CN101068711B - 用于在两个海底流体运输管线之间进行上部连接的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种顶部连接装置，该装置连接用在离岸碳氢化合物开采中的两个海底流体运输管线路(2、4)的端部装置(9、10)、由至少一个浮力元件(6)支承的提升器以及将提升器连接至位于海面的生产和/或存放装置的第二管，该装置包括中间连接管(8)，该连接管具有两端并安装在所述浮力单元(6)上，以相对于提升器和第二管的端部装置在操作位置与调停位置之间移动，在操作位置处，其两端分别连接至提升器(2)和第二管(4)，在调停位置处，其两端与所述端部装置(9、10)断开。

Description

用于在两个海底流体运输管线之间进行上部连接的装置
技术领域
本发明涉及在离岸或海上生产中使用的用于传送流体尤其是碳氢化合物的管线领域。更具体地说，本发明涉及在提升器与跨接管之间的连接装置，该提升器将位于海底的海下装置连接至诸如浮标的中间表面或子表面装置，该跨接管设计成将所述提升器的上端连接至位于海面的生产和/或存放装置。本发明也涉及相关联的提升器的构造，包括所有的将海下装置(例如，井口歧管)连接至海面生产装置的连接装置和管线。 
背景技术
在现有技术中已经公知许多提升器结构设计成将海下装置连接至海面装置。例如，我们可以引用悬链提升器的结构，该结构包括柔性或刚性的线，而且也引用具有垂直提升器的结构。在后一情况下，该结构通常采用通过底部连接装置连接至垂直提升器的流动线路管的形式(诸如专利WO02/103153所示的情况)。提升器的顶端连接至第二线路，大部分是柔性的并且通常较短，称为“跨接管”。该线路使提升器延伸从而允许运输的流体朝向通常位于海面的生产和/或存放装置流动。垂直提升器的底端锚定在底部连接装置并且通常在顶端通过一个或多个浮标支承，所述浮标支承所述线路的重量。在一些情况下，浮力单元也沿提升机进行布置。在其端部，提升器通过顶部连接装置连接至跨接管，该顶部连接装置可采用若干形式。 
因此在现有技术中，已公知其中的提升器悬挂在浮标下方的顶部连接装置，该装置采用鹅颈管的形式，所述鹅颈管通过凸缘式连接件采用或不采用旋转接头连接至两个管线(提升器和跨接管)。在这种情况下，浮标通过位于其底端与支承结构之间的定位元件连接至所述装置，该定位元件保持并且定位两个管线和连接鹅颈管的端部。而且，这种类型的连接记载在专利FR2809 136中并且与悬链提升器相组合或者记载在专利WO 02/103153中并且与垂直提升器相组合。 
现有技术的另一连接装置包括在浮标的顶端进行连接。这种装置具体地记载在专利US 4,423,984中，该专利示出由两个浮标环绕的多个垂直提升器并且在浮标的顶端连接至尽量多的跨接器。 
但是，现有技术的这些顶部连接装置并没有令人满意地解决这些装置可能会面对的许多问题。一些装置需要采用长且高成本的安装步骤才能使用并且无法进行标准或特别的维修调停，或者非常难于进行。例如，顶部连接装置必须有效地允许较小的第二线路引入提升器以进行海下装置的维修操作(所谓的“挠性管”操作)或者引入诸如检查“块(pig)”的工具。在专利FR 2809136中，这是通过使用将第二线路形成为浮标和提升器之间的定位元件的元件来实现的。在另一情况下，“挠性管”直接地形成在诸如鹅颈管的连接装置处，其特征是旁通线路的一部分提供到达提升器的直接第二入口。 
此外，顶部连接装置必须也允许跨接器的替换，如果需要进行替换的话，不需要过长的生产停止。类似地，连接装置与两条线路的连接必须是简单的并且不采用提升器和相关联浮标的复杂装置。 
发明内容
因此，本发明的目的是克服上述现有技术中存在的缺陷。因此，本发明提出一种位于由浮标支承的提升器与将提升器连接至位于海面的生产和/或存放装置的跨接器之间的顶部连接装置，其允许简单的安装和快速维修。 
根据本发明，该顶部连接装置设计成连接用在离岸碳氢化合物生产中的两个海底流体运输线的端部装置、由至少一个浮力单元支承的公知为提升器的第一线路以及将提升器连接至位于海面的生产和/或存放装置的跨接器，从而确保连续性；其特征在于，该装置包括中间连接管，该连接管具有两端并安装在所述浮力单元上，以相对于跨接器和提升器的端部装置在操作位置与调停位置之间移动，在操作位置处，其两端分别连接至提升器和跨接器的所述端部装置，在调停位置处，其两端与所述端部装置分离。 
根据其他特征，中间连接管安装成在浮力单元上在操作位置和调停位置之间枢转。 
本发明还涉及一种提升器结构，其中在提升器与连接至海面装置的跨接器之间的连接通过根据本发明的连接装置确保，所述结构的特征在于，支承提升器的浮力单元包括由所述提升器沿其旋转轴线穿过的浮标，所述提升器 的端部装置从所述浮标的上表面伸出。 
根据其他特征，该提升器结构的特征在于，浮标具有固定元件，跨接器的端部装置适于固定在其中，从而将跨接器的端部栓紧至浮标。 
附图说明
本发明的其他具体特征和优势将参照附图从下文的本发明的具体实施例得到，本发明的实施例只是为了示出信息而并不是限制本发明，其中： 
图1是使用本发明的顶部连接装置的提升器结构的透视示意图； 
图2是在操作位置的顶部连接装置的透视局部示意图； 
图3是在调停位置的顶部连接装置的透视局部示意图。 
具体实施方式
图1表示根据本发明的提升器结构。该提升器包括通过底部连接装置3连接至垂直式提升器2的流动线路管1。所述装置确保在垂直提升器2的海底进行锚定。提升器2在其顶端通过浮标式浮力单元6支承，该单元支承提升器的重量并且定位所述提升器。 
顶部连接装置5在提升器的顶端将提升器2连接至跨接器4，该跨接器允许流体从提升器运输至用于生产和/或存放碳氢化合物的海面装置7，诸如平台或漂浮、生产、存放和卸货(FPSO)船。该跨接器4有利地采用通常称为跨接器的柔性线路。该结构尤其允许提升器免受可能由海面装置的运动产生的力的破坏，这些力主要由跨接器4吸收。 
顶部连接装置5包括有利的刚性中间连接管，该管采用肘部8的形式并且每个端部装配有连接件，允许其分别连接至待连接的线路的端部装置9、10、提升器2和跨接器4。未示出的连接元件可采用任何形式并且对于本领域技术人员来说已经是公知的；它们有利地采用不需要潜水员操作以完成连接操作的连接元件。 
该中间连接管8安装成相对于待连接的线路2、4分别在图2和3示出的所谓的操作位置与所谓的调停位置之间移动。在操作位置，其两端连接至提升器2和跨接器4，同时，在调停位置，其从线路2、4的端部装置9、10卸下，从而自由地操作这些线路。因此，可通过有利地位于浮标6上部的端部装置10直接地操作提升器2。类似地，跨接器4的端部装置9也可进行操 作。 
根据本发明的所示实施例，提升器2由浮标6支承，该提升器沿其旋转轴线YY′延伸，使得其端部装置10从所述浮标的上表面伸出。该浮标也具有凹部或固定元件11，跨接器4的端部装置9可插入其中进行固定，从而将跨接器的端部栓接至浮标。同样应该指出的是，在该调停位置，端部装置9可容易地从元件11卸下，而不会受到由顶部连接装置5的不同元件引起的不方便的影响。类似地，对于所谓的“挠性管”操作来说，提升器2的端部装置10可直接沿着所述提升器的轴线通过所述端部装置10进行操作。 
中间管8有利地安装成在浮标6上于操作位置与调停位置之间进行枢转。枢转是通过水下调停车控制的，该车公知地缩写为ROV或AUV(远程操作车或独立水下车)，所述车辆能够释放未示出的锁定结构，并且能够通过作用在中间连接管线8的枢转轴线11上而控制和监视枢转运动。根据所示连接装置的实施例，中间管线8通过臂部12连接至其枢转轴线21，由此允许枢转机构的位置远离端部装置9和10。应该指出，中间连接管8的锁定可通过图2所示的低位置和高位置来确保，在该低位置处，其旋转锁定，在该高位置处，旋转可通过水下机器人来控制从而将其带至图3所示的调停位置。在调停位置，连接管线的端部其中之一将其自身有利地定位在伸出元件15上，允许调停位置锁定以在操作者进行维护或其他操作期间确保自由地操作端部装置9、10。 
在一些情况下，图1所示的结构也可包括所谓的第二线路，诸如气体提升线路。这些线路可连接至提升器2和跨接器4。因此，可为这些第二线路设置连接装置13，如图2所示。但是，这一连接并不必须具有顶部连接装置5的枢转机动性。 
本发明的提升器结构包括底部连接装置3，该装置将流动线管1的端部连接至提升器2。该装置包括例如锚定至海底的基部22，该基部保持提升器2的底端连接至已公知类型的连接线23，也称为“卷盘件”。该卷盘件水平固定地放置在海底100，其设计为尤其可适应流动线路管1的长度变化，该管由连接件30连接。该卷盘件23也在其第二端连接至鹅颈管31，该鹅颈管固定至基部22以确保与提升器2的连续性。 
当然，虽然本发明有利地应用于所谓的垂直提升器，但是将类似的顶部连接装置用于悬线提升器也没有超出本发明的范围。 

