CN107217996A - 一种海洋柔性立管快速解脱系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋柔性立管快速解脱系统，其包括配管系统和通过环状的立管接头连接在所述配管系统下端的立管系统，所述配管系统包括配管和与所述配管同心设置且与船体固定的呈管状的立管悬挂结构，所述立管接头设置在所述配管的底部，在所述立管悬挂结构的外壁上均匀间隔设置有多个加强筋，在每一所述加强筋上转动连接有呈类L型的卡爪锁紧机构，所述卡爪锁紧机构的上端通过压缩弹簧与所述立管悬挂结构的侧壁相连，所述卡爪锁紧机构通过底部的钢臂梁托住所述立管接头，在每一所述卡爪锁紧机构顶部的外侧设置有用于对所述卡爪锁紧机构向内施压的施压装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋柔性立管快速解脱系统，属于海洋石油开发领域。
背景技术
海上延长测试是海洋石油开发的经济开发的有效方式，其目的主要是增加油田早期产量，同时得到更详细的油藏信息。海上延长测试一般依托设施为FPSO或者钻井船。海上延长测试一般持续3～6个月，最多的记录为12个月，因此，海上延长测试作为一种临时性生产措施，其系统的设计要求一般没有长期生产设施高，其抵抗极端环境条件的能力较弱。柔性立管系统是海上延长测试的关键设备，也是海上延长测试系统的薄弱点，其抗极限强度、抗疲劳、适应浮体运动等能力直接影响海上延长测试作业成功与否。
我国南海海域环境恶劣，热带气旋频发，尤其是局部海域迅速形成的难以预测的“土台风”，对海洋结构造成极大的冲击。为了应对突发的环境灾害，延长测试船舶可能随时准备撤离，因此，其立管系统的快速解脱性非常重要。现有传统的延长测试立管系统仅可计划解脱，解脱过程时间长、步骤多、操作复杂、风险大。一旦遭遇突发的诸如“土台风”此类无法提前预测的自然灾害，传统立管系统很难快速紧急解脱，其依托的延长测试船舶也无法紧急撤离，工程风险大，有可能扯断立管、原油外泄，造成严重的海洋污染和次生灾害。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够实现立管系统在紧急情况下快速解脱的海洋柔性立管快速解脱系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：包括配管系统和通过立管接头连接在所述配管系统下端的立管系统，所述配管系统包括配管和与所述配管同心设置且与船体固定的呈管状的立管悬挂结构，所述立管接头设置在所述配管的底部，在所述立管悬挂结构的外壁上均匀间隔设置有多个加强筋，在每一所述加强筋上转动连接有呈类L型的卡爪锁紧机构，所述卡爪锁紧机构的上端通过压缩弹簧与所述立管悬挂结构的侧壁相连，所述卡爪锁紧机构通过底部的钢臂梁托住所述立管接头，在每一所述卡爪锁紧机构顶部的外侧设置有用于对所述卡爪锁紧机构向内施压的施压装置。
所述立管系统包括立管，所述立管的上方紧固设置在所述立管接头中，所述立管外侧壁上套置有环状的立管浮筒，立管浮筒的外部和内部均涂有防腐涂层。
所述立管浮筒沿所述立管轴向分为不少于四个的仓室，所述仓室之间焊接有加强筋，每个所述仓室的外侧壁上设置有牺牲阳极块，在所述立管的外侧壁上与所述立管浮筒的上、下端面的交汇处设置有空心圆台状的弯曲抑制器。
所述立管接头的下端面设置有发散式轴承滑道，在所述发散式轴承滑道上设置有轴承锁定凹槽，所述钢臂梁内端面上设置有平面轴承，锁紧状态时，所述卡爪锁紧机构通过所述平面轴承固定设置在所述轴承锁定凹槽中，脱离时，所述卡爪锁紧机构通过所述平面轴承与所述立管接头下方的所述发散式轴承滑道滑动配合。
