CN109850070A - 基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，包括浮筒、阻隔架装置、和夹持装置，浮筒包括最外层的减摇水舱、位于减摇水舱内部的压载水舱和位于压载水舱内部的密封舱，浮筒中部贯穿液体传输管系，液体传输管系分离部设置于密封舱内，阻隔架装置包括阻隔架和阻隔架收纳槽，阻隔架可以展开或折叠，夹持装置包括控位架、夹持臂、收缩链和动力收缩装置，它安装在转塔内，配合阻隔架辅助浮筒的释放与回收。本发明通过设置密封舱为管系的分离提供更好的密封条件，通过设置配套的阻隔架装置与夹持装置，可实现浮筒的高效释放和回收，使浮筒释放与回收过程高效简单化，使此过程更加安全可靠，节省人力物力。

Description

基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统

技术领域

本发明涉及内转塔式系泊系统技术领域，具体涉及一种辅助转塔式系泊系统分离与对接的浮筒释放与回收系统。

背景技术

内转塔式系泊系统是一种可以改善环境载荷对浮式平台或船体影响的单点系泊系统，在许多海上浮体中，特别是大型采油储油船上得到了广泛应用，其布置于一个上下垂直贯穿船体的月池之中。

浮式钻井生产储油船(FDPSO)是一种集钻井、生产、修井、完井、储卸油等功能于一体的高集成性能源开发船舶，能够降低投资成本，缩短生产周期，自上世纪90年代提出之后，引起海洋工程界的广泛关注，有很多研究机构对此开展研究，并逐渐有实船建造，投入使用。在极端海况下，FDPSO需要与系泊系统分离，暂时离开危险区域，待极端海况情况过去后再回到原作业海域与系泊系统重新连接继续工作采集，这是一个复杂且颇具难度的过程。因此现在工程上常利用浮筒系统来辅助分离过程。

中国专利CN107933843A公开了一种基于可分离内转塔式系泊系统的FDPSO，包括船体和内转塔式系泊系统，船体包括一个月池，月池垂向贯穿船体，月池内承载所述内转塔式系泊系统。内转塔式系泊系统包括转塔、液体传输系统及锚结构。其中，如图1所示，转塔包括转塔外壁结构110、浮筒120、浮筒穴机构130和钻架(图1未示)。转塔外壁结构110安装于月池内，并与船体转动连接，浮筒穴机构130设置于转塔外壁结构110的下部。浮筒120安装于浮筒穴机构130内，能够与浮筒穴机构130分离。如图2所示，浮筒120包括从上到下依次设置的斜式隔水舱121、一级压载水舱122、二级压载水舱123和三级压载水舱124。斜式隔水舱121位于浮筒12上部，其舱壁位于浮筒120上部四分之一处，斜式隔水舱121在钻井立管分离过程中起到隔水的作用。一级压载水舱122，二级压载水舱123以及三级压载水舱124位于斜式隔水舱121下方，将浮筒120下方的空间按照高度三等分。斜式隔水舱121的下部舱壁呈向下倾斜状，且斜式隔水舱121外周的深度大于中间的深度，这样当钻井立管于水中抽离浮筒120，浮筒120进行重新密封时漏入其中的水会堆积在斜式隔水舱121的周围，避免其进入浮筒120内部。设置多级压载水舱用于控制浮筒120的浮潜，在其中一级压载水舱破舱时，其他压载水舱仍能继续工作。浮筒120还包括安装于一级压载水舱122下部舱壁上与钻井立管同轴的液压夹持机械手127，液压夹持机械手127能够夹紧或松开钻井立管。浮筒120的作用：一方面，整个液体传输系统是依托它进行分离，另一方面，在船体与浮筒分离后，浮筒能够提供浮力来抵消锚固的力。但是现有的这种浮筒的分离采用的阀门式分离方法，这种分离方法在分离瞬间容易因阀门开合而产生液体泄露。另外，在回收浮筒时仅通过缆绳牵引困难较大，容易使浮筒在波浪作用下发生剧烈摇晃，与船体发生碰撞，导致管系破裂液体泄露等一系列问题。此外，当浮筒滞留于海上进行自由漂移运动时，容易发生六自由度上的摇晃，这对于管系强度也存在着一定程度上的威胁。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的阀门式分离方法无法及时密封分离后的液体传输管系，缆绳牵引回收过程困难和无减摇水舱的浮筒在海面大幅度自由漂移导致的剧烈摇晃，与船体发生碰撞，导致管系破裂液体泄露等不足，提供一种基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，它通过设置在在浮筒中的密封舱，可以为管系的分离提供更好的密封条件，通过设置配套的阻隔架装置与夹持装置，可实现浮筒的高效释放和回收，使浮筒释放与回收过程高效简单化，使此过程更加安全可靠，节省人力物力，可提高生产采油船的工作生产效率。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，该系统包括浮筒，其特征在于，所述浮筒包括最外层的减摇水舱、位于减摇水舱内部的压载水舱和位于压载水舱内部的密封舱；所述浮筒中部贯穿液体传输管系，液体传输管系分离部设置于所述密封舱内；

