CN206257399U - 一种立管连接装置和新式钢悬链线立管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种立管连接装置和新式钢悬链线立管，涉及深水开发工程技术领域。该立管连接装置包括牵引绳和挠性软管；所述牵引绳的上端设置在海面浮式平台上，下端用于悬吊立管本体；所述挠性软管分别连通立管本体的上端口和海面浮式平台上的设施。新式钢悬链线立管包括立管本体与立管连接装置，所述立管本体的上端口悬吊于所述牵引绳的下端，并与所述挠性软管的下端口连通。本实用新型的立管连接装置和新式钢悬链线立管，采用挠性软管将立管本体的上端口与海面平台设施直接连通，并通过牵引绳悬吊立管本体，便于安装、立管悬挂点布置灵活；解决了传统钢悬链线立管存在的柔性接头耐用性差和钛应力接头造价高昂等问题。

Description

一种立管连接装置和新式钢悬链线立管

技术领域

本实用新型涉及深水开发工程技术领域，尤其涉及一种立管连接装置和新式钢悬链线立管。

背景技术

海上油气田开发通常包括水下生产系统、生产管线/外输管线/立管系统、固定/浮式结构和上部处理系统4个系统。其中，立管系统是连接水下部分和水面部分的通道，是海上油气田开发的重要组成部分，尤其在深水开发中起着关键作用。

近年来，深水开发中的油气勘探和开发活动大大增加，海洋工业的工作环境也朝向越来越深的海域。随着水深的不断增加，深水开发工程技术对立管系统也提出了更高的要求。

目前，钢悬链线立管(Steel Catenary Riser，英文缩写为SCR)是深水石油、天然气生产和运输的一种低成本、高收益的解决方案。图1为现有技术的钢悬链线立管与海面浮式平台的连接示意图，如图1所示，钢悬链线立管3通过具有高弹性材料的柔性接头4，或者由钛金属制成的锥形应力接头(未标注)连接到海面的海面浮式平台1，再通过盘绕钢管5实现流体与海面浮式平台1上设施的连通。使用柔性接头4的目的是为了增加连接部位的柔软性，以减少钢悬链线立管3管壁的应力，且柔性接头4成本较为低廉；而钛应力接头被用来代替钢管，是利用其高屈服强度、优异的材料弹性和抗弯矩性能，以满足海面浮式平台1的要求。然而，上述两种接头和立管连接方式均具有不同程度的缺陷：

1、柔性接头4中的弹性材料的耐久性问题。自从2004年以来，安装在墨西哥湾张力腿平台(TLP)的柔性接头4已经连续发生多起由于柔性接头4中弹性材料疲劳失效而导致的油气泄漏事件。

2、钛应力接头在耐久性方面优于柔性接头4，但其缺点是价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种立管连接装置和新式钢悬链线立管，以解决现有技术中钢悬链线立管存在的耐用性差或造价高昂的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种立管连接装置，包括牵引绳和挠性软管；所述牵引绳的上端设置在海面浮式平台上，下端用于悬吊立管本体；所述挠性软管分别连通立管本体的上端口和海面浮式平台上的设施。

进一步，还包括固定接头，所述挠性软管通过所述固定接头与立管本体密封连通。该技术方案的技术效果在于：固定接头用于连接挠性软管和下侧的立管本体，加强两者的安装稳定性；另外，在平台和海水波浪持续运动的作业环境中，固定接头更有利于实现挠性软管和立管本体的密封连通。

进一步，所述固定接头两端分别设置有弯曲加强管。该技术方案的技术效果在于：在固定接头的上下两端安装弯曲加强管，能够保护固定接头附近的挠性软管、立管本体免于承受过高的弯曲载荷，大大延长两个管路的使用寿命。

进一步，所述牵引绳的下端通过所述固定接头悬吊立管本体。该技术方案的技术效果在于：固定接头也能够增强牵引绳悬吊立管本体的连接稳定性。

进一步，还包括导缆孔；所述导缆孔安装于海面浮式平台，所述牵引绳的上端穿过所述导缆孔固定安装。该技术方案的技术效果在于：当牵引绳被拉上来、放下去时，或者由于平台运动和波浪运动发生摆动时，牵引绳与导缆孔难免产生摩擦，而导缆孔光滑的内孔曲面能够较好地减少牵引绳的磨损。

