CN105539725B - 张力腿安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种张力腿安装方法，包括以下步骤：S1、将至少两根张力腿间隔并排，在相邻的两根张力腿之间接上至少一根撑杆，形成张力腿组；S2、在张力腿的上、下两端分别装上拖航浮筒；S3、将张力腿组水平拖航至安装现场；S4、移除张力腿下端的拖航浮筒后，将张力腿组下端下放至水中以扶正张力腿组，直至张力腿组扶正成竖直状态；S5、将张力腿组移位并对准在海底基座的上方，将张力腿组的下端对接在海底基座上；S6、通过调整张力腿上端的拖航浮筒的压载水，使拖航浮筒形成临时浮筒，具有确保张力腿处于受拉状态的浮力。本发明对张力腿采用成组水平拖航运输、现场扶正安装的方式操作，实现张力腿的安装，较于常规的安装方法成本低且效率高。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种张力腿安装方法。
背景技术
深水浮式平台是深水海洋油气开发的重要装备之一。张力腿平台(TLP)是其中一种主要平台形式，相比其他形式的浮式平台TLP能够提供更加理想的平台运动性能和结构稳性。TLP的系泊定位系统由若干根张力腿组成，张力腿由高强度钢管组成，上端连在平台立柱底部外侧，下端垂直连接在海底基础上。由于TLP船体所产生浮力大于重力，因此张力腿始终处于受拉状态。张力腿的提供的系泊刚度使得TLP船体几乎没有垂荡、横摇或纵摇运动。使得TLP适合采用干采油树和水下完井。
TLP的张力腿安装通常采用垂向组装方法或者单根水平湿拖扶正安装方法。其中：
垂向组装(vertical stalking)方法是指在岸边将钢管预制为70米左右长度的张力腿分段，之后用驳船将张力腿段运输到安装地点。利用专门设计的安装船将张力腿分段组装下放。组装过程为利用安装船上的吊机将单个张力腿分段吊起并扶正，用吊车将扶正的张力腿段放置在舷侧工作台上并固定，之后吊车将下一张力腿段吊起扶正并与工作台上的上一分段对接，用特制的接头将两个张力腿分段固定连接在一起。组装后的分段由吊车下放一个张力腿分段的距离，继续固定在工作台上，完下一分段的组装。
单根水平湿拖扶正安装方法通常在岸上焊接组装单根张力腿，随后在张力腿的前后两端或者两端及中间位置加装拖航浮筒，将单根张力腿在水中水平拖航至安装地点后，拆除拖航浮筒，扶正张力腿并将其下放至海底基础的方法。
采用垂向组装方法对张力腿进行安装过程中，需要有专门的张力腿安装船进行海上施工作业。船上需要配备具有一定起吊高度的吊车，特殊装配的张力腿安装操作台以及张力腿固定、下放、接头对接所需的整套机具。由于张力腿安装项目数量限制，这些配套的安装资源数量有限，租金昂贵，动复员时间周期较长，也经常会遇到需要排期等待施工资源就位的情况。
单根水平拖航安装方法可以利用常规安装资源，摆脱对安装船及机具的依赖，因此在工期成本上具有优势。但由于张力腿是单根拖航安装，当张力腿数量较多时，工期会比较长，满足操作要求的海洋环境条件作业窗口难以控制。此外，单根拖航安装在拆除拖航浮筒扶正以后，仍需要安装临时支撑浮筒，临时支撑浮筒价格较贵，海上的浮筒安装也需要额外的工期，因此增加安装成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种效率高、成本低的张力腿张安装方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种张力腿安装方法，包括以下步骤：
S1、将至少两根张力腿间隔并排，在相邻的两根张力腿之间接上支撑组件，形成张力腿组；
S2、在所述张力腿的上、下两端分别装上拖航浮筒；
S3、将所述张力腿组水平拖航至安装现场；
