技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種緊鏈器，用于將浮動(dòng)式近海結(jié)構(gòu)(諸如，浮動(dòng)式生產(chǎn)儲(chǔ)存和卸載系統(tǒng)(FPSO)、半潛式平臺(tái)、裝載/卸載浮標(biāo)或任何其他浮動(dòng)式結(jié)構(gòu))系泊到海床中。本發(fā)明還涉及一種浮動(dòng)式近海結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有系泊索構(gòu)造，用于執(zhí)行錨索安裝方法。

背景技術(shù)：

從屬于該申請(qǐng)人的WO 03/013950中，已知一種錨索安裝方法，根據(jù)該方法，在其自由端具有連接器的預(yù)安裝錨索由安裝船舶收回。連接器可由止鏈器形成，以便用作緊鏈器裝置。附接至安裝船舶上的絞盤的牽引索沿著緊鏈器裝置上的槽輪被引導(dǎo)到安裝船舶上。安裝船舶還拾取連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的自由短索(pendant)端，并且牽引索連接至該自由短索端。緊鏈器裝置落入水中并且通過(guò)拖進(jìn)絞盤上的牽引索而在水平面之下與短索連接。

通過(guò)將緊鏈器裝置布置在系泊結(jié)構(gòu)之外，與錨腿成一直線，張緊系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行從系泊結(jié)構(gòu)的構(gòu)建安排中去除。而且，在緊鏈器用于轉(zhuǎn)臺(tái)式系泊近海結(jié)構(gòu)中的情況下，可實(shí)現(xiàn)鏈表尺寸的減小和安裝輔助件從轉(zhuǎn)臺(tái)中的去除。對(duì)于展開式系泊FPSO，由于沒(méi)有張緊器裝置(諸如，鏈?zhǔn)狡鹬仄骱椭规溒?并且沒(méi)有用于額外安裝鏈的儲(chǔ)存空間，所以利用已知的外部同軸(in-line，串聯(lián)的)張緊器使得干舷部處的空間節(jié)省。而且，在系泊近海結(jié)構(gòu)上的鏈?zhǔn)狡鹬仄魃蠠o(wú)需維護(hù)，并且在再?gòu)埦o的操作期間，不會(huì)發(fā)生生產(chǎn)和處理操作的中斷。

已知的方法具有以下缺點(diǎn)：連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的短索具有相對(duì)長(zhǎng)的長(zhǎng)度，這使得難以在浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)上儲(chǔ)存并且難以從浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)中部署該短索。而且，針對(duì)已知的緊鏈器裝置與短索之間的適當(dāng)連接的檢查需要例如由潛水員來(lái)進(jìn)行水下檢查。如果由于某些原因，在短索與張緊器裝置之間未進(jìn)行適當(dāng)連接，那么需要中斷連接操作。

從US 7,059,262中，已知一種系泊索連接方法，其中，在其自由端具有夾緊裝置的預(yù)安裝系泊索被放置于海床上。夾緊裝置包括開槽滑輪或滑輪以及附接至回收短索和浸沒(méi)浮標(biāo)(submersed buoy)的止鏈器。浮標(biāo)通過(guò)ROV附接至位于錨定操縱船舶上的牽入線，并且?jiàn)A緊裝置在操縱船舶上吊起。在船舶上，來(lái)自于浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的短索(該短索在其自由端處具有鏈條部分)被拉動(dòng)通過(guò)夾緊裝置，并且該短索附接至牽引索。然后，夾緊裝置落入水中，并且系泊索被向上拉動(dòng)，以使得短索鏈條部分沿著夾緊裝置的止鏈器移動(dòng)，直到實(shí)現(xiàn)系泊索中合適的張力，該止鏈器用作僅允許鏈條在一個(gè)方向移動(dòng)的棘齒。