进一步，还包括卸扣和孔眼板；所述卸扣设置在所述牵引绳的上端，所述孔眼板安装于海面浮式平台。该技术方案的技术效果在于：孔眼板上设置有多个孔眼，将牵引绳上端的卸扣扣接在不同的孔眼内，可使立管本体悬吊在不同的高度位置。

进一步，所述牵引绳为钢链；或者，所述牵引绳包括合成纤维、钢丝绳，所述合成纤维绕制于所述钢丝绳的外侧。该技术方案的技术效果在于：钢链由环环相扣的钢环依次连接而成，一方面能够为立管本体提供足够的悬吊拉力，另一方面由于钢环具有通孔，不容易受到海水水平推力影响而出现太大的摆动。而将牵引绳设计为内外结构，内腔为钢丝绳而外部由合成纤维包裹，可避免牵引绳磨损生锈的缺点。同时，合成纤维的外层既提供了保护作用，也能够大大减少牵引绳的扭矩。

进一步，还包括滑轮；所述滑轮设置于海面浮式平台，所述牵引绳的上端绕过所述滑轮安装在海面浮式平台上。该技术方案的技术效果在于：滑轮改变了提升牵引绳的方向，可更加灵活地布置海面浮式平台的设施；而采用滑轮组还利于减少受力、提高效率。

进一步，所述挠性软管内壁设置有螺旋弹簧。该技术方案的技术效果在于：挠性软管将海面浮式平台的设施与立管本体连通，流体通过挠性软管输送。在挠性软管的内壁设置螺旋弹簧，不仅加强了挠性软管的疲劳强度，也增大了挠性软管管内的可承受压强。

本实用新型还提供的一种新式钢悬链线立管，包括立管本体，还包括上述立管连接装置；所述立管本体的下端口连接海底的井口，所述立管本体的上端口悬吊于所述牵引绳下端，并与所述挠性软管的下端口密封连通。

本实用新型的有益效果是：

1、避免使用柔性接头将立管本体连接到海面浮式平台，提高了连接组件的疲劳强度，延长连接组件的使用寿命。

2、避免使用钛应力接头将立管本体连接到海面浮式平台，降低了生产设备的材料和制作成本。

3、使用挠性软管直接连通立管本体上端与海面浮式平台的设施，在设计安装上更加简洁灵活。

4、使用挠性软管代替盘绕钢管，减小了设备的安装空间、避免盘绕钢管的残余弯矩传递到海面浮式平台的设施。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的钢悬链线立管与海面浮式平台的连接示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的立管连接装置的结构示意图；

图3为图2中K处的局部放大图；

图4为本实用新型实施例二提供的立管连接装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的立管连接装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例四提供的立管连接装置的结构示意图；

图7为图6中L处的局部放大图；

图8为本实用新型提供的立管连接装置的挠性软管的结构示意图。

附图标记：

1-海面浮式平台； 2-海底； 3-钢悬链线立管；

4-柔性接头； 5-盘绕钢管； 6-牵引绳；

7-挠性软管； 8-立管本体； 9-固定接头；

10-弯曲加强管； 11-导缆孔； 12-卸扣；

13-孔眼板； 14-合成纤维； 15-钢丝绳；

16-滑轮； 17-螺旋弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：

本实施例提供了一种立管连接装置，其中：图2为本实用新型实施例一提供的立管连接装置的结构示意图。如图2所示，立管连接装置的主要结构包括牵引绳6和挠性软管7。其中，牵引绳6的上端设置在海面浮式平台1上，下端用于悬吊立管本体8，而挠性软管7分别连通立管本体8的上端口和海面浮式平台1上的设施。

