專利名稱：改善的可分離式浮力轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)的制作方法
改善的可分離式浮力轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域浮筒-轉(zhuǎn)塔移動系統(tǒng)(buoy-turret moving system, BTM)是一種可分離 式浮筒轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)，其中浮筒被連接至位于轉(zhuǎn)塔下端的中央結(jié)構(gòu)連接器，且 該轉(zhuǎn)塔位于船的月亮池內(nèi)。浮筒具有一定體積，從而當結(jié)構(gòu)連接器被打開 時、浮筒將會由于附加錨繩的重量而下沉至一預定水下水平。浮式采油儲存與卸油(floating production storage and offloading, FPSO) 的BTM要求對連接至可分離式浮筒的立管使用高壓閥、以及緊急關(guān)閉 (Emergency Shut Down, ESD)系統(tǒng)。ESD系統(tǒng)將確保在緊急情況下快速釋 放壓力。
技術(shù)背景在一些現(xiàn)有的BTM系統(tǒng)中，這些立管線路與ESD閥系統(tǒng)位于轉(zhuǎn)塔 內(nèi)的封閉空間中，靠近BTM的結(jié)構(gòu)連接器。為避免這些封閉空間內(nèi)的爆 發(fā)危險，需要采用諸如通風井和強制氣流之類的方式、對封閉空間進行通 風。在封閉空間內(nèi)使用惰性氣體也可避免爆炸危險，但人員在從事維修活 動時、或在緊急情況下不能進入這一空間。此外，在水下使用封閉的轉(zhuǎn)塔 空間也會由于浮筒與轉(zhuǎn)塔之間(受損)密封處的泄漏而造成進水危險。為避免上述問題，已知在現(xiàn)有技術(shù)中可將每根立管分別向上牽拉經(jīng)過 浮筒、以及可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔、直至船的甲板，從而使立管線路處于開放而又天然的通風環(huán)境中，正如在以Sofec名義申請的美國專利號5,316,509中所 顯示的。該出版物示出一在轉(zhuǎn)塔內(nèi)具有垂直可移置立管的BTM系統(tǒng)，且 該轉(zhuǎn)塔經(jīng)由軸承系統(tǒng)被旋轉(zhuǎn)支承在船的月亮池內(nèi)。以Statoil名義申請的專利出版物W09324733中示出一具有承重主 軸承的沉沒式浮筒，可使該浮筒在被連接至船底時、繞其自身的軸旋轉(zhuǎn)。 這份出版物還示出一具有立管連接器與閥的立管甲板，該立管甲板可在將 浮筒從船上分離之前、被上拉至甲板水平以及被下降至浮筒上。這一設(shè)計 可作為有限數(shù)量立管的解決方案，因為浮筒的軸向向心軸承只能具有一特 定的最大直徑，且一個大直徑甲板在起伏搖擺的船內(nèi)的垂直移置會導致與 導向系統(tǒng)有關(guān)的大問題。無論如何，從維修角度看，優(yōu)選不對海水中的昂 貴的承重軸承使用浮筒設(shè)計。專利出版物WO8808806中也示出一連接有立管與閥的活動甲板。該 甲板只被向上拉、以張緊自BTM系統(tǒng)的附加垂直張緊立管，因為這些不 同的系統(tǒng)具有柔性彎曲立管?？蓪⒓装褰迪轮翗O大的浮筒上，且當將甲板 經(jīng)由高度減小的轉(zhuǎn)塔連接至船時、該浮筒的頂部在水面以上。這一設(shè)計不 提供快速可分離式系統(tǒng)，因為在大浮筒能夠下沉離開轉(zhuǎn)塔-月亮池之前、必 須對大浮筒注水。也沒有一個中央單一結(jié)構(gòu)連接器可供打開，以快速將浮 筒從轉(zhuǎn)塔上分離。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及永久性地整合在FPSO殼體內(nèi)的內(nèi)部轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng) 領(lǐng)域。這類系統(tǒng)允許船在多個錨腿附近被動地起到"風向標"的作用，同時在FPSO與海底之間傳輸液體、動力、以及通信信號。
內(nèi)部轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)由圓柱形轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該圓柱形轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)位于整 合在FPSO殼體內(nèi)的圓柱形月亮池中。大直徑分區(qū)滾柱軸承可將轉(zhuǎn)塔連結(jié) 至船。通過高強度、液壓預張拉螺銷將軸承安裝在其支承結(jié)構(gòu)上。在船的 月亮池內(nèi)旋轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)塔的主軸承優(yōu)選位于水面上，且在船的甲板附近。取 決于立管的數(shù)量，可有不同的用于支承船上轉(zhuǎn)塔的軸承布置，例如軸向向 心軸承系統(tǒng)、分區(qū)軸承系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架輪系統(tǒng)或滑動軸承系統(tǒng)。
