(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沖合の海中に配置される受入／積荷ステーションおよび沿岸の設備から極低温流体を搬送する方法において、
受入／積荷ステーションと沿岸の設備との間に、断熱された主搬送導管を流体的に連結し、
断熱された主搬送導管を海中に浸漬し、
極低温流体を、沿岸設備と受入／積荷ステーションとの間で、主搬送導管および該主搬送導管内に配置された戻りラインを通して、主搬送導管および戻り導管が極低温に到達するまで循環させ、
極低温流体の搬送が開始されるときに、戻り導管内の流れ方向を反転させて、極低温流体が、極低温搬送が完了するまで、主搬送導管および戻りラインの両方を通って同方向に流れるようにすることを特徴とする搬送方法。
【請求項２】
前記搬送が完了したときに、戻り導管内の流れ方向を反転させて、主搬送導管を通る循環を再確立し、これにより、極低温流体の搬送の間の時間中に主搬送導管を極低温に維持することを特徴とする請求項１記載の搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、極低温流体（cryogenic fluids）を搬送するシステムおよび方法に関し、一態様では、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の極低温流体を、沖合の受入／積荷ステーションと沿岸の設備との間で、水密／断熱ライン組立体（循環ループを形成すべく一方のラインが他方のライン内に配置されており、極低温流体が搬送されない期間はライン組立体を極低温に維持できるライン組立体）を介して搬送するシステムおよび方法に関する。また、水密ライン組立体は、海底中に埋設するか海底上に載置することにより海面下に敷設でき、この場合には、海上交通を妨げることなく例えば１〜６ｋｍという比較的長距離に亘って横断できる。
【０００２】
（背景技術）
世界中の多くの遠隔領域で、大量の天然ガス（メタン）が産出されている。このガスは、経済的に市場に搬送できる場合には大きな価値を有する。産出領域が市場および２つのパーミッツ（鉱業権）間の領域に適度に近接している場合には、ガスは水中および／または地上のパイプラインを介して搬送できる。しかしながら、パイプラインの敷設が不可能または経済的に困難である場合には、他の技術を用いてこのガスを市場に搬送しなければならない。
【０００３】
多分、最も一般的に使用されるこれらの技術は、ガスを産出現場で液化し、次に、液化天然ガスすなわち「ＬＮＧ」を、特別設計された貯蔵タンクに収容して船舶輸送することにより市場に搬送する方法である。ＬＮＧを形成するには、天然ガスは圧縮されかつ極低温（例えば−１６０℃）に冷却され、これにより、貯蔵タンクに収容して搬送できるガスの量を非常に増大させることができる。船舶がその目的地に到達したならば、ＬＮＧは沿岸の貯蔵タンクに降荷され、次に、該貯蔵タンクから必要に応じて気化され、パイプライン等を介して最終使用者へと搬送される。
【０００４】
ＬＮＧの船舶への積荷および船舶からの降荷を行うときに非常に重要なことは、船舶と沿岸の貯蔵タンク（単一または複数）との間のＬＮＧの搬送に使用されるフローラインシステムが、積荷／降荷作業が開始される前に極低温に予冷却され、かつ搬送作業の間および後続の搬送作業の間（すなわち或る搬送作業の完了と他の搬送作業の開始との間）にこの極低温に維持されることである。
【０００５】
連続する２つの積荷／降荷作業（積荷および降荷の各々に約１２時間を要する）の間の期間は、比較的短時間（すなわち１日）からかなり長い時間（すなわち３日〜７日以上）に亘って変化する。当業者には理解されようが、各搬送作業の前にラインを再冷却しなければならないため、これらの期間中、搬送ラインの反復暖化を防止する必要がある。これは非常に時間を要することであり、船舶への積荷／降荷の大幅な遅延をもたらし、このためＬＮＧの搬送コストを非常に増大させてしまう。また、ラインの反復暖化および冷却によってラインに応力が誘起され、この応力がシステムの早期故障を引き起こし易くする。
【０００６】
この形式の既知の従来技術によるフローラインシステムでは、フローラインシステムは、最初に冷却され、次に、ＬＮＧを沿岸から主搬送ラインを介して循環させ、次に、主フローラインに沿ってその外側に配置された別の戻りラインを介して沿岸に戻すことによって極低温に維持される。通常、ＬＮＧのこの循環は、僅かに１２時間程度継続する連続搬送作業の間で、これらのアイドル期間（一般に３〜７日）中維持される。実際の搬送作業の間、両ラインが極低温流体を船舶に（および船舶から）搬送することに使用されるように、両循環ラインを通る流れを一方向にすることができる。
【０００７】
