CN108026757A - 立管组件和安装立管组件的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了立管组件和安装立管组件的方法。立管组件包括连接到柔性管的第一部分的第一附接元件和连接到柔性管的第二部分的第二附接元件。在一种构造中，第一附接元件和第二附接元件经由固定结构通过至少一个系绳元件连接，使得在使用中，响应于柔性管的第一部分和第二部分的移动，每个附接元件处的拉伸载荷在任何时刻保持大体上相等。

Description

立管组件和安装立管组件的方法
本发明涉及立管组件(riser assembly)和安装立管组件的方法。特别地但非排他地，本发明涉及使其一部分拴系到固定结构的立管组件。
传统地，柔性管用于将诸如油和/或气体和/或水的生产流体从一个位置输送到另一个位置。柔性管在将海底位置(其可能在水下是深的)连接到海平面位置时是特别有用的。管可以具有通常多达约0.6米的内径(例如，直径可以在从0.05m直到0.6m的范围内)。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或更多个端部配件的组件。管主体通常形成为分层材料的组合，其形成含压管道。管结构允许大的偏转，而不产生损害管在其使用寿命期间的功能的弯曲应力。管主体通常建造为包括聚合物层和/或金属层和/或复合材料层的组合结构。例如，管主体可以包括聚合物层和金属层，或聚合物层和复合材料层，或聚合物层、金属层和复合材料层。
未结合的柔性管(unbonded flexible pipe)已经被用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米))和超深水(大于3,300英尺)的开发。对石油日益增长的需求正在导致勘探发生在环境因素更为极端的越来越深的深度。例如，在这样的深水和超深水环境中，海洋底层温度增加了将生产流体冷却到可能导致管堵塞的温度的风险。增加的深度还增加了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。例如，柔性管可能需要以作用在管上的0.1MPa至30MPa范围内的外部压力操作。同样地，输送油、气体或水也可以引起从内部作用在柔性管上的高压，例如来自作用在管上的孔流体(bore fluid)的零至140MPa范围内的内部压力。因此，增加了对来自柔性管主体的层的高水平性能的需要。
柔性管的端部配件可以用于将柔性管主体的部段连接在一起，或用于将其连接到终端装备，例如，刚性海底结构或浮动设施。因此，除其它各种用途之外，柔性管可以用于提供用于将流体从海底流量管线输送到浮动结构的立管组件。在这样的立管组件中，柔性管的第一部段可以连接到柔性管的一个或更多个另外的部段。柔性管的每个部段包括至少一个端部配件。图2示出了适于将诸如油和/或气体和/或水的生产流体从海底位置201输送到浮动设施202的立管组件200。
图3示出了所谓的拴系波形立管构造(即，已经被拴系的波形构造)。这种已知的结构用于限制立管的下部区段处的立管运动。立管组件300包括柔性管303和至少一个浮力区段304，至少一个浮力区段304包括一个或更多个浮力元件305。通过系绳夹具306和连接在系绳夹具306和海床上的重力基座308之间的系绳元件307，立管在下部区段处被限制在触地区附近。立管可能需要具有相应的夹具的多个系绳元件以便拴系沿立管的不同的点。以这种方式，在立管的下部区段中的立管运动可以被减小。
在一些拴系波形立管构造中，系绳夹具上的张力可能非常高，特别是在非常恶劣的环境中。这是因为触地区尤其可能经历相对较大程度的移动，该相对较大程度的移动由于源于波浪、风力或潮汐作用等或者源于水体中的管上水流的影响的船舶/平台处的管的端部的位移而导致，这些位移沿着管传输到系绳夹具和触地区。立管在触地区处的相对大的移动可能对立管造成损坏，这是由于管与海床(包括在附近的耐磨岩石和/或其它现有的管道系统等)之间的相互作用可能会损坏并最终导致管的外部聚合物护套破裂，从而允许在加固管的铠装线上发生腐蚀。
在一些极端情况下，夹具处的拉伸载荷可能会超过目前所有可用夹具的最大设计载荷，该最大设计载荷通常约为50吨(50,000Kg)(例如，对于1,800米水深中的八英寸管)。如果夹具处的张力超过夹具的最大设计载荷，则夹具可能会失效。这可能导致夹具沿着柔性管向下(或沿着柔性管)滑动，且从而可能损坏管主体的外部护套或甚至下面层。
