(12) PATENT (19) NO (11) 33242 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. F17D 1/12 (06.01) B63B 27/24 (06.01) F17D 1/00 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 1216 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag.09.01 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag.09.01 (30) Prioritet (41) Alm.tilgj 12.03.02 (4) Meddelt 14..27 (73) Innehaver Aker Pusnes AS, Serviceboks 732, 4808 ARENDAL, Norge (72) Oppfinner Jon Høvik, Bratteklev, 4818 FÆRVIK, Norge Rients van der Woude, Heiveien 7B, 490 RISØR, Norge (74) Fullmektig Onsagers AS, Postboks 1813 Vika, 0123 OSLO, Norge (4) Benevnelse Lasteslange (6) Anførte publikasjoner US 7677837 B2 GB 239031 A WO 080 A1 (7) Sammendrag Hydrokarbonlasteslange (4) for forbindelse mellom en GBS (1) og et hydrokarbontransportskyttelfartøy (2), anordnet i vann (W), og med en innbyrdes avstand, hvilken slange innbefatter oppdriftsmidler () i sitt midtområde, og minst ett oppdriftselement (7a,b) i et fritt endeområde.
1 Oppfinnelsen vedrører generelt et offshorelastesystem så som et skytteltankskip eller lignende, og et produktoverføringssystem for overføring av hydrokarbonprodukter via et tilhørende produktstrømningsledningsarrangement mellom et produksjons- og/eller lagringsanlegg og skytteltankskipet. 1 2 30 3 I operasjoner på dypt vann gjør visse operasjonelle betingelser det ønskelig å overføre hydrokarboner fra et produksjons- og/eller lagringsanlegg ved at en rørledning føres til et offshorelastsystem, så som et skytteltankskip, enten direkte eller via en såkalt CALM-bøye (CALM = Catenary Anchored Leg Mooring). Dypvannsinstallasjoner, eksempelvis på dyp over ca. 300 meter, krever at rørledningen må henge mellom produksjons- og/eller lagringsanleggene og skytteltankskipet, istedenfor å ligge på havbunnen. Den kjente teknikk innbefatter WO 08116 A1, som beskriver et system for overføring av en last fra skipsbaserte produksjons- og lagringsenheter til dynamisk posisjonerte skytteltankskip. Systemet innbefatter en lasteslange som, under en lasteoperasjon, strekker seg mellom en ende av den skipsbaserte enheten og en baugmanifold på tankskipet, og som er lagret i den skipsbaserte enheten når den ikke er i bruk. Under lastingen av tankskipet henger lasteslangen i en kjedelinje mellom fartøyet og manifolden om bord på tankskipet. I slike tidligere kjente systemer er avstanden mellom tankskipet og fartøyet typisk ca. 80 meter. Det foreligger for tiden et ønske hos redere og operatører å øke avstanden mellom hydrokarbonlagringsanlegget og skytteltankskipet i betydelig grad, primært som følge av sikkerhetshensyn og operasjonsfleksibilitet. Avstander på ca. -300 meter er ønskelige. Slike økede avstander vil øke slangens vekt, og kreve forsterket inntrekkings- og forbindelsesutstyr om bord på tankskipet, for på den måten å kunne håndtere de belastningene som den i kjedelinje hengende lasteslangen vil gi. Søkeren har utviklet og utformet oppfinnelsen for å overvinne de ulemper som hefter ved den kjente teknikken, og for å kunne oppnå ytterligere fordeler. Oppfinnelsen er angitt og kjennetegnet i de selvstendige kravene, mens de uselvstendige kravene beskriver andre oppfinneriske kjennetegn. Det foreslås således et fluidoverføringssystem, innbefattende en første struktur og en andre struktur anordnet i vann og med en innbyrdes avstand, og en rørledning utformet for forbindelse mellom de to strukturene, kjennetegnet ved at strukturene innbefatter respektive midler for opphenging av respektive ender av rørledningen, og at rørledningen innbefatter oppdriftsmidler i sitt midtområde, og minst ett oppdriftselement i et endeområde. I én utførelse innbefatter midlene for opphenging av rørledningen i den første strukturen en spole, hvorpå rørledningen kan lagres. I én utførelse innbefatter rørledningen en fri ende med en kobling for forbindelse med koblings- og opphengingsmidler på den andre strukturen, idet det i det minste
