CN103842609A - 用于海上石油平台的隔水管张紧器系统和石油生产方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种隔水管张紧器系统(100)及其制造方法。在水下石油生产领域中，石油钻井和海上平台重型结构用于从海床抽取石油。这些重型结构使用隔水管张紧器系统。本发明提供一种弹性轴承隔水管张紧器系统，该系统抗腐蚀并不需要润滑。弹性轴承使用了非弹性垫片(118)与接合在轴承部件(112、114)之间的弹性体材料(116)的组合，该轴承部件能够连接在隔水管张紧器上。
Description
交叉引用
本申请要求2011年10月7日提交的美国临时专利申请No.61/544,834的优先权，并以参考的方式将该美国临时专利申请并入本文。
技术领域
本发明涉及石油生产的领域。本发明涉及水下石油生产以及石油钻井和海上平台的领域。更具体地，本发明涉及隔水管张紧器系统的领域。
背景技术
需要一种可经济地制造、性能良好且使用寿命长的隔水管张紧器系统。需要一种改进的隔水管张紧器系统和经济地制造隔水管张紧器系统的方法。需要一种耐用的隔水管张紧器系统及其制造方法。需要一种经济的高性能隔水管张紧器系统轴承以及用于制造高性能隔水管张紧器系统轴承的方法。
发明内容
在一个实施例中，本发明包括制造隔水管张紧器系统的方法。该方法优选包括提供液压缸，该液压缸用于在隔水管上施加作用力。隔水管优选为用于从水下钻出和/或抽取石油产品的流体导管。液压缸优选具有第一隔水管端和远侧的第二基座端。该方法优选包括提供液压缸隔水管轴承，该液压缸隔水管轴承具有第一隔水管侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件。第一隔水管侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起。成型固化弹性体中间体含有多个非弹性体间置垫片，并且成型固化弹性体中间体接合在非弹性体间置垫片之间。成型固化弹性体中间体具有位于第一隔水管侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面以及位于远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面。该方法包括提供液压缸基座轴承，该液压缸基座轴承具有第一基座侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件。第一基座侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助第二成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起。第二成型固化弹性体中间体含有多个非弹性体间置垫片，并且第二成型固化弹性体中间体接合在非弹性体间置垫片之间。第二成型固化弹性体中间体具有位于第一基座侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第一接合表面以及位于远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第二接合表面。该方法包括在液压缸与隔水管之间设置液压缸隔水管轴承，并且第一隔水管侧非弹性轴承部件靠近隔水管，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件靠近隔水管张紧器系统液压缸。该方法包括在液压缸与平台基座之间设置液压缸基座轴承，并且第一基座侧非弹性轴承部件靠近平台基座，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件靠近液压缸，其中利用液压缸基座轴承和液压缸隔水管轴承在隔水管与平台基座之间施加作用力。
在一个实施例中，本发明包括隔水管张紧器系统。隔水管张紧器系统优选包括液压缸，该液压缸用于从平台基座向隔水管施加作用力。隔水管优选为用于从水下钻出和/或抽取石油产品的流体导管。液压缸优选具有第一隔水管端和远侧的第二基座端。隔水管张紧器系统优选包括液压缸隔水管轴承，该液压缸隔水管轴承具有第一隔水管侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件。第一隔水管侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助含有多个非弹性体间置垫片的成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起。成型固化弹性体中间体接合在非弹性体间置垫片之间并具有位于第一隔水管侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面以及位于远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面。隔水管张紧器系统具有液压缸基座轴承，该液压缸基座轴承具有第一基座侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件。第一基座侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助含有多个非弹性体间置垫片的第二成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起。第二成型固化弹性体中间体接合在非弹性体间置垫片之间并具有位于第一基座侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第一接合表面以及位于远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第二接合表面。液压缸隔水管轴承将液压缸与隔水管相连，第一隔水管侧非弹性轴承部件连接至隔水管，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件固定至液压缸。液压缸基座轴承将液压缸与平台基座相连，第一基座侧非弹性轴承部件连接至平台基座，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件固定至液压缸。其中，利用液压缸基座轴承和液压缸隔水管轴承在相连的隔水管与平台基座之间施加作用力。
