JP2023516544A - 海底ラインクランプ組立体 - Google Patents

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Abstract

海底ラインクランプ組立体(1)を提供する。海底ラインクランプ組立体(1)は、軸線を有する本体(10)と、クランプ部材(50)と、を有し、海底ライン(3)の周りにセグメント状に組み立てられ、海底アンカー(5)に繋留されている。クランプ部材(50)は、本体(10)内に移動可能に位置している。本体(10)の内表面とクランプ部材(50)の外表面は、相互に係合するように配列される歯(32、72)の一部として、それぞれのテーパ部分を有する。隣接する歯(32、72)は、軸線平行部分によって分離されてもよい。海底ライン(30)に対するクランプ力により、ライン(3)の外径を減少させるようにクリープ及び圧縮作用が作用するにもかかわらず、海底ライン(3)の耐用年数にわたってクランプ力を維持することができる。【選択図】図3A

Description

本出願は、海洋ライザー導管のような没水ラインを吸引杭のような海底アンカーに堅く固定するように適合される海底ラインクランプ組立体に関する。
海底油井からの油又はガスの生産において、生産流体は、一般に、海面から海底まで延在する海洋ライザーに収容された生産ストリングを介して、油井から海面に回収される。海洋ライザーは、一般的には、海面で浮遊式生産貯蔵出荷設備(FPSO)に接続し、海底では、フローラインのような海洋ライザー導管によって坑口のような海底マニホールドに接続することができる。
特許文献1、特許文献2及び特許文献3は、本発明を理解するのに有用なクランプ組立体を開示している。
米国特許出願公開第2017/0350196号明細書 米国特許出願公開第2006/0204338号明細書 米国特許出願公開第2004/0156684号明細書
本発明によれば、海底ラインクランプ組立体が提供され、海底ラインクランプ組立体は、軸線を有する本体と、クランプ部材と、を備え、
本体は、海底ラインの周りに組み立てられるように適合される少なくとも2つのセグメントを備え、
本体は、本体を海底アンカーに繋留するように適合されるアンカー取付点を有し、
クランプ部材は、本体に対して移動可能であり、本体の内表面と係合するように適合される外表面と、海底ラインクランプ組立体内で海底ラインと係合するように適合される内表面と、を有し、
本体の内表面は、少なくとも1つの第1のテーパ部分を有し、
クランプ部材の外表面は、本体の内表面上の第1のテーパ部分と係合するように配列される少なくとも1つの第2のテーパ部分を有する。
海底ラインは、海洋ライザー導管のような導管、例えば、海洋ライザー又はフローライン若しくは他のパイプのような海洋ライザーに接続するように適合される導管を備えることができる。任意に、海底ラインは、必ずしも導管を備えないケーブル又は他のラインとすることができる。任意に、海底ラインは、例えば船舶又は浮体式風力タービン若しくは波力発電機のような浮体式設備のためのテザーとすることができる。
任意に、テーパ部分は、本体及びクランプ部材上に繰り返しパターンの一部を形成することができる。このパターンは、任意に、歯によって形成される鋸歯状パターンを含むことができる。任意に、各歯は、第1の面と第2の面とを有する。任意に、各第1の面はテーパ状であり、任意に、テーパ部分は第1の面上に形成される。任意に、各第2の面は、本体の軸線に対して垂直であるか、又は第1の面よりも急な角度でテーパ状である。任意に、本体上の第1の面は、クランプ部材上の第1の面と係合し、本体及びクランプ部材上の第1の面は、任意に海底ラインクランプ組立体の両端部に面する。
任意に、本体上の各第1のテーパ部分は、歯の一部を形成し、本体の軸線から離間した外側半径方向位置から本体の軸線に近い内側半径方向位置までクランプ部材に向かって半径方向内方に延在して第1のテーパ部分を形成する第1の面と、本体の軸線に対して内側半径方向位置から外側半径方向位置まで戻るように半径方向外方に延在する第2の面と、を有する。任意に、本体の各々上の隣接する歯は、本体の軸線に平行に配列された、本体の内表面の軸線平行部分によって分離される。任意に、軸線平行部分は、隣接する歯の間、例えば、1つの歯の第2の部分と隣接する歯の第1の部分との間、及び任意に第1の面の端部と第2の面の開始部との間に延在する。軸線平行部分は、一般的には、本体の軸線に半径方向に近い、任意に内側半径方向位置にある、歯の間の山上にある。任意に、本体の歯は同一である。
任意に、クランプ部材上の各第2のテーパ部分は、歯の一部を形成し、本体の軸線に対して外側半径方向位置から軸線に近い内側半径方向位置までクランプ組立体の穴に向かって半径方向内方に延在してテーパ部分を形成する第1の面と、本体の軸線に対して内側半径方向位置から外側半径方向位置まで戻るように半径方向外方に延在する第2の面と、を有する。任意に、第2の面は、軸線に対して垂直である。任意に、クランプ部材上の隣接する歯は、本体の軸線に平行に配列された、クランプ部材の軸線平行部分によって分離される。任意に、軸線平行部分は、隣接する歯の間、例えば、1つの歯の第2の部分と隣接する歯の第1の部分との間、及び任意に第2の面の端部と第1の面の開始部との間に延在する。軸線平行部分は、一般的には、本体の軸線に半径方向に近い、すなわち内側半径方向位置にある、歯の間の谷内にある。任意に、クランプ部材の歯は同一である。任意に、本体及びクランプ部材上の軸線平行部分は、本体の軸線に沿った方向に少なくとも部分的に重なる。
任意に、クランプ部材は、本体に対して半径方向に移動可能である。任意に、クランプ部材は、本体に対して軸線方向に、任意に一方向にのみ移動可能である。任意に、クランプ部材は、本体に対して半径方向及び軸線方向に移動可能である。第1のテーパ部分と第2のテーパ部分とが係合するときにクランプ部材が第1の方向へ軸線方向に移動することにより、一般的には、クランプ部材を本体に対して半径方向に、例えば本体から内方に、海底ラインに対して付勢する。任意に、本体上の第2の面は、クランプ部材上の第2の面と係合し、本体及びクランプ部材上の第2の面は、任意に海底ラインクランプ組立体の両端部に面する。任意に、第2の面が係合することにより、クランプ部材が本体に対して第2の方向へ軸線方向に移動することに抵抗する。クランプ部材が本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動する間に、第1のテーパ面と第2のテーパ面とが互いに対して摺動することにより、クランプ部材の内表面を海底ラインの外表面に対して付勢する。任意に、クランプ部材のテーパ部分の第2の面が本体のテーパ部分の第2の面と係合する第1の位置と、クランプ部材の第2の面が本体の第2の面から軸線方向に最も離間している第2の位置との間の、クランプ部材が本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動する最大範囲は、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の軸線方向寸法の5%~15%(任意に8%~12%)に相当する。
任意に、海底ラインクランプ組立体は、50トンを超える、任意に100トンを超える、任意に200トンを超える、海底ライン上の軸線方向荷重を保持するように適合される。
任意に、本体の内表面は、2つ以上の歯、任意に歯のアレイを有する。任意に、テーパ部分は環状であり、クランプ部材の内表面の少なくとも一部の周りに延在している。任意に、第1のテーパ部分を備える本体の内表面は、別の構成要素に取り付けられる別個の構成要素上に形成されて、本体を形成することができる。任意に、クランプ部材の外表面は、2つ以上の歯、任意に歯のアレイを有する。任意に、歯は環状であり、クランプ部材の外表面の少なくとも一部の周りに延在している。任意に、第2のテーパ部分を備えるクランプ部材の外表面は、別の構成要素に取り付けられる別個の構成要素上に形成されて、クランプ部材を形成することができる。任意に、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分は、本体の軸線に対して同じ角度でテーパ付けされる。
テーパ部分の半径方向深さは、異なる実施例ごとに変化させることができる。任意に、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の少なくとも一方の半径方向深さ(例えば、テーパ部分の半径方向最大値と半径方向最小値との間の距離)は、海底ラインの耐用年数にわたる海底ラインの最大半径方向撓みよりも大きい。海底ラインの外径は、水深が深くなるときに減少することがあり、及び/又は、環境条件に応じて減少することがあり、及び/又は、例えばクリープにより、時間の経過とともに自然に減少することがある。海底ラインの外径の減少は、主に、海上ライザー導管の外表面上の断熱層が収縮することに起因し得る。第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の半径方向深さが大きいことは、任意に、圧縮係数が高い海底ラインに対して有用であり、半径方向深さが小さいことは、任意に、圧縮係数が低い剛性材料から作られる海底ラインに対して有用である。半径方向撓みの最大範囲、例えば海底ラインの耐用年数にわたる海底ラインの外径の最大範囲は、定量化可能であってもよく、又は海底ライン若しくはその断熱材に使用される材料の既知のパラメータであってもよい。任意に、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の半径方向深さは、海底ラインの耐用年数にわたる海底ラインの外径の最大予想収縮よりも大きい。任意に、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の半径方向深さは、ほぼ等しい。
