用于近海碳氢化合物生产、储存和卸载的无人船的制作方法

1.本发明涉及一种用于近海碳氢化合物生产、储存和卸载的船(vessel)。另外，本发明涉及一种用于制造这种船的方法。


背景技术：

2.尽管在近海产业中，无人井口设施非常完善并且具有40年的跟踪记录，但在近海进行处理要素(分离、脱水或压缩)的最小人工设施远不是这样。特别地，诸如浮式碳氢化合物生产、储存和卸载平台或船的浮式设施的操作仍需要例如由生产人员、维护人员和支持人员组成的大量人员。通常，船或平台(在下文称为fpso)远离海岸定位并且人员在fpso上停留相对长的时间。因此，fpso的相对大部分都用于支持人员的设施。
3.另外，在现有技术中，处理设备以可以由人实施操作的方式布置和布局，这对于碳氢化合物处理来说可能不是最佳布局。
4.本发明的目的是克服或减轻现有技术的缺点。


技术实现要素：

5.该目的由要位于水体上的近海碳氢化合物生产、储存和卸载的船实现，该船包括船型船体、碳氢化合物处理设备和系泊系统。
6.船包括保持碳氢化合物处理设备的干舷结构，碳氢化合物处理设备从船尾到船首纵向地延伸，并且布置成至少三个部段，其中非碳氢化合物处理模块安装在第一部段中，低压/低爆炸风险碳氢化合物处理模块在第二部段中，并且高压碳氢化合物气体和有毒化合物处理模块在第三部段中，第二部段位于第一部段与第三部段之间，其中，
7.船设置有一个或多个中心处理和/或维护结构；
8.轨道设置在部段的顶部水平上方的水平处或在部段的顶部水平处；
9.轨道配置为用于保持一个或多个中心处理和/或维护结构并且允许结构在轨道上行进。
10.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，轨道包括导轨和/或板状结构，一个或多个结构能够在导轨和/或板状结构上行进。
11.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，轨道基本上沿着船的长度延伸。
12.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，轨道沿着船体的侧壁或船的中心线布置。
13.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，中心处理和/或维护结构是配备有大容量升降设备和用于将一个或多个机器人装置部署在干舷结构上的能力的维护结构。
14.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，中心处理和/或维护结构是配备有一个或多个机器人臂的维护结构，机器人装置安装在一个或多个机器人臂上。
15.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，干舷结构包括一个处理甲板或定位在彼此上方的不同层处的多个处理甲板，并且可选地，在各个处理模块之间并且沿着各个处理
模块的每个处理甲板上，设置有维修过道，其中每个维修过道均配置为由机器人装置接近。
16.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，每个处理甲板均包括用于保持机器人装置的车库，并且可选地，车库设置有用于允许机器人装置在处理甲板的不同层之间移动的升降机。
17.车库为不在使用的机器人设备提供对接并且保护机器人设备免受近海环境影响。另外，车库具有用于储存机器人设备所使用的工具和设备备件的空间。另外，车库可以设置有电源，机器人设备可以连接到该电源以用于恢复其能量水平。
18.升降机提供机器人设备可以从一个处理甲板层传送到另一处理甲板层。以此方式，如有需要，可以在各个甲板层之间共享设备。另外，升降机可以由机器人设备控制，以此方式使得机器人设备可以自主地在各个甲板层之间移动。
19.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，在至少一个处理甲板上，至少包括发电机和压缩机的高能旋转设备布置在各个处理模块的与船体侧壁相邻的外侧上，高能设备配置为具有用于与处理模块的其他部件可拆卸地联接的联接器，并且包括在设备上的用于起重机的连接器。
20.这种布置允许相对容易接近通常需要可能超过机器人设备的维修能力的相对频繁的维护和/或替换的设备类型。通过在设备上提供用于起重机的连接器，该设备可以由船上的起重机移除或替换，但替代地还由支持船上的起重机移除或替换。
