система, способ (варианты) и устройство перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки

Формула изобретения

1. Система перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки природного газа, имеющей установку (130) для сжижения природного газа, содержащая криогенное перекачивающее устройство (4), размещаемое между этой плавучей установкой и судном (2, 2') с одним или более накопительными танками (240) для сжиженного природного газа, буферный танк (140), установленный на указанной плавучей установке (1), с буферной емкостью для временного накопления непрерывно получаемого сжиженного природного газа во время отсутствия указанного судна (2, 2'), швартовное устройство (11) для швартовки на малом расстоянии указанного судна (2, 2') к плавучей установке (1), отличающаяся тем, что указанное перекачивающее устройство (4), размещаемое между кормой (120) плавучей установки (1) и носом (220) указанного судна (2, 2'), снабжено гибкой трубой (40) для сжиженного природного газа и приспособлено для последовательного перекачивания полученного сжиженного газа через буферный танк (140) в указанные накопительные танки (240) для их непрерывного наполнения до достижения требуемой степени наполнения судна (2, 2'.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что криогенное перекачивающее устройство (4) расположено по центру между кормой (120) плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки и носом (220) судна (2) с танками для сжиженного природного газа, не касаясь тросов (121', 122') швартовного устройства (11).

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что криогенное перекачивающее устройство (4), имеющее гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, расположено выше поверхности воды между указанной плавучей установкой (1) и судном (2) с танками.

4. Система по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что криогенное перекачивающее устройство (4) для сжиженного природного газа содержит крановую стрелу (45), установленную на корме (120) плавучей установки (1) и имеющую трубу (41) для сжиженного природного газа, которая соединена с гибкой трубой (40) для сжиженного природного газа, приспособленной для соединения с соединителем (46), расположенным в носе (220) судна (2) и соединенным с трубой (49) для сжиженного природного газа, ведущей к танкам (240) для сжиженного природного газа.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что швартовное устройство (11) содержит по меньшей мере одну группу швартовных тросов (121', 122'), проходящих от кормы (120) плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки со стороны ее правого борта и левого борта (121, 122) к носу (220) судна (2) с танками для сжиженного природного газа, при этом тросы (121', 122') образуют две практически равные стороны равнобедренного треугольника (120, 121', 122'), основание которого образовано кормой.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что швартовное устройство (11) между кормой (120) плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки и носом (220) судна (2) с танками для сжиженного природного газа выполнено с возможностью обеспечения расстояния между указанными плавучей установкой (1) и судном (2) менее 140 м.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что буферный танк (140) для сжиженного природного газа имеет буферную емкость от 20000 до 80000 м³.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что накопительные танки (240) для сжиженного природного газа имеют общую емкость от 50000 до 150000 м³.

9. Система по п.7, отличающаяся тем, что буферный танк (140) для сжиженного природного газа имеет буферную емкость от 30000 до 45000 м³.

10. Система по п.8, отличающаяся тем, что накопительные танки (240) для сжиженного природного газа имеют общую емкость от 120000 до 140000 м³.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что судно (2) с танками имеет установку (230) для повторного сжижения природного газа, выкипевшего из танков (240) для сжиженного природного газа, и для возврата повторно сжиженного природного газа в танки (240) для сжиженного природного газа или в буферный танк (140) плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки.

12. Система по п.6, отличающаяся тем, что расстояние между указанными плавучей установкой (1) и судном (2) меньше 75 м.

13. Система по п.6 или 12, отличающаяся тем, что расстояние между указанными плавучей установкой (1) и судном (2) меньше 60 м и больше 30 м.

14. Система по п.4, отличающаяся тем, что крановая стрела (45) выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси (Н₄₅).

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что на борту указанной плавучей установки (1) размещен по меньшей мере один обычный накопительный танк (150) для жидкого газоконденсата.

16. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит плавучий наливной шланг (12) для перекачивания жидкого газоконденсата из накопительного танка (150) на плавучей установке (1) в магистраль (349) в средней или носовой части судна (3) с обычными танками (350).

17. Система по п.2, отличающаяся тем, что она содержит поддерживающий трос с блоками, несущий гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа между плавучей установкой (1) для получения, накопления и отгрузки и судном (2) с танками.

18. Система по п.2, отличающаяся тем, что гибкая труба (40) для сжиженного природного газа частично расположена в воде между плавучей установкой (1) и судном (2) с танками для сжиженного природного газа.

19. Способ перекачивания сжиженного природного газа с помощью системы по п.1, включающий повторяющую последовательность операций швартовки судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа к плавучей установке (1) для получения, накопления и отгрузки с помощью швартовного устройства (11) соединения криогенного перекачивающего устройства (4) с судном (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, перекачивания получаемого сжиженного природного газа и установки (130) для сжижения природного газа через криогенное перекачивающее устройство (4) в накопительные танки (240) для сжиженного природного газа на борту судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа до достижения требуемой степени наполнения этого судна (2, 2'), отсоединения судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, отличающийся тем, что в нем швартовку судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа производят носом (220) к корме (120) указанной плавучей установки (1), криогенное перекачивающее устройство (4), имеющее гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, размещают на корме указанной плавучей установке (1) и соединяют с носом (220) судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, в процессе получения сжиженного природного газа производят временное его накопление в буферном танке (140) для сжиженного природного газа на борту указанное плавучей установки (1), осуществляют, как указано выше, швартовку еще одного судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, соединение этого судна с указанной плавучей установкой (1) через криогенное перекачивающее устройство (4), имеющее гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, и разгрузку буферного танка (140) для сжиженного природного газа на судно (2, 2') с танками для сжиженного природного газа одновременно с возобновлением последовательного перекачивания получаемого сжиженного природного газа на судно (2) с танками для сжиженного природного газа.

20. Способ по п.19, в котором используется система по п.16, отличающийся тем, что во время отсутствия судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа или когда это судно отсоединено от плавучей установки (1), плавучий наливной шланг (12), расположенный у кормы (120) данной плавучей установки (1), присоединяют к судну (3) с обычными танками и перекачивают по этому шлангу газоконденсат в накопительные танки (350) этого судна.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что плавучий наливной шланг (12) присоединяют к магистрали в средней части судна (3) с обычными танками.

22. Способ перекачивания сжиженного природного газа с помощью системы по п.16, включающий повторяющуюся последовательность операций швартовки судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа к плавучей установке (1) для получения, накопления и отгрузки с помощью швартовного устройства (11), соединения криогенного перекачивающего устройства (4) с судном (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, перекачивания получаемого сжиженного природного газа из установки (130) для сжижения природного газа через криогенное перекачивающее устройство (4) в накопительные танки (240) для сжиженного природного газа на борту судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа до достижения требуемой степени наполнения этого судна (2, 2'), отсоединения судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, отличающийся тем, что в нем швартовку судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа осуществляют носом (220) к корме (120) указанной плавучей установки (1), криогенное перекачивающее устройство (4), имеющее гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, размещают на корме указанной плавучей установки (1) и соединяют с носом (220) судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа, в процессе получения сжиженного природного газа непрерывно производят последовательное его перекачивание из установки (130) для сжижения природного газа и временное его накопление в буферном танке (140) для сжиженного природного газа на борту указанной плавучей установки (1), накопление полученного газоконденсата осуществляют в танках (150) для газоконденсата на указанной плавучей установке, отсоединение судна (2, 2') с танками для сжиженного природного газа производят одновременно с продолжением процесса получения сжиженного природного газа и временного его накопления в буферном танке (140) для сжиженного природного газа на борту указанной плавучей установки (1), при этом либо присоединяют судно (3) с обычными танками к указанной плавучей установке (1) и производят перекачивание газоконденсата через отдельное перекачивающее устройство в танки (350) судна (3) с обычными танками, когда судно (2, 2') с танками для сжиженного природного газа отсутствует или отсоединено, либо производят швартовку судна (2, 2') с незаполненными до требуемой степени наполнения танками для сжиженного природного газа к указанной плавучей установке (1), соединение их через криогенное перекачивающее устройство (4), имеющее гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, и перекачивание сжиженного природного газа из буферного танка на судно (2, 2') с танками для сжиженного природного газа.

