NO315953B1 - Stigerorsystemer for opptak av store mengder kaldt sjovann fra stort dyp - Google Patents
Stigerorsystemer for opptak av store mengder kaldt sjovann fra stort dyp Download PDFInfo
- Publication number
- NO315953B1 NO315953B1 NO20022774A NO20022774A NO315953B1 NO 315953 B1 NO315953 B1 NO 315953B1 NO 20022774 A NO20022774 A NO 20022774A NO 20022774 A NO20022774 A NO 20022774A NO 315953 B1 NO315953 B1 NO 315953B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- riser
- turret
- vessel
- buoyancy
- risers
- Prior art date
Links
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 56
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 22
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 17
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 12
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 2
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 210000003954 umbilical cord Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/01—Risers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/002—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling
- E21B19/004—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling supporting a riser from a drilling or production platform
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
- F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
- F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
- F25J1/0278—Unit being stationary, e.g. on floating barge or fixed platform
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0296—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink
- F25J1/0297—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink using an externally chilled fluid, e.g. chilled water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B13/00—Conduits for emptying or ballasting; Self-bailing equipment; Scuppers
- B63B13/02—Ports for passing water through vessels' sides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
- B63B2035/448—Floating hydrocarbon production vessels, e.g. Floating Production Storage and Offloading vessels [FPSO]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
- B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
- B63B21/507—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers with mooring turrets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
- B63J2002/005—Intakes for coolant medium other than sea chests, e.g. for ambient water
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
- Heat Sensitive Colour Forming Recording (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
Description
Oppfinnelsens område
Den foreliggende oppfinnelse vedrører bunnforankrede stigerørsystemer for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp til en stasjonær turret eller tilsvarende i et fast posisjonert fartøy som kan rotere om nevnte turret. Oppfinnelsen er særlig relevant der det foreligger svært betydelige nedkjølingsbehov, slik som ved LNG-fremstilling av naturgass på et fartøy av typen FPSO (Floating Production Storage and Offloading). Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen bunnforankrede stigerørsystemer for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp til en turret eller en ekvivalent innretning om bord i et fartøy som ved spredt forankring fra turreten eller ved dynamisk posisjonering ligger fast posisjonert på sjøoverflaten, således at turreten er fast posisjonert og i prinsippet uten rotasjon i forhold til sjøoverflaten, mens fartøyet kan dreie fritt om turreten i henhold til værpåkjenningen.
Kjent teknikk
Det er kjent flere innretninger for å ta opp kaldt sjøvann fra stort dyp. Noen eksempler på slike samt annen relatert teknikk, er som følger: I patentpublikasjon NO 172681 beskrives en anordning for å hindre vridning av en fleksibel ledning, hvilket illustrerer noen grunnleggende problemstillinger i forbindelse med stigerørsystemer. På Figur 1 er det illustrert et stigerør 6 som ved hjelp av et fundament 7 er forankret til sjøbunnen 5. Stigerøret 6 kan tjene til å overføre produksjonen fra én eller flere oljebrønner 8.
I patentpublikasjon JP 57008369 beskrives en innretning for å redusere bevegelser og dermed påkjenning ved inntak av en sjøvannsledning, ved hjelp av et spesielt oppheng anbrakt utenfor fartøyets skrog. I patentsøknad JP 09310651 beskrives et sjøvannsinntak med en fast installasjon, med hvilken sjøvann kan hentes opp fra stort dyp. Ettersom det er snakk om en sjøbunnsfast installasjon, uten et fartøy, er den beskrevne teknikk mindre fordelaktig ved sjøvannsinntak på dyp av flere hundre meter og dypere.
I patentpublikasjon US 4350014 beskrives en plattform for å gjøre bruk av den termiske energi som forefinnes i havet, ved å benytte Carnots prinsipp for å omdanne termisk energi i havet til anvendbar kinetisk energi. Oppfinnelsen i henhold til nevnte publikasjon vedrører selve plattformen og en støttestruktur i plattformen. Men det er også beskrevet at kaldt sjøvann tas opp med et rør som strekker seg ned i havet. Røret for å ta opp sjøvannet i plattformen, som i praksis er en halvt nedsenkbar struktur, er opphengt i kabler i en støttestruktur i den halvt nedsenkbare plattform. Plattformen plasseres der vanndypet er større enn 600 m, fortrinnsvis i tropiske områder hvor temperaturforskjellen mellom overflatevann og dypt vann når minst 20 °C (kolonne 6, linjer 39-42). Selve røret for å ta opp kaldt sjøvann er ikke et spesifikt tema, men det er beskrevet at røret er fleksibelt og fortrinnsvis fabrikkert av forsterket syntetisk materiale, omfattende sylindriske komponenter hvis aksiale lengde i hovedsak er lik radius, avstivet av trykkavstivning som fortrinnsvis fabrikkeres av glassfiberforsterket plastmateriale, og komponentene er koblet til hverandre med vevde forbindelser av syntetisk materiale av nylontype. (Kolonne 7, linjer 40-47). Ovenfor røret for inntak av kaldt sjøvann er det anordnet pumper og annet utstyr som benyttes i forbindelse med kraftproduksjonen på plattformen. Det er ikke kjent at det er bygd en plattform i henhold til det nevnte patent.
