專利名稱：帶有水面上方連接點的外部轉(zhuǎn)塔的制作方法
帶有水面上方連接點的外部轉(zhuǎn)塔技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及一種位于浮式運載器(flating vessel)與海底管線之間的海面 連接設(shè)備。
背景技術(shù)：
在離岸石油生產(chǎn)中，浮式采油存儲與卸載(FPSO)船舶或運載器被廣泛應(yīng)用。這些 船舶被系泊在該區(qū)域中的一些合適的位置處，通常通過隨風變向系泊系統(tǒng)(weathervaning mooring system)進行系泊，例如行業(yè)中所熟知的外部轉(zhuǎn)塔。同樣，內(nèi)部轉(zhuǎn)塔與多點系泊方 案的應(yīng)用大概也要受制于系泊位置處的環(huán)境條件和水深。這些轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)由一個或更多個部 分柔性、部分剛性的海底管線連接到生產(chǎn)油井流體的原點處。這樣的原點可能是海底面處 的海底井口、或承載著表面井口的井口平臺結(jié)構(gòu)。該井口(平臺)與FPSO之間的距離一般 在一到數(shù)十千米之間。
FPSO與這些井口之間的距離通過剛性管線(一般由鋼制造)在海底上形成大的跨 度，雖然通常情況下靠近FPSO的最后部分是利用柔性流線來橋接的，該柔性流線在其一端 處被連接到運載器系泊系統(tǒng)，而在另一端處連接到海底上的剛性管線。柔性流線，通常稱為 立管，在淺水應(yīng)用中通常是必需的，因為運載器在波浪、水流和風的影響下連續(xù)移動。
隨風變向系泊系統(tǒng)的一個特點是當井內(nèi)液氣流持續(xù)流向甲板的分選裝備時，運載 器能圍繞系泊系統(tǒng)自由搖擺。
這種系統(tǒng)在海上工業(yè)中為大家所熟知。圖1顯示了該系統(tǒng)的典型布局。術(shù)語“系 泊系統(tǒng)”在這里是集合地用于指整個組件，其合并了 錨腿、錨點、流體旋轉(zhuǎn)組件、旋轉(zhuǎn)鏈臺 以及一種限定的用以傳送油井流體的歧管系統(tǒng)，以及用以對各種管線清潔裝置進行驅(qū)動、 將所述各種管線清潔裝置投送入水和/或接收所述各種管線清潔裝置的器具。
從一種操作的觀點來看，因為暴露在寒冷的海水中，需要定期清理掉立管和海底 管線上的例如蠟質(zhì)產(chǎn)物，蠟質(zhì)產(chǎn)物可能已沉淀在這些立管和海底管線的內(nèi)壁上。這通常是 使得所謂的刮具清管器(scraper pigs)穿過管線而完成的，由此，蠟被從各個壁上刮落，并 被推向FPSO的貨物艙。
有時，海底管線其余的壁厚也需要檢驗，以確保安全操作。因此，使用所謂的智能清管器。
在操作方面用來清潔管線的清管器可被區(qū)分為所謂的軟體清管器、刮具清管器和 智能清管器。軟體清管器用來清潔柔性立管，刮具清管器用來清潔剛性海底管線，智能清管 器用來測量剛性管線的壁厚。
柔性立管，由于它們固有的柔性和復合特征，只能讓軟體清管器通過；其它類型的 清管器會造成內(nèi)部損壞并最終危及它們的完整性。
通過這些敘述，用于剛性海底管線的清管器必須一直插入于海底并在海底處被提 取。僅在采用了露出水面的井口平臺的例外情況下，它們能在水面以上插入。但是由于完 成一個刮削操作后，它需要返回其起始點，因此需要一條同樣直徑的昂貴的海底管線。如果井口平臺定位在遠離EPSO的位置，這將非常浪費。
立管與海底管線之間的海底連接點常常設(shè)置成使得潛水員能對清管器進行插入 或提取。這非常笨重、昂貴并且不能一直符合環(huán)境清潔要求，并且對人身安全是有風險的。 在水面上干涉此操作將會是一種極其合乎需要且有效的目的。
在圖1中，如前所述，F(xiàn)PSO運載器101系泊在水體102中，并利用系泊系統(tǒng)103加 以固定，通常在船艏進行固定。系泊系統(tǒng)利用一定數(shù)目的錨腿104固定，錨腿104通過錨或 樁106而連接到海底105。柔性立管系統(tǒng)107布置在系泊系統(tǒng)103和管線終端結(jié)構(gòu)108之 間。立管系統(tǒng)的大體形狀由局部浮力裝置109加以保持。結(jié)構(gòu)108上的立管終端是與剛性 海底管線110的一端相連的。
