船用流体输送的移动系统和方法
【专利摘要】本发明公开一种在船(202)与第二位置(201)之间输送流体的移动系统，其中，所述船和第二位置由水隔开，该系统包含一个至少带有两个收集区域的卷筒(101)、与卷筒固定的耦合器(所述耦合器在每个收集区域有开口且开口指向同一缠绕方向)、从一个开口延伸至船(202)的第一条软管(186)、从另一开口延伸到第二位置(201)的第二条软管(184)以及一个向卷筒沿轴向施加扭矩的驱动手段。当流体传输结束后，驱动手段转动卷筒(101)向与软管缠绕方向相反的方向旋转，使得第一条软管(186)和第二条软管(184)在各自收集区域里被卷起来。此后移动传输系统就可以储存起来或转移到别处进行流体输送。
【专利说明】
船用流体输送的移动系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种在船与第二位置之间输送流体的系统和方法。特别地，本发明提供一种移动传输系统，通过从卷筒内同时拉出一对软管形成流体通道。在非输送期间，软管缠绕在卷筒内储存。
【背景技术】
[0002]浮式生产已被广泛地用于在海洋油田附近处理和储存烃流体。油轮再将流体输送到靠近用户的终端。在这种情况下，需要加载系统将流体从生产船转移到运油轮。在其它情况下，流体需要从服务船转移到钻井船、从燃料驳船到运输船、从一个大船向小船转输、在陆上设施和船之间输送、从吸泥船送到岸上等。在一个良好的环境下，一艘船可以停靠在另一艘船的旁边或者码头，流体通过悬在空气的软管或刚性装卸臂利用船中歧管装卸。为提高安全性，在恶劣环境下，需要在两艘船之间保持一定距离(例如，60至120米)。一种方法是两艘船一前一后停靠。另一种方法是由单点系泊(SPM)固定一个浮体，顶部装旋转转盘。该浮体固定在与生产船一定距离以外，油轮通过缆绳停泊在浮体处。在这两种方法中，油船可自动对准风/海流方向。
[0003]作为一种替代方式，SPM浮体和海底管道、立管已在浅水中用于油轮和陆上设施之间输送流体。浮体也已用来固定从井口向上延伸的立管并向附近的FPSO来输送流体。当用于深水油田开发时，浮体可在海面下几百米处通过浮力拉住其下的立管。
[0004]漂浮软管也已用于定点船和油轮之间或SPM浮体和油轮之间进行流体输送。目前的做法是将卷筒固定在定点船上，并从卷筒拉出软管连接到油轮上。流体输送完成后，将软管卷回。该系统需要在定点船上的旋转轴和固定管之间安装旋转接头。当使用SPM浮体时，软管自由地漂浮在水中。留在水中的漂浮软管可能会受到第三方或海浪造成的损坏。Poldervaart等人在美国专利7438617中公开了一备选方案，将软管缠绕在旋转转盘上，但是这需要对已有的SPM浮体进行大的改动。Ehrhardt等人在美国专利7836840中公开了在船底开口并安装水下旋转塔的可替代方案，该系统的缺点是需要对现有的油轮进行显著改造。
[0005]为了节省在生产船上的空间，许多解决方案已经被提出。例如，在美国专利申请2013/0240085申请文件中，Hallot等人公开了多个卷筒叠放在一艘生产船上，漂浮软管缠绕在卷筒上Adkins等人在美国专利8286678中公开了水下管道连接生产船和输送船。在美国专利6427617中Breivik等人公开了一条具有一个旋转接头的漂浮软管，不用时将软管储存在船体侧面高于水面的位置。在美国专利5803779中，Horton公开了一种将两个卷筒放在一浮体上通过两个旋转接头和三条软管构成的传输系统。也就是说，一条软管从一个卷筒延伸到生产船上，另一条软管从另一卷筒延伸到油轮上，第三条软管(或管道)连接于卷筒的两轴之间。所有这些系统都需要旋转接头。
[0006]因此，有必要开发用于船和第二位置(包括站厂)之间不带旋转接头且覆盖较大的分隔距离的通用流体输送系统。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种在船和第二位置之间输送流体的移动系统，其中，所述船和第二位置由水隔开，该系统包含一个带有一个筒和几个法兰的卷筒，第一条软管和第二条软管，和一个旋转卷筒的驱动手段。第一条软管和第二条软管在卷筒内通过一个耦合器相连，两条软管沿同一方向(顺时针或者逆时针)缠绕在卷筒上，但分布在不同收集区域。在流体输送过程中，第二条软管的外端头与第二位置相连，第一条软管的外端头与船相连。通过一对绳索或者驱动机在卷筒上施加反向扭矩，使得两条软管处于受拉状态且卷筒居中。当流体传输结束后，反向转动卷筒，同时收起两条软管。