在一个实施例中，本发明具有液压缸轴承。液压缸轴承优选将张紧力从液压缸传递至隔水管。液压缸轴承具有第一侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件。第一侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助含有多个非弹性体间置垫片的成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起。成型固化弹性体中间体接合在非弹性体间置垫片之间并具有位于第一侧非弹性轴承部件附近的轴承弹性体第一接合表面以及位于远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的轴承弹性体第二接合表面。液压缸轴承优选在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度，其中液压缸轴承阻止在隔水管张紧器液压缸的液压缸流体密封件上施加液压缸轴承翘起矩。
在一个实施例中，本发明包括制造液压缸轴承的方法。该方法包括提供第一侧非弹性轴承部件。该方法包括提供第二液压缸侧非弹性轴承部件。该方法包括提供多个非弹性体间置垫片。该方法包括将第一侧非弹性轴承部件、第二液压缸侧非弹性轴承部件以及非弹性体间置垫片设置在模具中，并且非弹性体间置垫片定向为处于第一侧非弹性轴承部件的第一接合表面与第二液压缸侧非弹性轴承部件的远侧的第二接合表面之间。该方法包括将弹性体与第一侧非弹性轴承部件的第一接合表面、第二液压缸侧非弹性轴承部件的远侧的第二接合表面以及定向的非弹性体间置垫片接合，从而使液压缸轴承相对于第二液压缸侧非弹性轴承部件在第一侧非弹性轴承部件的操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。
应当理解的是，前面的总说明和下面的详细说明均为了解释本发明，并且旨在提供概论和框架以便与理解本发明要保护的本质和特征。提供所包含的附图便于对本发明的进一步理解，并且与说明书合并而构成说明书的一部分。附图示出了本发明的多种实施例，并且与说明书一同用于解释本发明的原理和操作。
附图说明
图1示出了带有平台的海上石油钻井井场，该平台具有隔水管张紧器系统。
图2至图2A示出了隔水管张紧器系统和利用液压缸以及轴承制造该系统的方法。
图3至图3A示出了隔水管张紧器系统和利用液压缸以及轴承制造该系统的方法。
图4示出了隔水管张紧器系统轴承。
图5示出了隔水管张紧器系统轴承。
图6示出了制造隔水管张紧器系统轴承的方法。
图7示出了隔水管张紧器系统轴承。
图8示出了隔水管张紧器系统轴承。
图9示出了隔水管张紧器系统轴承。
图10示出了带有弹性中间体的隔水管张紧器系统轴承。
图11示出了制造隔水管张紧器系统轴承的方法。
图12示出了隔水管张紧器系统轴承。
具体实施方式
将在下面的具体说明中阐述本发明的其它特征和优势，本领域的技术人员从该说明中显然容易理解到上述特征和优势的一部分，或者易于通过对包括随后的具体说明书和权利要求书以及附图在内的本发明进行实践而认识到这些特征和优势。
将对本发明的优选实施方式进行具体描述，在附图中示出了优选实施方式的实例。
图1示出了在海上位置进行石油生产（例如平台位于水面上方而石油钻井钻入水下地底）而使用的张力腿平台。图1示出了用于生产石油的平台基座10。优选地，通过多条系泊缆12将平台基座10固定在海床11上。多条隔水管14在型板（template）16中的各个钻井与平台基座10的甲板基座18之间延伸。隔水管14与平台基座10柔性地连接，以允许由平台基座10的波动和隔水管14从海床11升起而导致的隔水管14与平台基座10之间的相对运动。图2示出了隔水管14的顶部22，下端24带有螺纹而以常规方式与隔水管接头连接。
隔水管14上的颈圈张紧器环40用于连接隔水管张紧器38。隔水管张紧器系统100的隔水管张紧器38优选为这样的隔水管张紧器38：其包括容纳工作流体（例如气体和/或液体）的液压缸102，并且在平台基座10的可移动基座与隔水管14之间施加力。
优选地，在隔水管张紧器系统100中，液压缸102借助弹性轴承110与甲板基座18相连，并且当液压缸102的臂37伸出和缩回以保持隔水管14上的张力均匀时，在液压缸102与甲板基座18之间产生运动。臂37的端部与张紧器环40也借助弹性轴承110相连，以允许隔水管张紧器38与张紧器环40之间运动。
无论甲板基座18的相对运动如何，借助弹性轴承110和隔水管14的张紧器环40起作用的隔水管张紧器38在隔水管14上产生连续的向上张力。对隔水管14施加的连续向上张力消除了损害隔水管14的弯曲、压折等风险。
在本发明的一个实施例中包括制造隔水管张紧器系统100的方法。该方法优选包括设置液压缸102，该液压缸102用于在隔水管14上施加作用力。隔水管14优选为用于从水下钻出和/或抽取石油产品的流体导管。液压缸102优选具有第一隔水管端102a和远侧的第二基座端102b。该方法优选包括在隔水管张紧器系统100上设置液压缸隔水管轴承110a，该液压缸隔水管轴承110a具有第一隔水管侧非弹性轴承部件112a和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a。优选地，第一隔水管侧非弹性轴承部件112a和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a借助含有多个非弹性体间置（interleaved）垫片118的成型固化弹性体中间体116而硫化成型接合在一起，并且成型固化弹性体中间体116接合在非弹性体间置垫片118之间。成型固化弹性体中间体116优选具有与第一隔水管侧非弹性轴承部件112a相接的液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面120a以及与远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a相接的液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面122a。
