CN103210174A

CN103210174A - 一种用于张紧器组合的固定装置

Info

Publication number: CN103210174A
Application number: CN2011800432457A
Authority: CN
Inventors: 科特·安德森; 拉尔夫·拜迪克森; 拉尔斯·包尼尔
Original assignee: Aker MH AS
Current assignee: Mhwirth AS
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-07-17
Also published as: NO336406B1; GB2497689A; BR112013005534A2; US20130195559A1; SG188398A1; NO20111213A1; GB201303282D0; WO2012032104A3; CA2810279A1; WO2012032104A2

Abstract

一种固定装置（20;40），包括一移动框架（23;49），所述移动框架具有一开口（A），所述开口设置为容接并至少部分支撑一设备单元（70）。锁定装置（25a,b;43,44,45,48）设置为选择性锁定所述设备单元的松释并从而控制所述设备单元相对所述装置的横向移动。所述锁定装置包括多个线缆（43,44,45），多个张紧器（53,54,55）和一对可伸展、可收缩的臂（46，47），所述线缆设置为连接至所述设备单元，所述张紧器设置为控制每一线缆中的张力，所述臂设置为运输和导向所述线缆中的至少一个。

Description

一种用于张紧器组合的固定装置

技术领域

本发明涉及用于在移动平台（例如浮在水面上的船舶）上约束和支撑设备的装置。具体来说，本发明涉及权利要求1前序部分所限定的固定装置（seafastening apparatus）。

背景技术

在海上石油行业中，熟知的是在浮动钻台或其他船舶上使用张紧器系统，来在海洋立管中维持一预选的竖直张力，所述海洋立管从所述钻台向下延伸至海底井口。在所述船舶因波浪、水流和风而起伏波动时，所述张紧器系统会试图在所述立管内保持恒定的张力。

一种现有技术已知的张紧器系统称作“直接作用张紧器”（DAT）系统。在钻探船舶的一个典型设置中，DAT系统基本上包括多个气动液压圆柱体，所述多个圆柱体以圆对称方式悬挂在钻台之下、在下甲板之上。所述圆柱体的自由端（下端）连接至一所谓的张紧器环，所述张紧器环可以连接至所述立管。

在所述DAT系统不使用时，即没有连接到所述立管，所述组合“停放”在一离开井中央的位置，在该处其不干扰其他操作，所述操作发生在上面或者通过圆井甲板（moonpool）。但是，由于钻台在波动和涌浪中移动较大，停放的DAT系统中的所述多个圆柱体（以及因此的所述张紧器环）可能会发生不受控的往复摇摆，可能有损坏邻近设备、所述多个圆柱体本身的风险和伤害人员的风险。

现有的固定DAT系统的方式和装置通常采用线缆和绞车设置。但是，已知的系统在连接和启动时笨重且耗时。而且，现有技术的固定系统在所述圆柱体和/或填料箱引入了大的、不理想的力。所述DAT系统的不受控的移动还使得将所述张紧器环到所述立管的连接较困难且可能危险。

在所述张紧器环连接至所述立管且所述DAT系统操作时，DAT系统会有另外的问题：由于所述钻台的运动，从压力源延伸至每个张紧器圆柱体的液压和/或气动软管会以不受控的方式绕着所述圆井甲板摇摆并常常引起损坏。

现有技术包括Curtiss的美国专利申请US2010/0047024A1，其描述了一种在张紧器没有连接至立管时限制海洋钻井平台的立管张紧器的装置。该装置包括一约束锥、一起重机和一张紧元件，所述约束锥设置为与所述立管张紧器的液压圆柱体匹配，所述起重机设置为伸出和收回所述限制锥，所述张紧元件从所述限制锥的一下端延伸，所述张紧元件设置为连接所述立管张紧器的一下端并维持所述限制锥和所述液压圆柱体之间的楔作用。

本发明人提出和实施本发明，以克服这些缺陷并获得进一步的优点。

发明内容

本发明由独立权利要求所陈述和限定，从属权利要求描述了本发明的其他特征。

本发明的目的在于提供一种用于DAT系统或类似设备的固定装置，其安全、可靠、容易组装和拆卸且不会使所述系统受到不必要的负载。

本发明的另一个目的在于提供一种导向装置，用于辅助所述张紧器到所述立管的连接并协助对所述铰链连接的张紧器环的封闭。

本发明的又一个目的在于提供一种在所述DAT系统在所述圆井甲板使用时用于DAT软管的支撑元件。

因此提供一种固定装置，其特征在于，一移动框架和一锁定装置，所述移动框架具有一开口，所述开口设置为容接并至少部分支撑一设备单元，所述锁定装置设置为选择性锁定所述设备单元的松释并从而控制所述设备单元相对所述装置的横向移动。