在现有技术中，钢悬链线立管(SCR)是深水石油、天然气生产和运输的一种低成本、高收益的解决方案。图1为现有技术的钢悬链线立管与海面浮式平台的连接示意图，如图1所示，钢悬链线立管3通过具有高弹性材料的柔性接头4，或者由钛金属制成的锥形应力接头(未标注)连接到海面的海面浮式平台1，再通过盘绕钢管5实现流体与海面浮式平台1上设施的连通。使用柔性接头4的目的是为了增加连接部位的柔软性，以减少钢悬链线立管3管壁的应力，且柔性接头4成本较为低廉；而钛应力接头被用来代替钢管，是利用其高屈服强度、优异的材料弹性和抗弯矩性能，以满足海面浮式平台1的要求。然而，上述两种接头和立管连接方式均具有不同程度的缺陷：1、柔性接头4中的弹性材料的耐久性问题。自从2004年以来，安装在墨西哥湾张力腿平台(TLP)的柔性接头4已经连续发生多起由于柔性接头4中弹性材料疲劳失效而导致的油气泄漏事件。2、钛应力接头在耐久性方面优于柔性接头4，但其缺点是价格昂贵。

本实施例的立管连接装置，能够较好地解决上述问题：采用挠性软管7将立管本体8的上端口与海面平台设施直接连通，并通过牵引绳6悬吊立管本体8，避免使用柔性接头4将立管本体8连接到海面浮式平台1，提高了连接组件的疲劳强度，延长连接组件的使用寿命；同时也避免使用钛应力接头将立管本体8连接到海面浮式平台1，降低了生产设备的材料和制作成本。并且，在设计安装上更加简洁灵活，还减小了设备的安装空间、避免盘绕钢管5的残余弯矩传递到海面浮式平台1的设施。

图3为图2中K处的局部放大图。在本实施例的可选方案中，如图3所示，进一步地，立管连接装置还包括固定接头9，挠性软管7能够通过固定接头9与立管本体8实现密封连通。其中，挠性软管7还可以设计为与立管本体8胶粘或者卡接。在本实施例中，固定接头9连接挠性软管7和下侧的立管本体8，提高了两者的安装稳定性；另外，在平台和海水波浪持续运动的作业环境中，固定接头9更有利于实现挠性软管7和立管本体8的密封连通。

在本实施例的可选方案中，如图3所示，进一步地，固定接头9的上下两端分别设置有弯曲加强管10，用于保护固定接头9附近的挠性软管7、立管本体8免于承受过高的弯曲载荷，大大延长两个管路的使用寿命。

在本实施例的可选方案中，如图3所示，牵引绳6的下端通过固定接头9悬吊立管本体。提高了牵引绳6悬吊立管本体8的连接稳定性。

实施例二：

图4为本实用新型实施例二提供的立管连接装置的结构示意图。如图4所示，立管连接装置的主要结构包括牵引绳6和挠性软管7。牵引绳6的上端设置在海面浮式平台1上，下端用于悬吊立管本体8，而挠性软管7分别连通立管本体8的上端口和海面浮式平台1上的设施。进一步地，还包括导缆孔11。其中，导缆孔11安装于海面浮式平台1，牵引绳6的上端穿过导缆孔11固定安装。在本实施例中，当牵引绳6被拉上来、放下去时，或者由于平台运动和波浪运动发生摆动时，牵引绳6与导缆孔11难免产生摩擦，而导缆孔11光滑的内孔曲面能够较好地减少牵引绳6的磨损。

实施例三：

图5为本实用新型实施例三提供的立管连接装置的结构示意图。如图5所示，立管连接装置的主要结构包括牵引绳6和挠性软管7。牵引绳6的上端设置在海面浮式平台1上，下端用于悬吊立管本体8，而挠性软管7分别连通立管本体8的上端口和海面浮式平台1上的设施。进一步地，还设置有卸扣12和孔眼板13。其中，卸扣12设置在钢链的上端，孔眼板13安装于海面浮式平台1。由于孔眼板13上设置有多个孔眼，将钢链上端的卸扣12扣接在不同的孔眼内，可使立管本体8悬吊在不同的高度位置。

