JP2012503721A - 深海採鉱ライザおよびリフトシステム - Google Patents

Abstract

出願人は、海底採鉱機（１０５）によって海底からＳＭＳ（海底塊状硫化物）鉱床を採鉱するステップと、ジャンパー（１１５）を通して海底採鉱機から固形物を圧送するステップと、ジャンパーからライザ（１３０）を上がって海上船舶（１９５）まで固形物を圧送するステップとを含む、深海採鉱の方法およびシステムを作り出している。さらに、出願人は、アセンブリを形成する海底ポンプモジュールの頂部にライザハングオフ構造物（７０５）を積み重ねるステップと、吊持機構によってアセンブリを持ち上げるステップと、ムーンプール（４００）にアセンブリを懸架するステップと、第１のライザ継手を取り付けるステップと、アセンブリからライザハングオフ構造物（７０５）を切り離すステップと、ライザ（１３０）を形成するように少なくとも１つの第２のライザ継手を取り付けるステップとを含む、深海採鉱システムを展開させる方法を作り出している。

Description

本明細書において開示され教示される本発明は、一般に、深海採鉱に関し、詳細には、海底塊状硫化物（ＳＭＳ）鉱床を含む固形物を採鉱し、産出するための深海採鉱ライザおよびリフトシステムに関する。

海底塊状硫化物鉱床、すなわちＳＭＳ鉱床は、古代の火山性塊状硫化物鉱床すなわちＶＭＳ鉱床についての現代の等価物である。ＳＭＳ鉱床は、海底火山弧を中心として深海に一般に形成されており、そこでは、熱水噴出孔が、海洋に硫化物リッチな鉱化流体を吐き出している。ＳＭＳ鉱床は、横方向に広範囲にわたっており、熱水循環が存在する領域を中心とした中央噴出孔マウンドから成り、その結果、海底に沈澱する不成層硫化物スリットや軟泥の広大な堆積層が生じる。最近の調査結果は、ＳＭＳの埋蔵地帯が非常にでこぼこの多い海底地層に幅が約５００メートル、長さが１０００メートル、深さが約１０メートルから約２０メートルの代表的な大きさを有することを示している。また、水深は、１，５００メートルから２，５００メートルに及ぶ。

ＳＭＳ鉱床の経済的な採掘は、大部分は理論的な段階にあり、最も大きな複雑化した要因は、これらの鉱床が形成している極端な水深にある。したがって、海底塊状硫化物（ＳＭＳ）鉱床などの固形物を採鉱し、産出するための深海採鉱ライザおよびリフトシステムの必要性が残っている。

本明細書において開示され教示される本発明は、海底塊状硫化物（ＳＭＳ）鉱床を含む固形物を採鉱し産出するための深海採鉱ライザおよびリフトシステムのための、システムおよび方法を改善することを目的としている。

出願人は、海底採鉱機によって海底からＳＭＳ鉱床を採鉱するステップと、ジャンパーを通して海底採鉱機から固形物を圧送するステップと、ジャンパーからライザを上がって海上船舶まで固形物を圧送するステップとを含む、深海採鉱の方法およびシステムを作り出している。さらに、出願人は、アセンブリを形成する海底ポンプモジュールの頂部にライザハングオフ構造物を積み重ねるステップと、吊持機構によってアセンブリを持ち上げるステップと、ムーンプールにアセンブリを懸架するステップと、第１のライザ継手を取り付けるステップと、アセンブリからライザハングオフ構造物を切り離すステップと、ライザを形成するように少なくとも１つの第２のライザ継手を取り付けるステップとを含む、深海採鉱システムを展開させる方法を作り出している。

本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用する底部ダンプバルブ連結の特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの頂端部の末端の特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用するダンプバルブにジャンパーを取り付ける特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用するダンプバルブに海底ポンプを取り付ける特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用するポンプモジュールにラッチライザ継手を取り付ける特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの展開の特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの展開の特定の実施形態を示す図である。 本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの展開の特定の実施形態を示す図である。

