CN115279988A - 海底管线夹具组件 - Google Patents

海底管线夹具组件 Download PDF

Info

Publication number
CN115279988A
CN115279988A CN202180018178.7A CN202180018178A CN115279988A CN 115279988 A CN115279988 A CN 115279988A CN 202180018178 A CN202180018178 A CN 202180018178A CN 115279988 A CN115279988 A CN 115279988A
Authority
CN
China
Prior art keywords
clamp member
subsea
clamp assembly
subsea pipeline
clamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180018178.7A
Other languages
English (en)
Inventor
艾内乐·吉尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Balmoral Kamdank Co ltd
Original Assignee
Balmoral Kamdank Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Balmoral Kamdank Co ltd filed Critical Balmoral Kamdank Co ltd
Publication of CN115279988A publication Critical patent/CN115279988A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E21B17/017—Bend restrictors for limiting stress on risers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/04—Fastening or guiding equipment for chains, ropes, hawsers, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/04—Fastening or guiding equipment for chains, ropes, hawsers, or the like
    • B63B21/08—Clamping devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/24—Anchors
    • B63B21/26—Anchors securing to bed
    • B63B21/27—Anchors securing to bed by suction
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • E21B17/015—Non-vertical risers, e.g. articulated or catenary-type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Electric Cable Installation (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

一个海底管线夹具组件(1)具有具有一轴线的一本体(10)及一夹具构件(50)，围绕一海底管线(3)分段组装，并拴在一海底锚(5)上。所述夹具构件(50)可移动地位于所述本体(10)内。所述本体(10)的内表面及所述夹具构件(50)的外表面具有各自的锥形部分，作为齿(32,72)的部分，布置成相互啮合。相邻的齿(32,72)可以由多个轴线平行部分分开。在所述海底管线(3)的整个使用寿命期间，尽管蠕变及压缩作用降低了所述管线(3)的外径，但对所述海底管线(30)的夹持力可以保持在一稳定夹持力。