I patentpublikasjon GB 2324120A beskrives en oppsamlingsbeholder for opphenting av kaldt vann fra havdypet, i forbindelse med omdannelse av termisk energi i en naturlig sjøvannskilde til anvendbar kraft. På side 1, andre avsnitt i nevnte patentpublikasjon, er det beskrevet at overflatetemperaturen i havet i tropiske områder vanligvis er ca. 25 °C, men ved større dyp, f.eks. 1000 m under overflaten, er temperaturen typisk 5 °C. I neste avsnitt er det beskrevet at det er nødvendig å tilføre store volumer av kaldt vann fra havdypet til kondensatoren for å sikre effektiv operasjon av syklusen (for energifremstilling ved omdannelse av termisk energi fra havet). Det er beskrevet at de foreslåtte systemer gjør bruk av et meget stort rør for inntak av kaldt vann, typisk med diameter ca. 30 m og med lengde 1000 m, opphengt i en overflatefarkost. Ingeniørutfordringene ved å fremstille et kaldtvannsrør av en slik størrelse og med strakturell integritet til ikke bare å tåle sin egen vekt, men også den mekaniske påkjenning fra havstrømmer og overflatebølger, er formidable. Så vidt det er kjent er det aldri gjort noe forsøk på å fremstille et rør for inntak av kaldt sjøvann med dimensjoner i nærheten av det ovennevnte. Formålet med GB 2324120 er å unngå ulempene forbundet med et slikt rør, hvilken ulempe i praksis er at et slikt rør inntil videre verken lar seg fremstille, installere eller operere i henhold til siktemålet.
I den internasjonale patentpublikasjon WO 01/47768 Al beskrives et system for å forsyne kjølevann til et kjølesystem på en flytende farkost for produksjon av hydrokarboner. På side 1, linje 34 til side 2, linje 6, er det beskrevet at et LNG-anlegg om bord på et FPSO-fartøy kan kreve ca. 30 000 m/h kjølevann. Imidlertid gjøres det for de fleste FPSO-fartøy bruk av pumper som trekker opp sjøvann fra et sjøvannsinntak som henger fritt som fleksible slanger eller lignende til en dybde på maksimum 40 m. Det er beskrevet at lengden av sjøvanninntaksrørene er begrenset for å unngå kollisjoner med fortøyningene. Videre er fordelen ved å ta inn sjøvann fra større dyp kjent (side 2, linjer 7-11). Med oppfinnelsen i henhold til den nevnte publikasjon tilveiebringes sjøvannsinntaksrør uten begrenset lengde for å kunne unngå kollisjoner med fortøyningene, samtidig som det kan tas inn kaldt sjøvann fra større dyp. Dette oppnås ved at kjølevannsrørene er plassert inne i forankringssystemet og er geostasjonære i forhold til sjøbunnen, hvorved de ikke vil være i konflikt med forankringssystemet og produksjonsstigerørene når fartøyet dreier under påvirkning av vær og vind. Systemet for forsyning av kjølevann til produksjonsprosessene på farkosten inkluderer én eller flere sjøvannsstigerør som er vist å strekke seg mellom en dreieenhet og sjøbunnen, og hvilke er koblet ved deres nedre ende til en forankringsinnretning på sjøbunnen, f.eks. en sjøvannsløftepumpe (side 4, linjer 14-17). En sjøvannsløftepumpe er også vist anordnet på en flyteenhet (side 4, linjer 21-22). Det er videre klart at sjøvannsstigerørene generelt kan bestå av ett stort eller flere små stigerør som strekker seg ned til sjøbunnen eller til en valgt dybde hvor sjøvannstemperaturen er tilstrekkelig lav (side 4, linjer 24-26). Det er videre beskrevet at sjøvannsrørene mellom flyteenheten og sjøbunnen kan ha samme vei som produksjonsstigerørene, eller de kan strekke seg generelt vertikalt fra flyteenheten til sjøbunnen. I begge tilfeller holdes de i posisjon på sjøbunnen ved hjelp av forankring (side 4, linjer 26-29). Det er ikke gjort noe poeng av antallet stigerør for sjøvannsinntak, og på tegningene er kun utførelsesformer med flere stigerør for sjøvannsinntak illustrert. Oppfinnelsen i henhold til WO 01/47768 Al vedrører i realiteten tiltak i forbindelse med selve dreieenheten i fartøyet, og det fines ikke noen veiledning med hensyn til spesielle valg vedrørende antall og dimensjoner av sjøvannssitgerørene spesielt eller stigerørene generelt. Det er ingen veiledning om bestemte måter å anordne ytterligere stigerør, f.eks. produksjonsstigerør, på bestemte måter i forhold til sjøvannssitgerørene. De nevnte pumper fremstår som obligatoriske i systemet for sjøvannsinntak. Det er nevnt at et prosessanlegg på et FPSO-fartøy kan fordre inntak av en kjølevannsmengde opp til 30 000 m<3>/h, hvorved det kan gjøres bruk av sjøvannsstigerør med et strømningsareal som korresponderer med et rør med diameter opp til ca. 2000 mm.
