СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ГРУЗА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В ОТКРЫТОМ МОРЕ
METHOD AND SYSTEM FOR PUMPING CARGO OF FLUID MEDIUM IN OPEN SEA

Настоящее изобретение относится к способу перекачки груза текучей среды в открытом море. Более конкретно, предложен способ перекачки груза текучей среды между первым судном и вторым судном в открытом море по системе параллельного расположения, в котором первое судно оборудовано точкой грузового соединения, а второе судно оборудовано грузовым манифольдом, при этом между точкой грузового соединения и грузовым манифольдом может быть присоединен трубопровод. Изобретение также относится к системе перекачки груза текучей среды в открытом море.
В приведенном ниже описании в качестве примера первого судна выбрана плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки сжиженного природного газа (плавучая установка СПГ), а в качестве примера второго судна выбран танкер для транспортировки сжиженного природного газа (СПГ-танкер). Эти примеры приведены только в качестве иллюстрации и никак не ограничивают сущности настоящего изобретения.
Термин «текучая среда» включает в себя жидкие и газообразные продукты.
Обычно для перекачки текучей среды между судами в открытом море применяются два способа и две системы: так называемые «система тандемного расположения» и «система расположения борт к борту».
При тандемном расположении СПГ-танкер обычно расположен на расстоянии от 80 м до 150 м за кормой плавучей установки СПГ и с ее наветренной стороны. Поскольку суда остаются на некотором расстоянии друг от друга, способ является относительно безопасным с точки зрения столкновения. Таким образом загрузка может осуществляться в условиях относительно сильного волнения.
Поскольку манифольд СПГ-танкера обычно расположен в средней части судна, грузовые шланги, которые могут быть навесными, плавучими или погружными, как правило, являются относительно длинными. Длинный шланг обычно создает более значительную потерю давления, чем короткий, и зачастую требуется установка более мощных нагнетательных насосов для преодоления потери давления. При погрузке СПГ использование более длинных шлангов приводит к образованию большего количества отпарного газа, и может возникнуть необходимость в относительно больших системах обработки отпарного газа.
При использовании системы расположения «борт к борту» СПГ-танкер ошвартован борт к борту к плавучей установке СПГ. Расстояние между ними составляет всего несколько метров. Система расположения «борт к борту» относительно зависит от погодных условий из-за опасности столкновения между судами.
Основное преимущество системы расположения «борт к борту» состоит в том, что расстояние между манифольдом СПГ-танкера и плавучей установкой СПГ относительно мало. При этом могут использоваться обычные загрузочные рукава, короткие шланги или другие подобные устройства, протянутые по воздуху между двумя судами. Следовательно, не требуются плавучие или погружные шланги, подвергающиеся воздействию волн и течения. Благодаря уменьшению длины системы перекачки текучей среды уменьшается и потеря давления в шлангах, и могут использоваться обычные насосы. Количество отпарного газа при погрузке СПГ также значительно уменьшается.
В патентном документе ЕР 2121462 раскрыто судно, содержащее азимутальное подруливающее устройство, установленное для повышения маневренности при отгрузке.
В контексте настоящего документа, термин «параллельное расположение» используется главным образом для отличия способа и системы в соответствии с настоящим изобретением от системы расположения «борт к борту». Значение термина «параллельное расположение» раскрыто в описании, которое будет приведено ниже, и включает размещение второго судна с помощью самодвижущегося буя относительно близко к первому судну.
Целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение по меньшей мере одного из недостатков уровня техники, или по меньшей мере обеспечение приемлемой альтернативы.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечен способ перекачки груза текучей среды между судами в открытом море. Грузовой трубопровод может быть присоединен между первым судном и самодвижущимся буем. Самодвижущийся буй может быть прикреплен ко второму судну и способен надежно удерживаться в пределах заданного диапазона расстояний от первого судна и в том случае, когда к этому самодвижущемуся бую присоединено второе судно с параллельным расположением.
Самодвижущийся буй оборудован грузовым соединением, которое может соединяться с манифольдом на втором судне.
