CN103154424B - 海底自由站立式立管系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种自由站立式立管系统，其将海底源连接到水面结构。该系统包括同心自由站立式立管，该同心自由站立式立管包括内立管和外立管，在所述内立管和外立管之间形成环空。立管的下端通过下立管组件（LRA）和一个或多个海底柔性导管流体联接到海底源。立管的上端通过上立管组件（URA）和一个或多个上柔性导管连接到浮力组件和水面结构，立管还机械连接到对立管施加向上张力的浮力组件。为了流动保障，立管可通过环空中的流动保障流体被隔离或者通过与外立管的外部隔离而被隔离，或通过以上两者被隔离。该系统可包括水合物抑制系统和/或海底分散剂系统。水面结构可被动态定位。

Description

海底自由站立式立管系统和方法

背景

技术领域

本发明总体涉及用于海洋油气勘探、开采、钻井、完井、修井以及封闭和处理领域的系统和方法。

背景技术

已经在开采和完井操作过程中使用了自由站立式立管（FSR）系统。为回顾，请看Hatton等人在巴西里约热内卢的2002年12月3-4的3rdWorkshoponSubseaPipelines上出版的“自由站立式立管技术近期的发展”（“RecentDevelopmentsinFreeStandingRiserTechnology”）。还看美国专利第7,434,624号。对于FSR系统的其它示例，看美国已公开的专利申请第20070044972和2008022358号，其公开了FSR系统和安装FSR系统的方法。提到立管系统的其它特征的其它专利是美国专利第4,234,047、4,646,840、4,762,180、6,082,391以及6,321,844号。

“立管基气举采油”是改善FSR系统中产品流动，尤其是重油流动的技术。Szucs等人的“使用COR的重油气举采油”（“HeavyOilGasLiftUsingtheCOR”），SPE97749(2005)公开了使用同心偏移立管（COR）的立管基气举采油应用。

美国石油协会（API）推荐规程2RD，（API-RP-2RD,第一版，1998年6月）“用于浮式采油系统（FPS）的立管的设计”（“DesignofRisersforFloatingProductionSystems(FPSs)andTension-LegPlatforms(TLPs)”）是海底石油和气体开采工业的标准。在Bai等人的海底工程手册（SubseaEngineeringHandbook）第437页（2010年12月出版）中，氮气被提到为管中管立管的可能的隔离介质，但仅在外立管的外表面与材料隔离件之间的间隙或环空中。

Webb等人的“在没有第二石油井架下的双重活动”（“DualActivitiesWithouttheSecondDerrick–ASuccessStory”）SPE112869(2008)提到使用氮气的立管环空排水，并公开了具有水面氮气供应装置的筒式平台和用于使用氮气的立管环空排水的永久氮气管线。2008年4月14日的受让人（Ballard等人）的美国非临时专利申请序列号12/082,742描述了使用氮气修复在油气开采系统中的水合物插头。

在封闭和处理方面，海底立管（自由站立式或非自由站立式）不被认为适于这种应用。具体地，直到最近，关于在任何显著深度处、诸如到5000英尺/1500米或更深处的海底泄漏，工业上还没有进行干预。具体地，现有的封闭工作不解决在促进天然气水合物的形成的深海压力和温度下由烃类与海水的组合而产生的流体特性。

在自由站立式立管系统的使用和安装方法增加的同时，仍存在对更可靠设计的需求，尤其是在封闭和处理过程中关心流动保障时，以及存在着在正常开采运行过程中和在封闭过程中对可操作大量的潜在水合物形成气体的设计的需求。本公开的系统和方法致力于这些需求。

发明内容

根据本公开，描述了船用海底同心自由站立式立管系统及其使用方法，其可减少或克服先前已知系统和方法的许多缺点。

本公开的第一方面是一种自由站立式立管系统，所述自由站立式立管系统将海底源连接到水面结构，该系统包括：

同心自由站立式立管，包括在其间限定环空的内立管和外立管，立管的下端通过下立管组件（LRA）和一个或多个海底柔性导管流体联接到海底源，且立管的上端通过上立管组件（URA）和一个或多个上部柔性导管机械连接到水下浮力组件并流体连接到水面结构；

LRA，包括第一大致筒形构件，第一大致筒形构件具有纵向孔、下端、上端以及大致筒形外表面，第一大致筒形构件包括从外表面延伸到孔的足够入流端口以适应来自烃类流体源的烃类流动以及功能流体（流动保障流体或其它流体，例如阻蚀剂或防垢剂等）的流入，入流端口中的至少一个流体连接到LRA生产翼阀组件，第一大致筒形构件的上端包括适于流体连接到自由站立式立管的轮廓，第一大致筒形构件的下端包括适于连接到海床系泊处的连接器；以及

URA，包括第二大致筒形构件，第二大致筒形构件具有纵向孔、下端、上端以及大致筒形外表面，第二大致筒形构件包括从孔延伸到外表面的足够出流端口以适应来自立管的烃类的流动，且至少一个端口允许功能流体流入环空，出流端口中的至少一个流体连接到URA生产翼阀组件以将第二大致筒形构件与上部柔性导管流体连接，第二大致筒形构件的上端包括适于连接到水下浮力组件的连接器，且第二大致筒形构件的下端包括适于流体连接到自由站立式立管的轮廓。

在某些实施例中，立管可通过由浮力组件施加的张力保持在接近竖直（或大致竖直）的位置。

在某些实施例中，LRA大致筒形构件包括海底井口装置壳体，海底井口装置壳体具有下端和上端，下端流体连接到过渡接头，过渡接头在其下端盖有第一垫板孔眼端锻件，第一垫板孔眼端锻件用作用于自由站立式立管的锚固点，过渡接头包括一个或多个入流端口，入流端口中的至少一个流体连接到LRA生产翼阀组件和内部回接连接器，内部回接连接器流体连接到内立管，海底井口装置壳体的上端流体连接到LRA外部回接连接器，LRA外部回接连接器将海底井口装置壳体流体连接到立管应力接头，立管应力接头又流体连接到外立管。

在某些实施例中，URA包括钻井筒管适配器，钻井筒管适配器在第一端处流体连接到自由站立式立管且第二端流体连接到包括一个或多个出流端口的管系头，管系头在下端连接到套管头，并且套管头连接到钩环凸缘适配器，钩环凸缘适配器在其顶部上盖有第二垫板孔眼端锻件，第二垫板孔眼端锻件用作自由站立式立管到水下浮力组件的附连点，URA生产翼阀组件通过上部柔性导管流体连接到出流端口之一和水面结构。

如这里所使用的，术语“海底源”包括但不限于：1）开采源，例如海底井口装置、海底BOP、其他的海底立管、海底管汇、海底管路和管线、海底储存设施等，无论是开采、运输和/或储存气体、液体及其组合，包括有机和无机材料两者；2）所有类型的海底封闭源，包括泄漏或损坏的海底BOP、立管、管汇、罐等。一些系统实施例包括该封闭源是失效的海底防喷器的实施例。

某些系统实施例包括这样的系统，其中LRA还包括将LRA生产翼阀组件与海底柔性导管之一流体连接的管套组件。

某些系统实施例包括这样的系统，其中LRA中的过渡接头还包括用于海底运载工具干预和/或维护的一个或多个热入扣（hotstab）端口，其中海底工具可选择由ROV、AUV等组成的组。

又一些系统实施例包括这样的系统，其中LRA过渡接头还包括允许压力和/或温度监控的一个或多个端口。

又一些系统实施例包括这样的系统，其中，自由站立式立管包括环空通气短节，环空通气短节允许内立管和外立管之间的环空向环境敞开以便于流动保障流体的循环，或以水合物防止流体替代环中的海水后对环境关闭，水合物防止流体例如包含低压或高压气垫的气相，或加热的海水或其它水以及甲醇或其它有机流体，或这些的组合。在某些实施例中，环空可填充有主要由氮气组成的气氛，其中术语“主要由氮气组成”意思是气氛主要是N₂加上不会影响N₂防止水合物形成能力的任何可允许杂质。

某些系统实施例包括这样的系统，其中环空通气短节包括可由ROV控制的一个或多个阀。

某些系统实施例包括这样的系统，其中海底流动管线中的一个或多个是柔性导管。

某些系统实施例包括这样的系统，其中内立管和外立管的至少某些部分包括由螺纹接头连结的管部分。在某些实施例中，使用利用了螺纹联接连接器的高强度钢管构造内立管和外立管中的一个或两个。

某些系统实施例包括这样的系统，其中URA生产翼阀组件包括至少一个紧急关断阀（ESD），至少一个紧急关断阀（ESD）选自一个液压操作ESD、一个电操作ESD、一个液压操作ESD以及一个电操作ESD组成的组，其中都使用连接到水面处收集船的脐带缆来控制ESD。

某些系统实施例包括这样的系统，其中URA生产翼阀组件包括用于控制内立管和环空中的流动的第一流动控制阀和第二流动控制阀。例如，流动保障流体或其它功能流体的流动可在环空中循环。

某些系统实施例包括这样的系统，其中下部海底柔性导管每个均包括缓波柔性跨接线，连接到海底柔性导管的分散式浮力模块随机或非随机从自由站立式立管的基部连接到海底上的海底管汇，管汇流体连接到一个或多个海底源。

某些系统实施例包括这样的系统，其中内部回接连接器包括鼻密封件，在某些实施例中是铬镍铁合金鼻密封件，其密封到海底井口装置的海底井口装置轮廓中，该连接器还用挡块闩锁到海底井口装置和应力接头以形成海底井口装置壳体与内部和外部回接连接器之间的预加载结构连接。某些实施例还包括附加外部连接器闩锁件，其将内部回接连接器闩锁到海底井口装置。鼻密封件提供内立管中的内部流路和内立管和外立管之间的环空之间的压力整体性。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统包括海床中的吸力桩基础，该吸力桩基础包括柱塞和将柱塞连接到LRA的链绳。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统包括外立管上用于流动保障的外部隔湿件。在某些实施例中，隔湿件包括合成泡沫材料。在某些实施例中，合成泡沫材料包括多层合成聚丙烯。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统包括内立管和外立管之间的环空中的流动保障流体，流动保障流体选自由氮气或其它气相、加热的海水或其它水或诸如甲醇的有机化学品组成的组。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统包括内立管和外立管之间的环空中的用于流动保障的气氛（在某些实施例中是低压氮气）。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统还包括外立管的某些或全部外表面上的外部隔湿件，以及内立管和外立管之间的环空中用于流动保障的流动保障流体（诸如气氛-某些实施例中是氮气）。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统包括内立管可调悬挂器，该内立管可调悬挂器将内立管的上端流体连接到上立管组件。

某些系统实施例包括这样的系统，其中浮力组件包括一个或多个空气罐。在某些系统实施例中，空气罐中的一个或多个包括非一体式空气罐系统，非一体式空气罐系统包括主空气罐和一个或多个辅助空气罐以提供失效腔室冗余度。

某些系统实施例包括这样的系统，其中URA生产翼阀组件包括液压和ROV操作的紧急关断阀。

某些系统实施例包括这样的系统，其中URA生产翼阀组件包括一个或多个ROV热入扣端口，以允许诸如流动保障流体的功能流体流入或注入内立管和环空中的一个或两个。适当流动保障流体的实例包括氮气或其它气相、加热的海水或其它水、或诸如甲醇的有机化学品。

某些系统实施例包括这样的系统，其中一个或多个上部柔性导管包括一个或多个柔性水面跨接线，一个或多个柔性水面跨接线包括快速断开联接(“QDC”)，以允许其在紧急或计划情况（即驶走/漂走或飓风撤离）期间与水面结构快速断开。

又一些系统实施例包括这样的系统，其中外立管包括用于固定与外立管相邻的上部柔性导管的一个或多个夹持件。

又一些系统实施例包括这样的系统，其中该系统包括在海中侧向间隔开定位的两个或更多个相同或不同的同心自由站立式立管，每个立管分别附连到其自身（或相同）的水面结构（诸如基于船的浮动开采和储存设施）以及相同或不同的一个或多个海底源。

某些系统实施例包括这样的系统，其中该系统包括流体连接到海底源的水合物抑制系统。

在另一些系统实施例中，LRA大致筒形构件包括锻造高强度钢构件和垫板孔眼凸缘，该锻造高强度钢构件经由下部交叉接头和螺纹连接件流体连接到开采立管短钻杆，垫板孔眼凸缘允许锻造高强度钢构件连接到海床上的管组件。

在实施例中，LRA还包括用于支承相应双海底连接器的双夹持支承件，连接器流体连接到两个生产翼阀组件，两个生产翼阀组件均通过相应块肘部流体连接到锻造高强度钢构件。

在实施例中，每个生产翼阀组件包括可ROV操作的阀。LRA还可包括通过第三块肘部流体连接到锻造高强度钢构件的另外的组件或短节，另外的组件或短节提供到诸如流动保障流体或其它流体的功能流体源的流体连接。

在又一些实施例中，LRA还包括热入扣组件以用于注入功能流体，该热入扣组件允许功能流体的流率比通过另外的组件或短节可能的流率小。

在又一些实施例中，锻造高强度钢构件还包括内表面，其至少一部分是有螺纹的以与回接环的配合螺纹螺纹接合，回接环包括至少一组内螺纹，该至少一组内螺纹与内立管上的一组螺纹配合，并还包括可由铬镍铁合金或其它抗腐蚀金属组成的密封元件。

在其它实施例中，LRA还包括用于功能流体注入（或循环出去）的环空通气短节，其包括双管内可ROV操作阀，该环空通气短节包括孔，该孔提供到内立管与锻造高强度钢构件和下部交叉接头之间的环的通路。

在另一些系统实施例中，URA还包括允许诸如加热的水的功能流体循环通过环空的部件。

在实施例中，可允许功能流体循环通过环空的部件包括海底连接器、导管和导管中的一个或多个阀，导管流体连接到悬挂器筒管。

在其它实施例中，URA包括流体连接到悬挂器筒管的输出筒管，悬挂器筒管又可流体连接到自由站立式立管的锥形应力接头。

在又一些实施例中，URA还包括钩环和链绳以允许URA机械连接到接近海面的浮力装置。

URA还可包括第一块肘部、第二块肘部以及鹅颈导管，第一块肘部包括与输出筒管中的孔相交并大致与其垂直的内孔，第二块肘部具有大致垂直于输出筒管孔但不与输出筒管孔相交的内孔，且鹅颈导管流体连接到第一块肘部从而与第一快肘部孔组合提供用于烃类的流路。

在其它实施例中，URA还包括鹅颈导管中的第一紧急关断阀和第二紧急关断阀，鹅颈导管流体连接到海底连接器，该海底连接器又流体连接到上部海底柔性导管。

URA还可包括鹅颈导管中的释放阀，以用于允许在URA中关闭、释放鹅颈导管的内含物，并取回上部海底柔性件。

在另一些系统实施例中，URA还包括开采孔输出筒管，开采孔输出筒管流体且机械地连接到大致竖直导管和开采管系，开采管系又通过海底API凸缘、高压海底连接器、另一海底API凸缘连接以及选配快速断开联接（QDC）海底连接器流体连接到弯曲限制器，弯曲限制器连接到在悬链环中延伸到水面结构的上部海底柔性导管，并且其中大致竖直导管连续地流体连接到适配器，适配器又经由API凸缘流体连接到悬挂器筒管，经由另一API凸缘流体连接到套管头，流体连接到焊接到套管头的杆接头，并经由到杆接头中的螺纹联接流体连接到外立管，输出筒管包括允许连接到水下浮力组件的钩环凸缘。

在某些其它实施例中，自由站立式立管系统还包括流体连接在导管部分中的可ROV操作ESD。

某些实施例中，自由站立式立管系统还包括支承钩环，该支承钩环以相对于导管的角度σ支承开采管系，并还支承弯曲护罩，该弯曲护罩提供开采管系与导管之间的机械屏障，其中角度σ范围从0至约180度。

