NO321878B1

NO321878B1 - System og fremgangsmate for overforing av fluid

Info

Publication number: NO321878B1
Application number: NO20025926A
Authority: NO
Inventors: Bjorn R Lien; Per Herbert Kristensen; Leif Harald Pettersen; Alexander Areshev; Per Erik Christiansen
Original assignee: Moss Maritime As
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2006-07-17
Also published as: NO20025926L; AU2003288798A8; AU2003288798A1; US20060118180A1; WO2004053384A3; EP1575825A2; NO20025926D0; EP1575825B1; ATE465079T1; US7857001B2; DE60332270D1; WO2004053384A2

Description

Oppfinnelsen angår et system for overføring av fluid slik som et kryogenisk fluid f.eks. naturgass i væske- eller kondensatform fra én struktur til en annen, heretter referert til som en plattform og et fartøy respektivt og vice versa, hvor systemet omfatter en lossearm forbundet til plattformen og fartøyet og som bærer i det minste en rørledning.

Det er kjent at noen systemer med den samme hensikt er designet. De kjente systemene omfatter et Statoil system basert på en multifleksibel rørledning, et FMC-system basert på en serie av chiksan swivel forbindelser, Bluewater undervannslossesystem, Kværner Moss lossearm basert på en dobbelarmkonstruksjon, og Conoco HiLoad systemet basert på en rørledningsbro og andre.

Spesielt er det kjent fra OTC Paper 14096 (presentert i Houston, Texas i mai 2002) at stive leddede lastearmer kan forbindes mellom en FPSO og en shuttle tanker. De stive lastearmene er hengslet sammen, og inneholder termisk isolasjon for hengslede rørledninger inne i disse lastearmene. Dette arrangementet må tillate kontinuerlig rotasjonsbevegelse med en signifikant amplitude mellom hengselsleddene som forbinder de stive leddede lastearmene.

Andre eksempler på overføring av fluider til sjøs er beskrevet i US 4 671 704 og GB 2029794.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system for overføring av fluid mellom to strukturer offshore, hvilket er fleksibelt, pålitelig under vanskelige værforhold og økonomisk lønnsomt.

Hensikten med oppfinnelsen er oppnådd ved et system og en fremgangsmåte i henhold til de følgende krav.

Oppfinnelsen angår et system for overføring av fluid med i det minste én rørledning fra én struktur til en andre struktur. Strukturene kan være flytende eller faste relativt til grunnen, slik som plattformer, flytende plattformer, fartøy, lektere, etc. Kombinasjonen kan være en kombinasjon av hvem som helst av disse. En av strukturene har en lossearm hvilken er bevegelig i to plan perpendikulære til hverandre, slik at den er bevegelig i tre retninger. Et parti av lossearmen fjernt fra den ene strukturen kan gå i inngrep med den andre strukturen, slik at det tillates lineær og rotasjonell bevegelse mellom strukturene. Rørledningen for overføring av fluid forløper langs lossearmen og er konfigurert for å kompensere for bevegelsene mellom de to strukturene i lengderetningen av lossearmen. Fluidet kan f.eks. være kryogenisk fluid, slik som en væske eller en kondensert naturgass.

I det minste ett parti av rørledningen langs lossearmen er forbundet til lossearmen ved hjelp av i det minste én støtte bevegelig i lengderetningen relativt til lossearmen. Dette partiet av rørledningen omfatter i det minste en rørledningsseksjon, en første rørledningsseksjon, konfigurert for å kompensere for bevegelse i lengderetningen av lossearmen. Andre partier kan være rette stive rørpartier. Lengden av den første seksjonen er bestemt av typen av kompensasjon nødvendig for de forskjellige benyttelsene, i relasjon til økonomi og typen av konfigurasjon som benyttet.