S4、移除所述张力腿下端的拖航浮筒后，将所述张力腿组下端下放至水中以扶正所述张力腿组，直至所述张力腿组扶正成竖直状态；
S5、将竖直状态的所述张力腿组移位并对准在海底基座的上方，将所述张力腿组的所述下端对接在所述海底基座上；
S6、排出所述张力腿上端上的拖航浮筒的压载水，使所述拖航浮筒形成临时浮筒，具有确保所述张力腿处于受拉状态的浮力。
优选地，所述步骤S1在岸边操作；其中，每一根张力腿由一个或多个张力腿段焊接组成；所述张力腿组中张力腿的数量与平台各立柱外侧所需张力腿的数量相等。
优选地，所述步骤S1中，所述张力腿之间的间隔与平台上张力腿接口之间的距离、海底基座上张力腿接口之间的距离一致。
优选地，所述步骤S1中，所述支撑组件包括至少一根撑杆、或桁架。
优选地，所述步骤S2在岸边或水面上操作。
优选地，所述步骤S3中，主拖轮通过第一缆绳连接所述张力腿组的上端，拖拽所述张力腿组前行；尾拖轮通过第二缆绳连接所述张力腿组的下端，限制所述张力腿组在前行过程中的横向摇摆幅度；所述张力腿组在拖航过程中位于水面或水下。
优选地，所述步骤S4包括：
S4.1、在所述张力腿组水平拖航至安装现场后，移除所述张力腿下端的拖航浮筒，使用安装船代替所述主拖轮，通过所述第一缆绳连接所述张力腿组上端；
S4.2、所述尾拖轮释放所述第二缆绳同时向所述安装船靠近，使所述张力腿组的下端逐渐垂入水中，所述张力腿组逐渐扶正成竖直状态；
S4.3、通过水下机器人将所述第二缆绳从所述张力腿组上解下。
优选地，所述步骤S5包括：
S5.1、通过所述安装船上的吊车和所述第一缆绳吊装所述张力腿组，将所述张力腿组移位至所述海底基座的正上方；
S5.2、调整所述张力腿组上端所述拖航浮筒内的压载水，以调整所述拖航浮筒的浮力；
S5.3、下放所述张力腿组，使所述张力腿组的下端与所述海底基座对接，将所述第一缆绳从所述张力腿组上解下。
优选地，重复步骤S1-S6，完成平台所有立柱外侧的张力腿的安装。
优选地，该张力腿安装方法还包括以下步骤：
S7、拆除所述张力腿之间的支撑组件。
本发明的张力腿安装方法，采用张力腿成组水平拖航运输、现场扶正安装的方式操作，不需要使用特殊的张力腿安装船，同时比单根张力腿拖航安装方法具有更高的拖航和安装效率，也无需安装临时支撑浮筒。与常规安装方法相比，具有低成本、高效率的优点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的张力腿安装方法中张力腿组的水平拖航操作示意图(俯视)；
图2是本发明一实施例的张力腿安装方法中张力腿组的扶正操作示意图(侧视)；
图3是图2中张力腿组扶正后的结构示意图；
图4是图3中张力腿组与海底基座对接后的结构示意图(正面)。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1至图4，本发明一实施例的张力腿安装方法，用于张力腿平台(TLP)的张力腿的安装，该安装方法可包括以下步骤：
S1、将至少两根张力腿11间隔并排，在相邻的两根张力腿11之间接上支撑组件12，形成张力腿组10，如图1所示。该步骤S1优选在岸边操作。
其中，每一根张力腿11由一个或多个张力腿段焊接组成。支撑组件12可通过焊接方式或锁固方式连接在张力腿11之间；支撑组件12可包括至少一根撑杆、或桁架，主要支撑在两个张力腿11之间，保持张力腿组10的结构。如图1中所示，本实施例中，张力腿组10由两根张力腿11间隔并排形成；支撑组件12包括两根撑杆，分别位于张力腿组10的两端，支撑在两根张力腿11之间。
张力腿组10中张力腿11的数量与平台各立柱外侧所需张力腿的数量相等；一组张力腿组10对应安装在平台的一个立柱外侧。平台的立柱外侧设有张力腿接口供张力腿11的上端对接其中。
