RU2647364C1 - Плавучий турельный причал с проницаемой клеткой турели - Google Patents

Abstract

Изобретения относятся к области судостроения, а именно к морским судам, применяемым в производстве нефтепродуктов. Варианты изобретений включают в себя отсоединяемую плавучую турельную причальную систему для плавучей платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти подверженную повреждениям при столкновениях между буем и клеткой турели буя во время операции стыковки и расстыковки. Поэтому имеется потребность в быстром отходе буя от турели на плавучей платформе во время операции расстыковки. Клетка турели буя имеет некоторую степень проницаемости, которая обеспечивает поток морской воды извне приемника во внутреннее пространство приемника. Такая подача воды нейтрализует силу всасывания и позволяет быстрее отсоединить буй от турели плавучей платформы, минимизируя время, в течение которого наиболее вероятны неконтролируемые столкновения буя с плавучей платформой. Заполнение части турели над причальным буем водой перед освобождением буя также позволяет сократить время отхода буя. Достигается быстрота отсоединения буя от турели плавучей платформы. 7 н. и 20 з.п. ф-лы, 20 ил.

Description

[0001] В настоящей заявке на патент испрашивается приоритет по заявке на патент США № 14/268866, поданной 2 мая 2014 г.

Область изобретения

[0002] Настоящее изобретение по существу относится к морским судам, применяемым в производстве нефтепродуктов. Более конкретно, изобретение относится к плавучей турельной причальной системе для системы платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти (далее - "платформа" или "плавучая платформа")

[0003] Система платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти является плавучей установкой, установленной над морским и/или газовым месторождением или рядом с ним для приема, переработки, хранения и отгрузки углеводородов.

[0004] Она состоит из плавучей буровой установки баржевого типа, которая может быть специально построенным судном или переделанным танкером, который пришвартован в нужном месте. Грузовые отсеки судна используются как буферное хранилище для добытой нефти. На плавучей буровой установке баржевого типа установлено технологическое оборудования (в надстройках) и имеются жилые помещения. Швартовка может осуществляться на растяжках или может применяться одноточечная система швартовки к турели.

[0005] Смесь добытых флюидов под высоким давлением подается на технологическое оборудование, установленное на палубе танкера, на котором нефть, газ и вода сепарируются. Вода сливается за борт после очистки для удаления углеводородов. Стабилизированную сырую нефть хранят в грузовых танках и, затем, перегружают на челночные танкеры либо через буй, либо ориентируя танкер борт к борту или тандемом с платформой.

[0006] Газ можно использовать для увеличения добычи жидкости с помощью газлифтного способа добычи и для производства энергии на борту судна. Остаток можно сжимать и транспортировать по трубопроводу на берег или повторно закачивать в пласт.

[0007] Обычно морские системы проектируют так, чтобы они выдерживали "шторм столетия", т.е. наиболее сильный шторм, который по статистике случается раз в сто лет в том месте, где установлена система. Условия "шторма столетия" в разных местах различны, при этом самые сильные штормы случаются в Северной Атлантике и на севере Северного моря. Исключительно тяжелые штормовые условия могут сложиться в областях, затронутых тайфуном (ураганом). Поэтому в конструкциях причальных систем для платформ предусматривают возможность расцепления, чтобы платформа могла на время уйти с пути шторма, и требования к причальным системам предусматривают лишь умеренные условия.

[0008] В системе швартовки к плавучей турели применяют швартовочный буй, прикрепленный к морскому дну якорями и поддерживающий стояки для нефти и газа - стальную или гибкую трубу, по которой скважинные флюиды подаются из подводной скважины на поверхность. Швартовочный буй может быть соединен структурным соединителем с интегрированной турелью. Зафиксированная на земле турель проходит сквозь буровую шахту в танкере, опираясь на подшипник, и содержит брашпиль соединения, подающие линии, манифольды управления и наливные шарниры, расположенные над главной палубой. Подшипники позволяют судну свободно вращаться или флюгировать в соответствии с преобладающими условиями окружающей среды.

[0009] Система швартовки к плавучей турели была разработана для областей, в которых тайфуны, ураганы и айсберги представляют опасность для плавучей платформы кода, в первую очередь, из соображений безопасности, требуется быстрое разъединение и/или повторное соединение. После отсоединения буй тонет до глубины нулевой плавучести и плавучая платформа отплывает.

[0010] Стальной несущий стояк - это стальная труба, подвешенная на цепях на находящемся на поверхности судне в глубоководных условиях для транспортировки потока со дна или на дно.

[0011] Блок вертлюгов - это система из нескольких отдельных вертлюгов, установленных один на другой для непрерывной транспортировки флюидов, газов, управляющих сигналов и электроэнергии при флюгировании плавучей платформы между стояками и технологическим оборудованием на палубе платформы.

[0012] Таким образом, турельная швартовочная система и блок вертлюгов являются существенными компонентами плавучей платформы.

[0013] Система компенсации вертикальной качки - это механическая система, применяемая для подавления движений поднимаемой нагрузки в морских условиях, и такая механическая система, которую часто называют системой компенсации вертикальной качки, предназначена для гашения вертикальных перемещений и управления ими. Существуют два способа компенсации вертикальной качки: активный и пассивный.

