CN1039296A - 海底海面之间的液体输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海底海面之间的液体输送装置，这种装置至少使用一根挠性导管，该挠性导管在海面支架与中间部件之间呈悬链状延伸，本发明的装置包括上述导管(3)下部的至少在一个区域内具有的保持装置，这些保持装置连接到固定点上，固定点最好由固定锚(5)构成，拉紧位于中间部件(4)和保持装置之间的导管部分(3b)，并使其与预先确定弯曲度的垂直面上的导管连通，弯曲导管的凹面朝向海底取油装置，尤其是朝向采油井口(2)。

Description

本发明涉及海底海面之间的液体输送装置，特别是涉及从海底矿床收集和提升石油的装置，更确切地说，这样的装置至少使用一条挠性导管。

许多年来，社会上长期生产和销售的挠性导管都具有良好的性能，它们被用来装备海底油田，尤其是被用来收集和提升来自采油井口或其他装置例如连接部件（连接管）的石油，从海底一直通到海面支架上，例如通到浮动式、半潜式或支索锚固式之类的工作平台上或者船只上。

对于这些在海底（尤其是采油井口）和海面支架之间的挠性导管来说，已经推荐并采用了几种不同的装置。

马奥尼（MAHONEY）和布瓦德（BOUVARD）于1986年5月5日到8日在德克萨斯州休斯顿举行的第18届海洋技术大会的一次会议上提供的题为“北海浮动平台采油装置软管采油取油系统”的文献（海洋技术大会文献OTC5163）中，对上述几种不同的装置作了说明;最近，在美国石油研究所发表的1987年9月第一版题为“海底采油系统设计和作业方案介绍”的文献（美国石油研究所方案介绍17A）中，对上述几种不同的装置也作了说明。

这样，美国石油研究所的文献第67页上所述的，分别称为“LAZY    S”或“LAZY    WAVE”（缓波）以及“STEEP    S”或“STEEP    WAVE”（陡波）的装置就用于若干石油开采和提升装置中。

在这些装置中，挠性导管呈悬链状延伸在海面支架和具有上浮性的中间部件之间，适于把凹面朝向海底的弯曲件在导管的部分长度上同导管相连接。

中间部件可以是凹面朝着海底的拱形件，如果需要的话，可用锚杆连接到海底，把一套具有上浮性的部件（浮筒）连续配置并固定在导管上;或者如1985年2月号《海洋工程师》第31页上以及EP-A-0251488中所述，用锚杆把具有上浮性的浮筒连接到海底。在这后一种装置中，浮筒下部导管的凹面朝向采油井口或朝向位于海底的取油装置。

在“LAZY    S”或“LAZY    WAVE”装置中，中间部件下方的导管部分配有直到海底的呈悬链状的装置，导管就在海底一直延伸到采油井口或位于海底的连接部件上。

尤其在海面支架同采油井口垂直的大多数情况下，这种装置增加了采油井口与海面之架之间所需要的导管长度，特别是需要在海底占据较大的面积，因此，如果使用大量导管或多组导管，就会产生许多错综复杂的问题。

在“STEEP    S”或“STEEP    WAVE”装置中，在中间部件和海底之间的导管部分被拉直，导管下端固定于海底的基座上。

这种基座的简图见上述海洋技术大会文献的图9。

在这种类型的装置中，必须把每根取油导管连接到预先安装好的基座上，并且把来自采油井口的一根或多根导管连接到该基座上（参见海洋技术大会文献的图11）。

这种解决方案需要建筑和安装带有连接部件的大体积大重量基座。此外，在以前的装置中，连接作业是通过潜水员加以实施的，这就必然使安装工作复杂化，也限制了使用深度，除非如同EP-A-0251488文献中所述的那样，使用专门的，费用昂贵的、复杂的和难度大的遥控自动连接装置。

本发明提出的装置可避免“STEEP    S”或“STEEP    WAVE”以及“LAZY    S”或“LAZY    WAVE”装置的缺限，而且通过一些特别简单的和经济的装置，尤其在安装时，可实现采油井口和海面支架之间的连续连接（除了根据需要加在导管上的一些简单接头之外），显然，导管都处于同一个垂直面上。

本发明的装置与“STEEP    S”或“STEEP    WAVE”装置的相似之处是：中间部件下方的导管部分被拉紧连接到海底的固定点上，其基本特征在于，上述导管下部至少一个区域有一些保持机构，这些保持机构同所述固定点相连接，使位于中间部件和保持机构之间的导管部分拉紧，并使其同垂直面上的预先确定了弯曲度的导管相连通，弯曲导管凹面朝向采油井口或位于海底的取油装置。

