CN1109835A - 用于管道近似竖直敷设的装置 - Google Patents

Abstract

一种近海近似竖直敷设管道的装置。敷设船上 的支撑基座和框架支撑着一个直型塔架，该塔架由此 处向上延伸，并能支撑管道的管子。支撑塔架与支撑 基座连接，支撑塔架从连接处向下延伸到水中。动滑 轮沿着支撑塔架上下运动，以提升或下放管子和管 道。在支撑塔架的底部，有可在打开和关闭位置间运 动的，从滑轮承接一节管子并支撑管道重量的底座。 吊杆可用来从准备平台上将管子转移到直线塔架 中。

Description

本发明一般涉及在近海敷设管道，特别是在近海深水中近似竖直地敷设管道。

在近海敷设管道多年来一直采用称为S-敷设的技术。在S敷设技术中，管子被接到在驳船的甲板上水平放置的管道上。管道绕过驳船船尾，成一定角度向海底放下，转回至水平并放于海底。从驳船到海底，管道走过的轨迹是一个长的“S”形，这就是S-敷设名字的来源。

虽然S-敷设法实际上是至今为止所有已安装的管道所选用的方法，但这种技术的使用有其实际上的局限性。首先是水深问题。随着水深的增加，移动抛锚的船越来越困难，管道拉力的水平分量越来越大。近海管道工业界几年前就已注意到这个问题，并已经接受了近似竖直敷设的概念作为一种解决办法，即所谓的J-敷设，作为深水区管道敷设的装置。应该知道，这里使用J-敷设方法时，深水的限定是管子直径的直接函数，这种函数关系是在竖直敷设操作过程中，一定直径的管子达到适当弯曲的最小水深的关系。对特种直径的管子还有最大的实际水深。例如，一个直径6.625英寸的管子，而管内没有水，要求最小水深为124英尺。在托盘的相对一端，直径是42英寸，而管内没有水，最小水深为1.337英尺。

关于J-敷设概念在理论方面已做了几年大量的工作，但该类装置所需的实际金属构件和设备方面的工作做得很少。提出的大部分装置使用了现有的半潜式钻机。可以为此种使用而改进的这些组件没有被组成来用于管子敷设装置，并且在管子敷设过程中效率也不是很高。

近海敷设管道的另一个方面的问题是贮存、运输和将管子运到敷设船上。一般操作中，管道的管子以四十英寸尺长的连接而被运到现场。运输船通常是小的驳船或和专用的管子拖船，将运输船系在敷设船的侧面，将管子输送到敷设船上运。运一节管子的连接段一次可能要用几天的时间。在海面状况好的情况下，在两艘船之间转移管子时海水引起的运动对人和设备都是危险的，在海面状况恶劣的条件下，这种作业就不可能安全地进行了。

申请人知道一种应用能从水平调节到垂直位置的滑道的装置，它用较大的张紧装置抓住管子并对装置施加必要的张紧。这种装置从未用于深水管道的作业中。

使用S-敷设法和理论上提出的J-敷设法的近海管道敷设装置有一定的共同之处。这种装置可以也可不用在装置之外作管子加管子的多重连接，以提供长度大于通常四十英尺长的连接管。理论上讲J-敷设适用于八十英尺或更长的连接管。一个独立的工作台用于完成焊接、无损探伤（NDT）和连接处的喷涂。在J-敷设中，有必要提供一种在敷设船上将管子从水平位置转到近似竖直位置的装置。

也有必要提供一些当敷设船向前移动时放下管子的装置。在此处有一个特殊的问题就是设计一种将管道负荷转移到夹持装置中的有效方法，这样，下放装置能被提起准备好承接在加入下一节管子后管道的重量。在1993年11月18日申请号为08/154，320的待决申请中，有一种近似竖直敷设管道的装置，这种装置包括一个在敷设驳船上支撑被淹没的管道的重量的塔架和在新的一节管子加上之后管道下送过程中将管道的重量从动滑轮传递到底座的动滑轮和底座。这种装置的一个问题是，在下降过程中管路的主负荷通过塔架受压来承担。这样就在作为一个整体基座的船的甲板上施加了大的负荷，使装置的重心高于通常船的重心。

本发明用简捷的方法提出了上述问题。所提供的是一种能将装置的重心降至船下的近似竖直的近海管道敷设装置。伸向船的甲板上方的直型塔架支撑着一个多节管的重量以及内部组成夹子和贮存运输装置。支撑被淹没的管道重量的塔架延伸到船下水中，代替了架杆。支撑并向下传送塔架中管道的动滑轮和底座安装在塔架中。在操作过程中，动滑轮沿着塔架长度上进出水中。