在一个实施例中，所述锁定装置包括一对锁定臂，所述锁定臂通过致动器可以绕所述框架上的相应接头转动并且设置为在上端和下端之间的区域至少部分绕所述设备单元的周围延伸。

在一个实施例中，所述锁定装置包括多个邻接部分，用于与所述设备单元上的相应邻接元件接触。所述邻接部分有益地包括一弹性、减震和减摩擦材料。

在一个实施例中，所述锁定装置设置为在一相对于所述设备单元的纵轴基本上垂直的平面内旋转。

在一个实施例中，所述装置包括一个或多个支撑装置，用于支撑软管、缆线和从所述设备单元伸出的类似的组件。所述支撑装置有益地可转动地连接至所述框架的第一端并且可以相对所述框架通过致动装置调节高度。在一个实施例中，所述支撑装置包括一弧形支撑盘。

在一个实施例中，所述装置包括多个锁定元件，用于在它们与所述设备单元接合时将所述锁定装置固定到位。

在一个实施例中，所述锁定装置包括多条线缆和多个张紧器，它们设置为连接至所述设备单元，所述张紧器设置为控制每一线缆内的张力。一对可延伸、可收缩的臂设置在所述框架上，每一臂设置为运输和导向所述线缆中的至少一个。

在一个实施例中，所述开口由所述框架内的多个支撑区域限定，所述区域的形状与所述设备单元的相应部分匹配。在一个实施例中，所述装置多个紧固凸耳，用于所述框架和所述设备单元的选定部分之间的连接。

所述装置优选地包括框架移动部件和固定部件，其中所述装置可以在一支撑表面移动并且可以相对所述支撑表面可释放地锁定。所述移动部件优选地包括多个与轨道和驱动单元交互的轮。在一个实施例中，所述装置和所述设备单元设置在一可移动平台上，例如浮在水体上的船舶。

在一个实施例中，所述设备单元包括一直接作用张力器（DAT）单元，其具有多个圆柱体，每一圆柱体通过一相应的上端悬挂在所述装置之上的所述结构，每一圆柱体在一相应的下端连接至一环元件，所述环元件用于连接至一立管或类似物。

附图说明

参考附图并结合对作为非限定实施例的、优选形式的实施例的下述描述，本发明的这些和其他特征会更清楚，附图中：

图1示出了用于根据本发明的装置的主视图，所述装置邻近一钻台上的DAT系统，所述DAT系统与一立管连接；

图2和图3为根据本发明装置的一第一实施例的立体图；

图4为图2和图3所示装置的主视图；

图5为图2和图3所示装置的立体图，其中所述锁定臂处于打开位置；

图6为图2和图3所示装置的平面图，其中所述锁定臂处于关闭位置，围住所述DAT张力器圆柱体；

图7、8和9分别为根据本发明装置的一第二实施例的立体图、主视图和俯视图；

图10、11和12分别为根据本发明装置的一第二实施例的立体图、侧视图和俯视图，其中所述装置通过稳定线缆连接至DAT圆柱体，所述线缆没有绷紧；

图13和14分别为根据本发明装置的一第二实施例的俯视图和侧视图，其中所述装置通过稳定线缆连接至DAT圆柱体，所述线缆已经绷紧；

图15、16和17分别为根据本发明装置的一第二实施例的侧视图、俯视图和立体图，其中所述装置连接至DAT圆柱体，示出了所述伸缩臂已经收回且所述DAT圆柱体锁定到所述装置的状态；

图18为根据本发明装置的主视图，其中处于关闭位置，围绕所述张紧器圆柱体，并处于圆筒甲板一侧的停放（固定）位置；和

图19为类似于图18的主视图，示出处于圆筒甲板另一侧的停放（固定）位置；

具体实施方式

图1示出了部分的钻探船，其本身为现有技术（出于说明本发明的目的，仅示出了相关的部分）。一DAT系统70，包括多个张紧器圆柱体73，所述系统悬挂在钻台8之下、下甲板6内的圆形甲板7之上。所述圆柱体73由一节路器（trip-saver）10悬挂，通过所述节路器所述DAT系统（多个圆柱体）可以在所述下甲板和圆井甲板之上往复移动。以现有技术已知的方式，圆柱体73通过张紧器环72连接至一立管1。在这种设置中，所述DAT系统操作以提供进行钻探时所述立管内要求的张力（示意性示出了转盘9）。附图标记4标记一BOP（防喷器）吊车。

