NO334527B1 - Væskelagringsanlegg - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører et undersjøisk lagringsanlegg for en kryogenisk væske. Det oppfinneriske anlegg innbefatter et fundament (14) som hviler direkte på sjøbunnen (16), en undersjøisk celle (18) for lagring av den kryogeniske væske og kryogeniske væskeleveranseledninger (22) og væskeutløpsledninger (24). Den foran nevnte lagercelle (18) innbefatter et tett ytre kammer (40) og en dampbarriere (60) som er innrettet inne i det ytre kammer (40) og som avgrenser et vanntett rom. Enn videre er et atskillelsesrom (70) innrettet mellom det ytre kammer (40) og dampbarrieren (60). Lagercellen (18) innbefatter også avstandsstykker (80) som er innrettet i nevnte rom (70) og som holder kammeret (40) og dampbarrieren (60) i en avstand fra hverandre. Oppfinnelsen kan brukes for lagring av flytende naturgass.

Description

WESKELAGRINGSANLEGG

Den foreliggende patentsøknad angår et undersjøisk lagringsanlegg for å lagre en kryogenisk væske som definert i innledningen i krav 1.

Anlegg for å lagre flytende naturgass på land er kjent.

Slike anlegg innbefatter lagerceller som har en ytre kapsling laget av betong, innen hvilken der er plassert en selvbærende lagertank for flytende naturgass, laget av spe-sialstål (9% nikkel, rustfritt stål).

Et rom er dannet mellom den ytre kapslings vegger og lagertanken for å huse en termiske isolasjon. Denne isolasjon kan for eksempel være perlitt, glass-skum, etc. Dette rom gjør at varmetapet mellom de ytre atmosfæriske omgivelser, hvis temperatur kan være mellom -25°C og +50°C, og den flytende naturgassen hvis temperatur er - 163°C, minimeres. Dette ringformede roms dimensjoner er generelt i størrelsesorden én meter.

En slik tank er ikke direkte passende for undervannsbruk fordi lagercellens betongkapsling ikke er fullstendig væsketett, og det er mulig for vann å trenge inn gjennom denne kapsling gjennom mikrosprekker.

Dokument US 4.188.157 beskriver et lagringsanlegg for kryogenisk væske. Dette anlegg innbefatter en flerhet undersjøiske lagerceller.

Lagringsanlegget beskrevet i US 4.188.157 innbefatter et fundament plassert på havbunnen, og på dette hviler et sett med ytre betongkapslinger som huser lagertanker for flytende naturgass (LNG).

Tankene er av typen med doble vegger. Disse vegger innbefatter betonglag og stållag og avgrenser et ringformet isolasjonsrom hvori termisk isolering er plassert.

Mellom hver ytre innkapsling og den korresponderende tank er det et ringformet rom med stor tykkelse.

Vann sirkuleres gjennom rommet mellom betongkapslingen og lagertanken for å bibe-holde en konstant temperatur i dette ringformede rommet. For dette formål kommuni-serer rommet mellom betongkapslingen og lagertanken fritt med utsiden.

Den foreliggende oppfinnelse foreslår et undersjøisk lagringsanlegg for flytende naturgass, som har en enkel og økonomisk oppbygning.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et undersjøisk lagringsanlegg for lagring av kryogenisk væske, spesielt flytende naturgass, idet lagringsanlegget er av typen som innbefatter: en plate som virker som et fundament og som hviler på sjøbunnen; minst én undersjøisk lagercelle for lagring av den kryogeniske væsken hvor denne lagercelle er forbundet med platen som virker som et fundament; minst én bæresøyle som stiger opp fra lagercellen til over vannivå; en plattform, spesielt en produksjonsplattform for flytende gass, montert på bæresøylen; og tilførselsrør og utløpsrør for kryogenisk væske som løper mellom lagercellen og plattformen, hvor lagercellen innbefatter en lukket ytre kapsling laget av betong, en dampbarriere anordnet inne i den ytre kapslingen og som utgjør et vanntett rom, hvor den ytre kapslingen og dampbarrieren avgrenser et første ringformet rom mellom seg, hvor lagercellen innbefatter avstandsstykker anordnet i nevnte første ringformede rom som holder kapslingen og dampbarrieren i litt avstand fra hverandre, hvor anlegget innbefatter dreneringsmidler tilpasset for å drenere ut eventuelt vann som måtte komme inn i og samle seg opp i nevnte første rom, hvor den innbefatter en selvbærende lagertank for kryogenisk væske, og hvor lagertanken og dampbarrieren avgrenser et andre atskillelsesrom hvori termisk isolasjon er plassert.