Description

海底管线夹具组件
技术领域
本申请涉及适合于将一水下管线(如一海洋立管导管)锚定在一海床锚(如一吸水桩)的一海底管线夹具组件。
背景技术
在从一海底油井生产石油或天然气的过程中，生产流体通常通过安置在从地面延伸到海床的一海洋立管中的生产管柱被回收到地面。所述海洋立管通常在表面连接到一浮式生产存储及卸载单元(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)，在海床可以通过一海洋立管导管(如一流管)连接到一海底歧管，如一井口。
US2017/0350196、US2006/0204338及US2004/0156684披露了对理解本发明有用的多个夹具组件。
发明内容
根据本发明，提供了一种海底管线夹具组件，包括具有一轴线的一本体及一夹具构件，所述本体包括适于围绕一海底管线组装的至少两个区段，所述本体具有适于将所述本体拴至一海底锚的一锚附接点，所述夹具构件相对于所述本体是可移动的，且所述夹具构件具有适于与所述本体的一内表面啮合的一外表面以及适于在所述海底管线夹具组件内与所述海底管线啮合的一内表面，所述本体的所述内表面具有至少一第一锥形部分，且所述夹具构件的所述外表面具有至少一第二锥形部分，所述第二锥形部分布置成与所述本体的所述内表面上的所述第一锥形部分啮合。
海底管线可以包括一导管，如一海洋立管导管，例如，一海洋立管或适于连接到一海洋立管的一导管，如一流管或其他管道。可选地，所述海底管线可以是一缆线或其他管线，不一定包括一导管。可选地，所述海底管线可以是一系绳，例如用于一船只或浮动设备，如一浮动风力涡轮机或波能发电机。
可选地，所述多个锥形部分可以形成所述本体及所述夹具构件上的一重复图案的部分。所述图案可以可选地包括由多个齿形成的一锯齿图案。可选地，每一个齿具有一第一面及一第二面。可选地，每一个第一面是锥形的，且可选地所述锥形部分形成在所述第一面上。可选地，每一个第二面与所述本体的所述轴线垂直，或以比所述第一面更陡峭的角度渐缩。可选地，所述本体上的所述第一面与所述夹具构件上的所述第一面相啮合，且所述本体及所述夹具构件上的所述多个第一面可选地面向所述海底管线夹具组件的相对的多个端部。
可选地，所述本体上的每一个第一锥形部分形成一齿的部分，具有一第一面，从与所述本体的所述轴线相隔的一外径向位置径向地朝向所述夹具构件向内延伸到较为接近所述本体的所述轴线的一内径向位置并形成所述第一锥形部分，以及一第二面，相对于所述本体的所述轴线，从所述内径向位置径向地向外延伸回到所述外径向位置。可选地，每一个所述本体上的相邻的多个齿被所述本体的所述内表面的一轴平行部分分开，布置成与所述本体的所述轴线平行。可选地，所述轴平行部分在相邻的多个齿之间延伸，例如在一齿的所述第二部分及相邻的所述齿的所述第一部分之间，以及可选地在所述第一面的末端及所述第二面的开端之间。所述轴平行部分通常地在所述多个齿之间的一山峰上，径向地接近所述本体的所述轴线，可选地处于所述内径向位置。可选地，所述本体中的所述多个齿是相同的。
可选地，所述夹具构件上的每一个第二锥形部分形成一齿的部分，具有一第一面，从相对于所述本体的所述轴线的一外径向位置径向地朝向所述夹具组件的所述孔向内延伸到较为接近所述轴线的一内径向位置并形成所述锥形部分，以及一第二面，相对于所述本体的所述轴线，从所述内径向位置径向地向外延伸回到所述外径向位置。可选地，所述多个第二面与所述轴线垂直。可选地，所述夹具构件上的相邻的多个齿被所述夹具构件的一轴平行部分开，布置成与所述本体的所述轴线平行。可选地，所述轴平行部分在相邻的多个齿之间延伸，例如，在一齿的所述第二部分及相邻的所述齿的所述第一部分之间，以及可选地在所述第二面的末端及所述第一面的开端之间。所述轴平行部分通常地在所述多个齿之间的一山谷内，径向地接近所述本体的所述轴线，即在所述内径向位置。可选地，所述夹具构件中的所述多个齿是相同的。可选地，所述本体及所述夹具构件上的所述多个轴平行部分在沿所述本体的所述轴线的一方向上至少部分地重叠。
可选地，所述夹具构件相对于所述本体在径向上是可移动的。可选地，所述夹具构件相对于所述本体可以轴向移动，可选地只在一个方向上。可选地，所述夹具构件相对于所述本体是可径向及轴向移动的。当所述第一锥形部分及所述第二锥形部分啮合时，所述夹具构件在一第一方向上的轴向运动通常会促使所述夹具构件相对于所述本体在一径向方向上移动，例如从所述本体向内，抵住所述海底管线。可选地，所述本体上的所述第二面与所述夹具构件上的所述第二面啮合，所述本体及所述夹具构件上的所述第二面可选地面向所述海底管线夹具组件的相对的多个端部。可选地，所述多个第二面的啮合阻挡所述夹具组件相对于所述本体在一第二方向上的轴向运动。在所述夹具构件相对于所述本体沿所述第一方向的轴向运动过程中，所述第一锥形表面及所述第二锥形表面可选地相互滑动，促使所述夹具构件的所述内表面抵住所述海底管线的所述外表面。可选地，所述夹具构件相对于所述本体在所述第一方向上的轴向运动的最大范围，可选地在所述夹具构件的所述多个锥形部分的所述多个第二面与所述本体的所述多个锥形部分的所述多个第二面啮合的一第一位置及所述夹具构件的所述多个第二面与所述本体的所述多个第二面具有最大轴向分离的一第二位置之间，对应于所述第一锥形部分及所述第二锥形部分的一轴向尺寸的5％至15％之间(可选地8％至12％)。
可选地，所述海底管线夹具组件适于保持所述海底管线上的一轴向载荷大于50吨，可选地大于100吨，可选地大于200吨。
可选地，所述本体的所述内表面具有超过一个的齿，可选地为齿的一阵列。可选地，所述多个锥形部分是环形的，围绕所述夹具构件的所述内表面的至少一部分延伸。可选地，包括所述(多个)第一锥形部分的所述本体的所述内表面可以形成在附接到另一个部件的一个单独的部件上，以形成所述本体。可选地，所述夹具构件的所述外表面具有超过一个的齿，可选地为齿的一阵列。可选地，所述多个齿是环形的，围绕所述夹具构件的所述外表面的至少一部分延伸。可选地，包括所述(多个)第二锥形部分的所述夹具构件的所述外表面可以形成在附接到另一个部件的一个单独的部件上，以形成所述夹具构件。可选地，所述第一锥形部分及所述第二锥形部分相对于所述本体的所述轴线以相同角度渐缩。
所述多个锥形部分的所述径向深度在不同的示例中可以不同。可选地，所述第一锥形部分及所述第二锥形部分中的至少一者的所述径向深度(例如，所述锥形部分的径向最大值及最小值之间的距离)大于所述海底管线在其使用寿命内的最大径向偏转。所述海底管线的外径在深海中浸没时可能会减少，及/或可能因多个环境条件而减少，及/或可能随着时间的推移而自然地减少，例如由于蠕变。所述海底管线的所述外径的减少可能主要是由于所述海洋立管导管的所述外表面上的一绝缘层的收缩而造成的。所述第一及第二锥形部分的较大的径向深度可选地用于具有高压缩因子的多个海底管线，而较小的径向深度可选地用于由较硬的材料制成的具有较低压缩因子的多个海底管线。所述径向偏转的所述最大范围，例如，在所述海底管线的所述使用寿命内，所述海底管线的外径的所述最大范围可以是可量化的，也可以是所述海底管线所用材料或其绝缘材料的一已知参数。可选地，所述第一及第二锥形部分的所述径向深度大于所述海底管线在其使用寿命内的外径的最大预期收缩。可选地，所述第一及第二锥形部分的所述径向深度大致相等。
可选地，由所述夹具构件的所述内表面施加到所述海底管线的所述外表面的所述径向力与所述多个锥形部分相对于所述本体的所述轴线的所述角度有关。可选地，所述多个锥形部分相对于所述本体的所述轴线的所述角度范围从45至3度，可选地从25至5度，可选地从15至10度。在一些示例中，从3度至15度的一角度特别地有用。
可选地，所述第一及第二锥形部分的所述轴向长度，可选地在平行于所述本体的所述轴线的一方向上，与所述第一及第二锥形部分的各自的多个角度有关，并且可选地与所述第一及第二锥形部分的各自的多个径向深度有关。可选地，所述第一及第二锥形部分的所述轴向长度取决于，可选地由所述第一及第二锥形部分的所述多个角度及多个径向深度两者决定。
可选地，所述夹具构件是分段的。可选地，所述夹具构件可以包括三个纵向区段，但在一些情况下两个就可以是足够的。除了纵向分割外，所述夹具构件还可以可选地周向分割，可选地分为两个轴向分段，可选地分为三个、四个、五个或更多的轴向分段。可选地，所述夹具构件的所述多个轴向分段可以具有大致相等的轴向长度。可选地，所述夹具构件的每一个轴向分段可以包括一全部数量的多个锥形部分，可选地，两个、三个或更多的锥形部分。
可选地，所述本体可以包括三个纵向区段，但在一些情况下两个就可以是足够的。所述本体也可以周向分割，可选地分为两个轴向分段，可选地分为三个、四个、五个或更多的轴向分段。可选地，所述本体的所述多个轴向分段可以有大致相等的轴向长度。可选地，所述本体的每一个轴向分段可以包括一全部数量的锥形部分，可选地，两个、三个或更多的锥形部分。
可选地，所述夹具构件的每一个轴向分段具有与所述本体的每一个轴向分段相同数量的锥形部分。可选地，所述夹具构件的每一个轴向分段的轴向长度小于所述本体的每一个相应的轴向分段的轴向长度。可选地，所述本体的多个轴向分段通过多个紧固件相互连接，多个紧固件可选地为多个螺栓。可选地，每一个紧固件延伸穿越整个所述本体的所述轴向长度。
可选地，在将所述夹具组件安装到所述海底管线上时，所述夹具构件可以固定在所述本体上(例如固定在一个或多个本体区段上)，但在安装后可以从所述本体上释放，以允许所述夹具构件在操作过程中相对于所述本体的运动。可选地，所述夹具构件及所述本体在沿所述轴线的一方向上被分成相同数量的多个区段，每一个本体区段具有一各自的夹具构件区段。可选地，所述多个本体区段相较于所述多个夹具构件区段具有一较大角度尺寸。可选地，每一个本体区段相较于一各自的夹具构件区段具有一较大角度尺寸。可选地，当所述多个本体区段被组装时，多个夹具构件区段沿所述本体的所述轴线被一空间分割。可选地，所述多个本体区段适于通过多个螺纹固定件(如多个螺栓)固定在一起。
可选地，所述夹具构件的所述内表面包括一高摩擦材料。可选地，所述夹具构件的所述内表面形成或面对一图案，诸如多个脊或多个槽，以增加所述夹具构件的所述内表面的摩擦系数。可选地，所述本体的所述内表面及所述夹具构件的所述外表面由一低摩擦材料，如PTFE或类似材料，面对或形成，使得所述本体的所述内表面及所述夹具构件的所述外表面之间的摩擦低于所述夹具构件的所述内表面及所述海底管线的所述外表面之间的摩擦。
