CN102725575B - 水下管路连接方法和系统 - Google Patents

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CN102725575B CN201180007342.0A CN201180007342A CN102725575B CN 102725575 B CN102725575 B CN 102725575B CN 201180007342 A CN201180007342 A CN 201180007342A CN 102725575 B CN102725575 B CN 102725575B
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Abstract

本发明提供一种在水下管路中形成连接的方法，包括：将底座下降到所述管路的一段上方；切除所述管路的一段来形成第一管路的一端部和第二管路的一端部；将第一转接器连接到所述第一管路的该端部；将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；将第一端口连接到所述第一转接器；将第二端口连接到所述第二转接器；和将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间。

Description

水下管路连接方法和系统
技术领域
本发明涉及水下管路连接方法和系统。
背景技术
美国专利申请公开2009/026765公开了一种使用跨接器连接两个水下管路的管端的方法，包括将两个分离的管路的两个分离的端部从两个分离端部的每一个的初始位置升高；形成跨接器管；将具有安放鞍状物的凸缘焊接到每一个管路端部；将预定数量的圆柱体以预定间隔布置，相对于每一个圆柱体彼此偏置；将圆柱体端部连接到跨接器管的第一腿；将杆端连接到跨接器管的第二腿；使用圆柱体来在预定平面中收缩跨接器，以使凸缘越过管端，但凸缘鞍状物没有越过管端；由撑杆支撑跨接器；将跨接器下降到管路上方，以使凸缘鞍状物搁置在管路端部上；松弛至少一个圆柱体，以使跨接器在预定平面中扩展，将所述凸缘推在管路端部上；松开撑杆；以及将管路端部和跨接器管下降到预定位置。美国专利申请公开2009/026765以其全文以引用的方式并入本文中。
WO专利申请公开2008/155747公开了一种管路对准端接装置包括在其第一端处连接到管路的连接件。所述连接件由铰接的支架支撑到垫木底座上。可通过ROV操作的可调节约束装置允许第二端部通过横向和旋转调节而与管筒件端部精确对准。在对准和连接后，去除关于旋转和横向移动的约束装置，留下连接件被支撑，但是可以高达五个自由度来自由移动。WO专利申请公开2008/155747以其全文以引用的方式并入本文中。
WO专利申请公开2008/021792公开了一种水下热分接系统，包括：已有管路；围绕所述管路装配的热分接主体；和在管路和主体之间喷射的流体。在一些实施例中，所述系统还包括径向臂切割器，适于在已有管路中切割孔。WO专利申请公开2008/021792以其全文以引用的方式并入本文中。
本领域中存在对下面所列项目中的一项或多项的需要：
用于连接到水下管路端部的改进的系统和方法。
用于将新的管路连接到已有管路的改进的系统和方法。
用于连接管路而不需使用潜水员的改进的系统和方法。
用于在深水中连接管路的改进的系统和方法。
用于连接允许管路之间相对运动的管路的改进的系统和方法。
发明内容
本发明的一个方面提供一种将两个水下管路彼此连接的方法，包括：将底座下降到第一管路的一端部上方和第二管路的一端部上方；将第一转接器(hub)连接到所述第一管路的该端部；将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；将第一端口连接到所述第一转接器；将第二端口连接到所述第二转接器；和将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间。
根据本发明，提供了一种用于将两个水下管路彼此连接以形成连接器的方法，包括：
将底座下降在第一管路的一端部上方和第二管路的一端部上方；
将第一转接器连接到所述第一管路的该端部；
将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；
将第一端口连接到所述第一转接器；
将第二端口连接到所述第二转接器；和
将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间，
并且还包括将阀连接在以下位置中的至少一个：(i)所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间，和(ii)所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间，
其中，所述连接器装配在所述底座中。
可选地，所述方法包括将阀连接在所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间。