Det er nå overraskende blitt funnet at det er mulig å utforme stigerørsystemer for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp, hvor det ved bestemte konstruksjonsmessige utforminger kan oppnås helt uventede tekniske og økonomiske fordeler, langt utover hva som er funnet indikert i beskrivelsen av tidligere kjent teknikk.
Oppsummering av oppfinnelsen
Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et stigerørsystem for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp til en turret eller tilsvarende i et fartøy som i prinsippet ligger fast posisjonert på sjøoverflaten ved spredt forankring fra turreten eller ved dynamisk posisjonering, hvilket fartøy kan rotere fritt om turreten mens turreten i prinsippet er uten rotasjon i forhold til sjøoverflaten. Stigerørsystemet er særpreget ved at det omfatter: ett enkelt stigerør med stort strømningstverrsnitt, hvilket stigerør i drift strekker seg fra en nedre bunnforankret ende på stort dyp hvorfra store mengder kaldt sjøvann tas inn gjennom minst én åpning og føres gjennom stigerøret til en øvre ende litt under eller i sjøoverflaten,
et flytelegeme anordnet i stigerørets øvre ende, hvilket flytelegeme holder stigerøret i oppreist posisjon,
ett eller flere fleksible rør anordnet fra stigerørets øvre ende til turreten for å føre det kalde sjøvann fra stigerøret til fartøyet, med fluidkommunikasjon gjennom eller rundt flytelegemet, og
ytterligere stigerør, ledninger, kabler og/eller flytemateriale som i hovedsak strekker seg parallelt med stigerørsystemet og er festet til stigerøret, således at stigerøret med tilkoblet utrustning opptrer som én enhet.
Med i prinsippet fast posisjonert menes det at fartøyet har en avdrift på maksimum 7% av havdypet fra den nominelle posisjon på sjøoverflaten. Avdriften vil typisk være meget mindre.
Med en turret i prinsippet uten rotasjon menes det en maksimal rotasjon som er gitt av forankringens stivhet eller stigerørsystemets stivhet, nærmere bestemt ± 270 ° til 360 °, avhengig av stigerørsystemets utførelsesform.
Med stort dyp menes det flere hundre meters dyp, fortrinnsvis minst 600 m, typisk 1000 m dyp, prinsipielt til et dyp hvor vanntemperaturen er stabilt lav under alle årstider og værforhold. I kalde farvann kan tilstrekkelig dyp følgelig være grunnere enn i varme farvann.
Stigerørsystemet omfatter fordelaktig ett enkelt rundt rør med lengde på ca. 1000 m og diameter på 1,5 m til 5 m, hvorved det med stigerøret kan tas opp en strømningsmengde på 11000 til over 50 000 m7h kaldt sjøvann fra ca. 1000 m dyp. Stigerørsystemet omfatter mer foretrukket at stigerøret har diameter 2,5-3,2 m, hvorved det med stigerøret kan tas opp en strømningsmengde på 30 000 til 50 000 m<3>/h kaldt sjøvann fra stort dyp.
Stigerøret er fordelaktig oppbygd av sammenkoblede rørseksjoner av forsterket polymermateriale med utenforliggende festerammer for fiksering av et antall utenforliggende symmetrisk anordnede stigerør for naturgass, med et oppdriftslegeme i stigerørets øvre ende og 4 stk. 42" fleksible rør fra oppdriftslegemet til fartøyet, med bunnforankring av stigerøret fra dets nedre ende, øvre ende og eventuelle mellomliggende posisjoner.