在张力腿组10中，张力腿11之间的间隔与平台上张力腿接口之间的距离、海底基座上张力腿接口之间的距离一致，可以确保张力腿组10的上端一次接入到平台上，下端一次接入在海底基座上。
S2、在张力腿11的上、下两端分别装上拖航浮筒13。该步骤S2可在岸边或水面上操作。
每一根张力腿11的每一端上的拖航浮筒13可为一个或多个；拖航浮筒13内装有压载水以调节该拖航浮筒13的浮力。拖航浮筒13为张力腿组10提供浮力，确保张力腿组10在水中有足够的浮力，使得张力腿组10能够在水上水平拖航。
根据需要，支撑组件12上也可装有拖航浮筒13。
S3、将张力腿组10水平拖航至安装现场。
如图1所示，该步骤S3具体可如下：主拖轮20通过第一缆绳21连接张力腿组10的上端，拖拽张力腿组10前行；尾拖轮30通过第二缆绳31连接张力腿组10的下端，限制张力腿组10在前行过程中的横向摇摆幅度。其中，张力腿组10在拖航过程中位于水面或水下。主拖轮20拖拽的张力腿组10一端可作为上端，与平台对接；尾拖轮30连接的张力腿组10的另一端对应作为下端，与海底基座对接。
在张力腿组10长度方向上的两侧，还通过拖轮对其前行进行护航。
S4、移除张力腿11下端的拖航浮筒13后，将张力腿组10下端下放至水中以扶正张力腿组10，直至张力腿组10扶正成竖直状态。
如图2-3所示，步骤S4可包括：
S4.1、在张力腿组10水平拖航至安装现场后，移除张力腿11下端的拖航浮筒13(与尾拖轮30对应的一端)，使用安装船40代替主拖轮20，通过第一缆绳21连接张力腿组10下端。第一缆绳21由安装船40上吊车41吊拉。
S4.2、尾拖轮30释放第二缆绳31同时向安装船40靠近，使张力腿组10的下端逐渐垂入水中，张力腿组10逐渐扶正成竖直状态；第二缆绳31的释放速度要控制得当，避免张力腿组10在扶正过程中出现问题。
S4.3、通过水下机器人将第二缆绳31从张力腿组10上解下。
S5、将竖直状态的张力腿组10移位并对准在海底基座50的上方，将张力腿组10的下端对接在海底基座50上，如图3、4所示。
优选地，步骤S5包括：
S5.1、通过安装船40上的吊车41和第一缆绳21吊装张力腿组10，将张力腿组10移位至海底基座50的正上方。
S5.2、调整张力腿组10上端拖航浮筒13内的压载水，以调整拖航浮筒13的浮力。
S5.3、下放张力腿组10，使张力腿组10的下端与海底基座50对接，将第一缆绳21从张力腿组10上解下。
其中，将张力腿组10的下端对应在海底基座50的张力腿接口上。在对接前，还通过海底基座50上的导缆进行定位，以确保张力腿组10准确地与海底基座50进行对接。
S6、排出张力腿11上端拖航浮筒13的压载水，使拖航浮筒13形成临时浮筒，具有确保张力腿11处于受拉状态的浮力，参考图4。压载水的排出量根据实际情况可定，使拖航浮筒13具有足够浮力确保张力腿11的受拉状态。
进一步地，重复步骤S1-S6，完成平台所有立柱外侧的张力腿的安装。
对于具有四个立柱的平台，步骤S1-S6重复四次，将四组张力腿组10依次进行安装，较于现有技术的安装方法操作次数少，提高了安装效率及降低成本。在对应平台立柱的所有张力腿组10安装完成后，即可将张力腿组10上端与平台进行对接，完成平台的回接。
另外，作为选择，该张力腿安装方法还包括以下步骤：
S7、拆除张力腿11之间的支撑组件12。该拆除步骤由水下机器人操作实现。
当然，支撑组件12也可不拆除，在张力腿11安装结束后作为限制件限定张力腿11之间的间隔，避免张力腿11在波浪作用下发生相互碰撞。
