CN102667285B - 从铺设船舶放掉和/或回收水下管道的起重方法和组件、以及装备有这种起重组件的铺设船舶 - Google Patents

Abstract

从铺设船舶（1）放掉或回收水下管道（2）的方法，该方法包括下列步骤：将第一绳索（10）环绕在连接到管道（2）的自由端的滑轮（22）周围；在一侧上，将第一绳索（10）端部锁定到铺设船舶（1）；并且在另一侧上，通过位于铺设船舶（1）上并且具有第一起重负载量的第一绞车（8）来缠绕或解开第一绳索（10）。

Description

从铺设船舶放掉和/或回收水下管道的起重方法和组件、以及装备有这种起重组件的铺设船舶

技术领域

本发明涉及从铺设船舶（laying vessel）放掉和/或回收水下管道的方法。

背景技术

水下管道通常装配在铺设船舶上，并且在组装所述水下管道时将所述水下管道铺设在水体的床基（bed，河床）上。一些常用的铺设船舶装备有基本上水平的船上装配线；以及弯曲的铺设滑道（lay ramp），在将所述铺设滑道降低到床基上时，该铺设滑道引导所述管道的一部分。由于所述管道在铺设船舶与床基之间的形状，该铺设方法称为S型铺设。

在其他铺设船舶上，管道装配在基本上竖直的塔架内并且基本竖直地释放。由于所述管道在铺设船舶与床基之间的形状，该铺设方法称为J型铺设，并且在深水内作业时，比S型铺设更好。

基本上，在两种情况下需要将管道放掉在床基上：恶劣的天气条件导致铺设工作危险；以及管道完成。

必须从床基回收管道，以便重新开始由于恶劣的天气而中断的铺设和组装工作。

丢弃和/或回收水下管道的方法包括：停止管道的组装；将管道的自由端连接到起重组件，该起重组件包括铺设船舶上的至少一辆绞车（winch，绞盘）、至少一根绳索、以及用于将绳索连接到管道的连接装置；以及用绞车拉出/吊起绳索来丢弃/回收管道。文献EP 1,850,043A2、US2007/0177944、WO 2009/002142、以及WO 2009/082191描述了各种丢弃和/或回收方法，所述方法采用包括两辆绞车的起重组件，这两辆绞车安装在铺设船舶上，并且同步操作以便同时控制两根绳索，并且共担在管道与铺设船舶之间交换的载荷。

管道与铺设船舶之间的载荷在最大值与最小值之间变化，并且基于从床基上提起的管道的长度而变化。在管道的较长部分从床基上提起时，丢弃管道时，起始阶段的载荷最大。而且，相反地，在管道的较长部分再次从床基提起时，回收管道时，最终阶段的载荷最大。

管道与铺设船舶之间的载荷实际上取决于管道的每线性米的重量以及从床基上提起的管道的长度。

无论包括一辆还是多辆绞车，起重组件的总负载量必须比管道与铺设船舶之间实际上短暂的最大载荷大。这就表示整个铺设船舶必须装备有能够提起比管道与铺设船舶之间可交换的最大载荷更大载荷的起重组件。因此，通常装备有J型铺设塔架的深水铺设船舶在利用超大直径管道作业时，必须装备有负载量超过1500吨的起重组件；并且，当在深水内丢弃超大直径管道时，甚至1500吨的起重负载量都不够。

为了解决该问题，本申请人提交的US 6,729,802提出了将管道的端部连接到浮体，以便降低管道与铺设船舶之间的载荷。这已经证明了非常成功，但是必须快速放掉管道时（尤其在恶劣的天气条件下），这种方式速度慢。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种从铺设船舶放掉或回收水下管道的方法，该方法设计为消除已知技术的缺点。

本发明的另一目的在于提供一种放掉或回收水下管道的方法，甚至是在起重负载量比起重组件的负载量低一定程度的情况下。

根据本发明，提供了从铺设船舶放掉或回收水下管道的方法，该方法包括下列步骤：将第一绳索环绕在连接到管道的自由端的滑轮周围；将第一绳索在一侧上端部锁定（end-locking）到铺设船舶；并且通过位于所述铺设船舶上并且具有第一起重负载量的第一绞车在另一侧上缠绕或解开第一绳索。

