CN102317569B - 在水域底部和水面之间输送流体的流体输送装置的脱开方法以及相关的输送装置 - Google Patents
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Abstract
装置具有流体输运管(24)、塔架(16)、浮动的驳船(18)，所述驳船(18)围绕旋转轴线(A-A′)转动地安装在塔架(16)上。管(24)具有围绕旋转轴线(A-A′)盘绕的软管部分(150)，其由中间结构(20)支承，中间结构(20)安装在塔架(16)和驳船(18)之间，处于与驳船(18)围绕旋转轴线共同转动的受驱动配置和在关于所述塔架(16)围绕所述旋转轴线(A-A′)转动方面被固持的固持配置之间。在管(24)的连接步骤时，中间结构(20)处于受驱动配置和固持配置之一，管(24)的脱开步骤包括中间结构(20)进入到受驱动配置和固持配置中的另一个配置。
Description
技术领域
本发明涉及在水域底部和水面之间输送流体的流体输送装置的脱开方法，所述流体输送装置具有：
-至少一个流体输运管，其具有下部段部、中间段部、上部段部、以及间置在所述中间段部与所述下部段部和所述上部段部两者之一之间的快速脱开机构；
-塔架，其承载所述下部段部，所述塔架具有锚固于水域的底部的锚固部件；
-浮动的驳船，其按在所述塔架上围绕旋转轴线转动的方式安装，所述驳船承载所述上部段部，
所述中间段部具有至少一个围绕旋转轴线盘绕的软管部分，
所述方法包括一个连接步骤和一个脱开步骤，在所述连接步骤中，所述中间段部通过所述快速脱开机构连接于所述下部段部和所述上部段部两者之一，所述脱开步骤包括脱开所述快速脱开机构。
[0008] 这种流体输送装置用于尤其是输送在水域底部采集的液态烃或气态烃，以便输送到水面，进行贮存和/或排出。
背景技术
为了进行这种输送，公知的是使用具有多个提升管的装置，所述提升管在位于水域底部的井口装置和水面设备之间延伸。这些提升管呈刚性或挠性。
水面设备例如是开采、液化、贮存和排出烃类化合物的驳船。
这种输送装置有时安装在气候条件可能严重恶化的区域，以及驳船附近水域的运动尤其由于风力和气流的原因而可能很强的区域。此外， 公知地，水面设备具有一个相对于水域底部固定的塔架。固定塔架转动地接纳在布置于驳船一端或中央的井孔中。因此，驳船围绕塔架自由转动，以便相对于水域的局部运动和施加于其上的作用力进行有利的定位。
因此，流体输运管具有一个使水域底部连接于塔架的下部段部，一个在塔架和驳船之间延伸的中间段部，以及一个在驳船上延伸的上部段部。因此，下部段部穿过塔架的内部。
鉴于驳船和塔架之间的转动连接，中间段部例如具有一个旋转接头，或者，有利地，具有一个相对于塔架围绕驳船的旋转轴线盘绕成回路的挠性管部分。
该软管部分围绕旋转轴线盘绕和展开，以适应固定塔架和转动的驳船之间不同的角位置。
但是，万一气候条件完全不利，输送装置就必须保证安全，使驳船相对于塔架完全自由转动。这意味着要脱开挠性管，以免中间段部被损坏。
为此，公知地，US4915416提出前述脱开方法，其中，输运管的下部段部从相对于驳船旋转的转筒分离，用绞车放下，再予以抛弃。
但是，在这种方法中，挠性管的下部段部在其脱开之后很难回收。
发明内容
因此，本发明旨在获得输送装置的脱开方法，所述输送装置具有一个带有盘绕的软管部分的中间段部，脱开可快速且安全地进行，输运管在脱开之后完全能快速重新连接。
为此，本发明涉及前述方法，其特征在于，所述输送装置具有至少一个中间结构，所述中间结构至少部分地支承所述盘绕的软管部分，所述中间结构安装在所述塔架和所述驳船之间，处于与所述驳船围绕旋转轴线相对于所述塔架被驱动共同转动的受驱动配置和在关于所述塔架围绕所述旋转轴线转动方面被固持的固持配置之间，
其特征还在于，在连接步骤进行时，所述中间结构处于所述受驱动配置和所述固持配置之一中，所述脱开步骤包括使所述中间结构进入到所述受驱动配置和所述固持配置两者中的另一个配置。
本发明的方法单独地或根据技术上可行的任意结合，具有以下一个或多个特征：
-所述中间结构具有支承所述盘绕的软管部分的支承壁，所述支承壁围绕旋转轴线延伸，所述连接步骤包括在所述驳船相对于所述塔架转动时，所述盘绕的软管部分在所述支承壁上围绕旋转轴线盘绕和/或展开；
-所述脱开步骤包括所述中间结构沿所述旋转轴线平移移动，以使所述中间结构从其受驱动配置和其固持配置两者之一进入到其受驱动配置及其固持配置两者中的另一个配置；
-在所述连接步骤时，所述中间结构处于其固持配置；
-在连接步骤时，所述中间结构处于其受驱动配置；
-在脱开步骤之后，所述驳船围绕所述塔架自由转动地安装，所述盘绕的软管部分的端部围绕所述旋转轴线彼此按角度地基本上保持固定。
本发明还涉及在水域的底部和水面之间输送流体的流体输送装置，其具有：
-至少一个流体输运管，其具有下部段部、中间段部、上部段部、以及间置在所述中间段部与所述下部段部和所述上部段部两者之一之间的快速脱开机构，
-塔架，其承载所述下部段部，所述塔架具有锚固于水域的底部的锚固部件；
