Способ оценки характеристики партии сжиженного природного газа

Изобретение относится к области транспортировки партии сжиженного природного газа, которая может претерпеть трансформацию во время транспортировки в зависимости от условий, наступающих во время транспортировки. Предложен способ оценки характеристики (Q_n', Q₁') партии сжиженного природного газа, перевозимой транспортным судном, в точке пути (401, Р; 501, 502, 503), в котором оценку производят путем интегрирования соотношения, связывающего мгновенное изменение партии с мгновенными условиями плавания (410, 411, 412, 420; 510, 511, 512) от точки отсчета (400, Р; 500), в которой указанная характеристика известна (Q_n, Q₁). Технический результат заключается в улучшении оценки качества и/или количества сжиженного природного газа, транспортируемого судном, в любой точке плавания, и выборе оптимального морского пути для транспортного судна. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области транспортировки партии сжиженного природного газа, которая может претерпеть трансформацию во время транспортировки в зависимости от условий, наступающих во время транспортировки, причем эта трансформация может повлиять на продажную стоимость парии.

Изобретение находит конкретное применение в области транспортировки сжиженного газа, как правило, сжиженного природного газа (СПГ), морским путем. Используемые суда являются танкерами, содержащими резервуары для сжиженного газа. Во время транспортировки часть сжиженного газа опять переходит в газообразное состояние, при этом газовую фракцию называют BOG от "Boil Off Gas", то есть «испарившийся газ». Эта фракция зависит от многих параметров и факторов, в том числе от геометрической формы и от изоляции резервуаров, а также от степени их взбалтывания, которая зависит от состояния моря во время плавания и от скорости судна. Появляющаяся фракция BOG зависит, в конечном счете, также от продолжительности плавания. Некоторые танкеры снабжены средствами для повторного сжижения фракции BOG. На других танкерах ее используют в качестве топлива для обеспечения движения судна. Часто фракцию BOG полностью или частично сжигают, чтобы избавиться от нее в процессе окисления.

Трансформация части СПГ во фракцию BOG влияет не только на качество остального СПГ, но также на его точный состав, так как некоторые молекулы испаряются быстрее, чем другие. Состав СПГ влияет, в свою очередь, на его экономическую привлекательность (или на его качество с точки зрения потенциальных покупателей) и, следовательно, на стоимость контрактного объема.

Компании, эксплуатирующие танкеры, должны удовлетворять заказы, основанные на рыночной стоимости на данную дату, в том числе требование к качеству поставляемой продукции. В данной области такие сделки часто называют контрактами «спот».

Для компании, эксплуатирующей танкер, удовлетворение такого спроса в настоящее время связано с определенным риском, так как представляется трудным определить заранее качество и количество СПГ, который будет поставлен в конце перевозки. Условия транспортировки можно частично прогнозировать в зависимости от ожидаемых метеорологических условий и от скорости, с которой предполагается вести судно. Но в настоящее время невозможно учитывать эти данные, чтобы определить качество и количество СПГ, ожидаемые в конце пути. Действительно, даже если некоторые перевозчики имеют доступ к программе (программа CARGO, разработанная компанией CRIGEN), рассчитывающей количество и качество СПГ в конце предполагаемого маршрута на основании качества и количества СПГ в начале пути, эта программа производит вычисление, учитывая испарение газа, которое считается постоянным в течение всего пути.

Таким образом, существует не удовлетворенная потребность с точки зрения возможности оценки экономической выгоды и выбора наилучшего морского пути (маршрут, скорости) для эксплуатанта танкера, который исполняет контракты «спот».

Соответственно, существует также потребность в эффективном решении, позволяющем улучшить оценку качества и/или количества СПГ, транспортируемого судном, в любой точке плавания.

Сущность изобретения и связанные с ним преимущества

Для решения этой проблемы предложен способ оценки характеристики партии сжиженного природного газа, перевозимой транспортным судном, в точке пути, характеризующийся тем, что оценку производят, интегрируя, по всему пути от точки отсчета, в которой указанная характеристика известна, соотношение, связывающее мгновенное изменение партии с мгновенным условием плавания.

