CN107002469B - 用于海底钻井孔相关操作的隔水管部段 - Google Patents

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Abstract

一种钻孔隔水管部段，所述钻孔隔水管部段包括：主隔水管管件和多个辅助管件，所述主隔水管管件具有沿径向延伸的凸缘，所述辅助管件至少包括节流管线和压井管线。一个或多个夹具保持辅助管件。隔水管部段还具有浮力构件。节流管线和压井管线以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘，使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线和压井管线上。浮力构件形成隔水管部段的外部，隔水管部段的外部包括相对于主隔水管管件的轴线完全相反且平行的平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面，允许隔水管部段以水平定向堆叠。节流管线和压井管线彼此完全相反地设置在平坦底部堆叠面与平坦顶部堆叠面之间。

Description

用于海底钻井孔相关操作的隔水管部段
技术领域
本发明涉及海底钻井孔相关操作，例如钻孔和/或钻井孔介入操作，其中由隔水管部段组成的隔水管柱在适用于进行海底钻井孔相关操作的船和海底钻井孔之间延伸。
本发明还涉及在船和海底钻井孔之间延伸的隔水管柱。
本发明还涉及隔水管部段。
背景技术
在现有技术中通常在船的隔水管储存器中储存多个隔水管部段，由所述隔水管部段组成海底隔水管柱。
通常地，隔水管部段包括隔水管管件和位于隔水管管件外部并且沿着隔水管管件平行的额外的一个或多个辅助管件，所述辅助管件也被称为卫星管件或管线、服务管件或管线，或外围管件或管线。辅助管件例如用作通往BOP或其它海底设施的流体管线，例如节流管线、压井管线、液压管线、增压管线、注入管线(例如用于二醇)等。
在主隔水管管件的常规设计中，主隔水管管件的每端设置有沿径向延伸的凸缘，主管件和凸缘由钢制成。凸缘中的一个或两个可以具有螺栓孔从而允许通过螺栓和螺母来结合隔水管部段。
辅助管件可以具有安装在其一端或两端的单独的连接件(例如卡销配件)或者被设计成密封地安装在相邻隔水管部段的辅助管件中。
隔水管部段具有不同长度。通常地，隔水管部段具有在50英尺(15.24米)至90英尺(27.43米)之间的长度。隔水管部段的非常常见的长度为75英尺(22.86米)。
隔水管部段通常较为笨重；远比海上钻孔工业中使用的其它管材更重。例如单个75英尺的海底隔水管部段的重量可能在20至25吨之间，所述重量是相同长度的钻管的重量所无法匹敌的。因此主要鉴于其尺寸(直径)和重量，隔水管处理受到与钻管处理不同的考虑。
例如WO2009/102196公开了一种单体船，所述单体船具有船体和船体内的隔水管储存舱。在隔水管储存船体中，隔水管部段以其水平定向堆叠。设置龙门起重机从而从储存舱中升高隔水管部段或者将隔水管部段降低至储存舱中并且将每个单独的隔水管部段放置在隔水管便道机上或者从便道机上捡起隔水管部段。隔水管部段的前端实际上连接至隔水管柱提升工具，所述隔水管柱提升工具将隔水管部段连接至船的隔水管柱处理能力起吊设备。通过升高提升工具和便道机的操作，使隔水管部段达到与作业线一致的竖直定向或竖立定向，沿着所述作业线悬吊隔水管柱使其进入海中。隔水管柱的已经入水的部分然后被船的隔水管柱吊架(通常被称为隔水管卡盘)临时保持。然后使新的隔水管部段在入水的隔水管柱的上方保持对齐并且相互连接连接件配件布置从而将新的隔水管部段结合至隔水管柱。然后通过隔水管柱吊架释放隔水管柱并且以新附接部段的长度进行降低。然后隔水管柱再次被隔水管柱吊架悬吊并且重复新的隔水管部段的结合过程。
已经发现这种组装隔水管柱的已知方法是耗时的。特别地，需要作出大量努力从而适当地进行隔水管部段之间的连接。特别地，鉴于进行每次连接期望的或需要的测试，所述已知方法不利地非常缓慢。
WO2014/168471中提出使用150英尺的隔水管部段，所述隔水管部段储存在船上并且竖立并设置在与隔水管柱组装过程相关的作业线中。在该发明的上下文中设想可以在与钻孔作业线分离的专用作业线中进行隔水管的组装和拆卸，但是也可以在进行钻孔活动的同一个作业线中进行隔水管的组装和拆卸。
WO2014/168471中公开了具有隔水管储存舱的船，所述隔水管储存舱位于甲板下方的船体内。隔水管储存舱包括储存机架，所述储存机架中适配成以水平定向储存多个隔水管部段和/或预组装的隔水管支架的平行堆叠。船在储存舱的甲板和顶板之间设置有狭长的隔水管转移开口。该隔水管转移开口在平行于储存机架的方向上延伸并且具有一定的长度和宽度从而允许经由隔水管转移开口以水平定向转移单个隔水管部段或单个隔水管支架使其离开和进入隔水管储存舱。船进一步具有设置在隔水管储存舱内的位于隔水管转移开口下方的隔水管转移站。所述站设置有转移升降机，所述转移升降机适配成以其水平定向升高和降低单个隔水管部段或单个隔水管支架从而使隔水管部段或隔水管支架穿过隔水管转移开口。在隔水管储存舱内设置桥式行进梁起重机，所述起重机适配成提升和降低单个隔水管部段或单个隔水管支架从而至少分别允许从储存机架中移出单个隔水管部段或单个隔水管支架以及允许将单个隔水管部段或单个隔水管支架放入储存机架中。起重机还适配成使单个隔水管部段或单个隔水管支架至少在转移站和储存机架上方的位置之间进行横向运送。
特别是当隔水管部段设置有浮力构件时，与较长(例如150英尺长)的隔水管部段的处理(特别是竖立)相关的一个事情是隔水管部段在竖立过程中由于隔水管部段倾向于在该部段中弯曲因而经受的巨大应力。
发明内容
例如鉴于希望具有较大长度(例如150英尺)的隔水管部段，本发明的目的是提供改进的或至少替代的隔水管部段从而例如进行钻孔活动。
本发明的目的还在于提供一种允许有效部署较长的钻孔隔水管部段的方式，所述方式包括竖立过程(在所述竖立过程中使隔水管部段从水平位置到达竖直位置)和松开隔水管柱的反向过程，优选不需要使用强力背材或者允许降低强力背材的强度要求。允许降低强力背材的强度要求可以例如允许相当简单的强力背材(例如在竖立过程开始时以沿着隔水管部段的单侧延伸的梁结构的形式)和/或例如允许强力背材的相对轻质的合成复合结构，以便进行处理和降低隔水管提升系统上的负荷。
本发明的第一方面提出一种钻孔隔水管部段，所述钻孔隔水管部段包括：
-主隔水管管件，所述主隔水管管件具有轴线和长度，
其中所述主隔水管管件在其每端设置有沿径向延伸的凸缘，
-多个辅助管件，所述辅助管件设置在隔水管管件的外部并且平行于隔水管管件，所述辅助管件至少包括节流管线和压井管线，
-一个或多个夹具，所述夹具沿着主隔水管管件的长度分布并且固定至所述主隔水管管件，所述一个或多个夹具适配成相对于主隔水管管件保持至少所述节流管线和所述压井管线，
-浮力构件，
其中优选地，所述隔水管部段具有至少100英尺(30.48m)，例如120英尺(36.57m)或150英尺(45.72m)的长度，
并且其中
至少节流管线和压井管线通过位于每个节流管线和压井管线和每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘，使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线以及压井管线上，
并且其中
浮力构件形成隔水管部段的外部，隔水管部段的外部包括相对于主隔水管管件的轴线完全相反并且平行的平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面，允许隔水管部段以水平定向堆叠并且平坦底部堆叠面放置在下方隔水管部段的平坦顶部堆叠面上，
并且其中
节流管线和压井管线相对于主隔水管管件的轴线彼此完全相反地设置在平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面之间，优选设置在与平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面正交的平面中。
