(57)【要約】【課題】  送油管に加わる圧縮荷重および引っ張り荷重を低減して管の耐用年数を増大させる。【解決手段】  この装置は、ＦＰＳＯ（浮遊式生産貯蔵積出システム）とＳＰＭ（一点係留ブイ）１２との間で石油を管で輸送する。この装置は、管の一端を支持する浮遊ブイの運動を管の実質的部分から分断するように準備された分断手段を備える。この分断手段は、たとえば、浮遊ブイに取り付けられるテザー、管に取り付けられるダイバータ、滑り接続部、あるいは管に取り付けられるブイおよび重りで構成される。【選択図】    図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の設備と第二の設備との間で石油を輸送する装置であって、一方の端部を浮遊ブイに支持された管と、前記浮遊ブイの運動を前記管の実質的部分から分断するように準備された分断手段とを備え、前記分断手段は、前記浮遊ブイに隣接する前記管の部分を支持するように準備され、前記分断手段は、前記浮遊ブイと前記管の支持点との間に延びるテザーを備える装置。
【請求項２】
前記テザーは、弾性テザーを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記テザーの長さは、前記浮遊ブイと前記支持点との間の前記管の長さ未満である、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記テザーは、ナイロンテザーを含む、請求項１乃至３の何れかに記載の装置。
【請求項５】
前記テザーの長さは、前記ホースの全長の１．７％乃至７．１％である、請求項１乃至４の何れかに記載の装置。
【請求項６】
前記管の支持される長さは、前記浮遊ブイと前記支持点との間の前記管長を含み、前記支持される長さは、前記ホースの全長の２．７％乃至１１％である、請求項１乃至５の何れかに記載の装置。
【請求項７】
分断手段は、更に、荷重及びブイの配置を備え、ブイは前記管に沿った第一の位置に提供され、荷重は、前記第一の位置と前記浮遊ブイとの間で、前記管に沿った第二の位置に提供される、請求項１乃至６の何れかに記載の装置。
【請求項８】
第一の設備と第二の設備との間で石油を輸送する装置であって、一方の端部を浮遊ブイに支持された管と、前記浮遊ブイの運動を前記管の実質的部分から分断するように準備された分断手段とを備え、前記分断手段は、荷重及びブイの配置を備え、ブイは前記管に沿った第一の位置に提供され、荷重は、前記第一の位置と前記浮遊ブイとの間で、前記管に沿った第二の位置に提供される装置。
【請求項９】
前記ブイの正味浮力は、５ｔｅ乃至８０ｔｅである、請求項７又は８記載の装置。
【請求項１０】
前記荷重の水中重量は、２．４ｔｅ乃至３８．４ｔｅである、請求項７又は８記載の装置。
【請求項１１】
前記第一の位置は、前記浮遊ブイから４０ｍ乃至６８５ｍである、請求項７乃至１０の何れかに記載の装置。
【請求項１２】
前記第二の位置は、前記浮遊ブイから２０ｍ乃至３４５ｍである、請求項７乃至１１の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
前記ブイの正味浮力は、約４０ｔｅであり、前記荷重の水中重量は、約１９ｔｅであり、前記第一の位置は、前記浮遊ブイから約３４０ｍであり、前記第二の位置は、前記浮遊ブイから約１７０ｍである、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記分断手段は、更に、前記管の屈曲の度合いを制御するために提供されたドラッグ手段を備える、請求項１乃至１３の何れかに記載の装置。
【請求項１５】
第一の設備と第二の設備との間で石油を輸送する装置であって、一方の端部を浮遊ブイに支持された管と、前記浮遊ブイの運動を前記管の実質的部分から分断するように準備された分断手段とを備え、前記分断手段は、前記浮遊ブイに隣接する前記管の部分を支持するように準備され、前記分断手段は、屈曲の度合いを制御するために提供されたドラッグ手段を備える装置。
【請求項１６】
前記ドラッグ手段は、前記管の軸線に対して垂直な平面に対して角度を成す一枚以上のドラッグプレートを備える、請求項１４又は１５記載の装置。
【請求項１７】
前記管に対して反対の角度で傾斜した二枚のドラッグプレートが提供される、請求項１４乃至１６の何れかに記載の装置。
【請求項１８】
前記ドラッグプレートは、前記管に対して約４５°乃至３１５°の角度で傾斜する、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記又は各ドラッグプレートは、０．５ｍ2乃至７．５ｍ2の軸方向ドラッグ面積を有する、請求項１６乃至１８の何れかに記載の装置。
【請求項２０】
前記又は各ドラッグプレートは、全般的に円形のドラッグプレートを備える、請求項１６乃至１９の何れかに記載の装置。
【請求項２１】
前記ドラッグ手段は、前記浮遊システムに隣接する前記管に提供される、請求項１４乃至２０の何れかに記載の装置。
【請求項２２】
前記分断手段は、更に、二つの半体を含む滑り継手を備え、一方の半体は、前記管の第一の長さに接続され、他方の半体は前記管の第二の長さに接続され、前記二つの半体は、前記管の長手方向で互いに移動可能に接続される、請求項１乃至２１の何れかに記載の装置。
【請求項２３】