В первом аспекте настоящее изобретение более конкретно относится к способу перекачки груза текучей среды между первым судном и вторым судном в открытом море при параллельном расположении, причем первое судно оборудовано точкой грузового соединения, а второе судно оборудовано грузовым манифольдом, при этом трубопровод может быть присоединен между точкой грузового соединения и грузовым манифольдом, причем данный способ включает в себя следующее:
- прикрепляют самодвижущийся буй ко второму судну;
- присоединяют грузовое соединение между самодвижущимся буем и грузовым манифольдом;
- присоединяют грузовой трубопровод между точкой грузового соединения и самодвижущимся буем;
- перекачивают груз между точкой грузового соединения и вторым судном, и
- задействуют самодвижущийся буй так, чтобы удерживать указанный самодвижущийся буй в пределах заданных границ расстояний от первого судна и тогда, когда этот самодвижущийся буй прикреплен ко второму судну.
Способ может также включать в себя обеспечение возможности поворота второго судна на заданный угол относительно первого судна.
Способ может включать в себя прикрепление самодвижущегося буя ко второму судну до присоединения грузового трубопровода между точкой грузового соединения и самодвижущимся буем.
Обычно первое судно может быть выполнено с возможностью поворота «по ветру» вокруг швартовного вертлюга. Таким образом, первое судно может поворачиваться в соответствии с направлением результирующей стихийной силы, которая может включать составляющие силы от ветра и течения. Результирующая стихийная сила может включать любые силы ветра, волн и течения.
Однако первое судно может быть оборудовано подруливающими устройствами, выполненными с возможностью постоянного удержания его курса в процессе параллельной погрузки даже в том случае, когда результирующая стихийная сила несколько меняет свое направление.
Если результирующая стихийная сила меняется, а первое судно сохраняет свой курс, может быть желательно позволить второму судну повернуться относительно первого, чтобы держать курс против результирующей стихийной силы.
Даже несмотря на то, что обычное второе судно может не содержать подруливающих устройств или носовых гребных винтов, всякое подходящее второе судно содержит включающую в себя руль пропульсивную установку и автопилот. В способе в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, после соединения самодвижущегося буя со вторым судном необходимое направление второго судна может удерживаться пропульсивной установкой, управляемой автопилотом второго судна.
Самодвижущийся буй может установить и удерживать второе судно в необходимом положении относительно первого судна, тогда как необходимый курс второго судна может поддерживаться вторым судном самостоятельно.
По соображениям безопасности наилучшим решением может быть прикрепление самодвижущегося буя ко второму судну на некотором расстоянии, составляющем, например, пару морских миль, от первого судна. Затем самодвижущийся буй может без риска подвести второе судно на безопасное расстояние, например, от 50 до пары сотен метров, к первому судну. Расстояние, составляющее приблизительно сто метров, может считаться идеальным, как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения длины грузового трубопровода.
Способ в соответствии с изобретением может включать аварийное отсоединение грузового трубопровода между точкой грузового соединения и самодвижущимся буем и отпускание второго судна с прикрепленным самодвижущимся буем в дрейф от первого судна.
В случае возникновения опасной ситуации грузовой трубопровод может быть отсоединен. Затем, при отсутствии рейдового соединения между судами, второе судно может дрейфовать от первого судна или может быть отведено от первого судна прикрепленным к нему самодвижущимся буем.
Способ может включать в себя следующее:
- сначала прикрепляют самодвижущийся СДС-буй ко второму судну, и
- затем соединяют самодвижущийся буй с грузовым трубопроводом, соединенным со вторым судном.
Термин СДС-буй (буй с системой динамической стабилизации) используется здесь для отличия двух самодвижущихся буев. Оба этих буя могут содержать или не содержать СДС.
В некоторых случаях может быть предпочтительно прикрепить самодвижущийся СДС-буй на расстоянии от первого судна и дать этому самодвижущемуся СДС-бую подвести второе судно к первому на безопасное расстояние. В этом случае самодвижущийся буй может быть уже соединен с грузовым трубопроводом до его прикрепления ко второму судну. Таким образом, общее время прикрепления, соединения и погрузки может быть значительно уменьшено, поскольку швартовка второго судна может осуществляться самодвижущимся СДС-буем, и грузовой трубопровод может быть охлажден до прикрепления самодвижущегося буя.
Дополнительное преимущество от присутствия по одному самодвижущемуся бую с каждой стороны от второго судна может состоять в значительном эффекте торможения, особенно при вращательном движении второго судна. Это может быть особенно важным при погрузке или разгрузке так называемых мембранных СПГ-танкеров, поскольку они обычно чувствительны к плесканию СПГ.