23. Устройство для перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки на судно (2) с танками с помощью криогенного перекачивающего устройства (4), содержащее крановую стрелу (45), расположенную на плавучей установке (1) для получения, накопления и отгрузки сжиженного природного газа и содержащую по меньшей мере одну относительно жесткую трубу (41) для сжиженного природного газа и по меньшей мере одну гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, приспособленную для соединения с соединителем (46), расположенным на судне (2) с танками для сжиженного природного газа, отличающееся тем, что в нем крановая стрела (45) расположена вблизи кормы (120) указанной плавучей установки (1) и выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси (Н₄₅), а относительно жесткая труба (41) соединена по меньшей мере с одной гибкой трубой (40) для сжиженного природного газа, приспособленной для соединения с соединителем (46), расположенным в носу судна (2) с танками для сжиженного природного газа.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что между относительно жесткой трубой (41) и гибкой трубой (40) расположено первое шарнирное соединение (42) труб для сжиженного природного газа, которое может поворачиваться вокруг двух осей (На₄₂, Hb₄₂), расположенных, по существу, под прямым углом к главной оси гибкой трубы (40) для сжиженного природного газа.

25. Устройство по п.23 или 24, отличающееся тем, что между относительно жесткой трубой (41) для сжиженного природного газа и гибкой трубой (40) для сжиженного природного газа расположен первый вертлюг (43) для труб для сжиженного природного газа.

26. Устройство по п.23, отличающееся тем, что между гибкой трубой (40) для сжиженного природного газа и судном (2) с танками для сжиженного природного газа расположено второе шарнирное соединение (48) труб для сжиженного природного газа, которое может поворачиваться вокруг двух осей (Ha₄₈, Hb₄₈), расположенных, по существу, под прямым углом к главной оси гибкой трубы (40) для сжиженного природного газа.

27. Устройство по п.23 или 26, отличающееся тем, что между гибкой трубой (40) для сжиженного природного газа и судном (2) с танками для сжиженного природного газа расположен второй вертлюг (47) для труб для сжиженного природного газа.

28. Устройство по п.23, отличающееся тем, что между соединителем (46) и танками (240) для сжиженного природного газа, расположенными на судне (2) с танками для сжиженного природного газа, расположена труба (49) для сжиженного природного газа.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что между соединителем (46) и трубой (49) для сжиженного природного газа расположен аварийный разъединитель (46В).

30. Устройство по п.23, отличающееся тем, что гибкие трубы (40) для сжиженного природного газа между плавучей установкой (1) для получения, накопления и отгрузки и судном (2) с танками для сжиженного природного газа проходят по двум или нескольким путям.

31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что на каждом конце по меньшей мере двух гибких труб (40) для сжиженного природного газа, между вертлюгами (43) и (47), расположены соединительные звенья или разветвленные шарнирные соединения (430, 470).

32. Устройство по п.23, отличающееся тем, что имеется установка для повторного сжижения природного газа, выкипевшего из танков (240), и для возврата повторно сжиженного природного газа в эти танки (240) или в буферный танк (140) для сжиженного природного газа на плавучей установке (1) для получения, накопления и отгрузки.

33. Устройство по п.23, отличающееся тем, что между кормой (120) плавучей установки (1) и носом (220) судна (2) с танками для сжиженного природного газа расположено швартовное устройство (11), обеспечивающее расстояние между указанными плавучей установкой (1) и судном (2) меньше 140 м.

34. Устройство по п.23 или 33, отличающееся тем, что перекачивающее устройство (4) имеет гибкую трубу (40) для сжиженного природного газа, проходящую в вертикальной плоскости по центру между серединой кормы (120) плавучей установки (1) и серединой носа (220) судна (2) с танками для сжиженного природного газа без касания швартовных тросов.

35. Устройство по п.23, отличающееся тем, что крановая стрела (45) выполнена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси (245).

36. Устройство по п.33, отличающееся тем, что расстояние между плавучей установкой (1) для получения, накопления и отгрузки и судном (2) с танками для сжиженного природного газа меньше 75 м.

37. Устройство по п.33 или 36, отличающееся тем, что расстояние между плавучей установкой (1) для получения, накопления и отгрузки и судном (2) с танками для сжиженного природного газа меньше 60 м и больше 30 м.

38. Устройство по п.23, отличающееся тем, что верхний конец крановой стрелы (45) выполнен в виде консоли (45'), которая может поворачиваться в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, ориентированной поперек плавучей установки.

39. Устройство по п.24 или 26, отличающееся тем, что две оси (Ha₄₂, Hb₄₂) первого шарнирного соединения (42) и две оси (Ha₄₈, Hb₄₈) второго шарнирного соединения (48) труб для сжиженного природного газа являются ортогональными.

Описание изобретения к патенту

Введение

Изобретение относится к системе, содержащей два плавучих средства для сжиженного природного газа и других нефтепродуктов, одно из которых является плавучей установкой для получения, накопления и отгрузки и находится возле подводной нефтедобывающей установки, а другое является судном с танками для сжиженного природного газа или обычным танкером.

Проблема в данной области техники

При получении в открытом море газа (сжиженного природного газа, природного газоконденсата и сжиженного нефтяного газа), как правило, получают стабилизированную нефть и/или конденсат. Доставка сжиженного природного газа обычно связана с долгосрочными контрактами, в то время как содержащиеся в газоконденсате легкие или летучие компоненты нефти могут доставляться немедленно на нефтеперерабатывающий завод, где они могут потребоваться в любой момент для переработки нефти. Суда для вывоза нефтепродуктов с таких комбинированных плавучих установок для их получения, накопления и отгрузки, осуществляющих превращение нефти/газа в море, должны удовлетворять требованиям по транспортировке обоих указанных продуктов. Поэтому к плавучей установке для получения, накопления и отгрузки должны пришвартовываться с присоединением к соответствующей перекачивающей системе танкеры двух различных типов, т.е. суда с танками для сжиженного природного газа и суда с обычными танками. Первая перекачивающая система является криогенной системой для перекачивания сжиженного природного газа, а вторая служит для перекачивания компонентов нефти, находящихся в жидком состоянии при более высоких температурах.

Определения

Жидкий природный газ представляет собой жидкий текучий метан с температурой кипения между -165°С и -163°С.

Газоконденсат представляет собой часть газа из добывающей скважины, отделенную в виде жидкой фазы и состоящую из легких компонентов нефти.

Термин "криогенный" в настоящем описании относится к термически изолированной системе, в которой может находиться газ, охлажденный до жидкой фазы. Жидкостью в этом случае является сжиженный природный газ. Изоляция, как правило, обеспечивается с помощью вакуума в сочетании с обычным изолирующим материалом.

Трубы для сжиженного природного газа - это криогенные трубы, которые могут иметь несколько параллельных или концентрических каналов, снабженных изоляцией, и возможно возвратные каналы, расположенные снаружи главных каналов. Трубы для сжиженного природного газа могут быть жесткими или гибкими согласно приведенным ниже определениям.

Под жесткими трубами понимаются трубы для сжиженного природного газа, гибкость которых не больше той, которая допускает лишь изменение их формы при увеличении давления или температуры во время работы.