2 ene oppdriftselementet er forbundet med rørledningen i et område ved den frie enden, og i nærheten av koblingen, slik at derved rørledningens frie ende kan flyte i eller nær vannflaten. 1 2 30 3 Fordelaktig er oppdriftselementene og oppdriftsmidlene anordnet rundt en respektiv del av rørledningen, og er slik utformet at rørledningen kan spoles på spolen uten at det er nødvendig å fjerne oppdriftselementene eller oppdriftsmidlene. I én utførelse innbefatter oppdriftselementene og oppdriftsmidlene et rom hvor et ballastmateriale kan legges inn. I én utførelse innbefatter den første strukturen et hydrokarbonproduksjons- og/eller lagringsanlegg som hviler på en havbunn, mens den andre strukturen innbefatter et skytteltankskip. Koblings- og opphengingsmidlene er i én utførelse anordnet i et baugområde av skytteltankskipet. I én utførelse er oppdriftsmidlene utformet med så stor oppdrift i forhold til vekten av den rørledningen den bærer, at slangens midtområde vil være neddykket når slangen er i vannet. Det foreslås også en hydrokarbonlasteslange for forbindelse mellom et hydrokarbonproduksjons- og/eller lagringsanlegg, og et hydrokarbontransportfartøy, idet lagringsanlegget og transportfartøyet er anordnet i vann med en innbyrdes avstand, hvilken slange er kjennetegnet av oppdriftsmidler i sitt midtområde, og av minst ett oppdriftselement i et endeområde. I én utførelse innbefatter lasteslangen en fri ende med en kobling for forbindelse med koblings- og opphengingsmidler på transportfartøyet, idet det i det minste ene oppdriftselementet er forbundet med lasteslangen i et område ved dens frie ende, og i nærheten av koblingen, slik at derved den frie enden kan flyte i eller nær vannflaten. Innretningen ifølge oppfinnelsen muliggjør bruk av standard skytteltankskip selv når avstanden mellom fartøyene økes, fra dagens ca. 80 meter til avstander opptil -300 meter. Det foreligger derfor intet behov for forsterkning av inntrekkingsog forbindelsesutstyret om bord på skytteltankskipet, hvilket ellers ville vært nødvendig med bruk av den tidligere kjente kjedelinjeutførelsen. I tilfelle av en nødsituasjon, hvor lasteslangen raskt må løskobles fra skytteltankskipet, vil slangekoblingen (slangens frie ende) flyte i eller nær vannflaten, og lett kunne hentes opp derfra. Oppfinnelsen er særlig anvendbar offshore, dvs. i sjøen, hvor grov sjø (eksempelvis en signifikant bølgehøyde H s over 3 meter) vil hindre bruk av en lasteslange med total oppdrift, dvs. en slange som flyter i vannflaten. Rørledningen ifølge oppfinnelsen vil, når den henger i begge ender, henholdsvis fra tankskipet og lagringsanlegget, være neddykket i vannet, men ha en W-form i
3 vannet som følge av oppdriftsmidlene i midtområdet. Når rørledningsenden frigjøres fra tankskipet, vil oppdriftselementene ved den frie enden hindre at den frie enden synker ned i vannet. 1 2 30 3 Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av en foretrukket utførelsesform, her gitt som et ikke-begrensende eksempel, og under henvisning til den skjematiske tegningen, hvor Fig. 1 viser et sideriss av en utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen, hvor lasteslangen henger mellom et skytteltankskip og et lagringsanlegg, som er anordnet i en innbyrdes nominell avstand, Fig. 2 er et sideriss som i fig. 1, men her er avstanden mindre enn den nominelle avstanden, Fig. 3 er et sideriss som i fig. 1, men her er avstanden større enn den nominelle avstanden, Fig. 4 er et sideriss som i fig. 1, men her er lasteslangen frikoblet, og flyter i vannflaten, Fig. er et sideriss av to varianter av oppdriftselementene som er forbundet med lasteslangens frie ende, dvs. nær slangekoblingen, og Fig. 6 er et sideriss av en variant av et oppdriftselement som er forbundet med lasteslangens midtområde. Fig. 1 viser et hydrokarbonproduksjons- og/eller lagringsanlegg 1 (eksempelvis en tyngdekraftstruktur; GBS) som hviler på en havbunn B under en vannmasse W. GBS 1 er utstyrt med en lagringsspole 3 for slangen 4, på i og for seg kjent