[0014] В патенте США № 6155193, выданном Syversten et al., описано судно для применения при добыче и/или хранения углеводородов, содержащее принимающее пространство, открытое вниз, для приема и надежного крепления погруженного буя, соединенного по меньшей мере с одним стояком, поворотный соединитель для соединения с буем и транспортировки флюидов и систему динамического позиционирования для удержания судна в требуемом положении. Судно содержит буровую шахту, проходящую сквозь корпус, и приемное устройство, являющееся узлом, расположенным в буровой шахте с возможностью подъема и опускания, при этом поворотный соединитель расположен на уровне палубы, для соединения с буем, когда приемный узел с буем будут подняты в верхнее положение в буровой шахте. В буровой шахте имеется множество довольно больших отверстий, расположенных по всей ее длине, а в приемном узле отверстия отсутствуют. Наличие больших отверстий, однако, может поставить под угрозу структурную целостность буровой шахты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Разъединяемая система швартовки к плавучей турели подвержена повреждениям от столкновений между буем и клеткой турели буя во время операций стыковки и расстыковки. Риск столкновения может увеличиваться, когда плавучая платформа и буй имеют разные периоды вертикальной качки. Поэтому желательно, чтобы буй быстро отделялся от турели плавучей платформы во время операции расстыковки. Это минимизирует период времени, в течение которого эти два плавучих объекта отсоединены друг от друга, но еще находятся в непосредственной близости один от другого.

[0016] Было обнаружено, что на время расстыковки влияет поведение слоя воды между внутренней поверхностью приемника и внешней поверхностью буя. Расстыковка этих двух плавучих объектов требует преодоления всасывающего эффекта, создаваемого этим слоем воды, когда эти две поверхности разделяются. Эта проблема стоит особенно остро в системах швартовки к плавучей турели, имеющих очень большие буи, т.е. в системах, где буи и приемники имеют большую площадь сопрягаемых поверхностей.

[0017] Настоящее изобретение решает эту проблему за счет придания клетке турели некоторой степени проницаемости, которая допускает перетекание морской воды из пространства снаружи приемника к внутренней поверхности приемника. Подача воды таким способом ослабляет всасывание и/или силы всасывания и позволяет быстрее отделить буй от турели плавучей платформы, минимизируя время, в течение которого наиболее вероятны столкновения между буем и плавучей платформой. Кроме того, гидродинамическое соединение, создаваемое в основном закрытой клеткой турели, может предотвращать неуправляемые столкновения между буем и турелью плавучей платформы во время операций стыковки (или повторной стыковки). Предпочтительно, в турели над областью, где соединяются нижний конец турели и клетка турели, проницаемость отсутствует, поэтому в этой части вытекания морской воды не происходит. Это позволяет создать столб воды на верхнем конце клетки турели.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] Фиг. 1 - вид сбоку с частичным вырезом носовой части плавучей платформы, оснащенной системой плавучего турельного причала по одному варианту изобретения.

[0019] Фиг. 2 - вид снизу клетки плавучего турельного причала по настоящему изобретению.

[0020] Фиг. 3 - вид сбоку, частично в сечении, буя плавучего турельного причала непосредственно перед расстыковкой с турелью плавучей платформы, оснащенной клеткой турели по настоящему изобретению.

[0021] Фиг. 4 - вид сбоку, частично в сечении, буя плавучего турельного причала после расстыковки с турелью плавучей платформы, оснащенной клеткой турели по настоящему изобретению.

[0022] Фиг. 5 - частичный вид сбоку в сечении клетки турели по настоящему изобретению.

[0023] Фиг. 3 - трехмерная иллюстрация представительной части клетки турели по настоящему изобретению.

[0024] Фиг. 7 - диаграмма, иллюстрирующая время расстыковки буя для разных уровней проницаемости клетки турели по настоящему изобретению.

[0025] Фиг. 8 - вид в перспективе структуры турели по прототипу, которую можно модифицировать согласно одному варианту настоящего изобретения так, чтобы она имела переменную проницаемость.

[0026] Фиг. 9А-9F - иллюстрируют различные состояния турельной причальной системы с переменной проницаемостью по настоящему изобретению.

[0027] Фиг. 10А-10C - последовательные иллюстрации операции стыковки с использованием турельной причальной системы с переменной проницаемостью, показанной на фиг. 9А-9F.

[0028] Фиг. 11А-11С - последовательные иллюстрации операции расстыковки с использованием турельной причальной системы с переменной проницаемостью, показанной на фиг. 9А-9F.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0029] Настоящее изобретение относится к использованию проницаемости для оптимизации операции стыковки и расстыковки погружного причального буя. Погружной буй поддерживает один или боле стояк и прикреплен ко дну моря. В рабочих условиях буй жестко соединен внутри с плавучей платформой; причальная система буя является станцией, удерживающей плавучую платформу. Буй можно отсоединить от судна в случае сильного волнения моря или шторма.

[0030] Верхняя часть буя имеет коническую форму, которая сопрягается со структурой в форме клетки, закрепленной внутри плавучей платформы. Проницаемость клетки, составляющая от 5 до 20%, обеспечивает хорошую синхронизацию движений буя и плавучей платформы во время повторного соединения, что уменьшает скорости соударения и дает приемлемое время, в течение которого освобожденный буй выходит из плавучей платформы. Загрузка пространства над буем водой (заполнение турели перед освобождением) улучшает время расстыковки.