Термин "гибкая труба" относится к трубе для сжиженного природного газа, которую можно неоднократно сгибать с минимальным радиусом, равным, например, 3 метрам. Такие гибкие трубы обычно имеют гофрированные стенки из аустенитной стали.

Судно с танками для сжиженного природного газа - это судно с криогенными танками, как правило сферической формы, предназначенное для транспортировки сжиженного природного газа.

"Подводный добычной буй турельного типа" и "подводный наливной буй турельного типа" - это подводные швартовные буи или подводные наливные буи.

Сжиженный природный газ

Метан поступает из газодобывающей нефтяной скважины в виде газа и должен быть превращен в конденсационной установке в жидкую фазу, т.е. в сжиженный природный газ, который имеет малый объем по сравнению с газообразным метаном и может транспортироваться при низком давлении. Тепловая энергия, подводимая к сжиженному природному газу, может вызвать его вскипание и, как следствие, потери газообразного метана, если не производится его повторное сжижение. Поэтому для накопления и транспортировки сжиженного природного газа должны быть созданы криогенные условия, т.е. танки, трубы, вертлюги, и клапаны должны быть термически изолированы. При получении сжиженного природного газа в море он должен перекачиваться на судно с танками для сжиженного природного газа, которое транспортирует сжиженный газ на берег, где находятся цистерны для приема газа.

Газоконденсат

Газоконденсат состоит из других, более легких углеводородных фракций, которые должны находиться в обычных танках отдельно от сжиженного природного газа, хранящегося в криогенных условиях. Обычно газоконденсат перевозится на судах с обычными танками, а не на судах с танками для сжиженного природного газа. Газоконденсат может перекачиваться на эти суда или другие транспортирующие средства, например, по плавучим наливным шлангам или наливным системам турельного типа. Когда плавучий загрузочный шланг не используется для перекачки жидкого груза, например конденсата, его хранят или закрепляют вдоль плавучей установки для получения, накопления и отгрузки. Такой шланг описан в заявке Норвегии N 19980431 от 30.01.1998.

Известные системы для получения и вывоза сжиженного природного газа

На фиг.12 показана известная система для получения и вывоза сжиженного природного газа, в которой предусмотрено накопление очень большого объема сжиженного природного газа в предназначенных для него танках на борту плавучей установки для получения, накопления и отгрузки и быстрая отгрузка на судно с танками. Большой объем накопленного газа требует большого водоизмещения плавучей установки, что приводит к увеличению затрат на ее обслуживание и эксплуатацию. В то же время уменьшается пространство, которое можно было бы использовать для других производственных процессов или для накопления других жидких нефтепродуктов. Суда с танками для сжиженного природного газа уже существуют, причем они менее специализированы, чем плавучие установки для получения, накопления и отгрузки сжиженного природного газа, и могут представлять собой более экономичное решение для периодического накопления сжиженного природного газа при его получении в месте, где добывается природный газ.

Известные системы для перекачивания сжиженного природного газа

Известна система перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки для получения, накопления и отгрузки природного газа, имеющей установку для сжижения природного газа, содержащая криогенное перекачивающее устройство, размещаемое между этой плавучей установкой и судном с одним или более накопительными танками для сжиженного природного газа, буферный танк, установленный на указанной плавучей установке, с буферной емкостью для временного накопления непрерывно получаемого сжиженного природного газа во время отсутствия указанного судна и швартовное устройство для швартовки на малом расстоянии указанного судна к плавучей установке (см. US 3984059, В 65 В 3/04, 05.10.76).

Способ перекачивания сжиженного природного газа, описанный в указанном документе, включает повторяющуюся последовательность операций швартовки судна с танками для сжиженного природного газа к плавучей установке для получения, накопления и отгрузки с помощью швартовного устройства, соединения криогенного перекачивающего устройства с судном с танками для сжиженного природного газа, перекачивания получаемого сжиженного природного газа из установки для сжижения природного газа через криогенное перекачивающее устройство в накопительные танки для сжиженного природного газа на борту судна с танками для сжиженного природного газа до достижения требуемой степени наполнения этого судна и отсоединения судна с танками для сжиженного природного газа.

В этом же документе описано устройство для перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки для получения, накопления и отгрузки на судно с танками с помощью криогенного перекачивающего устройства, содержащее крановую стрелу, расположенную на плавучей установке для получения, накопления и отгрузки сжиженного природного газа и содержащую по меньшей мере одну относительно жесткую трубу для сжиженного природного газа и по меньшей мере одну гибкую трубу для сжиженного природного газа, приспособленную для соединения с соединителем, расположенным на судне с танками для сжиженного природного газа.

Из-за недостатков известных швартовных устройств и необходимости поддержания безопасного расстояния (предпочтительно 100-150 метров) между плавучей установкой для получения, накопления и отгрузки и судном с танками известные трубы для сжиженного природного газа должны быть длинными. В известных системах для перекачивания сжиженного природного газа на суда с танками для этого газа используются жесткие транспортировочные трубы с внутренним диаметром, как правило, 16 дюймов (40 см) в сочетании с относительно высокой скоростью перекачивания газа на эти суда. Известные системы для перекачивания с трубами диаметром 16 дюймов (40 см) позволяют отгружать, например, 135000 м ³ сжиженного природного газа примерно за 12 часов, т.е. 10000 м³ в час. Такие длинные транспортировочные трубы, расположенные в крановой стреле, являются тяжелыми, жесткими, неудобными в обращении и часто повреждаются при соединении и разъединении или ломаются во время перекачивания газа. Швартовка и перекачивание груза в реальных рабочих условиях затруднительны из-за механических нагрузок, которым может подвергаться транспортировочная труба.

Швартовная система, содержащая тросы, идущие от кормы плавучей установки для получения, накопления и отгрузки к носу судна с танками для сжиженного природного газа, в которой к тросам приложена постоянная сила примерно от 40 до 50 тонн от главного двигателя судна с танками в кормовом направлении для поддержания очень близкого расстояния при швартовке и для натяжения швартовных тросов, описана в заявке Норвегии N 19980579 от 10.02.1998, по которой испрашивается приоритет настоящей заявки. Для создания силы вместо главного двигателя судна с танками может использоваться отдельное судно, служащее для манипуляций с наливными шлангами, швартовными тросами и т.д. Малое расстояние при швартовке и необходимое натяжение швартовных тросов облегчают перекачивание обычного жидкого груза, предпочтительно газоконденсата, по наливному плавучему шлангу к манифольду в средней или в носовой части судна с обычными танками, а также позволяют перекачивать сжиженный природный газ по гибкой трубе, проходящей между кормой плавучей установки для получения, накопления и отгрузки и носом судна с танками для сжиженного природного газа. Эта гибкая труба может либо свободно висеть между плавучей установкой и судном, не касаясь воды, и держаться, например, на блоках с помощью поддерживающего троса, протянутого между плавучей установкой и судном, либо находиться в воде.

Следовательно, существует потребность в системе, которая обеспечивает непрерывное получение большого объема сжиженного природного газа и меньшего объема газоконденсата и возможность отгружать эти два продукта с соблюдением различных специфичных требований к обращению с ними, к их накоплению и перекачиванию предпочтительно на суда двух разных типов с помощью двух различных перекачивающих систем.

Предлагаемая система представляет собой единое решение нескольких из изложенных выше проблем, касающихся технического воплощения, эксплуатации и материально-технического обеспечения.