[0008]在一个实施例中，卷筒轴线与水面垂直，软管缠绕在立式卷筒上。在另一个实施方案中，卷筒轴线与水面平行，软管缠绕在卧式卷筒上。浮力装置优选均匀地分布在卷筒上以保持卷筒在水中漂浮和合适的姿势。浮力设备包括闭孔泡沫和空气填充的容器，如袋、瓶、空心球、管、箱或由聚合物制成的其它形状的容器。空气填充的金属容器，如钢罐或盒子也可以用来提供浮力。
[0009]在条件允许时，优先将移动输送系统储存在固定设施处。对于一艘定点船，该系统停靠在船尾可得到保护，且第二条软管与定点船相连。当油轮来时，用绳索拉第一条软管在的外端，并与油轮上歧管连接。一旦流体传输结束后，断开与油轮相连的第一软管并反向转动卷筒，软管被收起且卷筒自动拖回到定点船后。此后，输送系统可用于随后的传输操作。在极端天气情况下，系统可以被拖至港口或陆地。
[0010]第二位置可以是一个陆上地点或离岸地点。它包括一个设施如燃料槽车、燃料驳船、钻井船、浮式生产船如FLNG(浮动液化天然气)和FPSO(浮式生产、储存和卸载)、再汽化船、带或者不带旋转平台的SPM(单点系泊)浮体、在终端或GBS(在近海基于重力的储罐)的固定平台、浮动平台、位于陆上或海上管道端头歧管、吸头等。该船可以是任何油轮、服务船、使用烃作为燃料的船、吸泥船等。软管可以是任何柔性管或导管，最小弯曲半径最好小于3m，便于卷起。软管包括塑料管(可折叠或非可折叠)、金属波纹软管、由塑料和金属构成的复合软管、软管套软管和软管束。
[0011]因此，本发明的主要目的是提供一种不带旋转接头的输送系统，既能够适应恶劣环境又能够实用于在船和第二位置之间大范围的间距(比如5米到500米)。
[0012]本发明的另一目的是提供一种可以用在船和陆上设施之间输送系统。
[0013]本发明的另一目的是提供一种移动式输送系统，既可在不用时储存在安全地带，也可以转移到其它地方进行输送。
[0014]本发明的另一目的是提供一种不需要对船或设备做大的改动的传输系统。
[0015]本发明的另一个目的提供一种适用于任何可流动的流体或产品的输送系统，包括低温流体。
【附图说明】
[0016]本发明的输送系统、方法以及优点可通过参考附图而更易于理解，其中:
[0017]图1A，图1B和图1C是本发明的具有一条流动通道的第一实施例。图1A是俯视图，图1B是横截面图，图1C是正视图；
[0018]图2A和图2B是本发明的具有两条流动通道的第二实施例。图2A是正视图，图2B是一个俯视图；
[0019]图3A和图3B是本发明的具有一条半流动通道的第三实施例。图3A是正视图，图3B是一横截面图；
[0020]图4A和图4B是本发明具有两对软管束的第四实施例。图4A是正视图，图4B是一个断面图；
[0021 ]图5A是由马达独立旋转两个卷筒的俯视图。
[0022]图5B是一个马达驱动外边缘齿轮的详细图；
[0023]图5C是由电动机驱动两个卷筒的正视图；
[0024]图6A是小车提升软管脱离其支座的详细图；
[0025]图6B是软管外端端头的详细图；
[0026]图7A是一对围绕卷筒缠绕织带的详细图；
[0027]图7B是图7A的变通，三根绳缠绕在卷筒上；
[0028]图8A和图SB是在一前一后停泊的运输船和定点船之间的传输系统的第一类应用(图8A是正视图，图8B是俯视图)；
[0029]图9A是移动输送系统停泊在定点船后的正视图；
[0030]图9B是用绳索来收集软管的移动卷筒的正视图；
[0031]图10是用在燃料槽车和船之间的本发明的第二类应用；
[0032]图11是用在一根海底管道端头和船之间的本发明的第三类应用；
[0033]图12A是本发明将软管保持在水面以上的输送状态的正视图，图12B是该系统处于停泊位置的正视图；
[0034]图13是在SPM转台和船之间的输送系统的第四类应用(俯视图)；
[0035]图14是两个移动传输系统串联在一起的应用(俯视图)；
[0036]图15是利用船中歧管从大船到小船转输的本发明的第五类应用(正视图)；
[0037]图16是在旁靠的油轮和装载平台之间输送的本发明的第六类应用(正视图)。
【具体实施方式】
[0038]本发明的第一实施例显示在图1A、图1B和图1C中。立式卷筒101浮在水中，且转轴垂直于水面93。立式卷筒101由三个法兰盘和中央的筒99组成。顶部的收集区位于顶部法兰盘98和中间法兰盘97之间，底部收集区位于中间法兰盘97和底部法兰盘96之间。换句话说，中间法兰盘97将筒99的表面分隔成两个收集区域。轮子95被安装在底部法兰盘96的底部。轮毂92和轮辐91用来加强立式卷筒101以应对流体动力(例如，海浪)，以设在筒99的顶部和底部为佳。