可选地，所述方法包括将阀连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。
可选地，所述方法还包括将合流器连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。
可选地，所述方法还包括将第三转接器连接到所述合流器，和将第三端口连接到所述第三转接器。
可选地，所述方法还包括将第三管路的一端部连接到所述第三端口。
根据本发明，还提供了一种用于在水下管路中形成连接器的方法，包括：
将底座下降到所述管路的一段上方；
切除所述管路的一段来形成第一管路的一端部和第二管路的一端部；
将第一转接器连接到所述第一管路的该端部；
将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；
将第一端口连接到所述第一转接器；
将第二端口连接到所述第二转接器；和
将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间，
并且还包括将阀连接在以下位置中的至少一个：(i)所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间，和(ii)所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间，
其中，所述连接器装配在所述底座中。
可选地，所述方法包括将阀连接在所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间。
可选地，所述方法包括将阀连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。
可选地，所述方法还包括将合流器连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。
可选地，所述方法还包括将第三转接器连接到所述合流器，和将第三端口连接到所述第三转接器。
可选地，所述方法还包括将第三管路的一端部连接到所述第三端口。
根据本发明，还提供了一种水下管路连接系统，包括：
底座，所述底座安装在海底上，位于第一管路和第二管路上方；
包括一端部的第一管路和包括一端部的第二管路；
和连接器，所述连接器包括：
第一转接器，所述第一转接器连接到所述第一管路的该端部；
第二转接器，所述第二转接器连接到所述第二管路的该端部；
第一端口，所述第一端口连接到所述第一转接器；
第二端口，所述第二端口连接到所述第二转接器；和
跨接器，所述跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间，
以及阀，所述阀连接在以下位置中的至少一个：(i)所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间，和(ii)所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间，
其中，所述连接器装配在所述底座中。
附图说明
图1是根据本文公开的实施例的水下管路的示例。
图2是根据本文公开的实施例的水下连接器的立体视图。
图3是根据本文公开的实施例的水下连接器的立体视图。
图4是根据本文公开的实施例的示例性水下连接设备的立体视图。
图5是根据本文公开的实施例的水下连接器的立体视图。
图6是根据本文公开的实施例的安装过程中的水下连接器的立体视图。
图7是根据本文公开的实施例的安装过程中的水下连接器的一部分的立体视图。
具体实施方式
在一个方面，本文公开的实施例涉及用于无潜水员的水下连接的系统和方法。更具体地，本文公开的实施例涉及用于在海底上实现无潜水员的水下连接的系统和方法。
图1：
参照图1，如图所示，主管路102布置在海底104上，其中，流体可从主管路102的一端流动到主管路102的第二端。海底104可处于深海区域中。例如，海底104可处于水面106下方大于3000,5000或甚至7000英尺的深度D处。
图2：
现在参照图2，显示了根据本文公开的实施例的已完工的水下连接器200。水下连接器200显示布置在主管路202的第一部分202a和第二部分202b之间。在一些实施例中，流体可从主管路202的第一部分202a流动通过水下连接器200进入第二部分202b。另外，第二流体源可连接到水下连接器200，以使第二流体可流动通过水下连接器200进入主管路200的第二部分202b。在所示的示例性水下连接器200中，第二管路204可通过第二跨接器206连接到水下连接器200。示例性的水下连接器200和用于安装水下连接器200的方法将在下面更详细描述。
图3：