在最佳实施例中，所述保持机构在中间部件和海底之间至少包括一个绕导管安装的加强箍，该加强箍用于拉紧导管，通过至少一根锚杆连接到固定点上，最好以配置在海底的固定锚的方式加以实施。最好是，两根锚杆固定在固定锚上的同一点，从固定锚开始向高处分开，各自连接到在所述加强箍凸起处成一直线的、在中心线上的两个构件中的一个构件上。这种布置所具有的优越性是，当导管（尤其在横流的作用下）偏移出垂直面时，可避免对装有加强箍的导管产生偏移拉力。

中心线上的部件最好安装在围绕加强箍中央部分的外环部件上，确保加强箍卡紧导管并能拉紧导管，上述外环部件按确定的方位围绕上述中央部分进行安装。

在这样的实施例中，也利于在水平置于海底的导管上再安装至少一个加强箍，该加强箍也通过一根或多根锚杆连接到固定锚上。

本发明的固定锚完全不同于“STEEP    S”或“STEEP    WAVE”装置中的基座，本发明的固定锚体积小，易于制造，易于沉入水底，没有任何导管连接装置，本发明的导管在采油井口和海面支架之间完全是连续的。

本发明的其他保持机构可以预先确定，例如，铰接的装甲波导管延伸到导管下部的一部分长度上，这样，导管就固定在固定锚上。在另一个实施例中，这些保持机构可由固定槽和导向器构成，固定槽是固定锚连带的，起保持作用，导向器位于导管相应部分的垂直面上。

为了更好地理解本发明，我们参照实施例的附图加以说明，实施例不仅限于这些。

图1是本发明装置第一个实施例的示意图。

图2是图1所示装置的局部侧视图。

图3是两个导管位置的后视图，与图2相对应。

图4是类似于图2所示末端位置的导管相应部分的视图。

图5是图1至图4所示实施例中加强箍结构形式的半剖侧视图。

图6是第二个实施例的局部侧视简图。

图7是第三个实施例的局部侧视简图。

我们首先参照图1至图4。

本发明的装置延伸于海面支架1和采油井口2之间，图中所示海面支架1为半潜式采油平台，所述采油井口2位于从平台1垂直向下的海底。

为了阐述本发明，图中的装置以单根取油挠性导管3示出，但应该明白，实际上油田要使用大量的成组配置的导管。

就导管3而言，图1所示的装置与“STEEP    WAVE”装置的相似之处在于，在海底和海面之间的一个位置上，绕导管配置有中间部件4，该中间部件4是由一组具有上浮性的构件（浮筒）构成的，它连续配置在导管3上，在导管3的一部分长度上有一凹面朝向海底的弯曲度。所示的中间部件4可以象上述海洋技术大会文献中图4所示的那样，由拱形件代替，也可以象EP-A-0251488文献中述及的那样，由通过锚杆固定到海底的浮筒代替。

在由中间部件4所限定的区域和海面支架1之间的导管部分3a呈悬链状，而中间部件4下面的导管部分3b被拉紧固定到固定锚5上，该固定锚5象下面将要述及的那样，安装在海底。

正如我们在图2至图4中所见到的那样，加强箍6挠导管安装并紧固在导管上，加强箍包括在中心线上相对成一直线的两个构件7a和7b，每一个构件上固定一根锚杆8，该锚杆8把加强箍6连接到固定锚5上。正如（尤其在图3图）所见到的那样，两根锚杆8固定到固定锚上部的同一固定点9上。

这种实施方法一方面可使导管拉力调整到锚杆拉力的合力上，另一方面，当导管（例如由于横流）发生偏移时（如图3所示），可以从加强箍两侧保持导管的轴向定位，这样即可防止可能随着两个平行锚杆而发生的轴向移位现象。

就导管的定位来说，在所示的实施例中，另一个紧固加强箍10安装在导管同海底的连触点与采油井口之间的导管水平部分3C上，加强箍10由锚杆11连接到固定锚5上。

正如在图2中所见到的那样，本发明的装置可使导管3在其位于加强箍6和海底之间的导管部分3d上产生弯曲，所施加的该弯曲发生在垂直面上，正如在图1中所见到的那样，所述弯曲部分的凹面朝着采油井口方向。那么，导管3在导管部分3b和导管部分3c之间完全是连续的，没有任何需要进行连续衔接的短管，这同“STEEP    S”或“STEEP    WAVE”类型的已知装置是一样的。

就导管长度问题而言，例如，如果希望通过导管部分长度上的管接头实施连接，那么，两个连接管接头可构成本发明的导管保持装置，这样，在通过锚杆将其连接到固定锚5上时，就可确保其起到加强箍6的作用。

所施加的弯曲的曲率半径，要根据导管直径和使用条件加以确定。根据本发明，我们看到，导管的弯曲部分在垂直面上，海底和海面之间导管的长度减小到允许的最低限度，而且没有在海底形成任何无用管路的管段，这同“LAZY    S”或“LAZY    WAVE”类型是一样的。

