專利名稱：淺水中的lng油船卸載的制作方法
技術領域：
在室溫(例如，)下處于氣態的碳氫化合物，通常作為LNG (液化天然氣)利用油船在-160X:和大氣壓力下運輸。運輸過程中其 他冷的形式為水合物(夾在冰內的氣體)和冷卻的CNG (在0。C以下 已經被冷卻好以降低將其保持在液態的壓力的壓縮天然氣)。在油船的 目的地，可以卸載、加熱以及加壓于LNG (或其他冷氣體)，并經過 管路將其運送到岸上站進行分配(或供岸上站發電站使用)。
背景技術：
已提出的現有技術的卸載和再氣化/注入系統(用于加熱LNG并 對LNG加壓)，包括固定平臺，其從海底起向上延伸至海面上方高度 并包含加熱和泵送冷碳氫化合物的設施以及包含船員設施(床、盥洗 室、食物儲藏室等)。加熱足以使LNG轉變成氣體，所述氣體足夠熱 (通常至少為or:)而不會在運送氣體的非低溫軟管和輸送管附近結 冰。平臺還承載有泵送系統，該泵送系統將氣體泵激到足夠高的壓力 以便將其沿著海底管路泵送到岸上站和/或洞穴，并在洞穴中維持高壓 以使氣體能夠從該處流到岸上站。即使是在淺水中，能夠承載上述氣 體加熱和泵送系統的足夠大的平臺也是昂貴的。
通過利用隨風向改變方位的浮式結構，如在接近船頭處具有轉動 架的駁船，其借助懸鏈停泊在海底以承載再氣化和加壓設備以及船員 住所(crew quarters )以及停泊油船，能夠極大地降低成本。可是， 在淺水深度(例如小于70米)，船舶的漂移傾向于將整個長度的鏈從 海底拉起。這導致鏈張力的突然增加而不是所需的逐漸增加。在淺水 深度處用于停泊油船、從油船卸載LNG、加熱LNG和對LNG加壓、 容納任意船員并使氣態碳氫化合物流到岸上站的最低成本的系統，將是具有價值的。

發明內容
根據本發明的一個實施例，申請人提供了一種在淺水深度，如不
超過70米深度使用的系統，其用于停泊承載冷碳氫化合物(低于Or , 通常為LNG)的油船、再氣化該碳氬化合物(加熱冷碳氬化合物，通 常加熱到0n以上，進而氣化LNG)、對目前氣態的碳氯化合物加壓、 容納操作和維護設備的船員以及將氣態碳氫化合物送到岸上站，所有 這些都在最小成本的系統內進行。在一個系統內，申請人提供了一種 諸如駁船的浮式結構，以及其主要功能是永久停泊駁船并允許其隨風 向改變方位的簡單塔。油船附連在駁船上，使得二者能夠一起隨風向 改變方位。駁船可通過軛連接在塔上，該軛能夠關于塔上的垂直軸線 樞軸旋轉進而允許駁船隨風向改變方位，并且塔承載液壓旋轉頭以允 許流體通過同時使駁船隨風向改變方位。再氣化單元、加壓單元和船 員住所都在駁船上而不在塔上。
在另一系統中，防波提形式的固定結構提供了油船可停泊的淺海 位置，同時保護油船不受盛行風和波浪的影響。再氣化和加壓單元以 及船員住所位于防波提上。防波提具有油船長度的至少60%，優選為 至少100%的長度，并具有不大于防波堤長度的1/4的寬度且延伸出海 面上方許多米。
再氣化和加壓單元是利用電力供給能量的，并在岸上電站與其上
置有再氣化和加壓單元的結構之間傳送電力。
在所附權利要求中特定地闡述了本發明的新穎性特征。當結合附
圖閱讀時，根據以下的說明能夠最好地理解本發明。


圖1為用于停泊運載LNG、處理LNG以及將LNG輸送到岸上 站的油船的淺水系統的側面正視圖。
圖2為圖1中部分系統的側面正視圖。圖3為圖1中所示類型系統的修改系統的左側立體圖和后側立體 圖，該系統具有與浮式結構相連的軛。