Способ оценки характеристики партии сжиженного природного газа, перевозимой транспортным судном, представляет собой способ помощи в эксплуатации транспортного судна, включающий в себя эту оценку.

Предпочтительно этап оценки улучшает определение физических характеристик сжиженного природного газа, перевозимого судном, учитывая реальную динамику испарения этого газа.

Благодаря этим принципам, можно получить точную оценку качества (состава) и количества перевозимого сжиженного газа, что позволяет лучше выполнять эксплуатацию судна. В частности, можно очень быстро отвечать на спрос на условиях «спот», производя очень точную оценку рентабельности операции и оптимизируя условия транспортировки с экономической точки зрения.

В варианте выполнения точка пути, для которой осуществляют оценку, является точкой прибытия судна в его терминал поставки, или в альтернативном варианте точкой пути, в которой необходимо выбирать между двумя маршрутами. Это обеспечивает большую гибкость в применении способа для судов, которые располагают или не располагают датчиками, предназначенными для определения в реальном времени состава транспортируемого СПГ и характеристик получаемой фракции BOG.

Согласно вариантам, путь включает в себя предусмотренный путь, и соотношение используют с помощью прогнозируемых значений мгновенного условия плавания. В альтернативном варианте путь включает в себя пройденный путь, и соотношение используют с помощью измеренных во время пути значений мгновенного условия плавания.

Например, мгновенное условие плавания включает в себя скорость судна и метеорологические условия (состояние моря и атмосферы на пути). Предусмотрено также, что точка отсчета является терминалом загрузки судна.

Скорость судна и метеорологические условия являются физическими величинами.

Согласно вариантам осуществления изобретения, характеристика транспортируемого газа включает в себя состав сжиженного газа, долю или количество газа, испарившегося с момента загрузки, качество сжиженного газа или оставшееся количество сжиженного газа. Соотношение дает количество и состав (качество) испарившегося газа. В другом варианте осуществления изобретения соотношение учитывает характеристики резервуаров танкера.

В частном варианте осуществления изобретения производят оценку для множества возможных пунктов назначения и для этих пунктов назначения сравнивают рыночную стоимость транспортируемого газа, рассчитываемую для соответствующих пунктов назначения, чтобы выбрать наиболее выгодный пункт назначения для партии.

Изобретением предложено также устройство оценки характеристики партии сжиженного природного газа, транспортируемого транспортным судном, включающее в себя средства определения характеристики состояния газа, транспортируемого судном, в зависимости от пути судна, при этом средства определения характеристики используют соотношение, связывающее мгновенное испарение сжиженного газа с мгновенным условием плавания.

Таким образом, изобретением предложено устройство для помощи в эксплуатации судна, которое позволяет оценить характеристику партии сжиженного природного газа, транспортируемого транспортным судном, и которое содержит средства определения характеристики состояния газа.

Перечень фигур

Фиг. 1 - танкер и его груз

Фиг. 2 - схема этапов согласно варианту выполнения изобретения

Фиг. 3 - работа инструмента согласно варианту выполнения изобретения

Фиг. 4 и 5 - два варианта выполнения изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан танкер 100, содержащий несколько резервуаров 110, заполненных СПГ 120. Несмотря на наличие изоляции 115, часть СПГ испаряется и образует фракцию BOG 130 на всем пути судна. Фракцию BOG 130 можно использовать в качестве топлива для обеспечения движения танкера 100 при помощи двигателя 140, но ее можно также просто окислить через факел 150.

На фиг. 2 представлен процесс, применяемый в варианте осуществления изобретения.