该方法优选包括在隔水管张紧器系统100上设置液压缸基座轴承110b。液压缸基座轴承110b具有第一基座侧非弹性轴承部件112b和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114b。第一基座侧非弹性轴承部件112b和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114b借助含有多个非弹性体间置垫片118的第二成型固化弹性体中间体116而硫化成型接合在一起。第二成型固化弹性体中间体116接合在非弹性体间置垫片118之间。第二成型固化弹性体中间体116具有与第一基座侧非弹性轴承部件112b相接的液压缸基座轴承弹性体第一接合表面120b以及与远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114b相接的液压缸基座轴承弹性体第二接合表面122b。
该方法优选包括在液压缸102与隔水管14之间设置液压缸隔水管轴承110a，并且第一隔水管侧非弹性轴承部件112a靠近隔水管14，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a靠近液压缸102。该方法优选包括在液压缸102与平台基座10之间设置液压缸基座轴承110b，并且第一基座侧非弹性轴承部件112b靠近平台基座10，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114b靠近液压缸102，其中借助液压缸基座轴承110b和液压缸隔水管轴承110a在隔水管14与平台基座10之间施加作用力。
优选地，液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面120a具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面122a具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸基座轴承弹性体第一接合表面120b具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸基座轴承弹性体第二接合表面122b具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸102具有液压缸流体密封件124，该液压缸流体密封件124用于在第一液压缸部件102a与第二液压缸部件102b相对运动时将工作流体保持在液压缸102内，并且液压缸流体密封件124具有最大液压缸流体密封件124操作矩（SOM）。最大液压缸流体密封件124SOM是在隔水管张紧器系统100工作期间液压缸流体密封件124能够持续工作而不受损的情况下能够施加在液压缸流体密封件124上的最大工作矩。
优选地，液压缸隔水管轴承110a具有液压缸隔水管轴承翘起矩（cocking moment）（RBCM），其中液压缸隔水管轴承110a阻止施加与液压缸流体密封件124的最大液压缸流体密封件124SOM相近的液压缸RBCM。优选地，在液压缸102和弹性轴承110的工作和使用过程中，液压缸RBCM显著小于最大液压缸流体密封件124SOM并且不超过或接近SOM。优选地，RBCM的值小于SOM，其中RBCM的范围在约0.5SOM到0.1SOM之间。优选地，RBCM＜0.5SOM，RBCM＜0.35SOM，RBCM＜0.21SOM，或者RBCM＜0.13SOM。然而，更优选的是，RBCM≤0.1SOM。优选地，弹性轴承110在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。
优选地，液压缸基座轴承110b具有液压缸基座轴承110b翘起矩（FBCM），其中液压缸基座轴承110b阻止施加与液压缸流体密封件124的最大液压缸流体密封件124SOM相近的液压缸基座轴承110b翘起矩FBCM。优选地，在液压缸102和弹性轴承110的工作和使用过程中，液压缸基座轴承110b FBCM显著小于最大液压缸流体密封件124SOM并且不超过或接近SOM。优选地，FBCM的值小于SOM，其中FBCM的范围在约0.5SOM到0.1SOM之间。优选地，FBCM＜0.5SOM，FBCM＜0.35SOM，FBCM＜0.21SOM，或者FBCM＜0.13SOM。然而，更优选的是，FBCM≤0.1SOM。优选地，弹性轴承110在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。
优选地，液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRFS并大于RCRSS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCRSS的小半径球面壳段。图2示出了隔水管张紧器系统100具有轴承110，轴承110的液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。图4示出了轴承110具有中央孔130，并且中央孔130贯穿轴承部件112a、弹性体116、非弹性体间置垫片118和轴承部件114a，从而当隔水管14被液压缸102向上拉动以维持隔水管张力时，如图2所示经由液压缸102与轴承部件114a的相连提供位移（reach）。
优选地，液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＜RCRSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRSS并大于RCRFS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCRFS的小半径球面壳段。图3示出了隔水管张紧器系统100具有轴承110，轴承110的液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＜RCRSS。图5示出了轴承110不具有中央孔130，并且当隔水管14被液压缸102向上拉动以维持隔水管张力时，如图3所示不经由液压缸102与轴承部件114a的相连提供位移。