也就是说，本发明提出一种在近海近似竖直敷设管道的船上装置，其特征是，该装置包含：

a、装在船上的支撑基座；

b、装在所述支撑基座上并向上延伸的框架；

c、铰接于并且被所述支撑基座和框架支撑的连接管直型塔架；

d、铰接于所述支撑基座，并自所述基座向下延伸的支撑塔架；

e、在所述塔架中承接并支撑管道重量的装置。

其中，还包括将一节管子从船上转移到所述直型塔架中的装置。

其中所述承接并支撑管道重量的装置包括：

a、可沿所述支撑塔架长度上移动的动滑轮；和

b、在所述支撑塔架下端，用以承接并支撑由上述动滑轮来的管道重量的底座。

本发明还提出一种近海近似竖直敷设管道的船上装置，其特征是，该装置包含：

a、装在船上的一个支撑基座；

b、安装在所述支撑基座上并向上延伸的框架；

c、一个铰接于支撑基座并被所述支撑基座和框架支撑的连接管直型塔架；

d、铰接于所述支撑基座的架杆支撑框架；

e、连接于所述支撑框架上的底座，该底座适合可卸式地承接并支撑管道重量；

f、连接于所述架杆支撑框的下端，并向下延伸的架杆；和

g、动滑轮容纳在所述架杆中，并可沿所述架杆长度上运动，该动滑轮与所述底座配合，可卸式地承并支撑管道的重叠。

其中所述架杆在其下段被铰接，使其下段能向上转动到非工作收藏位置。

为了进一步理解本发明的性质和目的，应参考下列描述对照相应的附图，图中零件给出了相应的标号。

图1是本发明的正视图；

图2是说明支撑基座、直型塔架和支撑塔架连接方式的详图；

图3是支撑塔架下端的详图；

图4是动滑轮在底座附近的支撑塔架下端的详图；

图5是本发明的另一实施例的图示；

图6是另一实施例的架杆支撑框和架杆上端的详图；

图7是在架杆的下端带有动滑轮的另一实施例的架杆下端详图。

见图1，本发明总体用数字10表示。管道近似竖直敷设装置10通常包括支撑基座12，框架14，管连接直型塔架16，支撑塔架18和在所述的支撑塔架中接纳并支撑管道20重量的装置。

支撑基座12与敷设船22刚性连接。在推荐的实施例中，支撑基座12适合于与直型塔架16和支撑塔架18铰接。图1和图2说明了在通常称为月形池（Moon pool）的敷设船22上的位于船当中的支撑基座12和装置10。但应该知道，装置10也可安装在敷设船22的船侧或船尾以适应管子敷设操作的特殊需要。

框架14刚性连接在支撑基座12上并从连接处向上延伸。框架14对连接管直型塔架16提供支撑。

连接管直型塔架16是轻型框架，因为它只需支撑一节或多节管子的重量，内部组成夹子和传送装置，连接管直型塔架16是U形框架，沿其高度一边开敞的并能支撑管道焊接时的连接管的重量。如图1的剖视所示，连接管直型塔架16与支撑基座12和框架14连接，以使之可根据在敷设过程中的要求可以以几个不同的角度有选择地定位。连接管直型塔架16与支撑塔架18在一条直线上。

借助于支撑框架24，支撑塔架18上端部与支撑基座12铰接，（详见图2）。如剖视图1中所示，支撑框架24为支撑塔架18提供了与所述的连接管直型塔架16相同的可随管道敷设操作中的需要有选择地变动方向的铰接。支撑塔架18的设计需能支撑管道敷设过程中的被淹没的管道的重量。承接管道重量的装置是通过动滑轮26和底座28的形式提供的。在加入一节连接管后，动滑轮26和底座28配合支撑并向下输送管道。当一节管子架在管道上时，在一个扣环锁紧器30处基座28支撑管道的重量。在加入一节新的管子之后，动滑轮上升以承接管道的重量，底座解开，然后动滑轮26在支撑塔架18中经铰车32、缆绳34，和冠状轮36下降，管道的重量被转移到底座28上。然后动滑轮升回到支撑塔架18的上端准备承接向管道上加入的另一节管子，而底座支撑着管道。尽管任何合适的装置都可用于获得动滑轮和底座需要的操作，在1993年11月18日申请号为08/154，320的待决申请中所描述的动滑轮和底座形式是最有效、最省时的重物转移装置。

将连接管从水平旋转在备好的管架上移到连接管直型塔架16中是通过使用铰接在连接管直型塔架16上的直吊杆38完成的。但应该知道，也可以使用任何适于转移的装置如艇固定杆（strongback）。

