CN100402371C - 立管安装浮式平台及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于开采烃类的浮式平台(1)。所述浮式平台包括：一个或者多个从该浮式平台延伸到海底的立管(13、14)；一个连接到所述一个或者多个立管的烃类处理设备(5)；以及一个处理后的烃类的储存或者运输设备(6)。所述浮式平台包括一个用于朝海底垂直降低立管以及用于将立管的第一端连接到海底的烃类构造(7)的起吊设备(22)，所述立管包括一个在第二端的连接器(18)，浮式平台包括一个用于安装到立管连接器并且用于使所述立管与处理设备成液体连接的连接器(16)。

Description

立管安装浮式平台及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于开采烃类的浮式平台，包括一个或者多个从该浮式平台伸到海底的立管，一个连接到所述一个或者多个立管的烃类处理设备，以及一个经处理后的烃类的储存或者运输设备。本发明还涉及一种安装一个或者多个钢立管的方法。

背景技术

于2000年5月1-4目在得克萨斯州休斯顿召开的海洋技术会议(OTC)11875上

des deserts-Doris工程-发表的题目为“用于非洲深海海洋的混合立管”的文章中，公开了一种用于深水的立管，包括带有多个生产立管的钢外壳，气水注入管线，以及由泡沫塑料制成的也传递浮力给立管的绝缘体。所述立管在岸上安装并且被拖到该管竖直并且与在海底的底座连接的位置。立管的上半部分被连接到一个浸没在水中的浮标。在安装混合立管后，浸没在水中的浮标由软跳线被连接到象浮式采油、储油和卸油系统(FPSO)的表面设施，该表面设施可以被放置在距离浮标介于70到200米的位置。

已知的方法具有一个缺点，即在安装立管的过程中，不能发生烃类的生产和/或处理。此外，安装需要特殊和专门的设备。人们设计了专门的安装浮式平台在尽可能大的波浪等级中工作，于是成为既相当大又昂贵的装置。

从美国专利4182584已知的是在底座和浸没水中的浮标之间固定一个自立的水产立管用在深水中。对于一个装备有钻塔的浮式平台，例如半潜式装置，将立管外壳降低穿过浮标的中心部分与底部结合，直到完成该部分的刚性立管。接着，固定一个软管到地面设施用于烃类的生产和处理。

再有，使用这种用于立管安装和用于烃类生产/处理的独立的浮式平台，需要很长的时间调度和动员装配的浮式平台进行定位，而且在安装所述立管之后需要复原该浮式平台。

此外，鉴于该安装浮式平台成本高，当此安装浮式平台在原位时，要尽可能多地安装立管，这意味着还没有进行生产的立管的基建投资、疲劳和保养成本高。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于立管安装以及烃类的生产和/处理的灵活系统，避免安装立管的浮式平台的复杂调度，并且允许在合适的时间安装立管。

本发明的另一个目的是提供一种灵活的使用相对简单的安装设备的安装立管的方法。

本发明的另一个目的是提供一种立管的安装方法，其中在烃类的生产和/处理过程中，附加的立管能被迅速地安装。

为此，按照本发明的浮式平台，其特征在于，浮式平台被固定在海底，该浮式平台包括一个起吊设备，用于垂直地向海底降低立管以及用立管的第一端将该管连接到海底的烃类构造，所述立管包括一个位于第二端的连接器，所述浮式平台包括一个用于固定所述立管连接器以及用于配置所述立管与处理设备成液体连接的连接器。

对于本发明的浮式平台，不需要使用专用的昂贵的安装立管的浮式平台。通过从浮式平台安装立管，当在稳定的天气条件下安装立管的同时，开始烃类的生产和处理是可能的。本发明的浮式平台允许烃类的生产，同时获得来自烃类油田的信息。当开始烃类的生产之后，需要钻井和连接其它附近的井，这能由浮式平台上的安装设备简单地执行。

处理之后的烃类可以被储存在浮式平台上的罐内，并且通过穿梭油轮被运输到岸上，或者可以通过来自浮式平台的管线被运输到另一个浮式平台或者运输到陆地上的设备。

所述降低立管的设备可以包括一个起吊装置，起吊装置的类型如欧洲专利申请02075311.7所述，该申请是于2002年1月25日由本发明的申请人提交的。此处所述的降低设备相对简单，而且占用了很小的甲板空间，省出足够的空间放置烃类的生产和/或处理设备。