第一の設備と第二の設備との間で石油を輸送する装置であって、一方の端部を浮遊ブイに支持された管と、前記浮遊ブイの運動を前記管の実質的部分から分断するように準備された分断手段とを備え、前記分断手段は、二つの半体を含む滑り継手を備え、一方の半体は、前記管の第一の長さに接続され、他方の半体は前記管の第二の長さに接続され、前記二つの半体は、前記管の長手方向で互いに移動可能に接続される装置。
【請求項２４】
前記滑り継手は、ロック状態とスライド状態との間で切り替え可能である、請求項２２又は２３記載の装置。
【請求項２５】
前記滑り継手は、前記管における張力により前記二つの半体の位置が連続的に変化する遷移状態へ切り替え可能である、請求項２２乃至２４の何れかに記載の装置。
【請求項２６】
前記浮遊ブイの静水位置から下方への運動により、前記滑り継手の前記二つの半体が互いに対して滑動するようになる、請求項２４又は２５記載の装置。
【請求項２７】
前記浮遊ブイの静水位置から上方への運動により、前記滑り継手の前記二つの半体が互いに対してロックするようになる、請求項２４乃至２６の何れかに記載の装置。
【請求項２８】
成形手段は、所定の幾何学的構成で前記管を保持するように準備される、請求項１乃至２７の何れかに記載の装置。
【請求項２９】
第一の設備と第二の設備との間で石油を輸送する装置であって、一方の端部を浮遊ブイに支持された管と、前記浮遊ブイの運動を前記管の実質的部分から分断するように準備された分断手段とを備え、成形手段は、所定の幾何学的構成で前記管を保持するように準備される、請求項１乃至２８の何れかに記載の装置。
【請求項３０】
前記幾何学的構成は、全般的にＷ字形である、請求項２８又は２９記載の装置。
【請求項３１】
前記成形手段は、浮上手段を備える、請求項２８乃至３０の何れかに記載の装置。
【請求項３２】
前記浮上手段は、浮上区間を備える、請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
前記管は、複数のセグメントを備え、前記浮上手段は、浮上セグメントを備える請求項３１又は３２記載の装置。
【請求項３４】
前記管の全長は、３０００ｍ乃至１５００ｍである、請求項１乃至３３の何れかに記載の装置。
【請求項３５】
前記管の全長は、２５６０ｍ乃至１７８０ｍである、請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
前記管の全長は、前記設備間の距離の１．０５乃至１．４倍である、請求項１乃至３５の何れかに記載の装置。
【請求項３７】
前記管の全長は、前記設備間の距離の１．１乃至１．３８倍である、請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
前記浮上区間の長さは、前記管の全長の１５％乃至４０％を含む、請求項３２乃至３７の何れかに記載の装置。
【請求項３９】
前記浮上区間の長さは、前記管の全長の約３０％を含む、請求項３８記載の装置。
【請求項４０】
前記管は、４０ｃｍ乃至７５ｃｍの内径を有する、請求項１乃至３９の何れかに記載の装置。
【請求項４１】
前記内径は、約４０cmである、請求項４０記載の装置。
【請求項４２】
前記幾何学的構成は、一般に起伏又は正弦曲線である、請求項２８又は２９に記載の装置。
【請求項４３】
前記管は、複数の間隔を空けた浮上区間を備える、請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
前記浮上区間は、一般に前記管の長さに沿って均等に間隔を空ける、請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
前記浮上区間は、前記起伏又は正弦曲線構成の頂点又は頂点近くに位置する、請求項４３又は４４記載の装置。
【請求項４６】
前記管は、複数のセグメントを備え、前記浮上区間は、浮上セグメントを備える、請求項４３乃至４５の何れかに記載の装置。
【請求項４７】
前記管の全長は、３０００ｍ乃至１５００ｍである、請求項４２乃至４６の何れかに記載の装置。
【請求項４８】
前記管の全長は、２５６０ｍ乃至１７８０ｍである、請求項４７記載の装置。
【請求項４９】
前記浮上区間の長さは、前記管の全長の２０％乃至５０％を含む、請求項４３乃至４８の何れかに記載の装置。
【請求項５０】
一つ以上のブイは、前記管に沿って、所定の個別位置に提供される、請求項２８又は２９記載の装置。
【請求項５１】
前記又は各ブイは、１６ｔｅ乃至４３ｔｅの質量を有する、請求項５０記載の装置。
【請求項５２】
前記又は各ブイは、４１ｍ3乃至１０６ｍ3の体積を有する、請求項５０又は５１記載の装置。
【請求項５３】
前記又は各ブイは、２６ｔｅ乃至６６ｔｅの正味浮力を有する、請求項５０乃至５２記載の装置。
【請求項５４】
前記又は各ブイは、１０ｍ2乃至２１ｍ2のドラッグ面積を有する、請求項５０乃至５３の何れかに記載の装置。
【請求項５５】
二つのブイは、前記管に沿って間隔を空ける、請求項５０乃至５４の何れかに記載の装置。
【請求項５６】
前記浮遊システムと、前記浮遊ブイに最も近い前記ブイとの間の距離は、前記二つのブイ間の距離より小さい、請求項５５記載の装置。
【請求項５７】
前記浮遊ブイに最も近いブイは、前記浮遊ブイから２００ｍ乃至１１００ｍに位置決めされる、請求項５５又は５６記載の装置。
【請求項５８】
前記（複数の）ブイは、一般に、前記設備間で前記管の長さに沿って均等に分布させられる、請求項５０乃至５５の何れかに記載の装置。
【請求項５９】