En utførelse omfatter den første rørledningsseksjonen konfigurert med V-formede stive rørledninger med svivelforbindelser. Disse rørledningene er spesielt tilpasset for fluid ved lave temperaturer. Den V-formede stive rørledningen med svivelforbindelsen kan være invertert og forløpende i et generelt vertikalt plan, generelt parallelt til lossearmen. Andre konfigurasjoner er også mulig, som f.eks. V-formet i et generelt horisontalplan eller dobbelt V-formet osv.

I en annen utførelse kan den første rørledningsseksjonen være konfigurert som en spiral med aksen av spiralen som strekker seg hovedsakelig parallelt med lengderetningen av lossearmen, og hvor spiralrørledningen er slik dannet at den opprettholder sin spiralform under den kombinerte vekten av rørledningen og fluid inne i rørledningen. En kombinasjon av disse utførelsene vil også være mulig.

Normalt vil partiet av rørledningen hvilket er forbundet til lossearmen for å tillate bevegelse i lengderetningen av lossearmen, også omfatte i det minste en annen stiv rørledningsseksjon. Denne annen stive rørledningsseksjon er forbundet til støtter bevegelige i lengderetningen relativt til lossearmen. Det kan være stive rørledningsseksjoner på begge sider av den første rørledningsseksjon.

Støttene med hvilke partiet av rørledningen er bevegelig langs lastearmen kan være av mange typer. En er en hjulmontert løpevogn, andre er blokker som forløper på skinner eller blokker med børsteforbindelser eller løpespor.

Partiet av rørledningen fjernt fra den ene strukturen og som går i inngrep med den andre strukturen er i seg selv forbundet til eller en del av en annen støtte bevegelig i lengderetningen relativt til lossearmen. Forbindelsen mellom lossearmen og den andre av strukturene kan være dannet som en nedoverrettet tapp hengende fra lossearmen, og roterbar rundt en vertikal akse i en mottaker på den andre av strukturene. Forspenning kan påføres mellom den andre strukturen og partiet av lossearmen som går i inngrep med den andre strukturen, slik at man motstår separasjon av lossearmen og den andre strukturen.

Rørledningen er forbundet til de respektive strukturene ved koblinger som legges til rette for vinkel- og rotasjonsbevegelse mellom rørledningen og de respektive strukturene. I en utførelse er rørledningen forbundet til én av de respektive strukturene ved en hengslet forbindelse og til den andre av de respektive strukturene ved et universalhengsel. Normalt har rørledningen også i det minste én forbindelse anordnet for å kompensere for termisk ekspansjon og kontraksjon relativt til lossearmen og/eller enten en eller begge av strukturene, hvorved man tillater optimum innretting av tilstøtende lengder av rørledningen.

På lossearmen kan det være et flertall av rørledninger som strekker seg mellom de to strukturene.

Opprinnelsen inkluderer også en fremgangsmåte for å overføre fluid fra én struktur til den andre strukturen, i hvilken én av strukturene har en lossearm hvilken er bevegelig i et vertikalt plan om en horisontal akse hvilken også er roterbar om en vertikal akse, og hvilken omfatter trinnene ved å anordne et parti av lossearmen til å gå i inngrep med den andre strukturen, slik at man tillater lineær og rotasjonell bevegelse mellom strukturene.

Det oppfunne system er fortrinnsvis et hekk til baug (tandem) type lossesystem. Basert på spesifikke karakteristikker til den første rørledningsseksjonen som i dette tilfellet kompenserer den relative avstanden og den relative krengningen av plattformen og fartøyet og dermed unngår overføring av enhver last og/eller bøyemomenter til de forbindende rørledningene. Hovedkomponentene av systemet sikrer sikker og effektiv lossing av kryogenisk fluid selv i vanskelige værforhold. Lossearmen er fortrinnsvis installert på plattformens aktre dekk og mottaksterminalen er installert på fartøyets fremre dekk, men en kan tenke andre muligheter som f.eks. det motsatte eller sideveis selv om det ikke er foretrukket.

