CN101466590B - 可撤离系泊系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种可撤离系泊系统，所述系泊系统包括具有外伸支架(3)的船(1)，所述外伸支架(3)以可分开的方式支承立管组件(4)，该立管组件(4)设有立管顶部主体(8)，所述立管顶部主体(8)通过可分开锁扣机构(9)连接到外伸支架上。立管顶部主体(8)另外通过制动装置(15)连接到外伸支架上，用于在分开锁扣机构之后暂时控制立管顶部主体的下降速度，所述制动装置包括第一端和第二端，所述第一端永久地连接到立管顶部主体和外伸支架中的一个上，而第二端可松开地连接到立管顶部主体和外伸支架中的另一个上。
Description
本发明涉及一种可撤离系泊系统，所述系泊系统包括具有外伸支架的船，所述外伸支架以可分开的方式支承立管组件，该立管组件设有立管顶部主体，所述立管顶部主体通过可分开锁扣机构连接到外伸支架上。这样的可分开锁扣机构可以从WO-A-02/092423中知晓。
在海上石油开采中，采用浮式采油单元，例如像船来接收来自水下油井的流出物。为了达到这个目的，通常采用包括带立管顶部主体的柔性立管的立管组件将这些油井与浮式采油单元连接起来。在大多数情况下，这种浮式采油单元永久地锚固在油田中，直至油田资源枯竭。然而，在某些情况下，天气条件，比如强烈风暴可能需要浮式采油设施临时使油田停产，直至天气条件再次改善。在这种情况下，浮式采油单元停止采油、关闭油井上的阀并将立管组件与采油单元分开。该立管组件留在油田，以独自经受风暴。在这种情况下，重要的是要建造合适的立管组件构型，使得立管组件例如不产生自身缠结和不受到任何损坏。
另外，重要的是合适地设计实际立管组件分开和废弃系统，以使立管组件与浮式采油单元能安全地松开。通常，这通过绞车做到。所述绞车多少使立管组件的浮力终端(立管顶部主体)下降到水中。此后，从绞车中松开绞车的钢丝索。
上述类型的可撤离系泊系统的示例在美国专利5041038中有所描述。
随着石油开采中朝向更深水域和朝使用更多且更重的柔性立管方向转移，以及使用动态设置的随风向改变方位的浮式采油单元的增加，由立管组件施加在分开的设施上的综合载荷变得很大。随风向改变方位的单元通常设有足够的空间允许使用单独的松开连接器，而且深水和大型立管组件还意味着相当大的浮力机构的重量将由连接器承载并最终降落在船上。
所有上述情况都导致下述事实，即用来将立管组件拖进并连接到浮式采油单元上的绞车通常不能降下主管组件，而是非常缓慢地用类似于拉入速度的线速度降下。因为在分开期间通常波浪高度比在拉入期间更严重，所以缓慢的松开速度意味着有很大可能由于波浪作用而在分开的元件之间存在干扰。这是不希望有的，因为它导致浮式采油单元以及立管顶部主体都遭到损坏。
另一方面，尽管完全自由降落对实现快速分离是理想的，但这不再有可能，因为如果用自由降落的方式松开，立管顶部主体的较大重量会使各个立管位于下部的零件受到压缩，甚至扭曲。
这是由于如下事实所致，即尽管包括立管顶部浮力机构的分开机构优选地位于水面上方，但立管的其余部分大多位于水中，并因此由于周围的水产生的阻力而不能足够快地沿立管顶部主体后面的路线向前运动。
根据WO-A-02/092423的技术状况，立管顶部主体另外通过制动装置连接到外伸支架上，用于暂时控制在分开锁扣机构之后立管顶部主体的下降速度，所述制动装置包括第一端和第二端，所述第一端永久地连接到立管顶部主体和外伸支架中的一个上，而第二端可松开地连接到立管顶部主体和外伸支架中的另一个上。