所述卡爪锁紧机构通过旋转螺栓转动连接在所述立管悬挂结构上的所述加强筋处。
所述立管接头包括配套法兰套和设置在所述配套法兰套底面的立管法兰盘，所述配管紧固连接在所述配套法兰套的内部，所述立管紧固连接在所述立管法兰盘的内部，所述发散式轴承滑道设置在所述立管法兰盘的下方，在所述发散式轴承滑道的外边缘设置有向上的圆弧。
所述配套法兰套与所述立管法兰盘通过螺栓连接，所述螺栓与所述立管接头的圆心的连线与所述立管法兰盘的所述发散式轴承滑道呈45°。
所述加强筋的数量为四个，所述施压装置为卡爪液压推动机构，所述钢臂梁的厚度不低于5cm，宽度不低于6cm。
弯曲抑制器为锥形弯曲抑制器，锥角不大于15°，其采用钢或者聚合物。
所述立管接头、卡爪锁紧机构采用高强度碳钢或不锈钢锻造或车制而成，其外表面涂有防腐保护层。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括固定设置的呈管状的立管悬挂结构，在立管悬挂结构的外壁上设置有多个加强筋，在每一加强筋上转动连接有呈类L型的卡爪锁紧机构，卡爪锁紧机构的上端通过压缩弹簧与立管悬挂结构的侧壁相连，卡爪锁紧机构通过底部的钢臂梁托住立管接头，因此卡爪锁紧机构能保持向上外扩式的形态，维持在锁紧状态。2、本发明卡爪锁紧机构通过底部的钢臂梁托住立管接头，立管接头的下端面设置有发散式轴承滑道，在发散式轴承滑道上设置有轴承锁定凹槽，卡爪锁紧机构底部的钢臂梁内端面上设置有平面轴承，在每一卡爪锁紧机构顶部的外侧设置有用于将卡爪锁紧机构向内施压的施压装置，因此，施压装置向内挤压卡爪锁紧机构，压缩弹簧压缩，卡爪锁紧机构围绕加强筋转动，卡爪锁紧机构底部的平面轴承离开立管接头底部的轴承锁定凹槽，随着施压装置继续施压平面轴承在发散式轴承滑道上滑动直至最后脱离。3、本发明立管外侧壁上套置有环状的立管浮筒，其用于提供浮力，因此，可避免立管系统快速沉入海底。4、本发明在立管的外侧壁上与立管浮筒的上、下端面的交汇处设置有空心圆台状的弯曲抑制器，上部的弯曲抑制器用于防止立管上处于立管浮筒与立管接头之间的部分弯矩过大，下部的弯曲抑制器用于防止立管上处于立管浮筒下部的部分弯矩过大。5、本发明采用卡爪式液压推进结构，可快速解脱延长测试柔性立管系统，具备解脱时间短、适应海上环境条件强、结构设计简单可靠、重量轻等诸多优点，可满足海上延长测试，尤其是在我国南海等环境恶劣海域作业的需要。同时，此系统也可用于其他立管形式如自由站立式立管(塔式立管)、钢悬链线立管等，并适应多种浮体形式。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明配管系统的结构示意图；
图3是本发明图1中A-A的剖视图；
图4是本发明图1中B-B的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1～图4所示，本发明包括配管系统和通过环状的立管接头1连接在配管系统下端的立管系统，配管系统包括配管3和与配管3同心设置且与船体固定的呈管状的立管悬挂结构2，立管接头1设置在配管3的底部，在立管悬挂结构2的外壁上均匀间隔设置有多个加强筋4，在每一加强筋4上转动连接有呈类L型的卡爪锁紧机构5，卡爪锁紧机构5的上端通过压缩弹簧6与立管悬挂结构2的侧壁相连，使得卡爪锁紧机构5的上端保持向外扩式的形态，从而使卡爪锁紧机构5维持在锁紧状态，卡爪锁紧机构5通过底部的钢臂梁托住立管接头1，在每一卡爪锁紧机构5顶部的外侧设置有用于对卡爪锁紧机构5向内施压的施压装置7，各施压装置7同时施压或者同时解压。