En kort systembeskrivelse er presentert på de følgende sidene, med referanse til tegningene hvor: Fig. 1 viser en utførelse av systemet i henhold til oppfinnelsen benyttet f.eks. mellom to fartøy, Fig. 2 viser sideskisse av kranen, kranfoten og kransøylen installert på plattformdekket, Fig. 3 viser en sideskisse av én utførelse av brotype lossebom, mottaksterminal og rørforbindelser installert på fartøyets fremre dekk, Fig. 4 viser en utførelse av forbindelsen mellom forbindelsesløpevognen og mottaksterminalen installert på fartøyets fremre dekk, Fig. 5 viser en annen utførelse av systemet i henhold til oppfinnelsen benyttet f.eks. mellom to fartøy, Fig. 6 viser en sideskisse av en annen utførelse av brotype lossebommen, mottaksterminalen og rørforbindelsen installert på fartøyets fremre dekk, Fig. 7 viser en annen utførelse av forbindelsen mellom forbindelsesløpevognen og mottaksterminalen installert på fartøyets fremre dekk.

Oppfinnelsen angår et system for overføring av fluid slik som en kryogenisk film f.eks. naturgass i væske- eller kondensatform fra én til en annen struktur, som vist konseptuelt på fig. 1 og 5.

Som vist på flg. 2, omfatter oppfinnelsen i begge utførelsene en kranfot 1 hvilken er fastgjort til akterdekket på plattformen F. Kransøylen 2 er forbundet til kranfoten ved en dreiemekanisme 3 som omfatter f.eks. rullelagere som tilveiebringer rotasjon av kransøylen relativt til kranfoten om en vertikal akse relativt til plattformen P. Rotasjonen er tilveiebragt ved hjelp av i det minste én motor, fortrinnsvis en hydraulisk (ikke vist). Hengselforbindelser 4 sikrer rotasjon av kranbommen 5, representert av en torsjonelt fleksibel bro som tillater relativ krengning mellom plattformen P og fartøyet V og bærer én eller flere kryogeniske rørledninger, relativt til kransøylen. Vinsjer 6 eller hydrauliske sylindere (ikke vist) er installert på kransøylen for å operere kranbommen relativt til aksen som passerer gjennom hengselforbindelsen via i det minste én vaierskive 7 og i det minste én løftevaier 8 forbundet til bomstrukturen. Vinsjen har et hivkompenseirngssystem (ikke vist). Relativ bevegelse av rørledningen på plattformen P og bommen er kompensert ved chiksan-svivler 9. Svivlene 9a roterer om den samme akse som kranfoten og kompenserer relativ bevegelse av systemet i et horisontalt plan. Svivlene 9 roterer om den samme akse som hengselsforbindelsen 4 og kompenserer relativ bevegelse av systemet i vertikalt plan. Temperaturekspansjonen er tatt hensyn til ved rørkompensatorene 10.

I én utførelse av oppfinnelsen som vist på fig. 3-4, er én ende av det rette røret på bommen 5 forbundet til inverterte V-formede stive rørledninger med svi vel forbindelser som kompenserer relativ langsgående bevegelse mellom plattformen og fartøyet. Den andre enden av den inverterte V-formede stive rørledningen med svivel forbindet ser er forbundet til den andre enden av rette rørledninger på bommen som henger på en rørløpevogn 14. En forbindelsesløpevogn 15 tilveiebringer fastgj øring av bommen til en mottakstermonal 17 og forbinder LNG og damplinjer på bommen og på fartøyet via chiksan-svivler 16. Chiksan-svivlene forhindrer at krefter og bøyemomenter overføres til rørene. Forbindelsesløpevognen beveger seg frem og tilbake langs bomstrukturen på grunn av den relative langsgående bevegelsen mellom plattformen P og fartøyet V. All relativ vinkelbevegelse på grunn av rulling mellom plattformen P og fartøyet V (torsjonslaster) er tatt opp i den fleksible konstruksjonen av bommen.