任意に、クランプ部材の内表面によって海底ラインの外表面に加えられる半径方向力は、本体の軸線に対するテーパ部分の角度に関連する。任意に、本体の軸線に対するテーパ部分の角度は、45°~3°、任意に25°~5°、任意に15°~10°の範囲である。いくつかの実施例では、3°~15°の角度が特に有用である。
任意に、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の軸線方向長さは、任意に本体の軸線に平行な方向で、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分のそれぞれの角度に関連し、任意に第1のテーパ部分と第2のテーパ部分のそれぞれの半径方向深さに関連する。任意に、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の軸線方向長さは、任意に第1のテーパ部分と第2のテーパ部分の角度及び半径方向深さの両方に依存し、任意にそれらによって決定される。
任意に、クランプ部材はセグメント化される。任意に、クランプ部材は3つの長手方向セグメントを備えることができるが、場合によっては2つで十分であり得る。クランプ部材は、長手方向に分割されることに加えて、任意に、円周方向に、任意に2つの軸線方向セクションに、任意に3つ、4つ、5つ以上の軸線方向セクションに分割することができる。任意に、クランプ部材の軸線方向セクションの軸線方向長さは、ほぼ等しい。任意に、クランプ部材の各軸線方向セクションは、整数個のテーパ部分、任意に2つ、3つ以上のテーパ部分を備えることができる。
任意に、本体は、3つの長手方向セグメントを備えることができるが、場合によっては2つで十分であり得る。また、本体は、円周方向に、任意に2つの軸線方向セクションに、任意に3つ、4つ、5つ以上の軸線方向セクションに分割することができる。任意に、本体の軸線方向セクションの軸線方向長さは、ほぼ等しい。任意に、本体の各軸線方向セクションは、整数個のテーパ部分、任意に2つ、3つ以上のテーパ部分を備えることができる。
任意に、クランプ部材の各軸線方向セクションは、本体の各軸線方向セクションと同じ数のテーパ部分を有する。任意に、クランプ部材の各軸線方向セクションの軸線方向長さは、本体の各軸線方向セクションの軸線方向長さよりも短い。任意に、本体の軸線方向セクションは、締結具、任意にボルトによって互いに接続される。任意に、各締結具は、本体全体の軸線方向長さにわたって延在する。
任意に、クランプ部材は、クランプ組立体を海底ラインの上に設置する間に本体(例えば、1つ以上の本体セグメント)に固定することができるが、設置後に本体から解放することができ、動作中にクランプ部材を本体に対して移動させることができる。任意に、クランプ部材と本体は、軸線に沿った方向で同じ数のセグメントに分割され、各本体セグメントは、それぞれのクランプ部材セグメントを有する。任意に、本体セグメントの角度寸法は、クランプ部材セグメントよりも大きい。任意に、各本体セグメントの角度寸法は、それぞれのクランプ部材セグメントよりも大きい。任意に、本体セグメントが組み立てられるとき、クランプ部材セグメントは本体の軸線に沿ってスぺースによって分割される。任意に、本体セグメントは、ボルトのようなねじ付き固定具によって互いに固定されるように適合される。
任意に、クランプ部材の内表面は、高摩擦材料を含む。任意に、クランプ部材の内表面は、クランプ部材の内表面の摩擦係数を増加させる隆起部又は溝のようなパターンで形成されるか、又は施される。任意に、本体の内表面とクランプ部材の外表面は、PTFE等のような低摩擦材料で塗られるか、又は形成され、これにより、本体の内表面とクランプ部材の外表面との間の摩擦は、クランプ部材の内表面と海底ラインの外表面との間の摩擦よりも低くなる。
任意に、クランプ部材の外表面と本体の内表面は、クランプ部材が第1の方向とは反対の第2の方向へ軸線方向に移動することを制限する停止部材を組み込んでいる。任意に、停止部材は、歯の第2の面を備えることができる。
任意に、クランプ部材は、任意に海底ラインがクランプ組立体の穴内に受け入れられた後、及び任意に海底ラインがクランプ組立体に軸線方向荷重をかける前に、予備的に付勢されるか、又は予備的に装荷される。任意に、クランプ部材が予備的に付勢されているとき、任意に海底ラインがクランプ組立体に軸線方向荷重をかける前、任意にクランプ組立体に大きな軸線方向荷重がないときに、クランプ部材は海底ラインの外表面に半径方向力、任意に最小の半径方向力をかける。
任意に、クランプ部材は、1つ以上の固定具、任意に締結具、任意にボルトによって予備的に付勢される。任意に、1つ以上の固定具は軸線方向に配向され、任意にクランプ部材を本体に対して第1の方向へ、任意に軸線方向に移動するよう促す。任意に、1つ以上の固定具によって、クランプ部材は、海底ラインの外表面に増大した半径方向力をかける。任意に、1つ以上の固定具は、本体の端面を通って軸線方向に延在し、任意にクランプ部材の端面と係合する。任意に、任意に本体の端面の周りに円周方向に配置される1つ以上の開口部は、クランプ部材を予備的に付勢するための1つ以上の固定具を受け入れるように適合される。
任意に、本体の内表面、任意に本体セグメントの内表面は、海底ラインの外表面から半径方向に離間している。任意に、クランプ部材の半径方向寸法、任意にクランプ部材セグメントの半径方向寸法は、本体と海底ラインとの間の半径方向間隔に等しいか、又は任意にそれよりも大きい。任意に、クランプ部材の半径方向寸法が本体と海底ラインとの間の半径方向間隔の半径方向寸法よりも大きいとき、任意にクランプ部材の半径方向寸法が本体の内表面と海底ラインの外表面との間の半径方向間隔の100%~110%であるときに、クランプ部材は予備的に付勢される。
任意に、本体は、金属、任意に鋼から形成される。任意に、クランプ部材は、金属、任意に鋼から形成される。任意に、本体、又は任意にクランプ部材は、非金属材料、任意に合成材料、例えば繊維強化プラスチック若しくは繊維強化ポリマー(FRP)又は炭素繊維強化ポリマー等の合成複合材料から形成することができる。
また、本発明は、本体と、クランプ部材と、を備える海底ラインクランプ組立体を提供し、
本体は、軸線を有し、海底ラインの周りに組み立てられるように適合されるセグメントに分割され、
本体は、本体を海底アンカーに繋留するように適合されるアンカー取付点を有し、
クランプ部材は、クランプ部材の外表面の周りに円周方向に延在する、本体の内表面と係合するように適合される外表面と、海底ラインクランプ組立体内で海底ラインと係合するように適合される内表面と、を有し、
海底ラインクランプ組立体が海底ラインの周りに組み立てられるとき、クランプ部材の少なくとも1つのセグメントが本体に対して半径方向及び軸線方向に移動可能であり、
本体の内表面は、複数の第1のテーパ部分を有し、
クランプ部材の外表面は、クランプ部材が本体に対して移動する間に本体の内表面上の第1のテーパ部分と係合するように配列される複数の第2のテーパ部分を有し、
第1のテーパ部分と第2のテーパ部分は、海底ラインクランプ組立体の両端部に面し、
第1のテーパ部分と第2のテーパ部分とが係合するときにクランプ部材が本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動することにより、クランプ部材の内表面を本体に対して半径方向内方に付勢する。
また、本発明は、海底ラインの外表面の上に海底ラインクランプ組立体を組み立てるステップを含む、海底ラインをクランプする方法を提供し、
海底ラインクランプ組立体は、本体と、クランプ部材と、を備え、
本体は、軸線を有し、海底ラインの周りに組み立てられるように適合されるセグメントに分割され、
本体は、本体を海底アンカーに繋留するように適合されるアンカー取付点を有し、
クランプ部材は、クランプ部材の外表面の周りに円周方向に延在する本体の内表面と係合するように適合される外表面と、海底ラインクランプ組立体内で海底ラインと係合するように適合される内表面と、を有し、
海底ラインクランプ組立体が海底ラインの周りに組み立てられるとき、クランプ部材の少なくとも1つのセグメントが本体に対して半径方向及び軸線方向に移動可能であり、
本体の内表面は、複数の第1のテーパ部分を有し、
クランプ部材の外表面は、クランプ部材が本体に対して移動する間に本体の内表面上の第1のテーパ部分と係合するように配列される複数の第2のテーパ部分を有し、
第1のテーパ部分と第2のテーパ部分は、海底ラインクランプ組立体の両端部に面し、
本体の内表面とクランプ部材の外表面との間の摩擦は、クランプ部材の内表面と海底ラインの外表面との間の摩擦よりも低く、