[0031] Буй плавучего турельного причала поддерживает один или более стояк и закреплен на морском дне. Буй жестко состыкован с турелью плавучей платформы, которая расположена в буровой шахте. В рабочих условиях швартовочная система буя создает причал, удерживающий плавучую платформу.

[0032] Основной целью операции расстыковки является быстрое отсоединение буя от плавучей платформы, снижая тем самым вероятность столкновения. Это номинально требует минимального гидродинамического взаимодействия между буем и турелью. При повторной стыковке целью является минимизация движения между телами, тем самым обеспечивая плавность стыковки. Это номинально требует максимального гидродинамического взаимодействия между буем и турелью. На практике для выполнения этих требований необходимо смешанное конструктивное решение, уравновешивающее противоположные требования. Типично, клетка турели с более открытыми стенками способствует быстрой расстыковке, а более закрытая клетка обеспечивает лучшее соединение при повторной стыковке. Настоящее изобретение относится к применению проницаемости (отверстий в стенке клетки турели) в качестве критического конструктивного элемента во всей конфигурации системы буй/турель. К другим важным конструктивным признакам относятся внутренние дренажные отверстия в турели и система компенсации вертикальной качки буя.

[0033] Проницаемость в диапазоне от 5 до 20% дает оптимальное гидродинамическое взаимодействие между буем и плавучей платформой во время повторной стыковки, что приводит к снижению скоростей ударов. Также было обнаружено, что такие небольшие величины проницаемости приемлемы для расстыковки, например, в комбинации с предварительным заполнением турели до уровня приблизительно на два метра выше средней ватерлинии плавучей платформы. Наличие дополнительного водяного стола (до 2 м выше уровня осадки) над состыкованным буем может способствовать быстрейшему расцеплению буя и турели, когда нужно выполнить расстыковку. На фиг. 1 показана конфигурация перед расстыковкой. В некоторых предпочтительных вариантах все сливные отверстия для воды в турели находятся под точкой сопряжения буя и турели (см. уплотнение 70 на фиг. 5).

[0034] Преимущество, которое дает этот диапазон проницаемости, заключается в приемлемом балансе, который обеспечивает хорошие показатели расстыковки и повторной стыковки. Измеренное время отхода, полученное при испытаниях на модели, показано на фиг. 7. Данные на фиг. 7 демонстрируют, что проницаемость выше 20% дает приблизительно идентичное время отхода. Это указывает на то, что силы всасывания, которые пытаются удержать тела состыкованными, можно преодолеть с минимальной проницаемостью и с предварительно залитым объемом воды. Вода, которая имеет возможность течь сквозь часть стенки клетки, быстро заполняет полость, возникающую в результате отхода буя. Кроме того, чистая направленная вниз сила, действующая на буй, временно увеличивается за счет веса этого дополнительного объема воды.

[0035] Это конструктивный признак необходим при разработке буев экстремального размера. Проницаемость - это одна из технологий, которая позволяет сделать возможной стыковку и расстыковку буя плавучего причала. Предварительное заполнение турели водой выше средней ватерлинии перед расстыковкой является факультативной поддерживающей процедурой.

Изобретение будет лучше понятно из описания иллюстративного варианта (вариантов), показанного на приложенных чертежах, где использованы следующие ссылочные позиции:

10 - корпус плавучей платформы

12 - буй

14 - соединитель швартовочного троса

16 - швартовочный трос

18 - стальной подвесной стояк

20 - буровая шахта

22 - турель

24 - блок вертлюгов

26 - втягивающая лебедка

30 - компенсатор вертикальной качки

32 - поворотный рычаг компенсатора вертикальной качки

34 - корпус колокола

36 - подшипник турели

38 - структурный соединитель

40 - клетка турели

42 - отпускающая лебедка

44 - стингер

46 - стенка буровой шахты

48 - водяной зазор

50 - внутренняя поверхность приемника

52 - ватерлиния предварительного заполнения

54 - бампер

56 - коническая часть буя

58 - запирающее кольцо

62 - радиальное отверстие

64 - удлиненное кольцевое отверстие

66 - осевое отверстие

68 - отверстие проницаемости

70 - уплотнение между буем и турелью

80 - структура турели

82 - верхнее структурное кольцо

84 - нижнее структурное кольцо

86 - локально усиленная структура

88 - отверстие

89 - группа соединителей

90 - структура турели

91 - причальный буй

92 - внешняя поверхность, имеющая форму усеченного конуса

93 - внутренняя поверхность, имеющая форму усеченного конуса

94 - отверстие в верхней поверхности

95 - отверстие во внешней поверхности

96 - переменное отверстие

97 - затвор

98 - направляющая

99 - копир, следующий по направляющей

100 - верхняя поверхность причального буя.

[0036] Подробное описание одного или более варианта буя и приемника, а также способов их применения со ссылками на приложенные чертежи представлено только для примера и не ограничивает настоящее изобретение.

[0037] Как показано на фиг. 1, плавучая платформа 10 оснащена буровой шахтой 20, содержащей турель 22, которая соединена с буем 12 плавучего причала, закрепленного множеством запирающих механизмов 38, расположенных по кругу.

