CN103890471B - 涉及管敷设的改进 - Google Patents

Abstract

一种用于将细长的辅元件与细长的主元件对准以用于级联布置中元件的海底敷设的对准工具，包括：支撑结构，其被布置成包围主元件，所述支撑结构具有开口，所述开口用于容纳主元件以使主元件能够沿下放方向纵向地移动通过开口；以及附接点，其用于支撑所述工具以在主元件移动通过开口时维持或控制其相对于主元件的纵向和/或角位置。

Description

涉及管敷设的改进

技术领域

本发明涉及用于在离岸操作期间，例如在管敷设期间的‘级联’布置中，将两个以上的平行管、电缆或其它细长元件对准的系统。

背景技术

通常期望的是沿着相同的海底路线来安装两个以上的细长元件，诸如用于承载碳氢化合物的大直径的主管以及用于承载用于生产碳氢化合物的水、气体或化学物质的小直径的辅管。

虽然在本说明书中管用作实施例，但是元件无需为用于承载流体的管，而是可以为用于运载电力或数据的电缆。辅元件经常具有比主元件小得多的直径（典型地<20cm），但是在广义上元件之间的尺寸差对于本发明不是至关重要的。

在诸如管或电缆的元件沿着相同路线的情况下，同时安装元件是有益的。这通常是通过级联技术来实现的，即，一个或多个辅助元件通过一系列夹子附接到管敷设用船上的主要元件上，并且随后元件一起平行地朝向海底下水。

级联管道的安装涉及到将辅管放卷到管敷设用船上。主管也可以卷轴-敷设布置放卷，但是其可制造在管敷设用船上，例如在S敷设操作中。

图1中示意性示出的典型的卷轴-敷设船10装配有用于展开主管14的存储和展开卷轴12，并且具有能够以各种敷设角展开一系列产品的可调节敷设坡道16，敷设角可从大约20°至90°至水平。敷设坡道16的倾斜是通过在其中敷设管道的水的深度以及通过管道的特性诸如其直径和硬度来确定的。

在卷轴12的下游接连处，敷设坡道16承载了：用于引导主管14的引导斜槽18；用于拉直主管14的管拉直器20；用于将主管14夹持在铰接轨道之间的轨道式张紧器22；以及无论何时张紧器22释放主管14都夹紧主管14的定位夹子24。可以使用可动夹子替代轨道式张紧器22；除非上下文要求，否则本说明书中提到的张紧器应当视为包括可动夹子。

如图2所示，当以级联模式操作时，级联卷轴26能够装配到船10上，用于借助主管14展开诸如辅管28的辅元件。在该模式下，级联斜槽30引导辅管28，并且辅管28与主管14对准，使得辅管28与张紧器22下游的主管14平行。辅管28随后位于主管14的纵向中心线的正上方，或者当主管14垂直时在主管14的纵向中心线的正后方。辅管28随后准备好在张紧器22和定位夹子24之间的敷设坡道15上被夹紧到庇护所32中的工作平台处的主管14上。

实际上，附加的拉直器可用于级联斜槽30下游的辅管28，但是为清晰起见从图2中省略了该附加的拉直器。而且，辅管28可经过附加的张紧器，但是该张紧器不是必需的并且同样为清晰起见省略了该张紧器。

在现有技术的级联布置中，已知的是辅管28在与主管对准之前完全围绕张紧器22转向。这使得在不使辅管过度弯曲的情况下很难对准辅管28或者需要附加的拉直，除非在张紧器22的下方存在大的且不利的间隙。沉重的张紧器22应当尽可能低地安装到敷设坡道16上以辅助船10的稳定性。

授予Willis（受让人：StoltComexSeawayLtd.）的美国专利5975802具体地公开了一种已知的级联布置，包括在主管和辅管经过其相应的斜槽且使其到一起用于夹紧时主管和辅管的路径之间的关系。在美国专利5975802中所示的实施例中，主管在管敷设船上被制造并且辅管从卷轴放卷，但是本领域技术人员清楚地知道，可通过增加用于主管的存储和展开卷轴来卷绕两个管，如图2所示。美国专利5975802的内容通过引用合并于本文中，作为本发明的技术背景。

针对该背景，设计了本发明。

发明概述

本发明涉及用于在级联布置中管的海底敷设的将细长的辅元件与细长的主元件对准的对准工具，其中所述工具包括：

支撑结构，其被布置成包围所述主元件，所述支撑结构具有开口，所述开口用于容纳所述主元件以使所述主元件能够沿下放方向纵向地移动通过所述开口；以及

以及附接点，其用于支撑所述工具以在主元件移动通过开口时维持或控制其相对于主元件的纵向和/或角位置。

优选地，所述工具被布置成使得在所述主元件沿所述下放方向移动通过所述支撑结构中的所述开口时所述主元件支撑所述工具。例如，所述工具适当地具有围绕所述支撑结构的所述开口以在使用时支承所述主元件的滚子。