该系统还包括阻隔架装置，所述阻隔架装置包括阻隔架和阻隔架收纳槽，所述阻隔架收纳槽通过在所述减摇水舱的中上部沿周向设置一圈凹槽形成，所述阻隔架有多个，沿所述阻隔架收纳槽周向布置，所述阻隔架一端与所述浮筒铰接，另一端可以通过旋转使阻隔架在展开状态与收纳状态之间转换：当所述浮筒与转塔连接时，所述阻隔架收纳在所述阻隔架收纳槽中，处于收纳状态；当所述浮筒从转塔释放后，所述阻隔架被释放出来，处于展开状态；

该系统还包括夹持装置，所述夹持装置包括控位架、夹持臂、收缩链和动力收缩装置，所述控位架为环状结构，位于夹持装置的顶端，所述夹持臂有多个，沿所述控位架周向布置，每个夹持臂包括纵向收缩臂和横向支撑臂，所述纵向收缩臂为伸缩结构，其上端与控位架铰接，所述横向支撑臂固定在纵向收缩臂的底端，为中空结构，每个横向支撑臂内部安装一个动力收缩装置，一个动力收缩装置控制一条收缩链的长度，该收缩链一端与该动力收缩装置连接、另一端与相邻横向支撑臂的端部固定连接，多条收缩链与横向支撑臂共同形成周长可调节的环状结构；所述夹持装置安装在转塔内，配合所述阻隔架辅助所述浮筒的释放与回收。

上述方案中，所述压载水舱包括从上至下分布的第一压载水舱、第二压载水舱和第三压载水舱；所述密封舱设置于所述第一压载水舱内部。

上述方案中，所述浮筒的减摇水舱与压载水舱的外形均为上下两端细中间粗、从中间到两端水平截面直径逐渐变小的梭状，所述浮筒的密封舱的外形为圆柱状。

上述方案中，所述阻隔架包括相互铰接的第一折臂和第二折臂，所述第一折臂的上端与所述阻隔架收纳槽的上边缘铰接、下端与所述第二折臂的上端铰接；处于收纳状态时所述第一折臂和第二折臂与所述减摇水舱的外壁位于同一直线上，处于展开状态时，所述第一折臂旋转至水平位置，所述第二折臂与第一折臂的夹角范围是90-180°。

上述方案中，所述夹持装置安装在内转塔系泊系统的转塔内部，具体设置于转塔外壁结构上。

本发明的有益效果在于：

1、依托浮筒外设的阻隔架装置，通过与安装在船上的夹持装置配合，在分离和对接的过程中，对浮筒起到限位作用，使得船和浮筒相对静止，可保护液体传输管系，提高液体传输管系对接分离作业时的安全可靠性，使浮筒释放与回收过程高效简单化，使此过程更加安全可靠，节省人力物力，可提高生产采油船的工作生产效率。

2、在第一压载水舱内设置密封舱，液体传输管系在密封舱内进行分离作业，不仅可以最大限度的减小液体传输管系中液体的泄露，防止意外泄露的液体溢出影响到浮筒中其他结构的正常工作，还可以保护液体传输管系分离部不受外界条件的影响，为管系的分离提供更好的密封条件。