Во втором своем аспекте настоящее изобретение более конкретно относится к системе перекачки груза текучей среды между первым судном и вторым судном в открытом море при параллельном расположении, в которой первое судно оборудовано точкой грузового соединения, а второе судно оборудовано грузовым манифольдом, при этом трубопровод может быть присоединен между точкой грузового соединения и грузовым манифольдом, причем по меньшей мере один самодвижущийся буй, соединяемый с проходящим от точки грузового соединения грузовым трубопроводом, может быть соединен со вторым судном, обеспечивая грузовое соединение, которое может быть присоединено между самодвижущимся буем и манифольдом второго судна, причем самодвижущийся буй выполнен с возможностью его удержания в пределах заданных границ расстояний от первого судна и тогда, когда этот самодвижущийся буй прикреплен ко второму судну.
Первое судно может быть выполнено с возможностью установки «по ветру», таким образом адаптируясь к направлению результирующей стихийной силы.
Точка грузового соединения может находится на расстоянии от факельной башни на первом судне. Предпочтительно, точка грузового соединения может быть расположена в кормовой части первого судна, так как в этой части первого судна часто не имеется другого оборудования.
Кроме того, если или когда точка грузового соединения расположена в кормовой части первого судна, расстояние, на которое может потребоваться переместить второе судно для отдаления его от первого судна, может быть меньше, чем в том случае, когда точка грузового соединения расположена ближе к носу первого судна.
Первое судно может быть оборудовано опорной стрелой или барабанами для грузового трубопровода. Таким образом, грузовой трубопровод может удерживаться вне моря.
Для некоторых грузов грузовые трубопроводы могут иметь вид жесткой трубы с шарнирными соединениями, позволяющей не использовать гибкие трубопроводы.
При необходимости грузовые трубопроводы между точкой грузового соединения и самодвижущимся буем могут иметь вид погружных или плавучих шлангов или гибких трубопроводов.
Со вторым судном может быть соединено вспомогательное судно, в частности - с носовой частью второго судна, например, для оказания помощи самодвижущемуся бую в удержании курса второго судна на одной линии с первым судном.
Заданный диапазон расстояний может быть определен внутренним диапазоном расстояний, который может определяться соображениями безопасности, и наружным диапазоном расстояний, который может определяться длиной грузового трубопровода.
Способ и система в соответствии с изобретением могут сочетать преимущества систем перекачки «борт к борту» и тандемной. Например, относительно короткие линии подачи текучей среды от первого судна к грузовому манифольду, типичные для системы «борт к борту», могут сохраняться, при наличии преимуществ от повышенной безопасности тандемной системы.
Ниже будут раскрыты некоторые неограничивающие варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлен вид в плане первого судна и второго судна, соединенных для перекачки груза текучей среды в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2 представлен в увеличенном масштабе вид с торца самодвижущегося буя в процессе его прикрепления ко второму судну;
на фиг. 3 представлен в увеличенном масштабе вид с торца по фиг. 1;
на фиг. 4 представлен вид в плане ситуации, в которой второе судно отпущено для дрейфа от первого судна;
на фиг. 5 представлен вид в плане первого и второго суден в соответствии с альтернативным вариантом осуществления;
на фиг. 6 представлен вид в плане первого и второго судов в соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления.
На фиг. 1 представлено первое судно 1, соединенное со швартовным вертлюгом 2 и оборудованное факельной башней 4 и точкой 6 грузового соединения. На фиг. 1 и 4 точка 6 грузового соединения расположена в кормовой части 8 первого судна 1, а на фиг. 6 она расположена в средней части судна. Первое судно 1 может иметь более одной точки 6 грузового соединения, чтобы обеспечить одновременную загрузку более одного второго судна 10.
Второе судно 10 содержит самодвижущийся буй 12, прикрепленный рядом с грузовым манифольдом 14 судна. Грузовое соединение 16 соединяет самодвижущийся буй 12 с грузовым манифольдом 14.
Грузовой трубопровод 18 соединяет точку 6 грузового соединения с самодвижущимся буем 12. Трубопровод 20, который в соответствии с этим вариантом осуществления включает в себя грузовое соединение 16 и грузовой трубопровод 18, обеспечивает путь потока для груза текучей среды между точкой 6 грузового соединения и грузовым манифольдом 14.