有益地，所述工具被布置成在所述附接点处通过链轮、线缆等悬接。

所述支撑结构适当地为用于环绕所述主元件的环，所述环优选地为可以围绕所述主元件组装的分离部分。

所述支撑结构优选地大致位于与所述主元件的所述下放方向基本正交的平面中。

本发明的工具可进一步包括在所述支撑结构上的引导装置，所述引导装置用于将所述辅元件相对于所述主元件从第一角位置变更路径到第二角位置。所述引导装置优选地能够相对于所述支撑结构径向地移动；例如，所述引导装置可包括管，所述管具有能够沿所述支撑结构中的径向延伸的狭槽移动的基部，所述基部用于容纳所述辅元件。

本发明延伸至用于在级联布置中管的海底敷设的将细长的辅元件与细长的主元件对准的对准系统，所述系统包括安装到船的敷设坡道上的张紧器下游的任一前述权利要求所述的对准工具。在该系统中，所述工具方便地从所述张紧器的支撑结构悬接并且可以安装到工作区域的上游，在所述工作区域中所述辅元件附接到所述主元件。

在所述张紧器包括与所述主元件大致对准且围绕所述主元件间隔开的多个轨道的情况下，至少一个所述轨道位于所述主元件上方，并且所述辅元件有益地沿所述张紧器的邻近轨道之间的空间被馈送到所述工具并且通过所述工具引导到所述主元件上方的位置。

本发明还包含用于在级联布置中管的海底敷设的将细长的辅元件与细长的主元件对准的方法，包括：沿着张紧器的邻近轨道之间的空间来馈送在相对于所述主元件的第一角位置处的所述辅元件；以及然后将所述辅元件引导到相对于所述主元件的第二角位置以便附接到所述主元件。

附图说明

为描述技术现状，已经参考附图的图1和图2，其中：

图1是典型的卷轴-敷设船的示意性侧视图；以及

图2是适于级联管敷设的卷轴-敷设船的示意性侧视图。

为易于理解本发明，现在通过实施例的方式参考其余附图，其中：

图3是示出在管敷设船上用于将辅管与主管对准以夹紧的依照本发明的对准工具的示意性侧视图；

图4是在使用时图3的对准工具的示意性立体图；以及

图5是在使用时图3的对准工具的示意性剖视图。

发明详述

附图的图3至图5示出了依照本发明的对准工具166，其用于使辅管28或其它元件与主管14或其它元件对准。需要强调的是，当主管14倾斜时，辅管28需要在主管14的纵向中心线正上方的位置处与张紧器22下游的主管14平行。当主管14垂直时，辅管28需要位于主管14的纵向中心线的正后方。

一旦以此方式对准，则在级联管被下放到海中之前辅管28准备被夹紧到敷设坡道16上的庇护所32中的主管14上。可通过手动夹紧技术来使用对准工具166，或者庇护所32可包含用于自动夹紧的装置。

本发明的对准工具166旨在简化、紧凑和高效。简化确保可靠性、低成本和易于安装到敷设坡道16上的现有结构上，而无需进行大的改动。紧凑使得敷设坡道16上的空间利用率最大化并且尤其在允许沉重的张紧器22尽可能低地安装到敷设坡道16上以降低管敷设用船的重心以获得稳定性的同时为庇护所32中的夹紧装置留出充裕的空间。高效确保辅管28被高效地定路径并且不会过度弯曲或超过辅管28的最小弯曲半径。

特别参考图3，对准工具166包括与主管14沿着敷设坡道16的移动方向基本正交的平面中的围绕主管14的大致平坦的环168。对准工具166紧凑地位于张紧器22和安装到敷设坡道上的庇护所32之间，在敷设坡道上主管14和辅管28被夹紧在一起。绕着环168等距间隔的四个链轮170从张紧器22的支撑结构悬挂环168。在该侧视图中仅两个链轮170可见。

图3所示的张紧器22是四轨道式张紧器，其中四个铰接的轨道172围绕主管14：上方的上轨道172A；下方的下轨道172B；以及两个侧轨道172C，一个各一个。在该侧视图中仅一个侧轨道172C可见。

在现有技术的级联布置中，已知的是辅管28在与主管14对准之前完全绕着张紧器22转向。使得在不过度弯曲的情况下很难对准辅管28，或者需要附加的拉直。想法那，图3所示的布置使辅管28沿着张紧器22的上轨道172A和一个侧轨道172C之间的狭窄间隙延伸。因此，对准工具166无需将辅管28从其位于张紧器22的紧下游的位置绕着主管14移动大约45°而到达其位于主管14的正上方或正后方的位置，准备夹紧到庇护所32中的主管14上。