在图5所示的实施例中，加强箍6是可定向的，它包括中央件12，该中央件12为绕挠性导管3的圆柱形套管，起紧固作用，挠性导管3的松紧可由加强箍6加以调节;加强箍6还包括外环件13，该外环件13可定位于围绕导管3的中央件12的槽14中。当装置进行安装时，这种布置便于在中心线上成一直线的构件7a和7b定位，构件7a和7b垂直于挠性导管3所处的平面。

装置的安装可一次完成，迅速而简便，无需在海底进行连接（采油井口2上的导管水平部分3c的安装除外），无需使用潜水员，无需使用复杂、昂贵、备有量没有保证的遥控自动连接装置。除了用于安装所述挠性导管的船只外，安装作业不需要其他船只，除了所使用的船只上的通常设备外，不需要其他专门设备。例如，可同时下放固定锚5和挠性导管3，锚杆8和11安装在适当位置，把固定锚5连接到加强箍6和10上，这样，可通过挠性导管3挂住固定锚5，把固定锚5放到海底规定的地方即完成作业，固定锚5的放置位置由声测系统之类的已知装置从海面定位。如果加强箍6是可定向的，则可使用海底自动摇控装置验证和校准中心线上构件7a和7b的方向，所述海底自动摇控装置配有电视摄像机和轻便的具有夹钳的臂，还配有推进器和其他各种仪器。这种自动摇控装置通常称为R.O.V.，已有各种公知型号。这些自动摇控装置配备在船只上，用于安装挠性导管，另外也是海底各项安装工作所不能缺少的。

在图6的实施例中，导管3穿过配置于海底的固定锚5′，垂直面上的导管弯曲部分同下端嵌入固定锚5′的铰接装甲波导管组件15相连接。众所周知，这样的装甲波导管15在海上石油开采技术中用于限定弯曲部分的半径，这里就不赘述了。导管通过加强箍16固定在固定锚5′上。

在图7的实施例中，固定锚5″包括一个形成导管固定槽和导向器的部件17，所述固定槽的形成状适合于使导管3在垂直平面上形成预定的弯曲度，导管3由加强箍18加以固定。

虽然本发明是结合特殊的实施例进行描述的，但它显然不受限于此，不超出它的范围，不违背它的构思，还可以提出各种变形的实施例和改进之处。

Claims (9)

1、海底海面之间的液体输送装置，尤其是从海底矿床收集和提升石油的海底海面之间的液体输送装置，至少包括一根挠性导管，该挠性导管在海面支架和中间部件之间呈悬链状延伸，该中间部件把凹面朝向海底的弯曲件在导管的部分长度上同导管相连接，在所述中间部件和海底之间的导管部分被拉紧固定到海底的固定点上，其特征在于，所述导管3下部至少一个区域内有保持装置(6，15，16，17，18)，这些保持装置连接到最好由固定锚(5，5′，5″)构成的固定点上，使位于中间部件(4)和保持装置之间的导管部分(3b)拉紧，并使其与在垂直面上预定了弯曲度的且其凹面朝向海底取油装置尤其是朝向采用井口(2)的导管相连通。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保持装置至少包括一个在中间部件（4）和海底之间围绕导管安装的加强箍6，所述的加强箍通过至少一根锚杆（8）连接到固定锚（5）上。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，它包括两根明显地固定在固定锚（5）上同一点（9）的锚杆（8），所述锚杆（8）从该点向上分开，每根锚杆连接到在所述加强箍6的凸起处，在中心线上成一直线的两个构件（7a，7b）中的一个构件上。

4、根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，中心线上的构件（7a，7b）安装在加强箍（6）的外环件（13）上，外环件（13）围绕在所述加强箍的中央件（12）上，确保紧固和拉紧导管，所述围绕中央件（12）的外环件（13）安装在预定方向的位置上。

5、根据权利要求2至4中之一所述的装置，其特征在于，在水平置于海底的导管水平部分（3c）上，围绕着导管至少还有一个加强箍（10），该加强箍（10）通过至少一根锚杆（11）连接到固定锚（5）上。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保持装置包括一组铰接的装甲波导管（15），所述装甲波导管（15）从固定锚（5′）开始延伸在导管下部的部分长度上，尤其是导管通过加强箍（16）固定到固定锚（5′）上。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保持装置包括与固定锚（5″）相连接的固定槽（17）以及垂直面上导管相应部分的导向器，尤其是所述导管（3）通过加强箍（18）固定在所述固定锚（5″）中。

8、根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，导管（3）在海面支架（1）和位于海底的取油装置尤其是采油井口（2）之间是连续的。

9、根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，中间部件（4）是由一组固定在导管上、在导管的长度上留有间隔的具有上浮性的部件构成的。

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