在又一些实施例中，自由站立式立管系统还包括到悬挂器筒管的连接，用于将用于输送加热水的鹅颈件从水面船连接到悬挂器筒管。

在实施例中，鹅颈件从悬挂器筒管处开始依次包括API凸缘、管系的一部分、高压海底连接器、海底API连接器和API凸缘以及弯曲护罩。

在其它实施例中，内立管定位在适配器、悬挂器筒管以及套管头内，形成悬挂器筒管的内表面与内立管之间的环空。

在又一些实施例中，自由站立式立管系统包括一对O形环密封件和一个或多个滑块，所述一对O形环密封件将内立管密封到适配器中，所述一个或多个滑块楔入悬挂器筒管的内倾斜表面与内立管之间，将内立管牢固地固定在悬挂器筒管中。

在另一些系统实施例中，LRA还包括锻造高强度钢入口筒管，锻造高强度钢入口筒管流体连接到鹅颈管组件，鹅颈管组件流体连接到下部柔性导管，入口筒管还包括允许连接到功能流体源的连接器。

在实施例中，鹅颈组件包括连续连接到管系筒管的海底API凸缘、高压海底连接器、另一海底API凸缘以及弯曲限制器。入口筒管还可包括适于接收着落在入口筒管的内表面中的内部回接连接器并与其流体连接的内表面，入口筒管还包括闩锁机构，该闩锁机构允许内部回接连接器可松开地连接到入口筒管，而O形环密封件提供内部回接连接器的孔与环空之间的不透流体密封。

在另一些系统实施例中，水面结构包括动态定位系统。

其它系统实施例包括可操作地连接到海底源的海底自动或半自动化学品分散剂注入系统（SADI）。

本公开的第二方面是一种自由站立式立管系统，该自由站立式立管系统将海底源连接到一个或多个水面结构，该系统包括：

在海中侧向间隔开的至少两个同心自由站立式立管，每个同心立管包括在其间限定环空的内立管和外立管，每个外立管具有外表面，每个立管的外表面覆盖有隔离量的隔离材料，

每个环空填充有主要由氮气组成的气氛，以及

每个立管的下端通过相应的下立管组件（LRA）、一个或多个海底柔性导管和一个或多个管汇联接到海底源，每个立管的上端通过相应的上立管组件（URA）和一个或多个上部柔性导管连接到其自身的水下浮力组件并流体连接到其自身的水面结构，可选地每个立管通过由相应浮力组件施加的张力保持在接近竖直的位置。

某些系统实施例包括这样的系统，其中LRA中的至少一个包括：

第一大致筒形构件，其具有纵向孔、下端、上端以及大致筒形外表面，第一构件包括从外表面延伸到孔的足够入流端口以适应来自烃类流体源的烃类的流动以及功能流体（流动保障流体或其它流体，例如阻蚀剂或防垢剂等）的流入，入流端口中的至少一个流体连接到生产翼阀组件，第一构件的上端包括适于流体连接到海底立管的轮廓，第一构件的下端包括适于连接到海底系泊处的连接器；

在某些其它实施例中，LRA包括海底井口装置壳体，海底井口装置壳体具有下端和上端，下端流体连接到过渡接头，过渡接头盖有第一垫板孔眼端锻件，第一垫板孔眼端锻件用作用于自由站立式立管的锚固点，过渡接头包括一个或多个入流端口，入流端口中的至少一个流体连接到LRA生产翼阀组件，翼阀组件流体通过一个或多个海底柔性导管流体连接到一个或多个海底源，海底井口装置壳体的上端流体连接到LRA外部回接连接器，LRA外部回接连接器将海底井口装置壳体流体连接到立管应力接头，立管应力接头又流体连接到外立管。

在某些系统实施例中，URA中的至少一个包括：

钻井筒管适配器，该钻井筒管适配器在第一端流体连接到同心立管且第二端流体连接到包括一个或多个出流端口的管系头，该管系头连接到套管头，套管头连接到钩环凸缘适配器，钩环凸缘适配器在其顶部上盖有第二垫板孔眼端锻件，第二垫板孔眼端锻件用作同心立管到浮力组件的附连点，URA还包括一个或多个URA生产翼阀组件，URA翼阀组件通过上部柔性导管中的一个流体连接到水面结构。

本公开的第三方面是一种自由站立式立管系统，该自由站立式立管系统将一个或多个海底源连接到一个或多个水面结构，所述系统包括：

至少两个同心自由站立式立管，每个同心自由站立式立管均包括在其间限定环空的内立管和外立管，每个立管的下端通过下立管组件（LRA）和一个或多个海底柔性导管联接到海底源之一，且每个立管的上端通过上立管组件（URA）和一个或多个上部柔性导管连接到浮力组件和水面结构中的一个或多个，可选地立管每个均通过由其相应浮力组件施加的张力保持在接近竖直的位置；以及

水合物抑制系统，其流体连接到海底源中的一个或多个。

在实施例中，立管在其相应浮力组件下方处于接近竖直的位置。

某些系统实施例包括这样的系统，该系统包括环空通气短节，其流体联接到外立管中的一个或多个，以允许内立管和外立管之间的环空或者向环境敞开以便于流动保障流体循环，或者用流动保障流体替代海水并且环空对环境关闭。

某些系统实施例包括这样的系统，其中至少一个外立管包括与其流体连接的两个或更多个环空通气短节。

在实施例中，外立管中的至少一个包括两个或更多个环空通气短节，所述两个或更多个环空通气短节在沿外立管随机或非随机间隔开的分开纵向位置成直线或不成直线地与外立管中的至少一个流体连接，和/或两个或更多个环空通气短节位于围绕外立管的外周的分开位置处的相同纵向位置。

某些系统实施例包括这样的系统，其中环空通气短节包括可由ROV控制的一个或多个阀。

某些系统实施例包括外立管中一个或多个的外表面上或与外立管中一个或多个的外表面的至少主要部分邻近的外部隔湿件。

某些系统实施例包括这样的系统，其中水合物抑制系统基于水面船，且流体连接包括多个脐带缆。

又一些系统实施例包括这样的系统，其中海底源中的一个是故障海底防喷器（BOP），脐带缆中的一根流体连接到这样的位置，在海底BOP上的该位置选自由海底BOP的压井线、海底BOP的阻流线以及海底BOP的压井线和阻流线组成的组。

某些系统实施例包括这样的系统，其中海底源之一是故障海底BOP，且脐带缆之一流体连接到海底BOP组管汇。

又一些系统实施例包括这样的系统，其中脐带缆之一流体连接到海底管汇。

某些系统实施例包括这样的系统，其中水合物抑制系统包括：

(a)船；

(b)一个或多个箱体，其固定到容纳适于抑制海底部件中水合物形成的液体化学品的船；

(c)一个或多个主泵，其流体连接到箱体中的一个或多个；

(d)一个或多个增压泵，其流体连接到箱体中的一个或多个以及主泵中的一个或多个；以及

(e)一根或更多根脐带缆，其流体连接到所述一个或多个主泵和一个或多个海底部件。

在实施例中，主泵是柴油驱动的，增压泵是空气驱动的，并包括海底ROV控制的脐带缆分布盒，海底ROV控制的脐带缆分布盒将脐带缆流体连接到海底ROV控制的热入扣接线面板，接线面板又流体连接到一个或多个海底源。

本公开的第四方面是水合物抑制系统，包括：

(a)水面结构；

(b)一个或多个箱体，其固定到容纳适于抑制海底部件中形成水合物的液体化学品的水面结构；

(c)一个或多个主泵（在某些实施例中是柴油驱动的），其流体连接到箱体中的一个或多个；以及

(d)一根或更多根脐带缆，其流体连接到所述一个或多个主泵和一个或多个海底部件。

某些水合物抑制系统实施例可包括一个或多个增压泵（在某些实施例中是空气驱动的），一个或多个增压泵将箱体中的一个或多个流体连接到主泵中的一个或多个。某些其它水合物抑制系统实施例可包括海底远程操作潜水器（ROV）控制的脐带缆分布盒，该脐带缆分布盒将脐带缆流体连接到海底ROV控制的热入扣接线面板，该接线面板又可流体连接到海底部件中的一个或多个。

某些水合物抑制系统实施例包括这样的系统，其中主泵是柴油驱动的。

某些水合物抑制系统实施例包括这样的系统，其中增压泵是空气驱动的。

某些水合物抑制系统实施例包括这样的系统，其包括海底ROV控制的脐带缆分布盒，该脐带缆分布盒将脐带缆流体连接至海底ROV控制的热入扣接线面板，该接线面板又流体连接到海底部件中的一个或多个。

本公开的第五方面是安装海底船用基于自由站立式立管的系统的方法，该方法包括以下步骤（其中步骤（c）-（g）可以任何次序实施）：

(a)构造一个或多个同心自由站立式立管系统，每个系统包括同心自由站立式立管、流体连接到自由站立式立管一端的下立管组件（LRA）、以及流体连接到自由站立式立管另一端的上立管组件（URA），内立管和外立管限定其间的环空；

(b)将同心自由站立式立管系统安装在海底位置；

(c)将上部柔性导管连接到URA；

(d)将吸力桩安装在海床中并将自由站立式立管系统张紧到吸力桩；

(e)使用海底安装船将海底柔性导管连接到LRA和海底源；

(f)从环空去除海水并用流动保障流体代替海水；以及

(g)通过将URA连接到接近海面的水下浮力组件来保持立管张力。

在实施例中，安装方法包括在步骤（c）其间或之后将上部柔性件夹持到同心自由站立式立管的一侧。

某些安装方法实施例包括这样的方法，其中步骤（b）之后，安装方法可包括将上部柔性件夹持到同心自由站立式立管的一侧。某些其它安装方法实施例可包括这样的方法，其中步骤（b）可使用可移动式海上钻井单元（MODU）来实施。

某些安装方法实施例包括这样的方法，其中步骤（b）使用包括动态定位系统的船来实施。

某些安装方法实施例包括这样的方法，其中使用在立管上方系到浮力组件的非一体式空气罐系统链保持立管张力。在某些安装方法实施例中，空气罐在包括一个或多个空气罐腔室失效的所有负载条件下在立管基部提供至少100千磅（445千牛顿）的有效张力。本公开的系统还可用于由液压气动张紧器或其与一个或多个空气罐的组合张紧的立管。本公开的系统和方法可用于湿式采油树开发，包括采用FPSO或其它浮动开采系统（FPS）的开发，包括但不限于半浸没式平台。本公开的系统和方法可用于干式采油树开发，包括采用柔性塔、TLP、樯或其它FPS的开发。本公开的系统和方法还可用于所谓的混合开发（诸如具有FPSO或FPS的TLP或樯）。

某些安装方法实施例包括使用快速断开（QDC）联接断开上部柔性导管。

某些安装方法实施例包括将可断开浮力件附连到船附近的上部柔性件。

又一些安装方法实施例包括：在非计划或计划断开的情况下，将上部柔性导管以受控方式与船断开并使用支承船来降低导管以沿自由站立式立管的一侧悬挂导管。又一些安装方法实施例包括使用ROV其它海底船将导管与自独立立管大致相邻地夹持到位。

某些安装方法实施例包括这样的方法，其中使用现有干式采油树立管部件和海底井口装置库存来执行步骤（a）。

某些安装方法实施例包括将水合物抑制系统流体附连到海底船用自由站立式立管系统。

某些其它安装方法实施例包括这样的方法，其中步骤（a）包括使用利用螺纹联接连接器的高强度钢管构造内立管和外立管。

本公开的第六方面是一种从海底源开采流体的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)部署海底船用系统，该海底船用系统包括至少一个同心自由站立式立管，所述至少一个同心自由站立式立管包括在其间限定环空的内立管和外立管、下立管组件（LRA）以及上立管组件（URA）；

(b)将自由站立式立管流体连接到海底源和水面结构；

(c)启动从海底源通过自由站立式立管的流动；以及

(d)通过使水合物抑制化学品流动通过海底船用系统的一个或多个部件保持通过自由站立式立管的流动（可选地，在某些实施例中，可通过LRA中的端口、通过流体从海底源流动通过的海底管汇或两者将一种或更多种功能流体引入来自海底源的流体）。

又一些方法实施例包括这样的系统，其中URA包括一个或多个生产翼阀组件，该方法包括使用URA生产翼阀组件中的第一流动控制阀和第二流动控制阀控制内立管和环空中的流动。

某些方法实施例包括这样的方法，该方法包括通过关闭URA生产翼阀组件中的至少一个紧急关断阀来关断海底源的流动。

某些方法实施例包括这样的方法，其中：步骤（b）包括使用一个或多个上部柔性导管将自由站立式立管流体连接到水面收集船，并使用海底柔性导管中的一个流体连接到海底源，海底柔性导管包括缓波柔性跨接线，随机或非随机分散式浮力模块从自由站立式立管的基部连接到海底上的海底管汇，管汇流体连接到一个或多个海底源。

某些海底方法实施例包括采用内部回接连接器将内立管流体连接到LRA。

某些海底方法实施例包括使用吸力桩基础将自由站立式立管固定到海床中，吸力桩基础包括柱塞以及将柱塞连接到LRA的链绳。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用外立管的至少一部分上的外部隔湿件保证流体流过立管以进行流动保障。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用流动保障流体保证通过立管的流动，该流动保障流体例如内立管和外立管之间的环空中的气氛或沿立管向下泵吸的热海水或其它水或甲醇。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用外立管的至少一部分上的外部隔湿件和/或内立管和外立管之间的环空中的流动保障流体保证通过立管的流动以进行流动保障。流动保障流体可选自由气氛、泵入环空并泵出通气短节的热海水或其它水、以及泵入环空并泵出通气短节的甲醇组成的组，气氛选自：氮气，富含氮气的空气，惰性气体诸如氩气、氙气等，二氧化碳及其组合。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用以下方法中的至少一个确保流体流过立管：

i)在外立管的至少一部分上放置外部隔湿件；

ii)将流动保障流体注入内立管和外立管之间的环空中；以及

iii)将流动保障流体注入内立管内的流动流。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括采用可调悬挂器将内立管流体连接到上立管组件。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用一个或多个浮力组件保持立管的浮力。

又一些海底方法实施例包括这样的系统，其中一个或多个浮力组件包括非一体式空气罐系统，非一体式空气罐系统包括主空气罐和一个或多个辅助空气罐以提供失效腔室冗余度。

又一些海底方法实施例包括这样的系统，其中关闭URA生产翼阀组件中的至少一个紧急关断阀的步骤包括使用来自水面的脐带缆关闭液压和电操作的紧急关断阀。

某些海底方法实施例包括这样的方法，其中URA生产翼阀组件包括一个或多个ROV热入扣端口，以允许内立管和外立管之间的环空中和内立管中的流动保障流体进行流动保障。流动保障流体可选自由气氛、泵入环空并泵出环空通气短节的热海水或其它水、以及泵入环空并泵出通气短节的甲醇组成的组，气氛选自：氮气，富含氮气的空气，惰性气体诸如氩气、氙气等，二氧化碳及其组合。

又一些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用快速断开联接将一个或多个上部柔性导管断开，以允许其在紧急或计划情况（即驶走/漂走或飓风撤离）下与水面收集和/或储存船断开。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括使用附连到立管的一个或多个夹持件将上部柔性导管与外立管相邻固定。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括将两个或更多个自由站立式立管在海底竖直和侧向间隔开定位，每个立管分别附连到水面结构，该水面结构可包括可相同或不同的基于船的浮动开采和储存设施，且每个立管附连到相同或不同的一个或多个海底源。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括将水合物抑制系统流体连接到海底源。

某些海底方法实施例包括这样的方法，该方法包括动态定位水面结构。

本公开的第七方面是一种抑制在海底基于自由站立式立管系统中的水合物形成的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)安装同心自由站立式立管，该同心自由站立式立管包括在其间限定环空的内立管和外立管（可选地包括外立管的外表面上的隔湿件）；

