浅水系统技术方案

本发明专利技术涉及一种浅水系统，包括浮动风标船(3)，该浮动风标船具有顶侧悬挂结构、海底结构和至少一个从该顶侧悬挂结构至该海底结构(1)延伸的柔性输送单元(2)。风标船(3)具有船头，该船头具有最低船头中点，该风标船被系泊成使它能在静水中围绕风标竖向中心线转动，从而使该最低船头中点沿环形最低船头线运动，该环形最低船头线定义了最低船头中点禁区(LE区)的竖管形边界。海底结构(1)设置在LE区内。风标竖向中心线(9)优选是标称风标竖向中心线。风标船(3)通常是系索系泊的风标船。本发明专利技术浅水系统提供了易于设计的系统，其具有防止柔性输送单元(2)受损的高安全性。该浅水系统特别有利于应用在非常浅的水域中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及浅水系统，该浅水系统包含浮动风标船、海底结构和一个或多个在两者之间延伸的柔性输送单元。
技术介绍
本专利技术所涉及的浅水系统在本领域是众所周知的，通常用于输送流体、电力、电磁波以及被送往或来自浮动风标船的其它媒介。浮动风标船通常包含外部转塔系统或内部转塔系统，一个或多个柔性输送单元从该浮动风标船前行至海底结构。内部转塔系统引导该柔性输送单元穿过船体底部，而外部转塔系统引导柔性输送单元从顶侧悬挂结构延伸越过船体和船舶围栏。本专利技术特别涉及包含外部转塔系统或其它类似的用于通过系索锚定风标船的系泊系统的浅水系统。 风标船通常系泊至海床，但是在特定情况下也可由系索被系泊至一个或多个固定结构。将风标船系泊，从而使其能够围绕竖向中心线随风运动，同时使该风标船具有很大的运动自由度来适应例如由风、水流和波浪施加在该风标船上的力。风标船可以例如相对标称位置往前(近位)和往后(远位)运动，该标称位置被定义为风标船不受天气影响即不受诸如风、水流、波浪等影响时的位置。在浅水域，天气条件对船舶运动有极大影响，即使风标船被系泊，该风标船的运动也可能变得很剧烈。美国专利US2004/0028477描述了一种系统，该系统包含具有顶侧悬挂结构的风标船、海底结构以及至少一个从该顶侧悬挂结构延伸至该海底结构的柔性输送单元。为了保证风标船不会与海底结构发生碰撞，该海底结构的最高点即使在低潮时也需要远低于船体底部。这在系统位于浅水域的情况下将严重制约输送单元可具有的长度。为了使所设置的柔性输送单元具有足够的长度以允许风标船在天气影响下运动，现有技术中的浅水系统通常被构建成使柔性输送单元布置成波浪形构型，比如“S”形构型或类似的例如在美国专利US4793737中描述的波浪形构型。在这种波浪形构型中，柔性输送单元由支撑单元如固定的海床结构例如中等水深拱架或者中等水深支架支撑在距离海底一段距离处。术语“海床”通常用于表示海底地面。为确保支撑单元在风标船运动时不与它发生碰撞，现有技术中的浅水系统的支撑单元按照在风标船最底部下方有安全区域的方式来布置。与风标船在经受极端天气条件时的预期预测运动相关地计算出该安全区域，通常基于一定的年份范围如过去20年或100年内的已知天气条件。2-20米的安全区域并不少见。如上所述，柔性输送单元的波浪形构型使得柔性输送单元相对于在风标船标称位置的顶侧悬挂结构到海底结构之间的距离有一段冗余长度。然而，由于风标船在天气条件影响下运动，所以，对于特定的浅水系统，顶侧悬挂结构和海底结构之间的距离可能会发生很大的变化。这可能导致柔性输送单元被过度弯曲或触地并在海床上拖曳，和/或柔性输送单元可能被拉伸，这种拉伸可能导致柔性输送单元损坏。本专利技术的目的是提供一种浅水系统，该系统对柔性输送单元形成更好的保护，同时易于以希望的安全余地来设计和布置。
技术实现思路