-浮动的驳船，其按在所述塔架上围绕旋转轴线转动的方式安装，所述驳船承载所述上部段部，
所述中间段部具有至少一个围绕旋转轴线盘绕的软管部分，
输运管适于处于连接配置和脱开所述快速脱开机构的脱开配置，在连接配置中，所述中间段部通过快速脱开机构连接于所述下部段部和所述上部段部两者之一，
其特征在于，所述输送装置具有至少一个中间结构，所述中间结构至少部分地支承所述盘绕的软管部分，所述中间结构安装在所述塔架和所述驳船之间，处于与所述驳船围绕旋转轴线相对于所述塔架被驱动共同转动的所述受驱动配置和由所述塔架保持围绕旋转轴线转动的所述固 持配置之间。
本发明的输送装置可单独地或根据技术上可行的任意结合，具有以下一个或多个特征：
-所述中间结构具有支承所述盘绕的软管部分的支承壁，所述支承壁围绕旋转轴线延伸，所述盘绕的软管部分至少部分地布置在所述支承壁上；
-所述装置具有多个流体输运管，所述中间结构对于每个输运管的盘绕的软管部分具有一个支承壁，所述支承壁沿旋转轴线一个布置在其它的上面；
-在所述管的连接配置中，所述中间结构处于其受驱动配置；
-在所述管的连接配置中，所述中间结构处于其固持配置；
-所述装置具有在固持配置中调节所述中间结构相对于所述塔架的角位置的调节装置；
-在所述受驱动配置和所述固持配置两者中的第一种配置中，当所述驳船围绕所述塔架转动时，所述盘绕的软管部分的端部围绕旋转轴线彼此按角度地活动；并且，在所述受驱动配置和所述固持配置两者中的第二种配置中，当所述驳船围绕所述塔架转动时，所述盘绕的软管部分的端部彼此围绕旋转轴线按角度地基本上保持固定；以及
-所述装置具有中间结构，其至少部分地支承附加输运管的盘绕的软管部分，所述附加的中间结构安装在所述塔架和所述驳船之间，处于与所述驳船围绕旋转轴线被驱动共同转动的受驱动配置和由所述塔架保持围绕旋转轴线转动的固持配置之间，所述中间结构布置在所述塔架的外部，所述附加的中间结构布置在所述塔架中；
-中间结构基本上布置在塔架和驳船的上面；
-中间结构基本上布置在塔架和驳船之间，位于塔架的外部；
-中间结构基本上布置在塔架中；
-中间结构在其受驱动配置及其固持配置之间沿旋转轴线平移活动。
附图说明
通过下面参照附图且仅作为实例给出的说明，本发明将得到更好 的理解，附图如下：
图1是沿本发明的第一输送装置的垂直中平面的剖面示意图，流体输运管处于连接配置；
图2是图1所示的输送装置的细部放大图，其示出塔架和驳船之间的连接；
图3是图2的俯视图；
图4类似于图2，其处于输运管的脱开配置；
图5类似于图1，其示出本发明的第二输送装置；
图6是图5上细部VI的视图；
图7是图5上细部VII的视图，示出连接配置；
图8类似于图7，其处于脱开配置；以及
图9类似于图5，其示出本发明的第三输送装置；
图10是本发明的第二输送装置的示意图，其示出根据第三实施方式的塔架的细部；
图11是图10所示的塔架下部的细部图；以及
图12是沿图11所示的塔架下部的横向平面的剖面图。
具体实施方式
下文中，用语“上游”和“下游”应理解为相对于流体在管中的正常流通方向而言。
本发明的第一流体输送装置10示于图1至4。
该装置10例如用于输送在水域底部抽取和在井下装置(未示出)中采集的液态烃或气态烃形成的流体。
设备输送的流体经过水域12输送到水面14，如图1所示。
水域12例如是湖泊或海洋。其为深水，水面14和水底之间的深度例如为100米至3500米。
如图1所示，输送装置10包括一个锚固于水域12底部的塔架16、一个围绕塔架16围绕垂直旋转轴线A-A′转动地安装的驳船18、以及一个中间结构20，所述中间结构20安装在驳船18和塔架16之间，以便有选择地由驳船18驱动转动或由塔架16保持。
装置10还具有使中间结构20相对于塔架16和驳船18转动和平移移动的部件22，以及多个流体输运管24，其通过塔架16和中间结构20使井下装置连接于驳船18。为简化附图起见，图1仅示出一个管24。
如图1和2所示，塔架16具有一个圆柱形主体30以及将主体30锚固于水域底部的锚固部件32。
主体30具有垂直轴线A-A′。其延伸在相对于水域12的底部且与之有一定距离的下表面34和位于水域12的水面14之上的上表面36之间。
主体30具有一个中央内部套筒40、一个围绕内部套筒40布置的环形外部套筒42、以及一个使驳船18围绕主体30转动的导向环圈44，其向上封闭环形外部套筒42。
套筒40的外周壁46在内部限定管24的一个进入通道48。
外周壁46沿其上边缘具有一个支承中间结构20的导轨50。
导轨50由一个环形型钢形成，向上通过开槽的支承壁52。导轨50在整个周边上围绕轴线A-A′延伸。
通道48相对于中间结构20向上轴向连通，且向下轴向通到水域12。
环圈44向上封闭环形外部套筒42。其在内部延伸到旋转轴线A-A′附近，位于导轨50的下面。环圈44限定外边缘54，其与旋转轴线A-A′保持一定距离地径向凸起超过环形外部套筒42，且抵消主要作用力。
环形外部套筒42具有基本上呈圆柱形的外周表面53，用于驳船18围绕塔架16的转动导向。