本发明的第一方面的隔水管部段可以例如使用桥式梁起重机通过水平提升隔水管部段从机架顶部取出，然后仍然以水平位置供应至隔水管部段的竖立系统，例如所述系统的便道机。当通过提升隔水管部段的一端同时例如另一端支撑在便道机的滑块上从而将隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向时，隔水管部段中弯曲所引发的拉伸负荷主要分布在主隔水管管件以及节流管线和压井管线的位于下方的管线上。
因此本发明的第一方面提供一种隔水管部段设计，所述隔水管部段设计允许最佳地使用坚固的节流管线和压井管线从而应对隔水管部段竖立过程中经历的较大负荷。
设想在实施方案中节流管线和压井管线为具有1英寸壁厚的钢管。
设想在实施方案中节流管线和压井管线的压力等级为15000psi，所述压力等级为深水应用(例如10000英尺或更大的水深)的实际要求。所述压力等级已经要求这些管线非常坚固，鉴于从水平初始位置或储存位置至作业线中的用于部署隔水管柱的竖直位置的竖立过程，本发明的隔水管部段最佳地利用该坚固性。
当处理非常长的隔水管部段，例如长度为至少100英尺(30.48m)例如120英尺(36.57m)或150英尺(45.72m)的隔水管部段时，竖立过程中出现的非常巨大的负荷的问题是特别引人注意的。在实际实施方案中，150英尺的装配有浮力构件的隔水管部段(具有21英寸外径和18.75英寸内径的钢制主隔水管管件和15000psi等级的具有6.5英寸外径和4.5英寸内径的钢制压井管线和节流管线)的重量可能在45至55公吨之间。该庞大重量结合150英尺的长度造成在竖立过程中非常巨大的负荷。
在实际实施方案中，主隔水管管件及其凸缘由脱氧钢(例如至少用于主隔水管管件的X80钢)制成。
在实际实施方案中，主隔水管管件具有21英寸的外径和18.75英寸的内径，例如由X80钢制成的钢制的主隔水管管件。
在实际实施方案中，压井管线和节流管线中的每一者具有6.5英寸的外径和4.5英寸的内径并且例如由脱氧钢制成。
在实际实施方案中，在150英尺的隔水管部段中浮力构件可以占隔水管部段的总干重的较大百分比，例如可以在150英尺的隔水管部段上设置干重在15至20吨之间的浮力构件。
注意到已经开发了使用混合钢和复合管结构的节流管线和压井管线，其具有钢制内管芯和围绕钢芯缠绕的复合材料。在本发明的范围内也可以使用这些混合管线。例如所述混合管线可以具有15000psi的压力等级。
在一个实施方案中，成对的浮力构件中的每一者的横截面具有半圆形外侧。亦即，成对的浮力构件的横截面中包括圆形外边缘，其中圆形外边缘的顶部和底部齐平从而相对于主隔水管管件的轴线形成平行平坦的底部堆叠面和顶部堆叠面。
在一个实施方案中，每个节流管线和压井管线与每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件实施为，当通过提升隔水管部段的一端使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向时，节流管线和压井管线中的位于上方的管线不会承载压缩负荷。因此当隔水管部段水平并且在竖立过程中观察时，只有两个管线的位于最下方的管线用于承载拉伸负荷，两个管线中的另一个管线不承载拉伸负荷也不承载任何明显的压缩负荷，从而避免了屈曲问题。
在一个实施方案中，拉伸负荷传递连接组件包括：
-穿过凸缘的多台阶孔，所述孔具有轴线并且所述孔具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，例如至少为具有三个肩部表面的三台阶孔，
-多台阶端部配件，所述多台阶端部配件设置在各个辅助管件上，所述端部配件具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶端部配件的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，例如至少为具有三个肩部表面的三台阶孔，
其中多台阶孔和多台阶端部配件的肩部表面适配成同时彼此接触，从而将待传递的拉伸负荷分布在所述肩部表面上。
所述拉伸负荷传递连接组件优选设置在压井管线和节流管线两者中的每端处。应理解隔水管部段中也可以使用相同的组件，其中除了节流管线和压井管线之外的其它辅助管线用作隔水管部段中的拉伸负荷共享构件。
设置多台阶孔和匹配的端部配件允许优化辅助管件与各个凸缘之间的负荷传递，因为该负荷或多或少地分布在多台阶孔的长度上。在现有技术已知的设计中存在单肩孔，因此负荷集中在例如孔中部的单个肩部上。负荷沿着凸缘中的孔的长度分布在多个肩部上允许最佳负荷传递并且利用凸缘的强度，在脱氧钢凸缘的实施方案中，所述凸缘例如具有4英寸至8英寸之间，例如5至7英寸之间，例如6英寸的孔厚度或有效孔长度。
所述多台阶孔相比于锥对锥设置(其中孔在其有效长度上为锥形并且辅助管件带有与所述锥形孔匹配的锥形端部配件)也是有利的。由于辅助管件上的拉伸负荷，这种单锥设置造成凸缘中不希望的侧面应力，所述侧面应力使孔变宽并且使凸缘经受不适当的应力。
在一个实施方案中，多台阶孔和端部配件的至少一对接触的肩部表面位于与孔的轴线正交的平面中。匹配表面的正交定向使得拉伸负荷不转化或极少地转化成凸缘上的侧面应力。
在一个实施方案中，当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔和端部配件的至少一对接触的肩部表面位于渐缩的锥形平面中，所述锥形平面相对于与孔的轴线正交的平面成至多20°的角度。由于有限的锥角，由各对匹配表面吸收的拉伸负荷对孔周围的凸缘材料仅造成相对有限的变宽效应，这可以在由辅助管线或其端部件形成的销钉周围的盒方面看到。所述角越小，则侧面应力也越小。具有至少一个所述锥形肩部的优点是定中效应，因此辅助管件相对于凸缘中的孔定中。
在一个实施方案中，当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔和端部配件中的至少一对接触的肩部表面位于变宽的锥形平面中，所述锥形平面相对于与孔的轴线正交的平面成至多20°的角度。例如可以仅针对一对匹配表面(例如凸缘外端面附近的一对匹配表面)设置的该设置可以造成孔周围的凸缘材料的收缩效应，因此在辅助管线受到拉伸负荷时造成盒的收缩。
在一个实施方案中，多台阶端部配件实施为螺母，其中各个辅助管件设置有螺纹部分，螺母旋拧在所述螺纹部分上从而允许调节端部配件的位置。例如辅助管件具有焊接在辅助管件的钢制主体上的钢管端部件。设置螺母的实施方案可以允许有效地调整由各个辅助管线吸收的拉伸负荷相比于由主隔水管管件吸收的部分的比例。螺母还允许有效的结构，例如当进行维护时允许容易地更换辅助管线。
在一个实施方案中，辅助管件的螺纹部分上还设置有锁定螺母，从而允许将多台阶端部配件锁定至期望的位置。
在一个实施方案中，凸缘中的用于辅助管件的孔具有4英寸至8英寸之间，例如5至7英寸之间，例如6英寸的长度。
例如多台阶孔具有三个台阶和三个肩部表面，并且端部配件也具有三个肩部，例如孔具有4英寸和8英寸之间的长度。
在一个实施方案中，所述或每个凸缘在凸缘中的每个压井管线孔和节流管线孔附近设置有两个螺栓孔，在各个压井管线和节流管线的每一侧设置有一个螺栓孔。可能地，所述或每个凸缘进一步设置有用于连接件螺栓(所述连接件螺栓将相邻的隔水管部段相互连接)的两对额外的螺栓孔，所述两对额外的螺栓孔各自设置在主隔水管管件的相反的侧部上，每对螺栓孔分布在邻近各个节流管线和压井管线的螺栓孔之间。
在一个实施方案中，主隔水管管件为金属管件，优选为钢管，并且保持一个或多个辅助管件的至少一个夹具，优选所有夹具包括具有多个带状构件的金属，优选为钢制的不连续夹紧带，所述带状构件与金属主隔水管管件进行金属对金属的直接接触，其中夹具包括一个或多个紧固件从而将带状构件彼此固定并且产生夹紧带在主隔水管管件上的摩擦夹紧。