可选地，所述夹具构件的所述外表面及所述本体的所述内表面包括限制所述夹具构件在与所述第一方向相反的一第二方向上的轴向运动的一停止构件。可选地，所述停止构件可以包括所述多个齿的所述多个第二面。
可选地，在所述海底管线被接收到所述夹具组件的所述孔中之后，以及可选地在所述海底管线对所述夹具组件施加轴向载荷之前，所述夹具构件可选地被预先激发，或预先加载。可选地，当所述夹具构件被预激活时，所述夹具构件对所述海底管线的所述外表面施加一径向力，可选地一最小径向力，可选地在所述海底管线对所述夹具组件施加任何轴向载荷之前，可选地在所述夹具组件上没有显着的轴向载荷时。
可选地，通过一个或多个固定件、可选地多个紧固件、可选地多个螺栓对所述夹具构件进行预激活。可选地，所述一个或多个固定件轴向地定位，且可选地促使所述夹具构件在相对于所述本体的所述第一方向上的运动，可选地轴向运动。可选地，所述一个或多个固定件使所述夹具构件对所述海底管线的所述外表面施加增大的径向力。可选地，所述一个或多个固定件轴向地延伸通过所述本体的一端面，且可选地与所述夹具构件的一端面相啮合。可选地，一个或多个孔洞，可选地周向地围绕所述本体的一端面设置，适于接收所述一个或多个固定件，以预激活所述夹具构件。
可选地，所述本体的所述多个内表面，可选地所述多个本体区段的所述多个内表面，与所述海底管线的所述外表面径向地分隔开。可选地，所述夹具构件的所述径向尺寸，可选地所述多个夹具构件区段的所述径向尺寸，等于或可选地大于所述本体及所述海底管线之间的所述径向间距。可选地，当所述夹具构件的所述径向尺寸大于所述本体及所述海底管线之间的所述径向尺寸时，可选地当所述夹具构件的所述径向尺寸为所述本体的所述内表面及所述海底管线的所述外表面之间的所述径向间距的100％到110％时，所述夹具构件被预激活。
可选地，所述本体由一金属形成，可选地由钢形成。可选地，所述夹具构件由一金属形成，可选地由钢形成。可选地，所述本体，或可选地，所述夹具构件，可由多个非金属材料形成，可选地由多个合成材料形成，例如多个合成复合材料，如一纤维增强塑料或纤维增强聚合物(Fiber-Reinforced Polymer,FRP)，或碳纤维增强聚合物。
本发明还提供了一种海底管线夹具组件，包括：
一本体，具有一轴线，且被分成适于围绕一海底管线组装的多个区段，所述本体具有适于将所述本体拴在一海底锚上的一锚附接点；
一夹具构件，具有适于与所述本体的一内表面啮合的一外表面以及适于在所述海底管线夹具组件内与所述海底管线啮合的一内表面，所述本体的所述内表面围绕所述夹具构件的所述外表面周向地延伸，其中当所述海底管线夹具组件围绕所述海底管线组装时，所述夹具构件的至少一区段相对于所述本体可径向及轴向移动；
所述本体的所述内表面具有多个第一锥形部分，且所述夹具构件的所述外表面具有多个第二锥形部分，在所述夹具构件相对于所述本体运动时，所述多个第二锥形部分布置成与所述本体的所述内表面的所述多个第一锥形部分啮合，其中所述多个第一锥形部分及所述多个第二锥形部分面向所述海底管线夹具组件的相对的多个端部，且其中当所述多个第一锥形部分及所述多个第二锥形部分啮合时，所述夹具构件相对于所述本体在一第一方向上的轴向运动促使所述夹具构件的所述内表面相对于所述本体径向地向内。
本发明还提供了一种方法，用于夹持一海底管线，包括将一海底管线夹具组件装配到所述海底管线的一外表面上，所述海底管线夹具组件包括：
一本体，具有一轴线，且被分成适于围绕所述海底管线组装的多个区段，所述本体具有适于将所述本体拴在一海底锚上的一锚附接点；
一夹具构件，具有适于与所述本体的一内表面啮合的一外表面以及适于在所述海底管线夹具组件内与所述海底管线啮合的一内表面，所述本体的所述内表面围绕所述夹具构件的所述外表面周向地延伸，其中当所述海底管线夹具组件围绕所述海底管线组装时，所述夹具构件的至少一区段相对于所述本体可径向及轴向移动；
所述本体的所述内表面具有多个第一锥形部分，且所述夹具构件的所述外表面具有多个第二锥形部分，在所述夹具构件相对于所述本体运动时，所述多个第二锥形部分布置成与所述本体的所述内表面的所述多个第一锥形部分啮合，其中所述多个第一锥形部分及所述多个第二锥形部分面向所述海底管线夹具组件的相对的多个端部，且所述本体的所述内表面及所述夹具构件的所述外表面之间的摩擦力低于所述夹具构件的所述内表面及所述海底管线的所述外表面之间的摩擦力，以及其中：
当所述第一锥形部分及所述第二锥形部分啮合时，所述夹具构件相对于所述本体在一第一方向上的轴向运动促使所述夹具构件的所述内表面相对于所述本体径向地向内抵住所述海底管线的所述外表面。
本发明的一些例子中的特征组合所产生的一个优点是，除了在最初装配在所述海底管线上时对其施加一夹紧力外，本组件的多个示例还能在所述海底管线的整个使用寿命期间保持一个一致的夹紧力，尽管蠕变及压缩的作用会减少导管的外径。由于外绝缘层的逐渐退化或压缩，或由于张力产生的蠕变，所述海底管线的所述外径自然地随着时间的推移而减少。随着这种减少的进展，所述第一及第二锥形部分能够相对滑动，并在所述导管的所述外径上保持一个相对稳定的夹紧力。因此，当所述海底管线的所述外径在其使用寿命内减少时，所述夹紧力不会减少到相同的程度。这一优点使所述夹具在所述海底管线的使用寿命内的性能更加一致，并减少了碳氢化合物从所述海底管线及多个歧管(如多个管道末端终端)之间的连接处或通过这些连接处不受控制地泄漏的风险。
本发明的各个方面可以单独实施，也可以与一个或多个其他方面结合起来实施，这一点相关领域的技术人员可以理解。本发明的各方面可以可选地与本发明其他方面的一个或多个可选的特征结合起来提供。而且，就一个方面所描述的多个可选的特征通常可以单独或与本发明不同方面的其他多个特征一起组合。本说明书中描述的任何主题都可以与本说明书中的任何其他主题结合，以形成一新颖的组合。
现在将参照附图对本发明的各个方面进行详细描述。本发明的其他方面、特点及优点从其整个描述中很容易看出，包括多个附图，图中说明了一些示例性的方面及实施方法。本发明也可以有其他不同的示例及方面，其数个细节也可以在各方面进行修改，所有这些都不会偏离本发明的范围。因此，这里的每一个例子应被理解为具有广泛的适用性，旨在说明实施本发明的一种可能的方式，而无意暗示本公开的范围，包括权利要求，仅限于该示例。此外，本文使用的术语及短语仅用于描述性目的，不应解释为限制性范围。特别是，除非另有说明，本文所包括的尺寸及数值是作为说明所要求的主题的一个可能方面的例子提出的，而不将本公开内容限制在所叙述的特定尺寸或数值上。本公开内容中的所有数值都被理解为由“约”来修改。所有单数形式的元件或本文所述的任何其他部件都被理解为包括其复数形式，反之亦然。
诸如“包括”、“包括”、“具有”、“含有”或“涉及”及其变化的语言，旨在广泛地包含此后列出的主题、等效物及未提及的额外主题，而不是为了排除其他添加物、成分、整数或步骤。类似地，出于适用的多个法律目的，术语“包括”被认为与术语“包括”或“包含”同义。因此，在整个说明书及权利要求书中，除非上下文另有要求，否则“包括”一词或其变体，如“包括”或“包含”，将被理解为意味着包含一个所述的整数或一组整数，但不排除任何其他整数或一组整数。
对多个文件、多个行为、多个材料、多个装置、多个文章或类似物的任何讨论都包含在说明书中，只是为了给本发明提供一个背景。并没有建议或表示任何或所有这些事项构成了先前技术的部分，或者是与本发明有关的领域中的普遍知识。
在本公开中，每当一组合物、一元件或一元件组前面带有过渡性短语“包括”时，应理解我们也考虑具有过渡性短语“基本上由...组成”的相同组合物、元件或元件组，“由”、“选自”、“包括”或“是”在组合物、元件或元件组的叙述之前，反之亦然。在本公开中，词语“典型地”或“可选地”应被理解为意在表示本发明的可选或非本质特征，这些特征存在于某些实施例中，但在不脱离本发明范围的情况下可在其他实施例中省略。
对方向性及位置性描述的提及，如上下及方向，例如“上”、“下”等，应被熟习技艺的读者在所描述的实施例的上下文中解释为指附图中所示特征的方向，并且不应解释为将本发明限制在该术语的字面解释中，而应按熟习技艺的对象的理解。
附图说明
在附图中：
图1A及图1B显示一个用于锚定一海底管线(如一海洋立管)的系统的示意性侧视图及立体图；
图2A及图2B显示用于图1的系统中的一海底管线夹具组件的正面图及立体图；
图3A至图3G显示图2的海底管线夹具组件的不同视图；
图4A至图4D显示图2的海底管线夹具组件的所述多个本体区段的不同视图；
图5A至图5D显示图2的海底管线夹具组件的所述夹具构件的不同视图；
图6A至图6F显示一海底管线夹具组件的一第二示例的不同视图；
图7A及图7B显示用于附接到图6的海底管线夹具组件的所述多个轴向端部的一端板的等距图及平面图；
图8A至图8D显示图6的海底管线夹具组件的所述多个本体分段的不同视图；以及
图9A至图9C显示图6的海底管线夹具组件的所述多个夹具构件分段的不同视图。
具体实施方式
现在参考附图，图1A中显示一海底管线夹具组件1的一第一安装示例。一海底管线以一海洋立管导管或流管3(它可以是一单独的管道，适于连接到一海洋立管4，也可以简单地是海洋立管4的一延伸)的形式沿着海床在一浮式生产存储及卸载(FPSO)单元及一管道终端(Pipeline End Termination,PLET)，如一井口之间延伸。所述FPSO可能会由于例如波浪作用、膨胀或天气条件而容易运动。FPSO向PLET的任何运动可由连接所述流管3及所述FPSO的所述立管4的多个浮力分段来适应，但所述FPSO远离所述PLET的任何重大运动可能导致所述流管3被拉伸，造成张力、应变甚至所述流管与所述PLET断开。因此，所述流管3远离所述PLET的运动受到所述海底管线夹具组件1的限制，所述海底管线夹具组件1通过多个缆线或多个链条6a、6b固定或拴在一个或多个(通常是两个)锚定装置上，如图1B中所见的吸水桩5a、5b。