锚固部件32与所述或每个输运管24分开。
它们具有挠性线56，其上端固定在塔架16上，其下端由一锚固件固定于水域底部，所述锚固件例如是一桩柱或吸锚。
挠性线56使塔架16相对于水域底部基本上保持水平固定，完全提供一定的垂直挠度。另外，线56使塔架16围绕轴线A-A′转动地基本上保持固定。
驳船18具有一个浮动壳身60、一个在中间结构20的脱开方式时的暂时接纳支承件62、以及驳船18围绕旋转轴线A-A′转动的导向部件64。
壳身60在其下表面66及其上表面68之间的高度基本上等于塔架16 的高度。壳身60限定一个具有轴线A-A′的井孔70，用于接纳塔架16。
在附图所示的实施例中，井孔70基本上位于驳船18的中央。在其它实施例中，其位于驳船18的一端。其向上和向下轴向连通。
井孔70的横截面基本上呈圆柱形，其直径略大于环形外部套筒42的外径，其例如由外表面53限定，以便间置转动导向部件64。井孔70接纳塔架16。
接纳支承件62具有一个环形罩盖80和一个至少部分地支承输运管24的截锥形外壁82。
罩盖80围绕井孔70嵌装在上表面68上。其环形水平壁84在内部朝轴线A-A′相对于井孔70凸起超过环圈44。
上壁84在环形内边缘86附近具有一个环形支承环87，用于中间结构20的提升装置，如下所述。
上壁84在环形内边缘86内限定中间结构20的一通孔88，其在导轨52内延伸。
截锥形外壁82从上壁84向上凸起。其在通过轴线A-A′的轴向平面上与水平线形成一个大于10°的角度。其在上壁84的整个周边上围绕轴线A-A′延伸。
转动导向部件64具有与壳身60相连接的轴承92A、92C。轴承92A、92C在井孔70中间置在环形套筒42和壳身18之间限定的环形空间中，分别位于下边缘66、上边缘68附近。
另外，转动导向部件64具有一个支承轴承92D，其间置在上表面68和环圈44的外边缘54之间，位于罩盖80的下面。
因此，驳船18围绕塔架16围绕旋转轴线A-A′转动地安装。
因此，驳船18根据施加在其上的气流和风力，围绕旋转轴线A-A′按一定角度自由定位，以选定尽可能稳固的角位置。在其它实施例中，其可根据围绕轴线A-A′的一给定角度，控制成按一定角度定位。
在图1至4所示的实施例中，中间结构20布置在塔架16和驳船18的上面，位于井孔70的外部。
中间结构20向上覆盖井孔70。其具有一个具有轴线A-A′的中央转 筒100和一个从转筒100向下径向凸起的截锥形内支承壁102。
转筒100的直径由中间输送软管允许的曲率半径限定。其圆柱形壁104具有一环形支座106，其用于在通孔88中支承在水平支承壁52上。
圆柱形壁104在上表面36的上面和在罩盖84的上面向上凸起。它限定一内通道108，其向下通到套筒40的内通道48。
环形座106具有至少一个在导轨50上滚动的导轮107，导轨50可通过开槽的支承壁52向下展开，导轮107在与导轨50的底部保持一定距离的收起位置和与导轨50的底部相接触的滚动展开位置之间滚动。
截锥形内壁102在截锥形外壁82的内部延长部分中与轴线A-A′保持一定距离地径向延伸，直至一环形自由边缘110，环形自由边缘110相对于截锥形外壁82的环形外边缘90延伸。其在圆柱形壁104的整个周边上围绕轴线A-A′延伸。
另外，环形外边缘110在支承环87的上面与之相对地延伸。
在通过轴线A-A′的轴向平面上，截锥形内壁102和水平平面限定的角度基本上等于截锥形外壁82和水平平面限定的角度。
另外，圆柱形壁104限定管的一径向通孔112，其在截锥形壁102的上面朝外部连通。
如下面所详述，中间结构20沿轴线A-A′在由塔架16保持的下部配置和由驳船18驱动的上部配置之间平移活动，在所述下部配置中，中间结构20与塔架16在转动方面连在一起，驳船18围绕由塔架16和中间结构20形成的装置转动活动，在上部配置中，中间结构20连同驳船18围绕旋转轴线A-A′相对于塔架16被驱动转动。
此外，在固持配置中，中间结构20相对于塔架16的相对角位置借助于移动部件22进行调节，如下面所述。
移动部件22包括一个平移移动装置120和一个角位置调节装置122，所述平移移动装置120使中间结构20相对于塔架16和相对于驳船18沿轴线A-A′平移，所述角位置调节装置122在中间结构20处于其固持配置时，调节中间结构20相对于塔架16的角位置。
平移移动装置120具有多个作动筒124，其安装在罩盖80上，位于 外边缘86附近，在截锥形内壁102的下面。
作动筒124适于举升截锥形内壁102，从而举升中间结构20，以使中间结构20在固持配置和受驱动配置之间移动。
转动移动装置122包括一个内齿圈126、一个转动齿轮128、以及一个驱动转动齿轮128的驱动电动机130，所述内齿圈126在通道108中连接于圆柱形壁104，所述转动齿轮128适于在固持配置时啮合在齿圈126上，所述驱动电动机130安装在一个支承件132上，所述支承件132在通道48中连接于内部套筒40。
在固持配置中，环形支承座106布置在导轨50上面的支承上壁52上。