本发明提供使用第一绞车放掉和回收水下管道，所述第一绞车具有基本上等于管道与铺设船舶之间的总载荷的一半的第一起重负载量。

在本发明有利的实施方式中，第一绳索在一侧上连接到由第二绞车操作的第二绳索，所述第二绞车位于铺设船舶上并且具有比第一起重负载量低的第二起重负载量。并且该方法包括下列步骤：选择性地将第一绳索端部锁定到铺设船舶；并且从铺设船舶选择性地释放第一绳索，以便分别通过第一和第二绞车解开或缠绕第一和第二绳索，从而共同使用第一和第二绳索放掉或回收水下管道。

优选的实施方式能够实现从第二绞车和第二绳索闲置的端部锁定第一绳索配置快速切换到分别由第一和第二绞车操作的第一和第二绳索的连接配置。由于在放掉管道时铺设船舶与管道之间的载荷在起始阶段最大，所以起初使用具有端部锁定的第一绳索的第一绞车，然后共同使用第一和第二绞车以及第一和第二绳索，来放掉管道，以便加速管道的下降。

另一方面，当回收管道时，首先共同使用第一和第二绞车以及第一和第二绳索，最后使用具有端部锁定的第一绳索的第一绞车，来提起管道。

甚至在第一和第二绞车的总起重负载量比管道与铺设船舶之间的最大载荷小时，也实现了上述目的。

本发明的另一目的在于提供一种从铺设船舶放掉和/或回收水下管道的起重组件，该起重组件设计为消除已知技术的缺点。

根据本发明，提供了如权利要求11所述的从铺设船舶放掉或回收水下管道的起重组件。更具体地说，起重组件至少包括：具有第一起重负载量的第一绞车；由第一绞车操作的第一绳索；连接装置，所述连接装置附接到管道并且具有用于引导第一绳索的滑轮；以及耦接装置，位于铺设船舶上，以将第一绳索端部锁定到铺设船舶，并且使用端部锁定的第一绳索和第一绞车来至少部分地放掉或回收管道。

附图说明

将参照附图以实例描述本发明的多个非限制性的实施方式，附图中：

图1a-图1c为装备有根据本发明的起重组件的铺设船舶的三个操作阶段的侧视图；

图2和图3为根据本发明的管道放掉方法中的两个步骤的两个大比例侧视图，为了清晰起见去除了一些部件；

图4为和图5为根据本发明的耦接装置的两个大比例侧视图，为了清晰起见去除了一些部件；

图6为图4和图5的耦街装置的变型的大比例部分剖面侧视图，为了清晰起见去除了一些部件；

图7为图6的耦接装置的大比例前视图，为清晰起见去除了一些部件；

图8为图6的耦接装置的大比例侧视图，为清晰起见去除了一些部件；

图9为间隔装置的大比例侧视图，为了清晰起见去除了一些部件；

图10为图9的间隔装置的平面图，为了清晰起见去除了一些部件。

具体实施方式

图1a中的标号1表示整个铺设船舶，所述铺设船舶在水平SL的水体4的床基3上组装和铺设水下管道2。

在所显示的实例中，铺设船舶1包括浮动结构5；J型铺设塔架6；以及用于放掉和回收管道2的起重组件7。

图1a显示了组装在J型铺设塔架6内并且通过与塔架6关联并用于夹持管道2的夹持组件（未显示）逐步释放的管道。

完工时，或在恶劣天气下，必须将管道2放掉在床基3上。

放掉方法包括将管道2的自由端连接到起重组件7；并且将管道2松开到床基3上。如图1b和图1c中所示，在进行放掉操作时，与床基3分离的管道2的部分变小，并且因此管道2与铺设船舶1之间的载荷变小，这就表示在铺设船舶1与管道2之间的最大载荷在放掉管道2的起始阶段发生。

为了重新开始铺设工作，必须回收放掉的管道2。使用连接到管道2的起重组件7来实现该目的；并且在管道2与铺设船舶1之间的最大载荷在最终回收阶段发生。

参见图2和图3，起重组件7包括两辆绞车8和9；两根绳索10和11；连接装置12，用于将绳索10和11连接到管道2的自由端；拼接装置（splicing device）13，用于连接绳索10和11；以及耦接装置14，用于将绳索10连接到铺设船舶1。

绞车8安装在铺设船舶1上，并且包括用于缠绕和解开绳索10的滚筒15；电机16；以及减速器17。绞车9安装在铺设船舶上，并且包括用于缠绕和解开绳索11的滚筒18；电机19；以及减速器20。绞车8具有比绞车9具有更大的起重负载量，因此绳索10的直径比绳索11的直径更大。绳索10和11为钢绞合、低捻度、且抗旋转的绳索，针对相应绞车8和9的起重负载量来设计。