特別在淺水中，比如少于60米，且依賴于運載器尺寸與該地區(qū)波浪高度狀況，要 將一種柔性立管輪廓107配置成諸如通常在圖1中所示經(jīng)常是非常困難的，因為運載器龍 骨的擺動圓周接近其最大吃水深度，從而排除了柔性立管幾何形狀所需要的充分空間，而 充分空間會使得柔性立管松弛到足以跟隨運載器系泊系統(tǒng)的所有的漂移運動。這很容易導 致立管與運載器的外殼相互干擾，導致磨損和導致柔性立管的損壞。在圖1中，虛線111指 示了在典型的干涉中運載器101可能的取向。
本發(fā)明的目的是在水面上方連接點與浮動運載器的外部轉(zhuǎn)塔之間提供一種海面 連接設(shè)備，這將消除上述問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種海面連接設(shè)備，該設(shè)備介于浮式運載器的系泊系統(tǒng)上的外部轉(zhuǎn)塔 與水面上方連接點之間。水面上方連接點包括一種管線歧管，該管線歧管與海底管線相連 通。提供一種結(jié)構(gòu)或框架構(gòu)造用來支撐住水面上方連接點。
該結(jié)構(gòu)被提升，從而使得連接點定位在海平面的上方。柔性立管與帶有連接點的 轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)的連接能使刮具清管器或智能清管器在正常工作狀況下(即不使用潛水員 或類似情況)被工作人員容易地從剛性海底管線中插入或移除，并提供了一種用于清潔相 關(guān)聯(lián)的柔性立管的手段，而不必在FPSO系泊系統(tǒng)自身的甲板之外的任何其它部位處插入 或移除軟體清管器。該結(jié)構(gòu)也提供了通往海底連接的豎直接口或通路。
該目的由以下步驟取得，其中，前兩個是基本的、相互依存的，其它步驟可根據(jù)任 何給定應(yīng)用選擇。
1)在柔性立管與剛性海底管線之間的連接點在物理上放置在框架構(gòu)造的頂端，向 水體上方延伸一些距離，框架構(gòu)造優(yōu)選地剛性連接到海底，并定位在距離FPSO上的系泊系 統(tǒng)的中心一個合適的距離處。該合適距離是由框架構(gòu)造對系泊系統(tǒng)錨線進行清潔的需求、 以及由在轉(zhuǎn)塔鏈臺與框架構(gòu)造的頂部之間提供一定的最小水平間隙的需求來確定的，這 樣，能適應(yīng)于具有足夠長度的自由懸掛柔性立管，以迎合運載器相對于固定的框架構(gòu)造頂 部的所有運轉(zhuǎn)和移動。
2)FPSO適配有外部類型的系泊系統(tǒng)，由此，系泊系統(tǒng)定位在水面之上的位于船艏 上的長的舷外支架的端部處，舷外支架的長度這樣設(shè)置當FPSO隨風變向時，無論船殼的 水上還是水下部分，都將一直搖擺在由豎立于海底上的框架構(gòu)造所形成的障礙物外面和上5
3)當相對于框架構(gòu)造位于任何位置或方位時，F(xiàn)PSO系泊系統(tǒng)都適配有用以從 FPSO甲板上進入連接點的器具。
4)框架構(gòu)造適配有如圖10所示的管線干涉器具。


本發(fā)明參考附圖僅作為舉例而加以說明，其中
圖1展示了浮式運載器的立管與海底管線之間典型連接的側(cè)視圖2展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的介于立管與上升海底管線之間連接實例的 側(cè)視圖3展示了錨腿的典型波及面積的俯視圖4展示了由所有直接環(huán)境因素引起的錨腿總波及面積的俯視圖5展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的介于立管與上升海底管線之間連接實例的 側(cè)視圖6展示了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的介于立管與上升海底管線之間連接實 