当锁扣机构分开时，立管顶部主体在重力的作用下将加速下降。然而，制动装置将限制这种加速作用，这样获得受控制的立管顶部主体的下降速度。在合适的时候(例如当立管顶部主体下降到它开始获得周围大海中一些浮力的位置时)，制动装置的第二端分开，使得立管组件完全与外伸支架分开。
本发明的目的是提供一种可撤离系泊系统，一旦立管组件多少自浮在水中，所述系泊系统便提供立管组件与外伸支架自动分开。
该发明目的是通过这样一种可撤离系泊系统实现的，其包括带外伸支架的船，所述外伸支架以可分开的方式支承立管组件，该立管组件设有立管顶部主体，所述立管顶部主体通过可分开锁扣机构而被连接到外伸支架上，其中，立管顶部主体另外通过制动装置被连接到外伸支架上，用于暂时控制在分开锁扣机构之后立管顶部主体的下降速度，所述制动装置包括第一端和第二端，所述第一端永久地连接到立管顶部主体和外伸支架中的一个上，而第二端可松开地连接到立管顶部主体和外伸支架中的另一个上，其特征在于，制动装置包括液压缸-活塞组件，液压缸永久地连接到顶部立管主体上，其中，活塞通过锁紧机构可松开地连接到外伸支架上，当活塞到达相对于液压缸的预定伸展位置时，所述锁紧机构开锁。
下面，将参照附图举例说明本发明，其中：
图1示意示出立管组件与船的联结；
图2按放大比例示出立管组件与外伸支架的联结的详细横剖视图；和
图3示出制动装置的松开操作示例。
图1示出浮船1如何通过例如推进装置22而保持它在海2上的位置。连接到该船的是外伸支架3，优选地在水面上方，从外伸支架3支承带顶端的柔性立管4。这些立管的另一端用本来已知的方式连接到海底5上。
图2更详细地提供有关外伸支架3的优选布置。外伸支架3装配有转台6，所述转台6可以通过轴承装置7朝任一方向旋转360度以上。
立管顶部主体8通过速动锁扣9连接到转台上。该立管顶部主体主要由浮体10组成。立管4的上部末端连接到浮体内的管道11上。该管道又连接到管道12上，所述管道12再连接到流体旋转组件13上。该流体旋转组件连接到船甲板管道23上。在管道11与管道12之间设置快速断流装置14。
液压缸-活塞组件(cylinder-piston assembly)15装配在立管顶部主体8的浮体10内部。它的液压缸体永久地连接到浮体10上。
当立管顶部主体8通过锁扣9被钩在转台6上时，液压缸-活塞组件15的活塞16通过钢丝索18连接到转台6上的强力联结点17上。这种钢丝索具有足以承载立管组件包括立管顶部主体8和立管4的全部重量的强度。
要注意的是，通过钢丝索18将活塞16连接到强力联结点17上仅表示得到这种连接的一种可能方式。例如另外也有可能将活塞16直接连接到转台6上的强力联结点17上。
当快速断流装置14已被松开时和当速动锁扣9被操作(即移动到非操作位置)时，立管顶部主体8由于重力作用将加速下降，只是通过钢丝索18拉住液压缸-活塞组件15的活塞16才放慢。液压缸-活塞组件的流体内容物优选为抑制性水(inhibited water)，而不是液压流体，然后被整个立管组件的重量加压。于是，通过端口19这种流体内容物被放出到周围大气中，所述端口19位于液压缸体的上端附近。该端口19沿着被推动的流体通过它的流线具有预定的横截面积和形状，使得穿过该端口的流体流速被限制到某一数值，该数值是端口的横截面积和形状的正函数。因此这个流速直接决定在任何时间间隔内从液压缸排出的流体的体积，并因此决定活塞16的轴向伸展的速度。此后，通过选择合适的端口19的特征，立管组件的“自由下落”速度可以限制到任何所需的数值。
当然，用不同的方式，例如通过制动绞车件实行制动装置时，可以采取其它措施来得到立管组件所需的“自由下落”速度。然而目前，制动装置包括液压缸-活塞组件的实施例似乎是最有希望的。