其中当在使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向的过程中提升隔水管部段的一端时，该摩擦使得保持节流管线和压井管线的夹具的带至少在其相对于主隔水管管件的角位置方面相对于隔水管管件保持原位。
提供上述夹具设计避免了节流管线和压井管线在竖立过程中隔水管上的负荷下相对于主隔水管管件移动。所述移动是不希望的，因为其可能减少这些管线中的位于下方的管线对隔水管部段内的张力吸收的贡献或者使其失效。所述设计基于本发明的如下认知：由于竖立过程中隔水管部段的负荷和弯曲，这些管线倾向于偏离其在该过程中平行于主隔水管管件的原始笔直形状并且或多或少地变成涡旋形状。
在一个实施方案中，隔水管部段的长度为至少100英尺(30.48m)例如120英尺(36.57m)或150英尺(45.72m)，其中隔水管部段的中间位置沿着其长度设置有两个隔水管夹持部可接合部分，所述隔水管夹持部可接合部分的间隔对应于75英尺(22.86米)隔水管部段的端部之间的间隔。例如当使用起重机堆叠或卸垛隔水管部段时，例如在150英尺的隔水管部段上设置这种隔开的隔水管夹持部可接合部分大大减少了隔水管部段的水平处理过程中的负荷。在一个实施方案中，每个夹持部可接合部分包括安装至隔水管部段的钩状件构件，例如与围绕主隔水管管件安装的套管一体形成的钩状件。
本发明的第二方面涉及根据本申请所述的隔水管部段，其中至少节流管线和压井管线通过位于每个节流管线和压井管线和每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘，使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线以及压井管线上，并且其中拉伸负荷传递连接组件包括：
-穿过凸缘的多台阶孔，所述孔具有轴线并且所述孔具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，例如至少为具有三个肩部表面的三台阶孔，
-多台阶端部配件，所述多台阶端部配件设置在各个辅助管件上，所述端部配件具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶端部配件的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，例如至少为具有三个肩部表面的三台阶孔，
其中多台阶孔和多台阶端部配件的肩部表面适配成同时彼此接触，从而将待传递的拉伸负荷分布在所述肩部表面上。
应理解如上讨论的多台阶孔和匹配的端部配件的优点适用于本发明的第二方面。同样地，上文讨论的孔和匹配的端部配件的所有实施方案以及参考本发明的第一方面的每个其它技术特征可以(例如在所述特征的各种组合中)与根据本申请的隔水管部段组合。
本发明的第三方面涉及根据本申请所述的隔水管部段。
其中优选地，所述隔水管部段具有至少100英尺(30.48m)，例如120英尺(36.57m)或150英尺(45.72m)的长度，
并且其中
至少节流管线和压井管线通过位于每个节流管线和压井管线和每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘，从而使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线以及压井管线上，
其中隔水管管件为金属管件，优选为钢管，并且其中至少一个优选所有夹具包括具有多个带状构件的金属，优选为钢制的不连续夹紧带，所述带状构件与金属主隔水管管件进行金属对金属的直接接触，其中夹具包括一个或多个紧固件从而彼此固定带状构件并且产生夹紧带在主隔水管管件上的摩擦夹紧，
其中当在使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向的过程中提升隔水管部段的一端时，该摩擦使得保持节流管线和压井管线的夹具的带至少在其相对于主隔水管管件的角位置方面相对于隔水管管件保持原位。
应理解上文参考本发明的第一方面讨论的一个或多个夹具的优点适用于本发明的第三方面。同样地，上文讨论的所有实施方案以及参考本发明的第一和/或第二方面的每个其它技术特征可以(例如在所述特征的各种组合中)与根据本申请的隔水管部段组合。
本发明的方面还涉及一种用于组装隔水管柱的方法，所述方法通过相互连接隔水管部段从而组成在适配成进行海底钻井孔相关操作的船与海底钻井孔之间延伸的隔水管柱，所述海底钻井孔相关操作例如为钻孔和/或钻井孔介入操作，所述方法包括：
-通过将隔水管部段的前端连接至隔水管柱提升工具从而使隔水管部段从水平初始定向竖立，所述隔水管柱提升工具将隔水管部段连接至船的隔水管柱处理能力起吊设备，然后例如借助于便道机升高提升工具，所述便道机具有支撑隔水管部段的后端的滑块，使隔水管部段达到与作业线一致的竖直或竖立定向，隔水管柱沿着所述作业线被悬吊并进入海中。
在隔水管部段的所述水平初始定向下，节流管线和压井管线设置在平坦的底部堆叠面与顶部堆叠面之间。因此在竖立过程中节流管线和压井管线维持在主隔水管管件的上方和下方。因此，在竖立过程中最佳地使用牢固的节流管线和压井管线从而应对隔水管部段的竖立过程中经历的巨大负荷。
在所述方法的一个实施方案中，在通过提升隔水管部段的一端使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向的过程中，节流管线和压井管线中的位于上方的管线不会承载压缩负荷。
本发明的第五方面涉及根据本申请所述的隔水管柱，所述隔水管柱在海底钻井孔和海底钻井孔操作船例如钻探船之间延伸或待组装并延伸。隔水管柱包括由相互连接的第一长度的隔水管部段组成的第一柱部分和由相互连接的第二长度的隔水管部段组成的第二柱部分，其中第一长度的隔水管部段比第二长度的隔水管部段更长，例如为两倍长，并且其中第一长度的隔水管部段和第二长度的隔水管部段各自设置有浮力构件。第二长度的隔水管部段的浮力构件具有比第一长度的隔水管部段的浮力构件更大的深度等级。
本发明的隔水管柱具有10000至14000英尺之间的长度，其中由第一长度的隔水管部段组成的第一柱部分延伸至7000至9000英尺之间的深度，并且由第二长度的隔水管部段组成的第二柱部分延伸至至多12000英尺的深度，并且当隔水管延伸至大于12000英尺时，隔水管柱具有包括裸露的第一长度的隔水管部段或者优选由裸露的第一长度的隔水管部段组成的最下方的第三柱部分。
对于实际使用特别有利地，本发明设想第一长度为150英尺并且第二长度为75英尺的实施方案。
在本发明的隔水管柱中，在较短的隔水管部段上安装对应于较大深度等级的较重的浮力构件，这是因为构件必须抵抗水压。相对轻质的浮力构件安装在较长的隔水管部段上。这允许隔水管部段的有效的处理和组装过程，这是因为单独的隔水管部段不会变的过重。例如，第二长度的隔水管部段可以为75英尺并且干重在27至34吨之间。例如，第一长度的隔水管部段可以为150英尺并且干重在45至55吨之间。
在例如与本发明的第一、第二、第三和/或第四方面的任一者的隔水管部段相容的实施方案中，每个第一长度的隔水管部段包括第一系列的邻近浮力构件和第二系列的邻近浮力构件，其中所述第一系列的隔水管部段与第二系列的隔水管部段之间的中部裸露，所述裸露的中部具有30至60英尺之间的长度。该设计朝向隔水管部段的外端设置浮力构件的重量，这例如在隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向时存在的弯曲负荷方面是有利的。
在一个实施方案中，每个系列的邻近浮力构件包括三组邻近的浮力构件，每组浮力构件围绕主隔水管管件设置并且可能围绕隔水管部段的一个或多个辅助管件设置，其中当从隔水管部段的各个端部观察时，钩状件构件在每个系列的第二组与第三组之间安装至隔水管部段，所述钩状件构件适配成提升处于水平定向的隔水管部段。钩状件因此接近浮力构件的重量并且通过两点悬吊以吸引方式来承载隔水管部段的重量。例如，钩状件的间隔大约等于75英尺的隔水管部段的端部的间隔。