[0039]耦合器104固定在筒99上，耦合器104具有两个顺时针开口，一个位于卷筒的顶部收集区(例如，第一收集区)，另一个位于底部收集区(例如，第二收集区)。顶部软管102沿顺时针缠绕在顶部收集区，且内端与耦合器104相连，外端位于外部易于接触。底部软管103沿顺时针缠绕在底部收集区，且内端与耦合器104相连(例如，通过端头法兰105)，外端位于外部易于接触。换句话说，顶部软管102和底部软管103在卷筒内部相连，绕卷筒缠绕，让外端始终位于已缠绕环的外边，且一条在顶部收集区，一条在底部收集区。当软管外端从相反的方向拉出(例如，一个从南边拉，一个从北边拉)，立式卷筒101顺时针旋转并保持在南北方向建立的流动通道的中间。
[0040]一些角钢106固定在顶部法兰盘98的上表面的外缘，形成用于收集绳索的第三收集区。顶部绳索107和底部绳索108(图1C)绑在角钢106的短腿上且逆时针缠绕，外端位于顶部法兰盘98的外边缘。当从相反的方向拉绳索的外端(例如，一个从南拉和一个从北拉)，立式卷筒101逆时针旋转，两根绳索沿南北方向排列，且立式卷筒位于当中。当一对绳索(107和108)和一对软管(102和103)，以相反的方向缠绕在卷筒上时，拉绳索的外端，软管(102和103)会被卷起。当拉软管的外端时，绳索被卷起。或者，第四个法兰盘可代替角钢106和顶部法兰盘98和筒99一起组成绳索收集区。或者，绳索可以缠绕在顶部法兰盘98的外缘槽内(参照图3B)。
[0041 ]筒99的半径比软管的最小弯曲半径大。三个法兰盘(98，97和96)具有足够大的尺寸来支撑和保护软管。如图1B所示，端头法兰105和耦合器104位于筒99内。或者，耦合器104可以位于筒99的表面上，这样筒99是一个完整的圆柱体形状(如图3A中所示)。
[0042]浮力装置如轻型材料或空气填充的容器可以均匀分布在筒99的内部或法兰盘的周围，以保持卷筒飘浮，且保持立式。当水表面93位于中间法兰盘97处，顶部软管102的重量支撑在中间法兰盘97上，底部软管103由于浮力也靠在中间法兰盘97上。轮子95便于立式卷筒101和软管在岸上移动。
[0043]图2A和图2B是本发明的第二实施例。卧式卷筒110在水中漂浮，筒99的轴90与水面93平行。轴90可以绕位于两端和中间的管鞍111自由旋转。通过结构构件113，管鞍111固定在浮体112上。筒99的一端，有一个驱动法兰盘114，可以由马达115驱动。当马达115旋转时，筒99绕轴90旋转。中间法兰盘97将筒表面分成两个收集区域。耦合器104穿过中间法兰盘97，在每一收集区有一个开口，且两个开口面对顺时针缠绕方向。请注意卷绕方向也可以是逆时针方向。低位拉出软管116和高位拉出软管117的内端与耦合器104相连，两条软管以弹簧状方式顺时针缠绕在筒99上，分别从中间法兰盘97开始向筒的两头缠绕。
[0044]螺纹杆118支撑在浮体112上，通过滚轮119来控制软管的位置。具体而言，软管的进出导致滚轮119绕杆旋转，通过两端固定的螺纹杆产生沿轴向的平移。为防止滚轮表面和软管之间的滑动，滚轮119以粗糙表面为佳。这样，软管就可均匀地缠绕在卷筒上。或者，齿轮和蜗杆可用于特别是多层软管的缠绕。在这种情况下，滚轮119的水平移动是通过卷筒的旋转角度控制。蜗杆的机理已被广泛应用，在这里不作详细介绍。
[0045]为了提供两条通道，可加入第二个卷筒。两个卷筒供用轴90，两条低位拉出软管位于筒端，两条高位拉出软管位于筒中间，以形成对称的移动传输系统。浮体112比筒99长，以便保护软管。浮体提供浮力以防止卷筒下沉或者在海浪作用下倾覆(即，沿卷筒轴向外的任何方向旋转)。海上应用时该卷筒可以没有轮子。它可以被拖到安全地方或维修处。另一方面，当轮子120支持卷筒时，移动传送系统可以在陆地上拖动，便于储存或修理。
[0046]图3A和图3B表示本发明的第三实施例，带有大口径的中间软管121和两条侧软管122 ο三条软管在筒99表面与E形耦合器123 (具有三个分支)相连。E形耦合器123位于筒99的表面，并且被固定在筒99上或者法兰盘124上。填料125填在耦合器123周围，形成一个光滑的表面。绳索127缠绕在法兰盘124的外边缘的槽内，以便收起软管。两个大车轮126(比法兰盘尺寸大)，与筒99相接，为法兰盘和软管提供移动能力、浮力和保护。该缠绕方案是将软管一层层叠起来，对可折叠的软管最适合(传输操作后，软管折成平面)。