Stigerøret er fordelaktig fremstilt av en enkelt eller flere sammenkoblede seksjoner av korrosjonsbeskyttede stålrør med utenforliggende oppdriftsmateriale, eller polymerrør forsterket med stålarmering og/eller kunstfiberarmering, eksempelvis kevlar, aramidfiber, borfiber, kullfiber eller glassfiber, hvilke seksjoner av polymerrør eventuelt er utstyrt med oppdriftsmateriale, således at hver seksjon med tilkoblede ytterligere stigerør og utrustning har nøytral eller svak negativ oppdrift.
Stigerørsystemet har fordelaktig svak negativ oppdrift, således at vekten av bunnforankringen og den nedre ende sikrer negativ oppdrift og posisjonering i forhold til sjøbunnen, mens stigerørsystemet forøvrig har positiv oppdrift således at det i kraft av egen oppdrift får en i hovedsak oppreist stilling, hvilken oppreiste stilling sikres ved forankring fra stigerørets øvre ende og eventuelt fra posisjoner langs stigerøret.
Stigerøret er fordelaktig fremstilt av buede, lange sammenføyde plater, hvilket stigerør rundt tverrsnittet omfatter to brede konvekse plater sammenføyd i en ende, og en smalere konkav plate, plassert mellom og sammenføyd med de bredere plater i deres andre ende, med et antall ytterligere stigerør, kabler, oppdriftsmateriale og festeelementer i hovedsak anordnet inne i den konkave del av den smalere plate, således at tverrsnittsformen blir torpedolignende eller dråpeformet.
Stigerøret består prinsipielt av en lastbærende del og en del for kjølevannstransport, hvilke deler er integrerte eller atskilte.
Stigerørsystem er fordelaktig tilkoblet et FPSO-fartøy med et LNG-anlegg, idet stigerørsystemet leverer kjølevann til LNG-anlegget, og hvor stigerørsystemet videre omfatter ett eller flere stigerør for inntak av naturgass til LNG-anlegget, hvilke stigerør for naturgass er anordnet på utsiden av stigerøret for kjølevannsinntak.
En annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter et stigerørsystem av den ovennevnte type, særpreget ved at det omfatter
ett enkelt stigerør med stort strømningstverrsnitt, hvilket stigerør i drift strekker seg fra en nedre bunnforankret ende på stort dyp hvorfra store mengder kaldt sjøvann tas inn gjennom minst én åpning og føres gjennom stigerøret til en øvre ende som er plassert inne i nevnte turret, i et fjærende oppheng om en nominell opphengsposisjon,
og hvor ytterligere stigerør, ledninger, kabler eller flytemateriale anordnet i hovedsak parallelt med og festet i nevnte stigerør, således at stigerøret sammen med tilkoblet utrustning opptrer som en enhet.
Stigerørsystemet med den øvre ende av stigerøret plassert rett inn i turreten omfatter fordelaktig ett eller flere av de ovennevnte trekk som omhandler stigerøret.
Med stigerørsystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan det, avhengig av utførelsesformen, tas opp fra 11 000 til mer enn 50 000 m<3>/h kaldt sjøvann for kjøling i forbindelse med et LNG-anlegg på et FPSO-fartøy. For et typisk LNG-anlegg med produksjon på 5 mill tonn LNG per år og med kjølevannsinntak på typisk 1000 m dyp kontra 50 m dyp, oppnås det i et typisk valgt varmt farvann ca. 30 % mindre kjølevannsbehov. Derved reduseres kraftbehovet med ca. 50 MW i et anlegg for LNG-fremstilling. Dette betyr at to gassturbiner ikke behøver å forefinnes, hvilke hver koster ca. 250-300 millioner norske kroner (eksempelvis LM 6000 Nouvo Preone). Normalt blir rundt 5 % av energimengden i gassen som tas opp (føden til LNG-anlegget) benyttet for å nedkjøle den øvrige gass til LNG-betingelser. Med den foreliggende oppfinnelse blir ca. 3,8 % av føden benyttet for nedkjøling til LNG-betingelser. Dette medfører ikke bare redusert C02-utslipp, men også meget betydelige reduksjoner med hensyn til vekt og utstyr på fartøyet, med formidable tekniske og økonomiske virkninger. Det antas en besparelse på 15 % av tørt plassert LNG-prosessutstyr på en FPSO med lengde ca. 400 m og bredde ca. 70 m, med et helt LNG-anlegg installert.