第1のテーパ部分と第2のテーパ部分とが係合するときにクランプ部材が本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動することにより、クランプ部材の内表面を本体に対して半径方向内方に、海底ラインの外表面に対して付勢する。
本発明のいくつかの実施例における構成を組み合わせることで生じる1つの利点は、最初に海底ラインの周りに組み立てられるときに海底ライン上にクランプ力を加えることに加えて、本組立体の実施例により、導管の外径を小さくするようにクリープ及び圧縮作用が作用するにもかかわらず、海底ラインの耐用年数にわたってクランプ力を安定して維持することができるという点である。海底ラインの外径の減少は、断熱材の外層が漸進的に劣化若しくは圧縮されるか、又は張力に起因するクリープの結果として、時間の経過とともに自然に生じるものである。この減少が進むと、第1のテーパ部分と第2のテーパ部分とが互いに対して摺動し、導管の外径に対してクランプ力を比較的安定して維持させることができる。このため、海底ラインの外径がその耐用年数にわたって小さくなっても、クランプ力は同じ程度までは減少することはない。この利点により、海底ラインの耐用年数にわたってクランプの性能を安定させることができ、海底ラインとパイプライン終端部のようなマニホールドとの間の接続部から、又はこれらを通る接続部から炭化水素が制御不能に流出するリスクを低くする。
本発明の様々な態様は、当業者に理解されるように、単独で又は他の態様の1つ以上と組み合わせて実施することができる。本発明の様々な態様は、任意に、本発明の他の態様の任意の構成の1つ以上と組み合わせて提供することができる。また、1つの態様に関して記載された任意の構成は、一般的には、単独で又は本発明の異なる態様における他の構成と一緒に組み合わせることができる。本明細書に記載された任意の主題は、本明細書における任意の他の主題と組み合わせて、新規な組み合わせを形成することができる。
本発明の様々な態様を、添付図を参照して以下に詳細に説明する。本発明のさらに他の態様、構成及び利点は、多数の例示的な態様及び実装形態を示す図を含む、本発明の説明全体から容易に明らかである。本発明は、他の異なる実施例及び態様も可能であり、そのいくつかの細部は、すべて本発明の範囲から逸脱することなく、様々な点で修正することができる。したがって、本明細書の各実施例は、応用範囲が広いと理解されるべきであり、特許請求の範囲を含む本開示の範囲がその実施例に限定されることを示唆する意図はなく、本発明を実施する1つの可能な方法を例示していることを意味する。さらにまた、本明細書で使用される専門用語及び言い回しは、単に説明を目的として使用されるものであり、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。特に、別段の記載がない限り、本明細書に含まれる寸法及び数値は、本明細書に列挙された特定の寸法又は値に限定することなく、請求された主題の1つの可能な態様を示す例として提示される。本開示における全ての数値は、「約」によって修正されるものとして理解される。本明細書に記載された要素、又は任意の他の構成要素の全ての単数形は、その複数形を含むものと理解され、その逆もまた同様である。
「含む(including)」、「備える(comprising)」、「有する(having)」、「含む(containing)」又は「含む(involving)」等の用語及びこれらの変形は、広く、その後に列挙された主題、均等物及び列挙されていない追加の主題を包含することを意図しており、他の追加物、構成要素、整数又はステップを除外することは意図していない。同様に、「備える(comprising)」という用語は、適用可能な法的目的のために、「含む(including)」又は「含む(containing)」という用語と同義語であると考えられる。したがって、本明細書及び特許請求の範囲全体を通して、文脈上別段の要求がない限り、「備える(comprising)」という言葉又は「備える(comprises)」若しくは「備える(comprising)」等のその変形は、記載された整数又は整数群を含むが、他の整数又は整数群を排除することを意味するものではないことを理解されたい。
文書、行為、材料、装置、物品等の任意の議論は、単に本発明の背景を提供する目的でのみ本明細書に含まれる。これらの事項のいずれか又は全てが従来技術の基礎の一部を形成したこと、又は本発明に関連する分野における一般知識であったことは示唆も表明もされていない。
本開示では、組成物、要素又は要素群の前に「備える(comprising)」という移行句があるときはいつでも、組成物、要素又は要素群の列挙の前に「から本質的になる(consisting essentially of)」、「からなる(consisting)」、「からなる群から選択される(selected from the group of consisting of)」、「含む(including)」又は「は(is)」という移行句を有する同じ組成物、要素又は要素群も企図し、その逆もまた同様であることが理解される。本開示では、「一般的には(typically)」又は「任意に(optionally)」という言葉が特定の実施例に存在するが、これは、本発明の範囲から逸脱することなく他の実施例では省略することができる、本発明の任意又は非本質的な構成を示すことを意図するものとして理解されるべきである。
上方及び下方等の方向及び位置の説明への言及、並びに「上」「下」等の方向は、図面に示す構成の向きを指すために記載された実施例の文脈において、当業者によって解釈されるべきであり、本発明を用語の文字通りの解釈に限定するものとして解釈されるべきではなく、代わりに当業者によって理解されるべきである。
図1a及び図1bは、海洋ライザーのような海底ラインを堅く固定するためのシステムの概略側面図及び斜視図である。 図2a及び2bは、図1のシステムで使用するための海底ラインクランプ組立体の正面図及び斜視図である。 図3a~図3eは、図2の海底ラインクランプ組立体の異なる図である。 図4a~4dは、図2の海底ラインクランプ組立体の本体セグメントの異なる図である。 図5a~5dは、図2の海底ラインクランプ組立体のクランプ部材の異なる図である。 図6a~6fは、海底ラインクランプ組立体の第2の実施例の異なる図である。 図7a及び7bは、図6の海底ラインクランプ組立体の軸線方向端部に取り付けるための端板の等角図及び平面図である。 図8a~図8dは、図6の海底ラインクランプ組立体の本体セクションの異なる図である。 図9a~図9cは、図6の海底ラインクランプ組立体のクランプ部材セクションの異なる図である。
ここで図面を参照すると、海底ラインクランプ組立体1を設置した第1の実施例が図1aに例示されている。海底ラインは、海洋ライザー導管又はフローライン3(海洋ライザー4に接続するように適合される別個のパイプであってもよく、又は単に海洋ライザー4の延長部であってもよい)の形態であり、浮遊式生産貯蔵出荷設備(FPSO)と、坑口のようなパイプライン終端部(PLET)との間で海底に沿って延在している。FPSOは、例えば、波の作用、うねり又は気象条件によって移動しやすいことがある。一般に、FPSOがPLETに向かって移動しても、フローライン3をFPSOに接続するライザー4の浮力セクションによって調整され得るが、FPSOがPLETから離れるように大きく移動すると、フローライン3が引き伸ばされ、緊張、ひずみ、又はPLETからのフローラインの切断さえ引き起こす場合がある。したがって、フローライン3がPLETから離れるように移動することは、海底ラインクランプ組立体1によって制限される。この海底ラインクランプ組立体1は、ケーブル又はチェーン6a、6bによって、図1bに見られる吸引杭5a、5bのような1つ以上の(典型的には2つの)アンカー装置に固定又は繋留されている。
本発明の第1の実施例によるライザークランプ組立体1の外観を図2a及び2bに示す。ライザークランプ組立体1は、一般に、軸線Xを有する穴1bを有する円筒形導管を備える。以下でさらに詳細に説明するように、ライザークランプ組立体は、本体10と、本体10の内側に配列されるクランプ部材50と、を備える。図2a及び図2bでは本体10のみが見える。本体10は略円筒形であり、この実施例では、図2aに見られる3つの等しい長手方向セグメント20a、20b、20cを備える。セグメント20a、20b、20c間の区画は、本体10の外周の周りにほぼ等間隔で配置されており、ライザー組立体1の穴1bの軸線Xと平行である。他の実施例では、本体10は、3つ未満のセグメント、例えば2つのセグメントのみを備えてもよく、又は3つより多いセグメントがあってもよく、セグメント間の区画は、本体10の外周の周りに規則的に間隔を置いて配置される必要はなく、穴1bの軸線Xと平行である必要もない。
図2a及び図2bに示すように、1つ以上のアイプレートが本体10の外表面22上に配置されている。この実施例では、1つ以上の第1のアイプレート18は、任意に、1つ以上の浮力モジュール7に接続するように適合される。浮力モジュール7は、ライザークランプ組立体1の重量、及び任意にライザー組立体1に最も近いケーブル又はチェーン6a、6bの端部の重量も支持する。言い換えれば、結合したライザークランプ組立体1と浮力モジュール7は、ほぼ中立浮力、又はわずかに負浮力であり、浮力モジュールは、任意に、ライザークランプ組立体1が泥又は沈泥のような海底上の物質に沈降又は沈下するのを防止する。