因此，截锥形内壁102滑动地安装在环87上。齿轮128与齿圈126脱开啮合。因此，塔架16相对于中间结构20的角位置由与支承座106和壁52接触的支承面保持。
此外，在齿轮128与齿圈126啮合之后，电动机130在固持配置的控制可调节中间结构20相对于塔架16围绕轴线A-A′的角位置。
在受驱动配置中，作动筒124已向上展开，以便与塔架16保持一定距离地举升中间结构20。
因此，环形支承座106布置在支承壁52的上面且与之保持一定距离，齿圈126布置在齿轮128的上面且与之保持一定距离。
在该受驱动配置中，中间结构20借助于作动筒124置于驳船18上，且连同驳船18围绕塔架16被驱动转动。
输运管24具有一个由塔架16支承的下部段部140，一个至少部分地由中间结构20支承的中间段部142，以及一个由驳船18支承的上部段部144。
管24还具有一个快速脱开机构146，其在该实施例中布置在中间段部142和下部段部140之间。
下部段部140例如基于至少一个实施成软管的部分。所谓“软管”，根据本专利申请，是指例如在美国石油学会的标准文献API17J中定义的管。这种软管可盘绕在一个敷设滚筒上，而不发生很大的塑性变形。
下部段部140在位于水域底部的下端和位于内部通道48中且连接于紧急脱开装置146的上端之间，基本上垂直地延伸。
中间段部142具有一个刚性弯肘状连接体148和一个软管部分150，所述刚性弯肘状连接体148与圆柱形壁104连接地安装在通道108中，所述软管部分150围绕轴线A-A′盘绕，且支承在截锥形内壁102和截锥形外壁82上。
因此，如图3所示，软管部分150的内端152在通道108中固定在刚性弯肘状连接体148上，外端154相对于驳船18固定在上部段部144上。
因此，内端152转动地连接于中间结构20，而外端154转动地连接于驳船18。
如图3所示，软管部分150在其内端152及其外端154之间，围绕轴线A-A′形成至少一个回路，在中间结构处于其固持配置时，当驳船18围绕塔架16转动时，所述回路的长度随下端152相对于外端154的相对角位置而变化。
在图3所示的实施例中，在选定的角位置，软管部分150围绕轴线A-A′形成三个回路。
因此，软管部分150适于在最好大于或等于360°的角开度上，适应驳船18相对于塔架16的角位置的变化，无需使用旋转接头，也不会损坏管24。
上部段部144由驳船18支承在上表面68上面的一个坡道上。在该实施例中，其由一刚性管形成。
在该实施例中，快速脱开机构146在通道48中布置在中间结构20附近。
装置146具有一个上部隔离阀160——其连接于中间段部142的上游自由端，一个下部隔离阀162——其连接于下部段部140的下游自由端，以及一个快速连接器164——其可在紧急情况下被快速脱开。这种连接器在英语中称为“快速连接和脱开连接器”(QCDC)。
因此，输运管24适于处于连接配置和快速脱开机构146的脱开配置， 在所述连接配置，中间段部142由快速脱开机构146连接于下部段部140，在所述脱开配置，下部段部140和中间段部142脱开。
现在来说明输送装置10中本发明的第一种脱开方法。
首先，如图1至3所示，输送装置10连接于井下装置，以收集从水域底部开采的烃类化合物。
为此，塔架16用锚固线56锚固于水域12的底部。因此，如上所明确指出，塔架16基本上相对于水域12的底部围绕轴线A-A′转动地予以固定。
驳船18围绕塔架16转动地安装，且根据气流和风力对驳船18的影响，围绕轴线A-A′呈一定角度地相对于塔架16至少部分地自由移动。这种转动由轴承92A至92D导向。
中间结构20处于其在塔架16上的固持配置。为此，如上所述，转筒100的圆柱形壁104布置成支承在沿塔架16的上边缘设置的导轨50上。
中间结构20通过在导轨50上的摩擦相对于塔架16转动地保持固定。导轮107这时处于其收起位置。
当驳船18围绕塔架16和中间结构20转动时，位于驳船18上的支承环87在截锥形内壁102的下面滑动。驳船18围绕塔架16自由转动，而不驱动中间结构20围绕旋转轴线A-A′转动。
流体输运管24这时处于其连接配置。
因此，紧急脱开装置146予以连接，下部段部140通过隔离阀160、162和快速连接器164连接于中间段部142。
因此，一流体连续通道相继从水域12的底部朝水面穿过下部段部140、中间段部142和上部段部144加以限定。
当驳船18围绕塔架16转动时，盘绕的软管部分150的相对于驳船18转动地固定的外端154，围绕轴线A-A′呈一定角度地相对于软管部分150的相对于塔架16转动地固定的内端152进行移动。
软管部分150相应地盘绕或展开，支承在截锥形支承壁102、82上。这样可适应驳船18相对于塔架16的角位置变化，完全确保通过输运管 24输送流体。
当必须脱开时，例如，如果气候条件恶化，隔离阀160、162则关闭。紧急连接器164脱开，使下部段部140脱离中间段部142。
平移移动装置120的作动筒124于是启动，相对于塔架16沿轴线A-A′举升中间结构20，使之从其固持配置进入其受驱动配置。
环形座106被举起，位于支承壁52的上面且与之保持一定距离。