Med stigerørsystemene ifølge den foreliggende oppfinnelse oppnås det betydelige fordeler ved installasjon, redusert fare for sammenstøt og enklere manipulering av komponentene. Stigerørsystemene kan i hovedsak håndteres som en enhet.
Videre blir strømningstapet gjennom stigerørsystemet redusert, særlig for utførelsesformer med rundt tverrsnitt av stigerøret. Derved oppnås det en såkalt "draw down-effekt" på kun ca. 7-8 m trykkhøyde som må overskrides for at kaldt sjøvann skal kunne strømme av seg selv inn i turreten fra stort dyp. Nevnte trykkhøyde tilsvarer tap av trykk målt som vannsøyle, på grunn av effekter av friksjon, temperatur, trykk og salinitet. Vannspeilet i turreten må altså være minst 7-8 m lavere enn sjøvannspeilet for å unngå bruk av pumper i stigerørsystemet, men i praksis vil vannspeilet i turreten holdes lavere, nærmere bestemt ved nivå som sikrer tilstrekelig trykkhøyde for løftepumper som plasseres i turreten for å bringe det kalde kjølevann videre. Det er obligatorisk at stigerørsystemet ikke inneholder noen pumpe, hvilket muliggjøres på grunn av det nedsenkede vannspeil i turreten.
Videre blir behovet for armering pr. enhet strømningsmengde redusert. Likeledes blir det lavere vekt pr. enhet strømningsmengde.
I én utførelsesform av oppfinnelsen er det fleksibel innfesting til turreten, anordnet som kjedelinjer, hvorved det særlig oppnås å gjøre stigerørsystemet lettere håndterbart. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen er stigerøret festet direkte til turreten.
Tegninger
På Figur 1 vises stigerørsystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse, i en utførelsesform med fleksible rør mot fartøyet.
På Figurene 2a, 2b og 2c er det vist et tverrsnitt av stigerørsystemet illustrert på figur 1, i tre posisjoner.
Detaljert beskrivelse
På figur 1 vises et stigerørsystem med fleksible rør hengende som kjedelinjer fra toppen av stigerøret til en turret eller tilsvarende i et FPSO-fartøy, eksempelvis 170 m horisontalt fra stigerørets øvre ende. Med betegnelsen turret eller tilsvarende menes det også dreibare sjøkasser, dreielegemer, og andre dreibare enheter som kan ta inn sjøvannsledninger og annen utrustning på tilsvarende måte som en turret, og med nedsenket vannspeil for det kalde sjøvann, og med plass til utrustning for å føre det kalde sjøvann videre. Kjedelinjene henger i tre lag, hvilke ovenfra utgjøres av kabler og navlestrenger; sjøvanninntaksrør, eksempelvis 4 stk 42" fleksible rør; og nederst et lag med produksjonsrør, hvilket vil si fleksible rør for overføring av naturgass. De kommersielt tilgjengelige fleksible rør som i dag har størst diameter er 42". Fleksible rør med enda større diameter vil være å foretrekke, såfremt de lar seg håndtere og kan tilveiebringes. De fleksible rør er tilkoblet den øverste ende av et stigerør, eksempelvis på 50 m dyp, hvor det er anordnet et flytelegeme som holder stigerøret oppreist. Flytelegemet har oppdrift tilpasset for å holde stigerøret hensiktsmessig forspent og vertikalt posisjonert under de rådende påkjenninger, slik som av strøm. Fra sin øvre ende strekker stigerøret seg ned til en nedre ende 1000 m ned i sjøen, hvor det er indikert et antall innløp for sjøvann på et eget detaljutsnitt i figuren. Nedenfor stigerørets nedre ende forefinnes bunnforankring, parallelt med hvilken stigerør for naturgass er anordnet. På figuren er forankringen i form av strekkstag eller vaiere. På sjøbunnen finnes en basisstruktur til forankringen, illustrert som en basisstruktur for punktforankring, og det er også indikert hvordan rørledninger for naturgass kan anordnes.
På figurene 2a, 2b og 2c vises tverrsnitt av stigerørsystemet illustrert på figur 1, ved henholdsvis flytelegemet, langs stigerøret, og nedenfor stigerørets nedre ende. Det er vist et typisk eksempel på utforming, med typiske dimensjoner angitt i figurene. Flytelegemet har ytre diameter på eksempelvis 9 m og lengde på eksempelvis 60 m. Flytematerialet i flytelegemet og i stigerørsystemet forøvrig velges hensiktsmessig med tetthet og levetid tilpasset stigerørsystemets designlevetid. Stigerørene for naturgass, nærmere bestemt 3 stykker, samt kabler og ytterligere 5 stigerør for fremtidig felttilkobling, er anordnet rundt stigerøret for sjøvannsinntak langs hele dets lengde, og videre ned til sjøbunnsforankringen. Langs stigerøret er den ytre diameter eksempelvis 3,3 m og nedenfor stigerøret eksempelvis 2,4 m.