Forbindelsesløpevognen er undre lossingsoperasjon forbundet til mottaksterminalen ved hengselsforbindelser 18 med kon 19 hvilke sammen kan betraktes som universalforbindelse. Hengselsforbindelsen tilveiebringer rotasjon av bommen i et vertikalt plan og kompenserer for stillingsvinkler mellom plattformen P og fartøyet V. Senteret for rotasjon om hengsels forbindelsene er om den samme akse som senteret for rotasjon av chiksan-svivlene 20. Konen 19 med landingsskjørtet 24 er landet på det roterende bordet 21. Det roterende bordet har en serie med rullelagre 22 som tilveiebringer rotasjon i et horisontalt plan uten å overføre laster og/eller momenter til bordstrukturen. Det roterende bordet dreier i et horisontalt plan relativt til aksen som passerer gjennom senteret av rotasjonsbordet når den relative plasseringen mellom plattformen P og fartøyet V er endret. For forbindelse og frigjøring av lossearmen til/fra mottaksterminalen, kan trekkvaier 23 og trekkvinsj installert på fartøyets dekk (ikke vist) med selvstrammingsanordninger benyttes. Trekkvaieren og trekkvinsjen kan være forspent under hele losseoperasjonen.

I en annen utførelse av oppfinnelsen som vist på fig. 5-7, henger relativt stive spiralrør 13 fra løpevognene 14 på bomstrukturen og kompenserer for relativ avstand og relativ krengningsvinkel mellom plattformen P og fartøyet V. Spiralrørene er så stive at de har mulighet for å opprettholde sin spiralstruktur under den kombinerte vekten av rørene og fluid inne i rørledningen når de henger på eller fra armen 5. Lengden av spiralrørene skal være tilstrekkelig til å kompensere relativ langsgående bevegelse mellom plattformen P og fartøyet V, og resten av rørlengden på bommen kan være rette rør for å redusere vekten. Rørløpevognen tilveiebringer frem- og tilbakegående bevegelse av spiralrøret langs bomstrukturen. Forbindelsesløpevogner 15 tilveiebringer fastgjøring av bommen til mottaksterminalen 17 og forbinder LNG og damplinjene på bommen og på fartøyet V via chiksan-svivler 16. Chiksan-svivlene forhindrer kraft og momentoverføring til rørene. Forbindelsesløpevognen beveges frem og tilbake langs bomstrukturen på grunn av den relative langsgående bevegelsen mellom plattformen P og fartøyet V. Alle relative rullevinkler mellom plattformen P og fartøyet V (torsjonslaster) er tatt opp av den fleksible konstruksjonen av bommen.

Forbindelsesløpevognen er under losseoperasjonen forbundet til mottaksterminalen ved hengselsforbindelser 18 med tapp 19, hvilken sammen kan omtales som en universalforbindelse. Hengselsforbindelsen tilveiebringer rotasjon av bommen i et vertikalplan og kompenserer svingningsvinkler mellom plattformen P og fartøyet V. Senteret for rotasjon av hengselsforbindelsen er om den samme akse som senteret for rotasjon av chiksan-svivlene 20. Tappen 19 med landingsskjørtet 24 er landet på rotasjonsbordet 21. Rotasjonsbordet har en serie av rullelagre 22 som tilveiebringer rotasjon i et horisontalplan uten å overføre laster og/eller momenter til bordstrukturen. Det roterende bordet er dreiet i et horisontalplan relativt til aksen som passerer gjennom senteret av rotasjonsbordet når den relative innstillingen mellom plattformen P og fartøyet V endres. For forbindelse og frigjøring av lossearmen til/fra mottaksterminalen, kan trekkvaier 23 og trekkvinsj installert på fartøyets V dekk (ikke vist) med selvspenningsanordninger benyttes. Trekkvaieren og trekkvinsjen kan være forspent under hele losseoperasjonen.

Oppfinnelsen er nå forklart i forhold til to utførelser, men forskjellige elementer kan endres og forandres innenfor rammen av oppfinnelsen som definert i de følgende krav.