本发明还涉及一种船，所述船适配成进行海底钻井孔相关操作，所述操作涉及海底钻井孔与船之间的隔水管柱，例如钻孔和/或钻井孔介入，所述船包括具有甲板的船体，所述船包括：
-隔水管储存器例如隔水管储存舱，所述隔水管储存器存在于所述甲板下方的所述船体内，
其中隔水管储存器设置有第一长度的储存机架，所述第一长度的储存机架中适配成以竖直堆叠的方式储存长度分别为至少100英尺(30.48m)，例如120英尺(36.57m)或150英尺(45.72m)的单个第一长度的隔水管部段，
并且
其中隔水管储存器设置有第二长度的储存机架，所述第二长度的储存机架中适配成储存长度分别在50英尺(15.24米)至90英尺(27.43米)之间，例如75英尺(22.86米)的单个第二长度的隔水管部段(95)。
其中在第一长度的储存机架中储存根据本文讨论的一个或多个其它方面的至少多个第一长度的隔水管部段。
在非常实际的实施方案中，存在用于150英尺(45.72m)隔水管部段的储存机架以及用于75英尺(22.86米)隔水管部段的储存机架。
相比于主要是75英尺的隔水管部段在作业线中相互连接的当前实践，通过使用储存在隔水管储存器中的较长(例如150英尺)的隔水管部段，部署和/或取回隔水管柱所需的时间减少。使用较长的隔水管部段例如允许停止附接至隔水管柱的下端的防喷器或其组件而不会造成钻孔过程的过度延迟。防喷器或其组件则可以例如经受检查和/或维护，这提高了例如在较大水深的情况下海底钻孔的安全性。鉴于隔水管柱的密封性的重复试验(通常在柱上增加三个新的隔水管部段之后进行所述重复试验)，在部署过程中也实现了巨大进步。通过使用较长的隔水管部段，可能需要显著减少压力试验的次数，或者可以在每个待进行的试验中的进行试验的时间压力更小。
为了最佳地得益于本发明，设想船上的隔水管部段的主储存器实施为用于第一长度的隔水管部段的储存器，使得储存在船上的大部分(例如至少60％)隔水管柱长度以这些第一长度的隔水管部段或隔水管支架的形式储存。例如，储存机架实施为在其中储存总共至少6000英尺的第一长度的隔水管部段或隔水管支架，例如各自为150英尺的至少40个隔水管部段或隔水管支架。
在一个实施方案中，主隔水管管件具有壁厚并且，在隔水管柱中隔水管部段下部的壁厚小于隔水管柱的隔水管部段上部的壁厚。例如，隔水管部段的壁厚适应于隔水管部段的浮力构件的深度等级，具有较大深度等级的隔水管部段的主隔水管管件的壁厚相对于具有较小深度等级的隔水管部段减小。这在隔水管部段(特别是鉴于深度等级带有相对重的浮力构件的更大深度等级的隔水管部段)的总干重方面是有利的。应理解该设计可以合并至具有相互连接的隔水管部段的任何隔水管柱，其独立于单独部段的长度和/或拉伸负荷共享的存在。然而其与根据本文讨论的一个或多个方面的隔水管部段的组合是有利的。
在一个实施方案中，隔水管部段的凸缘可以具有圆形外部轮廓，然而在另一个实施方案中有可能使用非圆形轮廓，例如具有两个与蝴蝶形状相似的凸缘凸耳并且节流管线和压井管线延伸穿过各个凸缘凸耳中的孔。
储存机架还可以实施为在其中储存总共至少1500英尺的第二长度的隔水管部段，例如各自为75英尺的至少20个隔水管部段。
还可能地，工业中通常使用的一些长度非常有限的所谓的管件部段可以储存在船上，例如储存在隔水管储存器内。
其它隔水管柱物品(例如伸缩接头、悬吊接头等)也可以储存在船上。
在一个实施方案中，设想相对更短的(当前常见的)第二长度的隔水管部段设置有待安装在隔水管柱的下部的浮力构件，因此设置有具有高深度等级的浮力构件。通常地，鉴于浮力构件经受的水压随着水深增加，浮力构件随着深度等级的增加而具有越来越大的比重和总质量。例如鉴于当通过桥式梁起重机输送并且保持水平时的下沉，设想为储存在储存器中的第一长度的隔水管部段安装高深度等级的浮力构件，这将造成每个隔水管部段的总重量使其非常难以处理。因此，在一个实施方案中，设想多个第一长度的隔水管部段和多个第二长度的隔水管部段各自设置有浮力构件，其中第二长度的隔水管部段的浮力构件具有比第一长度的隔水管部段的浮力构件更大的深度等级。因此更短的元件具有相对重的浮力构件并且隔水管柱的更长的元件具有相对轻的浮力构件，因此可以有效地对两者进行处理。
本发明的隔水管柱的实施方案允许协调隔水管柱的顶部拉伸要求和相关的拉伸系统，并且在组装或放下隔水管柱的过程中以及在将隔水管部段移出和移入储存器的过程中容易处理单个隔水管部段。
在一个实施方案中，船设置有便道机，所述便道机具有能够在水平导轨上方移动的可移动便道机框架，其中便道机框架具有后端和前端并且能够在水平轨道上方至少在负载位置和隔水管竖立位置上移动。便道机框架具有两个平行和水平的框架梁，并且滑块被所述框架梁支撑并且沿着框架梁行进。滑块包括隔水管端部支撑件从而在其上支撑隔水管部段或隔水管支架的后端。在便道机框架的水平框架梁之间限定开口，所述开口的宽度允许例如通过设置在隔水管储存舱中的转移升降机升起的单个隔水管部段，从而以水平定向竖直穿过所述开口。
除了滑块之外，便道机还包括一个或多个额外的隔水管支撑构件，所述隔水管支撑构件能够在非活动位置与活动位置之间移动，所述非活动位置允许单个隔水管部段或单个隔水管支架竖直穿过，在所述活动位置下隔水管部段或隔水管支架支撑在所述隔水管支撑构件上。
便道机的框架梁可以通过便道机框架后端附近的横梁刚性地相互连接，并且框架梁可以通过一个或多个可移动横向连接件相互连接，所述可移动横向连接件各自能够在非活动位置和活动位置之间移动，所述非活动位置允许单个隔水管部段或单个隔水管支架竖直穿过，在所述活动位置下横向连接件将框架梁相互连接，例如便道机框架在便道机框架的前端具有单个横向连接件。设置一个或多个可移动横向连接件允许便道机框架的长度明显小于转移开口的长度并且小于第一长度的隔水管部段的长度，这是因为当连接件处于其非活动位置时，第一长度的部件可以例如通过转移升降机而以竖直方向穿过。
在一个实施方案中，便道机设置有尾臂纳入设备，所述尾臂纳入设备例如安装在便道机框架的前端。例如一个尾臂设置在框架的每个主梁上，当在竖立过程的最后阶段对隔水管部段或隔水管支架进行收尾时，所述臂可以移动至操作位置从而共同作用。安装在便道机上造成尾臂纳入设备沿着便道机移动，因此当便道机伸缩(例如不使用时)时不会在作业线附近形成障碍。在一个替代形式中，尾臂纳入设备以不同方式(例如可在塔中移动)支撑在船上。
在一个实施方案中，船为单体船并且隔水管储存器实施为在其中储存平行于船的纵轴线的隔水管部段和/或隔水管支架。
在一个实施方案中，隔水管储存器位于隔水管储存舱内并且隔水管转移开口在单体船的纵向中平面中设置在舱的顶板中，优选船的隔水管组装作业线也位于所述中平面中。
在一个实施方案中，船具有船井并且塔设置在船井处，例如设置在船井的一侧或船井的上方，例如WO2009/102196中所述。
在一个实施方案中，船设置有隔水管柱吊架，所述隔水管柱吊架适配成将隔水管柱悬吊在作业线中使其进入海中。
在一个实施方案中，船例如在船井处或船井上方具有塔，隔水管柱组装作业线例如延伸穿过船井，并且设置作业线起吊设备，所述起吊设备包括可以相对于塔上下移动的吊架设备。优选地，吊架设备实施为可以沿着安装在塔上的一个或多个竖直轨道上下移动的行进吊架设备，例如具有接合一个或多个竖直轨道的轮的轮式行进吊架设备。优选地，起吊设备包括至少一个绞盘和至少一个缆索，其中吊架设备被至少一个缆索悬吊。
在一个实施方案中，船井具有侧面、前侧和后侧，塔实施为中空构造的井架，所述井架具有顶部和与船体成一体的底部，底部在船井的相对的横向侧部上的船体部段之间延伸，底部与船井的前侧和后侧分别隔开，因此形成井架前方的前方船井区域和井架后方的后方船井区域，其中井架具有前侧和相对的后侧以及相对横向侧面。在所述船井区域中的一者处，优选在后方船井区域处，船设置有隔水管柱组装吊架，在隔水管组装和拆卸过程中所述隔水管柱组装吊架适配成将隔水管柱悬吊在作业线中使其进入海中。