Utførelser av lagringsanlegget i henhold til oppfinnelsen er indikert i de uselvstendige krav 2 til 11.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ved å lese den etterfølgende beskrivelse som bare er gitt for å eksemplifisere og er laget med henvisning til de medfølgende tegninger hvori: Figur 1 er et skjematisk sideriss av et lagringsanlegg for flytende naturgass i henhold til oppfinnelsen; Figur 2 er et tverrsnitt ved II-II i figur 1; Figur 3 er et tverrsnitt av en lagringscelle for flytende naturgass i anlegget i henhold til oppfinnelsen hvor snittet er tatt ved IV-IV i figur 2; Figur 3a er forstørret riss av detalj HIA i figur 3; Figur 4 er et forstørret riss av detalj IV i figur 3; Figur 5 er et tverrsnitt av detalj V i figur 4;

Figur 5A er et forstørret riss av detalj VA i figur 5; og

Figurene 6 og 7 er forstørrede detaljerte riss av deler av lagringscellen i figur 3.

Figur 1 viser et anlegg for produksjon og undersjøisk lagring av flytende naturgass, idet anlegget er angitt ved henvisningstallet 2.

Anlegget 2 innbefatter i hovedsak et lagringssett 4 og en produksjons- og overførings-plattform 6. Plattformen 6 er av kjent konstruksjon.

Pa plattformen 6 er det på den ene side anordnet et anlegg 8 for å gjøre naturgassen flytende, og på den annen side et anlegg 10 for overføring av flytende naturgass.

Anlegget 8 for å gjøre naturgass flytende er konstruert for å flytendegjøre naturgass i gasstilstand som kommer fra en gasskilde, for eksempel et naturgassreservoar (ikke vist).

Overføringsanlegget 10 for den flytende naturgassen er konstruert for å overføre flytende gass til et transportskip 12, for eksempel en metantanker. Dette anlegg 10 kan innbefatte en bom 13A langs hvilken der løper et stivt rør 13B som er forbundet med en fleksibel slange 13C for tilkopling til transportskipet 12.

Anlegget 2 innbefatter et fundament 14. Lagringssettet 4 er plassert på dette fundamentet 14 til plattformen 6, og dennes underdel hviler direkte på havbunnen 16. Lagringssettet 4 innbefatter seks lagerceller 18 for flytende naturgass og seks plattform-bæresøyler 20 (andre antall og anordninger av lagerceller kan tenkes).

De seks lagercellene 18 er anordnet i to rekker a tre celler og hviler på fundamentet 14.

Anlegget 2 er også utstyrt med forbindelsesrør. Disse rør innbefatter tilførselsrør 22 som fører fra anlegget 8, hvor gassen gjøres flytende, og til lagercellene 18, og ut- løpsrør 24 som fører fra lagercellene 18 og til overføringsanlegget 10. Tilførselsrørene 22 er konstruert for å fylle lagercellene med flytende naturgass.

Som vist i figur 1, innbefatter hvert tilførselsrør 22 en vertikal seksjon 22A, og hvert utløpsrør 24 innbefatter en vertikal seksjon 24A.

Som vist i figur 3, utgjøres fundamentet 14 av et nettverk vertikale vegger som danner en kvadratisk eller rektangulær nettformet konstruksjon 30 som understøttes av en plate 32. Pa denne måte avgrenser fundamentet 14 en flerhet rom 36 som er konstruert for å huse ballast, for eksempel sand 38 eller jernmalm.

Lagercellene 18 er festet til fundamentet 14.

Hver bæresøyle 20 er et stålrør eller betongrør som løper fra ytterdelen av den øvre del av lagercellen 18 og vertikalt oppover til over vannlinjen.

Som vist i figur 2 er hver av bæresøylene 20 anordnet på den respektive lagercelle 18 på en side av denne lagercelle 18, idet denne side er den motsatte side av en lagercelle 18 i den tilstøtende rekke. Således er bæresøylene 20, sett i plan, meget langt fra hverandre og dette gir plattformen 6 god stabilitet.