图2A及图2B中显示根据本发明的一第一示例的所述立管夹具组件1的外观。所述立管夹具组件1通常包括具有一轴线X的一孔1b的一圆柱形导管。如下文将进一步详细解释，所述立管夹具组件包括一本体10及布置在所述本体10内的一夹具构件50。在图2A及图2B中只有所述本体10是可见的。所述本体10一般为圆柱形，在本示例中包括三个相等的纵向区段20a、20b及20c，如图2A中所见。在其他多个示例中，所述本体10可以包括少于三个区段，例如只有两个区段，或者可以有超过三个区段，且所述多个区段之间的划分不需要围绕所述本体10的外周有规律的间隔，也不需要与所述孔1b的所述轴线X平行。
如图2A及图2B所示，所述本体10的外表面22上设置了一个或多个眼板。在此示例中，一个或多个第一眼板18可选地适于连接一个或多个浮力模块7，浮力模块7支撑所述立管夹具组件1的重量，以及可选地也支撑最接近所述立管组件1的所述多个缆线或多个链条6a、6b的一末端部分的重量。换句话说，所述立管夹具组件1及浮力模块7的组合大约是中性浮力，或略带负浮力，且所述浮力模块可选地防止所述立管夹具组件1沉降或沉入海床上的材料，如泥浆或淤泥。
同样在这个示例中，多个第二眼板19a、19b也被设置在所述本体10的所述外表面22上。如图1B所示，多个眼板19a、19b适于与多个链条6a、6b连接，所述多个链条6a、6b将所述立管夹具组件1拴在所述多个吸水桩5a、5b上。
如图3A及图3E所示，最靠近所述FPSO的所述本体10的内表面23沿着所述本体的轴向长度的一大多数是凹陷的(例如，沉孔)。在所述本体10的所述内表面23上形成一径向肩部28，与所述本体10最靠近所述PLET的一端部相邻。在此示例中，所述肩部28的深度或径向尺寸大约等于所述夹具构件50的壁厚，因此，所述夹具构件50的内径大约等于与所述本体10的所述凹陷部分相邻的所述本体10的所述内径，并与所述本体10的所述内径相连续。换句话说，在此示例中，所述立管夹具组件1的所述孔1b的所述内径沿着所述立管夹具组件的整个轴向长度大致恒定。
图4A至图4D中详细显示所述本体10的每一个外区段20a、20b、20c(见图3D)。每一个区段20a、20b、20c的所述凹陷部分的所述内表面23包括多个环形锥形部分30，尽管一个就已足够。当所述本体10的所述多个区段20a、20b、20c如图2A及图2B所示组装时，每一个锥形部分30从所述本体10的一较大内径向一较小内径渐缩。所述多个环形锥形部分30的最大内径都大致相等，所述多个环形锥形部分的最小内径也都大致相等。每一个锥形部分的最大内径都紧邻下一个锥形部分的最小内径设置，反之亦然。在此示例中，每一个锥形部分30的锥度是恒定的，或者换句话说，每一个锥形部分的所述内表面与所述立管夹具组件1的所述孔1b的所述轴线X成一恒定的角度。同样在此示例中，所述内表面23还包括小的可选的一轴平行部分31(在图4D中最佳显示)，与每一个锥形部分的最小内径相邻，即在相邻的多个齿之间的多个山峰处。所述轴平行部分31的形成允许在每一个所述环形锥形部分30的所述最小内径的“山峰”的形成中存在制造公差，以确保所述本体10的所述多个锥形部分30与所述夹具构件50的所述多个锥形部分70的一致啮合。
因此，每一个本体区段20a、20b、20c的所述内表面23的所述多个环形锥形部分30形成一系列的突起或齿32，从每一个本体区段的所述内表面径向地向内延伸。在此示例中，所述多个本体区段20a、20b、20c的所述内表面23的所述多个轴平行部分31位于相邻的多个齿32之间的山峰处。在此示例中，面向最接近所述PLET的每一个本体区段20a、20b、20c的端部25的每一个齿32的轴线垂直面33a，大约垂直于所述孔1b的所述轴线X(不需要精确地垂直)，面向最接近所述FPSO的每一个本体区段的端部24的每一个径向齿32的锥形面33b，与所述孔1b的所述轴线X成3度至45度的角度，可选地从5度至25度，可选地从10度至15度。在此示例中，所述多个锥形面33b与所述轴线X的一角度为11度。
图5A至图5D中详细显示所述夹具构件50的每一个内区段60a、60b、60c(见图3D)。所述夹具构件50的内区段60a、60b、60c在形式上与所述本体10的外区段20a、20b、20c大致相似，但所述多个内区段在其外表面62上包括多个环形锥形部分70，所述多个环形锥形部分适于与所述多个外区段20a、20b、20c的所述多个内表面23上的所述多个环形锥形部分30啮合。同样在此示例中，所述多个内区段60a、60b、60c的所述外表面62上的所述多个锥形部分70沿着每一个所述内区段的整个轴向长度延伸。以与所述多个本体区段20a、20b、20c的所述多个锥形部分30相对应的一方式，所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的每一个锥形部分70包括所述夹具构件50的一较大外径，以及所述夹具构件50的一较小外径。所述多个环形锥形部分70的最大外径都是大致相等的，所述多个环形锥形部分70的最小外径也都是大致相等的。每一个锥形部分70的所述最大外径紧邻下一个锥形部分的所述最小外径设置，反之亦然。在此示例中，每一个锥形部分70的锥度是恒定的，或者换句话说，每一个锥形部分70的所述外表面与所述立管夹具组件1的所述孔1b的所述轴线X成一恒定角度。在此示例中，与所述本体10的所述多个外区段20a、20b、20c的所述多个锥形部分30相似，所述夹具构件60的每一个区段60a、60b、60c的所述外表面62包括与每一个锥形部分的所述最小外径相邻的所述多个外表面62的小的可选的一轴平行部分71(在图5D中最佳显示)，即在多个相邻齿之间的多个山谷内。所述轴平行部分71的形成允许在每一个所述环形锥形部分70的所述最小外径的“山谷”的形成中存在制造公差，以确保所述本体10的所述多个锥形部分30与所述夹具构件50的所述多个锥形部分70的一致啮合。更具体地说，取决于用于形成所述多个本体区段20a、20b、20c及所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的制造工艺，例如可以是模压、锻造或数控铣削，所述多个本体区段及所述多个夹具构件区段的多个齿32、72的所述多个山峰及山谷分别容易出现制造不准确及/或偏离精确设计尺寸的情况。所述多个本体区段及所述多个夹具构件区段的可选的所述多个轴平行部分31、71分别通过放宽所述多个齿32、72各自的山峰及山谷之间的接口处的精度要求，引入了偏离多个精确设计尺寸的一公差。在此示例中，所述多个轴平行部分31、71径向地由一径向间隙相隔，允许所述多个山峰的多个端部出现偏差，而不影响使用过程中所述多个锥形部分的相互滑动。如果没有所述多个轴平行部分31、71，形成的多个齿32、72中的任何不规则都会阻止或限制所述本体10及所述夹具构件50的所述多个锥形部分30、70的均匀啮合，这反过来又会导致所述本体及所述夹具构件在所述本体的所述内表面23与所述夹具构件的所述外表面62的相对轴向运动中发生粘连或卡住。
因此，每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述外表面62的所述多个环形锥形部分70形成一系列的突起或多个齿72，从每一个夹具构件区段的所述外表面径向地向外延伸。在此示例中，面向最接近所述PLET的每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述端部65的每一个齿72的所述轴线垂直面73a，大约垂直于所述孔1b的所述轴线X。面向最接近所述FPSO的每一个夹具构件区段的所述端部64的每一个齿72的锥形面73b，也与所述孔1b的所述轴线X成3度至45度的角度，可选地从5度至25度，可选地从10度至15度。在此示例中，所述锥形面73b与所述轴线X的一角度为11度。
在此示例中，每一个本体区段20a、20b、20c描述大约120度的一圆弧，因此当所述立管夹具组件1被组装时，包括多个本体区段20a、20b、20c的所述本体10形成具有一连续圆周的一圆柱体。相反地，在此示例中，每一个夹具构件区段60a、60b、60c描述的一圆弧小于120度，例如从100度到119度。因此，当所述立管夹具组件1最初围绕所述海洋立管导管组装时，包括多个夹具构件区段60a、60b、60c的所述夹具构件50没有形成具有一连续圆周的一圆柱体，且每一个夹具构件区段与相邻的夹具构件区段之间由所述多个夹具构件区段的周向地相邻的多个边缘面之间的一纵向间隙隔开。
还在此示例中，每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个齿72涂覆有一低摩擦材料或层，例如木质素，以分别地减少所述多个夹具构件及本体区段的多个齿72、32之间的摩擦。此外，在此示例中，每一个夹具构件区段60a、60b、60的所述内表面63涂覆有一高摩擦材料或层，例如一橡胶层或板。可替换地或额外地，所述内表面63可以包括一异型或图案化表面，如多个山脊或多个沟槽，以增加一流管3的外表面及所述多个夹具构件区段的所述内表面63之间的摩擦。
所述立管夹具组件1可组装在一流管3周围如下。所述立管夹具组件1通常在所述流管下放到海床之前安装到所述流管3上，例如在部署所述流管3及所述立管4的一服务船的甲板上，尽管在一些示例中，所述组件1可以加装到现有的海底管线上，例如使用ROVs。
所述本体及夹具构件10、50的相应的多个区段20a、20b、20c及60a、60b、60c首先通过多个安装螺栓40相互固定，详见图3C。所述多个安装螺栓40的作用只是在所述立管夹具组件1组装时，保持每对本体及夹具构件区段20a与60a、20b与60b及20c与60c彼此正确对准，并在所述立管夹具组件操作之前被移除。在此示例中，五个安装螺栓40被用来连接每对本体及夹具构件区段，但安装螺栓40的数量并不是限制性的。正如在图4B、图4C及图5C中最佳显示的，一系列的孔洞34沿着所述多个本体区段20a、20b、20c的所述轴向长度大约等距地设置，一系列相应的圆形凹槽74沿着所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个外表面62的所述轴向长度大约等距地设置。当每对本体及夹具构件区段在组装立管夹具组件1时相互正确定向时，每对本体及夹具构件区段的所述多个孔洞34及多个凹槽74相互对准，如图3A中的最佳说明。如图3C所示，所述多个孔洞34在每一个本体区段20a、20b、20c的所述多个内表面及外表面22、23之间径向地延伸，但所述多个凹槽74仅在径向上延伸一短距离到每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述外表面62。因此，所述多个凹槽74及多个安装螺栓40都没有延伸穿过所述夹具构件区段60a、60b、60c的所述内表面63。