参照图3，显示了示例性水下连接器200的详细视图。主管路202的第一部分202a显示为连接到具有阀306和第一端口308的单转接器组件304。当本文使用时，端口指连接两个流体通道即管或管子的连接器。第一跨接器310可在一端通过第一端口308连接到单转接器组件304，并且可通过布置在双转接器组件312上的第二端口314连接到双转接器组件312。双转接器组件312可具有第一管道312a和第二管道312b。第二管道312b可具有布置于其上的第三端口326。在一些实施例中，第一、第二和第三端口308,314,326可与单转接器组件304、跨接器310和/或双转接器组件312一体形成。在其他实施例中，第一、第二和第三端口308,314,326可以是与单转接器组件304、跨接器310和双转接器组件312分开的部件，其可通过螺纹接合、通过焊接或其他方式连接到单转接器组件304、跨接器310和双转接器组件312。
使用过程中，流体可从主管路202的第一部分202a流入单转接器组件304，并且流入跨接器310中。流体可然后流动通过合流器320并且进入主管路202的第二部分202b中。流体通过双转接器组件312的流动可通过阀318,314控制。如图所示，双转接器组件312包括两个管道312a，312b，但是受益于本公开，本领域的普通技术人员将意识到，任意数量的管道可添加到水下连接器200，而不偏离本申请的范围。
在一些实施例中，可能期望关闭阀324，以使流体可从主管路202的第一部分202a流动通过水下连接器200到主管路202的第二部分202b。在其他实施例中，来自另一个钻井点或位置的第二管路(未显示)可连接到第三端口326。在该实施例中，阀306,318中的至少一个可关闭，并且阀324可打开，以使来自第二管路的流体可流动通过第二管道312b，并且进入主管路202中。本领域的普通技术人员将意识到，阀306,318,324可设置成使流体可流动通过第一管道312a和/或第二管道312b。另外，阀306,318,324可设置成允许期望量的流体通过第一管道312a和第二管道312b。在一些实施例中，可使用ROV来调节阀306,318,324的位置。在一些实施例中，适当的阀306,318,324为可从美国德克萨斯州休斯顿市的CooperCameronValves公司购得的焊体球阀，例如具有直接驱动ROVAPI等级5接口(ROVAPIClass5Interface)的18”ANSI1500焊体球阀(18″ANSI1500WeldedBodyBallValve)。
本领域的普通技术人员将意识到，可连接另外的双转接器组件、管道和/或跨接器，以使多于一个第二管路可结合到主管路202中。转接器组件、管道、跨接器和端口可具有模块化设计，由此允许转接器组件、管道、跨接器和端口装配成使多个第二管路可结合到主管路202中，例如1-5个附加管路，比如2-4个附加管路。
图4：
现在参照图4，显示了布置在海底104上并且与主管路202对准的底座402。在一些实施例中，可使用缆绳和绞车系统将底座402下降到海底104上，并且与主管路202对准定位。遥控载具(remoteoperatedvehicle,ROV)408可用于将底座402与主管路202对准。另外，如图所示，底座402可在没有承载水下连接器200的部件的情况下下降到海底104上。通过主管路202的流动可使用管路成串清管器封堵。例如，管路成串清管器利用一系列四个18”直径×50”长度的KnappUltra-Seal管路清管器，每一个由1500’长的海水塞(slug)分隔。设想前两个清管器之间的水被来自管路的残余油污染。设想后续的水塞(在2/3和3/4清管器之间)是清洁的。可在清管器2/3之间进行连接。一旦当流动已经封堵时，则可使用ROV408从主管路202切割一管段。然后可去除主管路202的切割段，由此在主管路202的第一部分202a和第二部分202b之间留下间隙。
一旦当底座402设置在期望位置并且固定时，水下连接器200的部件和其他工具和装置可装载在底座402上。底座402可作为浮式结构通过由夹钳附接到管路的ROV操作的绞车向下拉动就位。一旦就位，则该底座402可内部充满海水，从浮式结构转变为基于重力的结构。在所选实施例中，工具、装置和/或水下连接器200的部件的装载可使用用于将元件在底座402上引导就位的缆绳和绞车406来实现。
图4还显示了ROV408的示例，其可用于定位底座402，或可在其他元件在底座402上定位过程中使用。ROV408可包括一个或多个臂、压力测量装置、温度测量装置、光源和/或能够将图像、视频和/或数据传送给操作者(未示出)的成像装置。另外，虽然ROV408显示为具有系绳连接器410，本领域的普通技术人员将意识到，也可使用无线通讯。ROV408可用于在连接过程中提供三个主要功能。ROV408可将连接的执行情况的视觉图像提供到支持船。ROV408也可以是用于切割管路、制备管端和检查管椭圆度的工具包的布署装置。也可由ROV408提供连接器的致动，包括接头密封件的设置、致动液压缸来在框架上移动部件、和提供液压压力来操作工具。
图5
参照图5，水下连接器200显示为装配在底座402中。底座402可包括形成在横向肋条508中的多个槽506，主管路202可装入所述多个槽506中。槽506可在水下连接器200的安装过程中减小底座402和主管路202之间的相对运动。另外的支撑结构，例如第一平台502和第二平台504可用于稳定水下连接器200的部件。在图5中所示的示例性实施例中，第一平台502可支撑单转接器组件304，而第二平台504可支撑双转接器组件312。第一和第二平台502,504可减小或防止水下组件200的部件和底座402之间的相对运动。