(b)用流动保障流体（可选地是气氛）填充该环空；以及

(c)使水合物抑制剂液体化学品从水面结构流动到一个或多个海底部件。

某些水合物抑制方法实施例包括这样的方法，其中气氛包括氮气。

某些水合物抑制方法实施例包括这样的方法，其中隔湿件包括诸如合成材料的聚合材料。在某些水合物抑制方法实施例中，聚合材料包括多层合成聚丙烯。

某些水合物抑制方法实施例包括这样的方法，其中水合物抑制剂液体化学品选自由醇类和二醇类组成的组。

本公开的第八方面是一种设备，包括：

(a)在其间限定第一环空的多个内部和外部金属螺纹连接的筒形大致同轴导管，以及内部导管内的流路，外部导管具有外表面；以及

(b)选自以下组成的组的流动保障子系统：

(i)外表面的至少主要部分，其上具有足以保持通过内部导管中的内部流路的无障碍流动的合成材料隔离件；

(ii)存在于第一环空中的的流动保障流体（诸如气氛、热水或有机化学品），其足以保持通过内部导管中的内部流路的无障碍流动；以及

(iii)(i)和(ii)的组合;

以及，选配地其中

(c)导管的冶金与定位在内部导管与外部导管之间的足够结构加固件的组合使得防止设备的内部导管暴露于高达5000psia(34MPa)或高达10,000psia(70MPa)或高达15,000psia(105MPa)或高达20,000psia(140MPa)或高达25,000psia(175MPa)或高达30,000psia(210MPa)的内部压力时内部导管的失效。

某些设备实施例包括这样的设备，其中导管的冶金与结构加固件的组合使得防止设备的内部导管暴露于高达5000psia(34MPa)的内部压力时内部导管的失效。

又一些设备实施例包括这样的设备，其中内部导管本身是隔离的导管。在各实施例中，隔离内部导管还可选自以下所组成的组：

(a)其间具有第二环空的密封同心管，第二环空基本上是空的；

(b)在其外表面的至少一部分上具有隔湿件的导管，隔湿件与外导管的外表面上的隔离件相同或不同，并具有不足以完全填充第一环空的厚度。

在某些其它设备实施例中，导管的冶金与结构加固件的组合使得防止内部导管暴露于高达30,000psia(210MPa)的内部压力时内部导管的失效。

又一些设备实施例包括一个或多个环空通气短节。

又一些设备实施例包括螺纹连接到外导管的第一端和第二端的应力接头。

本公开的第九方面是一种自由站立式立管系统，所述自由站立式立管系统将海底源连接到水面结构，所述系统包括：

同心自由站立式立管，其包括在其间限定环空的内立管和外立管，立管的下端通过下立管组件（LRA）和一个或多个海底柔性导管联接到海底源，且立管的上端通过上立管组件（URA）和一个或多个上部柔性导管连接到浮力组件和水面结构，通过由浮力组件施加的张力将立管保持在直立的大致竖直位置；

LRA选自由以下组成的组：

(i)现有部件的可操作组合，改进一个或多个部件以接收来自烃类源并流入立管的烃类流动，且改进一个或多个部件以接收功能流体，以及

(ii)可操作定制设计，其包括专门锻造成用于LRA并适于接收功能流体的至少一个部件，

URA选自由以下组成的组：

(i)现有部件的可操作组合，改进一个或多个部件以使烃类从立管流出到水面船，且改进一个或多个部件以接收功能流体，以及

(ii)可操作定制设计，其包括专门锻造成用于URA并适于接收功能流体的至少一个部件。

在实施例中，水面结构包括动态定位系统。

本公开的系统可利用现有BOP组的现有部件，例如柔性接头、立管适配器心轴以及包括BOP液压泵送单元(HPU)的柔性软管。而且，该海底采油树的现有的安装修井控制系统(IWOCS)脐带缆和HPU可与海底控制系统相结合使用，该海底控制系统包括脐带缆终端组件(UTA)、ROV面板、蓄能器和电磁阀、声学备份子系统、海底紧急断开组件(SEDA)、液压飞线/电飞线等，或者包括为该系统提供的这些部件中的一个或多个。

本公开的系统和方法可包括油井干涉操作。油井干预操作可经由钢丝绳、e管线、连续管系或钻管来进行(如果水面布置包括液压修井单元)。本文所描述的系统和方法可提供其它优点，且这些方法并不限于特定最终用途；也可采用设备、系统和方法的其它明显变型。

在查阅附图说明、具体实施方式和后附的权利要求之后，本公开的系统、设备和方法的这些及其它特征将变得更显而易见。

附图说明

在下文的描述和附图中对可实现本公开的目的和其它期望的特征的方式进行说明，在附图中：

图1是本公开的一个系统实施例的示意性透视图；

图1A、图1B、图1C和图1D示意性示出根据本公开的系统的一个实施例，其中，图1B是详细横截面；

图2是本公开的另一个系统实施例的示意性透视图；

图2A和图2B是根据本公开的下立管组件的一个实施例的示意说明，其中，图2B是剖视图；

图3A-图3G包括根据本公开的下立管组件的另一个实施例的各视图，其中，图3F是剖视图；

图3H是图3A-图3G的下立管组件实施例的一部分的透视图，图3I是剖视图，图3J是更详细的剖视图；

图4A和图4B示出根据本公开的另一下立管组件的示意透视图，而图4C是与图4A和图4B所示的下立管组件一起使用的内部部件的示意性透视图；图4D和图4E是图4A和图4B所示的下立管组件的剖视图，而图4F是俯视图；图4G是图4E所示的下立管组件的一部分的详细示意图；

图5是根据本公开的上立管组件的一般实施例的示意侧视图，其中部分被切除；

图6A-图6G包括根据本公开的上立管组件的另一个实施例的各视图，其中，图6E是剖视图；图6H是图6的上立管组件实施例的一部分的示意性透图，而图6I和图6J是剖视图；图6K是密封测试端口的透视图；

图7A和图7B示出根据本公开的另一上立管组件实施例的示意性前透视图和示意性后透视图；

图7C是图7A和图7B的实施例的侧正视图，而图7D是剖视图，且图7E是该实施例的一部分的详细剖视图；

图8A是另一URA实施例的示意性侧正视图，图8B是该实施例的一部分的示意详细剖视图；图8C是根据本公开的另一LRA实施例的示意侧正视图，而图8D是该实施例的一部分的剖视图；

图9是本公开的同心自由站立式立管系统的局部示意性管路仪表图（P&ID）；

图10A和图10B示出可在本公开的系统和方法中使用的吸力桩的示意性透视图；

图11A是图10中示意性示出的吸力桩附连到LRA实施例和立管的示意性透视图；

图11B是图11A中所示的立管的一部分的更详细的示意性透视图，说明立管环空通气短节（riserannulusventsub）的一个可能位置；

图12A、图12B和图12C是根据本公开的防风暴管夹、立管定位管夹以及立管张紧监控子系统的示意性透图；

图13A、图13B和图13C是浮力组件的示意性透视图，其中图13C示意性示出该浮力组件连接到根据本公开的上立管组件；

图14是空气罐的浮力和尺寸要求的图表；

图15是另一空气罐浮力组件的示意性透视图；

图16是本公开的系统实施例的立体图；

图17是本公开的系统实施例的更详细的示意说明；

图18是在本公开的系统和方法中使用的阻流/压井管汇的详细示意图；

图18A-图18C是用于图18中示意性示出的阻流/压井管汇中的三个热入扣（hotstabs）的示意管路图；

图19是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的下部海底立管总成（LMRP）、防喷器（BOP）组以及垃圾喷射管汇的示意性管路仪表图（P&ID图）；

图20是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的BOP组和相关的控制面板的局部剖切示意图；

图21是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的源接口的示意性管路仪表图（P&ID图）；

图22是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的防喷器组管汇的一个实施例的示意性管路仪表图（P&ID图）；

图23是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的阻流/压井管汇的一个实施例的示意性管路仪表图（P&ID图），其中，图23A是用于向所述管汇供应水合物抑制化学品的连接的更详细示意性管路图；

图24和图25是在本公开的系统和方法中使用的处理船和收集船的两种布置方式的示意侧正视图；

图26A、图26B和图27是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的水合物抑制系统的一个实施例的示意性管路仪表图（P&ID图）；以及

图28和图29是示意性框图，示出了用于根据本公开的同心自由站立式立管系统的两种可能的接入时间表（tie-inschedules）。

然而，应当注意，附图不是按比例绘制的，并且仅示出了本公开的典型实施例，因此不应认为限制本公开的范围，对于本公开而言，应承认其它等效实施例。在所有几幅附图中，使用相同的附图标记来表示相同或相似的元件。

具体实施方式

在以下描述中，对许多细节进行阐述，以提供对所公开的方法、系统和设备的理解。然而，本领域技术人员应当理解，这些方法、系统和设备可在没有这些细节的情况下实施，并且，根据所述实施例的许多修改或变型是可能的。这里引用的所有的美国公开和未公开的专利申请和美国专利因此以参考方式明确地纳入本文。在引用的专利和申请中术语的定义与本申请中所定义的那些术语相冲突的情形中，应以在本申请中提供的那些术语的定义为准。

如前面提到的，描述了将一个或多个海底源流体连接到一个或多个水面结构的海底同心自由站立式立管系统及其使用方法，其可减少或克服现有已知系统和方法的很多缺点。如这里所使用的，术语“水面结构”意思是可用作接收来自一个或多个自由站立式立管的一种或多种流体的水面船或其他结构。一些实施例中，该水面结构还可包括使水面结构能够执行选自由如下项组成的组中的一个或多个功能的设施：储存、加工以及卸下一种或更多种流体。如这里所使用的，术语“卸下”包括但不限于气态烃类的灼烧（燃烧）。合适的水面结构包括但不限于：一个或多个船；可以部分浸没于水中的结构，如半潜式结构；浮式开采和储存（FPS）结构；浮式储存和卸货（FSO）结构；浮式开采、储存和卸货（FPSO）结构；移动式海上钻井结构，例如被称为移动式海上钻井单元（MODU）的结构；樯；张力腿平台（TLP）等。

如这里所使用的，术语“海底源”包括但不限于：1）开采源，例如海底井口装置、海底BOP、其他海底立管、海底管汇、海底管路和管线、海底储存设施等，无论是开采、运输和/或储存气体、液体及其组合，包括有机和无机材料；2）所有类型的海底封闭源，包括泄漏或损坏的海底BOP、立管、管汇、罐等；以及3）天然源。一些系统实施例包括该封闭源是失效的海底防喷器的实施例。

术语“流动保障”和“流动保障流体”包括保证水合物、蜡、沥青质的流动和/或已经存在的规模，和/或防止其形成，并且被认为比术语“水合物抑制”更宽泛，“水合物抑制”这里专门用于防止水合物形成。术语“水合物修复”是指消除或减少已经形成在给定的容器、管线或其他设备中的水合物的量。术语“功能性流体”包括流动保障流体，以及可提供额外的或单独的功能例如耐腐蚀性、氢离子浓度（pH）调节、压力调节、密度调节等的流体，诸如压井流体。

如这里所使用的，术语“基本上竖直”是指具有相对于竖直方向成从约0至约45度，或从约0至约20度，或从约0至约5度的角度。如此，当术语“基本上竖直”用于描述立管可能相对于竖直方向所成的角度时，术语“基本上竖直”涵盖了术语“接近竖直”，比术语“接近竖直”更宽。

在封闭和处理方面，这里描述的系统和方法的实施例可用在任何海洋环境中。在海底部件已被破坏（例如但不限于海底油井井喷、损坏的海底BOP、损坏的海底竖管或其他海底导管、损坏海底管汇）之前、过程中和/或之后，一些系统实施例可被完全或部分地部署，并可以在任何海洋环境中使用，但在深海和超深海底环境中可能特别有用。

在开采来自一个或多个海底油井的流体之前、过程中和/或之后，该系统的一些实施例可以被完全或部分地部署。还可在勘探、钻井、完井和干预前、过程中和/或之后使用这里描述的设备、系统和方法的实施例。

现在，将参照附图描述本公开的系统、方法和设备的主要特征，之后，将对某些结构和操作细节进行进一步说明。在附图中始终使用相同的附图标记来表示相同的项。

根据本发明，图1中示出的是深水海底封闭、处理和开采系统的实施例100。虽然这里描述的很多设备、系统和方法是在封闭和处理中开发出和使用的，但是清楚地注意，这里描述的很多特征在之前从未使用或甚至迄今未考虑到的设备、系统和方法不限于封闭和处理操作，而是可与任何“海底源”结合使用，如这里所定义的术语。

图1的系统实施例100包括两个自由站立式立管（FSR）2和4，在该具体实施例中，每个自由站立式立管通过一系列管汇和柔性跨接线流体连接到海床10上的海底防喷器22，并通过上部柔性跨接线12回到海面20上的分开的船基浮式开采储存系统，如这里将一步解释的。第一FSR（2）连接到处理船32，处理船32又经由浮式卸货软管15连接到收集船34。第二FSR（4）以类似构造连接到其自身的处理船32和收集船34。处理船可以是相同或不同的。如果需要，可以提供在其他附图中标记为38A、38B和38C的其他船来进行海底安装、操作和对系统100的ROV辅助以及水合物防止和修复。系统100的其他部件可包括：防喷器组帽24（其可用于阻止油流出BOP22）；标记为28的阻流/压井管汇（“CKM”）；灼烧器33或其它选配气体处理/封闭设备36，诸如受让人的美国专利第6,298,671号中描述的天然气处理和储存系统和方法；以及各种海底连接器导管46。

仍参考图1，水面结构40可经由海底柔性跨接线44流体连接到CKM28的抛光孔座（PBR）和立管组件42。该立管可包括在其远端上的密封杆，该密封杆在所述PBR内的抛光孔中滑动地密封。在受让人的2011年4月27日提交的审查中申请系列号61479695中更完整地描述了这些特征。

CDM26上可包括来自化学分散剂和水合物抑制系统的图1中总体标记为43的脐带缆以及一个或多个爆破片45。可设置水合物抑制系统服务船38A，其可通过一根或更多根脐带缆37、海底脐带分布盒35以及电力和/或液压脐带缆39供应水合物抑制化学品、电力和/或液压辅助。该实施例的另一重要特征是快速连接/断开联接特征结构50，从而，不论是由于偶然或非偶然（计划）的情形，都允许柔性件12快速地与其对应的水面船32断开。受让人的2011年4月28日提交的美国临时专利申请序列号61480368中描述了快速连接/断开联接特征结构50的实施例。

实施例100中的自由站立式立管2和4可以是部分基于“干式采油树”立管设计的隔湿管中管设计，其中，用流动保障流体（例如，低压氮气）填充所述环空来提高流动保障性。虽然这里进一步说明了细节，但系统100的主要部分可以是：

6英寸（15cm）的缓波ID柔性跨接线14，其中，分散式浮力模块48从每个FSR的基部连接到海床上的海底管汇（在第一FSR（2）的情况下，分布式浮力模块48可以连接到标记为26的封闭处理管汇（CDM），而在第二FSR（4）的情况下，分散式浮力模块48可连接到防喷器组管汇30，防喷器组管汇30经由柔性跨接线14A流体连接到BOP组帽24，并经由柔性件46连接到CDM26）；

吸力桩基础16和链绳58，该吸力桩基础16和链绳58可连接到FSR2和FSR4各自的基部；

标记为8的下立管组件（LRA），其在本实施例中可包括改进的海底井口装置104、过渡接头105、下部锻件106、外部回接连接器102和应力接头（在工业上不同地被称为“柔性接头、底部”或（FJB）），其中，两个生产翼阀组件114A和114B流体连接到相应的LRA入流端口108A和108B（参见图3A），其中一个LRA入流端口可连接到海底柔性跨接线14；

用于将内立管60连接到LRA8的内部回接连接器（92，参见图3F）；

两个管中管形式的立管柱2和4，具有在外立管70上的外部隔湿件80以及在内立管60和外立管70之间的环空76内的用于水合物流动保障的低压氮气（参见图1B）；

用于将内立管60连接到在所有附图中标记为6的上立管组件（URA）的内立管可调悬挂器（159，图6E）；

上立管组件，本实施例中，该上立管组件可包括套管头124、管系头122、以及钻井筒管适配器120（参见图6E），该钻井筒管适配器120通过链绳127连接到“空气罐”浮力组件（图1中的18、19），以在操作过程中保持足够浮力。实施例100的URA6可均包括单个生产翼阀组件136（图6B），生产翼阀组件136同时具有液压和手动操作的紧急关断阀，并且氮气经由ROV热入扣端口注入到内立管流路64中并注入到内立管60和外立管70之间的环空76中；