圖4為圖3中系統的左側立體圖和前側立體圖，該系統具有接近 浮式結構但還未與其相連的軛。
圖5為類似圖1系統的系統的側面正^L圖，該系統具有電力傳送 部分。
圖6為類似圖5系統的系統的平面圖，其中具有前后相連的浮式 結構和油船以便一起隨風向改變方位。
圖7為本發明另一實施例的系統的立體圖，其中浮式結構為直接 連接型，其將自身固定在油船上并通過小的軛以及系船索將油船停泊 在塔上。
圖8為圖7中部分系統的立體圖，其示出了塔的頂部以及軛。 圖9為本發明另一實施例的系統的立體圖，其中固定在淺水位置 處海底上的防波提結構長而窄并且油船直接停泊在其上。 圖IO為圖9中部分系統的系統平面圖。 圖11為圖9中部分系統的側面正視圖。
具體實施例方式
圖1示出了適用于淺水的卸載/注入系統10，其中中等成本的固定 塔12與浮式且隨風向改變方位的駁船14形式的結構一起使用。可圍 繞塔軸22進行旋轉的軛20允許浮式且隨風向改變方位的駁船漂離塔 以限定的距離并利用平衡塊24朝塔推回駁船。因此，駁船可隨風向改 變方位，以便隨風、波浪以及水流的改變而沿著不同方向船頭指向， 并可略微移離塔以及朝塔移回以便最小化大波浪產生的力。油船26 直接停泊在駁船上并與其一起隨風向改變方位。
油船運送冷碳氫化合物，其在O"C以下被很好地冷卻并在加壓之
前必須被加熱到至少on并且通過管路流到岸上。最常見類型的冷碳
氫化合物為LNG(液化天然氣)，其已經被冷卻到-160n使其在大氣 壓下為液態。另一類型為水合物，其中氣體夾在冰中，并且另一種類型為被冷卻和加壓的CNG (壓縮的天然氣)。在上述冷卻的碳氫化合
物通過常規(非低溫)管之前，必須被加熱到至少on以防止在管附
近形成水。
圖1示出了處理設備30，該處理設備包括再氣化單元32以及配 置在駁船14上的注入(加壓)單元34，所述再氣化單元加熱LNG以
將其轉變成氣體并將氣體加熱到至少on。通常在駁船上提供并配置
船員住所36。載氣軟管40從駁船延伸到塔上的液壓旋轉頭42。液壓 旋轉頭的非旋轉部分固定在塔的主要部分44上。塔的主要部分是大體 圓柱形，其中主要部分具有大約相同的正交水平尺寸，任何一個尺寸 不會超過另一個的兩倍，以避免和隨風向改變方位的駁船發生干擾并 避免使用過長的軛。管50從液壓旋轉頭向下延伸到海底平臺52。所 述平臺與洞穴54相連并通過海底管路58與岸上設施56相連。洞穴可 位于海底的陸地內，或是沒有海覆蓋的陸地內。洞穴具有能夠存儲至 少5億標準立方英尺的氣體。
通過在駁船14上而不是在停泊塔12上配置再氣化和注入單元 32、 34和船員住所36，申請人極大地減少了塔的成本并僅適度地增加 了駁船的成本。再氣化單元位于停泊在油船上的駁船上的舉實，相比 于如果LNG必須從油船傳送到駁船并隨后于再氣化之前被傳送到塔 上的再氣化單元，允許以較少的時間并利用較廉價的設備(尤其是低 溫軟管)卸載油船上的LNG。通過允許駁船和油船移離塔并隨后將其 推回，當大的波浪沖擊駁船和油船時軛吸收突然的大的停泊力的事實 避免了使用大而貴的塔。塔上沒有(液壓旋轉頭以外的)機器并可在 沒有船上船員或船員住所的情況下進行操作。
圖2示出了軛具有能夠關于垂直軸線22進行旋轉的頂部軸承部分 60。軛的最近和最遠端63、 65分別與塔的上端67和駁船14相連。軛 包括聯動機構61，其包含位于軛相對側面上的一對大體垂直的近側梁 62，其上端關于水平軸線64與頂部軸承部分樞軸相連而下端承載平衡 塊24。該聯動機構還包括一對關于水平軸線72與近側梁下端樞軸相 連的遠側梁70，并且所述遠側梁具有關于水平軸線74與駁船樞軸相連的遠端。
