CN103518031B - 用于限制悬挂的组件的设备及用于张紧器组件的限制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于限制由海上平台或船只上的结构（8）悬挂的组件（70）的设备（30），包括活动载体（32），该活动载体构造成用于在平台或船只的结构（6）上的可控移动。限制构件（34）经由接头（40、42）可移动地连接至所述载体（32）且该限制构件包括用于与所述组件的至少一个元件（73）抵接的抵接区域（35）。提供了组件锁定装置（38），用于选择性地和可释放地将所述组件的至少一个元件（73）锁定至该限制构件。用于由海上平台或船只上的结构（8）悬挂且延伸至月池（7）的张紧器组件（70）的限制装置包括一对限制设备（30），布置在月池（7）的相对侧上且可通过与相应齿条（3）的相互作用的牵引装置（45）在相应导轨（2）上独立移动。

Description

用于限制悬挂的组件的设备及用于张紧器组件的限制装 置

技术领域

本发明涉及用于在移动平台(诸如水中漂浮的船只)上限制和支撑设备的装置。更具体而言，本发明涉及用于限制由海上平台或船只上的结构悬挂的组件的设备；和用于张紧器组件的限制装置。

背景技术

在海上石油行业中，众所周知，在浮动钻机和其它船只上使用张紧器系统，以便在从钻机延伸并下降到水下井口的海洋立管(marine riser，海底取油管)中保持预先选定的竖直张力。当船只由于海浪、海流和风力摇摆起伏时，张紧器系统将尝试在立管中保持恒定张力。

本领域中已知的一种类型的张紧器系统被称为“直接作用张紧器”(DAT)系统。在钻井船上的典型布置中，DAT系统基本上包括以下甲板上方的圆形对称配置方式悬挂在钻台下面的一些液压气动缸体。缸体的自由(下)端部连接到所谓的张紧环，所述张紧环可连接到伸缩接头，所述接头又连接到海洋立管。

当DAT系统未使用且未连接到伸缩接头时，张紧器组件被“停放”在远离井中心的位置中，采油树侧或BOP侧上，其不干扰在月池上方或穿过月池发生的其它操作。然而，当钻机可在海浪和浪涌中大幅度移动时，停放的DAT系统的缸体(和因此张紧环)很容易不受控制地前后摆动，这具有破坏相邻设备-以及缸体本身的风险-并造成人员伤害。

存在DAT系统装船紧固的方法和装置，通常采用绞线和绞车的布置。然而，已知系统在连接和致动时繁琐且费时。此外，现有技术的装船紧固系统在缸体和/或包装盒上引起不需要的较大力。

DAT系统的不受控制移动也使得将张紧环连接到伸缩接头困难且存在潜在危险。

当张紧环连接到伸缩接头且DAT系统正在运行时，会出现关于DAT系统的另一个问题：由于钻机运动，所以从控制系统延伸且延伸至每个张紧器缸体的液压和/或气动软管都以不受控制的方式在月池中摆动，且经常损坏。

目前技术水平包括US 2010/0047024 A1(Curtiss)，其描述了一种限制海上钻机的立管张紧器的设备且包括：构造成装配在立管张紧器的液压缸体内的限制锥、构造成延伸和缩回限制锥的吊机、和从限制锥的下端延伸的张紧构件，所述张紧构件构造成接合立管张紧器的下端并在限制锥与液压缸体之间保持楔作用。

本发明的发明人已经设计了本发明并使本发明具体化来克服这些缺点并获得其它优点。

发明内容

在下文中阐述了本发明并说明了本发明的各个特征。

本发明的目的是实现用于立管张紧系统或类似设备的限制和装船紧固装置，所述限制和装船紧固装置是安全、可靠、易于组装和拆卸的，并且不会使系统经受不必要的负载。

本发明的另一个目的是提供一种引导装置，其用于帮助将张紧环连接到伸缩接头并有助于关闭铰接的张紧环。

因此，提供了一种用于限制由海上平台或船只上的结构悬挂的组件的设备，所述设备包括活动载体，其被构造成用于平台上船只的结构上的可控移动，其特征在于限制构件，所述限制构件经由接头可移动地连接至载体且其中限制构件包括：用于与组件的至少一个元件抵接的抵接区域；和组件锁定装置，其用于选择性地和可释放地将组件的至少一个元件锁定至限制构件。