以前，建议使用相对较长的夹具，以便张力分布在立管的较长长度上(较高的接触面积等于系绳夹具和管之间的摩擦力较高，并因此载荷能力较高)。然而，较长的夹具可能更难以处理，尤其是在管的运输或安装期间更难以处理，并且仍然可能无法承受某些立管组件的极端拉伸载荷。
特别是在深水和极端环境中，例如在适应约100吨或更多(100,000Kg)的总拉伸载荷的情况下，需要提供具有拴系部分的立管组件。
特别是在波浪、潮汐和水流对管和与其连接的船舶有明显影响的浅水中，存在周期性的高载荷以及常规的高程度的动态移动(弯曲和由弯曲产生的张力)的可能性。这些与由浅水引起的物理空间限制相结合可能导致难以将长系绳结合到管道构造的设计中。
根据本发明的第一方面，提供了用于从海底位置输送流体的立管组件，该立管组件包括：
第一附接元件，其连接到柔性管的第一部分；
第二附接元件，其连接到柔性管的第二部分；
其中在一种构造中，第一附接元件和第二附接元件经由固定结构通过至少一个系绳元件连接，使得在使用中，响应于柔性管的第一部分和第二部分的移动，每个附接元件处的拉伸载荷在任何时刻保持大体上相等。
根据本发明的第二方面，提供了安装用于从海底位置输送流体的立管组件的方法，该方法包括：
将第一附接元件连接到柔性管的第一部分；
将第二附接元件连接到柔性管的第二部分；和
在一种构造中，将第一附接元件和第二附接元件经由固定结构用系绳元件连接到彼此，使得在使用中，响应于柔性管的第一部分和第二部分的移动，每个附接元件处的拉伸载荷在任何时刻保持大体上相等。
本发明的某些实施方案提供了以下优点：可以提供适合于处理由极端环境条件引起的高差别张力的拴系立管构造。
本发明的某些实施方案提供了以下优点：在立管的拴系部分处的总拉伸载荷可能约为100吨或更多的情况下，可以提供拴系立管构造。
本发明的某些实施方案提供了以下优点：与已知构造相比，可以提供使系绳夹具失效的风险减少的拴系立管构造。
本发明的某些实施方案提供了以下优点：可以响应于立管组件的移动来控制系绳夹具处的拉伸载荷。
在下文中参考附图进一步描述本发明的实施方案，在附图中：
图1示出柔性管主体；
图2示出了立管组件；
图3示出了另一立管组件；
图4示出了系绳布置；
图5示出了另一系绳布置；
图6示出了拴系立管组件；
图7示出了又一系绳布置；
图8和图9示出了滑轮布置的示例；
图10示出了可选择的系绳布置；和
图11示出了另一可选择的系绳布置。
在附图中，相似的参考编号指代相似的部分。
在整个该描述中，将参考柔性管。应理解，柔性管是管主体的一部分和一个或更多个端部配件的组件，管主体的相应端部终止于该一个或更多个端部配件的每一个。图1示出了根据本发明的实施方案如何由形成含压管道的分层材料的组合形成管主体100。尽管在图1中示出了多个特定的层，但是应理解，本发明可广泛地应用于包括由各种可能材料制造的两层或更多层的同轴管主体结构。例如，管主体可以由聚合物层、金属层、复合材料层或不同材料的组合形成。还应注意，层厚度仅仅是为了说明的目的被示出。如本文所使用的，术语“复合材料”用于广泛地指由两种或更多种不同材料形成的材料，例如，由基质材料和增强纤维形成的材料。
如图1所示，管主体包括可选的最内骨架层101。该骨架提供互锁构造，其可以用作最内层，以全部或部分地防止由于管减压、外部压力和拉伸铠装压力以及机械破裂载荷而导致的内部压力护套102的塌陷。骨架层通常是例如由不锈钢形成的金属层。骨架层也可以由复合材料、聚合物或其它材料或材料的组合形成。应理解，本发明的某些实施方案可应用于“平滑孔”操作(即，没有骨架层)以及这种“粗糙孔”应用(具有骨架层)。
内部压力护套102用作流体保持层，并且包括确保内部流体完整性的聚合物层。应理解，该层自身可以包括多个子层。应理解，当使用可选的骨架层时，本领域技术人员通常将内部压力护套称为屏障层。在没有这种骨架的操作(所谓的平滑孔操作)中，内部压力护套可以被称为衬里。
可选的压力铠装层103是增加柔性管对内部和外部压力和机械破裂载荷的耐抗性的结构层。该层还在结构上支撑内部压力护套，并且通常可以由以接近90°的铺设角度缠绕的线的互锁构造形成。压力铠装层通常是由例如碳钢形成的金属层。压力铠装层也可以由复合材料、聚合物或其它材料或材料的组合形成。
柔性管主体还包括可选的第一拉伸铠装层105和可选的第二拉伸铠装层106。每个拉伸铠装层用于维持拉伸载荷和内部压力。拉伸铠装层通常由多个线形成(以赋予该层强度)，该多个线位于内层上方并且以通常在约10°至55°之间的铺设角度沿管的长度螺旋地缠绕。拉伸铠装层通常成对地反向缠绕。拉伸铠装层通常为例如由碳钢形成的金属层。拉伸铠装层也可以由复合材料、聚合物或其它材料或材料的组合形成。
