远距离船对船油气输运设备的制作方法

1.本发明属于船对船油气输运装置技术领域，具体涉及了一种远距离船对船油气输运设备。


背景技术：

2.在海洋油气运输过程中，广泛使用大型船舶进行原油、天然气等油气的长距离运输。但如果油气需求地对应的港口码头资源缺失，或者海域水深条件不足以停靠大型船舶，则通常需要将大型船舶停靠于水深条件允许的外海，再通过输运装置将油气过驳至小型船舶，由小型船舶输运油气至目的地。
3.目前常用的输运装置为船对船的软管及配套设施，但该设施存在以下限制：1、对于过驳船舶的定位能力要求较高。为保障小型船舶和大型船舶的安全距离，通常要求小型船舶具备动力定位系统，这一要求限制了小型船舶的可用资源范围，同时提高了传输作业的费用。2、对过驳作业的操作规则和环境条件要求较高。各国法规和规范对于近距离船对船的过驳作业有着严格的操作规则要求，同时为保障近距离过驳的安全性，对过驳作业的风浪环境有严格限制，从而降低了过驳的天气窗口期。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种远距离船对船油气输运设备，以缓解现有船对船传输作业成本高且操作规则和环境条件要求较高的问题。
5.为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
6.一种远距离船对船油气输运设备包括分别用于系泊外输船舶和接收船舶的两个系泊装置、分别连接于外输船舶和接收船舶的两个油气输运浮式管道；两个油气输运浮式管道之间通过油气输运海底管道连接以实现外输船舶和接收船舶的连通；系泊装置包括设置于海底的支撑架，油气输运浮式管道和油气输运海底管道的接头通过支撑架固定。
7.更进一步地，支撑架包括水平设置的水下基础和连接于水下基础底部的定位桩，水下基础设置为钢制桁架结构，定位桩为钢制桩基础。
8.更进一步地，系泊装置还包括连接于支撑架的浮筒和连接于浮筒用于系泊外输船舶或接收船舶的系泊组件；浮筒为圆柱形钢制多舱室结构以为系泊装置提供浮力。
9.更进一步地，浮筒和水下基础之间通过钢制锚链连接，浮筒下部锚链与钢制锚链通过顶部万向接头连接，水下基础与钢制锚链通过底部万向接头连接。
10.更进一步地，浮筒上部外侧包覆有橡胶材质的防撞护舷，浮筒顶部设置有指示灯。
11.更进一步地，支撑架上设置有水下旋转接头，油气输运浮式管道和油气输运海底管道通过水下旋转接头连接。
12.更进一步地，油气输运浮式管道设置为具有一定弯曲刚度的柔性软管，油气输运浮式管道的一端连接于水下旋转接头，油气输运浮式管道的另一端连接于外输船舶或接收船舶的油气输运管道。
13.更进一步地，油气输运浮式管道靠近外输船舶或接收船舶的一端设置有应急解脱阀。
14.更进一步地，油气输运浮式管道上装配有用于提供浮力的浮子，浮子采用低密度材料制成。
15.更进一步地，油气输运海底管道设置为埋设于海床之下的长距离钢制海底管道。
16.本发明中的远距离船对船油气输运设备有益效果分析如下：
17.一种远距离船对船油气输运设备包括分别用于系泊外输船舶和接收船舶的两个系泊装置、分别连接于外输船舶和接收船舶的两个油气输运浮式管道；两个油气输运浮式管道之间通过油气输运海底管道连接以实现外输船舶和接收船舶的连通；系泊装置包括设置于海底的支撑架，油气输运浮式管道和油气输运海底管道的接头通过支撑架固定。
18.通过系泊装置将外输船舶和接收船舶位移限制在传输作业要求的范围内，外输船舶和接收船舶之间通过油气输运浮式管道和油气输运海底管道实现连接并传输油气，同时，油气输运浮式管道和油气输运海底管道的接头通过设置于海底的支撑架固定，从而保证油气传输的安全性。
19.由于外输船舶和接收船舶之间的距离足够远，放宽了由于近距离传输作业所必须的环境限制，有效提升了过驳的天气窗口期；并且解除了常规船对船油气传输方式中对于小型船舶动力定位能力限制，降低了传输作业成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1本发明实施方式提供的远距离船对船油气输运设备的结构示意图；
22.图2本发明实施方式提供的系泊装置的结构示意图；