非一体式空气罐系统18、19，该空气罐系统18、19包括主空气罐18和辅空气罐19，以提供失效室冗余理念；以及

一个6英寸（15cm）的ID柔性水面跨接线12，其从每个URA6流体连接到其相应的处理船32和收集船34。柔性水面跨接线12可以设计成使得其在紧急或计划（即，船行驶/偏航或天气转移）的情形中都可与水面船断开。一些实施例可包括与柔性水面跨接线12一起连接的液压控制脐带缆，以从所述封闭船来控制在内立管的立管顶部附近的紧急关断阀。

图2示出了在某些情形中可能有用的另一种系统和方法实施例101。实施例101包括单个多功能水面船55，水面船55组合了船32、34、36、38A-C、40，以及图1中未示出的其他船的很多功能，包括之前由船32提供的分离功能，之前由船34提供的收集功能，在33处的灼烧功能，在50处的快速断开能力，以及直升机停机坪31。一些实施例中，船55可以是动态定位的船，但并不要求如此。收集区域34中的一个的部分或全部可用作储存和/或卸货区域。船55的一部分可包括用于柔性立管和/或刚性立管部分的立管储存，并可包括适于组成立管的连接的装备，例如螺纹部分，包括定位在船55上、中、旁边和/或下方的支架等。

船55（以及实施例100中的船32和34）可包括流体输送系统，诸如在以参见方式纳入本文的受让人的律师案卷第41005-00号中更完整描述的。船55还可包括海底安装装备、起重机、模块或用于部署和/或安装例如一个或多个海底管汇或用于将柔性件从立管连接到船55或从LRA连接到海底管汇的其他装备。船55可包括水合物抑制系统的船绑定部分，如这里进一步描述的。船55可包括ROV控制器，以及用于一个或多个ROV的储存和补救设施。一些实施例中，船55包括完整封闭、处理和/或开采工作所须的所有部件、材料和人力而不需其它船。

图1A-图1C示意性示出（图1B以详细横截面示出）了根据本公开的系统的一个实施例。以相对于竖直方向的角度α示出了FSR2。角度α的范围可以为0至20度，其被认为是“接近竖直”。另一角度β被定义为竖直方向与水面20附近的柔性导管12的切线之间的角度。角度β的范围可以为0至约60度。第三角度γ被定义为竖直方向与自由站立式立管的基部附近的柔性导管14之间的角度，其范围可以为从约5度至约60度，或者为从约5度至约30度。

图1A还示出FSR2上的张力监控系统52的位置，但该位置可以是沿FSR2的任何位置，并可包括随机地或非随机地沿FSR2间隔开的多个这种监控系统。图1C示出张力监控系统的细节，示出连接器54和张力监控模块56。

图1B示出了内立管60、外立管70、内立管60的外表面62、外立管70的外表面72、外立管70的内表面74、环空76以及内立管60中的流路64的相对位置。可以沿FSR2的长度、在内立管60与外立管70之间根据需要以已知的方式定位扶正器（未示出）。该实施例中，实心隔离件80至少相邻于外立管70的外表面72的主要部分放置，而在一些实施例中，该实心隔离件相邻于外立管70的整个外表面72。

一些实施例中，电加热立管可以是一种选项，但对于与紧急断开（QDC）或天气转移方案关联的操作原因，该选项可能不是非常有吸引力。电加热可以显著地使QDC设计复杂化。

除了自由站立式立管之外，诸如热水的功能流体在环空中的循环、以及海底管汇、流动管线（包括柔性海底导管12和14，以及这里提到的柔性跨接线和鹅颈管）和连接器上的隔离件是优选的。将诸如甲醇或加热的水的功能流体泵入到ROV热入扣座的能力是另一选项，因为这是将诸如氮气或其他气相的功能流体泵入内立管的底部或在海底管汇CDM处泵入柔性海底导管作为在实际或潜在的、完整或局部水合物插头或其它流动限制下获得流体的方式的能力。在诸如图1所示的实施例100的一些实施例中，所述系统和方法可以被建立成将甲醇泵入内立管60的底部，在环空76的底部中，泵入底部（海底）柔性件14，在内立管60和环空76的顶部处泵入上部柔性导管12。

图1D示意性示出了经由凸缘连接141和螺纹连接143而凸缘连接到FSR2的环空通气短节适配器140。适配器140提供环空通气短节阀142、144以及用于温度和压力监控的ROV热入扣面板151。一些实施例中，FSR可以被设计成通过使用诸如图8A在919处示意性示出的布置而具有使热水沿在外立管与内立管之间的环空向下循环、在环空通气短节阀142、144处离开的能力。虽然这在本发明中被考虑，但这可能是稍微更复杂的布置，需要在立管顶部处的两根跨接线，一根用于控制所包含的烃类，另一根提供用于将要沿环空向下循环的加热后海水的导管。

流动保障计算可指示FSR可设计有施加到外立管上的5层、3英寸（7.6cm）厚聚丙烯隔热涂层，而内立管和外立管之间的环空可用低压氮气排出。在运行过程中，该安排可基本上保持烃类从海底BOP22到达封闭船32上的温度。LRA的该实施例的另一细节参照图3A-3J来解释。

下立管组件（LRA）

图2A和图2B是分别根据本公开的下立管组件（LRA）的一般实施例的示意侧正视图和剖视图。该实施例中，LRA8包括大致筒形本体CB、上端8UE和下端8LE，以及5个连接C1、C2、C3、C4和C5。连接C1是筒形本体CB与立管2的机械和流体连接。连接C4是筒形本体CB通过链条或其他功能绳58与海底系泊点（未示出）的机械连接。连接C2、C3、和C5是导管8A、8B和8C通过筒形本体CB中的端口8P与筒形本体CB的机械和流体连接。端口8P从筒形本体CB的内表面8IS延伸到外表面8ES。

导管8A、图8B和图8C可以例如是连接到海底烃类源的翼阀组件、通向诸如流动保障流体的功能流体源的连接件，或通向其它海底或水面装备的连接件。端口8P与导管8A、8B、8C之间的连接C2、C3和C5可以是螺纹连接、凸缘连接、焊接连接或其他连接，并且根据端口8P的直径和形状，连接C2、C3和C5在连接类型、直径和形状方面可以相同或不同；例如，端口8P可具有选自由槽、缝、椭圆形、矩形、三角形、圆形等构成的组的形状。连接C1可以是螺纹、凸缘、焊接或其它连接，并可包括一个或多个挡块、套爪、开口环或其它特征结构。一些实施例中，LRA可能能够在接近270度圆心角度内连接到管汇和诸如柔性件的其它装置。

图3A-图3J的各视图中示出了LRA的另一实施例。图3A是LRA8的正视图，在该实施例中，LRA8包括连接到海底井口装置104（如关于图3H-3J更进一步说明的）和过渡接头105的外部回接连接器102。该实施例中，过渡接头105在其顶端处焊接到海底井口装置104的底部，且过渡接头105焊接到底部锻件106，底部锻件106包括两个机加工凸缘连接件108A和108B以及垫板孔眼。两个机加工凸缘连接108A和108B基本垂直于井口装置104、过渡接头105和锻件106的公共纵轴，且两个机加工凸缘连接件108A和108B限定了LRA入流端口。该实施例中，所述底部锻件和垫板孔眼是一体件106，而过渡接头105是将底部锻件106焊接到海底井口装置104的单独件。

当使用时，端锻件106的垫板孔眼接合U连接器119和绳链58，该绳链58通向吸力桩组件16（图3中未示出）。

LRA8还包括ROV热入扣面板110，用于在进行与海底井口装置104的连接时操作外部回接连接器102。外部回接连接器102可以是诸如市售的来自德克萨斯州（原维特科）的休斯敦的GE石油和天然气公司（GEOilandGas）；德克萨斯州的休斯敦的FMC技术公司（FMCTechnologies，Inc）；以及其他可能的供应商的细线缆或超细线缆回接连接器。美国专利第7,537,057号描述了一种这种回接连接器。本领域的技术人员将理解已知外部回接连接器设计有如下构思，即随着连接器上的设计张力增加，可允许的弯矩以相反的关系降低。这些容量关系的具体曲线可从制造商获得。

凸缘111可将弯曲限制器112和海底柔性导管14连接到高压海底弯曲加强件180，高压水下弯曲加强件180具有允许海底柔性导管14与LRA鹅颈组件107流体地连接的内部轮廓81（参见图3F）。如图3F中示意性示出的，弯曲加强件180可包围将海底柔性导管14与高压海底连接器181连接的凸缘连接81，高压海底连接器181可用于机械地且流体地连接到LRA8的导管107B。弯曲加强件180可带走凸缘连接81的力矩，使得力矩可直接从弯曲限制器112传递到高压海底连接器181，其从弯曲加强件180的上端出来。封闭或开采流体向上流过海底柔性导管14和凸缘连接81进入管套组件116B（该实施例中示出两个管套组件116A和116B），并进一步通过LRA生产翼阀组件114B（该实施例中显示两个生产翼阀组件114A和114B，图3A）。

LRA生产翼阀组件114A和114B可以均包括相应的块肘部109A和109B，和ROV操作的手动闸门阀115A和115B，以及相应的流路115C和115D（图3F）。ROV热入扣面板150A和150B可分别设置用于温度和压力监控。海底夹持结构支承件118可为海底连接器119A和119B（诸如可从维特科海底公司（VectorSubsea,Inc.）以商标名OPTIMA购得）提供支承。可设置具有盲管套组件116A的底座的ROV热入扣面板121，其可容纳压力和/或温度监控传感器。该实施例中，还可在结构支承件118上设置四个旋转吊环123。

图3C是示出在93处焊接到夹持螺栓保持块95的六角螺栓94的详细示意图。块95还可在位置97处焊接到海底连接器119B的本体。类似的布置可包含在海底连接器119A上，但未示出。

图3D是LRA8的侧正视图，而图3E是LRA8的俯视图。当从俯视图看时，如在柔性导管14的连接过程中所需要的，鹅颈件107可旋转通过大的角度，但一旦被连接器119B固定，该运动可被限制。

图3F是沿图3E的虚线截取的剖视图，并示出LRA8的一些内部特征，更具体地，如附图标记113所指示的封闭流体流路、鹅颈导管107B（穿过连接器107A）、116C、115C（穿过阀115B和块肘部109B），以及最终的穿过内部回接连接器92和内立管60的流路64。图3F还示出了预装入海底井口装置104的5个套管（本领域中有时称为锁定）悬挂器103，最上面的悬挂器将内部回接连接器92闩锁入海底进口装置104，如参考图3H-图3J进一步说明的。一些实施例中，可有一个、两个、三个、或更多个悬挂器103。图3G显示标记为INS的热隔离件在LRA8的部分上的位置。

图3I和图3J示出LRA的该实施例的进一步细节，其示出两个锁定悬挂器704、724的使用。除了之前详细的特征，图3H和图3I示出可上下行进的多个连接器锁定指示器杆720并示出外部回接连接器102是否打开或完全锁定。还示出的是两个副机械锁定板702中的一个（另一个在图3H中被隐藏），以及用于经由热入扣110的液压流体流动的管系110A。热入扣和穿过端帽110B（或穿过连接器102中的其它外部端口）的管系110A是外部回接连接器102的上主动锁定系统102A的部分。该实施例中还可包括下被动锁定系统102F。美国专利第6,540,024号中提供了上主动锁定系统102A和下被动锁定系统102F的机械细节和操作的实例。简要地说，上主动锁定系统102A包括内套筒102C、液压地轴向地可移动的活塞102D以及上锁定元件102E，上锁定元件102E可以是周向地布置在形成在外回接连接器102的内表面与活塞102D的下部分之间的腔内的开口环、套爪或多个挡块。

图3J以剖视图示意性示出外部回接连接器102的下被动锁定系统102F的一些细节，以及内回接连接器92的一些细节。该实施例中，设置锁定悬挂器704和724，悬挂器704提供约2百万lb_f（约0.9百万Kg_f）的锁定能力。

图3J进一步示出内部回接连接器外本体或套筒708，以及内本体或心轴709。设置一组锁定挡块717来将套管悬挂器704锁定到海底井口装置外壳104。可设置另一组锁定挡块901来将外部回接连接器102锁定到海底井口装置外壳104。一组下部的锁定挡块706将内部回接连接器92的套筒708锁定到锁定套管悬挂器704，并由此还锁定到海底井口装置外壳104。一组类似的上锁定挡块740将内部回接连接器92锁定到应力接头2FJB并由此锁定到外部回接连接器102。所述一组下部和一组上部的挡块可提供立管到海底井口装置104的副锁定并可在外部回接连接器102由于某种原因而变得从海底井口装置104解锁时与完全接合的鼻密封件92A一起来保持压力完整性。

还示出的是压紧组件（packoffassemblies）710、711和715，和在套管悬挂器704的内部部分上的用于使内部回接连接器鼻密封件92A着落的着落表面712。压紧件711包括楔形件711A，其可迫使挡块717进入井口装置外壳104的一组内部配合槽717A。挡块901可以定位在在外部回接连接器102中的槽窗902内。图3J进一步示出井口装置垫圈716。如本领域技术人员将理解的，这里描述的一个或多个挡块可由开口环、套爪或其他功能等同件来替换。

内部回接连接器92可具有鼻密封件92A，其可以是铬镍铁合金，且其可以密封入套管悬挂器103的着落表面712。内部回接连接器92可通过挡块706同时闩锁到锁定悬挂器704和应力接头2FJB以形成海底井口装置104与内部回接连接器102和外部回接连接器92之间的预载结构连接（除了外部主动连接器闩锁到井口装置之外，从而可以有多重冗余）。鼻密封件92A可提供内部流路64与环空76之间的压力完整性，环空76在内立管60和外立管70之间。因此，如图3F所示，所要容纳的油和气上升穿过海底柔性跨接线14穿过由柔性件14的内表面113限定的通路，穿过通路107B和116C进入翼阀组件，并流过肘部块109B和锻件106。随着鼻密封件92A接合，所开采的流体向上穿过通路64流过内立管60，并到达URA，并最终穿过柔性导管12到封闭船32。

图4A-图4G示意性提供下立管组件的另一实施例。该实施例中，可设置大致筒形构件220，其可以是锻造的高强度钢构件。构件220可以经由下部交叉接头222和螺纹连接器242流体连接到开采立管短钻杆221。垫板眼凸缘223可以允许构件220连接到海床上的桩组件。双夹持支承件224A和224B可分别支承海底连接器225A和225B。可设置两个生产翼阀组件226A和226B，且每个翼阀组件可通过相应的块肘部230A和230B流体连接到构件220。每个组件226A和226B可分别包括可ROV操作阀227A和227B。

可设置经由块肘部229流体地连接到构件220的另一组件或短节228。组件或短节228可以提供到功能流体源，诸如流动保障流体或其它流体的流体连接。该实施例中，块肘部229可以小于块肘部230A和230B，但不是必须这样。可设置热入扣组件231来用于功能流体的注入。该实施例中，热入扣组件231可以为功能流体提供比经由组件228可能的流率更小的流率，但同样在所有的实施例中不是必须这样。小直径导管241（图4G）可允许功能流体的输送。

图4C示出连接到构件220的内表面的开采管系或套管232。开采管系232可包括回接环233和密封元件234，密封元件234可以是S型密封元件。密封元件234可以由铬镍铁合金或其他抗腐蚀金属构成。如图4D和图4E所进一步示意性示出的，回接环233可以包括至少一组内部螺纹235，其与开采管系232上的一组螺纹配合。回接环233还可包括可以与构件220的内表面上的螺纹配合的至少一组外部螺纹236。