所示的柔性管主体还包括可选的带层104，带层104帮助容纳下面的层，并且在一定程度上防止相邻层之间的磨损。带层可以是聚合物或复合材料或材料的组合。
柔性管主体通常还包括可选的绝缘层107和外护套108，外护套108包括用于保护管免受海水和其它外部环境的渗透、腐蚀、磨损和机械损伤的聚合物层。
每个柔性管包括至少一个部分，该至少一个部分有时与位于柔性管的至少一端处的端部配件一起被称为管主体100的部段或区段。端部配件提供在柔性管主体和连接器之间形成过渡的机械装置。例如图1中所示的不同的管层以便于在柔性管和连接器之间传递载荷的方式终止于端部配件。
图2示出了适于将诸如油和/或气体和/或水的生产流体从海底位置201输送到浮动设施202的立管组件200。例如，在图2中，海底位置201包括海底流量管线(sub-sea flowline)。柔性流量管线205包括柔性管，该柔性管全部或部分地搁置在海洋底层204上或埋在海洋底层下并用于静态应用中。浮动设施可以由平台和/或浮筒(buoy)或如图2中示出的船202提供。立管组件200设置为柔性立管，即，将船连接到海洋底层装置的柔性管203。柔性管可以在柔性管主体的具有连接端部配件的部段中。
应理解，存在不同类型的立管，如本领域技术人员所熟知的。本发明的实施方案可以与任何类型的立管一起使用，例如，自由悬吊(自由的悬链立管)，在一定程度上被限制的立管(浮筒、链)，或封闭在管子(I管子或J管子)中的立管。
图2还示出了可如何将柔性管的部分用作流量管线205或跳接线(jumper)206。
图4示出了拴系到固定结构(在这种情况下为海床405)的立管组件400的柔性管403的一部分。立管组件包括柔性管403的至少一个区段。第一附接元件4101连接到柔性管403的第一部分，并且第二附接元件4102连接到柔性管403的第二部分。
在该示例中，第一附接元件4101和第二附接元件4102都是夹具。用于柔性管的夹具为本领域技术人员所熟知，其用于紧固到管并允许另外的结构或管饰物件附连到管。为了简洁，其将不被详细描述。
单个系绳元件414在其第一端处连接到第一夹具4101并且在第二端处连接到第二夹具4102。在这个示例中，系绳元件414是一段缆线。系绳元件414的中心部分围绕连接器元件416延伸并且围绕连接器元件416是可移动的。
在该示例中，连接器元件416是通过支撑件420将系绳连接到重力基座的滑轮418。缆线414从第一夹具4101朝向滑轮418、围绕滑轮的圆形主体并且朝向第二夹具4102延伸。滑轮418是圆形轮，缆线围绕该轮旋转并可相对于该轮移动。滑轮418包括轮的中心部分的两侧的凸缘，以形成缆线414可以放置在其中的通道。以这种方式，凸缘帮助防止缆线414与滑轮418分离。滑轮418经由延伸穿过中心轴线的销连接到支撑件420。因此，滑轮418可以围绕其中心轴线自由地旋转。
重力基座408邻近海床405定位，并充当固定结构，立管组件可以拴系到该固定结构。支撑件420连接到重力基座408。
在使用中，当柔性管403的第一部分和第二部分(即，附接元件连接到的柔性管的部分)移动时，系绳元件414的中心部分可以围绕滑轮418移动并且滑轮418将相应地旋转。由此实现第一附接元件4101和第二附接元件4102中的每一个处的相等的拉伸载荷。由于系绳元件414的中心部分自由地围绕滑轮418移动，因此系绳元件414上的张力围绕滑轮传递并且因此沿着系绳元件414的长度大体上相等。
在该系绳构造中，立管上的总拉伸载荷在第一夹具和第二夹具410之间分配。在连接器元件416处经受总拉伸载荷T并且总拉伸载荷T大体上均匀地分布在两个夹具410之间。因此，每个夹具处的拉伸载荷大体上是0.5T或柔性管上的总载荷的一半。系绳元件414在滑轮两侧上的拉伸载荷也大体上为0.5T。
因此，在一种构造中，第一夹具和第二夹具拴系到海床，使得在使用中，响应于柔性管的第一部分和第二部分的移动，每个夹具处的拉伸载荷保持大体上相等。
第一夹具和第二夹具由系绳联结。第一夹具和第二夹具经由滑轮拴系到重力基座，这允许系绳相对于滑轮移动。
图4中所示的立管组件的安装方法可首先包括以本领域技术人员已知的方式安装包括柔性管的至少一个区段的一段立管。
在立管被安装之前(例如，当立管被从船上取出时)或立管被安装在海下之后，第一附接元件和第二附接元件410可以被连接到柔性管。适当地，附接元件410在立管安装之前连接到柔性管。