当每一对本体及夹具构件区段20a与60a、20b与60b及20c与60c用所述多个安装螺栓40固定后，所述多个本体区段20a、20b、20c被组装起来，形成完整的立管夹具组件1。从图4B中的最佳显示可以看出，一系列的圆形孔洞36沿着每一个所述本体区段20a、20b、20c的每一个圆周边缘面26a、26b大约等距离地设置。在此示例中，每一个孔洞36沿垂直于所述多个圆周边缘面26a、26b的一方向延伸到每一个所述本体的壁内，直到它与每一个本体区段20a、20b、20c的所述外表面22中的一相应凹槽37相接，如图4C的最佳显示。通过将每一个本体区段20a、20b、20c的每一个圆周边缘面26a、26b中的所述孔洞36与相邻本体区段的孔洞36对准，使得所述多个本体区段20a、20b、20c形成一个完整的圆柱体，如图3A中的最佳显示，显示为清晰起见移除一个本体区段的所述立管夹具组件1。
当所有本体区段20a、20b、20c相互相对定位以形成一圆柱体时，固定多个螺栓或多个其他紧固件(图中未显示)可穿过相邻的多个本体区段的对齐的孔洞36并固定，以便将相邻的多个本体区段的所述多个圆周边缘面26a、26b相互夹紧。
如图3A及图3D的最佳显示，当本示例中的所述立管夹具组件1如上所述组装时，相邻本体区段20a、20b、20c的所述多个圆周边缘面26a、26b相互接触，并由所述多个固定螺栓夹紧。然而，相邻的多个夹具构件区段60a、60b、60c(仍由多个安装螺栓40固定在各自的本体构件区段20a、20b、20c上)的所述多个圆周边缘面66a、66b并不互相接触。换句话说，多个夹具构件区段60a、60b、60c在圆周上通过相邻的多个圆周边缘面之间的一间隙相互隔开。
在所述立管夹具组件1部署之前，例如在所述立管夹具组件围绕安装在流管3的分区向海床下降之前，所述多个安装螺栓40从所述本体10上移除(尽管所述多个螺栓40可以可选地在水下移除，例如，如果所述组件1安装在现有的海底管线上)。在移除所述多个螺栓40后，所述多个夹具构件区段60a、60b、60c就不再固定在所述多个本体区段20a、20b、20c上，可以相对于所述多个本体区段自由移动。然而，包括多个夹具构件区段60a、60b、60c的所述夹具构件50的所述内径通常被设计成与通过所述立管夹具组件1的孔1b的流管3的外径大致相等，因此每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述外表面62的锥形轮廓仍然与每一个本体区段20a、20b、20c的所述内表面23的锥形轮廓接触，即使在所述多个安装螺栓40被移除之后。
在此示例中，在所述立管夹具组件1暴露于来自所述流管3的任何轴向载荷之前(通常在所述立管夹具组件下降到所述海床之前)，所述夹具构件50被预激活。预激活所述夹具构件50的目的是人为地在所述夹具构件50及所述本体10之间引入少量的轴向运动，这反过来又导致所述多个夹具构件区段60a、60b、60c在所述流管3的所述外表面施加一径向力，在所述流管上出现任何实际的轴向载荷之前。这确保了所述多个夹具构件区段的所述多个内表面63与所述流管3的所述外表面完全接触，并可选地当所述流管在正常操作期间受到轴向载荷时，减少所述流管3相对于所述夹具构件50“滑落”的风险。
在此示例中，通过将通常具有外螺纹的一个或多个可轴向移动的元件，如多个螺栓(图中未显示)，引入围绕所述本体10的所述端面25(在所述肩部28上)周向地设置的多个轴向螺纹孔29，对所述夹具构件50进行预激活，如图3E及图4A中的最佳显示。在此示例中，三个孔29在每一个所述本体区段20a、20b、20c的所述多个端面25周围等距分布，但在其他示例中，孔29可能更少或更多，而且在其他示例中，用于预激活所述夹具构件50的方法可能不需要多个轴向孔或多个螺纹固定。
如图3E所示，所述多个螺纹孔29轴向地延伸穿过所述本体10的所述肩部28，其径向位置使每一个孔29的内端部开在所述本体的沉孔部分。由于所述肩部28的径向尺寸大约等于所述夹具构件50的壁厚，每一个孔29的内端部与每一个所述夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个端面65(如图5B所见)径向地对准。因此，穿过所述多个孔29的一螺栓或张紧器接触到所述多个夹具构件区段的所述多个端面65，然后促使所述多个夹具构件区段轴向地离开所述肩部28，导致所述夹具构件50相对于所述本体10的轴向运动，所述轴向运动相当于由所述流管3上的轴向载荷引起的所述夹具构件相对于所述本体的轴向运动，下文将更详细地描述。
在操作中，所述立管夹具组件1的作用是最初地限制，然后实质上防止所述流管3通过所述立管夹具组件朝向所述FPSO或远离所述PLET的轴向运动。如图3F所示，所述立管夹具组件1的所述本体10围绕所述多个夹具构件区段60a、60b、60c，并保持所述多个夹具构件区段的所述多个内表面63及所述流管3的所述外表面之间的接触。如上所述，在此示例中，所述多个夹具构件区段的所述多个内表面包括一高摩擦材料或层。所述高摩擦材料确保在所述流管3上出现轴向载荷时，例如由所述FPSO移动远离所述立管夹具组件1而产生的轴向张力，所述流管3相对于所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的任何移动都被实质上地阻止。换句话说，所述流管3不应该滑过所述夹具构件50。
因此，所述流管3通过所述立管夹具组件1的任何轴向运动都会导致所述夹具构件50相对于所述本体10的轴向运动。由于每一个本体区段20a、20b、20c的所述肩部28作为多个停止器作用于每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个端面64，所述夹具构件50被防止相对于所述本体10向所述PLET的轴向运动。此外，所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个外表面62上的每一个齿72的所述多个轴线垂直面73a与所述多个本体区段20a、20b、20c的所述多个内表面23上的每一个齿32的所述多个轴线垂直面33a紧靠，也防止了所述夹具构件50相对于所述本体10向所述PLET的相对运动。
如图3G中的最佳显示，所述夹具构件50相对于所述本体10向所述FPSO的轴向运动导致每一个夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个端面64与每一个本体区段20a、20b、20c的所述多个肩部28分离。此外，所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的所述多个外表面62上的每一个齿72的所述多个锥形面73b开始在所述多个本体区段20a、20b、20c的所述多个内表面23上的每一个齿32的所述多个锥形面33b上轴向滑动。当相应的多个齿72、32的所述多个锥形面73b、33b相对于彼此轴向地滑动时，所述多个夹具构件区段60a、60b、60也被敦促在一径向向内方向上。换句话说，当所述夹具构件50的所述外表面62的每一个环形锥形部分70的最大外径接近所述本体10的所述内表面23的每一个环形锥形部分30的最小内径时，所述夹具构件50沿一径向向内方向移动远离所述本体10的所述内表面23。在图3G中，所述流管3的所述外表面的压缩程度为附图的目的而夸大。
随着所述多个夹具构件区段60a、60b、60c径向地向内移动，所述多个夹具构件区段之间的所述多个周向间隙也会减少。在此示例中，所述多个夹具构件区段60a、60b、60c之间的多个初始周向间隙(如图3D的最佳显示)的大小是为了确保它们不会完全关闭，即使在所述多个夹具构件区段径向向内运动的最大范围内。换句话说，在此示例中，所述多个夹具构件区段的持续径向向内运动并没有因为每一个夹具构件区段的所述多个圆周边缘面66a、66b与相邻的多个夹具构件区段接触而受到限制或阻止。相反，所述多个夹具构件区段相对于所述本体10的轴向向内运动只受限于所述流管3的所述外表面在径向压缩下的最大偏转。
随着所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的进一步径向向内运动(由所述流管3相对于所述立管夹具组件的进一步轴向运动引起)开始被所述流管3对所述流管3的所述径向压缩的反应所对抗，分别位于所述夹具构件50及所述本体10的外表面及内表面的所述多个齿72、32的所述多个锥形面73b、33b之间的压力开始增加。相应的多个齿72、32的所述多个锥形面73b、33b之间的增加压力，在所述夹具构件50及所述本体10之间产生一轴向力，所述轴向力反对所述夹具构件50相对于所述本体10的轴向运动。当所述夹具构件50及所述本体10的所述多个齿72、32之间产生的对立轴向力平衡了通过所述立管夹具组件1的所述流管3张力的所述轴向力时，所述流管3通过所述立管夹具组件的进一步轴向运动被阻止。
如果所述流管3的所述轴向张力进一步增加，例如，由于所述FPSO进一步远离所述立管夹具组件1，所述夹具构件50可以相对于所述本体10进一步轴向移动。这导致所述多个夹具构件区段60a、60b、60c的进一步径向向内运动以及所述流管3的增加的径向压缩。所述流管3对所述流管上增加的径向向内力的增加的反应进一步增加了相应的多个齿72、32的所述多个锥形面73b、33b之间的压力，反过来增加了所述多个齿72、32之间产生的所述对立轴向力。当增加的对立轴向力再次平衡作用在所述流管3上的所述轴向力时，所述流管3相对于所述立管夹具组件1的进一步轴向运动再次被阻止。