图6：
现在参照图6，显示了将部件装载到底座402上的示例性方法。图6中，双转接器组件312显示为连接到第二平台504，并且使用装载杆602结合缆绳和绞车406来装载在底座402上。缆绳和绞车406可在将部件引导到底座402上的期望位置中时提供辅助。一旦定位在海底104上，则ROV(未示出)可使用本领域中已知的任何方式，例如螺栓连接、焊接、粘合剂等将双转接器组件312固定到底座402。组件312安放在底座402的顶弦上，并且以负重量保持。ROV将水平取向的(通过ROV)液压致动的缸附接在312和402之间，以可将312推动或拉动就位。组件312具有一系列附接到竖直对角腿的V形辊子，以允许其在402的顶弦上滚动。
本领域的普通技术人员将意识到，将部件装载到底座402上的顺序可改变，而不偏离本发明的范围。例如，单转接器组件304可在跨接器310和双转接器组件312之前、之后或同时装载在底座402上。
图7
现在参照图7，显示了主管路202的详细视图。特别地，端部700可由于从主管路202切割和去除一段管而形成。主管路202的端部700可由支柱706支撑，以使主管路202的端部700可与底座402保持对准。水下连接器(未示出)的主管路接头328可具有内径702，该内径设计用于在水下连接器与主管路202的衔接过程中围绕主管路202的端部700的外径704装配。一旦当设置成使主管路202的一部分布置在主管路接头328的内部时，主管路202的外表面和主管路接头328的内表面之间的间隙可使用本领域中已知的任何方式密封，例如螺纹连接、O形环、焊接、粘合剂或其任意组合。在一些实施例中，可使用一对ANSI150018英寸GripandSeal接头来连接主管路接头328和主管路202的端部700。另外，ROV测量主管路接头328相对于主管路202的间距、偏离角、高度和侧向位置，并且相应地调节两者。ROV还驱动液压缸来在202上推进328，并且液压致动和测试328。
返回参照图3，一旦当单转接器组件304、跨接器310和双转接器组件312就位并且所有连接器被密封时，可由ROV对水下连接器200进行多种测试。例如，可进行一系列压力测试来检查水下连接器200中不同位置处的泄漏。ROV可将信息和测试结果传送回远程操作者，所述远程操作者可根据测试结果确定怎样继续进行。替代地，ROV可使用机载设备来解释测试结果，并且根据测试结果决定怎样继续进行。当确定全部水下连接器200的连接充分密封，并且全部阀工作时，可打开所需阀，由此使流体流动通过水下连接器200。
替代实施例
有利地，本文公开的实施例可提供用于在将管路设置在海底上时在管路上完成水下连接的系统和方法。因此，本文公开的实施例可提供一种用于完成水下连接的方法，其可缩短主管路的停工时间，减小用于现场制作所需的时间，并且缩短安装时间，同时提供成本节约。另外，本文公开的实施例还可允许水下连接在增大的深度下并且不使用潜水员的情况下进行。在一些实施例中，ROV可执行水下连接的安装的一部分。
而且，本文公开的实施例可有利地提供水下连接系统，其可适于包括另外的管筒。随着时间过去，本文公开的水下连接器可改变成用于接纳多种结构。另外，如果需要，任何或全部管筒可从主管路拆卸。
示例性实施例
在一个实施例中，公开了一种将两个水下管路彼此连接的方法，包括将底座下降在第一管路的一端部上方和第二管路的一端部上方；将第一转接器连接到第一管路的该端部；将第二转接器连接到第二管路的该端部；将第一端口连接到第一转接器；将第二端口连接到第二转接器；和将跨接器连接在所述第一端口和第二端口之间。在一些实施例中，所述方法还包括将阀连接在所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间。在一些实施例中，所述方法还包括将阀连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。在一些实施例中，所述方法还包括将合流器连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。在一些实施例中，所述方法还包括将第三转接器连接到所述合流器，和将第三端口连接到所述第三转接器。在一些实施例中，所述方法还包括将第三管路的一端部连接到所述第三端口。
在一个实施例中，公开了一种用于在水下管路中形成连接的方法，包括：将底座下降到所述管路的一段上方；切除所述管路的一段来形成第一管路的一端部和第二管路的一端部；将第一转接器连接到所述第一管路的该端部；将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；将第一端口连接到所述第一转接器；将第二端口连接到所述第二转接器；和将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间。在一些实施例中，所述方法还包括将阀连接在所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间。在一些实施例中，所述方法还包括将阀连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。在一些实施例中，所述方法还包括将合流器连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。在一些实施例中，所述方法还包括将第三转接器连接到所述合流器，和将第三端口连接到所述第三转接器。在一些实施例中，所述方法还包括将第三管路的一端部连接到所述第三端口。
