特許 7147117 浮体式生産設備のユーティリティラインおよびその敷設方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】浮体式生産設備のユーティリティラインおよびその敷設方法

(51)【国際特許分類】

   B63B 35/44 20060101AFI20220928BHJP

   B63B 73/00 20200101ALI20220928BHJP

   B63B 15/00 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

B63B35/44 C

B63B73/00

B63B15/00 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018087254

(22)【出願日】2018-04-27

(65)【公開番号】P2019189181

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-01-28

(73)【特許権者】

【識別番号】518144045

【氏名又は名称】三井Ｅ＆Ｓ造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】井上 直

(72)【発明者】

【氏名】上田 友生

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－９５０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１００３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０１３４１２２（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０８９１０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭５１－１３３８２１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１１７７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６２０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５４７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】橋本元信，本橋賀津彦，洋上プラントにおける配管解析，洋上プラント・船舶・海洋技術，日本，日本工業出版，2014年02月，Vol.56, No.3，pp.98-103，ISSN:0385-9894

【文献】中西啓，榊原雄人，ＦＰＳＯの配管設計留意点，配管設計の実務 最適設計のための基礎知識，日本，日本工業出版，2005年02月，Vol.47, No.3，pp.44-49，ISSN:0385-9894

【文献】HWANG, Ji-Hyun, ROH, Myung-Il, LEE, Kyu-Yeul，Integrated engineering environment for the process FEED of offshore oil and gas production plants，Ocean Systems Engineering，KR，Techno-Press，2012年03月，Vol.2，No.1，pp.49-68，DOI:10.12989/ose.2012.2.1.049，ISSN:2093-677X(oniline),2093-6702(print)

【文献】SAMIE, Naeim Nouri，Disciplines Involved in Offshore Platform Design，Practical Engineering Management of Offshore Oil and Gas Platforms，NL，Elsevier Inc.，2016年，pp.87-138,167-184，ISBN:978-0-12-809331-3

【文献】MUELLER, Wayne, ROOBAERT, Norb，Standardization adds value to FPSO topsides，Offshore Magazine，米国，Endeavor Business Media, LLC，[online]，2008年，[検索日 2019.06.05]，インターネット:<URL：https:www.offshore-mag.com/business-briefs/equipment-engin

【文献】TANAKA, Shigeru, TAKANO, Kotaro，NEXT GENERATION HULL-PLATFORM "NOAH-FPSO HULL" BASED ON MODULAR DESIGN AND CONSTRUCTION CONCEPT，Proceedings of the ASME 2017 36th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering，ノルウェー，ASME，2017年06月

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｂ ３５／４４，７３／００，１５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端に接続部を有する所定長さの第１ピースメイン配管と、
その先端に、生産設備のユーティリティラインとの接続を行う接続部を備えるブランチ配管が分岐するとともに両端に接続部を有する所定長さの第２ピースメイン配管とを備え、
前記第１ピースメイン配管および前記第２ピースメイン配管を複数組み合わせて船長方向に接続してユーティリティラインのメイン配管が構成される
ことを特徴とする生産設備を備える洋上浮体構造物のユーティリティライン。

【請求項2】

前記メイン配管が、船幅方向に複数列配置され、前記ブランチ配管の船幅方向長さが、前記ブランチ配管の生産設備との接続部の船幅方向位置が同じとなるように、前記複数列の位置に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載のユーティリティライン。

【請求項3】

前記メイン配管が、船幅方向に複数列配置され、前記ブランチ配管の前記第２ピースメイン配管からの長手方向における分岐位置が、前記複数列の位置に応じて異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のユーティリティライン。

【請求項4】

前記メイン配管が、船体中央部に沿って敷設されることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のユーティリティライン。

【請求項5】

前記第１および第２ピースメイン配管の長さが、船体構造のフレームスペース長さの倍数であることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のユーティリティライン。

【請求項6】

前記ブランチ配管がクランク形状を呈し、前記第２ピースメイン配管から高さ方向に分岐し、その後、水平方向に延出するとともに、その先端において高さ方向に向けられることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載のユーティリティライン。

【請求項7】

前記ブランチ配管がＬ字形状を呈し、記第２ピースメイン配管から高さ方向に分岐し、その後、水平方向に延出することを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載のユーティリティライン。

【請求項8】

前記ブランチ配管が、複数のピースに分割可能であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のユーティリティライン。