Сначала создают базу экспериментальных данных в ходе стадии 1000. На этой стадии можно использовать флот судов или единственное судно. Каждое судно снабжают различными датчиками и самописцами для измерения количества и состава различных компонентов фракции BOG в ходе пути следования судна. Эти датчики могут включать в себя хроматографы или анализаторы теплотворной способности с использованием сжигания, чтобы узнать состав испаряющегося газа. Датчики включают в себя также инструменты измерения расхода испарения, измеряющие, например, расход всасывания компрессоров BOG в каждый момент. Датчики могут включать в себя также инструменты измерения состояния моря, такие как инерциальный датчик, измеряющий высоту волн или их период, а также направление волн и скорость судна. Можно использовать лазерную систему для измерения высоты волн. Можно также использовать спутниковые данные на основании координат GPS. Датчики могут также измерять температуру моря или ветер.

Различные датчики и самописцы установлены на одном и том же судне и регистрируют в каждый момент (как правило, каждую минуту, хотя можно применять и другую частотность) измеряемые значения.

Таким образом, формируют базу данных, например, собирая все значения для судна в течение года или для флота судов в течение более короткого периода времени.

После создания базы данных на этапе 1000 выделяют соотношение, связывающее условия плавания и превращение СПГ во фракцию BOG, в ходе этапа 1100. В данном случае речь идет о том, чтобы при помощи статистического метода корреляции, например посредством полиномиальной корреляции, связать количество и состав остающегося СПГ и фракции BOG с параметрами, которыми являются состояние моря (высота и частота волн, скорость течения, температура моря), характеристики танкера (в частности, его емкость и его система изоляции), скорость плавания, метеорологические условия (в том числе скорость ветра и наружная температура) и состав первоначально загруженного СПГ.

После выделения соотношения его загружают в компьютерный инструмент во время этапа 1200.

Компьютерный инструмент позволяет, например, экипажу танкера, отслеживать в ходе плавания изменение природы сжиженного природного газа в резервуарах танкера в реальном времени в течение всего пути.

Инструмент позволяет узнать физические характеристики сжиженного природного газа в конце этого пути.

Инструмент позволяет также эксплуатанту, прежде чем принять решение о следовании судна по данному пути, оптимизировать этот путь, чтобы он был рентабельным. Так, расчет рентабельности учитывает ожидаемые условия плавания, ожидаемую стоимость при поставке партии в порту назначения в зависимости от стоимости, предложенной в этом порту, и от ожидаемого состояния груза по прибытии, а также транспортные расходы, в том числе расходы на фрахтование и на зарплату персонала. Проверяют также, чтобы были соблюдены условия продолжительности пути и безопасности морского плавания.

Инструмент позволяет также оценить возможности использования данного танкера, чтобы удовлетворить заказ на условиях «спот». Так, после определения оптимизированного пути решают, является ли этот путь рентабельным в рамках экономичной эксплуатации суда, или лучше зарезервировать это судно для другого заказа.

На фиг. 3 детально представлен этот процесс.

На входе компьютерный инструмент 3000 получает данные, относящиеся к прогнозируемой метеорологической ситуации и к состоянию моря. Он получает также данные 3020 о грузе судна. Первоначальные данные 3100, относящиеся к предусматриваемому пути и к предусмотренной на пути скорости плавания (постоянной или изменяющейся в ходе пути), тоже загружают в инструмент 3000.

На основании этих данных инструмент 3000 определяет мгновенные качество (или состав) и количество СПГ в каждый момент пути и/или путем вычисления разности, количество и состав производимой фракции BOG в каждый момент пути. Эти данные обозначены позицией 3200. Во время этапа 3300 осуществляют тестирование. Если требуется изменить путь или скорость, измененные данные пути и скорости 3110 тоже вводят в инструмент 3000, который осуществляет новое вычисление, при этом другие данные остаются без изменения. Если расчеты показывают, что полученный путь является достаточно оптимизированным, осуществляют этап 3400 изучения возможности или рентабельности выполнения заказа «спот».

На фиг. 4 представлен вариант применения изобретения.

