CN103189272B - 可分离转塔系泊系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可分离转塔系泊系统（1），其包括系泊浮筒（6）、转塔结构（3）和用于将系泊浮筒锁定至转塔结构的浮筒锁定系统（7），由此转塔结构包括中间连接构件（4），中间连接构件（4）包括浮筒锁定系统，中间连接构件由转塔结构旋转地支撑。本发明还涉及一种将包括转塔结构的船系泊至系泊浮筒的方法，由此转塔结构被设置为接纳系泊浮筒。转塔系泊系统包括转塔结构，转塔结构被船旋转地支撑，中间连接构件被转塔结构旋转地支撑。该方法包括将系泊浮筒接纳在转塔结构中，将系泊浮筒锁定至中间连接构件，以及使中间连接构件和转塔结构关于彼此旋转。

Description

可分离转塔系泊系统

技术领域

本发明涉及用于可分离转塔系泊系统的转塔结构、可分离转塔系泊系统、包括转塔结构的船以及使用可分离转塔系泊系统系泊船的方法。

背景技术

可分离转塔系泊系统是现有技术公知的，例如可从WO2007/077126获悉。

可分离转塔系泊系统包括系泊浮筒和转塔结构。系泊浮筒通过锚固腿锚固至海底。设置在船上的转塔结构具有用于接纳浮筒构件的托座和用于将浮筒构件锁定在托座内的一个或多个浮筒锁定装置。

转塔结构可以是内转塔结构或外转塔结构。内转塔结构设置在船的壳体内，设置在船的所谓船井（moonpool）中。托座被形成为位于船的底部或接近船底部的面朝下的开口。外转塔结构设置在船的壳体外。外转塔通过合适的连接构件固定至船首或船尾。

系泊浮筒可向上和向下移动，即从水面下安全距离（例如，20-300米）处的临时储存位置向位于水面或水面附近的系泊位置移动，在系泊位置处，系泊浮筒可被托座接纳或连接至船。

转塔结构自身连接至船，但是被旋转地保持在船井内，从而允许船在风、浪和气流的影响下起向风向标那样运动。浮筒系泊系统可根据需要与转塔结构分离和重新连接，从而提供可分离转塔系泊系统。

转塔系泊系统包括流体输送系统以例如通过经由转塔结构和系泊浮筒在船与水下油井之间建立流路允许烃流体的运输。

转塔结构可包括流体输送系统的第一部分，并且系泊浮筒可包括流体输送系统的第二部分。转塔结构包括流体路径和转塔歧管，并且系统浮筒也包括连接至立管的流体路径。转塔结构流体路径和系泊浮筒流体路径是匹配的，转塔歧管的管道可连接至浮筒的相应管道以建立一个或多个烃流体流路。

在系泊浮筒与转塔结构的连接期间，使流体输送系统的两个部分对齐以允许流体输送系统的适当连接是至关重要的。

这可通过在连接至系泊浮筒之前相对于船旋转转塔结构实现。根据可分离转塔系泊系统的目前发展状况，对齐必须在将要将系泊浮筒锁定到转塔结构的托座中的关键阶段进行。

WO2007/077126给出了替换解决方案。该解决方案在不需要特别注意其定向的前提下连接系泊浮筒。仅在船已经被安全地连接至系泊浮筒之后，支撑在转塔结构且关于转塔结构旋转的转台被旋转以当浮筒构件被接纳和锁定在转塔结构的托座中时使转塔歧管管道与连接至浮筒的立管对齐。

根据另一申请WO2009/141351，仅在船已经经由其转塔安全地系泊至系泊浮筒之后，支撑上转塔歧管平台和旋转排气管的转台被液压支撑，液压被提供以将转台提升几毫米以允许其旋转。而且，提供特殊的转台支承件系统和转台电机驱动系统以使转台旋转，从而使转塔歧管与浮筒歧管对齐。