圖3和4示出了另一系統80，并示出了軛20A、塔12A的頂部以 及浮式結構14A的一些細節。圖4示出了軛包括軛基部82，其安裝在 允許基部關于垂直軸線86進行旋轉的軸承組件84上。具有平衡塊92 的梁結構式的聯動機構90承載一對關于軸線100、 102樞軸旋轉的臂 94、 96。具有位于臂96端部處的單一關節的結構連接頭104與浮式結 構14A上的連接器106相連。連接軟管108、 109以輸送氣態碳氬化 合物。圖3示出了從油船26到駁船載運LNG的短的低溫軟管或管道 配置110，以及使油船與駁船相連的停泊線112。申請人注意到運送 LNG的低溫導管是昂貴的，并且最小化駁船上的上述導管的數量能夠 最小化系統的成本。
圖1 - 4的停泊塔12和12A適用于具有達到大約50米的深度D (圖1)的適度平靜海的淺水中，并適用于具有達到大約70米深度的 更洶涌的水中。如上所述，借助懸鏈停泊在海底上的浮式結構能夠用 于更深的水中，其中懸鏈更加有效，同時申請人的系統在淺水中特別 有效。如果暴風雨接近圖1-4的系統，所述暴風雨可引起超過系統停 泊的承受力的波浪，則任何油船可脫離駁船。駁船可與軛分開并在颶 風情況下被拽離。
圖5示出了類似于附圖1中系統的系統120，但該系統具有在岸
電力線122。在圖5中，可以僅從岸上設施流出電流和電能到駁船14, 岸上設施包括岸上電力線126。可是，能在浮式結構14上構建發電廠 130，所述發電廠將碳氫化合物用作燃料來產生浮式結構所需的所有電 力。
可能會每五天進行一次將油船停泊在駁船處并卸載油船上的 LNG。可利用一天來卸載油船，在此期間在一些LNG被存儲在駁船 上的LNG箱內，而一些LNG被再氣化、加壓以及傳送到岸上站和/ 或洞穴54。可以利用另外一天再氣化和加壓存儲在駁船上箱內的 LNG。在油船再次抵達前的另外三天內，連續運作駁船上的發電站以產生電力，并將電力傳送至岸上設施124。每五天之外的三天內可能 輸送的這種電能可補充岸上發電站所產生的電能。在圖5中，塔12A 頂部的旋轉頭131接收線132上的電流并將電流送至沿著塔高度延伸 的電力線133和沿著海底延伸到岸上設施124的電力線122。
圖6示出了借助從駁船船尾延伸到油船船頭的系船索140將油船 26停泊在駁船14上以便與其一起隨風向改變方位。
圖7示出了直接連接結構150形式的浮式結構，該結構具有浮力 可調部分152和推進部分154。直接連接的浮式結構可位于水下并緩 慢自我推進直到其油船下方部分156位于油船下方為止。直接連接結 構隨后排放壓艙水(通過排空壓載水艙的水)直到其上的部分156、 160與油船接合。之前將浮式結構保持在塔164附近的停泊系船索162 從浮式結構上卸除并與油船相連。直接連接的浮式結構150包括加熱 LNG的再氣化系統和通過氣體軟管166將氣體泵送到塔上的旋轉頭 170的泵送系統。根據本發明的另一實施例，氣體從旋轉頭沿塔向下 流到海底。圖8示出了具有軛172的塔164的頂部，所述軛具有可關 于塔的軸線176旋轉的近端174并通過系船索162與浮式結構或油船 相連。