在一个优选的实施方案中，船具有包括隔水管柱提升工具的隔水管柱处理能力起吊设备，所述隔水管柱提升工具可以相对于井架上下移动并且适配成连接至隔水管部段的端部，并且当隔水管柱从隔水管柱组装吊架释放时所述隔水管柱提升工具实施为支撑作业线中的隔水管柱的重量。
在优选的实施方案中，船具有第二作业起吊设备，所述第二作业起吊设备具有负载附接设备，所述负载附接设备可以相对于井架在与隔水管作业线相对的一侧上下移动，从而允许处理物品使其沿着第二作业线穿过另一个船井区域，所述第二作业线不同于进行隔水管柱组装的第一作业线并且与其隔开。优选地，所述第二起吊设备实施为钻孔绞车，并且设置有从负载附接设备悬吊的顶部驱动器从而进行钻孔操作。
优选地，船具有船井并且船设置有隔水管柱支撑滑车，所述隔水管柱支撑滑车能够在船井内在两个作业线之间移动，允许在例如位于后方船井区域的隔水管柱组装作业线中组装隔水管柱，然后将隔水管柱转移至例如位于前方船井区域的钻孔作业线。例如，该滑车实施为滑动滑车，所述滑动滑车可以在沿着船井以纵向方向延伸的一对相联的滑动轨道上滑动，允许滑车通常在一个船井区域与另一个船井区域之间(因此在井架的基部的下方)在船井的纵向方向上移动同时支撑隔水管柱(并且优选具有附接至隔水管柱的下端的BOP)将其降低进入海中。
在一个实施方案中，隔水管柱支撑滑车还实施为支撑防喷器或防喷器组件，因此滑车位于防喷器或其组件的下方。
优选地，一个或两个隔水管柱处理能力起吊设备和(如果存在的话)第二作业线提升设备包括一个或多个缆索和一个或多个相联的绞盘。
优选地，一个或两个隔水管柱处理能力起吊设备和(如果存在的话)第二作业提升设备包括波浪升沉补偿系统机构。
如果船为单体船，设想(如果存在的话)隔水管转移开口的长度朝向船井定向，优选沿着或平行于船的中心轴线定向。例如船具有位于船井的船尾的隔水管储存舱。
在一个实施方案中，船具有船井。在船井处设置塔，例如中空构造的井架。船设置有隔水管柱吊架，所述隔水管柱吊架适配成将隔水管柱悬吊在作业线中使其穿过船井进入海中。提升设备设置成具有可以相对于塔上下移动的吊架设备，例如被连接至一个或多个绞盘的缆索悬吊的吊架设备。
应理解参考本发明的一个方面描述的任何特征(例如关于本发明的第一方面描述为任选特征或所需特征)可以容易地与本文描述的本发明的其它方面的一个或多个特征组合。
附图说明
现在将参考附图来解释本发明。在附图中：
图1显示了根据本发明的在竖立隔水管部段的过程中钻探船的一部分的纵向视图，
图2显示了在竖立隔水管部段的过程中图2的船，
图3显示了图1的船，其中隔水管部段竖立在作业线中，
图4显示了根据本发明的隔水管部段的实施方案，
图5显示了图4的隔水管部段的一端，
图6显示了图4的隔水管部段的另一端，
图7以局部横截面显示了图5的端部，
图8以局部横截面显示了图6的端部，
图9a以更大比例显示了图8的细节，
图9b显示了多台阶孔和端部配件的设计选择，
图10显示了根据本发明的隔水管部段的实施方案，
图11显示了75英尺的第二长度的隔水管部段的实施方案。
具体实施方式
图1显示了具有船体2的单体船1的一部分，所述船体2具有船首、船尾和延伸穿过船体1的船井5。
例如，船可以具有WO2014/168471和/或未预先公开的NL 2013614中公开的船的一个或多个特征，所述文献以引用的方式并入本文。例如，船可以具有所述文献中公开的隔水管储存和/或隔水管处理的一个或多个特征。例如使用NL2013614中描述的便道机。
船1适配成进行海底钻井孔相关的操作，所述操作涉及海底钻井孔和船之间的隔水管柱，特别是钻孔操作，例如勘探钻孔。船还可以进行其它海底钻井孔相关操作，例如钻井孔介入。
船井5优选具有包括相对的侧面、前侧和后侧的矩形形状。
前方主甲板在船井5前方延伸。后方主甲板9在船的船井5和船尾之间延伸。
船装配有塔10，所述塔10优选实施为中空构造的井架，所述井架具有顶部和与船体2成一体的底部。底部在船井5的相对的横向侧部上的船体部段之间延伸并且底部与船井的前侧和后侧分别隔开，因此形成井架10前方的前方船井区域和井架10后方的后方船井区域。
在该示例中，如本领域已知的，钻管机架(在此实施为转台式机架14)邻近井架10的横向侧部设置。
在后方船井区域，船具有设置在后方船井区域上方的工作甲板15。优选地，工作甲板15为可移动工作甲板，在此可以沿着井架10提升至一定高度从而可以在相对于井架10的提升位置下将防喷器BOP引入和保持在处于升高位置的工作甲板15的下方。在降低的操作位置下，工作甲板15在此优选与相邻主甲板区域齐平。
鉴于沿着作业线20通过后方船井区域来组装和拆卸隔水管柱，船装配有隔水管柱组装吊架17，在隔水管组装和拆卸过程中所述隔水管柱组装吊架17适配成将隔水管柱悬吊在作业线20中使其进入海中。优选地，该吊架17安装在工作甲板15上，例如实施为隔水管卡盘，例如设置有万向支撑件从而允许例如由于船的海洋运动造成的隔水管柱和工作甲板之间的角度变化。
船1具有包括隔水管柱提升工具25的隔水管柱处理能力起吊设备，所述隔水管柱提升工具25可以相对于井架10上下移动并且适配成连接至隔水管部段的端部，并且当隔水管柱从隔水管柱组装吊架17释放时所述隔水管柱提升工具25实施为支撑作业线20中的隔水管柱的重量。
隔水管柱提升工具25在此被行进吊架设备26悬吊，所述行进吊架设备26可以沿着井架10的后侧并沿着一个或多个竖直轨道27上下移动。
吊架设备26被来自井架顶部的滑轮布置29的一个或多个缆索28悬吊，所述一个或多个缆索28连接至一个或多个例如设置在井架10内的绞盘。
注意到作业线20位于井架10的后侧的外部从而可以到达作业线20而不会阻碍隔水管部段从船后方竖立的过程。
在一个替代性实施方案中，井架10被井架式塔替代，所述井架式塔具有网格框架，所述网格框架具有角柱并且形成在船井上方延伸的框架。然后设想隔水管储存器位于井架式塔的外部并且井架设置有V形门或类似设备从而允许隔水管部段或隔水管支架通过V形门进入井架和通过V形门离开井架。正如通过本申请显然的，设想隔水管部段可以具有150英尺的长度，因此需要较大高度的V形门从而在竖立的过程中以及在松开隔水管柱的反向运动的过程中允许隔水管部段通过。
船还具有第二起吊设备，所述第二起吊设备具有负载附接设备30，所述负载附接设备30可以相对于井架在与隔水管作业线20相反的一侧上下移动，从而允许处理物品使其沿着第二作业线21穿过另一个船井区域，所述第二作业线21不同于进行隔水管柱组装的第一作业线20并且与其隔开。
第二作业线21延伸穿过前方船井区域。主要沿着该作业线21进行钻孔操作。
第二起吊设备实施为钻孔绞车，并且设置有从负载附接设备30悬吊的顶部驱动器31从而进行钻孔操作。负载附接设备30优选实施为与行进吊架设备26相似。
工作甲板32(例如移动工作甲板)设置在前方船井区域的上方并且可以包括旋转台、铁钻工机等。
船1因此能够在作业线20中组装隔水管柱。为了将隔水管柱转移至另一个作业线21，设置隔水管柱支撑滑车，所述隔水管柱支撑滑车能够在船井内移动，例如沿着船井5的侧面在轨道上滑动。
船具有隔水管储存舱40，所述隔水管储存舱40在此优选位于船井5的船尾船体2内。
隔水管储存舱40包括储存机架，在所述储存机架中适配成以水平定向储存多个隔水管部段的平行堆叠。
隔水管储存舱设置有第一长度的储存机架，所述第一长度的储存机架中适配成储存长度分别为至少100英尺(30.48m)例如120英尺(36.57m)或150英尺(45.72m)的单个第一长度的隔水管部段85–89(参见图10)。在图中所示的示例中，第一长度为150英尺。
隔水管储存舱优选还设置有第二长度的储存机架，所述第二长度的储存机架中适配成储存长度分别在50英尺(15.24米)至90英尺(27.43米)之间例如75英尺(22.86米)的单个第二长度的隔水管部段95、96。在图10、11中所示的示例中，第二长度为75英尺。
第二长度的储存机架可以两个一组设置，两个机架彼此对齐并且与邻近的更长的第一长度的储存机架平行。
第一组第一长度的储存机架80可以邻近转移站的一侧设置并且第二组第一长度的储存机架80可以邻近转移站的另一侧设置。