在该示例中，重力基座和连接器元件(滑轮)相对于柔性管403在所需位置定位在海床处。系绳元件的第一端连接到第一附接元件，绕过连接器元件并且然后在第二端处连接到第二附接元件。
系绳元件的长度被选择成使得在安装时在立管上赋予所需的拉伸载荷，以便将柔性管保持在海床上方的预定点处。所需的拉伸载荷将根据具体的立管构造而变化，并且可以由本领域技术人员容易地确定。
图5示出了系绳布置的另一个示例。在该示例中，立管组件500包括连接到柔性管503的第一部分的第一附接元件5101、连接到柔性管的第二部分的第二附接元件5102以及连接到柔性管的在柔性管的第一部分和第二部分之间的第三部分的第三附接元件5103。再次，在该示例中，附接元件5101-3中的每一个是夹具。
第一连接器元件5161连接到第三附接元件5103并且第二连接器元件5162和第三连接器元件5163间隔开并连接到邻近海床505的重力基座508。在该示例中，第二连接器元件5162和第三连接器元件5163都连接到同一重力基座508。
作为缆线的单个系绳元件514在第一端处连接到第一附接元件5101并且在第二端处连接到第二附接元件5102。系绳元件514的中心部分围绕第一连接器元件5161、第二连接器元件5162和第三连接器元件5163延伸并围绕第一连接器元件5161、第二连接器元件5162和第三连接器元件5163是可移动的，使得在使用中张力沿着系绳元件514的长度大体上相等。因为夹具516经由围绕连接器元件516延伸的缆线514连接，所以即使当柔性管的第一部分、第二部分和第三部分移动时，每个附接元件处的拉伸载荷仍保持大体上相等。
因此，这种布置允许总系绳张力大体上均匀地分布在附接到立管的三个夹具上。应该理解的是，根据需要，通过在重力基座处和在交替的夹具处增加额外的连接器元件，该布置将适用于任何数量的系绳夹具或附接元件。
图6示出了拴系立管组件600的另一示例。该系绳布置类似于图4中所示的布置并且因此类似的部分将不被详细讨论。
该组件包括柔性管603、连接到柔性管的第一区段的第一附接元件6101和连接到柔性管的第二区段的第二附接元件6102。系绳元件614在第一端处连接到第一附接元件6101并且在第二端处连接到第二附接元件6102。在这个示例中，第一附接元件6101和第二附接元件6102是夹具。
类似于图4的布置，系绳元件614的中心部分围绕连接器元件616的滑轮618延伸。滑轮经由支撑件620连接到重力基座608。
另外，该组件还包括多个浮力模块6301-n，该多个浮力模块连接到在第一附接元件6101和第二附接元件6102之间延伸的柔性管的区段。在该示例中，有八个浮力模块630，该八个浮力模块630连接到第一附接元件6101和第二附接元件6102之间的柔性管，但应该理解，可以使用任何合适数量的浮力元件，如本领域技术人员所确定的。
浮力模块6301-n允许管的在附接元件之间的部分形成拱形弯曲构造。管的拱形弯曲部分在两侧处由系绳元件614限制。这种布置可能对轻质立管结构或在浅水中尤其有用，以限制立管过度移动并改善稳定性。
应理解，对于轻质复合立管，浮力元件可能不是必需的，因为立管可具有足够的自然浮力以在第一附接元件和第二附接元件之间呈现拱形弯曲构造。
对于形成为具有多个波浪的立管组件，立管可以沿着立管的长度在每个拱形弯曲区域以类似的方式被拴系。
图7示出了具有替代的系绳布置的另一立管组件700的一部分。立管组件包括柔性管703以及分别连接到柔性管的顺序的第一部分、第二部分、第三部分和第四部分的第一附接元件7101、第二附接元件7102、第三附接元件7103和第四附接元件7104。在该示例中，每个附接元件710是夹具。
第一系绳元件714在第一端处连接到第一附接元件7101并且在第二端处连接到第二附接元件7102。第一附接元件的中心部分围绕第一连接器元件7161延伸并且围绕第一连接器元件7161是可移动的。
第二系绳元件7142在第一端处连接到第一连接器元件7161并且在第二端处连接到第二连接器元件7162。第二系绳元件7142的中心部分延伸穿过第三连接器元件7163并且围绕第三连接器元件7163是可移动的。因此，在使用中，张力可以沿着第二系绳元件7142的长度保持相等。
第三系绳元件7143在第一端处连接到第三附接元件7103并且在第二端处连接到第四附接元件7104。第三系绳元件7143的中心部分围绕第二连接器元件延伸并围绕第二连接器元件是可移动的。因此，在使用中，张力沿着第三系绳元件7143的长度是相等的。