在一个优选实施例中，所述立管在浮式平台的旁边延伸。所述浮式平台可以包括一个钻塔和一个延伸到海底的钻柱，例如通过一个在浮式平台中的月池。

所述立管可以包括一个下部的刚性(钢)部件并且可被连接到浸没在水中的浮标，所述立管的上部由柔性材料制成并从所述浮标伸到浮式平台。按照另一个实施例，所述浮式平台可以散布系缆，而立管可以通过浮式平台的一个中轴安装。

附图说明

按照本发明的方法的一些实施例将参照相应的附图详细介绍，在附图中：

图1是用于执行本发明中所述方法的烃类生产和/或处理的浮式平台的示意图；

图2-4是立管的水平伸出、立管连接到海底的井口及连接到浮式平台的顺序图；

图5-8是按照本发明的另一个立管的安装方法；

图9是按照本发明采用一个工作船的立管安装的可选择方法；

图10是浮式平台的一个实施例以及用于执行本发明中方法的起吊设备；

图11-13是图10的起吊设备的详图；

图14-15是根据本发明中的方法安装的立管的构造；

图16-17是具有转塔系泊的浮式平台的结构，该结构携带已经按照本发明进行安装的立管；

图18是按照本发明携带立管的浮式平台的散布系缆的固定结构；

图19-22是按照本发明中所述方法的另一个实施例的示意图；

图23是使用独立的工作船的方法的实施例；

图24-30是使用独立的工作船的立管安装方法；和

图31是获得使用了工作船的立管的J型结构的方法。

具体实施方式

图1是按照本发明的烃类生产和/或处理浮式平台1。该浮式平台1可以通过多个锚缆3被连接到海底2，所述锚缆3可以被连接到在浮式平台1底部的链式平台4。可选择地，其它结构也是可能的，例如转塔系泊(turret moored)机构或者散布的系缆结构。

浮式平台1包括一个烃类处理设备5，例如油水分离系统、气体液化装置、再气化设备等。在浮式平台1内的储存罐6可以包含天然的和/或处理过的烃类。

来自海底2的井口7、8下部的立管9、10延伸到浸没水中的浮标11、12。来自浮标11、12的柔性立管13、14延伸到在浮式平台1上的连接器15、16。每一个立管13、14在其上端包括一个连接到连接器15、16的连接器17、18，以使立管13、14通过管道19、20与处理设备5和/或烃类储存罐6达成液体连接。

在浮式平台1的甲板上，起吊设备22具有能在垂直方向朝向对方和彼此远离而进行移动的上起吊臂23和下起吊臂24。在浮式平台1是FPDSO的情况中，在浮式平台1的甲板上，可放置钻塔25用于钻新井28，钻柱29穿过在浮式平台1中的轴30。

图2是上端被连接到起吊设备22并且以与垂直方向成2°至10°的角α延伸的钢悬链立管9(SCR)。工作船38通过绞车40以及连接到立管9下端的链条或者缆绳41在海底之上拖动立管9到井口7或者到井口的连接物，例如一个总管或者类似物。不用工作船38拖立管9，可以通过一个使用绞车40的系泊船拖立管到井口7。链条或者缆绳41优选地和水中立管9具有同样的线性重量(Kg/m)，于是立管和链条或者缆绳41沿相同的悬链曲线，结果能避免施加在该管上的转矩以及随之而来的对立管9的损害。这对于深水，如水深500米和更深的水，例如1000米到2000米是特别适当的。

如图3所示，当立管9的下端被置于井口7附近时，其上端通过链条或者缆绳34被连接到起吊设备22，而工作船38继续在海底之上朝向井口7拖立管9。当立管下端已经到达井口7时，该立管被从工作船38降下，并且通过一个图中没有画出的远程操纵潜水器(ROV)被连接到井口。链条或者缆绳41通过ROV与立管分离。

接着，如图4所示，链条或者缆绳34被朝上拖，于是立管将与垂直方向成大约15°到20°的斜度。在这个倾斜角下，立管9被连接到浮式平台，用于将来自井口7的烃类输送到浮式平台。