上に説明した図、および下記の特定の構造および機能の記述は、出願人が発明したものの範囲、または添付の特許請求の範囲を限定するために与えるものではない。むしろ、図および記述は、特許保護が求められる本発明を製造しかつ使用するいかなる当業者も教示するように与えられている。当業者は、本発明の商業的実施形態の特徴のすべてが、明瞭さおよび理解のために説明されまたは示されているとは限らないことを理解する。また、当業者は、本発明の態様を組み込んだ実際の商業的実施形態の開発には、商業的実施形態についての開発者の最終的な目的を達成するために非常に多くの実装固有の決定が必要とされることを理解する。このような実装固有の決定は、特定の実施、ロケーションによって時々変化し得るシステム関連の、商業関連の、政府関連のおよび他の制約についての遵守を含む場合があり、かつ恐らくこれらに限定されない。開発者の努力は、絶対的な意味で複雑でありかつ時間がかかり得るが、それにもかかわらず、このような努力は、本開示による利益を有する当業者にとっては日常的な課題である。本明細書において開示され教示される本発明は、非常に多くの、さまざまな改変および他の形態に影響されやすいことを理解しなければならない。最後に、これに限定されるものではないが「１つの（ａ）」などの単数形の用語の使用は、部材の数を限定するものとして意図されていない。また、これに限定されるものではないが「頂部」、「底部」、「左」、「右」、「上部の」、「下部の」、「下に」、「上に」、「側部」等のような関係用語の使用は、図の特定の参照時に分かりやすくするためにこの記述に使用され、本発明の範囲または添付の特許請求の範囲を限定することが意図されるものではない。

出願人は、海底採鉱機によって海底からＳＭＳ鉱床を採鉱するステップと、ジャンパーを通して海底採鉱機から固形物を圧送するステップと、ジャンパーからライザを上がって海上船舶まで固形物を圧送するステップとを含む、深海採鉱の方法およびシステムを作り出している。さらに、出願人は、アセンブリを形成する海底ポンプモジュールの頂部にライザハングオフ構造物を積み重ねるステップと、吊持機構によってアセンブリを持ち上げるステップと、ムーンプールにアセンブリを懸架するステップと、第１のライザ継手を取り付けるステップと、アセンブリからライザハングオフ構造物を切り離すステップと、ライザを形成するように少なくとも１つの第２のライザ継手を取り付けるステップとを含む、深海採鉱システムを展開させる方法を作り出している。

図１は、海底ポンプに動力を供給するために環境的に安全な海上閉ループ廃水システムを用いて、海上船舶まで延在する垂直ライザの底部の動的懸架式海底ポンプによってＳＭＳを含む固形物を採鉱し、産出するためのシステムの例示である。海底採鉱機１０５は、海底からＳＭＳを含む固形物を採鉱するために使用され得る。最近の調査結果は、ＳＭＳの埋蔵地帯が非常にでこぼこの多い海底地層に幅が約５００メートル、長さが１０００メートル、深さが約１０メートルから約２０メートルの代表的な大きさを有することを示している。また、水深は、１，５００メートルから２，５００メートルに及ぶ。海底採鉱機１０５は、最高２５度の傾斜を有するでこぼこの多い地層で稼動することができる。したがって、海底採鉱機１０５は、理想的にはこれらのでこぼこの多い深海条件の下で働くように設計されることになる。海底採鉱機１０５は、次のステップの任意の組み合わせを実行することによってＳＭＳを採鉱するように設計されることもでき、このステップは、（１）海床にある埋蔵地帯からＳＭＳを掘削するステップと、（２）掘削機に取り付けられたカッター用いて塊片サイズにＳＭＳを破砕するステップと、（３）ジャンパー１１５を通過するＳＭＳを確保するように、扱い易いサイズにＳＭＳを破砕するための破砕機にＳＭＳを押し込むステップとを含むが、これに限定されない。多くの変形および実施形態が、海底採鉱機１０５には想到される。