Танкер 100, уже проделавший определенный путь от порта 400 загрузки, в данный момент находится в море в точке Р. Для прибытия в порт 401 его экипаж рассчитывает три морских курса 410, 411 и 412. Эти курсы различаются ожидаемыми метеорологическими условиями, разрешенными скоростями и разрешенными расстояниями. При помощи описанного выше инструмента экипаж может выбрать курс, который позволит ему прибыть в порт 401, сохранив в резервуарах СПГ наилучшего качества Q₁ и/или в наибольшем количестве Q_n. Следует уточнить, что на фиг. 4 обозначения Q₁ и Q_n являются значениями в начале анализируемого пути, а обозначения Q₁' и Q_n' являются значениями в конце анализируемого пути. Компьютерный инструмент используют, чтобы интегрировать соотношение, связывающее условия транспортировки и превращения газа для трех предусмотренных путей 410, 411 и 412, используя предусмотренные или прогнозируемые данные плавания.

Кроме того, следует уточнить, что, если данные Q_n и Q₁ в точке Р не известны, так как, например, судно не снабжено датчиками для их измерения, можно при помощи предложенного компьютерного инструмента их рассчитать, интегрируя соотношение, связывающее условия транспортировки и превращения газа, по уже пройденному пути, обозначенному 420, используя реальные условия транспортировки, зарегистрированные во время перехода между портом 400 и точкой Р.

На фиг. 5 представлен другой пример применения изобретения.

Танкер 100 находится в порту 500 загрузки. Он загружен или готовится к загрузке партии СПГ. Оператор судна ставит перед собой задачу определения пункта назначения судна и его груза. Порты 501, 502 и 503 могут купить груз, но каждый по разной стоимости, при этом конечная стоимость в данном порту зависит, кроме всего прочего, от качества и количества реально доставленного СПГ. Вышеупомянутый компьютерный инструмент используют для интегрирования соотношения, связывающего условия транспортировки и превращения газа, по трем предусматриваемым путям 510, 520 и 530, используя предусмотренные или прогнозируемые данные плавания. При помощи компьютерного инструмента оператор судна может решить направить его в один из портов 501, 502 или 503 и даже оставить танкер у причала в ожидании других заказов, если заказы портов 501, 502 и 503 не являются достаточно интересными с учетом условий плавания.

Изобретение не ограничивается описанными вариантами выполнения и охватывает все версии в рамках объема формы изобретения.

1. Реализуемый с помощью компьютера способ оценки характеристик (Q_n’,Q_l’) партии сжиженного природного газа, перевозимой или предназначенной для перевозки транспортным судном по пути следования, причем указанные характеристики включают состав сжиженного природного газа и качество сжиженного природного газа в точке оценки на указанном пути (401, Р; 501, 502, 503), отличающийся тем, что

получают (1100) из базы экспериментальных данных соотношение, связывающее мгновенное изменение указанного состава и качества сжиженного природного газа с мгновенными условиями плавания, причем указанное мгновенное изменение указанного состава и качества сжиженного природного газа вызвано испарением и образованием испарившегося газа, а указанные мгновенные условия плавания включают в себя состояние моря, скорость продвижения судна и состояние атмосферы, и

интегрируют указанное соотношение, связывающее мгновенное изменение состава и качества сжиженного природного газа с мгновенными условиями плавания, по пути (410, 411, 412, 420; 510, 511, 512) от точки отсчета (400, Р; 500), в которой указанные характеристики известны (Q_n, Q_l), до указанной точки оценки,

причем интегрирование выполняют как функцию мгновенных условий плавания на указанном пути от точки отсчета до точки оценки, чтобы получить оценку состава и качества сжиженного природного газа в точке оценки.

2. Способ по п. 1, в котором указанная точка оценки является точкой прибытия судна в терминал поставки (401; 501, 502, 503) или точкой на пути, в которой необходимо выполнить выбор между по меньшей мере двумя маршрутами (Р).