3、增设的减摇水舱，在浮筒与转塔分离之后，减摇水舱可以在浮筒发生倾斜时，为其提供更大的复原力矩，能够减小浮筒在水中的摇荡，保持浮筒在水中的平衡，保护浮筒中的液体传输管系。

4、浮筒外设的阻隔架装置，在浮筒回收到转塔底部时，可以被浮筒穴壁挤压到阻隔架收纳槽中，在浮筒从内转塔底部释放时，可以自主弹出恢复到作业状态，阻隔架收纳与释放的过程不需要靠额外的人力或者动力装置，增强了本系统的灵活性，减少了了作业过程对人力物力的消耗。

5.辅助浮筒释放和回收的夹持装置，其纵向收缩臂可以在控制下收缩伸长，绕控位架旋转，由动力收缩装置驱动的收缩链可以改变长度，使得夹持装置在作业过程中，具有较高的控制性和机动性，可以更好的控制浮筒的释放和回收。

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是现有内转塔式系泊系统位于甲板以下构件的剖视图；

图2是现有内转塔式系泊系统的浮筒的剖视图；

图3是本发明浮筒释放与回收系统的浮筒的主视图；

图4是本发明浮筒释放与回收系统的浮筒的剖视图(展开状态)；

图5是本发明浮筒释放与回收系统的浮筒的剖视图(折叠状态)；

图6是本发明浮筒释放与回收系统的夹持装置的结构示意图；

图7是本发明浮筒释放与回收系统的浮筒与夹持装置的组装示意图；

图8是本发明浮筒释放与回收系统的浮筒与夹持装置的安装位置示意图。

图中：210、浮筒；211、密封舱；212、压载水舱；2121、第一压载水舱；2122、第二压载水舱；2123、第三压载水舱；213、减摇水舱；220、阻隔架装置；221、阻隔架；2211、第一折臂；2212、第二折臂；222、阻隔架收纳槽；230、液体传输管系；231、液体传输管系分离部；240、锚链连接装置；250、夹持装置；251、控位架；252、夹持臂；2521、纵向收缩臂；2522、横向支撑臂；253、收缩链；254、动力收缩装置。

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。

如图3-8所示，为本发明基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，该系统包括浮筒210、阻隔架装置220、液体传输管系230、锚链连接装置240和夹持装置250。

浮筒210包括最外层的减摇水舱213、减摇水舱213内部的压载水舱212和压载水舱212内部的密封舱211，各舱室之间互相密封。减摇水舱213通过注入一定量的水，在浮筒210发生倾斜时提供更大的复原力矩，在浮筒210与转塔分离之后能够减小浮筒210在水中的摇荡，保持浮筒210在水中的平衡。压载水舱212包括从上至下分布的第一压载水舱2121、第二压载水舱2122和第三压载水舱2123，密封舱211设置于第一压载水舱2121内部。浮筒210中部贯穿液体传输管系230，液体传输管系分离部231设置于密封舱211内，液体传输管系230在密封舱211中分离。因为分离作业时会对密封口产生载荷作用，因此该部位应采用安全等级更高的密封材料，且需要经常对所述密封舱211进行检修和维护，将密封舱211置于第一压载水舱2121中较为靠近上方开口的位置，便于检修和维护。锚链连接装置240设置于浮筒210的下部，用于与锚链连接。

阻隔架装置220包括阻隔架221和阻隔架收纳槽222，阻隔架收纳槽222通过在减摇水舱213的中上部沿周向设置一圈凹槽形成，阻隔架221有多个，沿阻隔架收纳槽222均匀布置，阻隔架221一端与浮筒210铰接，另一端可以通过旋转使阻隔架221在展开状态与收纳状态之间转换：当浮筒210与转塔连接时，阻隔架221收纳在阻隔架收纳槽222中，处于收纳状态；当浮筒210从转塔释放后，阻隔架221自动弹出，处于展开状态。阻隔架221用于在浮筒210重连到转塔时配合夹持装置250定位和将浮筒210收回，阻隔架收纳槽222用于在浮筒210回到转塔内时，阻隔架221的收纳。