例的側(cè)視圖6a展示了圖6所示設(shè)備的頂部的側(cè)視圖7展示了根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的介于立管與上升海底管線之間連接 實例的側(cè)視圖8展示了在良好天氣下的微波浪時的側(cè)視圖9根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的介于立管與上升海底管線之間連接實例的 側(cè)視圖10展示了圖9所示設(shè)備的設(shè)計布局的實例。
具體實施方式
圖2展示了 FPSO船舶211與水面上方連接點之間的海面連接。運用了一種典型 的外部系泊系統(tǒng)212的FPSO船舶211系泊在水體213中。框架構(gòu)造214在距系泊系統(tǒng)212 一定距離處剛性固定到海底。柔性立管215連接起系泊系統(tǒng)鏈臺212與高出水平面的海底 管線端部216。
虛線217展示了當天氣已變向，EPSO船舶211很可能碰撞框架構(gòu)造214時，F(xiàn)PSO 船舶211可能的方位/取向。這顯示了 框架構(gòu)造214不能放置在過于接近系泊系統(tǒng)212 的位置，因為在系泊系統(tǒng)212和框架構(gòu)造218之間沒有足夠的距離來懸掛一個或多個柔性 立管，錨腿218將會影響框架構(gòu)造214。
因此，框架構(gòu)造214必須置于距系泊系統(tǒng)212 —定距離處，該距離應(yīng)明確地在錨腿 的波及面積之外。圖3展示了一個典型的波及面積。
圖3展示了系泊系統(tǒng)的俯視圖，錨腿30a、30b、30c、30d和錨點31、32、33代表了系 泊系統(tǒng)的中性位置和典型的偏移幅度。既然由于全方位的環(huán)境條件改變，這樣的偏移可發(fā) 生在任何方向，則獲得了一種如圖4中標記為43的總的錨腿波及面積。優(yōu)選位置，即框架 構(gòu)造設(shè)立在朝向系泊系統(tǒng)中心的最近的可能位置，于是被標記為44。該位置取決于錨系統(tǒng) 參數(shù)的選擇，例如錨腿個數(shù)、錨腿重量和當系泊系統(tǒng)處于中性位置(即零偏移位置)時它們的預張力。典型地，框架構(gòu)造能安全地定位，消除掉水深度遠離系泊系統(tǒng)中心產(chǎn)生的錨腿影 響的大約30-70% ο
根據(jù)本發(fā)明，為了克服圖2中虛線217所示的FPSO船舶的移動或取向/方位改變 所產(chǎn)生的影響這一問題，提供了如圖5中所示的一個擴展舷外支架50。擴展舷外支架50將 提供充足的距離防止FPSO船舶殼體與框架構(gòu)造碰撞。換句話說，舷外支架提供的距離允許 船舶繞框架構(gòu)造四周自由旋轉(zhuǎn)，而彼此之間不會產(chǎn)生接觸。圖5也表示了各種距離和長度 占水深百分比的可能相對尺度，但所以尺度僅限于早先的描述。
圖5展示了船舶兩個可能的方位51、52。方位52指示了在該區(qū)域可能發(fā)生的最壞 影響。如圖5所示，舷外支架50的延伸距離提供了一個間隙，能防止船舶與框架構(gòu)造之間 碰撞的發(fā)生。
在圖5中，介于柔性立管與提升起來海底管線之間的連接點定位在水平面之上， 如53所示。為了適應(yīng)船舶豎直運動和為了保持介于框架構(gòu)造頂部與擴展舷外支架下側(cè)之 間的必要的距離“A”，該舷外支架最好配置成如圖6所示的被提高形式。舷外支架下側(cè)到吃 水線的距離是船舶吃水深度、船艏響應(yīng)波浪產(chǎn)生的傾斜度和框架構(gòu)造頂端在水面之上的所 需高度的函數(shù)。因此，圖6表現(xiàn)了本發(fā)明全部的基本目的。
很明顯，許多參數(shù)可變動以適應(yīng)一個具體需求。可以使用三個或更多個錨腿。可 以使用一個或多個框架構(gòu)造，可以使用一個或多個柔性立管。