Fabrikasjon av stigerøret foregår fortrinnsvis ved et anlegg med havn, slik at hele stigerøret eller seksjoner av stigerøret kan fylles med luft og taues til en FPSO som kan ligge forankret eller uten forankring i ønsket posisjon. Installasjon kan foregå ved hjelp av et kranfartøy ved å senke ned den nedre ende av stigerøret som en pendel. Utenforliggende utrustning, slik som festerammer, stigerør for naturgass og flytemateriale, blir fortrinnsvis klargjort og tilkoblet på forhånd, i størst mulig grad. Alternativt kan håndterbare seksjoner av stigerøret sammenkobles i posisjon, ferdigutrustes og senkes suksessivt ned gjennom turreten, med løfte- og håndteringsutstyr på fartøyet og eventuelt på et kranfartøy. Det kan anordnes skinneinnretninger eller lignende på utsiden av fartøyets skrog for å manøvrere inn og trekke inn fleksible rør eller eventuelt selve stigerøret til turreten. De fleksible rør mellom stigerøret og fartøyet, for utførelsesformene med slike, blir fordelaktig installert til sist.
Det blir lavest strømningsmotstand for det kalde sjøvann med et rundt tverrsnitt av stigerøret og ett enkelt fleksibelt rør for sjøvannsinntak fra stigerøret til fartøyet, på grunn av lavest forhold røroverlfate/strømningstverrsnitt. Av hensyn til fabrikasjon og påvirkning av havstrøm kan det være fordelaktig å benytte et annet tverrsnitt enn rundt på stigerøret. Derved kan stigerøret fremstilles av bøyde plater som sammenføyes, og stigerøret som fullutrustet kan gis en torpedolignende eller dråpelignende tverrsnittsform.
Claims (11)
1. Stigerørsystem for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp til en turret eller tilsvarende i et fartøy som i prinsippet ligger fast posisjonert på sjøoverflaten ved spredt forankring fra turreten eller ved dynamisk posisjonering, hvilket fartøy kan rotere fritt om turreten mens turreten i prinsippet er uten rotasjon i forhold til sjøoverflaten,
karakterisert ved at det omfatter
ett enkelt stigerør med stort strømningstverrsnitt, hvilket stigerør i drift strekker seg fra en nedre bunnforankret ende på stort dyp hvorfra store mengder kaldt sjøvann tas inn gjennom minst én åpning og føres gjennom stigerøret til en øvre ende litt under eller i sjøoverflaten,
et flytelegeme anordnet i stigerørets øvre ende, hvilket flytelegeme holder stigerøret i oppreist posisjon,
ett eller flere fleksible rør anordnet fra stigerørets øvre ende til turreten for å føre det kalde sjøvann fra stigerøret til fartøyet, med fluidkommunikasjon gjennom eller rundt flytelegemet, og
ytterligere stigerør, ledninger, kabler og/eller flytemateriale som i hovedsak strekker seg parallelt med stigerørsystemet og er festet til stigerøret, således at stigerøret med tilkoblet utrustning opptrer som én enhet.
2. Stigerørsystem ifølge krav 1,
karakterisert ved at stigerøret for vannopptak er ett enkelt rundt rør med lengde på ca. 1000 m og diameter på 1,5 m til 5 m, hvorved det med stigerøret kan tas opp en strømningsmengde på 11000 til over 50 000 m<3>/h kaldt sjøvann fra ca. 1000 m dyp.
3. Stigerørsystem ifølge hvilket som helst foregående krav,
karakterisert ved at stigerøret har diameter 2,5-3,2 m, hvorved det med stigerøret kan tas opp en strømningsmengde på 30 000 til 50 000 m<3>/h kaldt sjøvann fra stort dyp.
4. Stigerørsystem ifølge hvilket som helst foregående krav,
karakterisert ved at stigerøret er oppbygd av sammenkoblede rørseksjoner av forsterket polymermateriale med utenforliggende festerammer for fiksering av et antall utenforliggende symmetrisk anordnede stigerør for naturgass, med et oppdriftslegeme i stigerørets øvre ende og 4 stk. 42" fleksible rør fra oppdriftslegemet til fartøyet, med bunnforankring av stigerøret fra dets nedre ende, øvre ende og eventuelle mellomliggende posisjoner.