3. Способ по п. 1 или 2, в котором путь включает в себя предусмотренный путь (410, 411, 412; 510, 511, 512), и указанное интегрирование выполняют на основе прогнозируемых значений мгновенных условий плавания.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором путь включает в себя пройденный путь (420) и указанное интегрирование выполняют на основе измеренных во время пути значений мгновенных условий плавания.

5. Способ по п. 1, в котором точка отсчета (400; 500) является терминалом загрузки судна.

6. Способ по п. 1, в котором характеристики транспортируемого газа также включают в себя температуру сжиженного газа или долю или количество газа, испарившегося с момента загрузки.

7. Способ по п. 1, в котором указанное соотношение дает количество (Q_n) и состав (Q_l) испарившегося газа.

8. Способ по п. 1, в котором указанное соотношение учитывает характеристики резервуара судна, причем указанные характеристики выбраны из группы, включающей емкость и систему изоляции.

9. Способ по п.1, в котором выбирают несколько потенциальных путей (410, 411, 412), ведущих в порт (401),

интегрируют указанное соотношение, связывающее мгновенное изменение состава и качества сжиженного природного газа с мгновенными условиями плавания, по каждому из указанных потенциальных путей (410, 411, 412) от точки отсчета (400, Р; 500), в которой указанные характеристики известны (Q_n, Q_l), до указанного порта (401),

причем интегрирование выполняют как функцию мгновенных условий плавания по указанному потенциальному пути от точки отсчета до указанного порта (401), чтобы получить оценку состава и качества сжиженного природного газа в порту для каждого из указанных потенциальных путей (410, 411, 412),

выбирают путь, которому соответствует наилучший исходя из оценки состав и/или наилучшее исходя из оценки качество сжиженного природного газа, среди указанных потенциальных путей.

10. Способ по п.1, в котором создают (1000) базу экспериментальных данных посредством сбора значений параметров, измеряемых в последовательные моменты времени во время одного или более проходов одного судна или нескольких судов, при этом судно снабжают датчиками и самописцами для измерения указанных параметров, а измеряемые параметры выбирают среди качества испарившегося газа в судне, состава испарившегося газа в судне, скорости испарения в судне, состояния моря, высоты волн, периода волн, направления волн, скорости судна и температуры моря или ветра.

11. Способ по п.10, в котором указанное соотношение, связывающее мгновенное изменение состава и качества сжиженного природного газа с мгновенными условиями плавания, получают (1100) из базы экспериментальных данных посредством статистического метода корреляции, чтобы связать качество и состав оставшегося сжиженного природного газа и испарившегося газа с параметрами, представляющими собой состояние моря, характеристики судна, скорость продвижения судна, погодные условия и тип сжиженного природного газа, загруженного на борт.

12. Компьютеризированное устройство для оценки характеристик партии сжиженного природного газа, транспортируемой или предназначенной для транспортировки судном по пути следования, причем указанные характеристики включают состав сжиженного природного газа и качество сжиженного природного газа в точке оценки на указанном пути (401, Р; 501, 502, 503) и устройство включает в себя средства определения характеристики состояния сжиженного природного газа, транспортируемого или предназначенного для транспортировки судном, в зависимости от пути судна, отличающееся тем, что средства определения характеристики выполнены с возможностью интегрировать соотношение, связывающее мгновенное изменение состава и качества сжиженного природного газа с мгновенными условиями плавания, по пути (410, 411, 412, 420; 510, 511, 512) от точки отсчета (400, Р; 500), в которой указанные характеристики известны (Q_n, Q_l), до указанной точки оценки, причем мгновенное изменение состава и качества сжиженного природного газа вызвано испарением сжиженного газа, при этом интегрирование выполняется как функция мгновенных условий плавания на указанном пути от точки отсчета до точки оценки, чтобы получить оценку состава и качества сжиженного природного газа в точке оценки.

13. Компьютеризированное устройство по п.12, в котором указанное соотношение, связывающее мгновенное изменение состава и качества сжиженного природного газа с мгновенными условиями плавания, получено из базы экспериментальных данных.