Claims (4)

1.一种顶部连接装置(5)，该装置连接用在离岸碳氢化合物生产中的两个海底流体运输线(2、4)的端部装置(9、10)、由至少一个浮力单元(6)支承的提升器(2)以及将提升器(2)连接至位于海面的生产和/或存放装置的跨接器(4)，其特征在于，该装置包括中间连接管(8)，该连接管具有两端并安装在所述浮力单元(6)上，以相对于提升器(2)和跨接器(4)的端部装置(9、10)在操作位置与调停位置之间移动，在操作位置处，其两端分别连接至提升器(2)和跨接器(4)的所述端部装置(9、10)，在调停位置处，其两端与所述端部装置(9、10)分离，其中中间连接管(8)安装成在浮力单元(6)上在所述操作位置和所述调停位置之间枢转。
2.根据权利要求1所述的顶部连接装置，其特征在于，浮标具有固定元件(11)，跨接器的端部装置(9)适于固定入其中，从而将跨接器(4)的端部栓紧至浮标(6)。
3.使用权利要求1所述的顶部连接装置(5)的提升器结构，其特征在于，浮力单元(6)是由提升器(2)沿其旋转轴线YY’穿过的浮标，提升器的端部装置(10)从所述浮标的上表面伸出。
4.根据权利要求3所述的提升器结构，其特征在于，浮标具有固定元件(11)，跨接器的端部装置(9)适于固定入其中，从而将跨接器(4)的端部栓紧至浮标(6)。
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说明书第4栏第13-23行、第4栏第38-39行、第5栏第4-12行、第5栏第23-27行、第5栏第51-65行、附图1、附图2、附图4、附图6、附图7、附图14A-B.

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