圖9 - 11示出了適于不超過70米深的淺海位置的另 一氣體卸載系 統178，其中防波堤180固定在海底181上并且油船26在防波堤的旁 側停泊。確定防波提的方向使得一側182背著盛行風和波浪的方向184 定位。防波堤180具有在防波堤旁側停泊的油船的長度的至少60%的 長度，并優選具有油船長度的至少100%但不超過200%的長度。防波 堤凸出沿著大部分防波堤長度的平均潮汐海平面186上很多米。這允 許防波提保護油船不受風和波浪的大部分作用力的影響，使得油船能 夠安全地停泊在防波提旁的固定位置處，也就是使油船平行于防波提 的長度伸展。附圖示出了停泊線190和緩沖器192。防波堤優選具有 小于防波堤長度L的25%的平均寬度W，并且實際具有小于其長度 的1/8的寬度。LNG油船通常為大約200米長而防波堤具有200米量 級的長度。低溫軟管或管道200將非常冷(例如，-160"C )的碳氬化合物從 油船輸送到置于防波堤頂部上或其內側的設備202。所述設備包括加 熱冷氣態(加熱時)的碳氫化合物的再氣化單元，以及對氣體加壓的 泵。通過管道204泵送加壓氣體，所述管道204將氣體送至通到(位 于海下或位于海岸下的)洞穴210的存儲管206,和/或穿過海岸線214 將氣體送至岸上設備216的海底管道212。
圖9示出了在岸上電力系統222和防波提之間延伸的電力線220。 當防波堤不需要大部分電力，該電力線用于將防波提的電能輸送至電 力供給能量的再氣化和泵送設備，或用于將防波提上的電力產生單元 224的電能輸送至岸上系統。
因此，本發明提供氣體卸載和加壓系統，其在淺水深度(不超過 70米)的離岸位置處將溫度低于Ot:的LNG或其他冷碳氫化合物從 油船輸送到岸上設施和/或洞穴。系統可包括其頂端具有停泊旋轉頭的 固定塔，以及停泊在塔上以關于塔隨風向改變方位的浮式結構，如駁 船。浮式結構與油船相連使得浮式結構和油船作為一個結合體隨風向
改變方位。用于加熱冷碳氫化合物(低于ox:)的再氣化設施和用于
泵送所產生的氣體的加壓設施以及任意的船員住所位于所述浮式結構 上，其中上述設施以最小成本的方式放置。這樣允許使用最小尺寸和 成本的塔。浮式結構可以是永久停泊到塔軛上的駁船，或將其自身固 定在油船上而將油船停泊在塔上的直接連接浮式結構。電纜可在浮式 結構和岸上電力系統之間延伸。在浮式結構不需要上述電能時，將電 能從海岸運送到浮式結構以給電力供給能量的設備供能，或將電能從 浮式結構上的發電機輸送到岸上電力分配設施。
適于淺水深度的其他氣體卸載和加壓系統包括油船停泊的防波 堤，所述防波提保護油船不受風和波浪的影響并且還可承載再氣化和 加壓i殳備。
盡管在此已經描述和示出了本發明特定實施例，但本領域技術人 員應當理解可以很容易地進行修改和變化，因此認為權利要求覆蓋上 述修改和等同物。
權利要求
1. 一種離岸卸載系統(10，80)，用于從位于淺海內的油船(26)卸載液態LNG，并使LNG通過再氣化單元(32)以產生溫熱的氣態碳氫化合物以及使溫熱的碳氫化合物通過氣體管道配置(40，42，50，108，109)到達岸上站(56，124)，該系統包括與所述油船連接以從該油船接收所述液態LNG的浮式結構(14，14A，150)；位于所述海內的停泊塔(12，12A)，所述塔具有安裝在海底上的固定位置處的下端以及延伸到海面上方的上端；軛(20，20A，172)，其具有關于塔上端的主要地垂直的軸線(22)旋轉的近端(63)，以及與所述浮式結構相連的遠端(65)；所述再氣化單元位于所述浮式結構上，并且所述塔沒有再氣化設備。