夹持装置250包括控位架251、夹持臂252、收缩链253和动力收缩装置254。控位架251为圆环状结构，位于夹持装置250的顶端，用于固定纵向夹持臂252的上端，以保持其的稳定，使夹持范围保持圆形状态。夹持臂252有多个，沿控位架251的周向均匀布置。每个夹持臂252包括纵向收缩臂2521和横向支撑臂2522，纵向收缩臂2521为伸缩结构，可沿其轴向进行伸缩以调整长度，纵向收缩臂2521的上端与控位架251铰接，可绕控位架251所在平面进行旋转，以调整角度。横向支撑臂2522固定在纵向收缩臂2521的底端，为中空结构，每个横向支撑臂2522内部安装一个动力收缩装置254，一个动力收缩装置254控制一条收缩链253的长度，该收缩链253一端与该动力收缩装置254连接、另一端与相邻横向支撑臂2522的端部固定连接，多条收缩链253与横向支撑臂2522共同形成周长可调节的环状结构。

夹持装置250安装在内转塔系泊系统的转塔内部，具体安装于转塔外壁结构上，配合阻隔架221辅助浮筒210的与转塔分离和对接，并保证液体传输管系230在水中的稳定。在浮筒210的释放过程中，夹持臂252引导浮筒210向下移动并控制浮筒210位置，同时能够限制浮筒210的运动，便于进行管系的分离作业。在浮筒210的回收过程中，它控制收缩链253携带浮筒210上升到转塔底部。通过动力收缩装置254，可以改变收缩链253的长度，收缩链253的长度伸长到大于阻隔架221的范围向下越过阻隔架221，然后缩小到小于阻隔架221大于浮筒210的范围，随着夹持装置250的抬升，收缩链253被阻隔架221所阻隔，然后收紧收缩链253。这样，整个浮筒210可以被夹持装置250固定，使浮筒210与船体保持相对静止，便于液体传输管系230的重连，然后夹持装置250可以引导浮筒210上浮，与转塔实现对接。

具体的，本实施例中，阻隔架221一共有六个，均匀分布在所述浮筒210等水平面处；夹持臂252共四个，均匀排布在所述控位架251上，相应的，动力收缩装置254与收缩链253的数量均为四个。

进一步优化，本实施例中，浮筒210的减摇水舱213与压载水舱212的外形均为上下两端细中间粗、从中间到两端水平截面直径逐渐变小的梭状，这种结构设计有助于浮筒210的回收过程。浮筒210的密封舱211的外形为圆柱状。

进一步优化，本实施例中，阻隔架221包括相互铰接的第一折臂2211和第二折臂2212，第一折臂2211的上端与阻隔架收纳槽222的上边缘铰接、下端与第二折臂2212的上端铰接；处于收纳状态时第一折臂2211和第二折臂2212与减摇水舱213的外壁位于同一直线上，处于展开状态时，第一折臂2211旋转至水平位置，第二折臂2212与第一折臂2211的夹角范围是90-180°。

本发明的工作原理如下：

本发明的浮筒210释放与回收系统可快速实现浮筒210与转塔的断开与重连，使液体传输管系230的分离更加安全，减小立管的动态响应问题，减小了两者载荷的相互影响，同时，保证分离后水中的液体传输管系230的稳定性，提高船体作业效率。

当钻井采油船遇到紧急工况时，本系统进行分离作业，停止钻井采油作业，从转塔内释放浮筒210，浮筒210通过调节压载水舱212内的压载水多少实现下潜，船上的夹持装置250控制纵向夹持臂252向内收缩，使横向支撑臂2522夹紧浮筒210上端，然后控制纵向夹持臂252向下伸长，给浮筒210向下的推力，使浮筒210沿液体传输管系230向下移动，并控制浮筒210下潜到预定位置。夹持装置250限制浮筒210的运动，使得船和浮筒210相对静止，液体传输管系230在密封舱211内进行分离作业，完成分离作业后，纵向夹持臂252向外张开，并向上收缩回到船内，分离工作结束。