また、この実施例では、第2のアイプレート19a、19bも本体10の外表面22上に配置されている。アイプレート19a、19bは、図1bに示すように、ライザークランプ組立体1を吸引杭5a、5bに繋留するチェーン6a、6bに接続するために適合される。
図3a及び3eに最も良く見られるように、FPSOに最も近い本体10の内表面23は、本体の軸線方向長さの大部分に沿って凹んでいる(例えば、座ぐり加工されている)。本体10の内表面23には、PLETに最も近い本体10の端部に隣接して、半径方向肩部28が形成されている。この実施例では、肩部28の深さ又は半径方向寸法は、クランプ部材50の壁厚にほぼ等しいので、クランプ部材50の内径は、本体10の凹部に隣接する本体10の内径とほぼ等しく、かつそれと連続する。言い換えれば、この実施例では、ライザークランプ組立体1の穴1bの内径は、ライザークランプ組立体の軸線方向の全長に沿ってほぼ一定である。
本体10の外側セグメント20a、20b、20c(図3dに見られる)の各々を図4a~4dに詳細に示す。各セグメント20a、20b、20cの凹部の内表面23は、1つで十分であろうが、複数の環状テーパ部分30を備える。本体10のセグメント20a、20b、20cが図2a及び図2bに示すように組み立てられるとき、各テーパ部分30は、本体10の大きな内径から小さな内径に向かってテーパ状となる。環状テーパ部分30の最大内径は全てほぼ等しく、環状テーパ部分の最小内径もほぼ等しい。各テーパ部分の最大内径は、次のテーパ部分の最小内径にすぐ隣接して配置され、その逆もまた同様である。この実施例では、各テーパ部分30のテーパは一定であり、又は言い換えれば、各テーパ部分の内表面はライザークランプ組立体1の穴1bの軸線Xに対して一定の角度をなす。また、この実施例では、内表面23は、各テーパ部分の最小内径に隣接して、すなわち隣接する歯の間の山に、小さな任意の軸線平行部分31(図4dに最も良く見られる)も備える。軸線平行部分31は、本体10のテーパ部分30とクランプ部材50のテーパ部分70との安定した係合を保証するために、環状テーパ部分30の各々の最小内径の「山」の形成における製造公差を許容するように形成することができる。
このように、各本体セグメント20a、20b、20cの内表面23の環状テーパ部分30は、各本体セグメントの内表面から半径方向内方に延在する一連の突出部又は歯32を形成する。この実施例では、本体セグメント20a、b、cの内表面23の軸線平行部分31は、隣接する歯32の間の山に位置している。この実施例では、PLETに最も近い各本体セグメント20a、20b、20cの端部25に面する各歯32の軸線垂直面33aは、穴1bの軸線Xに対してほぼ垂直であり(正確に垂直である必要はない)、FPSOに最も近い各本体セグメントの端部24に面する各半径方向歯32のテーパ面33bは、穴1bの軸線Xに対して3°~45°、任意に5°~25°、任意に10°~15°の角度をなす。この実施例では、テーパ面33bは、軸線Xに対して11°の角度を有する。
クランプ部材50の内側セグメント60a、60b、60c(図3dに見られる)の各々を5a~5dに詳細に示す。クランプ部材50の内側セグメント60a、60b、60cは本体10の外側セグメント20a、20b、20cと概ね類似した形態であるが、内側セグメントはそれらの外表面62上に複数の環状テーパ部分70を備え、これらのテーパ部分は外側セグメント20a、20b、20cの内表面23上の環状テーパ部分30と係合するように適合されている。また、この実施例では、内側セグメント60a、60b、60cの外表面62上のテーパ部分70は、各内側セグメントの軸線方向長さ全体に沿って延在している。本体セグメント20a、20b、20cのテーパ部分30に対応して、クランプ部材セグメント60a、60b、60cの各テーパ部分70は、クランプ部材50の大きな外径と、クランプ部材50の小さな外径と、を含む。環状テーパ部分70の最大外径は全てほぼ等しく、環状テーパ部分70の最小外径もほぼ等しい。各テーパ部分70の最大外径は、次のテーパ部分の最小外径にすぐ隣接して配置され、その逆もまた同様である。この実施例では、各テーパ部分70のテーパは一定であり、又は言い換えれば、各テーパ部分70の外表面はライザークランプ組立体1の穴1bの軸線Xに対して一定の角度をなす。この実施例では、本体10の外側セグメント20a、20b、20cのテーパ部分30と同様に、クランプ部材60の各セグメント60a、60b、60cの外表面62は、各テーパ部分の最小外径に隣接して、すなわち隣接する歯の間の谷内に、外表面62の小さな任意の軸線平行部分71(図5dに最も良く見られる)を備える。軸線平行部分71は、本体10のテーパ部分30とクランプ部材50のテーパ部分70との安定した係合を保証するために、環状テーパ部分70の各々の最小外径の「谷」の形成における製造公差を許容するように形成することができる。より具体的には、本体セグメント20a、20b、20c及びクランプ部材セグメント60a、60b、60cを形成するために使用される製造工程は、例えば成形、鍛造又はCNCフライス加工であってもよく、この製造工程によっては、本体セグメントの歯32の山及びクランプ部材セグメントの歯72の谷はそれぞれ、正確な設計寸法からの製造誤差及び/又はずれが生じやすい可能性がある。本体セグメントの任意の軸線平行部分31及びクランプ部材セグメントの任意の軸線平行部分71は、それぞれ、歯32の山と歯72の谷のそれぞれの間の界面で要求される精度を緩和することによって、正確な設計寸法からのずれに対して公差を提供する。この実施例では、軸線平行部分31、71は、半径方向のクリアランスによって半径方向に離間されており、使用中にテーパ部分の互いに対する摺動に影響を及ぼすことなく、山の端部におけるずれを許容する。軸線平行部分31、71がないと、形成された歯32、72の任意の凹凸が本体10のテーパ部分30とクランプ部材50のテーパ部分70との均一な係合を妨害又は制限し、これは次いで、本体の内表面23とクランプ部材の外表面62とが相対的に軸線方向に移動する間に、本体及びクランプ部材が接着又は固着することにつながり得る。
このように、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの外表面62の環状テーパ部分70は、各クランプ部材セグメントの外表面から半径方向外方に延在する一連の突出部又は歯72を形成する。この実施例では、PLETに最も近い各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの端部65に面する各歯72の軸線垂直面73aは、穴1bの軸線Xに対してほぼ垂直であり、また、FPSOに最も近い各クランプ部材セグメントの端部64に面する各歯72のテーパ面73bは、穴1bの軸線Xに対して3°~45°、任意に5°~25°、任意に10°~15°の角度をなす。この実施例では、テーパ面73bは、軸線Xに対して11°の角度を有する。
この実施例では、各本体セグメント20a、20b、20cがほぼ120度の円弧を描くので、ライザークランプ組立体1が組み立てられるとき、本体セグメント20a、20b、20cを備える本体10は連続した円周を有する円筒を形成する。これに対して、この実施例では、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cは、120°未満、例えば100°~119°の円弧を描く。したがって、ライザークランプ組立体1が最初に海洋ライザー導管の周りに組み立てられるとき、クランプ部材セグメント60a、60b、60cを備えるクランプ部材50は連続した円周を有する円筒を形成せず、各クランプ部材セグメントは、クランプ部材セグメントの円周方向に隣接する縁面間の長手方向の隙間によって、隣接するクランプ部材セグメントから離間する。
また、この実施例では、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの歯72は、クランプ部材の歯72と本体セグメントの歯32との間の摩擦をそれぞれ低減するために、低摩擦材料又は低摩擦層、例えばキシランで被覆されている。さらにまた、この実施例では、各クランプ部材セグメント60a、60b、60の内表面63は、ゴム層又はシートのような高摩擦材料又は高摩擦層で被覆されている。代替的に又は加えて、内表面63は、フローライン3の外表面とクランプ部材セグメントの内表面63との間の摩擦を増大させるために、隆起又は溝のような輪郭付けられた又はパターン化された表面を備えることができる
ライザークランプ組立体1は、以下のようにフローライン3の周りに組み立てることができる。ライザークランプ組立体1は、一般的には、フローラインが海底に下ろされる前に、例えばフローライン3及びライザー4を展開する作業船の甲板上でフローライン3に取り付けられるが、いくつかの実施例では、組立体1は、例えばROVを用いて既存の海底ラインに後付けすることができる。