在该示例中，每个连接器元件716包括滑轮，并且相应的系绳元件714围绕滑轮延伸并且围绕滑轮是可移动的。
利用图7中描述的布置，第三连接器元件7163上的总拉伸载荷T经由系绳714和连接器元件716分配。第一连接器元件7161和第二连接器元件7162中的每一个处的拉伸载荷大体上为0.5T，并且在每个附接元件处经受的拉伸载荷大体上为0.25T。以这种方式，总拉伸载荷可以经过四个单独的附接元件7101-4分开，由此减小每个附接元件上的应变。
因此，该系绳布置允许立管上的总系绳张力大体上均匀地分布在连接至立管的四个夹具上。应理解的是，根据需要，通过简单地为额外的每对夹具添加两个额外的连接器元件和系绳元件，该布置将适用于任何数量的夹具或附接元件。
图4至图7中描述的滑轮中的每一个可以采用实心轴承滑轮(具有诸如特瑞堡公司(Trelleborg)的TXMM Marine的轴承材料)或密封滚子轴承或其它免维护等效的海运滑轮系统(包括耐腐蚀和/或抗海洋生长的材料，比如铜)的形式。
图8和图9示出了可用作上文关于图4至图7所述的任何示例中的连接器元件的可选择的滑轮布置。
图8示出了滑轮818和系绳元件814的一部分。滑轮818包括围绕轴线830旋转的链环828。链环包括围绕圆周的一系列齿829。
系绳元件814的中心部分包括具有一系列齿817的多楔带815，齿817的大小和形状被设定为与链环828上的对应齿829接合。因此，当链环旋转时，系绳的中心部分可围绕链环移动。
系绳元件的中心部分至少包括系绳的在使用中可能围绕滑轮移动的部分。例如，系绳元件的中心部分可以沿系绳元件总长度的大约5％至50％延伸。适当地，系绳元件的中心部分可以沿系绳元件总长度的大约10％至30％延伸。
系绳元件的其余端部部分可以由缆线、绳索、链、刚性杆、柔性纤维带或任何其它合适的系绳材料形成，并且可以经由钩环或夹具或通过其它物理连接或结合机构连接到中心部分。可选择地，系绳元件可以形成用于多楔带被模制到其上或结合到其的脊状隆起。
可选地还可以在系绳元件的中心部分的端部处或围绕系绳元件的中心部分的端部附接物理止动器，以确保系绳元件的中心部分围绕滑轮的定位不受损害(确保其保持在适当位置)，和/或通过限制系绳元件围绕滑轮的滑动/移动来控制立管的允许移动的程度。
这种布置对于有助于防止系绳元件814的与滑轮接触的中心部分上的磨损可能是有益的。这种布置可以在系绳和滑轮之间提供更动作精确的定位(positive locating)。
图9是与图8类似的布置，但在该示例中，系绳元件的中心部分是链915，链915具有尺寸和形状设定成与链环928上的齿929接合的链节。
图10示出了具有可选择的系绳布置的立管组件1000的一部分。立管组件包括柔性管1003、连接到柔性管的第一部分的第一附接元件10101和连接到柔性管的第二部分的第二附接元件10102。在这个示例中，第一附接元件10101和第二附接元件10102都是夹具。
单个系绳元件1014在第一端处连接到第一附接元件10101并且在第二端处连接到第二附接元件10102。在该示例中，系绳元件1014是一段缆线。系绳元件1014的中心部分围绕连接器元件1016延伸并且围绕连接器元件1016是可移动的。
在这个示例中，连接器元件1016包括钩环1040。钩环是大体上U形的并且优选由刚性材料形成。例如，钩环可以是金属或复合材料，并且可以被涂覆或不被涂覆。这里，钩环连接到海床上的重力基座1008。
当柔性管1003的第一部分和第二部分移动时，系绳元件的中心部分围绕钩环滑动，使得张力沿系绳的长度相等，并且使得钩环处的总张力T大体上均匀地分布在第一附接元件和第二附接元件1010之间。因此，每个附接元件1010处的拉伸载荷大约为0.5T。系绳中的拉伸载荷也约为0.5T。
在横向运动更可能的一些环境中，钩环可能是有用的，因为与滑轮相比，钩环允许系绳元件更大程度的移动。钩环的替代方案可以包括直接或间接连接到重力基座的D形环或主连杆元件(master-link element)。当连接器元件包括钩环、D形环或主连杆时，可以结合曲率限制器装置(curvature limiter device)以确保系绳元件不会因围绕钩环、D形环或主连杆的过度弯曲而被损坏。曲率限制器装置可以是套筒或弯曲通道，或者结合到系绳元件中或系绳元件之上的硬化材料。