Сущность изобретения

Указанные проблемы решены в системе для перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки для получения, накопления и отгрузки природного газа, имеющей установку для сжижения природного газа, содержащую криогенное перекачивающее устройство, размещаемое между этой плавучей установкой и судном с одним или более накопительными танками для сжиженного природного газа, буферный танк, установленный на указанной плавучей установке, с буферной емкостью для временного накопления непрерывно получаемого сжиженного природного газа во время отсутствия указанного судна и швартовное устройство для швартовки на малом расстоянии указанного судна к плавучей установке, при этом согласно изобретению указанное перекачивающее устройство, размещаемое между кормой плавучей установки и носом указанного судна, снабжено гибкой трубой для сжиженного природного газа и приспособлено для последовательного перекачивания полученного сжиженного газа через буферный танк в указанные накопительные танки для их непрерывного наполнения до достижения требуемой степени наполнения судна.

Криогенное перекачивающее устройство расположено предпочтительно по центру между кормой плавучей установки для получения, накопления и отгрузки и носом судна с танками для сжиженного природного газа, не касаясь тросов швартовного устройства.

Криогенное перекачивающее устройство, имеющее гибкую трубу для сжиженного природного газа, предпочтительно расположено выше поверхности воды между указанной плавучей установкой и судном с танками.

Криогенное перекачивающее устройство для сжиженного природного газа предпочтительно содержит крановую стрелу, установленную на корме указанной плавучей установки и имеющую трубу для сжиженного природного газа, которая соединена с гибкой трубой для сжиженного природного газа, приспособленной для соединения с соединителем, расположенным в носе судна и соединенным с трубой для сжиженного природного газа, ведущей к танкам для сжиженного природного газа.

Швартовное устройство может содержать по меньшей мере одну группу швартовных тросов, проходящих от кормы плавучей установки для получения, накопления и отгрузки со стороны ее правого борта и левого борта к носу судна с танками для сжиженного природного газа, при этом тросы образуют две стороны равнобедренного треугольника, основание которого образовано кормой.

Целесообразно, чтобы швартовное устройство между кормой плавучей установки для получения, накопления и отгрузки и носом судна с танками для сжиженного природного газа было выполнено с возможностью обеспечения расстояния между указанными плавучей установкой и судном менее 140 м.

Буферный танк для сжиженного природного газа может иметь буферную емкость от 20000 до 80000 м³.

Накопительные танки для сжиженного природного газа могут иметь общую емкость от 50000 до 150000 м³ .

Согласно другому варианту изобретения буферный танк для сжиженного природного газа имеет буферную емкость от 30000 до 45000 м³, а накопительные танки для сжиженного природного газа имеют общую емкость от 120000 до 140000 м³.

Судно с танками может иметь установку для повторного сжижения природного газа, выкипевшего из танков для сжиженного природного газа, и для возврата повторно сжиженного природного газа в танки для сжиженного природного газа или в буферный танк плавучей установки (1) для получения, накопления и отгрузки.

Расстояние между указанными плавучей установкой и судном может быть меньше 75 м.

Предпочтительно, чтобы расстояние между указанными плавучей установкой и судном было меньше 60 и больше 30 м.

Крановая стрела предпочтительно выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси.

Целесообразно, чтобы на борту указанной плавучей установки был размещен по меньшей мере один обычный накопительный танк для жидкого газоконденсата.

Целесообразно, чтобы система содержала плавучий наливной шланг для перекачивания жидкого газоконденсата из накопительного танка на указанной плавучей установке в магистраль в средней или носовой части судна с обычными танками.

Система может содержать поддерживающий трос с блоками, несущий гибкую трубу для сжиженного природного газа между плавучей установкой для получения, накопления и отгрузки и судном с танками.

Гибкая труба для сжиженного природного газа может быть частично расположена в воде между плавучей установкой и судном с танками для сжиженного природного газа.

Предложен также способ перекачивания сжиженного природного газа, включающий повторяющуюся последовательность операций швартовки судна с танками для сжиженного природного газа к плавучей установке для получения, накопления и отгрузки с помощью швартовного устройства, соединения криогенного перекачивающего устройства с судном с танками для сжиженного природного газа, перекачивания получаемого сжиженного природного газа из установки для сжижения природного газа через криогенное перекачивающее устройство в накопительные танки для сжиженного природного газа на борту судна с танками для сжиженного природного газа до достижения требуемой степени наполнения этого судна и отсоединения судна с танками для сжиженного природного газа, при этом согласно изобретению в нем:

а) швартовку судна с танками для сжиженного природного газа производят носом к корме указанной плавучей установки,

б) криогенное перекачивающее устройство, имеющее гибкую трубу для сжиженного природного газа, размещают на корме указанной плавучей установки и соединяют с носом судна с танками для сжиженного природного газа,

в) в процессе получения сжиженного природного газа производят временное его накопление в буферном танке для сжиженного природного газа на борту указанной плавучей установки,

г) осуществляют швартовку еще одного судна с танками для сжиженного природного газа согласно операции (а), соединение этого судна с указанной плавучей установкой через криогенное перекачивающее устройство, имеющее гибкую трубу для сжиженного природного газа, и разгрузку буферного танка для сжиженного природного газа на судно с танками для сжиженного природного газа одновременно с возобновлением последовательного перекачивания получаемого сжиженного природного газа на судно с танками для сжиженного природного газа.

Во время отсутствия судна с танками для сжиженного природного газа или когда это судно отсоединено от плавучей установки, плавучий наливной шланг, расположенный у кормы данной плавучей установки, предпочтительно присоединяют к судну с обычными танками и перекачивают по этому шлангу газоконденсат в накопительные танки этого судна.

При этом плавучий наливной шланг присоединяют к магистрали в средней части судна с обычными танками.

Второй вариант предложенного способа перекачивания сжиженного природного газа включает повторяющуюся последовательность операций швартовки судна с танками для сжиженного природного газа к плавучей установке для получения, накопления и отгрузки с помощью швартовного устройства, соединения криогенного перекачивающего устройства с судном с танками для сжиженного природного газа, перекачивания получаемого сжиженного природного газа из установки для сжижения природного газа через криогенное перекачивающее устройство в накопительные танки для сжиженного природного газа на борту судна с танками для сжиженного природного газа до достижения требуемой степени наполнения этого судна и отсоединения судна с танками для сжиженного природного газа, при этом согласно изобретению в нем:

а) швартовку судна с танками для сжиженного природного газа осуществляют носом к корме указанной плавучей установки,

б) криогенное перекачивающее устройство, имеющее гибкую трубу для сжиженного природного газа, размещают на корме указанной плавучей установки и соединяют с носом судна с танками для сжиженного природного газа,

в) в процессе получения сжиженного природного газа непрерывно производят последовательное его перекачивание из установки для сжижения природного газа и временное его накопление в буферном танке для сжиженного природного газа на борту указанной плавучей установки,

г) накопление полученного газоконденсата осуществляют в танках для газоконденсата на указанной плавучей установке,

д) отсоединение судна с танками для сжиженного природного газа производят одновременно с продолжением процесса получения сжиженного природного газа и временного его накопления в буферном танке для сжиженного природного газа на борту указанной плавучей установки, причем либо

е) присоединяют судно с обычными танками к указанной плавучей установке и производят перекачивание газоконденсата через отдельное перекачивающее устройство в танки судна с обычными танками, когда судно с танками для сжиженного природного газа отсутствует или отсоединено, либо

ж) производят швартовку судна с танками для сжиженного природного газа к указанной плавучей установке, соединение их через криогенное перекачивающее устройство, имеющее гибкую трубу для сжиженного природного газа, и перекачивание сжиженного природного газа из буферного танка на судно с танками для сжиженного природного газа.