中间结构20于是由驳船18驱动，围绕轴线A-A′转动。其相对于塔架16围绕轴线A-A′自由转动移动。
在这种配置中，软管部分150的内端152于是连同该软管部分的外端154一起移动，以致驳船18围绕轴线A-A′的转动不影响软管部分150围绕轴线A-A′的盘绕。因此，内端152相对于外端154按一定角度保持固定。
因此，驳船18围绕塔架16以很大的角度范围进行旋转，尤其是，角度范围大于一转，甚至大于多转，视天气条件和气流而定。
塔架16相对于水域12的底部基本上保持固定，由锚固部件32保持固定。
当天气条件重新恢复正常时，设备的重新连接则非常简单。
为此，轮107朝其滚动位置展开，以恢复结构20的重量，然后，移动装置120的作动筒124移动，使中间结构20从其受驱动配置进入其固持配置。
齿轮128于是啮合在齿圈126上，支座106置于支承壁52上。
然后，电动机132起动，使配有阀160的中间段部142的自由端与配有阀162的下部段部144的自由端按一定角度调准，重新连接连接器164。这时，轮107收回，进行连接。
因此，本发明的方法可确保输送装置10在紧急情况下快速安全脱开，当输运管24连接、在水底和水面之间输送流体时，在驳船18相对于塔架16围绕轴线A-A′自由转动或有控制地转动时，完全进行合乎要求的正常工作。
另外，当条件趋于正常、恢复流体开采时，每个输运管24的重新连 接很简单。
图5至8示出本发明的第二种输送装置210。
与图1至4所示的第一种输送装置10的不同之处在于，中间结构20基本上完全布置在塔架16和壳身60之间在井孔70中限定的环形空间中。
因此，中间结构20具有一个中空圆柱形外部套筒220和多个支承一管24的每个中间段部142的截锥形外壁222。
外部套筒220具有一个中空圆柱形下部224和一个外支承环圈226，所述中空圆柱形下部224具有轴线A-A′，所述外支承环圈226从圆柱形下部部分224的上边缘朝外部径向凸起。
下部部分224限定一个环形内部空间228，用于使每个管24的中间段部144的一部分通过。
截锥形外壁222沿轴线A-A′一个布置在其它的上面。
每个截锥形壁222在内部从下部部分224朝轴线A-A′凸起。每个壁222在通过轴线A-A′的轴向平面上凸起，形成一个大于10°的角度。
每个截锥形壁222用于支承盘绕的软管部分150的一部分。
塔架16具有一个圆柱形内部套筒40，其面对着壳身30延伸。内部套筒40具有多个截锥形内壁230，其面对着每个截锥形外壁222延伸。
塔架16也具有一个支承环圈44，其布置在套筒40之上，且相对于套筒40径向凸起。支承环圈44相对于驳船18转动地安装在支承件231上，支承件231连接于驳船，且围绕井孔70布置，轴承间置在支承件231和环圈44之间。
另外，塔架16在环形套筒220的下面限定一个支承面232，其支承平移移动装置120。因此，与第一种装置10不同的是，平移移动装置120由塔架16支承。
驳船18的壳身60限定环圈226的一个支承肩部240，其朝轴线A-A′张开。肩部240位于井孔70的上部部分。
如图6所示，一个输运管24的每个下部段部140沿轴线A-A′延伸至位于面对着一个截锥形外壁230的通道48中的一个轴向位置。
每个中间段部142的内端152通过塔架的内部套筒40固定地连接于 下部段部140，而不间置一个快速脱开机构。
如前所述，每个中间段部142具有一个盘绕的软管部分150，其在内部套筒40和外部套筒220之间由井孔70限定的环形空间中延伸，支承在面对着的截锥形壁222、230上。
软管部分150的外端154固定在外部套筒220上。其通过外部套筒220连接于中间段部142的上部部分250，所述上部部分250通过环形空间228垂直地延伸至环圈226。
不同的中间段部142的上部部分250分布在环形空间228中，彼此围绕轴线A-A′按一定角度分开。
另外，与输送装置10的区别在于，第二种输送装置210的脱开装置146布置在中间段部142和上部段部144之间。
为此，如图7所示，上部隔离阀160布置在上部段部144的上游自由端，位于环圈226和肩部240的上面，下部隔离阀162安装在上部部分250的下游自由端上，位于环形空间228中。
连接器164布置在环圈226的上面，位于阀160、162之间。
与图1至4所示的装置10的不同之处在于，在开采流体时，当管24连接时，装置210的中间结构20处于其受驱动配置。
因此，外部套筒220的环圈226在其自重的作用下支承在一个支承件252上，所述支承件252布置在由主体限定的肩部240上。
在该配置中，驳船18和中间结构20可共同围绕塔架16转动移动。
在进行这种转动时，与驳船相连接的支承件231在环圈44的下面通过轴承围绕轴线A-A′枢转。
每个管24的盘绕的软管部分150于是在各自的截锥形壁222、230上，在相对于塔架16转动固定的内端152和与驳船18转动连接的外端154之间盘绕和展开。
在紧急脱开的情况下，连接器164在隔离阀160、162关闭之后脱开，如图8所示。