【請求項9】

前記ブランチ配管の分割位置が、前記第２ピースメイン配管から高さ方向に延出する位置に設けられることを特徴とする請求項８に記載のユーティリティライン。

【請求項10】

前記ブランチ配管の分割位置が、前記水平方向に延出する位置に設けられることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のユーティリティライン。

【請求項11】

前記接続部の接続に、フランジ継手、スリーブ継手、ねじ込み継手、クランプ継手、食い込み継手、突合せ溶接の何れか１つが使用されることを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載のユーティリティライン。

【請求項12】

請求項１～１１の何れか１項に記載のユーティリティラインを備えることを特徴とする生産設備を備える洋上浮体構造物。

【請求項13】

両端に接続部を有する所定長さの第１ピースメイン配管と、その先端に接続部を備える
ブランチ配管が分岐するとともに両端に接続部を有する所定長さの第２ピースメイン配管とを複数組み合わせて船長方向に接続してユーティリティラインのメイン配管を構成し、
前記ブランチ配管の接続部の位置を、船長方向の何れの位置においても、その高さおよび船幅方向位置を同じにすることを特徴とする生産設備を備える洋上浮体構造物のユーティリティライン敷設方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）などの浮体式生産設備に敷設されるユーティリティラインに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）などの洋上浮体構造物では、モジュール化した石油生産のための各種生産設備が上甲板上に配置される。生産設備は、一般的に船体中心付近において船体長手方向に沿って敷設されたパイプラックを挟んでその両側に配置される（特許文献１）。生産設備には、船体に設けられたユーティリティ設備から各種ユーティリティ（清水、圧縮空気、窒素ガス、燃料油、海水等）がパイプラック下に敷設された配管（ライン）を通して供給される。ユーティリティラインは、予め設定された取合点において生産設備に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５４７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えばＦＰＳＯのような、生産設備を備える洋上浮体構造物の建造では、多くの場合、ユーティリティ設備を含む船体は造船所において建造され、生産設備の設計は船体設計および船体建造と並行して行われる。そして生産設備は、別のインテグレーションヤードにて船体に搭載され、船体側のユーティリティラインとは予め設定された取合点において接続される。しかし、生産設備には多くの場合、設計変更がともない、これに合わせて船体側のユーティリティラインの設計、配置も変更する必要が生じる。

【0005】

本発明は、生産設備を備える洋上浮体構造物の建造において、生産設備の設計変更に合わせて船体側ユーティリティラインの設計、配置の変更を簡便、迅速、低コストで行うことを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の生産設備を備える洋上浮体構造物のユーティリティラインは、両端に接続部を有する所定長さの第１ピースメイン配管と、その先端に接続部を備えるブランチ配管が分岐するとともに両端に接続部を有する所定長さの第２ピースメイン配管とを備え、第１ピースメイン配管および第２ピースメイン配管を複数組み合わせて船長方向に接続してユーティリティラインのメイン配管が構成され、船長方向の何れの位置においても、その高さおよび船幅方向の位置が同じであるブランチ配管の生産設備との接続部が少なくとも１つ設けられることを特徴としている。

【0007】

メイン配管は、例えば船幅方向に複数列配置され、ブランチ配管の船幅方向長さは、ブランチ配管の生産設備との接続部の船幅方向位置が同じとなるように、複数列の位置に応じて異なる。また、ブランチ配管の第２ピースメイン配管からの長手方向における分岐位置は、複数列の位置に応じて異なってもよい。

【0008】

メイン配管は、例えば船体中央部に沿って敷設される。第１および第２ピースメイン配管の長さは、船体構造のフレームスペース長さの倍数であることが好ましい。ブランチ配管は、例えばクランク形状を呈し、第２ピースメイン配管から斜め方向を含む高さ方向に分岐し、その後、水平方向に延出するとともに、その先端において高さ方向に向けられる。また、ブランチ配管は、例えばＬ字形状を呈し、記第２ピースメイン配管から斜め方向を含む高さ方向に分岐し、その後、水平方向に延出する。

【0009】

ブランチ配管は、例えば複数のピースに分割可能である。このとき、ブランチ配管の分割位置は、例えば第２ピースメイン配管から高さ方向に延出する位置に設けられる。また、ブランチ配管の分割位置は、例えば水平方向に延出する位置に設けられてもよい。接続部の接続には、例えばフランジ継手、スリーブ継手、ねじ込み継手、クランプ継手、食い込み継手、突き合わせ溶接等の何れか１つが使用されてもよい。