Также предложено устройство для перекачивания сжиженного природного газа с плавучей установки для получения, накопления и отгрузки на судно с танками с помощью криогенного перекачивающего устройства, содержащее крановую стрелу, расположенную на плавучей установке для получения, накопления и отгрузки сжиженного природного газа и содержащую по меньшей мере одну относительно жесткую трубу для сжиженного природного газа и по меньшей мере одну гибкую трубу для сжиженного природного газа, приспособленную для соединения с соединителем, расположенным на судне с танками для сжиженного природного газа, при этом согласно изобретению в нем крановая стрела расположена вблизи кормы указанной плавучей установки и выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, а относительно жесткая труба соединена по меньшей мере с одной гибкой трубой для сжиженного природного газа, приспособленной для соединения с соединителем, расположенным в носу судна с танками для сжиженного природного газа.

Целесообразно, чтобы между относительно жесткой трубой и гибкой трубой было расположено первое шарнирное соединение труб для сжиженного природного газа, которое может поворачиваться вокруг двух осей, расположенных по существу под прямым углом к главной оси гибкой трубы для сжиженного природного газа.

Между относительно жесткой трубой для сжиженного природного газа и гибкой трубой для сжиженного природного газа может быть расположен первый вертлюг для труб для сжиженного природного газа.

Между гибкой трубой для сжиженного природного газа и судном с танками для сжиженного природного газа может быть расположено второе шарнирное соединение труб для сжиженного природного газа, которое может поворачиваться вокруг двух осей, расположенных по существу под прямым углом к главной оси гибкой трубы для сжиженного природного газа.

Между гибкой трубой для сжиженного природного газа и судном с танками для сжиженного природного газа может быть расположен второй вертлюг для труб для сжиженного природного газа.

Между соединителем и танками для сжиженного природного газа, расположенными на судне с танками для сжиженного природного газа, может быть расположена труба для сжиженного природного газа.

Между соединителем и трубой для сжиженного природного газа может быть расположен аварийный разъединитель.

Гибкие трубы для сжиженного природного газа между плавучей установкой для получения, накопления и отгрузки и судном с танками для сжиженного природного газа могут проходить по двум или нескольким путям.

На каждом конце по меньшей мере двух гибких труб для сжиженного природного газа между вертлюгами могут быть расположены соединительные звенья или разветвленные шарнирные соединения.

Целесообразно, чтобы имелась установка для повторного сжижения природного газа, выкипевшего из указанных танков, и для возврата повторно сжиженного природного газа в эти танки или в буферный танк для сжиженного природного газа на плавучей установке для получения, накопления и отгрузки.

Целесообразно, чтобы между кормой указанной плавучей установки и носом судна с танками для сжиженного природного газа было расположено швартовное устройство, обеспечивающее расстояние между указанными плавучей установкой и судном меньше 140 метров.

Перекачивающее устройство имеет гибкую трубу для сжиженного природного газа, проходящую предпочтительно в вертикальной плоскости по центру между серединой кормы указанной плавучей установки и серединой носа судна с танками для сжиженного природного газа без касания швартовных тросов.

Крановая стрела предпочтительно выполнена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси.

Расстояние между плавучей установкой для получения, накопления и отгрузки и судном с танками для сжиженного природного газа предпочтительно меньше 75 м.

Особенно предпочтительно, чтобы расстояние между плавучей установкой для получения, накопления и отгрузки и судном с танками для сжиженного природного газа было меньше 60 м и больше 30 м.

Верхний конец крановой стрелы может быть выполнен в виде консоли, которая может поворачиваться в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси, ориентированной поперек плавучей установки.

Две оси первого шарнирного соединения и две оси второго шарнирного соединения труб для сжиженного природного газа предпочтительно являются ортогональными.

В предлагаемой системе благодаря последовательному перекачиванию накопленного сжиженного природного газа на судно с танками для газа, пришвартованное к плавучей установке для получения, накопления и отгрузки, экономится пространство на этой плавучей установке, что позволяет устанавливать на ней более емкие танки для газоконденсата, получаемого, как правило, в меньшем количестве, и устройства для перекачивания газоконденсата на судно с обычными танками.

Преимущества изобретения

Целью разработки системы, способа и устройства, указанных выше и определяемых формулой изобретения, является использование плавучей установки для получения, накопления и отгрузки, которая имеет малую накопительную емкость для сжиженного природного газа и к которой на малом расстоянии может быть пришвартовано судно с танками для сжиженного природного газа, с расположением тандемом с плавучей установкой, носом в наветренную сторону. Плавучая установка осуществляет непрерывный процесс получения сжиженного природного газа с последующим относительно медленным перекачиванием этого газа через криогенную гибкую трубу со своей кормы на нос судна с танками для сжиженного природного газа, которое используется для временного хранения сжиженного природного газа. Перекачивание сжиженного природного газа продолжается до достижения необходимой степени наполнения этого судна. На борту плавучей установки для получения, накопления и отгрузки имеется буферный танк, который регулярно наполняется в течение короткого периода времени от момента прекращения перекачивания сжиженного природного газа в связи с уходом судна с танками для газа к берегу для доставки газа на установку для его приема до момента, когда другое судно с танками для сжиженного природного газа пришвартуется и присоединится к плавучей установке, при этом буферный танк не успевает наполниться сжиженным газом. В более широком аспекте изобретения к плавучей установке для получения, накопления и отгрузки может присоединяться через плавучий наливной шланг судно с обычными танками для приема газоконденсата, получаемого за более длительный период времени. Когда судно с танками для сжиженного природного газа отсутствует, непрерывно получаемый сжиженный природный газ временно накапливается в буферном танке на плавучей установке для получения, накопления и отгрузки. После того, как судно с обычными танками отсоединяется от плавучего наливного шланга и отходит от плавучей установки, к ней швартуется судно с танками для сжиженного природного газа для последующего накопления этого газа одновременно с перекачиванием содержимого буферного танка на это судно. Предлагаемые система и способ позволяют осуществлять непрерывное получение сжиженного природного газа и конденсата и более экономичные накопление и вывоз обоих продуктов по сравнению с известными техническими решениями.

Другие особенности изобретения станут очевидны из последующего описания и зависимых пунктов формулы.

Описание чертежей

Ниже изобретение описано со ссылками на соответствующие чертежи, содержащие цифровые позиции конструктивных элементов.

Фиг.1а, 1b изображают предлагаемую систему в целом, причем на фиг.1а изображены плавучая установка для получения, накопления и отгрузки и судно с танками для сжиженного природного газа, соединенные друг с другом проходящей между ними гибкой трубой для сжиженного природного газа, причем судно с танками пришвартовано к корме плавучей установки;

на фиг.1b изображены плавучая установка для получения, накопления и отгрузки и судно с обычными танками, соединенные друг с другом проходящим между ними плавучим наливным шлангом, причем судно с танками пришвартовано к корме плавучей установки;

фиг.2а изображает в продольном вертикальном разрезе систему, когда плавучая установка для получения, накопления и отгрузки соединена с судном с танками для сжиженного природного газа;

фиг.2b изображает в продольном вертикальном разрезе систему, когда плавучая установка для получения, накопления и отгрузки соединена с судном с танками для газоконденсата;

фиг.3а изображает в перспективе возможный вариант выполнения перекачивающего устройства, включающего крановую стрелу с гибкой трубой для перекачивания сжиженного природного газа;

Фиг.3b упрощенно изображает перекачивающее устройство для сжиженного природного газа, расположенное между кормой плавучей установки для получения, накопления и отгрузки и носом судна с танками для сжиженного природного газа, и буферный танк для сжиженного природного газа;

фиг.3с и 3d изображают альтернативные варианты выполнения соединенных труб для сжиженного природного газа и вертлюгов гибкой трубы для этого газа в перекачивающем устройстве для сжиженного природного газа;

фиг.3е упрощенно изображает предпочтительный вариант выполнения гибкой криогенной трубы для сжиженного природного газа;

фиг.4 схематично изображает вариант выполнения консоли крановой стрелы в перекачивающем устройстве;

фиг.5 изображает, как происходит перекачивание сжиженного природного газа через жесткую криогенную трубу в стреле согласно известной системе;

фиг.6 упрощенно изображает возможный вариант выполнения перекачивающего устройства для сжиженного природного газа;

фиг.7 изображает трубные детали, которые могут входить в перекачивающее устройство для сжиженного природного газа и которые расположены в носе судна с танками для сжиженного природного газа;

фиг.8, 9, 10 и 11 изображают возможные варианты выполнения перекачивающего устройства для сжиженного природного газа;

фиг.12 и 13 изображают в целом известную систему и систему согласно изобретению.