23.图3本发明实施方式提供的远距离船对船油气输运设备进行传输作业的示意图。
24.图标：
25.100-外输船舶；200-接收船舶；300-系泊装置；310-支撑架；311-水下基础；312-定位桩；320-浮筒；321-防撞护舷；322-指示灯；330-系泊组件；331-系泊栓；332-系泊缆绳；340-水下旋转接头；350-钢制锚链；360-顶部万向接头；370-底部万向接头；400-油气输运浮式管道；410-应急解脱阀；420-浮子；500-油气输运海底管道；510-水下阀门。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在海洋油气运输过程中，广泛使用大型船舶进行原油、天然气等油气的长距离运输。但如果油气需求地对应的港口码头资源缺失，或者海域水深条件不足以停靠大型船舶，则通常需要将大型船舶停靠于水深条件允许的外海，再通过输运装置将油气过驳至小型船舶，由小型船舶输运油气至目的地。
30.目前常用的输运装置为船对船的软管及配套设施，但该设施存在以下限制：1、对于过驳船舶的定位能力要求较高，通常要求小型船舶具备动力定位系统，这一要求限制了小型船舶的可用资源范围，同时提高了传输作业的费用。2、对过驳作业的操作规则和环境条件要求较高，为保障近距离过驳的安全性，对过驳作业的风浪环境有严格限制，从而降低了过驳的天气窗口期。
31.有鉴于此，本发明提供了一种远距离船对船油气输运设备，请参考图1，该设备包括分别用于系泊外输船舶100和接收船舶200的两个系泊装置300、分别连接于外输船舶100和接收船舶200的两个油气输运浮式管道400；两个油气输运浮式管道400之间通过油气输运海底管道500连接以实现外输船舶100和接收船舶200的连通；系泊装置300包括设置于海底的支撑架310，油气输运浮式管道400和油气输运海底管道500的接头通过支撑架310固定。
32.通过系泊装置300将外输船舶100和接收船舶200位移限制在传输作业要求的范围内，外输船舶100和接收船舶200之间通过油气输运浮式管道400和油气输运海底管道500实现连接并传输油气，同时，油气输运浮式管道400和油气输运海底管道500的接头通过设置于海底的支撑架310固定，从而保证油气传输的安全性。
33.由于外输船舶100和接收船舶200之间的距离足够远，放宽了由于近距离传输作业所必须的环境限制，有效提升了过驳的天气窗口期；并且解除了常规船对船油气传输方式中对于小型船舶动力定位能力限制，降低了传输作业成本。
34.关于系泊装置300的形状和结构，请参考图2，具体说明如下：
35.系泊装置300包括设置于海底的支撑架310，支撑架310包括水平设置的水下基础311和连接于水下基础311底部的定位桩312，水下基础311设置为钢制桁架结构，定位桩312为钢制桩基础。定位桩312为系泊装置300提供定位所需的垂向和侧向抗拔力。
36.系泊装置300还包括连接于支撑架310的浮筒320和连接于浮筒320用于系泊外输船舶100或接收船舶200的系泊组件330；浮筒320为圆柱形钢制多舱室结构以为系泊装置300提供浮力。
37.系泊组件330包括设置于浮筒320顶部的系泊栓331和连接于系泊栓331的系泊缆绳332，外输船舶100或接收船舶200的船首通过系泊缆绳332连接于系泊栓331，以保证外输船舶100或接收船舶200的位移限制在外输作业要求的范围内。
38.关于浮筒320和支撑架310的连接方式，具体说明如下：
39.浮筒320和水下基础311之间通过钢制锚链350连接，浮筒320下部锚链与钢制锚链350通过顶部万向接头360连接，水下基础311与钢制锚链350通过底部万向接头370连接。顶部万向接头360保证浮筒320主体能够随着系泊船舶而转动。底部万向接头370保证钢制锚链350在水中能够自由转动。
40.本实施例的可选方案中，浮筒320上部外侧包覆有橡胶材质的防撞护舷321，浮筒320顶部设置有指示灯322。防撞护舷321也可以设置为其他材质，主要作用是对浮筒320起到缓冲防护作用，避免海上船舶或者其他物体碰撞导致浮筒320损坏。指示灯322在海上昼夜发出可识信号，供船舶测定位置，也可以向船舶提供危险警告。
