1, tilførselsrør 11, svivlene 61, 62, 63, rørene 51, 52, 53, svivlene 71, 72, 73 og koblingene 81, 82, 83 til ikke viste rør i armen 6. Herfra går oljen til prosessutstyr og lagertanker i skipet. Lastingen skjer således samtidig med produksjonen, men det skal forstås at oppfinnelsen er like anvendbar ved lasting fra en lagerbøye.

Skipet holdes i ro med dynamisk posisjonering, hvilket vil si at sensorer hele tiden detekterer skipets posisjon og bevegelser, og på bakgrunn av signaler fra sensorene, styres propeller som bringer skipet til ønsket posisjon. Ved lasting til et dynamisk posisjonert skip er det nødvendig at skipet ligger med baugen mot den rådende bølgeretning, eventuelt rådende vindretning, og for å kunne laste under alle værforhold, må skipet derfor kunne dreies 360° under lastingen.

Fig. 3 viser lossestasjonen 1 ovenfra, med skipet 2 i fire forskjellige stillinger, som er fremkommet som en følge av en dreiing av skipet etter den rådende bølgeretning. Stillingen angitt med 0° benevnes midtstillingen, og svarer til den stillingen skipet har på fig. 1 og 2. I de andre stillingene er skipet dreiet 45°, 90° og 180°, hvilket er angitt med de tilsvarende gradtall.

Det ses av fig. 3 at dreiingen av skipet 2 er utført som en kombinasjon av en dreiing om skipets egen akse og en bevegelse langs en bue 3 om lossestasjonen 1. Skipets 2 bevegelse langs buen 3 har skjedd langs en hovedsakelig sirkelsegmentformet bue 3, som er ca. 180°.

Under sin bevegelse langs buen har skipet beveget seg fra 0° stillingen, til 45° stillingen, og videre til 90° stillingen, hvor skipet befinner seg i en ende 4 av buen. Skipets 2 bevegelse langs buen 3 har skjedd med det samme parti av skipet 2, nemlig baugen med armen 6, vendende mot lossestasjonen 1, hvilket har medført at skipet under sin bevegelse langs 90° av buen 3 selv har blitt dreiet 90°.

I buens ende 4 har skipet gjennomført en 90° dreiing om egen akse, fra 90° stillingen til 180° stillingen.

Det forstås at skipet kan gjennomføre en tilsvarende bevegelse langs den delen av buen 3 som befinner seg på høyre side av fig. 3, og en tilsvarende dreiing om egen akse når det befinner seg i buens andre ende 5. Skipet kan således dreies fra en stilling 180° på den ene siden av midtstillingen til en stilling 180° på den andre siden av midtstillingen, hvilket utgjør en samlet dreiing på 360°.

Skipet kunne også ha vært dreiet om egen akse mens det lå i en stilling langs buen 3, eksempelvis kunne skipet ha vært dreiet 90° mens det lå i midtstillingen, og deretter ha vært beveget langs buen 3, hvoretter det kunne ha blitt dreiet ytterligere i en annen stilling, eventuelt under bevegelsen langs buen 3. Det innses av fig. 3 at en rekke forskjellige kombinasjoner av dreiing av skipet 2 om egen akse og bevegelse langs buen 3 gjør det mulig å dreie skipet tilsammen 360°. Det dreie- og bevegelsesmønster som er vist på fig. 3 er imidlertid foretrukket, da det gir en oversiktlig styring av skipets dreiing og bevegelse.

Skipets 2 stillinger i forhold til lossestasjonen 1 på fig. 4-9 tilsvarer de stillinger som er vist på fig. 3. Fig. 4 og 5 viser skipet 2 i en 45° stilling, sett på skrå henholdsvis ovenfra og nedenfra. Rørene 51, 52, 53 er dreiet noe i sine svivler 61, 62, 63 og 71, 72, 73, og det har ikke oppstått noen vridning av rørene. Rørene 51, 52, 53 henger adskilt, og er ikke utsatt for gnidning mot hverandre eller siderettede krefter. Fig. 6 og 7 viser skipet 2 i en 90° stilling, sett på skrå henholdsvis ovenfra og nedenfra. Rørene 51, 52, 53 er dreiet videre i sine svivler 61, 62, 63 og 71, 72, 73, uten at de har blitt vridd. Rørene 51, 52, 53 henger fortsatt adskilt, og er ikke utsatt for noen siderettede påkjenninger. Fig. 8 og 9 viser skipet 2 i en 180° stilling, sett på skrå henholdsvis ovenfra og nedenfra. Rørene 51, 52, 53 er ytterligere dreiet i sine svivler 61, 62, 63 og 71, 72, 73, og det har fortsatt ikke oppstått noen vridning av rørene. Det ses at rørene 51, 52, 53 fortsatt henger adskilt.