在对齐之后，可通过撤去使液压将转台降低（几毫米）到转塔上。旋转和对齐的转台和转塔结构可被锁定在一起并且被固定在该位置。

整个转塔歧管可在连接之后相对于转塔结构和系泊浮筒被定向的事实避免了在将浮筒构件联接至转塔结构的关键阶段中必须执行转塔歧管相对于浮筒歧管的对齐。

然而，在这些系统中，都要求操作笨重的质量以在旋转期间产生非常高的摩擦力矩，并且需要非常坚固、昂贵且精确的机械对齐装置。

使用转台的不同实施方式在US2007155259、US5651708中描述。然而，这些已知的系泊系统相对复杂并且容易发生故障。例如，根据WO2009/141351，需要用于提升转台的笨重且复杂的液压技术。

因此，本发明的目的是提供一种转塔系泊系统，该转塔系泊系统不需要在将浮筒构件联接至转塔结构的关键阶段执行转塔歧管相对于浮筒歧管的对齐，与此同时，不需要提供能在定向之前提升包括结构、管路、机械设备的转塔歧管的全部重量的提升装置。

发明内容

到此为止，根据权利要求1提供了用于可分离转塔系泊系统的转塔结构。

该实施方式提供了流体输送系统的对齐可在系泊浮筒已经锁定至转塔结构和船经由连接的系泊浮筒被系泊至海床之后进行的优点。对齐因此在关键连接程序之后进行而不需要旋转转台和提升转台。

而且，中间连接构件是支撑浮筒锁定系统的独立元件。它允许单独制造和在被整合到转塔结构之前在系泊浮筒上的实验性装配。

可提供驱动机构来驱动中间连接构件。驱动机构可能相对较小并且廉价，因为它仅需要克服最大抗扭力，尤其与根据WO2009/141351所需的相对重的提升装置相比。

而且，能够实现相对容易的制造，并且中间连接构件在浮筒上的实验性装配可以在将中间连接件整合到转塔中之前在岸上在工场内或干船坞内以相对低的成本实现。通过这种方式，还减少或避免了现有技术中公知的复杂结构的昂贵的重型起重。

而且，这种结构及其简化的支承配置的整合允许通过中间连接构件精确地设置转塔结构与系泊浮筒的同心，而该同心在已知系统上是仅通过昂贵的匹配实现的。通过将中间连接构件与转塔结构分开建造，给出了其在系泊浮筒顶部的实验性装配并且确保中间连接构件与相关的锁定系统相对于系泊浮筒的正确对中的可能性。一旦中间连接构件和系泊浮筒相对于彼此被调节，中间连接构件被置于转塔结构内。通过使中间连接构件相对于转塔结构对中，确保系泊浮筒相对于转塔结构的正确对中。中间连接构件最后通过在支撑支承垫位置处插入一些可调节的缓冲件或灌入聚合物或聚合树脂而保持在其对中位置。

另一个优点是，浮筒锁定装置的数量可容易地被改变，即，仅需要更换中间连接构件而不需要调整整个转塔结构的设计。

附图说明

参考附图仅通过示例描述实施方式，在附图中相应的参考标号表示相应的部件，其中

图1A示出了设置在船上的转塔系泊系统的示意图；

图1B示出了图1A中的所选部分的放大视图；以及

图2示出了设置在船上的转塔系泊系统的另一实施方式的示意性视图。

具体实施方式

图1a-b和图2示出了设置在船2上的转塔系泊系统1的示意图，船2可以是浮式采油单元（FPU）和浮式采油储存与卸油（FPSO）单元或浮式储油与卸油（FSO）单元，转塔系泊系统1包括系泊浮筒和转塔结构。船2包括壳体16，壳体16具有从甲板至底部17的竖向圆柱形开口，该开口形成船井18。

船2包括转塔结构3，其中转塔系泊系统1旋转地悬挂或旋转地支撑在船2的壳体16上。转塔系泊系统1包括转塔结构3和系泊浮筒6，转塔结构3被置于船井18内。

提升装置26被置于转塔结构（3）的平台之一上，包括缆绳19，如图1a-b和图2所示，缆绳19延伸通过设置在系泊浮筒6内的中心轴24，或者可选地，可直接联接至系泊浮筒6的上部（未示出）。

此外，转塔支承系统21连接转塔结构3并且相对于船2与转塔结构3对齐。转塔系泊系统1整个由船2旋转地支撑。转塔系泊系统1可相对于船2旋转以在其连接至系泊浮筒6之后允许船2绕转塔结构3像风向标那样运动或者相对于系泊浮筒6定向转塔结构3，而不需要重定位船2。