优选地，活塞16具有这种行程，即当活塞处于其最大伸展范围时，立管顶部主体8下降到它开始获得一些来自周围海2水的浮力的位置。那时，立管顶部主体通过操作锁扣20将从其悬挂钢丝索18松开。当活塞16接近其行程终点时，如图3所示，该锁扣20便自动打开。
这种锁扣20可以用许多方式构造，图3仅示出这样一种构型，因此，锁扣包括两个夹爪或臂，所述两个夹爪或臂被周围管道21对其大部分行程强制地闭合(见图3)在相对物24(连接到钢丝索18上)周围。该管道的上端放大，使锁扣20通过钢丝索18的张力和从管壁21失去约束力能被拉动打开(图3C)。
上述具有锁扣20的配置主要限定完全是机械动作的锁紧机构。然而要注意的是，这种锁紧机构也可以用其它机构，例如象电气或电子机构被开锁，所述电气或电子机构可以包括确定立管顶部主体的合适位置(例如通过确定活塞在液压缸体内的位置)的传感器。
液压缸-活塞组件15的液压缸体的优选配置是在立管顶部主体8的内部，因为这使所有元件能最容易物理上的整体化。然而，很显然，本发明也可以采用使液压缸体装配在转台6上。
本发明也可应用于可撤离系泊系统，这里锚绳和柔性立管都被连接到可分开浮筒上。
尽管上面已用转台6说明了优选实施例，但要注意的是，本发明还扩大到可撤离系泊系统，其中，外伸支架不设置这种转台，使得，立管顶部主体被直接系固到外伸支架上。
另外还应当注意，尽管已示出外伸支架从船体向外伸出，但本发明也可适用于这种情况，其中，船包括在船体的边界内所谓船井上方延伸的外伸支架。
本发明不限于上述实施例，在本发明如所附权利要求书限定的范围内可以进行很大改变。
Claims (10)
1.一种可撤离系泊系统，其包括带外伸支架的船，所述外伸支架以可分开的方式支承立管组件，该立管组件设有立管顶部主体，所述立管顶部主体通过可分开锁扣机构而被连接到外伸支架上，其中，立管顶部主体另外通过制动装置被连接到外伸支架上，用于暂时控制在分开锁扣机构之后立管顶部主体的下降速度，所述制动装置包括第一端和第二端，所述第一端永久地连接到立管顶部主体和外伸支架中的一个上，而第二端可松开地连接到立管顶部主体和外伸支架中的另一个上，
其特征在于，制动装置包括液压缸-活塞组件，液压缸永久地连接到顶部立管主体上，其中，活塞通过锁紧机构可松开地连接到外伸支架上，当活塞到达相对于液压缸的预定伸展位置时，所述锁紧机构开锁。
2.按照权利要求1所述的分开式系泊系统，其中，锁紧机构完全用机械方法开锁。
3.按照权利要求2所述的可撤离系泊系统，其中，锁紧机构包括具有两个旋转锁臂的锁扣，当所述两个锁臂位于液压缸-活塞组件的液压缸内部时该两个锁臂接合相对物，而当到达液压缸的加宽段时该两个锁臂与所述相对物分离。
4.按照权利要求1所述的可撤离系泊系统，其中，锁紧机构通过使用电气或电子机构被开锁。
5.按照权利要求4所述的可撤离系泊系统，其中，锁紧机构通过使用传感器被开锁。
6.按照权利要求1-5中任一项所述的可撤离系泊系统，其中，液压缸-活塞组件的活塞通过朝向周围大气的排放开口排出对环境安全的流体。
7.按照权利要求6所述的可撤离系泊系统，其中，所述对环境安全的流体为抑制性水。
8.按照上述权利要求1-5中任一项所述的可撤离系泊系统，其中，立管顶部主体通过转台连接到外伸支架上。
9.按照上述权利要求1-5中任一项所述的可撤离系泊系统，其中，外伸支架从船体向外伸出。
10.按照权利要求1-5中任一项所述的可撤离系泊系统，其中，外伸支架在船体的边界内在所谓的船井的上方延伸。
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