[0038] Плавучий причальный буй 12 поддерживает множество стальных подвесных стояков за их верхние концы. Швартовочные тросы 16, которые проходят до якорных средств на морском дне (не показаны), соединены с буем 12 через соединители 14, которые в показанном варианте являются шарнирными соединителями. Поэтому состыкованная плавучая платформа пришвартована с возможностью освобождения в геолокации буя 12 и имеет возможность флюгирования вокруг буя 12 на подшипниках 36 в ответ на гидрометеорологические условия.

[0039] На фиг. 1 показан буй 12 в состыкованном состоянии. Во время операции стыковки плавучая платформа 10 маневрирует над погруженным буем 12 и с лебедки 26 опускают втягивающий трос, пока корпус 34 колокола не зафиксируется на стингере 44. Затем используют втягивающую лебедку 26, чтобы поднять буй 12 в клетку 40 турели 22. Компенсатор 30 вертикальной качки, работающий через шарнирный рычаг 32, можно использовать, чтобы избежать рывков втягивающего троса 28. Когда буй 12 приближается к приемнику 40, вертикальные движения двух плавучих тел синхронизируются, и буй 12 можно поднять до уровня, который позволяет структурным соединителям 38 войти запертое положение, закрепляя плавучую платформу 10 на причальном буе 12.

[0040] Когда причальный буй 12 закреплен внутри турели 22, с помощью блока 24 вертлюгов можно выполнить гидравлические соединения между стояками 18 и бортовым технологическим оборудованием.

[0041] На фиг. 2 приведен вид снизу внутренней сопрягаемой поверхности 50 приемника 40. Кольцевой водяной зазор отделяет стенку буровой шахты от приемника 40. Имеется множество отверстий 68, создающих проницаемость и выполненных в форме сквозных отверстий в сопрягаемой поверхности 50 приемника 40. Специалистам понятно, что по мере увеличения количества и размера отверстий 68 увеличивается свобода течения воды сквозь поверхность 50, но снижается структурная прочность приемника 40. Поэтому, следует найти баланс между этими конкурирующими конструктивными параметрами. В настоящем описании процент проницаемости приемника 40 определяется как общая сумма площади отверстий 68, создающих проницаемость, деленная на общую площадь поверхности клетки турели.

[0042] Операция расстыковки последовательно показана на фиг. 3 и 4. Как показано на фиг. 3, перед освобождением буя внутреннее пространство турели 22 затоплено до уровня 52 (который может находиться приблизительно в 2 метрах над ватерлинией плавучей платформы). Было обнаружено, что вес этой воды на верхней поверхности буя 12 сокращает время расстыковки.

[0043] На фиг. 4 показан причальный буй 12 через несколько секунд после освобождения от турели 22 путем отвода структурных соединителей 38. Морская вода может затекать в зазор 48 и течь сквозь отверстия 68 проницаемости для прекращения всасывания между поверхностью 56 на буе 12 и внутренней поверхностью 50 приемника 40, когда буй 12 опускается. Швартовочные тросы 16 могут быть соединены с погруженными буями (не показаны) шпрингов, и поэтому, когда буй 12 опускается, эффективный вес причальной системы и стояков 18 уменьшается, пока не будет уравновешен плавучестью буя 12. Поэтому буй 12 может висеть на безопасной относительно воздействия шторма глубине под поверхностью во время штормов или прохода льда, пока плавучая платформа не вернется и повторно пристыкуется.

[0044] Структурные детали одного конкретного предпочтительного варианта настоящего изобретения показаны на фиг. 5 и 6. На фиг. 5 показан один структурный соединитель 38 с кольцевым уплотнением 70 между турелью и буем, которое может быть надувным уплотнением, которое контактирует с противолежащей плоской поверхностью на верхней части буя 12.

[0045] На трехмерном виде на фиг. 6 показаны различные ребра, пластины и усилители. Во внутренней поверхности 50 приемника 40 выполнен набор отверстий 68, создающих проницаемость. В показанном варианте это отверстия 68, создающие проницаемость, являются по существу круглыми. Однако для достижения результатов настоящего изобретения можно использовать отверстия другой формы.

[0046] В дополнение к отверстиям 68, создающим проницаемость, в выбранных структурных элементах выполнена серия радиальных отверстий 62, кольцевых отверстий 64 и осевых отверстий 66. Эти отверстия создают путь слива морской воды, которая в противном случае оставалась бы над буем 12 при его подъеме в турель 22. По существу эта захваченная морская вода вытекает радиально наружу сквозь отверстия 62 и затем аксиально наружу сквозь отверстия 66 для выхода через зазор 48 между стенкой 46 буровой шахты и приемником 40. Эти дополнительные отверстия могут дополнительно способствовать сокращению времени стыковки и расстыковки.

[0047] Как показано на диаграмме, приведенной на фиг. 7, экспериментальные результаты, полученные на масштабных моделях в волновом бассейне, показывают, что время расстыковки буя заметно не уменьшается при уровне проницаемости выше приблизительно 20%. Таким образом, можно выбрать такой уровень проницаемости, который дает адекватную прочность клетки приемника, амортизирующий эффект при операциях стыковки, и приемлемо короткое время расстыковки.