[0047]图4A和图4B示出本发明的第四实施例:软管束。在每个软管的收集区，两条软管编织在一起，并一层一层缠绕在筒99上。2条软管通过丝线或类似材料(柔性材料如尼龙)捆在一起，以防止由海浪引起的对软管表面的磨损。第一低位拉出软管束131和高位拉出软管束132与第一连接头133 (即具有四个分支的耦合器)连在一起。同样，第二低位拉出软管束134和高位拉出软管束135与第二连接头136连接在一起。浮体137通过轴承(未示出)与轴90相接。起保护作用的缓冲器138固定在浮体137外表面。在筒的中间，有一个用来收集织带139的收集区。织带缠绕的细节可参考图7A。为了增加软管的浮力，轻质材料可缠绕在软管外面，以便其外部尺寸比软管的端头法兰大。或者，两个分支的耦合器可以用于连接一对软管，这样可建立四条流动通道，可用于多达四种类型的流体。或者，三个或更多的软管可捆绑在一起，并使用同一收集区。
[0048]与图4B相比，图5A采用电机来驱动卷筒。浮体137固定在轴90的端部。小卷筒151和大卷筒152能够通过轴承153独立地绕轴90转动。第一对电机115固定在就近的浮体上并驱动小型卷筒151。具体来说，当软管拉出时，电机可设置并提供较小的旋转阻力。收集软管时，电机在与软管缠绕相反的方向产生比软管阻力更大的扭矩，反向旋转卷筒151。类似地，另外一对电动机固定在另一浮体上驱动大卷筒152。
[0049]图5B显示电机115的细节。驱动轴154驱动驱动法兰114周边的齿轮155，当驱动轴154逆时针转动时，驱动法兰114顺时针转动。
[0050]图5C示出了用电动机操作两个立式卷筒(参见图1B)。为了节省纸张，只示出了实施例的一半(另一半可以通过卷筒轴线镜像而成)。在这种情况下，底部卷筒156的轮毂92向上延伸，并作为一个顶部卷筒157的轴(S卩，同轴)。辊环(包括若干球辊)158允许顶部卷筒157在底部卷筒156自由旋转。电动机115固定在轮毂92的顶部，驱动轴154与位于顶部卷筒157顶部法兰盘上的齿轮155接合。电缆159从电机115的基座延伸到底部卷筒上的一条软管，并与该软管捆在一起。电缆159提供电力和控制。顶部卷筒157的两条软管(S卩，一条顶部软管和一条底部软管)与底部卷筒156的两条软管缠绕方向相反，所有的软管可同时被拉出或卷起。或者，电机可以通过脐带提供加压流体来驱动。在现有技术中通常使用的流体包括空气和水。或者，一对绳索可用作驱动装置，代替顶部卷筒157两条软管。此时，锁紧销(未示出)可以在顶部卷筒157和轮毂92之间，或者在法兰盘或筒的位置将二者固定在一起，使得两个卷筒可以在收集软管时一起旋转。
[0051]图6A示出了与图1B所示的移动卷筒配套使用的小车。箱形梁162被嵌入在顶部法兰盘98靠近外缘的位置。该箱形梁162内部有一个环形轨道，下方开口。一小车160通过开口悬挂在顶部法兰盘98下方。小车160带有软管挂钩161和位于底部的辊轮163。顶部软管102被支撑在辊轮163上且高于法兰盘97的上表面。在顶部软管102被卷起或拉出时，小车160自动沿环形轨道行进。小车160用来减少顶部软管102和中间法兰盘97(即支撑法兰)之间的摩擦(即部分消除)。或者，一个环形轨道可以固定在中间法兰盘97的外边缘。用底部带小轮子的小车沿圆形轨道行进，并在小车的顶部配滚轮163，将软管抬离支撑法兰盘。
[0052]图6B示出了高位拉出软管164的外端部，在端头法兰166的附近，有一个阀门167，以及用于提供浮力和保护的套环165(端部装配件的一个例子)。阀门167最好作为ERC(紧急释放耦合器)的一部分或易断耦合。在输送完成后，盲法兰168用螺栓固定到端头法兰166上(为看得清楚，图中螺栓没有完全拧紧)O第二轴环169可通过带子拴在盲法兰168 (未示出)，以提供额外的浮力和保护。当高位拉出软管164的外端头被拉回到卷筒，它可以用带子固定在如图1B所示的卷筒上(例如，中间法兰盘97上)，或者固定在如图2所示的浮体112的座椅上。另外，快速连接和断开装置(QC/DC)可连接到端头法兰166上。
[0053 ]图7A和图7B示出了用绳索转动卷筒的设计。如图7A所示，两个锚固销171被锚定在筒172的外表面，两个短绳173被拴在锚固销171上，且外端带扣174。外端扣用于快速与长绳索(至少两倍于船和第二位置之间的间隔距离)连接。高位拉出绳索175在顶部与扣扣上，而低位拉出绳索176在底部和扣174扣上。当筒172顺时针旋转时，两个绳索(175和176)被缠绕在筒172上。相反，在外端拉动绳索(175和176)，筒172逆时针转动。高位拉出绳索175和低位拉出的绳索176可以共享一个收集区。它们也可以位于不同的收集区。当使用织带时，两个织带适合重叠在一起，共享一个收集区。或者，可以使用三条绳，如图7B所示。两条边绳索178和一条中间绳索179分别绕在三个绳索收集区。固定两条边绳索178(的外端)，沿方向177拉中间绳索179，滚筒172被强制逆时针旋转。绳索这样布置时，拉力得到平衡。