2. 根據權利要求l所述的系統，包括 氣體存儲洞穴(54);所述氣體管道配置包括安裝在所述塔上的液壓旋轉頭(42 )，從所 述浮式結構延伸到所述液壓旋轉頭的旋轉部分的第一管道部分(40， 108, 109)，從所述液壓旋轉頭向下延伸到所述洞穴的第二管道部分 (50),以及從所述洞穴延伸到所述岸上站的第三管道部分(58),由 此在洞穴里存儲變化量的氣態碳氫化合物并使其均勻地流到岸上站。
3. 根據權利要求l所述的系統，其中所述浮式結構為固定在所述油船上的直接連接結構(150);并包括柔性系船索(162)，其一端固定在所述軛的遠端而相對的一端固 定在所述油船上，所述系船索通過所述油船與所述浮式結構相連。
4. 根據權利要求3所述的系統，其中 所述塔具有帶有液壓旋轉頭(170)的上端； 所述氣體管道配置包括軟管(166)，該軟管位于海中并且一端與所述直接連接結構相連而相對一端與所述液壓旋轉頭相連。
5. 根據權利要求l所述的系統，其中所述軛包括聯動機構(61)，該聯動機構具有多個順序樞軸連接的 剛性梁，包括與所述浮式結構樞軸連接的一遠端剛性梁(70);所述浮式結構為隨風向改變方位的船，其具有指向波浪、風和水 流的船頭端；所述油船為隨風向改變方位的船，并且所述浮式結構和油船連接 形成隨風向改變方位的結合體，因此所述油船和浮式結構一起隨風向 改變方位。
6. 根據權利要求l所述的系統，包括被供能的注入單元(34)，該注入單元消耗能量并且對所述溫熱的 氣體進行充分的加壓，使該溫熱的氣體流過所述管道配置到達所述岸 上站，同時沿著該路徑無需增壓；所述注入單元位于所述浮式結構上，并且所述塔上沒有設置用于 提升溫熱氣體的壓力的被供能的注入單元。
7. 根據權利要求l所述的系統，其中 所述再氣化單元為電力供給能量的；并包括岸上電源系統(124),以及在所述岸上電源系統和所述浮式結構 之間延伸的電力線配置(122, 131, 132)。
8. —種用于將已經被冷卻以便以非氣態形式運輸的碳氫化合物 從位于淺海區域內的油船(26)輸送到岸上站(56， 124)的方法，包 括步驟將浮式結構(14， 14A， 150)停泊在下端固定于所述淺海區域內 的海底上的塔(12， 12A)上，使得浮式結構可關于延伸通過塔的垂 直軸線運動，使油船與浮式結構相連，并使所述浮式結構與油船的結 合體關于所述塔隨風向改變方位；將所述碳氫化合物從油船輸送到浮式結構，使碳氫化合物通過位 于所述塔頂部處的液壓旋轉頭(42, 131)，并使該碳氬化合物沿著所 述塔向下輸送到海底并從該處輸送到岸上站，包括將碳氫化合物加熱以產生溫熱的碳氬化合物氣體并對該溫熱的氣體進行加壓；所述加熱碳氫化合物以及對溫熱的氣體加壓的步驟發生在碳氬化 合物到達所述塔頂部上的所述液壓旋轉頭之前。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中使所述碳氫化合物沿著塔向下輸送到海底并從該處輸送到岸上站 的步驟包括使已經沿著塔到達海底的碳氫化合物到達地底洞穴(54 ) 以存儲在其中，以及隨后將該碳氫化合物輸送到岸上站進行分配。
10. 根據權利要求8所述的方法，其中所述將浮式結構停泊在塔的步驟包括安置軛(20, 20A， 172)， 其具有與塔相連以關于所述垂直軸線運動的近端以及與所述浮式結構相連的輒的遠端，其中所述輒包括具有多個樞軸連接的剛性連桿的聯 動機構(61)。