本领域技术人员应理解，系绳元件和钩环之间将存在一定程度的摩擦。为了最小化系绳与钩环之间的摩擦(以及因此的磨损)，系绳元件和/或钩环优选地包括低摩擦材料，例如PTFE。可选择地，钩环可以包括具有耐腐蚀性和相对低摩擦系数的组合涂层，例如镍/钴互扩散涂层系统或氮化硼与聚合物基质的共沉积物(co-deposit)，在顶部具有或不具有额外的低摩擦聚合物基涂层。
适当地，系绳元件1014的至少中心部分由低摩擦材料形成。系绳元件的中心部分可以由碳纤维复合带形成，其中低摩擦材料结合到基质中，或者系绳元件的中心部分可以由编织成低摩擦绳或系绳的高模量聚酯纤维束形成，或系绳元件的中心部分可以由金属丝增强带形成，该金属丝增强带以低摩擦系数涂层材料(例如，包括PTFE的涂层材料)浸渍和/或涂覆。
不是由低摩擦材料形成钩环1040或系绳元件1014本身，而是低摩擦套筒或涂层可围绕钩环1040或系绳元件1014延伸。低摩擦套筒或涂层可包括PU、PE、聚酰胺或含氟聚合物，例如添加或不添加次级聚合物材料，比如PTFE，以进一步降低其摩擦系数。
减少钩环和系绳元件之间的摩擦具有另外的优点，即张力可以有效地通过围绕钩环的系绳传递并且因此每个附接元件处的拉伸载荷可以保持大体上相等。
图11示出了另一可选择的构造。立管组件1100包括柔性管1103、连接到柔性管的第一部分的第一附接元件11101和连接到柔性管的第二部分的第二附接元件11102。
系绳元件1114在第一端处连接到第一附接元件11101并且在第二端处连接到第二附接元件11102。系绳元件1114包括中心刚性部分11142和两个端部区11141、11143。
系绳元件的中心刚性部分11142被枢转地连接到连接器元件1116(例如，经由销接头)。连接器元件1116是枢转连接部，其在此示例中设置在柱元件1117上。重力基座1108邻近海床定位，并且柱元件1117连接到重力基座1108并从重力基座1108延伸。系绳元件的刚性中心部分11142在远离重力基座1108的远端处枢转地连接到柱元件1117。
系绳元件1114的端部区11141、11143枢转地连接到刚性中心部分11142。系绳元件的端部区11141、11143在与连接器元件1116的柱元件1117的枢转连接部的两侧的间隔开的位置处连接到刚性中心部分11142。以这种方式，当柔性管道的第一部分和第二部分移动时，刚性中心部分11142相对于连接器元件1116枢转，从而均衡系绳元件1114的端部区11141、11143中的每个中的张力以及在附接元件1110的每个处的张力。
例如，系绳元件1114的端部区11141、11143可以由绳索、链、缆线、刚性杆或任何其它合适的系绳形成。可选地，系绳的每个端部区可以由不同的材料形成。例如，系绳的每个端部区可以由具有不同弹性的材料形成。在某些情况下，这可能有助于保持沿每个系绳的均匀张力分布。
在使用中，当柔性管的第一部分和第二部分移动时，刚性中心部分11142可以围绕枢转点倾斜以均衡系绳元件的每个端部区中的张力分布。
这种布置对于立管组件尤其有用，其中在使用中第一附接元件和第二附接元件1110相对于中立位置(移动之前的标准位置)的角度偏差α可能高达大约20°。
当立管组件被安装时，系绳元件的端部区的长度可被选择成使得当立管组件处于中立位置时，中心刚性部分大体上与柱元件1117垂直。以这种方式，响应于柔性管的第一部分和第二部分的较大程度移动，刚性中心部分1115可以相对于柱元件1117枢转。
系绳的刚性中心部分的长度也可以根据具体的立管要求来选择，以便适应通过柔性管道的第一部分和第二部分预期的最大移动。例如，对于较大程度的预期移动(更大的角度α)，中心刚性部分将更长。
对上面描述的详细的布置进行各种修改是可能的。例如，尽管附接元件在上文中已经被描述为夹具，但附接元件可以是浮力元件、压载模块、端部配件或类似物。例如，在图4的布置中，第一附接元件4101可以是端部配件并且第二附接元件4102可以是夹具。在另一个示例中，所有的附接元件可以是浮力元件或压载模块。
尽管系绳元件在上面被描述为包括一段缆线，但系绳可以由其它合适的材料形成。例如，系绳元件可以包括一段绳索、链或其它柔性丝，或者可以包括编织碳纤维材料或其它合适材料的柔性带。适当地，系绳元件是非弹性的或具有非常有限程度的弹性，使得张力可以更有效地围绕连接器元件传递并且使得张力更可能沿系绳的长度保持大体上恒定，并且因此在每个附件元件处保持大体上相等。
如上所述，系绳元件可以包括一段缆线或类似物，并且还包括链或多楔带的一部分或刚性中心部分。