此外，转塔结构3包括中间连接构件4。在一个实施方式中，转塔结构3包括用于接纳系泊浮筒6的托座5，但是可选地（未示出）这种托座5可被省略。

在替换实施方式中（未示出），托座5可直接附接至中间连接构件4。系泊浮筒6携带锚固系统27，锚固系统27包括连接至海底23的至少一个锚固腿22。系泊浮筒6可被接纳在与转塔结构3联接的托座5内。

中间连接构件4包括浮筒锁定系统7。浮筒锁定系统7的许多变型（例如，多个液压激活夹具或中央收集连接器）是本领域技术人员所公知的。浮筒锁定系统7在图1a-b和图2中示意性地示出。

转塔结构3包括转塔歧管8，转塔歧管8包括流体输送管，流体输送管可在对齐之后连接至相应的浮筒流体输送管9以在转塔3与系泊浮筒6之间建立流体流路。

中间连接构件4由转塔结构3和转塔歧管8旋转地支撑，使得中间连接构件4可与系泊浮筒6一起（即，在锁定系泊浮筒6之后）相对于转塔结构3旋转，使得转塔歧管管路的流体管路和浮筒流体输送管路能够对齐。

中间连接构件4被定位在转塔结构3与系泊浮筒6（被连接时）之间。在断开系泊浮筒6之后，中间连接构件4仍然附接至转塔结构3。

为了允许中间连接构件4与系泊浮筒6一起相对于转塔结构3旋转，具有至少一个浮筒锁定装置的锁定系统7设置在中间连接构件4上。

如本领域技术人员所理解的，锁定装置可以是任何已知的锁定装置，诸如专利US5529521或专利申请WO0189919中描述的锁定装置。

当系泊浮筒6进入托座5时，由于托座5的圆锥形状及其内部的碰垫11以及由于由提升装置26的重连绞盘缆绳施加的拉力，系泊浮筒6被引导并被预对中到托座5中。一旦锁定装置被激活并且锁定系泊浮筒6，中间连接构件4和系泊浮筒6附接至彼此并且可一起在托座5内相对于转塔结构3旋转。然而，转塔结构3未设置有托座5也是可行的，在这种情况下系泊浮筒直接进入转塔结构3。

中间连接构件4和托座5还可包括碰垫11以吸收系泊浮筒6进入托座5时的冲击。

而且，在图1a-b中，驱动构件15被设置为使中间连接构件4相对于转塔结构3旋转。驱动构件15被设置在中间连接构件4与转塔结构3之间。驱动构件15可以是任何合适类型的电机或机械实施方式，被设置为驱动传动组件并且可包括电机减速器驱动机构或推/拉升降系统。

由沿中间连接构件4的外周设置的圆环20形成的传动组件可包括可由驱动构件15旋转的齿轮或嵌齿轮。齿轮或嵌齿轮与驱动构件15的相应齿部或与设置在驱动构件15上的推/拉升降系统啮合。

转塔结构3还可包括转塔锁定系统25，转塔锁定系统25被设置为在转塔歧管8和浮筒流体管路9的正确和最终对齐发生之后相对于转塔结构3直接锁定中间连接构件4与连接的系泊浮筒6。转塔锁定系统25可包括销系统或者可通过固定或阻塞驱动构件15来实现（见下文）。

在流体管路的对齐和转塔相对于中间连接构件4和连接的浮筒6锁定之后，可在转塔歧管管路与浮筒流体输送管（包括连接至浮筒的立管）之间建立流体输送路径。

在图2中，在船2与转塔结构3之间设置转塔驱动系统28。转塔驱动系统28可用于使转塔结构3相对于船2旋转。根据现有技术，这种转塔驱动系统28可用于在连接之前相对于系泊浮筒6预定向转塔结构3。

