CN102220849A - 一种顶张紧式立管的安装导向系统及其使用回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶张紧式立管安装导向系统及其使用回收方法，所述的系统包括导向框架和临时导向基座；所述的导向框架包括下入构件和导向筒，所述的下入构件的左右两侧通过横向连杆固定连接导向筒；所述的临时导向基座的上面焊接有两个吊环，在临时导向基座靠近两端部的位置对称安装有下压开关，在下压开关的下方安装有导向桩腿，所述的临时导向基座的导向桩腿可插入到井口底盘的导向插孔内，并与井口底盘锁紧。本发明在顶张紧式立管安装过程中能够与海底井口顺利地精准对接，同时不影响到其它立管；在TTR立管安装完毕后，可将安装导向设备回收，用于下一口井的安装。本发明使用临时导向基座的导向绳完成其回收，不需要额外的绞车缆绳装置。

Description

一种顶张紧式立管的安装导向系统及其使用回收方法

技术领域

本发明涉及一种顶张紧式立管的辅助安装设备，特别是一种顶张紧式立管的安装导向系统及其使用回收方法。

背景技术

顶张紧式立管，简称TTR立管，是深海或者超深海油气田开发过程中广泛使用的立管类型，主要应用于张力腿平台和Spars平台，可用于钻井、完井及生产。在TTR立管安装过程中，由于受波浪和海流等外载荷的作用，TTR立管会产生横向偏移，一旦横向偏移过大，TTR立管将受力过度，可能导致TTR立管失效或TTR立管无法与海底装备连接等严重后果。

为了使TTR立管与井口对准，通常海上的TTR立管安装作业采用永久导向基座系统，该系统由一个永久导向基座和其四角上的导向绳组成。该系统的缺陷是：

1、将永久导向基座和井口的导管头锁紧，导致回收导向基座程序复杂；但若不回收导向基座，则需在每一个井口安装一个导向基座，势必导致井口底盘的尺寸增大，项目投资也相应增大；

2、由于水下机器人需在导向绳周围穿梭作业，若导向绳随着导向基座的增加而增加，则容易使导向绳与水下机器人的控制电缆缠绕，增加了水下机器人工作风险。

目前国内的海洋平台顶张紧式立管的安装导向方法是在每一个井口盘上安装一个固定的导向基座，因此这就导致了有多少个井口便有多少个导向基座，由于每个导向基座上都有导向绳，那么导向绳便随着导向基座的增加而增加，并有可能引起导向绳间的缠绕，进而导致远程控制机器人ROV的电缆和导向绳缠绕的风险大大增加，从而引起TTR立管不能准确地与海底井口顺利对接；由于每一个井口的导向基座不能回收使用，从而也增加了设备的投资。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既可以精准地实现TTR立管与海底井口设备的对接，又可以实现安装导向设备回收程序简单的海洋平台顶张紧式立管的安装导向系统及其使用回收方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种顶张紧式立管安装导向系统，包括导向框架和临时导向基座；

所述的导向框架包括下入构件和导向筒，所述的下入构件的左右两侧通过横向连杆固定连接导向筒，所述的下入机构两侧对称安装有卸扣；所述的导向筒上开有纵向狭缝，所述的狭缝中嵌入有导向绳，所述的导向绳可以在狭缝中上下滑动、并可以从狭缝中多次取出或嵌入，导向绳的上端与海洋平台上的导向绳张紧器连接、其下端连接在临时导向基座的吊环上，导向绳与吊环的连接方式是可拆卸的连接方式；

所述的临时导向基座的上面焊接有两个吊环，在临时导向基座靠近两端部的位置对称安装有下压开关，在下压开关的下方安装有导向桩腿；所述的导向桩腿的底部安装有由横向弹簧控制的簧闩，簧闩的底端为一个斜面结构；在簧闩的上面安装有弹簧基座，弹簧基座上开有两个小孔；在两个小孔中分别安装有推杆，推杆的上端与推杆下压装置连接、其中上部设置有推杆凸出机构；推杆的下段嵌套有竖向弹簧，竖向弹簧位于推杆凸出机构与弹簧基座之间；所述的小孔的内径大于推杆外径、小于竖向弹簧的中径；所述的推杆下压装置与下压开关控制的棘轮结构连接；