在上面的系绳元件包括与两个端部部分不同的材料的中心部分的实施方案中，系绳元件的端部部分(即系绳元件的不围绕连接器元件延伸的部分)可以由刚性材料形成。例如，端部部分可以由刚性金属杆或刚性复合材料杆形成。
尽管上面的示例全部示出了连接到相同长度的柔性管的附接元件，但是附接元件中的一个或更多个可以连接到另一段柔性管，例如作为另一立管组件的一部分的一段柔性管，或者在相同的立管组件中的相邻的一段柔性管。
虽然图4至图7中示出的示例全部包括含有滑轮的连接器元件，但是这些连接器元件中的每一个可以可选择地包括如关于图10所描述的钩环或与具有刚性中心部分的系绳元件组合的柱元件，如关于图11所描述的。
尽管在上面的示例中，一些连接器元件已经被描述为连接到海床上的重力基部，但是在一些实施方案中，钩环、滑轮支撑件或柱元件可以例如经由一个或更多个岩石螺栓直接连接到海床的一部分(例如，海床上的岩石)。
利用上述布置，拉伸载荷可以均匀地分布在连接到柔性管的两个或更多个附接元件上。因为总拉伸载荷在每个夹具之间被均等地分开，这允许在总拉伸载荷可能高于单个系绳夹具的载荷能力的情况下，立管的一部分被拴系。
附接元件通过单个系绳元件联结，无论系绳元件是单根缆线还是具有中间部分，例如链或图11的刚性中心部分。附接元件经由连接器拴系到固定结构，并且连接器允许系绳元件相对于连接器移动。
利用上述布置，可以使立管组件的安装更容易且更省时，因为每个附接元件处的张力不必单独调节。
利用上述布置，在系绳元件载荷比单个夹具或附接元件的最大载荷能力大的情况下，立管组件可以被拴系。由于拉伸载荷连续地被调整，使得它们均匀地分布在两个或更多个附接元件上，所以附接元件中的一个变得过载并且失效或导致立管损坏的风险显着降低或减轻。
对于本领域技术人员应清楚的是，关于上述任何实施方案描述的特征可以在不同实施方案之间可互换地应用。上述实施方案是示出本发明的各种特征的示例。
在本说明书的整个描述和权利要求中，词语“包括”和“包含”以及其变型意指“包括但不限于”，并且其不意图(并且不)排除其它部分、添加物、组成部分、整体或步骤。在本说明书的整个描述和权利要求中，单数涵盖复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词的情况下，本说明书应理解为考虑复数以及单数，除非上下文另有要求。
结合本发明的特定方面、实施方案或示例描述的特征、整体、特性、化合物、化学部分或组应被理解为可适用于本文描述的任何其它方面、实施方案或示例，除非与其不相容。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或工艺的所有步骤可以在任何组合中被组合，除了其中这类特征和/或步骤中的至少一些是相互地排他的组合之外。本发明不限于任何前述的实施方案的细节。本发明扩展至在本说明书(包括任何所附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征中的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或扩展至如此公开的任何方法或工艺的步骤中的任何新颖的步骤或任何新颖的步骤的组合。
阅读者的注意力被指向与本申请有关的与本说明书同时地被提交或在本说明书之前被提交的以及与本说明书一起向公众公开的所有的论文和文献，并且所有的这类论文和文献的内容通过引用并入本文。

Claims (23)

1.一种用于从海底位置输送流体的立管组件，包括：
第一附接元件，其连接到柔性管的第一部分；
第二附接元件，其连接到柔性管的第二部分；
其中在一种构造中，所述第一附接元件和所述第二附接元件经由固定结构通过至少一个系绳元件连接，使得在使用中，响应于柔性管的所述第一部分和所述第二部分的移动，每个附接元件处的拉伸载荷在任何时刻保持大体上相等。
2.根据权利要求1所述的立管组件，其中所述第一附接元件和所述第二附接元件经由连接器元件拴系到所述固定结构，所述连接器元件允许所述系绳元件相对于所述连接器元件移动。
3.根据权利要求1或2所述的立管组件，其中所述系绳元件的中心部分围绕连接器元件延伸并且围绕连接器元件是可移动的，使得在使用中，张力沿所述系绳元件的长度大体上相等。
4.根据权利要求3所述的立管组件，其中所述连接器元件包括滑轮，并且所述系绳元件的所述中心部分围绕所述滑轮延伸。
5.根据权利要求4所述的立管组件，其中所述滑轮包括链环元件，并且所述系绳元件的所述中心部分包括构造成与所述链环元件接合的链或多楔带。