前記（複数の）ブイは、前記設備間で前記管の長さに沿って不規則に分布させられる、請求項５０乃至５５の何れかに記載の装置。
【請求項６０】
前記管の長さは、前記設備間の距離の１．２乃至１．６２倍である、請求項５０乃至５９の何れかに記載の装置。
【請求項６１】
前記管を屈曲力から保護するために、保護手段が提供される、請求項１乃至６０の何れかに記載の装置。
【請求項６２】
添付図面の図１乃至１８を参照し、以上において実質的に説明した装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油の生産、貯蔵、又は積み出しにおいて使用される輸送管に関し、特に、浮遊ブイへの石油の輸送に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油業界では様々なタイプの浮遊システムが公知であり、いずれも輸出管に接続し得る。これらは通常、長期間に渡って同じ場所で「ステーション」に係留されるように設計される。浮遊システムは、多数の形態をとる。例えば、浮遊式貯蔵積出システム（ＦＳＯ）は、石油貯蔵用タンクと、オフテイクシャトルタンカへ石油を積み込む方法とを有する。これらは、石油生産又は処理設備を有していない。浮遊式生産貯蔵積出システム（ＦＰＳＯ）は、貯蔵及び積み出し設備に加え、生産中の油井から原油を受領し、輸出用に処理する設備を有する。外見において、ＦＰＳＯは、船舶又はタンカに類似する。浮遊式生産システム（ＦＰＳ）は、油井から原油を受領し、処理するための任意のモジュールにすることができる。必ずしも貯蔵設備を有する必要はなく、その場合、海岸又はＦＳＯにつながる輸出管を有する。浮遊式貯蔵ユニット（ＦＳＵ）は、石油の貯蔵のみを行う。海岸、或いはＦＳＯと同様に、シャトルタンカへ続く輸出管を設けてよい。他の浮遊システムも公知であり、石油を移送し、ＦＳＯ、ＦＰＳＯ、ＦＰＳ、ＦＳＵ等と連絡する、任意の浮遊積出ユニットを含む。
【０００３】
海岸又はシャトルタンカへ続く輸出管を有する浮遊システムは公知である。輸出管を海底に沿って通した場合、高い環境圧力と、必要とされる管の余分な長さとにより、管の損傷の可能性が増加する。水面浮遊管システムを採用した場合、天候による損傷が問題となる。水面浮遊管は、更に、航海学的問題を引き起こすことから容認できない。例えば、ＦＰＳＯのタンカ部分では、係留された地点を中心とする全方向の少なくとも３００ｍで、障害物のない海域が必要となりうる。これは、通常、タンカ区画が「自由な状態」で係留され、係留点を中心に自由に動き周り、何らかの厳しい気象条件の影響を最少化するためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの場合、浮遊システムは、管によって浮遊ブイに連結される。その後、タンカ自体を、浮遊システムに直接係留するよりも安全な選択肢として、ブイに係留できる。浮遊ブイは、厳しい天候条件に晒され、海中で上下に移動することが問題となる。ブイを鎖又はケーブルにより海底に係留し、ブイの移動を制限することが知られている。しかしながら、この仕組みには、数本の鎖又はケーブルの使用が伴うため、特に実用的な仕組みではない。
【０００５】
公知の輸出管は、一般に、長い連続した可撓ホース、或いは均質なチタン又は鋼鉄により構成される。大量の石油を輸送する必要がある場所では、通常、多数のストリングを平行して走らせる必要がある。これらは、例えば、長いストリング或いは連続したホース又は鋼管を形成するのに使用可能な、１０ｍ程度の短い区間の直径の大きな可撓管にできる。多くのホースタイプでは、管に作用する圧縮力及び張力により、望ましくない応力が発生し、最終的に管の耐用年数を減少させる損耗が生じることが問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明は、第一の設備と第二の設備との間で石油を輸送する装置を提供し、該装置は、一方の端部を浮遊ブイに支持された管と、浮遊ブイの運動を管の実質的部分から分断するように準備された分断手段とを備え、分断手段は、浮遊ブイに隣接する管の部分を支持するように準備され、浮遊ブイと管の支持点との間に延びるテザーを備える。
【０００７】
テザーは、弾性テザー、好ましくはナイロンテザーを含んでよい。テザーの長さは、浮遊ブイと支持点との間の管の長さ未満、好ましくは４５ｍ乃至１８０ｍにしてよい。管の支持された長さは、浮遊ブイと支持点との間の距離を含み、７０ｍ乃至２８０ｍにしてよい。
【０００８】
分断手段は、代わりに、或いは追加として、荷重及びブイの配置を備え、ブイは管に沿った第一の位置に提供され、荷重は、第一の位置と浮遊ブイとの間で、管に沿った第二の位置に提供される。
【０００９】
ブイの正味浮力は、５ｔｅ乃至８０ｔｅにしてよく、荷重の水中重量は、２．４ｔｅ乃至３８．４ｔｅにしてよい。
【００１０】
第一の位置は、浮遊ブイから４０ｍ乃至６８５ｍにしてよく、第二の位置は、浮遊ブイから２０ｍ乃至３４５ｍにしてよい。
【００１１】
好ましくは、ブイの正味浮力は、約４０ｔｅであり、荷重の水中重量は、約１９ｔｅであり、第一の位置は、浮遊ブイから約３４０ｍであり、第二の位置は、浮遊ブイから約１７０ｍである。
【００１２】
管は、ブイの領域において屈曲力に晒され得るため、保護手段を提供してよい。管の屈曲の度合いを制御するために、ドラッグ手段を提供してもよい。ドラッグ手段は、管に対して３０°乃至３３０°の角度で傾斜させ得る一枚以上のドラッグプレートを備えてよい。好ましくは、一枚の又は各ドラッグプレートは、管に対して約４５°乃至３１５°の角度で傾斜させる。一枚の又は各ドラッグプレートは、０．５ｍ2乃至７．５ｍ2の軸方向ドラッグ面積を有し、全般的に円形のドラッグプレートを備えてよい。