辅管28的该最小偏转是有益的，因为避免了将过度的弯曲应力传递给辅管28；其还实现了在与敷设坡道16平行的短长度内辅管28的必要对准，获得了紧凑性的益处。

辅管28在附接至对准工具166的环168的铰接引导管174中延伸。引导管174的进一步的细节从当前具体参考的图4和图5中的对准工具166的详细视图中显而易见。

图4和图5示出了对准工具166的环168为两个主要为半圆形的C形部分168A、168B，这两个部分通过完全相对的螺栓176绕着主管14彼此耦合。每个部分168A、168B具有彼此成90°径向延伸的凸耳178，每个凸耳178支撑用于附接上述链轮170中的一个的钩环180。

在每个凸耳178的内侧，一对滚子182安装到支撑件184上以与环168的内边缘186重叠。四对滚子182通过滚动接触支承主管14以在使用时支撑对准工具166。

一个部分168A具有U形径向延伸部188，其具有开口到环168的中央孔隙192中的径向延伸的狭槽190。狭槽190围绕且容纳辅管28，辅管28在从延伸部188竖立的铰接引导管174中延伸。具体地，延伸部188具有布置在狭槽190的各侧上的平行横杆194，在平行横杆194之间，引导管174的T截面基部196能够径向地移动以调节辅管28相对于主管14的径向位置。通过与横杆194平行且在横杆194之间的与基部196的相应T截面臂件啮合的螺钉198来调节引导管174的基部196的径向位置。横杆194具有上凸缘200，上凸缘200与基部196的T截面臂件重叠以将引导管174保持在径向延伸部188上。

铰接的引导管174包括段202以及位于段202之间的一系列接合轴环204。最下方的段包括T截面基部196。段202可由例如铸铁、钢或塑料制成。段可以为刚性的或柔性的，并且可被涂层或不被涂层，取决于辅管28或其它辅元件的性质。

Claims (18)

1.用于在级联布置中管的海底敷设的将细长的辅元件与细长的主元件对准的对准工具，其中所述工具包括：

支撑结构，其被布置成包围所述主元件，所述支撑结构具有开口，所述开口用于容纳所述主元件以使所述主元件能够沿下放方向纵向地移动通过所述开口；

附接点，其用于支撑所述工具以在主元件移动通过开口时维持或控制所述工具相对于主元件的纵向和/或角位置；以及

在所述支撑结构上的引导装置，所述引导装置用于将所述辅元件相对于所述主元件从第一角位置变更路径到第二角位置。

2.如权利要求1所述的工具，并且被布置成使得在所述主元件沿所述下放方向移动通过所述支撑结构中的所述开口时所述主元件支撑所述工具。

3.如权利要求2所述的工具，并且具有围绕所述支撑结构的所述开口以在使用时支承所述主元件的滚子。

4.如任一前述权利要求所述的工具，并且被布置成在所述附接点处悬接。

5.如权利要求4所述的工具，并且被布置成在所述附接点处通过链轮或线缆悬接。

6.如权利要求1、2或3所述的工具，其中所述支撑结构是用于环绕所述主元件的环。

7.如权利要求6所述的工具，其中所述环为能够围绕所述主元件组装的分离部分。

8.如权利要求1、2或3所述的工具，其中所述支撑结构大致位于与所述主元件的所述下放方向基本正交的平面中。

9.如权利要求1、2或3所述的工具，其中所述引导装置能够相对于所述支撑结构径向地移动。

10.如权利要求9所述的工具，其中所述引导装置包括管，所述管具有能够沿所述支撑结构中的径向延伸的狭槽移动的基部，所述基部用于容纳所述辅元件。

11.用于在级联布置中管的海底敷设的将细长的辅元件与细长的主元件对准的对准系统，所述系统包括安装到船的敷设坡道上的张紧器下游的任一前述权利要求所述的对准工具。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述工具从所述张紧器的支撑结构悬接。

13.如权利要求11或权利要求12所述的系统，其中所述工具安装到工作区域的上游，在所述工作区域中所述辅元件附接到所述主元件。

14.如权利要求11或权利要求12所述的系统，其中所述张紧器包括与所述主元件大致对准且围绕所述主元件间隔开的多个轨道，至少一个所述轨道位于所述主元件上方，并且所述辅元件沿所述张紧器的邻近轨道之间的空间被馈送到所述工具并且通过所述工具引导到所述主元件上方的位置。

15.用于在级联布置中管的海底敷设的将细长的辅元件与细长的主元件对准的方法，包括：沿着张紧器的邻近轨道之间的空间来馈送在相对于所述主元件的第一角位置处的所述辅元件；然后将所述辅元件引导到相对于所述主元件的第二角位置以便附接到所述主元件。

16.装配有如权利要求1至10中任一项所限定的工具的敷设船。

17.具有如权利要求11至14中任一项所限定的系统的敷设船。

18.操作如权利要求15所限定的方法的敷设船。