Figur 3 viser mer detaljert en lagercelle 18 for flytende naturgass i henhold til oppfinnelsen.

Lagercellen 18 innbefatter en ytre betongkapsling 40, fortrinnsvis laget av forspent betong, som danner lagercellens 18 utvendige overflate. Kapslingen 40 utgjør en beskyttende og nesten vanntett kapsling; sjøvann kan i virkeligheten trenge gjennom veggen. Kapslingen 40 oppviser rotasjonssymmetri om en vertikal akse X-X og innbefatter et nedre parti 42, et midtparti 44 og et øvre parti 46.

Midtpartiet har den generelle form av en hul sylinder med sirkulært tverrsnitt, og det øvre partiet danner en hvelving i form av et kulesegment.

Lagercellen 18 innbefatter videre en dampbarriere 60 som forsegler lagercellen 18 fullstendig. Denne dampbarriere 60 er dannet av to lag tynnplate i karbonstål som strekker seg en viss avstand fra kapslingens 40 innvendige overflate og avgrenser et første ringformet rom 70. Det ringformede rommet 70 innbefatter et horisontalt nedre parti, et vertikalt ringformet midtparti og et øvre parti 76. Bredden av det ringformede rommet 70 er i størrelsesorden 5 til 20 mm.

Avståndsstykker 80 i form av strenger av plast, spesielt varmeherdende plast, er anordnet i dette første rommet 70.

Avståndsstykkene 80 innbefatter strenger 82 anordnet horisontalt og radielt i forhold til akse X-X i det nedre partiet 72.

Avstå ndsstykkene 80 innbefatter også strenger 84 som strekker seg i rommets midtparti 74. Strengene 84 er anordnet vertikalt og strekker seg over hele midtpartiets 74 høyde. Strengene 84 er jevnt fordelt (se figur 5).

Avstå ndsstykkene 80 danner dreneringsrom 88 (ref. figur 5) som er konstruert som avløp for sjøvannet som muligens kan komme inn via kapslingens 40 vegger mot lensebrønnen 50. Disse dreneringsrom er fri for materiale. Således er dampbarrieren 60 beskyttet mot korrosjon forårsaket av sjøvann som kan komme inn via kapslingens 40 vegger. Dampbarrierens 60 tykkelse kan derfor reduseres til et minimum. Den kan være i størrelsesorden 4 til 8 mm, og det vil ikke være behov for å tilveiebringe til-leggstykkelse for å kompensere for korrosjon.

Denne beskyttelsen av dampbarrieren 60 mot korrosjon tillater at den termiske isolasjon som er plassert i det ringformede rom 100, beskyttes mot inntrengning av sjø-vann.

En periferikanal strekker seg langs lagercellens 18 nedre parti 42 og tillater at vann

som måtte komme fra dreneringsrom mene samles opp. Én eller flere dreneringskum-mer er tildannet i det nedre partiet 42 på linje med det ringformede isolasjonsrommet 100 og vertikalt på linje med søylen 20. Denne utformingen tillater at en lensepumpe 52 installeres gjennom en kanal 53 som befinner seg inne i søylen og som går opp til overflateplattformen. Lensepumpevedlikehold forenkles således fordi disse pumper kan løftes direkte opp gjennom de tilknyttede rør.

Som et alternativ kunne lensebrønnen 50 ha form av en trakt som ville tillate det dre-nerte vann å samles opp ved et nøyaktig punkt i lagercellens 18 nedre parti 42.

En tank 90 som inneholder flytende naturgass 92, er plassert inne i lagercellen 18. Tanken 90 har en hul sylindrisk form og er åpen i toppen. Den selvbærende sylindris-ke tanken 90 er for eksempel laget av spesielt kuldebestandig stål. Sammen med lagercellens dampbarriere 60 avgrenser den et andre atskillelsesrom 100 hvori den nød-vendige termiske isolasjon er plassert. Dette atskillelsesrom 100 innbefatter et sylindrisk nedre parti 102 og et ringformet midtparti 104. Bredden av atskillelsesrom-met vil være i størrelsesorden én meter.