在已知的方法中，緊鏈器與連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的短索的鏈條部分之間的連接在水平面之下完成，這就使得難以控制連接程序。而且，將夾緊裝置任意放置在海床上可導(dǎo)致沙或小石頭進(jìn)入夾緊裝置中，造成張緊器裝置發(fā)生故障或阻塞。在該系泊索安裝方法中，連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的短索的相對(duì)長(zhǎng)的長(zhǎng)度導(dǎo)致相對(duì)難操縱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種錨索安裝方法，該方法允許附接至海床的系泊索與連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的短索的受控且易于監(jiān)控的連接。

本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種錨索安裝方法，該方法允許連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的短索部分的容易的操縱。

而且，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種錨索安裝方法，在該方法中，減小了緊鏈器裝置發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種錨索張緊方法，該方法允許使用具有相對(duì)低動(dòng)力引擎的錨定操縱船舶而進(jìn)行錨索的受控張緊。

在此，根據(jù)本發(fā)明的一種錨索安裝方法包括以下步驟：

-提供系泊索，系泊索的一端連接至海床，并且在自由端處包括連接器構(gòu)件，

-將自由端提升至錨索操縱船舶的甲板上，

-在錨索操縱船舶上將緊鏈器通過(guò)連接側(cè)部連接至連接器構(gòu)件，

-將工作鏈設(shè)置在緊鏈器的入口側(cè)中，所述工作鏈具有相對(duì)短的張緊鏈部分和相對(duì)長(zhǎng)的安裝鏈部分，

-保持安裝鏈部分的自由端連接至錨索操縱船舶，同時(shí)將緊鏈器下降至低于水平面，

-拾取在一端上附接至待系泊的近海結(jié)構(gòu)的短索的自由端，并且在錨索操縱船舶上的互連位置中，將短索的自由端附接至安裝鏈部分的自由端，

-將互連位置從錨索操縱船舶放置到水中，

-將位于錨索操縱船舶上的提升裝置的提升纜索連接至位于水平面之下的張緊鏈部分，以及

-通過(guò)提升纜索在張緊鏈部分上施加向上的張緊力。

緊鏈器固定地附接至系泊索(其連接端位于錨索操縱船舶上)，并且該緊鏈器與海床不接觸，從而避免了沙或石頭的進(jìn)入。

張緊鏈部分穿過(guò)位于錨索操縱船舶上的緊鏈器，這允許具有無(wú)潛式視覺(jué)檢查的良好可能性的受控操作。

使用其上端附接至短索的張緊鏈部分(該短索連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu))允許該短索可為連接至浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的相對(duì)短的線路區(qū)段，以便促進(jìn)其操縱。連接至緊鏈器的錨腿可主要由合成繩索材料制成，諸如長(zhǎng)度為1000m或以上的聚酯，例如，適合于幾千米深度的深水。使用本發(fā)明的方法，當(dāng)前這種合成錨索的再?gòu)埦o可通過(guò)拉進(jìn)新的安裝鏈部分而補(bǔ)償伴隨時(shí)間的蠕變伸長(zhǎng)。

在實(shí)施方式中，工作鏈的安裝鏈部分為短索的長(zhǎng)度的至少0.5倍，優(yōu)選地為短索的長(zhǎng)度的至少1倍，最優(yōu)選地為短索的長(zhǎng)度的至少1.5倍。短索可由鏈條、鋼或聚酯纜索或其組合形成。短索的自由端和安裝鏈部分的自由端可通過(guò)可釋放的弓形卸扣、錨鏈環(huán)或任何其他合適的連接器裝置互連。例如，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，安裝鏈部分在其自由端處包括具有孔眼(eye)的纜索，用于連接至短索的自由端處的纜索上的孔眼。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方式中，錨索操縱船舶通過(guò)連接至錨索操縱船舶上的牽引裝置的保持索而在保持點(diǎn)中連接至近海結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)牽引裝置經(jīng)由保持索在近海結(jié)構(gòu)的方向上在錨索操縱船舶上施加牽引力而在張緊鏈部分上施加向上的張緊力。