一般に、常時、搬送ラインへの熱漏洩が最小になるように、両循環ラインの各々は断熱されている。このようなフローラインシステムは知られておりかつこれまで首尾良く機能しているが、殆どのフローラインシステムは、多くの環境においてこれらの経済的使用を損なうという欠点を有している。
【０００８】
例えば、現在知られている極低温流体（ＬＮＧ）搬送システムは海水中に浸漬することはできず、従って、沿岸のタンク（単一または複数）と沖合の受入／積荷ステーションとの間に特別に建造される橋脚または桟道上に敷設しなければならない。これらの橋脚は海面より充分に高くして、搬送ラインが海面に露出されるのを防止し、或る場合には、海面上の既存の海上交通を妨げないようにしなければならない。橋脚の建造に関連するコストは、しばしば、受入ステーションを沿岸の近く（例えば、１５００ｍ程度）に配置することを必要とし、このため、新しいアクセスチャンネルの浚渫および喫水の大きなＬＮＧ搬送船舶の安全通行を保証するための付加港湾設備の建造を必要とする。
【０００９】
また、アイドル期間中にＬＮＧの循環に使用される戻りラインが形成されかつフローラインシステムの主搬送ラインから別々に絶縁され、このため、搬送システムのコスト、複雑さおよび安全性懸念が大きくなる。従って、海面下に敷設でき、これにより海上交通を妨げることがなく、このため、より遠方の沖合で船舶に積荷／降荷でき、従ってこのような作業中に公の安全性を高めることができる極低温フローラインシステムに対する要望が存在する。また、いかなる橋脚も設ける必要がないので、このようなシステムの資本コストは大幅に低減される。
【００１０】
（発明の開示）
本発明は、沖合の受入／積荷ステーションと沿岸の設備との間で、極低温流体例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）を搬送するシステムおよび方法を提供する。本発明のフローラインシステムは、海中に敷設でき、従って受入／積荷ステーションを沿岸からより遠方に配置でき、このため、喫水の大きな船舶を扱うのに要する領域に、アクセスチャンネルを浚渫しかつ高価な港湾設備を建造する必要がないフローラインシステムである。
【００１１】
基本的には、本発明のフローラインシステムは、耐久性のある耐摩耗性材料（例えば炭素鋼）からなる外側ジャケット内に配置される主搬送導管を有し、かつジャケットと主搬送導管との間に形成される環状空間を断熱する手段を有している。環状空間を断熱する手段は、任意の適当な断熱材（例えば、プラスチック発泡体、多層断熱材、エーロゲル等）で構成するか、環状空間を真空引きするか、これらの両方法を組み合わせることができる。
【００１２】
主搬送導管内には該導管より小径の戻り導管が配置され、該戻り導管は主搬送導管のほぼ全長に亘って配置される。主搬送導管および戻り導管の両者は、温度変化により膨張／収縮を受ける材料で作られるときは、各導管が相互におよびジャケットに対して膨張および収縮できるようにする手段を有している。これらの手段として、主搬送導管および戻り導管を構成するそれぞれの隣接導管の間で導管が膨張および収縮することを可能にする任意の適当な連結手段、例えばベローズおよび滑り継手等がある。これらの導管が、ＬＮＧの温度に冷却されてもライン組立体に殆ど応力が誘起されない材料（例えば、インバー（Inver）として知られる３６％ニッケル鋼）で構成されるときは、いかなる膨張継手も不要である。
【００１３】
作業に際し、フローラインシステムは、沖合の受入／積荷ステーションと沿岸の設備との間で流体的に連結されかつ海水中に浸漬される。次に、主搬送導管および該主搬送導管内に配置される戻り導管が極低温に到達するまで、極低温流体が両導管を通って循環される。この循環は、船舶と沿岸設備との間での極低温流体の搬送が開始されるまで続けられる。この搬送時点で、戻り導管を通る流れ方向が反転され、これにより、搬送される極低温流体は、搬送作業中に両導管を通って同方向に流れることになる。ひとたび作業が完了したならば、戻り導管を通る流れが再び反転され、極低温流体はシステムを通って循環され、搬送作業が全く行われない間（すなわち、２隻の連続ＬＮＧ船舶の積荷および降荷を行う間の期間）もシステムを所望温度に維持する。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の実際の構造、作動および明らかな長所は、添付図面を参照することにより一層良く理解されるであろう。添付図面は正確な縮尺で描かれていないが、同じ参照番号は同類の部品を示すものである。
【００１５】