【００１３】
好ましくは、ドラッグ手段は、浮遊ブイに隣接する管に提供される。
【００１４】
分断手段は、更に、二つの半体を含む滑り継手を備え、一方の半体は、第一の管長に接続され、他方の半体は第二の管長に接続され、二つの半体は、管の長手方向で互いに移動可能に接続される。
【００１５】
滑り継手は、ロック状態又はスライド状態にしてよい。また、滑り継手は、ロック状態、スライド状態、又はロック状態とスライド状態との間の遷移状態にしてもよい。
【００１６】
浮遊ブイの下方への運動により、滑り継手の二つの半体は、互いに対して滑動する。浮遊ブイの上方への運動により、滑り継手の二つの半体は、互いに対してロックする。これは、浮遊ブイの運動を管の実質的区間から分断するのに役立つ。
【００１７】
Ｗ字形等、所定の幾何学的構成で管を保持するように準備された、成形手段を更に提供してもよい。
【００１８】
成形手段は、Ｗ字形の中央又は中央近くに配置し得る浮上手段を備えてよい。浮上手段は、浮上区間を備える。管は、複数のセグメントを備えてよく、浮上手段は浮上セグメントを備える。
【００１９】
管の全長は、３０００ｍ乃至１５００ｍ、好ましくは２５６０ｍ乃至１７８０ｍにしてよい。好ましくは、管長は、設備間の距離の１．１倍、或いはＦＰＳＯとＳＰＭとの間の距離の約１．３８倍である。
【００２０】
管の浮上区間の長さは、管の全長の１５％乃至４０％、好ましくは約３０％を備えてよい。
【００２１】
管の内径は、好ましくは約１６インチ（４０ｃｍ）だが、１６インチ乃至３０インチ（４０ｃｍ乃至７５ｃｍ）にしてよい。
【００２２】
幾何学的構成は、起伏を有してよく、或いは実質的に正弦曲線としてよい。管は、この幾何学的構成を形成するために、複数の間隔を空けた浮上区間を備えてよい。浮上区間は、一般に、管の長さに沿って均等に間隔を空け、起伏又は正弦曲線構成の頂点又は頂点近くに位置してよい。浮上区間は、浮上セグメントを備えてよい。
【００２３】
管の全長は、３０００ｍ乃至１５００ｍ、好ましくは２５６０ｍ乃至１７８０ｍにしてよい。
【００２４】
この幾何学的構成を使用して、浮上区間の長さは、管の全長の２０％乃至５０％を含んでよい。
【００２５】
一つ以上のブイを、管に沿って、所定の個別位置に提供してよい。一つの又は各ブイは、１６ｔｅ乃至４３ｔｅの質量と、４１ｍ3乃至１０６ｍ3の体積とを有してよい。正味浮力は、２６ｔｅ乃至６６ｔｅにしてよく、一つの又は各ブイは、１０ｍ2乃至２１ｍ2のドラッグ面積を有する。
【００２６】
仕組みの一つとして、二つのブイを管に沿って位置決めしてよい。浮遊ブイと、浮遊ブイに最も近いブイとの間の距離は、二つのブイ間の距離より小さくしてよい。積み出しユニットと、積み出しユニットに最も近いブイとの間の距離は、２００ｍ乃至１１００ｍにしてよい。
【００２７】
（複数の）ブイは、浮遊ブイと積み出しユニットとの間で、管の長さに沿って、均等に分布させてよく、或いは、浮遊ブイと積み出しユニットとの間で、管の長さに沿って、不規則に分布させてよい。管の長さは、ＦＰＳＯとＳＰＭとの間の距離の１．２乃至１．６２倍にしてよい。
【００２８】
管を屈曲力から保護するために、保護手段を提供してよい。
【００２９】
本発明は、可撓ホースを使用したシステム、或いは同様に、鋼管に応用してよいことは理解されよう。第一の設備は、ＦＰＳＯ、或いは海底上の設備を示し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の好適な実施形態につき、添付図面を参照して単に一例として説明する。
【００３１】
図１を参照すると、本発明の実施形態による石油生産システムは、ＦＰＳＯ１０と、１８５２ｍの間隔を空けた一点係留ブイ（ＳＰＭ）１２とを備える。単一の直径２０インチの輸出管１４は、ＦＰＳＯをＳＰＭに接続する。管１４は、可撓性であり、その長さに沿って、実質的に一定の直径及び材料であり、したがって一定の可撓性となる。可撓管１４は、それぞれ長さ１０．７ｍの管区間１６により形成され、区画は、解除可能な結合部１８により共に結合される。管区間は、エラストマ材料により形成されたマンドレル式接合ホース区間と、加熱により一つに接合された補強材料層とを備える。管区間のそれぞれは、浮力との接続が可能であり、或いは浮力なしの状態にすることもできる。
【００３２】
図２を参照すると、管１４は、水中管であり、即ち、ＦＰＳＯとＳＰＭとの間の距離より実質的に長く、水面よりも十分に下方に沈むことが可能だが、海底に達するほどには長くない。浮力が提供されない場合、管１４は、実質的にＵ字形で垂下し、最低点は、ＳＰＭとＦＰＳＯとの中間あたりになることは理解されよう。しかしながら、本実施形態では、管１４の中央領域２０を、管に沿って分布させた浮力により浮かせている。これは、この中央領域２０の管区間のそれぞれに、浮力として、この場合は二つのブイを取り付けることで達成される。中央領域２０の何れの側にある管１４の領域２２も、浮力のない状態のままとする。表１は、管１４の各領域における管又はホース区間の数を示している。確認できるように、少なくとも一つの補強セクションが各端部に提供され、中央にある中央浮上区間は７１区間を含み、各浮上領域は８３区間を含む。この構成は、基本構成と呼ばれる。表１からは、基本ケースにおいて、管１４の全長は、ＦＰＳＯ及びＳＰＭ間の距離の１．３８倍の長さであり、中央浮上区間は、管１４の長さの２９．７％である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