所述的临时导向基座的导向桩腿可插入到井口底盘的导向插孔内，并与井口底盘锁紧；所述的导向插孔上方设置有导向喇叭口。

一种顶张紧式立管安装导向系统的使用回收方法，包括以下步骤：

A、将井口底盘下放至海底；

B、将立管连接器安装在TTR立管的最底端，立管连接器与导向框架的下入构件进行连接；当TTR立管下放至接近井口上方时，立管连接器与TTR立管的连接释放，完成TTR立管与井口的对接；

C、将导向绳的下端与临时导向基座上的吊环连接，将其上端与海洋平台上的导向绳张紧器连接，将其中段嵌入到导向筒的纵向狭缝中；在临时导向基座下放时，其上安装的卸扣穿入井口底盘上的临时导向绳，从而使得在下放过程中临时导向基座的导向桩腿准确地进入井口底盘的导向插孔中；

D、当导向桩腿进入导向喇叭口时，簧闩底端的斜面结构与导向喇叭口的接触使得簧闩受挤压回缩，从而使导向桩腿进入导向插孔；随着导向桩腿的继续下入，簧闩从导向插孔的底端逐渐显现出来，最终在弹簧的作用下咬合在导向插孔底部，继而与井口底盘锁紧，使得临时导向基座固定在井口底盘上；

E、当TTR立管与井口成功对接后，在推杆下压装置的作用下，两根推杆向下运动，挤压横向弹簧使得簧闩回缩，当推杆下行到一定位置时，簧闩完全回缩并保持回缩状态；当簧闩都处于回缩状态时，此时导向框架以及与其可释放连接的立管连接器均坐放在临时导向基座上，随着导向绳的回线，完成临时导向基座、导向框架以及立管连接器的回收。

如果在油气田开发中所选择的井口底盘未设置临时导向绳，可将临时导向基座从海洋平台的月池直接下放，在临时导向基座接近井口底盘上方时，采用远程控制机器人ROV的辅助，完成导向桩腿向导向插孔的准确进入。

本发明所述的立管连接器与TTR立管的连接或释放、立管连接器与下入构件的连接与释放均由水动力开关控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在深海或者超深海环境中，依据本发明，顶张紧式立管在安装过程中能够与海底井口顺利地精准对接，同时不影响到其它立管；在TTR立管安装完毕后，可将导向设备方便地回收，用于下一口井的安装。

2、在传统的技术中，导向框架需要有专门的绞车缆绳来回收，而本发明使用临时导向基座的导向绳完成其回收，不再需要额外的绞车缆绳装置。

3、本发明采用导向绳导引TTR立管安装实现了TTR立管与井口设备的准确对接；在导向设备回收时，临时导向基座可与井口底盘采用机械下压式脱离，可使用导向绳的回线，将导向设备回收，不需再采用额外的方式回收！

4、本发明具有安装和回收设备简单、安全系数高和成本低廉等优势。

附图说明

本发明共有附图3张，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的临时导向基座与井口基盘的俯视图；

图3是本发明的导向桩腿的局部放大分解侧视图。

图中，10、导向框架，11、立管连接器，12、TTR立管，13、下入构件，17、导向筒，18、导向绳，20、临时导向基座，21、吊环，22、导向桩腿，23、簧闩，24、斜面结构，25、卸扣，26、下压开关，30、井口底盘，34、导向插孔，35、井口，36、喇叭口，41、横向弹簧，42、竖向弹簧，43、推杆，44、推杆凸出机构，45、推杆下压装置，47、弹簧基座，48、小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，一种顶张紧式立管安装导向系统，包括导向框架10和临时导向基座20；

所述的导向框架10包括下入构件13和导向筒17，所述的下入构件13的左右两侧通过横向连杆固定连接导向筒17，所述的下入机构13的两侧对称安装有卸扣25；所述的导向筒17上开有纵向狭缝(图中未示)，所述的狭缝中嵌入有导向绳18，所述的导向绳18可以在狭缝中上下滑动、并可以从狭缝中多次取出或嵌入，导向绳18的上端与海洋平台上的导向绳张紧器连接、其下端连接在临时导向基座20的吊环21上，导向绳18与吊环21的连接方式是可拆卸的连接方式；