Lagercellen 18 innbefatter termiske isolasjonsmidler 110. Disse termiske isolasjons-midlene 110 innbefatter stive skumglasspaneler 112 anordnet i det nedre partiet 102 til det andre rommet, og perlitt 114 plassert i midtpartiet 104.

De termiske isolasjonsmidler 110 innbefatter videre en sirkelformet plate 116 (se figur 3 og 4) som strekker seg over tankens 90 åpning. Den sirkelformede platen 116 er laget av en aluminiumskonstruksjon som ikke er ugjennomtrengelig for naturgassen. Platen 116 er avhengt i kapslingens 40 hvelving 46 ved hjelp av stenger 118. Når tanken 90 er full, er platen cirka 50 cm over den øvre overflate til den flytende naturgassen. En termisk isolasjon 120, for eksempel perlitt eller glassfiber eller steinull, er plassert på platen 116 for å utgjøre en isolerende plate som beskytter det øvre rommet (halvkuleformet hatt) fra den lave temperatur og for å redusere varmetap.

En ringformet spalte 124 gjenstår mellom platen 116 og tanken 90, og dette tillater at gasstrykkene mellom tankenes 90 frie volum og resten av lagercellen 18 utliknes.

Det bør bemerkes at midlene for å isolere lagercellen 18 er valgt slik at når tanken 90 er full av flytende naturgass, så er temperaturen ved kapslingens 40 utvendige overflate meget nær sjøvannets temperatur pluss/minus én eller to grader.

Som vist i figurene 1, 4 og 5 innbefatter hver lagercelle et individuelt sett med tilfør-selsrør 22 og utløpsrør 24.

Med andre ord er det i hver bæresøyle 20 anordnet ett eller flere tilførselsrør 22, ett eller flere utløpsrør 24, og de andre rør som tillater at lagringsanlegget fungerer, som for eksempel de som tillater at gassen som kommer fra fordampning av LNG, kan av-gis. Rørene 22, 24 løper gjennom kapslingen 40 og cellens 18 termiske isolasjon så langt som til bunnen av tanken 90.

Seksjonene 22A, 24A av tilførselsrørene og utløpsrørene løper vertikalt gjennom bæ-resøylene 20, og gjør det således mulig å forenkle vedlikehold av pumpene for den flytende naturgass. Dette er fordi pumpene således kan løftes direkte opp gjennom utløpsrørene.

I tillegg beskytter bæresøylene 20 disse rør mot tilfeldige støt, dynamiske påkjenning-er på grunn av virvler og strømningen og de danner fangbeholder for eventuell lekka-sje av flytende naturgass innen disse bæresøyler.

Endelig er disse bæresøylers 20 diameter i størrelsesorden 5 til 10 meter og bæresøy-len har utlufting til atmosfæren. Således er det enkelt å vedlikeholde tilførselsrørene 22 og utløpsrørene 24 samt lagercellen 18 fordi bæresøylen 20 gir adgang for vedlike-holdsutstyr og tillater menneskelig inngrep.

Som et alternativ innbefatter lagercellen 18 midler for å lage en beskyttende atmo-sfære i det første separasjonsrommet 70. Disse midler innbefatter, for eksempel, et inertgassreservoar som er forbundet med separasjonsrommet 70 ved hjelp av en pumpe og et rør.

Ringrommet 70 kan således fylles med en inertgass, som for eksempel nitrogen, og dette gjør det mulig å redusere korrosjon av dampbarrieren 60 enda mer.

I tillegg kan det første ringformede rommet være utstyrt med midler for å detektere defekt lekkasjetetthet i dampbarriere 60. Disse midler innbefatter for eksempel en gassføler som føler gassen som er lagret i tanken, slik som CH4.

Som et alternativ innbefatter disse deteksjonsmidler en trykkføler eller trykkforand-ringsføler som måler trykket eller trykkforandringen i det ringformede rommet 70. Denne føleren gir en alarm hvis en trykkterskel eller trykkforandringsterskel overskri-des. Deteksjonsmidlene kan også innbefatte en metaninnholdsføler hvis anlegget er utstyrt med midler for å fylle det ringformede rommet 70 med en beskyttende atmo-sfære.

På denne måten er det mulig å detektere defekt lekkasjetetthet i dampbarrieren 60.

Dreneringsbrønnen eller dreneringsbrønnene er utstyrt med vannivåfølere slik at len-sepumpene kan slås på automatisk.