立管系统包括立管8，立管8的上方紧固设置在立管接头1中，立管8外侧壁上套置有环状的立管浮筒9，其提供浮力以免立管系统快速沉入海底。进一步地，立管浮筒9沿立管8轴向分为不少于四个的仓室10，仓室10之间焊接有加强筋(图中未标出)以保证强度和安全性。每个仓室10的外侧壁上设置有牺牲阳极块11，在立管8的外侧壁上与立管浮筒9的上、下端面的交汇处设置有空心圆台状的弯曲抑制器12，上部的弯曲抑制器12用于防止立管8上处于立管浮筒9与立管接头1之间的部分弯矩过大，下部的弯曲抑制器12用于防止立管8上处于立管浮筒9下部的部分弯矩过大。
上述实施例中，立管接头1的下端面设置有发散式轴承滑道16，在发散式轴承滑道16上设置有轴承锁定凹槽，钢臂梁内端面上设置有平面轴承，锁紧状态时，所述卡爪锁紧机构通过所述平面轴承固定设置在所述轴承锁定凹槽中，脱离时，所述卡爪锁紧机构通过所述平面轴承与所述立管接头下方的所述发散式轴承滑道滑动配合。施压装置7向内挤压卡爪锁紧机构5，压缩弹簧6压缩，卡爪锁紧机构5围绕加强筋4转动，卡爪锁紧机构5底部的平面轴承离开立管接头1底部的轴承锁定凹槽，随着施压装置7继续施压平面轴承在发散式轴承滑道16上滑动直至最后脱离。
上述实施例中，卡爪锁紧机构5通过旋转螺栓13转动连接在立管悬挂结构2上的加强筋处。
上述实施例中，立管接头1包括配套法兰套14和设置在配套法兰套14底面的立管法兰盘15，配管3紧固连接在配套法兰套14的内部，立管8紧固连接在立管法兰盘15的内部。发散式轴承滑道16设置在立管法兰盘15的下方，在发散式轴承滑道16的外边缘设置有向上的圆弧，其利于瞬间解脱立管系统。进一步地，配套法兰套14与立管法兰盘15通过螺栓连接，螺栓与立管接头1圆心的连线与立管法兰盘15的发散式轴承滑道16呈45°，避免作业时平面轴承与螺栓干涉。
上述实施例中，加强筋4的数量为四个。
上述实施例中，施压装置7为卡爪液压推动机构。
上述实施例中，钢臂梁的厚度不低于5cm，宽度不低于6cm，平面轴承可承受正面压力，以支撑系统的重量。卡爪锁紧机构5下部、立管悬挂结构2下部、立管法兰盘15的发散式轴承滑道16的边缘均为滑倒角，倒角半径不低于3cm，以避免损害部件。
上述实施例中，立管浮筒9的外部和内部均涂有防腐涂层，立管浮筒9能承受500m水深外压作用。立管浮筒9的外径大于1米，这可以防止因立管8入水速度过大损害立管8。
上述实施例中，弯曲抑制器12为锥形弯曲抑制器，锥角不大于15°，其采用钢或者聚合物。
上述实施例中，立管接头1、卡爪锁紧机构5采用高强度碳钢或不锈钢锻造或车制而成，其外表面涂有防腐保护层。
本发明的工作原理如下：
锁定状态时，卡爪锁紧机构5通过底部的钢臂梁托住立管接头1，卡爪锁紧机构5通过平面轴承固定设置在轴承锁定凹槽中，卡爪锁紧机构5的上端通过压缩弹簧6与立管悬挂结构2的侧壁相连，使得卡爪锁紧机构5保持向上外扩式的形态，维持在锁紧状态。
解脱时，施压装置7向内同时挤压卡爪锁紧机构5，压缩弹簧6被压缩，卡爪锁紧机构5围绕加强筋4上的旋转螺栓13转动，卡爪锁紧机构5底部的平面轴承离开立管接头1底部的轴承锁定凹槽，随着施压装置7继续施压平面轴承在发散式轴承滑道16上滑动直至最后立管系统脱落。