21.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，在至少一个处理甲板上，静态设备布置在处理模块的背对着船体侧壁的内侧上。这个设备通常需要较少的维护或替换并且因此可以位于更远离支持船的位置。另外，这种类型的设备可以完全由机器人设备维修。
22.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，至少一个处理甲板包括纵向延伸的中心走廊，并且轨道布置在中心走廊上方。
23.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，中心走廊包括用于从一个或多个中心处理和/或维护结构部署的一个或多个机器人装置的至少一个维修过道。
24.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，船体设置有中心竖直通道，中心竖直通道用于布置和容纳在生产位置处的海下碳氢化合物井与碳氢化合物处理设备之间连接的立管，其中，可选地，第三部段定位成与船首相邻，并且在中心通道的上方。
25.根据这个实施方式的fpso配置为用于扩展系泊，使得它在近海碳氢化合物田上方的位置处将具有固定取向。另外，提供在船体内部的中心通道以允许立管、管线等进入船。立管的这种布置允许移除立管阳台来释放空间以供沿着船体的侧边的船对船接近。这产生了灵活性，使得支持船可以从任一侧边自由地接近fpso以进行维护或其他必要干预的活动。此外，将处理设备布置在具有不同操作任务的三个不同区中，允许碳氢化合物生产过程变得更安全，因为过程流基本上遵循区布置。
26.根据实施方式，船还包括火炬塔，其中，火炬塔位于船尾处，与处理模块的第一部段相邻；和/或包括辅助设备模块，辅助设备模块至少包括计量单元、至少一个辅助发电机和泵单元，其中，辅助设备模块位于船尾和处理模块的第一部段之间；和/或还包括优选地位于船尾处的卸载设备，卸载设备具有用于联接到穿梭油船的浮式软管，并且其中，卸载设备包括对接站，对接站用于当浮式软管未联接到穿梭油船时对接浮式软管的自由端。
27.通过将火炬塔定位在船尾与第一部段之间，火炬与处理设备的在暴露于火时具有
相对较高爆炸风险的第二部段和第三部段隔离。根据现有技术，辅助设备将放置在船体的内部。在这个实施方式中，通过将设备放置在甲板上，相对更多的船体体积可用于碳氢化合物生产过程中使用的液体化学品的流体储存。
28.根据要求，设备可以堆叠，从而允许将风险相当的设备布置在相同部段内。
29.在一些实施方式中，在各个处理模块之间并且沿着各个处理模块的每个处理甲板上，设置有维修过道，其中，每个维修过道配置为由机器人设备接近。在处理模块之间并沿着处理模块存在的维修过道允许由被设计为与处理模块相互作用的机器人设备实施维护过程。根据要求的维护，机器人设备设置有专门用于实施维护的工具。
30.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，至少一个处理甲板包括中心走廊，该中心走廊纵向延伸并且包含用于在该处理甲板上的处理模块内的各种设备之间的一个或多个互连管架的区域。
31.根据实施方式，提供以上描述的船，其中，中心走廊包括用于机器人设备的至少一个维修过道。
32.在一些实施方式中，提供以上描述的船，该船还包括优选地位于船尾处的卸载设备，该卸载设备具有联接到穿梭油船的浮式软管，并且其中，卸载设备包括对接站，对接站用于当浮式软管未联接到穿梭油船时对接该浮式软管的自由端。
33.在一些实施方式中，提供以上描述的船，其中，船体配置为用于允许在每个船体侧壁处借助舷梯通过步行上班接近船，从而优选地提供在舷外延伸的着陆门廊。
附图说明
34.下面将参考附图更详细地解释本发明，附图中示出了本发明的说明性实施方式。附图意图仅用于说明目的。本发明的范围仅由所附权利要求中给出的定义限制。
35.图1示出了根据实施方式的船的立体图；
36.图2示出了图1的船的船体部分的立体图；
37.图3a、图3b分别示出了船上的处理模块区域的立体图和顶视图，以及
38.图4示出了船上的处理模块区域的剖视图。
具体实施方式
39.图1示出了根据实施方式的船100的立体图。
40.根据本发明的实施方式，提供了近海碳氢化合物生产、储存和卸载船100以用于系泊在油田和/或气田之上的海上位置处。该船使用系泊索110通过扩展系泊而系泊在该位置处，该系泊索110附接到海床锚(或桩)，这里未示出。替代地，船100可以配置为具有转塔式系泊系统。
41.在船100上，碳氢化合物处理设备位于包括一个或多个处理甲板层的处理甲板的干舷(topside)结构上。处理甲板包括至少三个部段20、21、22、23。
42.在第一部段20中，安装了与不涉及处理碳氢化合物的过程相关联的非碳氢化合物处理模块。