måte. Slangen 4 henger ned fra spolen 3, og ned i vannet, og går i neddykket tilstand til et skytteltankskip 2, hvor slangeenden ved hjelp av den tilhørende koblingen 6 er opphengt i, og er fluidforbindelse med, koblings- og opphengingsmidler i skytteltankskipets 2 baugområde. Skytteltankskipet kan være forankret i havbunnen, og/eller kan bruke dynamisk posisjoneringsutstyr. I fig. 1 er skytteltankskipet 2 posisjonert med en nominell avstand d 1 (eksempelvis meter) fra GBS 1. I slangens 4 midtparti er det anordnet et antall oppdriftselementer. Disse medfører at slangens midtparti krummer seg oppover mot vannflaten, slik at slangen således har en myk W- eller en myk kjedelinje- form i vannet. Netto oppdrift er slik at slangens midtparti vil holde seg under vannflaten. Fig. 1 viser hvordan oppdriftselementene kan være fordelt langs slangen for å oppnå den myke W - formen. Hovedandelen av oppdriftselementene er plassert rundt slangens midtområde, og gir derved den største oppdriften i dette området, mens færre oppdriftselementer er tilknyttet hver side av midtområdet, og vil gi mindre oppdrift i disse områdene. Med unntak av det eller de oppdriftselementene som er forbundet med slangens frie ende (beskrevet nedenfor), er ingen oppdriftselementer forbundet
4 med de deler av slangen som går opp til skytteltankskipet og GBS en. Slangen 4 i fig. 1 har således et midtområde med oppdrift, mellomområder med mindre oppdrift, og endeområder uten oppdrift. 1 2 30 3 Ett eller flere oppdriftselementer 7a,b er forbundet med slangen i et område nær slangekoblingen 6. Fig. 2 viser det samme systemet i fig. 1, men viser hvordan slangen oppfører seg i vannet når skytteltankskipet 2 er beveget nærmere GBS enn i fig. 1, eksempelvis til en avstand d 2 mindre enn den nominelle avstanden (f.eks. meter) fra GBS 1. Fig. 3 viser det samme systemet i fig. 1, men viser hvordan slangen oppfører seg i vannet når skytteltankskipet 4 er beveget lengre vekk fra GBS enn i fig. 1, dvs. til en avstand d 3 som er større enn den nominelle avstanden (eksempelvis 3 meter) fra GBS 1. I samtlige av disse tilfellene (fig. 1, 2, 3) flyter slangen verken i eller nær vannflaten. Når et skytteltankskip 4 beveges til en posisjon for lasting av hydrokarboner fra GBS, manøvreres skytteltankskipet inn i en såkalt pick up sone, og en pneumatisk linekaster (ikke vist) brukes for skyting av en line over til skytteltankskipet. Denne linen forbindes med slangerepet på spolen, og til linevinsjen om bord på skytteltankskipet. Slangens 4 rep gis ut ved å rotere spolen 3 på GBS, og koblingen 6 trekkes mot og forbindes med koblingsstasjonen om bord på tankskipet. I denne tilstanden (se fig. 1), kan lastingen begynne. Når lastingen er ferdig, reverseres prosedyren, dvs. at slangen spoles tilbake på spolen 3. Oppdriftselementene, 7a,b er utformet slik at de kan forbli på slangen selv når slangen lagres på spolen. I visse situasjoner (eksempelvis en nødssituasjon) kan slangen momentant frikobles fra koblingsstasjonen om bord på skytteltankskipet (en såkalt hurtigfrigjøringskobling), dvs. uten hjelp av de foran nevnte linene, etc. Ved en hurtigfrikobling vil slangens frie ende (dvs. slangekoblingen 6) falle fritt ned i vannet W. Fig. 4 viser hvordan slangen 4 vil flyte etter en hurtigfrikobling, når slangen har nådd en likevektstilstand i vannet. Oppdriftselementene 7a,b nær slangens frie ende sikrer at den frie enden (og således koblingen 6) vil flyte i eller nær vannflaten, og lett kan hentes opp derfra. Oppdriftselementene 7a,b ved den frie enden sikrer at slangen ikke synker i vannet, og eventuelt forstyrrer strømningsledninger og annet utstyr i forbindelse med GBS, eller på GBS en. Fig. 6 viser en variant av oppdriftselementet, her med en sylindrisk form og anordnet rundt en del av slangen 4. Fig. viser to varianter av oppdriftselementene. Et første element 7a har en sylindrisk form, og omgir en del av slangen 4. Et andre element 7b har en sylindrisk form og omgir en del av slangen 4.
