CN116940502A - 用于不使用专用船来回收挠性管道的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于不使用专用船来回收挠性管道的设备，该设备使用成本低的资源，并且不具有在处理挠性管道期间不损坏所述设备的义务，因为该设备适用于其使用寿命结束时或其已经被损坏的管道。这些类型的管道对于石油行业中的一些经营者来说是重要的责任。用于在油田退场阶段中使用或甚至用于回收没有任何使用前景的管道的技术使用具有最小适应性的船，该技术包括存在与常规船上使用的轮相比直径小得多的回收轮/铺设轮，或者，替代性地，该技术包括投掷专用回收卷轴，该专用回收卷轴带有自己的驱动装置，以允许废弃的管道在投掷点处进行缠绕，随后进行回收组件并将其转移至船自身。

Description

用于不使用专用船来回收挠性管道的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于不使用专用船来收集挠性管道的设备，该设备在石油勘探和生产领域中使用、主要在船、平台、钻塔和生产设施中使用，旨在使用较低花费的资源，并且该设备由于这些管道的非重复使用性而不致力于在处理期间不损坏这些挠性管道。

背景技术

通常，在海底挠性管道的投掷和收集中采用的海军资源非常昂贵并且具有低的可用性。无论是对于将被重复使用的管道还是对于将被丢弃的管道，常见资源(1)是PLSV(管道管线供应船)、一种高度需求的资源，其可以仅专用于增加价值的针对性活动，比如管道安装或再布置。收集使用寿命受损的管道是在申请安装和操作许可证时向环境机构承付的承诺的一部分，这是为什么这些管道没有被简单地丢弃在原地的原因。由于处理废弃的待收集的管道的责任，或者因为对管道的结构的损坏，或者因为管道已经达到其操作使用寿命，或者因为管道不具有新项目所需的特性，因此出现使用成本低的资源的需要，而这些资源不承诺在处理期间不损坏这样的设备。

文件AU2014397727B2涉及一种用于对部署在海上平台与定位在该平台下方的海底结构之间的挠性管线进行安装和移除的方法，使得结构之间的相对运动断开联接。该方法包括从安装管道的平台自身进行支承的中间步骤，然后是投掷管道并且将管道互连在相应的海底设备中。该系统利用安装在平台和支承船上的绞盘，并且将管道储存在这个第二船上。此外，该文件描述了船和平台的相对运动，以使所提出的构型可行。尽管本发明也用于移除挠性管道，但是该文件涉及用于安装非常规构型的海底系统的替代性方法，但其使用的手段与所提出的发明所取代的手段相同。

文件PI 1003096-4A2涉及一种用于安装或移除海底设备和结构的浮动系统。在该文件的实施方式中的一个实施方式中，该文件建立为具有如驳船的浮动系统，该浮动系统具有倒U形船体点，在安装和移除操作两者中，一个或更多个海底结构或设备在该浮动系统上被支承和运输。在另一实施方式中，可以使用两个服务船，这两个服务船设计并构建成与由可移除结构相互连接的组件或接头一起工作，从而导致除了优化船上船员之外，浮动式独特系统具有双倍承载能力并且具有更大的空间可用性，以用于大型海底设备的运输操作或回收操作。除了优化船上船员之外，这种系统还可以具有带有钻床转塔的可移除结构，并且执行井开始操作。该文件中公开的目的中的一个目的是开发具有高的操作灵活性的低成本浮动系统和船，使得该浮动系统和船可以在长期合同和机会合同两者中进行分配，具有在海底设备中执行各种安装和干预操作的能力。开发浮动系统、船以及安装或回收方法的新构思也是该文件的目的，这些构思免除了专用于货物投掷操作的钻塔或大型船的使用，对不同类型的操作更灵活并且具有较低的成本，是开发深水油田的基础。尽管该文件涉及用于将设备从海上移除的系统，但是没有提及用于缠绕管道以及储存在船上的盘管和卷轴的使用，也没有提及收集管道的操作。

文件WO2012056132A1涉及一种用于对放置在浮动支承件上以用于在海上安装的挠性管线比如管道、控制脐带缆或电缆进行装载、运输和安装的设备。更具体地，该文件的目的是提供一种用于对铺设在船上的挠性管道进行储存和处理的装置，该装置使得可以在海上进行所述较长挠性管道的铺设操作，并且这是更容易和更快的；并且更具体地，该装置使得可以在管道铺设操作完成之后更容易且更快地清理船甲板，并且在必要时重新安装该装置以尽可能容易且快速并且使用相对较小的处理器件来进行新的管道铺设，在必要时允许进行现场处理来进行新的管道铺设。尽管还公开了执行挠性管道的收集和缠绕的设备，但是没有提及对投掷在海床上并连接至待收集的部分的专用盘管的开发，仍然涉及人们寻求提供替代方案的常用技术。

本发明涉及一种用于在不使用专用船的情况下收集挠性管道的设备，该设备不同于由现有技术的文件所公开的设备。

发明内容

本发明涉及一种用于不使用专用船来收集挠性管道的设备，该设备使用成本低的资源，并且不致力于在处理期间不损坏这样的设备，因为该设备适用于使用寿命结束时或已经损坏的管道。这些类型的管道对于一些石油行业经营者来说是主要责任。在油田退场阶段或甚至在没有使用前景的收集管道阶段将使用的技术使用具有最小的适应性的船，这些穿船依赖于在与常规船中使用的轮相比时直径小得多的收集轮/投掷轮的存在，这些船在甲板上还具有用于定位液压启动的竖向卷轴的空间。

这样的收集可以从船甲板直接进行，或者替代性地，通过使用将投掷在海床上并连接至待收集的部分的端部的专用盘管来进行。

本发明的目的

本发明旨在使用成本低的资源来收集将被丢弃的海底挠性管道。

本发明旨在使用不致力于在挠性管道处理期间不损坏挠性管道的资源。

本发明旨在允许PLSV(管道管线供应船)用于其他更有针对性的活动中，因为PLSV是高度需求且成本高的资源，并且比正在讨论的操作所需的资源更加复杂。

本发明的另一目的是减少收集每公里没有重复使用前景的挠性管道的操作成本。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明，以示意性方式且不限制本发明范围的附图代表本发明的示例。在附图中，存在：

-图1图示了与常规船(a)相比具有简化的收集系统的船(b)；

-图2详述了通常用于投掷和收集管道的甚至更复杂的构型；

-图3示出了在投掷和收集挠性管道中使用的典型张紧器；

-图4图示了用于储存、运输和处理挠性管道的常规盘管；

-图5详述了由本发明提出的用于收集海床上的挠性管道的设备；

-图6详述了将在海底和陆上通道两者中使用的设备的辅助缠绕系统；

-图7详述了用于使图6所示的项目适用于不同管道直径的附属件；

-图8示出了安装有牵引头的典型挠性管道连接器。

-图9示出了将在收集在其端部中的一个端部已经切割并且在其另一端部处不存在连接器中的一个连接器的管道的情况下使用的止挡套环。

具体实施方式

首先，要强调的是，以下描述将从本发明的优选实施方式开始。然而，如对于任何本领域技术人员来说将明显的是，本发明不限于这些特定的实施方式，而是由权利要求限定的范围。

支承船(2)具有容纳竖向盘管(40)的足够的甲板空间，盘管(40)与这个船(2)纵向对准以允许投掷位于该盘管中的线缆、附属件，当在船上使用时，盘管(40)借助于由船自身获得的、优选地或者由专用船获得的ROV(远程操作海底运载工具)连接至牵引头(72)(用于连接至待收集的管道的附属件)，并且通过收集轮(61)来拉动，直到收集的端部到达竖向盘管(40)处；存在该端部到开始收集管道(7)的竖向盘管(40)的连接。由于在收集中观察到的负载，盘管(40)将与支承船(2)的甲板牢固地相互连接。通过马达(4)和可能的齿轮箱进行的液压驱动将能够拉动待收集的管道(7)，直到竖向盘管(40)或一组类似的盘管被装载。

速度控制以与常规方式类似的方式进行，但是不需要使用常规船(PLSV)(1)的典型设备、即张紧器(或“轨道”)(5)或旨在确保管道(6、62)在处理期间的完整性的其他结构或设备。在这些设备中，还观察到甚至更复杂的结构，这些结构不限于简单的投掷轮，而是设置有具有固定张紧器(51)的投掷带轮(62)的倾斜结构(63)。

期望使甲板的容量和布置容纳多于一个的竖向盘管(40)，使得自主性增加，从而减少卸载材料的航行时间。竖向盘管(40)可以被从陆地装在到支承船(2)的甲板上或甚至还可以被从支承船(2)的甲板上卸载至陆地。

由于观察到的低负载，因此除了在海平面(8)上方完全以紧急的方式进行之外，这种构型对于在浅水中收集管道是优选的。

替代性地，由于管道的重量和支承船(2)的简单性，无论是在浅水还是在深水中，该支承船(2)都可以将专用收集盘管(9)投掷在搁置于海床上的管道(7)上、靠近管道(7)的端部中的一个端部。管道(7)将借助于存在于专用收集盘管(9)中的线缆并且借助于ROV连接至专用收集盘管(9)的结构，ROV导引管道(7)穿过辅助缠绕机构(13)，该辅助缠绕机构用作导引件并且借助于轴(14)允许管道的适当对准并且因此允许管道的缠绕，从而充分利用了专用收集盘管(9)的缠绕能力。专用收集盘管(9)必须具有嵌置在通常在常规储存盘管(3)中观察到的圆形加强结构(10)中的径向杆(11)。

辅助缠绕机构(13)具有带有腔的孔(17)，孔与横向杆(14)一起工作，从而通过盘管(9)每转一完整圈，辅助缠绕机构(13)侧向移动相当于管道(7)的一个直径，使得在盘管的下一圈时，管道卷绕在上一圈上的侧向位置中。

辅助缠绕机构(13)必须具有包围管道(7)的分离部件(18)，从而将管道(7)的路径与适当缠绕所需的路径对准。这些分离部件(18)必须具有由ROV操作的设施，以用于打开(181)和关闭以及通过闩锁(20)锁定，闩锁将使分离部件(18)的各部分保持在一起。

如果必需使辅助缠绕机构(13)适用于不同的直径，可以通过紧固件(33)将插入件(31、32)安装在腔(19)中。腔(19)的直径必须与管道(7)的在35cm的范围中的最大外径兼容。每个插入件(31、32)必须满足外径的范围，该范围允许管道(7)穿过该插入件以及在收集完成时固定端部连接器(71)。最小预期直径在10cm的范围中。

径向杆(11)必须具有弹簧加载或液压致动的伸缩构型，使得径向杆在专用收集盘管(9)被所收集的管道填充时可以延伸。之所以不使用经改装的常规盘管(3)、即圆形加强结构(10)承担了由这种盘管的有用容积所包括的整个径向延伸部，是因为该常规盘管将具有很高的卡住、卡在海床上的可能性。加强圆形结构还用作径向杆(11)的导引件。这种径向杆(11)用作止挡件，以在收集期间和收集之后稳定管道(7)的定位。管道将沉积在其上的专用收集盘管(9)的表面的曲率可以比在常规结构中观察到的曲率大得多，也就是说，虽然常规盘管(3)的内径约为2米至3米，使得管道在被盘绕时不被损坏，但是本发明的专用收集盘管(9)可以具有大约1米的内径，因为不存在不损坏待收集的管道(7)的要求。这也增加了盘管的承载能力。

为了收集管道(7)，位于专用收集盘管(9)中的液压马达(4)通过由将允许流体在两个方向(表面/马达和马达/表面)上循环的液压软管构成的脐带缆供电，从而驱动专用收集盘管(9)运动并保持管道被拉动，以用于该管道的适当缠绕和收集。液压马达(4)可以具有用于更好地进行速度控制的一组阀，并且有助于对可以在专用收集盘管(9)中使用的其他液压部件、比方说例如径向杆(11)进行布设。

横向杆(14)的旋转通过同步带与专用收集盘管(9)的轴的旋转联接，从而允许根据待收集管道的直径和使辅助缠绕机构(13)平移的步骤来构造横向杆(14)的旋转。在横向杆(14)中可以采用不同构型的凹槽，以便适应待收集的管道(7)的不同外径范围。绝大多数待收集的管道的直径在4英寸至6英寸(10.16cm至15.24cm)的范围中，从而需要减少横向杆(14)的构型的数目。

离合器系统是期望的，该离合器系统将允许盘管(9)的内部部分相对于径向杆(11)进行相对运动，以保持将管道(7)张紧。

在液压致动径向杆(11)的情况下，有必要在脐带缆中提供更多数目的液压软管，或者在包括马达(4)的块中设置一组液压方向阀，在这种情况下，除了液压马达外，还将包括液压回路，以用于致动马达自身以及将作用在杆(11)上的气缸。

为了校正盘管的位置以依循管道(7)的路径，来自船(2)的钢线缆将被连接至孔眼(16)。这样的孔眼附接至纵向杆(12)和轮(15)的轴，这些部件有助于专用收集盘管(9)在海床上移位。由于需要在大深度下操作，因此轮(15)包括金属结构和实心轮胎。这样的轮胎足够宽以将施加在海床上的压力分散，使得轮胎不会被卡住，从而不会使轮胎的整体移位和操作变得困难。

在线缆的帮助下，ROV将牵引头(72)锁定在专用收集盘管(9)中，或者在没有牵引头的情况下，ROV将第一端部的连接器(71)锁定在专用收集盘管(9)中，以通过液压马达(4)的驱动来启动缠绕。管道(7)必须容纳在辅助缠绕机构(13)内部，辅助缠绕机构将在ROV的帮助下围绕管道(7)组装。在该组装之后，船(2)在专用收集盘管(9)的移位方向上提供帮助。在到达第二端部处的连接器(71)时，如果存在第二连接部分，则分离部件(18)将通过使锁定件(20)解锁而被打开，并且稍后，分离部件(18)闭合以继续收集管道(7)直到管道(7)被全部收集。在管道(7)被收集之后，将保持管道(7)张紧，其中，端部连接器(71)被迫压抵靠腔(19)或腔(19)的插入件(31、32)中的一个插入件。

为了使得能够锁定在第二端部处不包括端部连接器(71)的管道，这在经受切割的管道中很常见，有必要通过ROV安装止挡套环(50)。

在收集结束时，端部连接器(71)相对于管道(7)的第二端部或止挡套环(50)被固定至分离部件(18)，从而借助于吊架或A型框架防止管道在转移至船的期间展开。专用收集盘管(9)被拉到船(2)的甲板，通过一组孔眼(16和161)悬挂，并且管道(7)可以被转移至常规盘管(3)，以用于重复使用专用收集盘管(9)。对于这样的悬挂，必须使用所有的孔眼(16和161)，即包括孔眼(16)的两个点和包括孔眼(161)的两个点。

专用收集盘管(9)的容量与安装在海军资源中的设备的负载能力有关。如果存在连接在一起的两个或更多个部分，则设备必须能够收集到穿过用作管道(7)的导引件的辅助缠绕机构(13)的最后部分的第二连接器。收集方法可以提供成用于将专用收集盘管(9)卸载到船自身上或用于重复使用盘管的辅助船中。用于致动专用收集盘管(9)的附属件的装置必须通过ROV易于操作。

为了正确地使用设备，建议按照以下步骤的顺序使用操作：

-借助于ROV将端部连接器(71)的牵引头(72)与专用收集盘管(9)相互连接；

-将管道(7)的管状本体容纳在辅助缠绕机构(13)的内部，该辅助缠绕机构借助于ROV围绕管道(7)进行组装；

-利用船(2)沿管道(7)的收集方向拉动专用收集盘管(9)；

-当船移动时，使专用收集盘管(9)旋转来收集管道(7)，其中，杆(11)卡在沙子中，其中，专用收集盘管(9)通过马达(4)的液压驱动来收集管道，直到盘管被充分装载。

替代性地，辅助缠绕机构(13)将被解除装备并重新装备，直到管道(7)由于如果有不同部分的话、将所述不同部分互相连接的连接器通过而结束收集。

Claims (17)

1.一种用于不使用专用船来收集挠性管道的设备，其特征在于，所述设备包括：至少一个支承船(2)，所述至少一个支承船(2)具有至少一个竖向盘管(40)，所述竖向盘管(40)与所述支承船的甲板相互连接并且与所述支承船的甲板纵向对准；远程操作海底运载工具以及用于控制所述远程操作海底运载工具的装置；以及直径减小的收集轮(61)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述竖向盘管(40)通过马达(4)的液压驱动来收集挠性管道(7)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述马达(4)的液压驱动期间，速度控制消除了对“轨道”(5)或旨在保证所述管道(7)在处理期间的完整性的其他结构或设备的使用。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，可选地，所述支承船(2)具有容纳多于一个盘管(40)的容量和甲板布置。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，替代性地，所述支承船(2)将专用收集盘管(9)投掷在搁置于海床上的管道的端部中的一个端部附近。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述专用收集盘管(9)包括圆形加强结构(10)、没有圆形加强件的径向杆(11)。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述专用收集盘管(9)具有比常规盘管小的内径。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述径向杆(11)允许对所述专用收集盘管(9)的纵向杆(12)进行牵引，从而迫使所述纵向杆(12)旋转以改变方向，进而依循待收集的所述管道(7)的路线。

9.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述径向杆(11)允许在收集期间和收集之后稳定所述管道(7)的定位。

10.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述专用收集盘管(9)具有：辅助缠绕机构(13)，所述辅助缠绕机构(13)联接成确保所述管道(7)在所述专用收集盘管(9)上的适当定位和缠绕；包括孔眼(16)和(161)的支承系统和系泊点、以及包括马达(4)以允许所述管道(7)在所述专用收集盘管(9)中缠绕的船上液压系统。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述液压马达(4)替代性地具有用以对径向杆(11)的使用进行辅助的一组阀。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述设备使用同步带，所述同步带将所述专用收集盘管(9)的轴与横向杆(14)连结。

13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述横向杆(14)具有不同的凹槽，以能够使所述辅助缠绕机构(13)根据待收集的所述管道(7)的外径来平移。

14.一种用于使用如权利要求1中限定的专用收集盘管(9)而不使用专用船来收集挠性管道的方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：

-借助于远程操作海底运载工具将端部连接器(71)的牵引头(72)与所述专用收集盘管(9)相互连接；

-将一部分容纳在辅助缠绕机构(13)的内部，所述辅助缠绕机构(13)将借助于所述远程操作海底运载工具(ROV)围绕管道(7)进行组装；

-利用船(2)沿所述管道(7)的收集方向拉动所述专用收集盘管(9)；

-当所述船移动时，使所述专用收集盘管(9)旋转以收集所述管道(7)，其中，杆(11)卡在沙子中；

-替代性地，所述辅助缠绕机构(13)将被解除装备并重新装备直到所述管道(7)由于如果存在不同部分的话、将所述不同部分互相连接的连接器的通过而被收集。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述专用收集盘管(9)通过所述马达(4)的液压驱动来收集所述管道(7)，直到所述专用收集盘管(9)被充分装载。

16.根据权利要求15所述的用于不使用专用船来收集挠性管道的方法，其特征在于，所述远程操作海底运载工具有助于连接用于收集所述管道(7)的线缆。

17.根据权利要求14所述的用于不使用专用船来收集挠性管道的方法，其特征在于，在收集结束时，所述端部连接器(71)或止挡套环(50)被固定，并且所述专用收集盘管(9)通过孔眼(16)和(161)被拉到所述船(2)的甲板上。