CN101287645A - 改善的可分离式浮力转塔系泊系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种系泊系统，该系泊系统包括在下侧(2)处具有空腔(5)的船(1)、从甲板水平(4)延伸至所述空腔的转塔(3)、以及经由联接机构可释放地被附至所述空腔的系泊浮筒(6)，且至少有一根立管被所述系泊浮筒支撑，其中所述立管在其端部具有联接元件(10)，所述立管可滑动通过所述浮筒内的开口(11)，立管连接器元件(12)被附至活动传输元件，且该活动传输元件可由驱动元件(14，16)从低位移至高位。

Description

改善的可分离式浮力转塔系泊系统

技术领域

浮筒-转塔移动系统(buoy-turret moving system，BTM)是一种可分离式浮筒转塔系统，其中浮筒被连接至位于转塔下端的中央结构连接器，且该转塔位于船的月亮池内。浮筒具有一定体积，从而当结构连接器被打开时、浮筒将会由于附加锚绳的重量而下沉至一预定水下水平。

浮式采油储存与卸油(floating production storage and offloading，FPSO)的BTM要求对连接至可分离式浮筒的立管使用高压阀、以及紧急关闭(Emergency Shut Down，ESD)系统。ESD系统将确保在紧急情况下快速释放压力。

背景技术

在一些现有的BTM系统中，这些立管线路与ESD阀系统位于转塔内的封闭空间中，靠近BTM的结构连接器。为避免这些封闭空间内的爆发危险，需要采用诸如通风井和强制气流之类的方式、对封闭空间进行通风。在封闭空间内使用惰性气体也可避免爆炸危险，但人员在从事维修活动时、或在紧急情况下不能进入这一空间。此外，在水下使用封闭的转塔空间也会由于浮筒与转塔之间(受损)密封处的泄漏而造成进水危险。

为避免上述问题，已知在现有技术中可将每根立管分别向上牵拉经过浮筒、以及可旋转转塔、直至船的甲板，从而使立管线路处于开放而又天然的通风环境中，正如在以Sofec名义申请的美国专利号5,316,509中所显示的。该出版物示出一在转塔内具有垂直可移置立管的BTM系统，且该转塔经由轴承系统被旋转支承在船的月亮池内。

以Statoil名义申请的专利出版物WO9324733中示出一具有承重主轴承的沉没式浮筒，可使该浮筒在被连接至船底时、绕其自身的轴旋转。这份出版物还示出一具有立管连接器与阀的立管甲板，该立管甲板可在将浮筒从船上分离之前、被上拉至甲板水平以及被下降至浮筒上。这一设计可作为有限数量立管的解决方案，因为浮筒的轴向向心轴承只能具有一特定的最大直径，且一个大直径甲板在起伏摇摆的船内的垂直移置会导致与导向系统有关的大问题。无论如何，从维修角度看，优选不对海水中的昂贵的承重轴承使用浮筒设计。

专利出版物WO8808806中也示出一连接有立管与阀的活动甲板。该甲板只被向上拉、以张紧自BTM系统的附加垂直张紧立管，因为这些不同的系统具有柔性弯曲立管。可将甲板降下至极大的浮筒上，且当将甲板经由高度减小的转塔连接至船时、该浮筒的顶部在水面以上。这一设计不提供快速可分离式系统，因为在大浮筒能够下沉离开转塔-月亮池之前、必须对大浮筒注水。也没有一个中央单一结构连接器可供打开，以快速将浮筒从转塔上分离。

发明内容

本发明涉及永久性地整合在FPSO壳体内的内部转塔单点系泊系统领域。这类系统允许船在多个锚腿附近被动地起到“风向标”的作用，同时在FPSO与海底之间传输液体、动力、以及通信信号。

内部转塔系泊系统由圆柱形转塔结构构成，该圆柱形转塔结构位于整合在FPSO壳体内的圆柱形月亮池中。大直径分区滚柱轴承可将转塔连结至船。通过高强度、液压预张拉螺销将轴承安装在其支承结构上。在船的月亮池内旋转支承转塔的主轴承优选位于水面上，且在船的甲板附近。取决于立管的数量，可有不同的用于支承船上转塔的轴承布置，例如轴向向心轴承系统、分区轴承系统、转向架轮系统或滑动轴承系统。