通過(guò)例如經(jīng)由其船尾在系泊結(jié)構(gòu)的方向上水平地牽引錨索安裝船舶，在通過(guò)牽引裝置張緊系泊索時(shí)，不需要使用其推進(jìn)器的全功率來(lái)產(chǎn)生水平力。通過(guò)這種方式，可使用具有較小尺寸引擎的錨索操縱船舶的更大選擇。而且，將操縱船舶相對(duì)于近海結(jié)構(gòu)錨定在固定的水平位置中提供了穩(wěn)定且安全的張緊構(gòu)造，其中，可適當(dāng)?shù)乜刂茝埦o操作。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方式中，保持索的長(zhǎng)度比張緊器與保持點(diǎn)之間的水平距離短，以使得張緊鏈部分與系泊索基本上成一直線地(in line with，一致地)延伸。

優(yōu)選地，保持索將安裝船舶保持在這種水平位置中，以使得張緊鏈部分和牽引索在錨腿上部的操作方向周圍的至多+/-30度的角度內(nèi)延伸，優(yōu)選地與其成一直線地延伸，從而在張緊期間，在與正在使用的力對(duì)應(yīng)的方向上在錨定點(diǎn)上施加力。據(jù)此，可實(shí)現(xiàn)與常規(guī)使用的方向一致地牽引錨固件，并且可在該方向上提供最佳的錨定力，這是因?yàn)樵S多錨固件(諸如浮錨、爪錨或吸引樁)對(duì)拉伸負(fù)荷的方向相對(duì)敏感。

優(yōu)選地，系泊結(jié)構(gòu)上的保持點(diǎn)位于水平面之上，并且保持索基本上在水平方向上延伸到安裝船舶。

在根據(jù)本發(fā)明的系泊近海結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施方式中，系泊點(diǎn)位于系泊結(jié)構(gòu)的下半部分中，例如，位于水下轉(zhuǎn)臺(tái)系泊浮標(biāo)、轉(zhuǎn)臺(tái)的鏈表上或者位于該結(jié)構(gòu)的構(gòu)架上。在例如通過(guò)單一接頭連接至構(gòu)架的下部的情況下，與連接至位于船舶甲板上的已知的錨鏈輪和鏈?zhǔn)狡鹬仄鲝埦o器裝置相比，錨索連接經(jīng)受到更少的疲勞。

附圖說(shuō)明

參照附圖，將通過(guò)非限制性實(shí)例來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的錨索張緊方法的實(shí)施方式。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明利用系泊腿構(gòu)造而錨定到海床的FPSO的側(cè)視圖，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的錨索張緊方法的第一階段，

圖3a和圖3b示出了用于本發(fā)明的張緊方法中的緊鏈器的側(cè)視圖和頂視圖，

圖4至圖6示出了在錨索操縱船舶上將吊鏈(pendant chain，短索鏈)和安裝鏈部分置于一起的另外的階段的側(cè)視圖，

圖7示出了錨索操縱船舶的船尾部分的俯視圖，其中吊鏈和安裝鏈部分附接至船舶上的各自的絞盤，

圖8示出了錨索操縱船舶的側(cè)視圖，處于安裝鏈部分與吊鏈連接的位置中，

圖9和10示出了在安裝鏈部分與吊鏈互連時(shí)的錨索操縱船舶的船尾部分的俯視平面圖，

圖11示出了張緊鏈部分和保持纜鉤住至錨索操縱船舶的側(cè)視圖；

圖12示出了錨索張緊的側(cè)視圖，

圖13和圖14示出了保持纜和張緊鏈部分與錨索操縱船舶脫離連接的步驟的側(cè)視圖，以及

圖15示出了單一接頭形式的系泊近海結(jié)構(gòu)的構(gòu)架上的錨定點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