Claims

1. Et system for overføring av fluid via i det minste én rørledning fra én struktur til en annen struktur (slik som en plattform (P) og et fartøy (V) respektivt), i hvilke én av strukturene har en lossearm (5) hvilken er bevegelig i to plan perpendikulære til hverandre og i hvilken et parti av lossearmen fjernt fra den ene strukturen kan gå i inngrep med den andre strukturen, for å tillate lineær rotasjonsbevegelse mellom strukturene, karakterisert ved at i det minste et parti av rørledningen langs lossearmen, fjernt fra den ene strukturen er forbundet til lossearmen ved hjelp av i det minste én støtte bevegelig i lengderetningen relativt til lossearmen (5), og et parti av rørledningen omfatter i det minst en første rørledningsseksjon (13) konfigurert for å kompensere for bevegelse mellom de to strukturene i den langsgående retningen av lossearmen.

2. Et system i henhold til krav 1, karakterisert ved at den første rørledningsseksjonen er konfigurert med V-formede stive rørledninger forbundet ved svivelforbindelser.

3. Et system i henhold til krav 2, karakterisert ved at de V-formede stive rørledningene forbundet ved svivelforbindelser er invertert og løper i et generelt vertikalt plan, parallelt til lossearmen.

4. Et system i henhold til krav 1, karakterisert ved at den første rørledningsseksjonen er konfigurert som en spiral med aksen for spiralen som strekker seg generelt parallelt med den langsgående retningen av lossearmen, og hvor spiralrørledningen har mulighet til å opprettholde sin spiralform under den kombinerte vekten av rørledningen og fluid inne i rørledningen.

5. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at et parti av rørledningen også omfatter i det minste en annen stiv rørledningsseksjon forbundet til støtten bevegelig i lengderetningen relativt til lossearmen.

6. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste én av støttene er en hjulmontert løpevogn (15) anordnet for bevegelse i lengderetning relativt til lossearmen (5).

7. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at et parti av rørledningen fjernt fra den ene strukturen og som kan gå i inngrep med den andre strukturen i seg selv er forbundet til eller en del av en annen støtte (14) bevegelig i lengderetning relativt til lossearmen.

8. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at rørledningen er forbundet til respektive strukturer ved forbindelser (9) som muliggjør vinkel- og rotasjonsbevegelse mellom rørledningen og den respektive strukturen.

9. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at rørledningen er forbundet til én av de respektive strukturene ved et hengselledd (9) og til den andre av de respektive strukturene ved universalledd (18).

10. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at rørledningen har i det minste én forbindelse (10) anordnet for å kompensere for termisk ekspansjon og kontraksjon relativt til lossearmen og/eller enten en eller begge av strukturene, hvorved for å tillate optimum vinkelinnstilling av tilstøtende lengder av rørledning.

11. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved en flerhet av rørledninger (13) strekker seg mellom strukturene.

12. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at et ledd mellom lossearmen og den andre av strukturene er formet som en nedover hengende tapp (19) fra lossearmen, og roterbar om en vertikal akse i en mottaker (21) på den andre av strukturene.

13. Et system i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at forspenning (23) er påført mellom den andre strukturen og et parti av lastearmen som kan være i inngrep med den andre strukturen, slik at man motstår separasjon av lossearmen (5) og den andre strukturen.

14. En fremgangsmåte for å overføre fluid fra én struktur til en annen struktur, (slik som en plattform (P) og et fartøy (V) respektivt) i hvilken én av strukturene har en lossearm (5) hvilken er bevegelig i et vertikalplan om en horisontal akse (4) og hvilken er roterbar om en vertikal akse (3), og hvilken omfatter trinnene å anordne et parti av lossearmen for å gå i inngrep med den andre strukturen, slik at man tillater lineær og rotasjonsbevegelse mellom strukturene, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnene av å henge en rørledning (13) som har en seksjon konfigurert for å tillate bevegelse i lengderetning av lossearmen på eller fra lossearmen (5) mellom strukturene.