在操作过程中，连接管直型塔架16和支撑塔架18相互对齐，并依据管子尺寸和水深按管子敷设操作的要求置于一定角度。一个连接管带有准备焊接在管道上的端头并被运到备好的管架上。直吊杆38或其它适合的装置从悬臂吊上接过管子，然后如图1中的线和箭头所示围绕转动轴向上转动，将连接管送到连接管直型塔架16。设置在连接管直型塔架中的夹子夹住管子，把它固定在位置上，而将连接管焊在管道20上。适当调节连接管直型塔架16中的夹子，使连接管和管道精确地处在一直线上。工作台40用于使工作人员和必要的设备以便完成焊接和检测操作。在加入连接管的过程中，在管道上的扣环锁紧器30处，基座28支撑着管道。典型的内部组合夹子都在连接管直型塔架16的上端，以使连接管下降到连接管和管道的端接面。沿管道每隔一定间隔设置一个扣环锁紧器以防止敷设过程中管子变弯。在完成了焊接测试和喷涂操作后，动滑轮26从底座28上承接负载，随着船前进，并在支撑塔架18中下降。图3表明，当底座28支撑下一节连接管子焊接的过程中，并且动滑轮26上升时底座28上的扣环锁紧器30支撑着管道20，而图4表明正好完成动滑轮26和底座28之间的转移，动滑轮26刚开始向支撑塔上端运动准备迎接另一节连接管。动滑轮26运动到支撑塔架18的上端，在焊接完毕后，通常是由一个扣环锁紧器支撑管道。然后一节已经放置在连接管直型塔架16中的管子被焊到管道20上。如此不断重复。动滑轮的位置低于工作面不但提供了一个较低的重心，而且减少了在将下一节管子接于管道之前清理工作台，等待滑轮的时间。

5-7是本发明的另一种实施例。主要的不同是大的支撑塔架被架杆取代，底座移动到水面以上，动滑轮沿架杆长度出入水面。如图5所示，图1中的支撑塔架被架杆支撑框架42和架杆44取代。见图6，架杆支撑框架42通过支撑框架24铰接在支撑基座12上。底座46与上文所述工作情况相同，与动滑轮配合在底座和动滑轮之间承接并转移管道重量。底座46上有夹子48，夹子48运动于不承担管道重量的打开位置和承担管道重量的闭合位置之间。图6表明将管道重量转移给动滑轮时的底座夹子和动滑轮的位置。如上所述，动滑轮26由通过冠状轮36缆绳34支撑和运动。动滑轮通过其上端与管道上的扣环锁紧器30接触从夹子48接受管道的重量。随着敷设船22前进，动滑轮26在架杆44中下降并将管道下移并敷设与刚刚加入的管子长度相等的距离。夹子48闭合，承接管道上的扣环锁紧器并支撑加入另一节管子后管道的重量。动滑轮26解开放下管道，并回升到底座位置。图中虚线表示的是架杆44的透视图，架杆44的较低的部分是铰接的，这样架杆可以沿轴转动抬起并在不运行的收藏位置上锁住，以减少管道敷设工作不进行时其水深和其对运动中的敷设船造成的阻力。如上所述，这种变化的实施例是可以一定角度范围内转动，以提供一定管子尺寸和水深所最需要的角度。这种变化的实施例另外的优点是，架杆比支撑塔架轻，动滑轮是进入船水中的唯一零件。底座的位置在水上亦于维护。

鉴于在这里所讲的发明概念范围内，可以产生许多变型和不同的表现形式，并且鉴于根据本规则叙述的要求可以在这里详述的发明形式中作很多改进，须知，这里的细节需要作解释说明且不限于此意义。

Claims (5)

1、在近海近似竖直敷设管道的船上装置，其特征是，该装置包含：

a、装在船上的支撑基座；

b、装在所述支撑基座上并向上延伸的框架；

c、铰接于并且被所述支撑基座和框架支撑的连接管直型塔架；

d、铰接于所述支撑基座，并自所述基座向下延伸的支撑塔架；

e、在所述塔架中承接并支撑管道重量的装置。

2、如权利要求1所述的装置，其中，还包括将一节管子从船上转移到所述直型塔架中的装置。

3、如权利要求1所述的装置，其中所述承接并支撑管道重量的装置包括：

a、可沿所述支撑塔架长度上移动的动滑轮；和

b、在所述支撑塔架下端，用以承接并支撑由上述动滑轮来的管道重量的底座。

4、一种近海近似竖直敷设管道的船上装置，其特征是，该装置包含：

a、装在船上的一个支撑基座；

b、安装在所述支撑基座上并向上延伸的框架；

c、一个铰接于支撑基座并被所述支撑基座和框架支撑的连接管直型塔架；

d、铰接于所述支撑基座的架杆支撑框架；

e、连接于所述支撑框架上的底座，该底座适合可卸式地承接并支撑管道重量；

f、连接于所述架杆支撑框的下端，并向下延伸的架杆；和

g、动滑轮容纳在所述架杆中，并可沿所述架杆长度上运动，该动滑轮与所述底座配合，可卸式地承并支撑管道的重叠。

5、如权利要求4所述装置，其中所述架杆在其下段被铰接，使其下段能向上转动到非工作收藏位置。

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