圖1示出了展開式系泊FPSO形式的根據(jù)本發(fā)明的系泊近海結(jié)構(gòu)1。FPSO承載大量烴開采立管2，這些立管的下端附接至海底烴井，且其上端支撐在甲板3附近并與位于FPSO 1上的儲(chǔ)存和/或處理設(shè)備流體連接。FPSO在其在龍骨水平面4與甲板3的水平面之間的高度H的下半部分H₁中被錨定。在下半部分H₁中，F(xiàn)PSO在其構(gòu)架上設(shè)置有錨定點(diǎn)5、6。在錨定點(diǎn)5、6中，F(xiàn)PSO通過(guò)單一接頭連接至錨腿群組7、8，該錨腿的下端通過(guò)錨固件或吸入樁錨定至海床10。雖然圖1中的實(shí)施方式示出了展開式系泊FPSO，但是本發(fā)明還可適用于其他系泊構(gòu)造，例如，諸如轉(zhuǎn)臺(tái)式系泊構(gòu)造、通過(guò)可分離的浸沒(méi)浮標(biāo)系泊的結(jié)構(gòu)并且適用于諸如用于處理液化天然氣的浮動(dòng)式儲(chǔ)存和再汽化單元(FSRU)、半潛式結(jié)構(gòu)、單點(diǎn)系泊浮標(biāo)等其他近海結(jié)構(gòu)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的錨腿連接和張緊過(guò)程的第一階段的側(cè)視圖。在圖2中，錨腿11可被安裝、張緊以及由錨索操縱船舶12拾取，或者可在先前的步驟中由另一個(gè)船舶預(yù)安裝并連接至海床10并且張緊。錨索操縱船舶12拾取錨腿11的頂部部分13，該頂部部分可包括聚酯繩索區(qū)段14和鏈區(qū)段15(例如20m長(zhǎng))。鏈區(qū)段15被夾緊在船舶12的甲板上的船尾16處的夾緊裝置35(見(jiàn)圖7、圖9以及圖10)中。

如圖3a、圖3b中所示，在船舶12的甲板上，緊鏈器17的連接側(cè)部18通過(guò)錨鏈環(huán)(chain link，鏈節(jié))14和連接器構(gòu)件(諸如弓形卸扣22)固定地附接至鏈區(qū)段15的上端。還可設(shè)想，取代鏈區(qū)段15，利用鋼索或其他繩索區(qū)段且使用合適的連接器構(gòu)件來(lái)連接至緊鏈器裝置17的側(cè)部18。在鏈區(qū)段15的上端連接至緊鏈器裝置17期間，鏈區(qū)段15保持夾緊在船舶12的甲板上。通過(guò)經(jīng)由緊鏈器的入口側(cè)19饋送由工作鏈20的下部形成的張緊鏈區(qū)段28穿過(guò)止鏈器25并且沿著槽輪23，工作鏈20(例如，具有200m的長(zhǎng)度)在船舶12的甲板上可移動(dòng)地穿過(guò)緊鏈器17。止鏈器25用作棘齒，并且僅允許工作鏈20在較短的張緊鏈部分28的方向上穿過(guò)張緊器殼體27，在如T所示的方向上拉動(dòng)該張緊鏈部分時(shí)，該張緊鏈部分變得更長(zhǎng)。張緊鏈20的張緊鏈部分28通過(guò)可旋轉(zhuǎn)的槽輪23穿過(guò)緊鏈器17的殼體27中的開口26(見(jiàn)圖3b)而被引導(dǎo)出來(lái)。具有相對(duì)大的直徑的拉孔(pulling eye)24附接至張緊鏈部分28，以通過(guò)遙控載體(ROV)進(jìn)行處理。

接下來(lái)，如圖4中可見(jiàn)，工作鏈20附接至位于錨索操縱船舶12上的工作線30，工作線30纏繞在主絞盤31的滾筒上，并且緊鏈器裝置17位于水中。在船舶12朝向FPSO 1向后移動(dòng)的同時(shí)，工作鏈20通過(guò)經(jīng)由主絞盤31的工作線30放出。

預(yù)安裝的吊鏈或鏈尾32從FPSO 1中收回(recover，恢復(fù)，復(fù)原)，并且通過(guò)拖帶絞盤線34附接至船舶12上的拖帶絞盤33(見(jiàn)圖7)。