Подробное описание

На фиг.1а и 2а изображена система, содержащая плавучую установку 1 для получения, накопления и отгрузки, находящуюся в море во время добычи жидких нефтяных продуктов. В рассматриваемом предпочтительном варианте выполнения изобретения плавучая установка 1 удерживается с помощью так называемого подводного добычного буя турельного типа. Плавучая установка 1 имеет установку 130 для сжижения метана, которая путем конденсации или сжижения метана превращает его в сжиженный природный газ. Согласно предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа плавучая установка 1 всегда расположена носом в наветренную сторону, поэтому отгрузка газа на судно 2 с танками для сжиженного природного газа происходит в подветренную сторону от кормы плавучей установки 1. На фиг.1b и 2b показано другое судно 3 с обычными танками, входящее в систему и служащее для вывоза газоконденсата. Так как судно 2 или судно 3 будет ориентировано носом в наветренную сторону, относительные боковые силы, действующие между ним и плавучей установкой, будут минимальными.

Буферный танк для сжиженного природного газа

На плавучей установке 1 для получения, накопления и отгрузки, предпочтительно на ее корме, установлен сферический буферный танк 140. В предпочтительном варианте выполнения изобретения установлен один буферный танк 140 для сжиженного природного газа. В альтернативных вариантах могут использоваться несколько таких танков, однако в этом описании они будут рассматриваться как один буферный танк 140. Этот танк предназначен для буферного накопления сжиженного природного газа во время различных по продолжительности перерывов в перекачивании газа в накопительные танки 240 на судне 2. Эти перерывы имеют место, когда судно 2 отходит от плавучей установки 1, чтобы доставить сжиженный природный газ на установки по его приему, расположенные, например, на берегу. Буферный танк 140 для сжиженного природного газа может также использоваться, когда перекачивание сжиженного природного газа прекращают из-за плохой погоды. Буферный танк снабжен трубами для перекачивания сжиженного природного газа, ведущими к перекачивающему устройству 4 для перекачивания этого газа на судно 2 с танками для сжиженного природного газа. Буферный танк 140 будет также использоваться, если у кормы 120 плавучей установки 1 находится другое судно 3 с обычными танками для перекачивания на него газоконденсата через плавучий наливной шланг 12, расположенный у кормы 120 с правого 121 или левого 122 борта (фиг.2b). Наливной шланг 12 служит для соединения с расположенной в средней части судна 3 магистралью 349 к обычным танкам 350 для газоконденсата на этом судне. Перекачивание газоконденсата может осуществляться также через обычный носовой манифольд на судне 3. В предпочтительном варианте выполнения плавучий наливной шланг 12 может быть расположен на трубном вертлюге, как описано в заявке Норвегии N 19980431 от 30.01.1998, по которой испрашивается приоритет настоящей заявки. В предпочтительном варианте шланг 12 расположен так, что когда он не используется для перекачивания груза, он может быть отбуксирован из положения, в котором он направлен к корме, в положение, в котором он направлен вперед, и закреплен тросами или снят с крановых стрел, расположенных по правому или левому борту плавучей установки 1 впереди от трубного вертлюга. В результате плавучий наливной шланг не будет находиться сзади плавучей установки 1, между ней и судами, и будет храниться в безопасном месте.

Криогенный способ перекачивания

Криогенное перекачивающее устройство 4, содержащее гибкую трубу 40 для сжиженного природного газа, расположено между краем кормы 120 плавучей установки 1 для получения, накопления и отгрузки и носом 220 судна 2 с танками для сжиженного природного газа. Между установкой 130 для сжижения газа и криогенным перекачивающим устройством 4 расположены криогенные трубы с клапанами и насосами (не показаны) для транспортировки сжиженного природного газа через буферный танк 140. На борту судна 2 установлены обычным образом накопительные танки 240 для сжиженного природного газа. В носе 220 судна 2 установлены детали перекачивающего устройства 4, в частности соединитель 46, соединяющий гибкую трубу 40 для сжиженного природного газа с трубами 49, ведущими к накопительным танкам 240 для этого газа.

Установка для повторного сжижения газа

Установка 230 для повторного сжижения природного газа расположена на судне 2 с танками для сжиженного природного газа, как показано на фиг.1а и 2а. Эта установка принимает выкипевший газообразный метан из трубопроводов со сжиженным природным газом и танков 240 на борту судна 2 и повторно его сжижает, после чего сжиженный газ возвращается в накопительные танки 240 или в буферный танк 140 плавучей установки 1 по отдельным возвратным каналам в перекачивающем устройстве 4 и гибкой трубе 40 для сжиженного природного газа.

Швартовка

В рассматриваемом варианте выполнения изобретения важно обеспечить швартовку плавучей установки и судов друг к другу с малым расстоянием между ними. На фиг.1а и 1b показано положение судна 2 или судна 3, пришвартованного носом 220 к корме 120 плавучей установки 1 для получения, накопления и отгрузки. Для поддержания безопасного расстояния между плавучей установкой 1 и судном 2 и их максимально возможного положения по прямой линии тандемом целесообразно использовать тягу главного двигателя судна 2 с силой примерно от 40 до 50 тонн (400000-500000 Н) или по потребности в направлении к корме. Альтернативным способом поддержания безопасного расстояния между плавучей установкой 1 и судном 2 с обеспечением натяжения швартовных тросов может быть присоединение тендера (не показан) к корме судна 2 для перемещения его назад. В этом случае перекачивающее устройство 4 с гибкой трубой 40 проходит по центру между серединой кормы 120 плавучей установки 1 и носом 220 судна 2 с танками для сжиженного природного газа.

В предпочтительном варианте выполнения швартовное устройство 11 имеет по меньшей мере одну группу швартовных тросов 121’, 122’, проходящих от кормы 120 плавучей установки 1 соответственно со стороны 121 правого борта и со стороны 122 левого борта к носу 220 судна 2 с танками для сжиженного природного газа. Указанные тросы образуют две практически равные стороны равнобедренного треугольника (120, 121’, 122’), основание которого образовано кормой 120. В предпочтительном варианте выполнения изобретения параллельно тросам 121’, 122’ проходят дополнительные швартовные тросы 121’’, 122’’, имеющие большее провисание или меньшее натяжение по сравнению с первыми тросами, так что если один из тросов оборвется, то нагрузка от швартовки будет приложена в первую очередь к швартовным тросам 121’’, 122’’, а не к гибкой трубе 40 перекачивающего устройства 4. При расстоянии между плавучей установкой и судном 50 метров, расстоянии между точками крепления тросов 121’, 122’, измеренном по краю 120 кормы, 45 метров и при тяге 50 тонн в кормовом направлении боковая удерживающая сила, действующая на нос 220, составит примерно 11-25 тонн. Эта боковая удерживающая сила улучшает условия для соединения и перекачивания сжиженного природного газа по гибкой трубе 40.