この実施形態に対して様々な修正が可能である。第一に、浮上させる管の割合を同一に維持して、管１４の長さを変更できる。図２は、管の長さが基本構成の７０％である一変形を示している。以下の表２は、基本構成と、長さ７０％の変形と、中間の長さである他の変形とにおける、浮上、非浮上、及び補強区間の数を示している。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
コンピュータシミュレーションを使用して、表２の変形のそれぞれを分析し、様々な条件下で図１のシステムにおいて生じる荷重を決定した。荷重の大部分は、平坦ではない海面上で浮遊する際のＳＰＭの垂直運動により生じる。こうした荷重は、主に引っ張り荷重だが、ＳＰＭが下方へ移動する時には、圧縮荷重が発生する可能性がある。最大、最小、及び平均荷重を図３に示しており、引っ張り荷重を正、圧縮荷重を負として示している。最大荷重は、絶対最大値であり、したがって、発生する場合にはスナッチ荷重を含む。
【００３７】
図３で確認できるように、最大荷重は、基本構成の長さの８０％で最も低い。長さが長くなると、最大荷重が増加し、荷重の時系列分析は、これがスナッチ荷重の発生によるものであることを示している。基本構成の８０％以上の長さでは、ある程度の圧縮荷重の発生も見られる。
【００３８】
７０％、９０％、及び１００％の長さを更に詳細に分析すると、基本の長さの８０％未満の長さでは、長さが減少すると、引っ張り荷重が上昇する。長さ７０％の管では、一般に圧縮荷重が存在しないが、場合によっては、特に風雨がＦＰＳＯに向かい、そのため、ＦＰＳＯがＳＰＭから離れる向きを示し、両者間の距離が増加する場合、引っ張り荷重は、望ましくない高さとなる。
【００３９】
基本構成は、更に、一管区間当たりの浮力の量及び全管長を基本ケースと同じに維持して、中央浮上領域２０の長さを修正することで修正できる。例を以下の表３に示しており、各例の浮力比は、基本ケースにおける浮上管の長さに対する、例の長さでの浮上管の長さの近似比として表現している。各領域の管区間数を表３に示す。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
図４を参照すると、１１０％の浮力比の例において、浮上領域の中央点２０は、海面まで上昇し、６０％の浮力比の例において、浮上領域は、非浮上領域の最低点からほんの僅かに上昇する。その他の例は、図４に示していない。
【００４２】
図５を参照すると、ここでも表３の例における荷重を分析しており、１０００ｋＮを超える高い最大荷重を受けたことが確認でき、これはスナッチ荷重が発生したことを示している。しかしながら、最大荷重は、平均荷重と同様に、浮力比の増加と共に着実に減少した。圧縮荷重も全ての浮力比で発生している。
【００４３】
図６を参照すると、本発明の第二の実施形態において、管３０は、第一の仕組みのものと同一である１０．７ｍの管区間により形成される。しかしながら、この場合、管の長さに沿って広がり、非浮上領域を間に挟む、複数の浮上領域３２が提供される。これにより管３０は、略正弦曲線である起伏形態となる。具体的には、図示した実施形態において、管は、長さ２５５７．３ｍであり、三つの浮上領域３２が存在し、その間と管３０の両端とに四つの非浮上領域が存在する。以下の表４は、管３０に沿った浮上及び非浮上領域のそれぞれにおける管区間の数を提示している。
【００４４】
【表４】
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【００４５】
この構成は、ホースの浮上部分の割合を一定に維持して、全ホース長を修正することで修正できる。様々な長さでの管の各領域における管区間の数を表５に示す。１００％の長さは、基本ケースの長さである２５５７．３ｍを示しており、最小の長さは、これの７０％である。
【００４６】
【表５】
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【００４７】
図７を参照すると、様々な長さのホースが受ける張力の変化を分析した。ホース長が増加すると、圧縮の量が増加することが確認できる。８０％の長さより上のホース長では、平均張力は、ホース長の変化に応答せず、８０％未満の長さの時に僅かだけ増加する。最大張力の値は、反対の傾向を示し、ホース長の増加と共に増加する。これは、いずれの場合もスナッチ荷重が発生するためである。
【００４８】
この実施形態は、基本ケースの１００％の全長を維持しながら、浮力の割合を変化させることで更に修正できる。以下の表６ａは、浮上させるホースの各領域における管区間の数を、第一の行の浮力比を示すパーセンテージと共に示しており、浮力比は、いずれの場合も、基本ケースにおける対応する数に対する浮上区間数の比である。
【００４９】
【表６ａ】
2007536160.tif 000008
【００５０】
図８ａを参照すると、基本構成と同様に、１１０％の浮力比の例において、各浮上領域３２の中央点３４は、海面まで上昇し、６０％の浮力比の例において、浮上領域は、隣接する非浮上領域からほんの僅かに上昇する。