Грузовой трубопровод 18 по меньшей мере частично поддерживается стрелой 22, как показано на фиг. 3. В некоторых случаях грузовой трубопровод 18 может включать в себя жесткую трубу 24 с шарнирными соединениями 26 или плавучий или погружной шланг 28, как показано пунктирной линией на фиг. 3.
Как вариант, к носовой части 32 второго судна 10 тросом 34 прикреплено вспомогательное судно 30.
Когда груз подлежит перекачке между первым судном 1 и вторым судном 10, самодвижущийся буй 12 стыкуется со вторым судном 10 на расстоянии от первого судна 1. После того как самодвижущийся буй 12 будет прикреплен ко второму судну 10, этот самодвижущийся буй подводит второе судно 10 к первому судну 1, где самодвижущийся буй 12 остается в пределах заданных границ 36, 38 расстояний от первого судна 1. Если имеется прикрепленное вспомогательное судно 30, то оно содействует удержанию требуемого направления второго судна 10 относительно первого судна 1.
Грузовое соединение 16 и грузовой трубопровод 18 соединяются, и после обычной подготовки начинается перекачка груза текучей среды. По окончании перекачки все операции осуществляются в обратном порядке.
При перекачке такого груза, как СПГ (сжиженный природный газ), обычно используют по меньшей мере один грузовой трубопровод 18 для перекачки текучей среды и возвратный грузовой трубопровод 18 для возврата отпарного газа.
При изменении результирующих стихийных сил, второе судно может быть отпущено для поворота на угол 40 относительно первого судна 1, как можно видеть на фиг. 1.
В случае аварии грузовой трубопровод 18 может быть отсоединен от самодвижущегося буя 12, после чего второе судно 10 может дрейфовать или быть отведено, обычно - самодвижущимся буем 12, от первого судна 1, как показано на фиг. 4.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления по фиг. 5, самодвижущийся буй 12 удерживает второе судно 10 в необходимом положении относительно первого судна 1, а управляемая автопилотом 44 пропульсивная установка 42 второго судна, предпочтительно, автоматически удерживает курс второго судна 10.
На фиг. 5 представлено множество систем, предназначенных для предотвращения столкновения между первым судном 1 и вторым судном 10.
Во-первых, первое судно 1 устанавливается «по ветру» за счет результирующей стихийной силы 46. Таким образом, второе судно 10 может быть расположено за кормой первого судна 1, и результирующая стихийная сила 46 будет перемещать второе судно 10 от первого судна 1. Кроме того, в большинстве случаев, первое судно 1 содержит подруливающие устройства 48, которые могут использоваться для отворачивания первого судна 1 от второго судна 10. Затем самодвижущийся буй 12 может оттолкнуть второе судно 10 от первого судна 1, и, наконец, пропульсивная установка 42 второго судна 10 может отвести второе судно.
Даже в ситуации полного отказа одной или двух из этих систем, оставшейся действующей системы достаточно для того, чтобы избежать столкновения. К тому же, в самом невероятном случае одновременного отказа всех действующих пропульсивных систем, результирующая стихийная сила 46 будет отталкивать второе судно 10 на безопасное расстояние от первого судна 1.
В соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления по фиг. 6, сначала ко второму судну 10 прикрепляют самодвижущийся СДС-буй 50. После подведения второго судна 10 к первому судну 1 самодвижущимся СДС-буем 50, к первому судну 1 прикрепляют самодвижущийся буй 12 с присоединенным и охлажденным грузовым трубопроводом 18. Этот способ значительно уменьшает время подготовки для перекачки груза текучей среды.
Следует заметить, что раскрытые выше варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут разработать множество альтернативных вариантов осуществления без отклонения от сущности изобретения, определенной прилагаемой формулой изобретения. В прилагаемой формуле изобретения любые номера ссылочных позиций, помещенные в скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие. Использование глагола «содержать» и его форм не исключает присутствия элементов или этапов, отличающихся от описанных в формуле изобретения. Существительные, употребляемые в тексте в единственном числе, не исключают присутствия множества таких элементов.
Тот факт, что некоторые меры приведены в разных зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения, не означает, что сочетание этих мер не может быть использовано для получения преимуществ.