安装与采油设备位于转塔顶部。旋转排气管位于转塔上部，具有相联的管道与通路布置。

转塔结构的下段容纳立管浮筒，该立管浮筒在顶部由液压结构连接器连接。

每个锚腿的上端被连接至浮筒下方的铰接式万向节。每个锚腿的下端被连接至埋入海底内的锚。

输出油气和生产井液体经由柔性弯曲立管从海底与立管浮筒之间通过。液压与电控制集成管也在立管浮筒与海底之间通过。在浮筒底部，立管与集成管通过管状导向装置(I形管)可滑动地被引至浮筒顶部的立管甲板。

浮筒顶部形成用于容纳立管与集成管终端的凹位。立管终端法兰通过液压驱动连接器被连接至转塔管道。液体从转塔被引至旋转排气管、然后至FPSO。

立管浮筒是一种装配式钢制圆柱形壳体结构。已基于将立管与锚腿保持在分离模式下的指定水平所需的浮力确定立管浮筒的大小。隔间的设计可确保浮筒随两个环形隔间或一个内隔间的意外溢流而浮动。进一步制作浮筒，从而使它在分离期间与其他转塔部分不接触。

浮筒被连接至具有一个结构连接器的转塔，该结构连接器位于转塔中心线处的水面下。当连接浮筒时，中心管容纳连接钢丝绳，并将负荷传输至结构连接器。浮筒具有一定体积，从而使它在与转塔分离时、由于锚绳的重量、下沉至预定深度。

本发明涉及用于大量立管的改善的可分离式沉没式浮筒-转塔系泊(buoy-turret mooring，BTM)系统，该系统操作安全，容易维持，且可快速分离与连接。

本发明所述系泊系统包括以下部分：下侧具有空腔的船、从甲板水平延伸至空腔的转塔、通过联接机构可释放地被附至空腔的系泊浮筒、以及至少一个由系泊浮筒支撑的立管，其中立管在其端部具有联接元件，立管可滑动通过浮筒内的开口，立管连接器元件被附至活动传输元件，且该活动传输元件可由驱动元件从低位移至高位。以及：

-当将浮筒联接至船时，将立管连接器元件附至传输元件，并将传输元件向上传输至甲板水平，同时将立管滑动通过所述浮筒，并将联接元件附至船上的传输管道，以及

-在释放联接元件、以及将立管连接器元件从传输元件处释放之前，将立管向浮筒放下，同时使立管滑动通过浮筒、直至连接器元件由浮筒支承，随后一同降低浮筒与连接器元件。

根据本发明，位于立管联接器顶部的立管联接器与ESD阀被连接至一或多个可垂直移置的立管甲板，该立管甲板位于被旋转支承的转塔内。

这一结构使有可能将具有阀与立管线路的立管甲板牵拉至甲板水平，所述阀与立管线路在该甲板水平处于开放的通风空间中，且可轻易获得维修。

水下管线可具有除在附图中所示的例子外的任何布置，所述例子为具有3组系泊线型式的、由4根立管组成的3个区。每组立管被连接至立管甲板段。每个区均配备有立管甲板、导向吊运车、以及专用提升绞盘。三个立管甲板中的每个(每个区各一个)容纳ESD阀以及液体与电连接器的下半部分。当系泊浮筒被分离时，立管甲板位于浮筒顶部。

在连接过程中，将浮筒拖入月亮池内，且经由位于转塔中心线的结构连接器将其连接至可旋转的转塔。然后将水下立管甲板联接至导向吊运车系统，并借助于绞盘将立管甲板与吊运车的组合向上拉至甲板水平，且将其固定在该位置。支承一组立管的立管甲板或立管甲板段可通过诸如销之类的许多方式被连接至吊运车系统。吊运车可具有导向轮装置，且可在沿转塔轴布置的轨道上移动。吊运车经由电缆或链被连接至船的甲板上的绞盘。对于具有多个甲板的系统，每台吊运车均可具有其自身的绞盘系统，从而有可能沿其轨道同时提升或降低几台吊运车。可选择地将中心绞盘用于在其轨道上相继移置每台吊运车。

也有可能将活动立管甲板固定在船的甲板水平、以及将吊运车从立管甲板上分离。当已紧固立管甲板时，可连接集成管/液压管线/电力电缆，并收回和连接液体连接器。

在例如飓风的情况下，FPSO与BTM将关闭设备，断开立管、集成管和动力电缆，以及从系泊浮筒上分离。然后FPSO将在其自身的动力作用下驶离。在这一分离过程中，首先关闭ESD阀，然后将立管从转塔管道系统处分离，并使用例如50T绞盘(具有滑轮，以达到所需容量)、经由轨道系统、将立管甲板与吊运车的组合垂直降至浮筒上。