优选地，液压缸基座轴承110b弹性体第一接合表面120b具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而液压缸基座轴承110b弹性体第二接合表面122b具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＞RCFSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCFFS并大于RCFSS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCFSS的小半径球面壳段。图2示出了隔水管张紧器系统100具有轴承110，轴承110的液压缸隔水管轴承110b弹性体第一接合表面120b具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而液压缸隔水管轴承110b弹性体第二接合表面122b具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＞RCFSS。
优选地，液压缸基座轴承110b弹性体第一接合表面120b具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而液压缸基座轴承110b弹性体第二接合表面122b具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCFSS并大于RCFFS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCFFS的小半径球面壳段。图3示出了轴承110的液压缸基座轴承110b弹性体第一接合表面120b具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而液压缸基座轴承110b弹性体第二接合表面122b具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS，并且液压缸102向上推动隔水管14。
在一个实施例中，本发明包括隔水管张紧器系统100。隔水管张紧器系统100优选包括液压缸102，该液压缸102用于从平台基座10向隔水管14施加作用力。隔水管14优选为用于从水下钻出和/或抽取石油产品的流体导管。液压缸102优选具有第一隔水管端102a和远侧的第二基座端102b。隔水管张紧器系统100优选包括液压缸隔水管轴承110a，该液压缸隔水管轴承110a具有第一隔水管侧非弹性轴承部件112a和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a，第一隔水管侧非弹性轴承部件112a和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a借助含有多个非弹性体间置垫片118的成型固化弹性体中间体116而硫化成型接合在一起，并且成型固化弹性体中间体116接合在非弹性体间置垫片118之间并具有与第一隔水管侧非弹性轴承部件相接的液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a以及与远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件相接的液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a。
在该实施例中，隔水管张紧器系统100优选具有液压缸基座轴承110b，该液压缸基座轴承110b具有第一基座侧非弹性轴承部件112b和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114b，第一基座侧非弹性轴承部件112b和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114b借助含有多个非弹性体间置垫片118的第二成型固化弹性体中间体116而硫化成型接合在一起，并且第二成型固化弹性体中间体116接合在非弹性体间置垫片118之间并具有与第一基座侧非弹性轴承部件相接的液压缸基座轴承110b弹性体第一接合表面120b以及与远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件相接的液压缸基座轴承110b弹性体第二接合表面122b。
液压缸隔水管轴承110将液压缸102与隔水管14相连，第一隔水管侧非弹性轴承部件连接至隔水管14，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件固定至液压缸102。液压缸基座轴承110将液压缸102与平台基座10相连，第一基座侧非弹性轴承部件112b连接至平台基座10，而远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件固定至液压缸102，其中通过液压缸基座轴承110b和液压缸隔水管轴承110a在隔水管14与平台基座10之间施加作用力。
优选地，液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸基座轴承110b弹性体第一接合表面120b具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸基座轴承110b弹性体第二接合表面122b具有球面壳段接合表面。
优选地，液压缸102具有液压缸流体密封件124，该液压缸流体密封件124用于在第一液压缸部件102a与第二液压缸部件102b相对运动时将流体保持在液压缸102内，并且液压缸流体密封件124具有最大液压缸流体密封件124操作矩（SOM）。如上所述，最大液压缸流体密封件124SOM是在隔水管张紧器系统100工作期间能够施加在液压缸流体密封件124上的最大工作矩。
优选地，液压缸隔水管轴承110a具有液压缸隔水管轴承110a翘起矩（RBCM），其中液压缸隔水管轴承110a阻止施加与液压缸流体密封件124的最大液压缸流体密封件124SOM相近的液压缸隔水管轴承110a RBCM。优选地，在液压缸102和弹性轴承110的工作和使用过程中，液压缸隔水管轴承110a RBCM显著小于最大液压缸流体密封件124SOM并且不超过或接近SOM。优选地，RBCM的值小于SOM，其中RBCM的范围在约0.5SOM到0.1SOM之间。优选地，RBCM＜0.5SOM，RBCM＜0.35SOM，RBCM＜0.21SOM，或者RBCM＜0.13SOM。然而，最优选的是，RBCM≤0.1SOM。优选地，弹性轴承110在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。