实施例四：

图6为本实用新型实施例四提供的立管连接装置的结构示意图，图7为图6中L处的局部放大图。如图6、7所示，立管连接装置的主要结构包括牵引绳6和挠性软管7。牵引绳6的上端设置在海面浮式平台1上，下端用于悬吊立管本体8，而挠性软管7分别连通立管本体8的上端口和海面浮式平台1上的设施。其中，牵引绳6可设计为钢链。由于钢链由环环相扣的钢环依次连接而成，一方面能够为立管本体8提供足够的悬吊拉力，另一方面由于钢环具有通孔，不容易受到海水水平推力影响而出现太大的摆动。

或者，牵引绳6包括合成纤维14、钢丝绳15，合成纤维14绕制于钢丝绳15的外侧。将牵引绳6设计为内外结构，内腔为钢丝绳15而外部由合成纤维14包裹，可避免牵引绳6磨损生锈的缺点。同时，合成纤维14的外层既提供了保护作用，也能够大大减少牵引绳6的扭矩。

在上述各实施例中，如图6所示，进一步地，立管连接装置还包括滑轮16，该滑轮16设置于海面浮式平台1，牵引绳6的上端绕过滑轮16安装在海面浮式平台1上。由于滑轮16能够改变牵引绳6提升的方向，可更加灵活地布置海面浮式平台1的设施；而采用滑轮16组还利于减少受力、提高效率。

图8为本实用新型提供的立管连接装置的挠性软管的结构示意图。在上述各实施例中，如图8所示，挠性软管7内壁设置有螺旋弹簧17。由于挠性软管7将海面浮式平台1的设施与立管本体8连通，流体通过挠性软管7进行上下输送。在挠性软管7的内壁设置螺旋弹簧17，不仅加强了挠性软管7的疲劳强度，也增大了挠性软管7管内的可承受压强。

本实用新型还提供一种新式钢悬链线立管，包括立管本体8，还包括上述的立管连接装置。该立管本体8的下端口连接海底2的井口，立管本体8的上端口悬吊于牵引绳6下端，并与挠性软管7的下端口密封连通。新式钢悬链线立管同样解决了传统钢悬链线立管3存在的柔性接头4耐用性差和钛应力接头造价高昂等问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种立管连接装置，其特征在于，包括牵引绳和挠性软管；

所述牵引绳的上端设置在海面浮式平台上，下端用于悬吊立管本体；

所述挠性软管分别连通立管本体的上端口和海面浮式平台上的设施。

2.根据权利要求1所述的立管连接装置，其特征在于，还包括固定接头，所述挠性软管通过所述固定接头与立管本体密封连通。

3.根据权利要求2所述的立管连接装置，其特征在于，所述固定接头两端分别设置有弯曲加强管。

4.根据权利要求2所述的立管连接装置，其特征在于，所述牵引绳的下端通过所述固定接头悬吊立管本体。

5.根据权利要求1～4任一项所述的立管连接装置，其特征在于，还包括导缆孔；所述导缆孔安装于海面浮式平台，所述牵引绳的上端穿过所述导缆孔固定安装。

6.根据权利要求1～4任一项所述的立管连接装置，其特征在于，还包括卸扣和孔眼板；所述卸扣设置在所述牵引绳的上端，所述孔眼板安装于海面浮式平台。

7.根据权利要求1～4任一项所述的立管连接装置，其特征在于，所述牵引绳为钢链；

或者，所述牵引绳包括合成纤维、钢丝绳，所述合成纤维绕制于所述钢丝绳的外侧。

8.根据权利要求1～4任一项所述的立管连接装置，其特征在于，还包括滑轮；所述滑轮设置于海面浮式平台，所述牵引绳的上端绕过所述滑轮安装在海面浮式平台上。

9.根据权利要求1～4任一项所述的立管连接装置，其特征在于，所述挠性软管内壁设置有螺旋弹簧。

10.一种新式钢悬链线立管，其特征在于，包括立管本体，还包括根据权利要求1～9任一项所述的立管连接装置；所述立管本体的下端口连接海底的井口，所述立管本体的上端口悬吊于所述牵引绳下端，并与所述挠性软管的下端口密封连通。