本专利技术的目的通过权利要求所限定的浅水系统来实现。其它可能具有其它优点的有利方案限定在从属权利要求中并描述如下。 本专利技术浅水系统包含浮动风标船，浮动风标船具有顶侧悬挂结构、海底结构和至少一个从顶侧悬挂结构延伸至海底结构的柔性输送单元。“浮动风标船”或仅“风标船”表示一种船舶，该船舶通过系索系泊至海床和/或至一个或多个固定结构，从而使其能在天气也即水流、风和波浪的影响下围绕竖向中心线完全旋转或部分旋转。在多数情况下，风标船将通过多个系泊系索直接系泊至海床。风标船例如能够旋转，从而使其能位于相对风、水流和/或波浪的最佳位置，以便尽可能在水面上保持稳定。在Iv实施例中，风标船及其系泊结构被设直成使风标船始终迎风。竖向中心线(也被称为风标竖向中心线)被定义为系泊的风标船在静水上随风运动所围绕的垂直轴线，并且在随风运动时，风标船与该垂直轴线之间的距离始终相等。标称竖向中心线由位于标称位置时的风标船来限定。风标船在不受任何由天气情况(风、水流和波浪)所产生的力的影响时的位置就是其标称位置。当风标船位于其标称位置时，该风标船能围绕垂直轴线随风运动而不发生任何其它运动，该垂直轴线延伸至海床的竖向中心线-海床点。本文中的垂直轴线定义成标称竖向中心线(也被称为风标标称竖向中心线)，中心线-海床点是由标称竖向中心线所切出的点，并且该中心线海床点能够被用来表示标称竖向中心线的位置。垂直标称中心线能够在风标船被系泊之后计算得出。风标船可以是任何一种具有外部转塔系统或其它类似的系泊系统的风标船。风标船的示例包括FPSO (浮动生产、储存和卸载系统)、FS0 (浮动储存和卸载系统)和FSRU (浮动储存和再气化单元系统)。顶侧悬挂结构是柔性输送单元或多个柔性输送单元所连接的并从风标船上悬挂起的结构。在本文中，顶侧悬挂结构被定义为升管连接至海面船舶的连接点。顶侧悬挂结构可以有任意的尺寸和形状。这种顶侧悬挂结构在本领域中是众所周知的。柔性输送单元可以是任意一种用于这种浅水系统中的柔性输送单元。柔性输送单元可以例如是柔性升管或脐带缆。优选地，浅水系统包含多个柔性输送单元，例如包含多根升管，如包含多根升管和可选地包含至少一根脐带缆。柔性输送单元一有时也称为跨接管线一如升管和脐带缆都是本领域中众所周知的。升管通常应用于将石油化学产品从海床输送至海面设施如风标船。脐带缆经常用于往和/或从海床上或海床上方的设施输送流体、电力、信号和其它。风标船具有船体，该船体具有船头和最低船头中点。船头是风标船的如部区域，船头中点是将船头分成基本相等的两半的线。风标船被系泊成该风标船在静水上能够围绕风标竖向中心线随风转动，从而使最低船头中点的位置形成环形最低船头线。这种环形最低船头线定义了最低船头中点禁区(LE区)的竖管形的边界。位于竖管形边界的每根垂线都切过环形最低船头线。海底结构设在LE区中。海底结构可以是任何海底结构，例如是进一步描述如下的海底结构。本专利技术的专利技术人意识到围绕竖向中心线有风标船不能进入的区域。专利技术人进一步意识到此认识能被用于一种有益的方式，通过该方式能够简单地提供一种浅水系统，该浅水系统能够对(众)柔性输送单元具有更好的保护效果，并且该浅水系统同时易于设计成具有希望的安全余地。目前的浅水系统的海底结构往往设置在风标船龙骨下方的相当一段距离处，以免碰撞。根据本专利技术，本专利技术浅水系统的海底结构不需要设置在低于龙骨高度的位置处，而是可设置在离海床更远的地方。龙骨是船的脊柱，龙骨沿船底部延伸且通常构成风标船的最低部分。本专利技术浅水系统结构所允许的在悬挂结构与海底结构之间的柔性输送单元的冗余长度比现有技术中的浅水系统所允许的在悬挂系统与海底结构之间的柔性输送单元的冗余长度要长得多，并且据此显著降低由过度弯曲、触地和在海床上拖曳和/或不希望的拉 伸所造成的柔性输送单元损坏的风险。应当理解的是，可以在船头和/或龙骨上应用(众)附件。如果设置了所述(众)附件，人们需要在确定海底结构的位置时注意留出安全余地。该浅水系统在非常浅的浅水中特别有用，但其在不太浅的浅水中也可能是有利的。浅水系统优选可应用在深度为约200米的浅水中，如优选在深度为约100米的浅水中，如在深度为80米的浅水中。