与塔架16连接的每个作动筒124于是升高所述套筒220，使之沿轴线A-A′平移移动。这使中间结构20与驳船18脱开，且使中间结构20 从其受驱动配置进入其固持配置。
在图8所示的固持配置中，套筒220及其环圈226完全布置在接纳在肩部240中的支承件252的上面，与驳船18保持一定距离。因此，驳船18在中间结构20的下面自由转动，而不驱动中间结构20转动。
相反，中间结构20相对于塔架16转动地保持固定。因此，软管部分的外端154相对于内端152按一定角度保持固定。
由于管24在脱开装置146处予以切割，因此，驳船18围绕塔架16自由旋转，角位移量很大，尤其是大于一转，而不改变盘绕的软管部分150的外端154相对于该部分的内端152的角位置，因此，盘绕的软管部分150不会扭绞。
本发明的第三种输送装置310如图9所示。与第二种装置210的不同之处在于，该第三种装置310具有一个附加中间结构312，其支承一附加组的管24的软管部分150。
附加结构312具有一个布置在限定于塔架16中央的通道48中的管形主体313，多个辅助截锥形支承壁314，以及一个支承在与驳船18连接的一环形支承件318上的辅助支承环圈316。
主体313沿轴线A-A′面对着塔架16的内部套筒40延伸。
每个辅助壁314从主体313朝内部套筒40凸起。每个辅助壁314面对着与套筒40的内表面连接的相应的截锥形支承壁317延伸。
每对辅助壁314、317支承一个管24的一个软管部分150。如前所述，软管部分150的第一端部安装成连接于主体313，软管部分150的第二端部安装成连接于套筒40。
环形支承件318在环圈44和井孔70的周围和上面径向凸起。其在外部固定在驳船18的上表面上。
因此，附加结构312沿轴线A-A′在由驳船18驱动转动的受驱动配置和由塔架16保持的固持配置之间平移活动，在受驱动配置中，环圈316支承在支承件318上，在固持配置中，环圈316布置成与驳船18保持一定距离。
如前所述，一个由塔架支承的作动筒320布置在管形主体313的下 面，以使附加结构312从其受驱动配置移动至其固持配置。
因此，在受驱动配置中，由面对着的每对支承壁314、317支承的每个软管部分150的端部彼此按一定角度活动。在固持配置中，由面对着的支承壁314、317支承的每个软管部分150的端部彼此按一定角度固定。
有利地，塔架16具有两个独立的主体16′、16″，其用公知的连接件600可脱离地一个安装在另一个上。
图10示出这种塔架使用根据本发明的第二实施方式的输送系统。实际上，图10示出输送装置710具有一个锚固于海底的塔架16和一个围绕塔架16转动地安装的驳船18。图10也示出中间结构20根据图5至9所示的实施方式，形成一个中空圆柱形外部套筒。
由一个上部塔架主体16″、一个中间结构20和一个驳船18构成的输送装置的脱开方法，类似于前面参照图5至9所述的装置。这里仅着重说明塔架16的特征。
塔架16具有一个下部浮动主体16′。另外，如后所述，该下部主体可与塔架的上部主体16″分离。
塔架的下部主体16′通过公知的连接件600连接于塔架的上部主体16″。该下部塔架主体16′具有驳船18的系泊系统32。此外，在图10上，流体输运管的下部段部140具有一个第一部分140″和一个第二部分140′，第一部分140″沿图10上的垂直方向A-A′穿过塔架的上部主体16″，第二部分140′沿方向A-A′穿过塔架的下部主体16′。构成下部段部140的这两部分140′、140″由一个分离系统610连接，分离系统610布置在上部主体16″和下部主体16′之间。下部部分140′一般延伸到海底。
塔架的上部主体16″配有轴承支承件，用于确保驳船围绕其转动，而下部主体16′不具有本身的轴承支承件。在正常工作方式，塔架的下部主体16′连接于塔架的上部主体16″。因此，驳船18通过塔架的上部主体16″的轴承支承件围绕两个塔架主体16′和16″转动。
图11是下部塔架主体16′的细部图。该下部主体16′的外壁500具有轴线A-A′，形成第一外部套筒500。其沿轴线A-A′的高度类似于外部套筒500的高度的一个第二中空圆柱形套筒510布置在第一套筒500内， 从而在两个套筒之间限定一环形空间520。套筒510、520由上下壁525、526封闭。
其直径足以接纳下部段部140的下部部分140′的直管540(英文术语I管)布置在环形空间520中。直管540的端部通到上壁525和下壁526处，每个都沿轴向A-A′限定一个通道。这些通道用于接纳每个下部段部140的下部部分140′。它们以匀称的间隔分布在下部主体16′的环形空间的周边上。直管540也确保加强所述结构的下部主体结构16′。
图12以垂直于轴线A-A′的横向剖面图，示出直管540在环形空间520中的均匀分布。
隔板530、531沿轴线A-A′以一定的间隔布置在与轴线A-A′垂直的一平面上，其将下部主体16′的环形空间520分隔成不同的独立的密封隔间。优选地，下部塔架主体16′的隔间配有阀，以控制和调节整个下部主体16′的浮动性。