[0048] В некоторых отдельных представительных вариантах клетка турели по настоящему изобретению может содержать структуру по существу в форме колокола, имеющую открытый верхний конец и противоположный открытый нижний конец, и внутреннюю поверхность, проходящую между верхним и нижним концами, по меньшей мере часть которой имеет форму усеченного конуса; и в части внутренней поверхности, имеющей форму усеченного конуса, выполнено множество сквозных отверстий. Эта структура, по существу имеющая форму колокола, может содержать каркас, открытый на первой внешней стороне и по меньшей мере частично обшитый на второй внутренней стороне. Часть в форме усеченного конуса может быть обшитой. Клетка турели далее может содержать изогнутую часть внутренней поверхности, примыкающую к верхнему концу участка в форме усеченного конуса с множеством сквозных отверстий в этой изогнутой части. Клетка турели далее может содержать кольцевой выступ на внешней стороне, имеющий множество выполненных в нем осевых сквозных отверстий. Клетка турели также может содержать множество радиальных сквозных отверстий в верхней, по существу цилиндрической части внутренней поверхности, прилегающей к верхнему концу. Это множество радиальных сквозных отверстий может иметь такой размер и положение, чтобы позволить воде, текущей вверх и наружу из открытого верхнего конца, сливаться по внешней стороне структуры, по существу имеющей форму колокола. Общая площадь сквозных отверстий предпочтительно может составлять от 5 до 20% от общей площади поверхности клетки турели.

[0049] Плавучая платформа по настоящему изобретению может содержать корпус с выполненной в ней буровой шахтой; вращающуюся турель, расположенную в буровой шахте; по существу колоколообразную структуру, прикрепленную к нижнему концу турели и имеющую открытый верхний конец и противоположный нижний конец и внутреннюю поверхность, проходящую между верхним и нижним концами, по меньшей мере часть которой имеет форму усеченного конуса; и множество сквозных отверстий в части внутренней поверхности, имеющей форму усеченного конуса. Эта по существу колоколообразная структура может содержать каркас, который открыт на первой, внешней стороне и по меньшей мере частично обшит на второй, внутренней стороне. Часть, имеющая форму усеченного конуса, может быть обшита. Клетка турели далее может содержать изогнутый участок внутренней поверхности, примыкающей к верхнему концу участка в форме усеченного конуса, и множество сквозных отверстий, выполненных в изогнутом участке. Клетка турели далее может содержать кольцевой выступ на внешней стороне, в которой выполнено множество осевых сквозных отверстий. Клетка турели также может далее содержать множество радиальных сквозных отверстий в верхней, по существу цилиндрической части внутренней поверхности, примыкающей к верхнему концу. Это множество радиальных сквозных отверстий может иметь такой размер и положение, чтобы позволить воде, текущей вверх и наружу из открытого верхнего конца, сливаться по внешней стороне по существу колоколообразной структуры. Общая площадь сквозных отверстий может составлять от 5 до 20% от общей площади поверхности клетки турели.

[0050] Способ расстыковки причального буя и плавучей платформы, оснащенной системой причаливания к плавучему бую, может содержать этапы, на которых создают клетки турели в буровой шахте плавучей платформы, при этом приемник имеет внутреннюю поверхность, по меньшей мере частично обшитую кожухом, имеющим множество сквозных отверстий; и освобождают причальный буй от клетки турели. Множество сквозных отверстий в кожухе предпочтительно имеет суммарную общую площадь от приблизительно 5% до приблизительно 20% от общей площади внутренней поверхности клетки турели. Способ далее может содержать этап, на котором заполняют по меньшей мере часть буровой шахты над верхней поверхностью причального буя, закрепленного в клетке турели, водой перед освобождением причального буя.

[0051] Цилиндрическая турель по настоящему изобретению для плавучейуюпо существу колоколообразной структурой, которая прикреплена к нижнему концу турели и имеет открытый верхний конец и противоположный открытый нижний конец, и внутреннюю поверхность, расположенную между верхним и нижним концами, по меньшей мере часть которой имеет форму усеченного конуса; множество сквозных отверстий в части внутренней поверхности, имеющей форму усеченного конуса, и в которой в нижней стенке турели в области над по существу колоколообразной структурой проницаемость отсутствует.

[0052] В международной публикации № WO 2012/032163 А1 (озаглавленной "Разъединяемая причальная система со сгруппированными соединителями") раскрывается разъединяемая причальная система для флюгирующего судна, имеющего буровую шахту, которая проходит от уровня палубы до уровня киля. Система содержит турель, которая удерживается в буровой шахте; узел вертлюга, установленный на турели для транспортировки флюидов; подшипниковый узел, установленный между турелью и буровой шахтой, и буй, поставленный на якорь на морском дне на множестве тросов, который можно ввести в буровую шахту и стыковать с турелью. Система далее содержит запирающий узел для механического запирания буя на турели, и по меньшей мере один стояк, поддерживаемый буем для транспортировки флюидов с морского дна или на морское дно. Запирающий узел содержит по меньшей мере два соединителя, каждый из которых имеет зажим, который может перемещаться радиально наружу для механического соединения буя с турелью.

[0053] На фиг. 8 показана структура турели по WO2012/032163 А1 с усилениями для передачи швартовочных нагрузок. Как показано на фиг. 8, структура 80 турели содержит верхнее структурное кольцо 82, соединенное с нижним структурным кольцом 84 локально усиленными структурами 86. Отверстия 88 между локально усиленными структурами 86 могут допускать движение морской воды внутрь структуры турели и из нее, когда соответствующая часть причального буя вставляется или выходит. Также на фиг. 8 показаны группы 89 соединителей, которые могут механически запирать буй так, чтобы зафиксировать его внутри структуры 80 турели.