图1和图2示出了中间连接构件4由转塔结构3通过合适的支承件12、13、14支撑。

支承件可包括径向支承件12，允许中间连接构件4相对于转塔结构3的旋转运动并且保持中间连接构件4与转塔结构3同心。

支承件还可包括下轴向支承件14以支撑中间连接构件4。轴向支承件14可设置在中间连接构件4的朝下部分与转塔结构3的朝上部分之间。

支承件可包括另一上轴向支承件13以在系泊浮筒6的连接期间限制中间连接构件4的上升。该上升可发生在系泊浮筒6例如由于浪和由于船2起伏运动而以过高的速度进入托座5时，还发生在当浮筒被提升装置26拉向中间连接构件4时的重新连接阶段。另一轴向支承件14可设置在中间连接构件4的朝上部分与转塔结构3的朝下部分之间。

根据替换方式，上轴向支承件13可被结构止动件替换。这可在在中间连接构件4旋转期间不发生上升的情况中或在可接受因上升而旋转中断的情况中实现。

本发明提供了一种转塔系泊系统1，转塔系泊系统1不需要在连接阶段或者至少在将系泊浮筒6锁定在托座5中之前执行浮筒管9相对于转塔歧管8的对齐。对齐可在关键阶段之后即在系泊浮筒6已经经由中间连接构件4被锁定至转塔结构3之后使用转台来执行。

一旦系泊浮筒6完全被拉入转塔结构3的托座5内并且与上碰垫11接触，浮筒锁定系统7被激活，即被关闭，以将系泊浮筒6连接至中间连接构件4。

系泊浮筒6通过锚固索27被锚固至海底23，锚固索27具有一定的抗扭力（刚度），从而向系泊浮筒6提供的一些旋转游隙。转塔结构3经由转塔支承系统21连接至船2并且可通过任何合适的装置锁定至船。转塔结构3具有由主转塔支承件和液压旋转头（未示出）的摩擦形成并由图1a-b和图2中的参考标号A所表示的相对于船2的抗扭力。中间连接构件具有相对于转塔结构3的基于较小摩擦的抗扭力，该抗扭力由图1a-b和图2中的参考标号B（支承件12、13、14）表示。锚固系统27具有由图1和图2中的参考标号C示出的相对于海床的抗扭力（刚度）。

为了在将浮筒6锁定至中间连接构件4之后使图1a-b的实施方式中的转塔歧管8和浮筒管9对齐，驱动构件15被致动以使中间连接构件4和连接的系泊浮筒一起相对于转塔结构3和船2旋转。在这个第一阶段中，中间连接构件4旋转并且转塔结构3因转塔支承系统21的摩擦而不相对于船2旋转。事实上，驱动构件15首先使中间构件4和连接系泊浮筒6相对转塔结构3旋转直到锚固系统27的抗扭力变得高于转塔支承系统21的抗扭力A。

这点可在浮筒6旋转时随着锚固腿27-22的抗扭力增加而形成的一定旋转角之后到达。超过这点，在旋转对齐程序的第二阶段中，通过转塔支承系统21从船悬挂的转塔结构3开始相对于船2和相对于连接构件4与系泊浮筒6的组合旋转。

在对齐程序的两个阶段中，当系泊浮筒6被锁定至中间连接构件4时，中间连接构件4经由支承件12、13、14相对于转塔结构3旋转。以这种方式，转塔结构3中的转塔歧管8和浮筒管9相对于彼此旋转直至对齐。

如果在第一阶段中达到正确的最后对齐，则在到达第二阶段之前停止旋转。现在两个流体管路系统对齐并且浮筒锁定过程可完成，意味着中间连接件4和浮筒6相对于转塔结构3的位置被固定并且可在转塔歧管8与浮筒管9之间建立流路。

根据图2所示的实施方式的替换对齐程序将使转塔结构3和船2相对于彼此对齐。为了使转塔结构3旋转，在转塔结构3与船2之间设置转塔驱动系统28。

为了使转塔歧管8和浮筒管9在将系泊浮筒6锁定至中间连接构件4之后对齐，转塔驱动系统28被致动以使钻塔结构3相对于船2旋转。在第一阶段中，转塔结构3连同中间连接构件4和系泊浮筒6相对于船2旋转。由于中间连接构件4的摩擦，中间连接构件4和连接的系泊浮筒6与转塔结构3一起相对于船2旋转。