图4E示出两个管内可ROV操作阀237A和237B，用于包含在环空通气短节228中的功能性流体注入（或循环出去），环空通气短节228可包括孔238，孔238提供到开采管系232与构件220及下部交叉接头222之间的环形通路。为此，可设置凸缘连接239和其它连接。每个生产翼阀组件226可包括连接器240（240A和240B），其可允许到海底柔性导管的连接，如图4G中俯视图所示。连接器240A和240B可以是已知的可从维特科海底公司以商标名称OPTIMA购得的连接器。

图8C是根据本公开的另一LRA组件的侧正视图。该LRA实施例可包括锻造的高强度钢入口筒管920、连接器921和鹅颈管944、海底API凸缘945、管系筒管946、高压海底连接器180、另一海底API凸缘111、弯曲限制器112和海底柔性导管14，海底柔性导管14可连接到海底的烃类源（图中未示出）。入口筒管920上的另一连接器947可允许到功能性流体源的连接。

图8D以图8C中标记为8D-8D的横截面示出该实施例的LRA的细节，示出了已着落在入口筒管920的内表面中的内部回接连接器92。闩锁机构930允许内部回接连接器92可松开地连接到入口筒管，而O形环密封件928可提供内部回接连接器92的孔与环76之间的不透流体密封。柔性接头2FJB可以以已知方式连接到入口筒管，例如通过这里其它实施例中所描述的开口环、套爪或挡块。

上立管组件（URA）

图5是根据本公开的上立管组件6的一般实施例的示意侧正视图，其中部分被切除。上立管组件（URA）6可以是大致筒形构件，包括上端6UE和下端6LE，且可限定基本在6IB处指示的内孔。URA6可以与立管70共有共同的孔并可与其共有不只一个共同的孔。导管6A和6B可通过输出端口6OT流体连接到URA，导管6A流体连接到内立管60的孔，而导管6B与由内孔6IB和内立管60形成的环形空间流体连接，内立管60以未示出的方式连接到URA6的内表面。URA上端6UE可以通过链绳或其它连接器127连接到海面附近的浮力装置（未示出）。

图6A-图6G包括根据本公开的上立管组件的另一个实施例的各种视图，一些是剖视图。图6H是图6A-图6G的上立管组件实施例的一部分的示意透视图，而图6I和图6J是其剖视图；图6K是密封测试端口的透视图。该实施例中，URA6包括管系头122和钻井筒管适配器120，管系头122可用作套管头和杆接头124（诸如可从德克萨斯休斯顿的GE油气公司（GEOil&Gas）购得的）之间的流体和机械连接。可使用多个锁定组件120A来将钻井筒管适配器120和管系头122机械地连接在一起，而也可使用第二多个锁定组件122B来将管系头122和套管头124机械连接在一起。

锁定组件120A和122B可以相同或不同，并可以是本领域已知的锁定螺纹组件或其它锁定组件。美国专利第4,606,557号中提供了锁定螺纹组件的一个非限制性示例。

在该实施例中还可以包含钩环适配器凸缘126、垫板孔眼端锻件128，以及可为绳链127提供连接的U链环125。所有的这些单独的物件（除了钩环凸缘）都可从GE油气公司获得。出于本公开的目的，管系头122可以用5-1/8”(13cm)10K美国石油工业（API）凸缘连接来加工，而生产翼阀组件136可以与一个液压致动的5英寸（13cm）10,000psi（70MPa）紧急关断阀137B和ROV操作的10,000psi(70MPa)紧急关断阀131附连。可提供压力和温度监控ROV热入扣端口板139，以及立管环空的氮气（或其他流体）注入端口和ROV板152，和用于将氮气或其他气体成分注入环空的管系158，以及在产品流路上的阀之间的压力、温度和释放端口（通过ROV通路板153），以及爆破片ROV板156。

URA上的两个ESD阀之间可设置一个或多个ROV热入扣端口和压力计以将功能性流体通过柔性导管12循环回到水面结构，并且如果需要的话从管线释放压力（同时保持第一阀关闭）。可提供脐带安装支架155。在管系头122中可设置一系列输出端口130（参见图6C），以及多个干预端口135。凸缘连接133可将高压海底连接器184连接到弯曲限制器134。一些实施例中，可设置反冲筒管138和弯曲限制器适配器157。可设置提升孔眼129A来提升生产翼阀组件136，但在附连海底柔性导管12时不提升生产翼阀组件136。

图6D是URA6的侧正视图，而图6E是穿过图6D的截面A-A的剖视图。如图6E所示，本实施例中，设置URA可调悬挂器159。还显示的是封闭流体流路，首先向上穿过通孔64，然后横向穿过块肘部137A中的通路137D和连接132，然后向下穿过阀137B中的通路137C和阀131中的通路131A，且最终穿过海底连接器184A中的流路184B离开URA，海底连接器184A可以通过凸缘184C连接到柔性导管12，而流路12A通过柔道导管12到海平面处的封闭船32。

图6F是URA6的俯视图，更详细地示出一些前述特征。

图6G是URA6的示意性透视图，示出绝缘材料INS围绕阀门137B和131以及关联管路的可选放置。所使用的隔离件INS可以与图1B中所示的湿隔离件80相同或不同。

本实施例的URA的其它细节在图6H-图6K中示出。示出氮气注入端口158A，以及管系头122的下部122A，该下部包括密封测试端口718。进一步示出的是管系头122与套管头124之间的密封环720；金属-金属密封件722；扭矩工具轮廓724；交叉连接726，以及悬挂器支承负载环728，以及压紧件730。图6J进一步示出其中具有适于用于压力和温度计的端口732的URA锻件734。最后，示出定位在钻井筒管适配器120和管系头122之间的密封环736。图6H和图6I示出套管头，并且杆接头124包括套管头下部124A和在124C处焊接到套管头下部124A的杆接头124B。

图7A和图7B示出根据本公开的另一上立管组件（URA）的示意前视透视图和后视透视图，图7C是该实施例的侧正视图；图7D是图7A和图7B的实施例的剖视图；以及图7E是图7D的剖视图的一部分的详细剖视图。该URA实施例与前面的URA实施例不同，主要是因为该实施例允许功能性流体，诸如热水循环通过环空。前面的URA实施例中，用ROV入扣功能来替换两个大的翼阀和大直径通路，以注入功能性流体，例如氮气。

图7A-图7E所示的实施例中，如果需要在环空中的连续或半连续循环，则另一柔性导管（为清楚起见未示出）可经由海底连接器818连接到URA并延伸到水面船。输出筒管804可流体连接到悬挂器筒管803。悬挂器筒管又可以连接到锥形应力接头802，其不是URA本身的一部分，但为完整性而示出并显示URA如何连接到立管系统。钩环806和链绳807可允许URA机械连接到近海面浮力装置（未示出）。

如图7D中最佳示出的，块肘部808可包括内孔808A，内孔808A与输出筒管804中的孔804A交叉并基本上垂直于孔804A。在该实施例中还包含的是块肘部809和内孔809A，内孔809A也基本上垂直于孔804A但不与孔804A相交。鹅颈导管810可与肘部孔808A、第一紧急关断阀811和第二紧急关断阀812组合为烃类提供流路。连接器813A中的出口813将连接到海底柔性导管12，以用于开采和封闭操作。连接器813A可以是已知的商标名称为OPTIMA的连接器或适于海底使用的其它连接器。提供ROV连接814用于连接器813A的操作。还可设置释放阀815，用于允许在URA中关闭、释放鹅颈组件810的内含物，并取回海底柔性件，例如来维修或更换。

可设置阀816和817来用于环空循环和/或开采和/或功能性流体注入穿过连接器818。功能性流体可以经由连接器818和阀816和817被输送入该环空并通过诸如图1D中所示的环空通气短节离开。阀816和817可以是可ROV操作的。功能性流体还可经由另一可ROV操作阀819和连接器820被注入该环空，连接器820可以是凸缘连接器。

图7E是其中输出筒管804和悬挂器筒管803连接的区域的详细剖视图。两个环密封和线保持器布置822可提供在开采管系825的孔825A中流动的流体与腔室827保持滑块824之间的双重密封。锁定环823将保持滑块824锁定到位。还包括的是可允许通向环密封和线保持器布置822的通路826。

图8A以侧正视图示意性示出根据本公开的上立管组件的另一实施例。URA6包括开采孔输出筒管910，该开采孔输出筒管910流体地且机械地连接到导管911和开采管系913。开采管系913可以通过海底API凸缘905、高压海底连接器184、另一海底API凸缘连接133以及可选的QDC海底连接器950（例如，诸如可从维特科海底公司以商标名OPTIMA购得）而流体连接到弯曲限制器134。弯曲限制器134可连接到海底柔性导管12，海底柔性导管12可以以已知方式在悬链环中延伸到水面船。在管系部分911中可以设置ESD915，其是可ROV操作的。可设置支承支架916，其除了以角度σ支承管系913外，还可支承弯曲护罩942，弯曲护罩942提供翼组件之间的机械屏障。角度σ范围可以从0至约180度，或从约30度至约90度，或从约30度至约45度。管系911流体连接到适配器926，适配器926又经由API凸缘917流体连接到悬挂器筒管912，经由另一API凸缘918流体连接到套管头124，流体地连接到焊接到套管头124的杆接头124B，以及流体地连接到拧入杆接头124B的立管2。输出筒管910可包括允许连接到链绳125和近海面的浮力装置（未示出）的钩环凸缘127。

图8A中示出的本实施例的另一特征是在悬挂器筒管912中提供连接906，以用于连接鹅颈管907、API凸缘908、管系909、高压海底连接940、另一海底API连接器940和API凸缘941以及用于海底柔性件919的弯曲限制器923，海底柔性件919用于将热水从水面结构输送入悬挂器筒管912，并由此输送入环空76（图8B）。加热水将经由环空通气短节离开，如图1D所示。

图8以在图8A中的标示为8B-8B的横截面示出URA的该实施例的细节。示出内立管60定位在适配器926、悬挂器筒管912和套管头124内，在悬挂器筒管912的内表面912A与内立管60之间形成环形空间76。一对O形环密封件925将内立管60密封到适配器926内。一个或多个滑块924楔入悬挂器筒管912的内倾斜表面943与内立管60之间，牢固地将内立管60固定在悬挂器筒管912中。

图9是本公开的一同心自由站立式立管系统实施例的P&ID。标示为黑色实心着色的阀表示该阀是常闭的。可设置氮气通入管线160来进行内立管60的水合物修复。管线160连接穿过海底连接器182。可设置爆破片162，设定在适于各条件的压力下，但在一实施例中可设置在4740psia(32MPa)的压力下。爆破片162可以是用于环空70的压力安全阀系统164的一部分。可设置各种压力计G1、G2、G3、G4、G5、G6和G7以及所指示的ROV热入扣端口161、163、165、167、169、171、173、175和177。热入扣端口可以是单端口或多端口的。在该实施例中可设置ROV热入扣压力释放端口186。

图10A和图10B示出在本公开的系统和方法中使用的吸力桩组件实施例200的示意性透视图，吸力桩200包括筒形壳体202、顶板204、用于将海水泵入或泵出筒形壳体202的凸缘连接206以及有助于操纵吸力桩200的各种连接。漏斗连接210和竖直延伸件212可在着落活塞214时提供引导，活塞214诸如可从英国的兰开夏郡的球科技公司（Balltec）购得。垫板孔眼延伸部216和U连接器可允许使用链绳117将吸力桩连接到LRA。通过经由连接206从装置泵出海水可进行吸力桩200在海床中的安装。海底压力迫使筒形壳体202进入海底。这种安装方法是已知的，并在例如美国公开的专利申请20020122696中进行了讨论。

图11A是图10中示意地示出的吸力桩筒形壳体202经由链绳117附连到LRA的示意性透视图，示出了就在LRA上方的环空通气短节AVS的一个可能位置，图11B是LRA实施例8和环空通气短节AVS的另一透视图，示出环空通气短节阀142和144。

在各实施例中，系统FSR可借助于图11A所示的吸力桩组件锚固到海床10。吸力桩可以是相同或不同的。在一实施例中，吸力桩可能是直径14英尺且长70英尺。新型Balltec阳性抽吸从动操作工具可用于吸力桩上现有的阴性插座。一旦吸力桩嵌入海床中，其可借助于所示Balltec连接器、钩环和链绳锚固到FSR。基础绳链可选择成适应550千磅（2450千牛顿）的最大基部张力（即最大残留负载情况）。可针对超出该最大基部张力的为3的最小拉出安全因子设计吸力桩。

在类似于图3A-图3J所示的一个实施例中，LRA重量在空气中可约为30千磅（130千牛顿），浸没时为26千磅（116千牛吨），且可用断裂强度为2,915千磅（13,000千牛顿）的90英尺117毫米R-4无档链和断裂强度为2,750千磅（12,200千牛顿）的250吨（约227，000千克）CrosbyG-2140钩环附连到吸力桩。该实施例中的LRA可由15KVectorH-4海底井口装置组成，尤其是加工成具有2×7-1/6英寸（5×18cm）10,000psi（70MPa）的入口以适应多个柔性跨接连接或如图3所示的一个开采跨接线和用于甲醇注入的ROV接口。

图12A、图12B和图12C是根据本公开的防风暴管夹系统、立管定位系统以及立管张紧监控子系统的示意立体图。图12A所示的防风暴管夹系统包括立管管夹250、水平延伸件252、柔性跨接管夹（可ROV操作的）254（一个实施例上总共四个）。跨接管夹254可包括用于将柔性导管引导到柔性跨接管夹254的引导件255、256。立管定位系统可包括立管定位管夹258以及一对声源或信标260、262。适当的声音信标可从英国的声纳达因国际公司（SonardyneInternationalLtd）和得克萨斯州休斯敦的声纳达因公司（SonardyneInc.）购得。声音定位是已知的，且不再需要作进一步解释，但其在海底封闭处理方法和系统中的使用并不是已知的。

图12C示出张力监控系统52，包括海底连接器54、张力监控模块56以及声音信标264和265。如所指出的，这种声音信标可商业购得，且立管张力监控是已知的，但在海底封闭处理方法中不是已知的。

在计划或非计划断开事件的情况下，上部柔性跨接导管可设计成受控地下降到FSR侧并通过ROV限制在柔性跨接管夹中。可在立管的任何位置部署具有两个声音信标的立管定位管夹，但在一实施例中可部署在立管顶部附近。这些信标可与封闭船动态定位（DP）系统整合，从而提供立管顶部的连续相对位置，该相对位置可直接馈送到对船定位限制的管理。立管张力监控单元可以是基于应变的并可安装在沿立管的长度的任何位置处，和多个位置中。在一个实施例中，立管张力监控单元可安装在外部立管上，用2个声音信标将张力值以预设连续间隔传递到封闭船。

图13A和图13B是在本公开的方法和系统中使用的浮力组件的示意性透视图。可与中央支承导管271、空气罐18的主空气罐缸体280的顶表面281中的槽272一起设置栏杆270。可与绳链274和张力设备275一起设置垫板孔眼273。图13C示出浮力组件可如何连接到上立管组件（URA），并示出用于辅助空气罐19和其缸体23的提升和填充连接。辅助空气罐19可包括顶部25，该顶部25包括用于填充的填充阀21和底部27。

图14是作为海底水深（以英尺为单位）函数的空气罐浮力要求（以磅为单位）的图表显示。该线指示所需的空气罐张力的量。

图15是可用于某些实施例的另一空气罐浮力组件300的示意性透视图，包括四个非一体式缸体302，每个缸体均具有顶部304，和用于每个缸体302的单独的底部支承件306。每个缸体可包括四个腔室，但它们也可包括更多或更少的腔室。每个缸体可直径为16英尺（4.9m），且在某些实施例中可更大或更小。在该实施例中，每个缸体可具有45英尺（13.7m）的长度，但在某些实施例中可具有更大或更小的长度。实施例300还可包括顶表面或顶部308、系绳310以及中央支承导管312。设备300可包括底部支承垫314（在该实施例中是四个）和由撑杆318支承的两个顶部支承板316。图15示出用于空气罐的概念设计，该设计可在甚至10,000英尺（约3,000m）的水深为封闭FSR系统提供足够的浮力。在较浅深度处，可能更少的腔室需要被充气，形成附加的总体系统冗余。Shilling等人的用于深水HPHT干式采油树立管系统的抗疲劳重型壁式立管连接器的开发（“DevelopmentofFatigueResistantHeavyWallRiserConnectorsForDeepwaterHPHTDryTreeRiserSystems”）,OMAE2009-79518.