图5-8是安装刚性的立管32的过程，该立管在其下端具有一个插入到位于海底2的井口30上的连接器31。所述立管32由各段(segment)33组装而成，所述各段可储存在浮式平台1上。立管32通过起吊设备22释放下臂24的夹紧装置和降低上臂23而被降下。接着，下臂24的夹紧装置与立管32的顶部配合，上臂23的夹紧装置被释放，而上臂23返回到它的上方位置。另一个段33被夹在上臂23并且被连接到依靠下臂24的立管部分，接着重复降下循环。立管的支持浮标11可以被储存在浮式平台并被固定在立管32的顶部，如图3所示。在起吊设备22的位置，浮标11的上部可被连接到上臂23。如图4所示，浮标11从缆绳34降下，而远程操纵潜水器35被从浮式平台操纵以连接连接器31和井口30。在连接连接器31之后，浮力添加给浮标11，远程操纵潜水器35被操纵来使柔性立管36用其下端与浮标11连接，与立管32成液体连接，用其上端的连接器37与浮式平台1上的连接器16连接，而与处理设备5成液体连接。

在如图9所示的实施例中，一个更小的船只或者拖船38通过绞车40辅助降低挠性立管36的下端39。

图10是按照本发明的包括起吊设备22的浮式平台1。起吊设备22包括一个携带有缆绳34的竖直框架23’，该框架缆绳在分开的位置具有采用加宽件45、46、47形式的支持件。在缆绳34的末端，具有被固定到浮标11的连接器44，浮标通过缆绳34被降低。缆绳34被储存在采用环形结构的储存室或者锚链孔40内，基本上没有受到张力。从储存室40，缆绳34通过一个滑轮52被引导到上部的起吊部件53和下部的起吊部件54。上部的起吊部件能沿竖直框架23’上下移动，并且能与缆绳34上的加宽件45、46、47可松开式地配合。固定的下部起吊部件54也能与加宽件45、46、47配合和分离。通过释放下部起吊部件54和降低从上部起吊部件53悬吊的缆绳，浮标11被降低。在降下上部起吊部件53一定距离后，下部起吊部件54与缆绳34的一个加宽件配合，而上部起吊部件53与缆绳分离并返回到它的上部位置。通过这种方式，浮标11能连续地被降低直到它到达需要的深度。在被从起吊设备22降低之前，浮标11可以通过一个吊车57被置于船外，之后被分离，于是浮标11能从缆绳34降下。

作为环形结构的一种代替，缆绳34也可以被储存在采用盘绕形式的室50内，例如绕室50内的圆锥形的上升底座，或者被储存在一个卷线轴上，或者再可选择地作为独立的线部件被储存。

图11是上下部起吊部件53、54的详图。上部起吊部件53包括两个平行的液压缸60、60’，所述液压缸通过液压泵62供以动力。每一个液压缸包括一个套筒63、63’和一个可移动地容纳在套筒63、63’内的杆64、64’。在每一个杆64、64’的末端，连接有一个滑轮65。两个滑轮通过框架66内部连接。一个可移动的压板67、67’被连接到缆绳的端部，该缆绳具有一个从滑轮65、65’伸到相应的压板67、67’的第一缆绳部分68、68’，和沿杆64、64’及套筒63、63’伸到固定位置71、71’的第二缆绳部分69、69’。如图11所示，下部起吊部件54通过压板55、55’与缆绳34的一部分夹紧配合。上部缆绳部分72与上部起吊部件53的压板67、67’配合，如图12所示。之后，下部起吊部件54的压板55、55’被打开，而上部压板67、67’保持与上部缆绳部分72上的加宽件配合。在液压泵62的控制下，杆64、64’受缆绳34、浮标11和立管32的重力作用，被拉进套筒63、63’，于是压板67、67’沿套筒63、63’降下。在被降下的位置，如图13所示，压板55、55’与加宽的缆绳部分34配合。因此，整个缆绳的重量和浮标11和立管32的重量再次被降低的起吊部件54支持。然后压板67、67’分离，滑轮65、65’返回到如图11所示的上部位置。在一个有益的实施例中，起吊部件53、54在框架内构成一个整体部件，被吊车57悬吊。通过这种方式，重的负载能在很深的水域被来自具有标准吊车的浮式平台通过本发明的起吊设备处理。

作为如图11-13所示的起吊设备的代替，可以使用一个平衡卷起的绞车(heave-compensated winch)。

图14是按照本发明安装的立管结构，其中一个连接底座80被固定在竖直的立管32，连接底座80通过水平的底管82被连接到井口81。在图15的实施例中，所示立管32通过J型弯曲的部件84被连接到井口81，并且通过张力底座83被拉到海底。可选择地，类似立管32，立管10可以采用J型弯曲的方式被连接到连接底座85。在完成钻井操作后，钻井立管29和塔楼25可被取出。

图16是一个转塔系泊的浮式平台90，其中锚缆91、92的一端被固定到转塔98，另一端固定到海底。立管93、94被连接到浮式平台上的烃类处理设备。通过起吊设备96，立管部件97从浮式平台90的甲板穿过转塔98的中轴95被降低，以固定到海底的井口。