一旦立管甲板在浮筒上，即可将它从吊运车处分离。如果有一个以上的立管甲板段，这一过程可同时或相继进行。此后可通过打开中心结构连接器、将浮筒从可旋转的转塔处分离，并将浮筒下沉至其预定的水下位置。

对于再连接，在将FPSO钩至系泊浮筒后，可接着进行相反的过程：将三个立管甲板再次联接至吊运车装置，且将它们提升至FPSO主甲板水平、并紧固。使用自动的专用连接器将立管、集成管与动力电缆单独连接至最高转塔部分。然后可再次开始采油。

因此，由于可将一组立管突然上拉与下降，可极大缩短已知可旋转转塔-BTM设计的分离与安装时间。

对于大量立管，由于经常将一束立管置于分组的锚绳布置的自由空间内，随后需使用自选择的锚绳布置的多个活动立管甲板段。

下文将通过举例、并结合附图的方式描述本发明所述的浮筒-转塔系泊系统的一实施例。

附图说明

在图中：

图1示出分离状态下的船与浮筒，其中连接器元件或立管甲板被支承在浮筒上；

图2示出与船啮合的浮筒的联接机构，其中连接器元件与传输元件分离；

图3示出联接至传输元件、并由驱动元件拉至甲板水平的连接器元件；

图4a-4c示出本发明的吊运车系统的细节；以及

图5示出三个连接器元件12、12’、12”的俯视图(立管支承甲板)。

具体实施方式

图1示出本发明所述的系泊系统，其中船1具有月亮池5，转塔3经由轴向向心轴承被旋转悬吊。转塔3经由中心连接器7’被连接至可释放式浮筒6的副连接器7，且可释放式浮筒6经由锚链9被锚至海底。浮筒6承载许多立管8，这些立管8经由I形管11被可滑动地支承通过浮筒，且经由连接器元件或立管甲板12被连接至浮筒顶部。在立管8的顶部，联接元件10包括附至在船1的甲板上的管道17所用的机械连接器、以及关闭立管8所用的ESD阀系统。在联接结构连接器7、7’之后，立管甲板12可通过导销13被附至吊运车20，且该吊运车20可沿转塔3内的垂直轨道15移动。吊运车20可经由甲板水平上方的绞盘14被拉向甲板水平。

图2示出处于连接状态下的浮筒6，其中附有中心结构连接器7、7’，且立管甲板12上的导销13被排列、以与吊运车20联接。由图3可看出，立管8已由吊运车20向上最高拉至甲板水平、以联接至管道17。

图4a示出轨道15的俯视图，该轨道15包括被附至转塔3内中心塔21的导轨22。吊运车20经由滑轮23沿导轨22被向上拉，且该吊运车20经由轮24被支承靠在该导轨22上。图4b和4c示出立管甲板12包括两个被附至吊运车20的销13、13’。

图5示出具有三个立管连接甲板12、12’、12”的装置，每个立管连接甲板由各自的吊运车20、20’、20”支承。

Claims (3)

1.一种系泊系统，包括在下侧(2)处具有空腔(5)的船(1)、从甲板水平(4)延伸至所述空腔的转塔(3)、以及经由联接机构(7，7′)可释放地被附至所述空腔的系泊浮筒(6)，且至少有一根立管(8)被所述系泊浮筒支撑，其特征在于，所述立管在其端部具有联接元件(10)，所述立管可滑动通过所述浮筒内的开口(11)，立管连接器元件(12)被附至活动传输元件(15，20)，该活动传输元件(15，20)可由驱动元件(14)从低位移至高位，以及：

当所述浮筒被联接至所述船时，将所述立管连接器元件(12)附至所述传输元件(15，20)，并将所述传输元件(15，20)向上传输至甲板水平，同时将所述立管滑动通过所述浮筒，并将所述联接元件(10)附至所述船上的传输管道(17)，以及

在释放所述联接元件(10)、以及将所述立管连接器元件(12)从所述传输元件(15，20)处释放之前，将所述立管向所述浮筒放下，同时使所述立管滑动通过所述浮筒、直至所述连接器元件(12)由所述浮筒支承，随后一同降低所述浮筒与所述连接器元件。

2.根据权利要求1所述的系泊系统，其特征在于，所述传输元件(15，20)包括大体上垂直定向的轨道(15)、以及可沿所述轨道移动的吊运车(20)。

3.根据权利要求1或2所述的系泊系统，其特征在于，所述联接元件(10)包括用于关闭所述立管的阀、以及连接器，该连接器用于将所述立管以不漏液体形式附至所述船上的所述传输管道。

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