41.本实施例的可选方案中，支撑架310上设置有水下旋转接头340，油气输运浮式管道400和油气输运海底管道500通过水下旋转接头340连接。
42.水下旋转接头340为单通道油气传输机构，其一侧与油气输运浮式管道400相连，另一侧与油气输运海底管道500相连，其作用是保障油气输运浮式管道400可以在自由旋转状态下保持与油气输运海底管道500密闭传输。
43.关于油气输运浮式管道400的形状和结构，具体说明如下：
44.油气输运浮式管道400设置为具有一定弯曲刚度的柔性软管，油气输运浮式管道400的一端连接于水下旋转接头340，油气输运浮式管道400的另一端连接于外输船舶100或接收船舶200的油气输运管道。
45.油气输运浮式管道400设置为柔性软管的好处是能够承受外输压力，并且具有一定弯曲刚度以适应外输船舶100或接收船舶200的位移。
46.本实施例的可选方案中，两个油气输运浮式管道400靠近外输船舶100或接收船舶200的一端分别设置有应急解脱阀410。应急解脱阀410用于在紧急工况下实现油气输运浮式管道400与外输船舶100或接收船舶200的应急解脱。
47.本实施例的可选方案中，油气输运浮式管道400上装配有用于提供浮力的浮子420，浮子420采用低密度材料制成，且浮子420设置为圆筒状，套在油气输运浮式管道400上。
48.较为优选的，油气输运浮式管道400设置为“s”型构型，能够通过变形抵抗船舶及浪流载荷引起的运动。“s”型构型通过将浮子420分布式套设在油气输运浮式管道400上来实现，浮子420套设的具体位置通过计算得到。
49.本实施例的可选方案中，油气输运海底管道500设置为埋设于海床之下的长距离钢制海底管道。油气输运海底管道500的两端分别设置有水下阀门510，且水下阀门510设置于靠近水下旋转接头340的管道上，通过水下阀门510可以控制管道中输运的油气流量和压力。
50.油气输运海底管道500设置的长度一方面要保证船对船传输作业的安全距离，另一方面要兼顾建设成本。
51.关于远距离船对船油气输运设备的工作过程，请参考图3，以30万吨级外输油轮与
5万吨级接收油轮之间的原油传输实例进行说明，具体如下：
52.30万吨级外输油轮通过艏艉系泊缆绳332系泊在其中一个系泊装置300的系泊栓331上，30万吨级外输油轮的外输管道连接于油气输运浮式管道400。
53.5万吨级接收油轮通过艏艉系泊缆绳332系泊在另一个系泊装置300的系泊栓331上，5万吨级接收油轮的接收管道连接于油气输运浮式管道400。
54.然后原油在30万吨级外输油轮的船载外输泵压力下通过油气输运浮式管道400输送至油气输运海底管道500，再经由油气输运海底管道500到达油气输运浮式管道400，从而通过接收管道输送至5万吨级接收油轮，从而完成了远距离的船对船原油传输。
55.综上，本发明中的远距离船对船油气输运设备可实现如下有益效果：
56.1、解决大型船舶由于水深环境条件、码头设施限制和政策法规要求等因素，无法直接完成船对岸的油气传输的问题；
57.2、解除了常规船对船油气传输方式中对于小型船舶动力定位能力限制，降低了传输作业成本；
58.3、由于外输船舶和接收船舶的距离足够较远，放宽了由于近距离传输作业所必须的环境限制，有效提升了过驳的天气窗口期；
59.4、本发明可以广泛应用在海上船对船的油气输运作业中，作业效率高；
60.5、本发明中的远距离船对船油气输运设备设计巧妙，适应于多变的海下环境。
61.最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

技术特征：