[0054]图8A和图SB显示在两船之间的本移动传输系统的第一应用例子，且处在输送状态。一艘定点船181和油轮182—前一后停靠。一个卧式卷筒110位于两个第一软管186中间，由延伸到油轮182的船头歧管187的第一条软管186和延伸到定点船181船尾歧管185两条第二条软管184形成。第一条软管和第一条绳索中“第一”的定义是指与船相连，“第二”是指连接到第二位置。第一条软管在图1B中可以是底部拉出的软管或顶部拉出软管，也可是图2A中的高位拉出软管或低位拉出软管。第一条软管或第二条软管可以是单一的软管、或者带有外部绝缘/浮力层的软管、软管套软管或软管束。其它设备包括起重机、歧管延长段、对口辅助工具和控制设备，可用于协助连接和断开。这些工具被广泛使用(例如，在公开的美国专利6886611中)，此处未示出。
[0055]—套移动传输系统通常停靠在定点设施，且第二条软管的外端头与该设施保持连通，通过向船拉第一条软管的外端建立流动通道。当流体输送结束后，关闭在两条第一条软管186端部的阀门、断开端头法兰。当卧式卷筒110由电机逆时针转动时，第二条软管184和第一条软管186同时被收起。第一软管186的外端以两倍于内端的速度行进。用来拉第一条软管186的外端到油轮182的绳索可在软管被卷绕过程中提供一些张力，控制软管外端部下降速度。脐带可连接在定点船181并延伸到卷筒。此脐带最好与软管捆在一起，如图5C所示。或者，脐带可以单独漂浮。当单独漂浮时，随着卧式卷筒110向定点船移动，可通过固定在定点船上的脐带卷筒收起脐带。
[0056]图9A示出了处于储存状态的移动传输系统。第一条软管186和第二条软管184被缠绕在卷筒110上且系统停靠在定点船181的船尾。当电源关闭时，电动机处于锁定位置，防止卷筒漂走。在正常天气条件下，定点船181保护其后的卷筒和软管免受波浪和风的破坏。为防止端头阀门和法兰在外端部相互碰撞，可以用套环保护(如图6B所示)。第二条软管可以从定点船断开，移动传输系统可以拖到另外的地方进行流体输送，或在极端天气到来之前拖往安全的港口。
[0057]图9B显示了用绳索旋转卧式卷筒191。第二条绳索192从定点船181延伸到卷筒191，第一条绳索193从卷筒191延伸到油轮182。一旦流体输送结束，第一条软管186的外端头从油轮182的船首歧管断开，使用位于定点船181船尾的绞盘195拉第二条绳索192，而第一条绳索193仍然系在油轮182上，这导致卧式卷筒191逆时针旋转并同时收集所有的软管，并导致卷筒沿运动方向194向定点船181移动。一旦第一条软管186完全收起，其外端可用另外的短绳固定在卷筒的法兰盘上。第二条绳索192和第二条软管184的未卷部分可以一起用来停泊卷筒191，使之停靠在定点船181的后面。在第一条绳索193从油轮182断开后，油轮182就可以离开。
[0058]下次当油轮182再次到达后，在第一条软管186的外端系一条牵引绳(未显示)，在卷筒指定绳子收集区系第一条绳索193(例如，如图7A中所示将其一端插入锚固带的扣中)。延伸牵引绳和第一条绳索193到油轮182，并将第一绳索193系到油轮182上。朝油轮拉动牵引绳并同时从定点船181上释放第二绳索192时，卷筒191顺时针旋转并朝向油轮182移动，并且两条绳索(第一条绳索193和第二条绳索192)围绕卷筒191被部分地缠绕。如此，可建立如图8A流动通道。当拉紧第二条绳索192，给卷筒施加与软管缠绕方向相反的扭矩，两条软管保持受拉状态并且从顶部看几乎为直的。
[0059]图10显示传送系统在陆上位置与船之间传送的第二应用例子。一个立式卷筒101漂浮在水面188，下面是海床(或者河床或湖床)203。第二条软管184从流体运输车201延伸到卷筒，而第一软管186从卷筒101延伸到船202。为简化，绳索没有画出。或者岸上设施是一个储罐，泥土倾倒点，也可是和储罐相连的歧管。