当浮筒210与转塔重新连接时，船体通过定位系统找到浮筒210所在位置，驶到浮筒210上方，让转塔位于浮筒210正上方。船上的夹持装置250从船上释放，此时纵向夹持臂252绕控位架251旋转，向外张开到大于浮筒210阻隔架221的范围，同时，利用动力收缩装置254将收缩链253伸长，控制纵向夹持臂252向下伸长，将收缩链253下沉到阻隔架221的下方，然后调整纵向夹持臂252与竖直方向的夹角，缩小纵向夹持臂252的夹持范围，同时动力收缩装置254控制收缩链253的长度，使其缩小到小于阻隔架221大于浮筒210的范围，控制纵向夹持臂252向上缩短，直到收缩链253被阻隔架221所阻隔，动力收缩装置254将收缩链253张紧。此时，浮筒210可以被夹持装置250固定，浮筒210与舱体保持相对静止，液体传输管系230在密封舱211内进行重连作业。作业结束后，夹持装置250的纵向夹持臂252继续向上收缩，由收缩链253拉引浮筒210上浮。当浮筒210上浮到转塔底部，动力收缩装置254控制收缩链253放到最长，纵向夹持臂252伸长向上越过阻隔架221，然后再向内收缩，保证收缩链253能勾住阻隔架221，然后纵向夹持臂252继续向上收缩，收缩链253仍能拉着浮筒210向上，阻隔架221在转塔的挤压下，收缩到阻隔架收纳槽222之中，浮筒210渐渐回到转塔底部，动力收缩装置254控制收缩链253断开并收缩到上方的横向夹持臂252内，浮筒210与转塔实现重连。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，该系统包括浮筒，其特征在于，所述浮筒包括最外层的减摇水舱、位于减摇水舱内部的压载水舱和位于压载水舱内部的密封舱；所述浮筒中部贯穿液体传输管系，液体传输管系分离部设置于所述密封舱内；

该系统还包括阻隔架装置，所述阻隔架装置包括阻隔架和阻隔架收纳槽，所述阻隔架收纳槽通过在所述减摇水舱的中上部沿周向设置一圈凹槽形成，所述阻隔架有多个，沿所述阻隔架收纳槽周向布置，所述阻隔架一端与所述浮筒铰接，另一端可以通过旋转使阻隔架在展开状态与收纳状态之间转换：当所述浮筒与转塔连接时，所述阻隔架收纳在所述阻隔架收纳槽中，处于收纳状态；当所述浮筒从转塔释放后，所述阻隔架被释放出来，处于展开状态；

该系统还包括夹持装置，所述夹持装置包括控位架、夹持臂、收缩链和动力收缩装置，所述控位架为环状结构，位于夹持装置的顶端，所述夹持臂有多个，沿所述控位架周向布置，每个夹持臂包括纵向收缩臂和横向支撑臂，所述纵向收缩臂为伸缩结构，其上端与控位架铰接，所述横向支撑臂固定在纵向收缩臂的底端，为中空结构，每个横向支撑臂内部安装一个动力收缩装置，一个动力收缩装置控制一条收缩链的长度，该收缩链一端与该动力收缩装置连接、另一端与相邻横向支撑臂的端部固定连接，多条收缩链与横向支撑臂共同形成周长可调节的环状结构；所述夹持装置安装在转塔内，配合所述阻隔架辅助所述浮筒的释放与回收。

2.根据权利要求1所述的基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，其特征在于，所述压载水舱包括从上至下分布的第一压载水舱、第二压载水舱和第三压载水舱；所述密封舱设置于所述第一压载水舱内部。

3.根据权利要求1或2所述的基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，其特征在于，所述浮筒的减摇水舱与压载水舱的外形均为上下两端细中间粗、从中间到两端水平截面直径逐渐变小的梭状，所述浮筒的密封舱的外形为圆柱状。

4.根据权利要求1所述的基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，其特征在于，所述阻隔架包括相互铰接的第一折臂和第二折臂，所述第一折臂的上端与所述阻隔架收纳槽的上边缘铰接、下端与所述第二折臂的上端铰接；处于收纳状态时所述第一折臂和第二折臂与所述减摇水舱的外壁位于同一直线上，处于展开状态时，所述第一折臂旋转至水平位置，所述第二折臂与第一折臂的夹角范围是90-180°。

5.根据权利要求1所述的基于可分离内转塔式系泊系统的浮筒释放与回收系统，其特征在于，所述夹持装置安装在内转塔系泊系统的转塔内部，具体设置于转塔外壁结构上。