所述的临时导向基座20的上面焊接有两个吊环21，在临时导向基座20靠近两端部的位置对称安装有下压开关26，在下压开关26的下方安装有导向桩腿22；所述的导向桩腿22的底部安装有由横向弹簧41控制的簧闩23，簧闩23的底端为一个斜面结构24；在簧闩23的上面安装有弹簧基座47，弹簧基座47上开有两个小孔48；在两个小孔48中分别安装有推杆43，推杆43的上端与推杆下压装置45连接、其中上部设置有推杆凸出机构44；推杆43的下段嵌套有竖向弹簧42，竖向弹簧42位于推杆凸出机构44与弹簧基座47之间；所述的小孔48的内径大于推杆43外径、小于竖向弹簧42的中径；所述的推杆下压装置45与下压开关26控制的棘轮结构连接；

所述的临时导向基座20的导向桩腿22可插入到井口底盘30的导向插孔34内，并与井口底盘30锁紧；所述的导向插孔34上方设置有导向喇叭口32。

一种顶张紧式立管安装导向系统的使用回收方法，包括以下步骤：

A、将井口底盘30下放至海底；

B、将立管连接器11安装在TTR立管12的最底端，立管连接器11与导向框架10的下入构件13进行连接；当TTR立管12下放至接近井口35上方时，立管连接器11与TTR立管12的连接释放，完成TTR立管12与井口35的对接；(图示的井口35并不是真正的井口，它其实只是安装在井口底盘30上的井口套筒，其上有井口套筒的喇叭口36，真正的井口在井口套筒内不可见)

C、将导向绳18的下端与临时导向基座20上的吊环21连接，将其上端与海洋平台上的导向绳张紧器连接，将其中段嵌入到导向筒17的纵向狭缝中；在临时导向基座20下放时，其上安装的卸扣25穿入井口底盘30上的临时导向绳，从而使得在下放过程中临时导向基座20的导向桩腿22准确地进入井口底盘30的导向插孔34中；

D、当导向桩腿22进入导向喇叭口32时，簧闩23底端的斜面结构24与导向喇叭口32的接触使得簧闩23受挤压回缩，从而使导向桩腿22进入导向插孔34；随着导向桩腿22的继续下入，簧闩23从导向插孔34的底端逐渐显现出来，最终在弹簧41的作用下咬合在导向插孔34底部，继而与井口底盘30锁紧，使得临时导向基座20固定在井口底盘30上；

E、当TTR立管12与井口35成功对接后，在推杆下压装置45的作用下，两根推杆43向下运动，挤压横向弹簧41使得簧闩23回缩，当推杆43下行到一定位置时，簧闩23完全回缩并保持回缩状态；当簧闩23都处于回缩状态时，此时导向框架10以及与其可释放连接的立管连接器11均坐放在临时导向基座20上，随着导向绳18的回线，完成临时导向基座20、导向框架10以及立管连接器11的回收。

如果在油气田开发中所选择的井口底盘30未设置临时导向绳，可将临时导向基座20从海洋平台的月池直接下放，在临时导向基座20接近井口底盘30上方时，采用远程控制机器人ROV的辅助，完成导向桩腿22向导向插孔34的准确进入。

本发明所述的立管连接器11与TTR立管12的连接或释放、立管连接器11与下入构件13的连接与释放均由水动力开关控制。

Claims (4)

1.一种顶张紧式立管安装导向系统，其特征在于：包括导向框架(10)和临时导向基座(20)；

所述的导向框架(10)包括下入构件(13)和导向筒(17)，所述的下入构件(13)的左右两侧通过横向连杆固定连接导向筒(17)，所述的下入机构(13)的两侧对称安装有卸扣(25)；所述的导向筒(17)上开有纵向狭缝，所述的狭缝中嵌入有导向绳(18)，所述的导向绳(18)可以在狭缝中上下滑动、并可以从狭缝中多次取出或嵌入，导向绳(18)的上端与海洋平台上的导向绳张紧器连接、其下端连接在临时导向基座(20)的吊环(21)上，导向绳(18)与吊环(21)的连接方式是可拆卸的连接方式；