[0060]图11示出了本输送系统的在海底位置(例如，管线端头歧管，S卩PLEM)与油船之间处于传送状态的第三应用例子。海底管道212铺设在海床207，并在支撑结构213处终止。在终止处至少带一个阀门(未示出)和歧管214。卧式卷筒211浮在水面188。第一条软管216从油轮182延伸到卧式卷筒211而第二条软管215从卧式卷筒211延伸到海底歧管214。在此情况下，可选择先将第一条软管216与油轮182连接，再通过固定在支撑结构的拉伸和对口设备(未示出)，将第二条软管215的外端拉向歧管214，并与歧管214相连。或者，歧管214具有向上的开口，通过第二条软管215的大拉力将卷筒211停泊在水面188下的位置。或者，管道212的端头只有一个开口，名为PLET(管道端头对接装置)。或者，海底管线可以是埋地的，在浅水中管道端头提升到水表面上方。或者，该海底位置是在航运通道，与第二条软管215连接的是用于吸收流沙的吸盘。或者，该海底位置是在水面，与第二条软管215连接的是抽油污的吸盘(例如，清理在水面上的溢油)。
[0061]对于低温流体如液化天然气(LNG)，最好采用适合低温流体的浮式软管。在没有的情况下，可以将低温软管支撑在水面以上。图12A示出了用于装载低温流体的方案。液化天然气运输船222停靠在一艘FLNG船221的后面。第一条软管225与运输船222相连，第二条软管224与FLNG船221相连。除了一个支撑卷筒223的卷筒浮体外，还有其它浮体(例如，前方浮体228，后方浮体226)。每个浮体顶部有一个管鞍将软管支撑在空中。浮体上的每个管鞍具有辊棒形成的凸面和侧向导板，其半径大于软管的最小弯曲半径。管鞍既可增大与软管的接触面积，并在需要时可以改变软管的方向。两个相邻浮体之间的最大距离可以通过绳索的长度来确定，例如前方绳索229的长度决定前方浮体228与运输船222之间的距离。一旦流体输送结束，转动马达230将软管卷起，并停靠在FLNG船221的后面，如图12B所示。或者，可以使用空气充气浮子。理想的作法是将压缩后浮子均匀附着在软管上，等到软管通道建立后，再将空气充入浮子。
[0062]图13示出是传送系统的第四应用例子，是在一个SPM浮体上的转台231和油轮182之间，缆索232用来将油轮182系泊在转台231上。SPM浮体是通过链锚固到海床上，并具有一底部结构支撑其上转盘转动。转台是和存储罐或浮式生产船相连的。这种做法在石油行业很普遍，这里没有给出细节。一个立式卷筒101斜靠在油轮182傍边，第二条软管184从转台231延伸到立式卷筒101，而第一条软管186从立式卷筒101延伸到油轮182的船中歧管的延伸段233。请注意一个典型的船中歧管的法兰位于离附近的船边缘约3.5米处，此歧管延伸段233从船中歧管的法兰延伸到船侧体以外，最好带有弯头，且向下开口。细节可在例如美国专利的现有技术6886611中找到。类似地，第二条绳索234从转台231延伸到立式卷筒101，而第一条绳索235从立式卷筒101延伸到油轮182。通过调整绳索的张力，两个软管处于受拉状态，且从俯视图上看，呈现一条直线。或者，转盘可以被支撑位于水面之上的钢筋混凝土平台上，其下部固定在海床上。或者，SPM浮体可以位于水面之下。
[0063]图14示出的是将本发明的两个移动卷筒串联布置，以便到达船中的歧管。油轮182通过缆232—前一后停靠在定点船241后面。主卷筒242和一组软管在一般情况下是足够长的，从定点船船尾延伸到油轮船头。然而，对于许多现有的油轮，歧管位于船的中部。第二卷筒243与主卷筒242通过中间的法兰245连接，可以建立几百米的流动通道。对于低温的液体，前方浮体244用来保持端部接头246在拉伸过程中保持在水面以上，且带有另外的柔性软管247，便于与位于离侧面几米远的船中歧管连接。前方浮体244可配推进器(未显示)驶向油轮182的船中歧管。或者，前方浮体是拖船，朝着船中歧管行驶并拉出卷筒中的软管。
[0064]移动传输系统非常适合在恶劣环境下输送流体。然而，该系统也可用于在平静的水面进行流体输送。图15显示传输系统的第五个应用例子，用在并排停靠的两船之间通过船中歧管进行转输。小型油轮251和大型油轮252在相距一定的安全距离(例如40米)并排停靠。转输船253位于两船之间，将转输系统支撑在水面以上，转输船带有推进器，可以独立航行(未示出推进器)。或者，本发明的转移系统可以支撑在固定的装载平台的顶部。或者，二油轮之间的安全距离可以小到只有如图2B所示的卷筒的宽度，且卷筒本身可起避免两油船相互撞击的作用。或者，FPS0，FLNG船或钻井船可以替代大油轮252，而一个服务船或燃料驳船代替小油轮251。
[0065]图16示出了本发明的第六个应用例子，用在旁靠的油轮和一个装载平台之间。油轮251停靠在装载平台261旁，卷筒263坐落在平台上的一个小车264上，第一条软管266与油轮251上的船中歧管262连接，而第二条软管265连接到平台上的管道端口(未示出)。悬臂梁269延伸出来，绳268—端系在软管266的外端，另一端系在悬臂梁上，用于在紧急情况下避免第一条软管266的外端自由下落。一旦输送结束，电机230可转动卷筒263收起软管，并将卷筒263拉回到储藏室267中。为降低第二条软管265的长度，在卷筒263的指定收集区采用小尺寸筒。