在进一步旋转时，锚固系统27的抗扭力C增加，并且在某个点上超越中间连接构件4的支承件的基于摩擦的抗扭力，中间连接构件4与连接的系泊浮筒6不再与转塔结构3一起旋转并且中间连接构件4开始相对于转塔结构3旋转。这点可在依赖于锚固腿22刚度的一定旋转角度之后到达。在对齐程序的第二阶段中，转塔歧管8和浮筒管9相对于彼此旋转并因此可对齐。

参考图2描述的实施方式的优点是当船2接近系泊浮筒6时转塔驱动系统28还可用于粗略地相对于系泊浮筒6预对齐转塔系泊系统。

在完成对齐之后（但是在转塔歧管与浮筒管之间建立流路之前），中间连接构件4可被锁定至转塔结构3以防止任何进一步的旋转。这可在中间连接构件4相对于转塔结构3的支承摩擦不足以防止旋转的情况下进行。此锁定可由合适的转塔锁定系统25实现，转塔锁定系统25例如由安装在转塔结构3中的多个竖向延伸的销形成，多个竖向延伸的销可部分地移动到中间连接构件4或系泊浮筒5的相应凹口或槽中，以直接锁定转塔结构3和系泊浮筒6。

将理解，还能够提供包括驱动构件15和转塔驱动构件28的转塔系泊系统，其中驱动构件15使中间连接构件4相对于转塔结构3旋转，转塔驱动构件28使转塔结构3相对于船2、中间连接构件4和系泊浮筒6旋转。

上面的描述是说明性而非限制性的。因此，对本领域技术人员而言显而易见的是，可对所描述的本发明进行修改而不偏离权利要求的范围。

部件列表

1.可分离转塔系泊系统

2.船

3.转塔结构

4.中间连接构件

5.托座

6.系泊浮筒

7.浮筒锁定系统

8.转塔歧管

9.浮筒流体输送管

10.锁定装置

11.碰垫

12.径向支承件

13.上轴向支承件

14.下轴向支承件

15.驱动构件

16.壳体

17.壳体的底部

18.船井

19.缆绳

20.圆环

21.转塔支承系统

22.锚固腿

23.海床

24.中心轴

25.转塔锁定系统

26.提升装置

27.锚固系统

28.转塔驱动系统

Claims (19)

1.用于船的可分离转塔系泊系统(1)的转塔结构(3)，所述转塔结构(3)被置于所述船的船井(18)内并且经由支承装置被旋转地保持在所述船井内，所述转塔结构(3)能够接纳并连接至系泊浮筒(6)，并且包括用于将所述系泊浮筒(6)锁定至所述转塔结构(3)的浮筒锁定系统(7)，

其中所述转塔结构包括中间连接构件(4)，并且所述浮筒锁定系统(7)被所述中间连接构件(4)支撑，所述中间连接构件(4)旋转地连接至所述转塔结构(3)，并且，其中所述浮筒锁定系统(7)包括用于将所述系泊浮筒(6)锁定至所述中间连接构件(4)的至少一个浮筒锁定装置(10)，所述至少一个浮筒锁定装置设置在所述中间连接构件上。