11. 一種離岸系統(178)，其用于從位于淺海中的長油船(26) 卸載液態LNG，并使LNG通過產生溫熱的氣態碳氫化合物的設備(22)，以及使溫熱的碳氫化合物通過氣體管道(204， 212， 206, 210) 配置而到達岸上站(216)，所述系統包括人造防波堤裝置(180)，其包括下端固定到海底而上端伸出海面(186)上方許多米的結構，所述防波堤裝置具有至少為所述油船長度 的60%的防波堤長度(L)，并具有不大于所述防波堤長度的25%的 平均寬度(W),所述防波提裝置具有以所述寬度間隔開的相對的防波 堤側邊；所述油船在所述防波提的所述側邊中的第一側邊(182 )旁側定位， 并停泊在所述防波堤；位于所述防波堤上的再氣化和加壓i殳備(202)，加熱液態LNG 以使之轉變成氣體并對該氣體加壓；卸載管道(200)，其把所述液態LNG從所述油船卸載到所述防 波堤并將該液態LNG送到所述再氣化和加壓設備；將氣體從所述再氣化和加壓設備輸送至所述岸上站的第二管道 (204， 212)。
12. 根據權利要求ll所述的系統，其中 所述防波堤裝置具有至少為所述平均寬度8倍的長度。
13. 根據權利要求ll所述的系統，其中所述防波堤的第 一側邊背著盛行風和波浪的方向定位。
14. 根據權利要求11所述的系統，其中 所述再氣化和加壓設備是電力供給能量的；并包括 岸上電力系統(222)，和在海底上以及在所述岸上電力系統與所述防波堤裝置上的所述設備之間延伸的電力線(220)。
15. 根據權利要求ll所述的系統，包括 洞穴(210);所述第二管道包括從所述再氣化和加壓設備延伸到所迷洞穴的第 一管道部分(204， 206)，以及從所述洞穴延伸到所述岸上站的第二管 道部分(212)，由此為所述岸上站提供更恒定的氣流。
16. —種用于將已經被冷卻以便以非氣態形式運輸的碳氫化合物 從位于淺海區域內的油船(26)輸送到岸上站(216)的方法，包括將油船停泊在離岸放置的人造防波堤，所述防波堤固定在海底上 并突伸到海面上方，具有長度至少為油船長度60%的長邊以及長度小 于所述長邊的25%的短邊，所述停泊步驟包括沿著背著盛行風和波浪 方向定位的防波堤的側邊停泊油船；將所述冷卻碳氫化合物輸送到所述防波堤，在所述防波堤上的再 氣化單元內加熱該冷卻的碳氫化合物以產生氣體，并將該氣體送到岸 上站。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中所述將氣體送到岸上站的步驟包括將氣體送到一洞穴并將氣體從 該洞穴送到岸上站。
全文摘要
一種用于從淺水中的油船(26)上卸載LNG(液化天然氣)、再氣化或加熱所卸載的LNG以產生氣態碳氫化合物或氣體、對氣體加壓并使氣體流到岸上站(56)的系統，該系統包括固定在海底并突伸到海面上方且輔助停泊油船的結構。在一個系統中，固定在海底的結構為大體圓柱形的塔(12)，該塔具有可旋轉安裝在其上端的停泊軛(20)。諸如隨風向改變方位的駁船的浮式結構(14)具有與軛的遠端樞軸連接的船頭端，從而駁船保持在塔附近但可隨著變化的風、波浪和水流在塔周圍漂動。油船停泊在塔邊，因此駁船和油船形成一個組合體，其作為一個組合體隨風向改變方位。用于對LNG加熱和加壓的再氣化和加壓設備(32，34)以及任何船員住所(36)全都置于駁船上，從而可使用低成本的塔。在另一系統中，上述結構為防波堤(180)。
文檔編號F17CGK101438009SQ200480031479
公開日2009年5月20日 申請日期2004年10月26日 優先權日2003年10月30日
發明者H·威爾, J·波拉克 申請人:Sbm-伊莫德克公司