本体10の対応するセグメント20a、20b、20c及びクランプ部材50の対応するセグメント60a、60b、60cは、まず、図3cに詳細に示す設置ボルト40によって互いに固定される。設置ボルト40は、ライザークランプ組立体1が組み立てられている間、本体セグメント及びクランプ部材セグメントの各ペア20a、60a、20b、60b及び20c、60cを互いに適切に整列した状態に維持することにのみ機能し、ライザークランプ組立体の動作前に取り外される。この実施例では、5つの設置ボルト40を使用して本体セグメント及びクランプ部材セグメントの各ペアを接合しているが、設置ボルト40の数は限定されない。図4b、4c及び5cに最も良く見られるように、本体セグメント20a、20b、20cの軸線方向長さに沿って、一連の開口部34がほぼ等距離に配置され、クランプ部材セグメント60a、60b、60cの外表面62の軸線方向長さに沿って、一連の対応する円形凹部74がほぼ等距離に配置されている。図3aに最も良く例示されているように、本体セグメント及びクランプ部材セグメントの各ペアがライザークランプ組立体1を組み立てるために互いに適切に配向されるとき、本体セグメント及びクランプ部材セグメントの各ペアの開口部34及び凹部74は、互いに整列している。開口部34は、各本体セグメント20a、20b、20cの内表面22及び外表面23間を半径方向に延びているが、凹部74は、図3cに示すように、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの外表面62に半径方向に短い距離しか延びていない。したがって、凹部74も設置ボルト40も、クランプ部材セグメント60a、60b、60cの内表面63を貫通していない。
本体セグメント及びクランプ部材セグメントの各ペア20a、60a、20b、60b及び20c、60cが設置ボルト40で固定されるとき、本体セグメント20a、20b、20cが組み立てられて、完全なライザークランプ組立体1を形成する。図4bに最も良く見られるように、本体セグメント20a、20b、20cの各々の各円周方向縁面26a、26bに沿って、一連の円形開口部36がほぼ等距離に配置されている。この実施例では、各開口部36は、図4cに最も良く見られるように、各本体セグメント20a、20b、20cの外表面22における対応する凹部37と接合するまで、円周方向縁面26a、26bに垂直な方向に各本体セグメントの壁内に延びている。本体セグメント20a、20b、20cは、各本体セグメント20a、20b、20cの各円周方向縁面26a、26bの開口部36と隣接する本体セグメントの開口部36とを位置合わせすることによって組み立てられ、その結果、本体セグメント20a、20b、20cは、図3aに最も良く例示されるように、完全な円筒を形成する。図3aは、明瞭にするために1つの本体セグメントが取り外されているライザークランプ組立体1を示している。
全ての本体セグメント20a、20b、20cが互いに位置決めされて円筒を形成するとき、隣接する本体セグメントの円周方向縁面26a、26bを互いにクランプするために、固定ボルト又は他の締結具(図示せず)を、隣接する本体セグメントの整列した開口部36を通過させて固定することがある。
図3a及び図3dに最も良く見られるように、この実施例におけるライザークランプ組立体1を上述のように組み立てるとき、隣接する本体セグメント20a、20b、20cの円周方向縁面26a、26bが互いに接触し、固定ボルトによって一緒にクランプされる。しかし、隣接するクランプ部材セグメント60a、60b、60c(これらは設置ボルト40によってそれぞれの本体部材セグメント20a、20b、20cにまだ固定されている)の円周方向縁面66a、66bは互いに接触しない。言い換えれば、クランプ部材セグメント60a、60b、60cは、隣接する円周方向縁面66a、66b間の隙間によって互いに円周方向に離間されている。
ライザークランプ組立体1が展開される前、例えばライザークランプ組立体が取り付けられているフローライン3のセクションが海底に向かって下ろされる前に、設置ボルト40が本体10から取り外される(ただし、例えば組立体1が既存の海底ライン上に取り付けられている場合には、ボルト40を任意に海底で取り外すことができる)。ボルト40を取り外した後は、クランプ部材セグメント60a、60b、60cはもはや本体セグメント20a、20b、20cに固定されておらず、本体セグメントに対して自由に移動する。しかし、クランプ部材セグメント60a、60b、60cを備えるクランプ部材50の内径は、一般的にはライザークランプ組立体1の穴1bを通過するフローライン3の外径とほぼ等しい大きさであるため、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの外表面62のテーパ形状は、設置ボルト40を取り外した後でも各本体セグメント20a、20b、20cの内表面23のテーパ形状と接触したままである。
この実施例では、ライザークランプ組立体1がフローライン3からの任意の軸線方向荷重に曝される前に(及び一般的には、ライザークランプ組立体が海底に下ろされる前に)、クランプ部材50は予備的に付勢される。クランプ部材50を予備的に付勢する目的は、クランプ部材50と本体10との間を人為的に少量だけ軸線方向に移動させることであり、これにより、次いで、フローライン上に何らかの実際の軸線方向荷重がある前に、クランプ部材セグメント60a、60b、60cがフローライン3の外表面に半径方向力を作用させる。これにより、クランプ部材セグメントの内表面63がフローライン3の外表面に完全に接触することを保証し、任意に、通常動作中にフローラインが軸線方向に負荷されたときに、フローライン3がクランプ部材50に対して「滑る」リスクを低減する。
この実施例では、クランプ部材50は、図3e及び図4aに最も良く見られるように、本体10の端面25(肩部28上)の周りに円周方向に配置される軸線方向ねじ穴29内に、一般的にはボルト(図示せず)のような雄ねじを有する1つ以上の軸線方向可動要素を導入することによって、予備的に付勢される。この実施例では、3つの穴29が本体セグメント20a、20b、20cの各々の端面25の周りに等間隔で配置されているが、他の実施例では、穴29はより少なくてもよく、又はより多くてもよく、さらに他の実施例では、クランプ部材50に予備的に付勢するための手段は、軸線方向穴又はねじ固定具を必要としなくてもよい。
ねじ穴29は、図3eに最も良く見られるように、本体10の肩部28を通って軸線方向に延び、各穴29の内側端部が本体の座ぐり部分の上に開口するように半径方向に位置決めされている。肩部28の半径方向寸法はクランプ部材50の壁厚にほぼ等しいので、各穴29の内側端部はクランプ部材セグメント60a、60b、60cの各々の端面65(図5bに見られる)と半径方向に整列している。したがって、穴29を通過したボルト又はテンショナは、クランプ部材セグメントの端面65に接触し、次いで、クランプ部材セグメントを肩部28から軸線方向に離れるように付勢し、以下でより詳細に説明するように、クランプ部材50を本体10に対して軸線方向に移動させるが、これは、フローライン3上の軸線方向荷重によってクランプ部材を本体に対して軸線方向に移動させることと同等である。
動作中、ライザークランプ組立体1は、ライザークランプ組立体を通るフローライン3がFPSOに向かって又はPLETから離れるように軸線方向に移動することを最初に制限し、次いで実質的に防止するように作用する。ライザークランプ組立体1の本体10は、図3fに見られるように、クランプ部材セグメント60a、60b、60cを取り囲み、クランプ部材セグメントの内表面63とフローライン3の外表面との間の接触を維持する。上述したように、この実施例では、クランプ部材セグメントの内表面は、高摩擦材料又は高摩擦層を含む。高摩擦材料により、フローライン3に軸線方向荷重、例えばFPSOがライザークランプ組立体1から離れることによって生じる軸線方向張力がかかった場合に、フローライン3がクランプ部材セグメント60a、60b、60cに対していかなる移動をすることも実質的に防止されることを保証する。言い換えれば、フローライン3は、クランプ部材50を通して滑ってはならない。
したがって、ライザークランプ組立体1を通るフローライン3が軸線方向にいかなる移動をしても、クランプ部材50が本体10に対して軸線方向に移動する。クランプ部材50は、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの端面64に対する停止部として作用する各本体セグメント20a、20b、20cの肩部28により、PLETに向かって本体10に対して軸線方向に移動することが防止される。加えて、クランプ部材セグメント60a、60b、60cの外表面62上の各歯72の軸線垂直面73aが本体セグメント20a、20b、20cの内表面23上の各歯32の軸線垂直面33aに当接し、クランプ部材50がPLETに向かって本体10に対して相対的に移動することも防止する。