また、ジャンパー１１５は、水平輸送管またはライザ輸送管と呼ばれることがある。ジャンパーは、「Ｓ」字状に構成されることができ、海底採鉱機１０５からポンプの動きおよび船舶の動きを切り離すように水平方向に配置され得る。ジャンパーが「Ｓ」字状に構成される場合、２つの装置が動くときに海底採鉱機１０５がジャンパー１１５の張力により転倒され、ひっくり返され、または別様に破壊されないように海底採鉱機１０５とダンプバルブアセンブリ１２０との間にいくらかの弛みができるようになっている。また、海底採鉱機１０５に対して海底ポンプ１９０によって加えられる力は、最小限にされ得る。動きを切り離さないと、大きな埋蔵地帯の角度で組み合わされる海底採鉱機１０５に加えられる引っ張り力は、海底採鉱機１０５を倒すことがある。

「Ｓ」字状のジャンパー１１５の他の機能は、ジャンパー１１５を通過する固形物の遠心力を低下させるように緩やかな傾斜および大きな半径を与えることである。大きな半径は、遠心力および摩耗を低減することができる。ジャンパーの大きな半径は、粒子衝撃摩耗機構から離れて滑り摩耗機構になるように、産出物混合流を与えることができる。滑り摩耗の２つのキーパラメータは、流速Ｖおよび半径Ｒである。ジャンパー１１５は、ダンプバルブアセンブリ１２０および海底採鉱機１０５まで形成できるようにその軸に沿って回転され得る。そうすることによって、ブイを付けられた部分１１０の湾曲した側が、埋蔵地帯から埋蔵地帯へと外側に回転され、それによって、ジャンパーの現場での耐用年数を増大することができる。回転の軌跡を保持するために、特定のマーキングが、ジャンパー１１５の湾曲した側の軌跡を保持するのに使用されて、耐用年数を増大することができる。たとえば、長さが２００メートルのジャンパーの場合、ダンプバルブと海底掘削機との間の公称の水平距離は、１２５メートル＋／−２５メートルである。ダンプバルブと掘削機との間の高低差は、最高＋／−２５メートルであり得る。全段差が１８０メートルを有する埋蔵地帯の場合には、ライザ１３０の長さは、限られた数の倍数だけ変化される必要があり得るだけである。

海底採鉱機１０５は、いくつかの装置および技術を用いてその水平な持続期間および「Ｓ」字状を維持することができる。第１に、ブイ（集合的に１１０）などの飛び上がるような装置が、理想的な位置のところでジャンパー１１５を浮かせるように使用され得る。第２に、海底採鉱機１０５とダンプバルブアセンブリ１２０との間の適切な距離が、動的位置出し船、船形船舶または深海バージのような、海上船舶１９５の位置を制御するためのシステムを用いて維持され得る。産出アップタイムを最大にするために、およびジャンパー１１５の水平の「Ｓ」字状を維持するために、動的位置船舶トラッキングが、海底採鉱機１０５を追跡するのに使用され得る。そうするために、応答機が、海底採鉱機１０５ならびにダンプバルブアセンブリ１２０に取り付けられ得る。海底採鉱機１０５およびダンプバルブの位置および高さは、海底採鉱機１０５とダンプバルブアセンブリ１２０との間の水平および垂直距離を計算できるように動的位置出し船舶などの海上船舶１９５の船上のコンピュータに送られ得る。また、水平および垂直距離の操作ウィンドウも設けられ得る。いったんこれらの距離が設けられた操作ウィンドウの外側にあると、海上船舶１９５（および、結果としてダンプバルブアセンブリ１２０）の公称位置とライザ１３０の長さのいずれかが、調整される必要があり得る。たとえば、長さが２００メートルのジャンパー１１５の場合、ダンプバルブアセンブリ１２０と海底採鉱機１０５との間の水平距離は、理想的には１２５メートル＋／−２５メートルに維持され、維持されるべき高さは３０メートル＋／−２５メートルである。連結により、ダンプバルブアセンブリ１２０は、海上船舶１９０と一緒に動き得ることに留意すべきである。海上船舶１９５（および、結果としてダンプバルブアセンブリ１２０）と海底採鉱機１０５との間の水平距離は、海上船舶１９５が動くことによって維持され得る。しかしながら、高低差が操作可能な＋／−２５メートルの外側にある場合、ポップジョイントセットの継手が、高低差を補償するためにライザ１３０を長くするようにライザ１３０に付加され、または取り除かれる必要があり得る。