5. Stigerørsystem ifølge hvilket som helst foregående krav,
karakterisert ved at stigerøret er fremstilt av en enkelt eller flere sammenkoblede seksjoner av korrosjonsbeskyttede stålrør med utenforliggende oppdriftsmateriale, eller polymerrør forsterket med stålarmering og/eller kunstfiberarmering, eksempelvis kevlar, aramidfiber, borfiber, kullfiber eller glassfiber, hvilke seksjoner av polymerrør eventuelt er utstyrt med oppdriftsmateriale, således at hver seksjon med tilkoblede ytterligere stigerør og utrustning har nøytral eller svak negativ oppdrift.
6. Stigerørsystem ifølge hvilket som helst foregående krav,
karakterisert ved at det har svak negativ oppdrift, således at vekten av bunnforankringen og den nedre ende sikrer negativ oppdrift og posisjonering i forhold til sjøbunnen, mens stigerørsystemet forøvrig har positiv oppdrift således at det i kraft av egen oppdrift får en i hovedsak oppreist stilling, hvilken oppreiste stilling sikres ved forankring fra stigerørets øvre ende og eventuelt fra posisjoner langs stigerøret.
7. Stigerørsystem ifølge krav 1,
karakterisert ved at stigerøret er fremstilt av buede, lange sammenføyde plater, hvilket stigerør rundt tverrsnittet omfatter to brede konvekse plater sammenføyd i en ende, og en smalere konkav plate, plassert mellom og sammenføyd med de bredere plater i deres andre ende, med et antall ytterligere stigerør, kabler, oppdriftsmateriale og festeelementer i hovedsak anordnet inne i den konkave del av den smalere plate, således at tverrsnittsformen blir torpedolignende eller dråpeformet.
8. Stigerørsystem ifølge hvilket som helst foregående krav,
karakterisert ved at stigerøret prinsipielt består av en lastbærende del og en del for kjølevannstransport, hvilke deler er integrerte eller atskilte.
9. Stigerørsystem ifølge hvilket som helst foregående krav,
karakterisert ved det er tilkoblet et FPSO-fartøy med et LNG-anlegg, idet stigerørsystemet leverer kjølevann til LNG-anlegget, og hvor stigerørsystemet videre omfatter ett eller flere stigerør for inntak av naturgass til LNG-anlegget, hvilke stigerør for naturgass er anordnet på utsiden av stigerøret for kjølevannsinntak.
10. Stigerørsystem for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp til en turret eller tilsvarende i et fartøy som i prinsippet ligger fast posisjonert på sjøoverflaten ved spredt forankring fra turreten eller ved dynamisk posisjonering, hvilket fartøy kan rotere fritt om turreten mens turreten i prinsippet er uten rotasjon i forhold til sjøoverflaten,
karakterisert ved at det omfatter
ett enkelt stigerør med stort strømningstverrsnitt, hvilket stigerør i drift strekker seg fra en nedre bunnforankret ende på stort dyp hvorfra store mengder kaldt sjøvann tas inn gjennom minst én åpning og føres gjennom stigerøret til en øvre ende som er plassert inne i nevnte turret, i et fjærende oppheng om en nominell opphengsposisjon,
og hvor ytterligere stigerør, ledninger, kabler eller flytemateriale anordnet i hovedsak parallelt med og festet i nevnte stigerør, således at stigerøret sammen med tilkoblet utrustning opptrer som en enhet.