优选地，液压缸基座轴承110b具有液压缸基座轴承110b翘起矩（FBCM），其中液压缸基座轴承110b阻止施加与液压缸流体密封件124的最大液压缸流体密封件124工作矩（SOM）相近的液压缸基座轴承110b FBCM。优选地，在液压缸102和轴承110的工作和使用过程中，液压缸基座轴承110b FBCM显著小于SOM并且不超过或接近SOM。优选地，FBCM的值小于SOM，其中FBCM的范围在约0.5SOM到0.1SOM之间。优选地，FBCM＜0.5SOM，FBCM＜0.35SOM，FBCM＜0.21SOM，或者FBCM＜0.13SOM。然而，最优选的是，FBCM≤0.1SOM。优选地，轴承110在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。
优选地，液压缸隔水管轴承110a弹性体第一接合表面120a具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而液压缸隔水管轴承110a弹性体第二接合表面122a具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRFS并大于RCRSS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCRSS的小半径球面壳段。
优选地，液压缸基座轴承110b弹性体第一接合表面120b具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而液压缸基座轴承110b弹性体第二接合表面122b具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＞RCFSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCFFS并大于RCFSS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCFSS的小半径球面壳段。
在一个实施例中，本发明具有弹性轴承110。弹性轴承110优选将张紧力从液压缸102传递至隔水管14，优选地隔水管14具有用于从水下钻出和/或抽取石油产品的流体导管。弹性轴承110优选具有第一侧非弹性轴承部件112a、112b和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b，第一侧非弹性轴承部件112a、112b和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b借助含有多个非弹性体间置垫片118的成型固化弹性体中间体116而硫化成型接合在一起，并且成型固化弹性体中间体116接合在非弹性体间置垫片118之间并具有与第一侧非弹性轴承部件112a、112b相接的轴承弹性体第一接合表面120a、120b以及与远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b相接的轴承弹性体第二接合表面122a、122b。弹性轴承110优选在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度，其中弹性轴承110阻止在液压缸102的液压缸流体密封件124上施加弹性轴承翘起矩。
优选地，弹性轴承110弹性体第一接合表面120a、120b具有球面壳段接合表面。
优选地，弹性体第二接合表面122a、122b具有球面壳段接合表面。
弹性轴承110配合液压缸102使用。优选地，液压缸流体密封件124在第一液压缸部件102a与第二液压缸部件102b相对运动时将流体保持在液压缸102内，并且液压缸流体密封件124具有最大液压缸流体密封件操作矩（SOM）。如上所述，最大液压缸流体密封件124SOM是在隔水管张紧器系统100工作期间能够施加在液压缸流体密封件124上的最大工作矩。弹性轴承110a具有禁用的弹性轴承110翘起矩（RBCM）。在这种情况下，RBCM的值优选小于SOM，其中RBCM的范围在约0.35SOM到0.1SOM之间。优选地，RBCM＜0.35SOM，RBCM＜0.21SOM，或者RBCM＜0.13SOM。然而，最优选的是，RBCM≤0.1SOM。
优选地，轴承弹性体第一接合表面120a、120b具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而轴承弹性体第二接合表面122a、122b具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRFS并大于RCRSS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCRSS的小半径球面壳段。
优选地，轴承弹性体第一接合表面120a、120b具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而轴承弹性体第二接合表面122a、122b具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＜RCRSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRSS并大于RCRFS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCRFS的小半径球面壳段。