その例示的な実施形態では、ジャンパー１１５の内径は、固形物が水平輸送管の内側に定着することを防止するために流速を増加させるように垂直管よりも故意に小さなサイズにされ得る。用語「連結される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「連結する（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」、および、説明された本発明に関して本明細書で使用される同様の用語は、一体的な構成要素としてまたはそうでないものとして他の関連する部材の上に、これの中に、またはこれと共に固定する（ｓｅｃｕｒｉｎｇ）、接合する（ｂｏｎｄｉｎｇ）、固締する（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ）、取り付ける（ａｔｔａｃｈｉｎｇ）、係合する（ｅｎｇａｇｉｎｇ）、接続する（ｊｏｉｎｉｎｇ）、その中に挿入する（ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ ｔｈｅｒｅｉｎ）、または形成する（ｆｏｒｍｉｎｇ）ための任意の方法や装置を含む。固形物がジャンパー１１５に連結される海底採鉱機１０５によって採鉱された後に、固形物は、ジャンパー１１５を通して輸送され得る。

次いで、固形物は、ダンプバルブアセンブリ１２０を通して、ライザ主管１２５を通して上方に海上船舶１９５まで輸送され得る。海底ポンプ１９０は、部分的産出のために十分な１つのポンプサブモジュールを有する２つのサブモジュールに構成され得る。冗長性のために、注水ライン１３５のうちの１つが、１つのポンプサブモジュールに動力を供給するように通される。ダンプバルブアセンブリ１２０の内側の海底ポンプ１９０は、ライザ１１５の底部に受動的に懸架され得る。

隣接する装置とぶつかることを防止するように、およびライザ１３０に沿って周期的な応力強度を低下させるようにライザの形状を維持するために、適切な張力が、特にこの水深において、ライザ１２５を含む任意の垂直ライザシステムに重要であり得る。ライザ１３０の底部に海底ポンプ１９０を配置することによって、ライザ１３０全体が、海底ポンプ１９０の重量により必要とされるライザの張力を受け入れることができる。好ましい実施形態では、理想的な張力ファクタは、１．２よりも大きいことがある。張力ファクタは、頂端部の張力とライザストリングの水中での重量との比として定義される。たとえば、底部に配置されるポンプモジュールの重さが１００トンから１５０トンであり、ライザの外径が１３インチから１４インチであり、壁が１／２インチから３／４インチである場合、１．２の張力ファクタが達成され得る。

本明細書において説明されたシステムは、深い海底から海上まで特にＳＭＳなどの固形物を揚げるための圧送動力および効率を有するように理想的には設計され得る。さらに、流れにより引き起こされる振動、海流および海上船舶の動きにより引き起こされる疲労に対処するために、上で説明されたような適切な張力を持つ垂直ライザ、すなわち簡単にはライザ１３０が設計され得る。ライザ１３０の頂端部に達すると、ＳＭＳなどの固形物は、脱水され得る。脱水による廃水は、海上において圧送され、または、好ましくは注水ライン１３５Ａおよび１３５Ｂ（集合的に１３５）に圧送されることができ、この注水ライン１３５Ａおよび１３５Ｂは、ライザ主管１２５（共にライザ１３０に含まれる）の上に抱き合わされて（ｐｉｇｇｙ ｂａｃｋｅｄ）、ポンプモジュール１９０の圧縮室まで降りることができる。廃水は、海上船舶１９５まで固形物を揚げるようにポンプ１９０の圧縮室に動力を供給するのに使用され得る。次いで、廃水は、海底に排出する前に廃水の速度および圧力を減少させるようにディフューザの中に排出され得る。廃水処理により生じる側方荷重および配管工事を避けるために、海底ディフューザが、排出力を水平方向に平衡させながら水平に廃水を排出するように排出ラインの端部のところに工夫される。廃水および注水ライン１３５のこの配置は、廃水処理のために海上閉ループを形成する。この実施形態では、廃水は、海底ポンプ１９０に動力を供給するために利用され、次いで、海底のレベルで海の中に排出される。結果として、海底から採鉱された固形物のすべてが固形物産出物として海上船舶に捕らえられるか、または、残りの廃水としてこれは海底の中へもとの場所へ排出される。廃水を循環させるプロセスは、約１５分間に生じ得る。このタイプの配置は、海上閉ループ廃水システムを構成することができる。海面の近くに対して海底の近くに廃水を排出することは、環境に優しく、廃水が海底ポンプ１９０に動力を供給することを可能にする。さらに、この実施形態は、廃水がこの実施形態の単一のライザ１３０を下方に移動するので、追加のライザなしで海底の近くに廃水を排出する。