连接装置12包括：插塞（plug）21，用于插入管道2的自由端；以及滑轮22，在所显示的实例中为游滑轮（idle pulley，动滑轮），该游滑轮在与插塞21集成为一体的叉状件23上旋转。

参看图4和图5，拼接装置13包括与相应绳索10和11集成为一体的两个线端（terminal）24和25；以及连接线端24和25的销26。拼接装置13总体上包括在线端24和25处的两个相对的圆锥形部分；以及与销26配合的中央部。

耦接装置14安装在铺设船舶1上--优选地悬挂于铺设船舶1的甲板27--并且包括两个钳口28，在拼接装置在D1方向在钳口28之间运行时，这两个钳口自动夹持所述拼接装置。在所示的实例中，耦接装置14包括两个臂29，所述两个臂用于支撑钳口28并且铰接到甲板27；以及两个致动器30，用于选择性地使旋转臂29绕它们各自的铰接轴线旋转。钳口28形成圆锥形座，所述圆锥形座与拼接装置13的圆锥形部互补，以便在拼接装置13沿方向D1被加载时形成楔型连接部，并且如图4和图5中所示的那样定位臂29。钳口28安装成相对于臂29进行旋转，因此，当拼接装置在与方向D1相反的方向D2在钳口28之间运行时，钳口28绕其各自的轴线相对于臂29旋转，以使拼接装置13通过，如图5中所示。通过沿方向D2提升拼接装置13并且使用致动器30分开臂29来从钳口28释放所述拼接装置，以使得拼接装置13沿方向D1在钳口28之间自由地运行。

起重组件7也包括连接装置（未显示），所述连接装置用于将绳索10或绳索11仅仅连接到管道2，所以在管道2与铺设船舶1之间的载荷以及单独的绞车8和9的起重负载量允许时，绞车8和9可各自单独地操作（即，不需要滑轮22）。

所述的起重组件7设计为以多种模式操作。更具体地说，除了每个绞车8、9完全独立于彼此操作的操作模式（单独操作模式）之外，起重组件7也允许这样的操作模式，其中绳索10和11连接，绕滑轮22运行，并且由相应的绞车8和9缠绕或解开，使得管道2与铺设船舶1之间的载荷在从滑轮22延伸到绞车8和9的两个平行部分T1与T2之间同等地分配。

在另一操作模式中，绳索10（即，拼接装置13）连接到铺设船舶1，并且以端部锁定配置缠绕或解开，其中绳索10围绕滑轮22形成具有两个部分T1、T2的开环，这两个部分在滑轮22与铺设船舶之间延伸，如图1b中所示。因此，总载荷在绳索10的两个基本上平行的部分T1、T2之间同等地分配；部分T2直接连接到铺设船舶1，部分T1由绞车8缠绕或解开。因此，当管道与铺设船舶1之间的载荷为绞车8的起重负载量的基本上两倍时，绞车8能够控制管道2。

耦接装置14实现在操作具有端部锁定的绳索10的绞车8与操作绞车8和9这两者以便共同地缠绕或解开绳索10和11之间进行快速切换。在连接配置中，包括部分T1和T2的开环一部分由绳索10形成且一部分由绳索11形成。操作具有端部锁定的绳索10的绞车8本身使得能够处理绞车8的起重负载量的基本上两倍的载荷，但是放掉和回收速度为共同操作绳索10和11的绞车8和9这两者的速度的一半。

下面为起重组件7的操作模式实例，假设绞车8的起重负载量为750吨，绞车9的起重负载量为500吨。

实例1

当管道2与铺设船舶1之间的最大载荷低于500吨时，使用绞车9和绳索11以单独模式放掉和回收管道。

实例2

当管道2与铺设船舶1之间的最大载荷介于500与750吨之间时，使用绞车8和绳索10以单独模式放掉和回收管道。

实例3

当管道2与铺设船舶1之间的最大载荷介于750与1000吨之间时，使用共同操作相应的绳索10和11的绞车8和9来放掉和回收管道。同时操作绞车8和9，以便缠绕或解开相应的绳索10和11，如图1c中所示。

实例4

当管道2与铺设船舶1之间的最大载荷介于1000与1500吨之间时，使用绞车8本身放掉和回收管道，其中绳索10端部锁定到铺设船舶1，如图1b中所示。在放掉管道2时，保持该配置，直到载荷降低到1000吨以下；在此时，起重组件7设定为实例3的配置（图1c），以便将放掉操作加速，并且采用共同使用绳索10和11这两者可实现的更大的速度和深度。绳索10和11实际上具有有限的长度，并且绳索10的端部锁定配置仅仅达到绳索10在单独模式中使用的深度的一半，即，绳索10的端部直接连接到管道的自由端。