6.根据权利要求2或3所述的立管组件，其中所述连接器元件包括D形环、主连杆或钩环，并且所述系绳元件的所述中心部分延伸穿过所述D形环、所述主连杆或所述钩环。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的立管组件，还包括重力基座，其中所述连接器元件连接至所述重力基座。
8.根据权利要求2所述的立管组件，其中，所述连接器元件包括枢轴连接部，并且所述系绳元件的所述中心部分构造成围绕所述枢轴连接部枢转。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的立管组件，还包括第二系绳元件，所述第二系绳元件在第一端处连接至所述连接器元件并且在第二端处连接至第二连接器元件，其中所述第二系绳元件的中心部分围绕第三连接器元件延伸并围绕第三连接器元件是可移动的，使得在使用中，张力沿所述第二系绳元件的长度大体上相等。
10.根据权利要求9所述的立管组件，还包括：
第三附接元件，其连接到柔性管的第三部分；
第四附接元件，其连接到柔性管的第四部分；
第三系绳元件，所述第三系绳元件在第一端处连接到所述第三附接元件并且在第二端处连接到所述第二附接元件，其中所述第三系绳元件的中心部分围绕所述第二连接器元件延伸并且围绕所述第二连接器元件是可移动的，使得在使用中，张力沿所述第三系绳元件的长度大体上相等。
11.根据权利要求2至8中任一项所述的立管组件，还包括：
第三附接元件，其连接到柔性管的第三部分；和
第二连接器元件和第三连接器元件，所述第二连接器元件和所述第三连接器元件邻近所述固定结构间隔开；
其中所述连接器元件连接到所述第三附接元件，并且其中所述系绳元件的所述中心部分还围绕所述第二连接器元件和所述第三连接器元件延伸并且围绕所述第二连接器元件和所述第三连接器元件是可移动的，使得在使用中，张力沿所述系绳元件的长度大体上相等。
12.根据权利要求2所述的立管组件，其中所述系绳元件包括刚性中心部分，并且所述刚性中心部分枢转地连接至连接器元件。
13.根据权利要求12所述的立管组件，还包括重力基座，其中所述连接器元件包括连接到所述重力基座的柱元件，并且其中所述系绳元件的所述刚性中心部分在远离所述重力基座的远端处枢转地连接到所述柱元件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的立管组件，其中所述附接元件各自包括夹具、浮力元件、压载元件或端部配件。
15.一种安装用于从海底位置输送流体的立管组件的方法，所述方法包括：
将第一附接元件连接到柔性管的第一部分；
将第二附接元件连接到柔性管的第二部分；以及
在一种构造中，将所述第一附接元件和所述第二附接元件经由固定结构用系绳元件连接到彼此，使得在使用中，响应于柔性管的所述第一部分和所述第二部分的移动，每个附件元件处的拉伸载荷在任何时刻保持大体上相等。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括提供所述系绳元件的中心部分，所述中心部分围绕连接器元件延伸并围绕连接器元件是可移动的，使得在使用中，张力沿所述系绳元件的长度大体上相等。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述连接器元件包括滑轮，并且所述系绳元件的所述中心部分围绕所述滑轮延伸。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述滑轮包括链环元件，并且所述系绳元件的所述中心部分包括构造成与所述链环元件接合的链或多楔带。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述连接器元件包括钩环或D形环或主连杆或其任何组合，并且所述系绳元件的所述中心部分延伸穿过所述钩环、所述D形环或所述主连杆。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，还包括将所述连接器元件连接到重力基座。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中所述附接元件各自包括夹具、浮力元件、压载元件或端部配件。
22.一种立管组件，其大体上如上文中参考附图所描述的。
23.一种方法，其大体上如上文中参考附图所描述的。
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