ダンプバルブアセンブリ１２０がライザ１３０、したがって海上船舶１９５から切り離される必要があることがある状況があり得る。たとえば、動的システムの故障の場合には、ダンプバルブアセンブリ１２０の頂端部は、（１）操作される海底遠隔操作車両（ＲＯＶ）、または（２）ジャンパー１３０が過度に引き伸ばされ、もしくは海底採鉱機１０５が倒されることを保護するように切り離され得るポンプパワーパック操作式油圧コネクタが装備されている。ＲＯＶは、切り離し手順を実行するように待機して保持され得る。ダンプバルブアセンブリ１２０を切り離すために、ＲＯＶは、海底ポンプ１９０の制御パネルのジャンパーハンドルバーを掴むことができる。船舶の弁シーケンスは、緊急の切り離しのために準備され得る。次いで、ＲＯＶは、ダンプバルブアセンブリ１２０とライザ１３０との間の油圧コネクタを切り離すことができる。ＲＯＶが使えない、または望ましくない場合、海底ポンプ１９０の制御パネルに油圧コネクタの油圧回路を接続する他の選択があり得る。ポンプ制御パネルから油圧または電気信号を送信するための連結物が、海上船舶１９５の制御室に設置され得る。いったん切り離されると、水平ジャンパー１１５と一緒にダンプバルブアセンブリ１２０は、海底に落下し得る。回収手順が、ダンプバルブアセンブリ１２０および水平ジャンパー１１５を回収するように実行され得る。

スラリー輸送には（１）滑り摩耗および（２）粒子衝撃摩耗という少なくとも２つのタイプの摩耗機構がある。図１に示される垂直ライザ構成の場合、主ライザの垂直部分は、底部のポンプ出口および頂端部のエルボ出口を除いては主として滑り摩耗に影響されやすい。これらの非直線な領域は、摩耗および摩擦効果を生じることがある不連続性の周りに乱流および渦流れを有する。垂直ライザ部分については、高強度かつその上延性材料が、潜在的な摩耗に対処するために壁厚に対して１／８インチの摩耗代と一緒に選択され得る。知られていない粒径分布、硬さ、ＰＨ値および流体の体積濃度の組み合わせがすべて、将来の計画のために摩耗係数を定量化するための事後試験プログラムに指し示され得る。垂直ライザの戦略領域での壁厚の外径超音波インサイチュ定期検査は、有効な壁厚が残りの産出期間の間も残存することを確実にする方法を提供し得る。乱流が優勢であり得るポンプ出口の場合、１／２インチの摩耗代が、高クロム含量を有する鍛造品と一緒に実施され得る。また、ライザシステムの外径は、ポンプモジュールに、およびムーンプールの近くに配置されるアノードを持つ溶射アルミニウムで被覆され得る。ライザ全体に沿った電気的導通が、防食システムに影響を及ぼすように加えられ得る。摩耗および腐食の相互作用が、上で説明されたシステムおよび方法によって最小限にされ得る。

図２は、海底から、好ましくは約３０メートルに懸架されているポンプの底部の例示である。この距離は、海底ポンプ１９０の底部が産出運転中に海底に接触しないことを確保するのに理想的である。ポンプの近くのダンプバルブアセンブリ１２０は、水力が中断され、または圧送動作が停止する場合のような、ライザ１３０内の固形物がライザ１３０の底部に落下し、蓄積する場合に望ましいことがある。落下した固形物を取り除くために、ダンプバルブアセンブリ１２０は、蓄積された固形物が外部に投棄され、産出が再開できるように開かれ得る。ダンプバルブアセンブリ１２０は、ＲＯＶで手動操作弁を開くことか、または海底ポンプ１９０からのパワーパックアシスト操作によって、開かれかつ閉じられ得る。全口径の通路およびシュートが、固形物を迅速に外部に投棄するのに、および固形物を海底ポンプ１９０の頂部から離れるように方向付けるのに必要とされ得る。ＲＯＶは、固形物がライザ１３０を妨げていないこと、および産出を再開するためにダンプバルブアセンブリ１２０を閉じることを確実にするように使用され得る。