【００５１】
図８ｂを参照すると、平均張力は、浮力比約１００％まで浮力が増加するのと共に減少し、その後、横ばいになることが確認できる。最大張力の曲線は、この傾向に従わず、スナッチ荷重を表す高い最大荷重を示す。全ての浮力比において圧縮荷重も発生している。
【００５２】
基本ケースの長さの９０％のホース長を有する浮力１００％のケースについても、更なる分析を行った。以下の表６ｂでは、基本ケースの長さの１００％及び９０％の両方の長さについて、管の各領域におけるホース区画の数を提示する。
【００５３】
【表６ｂ】
2007536160.tif 000009
【００５４】
この分析では、最大張力の改善が明らかとなった。しかしながら、圧縮は、１００％及び９０％の両方の長さで依然として発生し、スナッチ荷重も依然として観測される。
【００５５】
一般的には、浮力を増加させることで、平均張力は減少するが、スナッチ荷重は更に深刻になると思われることが明らかとなっている。この複数の浮上領域を有する構成は、更に、基本構成に比べ圧縮及びスナッチ荷重を生じやすいと思われる。
【００５６】
図９を参照すると、本発明の第三の実施形態において、ホース４０は、元の仕組みのものと同一である１０．７ｍのホース区間により形成される。しかしながら、この場合、ホース領域に沿った分散浮力は、大型のブイ４２に置き換えている。この構成の基本ケースにおいて、ホースは、W字構成の基本ケースと同じ１００％の長さを提供する。仕組みは、構成全体で均等にホース長を短縮することで、基本ケースのホース長の９０％となるホース長を提供するように修正できる。
【００５７】
基本ブイは、４２ｔｅの質量と、１０５ｍ3の体積と、６５．６ｔｅの正味浮力と、２０ｍ2のドラッグ面積とを有する。
【００５８】
表７は、基本ケースの長さの１００％及び９０％の長さであるホースの各領域におけるホース区間の数を示す。
【００５９】
【表７】
2007536160.tif 000010
【００６０】
図１０を参照すると、第三の実施形態は、ホース４０に沿ってブイ４２の位置を変化させることで修正できる。対象となる領域は、ホースのＳＰＭ１２端部であるため、この端部のブイの位置のみを変更する。表８は、基本ケースの長さの１００％及び９０％のホース長について、ＳＰＭ接続部からのホースに沿ったオフセットの変化の例を示している。
【００６１】
【表８】
2007536160.tif 000011
【００６２】
表８の例における負荷を分析しており、長さ１００％の例に関する分析の結果を図１１において確認できる。平均張力曲線は、オフセット約３０％乃至１００％という限られたオフセット範囲に渡って、張力が減少することを示している。しかしながら、最小負荷は、依然として圧縮状態であり、最大荷重は、全体を通して依然として高く、スナッチ荷重を示す。
【００６３】
図１１ａを参照すると、９０％の長さの例に関する分析は、平均張力において同様の傾向を示した。約３０％乃至１００％のオフセット範囲に渡って張力が減少し、１００％を超えるオフセットで、僅かに上昇する。最小荷重は、依然として圧縮状態であり、最大張力は、長さ１００％の例におけるものより低いが、依然として高い。
【００６４】
ブイのサイズ、したがって浮力を変化させることで、更なる修正が可能である。検討されるケースにおけるブイのサイズ変化の例を、以下の表９に示す。
【００６５】
【表９】
2007536160.tif 000012
【００６６】
図１２を参照すると、長さ１００％の例において認められた荷重の分析から、浮力４０％のケースを除き、全てに関してスナッチ荷重が存在したことが確認できる。参照張力曲線は、圧縮を回避するために、浮力を基本ケースの２０％乃至６０％にする必要があることを示している。しかしながら、こうしたレベルの浮力では、張力が高くなりすぎる。一般に、この仕組みでは、圧縮の予防が強化される。しかしながら、高い張力の問題は克服されない。張力を低減するには、より高い圧縮及びスナッチ荷重を発生させる更に大きな浮力が必要となる。
【００６７】
この構成では、ホースの二点に浮力が加わるため、ホースのこうした領域では、屈曲防止が必要となるであろう。
【００６８】
上記のように、ホースの形状を使用して、ホースの引っ張り荷重及び圧縮荷重を低減することができる。しかしながら、ホースの主要部分からＳＰＭの運動を更に分断することが望ましい。
【００６９】
図１３を参照すると、第一の分断の仕組みとして、ダイバータ４６をホース４８に取り付け、ホースの屈曲の位置を制御する。一般に、吊り下げたホースの本体は、屈曲させるのに十分な圧縮荷重となるまで、一直線の状態を維持する。これは、過剰な屈曲又は疲労を発生させる可能性がある。ＳＰＭ接続部が急激に持ち上げられると、ホースは急激に下方へ追いやられ、結果として高い圧縮が生じる。ダイバータは、ホース結合部に取り付けた円板で、ホースの中心軸線に対して角度が付いている。このケースでは、二枚のダイバータ４６を提供している。ホース４８に沿って互いに間隔を空け、反対方向で角度が付いている。そのため、ホースによる軸方向の何らかの運動は、ダイバータを介して面外のドラッグ荷重を発生させ、ＳＰＭ１２接続部に近い位置でホースを屈曲させるため、ＳＰＭの運動からホースの主要部分が分断される。
【００７０】