在图17所示的实施例中，表示的是转塔系泊的驳船，其中起吊设备96被放置在船只的侧边。通过一只小拖船97，可以辅助安装立管。

图18是散布系缆结构，其中立管93、93’、94、94’在浮式平台两侧以匀称的间隔位置放置，在被吊车96降下之后，被固定到由小拖船拖住的浮标。

图19-22是一种立管的安装方法，其中首先，连接底座80被降到海底。通过远程操纵潜水器(ROV)35，立管82的第一端被连接到井口81，之后浮式平台1朝向连接底座80移动，用于立管82另一端的连接，于是底管82基本上在海底水平伸出。在接下来的步骤中，竖直的立管件，浮标以及如图14所示的柔性立管被安装。

在图23的实施例中，立管部件83和浮标件84由一个独立的供应船38供应。在图24-30的实施例中，所述小工作船38被采用来降低立管32和浮标11，以及操作ROV35，用于将立管32连接到井口和用于安装柔性立管13。

最后，在图31的实施例中，工作船38将水平的立管84以竖直向上延伸的J型结构放置在海底，以获得如图15中左侧所示的立管结构。

Claims (13)

1.一种用于开采烃类的浮式平台，包括：一个或多个从浮式平台伸到海底的立管；一个烃类处理设备，其与所述一个或者多个立管连接；以及用于储存或运输处理后的烃类的储存或运输设备，其特征在于，所述浮式平台被系泊固定在海底，所述浮式平台包括一个用于朝海底垂直降低立管以及用于将立管的第一端连接到海底的烃类井口的起吊设备，所述立管包括一个位于第二端的连接器，浮式平台包括一个用于安装到立管连接器以及用于放置所述立管与处理设备成液体连接的连接器。

2.如权利要求1所述的浮式平台，所述储存设备包括一个在浮式平台上的罐。

3.如权利要求1或2所述的浮式平台，其中所述用于降低的起吊设备包括一个安置在浮式平台上的吊车。

4.如权利要求1或2所述的浮式平台，所述立管在浮式平台的旁边延伸。

5.如权利要求1或2所述的浮式平台，其中所述浮式平台包括一个钻塔和一个从钻塔延伸到海底的钻柱。

6.如权利要求5所述的浮式平台，其中所述钻柱穿过浮式平台中的一个轴延伸。

7.如权利要求1或2所述的浮式平台，所述立管包括：由刚性材料制成并被连接到浸没于水中的浮标的下部，一个由柔性材料制成并从浮标延伸到浮式平台的上部。

8.如权利要求1或2所述的浮式平台，所述浮式平台包括一个从甲板高度伸到龙骨高度的轴，所述起吊设备被置于靠近所述轴的位置，用于穿过所述轴朝海底降下立管。

9.一种在浮动的浮式平台和海底之间安装数个立管的方法，所述浮式平台包括一个连接到一个或多个立管的烃类处理设备，一个用于储存或运输处理后的烃类的储存或运输设备，所述浮式平台被系泊固定在海底，浮式平台包括一个用于朝海底垂直地降低立管以及用于将立管的第一端连接到海底的烃类井口的起吊设备，和一个位于立管的第二端并安置在浮式平台上用于使立管与所述处理设备成液体连接的连接设备，所述方法包括以下步骤：

-从起吊设备降低立管的第一部分，

-将立管的上端连接到浮力设备，

-降低立管和浮力设备，

-用远程操纵潜水器将第一立管部分的下端连接到海底的井口，

-从起吊设备释放浮力设备，

-从起吊设备降低所述柔性立管，

-将柔性立管部分的下部连接到浮力设备，与下部立管部分成液体连接，将柔性立管的上端连接到处理设备。

10.如权利要求9所述的方法，其中在降低第一立管部分之前，

-一个连接底座被降到海底，距离井口一定距离，

-一个横向管部件被降低到井口，并且被固定在此，

-所述浮式平台侧向移动，以使所述横向管部件在海底从井口延伸到连接底座，

-将横向管部件连接到连接底座。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中柔性立管部分的下端从浮式平台一侧的第二船只被降下。

12.如权利要求9或10所述的方法，其中下部立管部分和浮力设备从浮式平台一侧的第二船只被降下。

13.如权利要求11所述的方法，其中下部立管部分被安装到连接底座，第二船只被侧向放置以将下部立管部分在海底至少部分地水平延伸。

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