図3gから最もよく分かるように、クランプ部材50がFPSOに向かって本体10に対して軸線方向に移動することにより、各クランプ部材セグメント60a、60b、60cの端面64が各本体セグメント20a、20b、20cの肩部28から分離する。また、クランプ部材セグメント60a、60b、60cの外表面62上の各歯72のテーパ面73bは、本体セグメント20a、20b、20cの内表面23上の各歯32のテーパ面33bの上を軸線方向に摺動し始める。対応する歯72、32のテーパ面73b、33bが互いに対して軸線方向に摺動すると、クランプ部材セグメント60a、60b、60も半径方向内方に付勢される。言い換えれば、クランプ部材50の外表面62の各環状テーパ部分70の最大外径が本体10の内表面23の各環状テーパ部分30の最小内径に近づくにつれて、クランプ部材50は本体10の内表面23から離れる半径方向内方に変位する。図3gでは、フローライン3の外表面の圧縮の程度を、図の都合上誇張して示している。
クランプ部材セグメント60a、60b、60cが半径方向内方に移動すると、クランプ部材セグメント間の円周方向の隙間も減少する。この実施例では、クランプ部材セグメント60a、60b、60c間の初期の円周方向の隙間(図3dに最も良く見られる)は、クランプ部材セグメントが半径方向内方に最大限移動しても、これらが完全に閉じないように保証されるような大きさである。言い換えれば、この実施例では、クランプ部材セグメントの継続的な半径方向内方への移動は、隣接するクランプ部材セグメントに接触する各クランプ部材セグメントの円周方向縁面66a、66bによっては制限又は防止されない。代わりに、クランプ部材セグメントの本体10に対する半径方向内方への移動は、半径方向圧縮下でのフローライン3の外表面の最大撓みによってのみ制限される。
クランプ部材セグメント60a、60b、60cのさらなる半径方向内方への移動(フローライン3がライザークランプ組立体に対してさらに軸線方向に移動することによって生じる)が、フローライン3を半径方向に圧縮することに対するフローライン3の反作用によって反対され始めると、クランプ部材50の外表面上の歯72のテーパ面73bと本体10の内表面上の歯32のテーパ面33bとの間の圧力がそれぞれ増大し始める。対応する歯72、32のテーパ面73b、33b間の圧力が増大することにより、クランプ部材50と本体10との間に、クランプ部材50が本体10に対して軸線方向に移動するのとは反対方向の軸線方向力が発生する。クランプ部材50の歯72と本体10の歯32との間に発生する反対方向の軸線方向力が、ライザークランプ組立体1を通るフローライン3の張力の軸線方向力と釣り合うとき、ライザークランプ組立体を通るフローライン3がさらに軸線方向へ移動することが防止される。
例えばFPSOがライザークランプ組立体1からさらに離れて移動すること応答して、フローライン3における軸線方向張力がさらに増大する場合、クランプ部材50は、本体10に対してさらに軸線方向に移動し得る。これにより、クランプ部材セグメント60a、60b、60cがさらに半径方向内方に移動し、フローライン3をより半径方向に圧縮する。フローライン上の半径方向内方力の増大に対するフローライン3の反作用の増加により、対応する歯72、32のテーパ面73b、33b間の圧力がさらに増大し、次いで、歯72、32間に発生する反対方向の軸線方向力が増大する。増大した反対方向の軸線方向力が再びフローライン3に作用する軸線方向力と釣り合うと、フローライン3がライザークランプ組立体1に対してさらに軸線方向に移動することが阻止される。
この実施例では、歯72、32の軸線垂直面73a、33aの半径方向寸法は、フローライン3上に最大設計軸線方向荷重がかかっていても、かつフローライン3の外表面が最大半径方向に撓んでいても(例えばフローラインの外表面の材料に対するクリープ及び/又は経時変化の影響による、又はフローラインを通過する流体の温度による、フローライン3の外径の任意の時間的変化を含む)においても、対応する歯72、32の山が軸線方向に互いに通過できないことを保証するように寸法決めされる。言い換えれば、歯72、32の軸線垂直面73a、33aは、歯72、32が互いに「飛び越えない」ことを保証できるほど十分に大きい(例えば、半径方向に十分に深い)。一般的には、この実施例では、フローライン3及びクランプ部材50が本体10に対して最大設計軸線方向荷重下にあるときの、クランプ部材セグメントの対応する歯72の軸線垂直面73aと本体セグメントの対応する歯32の軸線垂直面33aとの間の最大軸線方向分離は、各歯72、32の軸線方向寸法の5%~15%である。他の実施例では、対応する歯72、32の軸線垂直面73a、33a間の最大間隔は、これより大きくても小さくてもよく、例えば5%未満又は50%以上であってもよい。
逆に、フローライン3における軸線方向張力が減少する場合、クランプ部材50の対応する歯72と本体10の対応する歯32との間の反対方向の軸線方向力(クランプ部材セグメント60a、60b、60cが現在の半径方向位置で加える半径方向圧縮に対するフローライン3の反作用による)は、フローライン3上の減少した軸線方向力よりも大きくなることがある。これにより、クランプ部材セグメント60a、60b、60cは、フローライン3に作用する軸線方向力が均衡するまで、それらの初期位置に向かって反対方向に軸線方向に、また半径方向外方に移動する。
本発明による海底ラインクランプ組立体101の第2の実施例を図6aに示す。第2の実施例は、上述の第1の実施例と概ね同様であり、同等の部分には同様の符号が付されているが、100だけ増分されている。第2の実施例では、ライザークランプ組立体は、本体110と、本体110の内側に配列されるクランプ部材150と、を備える。本体110は、第1の実施例の本体10と同様に略円筒形である。
図6b及び図6eに最も良く見られ、かつ図7a及び図7bに示すように、本体が完全に組み立てられるとき、以下でより詳細に説明するように、本体110の軸線方向端部に端板114a、114b、114cが配置される。この実施例では、各端板114a、114b、114cは、2つの大きな円形軸線方向開口部115と、3つの小さな円形軸線方向開口部116と、を含むが、開口部115、116の正確な数は限定されない。
第2の実施例では、本体110の長手方向セグメント120a、120b、120cはモジュール式であり、各長手方向セグメント、例えば120aは、図6dに最も良く見られ、図8a及び8bに詳細に示すように、8つの軸線方向セクション121a~121hにさらに分割されている。この実施例では、軸線方向セクション121a~121hの各々は、軸線方向長さがほぼ等しく、2つのテーパ部分130を備えるが、他の実施例では、軸線方向セクションの軸線方向長さは変化してもよく、軸線方向セクションは8つより少なくても多くてもよい。また、各軸線方向セクションは、2つよりも多い又は少ないテーパ部分130を備えてもよい。この実施例では、本体110の各軸線方向セクション121は、図8aに最も良く見られるように、各テーパ部分130の端面124(すなわちFPSOに最も近い)に隣接する軸線平行部分131も有している。
本体110は、任意に、海底ラインクランプ組立体の第1の実施例に関して先に説明した理由により、任意に1つ以上の浮力モジュールに接続するように適合される第1のアイプレート118(図6a及び図6bに示す)を組み込んだ少なくとも1つのセクション121を組み込んでいる。また、本体110は、一般に、これもまた第1の実施例について先に説明したように、第2のアイプレート119a、119b(図6a及び6bにも示す)、又は他のアンカー取付点を組み込んだ少なくとも1つの(任意に異なる)セクション121を組み込み、これらは、本体をチェーン又はケーブルで海底アンカー又は吸引杭に繋留するように適合されている。
第2の実施例101では、クランプ部材150の長手方向セグメント160a、160b、160cもモジュール式であり、図9a及び図9bに示すように、同様に軸線方向セクションに分割されている。したがって、例えば、クランプ部材セグメント160aは、図6dに示すように、8つの軸線方向セクション161a~161hに分割されている。この実施例では、各クランプ部材軸線方向セクション161a~161hは同一であり、それぞれの本体軸線方向セクション121a~121hに対応している。また、この実施例では、クランプ部材150の各軸線方向セクション161は、テーパ部分170の間に軸線平行部分171を有する。
また、この実施例では、クランプ部材150の各軸線方向セクション161の軸線方向長さは、一般的には、本体120の対応する軸線方向セクション121よりも短い。言い換えれば、海底ラインクランプ組立体101が完全に組み立てられるとき、本体120の各軸線方向セクション121の端面124、125は、隣接する軸線方向セクションの対応する端面124、125と接触する(かつ、それに対してクランプされる)。これに対して、この実施例では、クランプ部材150の各軸線方向セクション161の端面164、165は、隣接する軸線方向セクションの端面164、165から軸線方向に離間している。この軸線方向間隔は、第1の実施例で前述したように、隣接する長手方向セグメント160a、160b、160cの軸線方向セクション161の円周方向縁面166a、166bの間にも存在する円周方向間隔に追加されるものである。クランプ部材150の隣接する軸線方向セクション161間の軸線方向間隔は、各軸線方向セクションの正確な軸線方向寸法に公差を提供し、正確な設計寸法からの製造誤差及び/又はずれを可能にし、このような製造誤差が、フローライン103が海底ラインクランプ組立体101に対して軸線方向に移動することに応答して、各軸線方向セクション161が軸線方向に自由に移動することを制限又は阻害しないことを保証する。