在一个实施例中，本发明包括制造弹性轴承110的方法。该方法优选包括设置第一侧非弹性轴承部件112a、112b。该方法优选包括设置第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b。该方法优选包括设置多个非弹性体间置垫片118。该方法优选包括将第一侧非弹性轴承部件112a、112b，第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b以及非弹性体间置垫片118设置在模具140中，并且非弹性体间置垫片118取向为处于第一侧非弹性轴承部件112a、112b的轴承弹性体第一接合表面120a、120b与第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b的远侧的第二接合表面122a、122b之间。该方法优选包括将弹性体116与第一侧非弹性轴承部件112a、112b的轴承弹性体第一接合表面120a、120b，第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b的远侧的第二接合表面122a、122b以及定向的非弹性体间置垫片118接合，从而使弹性轴承110相对于第二液压缸侧非弹性轴承部件114a、114b在第一侧非弹性轴承部件112a、112b的操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。优选地，模具140包括浇注口142，以向与轴承110的非弹性部件接合的弹性体116施加弹性成型压力，并且对弹性体模具和弹性体施加硫化热，以使弹性轴承110具有含有定向的非弹性体间置垫片118的硫化成型接合的弹性体中间体116。
优选地，弹性轴承第一接合表面120a、120b具有球面壳段接合表面。
优选地，弹性第二接合表面122a、122b具有球面壳段接合表面。
优选地，轴承110配合液压缸102使用，并且隔水管张紧器液压缸流体密封件124在第一液压缸部件102’与第二液压缸部件102’’相对运动时将流体保持在液压缸102内，并且液压缸流体密封件124具有最大液压缸流体密封件操作矩（SOM）。如上所述，最大液压缸流体密封件124SOM是在隔水管张紧器系统100工作期间能够施加在液压缸流体密封件124上的最大工作矩。弹性轴承110a具有禁用的轴承翘起矩RBCM。在这种情况下，RBCM的值优选小于SOM，其中RBCM的范围在约0.35SOM到0.1SOM之间。优选地，RBCM＜0.35SOM，RBCM＜0.21SOM，或者RBCM＜0.13SOM。然而，最优选的是，RBCM≤0.1SOM。
优选地，轴承第一接合表面120a具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而轴承第二接合表面122a具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRFS并大于RCRSS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCRSS的小半径球面壳段。
优选地，轴承第一接合表面120b具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而轴承第二接合表面122b具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS。优选地，非弹性体间置垫片118从半径小于RCRSS并大于RCRFS的大半径球面壳段进展为半径小于大半径球面壳段半径并大于RCFFS的小半径球面壳段。
图1示出了隔水管张紧器系统100，其中平台处于水底上方并使用隔水管张紧器系统100。图2-2A示出了隔水管张紧器系统100，其中液压缸102利用隔水管张紧器系统100向上拉动隔水管14。图3-3A示出了隔水管张紧器系统100，其中液压缸102利用隔水管张紧器系统100向上拉动隔水管14。图4示出了带有中央孔的隔水管张紧器系统轴承110。图5示出了隔水管张紧器系统轴承110。图6示出了图5中所示的隔水管张紧器系统轴承110的成型方法。图7示出了隔水管张紧器系统轴承110沿横截面A-A的视图，以及隔水管张紧器系统轴承110提供的受控翘起动作。图8示出了带有两个定向的非弹性体接合垫片118的隔水管张紧器系统轴承110。图9示出了隔水管张紧器系统轴承。图10示出了诸如图9中所示的隔水管张紧器系统轴承110的截面。在图10中，非弹性轴承部件具有用于成型转移弹性体116的弹性体成型浇注口通道145。图11示出了利用与成型浇注口142连通的弹性体成型浇注口通道145来成型例如图10中所示的隔水管张紧器系统轴承110。图12示出了具有长期使用寿命并同时利用禁用翘起刚度阻止对液压缸密封件124产生侧负载的隔水管张紧器系统轴承110。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本发明可有多种改型和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的改型和变型，只要它们落入所附权利要求书及其等同内容的范围内即可。权利要求书中的不同术语或词语的范围可以由相同或不同的结构和步骤来实现。
Claims (36)
1.一种制造隔水管张紧器系统的方法，所述方法包括：
提供液压缸，所述液压缸用于在隔水管上施加作用力，所述液压缸具有第一隔水管端和远侧的第二基座端；
提供液压缸隔水管轴承，所述液压缸隔水管轴承具有第一隔水管侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件，所述第一隔水管侧非弹性轴承部件和所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起，所述成型固化弹性体中间体含有多个非弹性体间置垫片并且所述成型固化弹性体中间体接合在所述非弹性体间置垫片之间，所述成型固化弹性体中间体具有位于所述第一隔水管侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面以及位于所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面；
提供液压缸基座轴承，所述液压缸基座轴承具有第一基座侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件，所述第一基座侧非弹性轴承部件和所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助第二成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起，所述第二成型固化弹性体中间体含有多个非弹性体间置垫片并且所述第二成型固化弹性体中间体接合在所述非弹性体间置垫片之间，所述第二成型固化弹性体中间体具有位于所述第一基座侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第一接合表面以及位于所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第二接合表面；