43.在第二部段21中，安装了与在以相对低压和/或低爆炸风险运行的过程中处理来自进料的碳氢化合物相关联的低压/低爆炸风险碳氢化合物处理模块。
44.涉及高压碳氢化合物气体和有毒化合物的过程在碳氢化合物处理模块的第三部段22中运行。
45.第一部段、第二部段和第三部段在船上纵向地布置。具有中等爆炸风险的第二部段21位于第一部段20和第三部段22之间。
46.在实施方式中，第三高风险部段22与中心通道相邻定位和/或位于其上方。低风险第一部段21与船的船尾相邻定位。
47.根据在附加部段中运行的过程所涉及的风险，附加部段23可以在第三部段或第一部段的侧面上安装在干舷结构中。
48.例如，附加部段23可以包括用于高压碳氢化合物进入的设备。如图1所示，附加部段23与第三部段22相邻定位。
49.根据实施方式，干舷结构中的分隔件设置在部段之间，以保护部段免受彼此影响。
50.干舷结构可以包括一个或多个起重机(26，参见图2)。
51.根据实施方式，轨道70设置在部段20、21、22、23的顶部水平上方的水平处或在部段20、21、22、23的顶部水平处，该轨道配置为用于一个或多个中心处理和/或维护结构(未示出)的行进。轨道可以包括导轨和/或板状结构，一个或多个中心处理和/或维护结构可以在该导轨和/或板状结构上移动。
52.在优选实施方式中，轨道70基本上沿着船的长度延伸。根据部段的干舷结构的布局，轨道可以布置为例如沿着船体的侧壁或沿着船的中心线。
53.以此方式，可移动的中心处理和/或维护结构可以位于部段上方的任何位置处。将参考图2至图4更详细地解释一个或多个中心处理和/或维护结构的功能。
54.图2示出了图1的船的纵向截面。
55.在轨道70上，定位有一个或多个中心处理和/或维护结构。在示例性实施方式中，提供了两个中心处理和/或维护结构71、72。在该示例中，第一结构71是配备有大容量升降设备和用于部署至少一个机器人装置的能力的维护结构。这个中心处理和/或维护结构71配置为将机器人73部署在船体上的某一位置处，例如在部段中的一个中的某一位置处，其中机器人可以执行诸如维护的一些操作。
56.此外，第二结构72布置在轨道上的不同位置处。第二中心处理和/或维护结构72配备有一个或多个机器人臂74。因此，第二中心处理和/或维护结构72配置为借助机器人臂74在一个或多个部段中执行局部操作。类似于第一结构71，第二结构72可移动到轨道上的需要机器人臂的操作的选定位置。
57.机器人和/或机器人臂配置为自主操作或通过经由有线(电或光学)连接或通过无线连接的远程控制进行操作。在实施方式中，无线连接由卫星链路提供。
58.根据实施方式，包括火炬罐的火炬塔28位于船的船尾25处，远离具有相对中等和更高爆炸风险的第二部段21和第三部段22、23。
59.在船体的内部，船包括用于碳氢化合物和副产物的储存罐30、31、32。
60.根据实施方式，卸载系统33、34布置在船的船尾处。卸载系统包括泵送系统33和至少浮式软管34，该浮式软管24在一端处连接到船上的卸载点。配置为在水表面上浮动的另一自由端布置为在卸载过程期间连接到穿梭油船(tanker)。当不在使用时，浮式软管的自由端可以在水位线附近连接到船。使用永久浮动的浮式软管有助于与油船的相对容易的连
接过程并且减少卸载过程的持续时间。
61.通常，浮式软管可以具有至少250米的长度以允许船与油船之间的安全距离。
62.可选地，船的船体10设置有中心竖直通道27，来自油田和/或气田的立管通过该中心竖直通道27进入并且连接到船上的碳氢化合物处理设备，以提供经处理的来自矿田的油和气。另外，与海下设备的其他连接(诸如电力线或通信线)可以布置为通过中心通道进入船。通过中心通道中的立管和其他线的这种替代布置，不需要用于将海下立管连接在船体10的侧壁上的立管阳台的布置。通过保持侧壁自由，支持船可以在侧壁中的每个上直接系泊到船。在这种任选的布置中，将改进船对船接近。在船体10的内部，布置有中心通道27，该中心通道27充当用于将海下井120、125与船的板上的碳氢化合物处理设备连接的立管的通道。另外，中心通道27可以用作其他线和导管的通道，诸如电力线和通信线以及注水管线。中心通道27可以是月亮池或者可以由船体10中的中心部段组成，其中一个或多个管穿过船体。
63.图3a、图3b分别示出了船上的处理模块区域40的立体图和顶视图。
64.在图3a中，描绘了根据实施方式的干舷结构20、21、22、23。干舷结构包括在距船体的顶部甲板的各种层处位于彼此上方的多个处理甲板42、43、44。在处理甲板上，安装了(碳氢化合物)处理设备45、46，如上文参考图1所解释。根据处理设备所需的区域，处理甲板的层数可以从一到三或更多改变。