2.根据权利要求1所述的转塔结构，包括驱动构件(15)，所述驱动构件(15)用于使所述中间连接构件(4)相对于所述转塔结构(3)旋转。

3.根据权利要求1或2所述的转塔结构，包括转塔驱动系统(28)，所述转塔驱动系统(28)用于使所述转塔结构(3)相对于所述船(2)旋转。

4.根据权利要求1或2所述的转塔结构，其中所述中间连接构件(4)与所述转塔结构(3)之间设置有支承构件(12、13、14)。

5.根据权利要求4所述的转塔结构，其中所述支承构件(12、13、14)包括用于使所述中间连接构件(4)相对于所述转塔结构(3)旋转运动的径向支承件(12)。

6.根据权利要求4所述的转塔结构，其中所述支承构件(12、13、14)包括至少一个轴向支承构件(13、14)。

7.根据权利要求1或2所述的转塔结构，其中所述转塔结构(3)设置有用于接纳系泊浮筒(6)的托座(5)。

8.根据权利要求1或2所述的转塔结构，其中所述中间连接构件(4)包括碰垫(11)。

9.根据权利要求1或2所述的转塔结构，其中所述转塔系泊系统(1)包括转塔锁定系统(25)，以相对于所述转塔结构(3)锁定所述系泊浮筒(6)。

10.根据权利要求1或2所述的转塔结构，其中所述转塔结构(3)包括转塔支承系统(21)以从所述船(2)旋转地支撑所述转塔结构(3)。

11.用于船的可分离转塔系泊系统(1)，包括转塔结构和系泊浮筒，

所述转塔结构被置于所述船的船井(18)内并且经由支承装置被旋转地保持在所述船井内，所述转塔结构(3)能够接纳并连接至系泊浮筒(6)，并且包括用于将所述系泊浮筒(6)锁定至所述转塔结构(3)的浮筒锁定系统(7)，

其中所述转塔结构包括中间连接构件(4)，并且所述浮筒锁定系统(7)被所述中间连接构件(4)支撑，所述中间连接构件(4)旋转地连接至所述转塔结构(3)，并且，其中所述浮筒锁定系统(7)包括用于将所述系泊浮筒(6)锁定至所述中间连接构件(4)的至少一个浮筒锁定装置(10)，所述至少一个浮筒锁定装置设置在所述中间连接构件上。

12.船，包括壳体(16)和用于可分离转塔系泊系统(1)的转塔结构，其中所述转塔系泊系统(1)从所述船(2)的所述壳体(16)旋转地悬挂，所述转塔结构是根据权利要求1-10中任一项所述的转塔结构。

13.使用可分离转塔系泊系统(1)将船系泊至系泊浮筒(6)的方法，

所述可分离转塔系泊系统包括转塔结构(3)，所述转塔结构(3)具有用于将所述系泊浮筒(6)锁定至所述转塔结构(3)的浮筒锁定系统(7)，

其中所述转塔结构包括中间连接构件(4)，并且所述浮筒锁定系统(7)被所述中间连接构件(4)支撑，所述中间连接构件(4)旋转地连接至所述转塔结构(3)，并且，其中所述浮筒锁定系统(7)包括用于将所述系泊浮筒(6)锁定至所述中间连接构件(4)的至少一个浮筒锁定装置(10)，所述至少一个浮筒锁定装置设置在所述中间连接构件上，

所述方法包括：

将所述系泊浮筒(6)接纳在所述转塔结构(3)内；

将所述系泊浮筒(6)锁定至所述中间连接构件(4)；

使所述中间连接构件(4)和所述转塔结构(3)相对于彼此旋转。

14.根据权利要求13所述的方法，其中使所述中间连接构件(4)和所述转塔结构(3)相对于彼此旋转的步骤由设置在所述转塔结构(3)与所述中间连接构件(4)之间的驱动构件(15)执行。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的方法，其中使所述中间连接构件(4)和所述转塔结构(3)相对于彼此旋转的步骤包括：

第一阶段，在所述第一阶段中所述中间连接构件(4)旋转并且所述转塔结构(3)相对于所述船(2)保持静止；以及

第二阶段，在所述第二阶段中所述中间连接构件(4)保持静止并且所述转塔结构(3)相对于所述船(2)旋转。

16.根据权利要求13所述的方法，其中使所述中间连接构件(4)和所述转塔结构(3)相对于彼此旋转的步骤由设置在所述转塔结构(3)与所述船(2)之间的转塔驱动系统(28)执行。

17.根据权利要求16所述的方法，其中使所述中间连接构件(4)和所述转塔结构(3)相对于彼此旋转的步骤包括：

第一阶段，在所述第一阶段中所述转塔结构(3)和所述中间连接构件(4)以及所述系泊浮筒(6)相对于所述船(2)旋转；以及

第二阶段，在所述第二阶段中所述转塔结构(3)相对于所述船(2)、所述中间连接构件(4)和所述系泊浮筒(6)旋转。

18.根据权利要求13-14、16-17中任一项所述的方法，包括相对于所述转塔结构(3)锁定所述系泊浮筒(6)和所述中间连接构件(4)的步骤。

19.根据权利要求13-14、16-17中任一项所述的方法，包括：

经由转塔歧管(8)和浮筒管(9)在所述转塔结构(3)与所述系泊浮筒(6)之间建立流路。