在此示例中，所述多个齿72、32的所述多个轴线垂直面73a、33a的所述多个径向尺寸被确定为确保即使在所述流管3上的最大设计轴向载荷下，以及在所述流管3的所述外表面的最大径向偏转(包括所述流管3的所述外径随时间的变化。例如，由于蠕变及/或老化对所述流管的所述外表面的材料的影响，或由于通过所述流管的多个流体的温度)，相应的多个齿72，32的所述多个山峰不能在一轴向方向上相互通过。换句话说，所述多个齿72、32的所述多个轴线垂直面73a、33a足够大(例如，在一径向方向上足够深)，以确保所述多个齿72、32不能互相“跳过”。通常，在此示例中，当所述流管3及所述夹具构件50相对于所述本体10处于最大设计轴向载荷时，所述夹具构件及多个本体区段的相应的多个齿72、32的所述多个轴线垂直面73a、33a之间的最大轴向间隔为每一个齿72、32的所述轴向尺寸的5％至15％。在其他示例中，相应的多个齿72、32的所述多个轴线垂直面73a、33a之间的最大间隔可以大于或小于此，例如小于5％，或50％或更多。
反之，如果所述流管3的所述轴向张力减小，所述夹具构件50及所述本体10的相应的多个齿72、32之间的对立轴向力(由于所述流管3对所述多个夹具构件区段60a、60b、60c在其当前径向位置施加的径向压缩的反应)可能大于所述流管3上减少的轴向力。这导致所述多个夹具构件区段60a、60b、60c向其初始位置的相反方向轴向地移动，并且也在一径向向外方向上移动，直到作用在所述流管3上的所述多个轴向力得到平衡。
图6A中显示根据本发明的一海底管线夹具组件101的一第二示例。所述第二示例与上述第一示例基本相似，等效部件的编号相似，但附图标记增加了100号。在所述第二示例中，所述立管夹具组件包括一本体110及布置在所述本体110内的一夹具构件150。所述本体110一般是圆柱形的，与第一示例的所述本体10的方式相同。
正如图6B及图6E中的最佳显示，以及如图7A及图7B中所示，当所述本体完全组装时，如在下文中更详细地描述的，多个端板114a、114b、114c设置在所述本体110的多个相对轴向端部。在此示例中，每一个端板114a、114b、114c包括两个较大圆形轴向孔洞115及三个较小圆形轴向孔洞116，但多个孔洞115、116的确切数量不以此为限。
在第二示例中，所述本体110的所述多个纵向区段120a、120b、120c是模块化的，每一个纵向区段例如120a进一步分为八个轴向分段121a至121h，如图6D的最佳显示以及在图8A及8B中的详细显示。在此示例中，每一个轴向分段121a至121h具有大致相等的多个轴向长度，并包括两个锥形部分130，但在其他示例中，所述多个轴向分段可以具有不同的多个轴向长度，而且可以少于或多于八个的轴向分段。每一个轴向分段也可以包括多于或少于两个的锥形部分130。在此示例中，所述本体110的每一个轴向分段121也有与每一个锥形部分130的所述端面124(即最靠近所述FPSO)相邻的一轴平行部分131，如图8A的最佳显示。
所述本体110可选地包含至少一分段121，所述分段包含多个第一眼板118(如图6A及图6B所示)，所述多个第一眼板可选地适于连接到一个或多个浮力模块，原因在前面关于一海底管线夹具组件的所述第一示例中已经解释过。所述本体110一般还包括至少一(可选地不同的)分段121，所述分段包括多个第二眼板119a、119b(也显示在图6A及6B中)，或其他锚附接接点，这些锚附接点适于用多个链条或缆线将所述本体拴在一海底锚或吸水桩上，这也是于上文中对第一示例所解释的。
在第二示例101中，所述夹具构件150的所述多个纵向区段160a、160b、160c也是模块化的，并且同样被分为多个轴向分段，如图9A及图9B所示。因此，例如，如图6D所示，夹具构件区段160a被分为八个轴向分段161a至161h。在此示例中，每一个夹具构件轴向分段161a至161h是相同的，并与各自的本体轴向分段121a至121h对应。在此示例中，所述夹具构件150的每一个轴向分段161在所述多个锥形部分170之间也具有一轴平行部分171。
同样在此示例中，所述夹具构件150的每一个轴向分段161的所述轴向长度通常比所述本体120的对应轴向分段121短。换句话说，当所述海底管线夹具组件101完全组装后，所述本体120的每一个轴向分段121的所述多个端面124、125与相邻的多个轴向分段的对应多个端面124、125接触(并被夹住)。相反，在此示例中，所述夹具构件150的每一个轴向分段161的所述多个端面164、165与相邻的多个轴向分段的所述多个端面164、165轴向地间隔开。这种轴向间隔是在也存在于相邻的多个纵向区段160a、160b、160c的所述多个轴向分段161的所述多个圆周边缘面166a、166b之间的周向间隔之外的，如上文在第一示例中所述。所述夹具构件150的相邻轴向分段161之间的所述轴向间隔为每一个轴向分段的多个确切轴向尺寸提供一公差，以允许任何制造上的不准确及/或偏离确切设计尺寸，并确保这种制造上的不准确不会限制或抑制每一个轴向分段161的自由轴向运动，以响应所述流管103相对于所述海底管线夹具组件101的轴向运动。
一海底管线夹具组件101的第二示例可以以类似于前面描述的第一示例的所述海底管线夹具组件1的方式装配在一流管103周围。通常，每一个本体区段120a、120b、120c的所述多个轴向分段121a至121h首先通过对准在每一个轴向分段的多个轴向边缘面124、125之间轴向地延伸通过每一个轴向分段的壁的多个孔洞138来组装。在第二示例中，根据需要选择尽可能多的轴向分段121a至121h，以构成所述海底管线夹具组件101的总需求长度是可能的。例如，在已知将由流管103施加的最大轴向载荷小于某一阈值的多个应用中，所述海底管线夹具组件101的总长度可以短于(因此由更少的轴向分段121a至121h组成)适于更大轴向载荷的另一个海底管线夹具组件，即后者可以包括一较大数量的多个轴向分段121。当所有的轴向分段121a至121h被相互相对定位以形成例如纵向区段120a时，多个端板114a被放置在纵向区段120a的任一轴向端部，多个轴向固定螺柱或螺栓139穿过端板114a的多个孔洞115并穿过所述多个轴向分段的每一个对齐的孔洞138，然后拧紧或以其他方式固定，以便将相邻的多个轴向分段的所述多个轴向边缘面124、125相互夹紧。在此示例中，所述多个轴向固定螺栓139大约等于或略长于所述多个本体区段120a、120b、120c的整个轴向长度，因此每一个固定螺栓在所述本体110的所述多个端面之间延伸。
在所述本体110的所述多个纵向区段120a、120b、120c已经完成组装后，以与第一示例大致相似的一方式，所述夹具构件150的对应的多个区段160a、160b、160c通过多个安装螺栓140固定至所述本体110的多个各自区段120a、120b、120c上。在此示例中，例如夹具构件区段160a的每一个轴向分段161a至161h与本体区段120a对齐，因此每一个轴向分段161a、161b、161c的多个凹槽174(如图9B及图9C中的最佳显示)与例如本体区段160a的多个各自孔洞134(如图8A中的最佳显示)对齐。因此，在此示例中，每一个安装螺栓140可用于固定一个单一的轴向分段161a至161h，而不是第一示例中用于固定例如多个本体及夹具构件区段20a、60a的五个安装螺栓40。在其他示例中，每一个轴向分段可以用超过一个的安装螺栓140固定。
然后，所述多个本体区段120a、120b、120c被组装起来，形成完整的海底管线夹具组件101，其方式是与第一示例相似的一方式。在此示例中，如图8A至图8C所示，多个孔洞126沿着所述多个本体区段120a、120b、120c的每一个轴向分段121的所述多个圆周边缘面126a、126b设置。每一个孔洞126与每一个本体区段120a、120b、120c的所述外表面上的一对应凹槽137相连接。所述多个本体区段120a、120b、120c的组装方法是将每一个本体区段120a、120b、120c的所述多个孔洞136与相邻的多个本体区段的所述多个孔洞136对齐，然后将多个固定螺栓或其他紧固件(图中未显示)穿过相邻的多个本体区段的对齐的所述多个孔洞136，以将相邻的多个本体区段的所述多个圆周边缘面126a、126b相互夹紧。
可替换地，所述海底管线夹具组件101可以通过首先将所述夹具构件150的多个轴向分段161固定到所述本体110的对应的多个轴向分段121上，然后将多个轴向分段121的多个圆周边缘面126a、126b连接起来，形成所述本体110的多个圆柱形部分，然后再用多个轴向固定螺栓139连接所述本体及多个端板114a、114b、114c的所有这些圆柱形部分。
在操作中，一海底管线夹具组件101的第二示例的功能与前面描述的第一示例类似。尽管第二示例的所述多个本体区段120a、120b、120c包括单独的多个轴向分段，但是一旦所述本体110用轴向及径向的固定螺栓或其他紧固件完全地组装，它在结构上及功能上与第一示例的所述本体10相当。相反地，第二示例的每一个夹具构件区段160a、160b、160c被分离成单独的多个轴向分段161a至161h，在移除多个临时安装螺栓140后，所述夹具构件50的每一个纵向区段的每一个轴向分段与其他相邻的多个轴向分段被轴向地间隔开，并且可以独立于所有其他轴向分段自由调整其位置及方向。这提供了比第一示例中的多个单元式夹具构件区段60a、60b、60c更多的优势。
首先，由于所述多个夹具构件区段160a、160b、160c不是连续的，所以流管103的所述外表面通常不会被第二示例的所述夹具构件150均匀地压缩。所述流管103与多个轴向分段161a至161h接触的所述多个部分通常比不与夹具构件区段160a、160b、106c的所述多个轴向分段接触的所述多个部分被压缩得更多。换句话说，所述流管103的所述外径在所述流管的所述外表面与多个轴向分段161a至161h接触的区域比与每一个轴向分段161a至161h之间的所述多个轴向间隙对齐的区域可以减少更多。因此，与每一个轴向分段161a至161h之间的所述流管的所述外表面相比，每一个轴向分段161a至161h可以稍微地嵌入到所述流管103的所述外表面。这可以有利地防止或进一步减少当所述流管在轴向载荷下，所述夹具构件150及所述流管103之间的轴向“滑移”风险。
其次，每一个轴向分段161a至161h可以独立于相邻的多个轴向分段调整其圆周位置及方向(例如，俯仰及偏航)。这可选地允许所述夹具构件150补偿所述流管103的所述外径及/或所述外表面的刚性的任何局部不规则性，与第一示例的所述多个夹具构件区段60a、60b、60c相比，减少了所述夹具构件150粘住或卡住所述本体110的可能性，还减少了所述流管103的所述外表面的过度的、局部的径向压缩的可能性。