海底ラインクランプ組立体101の第2の実施例は、前述した第1の実施例の海底ラインクランプ組立体1と同様の方法で、フローライン103の周りに組み立てることができる。一般的には、各本体セグメント120a、120b、120cの軸線方向セクション121a~121hは、まず、各軸線方向セクションの軸線方向縁面124、125間の各軸線方向セクションの壁を貫通して軸線方向に延在する、開口部138を位置合わせすることによって組み立てられる。第2の実施例では、海底ラインクランプ組立体101の必要な全長を構成するのに必要な数の軸線方向セクション121a~121hを選択することが可能である。例えばフローライン103によって加えられる最大軸線方向荷重がある閾値よりも小さいことが知られている用途では、海底ラインクランプ組立体101の全長は、より多数の軸線方向セクション121を備えることができる、より大きな軸線方向荷重に適合する別の海底ラインクランプ組立体よりも短くすることができる(したがって、より少ない軸線方向セクション121a~121hで構成される)。全ての軸線方向セクション121a~121hが互いに対して位置決めされて、例えば長手方向セグメント120aを形成するとき、長手方向セグメント120aのいずれかの軸線方向端部に端板114aが置かれ、軸線方向固定スタッド又はボルト139が端板114aの開口部115を通過して軸線方向セクションの整列した開口部138の各々を通り、次いで、隣接する軸線方向セクションの軸線方向縁面124、125を互いにクランプするために、締め付け又は他の方法で固定される。この実施例では、軸線方向固定ボルト139は、本体セグメント120a、120b、120cの軸線方向の全長とほぼ等しいか、又はそれよりわずかに長く、したがって各固定ボルトは本体110の端面間に延在する。
本体110の長手方向セグメント120a、120b、120cが組み立てられた後、クランプ部材150の対応するセグメント160a、106b、160cは、第1の実施例と概ね同様の方法で、設置ボルト140によって本体110のそれぞれのセグメント120a、120b、120cに固定される。この実施例では、例えばクランプ部材セグメント160aの各軸線方向セクション161a~161hは、本体セグメント120aと位置合わせされ、その結果、各軸線方向セクション161a、161b、161cの凹部174(図9b及び9cに最も良く見られる)は、例えば本体セグメント160aのそれぞれの開口部134(図8aに最も良く見られる)と位置合わせされる。したがって、例えば第1の例では5つの設置ボルト40を使用して本体セグメント20a及びクランプ部材セグメント60aを固定した代わりに、この実施例では、各設置ボルト140を使用して単一の軸線方向セクション161a~161hを固定することができる。他の実施例では、各軸線方向セクションは、複数の設置ボルト140で固定されてもよい。
次いで、第1の実施例と同様の方法で本体セグメント120a、120b、120cを組み立てて、完全な海底ラインクランプ組立体101を形成する。この実施例では、図8a~図8cに示すように、本体セグメント120a、120b、120cの各軸線方向セクション121の円周方向縁面126a、126bに沿って開口部126が配置されている。各開口部126は、各本体セグメント120a、120b、120cの外表面上の対応する凹部137に接合されている。本体セグメント120a、120b、120cの組み立ては、各本体セグメント120a、120b、120cの開口部136を隣接する本体セグメントの開口部136と位置合わせし、次いで隣接する本体セグメントの整列した開口部136を通して固定ボルト又は他の締結具(図示せず)を通過させて、隣接する本体セグメントの円周方向縁面126a、126bを互いにクランプしてもよい。
代替的に、海底ラインクランプ組立体101の組み立ては、まずクランプ部材150の軸線方向セクション161を本体110の対応する軸線方向セクション121に固定し、次いで軸線方向セクション121の円周方向縁面126a、126bを接合して本体110の円筒部分を形成し、それから本体及び端板114a、114b、114cのこのような円筒部分の全てを軸線方向固定ボルト139で接合してもよい。
動作中、海底ラインクランプ組立体101の第2の実施例は、前述した第1の実施例と同様の方法で機能する。第2の実施例の本体セグメント120a、120b、120cは、個々の軸線方向セクションを備えるが、本体110が軸線方向及び半径方向の両方の固定ボルト又は他の締結具で完全に組み立てられると、これは第1の実施例の本体10と構造的及び機能的に同等となる。これに対して、第2の実施例のクランプ部材セグメント160a、160b、160cの各々は、個々の軸線方向セクション161a~161hに分離されており、仮設設置ボルト140を取り外した後、クランプ部材50の各長手方向セグメントの各軸線方向セクションは、他の隣接する軸線方向セクションから軸線方向に離間され、他の全ての軸線方向セクションから独立してその位置及び向きを自由に調整することができる。これにより、第1の実施例の一体型クランプ部材セグメント60a、60b、60cを超える利点が得られる。
第1に、クランプ部材セグメント160a、160b、160cは連続していないので、フローライン103の外表面は、一般的には、第2の実施例のクランプ部材150によって均一に圧縮されることはない。軸線方向セクション161a~161hと接触しているフローライン103の部分は、一般的には、クランプ部材セグメント160a、160b、106cの軸線方向セクションと接触していないフローラインの部分よりも大きく圧縮される。言い換えれば、フローライン103の外径は、軸線方向セクション161a~161hに接触するフローラインの外表面の領域において、セクション161a~161h間の軸線方向の隙間に整列した領域よりも、より小さくすることができる。したがって、各軸線方向セクション161a~161hは、各軸線方向セクション161a~161h間のフローラインの外表面と比較して、フローライン103の外表面にわずかに埋め込まれ得る。これにより、フローラインが軸線方向荷重を受けているときに、クランプ部材150とフローライン103との間で軸線方向に「滑る」リスクを有利に防止するか、又はさらに低減することができる。
第2に、各軸線方向セクション161a~161hは、隣接する軸線方向セクションから独立して、その円周方向位置及び向き(例えばピッチ及びヨー)を調整することができる。これにより、任意に、クランプ部材150は、フローライン103の外表面の外径及び/又は剛性における局所的な不規則性を補償することができ、これは、第1の実施例のクランプ部材セグメント60a、60b、60cと比較して、クランプ部材150が本体110に対して接着又は固着する可能性を低減し、また、フローライン103の外表面が過度に局所的に半径方向に圧縮される可能性を低減する。

Claims (25)

  1. 軸線を有する本体と、クランプ部材と、を備える海底ラインクランプ組立体であって、
    前記本体は、海底ラインの周りに組み立てられるように適合される少なくとも2つのセグメントを備え、
    前記本体は、前記本体を海底アンカーに繋留するように適合されるアンカー取付点を有し、
    前記クランプ部材は、前記本体に対して移動可能であり、前記本体の内表面と係合するように適合される外表面と、前記海底ラインクランプ組立体内で前記海底ラインと係合するように適合される内表面と、を有し、
    前記本体の前記内表面は、少なくとも1つの第1のテーパ部分を有し、
    前記クランプ部材の前記外表面は、前記本体の前記内表面上の前記第1のテーパ部分と係合するように配列される少なくとも1つの第2のテーパ部分を有する、海底ラインクランプ組立体。
  2. 前記クランプ部材は、前記本体に対して半径方向及び軸線方向に移動可能であり、
    前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分とが係合するときに前記クランプ部材が前記本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動することにより、前記クランプ部材の前記内表面が前記本体に対して半径方向内方に、前記海底ラインの前記外表面に対して付勢される、請求項1に記載の海底ラインクランプ組立体。
  3. 前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分は、前記海底ラインクランプ組立体の軸線方向両端部に面する、請求項1又は2に記載の海底ラインクランプ組立体。
  4. 本体と、クランプ部材と、を備える海底ラインクランプ組立体であって、
    前記本体は、軸線を有し、海底ラインの周りに組み立てられるように適合されるセグメントに分割され、
    前記本体は、前記本体を海底アンカーに繋留するように適合されるアンカー取付点を有し、