在一个实施例中，抵接区域在突出端之间限定限制构件的第一凹部，且第一凹部包括位于中心的第二凹部，所述第二凹部具有与组件的至少一个元件互补的形状。

在一个实施例中，致动器装置连接在载体与限制构件之间并被构造成使得限制构件相对于载体和组件在第一位置与第二位置之间可控制地移动，在所述第一位置中邻接区域的至少一部分与组件的至少一个元件接触，在所述第二位置中邻接区域不与组件接触。

在一个实施例中，接头包括螺栓，所述螺栓延伸通过限制构件并通过载体中的细长狭槽，由此所述限制构件可绕螺栓轴线旋转且可在狭槽纵向方向上移动。

优选地，设备包括：构件锁定装置，用于释放地和选择性地将限制构件锁定至载体；和载体锁定构件，用于释放地和选择性地将载体锁定至结构。

在一个实施例中，载体包括：牵引装置，构造成与结构上的轨道相互作用；和支撑装置，用于与结构相互作用。

在一个实施例中，限制构件包括：板元件，所述板元件由载体可滑动地支撑且可移动地连接至所述载体。

还提供了一种用于张紧器组件的限制装置，所述限制装置由海上平台或船只上的结构悬挂并延伸到月池中，其特征在于根据本发明的一对设备，布置在月池的相对侧上且通过与各自机架相互作用的牵引装置而可在各自导轨上独立地移动。

在一个实施例中，张紧器组件由可滑动地附接至结构的释放回收器悬挂，且所述结构包括钻台的下侧。

每个设备优选都包括用于控制设备在导轨上的运动的运动控制装置。

在一个实施例中，张紧器组件包括多个张紧器缸体，且每个设备的限制构件被构造成用于限制张紧器缸体总数的一半。

在一个实施例中，限制构件是具有凹入的抵接部分的板，所述抵接部分包括弹性材料，其用于抵靠张紧器缸体。

在一个实施例中，张紧器组件是直接作用张紧器(DAT)组件，且每个限制构件包括锁定凸耳，所述锁定凸耳用于与每个相应张紧器缸体上的各自轴环上的相应锁进行选择的和可释放的锁定相互作用。

通过本发明，立管张紧器可被固定并以受控的方式被引导，即使当立管张紧器被连接到海洋立管且立管在张紧器缸体之间向上延伸也如此。也是当缸体没有连接至海洋立管时，本发明的设备和装置将张紧器缸体支撑在半潜式钻机上并使得所述张紧器缸体在半潜式钻机上稳定。本发明提供了当使释放回收器在停放位置与井中心之间滑动时对DAT缸体布置的引导和稳定，并在DAT系统未在使用(未连接到立管)时将DAT缸体固定在任何停放位置处，因此起到了装船紧固的作用。

附图说明

从下面对作为非限制性实例的实施例的优选形式的描述并参考附图，本发明的这些和其它特征将很清楚，其中：

图1是用在钻机上的DAT系统上的根据本发明的装置的实施例的示意性正视图，其中DAT系统连接至张紧环并由释放回收器悬挂；

图2是连接至月池中的DAT系统的根据本发明的装置的实施例的立体图；

图3示出了从上面看到的图2的实施例；

图4至图7是月池中的根据本发明的设备和三个DAT缸体的立体图(在图6和图7中，上部支承板已经被移除以显示板中的枢转点螺栓和滑车中的相应导向狭槽)；

图8示出了与图3的视图类似的视图，不同之处在于其示出了张紧环被打开的模式；

图9是与图1的正视图类似的正视图，不同之处在于移除了下甲板的一部分以示出滑架与下甲板之间的连接；

图10是图9中的区域“A”的放大图；

图11是示出了致动器和因此处于缩回位置中的板的立体图。

具体实施方式

首先参考图1和图2，本发明的装置包括两个类似且独立的滑车30，在所示的实施例中，每一个滑车布置在沿月池7的甲板6上的每根导轨2上。通常被称为底甲板的甲板6位于钻台下面，所述钻台的底侧由参考号8指示。