设置在下甲板6上、靠在轨道5上并接近所述圆井甲板7的是所谓的DAT固定推车20；40，即根据本发明的运动控制和限制装置。从船上供应和控制系统（未示出）延伸至每个所述张紧器圆柱体73的液压软管71由所述DAT固定推车上的一支撑元件支撑，支撑方式在下面解释。

第一实施例的描述

现在参考图2-6，示出了一第二实施例，根据本发明的支撑装置20包括一U形框架（或底盘）23，所述框架通过轨道5（见图3）上的多个轮21支撑。所述轨道优选为防喷器/采油树轨道。所述DAT固定推车20通过电机22和齿轮22’自驱动，所述齿轮与所述下甲板内相应的小齿轮（未示出）相互作用。设有可移动的定位销31，用于将所述推车靠着所述甲板上的相应表面（接受器等，未示出）固定在一理想位置。

锁定臂25a、25b设置在由所述U形框架限定的开口“A”的相应侧，限定一夹持或锁定钳口。每一锁定臂通过相应的枢转接头27可枢转地连接到所述框架23，并且可以操作以绕其相应的枢转接头在所述钳口的打开位置（图5）和所述钳口的封闭位置（图2、3、5）之间运动（转动）。所述锁定臂24a、25b的运动由致动器28（例如液压致动器）实施。操作所述DAT固定推车所需的液压线、线缆和控制系统等在此没有公开，这是因为这些物品是现有技术已知的。

每个锁定臂设有一由弹性减震材料制成的保护板26，以防止损坏所述张紧器圆柱体。

每个锁定臂优选设有一机械锁定装置（未示出），在处于所示锁定位置时通过所述机械锁定装置可以将所述锁定臂相对所述框架固定。

线缆、软管等的支撑盘29设置在所述钳口的两侧。每一支撑盘29通过相应的铰链32连接至所述框架并可以通过致动器28调节高度。图4中箭头“R”指示盘运动方向。

图6示出了所述DAT固定推车处于绕所述张紧器圆柱体73的位置。锁定臂25a,25b均处于封闭位置，邻近所述圆柱体73。每一圆柱体优选设有一个或多个保护板74，所述保护板沿所述圆柱体的一部分延伸。在这一位置，所述锁定臂提供对所述张紧器圆柱体的横向支撑，并因此提供对所述DAT系统的有效固定。

第二实施例的描述

现在参考图7-17，示出了一第二实施例，根据本发明的支撑装置40包括一U形框架（或底盘）49，如上面所描述，所述框架通过轨道上的多个轮支撑。所述DAT固定推车40通过电机22和齿轮22’自驱动，所述齿轮与所述下甲板内相应的小齿轮（未示出）相互作用。类似于第一实施例，优选地设有可移动的定位销（未示出），用于将所述推车固定在一理想位置。线缆、软管等的支撑盘29设置在所述钳口的两侧。每一支撑盘29以上述的、类似于第一实施例的方式连接至所述框架。

所述U形框架49有一后支撑区50a和两个侧支撑区50b、c，它们一起限定一开口“A”。每一支撑区域可以设有保护板（未示出）。

臂46、47设置在由所述U形开口A的每一侧，每一臂在一伸展位置（例如见图12）和一收缩位置（例如见图16）之间可以套筒式移动。每一臂包括一在顶部区域的滑轮51和一尾部滑轮52。一第一线缆44从一第一线性张紧器54开始经一尾部滑轮52、穿过右手臂46并经过所述前部滑轮51。类似地，一第二线缆45从一第二线性张紧器55开始经一尾部滑轮52、穿过左手臂47并经过所述前部滑轮51。一第三线缆43从一第三线性张紧器53开始经一尾部滑轮52’进入开口A并靠近所述后支撑区域50a。

多个固定凸耳48设置在所述框架49上并绕着所述开口，每一固定凸耳设置为用于连接所述DAT圆柱体。

图10-12示出了所述DAT固定推车40设置在一对导轨5上并连接至多个DAT圆柱体73。所述多个DAT圆柱体通常由一节路器10悬挂，所述节路器10带有多个小齿轮11，所述多个小齿轮靠在一齿条12上，所述齿条连接至所述钻台8的下侧。图1、11、14、15、18和19中示意性示出了这种节路器设置，但是在其他视图中省略。如图1所示，推车的导轨5设置在下甲板6上。但是，在图7-17中省略了所述甲板结构。在图10-12所示的状态中，所述第一线缆44和所述第二线缆45连接至相应的DAT圆柱体，所述中间的第三线缆43通过一角座或支架56连接至两个最后的DAT圆柱体。每个DAT圆柱体设有一保护圈77，所述线缆也可以连接在所述保护圈上。所述线缆是松弛的，允许DAT运动。在这一状态，所述DAT系统通常通过所述张紧器环72连接至所述立管（未示出），所述DAT圆柱体随所述立管移动（实际上，所述钻台移动，而所述立管和圆柱体连接至所述海床且不移动）。所述DAT固定推车的这种设置通常在准备打开所述张紧器环和从所述立管拆开所述DAT圆柱体时使用。