每个储存机架在端部处可以包括一对邻近的隔水管端部支撑柱，所述隔水管端部支撑柱形成竖直狭槽，在所述竖直狭槽中适配成接收隔水管部段85-88、95、96的端部例如凸缘。
隔水管储存舱具有底板、舱口和右舷侧壁和顶板。
在甲板9和顶板之间存在狭长的隔水管转移开口。
隔水管转移开口在平行于储存机架的方向上延伸并且在此具有至少150英寸的长度和一定的宽度从而允许经由隔水管转移开口以水平定向转移单个隔水管部段使其离开和进入隔水管储存舱。
在储存器40内，隔水管转移站设置在隔水管转移开口45的下方。所述站设置有转移升降机，所述转移升降机适配成以其水平定向升高和降低单个隔水管部段或单个隔水管支架从而使隔水管部段或隔水管支架穿过隔水管转移开口45。
在储存舱40中设置桥式行进梁起重机60。
起重机60能够提升和降低本文描述的第一长度或第二长度的单个隔水管部段85–88、95、96，至少允许分别从储存机架中取出单个隔水管部段并且将单个隔水管部段85–88、95、96放入储存机架中。起重机60还能够至少在转移站50和储存器40中的每个储存机架上方的位置之间横向转移单个隔水管部段85–88、95、96。
起重机60包括：
-行进梁，所述行进梁在平行于储存机架的方向上延伸并且其每个端部支撑在垂直于储存机架(在此为横向于船体)的起重机轨道上，
-绞盘轮车，所述绞盘轮车设置有一个或多个绞盘并且能够沿着行进梁移动，
-狭长的夹持部框架，所述夹持部框架被来自绞盘轮车的一个或多个绞盘驱动缆索悬吊。夹持部框架设置有两个隔水管夹持部，所述隔水管夹持部分别适配成在其隔开的夹持位置处接合至单个隔水管部段85–88、95、96。
夹持部框架68设置有两个隔水管夹持部，所述隔水管夹持部适配成并且被设置成接合至安装在第二长度的隔水管部段的端部(在此为75英尺的隔水管部段的端部)上的钩状件95h1、95h2。如图11可见，设想一端可以设有两个完全以相反方向指向的钩状件；当隔水管部段在其平坦表面部分上堆叠时一个钩状件向下一个钩状件向上。这些平坦表面部分通过隔水管部段的浮力构件形成并且优选设置在隔水管部段的节流管线和压井管线的旁侧。
两个隔水管夹持部可接合部分(在此为成对的钩状件95h1、95h2、140)的间隔与设置在更长的隔水管部段85–88上的钩状件85h1、85h2之间的间隔相同，从而允许所述两个隔水管夹持部接合至所述夹持部可接合部分。
起重机60还适配成在每个第二长度的储存机架和转移站之间转移第二长度的隔水管部段，并且适配成在每个第一长度的储存机架和转移站之间转移第一长度的隔水管部段。
转移升降机可以包括一个或多个升降机单元，例如在平行于储存机架的方向上隔开的两个单元。
船(例如隔水管储存舱40)可以设置有一个或多个狭长的隔水管车间，每个隔水管车间的长度至少足以在其中接收第一长度的隔水管部段或隔水管支架。每个隔水管车间具有底板并且优选还具有壁和顶板。
每个隔水管车间优选平行于储存机架设置并且车间适配成以水平定向容纳至少一个隔水管部段85–88、95和96。
船优选设置有可移动舱门，所述可移动舱门在其关闭位置下关闭转移开口45并且在其打开位置下打开转移开口，例如是枢转舱门。
基本上水平的轨道沿着隔水管转移开口的纵向相对的侧部延伸。
船包括隔水管水平转移设备200，所述隔水管水平转移设备200安装在水平轨道上并且适配成接收和保持通过一个或多个隔水管升降机单元升高穿过所述转移开口的隔水管部段85–88、95、96，并且所述隔水管水平转移设备200适配成水平地转移隔水管部段85–88、95、96或隔水管支架，从而使得隔水管水平转移设备200的前端可连接至隔水管柱提升工具，所述隔水管柱提升工具适配成支撑位于船的作业线20中的隔水管柱的重量。
隔水管水平转移设备包括便道机，所述便道机具有可以沿着水平导轨150移动的可移动便道机框架。便道机框架具有后端和前端并且可以沿着水平轨道150并至少在负载位置上和隔水管竖立位置上移动，所述负载位置通常位于转移开口上方，所述隔水管竖立位置更接近作业线20。
便道机框架可以具有两个平行和水平的框架梁。梁的后端可以通过横梁刚性和持久地相互连接。梁可以比转移开口和储存在舱40中的第一长度的隔水管部段更短，例如比150英尺更短。为了在隔水管部段的转移过程中获得坚固框架，设想仅在框架梁的前端处可以通过可移动横向连接件而将框架梁相互连接，所述可移动横向连接件可以在非活动位置和活动位置之间移动，所述非活动位置允许单个隔水管部段或单个隔水管支架竖直穿过，在所述活动位置下横向连接件将框架梁相互连接。当提升和降低第一长度的部段时，连接件不活动或者是打开的。当连接件保持关闭时可以处理更短的第二长度，这是因为机器的框架中的开口足够大。
滑块206被框架梁支撑并且沿着框架梁行进。正如本领域已知的，滑块206包括隔水管端部支撑件从而在其上支撑隔水管部段85–88、95、96的后端。
将理解在便道机框架的水平框架梁之间限定开口，所述开口的宽度允许优选通过一个或多个转移升降机单元使单个隔水管部段85–88、95、96(装配有浮力构件)以水平定向竖直穿过所述开口。
除了滑块206之外，便道机还可以包括一个或多个额外的隔水管支撑构件，所述隔水管支撑构件可以在非活动位置和活动位置之间移动，所述非活动位置允许单个隔水管部段85–88、95、96或单个隔水管支架竖直穿过，在所述活动位置下隔水管部段或隔水管支架支撑在所述隔水管支撑构件上。
如果需要的话，便道机200设置有尾臂纳入设备210，例如具有一个安装至每个梁的前端的尾臂。
现在将参考图4–9b来说明本发明的第一、第二、第三和第四方面。
图4显示了隔水管部段85，所述隔水管部段85在该示例中优选具有150英尺的长度。
隔水管部段85(工业中也被称为隔水管结合部)包括主隔水管管件85-1，所述主隔水管管件85-1具有纵向轴线和长度。在该示例中显示了21英寸外径的隔水管管件85-1，所述隔水管管件85-1具有18.75英寸的内径。
正如优选地，主隔水管管件为具有脱氧钢壁的连续管件。在一个实施方案中，主隔水管管件和可能的凸缘可以例如由铝或其它金属(例如钛)制成。
例如，主隔水管管件由例如具有555MPa的屈服强度的X80钢制成。
主隔水管管件85–1的每端设置有沿径向延伸的凸缘85–2、85–3。
正如优选的并且本领域公知的，每个凸缘85-2、85–3为焊接至连续的主隔水管管件的轴向端部的钢制凸缘。
凸缘可以由与主隔水管管件相同的钢制成。
凸缘与主隔水管管件端部件可以分别以单一浇铸的金属物体的形式制得，即进行适当地机加工并且焊接或以其它方式固定至主隔水管管件本体的端部。
图中显示了在主隔水管管件的外部平行于主隔水管管件设置多个辅助管件。
这些辅助管件至少包括节流管线85–c和压井管线85–k。
在该示例中，优选还设置增压管线85-b。额外地设置一个或多个(在此为两个)液压管线85-hl1、85-hl2。如图所示，两个液压管线紧密地设置在一起，与该示例性隔水管部段的单个增压管线完全相反。
如图可见，当隔水管部段85水平铺设并且节流管线和压井管线位于穿过主隔水管管件的轴线的竖直面中时，除了节流管线和压井管线之外的一个或多个辅助管线85-b、85-hl1、85-hl2接近水平面设置(在此为两个液压管线)或者设置在水平面中(在此为增压管线)，所述水平面与主隔水管管件的轴线相交。
隔水管部段85还包括夹具85-5，所述夹具85-5沿着主隔水管管件85–1的长度分布并且通过夹紧而被固定至所述主隔水管管件85-1。这些夹具85-5适配成相对于主隔水管管件85-1保持至少节流管线85–c和压井管线85–k。
隔水管部段85还设置有一系列成对的浮力构件85-6a、b、85-7a、b……85-12a、b。成对浮力构件中的每一者的横截面为半圆形使得成对浮力构件围绕隔水管部段的圆周共同形成环形并且其中具有一些间隙。例如，浮力构件通过带安装，所述带围绕浮力构件并且例如通过位于其之间的弹性构件将浮力构件挤压至主隔水管管件。还有可能是替代性的固定设置，其可能与带组合起来使用，例如轴向止动构件(例如套管)可以设置在主隔水管管件上和/或与夹具85-5一体形成，所述夹具85-5防止浮力构件相对于主隔水管管件沿轴向滑动。