综上可知，本发明的张力腿安装方法，具有以下优点：1、以组为单位对张力腿进行水平拖航，相比传统的竖直安装方法，节省了专门的张力腿安装船、张力腿安装机具等施工资源，并缩短了安装周期；2、相比单根水平拖航方法，一次能够同时安装多根张力腿(张力腿组)，大幅提升了安装施工效率，因此可以缩减张力腿安装施工时间及费用；3、拖航浮筒可以直接作为张力腿安装后的临时浮筒使用，不需要现场安装临时浮筒，可以额外降低临时浮筒费用和安装费用；4、张力腿之间的支撑组件可以作为张力腿安装后的临时防碰撞撑杆使用，不需要在现场安装额外的支撑，可以额外降低安装费用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种张力腿安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将至少两根张力腿间隔并排，在相邻的两根张力腿之间接上支撑组件，形成张力腿组；
S2、在所述张力腿的上、下两端分别装上拖航浮筒；
S3、将所述张力腿组水平拖航至安装现场；
所述步骤S3中，主拖轮通过第一缆绳连接所述张力腿组上端，拖拽所述张力腿组前行；尾拖轮通过第二缆绳连接所述张力腿组下端，限制所述张力腿组在前行过程中的横向摇摆幅度；所述张力腿组在拖航过程中位于水面或水下；
S4、移除所述张力腿下端的拖航浮筒后，将所述张力腿组下端下放至水中以扶正所述张力腿组，直至所述张力腿组扶正成竖直状态；所述步骤S4包括：
S4.1、在所述张力腿组水平拖航至安装现场后，移除所述张力腿下端的拖航浮筒，使用安装船代替所述主拖轮，通过所述第一缆绳连接所述张力腿组上端；
S4.2、所述尾拖轮释放所述第二缆绳同时向所述安装船靠近，使所述张力腿组的下端逐渐垂入水中，所述张力腿组逐渐扶正成竖直状态；
S4.3、通过水下机器人将所述第二缆绳从所述张力腿组上解下；
S5、将竖直状态的所述张力腿组移位并对准在海底基座的上方，将所述张力腿组下端对接在所述海底基座上；
S6、排出所述张力腿上端拖航浮筒的压载水，使所述拖航浮筒形成临时浮筒，具有确保所述张力腿处于受拉状态的浮力。
2.根据权利要求1所述的张力腿安装方法，其特征在于，所述步骤S1在岸边操作；其中，每一根张力腿由一个或多个张力腿段焊接组成；所述张力腿组中张力腿的数量与平台各立柱外侧所需张力腿的数量相等。
3.根据权利要求1所述的张力腿安装方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述张力腿之间的间隔与平台上张力腿接口之间的距离、海底基座上张力腿接口之间的距离一致。
4.根据权利要求1所述的张力腿安装方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述支撑组件包括至少一根撑杆或桁架。
5.根据权利要求1所述的张力腿安装方法，其特征在于，所述步骤S2在岸边或水面上操作。
6.根据权利要求1所述的张力腿安装方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
S5.1、通过所述安装船上的吊车和所述第一缆绳吊装所述张力腿组，将所述张力腿组移位至所述海底基座的正上方；
S5.2、调整所述张力腿组上端所述拖航浮筒内的压载水，以调整所述拖航浮筒的浮力；
S5.3、下放所述张力腿组，使所述张力腿组的下端与所述海底基座对接，将所述第一缆绳从所述张力腿组上解下。
7.根据权利要求1-6任一项所述的张力腿安装方法，其特征在于，重复步骤S1-S6，完成平台所有立柱外侧的张力腿的安装。
8.根据权利要求1-6任一项所述的张力腿安装方法，其特征在于，该张力腿安装方法还包括以下步骤：
S7、拆除所述张力腿之间的支撑组件。
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