如圖6和圖7中可見(jiàn)，吊鏈32從FPSO1中放出，并且收回到船舶12的船尾16上，在此處吊鏈固定在夾緊裝置35中位于活動(dòng)爪39、40之間。接下來(lái)，錨索操縱船舶12從FPSO 1移開，以將工作鏈20的自由端45收回至船舶12的甲板。根據(jù)需要，可從絞盤33中放出拖帶絞盤線34。

如圖8和圖9中所示，船舶12從FPSO 1移開不到200m，以使得吊鏈32位于水平面46之下的深度大約為40m。吊鏈中的張力可大約為40T，而錨索操縱船舶的船尾推力大約為15T。吊鏈32的固定端通過(guò)萬(wàn)向接頭49附接至FPSO 1的構(gòu)架上的錨定點(diǎn)47。如圖9和圖10中可見(jiàn)，工作鏈20的自由端45和吊鏈32的自由端50在相互接近的距離處均由夾緊裝置35夾持，以便這兩個(gè)自由端可通過(guò)連接器構(gòu)件51容易地互連在甲板上，該連接器構(gòu)件可包括例如兩個(gè)互連的弓形卸扣，弓形卸扣在鏈32和20的端部處作用在開口錨鏈環(huán)上。

接下來(lái)，如圖11中可見(jiàn)，夾緊裝置35打開，并且爪39、40；43、42同時(shí)松開，因此互連的鏈20、32落入水中。在鏈32、20的互連位置52處，連接器構(gòu)件51位于吊鏈32的端部上。錨索操縱船舶12的船尾朝向FPSO移動(dòng)，以收回保持纜57，該保持纜在FPSO 1的構(gòu)架上的保持點(diǎn)53中附接至FPSO 1，該保持點(diǎn)位于錨定點(diǎn)47附近。保持纜57的自由端連接至工作線30和主絞盤31。接下來(lái)，通過(guò)臍帶件55連接至船舶12的遙控載體(ROV)56位于水中，并且使拖帶絞盤線34附接至張緊鏈部分28的拉孔24。

然后，如圖12中所示，拖帶絞盤33進(jìn)行操作以將張緊鏈部分28牽引至所需要的長(zhǎng)度或拉力，例如，118m和30T。在這種情況下，錨索11具有相對(duì)大的長(zhǎng)度，諸如數(shù)km，并且在這種情況下，張緊鏈部分28的長(zhǎng)度相對(duì)長(zhǎng)以補(bǔ)償錨索的伸長(zhǎng)。在錨索11更短的情況下(用于淺水域中)，鏈部分28的長(zhǎng)度則將更短。

隨后，主絞盤31進(jìn)行操作以拉進(jìn)保持纜57，從而張緊系統(tǒng)。在圖12中，緊鏈器17位于水平面46之下的深度可大約為100m，保持纜57的長(zhǎng)度大約為60m，張力為90T，張緊鏈部分28中向上的張力為150T，長(zhǎng)度大約為75m，錨腿11中的張力大約為260T，吊鏈32和安裝鏈部分21的長(zhǎng)度大約為120m。ROV 56監(jiān)控張緊鏈部分28穿過(guò)緊鏈器17，直到參考錨鏈環(huán)(具有預(yù)定的不同特征，諸如顏色)到達(dá)緊鏈器17上的預(yù)設(shè)位置。

如圖13中可見(jiàn)，隨后張緊鏈部分28下降并分離，而保持纜57返回FPSO 1，同時(shí)保持附接至保持點(diǎn)53，以完成該過(guò)程。

圖15示出了FPSO 1的構(gòu)架，在錨定點(diǎn)47中具有附接至外部構(gòu)架的用于支撐凸緣60的支架。4m長(zhǎng)的力矩臂63連接至凸緣以形成萬(wàn)向接頭，該萬(wàn)向接頭可圍繞軸線61并且圍繞鉸接點(diǎn)62中與示圖的平面垂直地延伸的軸線旋轉(zhuǎn)。短索32固定至臂63的端部。在這種情況下，錨定點(diǎn)位于水平面之下。