Det ses av figurene, eksempelvis fig. 5, at lossestasjonens svivler 61, 62, 63 er anordnet i en rekke. Videre ses at også skipets svivler 71, 72, 73 er anordnet i en rekke. I skipets midtstilling, se fig. 2, ligger de to rekkene av svivler på linje. Det ses videre at de bøyelige rørene har forskjellige lengder, idet røret 51 som henger fra den bakerste svivelen 61 på lossestasjonen 1 til den bakerste svivelen 71 på skipets arm 6 henger nederst og er lengst. Videre er røret 53 som henger fra den fremste svivelen 63 på lossestasjonen 1 til den fremste svivelen 73 på skipets arm 6 kortest og henger øverst. Røret 52 inntar en mellomstilling. Det forstås at antallet rør kunne ha vært større, idet flere rør kunne ha vært anordnet tilsvarende rørene 51, 52, 53.

Den konfigurasjon av svivlene og rørene som er vist på figurene er foretrukket, men også andre konfigurasjoner av svivlene og rørene vil kunne muliggjøre en dreiing av skipet på 360°, som forklart ovenfor, uten at rørene vris eller berører hverandre.

Oppfinnelsen har i det foregående blitt forklart med hensyn på en foretrukket utførelse. Det skal imidlertid forstås at varianter av oppfinnelsen vil kunne gjøres innenfor rammen av kravene, eksempelvis tilknyttet plasseringen av skipets svivler 71, 72, 73, som istedenfor å være anordnet på undersiden av armen 6 vil kunne være anordnet eksempelvis i skipets 2 underside.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon (1) til et dynamisk posisjonert fartøy (2) som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, hvor hydrokarbonene føres gjennom minst to bøyelige rør (51, 52, 53) som henger i adskilte buer fra lossestasjonen (1) til fartøyet (2), karakterisert ved at, idet hvert av rørene (51, 52, 53) i sin ene ende henger i en svivel (61, 62, 63) anordnet i lossestasjonen (1), og i sin andre ende henger i en svivel (71, 72, 73) anordnet i fartøyet (2), dreiingen av fartøyet (2) etter den rådende bølgeretning utføres som en kombinasjon av en dreiing av fartøyet om dets egen akse og en bevegelse langs en bue (3) om lossestasjonen (1).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fartøyets (2) bevegelse langs buen (3) skjer langs en hovedsakelig sirkelsegmentformet bue (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at buen (3) er ca. 180°.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fartøyets (2) bevegelse langs buen (3) skjer med det samme parti av fartøyet (2) vendende mot lossestasjonen (1).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fartøyets (2) dreiing om egen akse utføres når fartøyet (2) befinner seg i en av buens ender (4, 5).

6. Anordning ved offshore lasting av hydrokarboner fra en stasjonær lossestasjon

(1) til et dynamisk posisjonert fartøy (2) som under lastingen dreies etter den rådende bølgeretning, hvor hydrokarbonene føres gjennom minst to bøyelige rør (51, 52, 53) som henger i adskilte buer fra lossestasjonen (1) til fartøyet (2), karakterisert ved at hvert av rørene (51, 52, 53) i sin ene ende henger i en svivel (61, 62, 63) anordnet i lossestasjonen (1), og i sin andre ende henger i en svivel (71, 72, 73) anordnet i fartøyet (2).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at lossestasjonens svivler (61, 62, 63) er anordnet i en rekke.

8. Anordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at fartøyets svivler (71, 72, 73) er anordnet i en rekke.

9. Anordning ifølge et av kravene 6-8, karakterisert ved at fartøyets svivler (71, 72, 73) er anordnet på undersiden av en utadragende arm (6).

10. Anordning ifølge et av kravene 6-8, karakterisert ved at fartøyets svivler (71, 72, 73) er anordnet i fartøyets (2) underside.