1 Oppdriftselementene, 7a,b er utformet slik at de har en densitet som egner seg for den aktuelle bruken. Eksempelvis kan et oppdriftselement ha en oppdrift på 400 kg/m 3. Oppdriftselementene er elastiske, og er utformet for tilpassing til oppspolingen, og til å kunne tåle de kontaktkreftene som oppstår når slangen lagres på spolen. Oppdriftselementene har innvendige ballastrom 9. Her kan eksempelvis fast ballast legges inn for justering av oppdriften, om nødvendig i løpet av den første installeringen. Oppdriftselementene har to identiske deler. Disse holdes rundt slangen ved hjelp av egnede midler, eksempelvis remmer (ikke vist) som er lagt i egnede spor 8. En fagperson vil forstå at slangen også kan forbindes med en midtskipsmanifold om bord på et tankskip, istedenfor til baugen av skytteltankskipet slik det er beskrevet foran. I et slikt tilfelle vil slangen ha en standard ventilforbindelse og et separat oppdriftselement tilknyttet slangeenden. Selv om beskrivelsen av den foretrukne utførelsen refererer seg til en lasteslange, så vil fagpersoner forstå at oppfinnelsen egner seg like godt for bruk i forbindelse med rørledninger generelt, herunder stålrørledninger så vel som sammenkoblede eller ikke-sammenkoblede, fleksible strømningsledninger som er fremstilt av komposittmaterialer.
6 PATENTKRAV 1 2 30 3 1. Fluidoverføringssystem, innbefattende en første struktur (1) og en andre struktur (2) anordnet i vann (W) og i innbyrdes avstand, og en rørledning (4) utformet for forbindelse mellom de to strukturene (1, 2), idet strukturene innbefatter respektive midler (3, ) for opphenging av respektive ender av rørledningen (4), og at rørledningen (4) innbefatter oppdriftsmidler () med flere oppdriftsmidler i sitt midtområde slik at rørledningen (4) danner en «myk W» eller «myk kjedelinje» i vannet, der netto oppdrift er slik at midtdelen forblir under vann- (W) overflaten, og en fri ende med en kobling (6) for forbindelse med koblings- og opphengingsmidler () på den andre strukturen (2) karakterisert ved at rørledningen (4) videre innbefatter minst ett oppdriftselement (7a,b) i et område ved den frie enden og i nærheten av koblingen (6), idet rørledningens frie ende kan flyte i eller nær vannflaten (S) etter frakopling fra den andre strukturen (2). 2. Fluidoverføringssystem ifølge krav 1, hvor midlene for opphenging av rørledningen (4) i den første strukturen (1) innbefatter en spole (3) hvorpå rørledningen (4) kan lagres. 3. Fluidoverføringssystem ifølge ett av de foregående krav, hvor antall oppdriftselementer (7a,b) er færre sammenlignet med antall oppdriftselementer som utgjør oppdriftsmidlene (). 4. Fluidoverføringssystem ifølge ett av de foregående krav, hvor oppdriftselementene (7a,b) er anordnet rundt en del av rørledningen, og er utformet slik at rørledningen kan spoles på spolen (3) uten behov for å fjerne oppdriftselementene.. Fluidoverføringssystem ifølge ett av de foregående krav, hvor oppdriftsmidlene () er anordnet rundt en del av rørledningen, og er utformet slik at rørledningen kan spoles på spolen (3) uten behov for fjerning av oppdriftsmidlene. 6. Fluidoverføringssystem ifølge ett av de foregående krav, hvor oppdriftselementene (7a,b) og oppdriftsmidlene () innbefatter et rom (9) hvor et ballastmateriale kan innlegges. 7. Fluidoverføringssystem ifølge ett av de foregående krav, hvor den første strukturen (1) innbefatter et hydrokarbonproduksjons- og/eller lagringsanlegg som hviler på en havbunn (B), og den andre strukturen (2) innbefatter et skytteltankskip. 8. Fluidoverføringssystem ifølge krav 7, hvor koblingen og opphengingsmidlene () er anordnet i et baugområde av skytteltankskipet.
7 9. Fluidoverføringssystem ifølge ett av de foregående krav, hvor oppdriftsmidlene () er utformet med en oppdrift som er så stor i forhold til vekten av den rørledningen som de bærer at slangens midtområde vil være neddykket når slangen er i vannet. 1. Hydrokarbonlasteslange (4) for forbindelse mellom et hydrokarbonproduksjons- og/eller lagringsanlegg (1) og et hydrokarbontransportfartøy (2), hvilket lagringsanlegg (1) og hvilket transportfartøy (2) er anordnet i vann (W), og med en innbyrdes avstand, k a r a k t e r i s e r t v e d oppdriftsmidler () med flere oppdriftsmidler i sitt midtområde slik at rørledningen (4) danner en «myk W» eller «myk kjedelinje» i vannet, der netto oppdrift er slik at midtdelen forblir under vann- (W) overflaten, og minst ett oppdriftselement (7a,b) i et område ved den frie enden, idet rørledningens frie ende kan flyte i eller nær vannflaten (S) etter frakopling fra den andre strukturen (2). 11. Hydrokarbonlasteslange ifølge krav, hvor den frie enden innbefatter en kobling (6) for forbindelse med koblings- og opphengingsmidler () på transportfartøyet (2).