有利地，中央环形空间740用于将管560和泵安装在水下，以便将冷水输送到驳船18的船面，用于冷却驳船18上的设备。这些管560可用聚合材料制成，在塔架的中央井孔740内沿轴线A-A′在驳船的船面和数十米深度之间延伸。
现在来说明承载下部段部140的下部部分140′的下部主体16′的脱开方法。该步骤发生在中间段部142和下部段部140脱开的步骤之后，允许驳船18围绕塔架16自由旋转，这在前面已予以说明。
下部主体16′的脱开按以下方式完成。首先，关闭分离系统610的阀，隔离和脱开下部段部40的第一部分140′和第二部分140″。然后，塔架的下部主体16′与塔架的上部主体16″脱开。于是，就位的塔架下部主体16′的剩余浮动性使之下降。必要时，塔架的下部主体16′略加压载，以使下部主体16′下降。
然后，塔架的下部主体16′保持稳定在驳船18下面很深的深度。为此，只需调节下部主体16′的浮动性，使之达到和保持其平衡位置。水面设备18于是可从开采地撤出。
有利地，当气候条件恶化时，或者当水面设备需要移至另一地点时， 承载塔架上部主体16″的水面设备可撤出。
这样，有利地，由于塔架的上部主体16″分离，塔架的下部主体16′就构成立管的下部部分140′和驳船18的锚固部件32的临时水下支承设备。然后，其可被回收，现在来加以说明。
根据塔架下部主体16′的另一种有利的使用方式，下部塔架主体16′在数十米的深水支承下部部分140′和驳船18的锚固部件，足以避免与水面设备发生任何碰撞。然后，水面设备或驳船18垂直于下部主体16′。于是，下部主体16′的浮力增大，致使下部主体16′朝水面上升。导缆可将下部主体16′引导到其在塔架上部主体16″下面的水面设备18的井孔中的固定座中。然后，下部段部的部分140′和140″调准，使驳船18围绕塔架转动，上部主体16″相对于驳船18保持转动固定。然后，下部主体16′连接于上部主体16″。
图10所示的塔架参照本发明的第二种输送装置予以说明。但是，其可用于输送装置的第一实施方式。
在图5至8所示的实施方式中，中间结构20由作动筒升起，使中间结构20与驳船18进行实体分离，以使中间结构220连接于塔架16。
在一有利的实施例中——其避免中间结构20升起，竖直移位装置124(由作动筒形成)代之以在表面232和226上的旋转轴承(滚动轴承或导靴)，以及一个使中间结构20相对于塔架16进行转动锁定的适当的锁定装置，其可在分离位置使中间结构20连接于塔架16，而不使中间结构20相对于塔架16或相对于驳船18进行竖直移位。
为避免一旦脱开就损坏管道，所述管道的上端被保持拉紧，例如，使它们共同固定在一个上部环形件上。
Claims (16)
1.在水域（12）的底部和水面（14）之间输送流体的流体输送装置（10；210；310）的脱开方法，所述流体输送装置（10；210；310）具有：
-至少一个流体输运管（24），其具有下部段部（140）、中间段部（142）、上部段部（144）、以及间置在所述中间段部（142）与所述下部段部（140）和所述上部段部（144）两者之一之间的快速脱开机构（164）；
-塔架（16），其承载所述下部段部（140），所述塔架（16）具有锚固于水域（12）的底部的锚固部件（32）；
-浮动的驳船（18），其按在所述塔架（16）上围绕旋转轴线（A-A'）转动的方式安装，所述驳船（18）承载所述上部段部（144），
所述中间段部（142）具有至少一个围绕旋转轴线（A-A'）盘绕的软管部分（150），
所述脱开方法包括一个连接步骤和一个脱开步骤，在所述连接步骤中，所述中间段部（142）通过所述快速脱开机构（164）连接于所述下部段部（140）和所述上部段部（144）两者之一，所述脱开步骤包括脱开所述快速脱开机构（164），
其特征在于，所述流体输送装置（10；210；310）具有至少一个中间结构（20），所述中间结构至少部分地支承所述盘绕的软管部分（150），所述中间结构（20）安装在所述塔架（16）和所述驳船（18）之间，处于与所述驳船（18）围绕旋转轴线相对于所述塔架（16）被驱动共同转动的受驱动配置和在关于所述塔架（16）围绕所述旋转轴线（A-A'）转动方面被固持的固持配置之间，
并且，在连接步骤进行时，所述中间结构（20）处于所述受驱动配置和所述固持配置之一中，所述脱开步骤包括使所述中间结构（20）进入到所述受驱动配置和所述固持配置两者中的另一个配置。
2.根据权利要求1所述的脱开方法，其特征在于，所述中间结构（20）具有支承所述盘绕的软管部分（150）的支承壁（102；222），所述支承壁（102；222）围绕旋转轴线延伸，所述连接步骤包括在所述驳船（18）相对于所述塔架（16）转动时，所述盘绕的软管部分在所述支承壁（102；222）上围绕旋转轴线（A-A'）盘绕和/或展开。
3.根据权利要求1或2所述的脱开方法，其特征在于，所述脱开步骤包括所述中间结构（20）沿所述旋转轴线（A-A'）平移移动，以使所述中间结构（20）从其受驱动配置和其固持配置两者之一进入到其受驱动配置及其固持配置两者中的另一个配置。