通过分别从耦接装置14释放拼接装置13以及将拼接装置13连接到耦接装置14，耦接装置14实现从实例4到实例3的模式的快速切换，反之亦然。

在图6至图8中，图2至图5中的拼接装置13和耦接装置14由拼接装置31和耦接装置32代替。

拼接装置31包括两个线端33、34；叉状件35；以及两个销36、37。叉状物35包括两个相对的板38、以及间隔件39，该间隔件位于板38之间并且与所述板形成为一体。

耦接装置32包括：具有两个线端41的绳索40；与甲板27形成为一体的两个孔眼42；以及将线端41固定到孔眼42的两个销43。

在这一变型中，拼接装置31由绳索40悬挂于甲板27，所述绳索在板38之间并且绕间隔件39运行，并且端部固定到孔眼42。

参见图9和图10，起重组件7也包括间隔装置44，所述间隔装置用于防止将滑轮22连接到绞车8和9的两个平行部分T1、T2接触和扭结。间隔装置44包括环形构件45；环形构件46；以及连接环形构件45和环形构件46的间隔件47。参见图10，环形构件45夹持部分T1，并且包括：两个铰接的半壳48；紧固件49；以及衬垫50。环形构件46松散地附接到部分T2，以便允许环形构件46与部分T2之间的低摩擦相对滑动。如所述的，部分T1由绳索10限定，而部分T2可由绳索10和/或绳索11限定。环形构件46包括：两个铰接的半壳51；以及用于选择性地打开和关闭半壳51的紧固件52。所述半壳优选地衬以特氟纶或其他降低摩擦的材料。

即使绞车9的操作速度与绞车8的操作速度不同，但是间隔装置44并不因此阻止起重组件7利用部分T1和T2以不同的速度来操作。实际上起重组件7包括多个间隔装置44，在绳索10和11降入水4中时（图1b和图1c），所述多个间隔装置沿着部分T1和T2间隔地固定，并且相反地，在从水4中提起绳索10和11时（图1b和图1c），从部分T1和T2移除所述多个间隔装置。

在未显示的变型中，间隔装置的环形构件的直径可调节，以便适合直径不同的绳索。

显然，在不背离所附权利要求书的范围的情况下，此处所描述的本发明可进行变化。

Claims (17)

1.从铺设船舶（1）放掉或回收水下管道（2）的方法，所述方法包括下列步骤：将第一绳索（10）环绕在连接至管道（2）的自由端的滑轮（22）周围；在一侧上，将所述第一绳索（10）端部锁定至所述铺设船舶（1）；并且在另一侧上，通过位于所述铺设船舶（1）上并且具有第一起重负载量的第一绞车（8）来缠绕或解开所述第一绳索（10），其中，将所述第一绳索（10）在一侧上连接到由第二绞车（9）操作的第二绳索（11），所述第二绞车位于所述铺设船舶（1）上并且具有比所述第一起重负载量低的第二起重负载量；所述方法包括下列步骤：将所述第一绳索（10）选择性地端部锁定至所述铺设船舶（1）；以及从所述铺设船舶（1）选择性地释放所述第一绳索（10），以便通过分别利用所述第一和第二绞车（8、9）解开或缠绕所述第一和第二绳索（10、11）而共同使用所述第一和第二绳索（10、11）来放掉或回收所述管道（2）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二绳索（10、11）由拼接装置（13；31）连接；所述方法包括下列步骤：将所述拼接装置（13；31）选择性地附接至所述铺设船舶（1）；以及从所述铺设船舶（1）选择性地释放所述拼接装置（13；31）。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括下列步骤：当所述拼接装置（13）位于所述铺设船舶（1）上的耦接装置（14）处时，通过所述耦接装置（14）来自动地夹持所述拼接装置（13）。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括下列步骤：通过包括绕所述拼接装置（31）环绕的又一绳索（40）的耦接装置（32）来将所述拼接装置（31）附接至所述铺设船舶（1）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括下列步骤：当所述管道（2）与所述铺设船舶（1）之间的载荷小于所述第二起重负载量的两倍并且大于所述第一起重负载量时，共同使用分别由所述第一和第二绞车（8、9）驱动的所述第一和第二绳索（10、11）来放掉或回收所述管道（2）。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括下列步骤：当所述管道（2）与所述铺设船舶（1）之间的载荷小于所述第一起重负载量的两倍并且大于所述第二起重负载量的两倍时，使用端部锁定至所述铺设船舶（1）并且由所述第一绞车（8）驱动的所述第一绳索（10）来放掉或回收所述管道（2）。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，通过端部锁定时的所述第一绳索（10）、以及通过共同使用的所述第一和第二绳索（10、11）而绕着所述滑轮（22）形成开环；所述开环包括在所述滑轮（22）与所述铺设船舶（1）之间延伸的第一和第二部分（T1、T2）；并且所述方法包括下列步骤：当放掉管道（2）时，在所述第一与第二部分（T1、T2）之间附接间隔装置（44），以便保持所述第一和第二部分（T1、T2）分开。