【0010】

本発明の生産設備を備える洋上浮体構造物は、上記の何れかに記載のユーティリティラインを備えることを特徴としている。

【0011】

本発明の生産設備を備える洋上浮体構造物のユーティリティライン敷設方法は、両端に接続部を有する所定長さの第１ピースメイン配管と、その先端に接続部を備えるブランチ配管が分岐するとともに両端に接続部を有する所定長さの第２ピースメイン配管とを複数組み合わせて船長方向に接続してユーティリティラインのメイン配管を構成し、ブランチ配管の生産設備との接続部の位置を、船長方向の何れの位置においても、その高さおよび船幅方向位置を同じにすることを特徴としている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、生産設備を備える洋上浮体構造物の建造において、生産設備の設計変更に合わせて船体側ユーティリティラインの設計、配置の変更を簡便、迅速、低コストで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の本実施形態のＦＰＳＯに搭載される生産設備モジュールの配置を示す平面図である。

【図2】センターラインＣＬを中心とする船体甲板上に搭載される生産設備とユーティリティラインの配置を示す部分横断面図である。

【図3】パイプラック下に敷設された、本実施形態のユーティリティラインの構造を示す斜視図である。

【図4】ブランチ配管長さの異なる第２ピースメイン配管の斜視図である。

【図5】ブランチ配管長さの異なる第２ピースメイン配管の模式的な横断面図である。

【図6】第２ピースメイン配管の長さと、ブランチ配管接続部とフレーム位置との関係を示す平面図である。

【図7】第１変形例の第２ピースメイン配管の模式的な横断面図である。

【図8】第２変形例の第２ピースメイン配管の模式的な横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）に搭載される生産設備モジュールの配置を示す平面図であり、図２は、センターラインＣＬを中心とする船体甲板上に搭載される生産設備とユーティリティラインの配置を示す部分横断面図である。

【0015】

本実施形態の浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）１０は、船体１２内に貯油タンク（不図示）を備え、貯油タンク上方の上甲板１４上には、石油等を生産するための生産設備をモジュール化した生産設備モジュール１６を多数搭載する。生産設備モジュール１６は、上甲板１４上において、船体１２のセンターラインＣＬを挟んだ両舷側に配置され、センターラインＣＬを挟んだ生産設備モジュール１６の間には、センターラインＣＬに沿ってパイプラック１８が配置される。

【0016】

船体１２内には、ユーティリティ設備（不図示）が設けられ、各種ユーティリティ（清水、圧縮空気、窒素ガス、燃料油、海水等）が、各パイプライン（ユーティリティライン）を通してそれぞれの生産設備モジュール１６へ各々供給される。船体１２側のユーティリティライン２０は、船体１２側に設けられた配管サポート１８Ａ上に敷設される。なお、図２に示される破線Ａよりも下側が船体１２側に対応し、船体１２内に収められるユーティリティ設備とともに造船所において建造される。また、破線Ａよりも上側が生産設備に対応し、船体１２建造後、例えばインテグレーションヤードにおいて船体１２の上甲板１４上に搭載される。

【0017】

図２に示されるように、船体１２側には、生産設備モジュール１６を搭載するためのスツール１６Ａや、船体１２側のユーティリティライン２０とこれを搭載する配管サポート１８Ａ等が造船所において設置される。その後、インテグレーションヤードにおける生産設備の建造において、各生産設備モジュール１６がスツール１６Ａに搭載され、各生産設備モジュール１６と船体１２側のユーティリティライン２０とを連絡する生産設備のユーティリティライン２２が船体側のユーティリティライン２０に接続される。

【0018】

図３は、配管サポート１８Ａに敷設された、本実施形態のユーティリティライン２０の構造を示す斜視図である。

【0019】

各ユーティリティライン２０のメイン配管２４は、図３に示されるように船長方向に沿って配管サポート１８Ａ上に敷設される。メイン配管２４は、メイン配管２４から分岐するブランチ配管３０、およびこれに接続される生産設備のユーティリティライン２２を通して各生産設備モジュール１６に接続され、各種ユーティリティが供給される。

【0020】

本実施形態において、ユーティリティライン２０のメイン配管２４は、所定の長さを単位とする２数種類のピースメイン配管、すなわち第１、第２ピースメイン配管２６、２８を繋ぎ合わせて構成される。第１、第２ピースメイン配管２６、２８は、それぞれ両端にフランジ等の接続部２６Ａ、２８Ａが設けられる所定の長さのパイプから構成され、第２ピースメイン配管２８は、更にパイプの途中から分岐するブランチ配管３０を備える。また、ブランチ配管３０の先端にはフランジ等の接続部３０Ｆが設けられる。メイン配管２４は、生産設備の設計に合わせて、第１ピースメイン配管２６と第２ピースメイン配管２８を適宜組み合わせ、船長方向に接続することで提供される。