[0054] В одном варианте структура турели, относящаяся к типу, показанному на фиг. 8, может оснащаться средством для изменения проницаемости отверстий 88, т.е. отверстий, сквозь которые морская вода может течь во время стыковки и расстыковки с причальным буем. Как показано на фиг. 9А-9F, структура 90 турели выполнена с возможностью приема причального буя 91. Причальный буй 91 может иметь внешнюю поверхность 92 в форме усеченного конуса, которая имеет размер и форму, позволяющие ей сопрягаться с поверхностью 93 в форме усеченного конуса структуры 90 турели. Как показано на фиг. 9В и 9С, причальный буй 91 может иметь по существу плоскую верхнюю поверхность 100.

[0055] Структура 90 турели может иметь отверстия 94 в верхней поверхности и отверстия 95 во внешней поверхности, сквозь которые морская вода может протекать, когда причальный буй 91 входит в структуру 90 турели или выходит из нее. Часть отверстия 95 во внешней поверхности может быть отверстием 96 переменной площади, которая может открываться и закрываться подвижным затвором 97. В показанном варианте поперек ширины отверстия 95 во внешней поверхности проложены направляющие 98, а затвор 97 оснащен копирами 99, которые позволяют затвору 97 выборочно закрывать часть или все отверстие 96 переменной площади, скользя по направляющим 98.

[0056] На фиг. 9А показан причальный буй 91, частично внутри структуры 90 турели, где затвор 97 находится в полностью закрытом положении.

[0057] На фиг. 9В показан причальный буй 91, полностью вошедший в структуру 90 турели, где затвор 97 находится в полностью закрытом положении.

[0058] На фиг. 9С показан причальный буй 91, полностью вошедший в структуру 90 турели, где затвор 97 находится в наполовину открытом положении.

[0059] На фиг. 9D показан причальный буй 91, полностью вошедший в структуру 90 турели, где затвор 97 находится в полностью открытом положении.

[0060] На фиг. 9Е показан причальный буй 91, частично вошедший в структуру 90 турели, где затвор 97 находится в полузакрытом положении.

[0061] На фиг. 9F показан причальный буй 91, частично вошедший в структуру 90 турели, где затвор 97 находится в полностью открытом положении.

[0062] Стоимость изготовления системы плавучего причального буя на очень больших глубинах определяется размером буя плавучего причала, необходимым для поддержки большого веса стояка. Одним из способов повышения экономической эффективности такой системы является оптимизация гидродинамического взаимодействия между буем плавучего причала и плавучей платформой на конечном этапе расстыковки с буем. Среди других важных параметров важную роль играет т.н. "проницаемость конуса турели". Конус турели имеет коническую форму, расположен на дне цилиндра турели и взаимодействует с буем плавучего причала. Его основной структурной функцией является выравнивание буя плавучего причала с цилиндром турели во время стыковки - охватываемый конус буя плавучего причала должен точно выровняться с охватывающим конусом цилиндра турели.

[0063] Настройка проницаемости конуса турели может быть компромиссом между двумя противоречивыми целями конструкции. Для операций повторной стыковки желательно минимизировать проницаемость конуса турели, поскольку низкая проницаемость дает положительный эффект для оптимизации гидродинамического взаимодействия при соответствующих движениях буя плавучего причала и плавучей платформы на заключительном этапе повторной стыковки (что позволяет значительно снизить требования к системе стыковки и, следовательно, ее стоимость). Для операций расстыковки конструктор стремится увеличить до максимума проницаемость конуса турели, поскольку увеличенная проницаемость уменьшает всасывающий эффект, который может замедлить расстыковку буя плавучего причала и плавучей платформы и, следовательно, проводить расстыковку при меньшем волнении моря, чтобы избежать соударений плавучей платформы и буя плавучего причала во время слишком медленного отхода буя.

[0064] Вышеописанная система позволяет создать переменную проницаемость конуса турели, чтобы проницаемость была максимальной во время операций расстыковки и минимальной во время операций повторной стыковки.

[0065]Структура нижней части турели, в которой расположен конус турели, может содержать множество структурных коробов 86 (три короба в показанном варианте), соединенных сверху и снизу с конусом турели кольцевыми коробчатыми структурами (элементы 82 и 94, соответственно).

[0066] Пространство между вертикальными структурными коробами 86 является "оболочкой" конуса турели, в которой переменную проницаемость можно реализовать с помощью скользящих затворов 97 или их эквивалентов.

[0067] Конус турели с переменной проницаемостью по настоящему изобретению снижает стоимость системы повторной стыковки для флюгирующего судна, позволяет проводить стыковку при повышенном волнении моря (для увеличения полезного времени в местах с постоянными ветровым волнами), в то же время увеличивая допустимую степень волнения при расстыковке (для увеличения полезного времен и/или позволяя дополнительно сэкономить средства на причальную систему - например, если можно расстыковаться в условиях, встречающихся раз в 10 или 100 лет, то причальную систему можно делать из расчета на максимальные условия при расстыковке, не на более жесткие условия, встречающиеся раз в 100 или 10000 лет).

[0068] Операции стыковки с использованием системы турели с переменной проницаемостью по настоящему изобретению показаны последовательно на фиг. 10А, 10В и 10С.