1.一种远距离船对船油气输运设备，其特征在于：包括分别用于系泊外输船舶(100)和接收船舶(200)的两个系泊装置(300)、分别连接于所述外输船舶(100)和所述接收船舶(200)的两个油气输运浮式管道(400)；两个所述油气输运浮式管道(400)之间通过油气输运海底管道(500)连接以实现所述外输船舶(100)和所述接收船舶(200)的连通；所述系泊装置(300)包括设置于海底的支撑架(310)，所述油气输运浮式管道(400)和所述油气输运海底管道(500)的接头通过所述支撑架(310)固定。2.根据权利要求1所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述支撑架(310)包括水平设置的水下基础(311)和连接于所述水下基础(311)底部的定位桩(312)，所述水下基础(311)设置为钢制桁架结构，所述定位桩(312)为钢制桩基础。3.根据权利要求2所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述系泊装置(300)还包括连接于所述支撑架(310)的浮筒(320)和连接于所述浮筒(320)用于系泊所述外输船舶(100)或所述接收船舶(200)的系泊组件(330)；所述浮筒(320)为圆柱形钢制多舱室结构以为所述系泊装置(300)提供浮力。4.根据权利要求3所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述浮筒(320)和所述水下基础(311)之间通过钢制锚链(350)连接，所述浮筒(320)下部锚链与所述钢制锚链(350)通过顶部万向接头(360)连接，所述水下基础(311)与所述钢制锚链(350)通过底部万向接头(370)连接。5.根据权利要求3或4所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述浮筒(320)上部外侧包覆有橡胶材质的防撞护舷(321)，所述浮筒(320)顶部设置有指示灯(322)。6.根据权利要求1所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述支撑架(310)上设置有水下旋转接头(340)，所述油气输运浮式管道(400)和所述油气输运海底管道(500)通过所述水下旋转接头(340)连接。7.根据权利要求6所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述油气输运浮式管道(400)设置为具有一定弯曲刚度的柔性软管，所述油气输运浮式管道(400)的一端连接于所述水下旋转接头(340)，所述油气输运浮式管道(400)的另一端连接于所述外输船舶(100)或所述接收船舶(200)的油气输运管道。8.根据权利要求6所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述油气输运浮式管道(400)靠近所述外输船舶(100)或所述接收船舶(200)的一端设置有应急解脱阀(410)。9.根据权利要求6-8任一项所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述油气输运浮式管道(400)上装配有用于提供浮力的浮子(420)，所述浮子(420)采用低密度材料制成。10.根据权利要求6-8任一项所述的远距离船对船油气输运设备，其特征在于，所述油气输运海底管道(500)设置为埋设于海床之下的长距离钢制海底管道。

技术总结
本发明属于船对船油气输运装置技术领域，具体涉及了一种远距离船对船油气输运设备，旨在解决现有船对船传输作业成本高且操作规则和环境条件要求较高的问题。该远距离船对船油气输运设备包括分别用于系泊外输船舶和接收船舶的两个系泊装置、分别连接于外输船舶和接收船舶的两个油气输运浮式管道；两个油气输运浮式管道之间通过油气输运海底管道连接以实现外输船舶和接收船舶的连通；系泊装置包括设置于海底的支撑架，油气输运浮式管道和油气输运海底管道的接头通过支撑架固定。由于外输船舶和接收船舶之间的距离足够远，放宽了由于近距离传输作业所必须的环境限制，有效提升了过驳的天气窗口期；并且降低了传输作业成本。并且降低了传输作业成本。并且降低了传输作业成本。


技术研发人员：王冰 孙爱峰 刘其民 康有为 闫术明 赵云鹤 周晓东
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司 中国石油天然气管道工程有限公司
技术研发日：2021.12.17
技术公布日：2023/6/20