直接作用张紧(DAT)系统70(在本技术领域是众所周知的)在所示实施例中包括六个缸体73，这六个缸体以三对方式悬挂至钻台8下面的各自释放回收器板(也参见图9)。如本技术领域中众所周知的，释放回收器板是用于使DAT缸体在月池7中的各个位置(诸如采油树停放位置PX、井中心C，和BOP(防喷器)停放位置PB)之间滑动的滑动板。DAT缸体在其较低端部处连接到张紧环72，所述张紧环又可连接到伸缩接头和海洋立管(未示出)。已经从图中省略了用于DAT系统的液压线路和控制线缆，因为这些组件的图示对于描述本发明是没有必要的。

滑车30(在下面也称为DAT稳定滑车或DST)具有与释放回收器的滑动长度相对应的沿月池的移动范围。如下面将描述的那样，每个滑车30可通过与齿条3相互作用的马达和齿轮45(即普通的齿条和小齿轮系统)(参见图5)沿导轨2移动。

现在转向图3至图6、图9和图10，滑车30包括两个关键元件：滑架32和限制或稳定器板34。

滑架32本质上是钢框架，其包括马达和齿轮，该马达和齿轮由参考号45示意地示出，用于驱动与齿条2的相互作用。支柱31经由沿月池边缘的底侧运行的滑动支架47支撑滑车(图4、图9)。滑架包括螺栓44(参见图5、图6)，通过所述螺栓经由甲板上相应的孔(未示出)，滑架可被锁定到甲板6。

限制板34由滑车支撑并经由延伸通过滑架中的狭槽42的枢转螺栓40旋转地连接至所述滑车。如图所示，狭槽42相对于月池侧壁垂直地布置。板34因此可在水平面内绕螺栓轴线旋转。此外，由于枢转螺栓在狭槽42中可移动，板也可平移得远离月池壁以及朝向月池壁。由两个传统的液压致动器36提供板的移动(未示出电源线和控制线)，由此板可延伸以与一个或多个DAT缸体接触(例如，参见图5)，并且板可缩回以使得板不与DAT缸体接触(见图11)。致动器36可彼此独立地操作，因此可将板34布置在倾斜位置中，如图7中所示的。

板34被配有凹入邻接边缘35，其设有吸震衬垫37，用于抵靠DAT缸体，如图所示。抵接边缘的两侧上的突出部33限定了限制板的接合范围，或包封。由于DAT缸体布置在圆圈(最好如图3所示)时，因此三个缸体的组不在一条直线上。因此另一凹部41(参见，例如图7和图11)设置在边缘25中，以便容纳中间缸体。

板34包括多个凸耳38，每个缸体73具有两个凸耳。每个凸耳38经由枢转接头39连接至板(参见图7，其中为了说明目的，凸耳已被移除)，且因此可旋转成经由缸体上的锁77与各自DAT缸体锁定接合。锁77被方便地布置在被夹钳到缸体上的轴环74上。凸耳可通过机械手动操作。当凸耳38与锁77接合时，各自缸体锁定至板34。

板包括螺栓43(参见图5、图6)，通过所述螺栓经由滑架中的相应孔(未示出)，板34可被锁定至滑架32。

当DAT系统将要被装船紧固时，凸耳38连接至缸体上的相应锁77，限制板34经由螺栓43锁定至滑架32，且滑架32经由螺栓44锁定至甲板6。螺栓43、44优选为液压操作的。在装船紧固方式中必须吸收巨大的作用力，因此大量的机械锁是必要的。

使用常规设备(未示出)由远程无线电控制装置和比例阀、开/关阀、液压和电力来提供滑车的操作(例如滑架沿导轨的移动和致动器缸体的移动)。控制单元在图9和图10中示意地示为48。

参考图8，一些半潜式钻机具有双铰接立管张紧环以使得从BOP侧和采油树侧都能打开和连接。这意味着，DST必须能够在从两侧滑动和连接至伸缩接头的过程中稳定DAT系统。

延伸和缩回稳定板34(并且为了使得稳定板在水平面内旋转，如图7中所示)的可能性对于防止DAT缸体由于在DAT系统没有连接至立管时的钻机运动引起的移动和振动是至关重要的。板34还能够在从任一侧打开铰接张紧环的过程中稳定DAT缸体。