[0066]工业适用性
[0067]当需要时，移动式转输系统可以迅速在船和另外位置之间建立输送通道，且两者之间的允许间距范围广(包括水平面和竖直间距)。它不仅可以在大风浪条件下提供足够的安全距离(比如100米)，也可以在没有码头的情况下进行岸上槽车和船之间流体转输。它可以用来输送淡水、废水、饮料、液态碳氢化合物、生物燃料、化学品、钻井泥浆、清泥时的泥浆、泄漏后的油水混合物、低温液体等。
【主权项】
1.一种在船与第二位置之间输送流体的输送系统，其中，所述船和第二位置由水隔开，所述输送系统包含:a)—个卷筒，带有一个筒和几个法兰，相邻法兰之间设有第一收集区域和第二收集区域； b)—个耦合器，所述耦合器与所述卷筒固定，所述耦合器带有位于所述第一收集区域的第一开口和位于所述第二收集区域的第二开口，且指向一个围绕所述卷筒的缠绕方向； c)第一条软管，所述第一条软管带有第一内端头和第一外端头，所述第一内端头与所述親合器的第一开口相连，所述第一外端头与所述船相连； d)第二条软管，所述第二条软管带有第二内端头和第二外端头，所述第二内端头与所述耦合器的第二开口相连，所述第二外端头与所述第二位置相连； e)—个施加扭矩的驱动手段，其特征在于，所述驱动手段向卷筒沿与所述缠绕方向相反的方向施加扭矩，所述第一条软管和第二条软管在流体输送过程中处于受拉状态。2.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述驱动手段包括至少一个马达以及用于提供动力和控制的脐带。3.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述驱动手段包括由外端从相反方向拉出一对绳索，所述绳索内端与卷筒固定且缠绕在所述卷筒上，与所述缠绕方向相反。4.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，在流体输送完成后，所述驱动手段使所述卷筒朝与所述缠绕方向相反的方向转动，同时收集所述第一条软管和第二条软管。5.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，在缠绕和展开所述软管时，所述卷筒在装载平台上移动。6.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含多个浮力装置，保持所述卷筒在水中漂浮，所述浮力装置选自闭孔泡沫塑料、充气容器。7.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述卷筒被支撑在水面以上。8.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含多个轮子，用于支撑所述卷筒，以便在陆地上移动。9.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含一个管鞍，所述管鞍带有半径大于所述软管的最小弯曲半径的凸状表面，用于支撑所述软管。10.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含端部装配件，连于所述第一条软管和第二条软管的外端头。11.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含与所述除第一收集区域和第二收集区域外的额外收集区域。12.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述耦合器具有两个以上的分支，用于与所述卷筒上的两个以上的软管进行流体连接。13.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含第二卷筒，与所述卷筒并联。14.根据权利要求13所述的输送系统，其特征在于，还包含一锁杆，以便将所述卷筒和所述另外的卷筒一起同轴锁定在一起转动。15.根据权利要求13所述的输送系统，其特征在于，所述两个卷筒用马达来收集软管，所述马达固定在所述卷筒，马达驱动杆作用在所述另外的卷筒上。16.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含另外的输送系统，在所述船与第二位置之间串联。