图13和14示出了所述线缆43、44、45已经（通过所述线性张紧器）绷紧的状态，以保持所述DAT圆柱体静止。所述张紧器环72打开，允许所述推车和DAT系统从所述立管1移开。所述线性张紧器（补偿器）在这一状态是活动的。所述张紧器环随后关闭，所述DAT圆柱体通过所述臂46、47的收缩和所述线缆的进一步拉紧被推进所述开口A。

图15、16和17示出了所述DAT圆柱体完全收缩进入所述DAT固定小车、靠着所述匹配形状的支撑区域50a-c并通过所述凸耳48锁定到所述框架。所述框架上有多个螺丝扣42，它们可以连接至所述多个固定凸耳并阻止所述凸耳的转动。所述臂46、47完全收缩。在这一位置，锁定的DAT固定推车40提供对所述多个张紧器圆柱体的横向支撑并因此提供对所述DAT系统的有效固定。

操作所述DAT固定推车所需的液压线、线缆和控制系统等在此没有公开，这是因为这些物品是现有技术已知的。

图18和19示出了替代的固定位置，即示出所述DAT系统和DAT固定推车20；40处于所述圆井甲板的相应侧的“停放”位置。所述多个张紧器圆柱体收缩。在图18所示的位置，所述多个DAT软管71通过所述支撑盘29支撑。图1也示出了这种软管支撑特征，其中所述盘29提供对所述多个软管71的支撑，甚至在所述DAT连接至所述立管1并在所述立管提供张力时。

所述DAT固定推车还可以在所述DAT系统从“停放”位置（图18或19）（通过所述节路器）移动到所述圆井甲板7（图1）上一操作位置时使用。因此，在这一过程中将所述DAT固定推车连接至所述DAT系统确保所述DAT系统的移位，将所述张紧器环连接至所述立管可以以可控的、安全的方式进行。

Claims

1.一种固定装置（20;40），其特征在于：一移动框架（23;49）和一锁定装置（25a,b;43,44,45,48），所述移动框架具有一开口（A），所述开口设置为容接并至少部分支撑一设备单元（70），所述锁定装置设置为选择性锁定所述设备单元的松释并从而控制所述设备单元相对所述装置的横向移动。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述锁定装置包括一对锁定臂（25a,25b），所述锁定臂通过致动器（28）可以绕所述框架上的相应接头（27）转动并且设置为在上端和下端（72）之间的区域至少部分绕所述设备单元的周围延伸。

3.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述锁定装置（25a,b）设置为在一相对于所述设备单元的纵轴基本上垂直的平面内旋转。

4.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，还包括多个锁定元件，用于在它们与所述设备单元接合时将所述锁定臂（25a,b）固定到位。

5.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述锁定装置包括多个线缆（43,44,45）和多个张紧器（53,54,55），所述线缆设置为连接至所述设备单元，所述张紧器设置为控制每一线缆中的张力。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于，还包括一对可伸展、可收缩的臂（46,47），每一臂设置为运输和导向所述线缆中的至少一个。

7.根据权利要求5或6的装置，其特征在于，所述开口（A）由所述框架内的多个支撑区域（50a-c）限定，所述区域的形状与所述设备单元的相应部分匹配。

8.根据权利要求5-7之一的装置，其特征在于，还包括多个紧固凸耳（48），用于所述框架和所述设备单元的选定部分之间的连接。

9.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，还包括框架移动部件（21,22,22’）和固定部件（31），其中所述装置可以在一支撑表面（6）上移动并且可以相对所述支撑表面可释放地锁定。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于，所述移动部件包括多个与轨道（5）和驱动单元（22,22’）交互的轮（21）。

11.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述装置和所述设备单元设置在一可移动平台上，例如浮在水体上的船舶。

12.根据前述权利要求之一的装置，其特征在于，所述设备单元包括一直接作用张紧器（DAT）单元，其具有多个圆柱体（73），每一圆柱体通过一相应的上端（76）悬挂在所述装置之上的一结构（8），每一圆柱体在一相应的下端连接至一张紧器环（72），所述张紧器环用于连接至一立管（1）或类似物。