特に図１を参照すると、ここには、海上の船舶１０と沿岸の貯蔵タンク（単一または複数）１１との間で極低温流体例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）を搬送するための一般的な従来技術のシステムを示す。船舶１０は、ＬＮＧを貯蔵するための特別設計された複数のタンク１２を備えた形式の船舶である。船舶１０は、沿岸から或る距離を隔てた位置に建造されかつ支持された永久構造物である受入／積荷ステーション１３に繋留されている。理解されようが、２つのフローライン１４、１６は沿岸設備１１から船舶１０まで延びており、両フローラインとも橋脚１７によって海面から上方に支持されている。例えばＬＮＧのような極低温流体はライン１４、１６を通って循環され、搬送作業の間のこれらの時間中、ラインを所望温度に維持する。搬送作業中、ＬＮＧは両ライン１４、１６を通って所望の方向に流れることができる。
【００１６】
この形式の従来技術によるフローラインシステムは、２つの別々のラインすなわちライン１４、１６の敷設および維持を必要とする。また、両ラインとも大気に露出されているため、過度の熱漏洩を防止するため充分に断熱されなくてはならない。橋脚１６の建造および維持に含まれるコストはかなり大きい。また、殆どの位置における一般的な橋脚の長さは、含まれるコストだけでなく、当該領域の海上交通によっても制限される。すなわち、橋脚は海上交通を妨げることなく沖合はるか遠方まで延長させることはできず、従ってどのような領域にも設置が許容されるものではない。
【００１７】
また、この形式の従来技術による既知の搬送システムにおいてフローライン１４、１６が構成されている態様から、沿岸と受入ステーションとの間でフローラインを海中に浸漬することは実際的にも技術的にも不可能であった。断熱された外面は、海水への露出に対するいかなる保護機能もなく、海水への露出は許容された場合には、断熱体として有効であるレベルを超えて断熱性を劣化させる。
【００１８】
ここで図２を参照すると、船舶１０が受入／積荷ステーション１３に繋留され、船舶に装備されたタンク１２が本発明によるフローラインシステム１５により沿岸設備１１に流体的に連結されているところが示されている。図示のように、システム１５は、特別に掘削した溝（図示せず）内に埋めた後に土砂を被せるか、埋めることなく単に海底上に載置することにより海底上に敷設される。より完全に後述するように、ＬＮＧは、船舶１０と沿岸１９の設備１１との間で、フローラインシステム１５を介して積荷または降荷される。
【００１９】
図３に示すように、極低温フローラインシステム１５は主搬送ラインすなわち導管２０を有し、該導管２０は外側ジャケット２１内に同心状に配置されて、両者の間に環状空間２２を形成する。導管２０は、該導管２０に沿って間隔を隔てて配置される心出し具２２ａ等（明瞭化のため、１つのみが示されている）を用いてジャケット２１内に心出しすることができる。主搬送導管２０内には、これを貫通するようにして戻りラインすなわち導管２３が配置される。図示のように、戻り導管２３は導管２０の下方内面上に配置され、導管２０の中心に配置する必要はない。
【００２０】
ジャケット２１は主搬送導管２０および戻り導管２３から受ける温度変化から有効に隔絶されているため、ジャケット２１が大きな膨張または収縮を受けることはない。従って、ジャケット２１は強靭で耐食性に優れた或る長さの材料（例えば、直径４０〜４２インチの炭素鋼ケーシング等からなる材料）で作ることができ、これらは溶接、ねじ連結等により結合される。しかしながら、主搬送導管２０および戻り導管２３は極低温流体を搬送するので、各導管は、温度変化に応答して相互におよびジャケット２１に対して独立して膨張および収縮できる必要がある。
【００２１】
従って、各導管２１、２３は、或る長さの導管またはチューブ（例えば、ステンレス鋼等からなるそれぞれ３２インチおよび１０インチの内径をもつ導管）で作られ、これらの導管は、各導管が破裂または座屈することなく互いに独立して膨張および収縮することを可能にする膨張継手により一体に連結される。必要な膨張を可能にする任意の継手を使用できる。例えば、当業者には理解できるであろうが、導管２０または導管２３の隣接継手間にはベローズ２４を溶接その他の方法で固定するか、簡単な「滑り継手」２５、２５ａを使用することもできる。重要なことは、両導管２０、２１が膨張および収縮できること、および互いに独立して膨張および収縮できることだけである。導管２３から主搬送導管２０への少量の漏洩は許容できるが、導管２０からジャケット２１へは漏洩すべきではない。
【００２２】
導管２１、２３は、温度変化に応答して極く僅かの膨張／収縮を受けるに過ぎない材料（例えば、インバーとして知られた３６％ニッケル鋼および或る複合材料）で構成できる。このような材料で形成されるときには、導管２１、２３に膨張継手を設ける必要はなく、その代わりに、それぞれの隣接導管を単に溶接することにより組み立てることができる。
【００２３】