如图4所示，成对浮力构件中的每一者的横截面具有半圆形外侧。亦即，成对浮力构件的横截面中包括圆形外边缘，其中圆形外边缘的顶部和底部齐平从而相对于主隔水管管件的轴线形成平行的平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面。
正如所解释的，隔水管部段85-88优选具有至少100英尺(30.48m)例如120英尺(36.57m)例如150英尺(45.72m)的长度。
至少节流管线85–c和压井管线85–k通过位于每个节流管线和压井管线与每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件而以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘85-2、85–3，从而使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线和压井管线中。
如图可见，浮力构件形成隔水管部段的外部，隔水管部段的外部包括相对于主隔水管管件85-1的轴线完全相反且平行的平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面85–13、85–14，从而允许隔水管部段85以水平定向堆叠并且平坦底部堆叠面85-13放置在下方隔水管部段85的平坦顶部堆叠面85-14上。
节流管线85–c和压井管线85–k相对于主隔水管管件85-1的轴线彼此完全相反地设置在平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面85-13、85-14之间，优选设置在与平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面正交的平面中。
如图可见，在该示例中，辅助管线在凸缘85-2的侧面突出，而在另一个凸缘85-3处辅助管线实施为在其中接收邻近隔水管部段的辅助管线的突出端部。辅助管件的相互连接不需要被设计成从一个辅助隔水管管件向下一个辅助隔水管管件传递轴向负荷，但是在一个实施方案中，可以存在夹子连接件、卡销连接件等从而以机械方式与相邻隔水管部段的辅助管件相互连接。
每个节流管线85–c和压井管线85–k与每个凸缘85-2、85-3之间的拉伸负荷传递连接组件实施为，当通过提升隔水管部段的一端而使隔水管部段85从水平定向竖立成竖直定向时，节流管线和压井管线中的位于上方的管线不会承载压缩负荷。当在竖立过程中提升隔水管部段的一端时，这避免了可能引起位于隔水管部段顶部的一个管线屈曲的过度负荷。
例如如图8、9a、9b中可见，拉伸负荷传递连接组件包括：
-穿过凸缘85-3的多台阶孔90-c、90-k，所述孔具有轴线90-a并且所述孔具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面90p1、90p2、90p3和肩部表面90s1、90s2、90s3，其中当在从节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，在此为具有三个肩部表面的三台阶孔，
-多台阶端部配件91-c、91-k，所述多台阶端部配件91-c、91-k分别设置在辅助管件85-c、85-k上，在此为焊接至钢管85-k的端部上。
端部配件具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面91p1、91p2、91p3和肩部表面91s1、91s2、91s3，其中当在从节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶端部配件的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，在此为具有三个肩部表面的三台阶端部配件。
至少当辅助管线经受明显的拉伸负荷时，多台阶孔的肩部表面90s1、90s2、90s3和多台阶端部配件的肩部表面91s1、91s2、91s3适配成于同时彼此接触，从而将凸缘与辅助管件之间待传递的拉伸负荷分布在这些多对(在此为三对)匹配的肩部表面上。
正如优选地，多台阶孔和匹配的端部配件的周向表面和肩部表面相对于辅助管件和穿过所述辅助管件的凸缘的孔的重合的轴线具有旋转对称性。
在一个实施方案中，多台阶孔和端部配件的至少一对接触的肩部表面(在此为90s3、91s3)位于与孔的轴线90-a正交的平面中。
在一个实施方案中，当在从节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔和端部配件的至少一对接触的肩部表面(在此为90s2、91s2)位于渐缩(在此为角度α1)的锥形平面中，所述锥形平面相对于与孔的轴线90-a正交的平面成至多20°的角度。
在一个实施方案中，当在从节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔和端部配件的至少一对接触的肩部表面(在此为90s1、91s1)位于变宽的锥形平面中，所述锥形平面相对于与孔的轴线正交的平面成至多20°的角度(在此为角度α2)。
在一个实施方案中，例如在辅助管件的一端处，多台阶端部配件可以实施为螺母，其中各个辅助管件设置有螺纹部分，螺母旋拧在所述螺纹部分上从而允许调节端部配件的位置，例如辅助管件具有焊接在辅助管件的钢制主体上的钢管端部件。
在一个实施方案中，辅助管件的螺纹部分上还设置有锁定螺母，从而允许将多台阶端部配件锁定至期望的位置上。
在一个实施方案中，凸缘中的用于辅助管件的孔90-c、90-k具有4英寸至8英寸之间，例如5至7英寸之间，例如6英寸的长度。
附图还显示了凸缘85-2、85-3在凸缘中的每个压井管线孔和节流管线孔附近设置有用于连接件螺栓(所述连接件螺栓将相邻的隔水管部段相互连接)的两个螺栓孔92、93，在各个压井管线和节流管线的每一侧上设置有一个螺栓孔。凸缘进一步设置有用于连接件螺栓(所述连接件螺栓将相邻的隔水管部段相互连接)的两对额外的螺栓孔94，所述两对额外的螺栓孔各自设置在主隔水管管件的相反的侧部上，每对螺栓孔分布在邻近各个节流管线和压井管线的螺栓孔之间。
正如优选地，隔水管管件85-1为金属管件，优选为钢管，并且夹具85-5包括具有多个带状构件的金属(优选为钢制)的不连续夹紧带，所述带状构件与金属主隔水管管件进行金属对金属的直接接触。夹具包括一个或多个紧固件从而将带状构件彼此固定并且产生夹紧带在主隔水管管件上的摩擦夹紧。
当在使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向的过程中提升隔水管部段85的一端时，该摩擦使得保持节流管线和压井管线的夹具的带相对于隔水管管件保持原位。
正如参考更短的隔水管部段95所讨论的，隔水管部段85具有两个隔水管夹持部可接合部分(在此为钩状件85-h1、85-h2)，所述两个隔水管夹持部可接合部分的间隔对应于所述75英尺(22.86米)隔水管部段上的钩状件之间的间隔。
钩状件可以与围绕主隔水管管件安装(例如夹紧)的套管一体形成。
虽然参考隔水管部段85讨论了本发明的方面，将理解隔水管部段86、87、88可以并且优选包括与隔水管部段85相同的结构特征。主要差别在于安装在隔水管部段上的浮力构件的深度等级，所述浮力构件在此由四个部段限定，每个部段对应于额外2000英尺的水深，例如如图10所示。
图10还显示了例如在大于12000英尺的深度(例如13200英尺的深度)处存在隔水管柱的由一个或多个150英尺的裸露隔水管部段89组成的最下部分。
在8000英尺至12000英尺的水深之间，图10的示例显示了隔水管柱下部由长度为75英尺的更短的隔水管部段组成，所述更短的隔水管部段可以在凸缘与辅助管线(例如参考更长的部段85所讨论的节流管线和压井管线)之间具有相同的连接件。