【0021】

本実施形態において、ブランチ配管３０は略クランク形状を呈し、第２ピースメイン配管２８本体の側面から垂直に分岐した後（ブランチ配管基部３０Ａ）、第２ピースメイン配管２８本体の軸方向に垂直な方向に曲げられ（ブランチ配管水平部３０Ｂ）、更に第２ピースメイン配管２８の本体側面から分岐した方向と同じ方向に曲げられる（ブランチ配管先端部３０Ｃ）。

【0022】

第２ピースメイン配管２８は、ブランチ配管基部３０Ａが上方を向くように、センターラインＣＬに沿って配管サポート１８Ａの中央架台１８０に取り付けられる。このときブランチ配管水平部３０Ｂは船体１２の幅方向に沿って水平に配置され、ブランチ配管先端部３０Ｃは、接続部３０Ｆを上方に向けて配置される。なお、ブランチ配管水平部３０Ｂのブランチ配管先端部３０Ｃ側は、その水平が維持されるように配管サポート１８Ａの側方架台１８２に取り付けられる。

【0023】

本実施形態では、ブランチ配管３０の接続部３０Ｆが配置される高さ、および船幅方向の位置を、船長方向に拘わらず予め決定しており、ブランチ配管基部３０Ａとブランチ配管先端部３０Ｃの長さ、およびブランチ配管水平部３０Ｂの長さは、これらの高さ、位置に合わせて予め決定されている。すなわち、図３の破線で示されるように、ブランチ配管３０の接続部３０Ｆの船長方向の位置は、第２ピースメイン配管２８の接続される位置を船長方向に移動することにより変更できる。なお、取合点の船長方向の位置の自由度はピースメイン配管の長さによって制御できる。

【0024】

すなわち、本実施形態によれば、生産設備の設計・施工では、生産設備のユーティリティライン２２の接続位置を、これら予め設定された高さ、船幅方向位置に合わせて設計・施工すればよく、その一方で、船体１２側では、生産設備で設計変更があった場合、第１、第２ピースメイン配管２６、２８の一部の配置を、変更があった生産設備に合わせて変更するだけで対応ができる。

【0025】

なお、図４、図５は、メイン配管２４が船幅方向に複数配置される場合の第２ピースメイン配管２８の構成を説明する図である。図４は、各第２ピースメイン配管２８の斜視図であり、図５は、模式的な横断面図である。

【0026】

通常、様々な種類のユーティリティが、各生産設備モジュール１６へと供給されるため、配管サポート１８Ａには、複数のユーティリティに対応する複数のメイン配管２４が、船幅方向に並べられて船長方向に沿って敷設される。そのため、メイン配管２４の船幅方向の位置により、予め設定された接続部３０Ｆの船幅方向位置までの距離が異なる。そのため、本実施形態では、メイン配管２４が配置される接続部３０Ｆからの距離に合わせて、ブランチ配管水平部３０Ｂの長さが異なる第２ピースメイン配管２８を予め複数用意する。

【0027】

また、並列する複数の第２ピースメイン配管２８において、同じ位置でブランチ配管３０が分岐すると、ブランチ配管水平部３０Ｂおよびブランチ配管先端部３０Ｃ（接続部３０Ｆ）の取り合いができない。そのため本実施形態では、ブランチ配管水平部３０Ｂの長さが異なる第２ピースメイン配管２８では、ブランチ配管３０の長手方向の分岐位置を異ならせることで、並列するパイプ同士の間での取合いの問題の発生を防止している。

【0028】

図４では、３つの第２ピースメイン配管２８が並設される場合の例を示し、予め設定された接続部３０Ｆの位置に近い側の第２ピースメイン配管２８から第２ピースメイン配管２８０、２８１、２８２とし、そのブランチ配管水平部３０Ｂをブランチ配管水平部３００、３０１、３０２として示す。図５（ａ）は、図４のブランチ配管水平部３００の位置での模式的横断面図、図５（ｂ）は、ブランチ配管水平部３０１の位置での模式的横断面図、図５（ｃ）は、ブランチ配管水平部３０２の位置での模式的横断面図に対応する。