在一个实施例中，公开了一种水下管路连接系统，包括：底座，所述底座安装在海底上，位于第一管路和第二管路上方；包括一端部的第一管路和包括一端部的第二管路；第一转接器，所述第一转接器连接到所述第一管路的该端部；第二转接器，所述第二转接器连接到所述第二管路的该端部；第一端口，所述第一端口连接到所述第一转接器；第二端口，所述第二端口连接到所述第二转接器；和跨接器，所述跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间。
虽然以上针对有限数量的实施例对本发明进行了描述，但是受益于本发明，本领域的技术人员将意识到，可设计其他实施例而不偏离本文公开的本发明的范围。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种用于将两个水下管路彼此连接以形成连接器的方法，包括：
将底座下降在第一管路的一端部上方和第二管路的一端部上方；
将第一转接器连接到所述第一管路的该端部；
将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；
将第一端口连接到所述第一转接器；
将第二端口连接到所述第二转接器；和
将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间，
并且还包括将阀连接在以下位置中的至少一个：(i)所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间，和(ii)所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间，
其中，所述连接器装配在所述底座中。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将合流器连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括将第三转接器连接到所述合流器，和将第三端口连接到所述第三转接器。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括将第三管路的一端部连接到所述第三端口。
5.一种用于在水下管路中形成连接器的方法，包括：
将底座下降到所述管路的一段上方；
切除所述管路的一段来形成第一管路的一端部和第二管路的一端部；
将第一转接器连接到所述第一管路的该端部；
将第二转接器连接到所述第二管路的该端部；
将第一端口连接到所述第一转接器；
将第二端口连接到所述第二转接器；和
将跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间，
并且还包括将阀连接在以下位置中的至少一个：(i)所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间，和(ii)所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间，
其中，所述连接器装配在所述底座中。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将合流器连接在所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括将第三转接器连接到所述合流器，和将第三端口连接到所述第三转接器。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括将第三管路的一端部连接到所述第三端口。
9.一种水下管路连接系统，包括：
底座，所述底座安装在海底上，位于第一管路和第二管路上方；
包括一端部的第一管路和包括一端部的第二管路；
和连接器，所述连接器包括：
第一转接器，所述第一转接器连接到所述第一管路的该端部；
第二转接器，所述第二转接器连接到所述第二管路的该端部；
第一端口，所述第一端口连接到所述第一转接器；
第二端口，所述第二端口连接到所述第二转接器；和
跨接器，所述跨接器连接在所述第一端口和所述第二端口之间，
以及阀，所述阀连接在以下位置中的至少一个：(i)所述第一转接器和所述第一管路的该端部之间，和(ii)所述第二转接器和所述第二管路的该端部之间，
其中，所述连接器装配在所述底座中。
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