所述的临时导向基座(20)的上面焊接有两个吊环(21)，在临时导向基座(20)靠近两端部的位置对称安装有下压开关(26)，在下压开关(26)的下方安装有导向桩腿(22)；所述的导向桩腿(22)的底部安装有由横向弹簧(41)控制的簧闩(23)，簧闩(23)的底端为一个斜面结构(24)；在簧闩(23)的上面安装有弹簧基座(47)，弹簧基座(47)上开有两个小孔(48)；在两个小孔(48)中分别安装有推杆(43)，推杆(43)的上端与推杆下压装置(45)连接、其中上部设置有推杆凸出机构(44)；推杆(43)的下段嵌套有竖向弹簧(42)，竖向弹簧(42)位于推杆凸出机构(44)与弹簧基座(47)之间；所述的小孔(48)的内径大于推杆(43)外径、小于竖向弹簧(42)的中径；所述的推杆下压装置(45)与下压开关(26)控制的棘轮结构连接；

所述的临时导向基座(20)的导向桩腿(22)可插入到井口底盘(30)的导向插孔(34)内，并与井口底盘(30)锁紧；所述的导向插孔(34)上方设置有导向喇叭口(32)。

2.一种如权利要求1所述的顶张紧式立管安装导向系统的使用回收方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、将井口底盘(30)下放至海底；

B、将立管连接器(11)安装在TTR立管(12)的最底端，立管连接器(11)与导向框架(10)的下入构件(13)进行连接；当TTR立管(12)下放至接近井口(35)上方时，立管连接器(11)与TTR立管(12)的连接释放，完成TTR立管(12)与井口(35)的对接；

C、将导向绳(18)的下端与临时导向基座(20)上的吊环(21)连接，将其上端与海洋平台上的导向绳张紧器连接，将其中段嵌入到导向筒(17)的纵向狭缝中；在临时导向基座(20)下放时，其上安装的卸扣(25)穿入井口底盘(30)上的临时导向绳，从而使得在下放过程中临时导向基座(20)的导向桩腿(22)准确地进入井口底盘(30)的导向插孔(34)中；

D、当导向桩腿(22)进入导向喇叭口(32)时，簧闩(23)底端的斜面结构(24)与导向喇叭口(32)的接触使得簧闩(23)受挤压回缩，从而使导向桩腿(22)进入导向插孔(34)；随着导向桩腿(22)的继续下入，簧闩(23)从导向插孔(34)的底端逐渐显现出来，最终在弹簧(41)的作用下咬合在导向插孔(34)底部，继而与井口底盘(30)锁紧，使得临时导向基座(20)固定在井口底盘(30)上；

E、当TTR立管(12)与井口(35)成功对接后，在推杆下压装置(45)的作用下，两根推杆(43)向下运动，挤压横向弹簧(41)使得簧闩(23)回缩，当推杆(43)下行到一定位置时，簧闩(23)完全回缩并保持回缩状态；当簧闩(23)都处于回缩状态时，此时导向框架(10)以及与其可释放连接的立管连接器(11)均坐放在临时导向基座(20)上，随着导向绳(18)的回线，完成临时导向基座(20)、导向框架(10)以及立管连接器(11)的回收。

3.根据权利要求2所述的一种顶张紧式立管安装导向系统的使用回收方法，其特征在于：所述的步骤C用以下步骤代替：如果在油气田开发中所选择的井口底盘(30)未设置临时导向绳，将临时导向基座(20)从海洋平台的月池直接下放，在临时导向基座(20)接近井口底盘(30)上方时，采用远程控制机器人ROV的辅助，完成导向桩腿(22)向导向插孔(34)的准确进入。

4.根据权利要求2所述的一种顶张紧式立管安装导向系统的使用回收方法，其特征在于：所述的立管连接器(11)与TTR立管(12)的连接或释放、立管连接器(11)与下入构件(13)的连接与释放均均由水动力开关控制。

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