立管8外侧壁上套置有环状的立管浮筒9，其提供足够的浮力，避免支撑立管系统快速沉入海底，立管浮筒9沿立管8轴向分为多个仓室10，仓室10之间焊接有加强筋4以保证强度和安全性。每个仓室10的外侧壁上设置有牺牲阳极块11，在立管8的外侧壁上与立管浮筒9的上、下端面的位置处设置有弯曲抑制器12，其用于防止立管8的弯矩，使其破损。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：包括配管系统和通过立管接头连接在所述配管系统下端的立管系统，所述配管系统包括配管和与所述配管同心设置且与船体固定的呈管状的立管悬挂结构，所述立管接头设置在所述配管的底部，在所述立管悬挂结构的外壁上均匀间隔设置有多个加强筋，在每一所述加强筋上转动连接有呈类L型的卡爪锁紧机构，所述卡爪锁紧机构的上端通过压缩弹簧与所述立管悬挂结构的侧壁相连，所述卡爪锁紧机构通过底部的钢臂梁托住所述立管接头，在每一所述卡爪锁紧机构顶部的外侧设置有用于对所述卡爪锁紧机构向内施压的施压装置。
2.如权利要求1所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述立管系统包括立管，所述立管的上方紧固设置在所述立管接头中，所述立管外侧壁上套置有环状的立管浮筒，立管浮筒的外部和内部均涂有防腐涂层。
3.如权利要求2所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述立管浮筒沿所述立管轴向分为不少于四个的仓室，所述仓室之间焊接有加强筋，每个所述仓室的外侧壁上设置有牺牲阳极块，在所述立管的外侧壁上与所述立管浮筒的上、下端面的交汇处设置有空心圆台状的弯曲抑制器。
4.如权利要求1所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述立管接头的下端面设置有发散式轴承滑道，在所述发散式轴承滑道上设置有轴承锁定凹槽，所述钢臂梁内端面上设置有平面轴承，锁紧状态时，所述卡爪锁紧机构通过所述平面轴承固定设置在所述轴承锁定凹槽中，脱离时，所述卡爪锁紧机构通过所述平面轴承与所述立管接头下方的所述发散式轴承滑道滑动配合。
5.如权利要求1所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述卡爪锁紧机构通过旋转螺栓转动连接在所述立管悬挂结构上的所述加强筋处。
6.如权利要求4所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述立管接头包括配套法兰套和设置在所述配套法兰套底面的立管法兰盘，所述配管紧固连接在所述配套法兰套的内部，所述立管紧固连接在所述立管法兰盘的内部，所述发散式轴承滑道设置在所述立管法兰盘的下方，在所述发散式轴承滑道的外边缘设置有向上的圆弧。
7.如权利要求6所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述配套法兰套与所述立管法兰盘通过螺栓连接，所述螺栓与所述立管接头的圆心的连线与所述立管法兰盘的所述发散式轴承滑道呈45°。
8.如权利要求1所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述加强筋的数量为四个，所述施压装置为卡爪液压推动机构，所述钢臂梁的厚度不低于5cm，宽度不低于6cm。
9.如权利要求3所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：弯曲抑制器为锥形弯曲抑制器，锥角不大于15°，其采用钢或者聚合物。
10.如权利要求1所述的一种海洋柔性立管快速解脱系统，其特征在于：所述立管接头、卡爪锁紧机构采用高强度碳钢或不锈钢锻造或车制而成，其外表面涂有防腐保护层。
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