【0029】

また、本実施形態では、図６の平面図に示されるように、第１、第２ピースメイン配管２６、２８の長さＬを、船体構造のフレームスペース長さＴの倍数とし、接続部２６Ａ、２８Ａが位置する取合点の位置をフレームＦＲに合わせて設けることができる。これにより、取合点がフレーム上になくとも、同構成によれば、取合点がフレームスペースと同じピッチで変更可能であるため、配置図上、取合点が配置可能な位置を直ぐに特定することができる。また、生産設備側と船体側との意思疎通を取り易い。

【0030】

以上のように、本実施形態によれば、ＦＰＳＯの建造過程において、生産設備の設計変更が発生しても、これに合わせて船体側ユーティリティラインの設計、配置の変更を簡便、迅速、低コストで行うことができる。

【0031】

次に図７、８を参照して本実施形態の第１、２変形例について説明する。本実施形態では、ブランチ配管３０は、第２ピースメイン配管２８に一体的に設けられていたが、第１、第２変形例では、ブランチ配管が、複数のピースに分割可能である。図７の第１変形例のブランチ配管３２は、ブランチ配管基部３２Ａにおいて２つのピースに分離可能である。両ピースはフランジなどを用いた接続部３２Ｆを介して接続可能である。同構成によれば、実施形態の効果に加え、工事の終盤まで接続部３２Ｆよりも先のブランチ配管ピースを取り付けずにおくことができ、取合点の変更により容易に対応できる。

【0032】

また、図８の第２変形例のブランチ配管３４は、ブランチ配管水平部３４Ｂにおいて、３つのピースに分割可能である。すなわち、ブランチ配管水平部３４Ｂは、ブランチ配管基部３４Ａと一体的な部分と、ブランチ配管先端部３４Ｃと一体的な部分と、両者の間に位置する水平部３４Ｄのみからなる部分に接続部３４Ｆ、３４Ｇにより分離される。同構成によれば、第１変形例の効果に加え、メイン配管を複数列配置する場合にも、ブランチ配管３４の水平部３４Ｄの長さの調整だけで、船幅方向の調整を行うことができ、他のパーツは共通化することができる。

【0033】

なお、本実施形態および変形例では、接続部の例にフランジ継手を挙げたが、接続部の接続方法は、これに限定されるものではなく、例えばスリーブ継手、ねじ込み継手、クランプ継手、食い込み継手、突合せ溶接などであってもよい。また、本実施形態では、ブランチ配管をクランク形状としたが、ブランチ配管は、クランク形状以外でもよく、例えばＬ字形状とすることも可能である。この場合、ブランチ配管は、第２ピースメイン配管から高さ方向に分岐し、その後、水平方向に延出する。また、本実施形態では、船幅方向の船体中央部にユーティリティラインが敷設されたが、センターラインからずれた位置において長手方向に沿って敷設されてもよく、複数のラインに分けて敷設する構成であってもよい。なお、本実施形態では、ブランチ配管の接続部が全て船長方向の何れの位置においても、その高さおよび船幅方向の位置が同じである場合を例に説明したが、異なる高さ、あるいは異なる船幅方向位置を有する接続部が一部存在してもよい。また、本変形例では、２つの接続部３４Ｆ、３４Ｇを水平部３４Ｄに設けたが、一方または両方を各々ブランチ配管基部３４Ａ、ブランチ配管先端部３４Ｃに設ける構成としてもよい。

【0034】

なお、本実施形態のブランチ配管は第２ピースメイン配管から船体上向きに分岐した後、船体幅方向に延出したが、真上に分岐するのではなく幅方向に０°～４５°の範囲で斜めに分岐させてもよい。また、第２ピースメイン配管からの分岐位置と接続部とを結ぶブランチ配管の形状は、本実施形態や変形例に限定されるものではなく、ブランチ配管の生産設備との接続部が、船長方向の何れの位置においても、その高さ、船幅方向の位置が同じにできればよい。

【符号の説明】

【0035】

１０ 浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）
１２ 船体
１４ 上甲板
１６ 生産設備モジュール
１６Ａ スツール
１８ パイプラック
１８Ａ 配管サポート
２０ ユーティリティライン
２２ 生産設備のユーティリティライン
２４ メイン配管
２６ 第１ピースメイン配管
２６Ａ 接続部
２８ 第２ピースメイン配管
２８Ａ 接続部
３０ ブランチ配管
３０Ｆ 接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】