Som et videre alternativ innbefatter anlegget tilleggsbæresøyler (ikke vist). Disse søy-ler tjener til å stabilisere plattformen 6 og løper enten fra fundamentet 14 mot plattformen 6 eller fra lagercellene 18 mot plattformen 6.

Claims (11)

1. Undersjøisk lagringsanlegg for lagring av kryogenisk væske, spesielt flytende naturgass, idet lagringsanlegget er av typen som innbefatter: - en plate (14) som virker som et fundament og som hviler på sjøbunnen (16); - minst én undersjøisk lagercelle (18) for lagring av den kryogeniske væsken hvor denne lagercelle (18) er forbundet med platen (14) som virker som et fundament; - minst én bæresøyle (20) som rager opp fra lagercellen (18) til over vann-nivå; - en plattform (6), spesielt en produksjonsplattform for flytende gass, montert på bæresøylen (20); og - tilførselsrør (22) og utløpsrør (24) for kryogenisk væske som løper mellom lagercellen (18) og plattformen (6), karakterisert vedat lagercellen (18) innbefatter en lukket ytre kapsling (40) laget av betong, en dampbarriere (60) anordnet inne i den ytre kapslingen (40) og som utgjør et vanntett rom, ved at den ytre kapslingen (40) og dampbarrieren (60) avgrenser et første ringformet rom (70) mellom seg, ved at lagercellen (18) innbefatter avstandsstykker (80) anordnet i nevnte første ringformede rom (70) som holder kapslingen (40) og dampbarrieren (60) i litt avstand fra hverandre, ved at anlegget innbefatter dreneringsmidler (50) tilpasset for å drenere ut eventuelt vann som måtte komme inn i og samle seg opp i nevnte første rom (70), ved at den innbefatter en selvbærende lagertank (90) for kryogenisk væske, og ved at lagertanken (90) og dampbarrieren (60) avgrenser et andre atskillelsesrom (100) hvori termisk isolasjon (110) er plassert.

2. Lagringsanlegg ifølge krav 1,karakterisert vedat dre-neringsmidlene innbefatter én eller flere lensebrønner (50) tildannet i den ytre kapslings (40) nedre parti (42), og ved at lensebrønnen (50) er forbundet med vannlensemidler (52, 54).

3. Lagringsanlegg ifølge et hvilket som helst av kravene log2,karakterisert vedat dampbarrieren (60) er laget av en metalltynn-plate, spesielt en laget av standard karbonstål uten spesielle lavtemperaturegenskaper.

4. Lagringsanlegg ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3,karakterisert vedat den selvbærende lagertank er laget av spesial-stål med lavtemperaturegenskaper (9% nikkelstål eller rustfritt stål).

5. Lagringsanlegg ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4,karakterisert vedat den termiske isolasjon er perlitt (114) eller glassull (112).

6. Lagringsanlegg ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5,karakterisert vedat avstå ndsstykkene (80) er laget plast, spesielt varmeherdende plast.

7. Lagringsanlegg ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat det innbefatter minst to lagerceller (18) og ved at det for hver lagercelle (18) innbefatter en bæresøyle (20).

8. Anlegg ifølge krav 7,karakterisert vedat anlegget (2) for hver av lagercellene (18) innbefatter et sett rør som innbefatter minst ett individuelt tilførselsrør (22) og ett individuelt utløpsrør (24) for denne lagercelle (18) og ved at hvert sett løper innvendig langs den respektive bære-søyle (20).

9. Anlegg ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat bæresøylen (20) på minst én av lagercellene (18) er anordnet på en motsatt side av lagercellen (18) i forhold til minst én annen lagercelle (18).

10. Anlegg ifølge et hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat det videre innbefatter et overføringsanlegg (10) som er konstruert for å overføre kryogenisk væske fra plattformen (6) og til et transportskip (12).

11. Anlegg ifølge krav 10,karakterisert vedat overførings-anlegget (10) innbefatter en bom (13A) som kan bevege seg i forhold til plattformen (6) og stive rør (13B) anordnet langs denne bom (13A) sammen med et sett fleksible rør (13C) montert på enden av de stive rør (13B), og ved at de fleksible rør (13C) er konstruert for å forbindes med transportskipet (12).