導管２０とジャケット２１との間の環状空間２２は、周囲の環境からシステム１５への熱漏洩を大幅に低減させるべく断熱される。これは、種々の方法で達成できる。例えば、環状空間２２は、（ａ）真空引きして、該空間２２内に真空を維持するか、（ｂ）例えば多層断熱プラスチック発泡体２６等の断熱材を充填するか、（ｃ）これらの２つの断熱技術を組み合わせたものを採用することができる。すなわち、環状空間２２は、通気性連続発泡断熱材２６を充填するか、ストリップ状断熱材２７（図６）で包むことができ、この構成は、依然として環状空間２２の真空引きが可能である。
【００２４】
例えば多層断熱材、エーロゲル、緩充填断熱材、連続または独立プラスチック発泡体等の任意の適当な断熱材を使用できる。しかしながら、環状空間２２内に配置されるいかなる断熱材も、依然として、ジャケット２１に対する導管２０の膨張を可能にするものでなくてはならない。また、或る実施形態では、ジャケット２１をコンクリート２８の層（図３、図４）で包囲し、波、潮流、浮力その他の力に対するシステム１５に対する安定性を付与することもできる。
【００２５】
図５に示す実施形態では、ジャケット２１は、長手方向に延びた通路３０が形成された例えば構造用プラスチック等の円筒状部材２９で置換されている。円筒状部材２９は主搬送導管２０の周囲に配置されかつ通路３０を通して真空引きされる。
【００２６】
作業に際し、極低温フローラインシステム１５は、極低温流体を２つの地点間で搬送すべき場所に敷設する。図２に示すように、水中に浸漬されかつ海底上に敷設されるシステム１５は、沖合の受入／積荷ステーション１３と沿岸１９の設備１１との間に連結される。理解されようが、フローラインシステムは、ひとたび敷設されたならば、そこに残される。主搬送導管２０および戻り導管２３の外端部は、沖合ステーション１３に配置される適当な弁装置（図７）により流体的に連結され、システム１５を通る流れのループを形成する。図示のように、主導管２０の外端部はキャップ４０等により閉じられ、キャップ４０等には、弁４２が設けられた供給ライン４１が連結される。弁４２が閉じられると、ＬＮＧは主導管２０から戻りライン２３の開端部に流入して、ＬＮＧの循環経路を形成する。弁４２が開かれると、ＬＮＧが、供給ライン４１から主導管２０および戻りライン２３の両方に流れる。
【００２７】
次に、ＬＮＧまたは他の極低温流体が、設備１１から導管２０を通して流されかつ内側の戻り導管２３を通って設備１１に戻され、フローラインシステム１５を極低温に冷却しかつこの温度に維持する。また、或る場合には、本発明から逸脱することなくＬＮＧのこの循環をは反転させることができる。すなわち、ＬＮＧは戻りライン２３を通って流されかつ主導管２０を通って戻される。
【００２８】
フローラインシステム１５がその所望温度に到達すると、主搬送導管２０および戻り導管２３の両者を通る流れが同方向になるように、システム内の適当な弁装置が切り換えられる。すなわち、船舶１０から降荷される場合には、ＬＮＧは、両導管２０、２３を通って沿岸１９の設備１６へと流れる。積荷を行う場合には、全ての流れは設備１６から船舶１０へと向かう。戻り導管２３を主導管２０内に配置することにより、搬送ラインシステムの構造およびメインテナンスは、戻り導管２３の別個の断熱および敷設が不要になるため大幅に簡単化される。また、本発明のシステム１５は、単一の主導管２０への全熱漏洩の方が、従来技術の２つの別個のラインへの熱漏洩よりも小さいため、従来技術に比べて作業コストを低減できるという他の長所を有している。
【００２９】
本発明のフローラインシステムは、海中に浸漬され、従って沿岸からより遠方の位置に受入／積荷ステーションを配置できるシステムであると説明したが、本発明のシステムは、受入／積荷ステーションが沿岸の近くに配置される場合には橋脚等の上に取り付けて、海面より上方に敷設できることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  海上の船舶と沿岸の設備との間で極低温流体を搬送するのに使用される従来技術のフローラインシステムを示す図面である。
【図２】  海上の船舶と沿岸の設備との間で極低温流体を搬送するのに使用される本発明のフローラインシステムを示す図面である。
【図３】  本発明の極低温フローラインシステムの一部を破断した側面図である。
【図４】  図３の４−４線に沿う断面図である。
【図５】  本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図６】  本発明の更に別の実施形態の一部を破断した斜視図である。
【図７】  図３のフローラインシステムの一端を示す一部を破断した側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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