圖6展示了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。在圖6中，提供了一個帶外部轉(zhuǎn)塔的系泊 系統(tǒng)。外部轉(zhuǎn)塔被延伸和提升到一位置，該位置從船舶的船殼與舷外支架到所述水面上方 連接點有一定距離，以允許船舶繞所述連接點四周自由移動。系泊系統(tǒng)包括一個備選附連 點60A用來連接柔性立管60。附連點60A通常定位在錨腿附連到支架62的半徑之內(nèi)。在 系泊系統(tǒng)的鏈臺上設(shè)置軟管形式的附連點61A，優(yōu)選地定位在錨腿附連器的半徑之外。該附 連點被用來連接大直徑立管61，其具有相應(yīng)較大的彎曲半徑。立管61與連接點61A的連接 用虛線顯示。
圖6A顯示了圖6中的水面上方連接點的帶有定位在框架構(gòu)造上的管線歧管的俯 視圖。管線歧管這樣布置，使得使其比邏輯位置“A”遠離框架構(gòu)造前面一個更大的距離“B” 布置。這自動地產(chǎn)生了更自由的空間，使立管在大的波浪里運動而不接觸框架構(gòu)造。明顯 地，這也能通過向轉(zhuǎn)塔傾斜框架構(gòu)造的上端實現(xiàn)，一直令人滿意，結(jié)構(gòu)框架的水面上的部分 保持與錨系統(tǒng)處于一定的最小距離。
圖7顯示了更進一步的實際應(yīng)用，為了干涉工作，例如嵌入或移除刮具清管器或 智能清管器，通過起重機70和和平臺71，從FPSO船舶直接向框架構(gòu)造的頂部周期性地更換 工具與人員，平臺71能降落和臨時鎖定到框架構(gòu)造的頂部72上。
圖8顯示了框架構(gòu)造當用于波浪狀況良好時的典型實施例。介于柔性立管與海 底管線之間的連接點80，即便包含許多閥和清管器，也能輕易地放置在波浪頂部之上距離 “B”的位置，并不因波浪沖擊而損壞。
圖9展示了框架構(gòu)造更優(yōu)選地運行在的那些離岸區(qū)域，其波峰高度“C”巨大，例 如，超過正?；鶞?米。介于柔性立管與海底管線90之間的連接點，即便包含閥和清管 器，也更優(yōu)選地靠近并安裝到框架構(gòu)造的封閉頂端91。在平靜的天氣狀況下，可通過人孔 (manhole)進入封閉頂端。封閉罩能用來保護閥和清管器接收器避免直接的或正面的波浪7沖擊載荷的沖擊，這可引起其它損壞。
圖10顯示了定位在框架構(gòu)造頂端處的設(shè)備的典型布置/布局。頂端被配置為一 種封閉空間100，剛好還保持在靜止水線101(—般由以下任意一個限定最低天文潮、最高 天文潮、或包括風暴潮的平均海平面)以上并可通過人孔102進入。在空間100內(nèi)一個或 多個海底管線103端接于清管器的發(fā)射器或接收器104中。有利地，一對或多對柔性立管 105A和105B各自連接到導管卷軸106，這樣使得清潔用的清管器通過立管105A從轉(zhuǎn)塔系 泊系統(tǒng)伸出，同樣通過立管105B返回。閥，作為管道系統(tǒng)實現(xiàn)的必要設(shè)備，可自動操縱和由 轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)對其直接控制。
權(quán)利要求
1.一種位于浮式運載器與海底管線之間的水面上方連接點，包括用于接收立管的管線歧管，其連接到運載器；用于支撐住管線歧管的結(jié)構(gòu)；其中，所述管線歧管定位在所述結(jié)構(gòu)的頂端上，并高于水面，且與海底管線相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，所述結(jié)構(gòu)固定在海底上。
3.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，所述管線歧管可定位在距所述結(jié)構(gòu)任 何需要的距離處。
4.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，所述管線歧管可定位在距所述結(jié)構(gòu)任 何需要的距離處，以允許所連接的立管在大的風浪中自由移動。