在一个实施例中，为进一步防止风标船与海底结构发生碰撞，所设置的海底结构到LE区边界的距离为至少约0. 5米，如至少约I米，如至少约2米，例如至少约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.16 DK PA2009013331.一种浅水系统，包含浮动风标船，该浮动风标船具有顶侧悬挂结构、海底结构和至少一个从该顶侧悬挂结构向该海底结构延伸的柔性输送单元，该风标船具有船头，该船头具有最低船头中点，该风标船被系泊成使它能在静水中围绕风标竖向中心线转动，从而使该最低船头中点的位置沿环形最低船头线运动，该环形最低船头线定义了最低船头中点禁区(LE区)的竖管形边界，该海底结构设置在所述LE区内，该风标竖向中心线优选是标称风标竖向中心线。2.根据权利要求I所述的浅水系统，其特征是，所述海底结构被设置成至LE区边界的最小距离至少是约0. 5米，如至少约I米，如至少约2米，如至少约3米，如至少约4米或如至少约5米。3.根据权利要求I或2所述的浅水系统，其特征是，该风标船的船头具有最高船头中点，该最高船头中点定义为在静水中且风标船满载时船头中点穿过海面平面的点，所确定的最高船头中点的位置在风标船围绕该竖向中心线转动时沿环形最高船头线运动，该环形 最高船头线限定出最高船头中点禁区(UE区)的竖管形边界，该海底结构设置在所述UE区中。4.根据前述权利要求中任一项所述的浅水系统，其特征是，所述风标船包含风标支承结构，该竖向中心线穿过所述风标支承结构，所述风标支承结构通过刚性结构连接至所述风标船，该刚性结构自所述风标船的最低船头中点延伸一段水平距离，轴线在该竖向中心线上的且直径是该水平距离的2倍的圆限定出理想最低船头中点禁区(ILE区)的竖管形边界，所述海底结构设置在所述ILE区内。5.根据前述权利要求中任一项所述的浅水系统，其特征是，所述海底结构被设置成具有在静水中确定的最高点，其被设置成至海面距离小于或等于约40米，如小于或等于35米，如小于或等于30米，如小于或等于25米，如小于或等于20米，如小于或等于18米，如小于或等于16米，如小于或等于14米，如小于或等于12米，如小于或等于10米。6.根据前述权利要求中任一项所述的浅水系统，其特征是，该海底结构设置成具有更靠近该海面的最高点，该风标船具有最低部分，该浅水系统设置成使该海底结构的最高点具有在静水中确定的至海面距离，该至海面距离为比在静水中确定的包含该风标船的最低部分的第一水平面到海面的距离至少短约20米，如至少短18米，如至少短16米，如至少短14米或更短。7.根据前述权利要求中任一项所述的浅水系统，其特征是，该海底结构设置成具有更靠近海面的最高点，该风标船具有在静水中确定的最低部分、围栏和船体高度，该船体高度定义为包含该风标船最低部分的第一水平面与包含该围栏的最低部分并与该第一水平面平行的第二水平面之间的距离，该浅水系统设置成使该海底结构的最高点具有在静水中确定的至海面距离，该至海面距离小于或等于该船体高度的约2倍，如小于或等于该船体高度的I. 9倍，如小于或等于该船体高度的I. 8倍，如小于或等于该船体高度的I. 7倍，如小于或等于该船体高度的I. 6倍，如小于或等于该船体高度的I. 5倍，如小于或等于该船体高度的I. 4倍，如小于或等于该船体高度的I. 3倍，如小于或等于该船体高度的I. 2倍，如小 于或等于该船体高度的I. I倍，如小于或等于该船体高度，如小于或等于该船体高度的0. 9倍，如小于或等于该船体高度的0. 8倍，如小于或等于该船体高度的0. 7倍，如小于或等于该船体高度的0. 6倍，如小于或等于该船体高度的0. 5倍，如小于或等于该船体高度的0. 4倍，如小于或等于该船体高度的0. 3倍，如...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·克里斯坦森，
申请(专利权)人：国民油井华高丹麦公司，
类型：发明
国别省市：