8.根据权利要求7所述的方法，包括下列步骤：将所述间隔装置（44）固定到所述第一部分（T1）；以及在通过所述第一绞车（8）解开所述第一绳索（10）时，将所述间隔装置（44）滑动地连接至所述第二部分（T2）。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括下列步骤：在通过所述第一绞车（8）缠绕所述第一绳索（10）时，从所述第一部分（T1）和第二部分（T2）移除所述间隔装置（44）。

10.用于从铺设船舶（1）放掉或回收水下管道（2）的起重组件，所述起重组件（7）至少包括：具有第一起重负载量的第一绞车（8）；通过所述第一绞车（8）操作的第一绳索（10）；连接装置（12），所述连接装置附接至所述管道（2）并且具有用于引导所述第一绳索（10）的滑轮（22）；以及耦接装置（14；32），所述耦接装置位于所述铺设船舶（1）上，以便将所述第一绳索（10）端部锁定至所述铺设船舶（1），并且以便使用端部锁定的所述第一绳索（10）和所述第一绞车（8）来至少部分地放掉或回收所述管道（2），所述起重组件还包括：第二绞车（9），所述第二绞车具有比所述第一起重负载量低的第二起重负载量；通过所述第二绞车（9）操作的第二绳索（11）；以及用于连接所述第一和第二绳索（10、11）的端部的拼接装置（13；31）；所述耦接装置（14；32）设计为将所述拼接装置（13；31）选择性地附接至所述铺设船舶（1），以便端部锁定所述第一绳索（10）；并且以便从所述铺设船舶（1）释放所述拼接装置（13；31），以便分别通过所述第一和第二绞车（8、9）来共同解开或缠绕所述第一和第二绳索（10、11），从而放掉或回收所述管道。

11.根据权利要求10所述的起重组件，其中，当相对于所述耦接装置（14）沿第一方向（D1）拉动所述拼接装置（13）时，所述耦接装置（14）和所述拼接装置（13）一起形成楔型连接部。

12.根据权利要求11所述的起重组件，其中，所述耦接装置包括钳口（28），所述钳口限定用于至少部分地容纳所述拼接装置（13）的座。

13.根据权利要求12所述的起重组件，其中，所述钳口（28）安装成绕着相应支撑臂（29）旋转，以便在沿与所述第一方向（D1）相反的第二方向（D2）在所述钳口（28）之间拉动所述拼接装置（13）时，允许所述拼接装置（13）在所述钳口（28）之间经过。

14.根据权利要求10所述的起重组件，其中，所述耦接装置（32）包括又一绳索（40），所述又一绳索绕着所述拼接装置（31）环绕并且固定至所述铺设船舶（1）。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的起重组件，其中，通过端部锁定时的所述第一绳索（10）以及通过共同使用的所述第一和第二绳索（10、11）来绕着所述滑轮（22）形成开环；所述开环包括在所述滑轮（22）与所述铺设船舶（1）之间延伸的第一和第二部分（T1、T2）；并且所述起重组件（7）包括能选择性地配合至所述第一和第二部分（T1、T2）的间隔装置（44）。

16.根据权利要求15所述的起重组件，其中，每个间隔装置（44）包括：第一环形构件（45），所述第一环形构件夹持至所述第一部分（T1）；第二环形构件（46），所述第二环形构件滑动地配合至所述第二部分（T2）；以及间隔件（47），所述间隔件连接至所述第一和第二环形构件（45、46）。

17.用于在水体（4）的床基（3）上组装和铺设水下管道（2）的铺设船舶；所述铺设船舶（1）包括根据权利要求10至16中任一项所述的起重组件（7）。