11. Stigerørsystem ifølge krav 10,
karakterisert ved at det omfatter ett eller flere av trekkene ifølge krav 2,3, 5,7,
8 eller 9.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20022774A NO20022774A (no) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Stigerørsystemer for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp |
AU2003238736A AU2003238736B2 (en) | 2002-06-11 | 2003-06-05 | Riser systems |
PCT/NO2003/000182 WO2003104605A1 (en) | 2002-06-11 | 2003-06-05 | Riser systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20022774A NO20022774A (no) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Stigerørsystemer for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20022774D0 NO20022774D0 (no) | 2002-06-11 |
NO315953B1 true NO315953B1 (no) | 2003-11-17 |
NO20022774A NO20022774A (no) | 2003-11-17 |
Family
ID=19913712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20022774A NO20022774A (no) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | Stigerørsystemer for opptak av store mengder kaldt sjøvann fra stort dyp |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2003238736B2 (no) |
NO (1) | NO20022774A (no) |
WO (1) | WO2003104605A1 (no) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AP3645A (en) | 2010-11-18 | 2016-03-16 | Shell Internationale Res Maatcvhappij B V | Water intake riser assembly for an off-shore structure, and method of producing a liquefied hydrocarbon stream and method of producing a vaporous hydrocarbon stream |
EP3538426B1 (en) | 2016-11-10 | 2020-08-26 | Single Buoy Moorings, Inc. | Seawater intake riser interface with vessel hull |
US11486229B2 (en) | 2017-10-09 | 2022-11-01 | Horton Do Brasil Tecnologia Offshore Ltda. | Cooling fluid circulation systems for offshore production operations |
CN114016488B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-02-28 | 江苏龙源振华海洋工程有限公司 | 一种海上升压站导管架施工工艺 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4350014A (en) * | 1978-11-30 | 1982-09-21 | Societe Anonyme Dite: Sea Tank Co. | Platform for utilization of the thermal energy of the sea |
US4423984A (en) * | 1980-12-29 | 1984-01-03 | Mobil Oil Corporation | Marine compliant riser system |
US6257801B1 (en) * | 1998-07-23 | 2001-07-10 | Fmc Corporation | Riser arrangement for offshore vessel and method for installation |
NO994094D0 (no) * | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Aker Riser Systems As | Stigerörsanordning |
NO311513B1 (no) * | 1999-12-23 | 2001-12-03 | Statoil Asa | System for tilforsel av kjolevann til et kjolesystem pa et flytende fartoy for produksjon av hydrokarboner |
-
2002
- 2002-06-11 NO NO20022774A patent/NO20022774A/no not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-06-05 WO PCT/NO2003/000182 patent/WO2003104605A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-06-05 AU AU2003238736A patent/AU2003238736B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2003238736A1 (en) | 2003-12-22 |
WO2003104605A1 (en) | 2003-12-18 |
AU2003238736B2 (en) | 2008-04-03 |
NO20022774D0 (no) | 2002-06-11 |
NO20022774A (no) | 2003-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO20190762A1 (no) | Hybrid stigerørstårn samt fremgangsmåte for installasjon av dette | |
US8678711B2 (en) | Multifunctional offshore base with liquid displacement system | |
NO337873B1 (no) | Monokolonne-FPSO | |
US7993176B2 (en) | Submersible mooring system | |
NO311513B1 (no) | System for tilforsel av kjolevann til et kjolesystem pa et flytende fartoy for produksjon av hydrokarboner | |
NO174377B (no) | Offshore taarnkonstruksjon med en opprettstaaende oppdriftsmodul forbundet med en bunnforankret sokkelmodul | |
NO163789B (no) | Produksjonsstigeroer for produksjon av hydrokarbonfluider. | |
NO20101494A1 (no) | Et lager, laste & losse system for lagring av hydrokarbonder pa vaeskeform med anvendelse for offshore installasjoner brukt til boring og produksjon | |
CN103003142A (zh) | 半潜船及操作方法 | |
AU735028B2 (en) | Buoyancy device and method for using same | |
NO151331B (no) | Svingbart byggverk installert i en vannmasse | |
NO319971B1 (no) | Offshore-plattform for boring etter eller produksjon av hydrokarboner | |
NO315529B1 (no) | Installasjon for produksjon av olje fra en offshoreforekomst, fremgangsmåtefor montering av et stigerör | |
US9562399B2 (en) | Bundled, articulated riser system for FPSO vessel | |
CN101544270A (zh) | 带水下储罐的浮式平台 | |
NO321327B1 (no) | Flytende offshorekonstruksjon, samt flyteenhet for samme | |
WO2001088324A1 (en) | Composite buoyancy module | |
US20110253027A1 (en) | Buoyancy device for marine structures | |
NO336533B1 (no) | System for fortøyning av et stort fartøy | |
NO315909B1 (no) | Stigerorsystem for opptak av store mengder kaldt sjovann fra stort dyp | |
NO20110173A1 (no) | Produksjonsenhet egnet for bruk av torre ventiltraer | |
NO315953B1 (no) | Stigerorsystemer for opptak av store mengder kaldt sjovann fra stort dyp | |
NO20131235A1 (no) | Et flytende skrog med stabilisatorparti | |
US8425156B2 (en) | Underwater buoy with modular members | |
NO330076B1 (no) | Flytende konstruksjon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CREP | Change of representative |
Representative=s name: ZACCO NORWAY AS, POSTBOKS 2003 VIKA |
|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: STATOIL ASA, NO |
|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: STATOIL PETROLEUM AS, NO |
|
CREP | Change of representative |
Representative=s name: TANDBERGS PATENTKONTOR AS, POSTBOKS 1570 VIKA, 011 |
|
MK1K | Patent expired |