5.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，管線歧管包括閥和清管器的接收器。
6.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，所述結(jié)構(gòu)的頂端用來安裝一個平臺。
7.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，所述平臺能被臨時鎖定到所述結(jié)構(gòu)的 頂端上。
8.如權(quán)利要求1所述的水面上方連接點，其中，所述結(jié)構(gòu)包括封閉罩，用來保護管線歧 管和其它相關(guān)設(shè)備免受波浪沖擊。
9.一種浮式運載器的系泊系統(tǒng)，所述浮式運載器連接到水面上方連接點，所述系泊系 統(tǒng)包括一個外部轉(zhuǎn)塔，該外部轉(zhuǎn)塔被延伸和提升到一特定區(qū)域，該區(qū)域從所述水面上方連 接點距離運載器的外殼和舷外支架一定距離，這使得運載器繞所述連接點自由移動。
10.如權(quán)利要求9所述的系泊系統(tǒng)，其中，外部轉(zhuǎn)塔由可延伸和可提升的舷外支架延伸 和提升。
11.如權(quán)利要求9所述的系泊系統(tǒng)，其中，舷外支架與提升一個平臺的起重機一起安裝 到水面上方連接點。
12.—種浮式運載器的系泊系統(tǒng)，所述浮式運載器連接到水面上方連接點，所述系泊系 統(tǒng)包括一個外部轉(zhuǎn)塔，該外部轉(zhuǎn)塔延伸和提升到一特定區(qū)域，該區(qū)域從所述水面上方連接點 開始距運載器的外殼和舷外支架一定距離，這使得運載器能繞所述連接點自由移動；其中，所述水面上方連接點包括用于接收立管的管線歧管，其連接到運載器；和用于支撐住管線歧管的結(jié)構(gòu)；其中，所述管線歧管定位在所述結(jié)構(gòu)的頂端上，并高于水面，且與海底管線相連通。
13.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，所述結(jié)構(gòu)固定到海底上。
14.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，所述管線歧管可定位在距所述結(jié)構(gòu) 任何需要的距離處。
15.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，所述管線歧管可定位在距所述結(jié)構(gòu) 任何需要的距離處，以允許連接的立管在大的風浪中自由移動。
16.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，管線歧管包括閥和清管器的接收器。
17.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，所述結(jié)構(gòu)的頂端用來安裝一個平臺。
18.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，所述平臺能被臨時鎖定到所述結(jié)構(gòu) 的頂端上。
19.如權(quán)利要求12所述的水面上方連接點，其中，所述結(jié)構(gòu)包括封閉罩，用來保護管線 歧管和其它相關(guān)設(shè)備免受波浪沖擊。
20.如權(quán)利要求12所述的系泊系統(tǒng)，其中，外部轉(zhuǎn)塔通過延伸和提升所述舷外支架而 得以延伸和提升。
21.如權(quán)利要求12所述的系泊系統(tǒng)，其中，舷外支架與用于提升一個平臺的起重機一 起安裝到水面上方連接點。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種位于浮式運載器與海底管線之間的海面連接設(shè)備。
文檔編號E02B3/20GK102039986SQ20101054944
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者J·德巴恩 申請人:布米艦隊有限公司