図３は、環境的に安全な廃水処理およびリフトシステムの冗長性を得るための二重閉ループ注水ライン１３５の例示である。図は、上部の末端スプールまたは可撓継手１７０が支持レセプタクルに支持され、この支持レセプタクルがスパイダービーム構造物１４５によって支持される、ライザシステムの頂端部の末端を示している。また、脱水システムからライザ１３０の頂部までの二重注水ライン１３５Ａおよび１３５Ｂ（集合的に１３５）も、図３０に示されている。産出された固形物および水混合物は、海上産出スプール１６５を通して脱水ポッパーの中に投棄され得る。廃水は、フィルタ１５０によって濾過され、注水ライン１３５の中に圧送され得る。注水ライン１３５は、主ライザ管１２５に束ねられ得る。

図４から図６は、ライザおよびリフトシステムを展開させ、回収するための掘削装置および巻き上げシステムの例示的な実施形態を示している。図４から図６は、例示的なライザおよびリフトシステムを設置するシーケンスを示している。ダンプバルブアセンブリは、ムーンプール４００に、およびスパイダービーム１４５の上に与えられる第１のアセンブリであることができる。ムーンプールは、海底ポンプ（複数可）１９０の通路を可能にするのに十分に大きな開口であるように設計され得る。ジャンパー１１５は、スプールに格納され得る。メッセンジャーラインが、ムーンプールから水平ジャンパーのプリングヘッドまで設置され、連結され得る。ＲＯＶの助けにより、ジャンパー１１５は、図４に示されるようにムーンプールに対して垂直に与えられ得る。ジャンパー１１５の頂端部は、ダンプバルブアセンブリ１２０の側部入口に連結される。偏心荷重により、スパイダー１４５は、海底ポンプ（複数可）１２０に連結するためにダンプバルブアセンブリ１２０およびジャンパー１１５アセンブリを真っ直ぐに支持し、保持するように設計され得る。安全の理由のために、油圧コネクタアセンブリは、海底ポンプ１９０の底部の下方に組み立てられることができ、油圧配管工事はポンプ制御インターフェースに通される。図５に示されるように、２つの注水ラインレセプタクルが、油圧雄コネクタに隣接して組み立てられ得る。油圧コネクタは、注水ラインスタブを同時にレセプタクルの中にして、油圧雄コネクタの上に揚陸されることができる。ｏ−リング式のシールが、それらのレセプタクルに対して注水ラインをシールするのに使用され得る。油圧コネクタがダンプバルブの頂部に適切に揚陸された後に油圧ロック機能を作動させるために、ダミーのＲＯＶホットスタブが必要とされ得る。油圧コネクタのインジケータ棒が、油圧コネクタの適切な組立てを示すことができる。次いで、海底ポンプ１９０は、掘削装置１８０によって持ち上げられ得る。図６に示されるように、スパイダービーム１４５は、ポンプが通過することができるように開き、次いでトランジション継手のところで海底ポンプ１９０を支持するように閉じられ得る。第１のライザ継手は、ムーンプール１４０に与えられ、次いでポンプの頂部に連結され得る。同じ手順が、全ライザストリングを通すのに使用される。

図７から図９は、本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの展開の特定の実施形態の例示である。図７は、ライザハングオフ構造物７０５を示し、これは、ムーンプールの頂部のレッジに嵌合し、設置および採鉱操作中にライザを支持する溶接物であることができる。ジンバル式ライザスパイダーを有するライザハングオフ構造物（ＲＨＳ）は、海底ポンプ（複数可）１９０の頂部に積み重ねられ得る。次いで、組み合わされたアセンブリ７２０は、組み合わされたアセンブリの形で掘削装置のフック７００によって持ち上げられ得る。図８は、組み合わされたアセンブリ７２０がいかにして降ろされ、ムーンプール１４０に懸架され得るかを示している。ムーンプールの頂部の「レッジ」は、ライザハングオフ構造物７２０を収容し、支持するように含まれ得る。図９に示されるように、フックが、ライザ１３０の第１のライザ継手で海底ポンプ（複数可）１９０の重量を持ち上げると、ライザハングオフ構造物７００は、海底ポンプ１９０から切り離され、ライザ１３０の残部は、持ち上げられかつ設置される。