将所述液压缸隔水管轴承设置在所述液压缸与所述隔水管之间，并且所述第一隔水管侧非弹性轴承部件靠近所述隔水管，而所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件靠近所述液压缸；以及
将所述液压缸基座轴承设置在所述液压缸与平台基座之间，并且所述第一基座侧非弹性轴承部件靠近所述平台基座，而所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件靠近所述液压缸，其中利用所述液压缸基座轴承和所述液压缸隔水管轴承在所述隔水管与所述平台基座之间施加作用力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面具有球面壳段接合表面。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面具有球面壳段接合表面。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第一接合表面具有球面壳段接合表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第二接合表面具有球面壳段接合表面。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸具有液压缸流体密封件，所述液压缸流体密封件用于在第一液压缸部件与第二液压缸部件相对运动时将流体保持在所述液压缸内，并且所述液压缸流体密封件具有最大液压缸流体密封件操作矩（SOM）。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述液压缸隔水管轴承具有液压缸隔水管轴承翘起矩，所述液压缸隔水管轴承阻止施加与所述液压缸流体密封件的最大液压缸流体密封件SOM相近的液压缸隔水管轴承翘起矩。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述液压缸基座轴承具有液压缸基座轴承翘起矩，所述液压缸基座轴承不允许施加与所述液压缸流体密封件的最大液压缸流体密封件SOM相近的液压缸基座轴承翘起矩。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＜RCRSS。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸基座轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＞RCFSS。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸基座轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS。
13.一种隔水管张紧器系统，所述隔水管张紧器系统包括：
液压缸，所述液压缸用于从平台基座向隔水管施加作用力；所述液压缸具有第一隔水管端和远侧的第二基座端；
液压缸隔水管轴承，所述液压缸隔水管轴承具有第一隔水管侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件，所述第一隔水管侧非弹性轴承部件和所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助含有多个非弹性体间置垫片的成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起，所述成型固化弹性体中间体接合在所述非弹性体间置垫片之间并具有位于所述第一隔水管侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面以及位于所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面；
液压缸基座轴承，所述液压缸基座轴承具有第一基座侧非弹性轴承部件和远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件，所述第一基座侧非弹性轴承部件和所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助含有多个非弹性体间置垫片的第二成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起，所述第二成型固化弹性体中间体接合在所述非弹性体间置垫片之间并具有位于所述第一基座侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第一接合表面以及位于所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的液压缸基座轴承弹性体第二接合表面；
所述液压缸隔水管轴承将所述液压缸与隔水管相连，所述第一隔水管侧非弹性轴承部件连接至所述隔水管，而所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件固定至所述液压缸；
所述液压缸基座轴承将所述液压缸与平台基座相连，所述第一基座侧非弹性轴承部件连接至所述平台基座，而所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件固定至所述液压缸，其中利用所述液压缸基座轴承和所述液压缸隔水管轴承在隔水管与平台基座之间施加作用力。
14.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面具有球面壳段接合表面。
15.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面具有球面壳段接合表面。
16.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第一接合表面具有球面壳段接合表面。
17.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第二接合表面具有球面壳段接合表面。