4.根据权利要求3所述的脱开方法，其特征在于，在所述连接步骤时，所述中间结构（20）处于其固持配置。
5.根据权利要求3所述的脱开方法，其特征在于，在连接步骤时，所述中间结构（20）处于其受驱动配置。
6.根据权利要求3所述的脱开方法，其特征在于，在脱开步骤之后，所述驳船（18）围绕所述塔架（16）自由转动地安装，所述盘绕的软管部分（150）的端部（152,154）围绕所述旋转轴线（A-A'）彼此按角度地基本上保持固定。
7.在水域（12）的底部和水面之间输送流体的流体输送装置（10；210；310），其具有：
-至少一个流体输运管（24），其具有下部段部（140）、中间段部（142）、上部段部（144）、以及间置在所述中间段部（142）与所述下部段部（140）和所述上部段部（144）两者之一之间的快速脱开机构（164），
-塔架（16），其承载所述下部段部（140），所述塔架（16）具有锚固于水域（12）的底部的锚固部件（32）；
-浮动的驳船（18），其按在所述塔架（16）上围绕旋转轴线（A-A'）转动的方式安装，所述驳船（18）承载所述上部段部（144），
所述中间段部（142）具有至少一个围绕旋转轴线（A-A'）盘绕的软管部分（150），
流体输运管（24）适于处于连接配置和脱开所述快速脱开机构（164）的脱开配置，在连接配置中，所述中间段部（142）通过快速脱开机构（164）连接于所述下部段部（140）和所述上部段部（144）两者之一，
其特征在于，所述流体输送装置（10；210；310）具有至少一个中间结构（20），所述中间结构（20）至少部分地支承所述盘绕的软管部分（150），所述中间结构（20）安装在所述塔架（16）和所述驳船（18）之间，处于与所述驳船（18）围绕旋转轴线相对于所述塔架（16）被驱动共同转动的受驱动配置和由所述塔架（16）保持围绕旋转轴线（A-A'）转动的固持配置之间。
8.根据权利要求7所述的流体输送装置（10；210；310），其特征在于，所述中间结构（20）具有支承所述盘绕的软管部分（150）的支承壁（102；222），所述支承壁（102；222）围绕旋转轴线（A-A'）延伸，所述盘绕的软管部分（150）至少部分地布置在所述支承壁（102；222）上。
9.根据权利要求8所述的流体输送装置（210；310），其特征在于，所述流体输送装置具有多个流体输运管（24），所述中间结构（20）对于每个流体输运管（24）的盘绕的软管部分（150）具有一个支承壁（222），所述支承壁（222）沿旋转轴线（A-A'）一个布置在其它的上面。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的流体输送装置（210；310），其特征在于，在所述流体输运管的连接配置中，所述中间结构（20）处于其受驱动配置。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的流体输送装置（10），其特征在于，在所述流体输运管的连接配置中，所述中间结构（20）处于其固持配置。
12.根据权利要求11所述的流体输送装置（10），其特征在于，所述流体输送装置具有在固持配置中调节所述中间结构（20）相对于所述塔架（16）的角位置的调节装置（122）。
13.根据权利要求12所述的流体输送装置（10；210；310），其特征在于，在所述受驱动配置和所述固持配置两者中的第一种配置中，当所述驳船（18）围绕所述塔架（16）转动时，所述盘绕的软管部分（150）的端部（152，154）围绕旋转轴线（A-A'）彼此按角度地活动；并且，在所述受驱动配置和所述固持配置两者中的第二种配置中，当所述驳船（18）围绕所述塔架（16）转动时，所述盘绕的软管部分（150）的端部（152,154）围绕旋转轴线（A-A'）彼此按角度地基本上保持固定。
14.根据权利要求13所述的流体输送装置（310），其特征在于，所述流体输送装置具有附加的中间结构（312），附加的中间结构至少部分地支承附加输运管（24）的盘绕的软管部分（150），所述附加的中间结构（312）安装在所述塔架（16）和所述驳船（18）之间，处于与所述驳船（18）围绕旋转轴线被驱动共同转动的受驱动配置和由所述塔架（16）保持围绕旋转轴线（A-A'）转动的固持配置之间，所述中间结构（20）布置在所述塔架（16）的外部，所述附加的中间结构（312）布置在所述塔架（16）中。
15.根据权利要求14所述的流体输送装置，其特征在于，所述塔架（16）具有上部主体（16"）和下部主体（16'），所述上部主体（16"）和所述下部主体（16'）可脱离地一个安装在另一个上，所述下部段部（140）具有第一部分（140'）和第二部分（140"），第一部分和第二部分由一个脱开机构（610）进行连接。
16.根据权利要求15所述的流体输送装置，其特征在于，所述塔架的下部主体（16'）具有所述驳船（18）的锚固部件（32）。
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