В швартовном тросе предусмотрен несущий трос 125. При швартовке судна 2 с танками для сжиженного природного газа тендер (не показан) может переправить несущий трос 125 на судно 2, находящееся на безопасном расстоянии, обычно 150-300 метров, сзади плавучей установки 1. С помощью несущего троса судно 2 с танками для сжиженного природного газа может осторожно подтягиваться вперед в требуемое для швартовки положение, соответствующее расстоянию около 50 метров от кормы 120 плавучей установки 1.

Расстояние при швартовке

В предпочтительном варианте выполнения изобретения судно 2 с танками для сжиженного природного газа швартуется к плавучей установке 1 на расстоянии менее 140 метров между кормой 120 плавучей установки 1 и носом 220 судна 2. В другом предпочтительном варианте это расстояние меньше 75 метров, а в наиболее предпочтительном варианте - меньше 60 метров и больше 30 метров. Швартовка судна 2 с танками для сжиженного природного газа к плавучей установке 1 и присоединение гибкой трубы 40 для сжиженного природного газа согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения могут осуществляться в рабочих условиях по меньшей мере до Hs=3,5 м, а перекачивание газа после соединения может выполняться по меньшей мере до Hs=4,5 м.

Перекачивающее устройство

Согласно изобретению практически по центру от средней точки кормы 120 плавучей установки 1 к носу 220 судна 2 с танками для сжиженного природного газа проходит криогенная гибкая труба 40, как показано на фиг.1а. Гибкая труба 40 для сжиженного природного газа может проходить частично в воде или вдоль поддерживающего троса (не показан) с помощью системы блоков или может свободно висеть между крановой стрелой 45 и носом 220 судна 2, не касаясь воды. В предпочтительном варианте выполнения изобретения гибкая труба 40 закреплена на конце крана или стрелы 45, содержащей жесткую криогенную трубу 41 (фиг.3b), причем стрела 45 может поворачиваться по меньшей мере вокруг горизонтальной оси Н₄₅. Соединитель 46 в носе 220 судна 2 соединен с манифольдом или трубой 49, ведущей далее к танкам 240 для сжиженного природного газа. Кран 45 держит гибкую трубу 40 так, чтобы ее нижняя точка находилась над водой на достаточной высоте во избежание ударов волн. Кран 45 может подниматься в соответствии с медленным изменением осадки судна во время перекачивания газа. Кран 45 обеспечивает безопасное хранение гибкой трубы 40 для сжиженного природного газа и ее перенос на судно 2. Конец крана 45 может быть выполнен в виде консоли 45’ с соответствующими вертлюгами (фиг.4), которая может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, ориентированной в поперечном направлении от левого к правому борту. Кран или стрела 45 могут быть выполнены в виде А-образной рамы, приспособленной для компенсации вертикальных перемещений плавучей установки 1 и судна 2 друг относительно друга в результате медленного подъема плавучей установки при разгрузке ее танка 140 и медленного изменения количества груза на судне 2 по мере его наполнения сжиженным природным газом в количестве примерно 130000 м³. В альтернативном варианте выполнения крановая стрела 45 может поворачиваться также вокруг вертикальной оси Z₄₅. Перекачивающее устройство 4 с гибкой трубой 40 расположено в вертикальной плоскости, по центру между серединой кормы 120 плавучей установки 1 и серединой носа 220 судна 2 с танками для сжиженного природного газа, не касаясь швартовных тросов.

Детали для перекачивания газа, расположенные у носа судна с танками для сжиженного природного газа

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.3с и 3d, между крановой стрелой 45 и соединителем 46, показанным также на фиг.6 и 7, расположены две параллельные гибкие трубы 40 для сжиженного природного газа. Соединитель 46 является частью трубного устройства, установленного в отверстии 222 носа 220 судна 2 (фиг.7). Гибкие трубы 40 для сжиженного природного газа могут присоединяться к одному главному каналу с помощью соединительного звена 470, имеющего форму брюк. За этим соединительным звеном находится вертлюг 47, который может поворачиваться вокруг оси, параллельной приблизительно вертикальной главной оси трубного устройства. Вертлюг 47 соединен далее с соединителем 46, имеющим шаровой клапан 46’ со стороны вертлюга 47 и гибких труб 40 и шаровой клапан 46’’ со стороны судна 2. Над шаровым клапаном 46’’ и соединителем 46 предпочтительно установлено второе шарнирное соединение 48 труб для сжиженного природного газа, над которым находится аварийный разъединитель 46В, который в отличие от соединителя 46 не предназначен для обычного соединения и отсоединения. В альтернативном варианте выполнения аварийный разъединитель 46В составляет одно целое с соединителем 46 и предназначен для быстрого разъединения. В другом альтернативном варианте выполнения в трубном устройстве между аварийным разъединителем 46В и трубой 49 для сжиженного природного газа может быть установлен вертлюг. Эта жесткая труба для сжиженного природного газа соединена с танками 240 для сжиженного природного газа через обычную систему криогенных труб.

Детали для перекачивания газа, расположенные у конца крана 45

Между концом трубы 41 для сжиженного природного газа и гибкой трубой 40 для сжиженного природного газа установлено с возможностью поворота вокруг двух осей Hа₄₂, Hb ₄₂ первое шарнирное соединение 42, а также установлен первый вертлюг 43 для труб. При наличии между плавучей установкой 1 и судном 2 двух или нескольких параллельных труб 40 для сжиженного природного газа на обоих концах по меньшей мере двух из этих труб между вертлюгами 43 и 47 могут быть установлены соединительные звенья или разветвленные шарнирные соединения 430, 470. На фиг.3d показан альтернативный предпочтительный вариант выполнения шарнирного соединения 42 для труб 40, в котором каждый их двух отдельных каналов соединяется с соответствующей гибкой трубой 40 для сжиженного природного газа.

Установка для сжижения

В предпочтительном варианте выполнения изобретения плавучая установка 1 содержит установку 130 для сжижения, в которой природный газ, предпочтительно метан, поступающий из нефтяной скважины по стояку, превращается независимо от его температуры в сжиженный природный газ с температурой кипения около минус 164°С. При воздействии на сжиженный природный газ тепловой энергии происходит его вскипание с переходом в газообразное состояние. Поэтому транспортировка и накопление сжиженного природного газа должны осуществляться в криогенных условиях с обеспечением максимально возможной термоизоляции труб, клапанов, вертлюгов и танков.

Назначение и размеры буферного танка для сжиженного природного газа

После конденсации в установке 130 сжиженный природный газ должен поступать по предназначенным для него трубам в первый танк 140 для сжиженного газа. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения буферный танк 140 имеет емкость от 20000 до 80000 м³. При некоторой величине емкости, требуемой для сжиженного природного газа, может оказаться выгодным или необходимым иметь два или несколько танков, однако независимо от их количества в настоящем описании будет говориться об одном буферном танке 140 для сжиженного природного газа. Буферный танк 140 служит для приема непрерывно получаемого сжиженного природного газа, когда судно 2 с танками для газа отсоединяется от плавучей установки 1 для получения, накопления и отгрузки и отходит в порт для доставки сжиженного газа. После возвращения судна 2 и присоединения его к плавучей установке 1 сжиженный природный газ из буферного танка 140 переливается на судно 2. Перекачивание сжиженного природного газа из буферного танка 140 в предназначенные для него танки 240 на судне 2 осуществляется одновременно с перекачиванием получаемого сжиженного природного газа из установки 130 для сжижения, причем в предпочтительном варианте выполнения изобретения полученный сжиженный газ поступает в буферный танк 140. Таким образом, буферный танк 140 никогда не бывает совсем пустым и совсем полным, за исключением случая, когда он наполнится раньше, чем подойдет судно 2 с танками для сжиженного природного газа. Судно с танками для сжиженного природного газа может быть заменено другим судном 2’ с танками для сжиженного природного газа, приспособленным для его накопления и транспортировки. В предпочтительном варианте выполнения изобретения имеются несколько таких судов 2, 2’, которые поочередно загружаются с плавучей установки 1 сжиженным природным газом, а также другие суда 3 с обычными танками, которые загружаются с плавучей установки 1 конденсатом.