さらに、デリック１８５が、ムーンプールの上に中心に置かれ得る。ライザ管は、キャットウォークから設置するためにデリックに供給される。デリックの両側のキャットウォークは、ライザキャットウォークキャンドリングツールをそれぞれ有することができ、これは、ブームクレーンによって搬送される管を受け入れ、デリックの中央にこれを供給することができる。デリックについて船首から船尾へのパイプラック７１５Ａおよび７１５Ｂ（集合的に１７５）がある場合がある。１つのパイプラックは、その上に支持されるスキッドを有することができる。これらのスキッドは、この管が展開される前に（海底で展開され、または移されて）邪魔にならない所にあることが好ましい。海底ポンプおよびさまざまなスキッドは、ドローワークスと反対にある輸送スキッドを介してデリックの中央に搬送される。輸送スキッドは、デッキクレーンから装置を受け入れることができ、ムーンプールのセンターラインまで装置を横滑りさせるか、または設置に必要とされるようにホースリールを支持するのに使用され得る。デリックは、必要に応じて、灯火、通信、産業空気、および油圧源が完備され得る。ライザおよびポンプシステムを展開するのに使用され得る巻上げ装置は、ドローワークス、クラウンブロック、ドーリのあるトラベリングブロック、ベール、およびエレベータから成る。また、ユーティリティエアタガーが、ライザ処理操作を助けるようにデリックの下にメインデッキに設置され得る。

海底ポンプ（複数可）１９０の頂部にライザハングオフ構造物７００を「積み重ねる」工程は、油圧的に横滑りされまたはヒンジ式に取り付けられる支持構造物を用いた複雑な構造物を有する必要性なしに、簡単な掘削装置の設計を可能にする。また、油圧的に横滑りされまたはヒンジ式に取り付けられる支持構造物を作動させながら、下方から海底ポンプ１９０を放ちまたは支持することが望ましい場合がある。

上で説明された本発明の１つまたは複数の態様を利用する他のおよびさらなる実施形態が、出願人の発明の主旨から逸脱することなく工夫され得る。さらに、深海採鉱ライザおよびリフトシステムのさまざまな方法および実施形態が、開示された方法および実施形態の変形を作り出すように互いに組み合わされて包含され得る。単一の要素の説明は、複数の要素を包含することができ、逆もまた同じである。

ステップの順序は、別様に特に限定されない限り、さまざまなシーケンスで起り得る。本明細書において説明されたさまざまなステップは、他のステップと組み合わされ、述べられたステップの間に入れられ、かつ／または多数のステップに分割され得る。同様に、要素は、機能的に説明されており、別個の構成要素として具体化されることができ、または多数の機能を有する構成要素に組み合わされ得る。

本発明は、好ましいかつ他の実施形態についての文脈で説明されており、本発明のあらゆる実施形態が説明されているとは限らない。説明された実施形態の明白な改変および交替は、当業者が利用できる。開示されかつ開示されない実施形態は、出願人によって、しかしむしろ特許法に従って考えられる本発明の範囲または適用可能性を限定し、または制限するように意図されておらず、出願人は、次に述べる特許請求の範囲の均等物の範囲または領域に収まるこのような改変および改善のすべてを、完全に保護するように意図している。

図３は、環境的に安全な廃水処理およびリフトシステムの冗長性を得るための二重閉ループ注水ライン１３５の例示である。図は、上部の末端スプールまたは可撓継手１７０が支持レセプタクルに支持され、この支持レセプタクルがスパイダービーム構造物１４５によって支持される、ライザシステムの頂端部の末端を示している。また、脱水システムからライザ１３０の頂部までの二重注水ライン１３５Ａおよび１３５Ｂ（集合的に１３５）も、図３に示されている。産出された固形物および水混合物は、海上産出スプール１６５を通して脱水ポッパーの中に投棄され得る。廃水は、フィルタ１５０によって濾過され、注水ライン１３５の中に圧送され得る。注水ライン１３５は、主ライザ管１２５に束ねられ得る。