[0069] На фиг. 10А показана структура 90 турели с затвором 97, движущимся из открытого положения к закрытому положению. Закрывание затвора 97 может выполняться перед подъемом буя плавучего причала в структуру 90 турели.

[0070] На фиг. 10В показан буй 91 плавучего причала, поднимаемый, например, тросом лебедки внутрь структуры 90 турели. Затвор 97 находится в полностью закрытом положении. Соответствующие затворы (не показаны) на других сторонах структуры 90 турели также могут быть закрыты для минимизации проницаемости структуры 90 турели. Как было описано выше, уменьшение проницаемости структуры 90 турели может улучшить гидродинамическое взаимодействие структуры 90 турели и причального буя 91 во время операции стыковки.

[0071] На фиг. 10C показан буй 91 плавучего причала, полностью осаженный в структуру 90 турели с затвором 97 в полностью закрытом положении, которое возникает в конце операции стыковки.

[0072] Операция расстыковки с применением системы турели с переменной проницаемостью по настоящему изобретению последовательно показана на фиг. 11А, 11В и 11С.

[0073] На фиг. 11А показана структура 90 турели с затвором, движущимся из закрытого положения к открытому положению. Открывание затвора 97 может выполняться перед освобождением буя плавучего причала от структуры 90 турели.

[0074] На фиг. 11В показан буй 91 в структуре 90 турели непосредственно перед освобождением. Затвор 97 полностью открыт, и внешняя поверхность 92 буя 91, имеющая форму усеченного конуса, видна сквозь открытую часть отверстия 96 переменной площади. Освобождение буя 91 может осуществляться путем приведения в действие соединителей 89 (см. фиг. 8) в обратном направлении.

[0075] На фиг. 11С показан буй 91, выпадающий из структуры 90 турели. Затвор 97 находится в полностью открытом положении, и отверстие 96 переменной площади сконфигурировано для максимальной проницаемости. Над структурой 90 турели перед расстыковкой может храниться объем воды. После расстыковки эта вода может течь сквозь отверстия 94 в верхней поверхности и отверстие 96 переменной площади для компенсации силы всасывания, генерируемой опускающимся причальным буем. Это может способствовать повышению скорости, с которой буй отходит от структуры турели, тем самым сокращая период времени, в течение которого могут происходить повреждающие столкновения платформы и не удерживаемым тонущим буем.

[0076] Хотя выше были показаны и описаны конкретные варианты настоящего изобретения, они не ограничивают объем настоящего изобретения. Специалистам понятно, что в эти варианты можно внести различные изменения и замены, не выходящие за пределы объема изобретения, который определяется приложенной формулой.

Claims (56)

1. Клетка турели для платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти, оснащенной плавучей турельной причальной системой, содержащая:

по существу колоколообразную структуру, имеющую открытый верхний конец и противоположный открытый нижний конец, и внутреннюю поверхность, проходящую между верхним и нижним концами, по меньшей мере часть которой выполнена в форме усеченного конуса; и

множество сквозных отверстий, выполненных в части внутренней поверхности, имеющей форму усеченного конуса.

2. Клетка по п.1, в которой по существу колоколообразная структура содержит каркас, открытый на первой внешней стороне и по меньшей мере частично обшитый на второй, внутренней стороне.

3. Клетка по п.2, в которой часть, имеющая форму усеченного конуса, обшита.

4. Клетка по п.1, содержащая также изогнутую часть внутренней поверхности, прилегающую к верхнему концу части в форме усеченного конуса, и множество сквозных отверстий, выполненных в этой изогнутой части.

5. Клетка по п.2, содержащая также кольцевой выступ на внешней стороне, имеющий множество осевых сквозных отверстий, выполненных в нем.

6. Клетка по п.1, также содержащая множество радиальных сквозных отверстий в верхней по существу цилиндрической части внутренней поверхности, расположенной рядом с верхним концом.

7. Клетка по п.6, в которой множество радиальных сквозных отверстий имеет такой размер и положение, которые позволяют воде, текущей вверх и из открытого верхнего конца, сливаться по внешней стороне по существу колоколообразной структуры.

8. Клетка по п.1, в которой суммарная площадь сквозных отверстий составляет от 5 до 20 % общей площади поверхности клетки турели.

9. Плавучая платформа для добычи, хранения и отгрузки нефти, содержащая:

корпус, в котором имеется буровая шахта;

поворотная турель, расположенная в буровой шахте;

по существу колоколообразная структура, прикрепленная к нижнему концу турели и имеющая открытый верхний конец и противоположный открытый нижний конец, и внутреннюю поверхность, проходящую между верхним и нижним концами, по меньшей мере часть которой имеет форму усеченного конуса; и

множество сквозных отверстий в части внутренней поверхности, имеющей форму усеченного конуса.

10. Платформа по п.9, в которой по существу колоколообразная структура содержит каркас, открытый на первой, внешней стороне и по меньшей мере частично обшитый на второй, внутренней стороне.

11. Платформа по п.10, в которой часть, имеющая форму усеченного конуса, обшита.

12. Платформа по п.9, содержащая также изогнутую часть внутренней поверхности, примыкающую к верхнему концу части, имеющей форму усеченного конуса, и множество сквозных отверстий, выполненных в изогнутой части.

13. Платформа по п.10, содержащая также кольцевой выступ на внешней стороне, имеющий множество выполненных в нем осевых сквозных отверстий.