17.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述第二位置位于水下。18.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述第二位置还包含一设施。19.根据权利要求18所述的输送系统，其特征在于，所述设施是生产船、钻井船、第二艘船、燃料驳船、单点系泊(SPM)浮体、旋转转盘、基于重力的海中储罐、海上吸头、装载平台、管道端头歧管、陆上流体输送车或者陆上储罐中的任意一项。20.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述软管是单层塑料软管、由塑料层和金属环制成的复合软管、单层金属波纹管、软管套软管或者软管束中的任意一项。21.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述第一条软管和第二条软管是浮式软管。22.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述第一条软管和第二条软管带保温，用于低温流体。23.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述卷筒躺在水面，卷筒轴线基本与水面平行。24.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，所述卷筒立在水面，卷筒轴线基本与水面垂直，并且所述第一软管和所述第二软管分别被其中的一个法兰支撑。25.根据权利要求24所述的输送系统，其特征在于，还包含环形轨道和小车，所述轨道附在所述支撑法兰的外边缘，所述小车沿所述轨道运动，在软管的收放时将所述软管从支撑法兰上部分提起。26.根据权利要求1所述的输送系统，其特征在于，还包含浮体，所述浮体附在所述第一外端头，使所述第一外端头浮在水面。27.根据权利要求26所述的输送系统，其特征在于，所述浮体带有多个便于航行的推进器。28.—种在船与第二位置之间输送流体的方法，其中，所述船和第二位置由水隔开，所述方法包含通过在船与第二位置之间的一种流体输送系统进行输送，所述输送系统包含: a)—个卷筒，带有一个筒和几个法兰，相邻法兰之间设有第一收集区域和第二收集区域； b)—个耦合器，所述耦合器与所述卷筒固定，所述耦合器带有位于所述第一收集区域的第一开口和位于所述第二收集区域的第二开口，且指向同一围绕所述卷筒的缠绕方向； c)第一条软管，所述第一条软管带有第一内端头和第一外端头，所述第一内端头与所述親合器的第一开口相连，所述第一外端头与所述船相连； d)第二条软管，所述第二条软管带有第二内端头和第二外端头，所述第二内端头与所述耦合器的第二开口相连，所述第二外端头与所述第二位置相连； e)—个施加扭矩的驱动手段，其特征在于，所述驱动手段向卷筒沿与所述缠绕方向相反方向施加扭矩，所述第一条软管和第二条软管在流体输送过程中处于受拉状态。29.—种在船与第二位置之间输送流体的方法，其中，所述船和第二位置由水隔开，所述方法包含以下步骤: a)将一套移动输送系统布置在所述船与第二位置之间，所述移动输送系统包含一个卷筒、第一条软管和第二条软管，所述第一条软管和第二条软管在不同的收集区域沿缠绕方向缠绕在所述卷筒上，所述第一条和第二条软管在所述卷筒内部的内端头相连，外端头露在外面； b)同时拉出所述两条软管，在所述船与第二位置之间建立一条输送通道，其中，第一条软管的外端头与所述船相连，第二条软管的外端头与所述第二位置相连； C)通过所述输送通道输送流体，其特征在于，通过在所述卷筒上施加与缠绕方向相反的扭矩，所述两条软管在流体输送过程中处于受拉状态。30.根据权利要求29所述的输送方法，其特征在于，所述移动输送系统还包含一个耦合器，所述耦合器有两个开口，面向所述缠绕方向，与所述两条软管的内端头相连。31.根据权利要求29所述的输送方法，其特征在于，还包含在流体输送过程中牵拉所述外端头使其远离所述卷筒。32.根据权利要求29所述的输送方法，其特征在于，还包含沿与所述缠绕方向相反的方向旋转卷筒，同时将所述两条软管收起。33.根据权利要求29所述的输送方法，其特征在于，还包含将所述移动输送系统保存在远离海浪和水流的安全地方。
【文档编号】B63B22/02GK105899428SQ201480068642
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月12日
【发明人】刘学杰
【申请人】刘学杰