18.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸具有液压缸流体密封件，所述液压缸流体密封件用于在第一液压缸部件与第二液压缸部件相对运动时将流体保持在所述液压缸内，并且所述液压缸流体密封件具有最大液压缸流体密封件操作矩（SOM）。
19.根据权利要求18所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸隔水管轴承具有液压缸隔水管轴承翘起矩，所述液压缸隔水管轴承阻止施加与所述液压缸流体密封件的最大液压缸流体密封件SOM相近的液压缸隔水管轴承翘起矩。
20.根据权利要求18所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸基座轴承具有液压缸基座轴承翘起矩，所述液压缸基座轴承阻止施加与所述液压缸流体密封件的最大液压缸流体密封件SOM相近的液压缸基座轴承翘起矩。
21.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。
22.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸隔水管轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸隔水管轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＜RCRSS。
23.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸基座轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＞RCFSS。
24.根据权利要求13所述的隔水管张紧器系统，其中，所述液压缸基座轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而所述液压缸基座轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS。
25.一种液压缸轴承，所述液压缸轴承将张紧力从液压缸传递至隔水管，所述液压缸轴承具有：
第一侧非弹性轴承部件；
远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件，所述第一侧非弹性轴承部件和所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件借助含有多个非弹性体间置垫片的成型固化弹性体中间体而硫化成型接合在一起，并且所述成型处理弹性体中间体接合在所述非弹性体间置垫片之间并具有位于所述第一侧非弹性轴承部件附近的轴承弹性体第一接合表面以及位于所述远侧的第二液压缸侧非弹性轴承部件附近的轴承弹性体第二接合表面，所述液压缸轴承在操作翘起方向上具有大致恒定的刚度，其中所述液压缸轴承阻止在所述液压缸的液压缸流体密封件上施加液压缸轴承翘起矩。
26.根据权利要求25所述的液压缸轴承，其中，所述轴承弹性体第一接合表面具有球面壳段接合表面。
27.根据权利要求25所述的液压缸轴承，其中，所述轴承弹性体第二接合表面具有球面壳段接合表面。
28.根据权利要求25所述的液压缸轴承，其中，所述液压缸流体密封件在第一液压缸部件与第二液压缸部件相对运动时将流体保持在所述液压缸内，所述液压缸流体密封件具有最大液压缸流体密封件操作矩（SOM），所述隔水管张紧器液压缸轴承具有禁用的轴承翘起矩RBCM，并且RBCM＜0.35SOM。
29.根据权利要求25所述的液压缸轴承，其中，所述轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而所述轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。
30.根据权利要求25所述的液压缸轴承，其中，所述轴承弹性体第一接合表面具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而所述轴承弹性体第二接合表面具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS。
31.一种制造液压缸轴承的方法，所述方法包括：
提供第一侧非弹性轴承部件；
提供第二液压缸侧非弹性轴承部件；
提供多个非弹性体间置垫片；
将所述第一侧非弹性轴承部件、所述第二液压缸侧非弹性轴承部件以及所述非弹性体间置垫片设置在模具中，并且所述非弹性体间置垫片定向为处于所述第一侧非弹性轴承部件的第一接合表面与所述第二液压缸侧非弹性轴承部件的远侧的第二接合表面之间；
将弹性体与所述第一侧非弹性轴承部件的所述第一接合表面、所述第二液压缸侧非弹性轴承部件的所述远侧的第二接合表面以及定向的所述非弹性体间置垫片接合，从而使液压缸轴承相对于所述第二液压缸侧非弹性轴承部件在所述第一侧非弹性轴承部件的操作翘起方向上具有大致恒定的刚度。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述隔水管张紧器轴承第一接合表面具有球面壳段接合表面。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第二接合表面具有球面壳段接合表面。
34.根据权利要求31所述的方法，其中，液压缸流体密封件在第一液压缸部件与第二液压缸部件相对运动时将流体保持在液压缸内，所述液压缸流体密封件具有最大液压缸流体密封件操作矩（SOM），所述轴承具有禁用的轴承翘起矩RBCM，并且RBCM＜0.35SOM。
35.根据权利要求31所述的方法，其中，所述轴承第一接合表面具有半径为RCRFS的球面壳段接合表面，而所述轴承第二接合表面具有半径为RCRSS的球面壳段接合表面，并且RCRFS＞RCRSS。
36.根据权利要求31所述的方法，其中，所述轴承第一接合表面具有半径为RCFFS的球面壳段接合表面，而所述轴承第二接合表面具有半径为RCFSS的球面壳段接合表面，并且RCFFS＜RCFSS。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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