14. Платформа по п.9, содержащая также множество радиальных сквозных отверстий в верхней по существу цилиндрической части внутренней поверхности, примыкающей к верхнему концу.

15. Платформа по п.14, в которой множество радиальных сквозных отверстий имеет такой размер и положение, которые позволяют воде, текущей вверх и из открытого верхнего конца, сливаться по внешней стороне по существу колоколообразной структуры.

16. Платформа по п.9, в которой суммарная площадь сквозных отверстий составляет от 5 до 20% общей площади поверхности клетки турели.

17. Платформа по п.9, в которой по существу колоколообразная структура имеет такой размер, чтобы входить в буровую шахту так, чтобы колоколообразная структура находилась на расстоянии от внутренней стенки буровой шахты.

18. Способ расстыковки причального буя от плавучей платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти, оснащенной турельной плавучей причальной системой, содержащий этапы, на которых:

создают клетку турели в буровой шахте платформы, при этом приемник имеет внутреннюю поверхность, которая по меньшей мере частично обшита кожухом, имеющим множество сквозных отверстий; и

освобождают причальный буй от клетки турели.

19. Способ по п.18, при котором множество сквозных отверстий в кожухе имеют суммарную площадь, равную от около 5 до около 20% в общей площади внутренней поверхности клетки турели.

20. Способ по п.18, далее содержащий этап, на котором заполняют по меньшей мере часть буровой шахты над верхней поверхностью причального буя, закрепленного в клетке турели, водой перед освобождением причального буя.

21. Цилиндрическая турель для плавучей платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти, в которой турель на своем нижнем конце снабжена по существу колоколообразной структурой, прикрепленной к нижнему концу турели и имеющей открытый верхний конец, противоположный открытый нижний конец и внутреннюю поверхность, проходящую между верхним и нижним концами, по меньшей мере часть которой имеет форму усеченного конуса, множество сквозных отверстий в части внутренней поверхности, имеющей форму усеченного конуса, и в которой в области нижней стенки турели, расположенной по существу над колоколообразной структурой, проницаемость отсутствует.

22. Структура турели для плавучей платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти, оснащенной плавучей турельной причальной системой, содержащая:

по существу цилиндрическую структуру, имеющую открытый верхний конец, противоположный открытый нижний конец и внутреннюю поверхность, проходящую между верхним и нижним концами, которая имеет первый больший диметр рядом с нижним концом и второй меньший диаметр рядом с верхним концом;

по меньшей мере одно отверстие во внутренней поверхности, которое проходит до внешней поверхности по существу цилиндрической структуры, и

затвор, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания отверстия.

23. Структура оп п.22, содержащая также:

направляющую, прикрепленную к структуре турели; и

копир направляющей, прикрепленный к затвору и выполненный с возможностью подвижного зацепления с направляющей.

24. Структура по п.22, содержащая также:

по меньшей мере одно отверстие в верхнем конце по существу цилиндрической структуры, сообщающееся по текучей среде с по меньшей мере одним отверстием во внутренней поверхности, когда затвор открыт.

25. Способ стыковки плавучей платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти, оснащенной плавучей турельной причальной системой, с причальным буем, содержащий этапы, на которых:

создают в буровой шахте на плавучей платформе для добычи, хранения и отгрузки нефти по существу цилиндрическую структуру, имеющую открытый верхний конец, противоположный закрытый нижний конец и внутреннюю поверхность между верхним и нижним концами, которая имеет

первый больший диаметр рядом с нижним концом и второй меньший диаметр рядом с верхним концом;

по меньшей мере одно отверстие во внутренней поверхности, которое проходит до внешней поверхности по существу цилиндрической структуры, и

затвор, выполненный с возможностью открывания и закрывания отверстия;

закрывают по меньшей мере одно отверстие во внутренней поверхности в по существу цилиндрической структуре; и

поднимают по меньшей мере часть причального буя в по существу цилиндрическую структуру.

26. Способ расстыковки плавучей платформы для добычи, хранения и отгрузки нефти, оснащенной плавучей турельной причальной системой, от причального буя, содержащий этапы, на которых:

создают в буровой шахте на плавучей платформе для добычи, хранения и отгрузки нефти

по существу цилиндрическую структуру, имеющую открытый верхний конец, противоположный закрытый нижний конец и внутреннюю поверхность между верхним и нижним концами, которая имеет

первый больший диаметр рядом с нижним концом и второй меньший диаметр рядом с верхним концом;

по меньшей мере одно отверстие во внутренней поверхности, которое проходит до внешней поверхности по существу цилиндрической структуры, и

затвор, выполненный с возможностью открывания и закрывания отверстия;

открывают по меньшей мере одно отверстие во внутренней поверхности по существу цилиндрической структуры, и

освобождают причальный буй, по меньшей мере часть которого находится в по существу цилиндрической структуре.

27. Способ по п.26, содержащий также этап, на котором:

создают по меньшей мере одно отверстие в верхнем конце по существу цилиндрической структуры, сообщающееся по текучей среде с по меньшей мере одним отверстием во внутренней поверхности, когда затвор открыт, и

создают объем воды над по существу цилиндрической структурой, сообщающийся по текучей среде с по меньшей мере одним отверстием в верхнем конце по существу цилиндрической структуры перед освобождением причального буя.

Images