ＳＰＭの急激な運動は、ホースで高い圧縮又は張力を引き起こす可能性がある。この問題を克服するため、図１４を参照すると、更なる分断の仕組みは、二つの半体５０ａ、５０ｂから形成された滑りＳＰＭ接続部５０の形態であるＳＰＭ接続部の修正を含み、半体の一方は、直接的に、或いは短い長さのホースを介して、ＳＰＭに接続され、他方は、ホース５４の主要な長さに接続される。二つの半体５０ａ、５０ｂは、互いに滑動可能に結合され、互いに対して５ｍのストローク長に渡って移動できる。
【００７１】
図１４ａを参照すると、コネクタの長さは、ホース５４の張力により変化するように準備される。動きのない静水の条件下において、ホースは、一定レベルの張力を受ける。図１４ａに実線で例示したように、そのレベルを超えて張力が増加すると、コネクタは、僅かに拡張するように準備される。張力が静水での張力を下回る場合、コネクタの長さは、張力が減少しゼロになるまで、一定を維持する。この時、圧縮力を受けるとすぐに、コネクタは、長さを収縮させるように準備される。この結果、ＳＰＭの静水位置からの急激な下方移動により、滑り接続部は滑動し、ホースの重要な主部とＳＰＭの運動とが分断される。ＳＰＭの静水位置からの突然の上方移動をモデル化すると、コネクタの二つの半体５０ａ、５０ｂを所定位置に厳密に保持できないため、結合部は僅かに延長する。しかしながら、実際には、ＳＰＭの上方移動により、延長が全く生じないこともある。
【００７２】
図１４ａの点線は、張力が静水張力レベルを下回る際にコネクタの収縮が連続して直線状に変化する滑りコネクタの修正を示している。ここでも、コネクタは、張力がゼロまで下がる時に最短の長さに達する。したがって、滑りコネクタは、両方とも、ＳＰＭの下方運動の圧縮効果を減少する。
【００７３】
圧縮は、ＳＰＭ接続部から遠く離れたホース上の点でも発生する。ＳＰＭ接続部の代わりに、こうしたホース上の点に他のタイプのスライダを提供してもよい。
【００７４】
更なる分断の仕組みを図１５に示す。圧縮の問題は、一般に、ＳＰＭ１２下方のホースを吊り下げた長さ５８において生じる。そのため、分離テザー５６を使用して、可撓ホースを途中まで下がった点に取り付けることで、吊り下げた可撓ホースの大部分をＳＰＭから分離する。ＳＰＭとテザークランプ５９との間のテザー５８の長さは、ＳＰＭからテザーのポイントまでのホースの長さより短い。テザーは、僅かな復元性、弾力性、又は伸縮性を有する材料で作成し、これにより、伸張する際にＳＰＭの運動の速度及び大きさを低減する。ＳＰＭと分離テザーの端部との間のホースの長さは、自由に曲がるようにして、高い圧縮が発生する機会を減少させる。この構成の基本ケースは、ＳＰＭ接続部から１３本のホースの長さ（１３９．１ｍ）でクランプによりホースに取り付けた、９０ｍのテザーにより構成される。
【００７５】
仕組みは、テザーに使用するロープ材料を変更することで修正できる。四種類のテザータイプのそれぞれにより、基本ケースの分析を実施した。四種類のテザータイプの特性は、以下の表１０において確認できる。
【００７６】
【表１０】
2007536160.tif 000013
【００７７】
ナイロンは、最大及び最小張力の大きな改善を示すことが分かった。圧縮は殆ど無視できるものとなり、最大張力は、６８７ｋＮの限界を下回り、他のテザータイプより大幅に低い。したがって、分離テザーとして使用するのに最適な材料となる。
【００７８】
テザーの長さ５６を変更し、並列のホースに対するテザーの長さの比を一定に保つようにクランプ５９の位置を移動させることで、更なる修正が可能である。可能なテザー長の例を以下の表１１に示す。
【００７９】
【表１１】
2007536160.tif 000014
【００８０】
基本ケースの長さのホースに対する張力のプロットである図１６を参照すると、最適なテザー長を明確に確認できる。基本ケースの５０％乃至２００％のテザー長において、張力の範囲は小さくなる。これは、スナッチ荷重が存在しないことを示しており、より許容可能な張力値を提供する。
【００８１】
図１６ａを参照すると、基本ケースの更なる修正では、吊り下げたホース長５８を変化させ、テザーの長さを一定に保つため、並列のホースに対するテザーの比が変化する。検討される選択肢を以下の表１２に示す。
【００８２】
【表１２】
2007536160.tif 000015
【００８３】
こうした選択肢の分析では、長さの比の減少により、スナッチ荷重の機会が増え、張力の範囲が増加することが分かる。これは、比の減少により、元の「Ｗ」字形のシステムに類似するシステムが生じることから予想されるものである。
【００８４】
分析から、１００％以上の比を有する５０％乃至２００％のテザー長が最適であることが分かる。特にスナッチ荷重が除去されるため、張力及び圧縮における大幅な改善が見られる。
【００８５】
この実施形態では、特にテザークランプ５９において、屈曲保護が必要となり得る。
【００８６】
更なる分断の仕組みでは、分離テザー５６を、浮力手段６０と重り６２とに置き換える。図１７を参照すると、重り６２は、ＳＰＭに近いホース６４の部分が曲がったままとなるように、ブイ６０とＳＰＭ１２との間に位置決めし、圧縮を限定し、ＳＰＭの運動の影響を低減する。基本ケースにおいて使用するブイは、通常、６．９ｔｅの質量と、１１．６ｍ3の体積と、−５．０ｔｅの水中重量と、５．１２ｍ2のドラッグ面積とを有する。基本ケースにおいて使用する重りは、通常、２．７８ｔｅの質量と、０．３７ｍ3の体積と、２．４ｔｅの水中重量と、０．８ｍ2のドラッグ面積とを有する。基本ケースにおいて、重りは、ＳＰＭからホース全長の約０．８４％の距離（ホース二本の長さ）に取り付け、ブイは、ＳＰＭからホース全長の約１．６７％の距離（ホース四本の長さ）に取り付ける。