    前記クランプ部材は、前記クランプ部材の外表面の周りに円周方向に延在する、前記本体の内表面と係合するように適合される前記外表面と、前記海底ラインクランプ組立体内で前記海底ラインと係合するように適合される内表面と、を有し、
    前記海底ラインクランプ組立体が前記海底ラインの周りに組み立てられるとき、前記クランプ部材の少なくとも1つのセグメントが前記本体に対して半径方向及び軸線方向に移動可能であり、
    前記本体の前記内表面は、複数の第1のテーパ部分を有し、
    前記クランプ部材の前記外表面は、前記クランプ部材が前記本体に対して移動する間に前記本体の前記内表面上の前記第1のテーパ部分と係合するように配列される複数の第2のテーパ部分を有し、
    前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分は、前記海底ラインクランプ組立体の両端部に面し、
    前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分とが係合するときに前記クランプ部材が前記本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動することにより、前記クランプ部材の前記内表面を前記本体に対して半径方向内方に付勢する、海底ラインクランプ組立体。
  5. 前記クランプ部材が、セグメント化されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  6. 前記クランプ部材と前記本体が、前記軸線に沿った方向で長手方向セグメントに分割されている、請求項1~5のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  7. 前記クランプ部材と前記本体が前記軸線に沿って同じ数の長手方向セグメントに分割され、
    各本体セグメントがそれぞれのクランプ部材セグメントを有する、請求項6に記載の海底ラインクランプ組立体。
  8. 各本体セグメントが、前記本体セグメントのそれぞれのクランプ部材セグメントよりも大きな角度寸法を有する、請求項7に記載のサブサクランプ組立体。
  9. 前記クランプ部材と前記本体が、前記軸線周りの方向で複数のセクションに分割されている、請求項1~8のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  10. 前記クランプ部材と前記本体が、前記軸線周りで複数のセクションに分割され、各本体セクションがそれぞれのクランプ部材セクションを有し、
    各本体セクションが、前記本体セクションのそれぞれのクランプ部材セクションよりも大きい軸線方向寸法を有する、請求項9に記載の海底ラインクランプ組立体。
  11. 前記本体上の前記第1のテーパ部分又は各第1のテーパ部分は、歯の一部を形成し、
    前記本体の前記軸線から離間した外側半径方向位置から、前記本体の前記軸線に近い内側半径方向位置まで、前記クランプ部材に向かって半径方向内方に延在して前記第1のテーパ部分を形成する第1の面と、前記本体の前記軸線に対して前記内側半径方向位置から前記外側半径方向位置まで戻るように半径方向外方に延在する第2の面と、を有し、
    前記クランプ部材上の前記第2のテーパ部分又は各第2のテーパ部分は、歯の一部を形成し、
    前記本体の前記軸線に対して外側半径方向位置から、軸線からさらに離間した内側半径方向位置まで、前記本体に向かって半径方向内方に延在して前記第2のテーパ部分を形成する第1の面と、前記本体の前記軸線に対して前記内側半径方向位置から前記外側半径方向位置まで戻るように半径方向外方に延在する第2の面と、を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  12. 前記歯の前記第2の面が、前記軸線に対して垂直である、請求項11に記載の海底ラインクランプ組立体。
  13. 前記歯が環状列を繰り返して配列されている、請求項11又は12に記載の海底ラインクランプ組立体。
  14. 前記本体の前記内表面と前記クランプ部材の前記外表面との間の摩擦が、前記クランプ部材の前記内表面と前記海底ラインの前記外表面との間の摩擦よりも低い、請求項1~13のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  15. 前記クランプ部材は、前記本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動可能であり、
    前記クランプ部材の前記外表面と前記本体の前記内表面は、前記クランプ部材が前記第1の方向とは反対の第2の方向へ軸線方向に移動することを制限する停止部材を組み込んでいる、請求項1~14のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  16. 前記本体の前記内表面は、第1のテーパ部分のアレイを有し、
    前記第1のテーパ部分は、環状であり、前記本体の前記内表面の少なくとも一部の周りに延在し、
    前記クランプ部材の前記外表面は、第2のテーパ部分のアレイを有し、
    前記第2のテーパ部分は、環状であり、前記クランプ部材の前記外表面の少なくとも一部の周りに延在する、請求項1のいずれかに記載のサブアラインクランプ組立体。
  17. 前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分が、前記本体の軸線に対して同じ角度でテーパ付けされている、請求項1~16のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  18. 前記本体の第1のテーパ部分と前記クランプ部材の第2のテーパ部分との繰り返しの間に、少なくとも1つの軸線平行部分を組み込んでいる、請求項1~17のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  19. 前記軸線平行部分が、半径方向最小に配置されている、請求項18に記載の海底ラインクランプ組立体。
  20. 前記本体の前記内表面と前記クランプ部材の前記外表面の各々が軸線平行部分を組み込み、
    前記本体及び前記クランプ部材上のそれぞれの軸線平行部分が、前記海底ラインクランプ組立体において軸線方向に重なり合う、請求項1~19のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  21. 前記本体及び前記クランプ部材上の軸線方向に重なる前記軸線平行部分が、半径方向のクリアランスによって互いに半径方向に離間している、請求項20に記載の海底ラインクランプ組立体。
  22. 前記海底ラインクランプ組立体の穴内に配置される海洋ライザー導管を組み込んでいる、請求項1~21のいずれか一項に記載の海底ラインクランプ組立体。
  23. 海底ラインの外表面の上に海底ラインクランプ組立体を組み立てるステップを含む、前記海底ラインをクランプする方法であって、
    前記海底ラインクランプ組立体は、本体と、クランプ部材と、を備え、
    前記本体は、軸線を有し、前記海底ラインの周りに組み立てられるように適合されるセグメントに分割され、
    前記本体は、前記本体を海底アンカーに繋留するように適合されるアンカー取付点を有し、
    前記クランプ部材は、前記クランプ部材の外表面の周りに円周方向に延在する前記本体の内表面と係合するように適合される前記外表面と、前記海底ラインクランプ組立体内で前記海底ラインと係合するように適合される内表面と、を有し
    前記海底ラインクランプ組立体が前記海底ラインの周りに組み立てられるとき、前記クランプ部材の少なくとも1つのセグメントが前記本体に対して半径方向及び軸線方向に移動可能であり、
    前記本体の前記内表面は、複数の第1のテーパ部分を有し、
    前記クランプ部材の前記外表面は、前記クランプ部材が前記本体に対して移動する間に前記本体の前記内表面上の前記第1のテーパ部分に係合するように配列される複数の第2のテーパ部分を有し、
    前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分は、前記海底ラインクランプ組立体の両端部に面し、
    前記本体の前記内表面と前記クランプ部材の前記外表面との間の摩擦は、前記クランプ部材の前記内表面と前記海底ラインの前記外表面との間の摩擦よりも低く、
    前記第1のテーパ部分と前記第2のテーパ部分とが係合するときに前記クランプ部材が前記本体に対して第1の方向へ軸線方向に移動することにより、前記クランプ部材の前記内表面を前記本体に対して半径方向内方に、前記海底ラインの前記外表面に対して付勢する、方法。
  24. 前記海底ラインが海洋ライザー導管である、請求項23に記載の方法。
  25. 前記海底ラインの前記外表面の上に前記海底ラインクランプ組立体を組み立てるステップの後に、前記海底ラインの前記外径が減少した場合、前記クランプ部材が前記本体に対して前記第1の方向に摺動して、前記海底ラインに対するクランプ力を安定して維持する、請求項23又は24に記載の方法。
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