图16是根据本公开基于自由站立式立管的封闭处理系统的示意性框图，该系统包括海底源流体到四个分开水面结构的四个路线。除了前面提到的结构（FSR2和4，以及它们相关的水面结构），该实施例还可包括水面结构40，该水面结构40可通过海底固定抛光孔座（PBR）、密封杆、立管组件以及PBR管汇（PBRM）从海底源接收流体。立管可具有附连到其远端的密封杆，且密封杆然后可入扣到PBR中。PBR可通过其自身的吸力桩16锚固到海床10。在2011年4月27日提交的受让人待审申请序列号第61479695中更完整地描述了PBR、立管和密封杆布置的实施例。另一水面结构40A可通过分开的立管1从CKM28并且通过阻流管线C从海底BOP22接收海底源流体。此外，PBR、密封杆以及立管可从海底BOP22的压井管线L接收海底源流体，流体穿过CKM28和CDM26、然后穿过PBR、密封杆和立管到达水面结构40。

图16还总体示出海底自动分散剂注入（SADI）系统可位于海底10上的位置。在一个实施例中，SADI可包括填充或部分填充有分散剂化学品或化学品混合物的一个或多个柔性囊体。每个囊体可在其顶表面上装备有重量件，从而如果爆破片在封闭处理系统中失效，或在系统中发生其它压力降低情况，则分散剂化学品可自动分散到泄漏设备附近以将烃类和其它材料诸如钻井流体分散到海水中，直到包括立管、LRA和URA在内的封闭处理系统可根据本公开的教导进行部署为止。

图17是本公开的封闭和处理系统实施例的更详细示意说明，且具体示出水合物抑制系统（HIS）可如何整合到该系统和方法中。图17示出将化学品通过CDM26供给到BOP组帽24、BOP22并到海底柔性导管14的水合物抑制化学品供给管线330。当使化学品循环时，其可通过返回管线332返回到船38A。下文参照图26和图27更详细描述HIS。化学品还可分别经由CKM（28）输送到阻流管线334和压井管线336。还揭示了将CKM连接到CDM的柔性导管338；将防喷器组帽24连接到防喷器组管汇30的柔性导管340（340A和340B）；将防喷器组管汇30连接到CDM（26）的柔性管道342；以及将CDM26连接到PBRM的柔性管道。

图18是在本公开的系统和方法中使用的阻流/压井管汇（CKM，28）的详细示意图。在该实施例中，在图18中指示处参照详图18A、18B和18C。例如，压井管线336可包括图18A中更尤其详细示出的热入扣连接；CKM中的头A和B可包括图18B中更详细提到的连接器，且BOP上的阻流管线和/或压井管线可使用图18C中详细描述的连接。图18A、18B和18C示出热入扣连接352A、352B和352C，它们可以是API17H标准热入扣。在图18A的实施例中设置1/4转球阀353。可在压井管线336中使用压力计PG（图18A）和热入扣352A来进行压力读取，而热入扣352B和352C可允许测量其它压井管线参数，例如温度、粘度等。类似地，在通向和来自CKM的压井管线和/或阻流管线中、在ROV操作的海底管夹356附近可使用图18B和18C中所示的布置来测量这些参数。压力指示控制器、PIC可如图18A所示设置，其可允许通过从水面的遥测进行压力控制。

图19是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的LMRP、BOP组、垃圾喷射管汇（JSM）360的示意性P&ID图。在该实施例中，JSM包括主头361和362和交叉连接363、364。BOP组包括到井口装置的组连接器365、一组测试闸板366和两组管闸板367、套管剪切闸板368、盲/剪切闸板369、立管连接器370以及下部环形闸板372和上部环形闸板373。立管应力接头374连接到立管适配器375。在立管2上指示环空通气短节376。还示出更换黄色吊舱277（由SCM供应）。

图20是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的BOP组和关联的控制面板的局部剖切示意图。除了前面讨论的特征之外，图20揭示了与各种ROV操作阀和端口关联以执行各种功能的一系列ROV操作控制面板380A-380E。例如，压井面板390可具有一组ROV操作连接，详见框380A，其包括用于关闭和打开内部和外部压井阀的端口、以及用于乙二醇/甲醇冲洗三通阀，以及12销湿配合连接器。阻流面板391可具有一组ROV操作连接，详见框380B，其包括用于关闭和打开内部和外部压井阀的端口，以及用于HPHT探头的阀。双闸板BOP面板392可具有用于关闭和打开上部剪切闸板369的端口。单个闸板BOP面板393可包括详见框380D的控制器以关闭和打开下部剪切闸板369。水合物控制面板394可包括主解锁件、副解锁件、闩锁件、辅助垫片松开件以及水合物冲洗端口控制器，水合物冲洗端口控制器包括用于井口装置连接365的水合物供给线381，详见箱380E。ESD面板395可包括用于ROV干预闩锁件383、ROV干预解锁件384、来自ROV热入扣件385的先导供给、来自水面控制器386的先导供给、通向面板和/或蓄能器滑架的飞线387以及1/2英寸的最小水面供给连接388的面板选择。

先导供给经由IWOCS脐带缆（未示出）中的专用备用线对海底电磁阀进行先导。当先导时，该电磁阀可将加压流体从海床上的局部蓄能器336引向对应的阀、闸板或连接器致动器。局部海底蓄能器396可经由液压导管管线（未示出）从水面船供给液压。可通过直接的电信号或声学信号来实现紧急关闭和断开。声学信号可以是具有声学收发器和声学控制单元的声学锚组件的一部分（未示出）。

图21是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的源接口400的示意P&ID图。图21中详细示出海底阻流件402、海底阻流通气件403、海底阻流管套和迷你卡梅伦连接404以及海底压井管套和迷你卡梅伦连接405。在406、408处示出海底阻流和压井阀。API17D热入扣在409处被包括在管线340A上的ROV操作面板410上。为了管线340A上的冗余度包括另一ROV操作面板410和Moffat热入扣座，管线340A通过API凸缘412连接到管线240B。一对3英寸迷你卡梅伦连接器与下部海底立管组（LMRP）关联。

图22是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的防喷器组管汇30的一个实施例的示意P&ID图。在该实施例中，防喷器组管汇30包括四个海底连接器420A、420B、420C和420D。连接器420A将来自BOP的海底导管340B与防喷器组管汇30的主头422流体连接。API凸缘412将来自BOP的海底柔性导管340A连接到管线340B。类似地，API凸缘426将柔性海底导管342B连接到管线342A、以及连接到海底连接器420C和鹅颈头435。头423通过海底连接器420B连接到爆破片424。管线422通过海底连接器420D和API凸缘428连接到海底柔性管线14。该实施例还包括ROV操作控制面板430以及用于压力、温度和其它测量的各种API17H或D热入扣件。海底阀箱434用作具有所指示控制阀的压力平衡控制器。

图23是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的封闭处理管汇（CDM，26）的一个实施例的示意P&ID图，在该实施例中其包括三个主头456、457和458，其中，头456通过海底连接器456C流体连接到鹅颈管456G。采用类似连接器将头457连接到通气件486C，并将头458连接到管线458A到爆破片458C。交叉导管459、460和461允许功能流体、例如水合物抑制化学品诸如甲醇被泵入到CDM并通过1/2英寸单端口API17D热入扣端口454（设置一对假的或备用的热入扣件454）循环回到HIS以进行水合物修复和/或抑制。设置另一热入扣件进行压力监测，如455处所指示的。

图23的实施例可包括来自和通向HIS的飞线“FL”。鹅颈管462连接API凸缘450和CDM，而另一鹅颈管463连接API凸缘451和CDM。另一鹅颈管464连接API凸缘452和CDM。细节A示出（在图23A中）鹅颈管463上的ROV面板465，并包括其中水合物抑制化学品最初从HIS泵送到CDM中的和通向CDM的各种导管的启动构造。图23A示出通过API凸缘451连接到鹅颈管463的柔性导管338。启动水合物抑制化学品供给布置可包括垂直于1/2英寸的单端口API17D高流量热入扣座467的1/4英寸双端口API17H热入扣座466和止回阀467A。图23中如“图23A”所指示的其它热入扣布置是图23A所示的类似阀和热入扣布置。通气管线468C上的热入扣件468A和468B允许进行局部压力监控。图23B示出通向爆破片458C的爆破片管线458A上的压力监控布置，包括1/4英寸（0.64cm）双端口API17H热入扣座458B、阀458D和压力指示器470。

图24和图25是在本发明的系统和方法中使用的处理船和收集船的两种布置方式的示意侧视图。图24中示意性示出的实施例480包括快速连接/断开浮标482、API凸缘484和485、适配器筒管486以及四个降压阀488。实施例480还可包括船转塔490。管线491将阀488连接到气体/液体处理单元492，该气体/液体处理单元492将封闭流中的气体与液体分开，气体行进通过管线493到达扩张部33或其它封闭船，而液体行进到蓄能器495并继续通过柔性导管15到达收集船34。图25中所示的实施例500是类似的，但不包括快速连接/断开浮标，而是包括断开件506，在紧急情况下该断开件506将从HPU到海底设备的1/2英寸（1.3厘米）液压软管503、504切断。从船32上的HPU502供给管线503和504。还设置有API管套连接508、快速连接/断开件510以及止回控制阀512。气体/液体分离设备514将气相封闭流体馈送到管线516并将液相封闭流体馈送到管线518，管线518通向储存内部容器32，并然后穿过柔性件15通过20英寸（51cm）NSCA(全国空气净化协会（NationalSocietyforCleanAir）(英国)，现环境保护UK)连接器520到达储存箱34。控制面板501设置在用于HPU的船32上（参见图26A）。

图26A、图26B和图27是在本公开的系统和方法的一些实施例中使用的水合物抑制系统（HIS）的一个实施例的示意P&ID图。化学品箱536A、536B、536C、增压空气驱动泵543、544，以及主要化学注入泵550、551、552在该实施例中位于船的表面处，如图26A和图26B中外部虚线框530所指示的。管汇532和头540将化学品箱536连接到增压泵区域542中的泵，且管汇534和头545将增压泵543和544与位于泵区域547、548、549中的柴油驱动化学品注入泵550、551、552流体连接。化学品通过分开的散装化学品供应船（或有不同化学品的分开箱的一个散装化学品供应船）供给到船530，如537、538处所指示的。卸压管线535通过泄压阀（PRV）533将压力卸回到水面船箱之一536A。在虚线框555内指示脐带缆卷轴。卸压头531A将泵550、551、552的排放导管连接到卸压头531和PRV533。示出用于液压流体的HPU供给头558和返回头559，其可以是1/2英寸（1.3cm）直径软管以及化学品返回头560。多个软管，在该实施例中八个软管，组合在用于注入海底设备的水合物化学品的一根脐带缆中，另四个软管用于液压流体，两根较小直径脐带缆用于使用海底ROV从水面送出和撤回电缆切割工具。

现参照图27，HIS的海底部分可包括一系列海底连接器516，该海底连接器516将化学品、液压和工具管线连接到海底脐带分布盒（UDB）562，海底脐带分布盒（UDB）562又通过一系列热入扣件568A、568B、568C、570A、570B、570C和跨接线576A、576B和576C将水合物抑制化学品管线流体连接到海底热入扣接线面板563。另一组热入扣件572A、572B和574A、574B和576A、576B可将热入扣接线面板563通过跨接线577A和577B流体连接到飞线分布盒564。还示出假的或备用热入扣件566以及通向和来自CDM的柔性海底导管。切割工具584示出为UDB的一部分，但也可有自身的专用UDB。可设置任何数目的海底压力指示器575，如UDB中所指示的。飞线分布盒564可包括主头578和副头580、582。头580流体连接到跨接线581，跨接线581流体连接到BOP压井线鹅颈管，在此处通过热入扣件576A可控地供给水合物抑制流体。类似地，头582流体地连接到跨接线583，跨接线583流体地连接到BOP组管汇鹅颈管，以可控方式通过热入扣件576B将水合物抑制化学品供给到该鹅颈管。

图28和图29是示出根据本公开的图1的同心自由站立式立管系统2和4的两个搭配一览表的示意框图。

在一实施例中，空气罐系统构造可包括具有U形槽、张力接头和链/扣环绳的一个主空气罐（可从美国德克萨斯州休斯顿的SMB-IMODCO公司购得）。空气罐系统可能是以一旦通过ROV就位就填充和补偿空气的方式安装的压力平衡系统。空气罐可由6个独立压舱（ballastable）舱室组成，且当压力平衡时，可在平均水位下方运行并且用于宽范围的深度。具有推力环、垫板孔眼和扣环的36英寸（91cm）张力接头可提供立管与主空气罐之间的接口。可能需要副（辅助）空气罐（例如由美国德克萨斯州休斯顿的Dril-Quip公司制造）来为FSR系统提供附加浮力。链绳可用作主空气罐与辅助空气罐之间的接口。完全充气后，系统可提供806千磅（3590千牛顿）的浮力，（700千磅（3100千牛顿）的SBM-IMODCO空气罐+122千磅（542千牛顿）Dril-Quip空气罐–密封张力接头的13.4千磅（60千牛顿）湿重-Dril-Quip链绳的2.5千磅（11千牛顿）湿重。

本公开的某些系统和方法可在宽范围的水深、井压力和条件下扩展。在某些实施例中，FSR可能能够每天处理超过40,000桶（每天约4800立方米），其每个均具有内立管中的6英寸（15cm）ID流路。现有的干式采油树立管硬件可用于构造FSR。在这些实施例中，外立管接头可以是13.813英寸（35.085cm）OD×0.563英寸（1.430cm）壁厚X-80钢材料和额定6500psi（45MPa）。可使用X-80材料，以便顺利地焊接到额外的立管连接器上，该连接器具有外部和内部金属对金属密封件，该密封件满足对预期使用寿命的抗疲劳性能的要求。(X-80或X80是与API标准5L相关的编号。)

一般来说，在本公开的某些系统和方法中使用的大致同心管中管立管中，外立管的直径可由内立管的直径决定，理解需要具有一定内径和外径的环空。在某些实施例中，例如对于临时方案，单个立管可能就够了。此外，在某些实施例中可采用两个以上的大致同心立管。在具有一个以上大致同心立管的实施例中，最内部立管的外径（OD）范围可从约1英寸直到约50英寸（从约2.5cm直到约127cm）、或从约2英寸直到约40英寸（从约5cm直到约107cm）、或从约4英寸直到约30英寸（从约10cm直到约76cm）或从约6英寸直到约20英寸（从约15cm直到约51cm）。在包括两个大致同心立管的实施例中，外立管可具有这样的内径（ID）：使得外立管ID与内立管OD的比值可以是至少1.1、或至少1.3或至少1.5或至少2.0或至少3.0或更高。从成本观点或从搬运观点来看，大于3.0的比值是不可接受的，否则该比值没有上限。

在过去几年中，BP曾参与综合性15/20Ksi（103/138MPa）干式采油树立管资格认证项目，该项目重点论证采用高强度钢材料的适用性和在工厂直接加工在立管接头上的特别设计的螺纹和耦合（T＆C）连接。参见Shilling等人的“用于深水HPHT干式采油树立管系统的抗疲劳重型壁式立管连接器的开发”（“DevelopmentofFatigueResistantHeavyWallRiserConnectorsForDeepwaterHPHTDryTreeRiserSystems”）,OMAE2009-79518。这些连接可不再需要焊接并便于使用高强度材料，像NACE资格认证的C-110和C-125冶金。(本文使用的“NACE”是指前身为全国腐蚀工程师协会（NationalAssociationofCorrosionEngineers）的防腐蚀组织，现在在德克萨斯州休斯顿以NACE国际的名称运作)。高强度钢和其它高强度材料的使用可能降低所需壁厚，使得立管系统被设计成其能够承受的压力远远大于可由X-80的材料承受的压力并由于减小的重量和因此减小的张力要求而安装在大得多的水深处。T&C连接可消除对第三方锻件和高成本焊接的需求。但是，会理解，并不排除对本文所述立管、URA以及LRA的使用第三方锻件和焊接，且在某些情况下实际上是较佳的。已知特定深度、压力、温度和可用材料的技术人员能够对每个具体应用设计最具成本效益、安全且可操作的系统而无需过多实验。