Claims (25)

1.一种海底管线夹具组件，其特征在于：包括具有一轴线的一本体及一夹具构件，所述本体包括适于围绕一海底管线组装的至少两个区段，所述本体具有适于将所述本体拴至一海底锚的一锚附接点，所述夹具构件相对于所述本体是可移动的，且所述夹具构件具有适于与所述本体的一内表面啮合的一外表面以及适于在所述海底管线夹具组件内与所述海底管线啮合的一内表面，所述本体的所述内表面具有至少一第一锥形部分，且所述夹具构件的所述外表面具有至少一第二锥形部分，所述第二锥形部分布置成与所述本体的所述内表面上的所述第一锥形部分啮合。
2.根据权利要求1所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件相对于所述本体可径向及轴向移动，且其中当所述第一锥形部分及所述第二锥形部分啮合时，所述夹具构件相对于所述本体在一第一方向上的轴向运动促使所述夹具构件的所述内表面相对于所述本体径向地向内抵住所述海底管线的所述外表面。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述第一锥形部分及所述第二锥形部分面对所述海底管线夹具组件的相对的多个轴向端部。
4.一种海底管线夹具组件，其特征在于：包括：
一本体，具有一轴线，且被分成适于围绕一海底管线组装的多个区段，所述本体具有适于将所述本体拴在一海底锚上的一锚附接点；
一夹具构件，具有适于与所述本体的一内表面啮合的一外表面以及适于在所述海底管线夹具组件内与所述海底管线啮合的一内表面，所述本体的所述内表面围绕所述夹具构件的所述外表面周向地延伸，其中当所述海底管线夹具组件围绕所述海底管线组装时，所述夹具构件的至少一区段相对于所述本体可径向及轴向移动；
所述本体的所述内表面具有多个第一锥形部分，且所述夹具构件的所述外表面具有多个第二锥形部分，在所述夹具构件相对于所述本体运动时，所述多个第二锥形部分布置成与所述本体的所述内表面的所述多个第一锥形部分啮合，其中所述多个第一锥形部分及所述多个第二锥形部分面向所述海底管线夹具组件的相对的多个端部，且其中当所述多个第一锥形部分及所述多个第二锥形部分啮合时，所述夹具构件相对于所述本体在一第一方向上的轴向运动促使所述夹具构件的所述内表面相对于所述本体径向地向内。
5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件是分段的。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件及所述本体在沿所述轴线的一方向上被分为多个纵向区段。
7.根据权利要求6所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件及所述本体沿所述轴线被分为相同数量的多个纵向区段，且其中每一个本体区段具有各自的一夹具构件区段。
8.根据权利要求7所述的海底管线夹具组件，其特征在于：每一个所述本体区段相较于其各自的所述夹具构件区段具有一较大角度尺寸。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件及所述本体在围绕所述轴线的一方向上被分为多个分段。
10.根据权利要求9所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件及所述本体围绕所述轴线被分为多个分段，每一个本体分段具有各自的一夹具构件分段，且其中每一个所述本体分段相较于其各自的所述夹具构件分段具有一较大轴向尺寸。
11.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：
所述本体上的所述或每一个第一锥形部分形成一齿的部分，具有一第一面，从与所述本体的所述轴线相隔的一外径向位置径向地朝向所述夹具构件向内延伸到到较为接近所述本体的所述轴线的一内径向位置并形成所述第一锥形部分，以及一第二面，相对于所述本体的所述轴线，
从所述内径向位置径向地向外延伸回到所述外径向位置；以及
其中，所述夹具构件上的所述或每一个第二锥形部分形成一齿的部分，具有一第一面，从相对于所述本体的所述轴线的一外径向位置径向地朝向所述本体向内延伸至与轴线相距较远的一内径向位置并形成所述第二锥形部分，以及一第二面，相对于所述本体的所述轴线，从所述内径向位置径向地向外延伸回到所述外径向位置。
12.根据权利要求11所述的海底管线夹具组件，其特征在于：多个所述齿的多个所述第二面与所述轴线垂直。
13.根据权利要求11或12所述的海底管线夹具组件，其特征在于：多个所述齿被布置成重复的多个环形行。
14.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述本体的所述内表面及所述夹具构件的所述外表面之间的摩擦力低于所述夹具构件的所述内表面及所述海底管线的所述外表面之间的摩擦力。
15.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述夹具构件相对于所述本体在一第一方向上可以轴向移动，且其中所述夹具构件的所述外表面及所述本体的所述内表面包含限制所述夹具构件在与所述第一方向相反的一第二方向上的轴向运动的一停止构件。
16.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述本体的所述内表面具有多个第一锥形部分的一阵列，其中所述多个第一锥形部分是环形的，围绕所述本体的所述内表面的至少一部分延伸，且其中所述夹具构件的所述外表面具有多个第二锥形部分的一阵列，其中所述多个第二锥形部分是环形的，围绕所述夹具构件的所述外表面的至少一部分延伸。
17.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述第一锥形部分及所述第二锥形部分相对于所述本体的一轴线以相同角度渐缩。
18.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：在所述本体及所述夹具构件的重复的所述第一锥形部分及所述第二锥形部分之间包含至少一轴线平行部分。
19.根据权利要求18所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述轴线平行部分设置于一径向最小值上。
20.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述本体的所述内表面及所述夹具构件的所述外表面各自包含多个轴线平行部分，其中所述本体及所述夹具构件上各自的所述多个轴线平行部分在所述海底管线夹具组件中轴向地重叠。
21.根据权利要求20所述的海底管线夹具组件，其特征在于：所述本体及所述夹具构件上的轴向地重叠的所述多个轴线平行部分通过一径向间隙径向地相互隔开。
22.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的海底管线夹具组件，其特征在于：包含设置在所述海底管线夹具组件的一孔内的一海洋立管导管。
23.一种方法，用于夹持一海底管线，其特征在于：包括将一海底管线夹具组件装配到所述海底管线的一外表面上，所述海底管线夹具组件包括：
一本体，具有一轴线，且被分成适于围绕所述海底管线组装的多个区段，所述本体具有适于将所述本体拴在一海底锚上的一锚附接点；
一夹具构件，具有适于与所述本体的一内表面啮合的一外表面以及适于在所述海底管线夹具组件内与所述海底管线啮合的一内表面，所述本体的所述内表面围绕所述夹具构件的所述外表面周向地延伸，其中当所述海底管线夹具组件围绕所述海底管线组装时，所述夹具构件的至少一区段相对于所述本体可径向及轴向移动；
所述本体的所述内表面具有多个第一锥形部分，且所述夹具构件的所述外表面具有多个第二锥形部分，在所述夹具构件相对于所述本体运动时，所述多个第二锥形部分布置成与所述本体的所述内表面的所述多个第一锥形部分啮合，其中所述多个第一锥形部分及所述多个第二锥形部分面向所述海底管线夹具组件的相对的多个端部，且所述本体的所述内表面及所述夹具构件的所述外表面之间的摩擦力低于所述夹具构件的所述内表面及所述海底管线的所述外表面之间的摩擦力，以及其中：
当所述第一锥形部分及所述第二锥形部分啮合时，所述夹具构件相对于所述本体在一第一方向上的轴向运动促使所述夹具构件的所述内表面相对于所述本体径向地向内抵住所述海底管线的所述外表面。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于：所述海底管线是一海洋立管导管。
25.根据权利要求23至24中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述夹具构件相对于所述本体在所述第一方向上滑动，以便在将所述海底管线夹具组件装配到所述海底管线的所述外表面上之后，在所述海底管线的外径减小的情况下维持对所述海底管线的夹持力的一致性。
CN202180018178.7A 2020-03-04 2021-03-02 海底管线夹具组件 Pending CN115279988A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB2003144.9 2020-03-04
GBGB2003144.9A GB202003144D0 (en) 2020-03-04 2020-03-04 Subsea line clamp assembly
PCT/GB2021/050517 WO2021176205A1 (en) 2020-03-04 2021-03-02 Subsea line clamp assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115279988A true CN115279988A (zh) 2022-11-01