这些等级大于8000英尺的隔水管部段设置有浮力构件，所述浮力构件具有较大的干重，如果其长度也是150英尺，则对所述浮力构件的处理变得笨重并且应力过度。因此，为了有效地处理隔水管柱的所有元件，提出使得柱的下部使用更短的长度，例如75英尺。最下方的裸露部段可以再次是例如150英尺的较长部段，因为其不具有浮力构件，这是因为所述构件对柱的浮力仅产生微小的贡献。

Claims (17)

1.一种隔水管部段，所述隔水管部段包括：
-主隔水管管件，所述主隔水管管件具有轴线和长度，
其中所述主隔水管管件在其每端设置有沿径向延伸的凸缘，
-多个辅助管件，所述辅助管件设置在隔水管管件的外部并且平行于隔水管管件，所述辅助管件至少包括节流管线和压井管线，
-一个或多个夹具，所述夹具沿着主隔水管管件的长度分布并且固定至所述主隔水管管件，所述一个或多个夹具适配成于相对于主隔水管管件保持至少所述节流管线和所述压井管线，
-浮力构件，
其中
至少节流管线和压井管线通过位于每个节流管线和压井管线与每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘，从而使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线以及压井管线上，
并且其中
浮力构件形成隔水管部段的外部，隔水管部段的外部包括相对于主隔水管管件的轴线完全相反且平行的平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面，从而允许隔水管部段以水平定向堆叠并且平坦底部堆叠面放置在下方隔水管部段的平坦顶部堆叠面上，
并且其中
节流管线和压井管线相对于主隔水管管件的轴线彼此完全相反地在与平坦底部堆叠面和平坦顶部堆叠面正交的平面中设置在平坦底部堆叠面与平坦顶部堆叠面之间。
2.根据权利要求1所述的隔水管部段，其中拉伸负荷传递连接组件包括：
-穿过凸缘的多台阶孔，所述多台阶孔具有轴线并且所述多台阶孔具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，
-多台阶端部配件，所述多台阶端部配件设置在各个辅助管件上，所述多台阶端部配件具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶端部配件的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，
其中多台阶孔和多台阶端部配件的肩部表面适配成同时彼此接触，从而将待传递的拉伸负荷分布在所述肩部表面上。
3.根据权利要求2所述的隔水管部段，其中多台阶孔和多台阶端部配件中的至少一对接触的肩部表面位于与所述多台阶孔的轴线正交的平面中。
4.根据权利要求2或3所述的隔水管部段，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔和多台阶端部配件中的至少一对接触的肩部表面位于渐缩的锥形平面中，所述锥形平面相对于与多台阶孔的轴线正交的平面成至多20°的角度。
5.根据权利要求2或3所述的隔水管部段，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔和多台阶端部配件的至少一对接触的肩部表面位于变宽的锥形平面中，所述锥形平面相对于与多台阶孔的轴线正交的平面成至多20°的角度。
6.根据权利要求2或3所述的隔水管部段，其中多台阶端部配件实施为螺母，并且其中各个辅助管件设置有螺纹部分，螺母旋拧在所述螺纹部分上从而允许调节多台阶端部配件的位置。
7.根据权利要求6所述的隔水管部段，其中辅助管件的螺纹部分上还设置有锁定螺母，从而允许将多台阶端部配件锁定至期望的位置。
8.根据权利要求2或3所述的隔水管部段，其中用于辅助管件的多台阶孔具有4英寸至8英寸之间的长度。
9.根据权利要求2所述的隔水管部段，其中凸缘在该凸缘中的每个压井管线孔和节流管线孔附近设置有两个螺栓孔，在各个压井管线和节流管线中的每一侧设置有一个螺栓孔。
10.根据权利要求9所述的隔水管部段，所述凸缘进一步设置有用于将相邻的隔水管部段相互连接的连接件螺栓的两对额外的螺栓孔，所述两对额外的螺栓孔各自设置在主隔水管管件的相反的侧部上，每对螺栓孔分布在邻近各个节流管线和压井管线的螺栓孔之间。
11.根据权利要求1或2所述的隔水管部段，其中隔水管管件为金属管件，并且其中至少一个夹具包括具有多个带状构件的金属的不连续夹紧带，所述带状构件与金属主隔水管管件进行金属对金属的直接接触，其中夹具包括一个或多个紧固件从而将带状构件彼此固定并且产生夹紧带在主隔水管管件上的摩擦夹紧，
其中当在使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向的过程中提升隔水管部段的一端时，该摩擦使得保持节流管线和压井管线的夹具的带至少在其相对于主管件的角位置方面相对于隔水管管件保持原位。
12.根据权利要求1或2所述的隔水管部段，其中隔水管部段具有至少100英尺(30.48m)的长度，其中隔水管部段的中间位置沿着其长度设置有两个隔水管夹持部可接合部分，所述隔水管夹持部可接合部分的间隔对应于75英尺(22.86米)隔水管部段的端部之间的间隔。
13.根据权利要求12所述的隔水管部段，其中每个夹持部可接合部分包括安装至隔水管部段的钩状件构件。
14.一种隔水管部段，所述隔水管部段包括：
-主隔水管管件，所述主隔水管管件具有轴线和长度，
其中所述主隔水管管件在其每端设置有沿径向延伸的凸缘，
-多个辅助管件，所述辅助管件设置在隔水管管件的外部并且平行于隔水管管件，所述辅助管件至少包括节流管线和压井管线，
-一个或多个夹具，所述夹具沿着主隔水管管件的长度分布并且固定至所述主隔水管管件，所述一个或多个夹具适配成于相对于主隔水管管件保持至少所述节流管线和所述压井管线，
-浮力构件，
其中至少节流管线和压井管线通过位于每个节流管线和压井管线与每个凸缘之间的拉伸负荷传递连接组件以拉伸负荷共享设置的方式连接至每个凸缘，从而使得在隔水管柱中的隔水管部段的竖直使用定向下，重量应力分布在主隔水管管件和节流管线以及压井管线上，
其中拉伸负荷传递连接组件包括：
-通过凸缘的多台阶孔，所述多台阶孔具有轴线并且所述多台阶孔具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶孔的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，
-多台阶端部配件，所述多台阶端部配件设置在各个辅助管件上，所述多台阶端部配件具有多个相邻的台阶部分，每个台阶部分包括周向表面和肩部表面，其中当在节流管线或压井管线的拉伸负荷的方向上观察时，多台阶端部配件的轴向隔开的肩部表面具有相对于彼此逐步减小的直径，
其中多台阶孔和多台阶端部配件的肩部表面适配成同时彼此接触，从而将待传递的拉伸负荷分布在所述肩部表面上。
15.根据权利要求14所述的隔水管部段，其中，所述多台阶孔至少为具有三个肩部表面的三台阶孔。
16.一种用于组装隔水管柱的方法，所述方法通过将隔水管部段相互连接从而组成在适配成于进行海底钻井孔相关操作的船与海底钻井孔之间延伸的隔水管柱，所述方法包括：
-通过将隔水管部段的前端连接至隔水管柱提升工具从而使根据权利要求1所述的隔水管部段从水平初始定向竖立，所述隔水管柱提升工具将隔水管部段连接至船的隔水管柱处理能力起吊设备，然后升高提升工具，使隔水管部段达到与作业线一致的竖直或竖立定向，隔水管柱沿着所述作业线被悬吊并进入海中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在通过提升隔水管部段的一端使隔水管部段从水平定向竖立成竖直定向的过程中，节流管线和压井管线中的位于上方的管线不会承载压缩负荷。
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