使用高强度钢材料和连接器来设计根据本公开的全额定15ksi(103MPa)FSR系统，外立管可实际上从13.813英寸（35.085cm）OD缩小至10.75英寸（27.31）OD×0.75英寸（1.91cm）壁厚，具有7英寸（17.8cm）OD×0.453（1.15cm）壁厚C-110的内立管。图14示出用于该FSR系统的从5,000英尺至10,000英尺水深（1524米至3048米深）的所需空气罐张力。

材料、构造方法和安装

本文描述的立管和LRA和URA的主要部件（输出筒管、入口筒管、悬挂器筒管、大致筒形构件、管系头、套管头、管系筒管、高压海底连接器、杆接头、立管应力接头等）主要由钢合金组成。尽管低合金钢可用于水深不大于几千（例如5000）英尺（约1524米）的某些实施例中，但是可预期更大深度的水中的活动，其具有达到20,000英尺（约6000米）和更深的井以致使上述正常的操作温度和压力。在这些“高温高压”（HPHT）应用中，诸如C-110和C-125钢的高强度低合金钢冶金可能更合适。

美国确保能源研究合作伙伴（RPSEA）和Deepstar计划已发起了长期的大规模的资格预审程序以开发用于立管应用的高强度材料的疲劳数据的数据库，并从中获得用于立管应用的高强度材料的降额因子、主要操作者、工程公司和材料供应商的分布。可针对管应用对高强度钢（诸如X-100、C-110、Q-125、C-125、V-140），钛（诸如Grade29和可能较新的合金）和较高强度类别中的其他可能材料待选项进行测试，并对这些结果进行判断，它们可以作为本文描述的立管、LRA和URA的材料。高强度锻造材料（诸如F22、4330M、铬镍铁合金718和铬镍铁合金725）是已经或即将为未来几年内的部件应用进行测试，且可证实对于所述的LRA和/或URA组件和/或立管中的一个或多个部件是有用的。测试模型可设计成反应各种开采环境和不同类型的立管构造，诸如单个悬链式立管（SCR）、干式采油树立管以及钻井和完井立管。该项目目前计划分为三个不同阶段。阶段1将解决在空气、海水、海水加阴极保护（CP）和酸性环境（非抑制）和具有酸性环境（非抑制）污染物的称为INSULGEL（美国BJ服务公司（BJServicesCompany））的完井流体中对高强度管、高强度锻造材料和镍基合金锻件的条状试样进行拉伸和断裂韧性、FCGR和S-N测试（光滑和切口）（2008）。阶段2计划进行中间性测试（2009），而阶段3用H₂S/CO₂/海水进行全面测试(2010)。欲了解更多信息，请参见Shilling等人的用于深水HPHT干式采油树立管系统的抗疲劳重型壁式立管连接器的开发（DevelopmentofFatigueResistantHeavyWallRiserConnectorsforDeepwaterHPHTDryTreeRiserSystems）,OMAE(2009)79518(版权2009ASME)。还参见2007年11月28日的RPSEARFP2007DW1403高强度立管材料的疲劳性能（FatiguePerformanceofHighStrengthRiserMaterials）。如前所述，已知特定深度、压力、温度和可用材料的技术人员将能够对每个具体应用设计最具成本效益、安全且可操作的系统而无需过多实验。

用于构造和使用本文描述的系统和方法的垫片、柔性导管和软管的构造的材料将取决于它们被使用的具体水深、温度和压力。尽管在某些条件下可采用弹性垫片，但在海底应用中已经越来越多使用金属垫片。回顾约1992年的技术，请参见Milberger等人的1992出版于德克萨斯州休斯顿的近海技术会议（OffshoreTechnologyConference）的“金属密封原理的改革和其在海底钻探和开采中的应用”（“EvolutionofMetalSealPrinciplesandTheirApplicationinSubseaDrillingandProduction”,），OTC-6994。还参见API Std601–用于凸面凸缘和带凸缘的连接的金属垫片的标准（StandardforMetallicGasketsforRaised-facePipeFlanges&FlangedConnections,）以及APISpec6A–井口和采油树设备的说明（SpecificationforWellheadandChristmasTreeEquipment）。

垫片本身并不是本发明系统和方法的一部分，但由于某些LRA和URA实施例可采用垫片（诸如结合图3J的LRA实施例提到的垫片716），在以下美国专利中有所提及以作为普通技术人员的知识的指导，所述美国专利描述了可适用于特定实施例的垫片：美国专利3,637,223、3,918,485、4,597,448、4,294,477以及7,467,663。在某些实施例中，可采用额定用于20ksi的称为DX垫片的垫片材料。

另一可使用的海底垫片已知是可从（美国）科罗拉多州麦岭的匹克公司（Pikotek,Inc）以商标牌号PikotekVCS购得的。认为在以援引方式结合于此的美国专利4,776,600中描述了该类型垫片。

本文提到的各种爆破片，诸如CDM上的爆破片45、用于环空的爆破片162、防喷器组管汇爆破片424以及CDM爆破片458C以及迄今未提到的另外的爆破片在某些实施例中是可取回的爆破片。在某些实施例中，URA可具有可回收爆破片，允许URA到大气的通气。其中爆破片162可允许LRA上方环空的通气，且在某些实施例中可允许将诸如氮气的功能流体泵吸到FSR顶部附近的环空中。爆破片可允许流动流（内立管内）和内立管与外立管之间的环空的压力和/或温度测量。除了爆破片之外，在各种设备中、例如在紧急断开系统中可采用高流量热入扣件。

海底柔性导管、本文有时简称为“柔性件”或“柔性跨接线”是海底烃类钻探和开采领域的技术人员已知的。例如，美国专利6,039,083揭示了柔性导管通常用于在水下管线与海上油气开采设备和其它设施之间传输流体和气体。美国专利6，263,982公开了海底柔性导管可包括柔性钢管，诸如法国科弗莱国际（CoflexipInternational）以商标牌号“COFLEXIP”制造的柔性钢管，诸如其5英寸（12.7cm）内径柔性管或通过柔性接头连接的更短的刚性管段和本领域技术人员已知的其它柔性导管。转让给Coflexip和/或科弗莱国际的其它所关注的专利是美国专利6,282,933、6,067,829、6,401,760、6,016,847、6,053,213和5,514,312。转让给法国巴黎德希尼布（Technip）的美国专利7,770,603中描述了其它可能有用的柔性导管。也转让给德希尼布的美国专利7,445,030描述了柔性管状管，其包括连续的独立层，独立层包括条带的螺旋线圈或不同部分以及至少一个聚合物护套。线圈中的至少一个是聚四氟乙烯（PTFE）的一个或多个条带。该列表并不意味着包括可用于本公开的系统和方法中的所有柔性管道。

适于用在本发明的系统和方法中的本文在某些实施例中也称为柔性跨接线的软管可选自适于海底使用、换言之具有耐高温性、高耐化学性和低渗透率的各种材料或材料组合。某些含氟聚合物和尼龙尤其适于该应用，除了渗透性可能有问题的极长（几公里或更长）的导管。在目前转让给大不列颠伦敦的海洋工程国际服务（OceaneeringInternationalServices）的美国专利6,901,968中可发现软管和材料的良好调查，其描述了所谓的用在深海应用中的类型的所谓的“高抗塌软管”，其在使用时必须能够抵抗由于施加在其上非常大的压力而造成的塌陷。在某些实施例中，可能必须或理想的是将一个软管拼接到另一软管或更换受损软管。在这些情况下，都于2011年4月27日提交的受让人的美国临时专利申请第61479486和61479489的可ROV操作软管拼接装置可能是有用的。61479486申请描述了ROV操作液压动力软管拼接装置，而61479489申请描述了可ROV操作的非液压动力（机械）软管拼接装置。每个装置可提供全孔连接器，同时允许全压服务。采用引导漏斗的简单入扣运动使ROV先导所需的灵敏度最小。液压动力装置包括至少两个腔室和每个腔室至少一个自接合机械锁，其中在软管热入扣到腔室中之后，ROV先导激发该装置，并形成连接而无需移动ROV操纵器，且可从腔室释放液体压力。在某些实施例中ROV热入扣件可用于将装置连接到ROV液压动力单元以激发和运行该装置。

在某些实施例中，本公开的系统可通过MODU安装并然后在在管中管立管运行之后适应柔性跨接线安装。在使用MODU的实施例中，上部柔性管线可在从MODU安装期间连接到URA，并以沿立管竖直悬挂的一定间距夹持。在FSR连接并张紧到吸力桩之后，下部海底柔性件可稍后通过一个或多个海底安装船、例如一个或多个ROV或AUV连接到LRA。

在某些实施例中，可使用以链绳系在立管柱上方的非一体式空气罐系统来保持立管张力。空气罐可提供球稳定性和运动性能控制所需的必须浮力，并可确保在所有载荷条件、包括一个或多个空气罐腔室的失效下立管基部经受的正100千磅（445千牛顿）的有效张力。但是，如前所述，气动液压张力器可增大或代替空气罐。

封闭船可装备有用于上部柔性件的快速断开/连接系统（QDC系统）。可断开浮标可用于在紧急断开期间支承上部柔性件的船端。浮标可附连成提供浮力和拖曳力，并且确保上部柔性件在其释放以在水柱中自由降落时不会由于太快的下降（即，超出最小弯曲半径的过度压缩）而受损。在计划或计划外断开的情况下，上部柔性件可以以受控方式与封闭船断开并通过支承船下降以沿FSR的侧面悬置，其中其可经由ROV夹持就位。

在某些实施例中，FSR1和FSR2都能够具有10,000psia（70MPa）的极端操作压力负载情况和高达12,000磅（84MPa）的残余压力负载情况。FSR可设计成：在其不受损的条件下，能够经受100年一遇的飓风、100年一遇的冬季风暴或100年一遇的回洋流，而在1个空气罐腔室受损的情况下，能够经受10年一遇的回洋流。

在某些实施例中，上立管组件可允许对内立管和内外立管之间的环空进行流量控制。内立管流路可能提供有压力和温度传感器；受水面船控制的失效关闭液压致动紧急关断阀；ROV热入扣压力释放端口；以及ROV操作的手动门阀。环空可包含对ROV热入扣氮气注入的提供以及一个或多个温度和压力传感器。在立管环空上设置在4,500psi（31MPa）的压力安全阀（PSV）可防止在烃类从内立管泄漏的情况下由于外立管的过压而导致的失效。

在某些实施例中，下立管组件可提供到立管环空和用于注入、通气、压力和温度监控的开采流路的ROV热入扣通路。在某些实施例中，环空通气短节上的两个ROV操作的3英寸（7.6cm）阀可提供到环空的更大孔通路以用于氮气清除和通气操作。在某些实施例中，下立管组件流路可由两个筒管组成，每个筒管装备有ROV操作的5英寸（12.7cm）10Ksi（69MPa）阀和ROV操作的夹具（诸如可从维特科海底公司（VectorSubsea）购得），以用于进行柔性开采跨接线的海底连接。

在某些实施例中，常规卸压阀（或压力安全阀）可进行改进，并在海底用在例如各种海底管汇、立管以及URA和LRA上。常规水面卸压阀可包括三通阀体、封闭弹簧的阀帽以及封闭用于弹簧的调节螺钉的帽、入口中的喷嘴和座布置、以及敞开排放出口。阀帽通常具有可拆卸塞。这些常规卸压阀可通过拆除阀帽中的可拆卸塞并在帽中钻出一个或多个孔而进行更改或“改为船用”。这允许海水进入帽和阀帽，均衡其中的压力与排放出口中的压力(深度处的局部压力)。这些改进的卸压阀中的弹簧和喷嘴可改为与海水和烃类使用更相容的材料以避免腐蚀问题。2011年4月27日提交的受让人的美国临时专利申请序列号61/479,693中描述了更改或“改为船用”的压力安全阀的实施例。

为了限制腐蚀问题，除了在帽中钻出一个或多个孔并从常规卸压阀拆除塞之外，还可采用固定重物布置。可将引导重物系统添加到常规设计，由此将固定重物（例如金属块）放置成在其顶部与阀帽接触，并去除弹簧。一个或多个引导件可引导重物。重物重量可在海底例如通过ROV添加或去除。重物可经由各种非常重且耐磨的合金密封到阀帽的上开口，诸如被已知的商标名为Stellite的材料覆盖的铬镍铁合金625，铬镍铁合金625是包含钴、铬，碳、钨和钼的合金。作为粗略的例子，设置成在500psi（3.4MPa）下卸压的具有3英寸（7.6cm）直径喷嘴的卸压阀会需要710mm直径、600mm厚、重约1,800kg的钢重物。2011年4月27日提交的受让人的美国临时专利申请序列号61/479,671中描述了该类型的压力安全阀的实施例。

在某些实施例中，可能需要源点接口来将FSR连接到源。例如，某些实施例中，在井喷情况下，立管可能受损，且在某些情况下可能搁置在海底上。在这些情况下可采用立管插入管，经由柔性导管连接到新立管或其它临时立管的立管插入管、诸如图18所示的海床固定抛光孔座（PBR），且在2011年4月27日提交的受让人的美国临时专利申请序列号61479695中更完整地进行了描述。2011年4月27日提交的受让人的美国临时专利申请序列号61479769和61479704中描述了立管插入管和使用方法。如果源在BOP上，则可采用闩锁帽来闩锁到BOP的顶部连接上，诸如受让人的律师案卷号40093-00中所描述的。在某些实施例中，可采用如2011年4月13日提交的受让人的美国临时专利申请序列号61475032中描述的过度筒管来附连第二BOP或下部海洋立管组（LMRP）。诸如本文描述的已知为商标名OPTIMA的海底连接件可用在柔性接头与LMRP之间的接口处。该段中所提到的专利申请援引于此以供参考。如果使用PBR，可在PBR与水面船之间采用具有伸缩动作以及旋转动作的改进的缓冲短节，诸如受让人的律师案卷号41001-00所述。

由于飓风、旋风、或其它天气系统可能必须在封闭操作期间从海底封闭处理地点上方或附近的特定区域撤离水面船和人员。在该情况下，可能要求排出烃类，从而控制井压。在任何这种烃类的释放期间，本公开的系统和方法的某些实施例提供海底自动分散剂注入（连续或不连续的）从而1）确保水面挥发有机化合物（VOC）和爆炸下限（LEL）不形成妨碍封闭操作快速重新开始的危险作业环境，以及2）使随后的水面分散剂操作的要求最小，减少所需的分散剂化学品的总量。

在2011年4月13日提交的受让人的美国临时专利申请序列号61475032中描述适当海底自动分散剂化学品注入系统和方法的各种实施例和特征。可在表1中找到可用于本文所揭示方法和系统的两种分散剂的实例。这些分散剂可从美国伊利诺伊州内珀维尔的纳尔科公司（NalcoCompany）购得。表1：和9527品牌分散剂中的成分

本公开的系统可利用现有BOP组的现有部件，例如柔性接头、立管适配器心轴以及包括BOP液压泵送单元(HPU)的柔性软管。而且，该海底采油树的现有的安装修井控制系统(IWOCS)脐带缆和HPU可与海底控制系统相结合使用，该海底控制系统包括脐带缆终端组件(UTA)、ROV面板、蓄能器和电磁阀、声学备份子系统、海底紧急断开组件(SEDA)、液压飞线/电飞线等，或者为该系统提供的这些部件中的一个或多个。