【００８７】
仕組みは、ブイ６０と重り６２との位置をホースに沿って変化させることで修正できる。ＳＰＭ接続部から重りと、重りからブイとの間隔は、等距離に保つ。様々な間隔における平均張力の分析では、間隔の減少による張力の僅かな増加が存在することが分かる。基本ケースのサイズの一倍、二倍、四倍、八倍、及び１６倍の重り及びブイを使用して分析を実施した。図１８を参照すると、基本ケースのサイズの四倍以下の重りでは、スナッチ荷重が生じることが確認できる。スナッチ荷重は、基本ケースのサイズの１６倍でも再発する。基本ケースサイズの八倍のサイズは、スナッチ荷重を回避し、張力の大きな改善を提供するため、最善の選択肢となる。基本ケースのサイズの八倍の重り及びブイ構成と、八倍の間隔とを使用して実施した分析では、基本ケースの１００％及び９０％のホース長が、どちらも６８７ｋＮの限界を下回る最大張力を提供することが明らかとなった。
【００８８】
説明した実施形態から、分離テザーと、重り／ブイシステムとは、両方ともＳＰＭの運動の局所的影響を克服するのに効果的な解決策であることが確認できる。波状構成及び集中ブイ構成も、スナッチ荷重を低減するのに効果的なシステムであり、何れかの実施形態と併せて使用できる。
【００８９】
上記の本発明の実施形態は、３０インチホースその他のホース寸法を使用した構成に応用してもよい。更に、無接合ホース等、他の種類のホース、及び金属管に対しても応用できる。金属管は高い剛性を有するが、同じく張力及び圧縮による疲労から悪影響を受け、引っ張り荷重及び圧縮荷重を低減する上記の方法は、金属管においても機能する。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】システムの概略平面図である。
【図２】最大及び最小線長における構成を示す図である。
【図３】様々なホース長で生じた荷重のプロットである。
【図４】最大及び最小浮力比における構成を示す図である。
【図５】浮力比の変化による張力の変化のプロットである。
【図６】複数のブイ領域を有する構成を示す図である。
【図７】図６の構成の長さの変化による張力の変化のプロットである。
【図８ａ】最大及び最小浮力比による構成を示す図である。
【図８ｂ】図６の構成の浮力の変化による張力の変化のプロットである。
【図９】二つの大きなブイを使用する構成を示す図である。
【図１０】ブイのオフセット変化に対する構成の変化を示す図である。
【図１１】長さ１００％でのブイのオフセット変化による張力の変化のプロットである。
【図１１ａ】長さ９０％でのブイのオフセット変化による張力の変化のプロットである。
【図１２】ブイのサイズ変化による張力の変化のプロットである。
【図１３】ダイバータを含む仕組みの概略図である。
【図１４】滑りＳＭＰ接続の概略図である。
【図１５】分離テザーを含む構成を示す図である。
【図１６】テザー長の変化による張力の変化のプロットである。
【図１６ａ】ホース長に対するテザーの様々な比による構成を示す図である。
【図１７】ブイ及び重りの組み合わせを含む構成の概略図である。
【図１８】ブイ及び重りの大きさの変化による張力の変化のプロットである。
【符号の説明】
【００９１】
１０    ＦＰＳＯ（浮遊式貯蔵積出システム）
１２    ＳＰＭ（一点係留ブイ）
１４    管
１６    管区間
１８    結合部
２０    浮上領域の中央点
３０    管
３２    浮上領域
３４    浮上領域の中央点
４０    ホース
４２    ブイ
４６    ダイバータ
４８    ホース
５０    ＳＰＭ接続部
５０ａ，５０ｂ    半体
５４    ホース
５６    分離テザー
５６    テザーの長さ
５９    クランプ
６０    ブイ
６２    重り
【図１】
2007536160.tif 000016
【図２】
2007536160.tif 000017
【図３】
2007536160.tif 000018
【図４】
2007536160.tif 000019
【図５】
2007536160.tif 000020
【図６】
2007536160.tif 000021
【図７】
2007536160.tif 000022
【図８ａ】
2007536160.tif 000023
【図８ｂ】
2007536160.tif 000024
【図９】
2007536160.tif 000025
【図１０】
2007536160.tif 000026
【図１１】
2007536160.tif 000027
【図１１ａ】
2007536160.tif 000028
【図１２】
2007536160.tif 000029
【図１３】
2007536160.tif 000030
【図１４】
2007536160.tif 000031
【図１４ａ】
2007536160.tif 000032
【図１５】
2007536160.tif 000033
【図１６】
2007536160.tif 000034
【図１６ａ】
2007536160.tif 000035
【図１７】
2007536160.tif 000036
【図１８】
2007536160.tif 000037
【国際調査報告】
2007536160.tif 000038
2007536160.tif 000039
2007536160.tif 000040