図７から図９は、本発明のある態様を利用する深海採鉱ライザおよびリフトシステムの展開の特定の実施形態の例示である。図７は、ライザハングオフ構造物７０５を示し、これは、ムーンプールの頂部のレッジに嵌合し、設置および採鉱操作中にライザを支持する溶接物であることができる。ジンバル式ライザスパイダーを有するライザハングオフ構造物（ＲＨＳ）７０５は、海底ポンプ（複数可）１９０の頂部に積み重ねられ得る。次いで、組み合わされたアセンブリ７２０は、組み合わされたアセンブリの形で掘削装置のフック７００によって持ち上げられ得る。図８は、組み合わされたアセンブリ７２０がいかにして降ろされ、ムーンプール１４０に懸架され得るかを示している。ムーンプールの頂部の「レッジ」は、ライザハングオフ構造物７０５を収容し、支持するように含まれ得る。図９に示されるように、フックが、ライザ１３０の第１のライザ継手で海底ポンプ（複数可）１９０の重量を持ち上げると、ライザハングオフ構造物７０５は、海底ポンプ１９０から切り離され、ライザ１３０の残部は、持ち上げられかつ設置される。

海底ポンプ（複数可）１９０の頂部にライザハングオフ構造物７０５を「積み重ねる」工程は、油圧的に横滑りされまたはヒンジ式に取り付けられる支持構造物を用いた複雑な構造物を有する必要性なしに、簡単な掘削装置の設計を可能にする。また、油圧的に横滑りされまたはヒンジ式に取り付けられる支持構造物を作動させながら、下方から海底ポンプ１９０を放ちまたは支持することが望ましい場合がある。

Claims (13)

1. 海底採鉱機によって海底の固形物を採鉱するステップと、
   ジャンパーを通して海底採鉱機から固形物を圧送するステップと、
   ジャンパーからライザを上がって海上船舶まで固形物を圧送するステップとを含む、深海採鉱の方法。
2. 海底採鉱機と少なくとも１つの海底ポンプとの間の距離を監視するステップと、
   海底採鉱機に対する力を最小限に抑える許容差の範囲内に２つのステーの間の距離を確保するように、海底採鉱機と少なくとも１つの海底ポンプとの間の距離を調整するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 固形物が、海底塊状硫化物鉱床である、請求項１に記載の方法。
4. 固形物を脱水するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 海底の近くの固形物を圧送するのに使用される廃水を排出するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 圧送するステップが、少なくとも１つの海底ポンプによって行われる、請求項１に記載の方法。
7. ジャンパーが、「Ｓ」字状である、請求項１に記載の方法。
8. 実質的に水平のジャンパーの端部に連結される海底採鉱機と、
   ポンプモジュールに連結されるジャンパーと、
   ポンプモジュールに連結されるライザシステムと、
   ライザシステムに連結される海上船舶とを備える深海採鉱システムであって、
   固形物が、海底から採鉱され、海上船舶まで圧送される、システム。
9. 固形物が、海底塊状硫化物鉱床である、請求項８に記載のシステム。
10. 固形物を脱水するための海上ポンプをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
11. 廃水が、海底の近くに排出される、請求項８に記載のシステム。
12. ポンプモジュールが、海底の近くに配置される海底モジュールである、請求項８に記載のシステム。
13. 深海採鉱システムを展開させる方法であって、
    アセンブリを形成する海底ポンプモジュールの頂部にライザハングオフ構造物を積み重ねるステップと、
    吊持機構によってアセンブリを持ち上げるステップと、
    ムーンプールにアセンブリを懸架するステップと、
    第１のライザ継手を取り付けるステップと、
    アセンブリからライザハングオフ構造物を切り離すステップと、
    ライザを形成するように少なくとも１つの第２のライザ継手を取り付けるステップとを含む、方法。

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