本公开的系统和方法可包括油井干预操作。油井干预操作可经由钢丝绳、e管线、连续管系或钻管来进行(如果水面布置包括液压修井单元)。

本文所描述的系统和方法可提供其它优点，且这些方法并不限于特定最终用途；也可采用设备、系统和方法的其它明显变型。

根据上文具体实施例的详细描述，显而易见的是，已对可获得专利的方法、系统和设备进行了描述。尽管此处已对本公开的具体实施例进行了相当详细的描述，但这仅仅是为了描述所述方法、系统和设备的各个特征和方面，并非旨在对这些方法、系统和设备的范围进行限制。可以预计的是，在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可对所描述的实施例进行各种替换、变更和/或修改，包括但不限于已在此处提出的实施方式的变型。

Claims (47)

1.一种自由站立式立管系统，所述自由站立式立管系统将海底源连接到水面结构，所述系统包括：

同心自由站立式立管，所述同心自由站立式立管包括内立管和外立管，在所述内立管和外立管之间形成环空，所述立管的下端通过下立管组件(LRA)和一个或多个下部海底柔性导管而流体联接到所述海底源，并且，所述立管的上端通过上立管组件(URA)和一个或多个上部海底柔性导管而机械连接到水下浮力组件并流体连接到所述水面结构；

所述LRA，所述LRA包括第一大致筒形构件，所述第一大致筒形构件具有纵向孔、下端、上端以及大致筒形外表面，所述第一大致筒形构件包括从所述外表面延伸到所述孔的足够大的入流端口，以允许来自烃类流体源的烃类流动以及功能流体的流入，所述入流端口中的至少一个入流端口流体连接到LRA生产翼阀组件，所述第一大致筒形构件的上端具有适于流体连接到所述自由站立式立管的轮廓，所述第一大致筒形构件的下端包括适于连接到海床系泊点的连接器；以及

所述URA，所述URA包括第二大致筒形构件，所述第二大致筒形构件具有纵向孔、下端、上端以及大致筒形外表面，所述第二大致筒形构件包括从所述孔延伸到所述外表面的足够大的出流端口，以允许来自所述立管的烃类的流动，且至少一个端口允许功能流体流入所述环空中，所述出流端口中的至少一个出流端口流体连接到URA生产翼阀组件，以将所述第二大致筒形构件与所述上部海底柔性导管流体连接，所述第二大致筒形构件的上端包括适于连接到所述水下浮力组件的连接器，且所述第二大致筒形构件的下端具有适于流体连接到所述自由站立式立管的轮廓。

2.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述LRA的大致筒形构件包括海底井口装置壳体，所述海底井口装置壳体具有下端和上端，所述下端流体连接到过渡接头，所述过渡接头被盖有第一垫板孔眼端锻件，所述第一垫板孔眼端锻件用作所述自由站立式立管的锚固点，所述过渡接头包括所述一个或多个入流端口，所述入流端口中的至少一个入流端口流体连接到所述LRA生产翼阀组件并连接到内部回接连接器，所述内部回接连接器流体连接到所述内立管，所述海底井口装置壳体的上端流体连接到LRA外部回接连接器，所述LRA外部回接连接器将所述海底井口装置壳体流体连接到立管应力接头，所述立管应力接头又流体连接到所述外立管。

3.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述URA包括钻井筒管适配器，所述钻井筒管适配器的第一端流体连接到所述自由站立式立管，所述钻井筒管适配器的第二端流体连接到包括一个或多个出流端口的管系头，所述管系头的下端连接到套管头，并且所述套管头连接到钩环凸缘适配器，所述钩环凸缘适配器的顶部上盖有垫板孔眼端锻件，所述垫板孔眼端锻件用作将所述自由站立式立管附连到所述水下浮力组件的附连点，所述URA生产翼阀组件通过所述上部海底柔性导管之一流体连接到所述出流端口之一和所述水面结构。

4.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述LRA还包括将所述LRA生产翼阀组件与所述下部海底柔性导管之一流体连接的管套组件。

5.根据权利要求2所述的自由站立式立管系统，所述过渡接头还包括用于ROV干预和/或维护的一个或多个热入扣端口。

6.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，所述自由站立式立管还包括环空通气短节，所述环空通气短节允许所述内立管与所述外立管之间的所述环空对环境开放，以便于流动保障流体的循环，或者，允许所述环空对环境关闭，以利用水合物防止流体来取代所述环空中的海水，所述水合物防止流体选自由如下项组成的组或其组合：包含低压或高压气垫的气相；加热的海水或其它水；以及甲醇或其它有机流体。

7.根据权利要求6所述的自由站立式立管系统，其中，所述环空通气短节包括能够由ROV控制的一个或多个阀。

8.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述URA生产翼阀组件包括至少一个紧急关断阀(ESD)，所述至少一个紧急关断阀(ESD)选自由如下项组成的组：一个液压操作ESD、一个电操作ESD、以及一个液压操作ESD和一个电操作ESD，其中，上述这些ESD都利用连接到水面处的收集船的脐带缆来控制。

9.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述URA生产翼阀组件包括第一流动控制阀和第二流动控制阀，用于控制所述内立管中和所述环空中的流动。

10.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，每个所述下部海底柔性导管均包括缓波柔性跨接线，其中，分散式浮力模块从所述自由站立式立管的基部连接到海床上的海底管汇，所述管汇被流体连接到一个或多个海底源。

11.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，还包括位于所述外立管上的、用于流动保障的外部隔湿件。

12.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，还包括在所述内立管和所述外立管之间的所述环空内的流动保障流体，所述流动保障流体选自由如下项组成的组：氮气或其它气相；加热的海水或其它水；或有机化学品。

13.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述URA生产翼阀组件包括一个或多个ROV热入扣端口，以允许流动保障流体流入所述内立管和所述环空中，所述流动保障流体选自由如下项组成的组：氮气或其它气相；加热的海水或其它水；或有机化学品。

14.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述一个或多个上部海底柔性导管包括一个或多个柔性水面跨接线，所述一个或多个柔性水面跨接线包括快速断开联接，以允许所述一个或多个柔性水面跨接线在紧急情况或计划的情况下与所述水面结构断开。

15.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述系统包括在海水中彼此横向间隔开地定位的两个或更多个同心立管，每个立管均附连到其自身相应的、基于船的浮动开采和储存设施，并附连到一个或多个相同或不同的海底源。

16.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述系统包括与所述海底源流体连接的水合物抑制系统。

17.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，所述URA还包括允许功能流体循环通过所述环空的部件。

18.根据权利要求1或17所述的自由站立式立管系统，所述URA还包括开采孔输出筒管，所述开采孔输出筒管流体地且机械地连接到大致竖直导管并连接到开采管系，所述开采管系又通过海底API凸缘、高压海底连接器、另一海底API凸缘连接以及可选的快速断开联接(QDC)海底连接器而流体连接到弯曲限制器，所述弯曲限制器连接到在悬链环中延伸到所述水面结构的所述上部海底柔性导管，并且其中，所述大致竖直导管依次：流体连接到适配器，所述适配器又经由API凸缘流体连接到悬挂器筒管；经由另一API凸缘流体连接到套管头；流体连接到与所述套管头焊接在一起的杆接头；最后，经由到杆接头中的螺纹联接而流体连接到所述外立管，所述输出筒管包括允许连接到所述水下浮力组件的钩环凸缘。

19.根据权利要求17所述的自由站立式立管系统，其中，允许功能流体循环通过所述环空的所述部件包括海底连接器、与悬挂器筒管流体连接的导管、以及位于与悬挂器筒管流体连接的所述导管中的一个或多个阀。

20.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，所述LRA还包括锻造的高强度钢入口筒管，所述锻造的高强度钢入口筒管流体连接到鹅颈管组件，所述鹅颈管组件流体连接到所述下部海底柔性导管，所述入口筒管还包括允许连接到功能流体源的连接器。

21.根据权利要求1所述的自由站立式立管系统，其中，所述水面结构包括动态定位系统。

22.根据权利要求15所述的自由站立式立管系统，其中，所述外立管中的至少一个外立管包括两个或更多个环空通气短节，所述两个或更多个环空通气短节在沿着所述外立管随机或非随机地间隔开的分开纵向位置以成直线或不成直线的方式与所述至少一个外立管流体连接，和/或两个或更多个环空通气短节位于围绕所述外立管外周的分开位置处的相同纵向位置。

23.根据权利要求16所述的自由站立式立管系统，其中，所述水合物抑制系统是基于水面船的，且所述流体连接包括多根脐带缆。

24.根据权利要求23所述的自由站立式立管系统，其中，所述脐带缆之一流体连接到海底管汇。

25.根据权利要求16所述的自由站立式立管系统，其中，所述水合物抑制系统包括：

(a)水面船；

(b)一个或多个箱体，所述一个或多个箱体固定到所述船，所述船容纳有适于抑制海底部件中的水合物形成的液体化学品；

(c)一个或多个主泵，所述一个或多个主泵流体连接到所述箱体中的一个或多个箱体；

(d)一个或多个增压泵，所述一个或多个增压泵流体连接到所述箱体中的一个或多个箱体以及所述主泵中的一个或多个主泵；以及

(e)一根或多根脐带缆，所述一根或多根脐带缆流体连接到所述一个或多个主泵和一个或多个海底部件。

26.根据权利要求25所述的自由站立式立管系统，其中，所述主泵是柴油驱动的，所述增压泵是空气驱动的，并包括海底的、ROV控制的脐带缆分布盒，所述脐带缆分布盒将所述脐带缆流体连接到海底的、ROV控制的热入扣接线面板，所述接线面板又流体连接到一个或多个海底源。

27.一种从海底源开采流体的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)部署一个海底船用系统，所述海底船用系统包括至少一个同心自由站立式立管，所述站立式立管包括内立管和外立管、下立管组件(LRA)以及上立管组件(URA)，在所述内立管和外立管之间形成环空；

(b)将所述自由站立式立管流体连接到所述海底源和水面结构；

(c)启动从所述海底源通过所述自由站立式立管的所述内立管的流动；以及

(d)通过使水合物抑制化学品流动通过所述自由站立式立管的在所述内立管和外立管之间的所述环空来维持通过所述自由站立式立管的所述内立管的流动。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述URA包括一个或多个生产翼阀组件，所述方法包括：使用所述URA生产翼阀组件中的第一流动控制阀和第二流动控制阀来控制所述内立管中以及所述环空中的流动。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括：通过关闭所述URA生产翼阀组件中的至少一个紧急关断阀来切断所述海底源的流动。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述步骤(b)包括：使用一个或多个上部柔性导管将所述自由站立式立管流体连接到水面收集船，并使用海底柔性导管将所述自由站立式立管流体连接到所述海底源，所述海底柔性导管包括缓波柔性跨接线，其中，分散式浮力模块从所述自由站立式立管的基部连接到海床上的海底管汇，所述管汇被流体连接到一个或多个海底源。

31.根据权利要求27所述的方法，还包括：采用内部回接连接器将所述内立管流体连接到所述LRA。

32.根据权利要求27所述的方法，还包括：使用吸力桩基础和链绳将所述自由站立式立管固定在海床上，所述吸力桩基础包括柱塞，所述链绳将所述柱塞连接到所述LRA。

33.根据权利要求27所述的方法，还包括使用以下方法中的至少一种来确保流体流过所述立管：

i)在所述外立管的至少一部分上放置外部隔湿件；

ii)将流动保障流体注入到所述内立管和外立管之间的所述环空中；以及

iii)将所述流动保障流体注入到所述内立管内的流动流中。

34.根据权利要求29所述的方法，其中，关闭所述URA生产翼阀组件中的至少一个紧急关断阀的步骤包括：使用来自水面的脐带缆来关闭液压和电操作的紧急关断阀。

35.根据权利要求28所述的方法，其中，所述URA生产翼阀组件包括一个或多个ROV热入扣端口，以允许氮气或其它流动保障流体注入到所述内立管和所述环空中。

36.根据权利要求27所述的方法，其中，所述LRA包括一个或多个生产翼阀组件，所述生产翼阀组件具有一个或多个ROV热入扣端口，以允许氮气或其它流动保障流体注入到所述内立管和所述环空中。

37.根据权利要求30所述的方法，还包括：使用快速断开联接(QDC)来断开所述上部柔性导管中的一个或多个上部柔性导管，以允许所述柔性导管在紧急情况或计划的情况下与所述水面结构断开。

38.根据权利要求27所述的方法，还包括：将两个或更多个自由站立式立管在海水中沿竖向和横向间隔开地定位，每个立管均附连到水面结构，所述水面结构包括彼此相同或不同的、基于船的浮动开采和储存设施，且每个立管均附连到一个或多个相同或不同的海底源。

39.根据权利要求27所述的方法，还包括：将水合物抑制系统流体连接到所述海底源。

40.根据权利要求27所述的方法，还包括：动态地定位所述水面结构。

41.一种基于自由站立式立管的海底船用系统的安装方法，所述方法包括以下步骤：

(a)构造一个或多个同心自由站立式立管系统，其中，每个自由站立式立管系统均包括同心自由站立式立管、与所述自由站立式立管的一端流体连接的下立管组件(LRA)、与所述自由站立式立管的另一端流体连接的上立管组件(URA)、以及在所述URA下方联接到所述自由站立式立管的环空通气短节，其中，每个所述自由站立式立管均包括外立管、布置在所述外立管内的内立管、以及位于所述内立管和外立管之间的环空，并且其中，所述环空通气短节包括孔，该孔提供到所述环空的通路；

(b)将所述同心自由站立式立管系统安装在海底位置；

(c)将上部柔性导管连接到所述URA；

(d)将吸力桩安装在海床中并将所述自由站立式立管系统张紧到所述吸力桩；

(e)使用水下安装船将海底柔性导管连接到所述LRA并连接到海底源；

(f)从所述环空中去除海水并用流动保障流体来取代所述海水；以及

(g)通过将所述URA连接到海面附近的水下浮力组件来使立管保持张紧。

42.一种在基于自由站立式立管的海底系统中抑制水合物形成的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)安装同心自由站立式立管、下立管组件(LRA)和上立管组件(URA)，所述自由站立式立管包括内立管和外立管，在所述内立管和外立管之间形成环空，其中，所述LRA包括环空通气短节，所述环空通气短节被构造成在所述LRA处提供到所述环空的通路；

(b)使流动保障流体在所述URA处流动到所述环空中并在所述环空通气短节处流出所述环空；以及

(c)使水合物抑制液体化学品从水面结构流动到一个或多个海底部件。

43.一种流动保障设备，包括：

(a)多个基本同心的内部导管和外部导管，所述内部导管和外部导管是金属的，呈柱形并且彼此螺纹连接，在所述内部导管和外部导管之间限定第一环空；以及在所述内部导管内的流路，所述内部导管被构造成使开采流体从海底源流动到水面，所述外部导管具有外表面；以及

(b)流动保障子系统，所述流动保障子系统包括：

(i)所述外表面的至少主要部分，所述主要部分上具有合成材料隔离件，所述合成材料隔离件足以保持所述开采流体通过所述内部导管中的所述内部流路的无障碍流动；和

(ii)所述第一环空中存在的流动保障流体，所述流动保障流体足以保持所述开采流体通过所述内部导管中的所述内部流路的无障碍流动。

44.根据权利要求12所述的自由站立式立管系统，其中，所述有机化学品是甲醇。

45.根据权利要求13所述的自由站立式立管系统，其中，所述有机化学品是甲醇。

46.根据权利要求17所述的自由站立式立管系统，其中，所述功能流体是加热的水。

47.根据权利要求43所述的流动保障设备，其中，(c)所述导管的金属特性与所述内部导管和所述外部导管之间的足够强的结构加固性使得：当所述流动保障设备的所述内部导管暴露于最高达5000psia(34MPa)或最高达10,000psia(70MPa)或最高达15,000psia(105MPa)或最高达20,000psia(140MPa)或最高达25,000psia(175MPa)或最高达30,000psia(210MPa)的内部压力时，能够防止所述流动保障设备的所述内部导管的损坏。