图7示出了稳定或引导模式，并示出了板34如何补偿在右侧打开的张紧环(图8)。通过在不均匀的冲程下驱动稳定器板致动器36，稳定板34将围绕枢转点螺栓40倾斜并也在滑架32中的狭槽42中滑动。每个驱动致动器36包括具有单独比例阀和蓄能器的缸体。比例阀被构造成驱动所述缸体并调节其冲程。蓄能器被构造成在该稳定模式过程中从DAT缸体组件吸收移动和冲击。在停放位置之间滑动的过程中的反应力不像装船紧固模式中的那样大，且将由稳定板驱动缸体和蓄能器来处理。

现在将描述如何操作DST的实例。

DST 30可将DAT缸体73从BOP侧(PB)或采油树侧(PX)上的停放位置带到井中心C。由于这些情况是类似的，所以这里仅描述自采油树侧和至采油树侧的处理。

a)连接到来自采油树侧的伸缩接头：

b)断开与来自采油树侧的伸缩接头的连接：

Claims (15)

1.一种用于限制由海上平台或船只上的第二支撑结构悬挂的组件的设备，所述设备包括活动载体，所述活动载体被构造成用于在所述海上平台或船只的第一支撑结构上的可控移动，

其特征在于，限制构件，所述限制构件经由接头能移动地连接至所述活动载体且其中所述限制构件包括：抵接区域，用于与所述组件的至少一个元件抵接；和组件锁定装置，用于选择性地和能释放地将所述组件的至少一个元件锁定至所述限制构件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述抵接区域在突出端之间限定所述限制构件的第一凹部。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一凹部包括位于中心的第二凹部，所述第二凹部具有与所述组件的至少一个元件互补的形状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括致动器装置，所述致动器装置连接在所述活动载体与所述限制构件之间并被构造成用于使所述限制构件相对于所述活动载体和所述组件在第一位置与第二位置之间可控制地移动，在所述第一位置中所述抵接区域的至少一部分与所述组件的至少一个元件接触，在所述第二位置中所述抵接区域不与所述组件接触。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述接头包括螺栓，所述螺栓延伸通过所述限制构件并通过所述活动载体中的细长狭槽，由此所述限制构件能绕螺栓轴线旋转且能在狭槽纵向方向上移动。

6.根据权利要求1或2所述的设备，还包括构件锁定装置，所述构件锁定装置用于能释放地和选择性地将所述限制构件锁定至所述活动载体。

7.根据权利要求1或2所述的设备，还包括载体锁定装置，所述载体锁定装置用于能释放地和选择性地将所述活动载体锁定至所述第一支撑结构。

8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述活动载体包括：牵引装置，所述牵引装置被构造成与所述第一支撑结构上的轨道相互作用；和支撑装置，所述支撑装置用于与所述第一支撑结构相互作用。

9.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述限制构件包括板元件，所述板元件由所述活动载体能滑动地支撑且能移动地连接至所述活动载体。

10.一种用于张紧器组件的限制装置，所述限制装置由海上平台或船只上的第二支撑结构悬挂并延伸到月池中，其特征在于，一对根据权利要求1至9中任一项所述的设备布置在所述月池的相对侧上且通过与相应齿条相互作用的牵引装置在相应导轨上能够独立地移动。

11.根据权利要求10所述的限制装置，其中，所述张紧器组件由能滑动地附接至所述第二支撑结构的释放回收器悬挂，且所述第二支撑结构包括钻台的下侧。

12.根据权利要求10或11所述的限制装置，其中，每个所述设备都包括用于控制所述设备在所述导轨上的运动的运动控制装置。

13.根据权利要求10或11所述的限制装置，其中，所述张紧器组件包括多个张紧器缸体，且每个设备的限制构件被构造成用于限制所述张紧器缸体总数的一半。

14.根据权利要求13所述的限制装置，其中，所述限制构件是具有凹入的抵接区域的板，所述抵接区域包括弹性材料，所述弹性材料用于抵靠所述张紧器缸体。

15.根据权利要求13所述的限制装置，其中，所述张紧器组件是直接作用张紧器组件，且每个限制构件包括锁定凸耳，所述锁定凸耳用于与每个相应张紧器缸体上的相应轴环上的相应锁的选择性的和能释放的锁定相互作用。