Family

ID=70278683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180018178.7A Pending CN115279988A (zh) 2020-03-04 2021-03-02 海底管线夹具组件

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20230110686A1 (zh)
EP (1) EP4069935A1 (zh)
JP (1) JP2023516544A (zh)
KR (1) KR20220140014A (zh)
CN (1) CN115279988A (zh)
AU (1) AU2021231954A1 (zh)
BR (1) BR112022013980A2 (zh)
CA (1) CA3163847A1 (zh)
GB (2) GB202003144D0 (zh)
WO (1) WO2021176205A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO347750B1 (en) * 2021-12-22 2024-03-18 Partner Plast As A buoyancy and clamping assembly for use with a subsea line and a method for providing buoyancy to a subsea line

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4823919A (en) * 1986-09-15 1989-04-25 Premiere Casing Services, Inc. Slip construction for supporting tubular members
US7498509B2 (en) * 1995-09-28 2009-03-03 Fiberspar Corporation Composite coiled tubing end connector
FR2826051B1 (fr) 2001-06-15 2003-09-19 Bouygues Offshore Installation de liaison fond-surface d'une conduite sous-marine reliee a un riser par au moins un element de conduite flexible maintenu par une embase
MXPA06005932A (es) * 2001-10-25 2007-05-07 Pleux Ocean Systems Ltd Entubado de pozo de sujecion.
US20040011600A1 (en) * 2002-07-16 2004-01-22 Ramey Joe Stewart Tubular slip device and method
US7134531B2 (en) * 2002-07-16 2006-11-14 Access Oil Tools, Inc. Heavy load carry slips and method
GB2448257B (en) * 2004-03-26 2008-12-17 Access Oil Tools Inc Heavy load carry slips and method
NO322506B1 (no) 2005-02-23 2006-10-16 Nexans Undervannskabel
GB0812531D0 (en) * 2008-07-09 2008-08-13 Claxton Engineering Services L Tension ring
US7926577B2 (en) * 2008-09-10 2011-04-19 Weatherford/Lamb, Inc. Methods and apparatus for supporting tubulars
GB2476095A (en) * 2009-12-11 2011-06-15 Subsea 7 Ltd A hold back clamp adapted for connecting an anchor to a pipeline
GB2501489A (en) * 2012-04-24 2013-10-30 First Subsea Ltd Rotatable joint for receiving a tubular
GB201408597D0 (en) * 2014-05-14 2014-06-25 Claxton Engineering Services Ltd Tension ring lifting assembly
GB2527845B (en) 2014-07-04 2017-04-05 Subsea 7 Norway As Anchoring subsea flexible risers
WO2016092522A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Claxton Engineering Services Limited Tension ring assembly
GB2544547B (en) * 2015-11-20 2019-06-12 Acergy France SAS Holding back Elongate elements during subsea operations
US20190136647A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Forum Us, Inc. Tubular slip device having non-metallic materials and method of use
GB202011954D0 (en) * 2020-07-31 2020-09-16 Baker Hughes Energy Tech Uk Limited Clamp and clamping

Also Published As

Publication number Publication date
BR112022013980A2 (pt) 2022-10-11
GB2595023A (en) 2021-11-17
GB202102907D0 (en) 2021-04-14
JP2023516544A (ja) 2023-04-20
US20230110686A1 (en) 2023-04-13
KR20220140014A (ko) 2022-10-17
EP4069935A1 (en) 2022-10-12
GB2595023B (en) 2024-04-24
WO2021176205A1 (en) 2021-09-10
AU2021231954A1 (en) 2022-07-28
GB202003144D0 (en) 2020-04-15
CA3163847A1 (en) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8430170B2 (en) Bottom-to-surface connection installation of a rigid pipe with a flexible pipe having positive buoyancy
EP2049805B1 (en) Twin fin fairing
CN110073058B (zh) 可定位成抵靠离岸结构的壁元件的环形密封部件
WO2015071684A2 (en) Bend restrictor
WO2007027781A2 (en) Strake systems and methods
CN115279988A (zh) 海底管线夹具组件
CN104641067A (zh) 顶部张紧立管系统
AU2016282213B2 (en) A flow modification device, system, and method
US10465724B2 (en) Pistonless cylinder used for offshore pile gripper
EP3551830B1 (en) Clamping device for flexible pipe for subsea applications, and related method
WO2022022859A1 (en) Clamp and clamping
CN113494643A (zh) 一种动态柔性管缆水中浮子及其使用方法
WO2007106736A2 (en) Strake systems and methods
CN112832708B (zh) 一种用于环空管线的挂钩式封隔器
NL2027502B1 (en) Tubing connector for composite tubing, composite tubing, and methods of using the same
KR102647113B1 (ko) 프로파일 연결장치
AU2017243882B2 (en) A flow modification device having helical strakes and a system and method for modifying flow

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination