CN117146058A - 一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于S‑Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，包括浮子段、卡子和两个保护罩，浮子段包含有多个并排设置的浮子本体，每个浮子本体为两个铰接在一起的半圆形壳体，浮子本体呈偏心的筒状，卡子呈环状且嵌在浮子本体的内部，两个保护罩整体呈筒状且安装在浮子段的两端，每个保护罩可开合并且包括有过渡部和连接部，过渡部呈空心的圆台状，连接部与过渡部同心且呈空心圆柱状，连接部的外径与浮子本体底部的外径相同，保护罩的过渡部、连接部和浮子段的侧面具有对称的贯穿整个浮子段系统的沿立管轴向的截切面，深水立管经卡子卡紧在浮子本体内，当安装时，带有浮子段系统的深水立管水平放置在S‑Lay铺管船的滚轮。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统。
背景技术
目前，随着海洋石油技术的不断发展，海洋石油开采从深水逐渐迈向超深水，深水及超深水浮动式生产平台成为了关键的海上设备，与其相匹配的深水立管的安装也成为了迫切需要攻关的技术。超深水环境下的浮式生产平台尤其是转塔系泊浮式生产储存和卸载(FPSO)系统或半潜式平台，其船体运动包括升沉等幅值更大，标准构型的钢悬链线立管(SCR)底部极易发生屈曲，疲劳损伤更大，寿命更短。同时由于水深更深及压力更高，需要更长的悬挂长度及更厚的管壁，导致对浮式平台的负载大大增加。标准构型的SCR的设计在超深水应用中面临诸多挑战。在众多深水立管当中，缓波形钢质悬链线立管(Steel Lazy-Wave Riser,SLWR)近十年来正受到越来越多的关注，是深水立管较为常用的形式之一，近年来已被数个超深水油田开发项目采用。这种立管形式的特点是拥有数百米长的浮子段，浮子段区域能有效隔离着泥点(TDP)与悬挂点动力响应，缓解浮式平台运动对立管TDP的耦合作用，从而提高立管浮子段区域的疲劳寿命，还能有效降低深水立管的顶端张力。
由于在线结构物“浮子”的存在，这种形式的立管比较适宜以Reel-Lay或者J-Lay的工艺进行安装，国际上多数已安装服役的SLWR也都使用这两种工艺。然而在国内，目前这两种技术尚未成熟，海管和立管相关的设计、施工和安装技术仍以S-Lay工艺为主。在这一背景下，本发明主要针对S-Lay安装工艺，设计一套比较适合S-Lay安装的浮子段构型。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，能基于S-Lay铺管船进行安装，实现深水立管的快捷、安全的安装。
一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，包括浮子段、卡子和两个保护罩，所述浮子段包含有多个并排设置的浮子本体，每个所述浮子本体为两个铰接在一起的半圆形壳体，所述浮子本体呈偏心的筒状，所述卡子呈环状且嵌在所述浮子本体的内部，两个所述保护罩整体呈筒状且安装在所述浮子段的两端，每个所述保护罩可开合并且包括有过渡部和连接部，所述过渡部呈空心的圆台状，所述连接部与所述过渡部同心且呈空心圆柱状，所述连接部的外径与所述浮子本体底部的外径相同，所述保护罩的过渡部、连接部和所述浮子段的侧面具有对称的贯穿整个浮子段系统的沿立管轴向的截切面，深水立管经所述卡子卡紧在所述浮子本体内，当安装时，带有浮子段系统的深水立管水平放置在S-Lay铺管船的滚轮上，并且浮子段系统的所述截切面与滚轮相接触。
进一步，所述保护罩的内径与深水立管的管径相同且所述保护罩的内壁上贴附有摩擦垫片。
进一步，所述保护罩的过渡部长度大于等于1.8m，小于等于S-Lay铺管船三个滚轮间距的长度。
进一步，所述保护罩在海水中浮力与自身重力相等。
进一步，所述浮子段的长度为1.5-2.5m。
进一步，所述浮子段与所述保护罩间并排设置。
进一步，所述保护罩两侧通过螺栓连接。
进一步，所述浮子本体的开口向下，所述浮子本体上设置有吊点。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，包括浮子段、卡子和两个保护罩，浮子段包含有多个并排设置的浮子本体，每个浮子本体为两个铰接在一起的半圆形壳体，浮子本体呈偏心的筒状，卡子呈环状且嵌在浮子本体的内部，两个保护罩整体呈筒状且安装在浮子段的两端，每个保护罩可开合并且包括有过渡部和连接部，过渡部呈空心的圆台状，连接部与过渡部同心且呈空心圆柱状，连接部的外径与浮子本体底部的外径相同，保护罩的过渡部、连接部和浮子段的侧面具有对称的贯穿整个浮子段系统的沿立管轴向的截切面，深水立管经卡子卡紧在浮子本体内，当安装时，带有浮子段系统的深水立管水平放置在S-Lay铺管船的滚轮上，并且浮子段系统的截切面与滚轮相接触，能实现深水立管基于S-Lay铺管船的安装。
附图说明
图1是本发明一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统的整体外观主视图；
图2是本发明一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统的三维示意图；
图3是本发明一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统的浮子段的截面示意图；
图4是本发明一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统的浮子本体的俯视示意图；
图5是本发明一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统的保护罩的侧视图；
图6是本发明一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统的保护罩打开状态的截面视图；
图中，1-保护罩、1A-连接部；1B-过渡部；2.卡子；3.深水立管、4.浮子本体、5.浮子段、6.螺旋列板涡激振动抑制装置；7-滚轮；8-铰链、9-打包带、10-扎带槽、11-吊点、12-截切面、13-螺栓与螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
根据本发明的实施例一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，如图1～图6所示，包括浮子段5、卡子2和两个保护罩1，浮子段5包含有多个并排设置的浮子本体4，每个浮子本体4为两个铰接在一起的半圆形壳体，浮子本体4呈偏心的筒状，卡子2呈环状且嵌在浮子本体4的内部，两个保护罩1整体呈筒状且安装在浮子段5的两端(图1和图2中为明显示意，将保护罩1与浮子段5间隔一段距离)，每个保护罩1可开合并且包括有过渡部1B和连接部1A，过渡部1B呈空心的圆台状，连接部1A与过渡部1B同心且呈空心圆柱状，连接部1A的外径与浮子本体4底部的外径相同，保护罩1的过渡部1B、连接部1A和浮子段5的侧面具有对称的贯穿整个浮子段5系统的沿立管轴向的截切面，深水立管3经卡子2卡紧在浮子本体4内，当安装时，带有浮子段5系统的深水立管3水平放置在S-Lay铺管船的滚轮7上，并且浮子段5系统的截切面12与滚轮7相接触。设置保护罩1，可以增强浮子段5通过S-Lay铺管船的滚轮7的通过性，同时浮子段5系统的截切面与滚轮7相接触，浮子段5系统与滚轮7接触为面接触，减少了滚轮7对浮子系统的压力，连续的浮子段5可以有效避免S-LAY工艺铺设立管时浮子段5过滚轮7时浮子本体4卡住滚轮7和其他结构物的风险。在使用时，先将卡子2卡在立管上，再将包含有卡子2的深水立管3置入浮子本体4内，合拢浮子本体4。
根据本发明的实施例一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，如图1～图6所示，保护罩1的内径与深水立管3的管径相同且保护罩1的内壁上贴附有摩擦垫片，设置摩擦垫片可以增加保护罩1与深水立管3的摩擦力，在锁紧保护罩1后，可以避免保护罩1发生滑移。保护罩1的过渡部1B长度大于等于1.8m，小于等于S-Lay铺管船三个滚轮7间距的长度。保护罩1的过渡部1B大于等于1.8m增加了保护罩1的通过性，同时保护罩1的过渡部1B少于等于三个滚轮7间距的长度，避免保护罩1过长，导致立管的灵活性变差。保护罩1在海水中浮力与自身重力相等，从而避免这一部件对浮子段5添加额外的负重。
根据本发明的实施例一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，如图1～图6所示，浮子段5的长度为1.5-2.5m，在实际应用中我们在浮子段5的外表面安装螺旋列板涡激振动抑制装置6，我们在浮子段5的外表面上固定浮子段5与保护罩1间并排设置。保护罩1两侧使用螺栓和螺母13连接。浮子本体4的开口向下，浮子本体4上设置有吊点11，当辅助吊机将浮子段5吊起来时浮子段5处于水平方向，浮子开口向下，正好可以卡在管道上，安装方便。另外，为了确保浮子段5的安装牢靠性，我们在浮子本体4上开设置扎带槽10，当浮子本体4合拢后，我们可以使用打包带9对浮子本体4进行捆缚。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，包括浮子段、卡子和两个保护罩，所述浮子段包含有多个并排设置的浮子本体，每个所述浮子本体为两个铰接在一起的半圆形壳体，所述浮子本体呈偏心的筒状，所述卡子呈环状且嵌在所述浮子本体的内部，两个所述保护罩整体呈筒状且安装在所述浮子段的两端，每个所述保护罩可开合并且包括有过渡部和连接部，所述过渡部呈空心的圆台状，所述连接部与所述过渡部同心且呈空心圆柱状，所述连接部的外径与所述浮子本体底部的外径相同，所述保护罩的过渡部、连接部和所述浮子段的侧面具有对称的贯穿整个浮子段系统的沿立管轴向的截切面，深水立管经所述卡子卡紧在所述浮子本体内，当安装时，带有浮子段系统的深水立管水平放置在S-Lay铺管船的滚轮上，并且浮子段系统的所述截切面与滚轮相接触。
2.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述保护罩的内径与深水立管的管径相同且所述保护罩的内壁上贴附有摩擦垫片。
3.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述保护罩的过渡部长度大于等于1.8米，小于等于S-Lay铺管船三个滚轮间距的长度。
4.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述保护罩在海水中浮力与自身重力相等。
5.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述浮子段的长度为1.5-2.5m。
6.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述浮子段与所述保护罩间并排设置。
7.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述保护罩两侧通过螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于S-Lay安装工艺的深水立管的浮子段系统，其特征在于，所述浮子本体的开口向下，所述浮子本体上设置有吊点。
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