Производительность перекачивающего устройства

Согласно изобретению отгрузка сжиженного природного газа на судно 2 осуществляется через перекачивающее устройство 4, имеющее гибкую трубу 40 для сжиженного природного газа, которая проходит по существу между кормой 120 плавучей установки 1 и носом 220 судна 2 с танками для сжиженного природного газа. В предпочтительном варианте выполнения гибкая труба 40 проходит в воздухе, не касаясь воды, однако в других вариантах она может частично проходить в воде. В предпочтительном варианте выполнения каждый из главных каналов трубы 40 имеет внутренний диаметр 8 дюймов (20 см), а перекачивающее устройство имеет две или несколько гибких труб 40, как показано на фиг.3с и 3d. В альтернативных вариантах каждая гибкая труба для сжиженного природного газа может иметь несколько параллельных главных каналов или состоять из концентричных труб, когда одна труба установлена внутри другой, и может иметь возвратный канал для охлаждения или возврата выкипевшего сжиженного газа. Пропускное сечение главного канала гибкой трубы 40 составляет около 0,0314 м². Для того чтобы через одну одинарную гибкую трубу 40 проходило 20000 м³ газа за время Т=24 час=86400 секунд, нужно перекачивать 0,23 м³ газа в секунду со скоростью 7,4 м/с. Если имеется одна одинарная гибкая труба 40, то перекачка сжиженного природного газа на судно 2 должна осуществляться со скоростью около 7,5 м/с, чтобы не отставать от процесса непрерывного получения сжиженного природного газа на плавучей установке 1. Если перекачивать 31 м³ сжиженного природного газа в минуту, что соответствует скорости до 16 м/с, то процесс перекачивания газа будет несколько опережать процесс его непрерывного получения. При наличии двух или нескольких гибких труб для сжиженного природного газа производительность перекачивающего устройства соответственно увеличивается, или можно уменьшить скорость перекачивания сжиженного газа в гибких трубах 40. Плавучая установка 1 может обходиться без судна 2 несколько суток, не прекращая процесс получения сжиженного природного газа. Буферный танк 140 может использоваться также в случаях, если нужно прекратить перекачивание сжиженного природного газа, когда судно 2 должно быть отсоединено из-за сильного волнения на море, или из-за отказа перекачивающего устройства 4, или из-за необходимости его отключения для небольшого ремонта или обслуживания.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения в систему входят несколько судов 2 с танками для сжиженного природного газа. Когда одно из судов 2 идет в порт для разгрузки сжиженного газа, другое судно 2 подходит и швартуется к плавучей установке 1 и начинает загрузку сжиженного природного газа через перекачивающее устройство 4. Согласно изобретению емкость танков 240 на судне 2 больше емкости буферного танка 140 на плавучей установке 1 и предпочтительно составляет около 130000 м³. Предпочтительная конфигурация предлагаемой системы обеспечивает экономическую выгоду благодаря тому, что плавучая установка 1 может иметь буферный танк 140 сравнительно небольшой емкости, что позволяет использовать большую площадь палубы и больший объем грузовых помещений для другого нефтедобывающего оборудования, или благодаря тому, что плавучая установка может быть построена с меньшими размерами, чем она имела бы в системах другой конфигурации, что уменьшает затраты ее на обслуживание и эксплуатацию. Судно 2 с танками для газа используется для накопления сжиженного природного газа до тех пор, пока в результате довольно длительного по времени соединения с плавучей установкой 1 не будет наполнено сжиженным газом.

После швартовки судна 2 посредством швартовного устройства 11 и присоединения гибких труб 40 для сжиженного природного газа с помощью соединителя 46 гибкие трубы 40 нужно охладить до температуры минус 164°С до начала перекачивания сжиженного природного газа, чтобы не происходило его вскипания с образованием газообразного метана. В предпочтительном варианте выполнения изобретения это может осуществляться путем удержания шарового клапана 46’ или шарового клапана 46’’ в закрытом положении и прокачивания сжиженного природного газа с плавучей установки 1 через одну из гибких труб 40 с возвратом сжиженного газа и газа, образованного при вскипании, на плавучую установку 1 через соединительное звено 470 или соединение в форме брюк и другую гибкую трубу для сжиженного природного газа.

Установка для повторного сжижения

При перекачивании сжиженного природного газа и его накоплении в танках 240 он вскипает и испаряется. В предпочтительном варианте выполнения изобретения судно 2 с танками для сжиженного природного газа имеет установку 230 для повторного сжижения газа, образованного при испарении сжиженного природного газа из танков 240 и перекачивающего устройства 4 с гибкой трубой 40. Установка 230 предназначена для возврата повторно сжиженного газа в танки 240 или на плавучую установку 1. Установка 230 на судне 2 позволяет выполнять повторную конденсацию метана, выкипевшего при охлаждении сжиженный природным газом перекачивающего устройства 4 и трубы 49, а возможно и танков 240, до начала перекачивания сжиженного природного газа. Благодаря этому уменьшаются потери метана.

Варианты выполнения крановой стрелы для гибкой трубы для сжиженного природного газа

На фиг.8 показан альтернативный предпочтительный вариант выполнения крановой стрелы 45, установленной на расстоянии примерно 12 метров от кормы 120 плавучей установки 1. В этом варианте длина крановой стрелы 45 может быть около 38 метров, и она может поворачиваться в сторону кормы так, что ее верхняя точка будет находиться на расстоянии примерно 20 метров от кормы 120, на расстоянии примерно 25 метров над носом 220 и кормой 120 и на расстоянии примерно 35 метров над водой. Если гибкая труба 40 для сжиженного газа имеет длину около 38 м+13 м=51 м, то при расстоянии около 45 метров между плавучей установкой 1 и судном 2 с танками для сжиженного природного газа гибкая труба 40 будет находиться в ненатянутом состоянии, провисая дугой и почти касаясь воды.

В альтернативном варианте выполнения гибкая труба для сжиженного природного газа может храниться в положении, показанном на фиг.3, когда она свешивается с крановой стрелы 45 ниже половины барабана на корме плавучей установки 1 и снова поднимается к лебедке на палубе.

Фиг.9, 10 и 11 изображают альтернативные предпочтительные варианты выполнения крановой стрелы, показанной на фиг.8, и ее отдельные части. Стрела 45 представляет собой А-образный кран 45 по меньшей мере с одной или несколькими жесткими трубами 41 для сжиженного природного газа, снабженными необходимыми вертлюгами на оси Н₄₅ . В этом варианте труба 41 имеет также горизонтальное вертлюжное соединение 41’ и вертлюжное соединение 41’’, перпендикулярное к нему, на верхнем конце крановой стрелы 45. Эти два вертлюжных соединения для труб для сжиженного природного газа могут заменять или дополнять вертлюжные соединения 42 для труб, показанные на фиг.3с и 3d. Вертлюжные соединения 41’ и 41’’ могут поворачиваться и направляться гидравлическим силовым устройством 410, поворачивающим их между положением для перекачивания, показанным на фиг.10, и нерабочим или "припаркованным" положением, показанным на фиг.11.

В описании не рассматривается перекачивающее устройство для отгрузки сжиженного природного газа с судна 2 на приемную установку, расположенную на берегу.