65.在实施方式中，轨道70布置在最顶甲板42的侧边处，使得轨道沿着船的长度延伸并且中心处理和/或维护结构71、72可以沿着该侧边移动。
66.在处理甲板的每一层42、43、44上，布局了基础设施50以将由第一结构71部署的机器人设备51、52引导到甲板上的位置，例如以维修处理设备45、46。如图3b所示，在处理甲板上，存在包括由机器人设备51、52可检测到的过道50的基础设施。另外地，该基础设施可以包括由机器人设备可检测到用于导航的多个(电子)信标53。
67.根据实施方式，第一中心处理和/或维护结构71的升降设备配置为用于将机器人运送到处理部段20、21、22、23中的任何层42、43、44，如果该部段在每一层上都设置有垂直上拉开口75的话。
68.该基础设施具有使机器人能够将其本身定位到处理模块附近的预定位置的布局，以对该模块实施特定维护或维修。
69.机器人51、52可以配置为具有用于特定维护任务的专用工具。替代地，机器人可以布置为根据要执行的实际维护任务而交换工具。
70.在机器人附接到第二结构72的机器人臂的情况下，第二中心处理和/或维护结构72可以沿着轨道70移动到安装在机器人臂上的机器人工具73可以对其起作用的目标设备的位置。机器人臂通常配置为操纵器以将机器人工具与目标设备进行定位和对准。
71.干舷结构还包括一个或多个车库(garage)54以将机器人设备储存在处理甲板的各个层上(参见图3a)。车库被包括在处理甲板上的布局中，使得机器人设备可以到达车库的位置。
72.根据实施方式，处理甲板的各个层上的车库定位在彼此上方并且配置为具有升降机以允许机器人设备从处理甲板的一层行进到另一层。
73.在替代实施方式中，车库和升降机是单独的单元。
74.根据实施方式，在处理甲板上，一个或多个车库54可以布置用于储存和收容未使用的机器人设备。另外，车库可以用作储存空间并且交换机器人设备所使用的各种工具。优选地，一个或多个车库包括用于向机器人设备提供能量的一个或多个对接部。
75.图4示出了船100上的处理模块区域40的剖视图。
76.在图4中，在跨船的横向方向上示出干舷结构。
77.在这个示例性实施方式中，干舷结构包括三层处理甲板42、43、44。走廊55布置为沿着船100的中心线，该走廊55包括用于互连管架56的区域和用于机器人和运送设备的纵向通路57。在走廊的每一侧边上，处理设备45、46布置在处理甲板层上。轨道70布置在走廊55上方，从而允许一个或多个可移动的中心处理和/或维护结构71、72在轨道的任一侧边上进行机器人维护。如上所述，结构71可以配置为将机器人装置部署在处理部段中的任何层42、43、44处。
78.在一些实施方式中，轨道70具有允许中心处理和/或维护结构71、72彼此经过的宽度。
79.根据实施方式，处理设备被分布在侧壁和与设备的(估计)维护要求相对应的走廊区域之间。具有较高要求的处理设备布置在处理甲板的与侧壁相邻的外部部分60中，另一设备布置在更靠近走廊区域的内部部分61中。此外，外部部分中的处理设备配置为由支持船使用起重机移除。以此方式，设备可以被移除以进行维护或维修，并且被支持船(未示出)递送的另一设备替换。替代地或另外地，起重机26可以位于船100上。
80.具有较高维护要求的处理设备包括动态设备，诸如旋转设备：发电机、泵等。具有较低维护要求的设备包括静态设备，诸如分离器、洗涤器、储存罐、阀设备等。
81.将理解，如以上描述的近海碳氢化合物生产、储存和卸载船还可以体现为圆形fpso型船，该fpso型船配置为用于扩展系泊在生产位置并且具有船体，该船体设置有中心通道以用于布置和容纳在生产位置处的海下碳氢化合物井与碳氢化合物处理设备之间连接的立管。
82.圆形fpso配置为具有干舷结构，该干舷结构保持被分段成至少三个部段的碳氢化合物处理设备，其中非碳氢化合物处理模块安装在第一部段中，低压/低爆炸风险碳氢化合物处理模块在第二部段中，并且高压碳氢化合物气体和有毒化合物处理模块在第三部段中。分隔壁可以放置在部段之间以进行防护。
83.以以上描述的类似方式，干舷结构包括一个处理甲板或定位在彼此上方的不同层处的多个处理甲板。
84.在各个处理模块之间并沿着各个处理模块的每个处理甲板上，可以设置维修过道，其中每个维修过道配置为由机器人设备接近。每个处理甲板可以包括用于保持机器人设备的车库，该车库可以通过升降机连接到其他处理甲板。
85.已经参考优选实施方式描述了本发明。在阅读和理解前面的详细描述后，技术人员将会想到明显的修改和变更。本发明旨在被解释为包括所有这些修改和变更，只要它们在所附权利要求的范围内。