安裝與采油設(shè).備位于轉(zhuǎn)塔頂部。旋轉(zhuǎn)排氣管位于轉(zhuǎn)塔上部，具有相聯(lián) 的管道與通路布置。
轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)的下段容納立管浮筒，該立管浮筒在頂部由液壓結(jié)構(gòu)連接器 連接。
每個錨腿的上端被連接至浮筒下方的鉸接式萬向節(jié)。每個錨腿的下端 被連接至埋入海底內(nèi)的錨。
輸出油氣和生產(chǎn)井液體經(jīng)由柔性彎曲立管從海底與立管浮筒之間通 過。液壓與電控制集成管也在立管浮筒與海底之間通過。在浮筒底部，立 管與集成管通過管狀導向裝置(I形管)可滑動地被引至浮筒頂部的立管 甲板。
浮筒頂部形成用于容納立管與集成管終端的凹位。立管終端法蘭通過 液壓驅(qū)動連接器被連接至轉(zhuǎn)塔管道。液體從轉(zhuǎn)塔被引至旋轉(zhuǎn)排氣管、然后
至FPSO。
立管浮筒是一種裝配式鋼制圓柱形殼體結(jié)構(gòu)。已基于將立管與錨腿保持在分離模式下的指定水平所需的浮力確定立管浮筒的大小。隔間的設(shè)計 可確保浮筒隨兩個環(huán)形隔」司或一個內(nèi)隔間的意外溢流而浮動。進一步制作 浮筒，從而使它在分離期間與其他轉(zhuǎn)塔部分不接觸。
浮筒被連接至具有一個結(jié)構(gòu)連接器的轉(zhuǎn)塔，該結(jié)構(gòu)連接器位于轉(zhuǎn)塔中 心線處的水面下。當連接浮筒時，中心管容納連接鋼絲繩，并將負荷傳輸 至結(jié)構(gòu)連接器。浮筒具有一定體積，從而使它在與轉(zhuǎn)塔分離時、由于錨繩 的重量、.下沉至預定深度。
本發(fā)明涉及用于大量立管的改善的可分離式沉沒式浮筒-轉(zhuǎn)塔系泊
(buoy-turret mooring, BTM)系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作安全，容易維持，且可快速 分離與連接。
本發(fā)明所述系泊系統(tǒng)包括以下部分下側(cè)具有空腔的船、從甲板水平
延伸至空腔的轉(zhuǎn)塔、通過聯(lián)接機構(gòu)可釋放地被附至空腔的系泊浮筒、以及 至少一個由系泊浮筒支撐的立管，其中立管在其端部具有聯(lián)接元件，立管 可滑動通過浮筒內(nèi)的開口，立管連接器元件被附至活動傳輸元件，且該活
動傳輸元件可由驅(qū)動元件從低位移至高位。以及
一當將浮筒聯(lián)接至船時，將立管連接器元件附至傳輸元件，并將傳輸元 件向上傳輸至甲板水平，同時將立管滑動通過所述浮筒，并將聯(lián)接元件附 至船上的傳輸管道，以及
—在釋放聯(lián)接元件、以及將立管連接器元件從傳輸元件處釋放之前，將 立管向浮筒放下，同時使立管滑動通過浮筒、直至連接器元件由浮筒支承， 隨后一 同降低浮筒與連接器元件。根據(jù)本發(fā)明，位于立管聯(lián)接器頂部的立管聯(lián)接器與ESD閥被連接至 一或多個可垂直移置的立管甲板，該立管甲板位于被旋轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)塔內(nèi)。這一結(jié)構(gòu)使有可能將具有閥與立管線路的立管甲板牽拉至甲板水平， 所述閥與立管線路在該甲板水平處于開放的通風空間中，且可輕易獲得維 修。水下管線可具有除在附圖中所示的例子外的任何布置，所述例子為具有3組系泊線型式的、由4根立管組成的3個區(qū)。每組立管被連接至立 管甲板段。每個區(qū)均配備有立管甲板、導向吊運車、以及專用提升絞盤。 三個立管甲板中的每個(每個區(qū)各一個)容納ESD閥以及液體與電連接 器的下半部分。當系泊浮筒被分離時，立管甲板位于浮筒頂部。在連接過程中，將浮筒拖入月亮池內(nèi)，且經(jīng)由位于轉(zhuǎn)塔中心線的結(jié)構(gòu) 連接器將其連接至可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)塔。然后將水下立管甲板聯(lián)接至導向吊運車 系統(tǒng)，并借助于絞盤將立管甲板與吊運車的組合向上拉至甲板水平，且將 其固定在該位置。支承一組立管的立管甲板或立管甲板段可通過諸如銷之 類的許多方式被連接至吊運車系統(tǒng)。吊運車可具有導向輪裝置，且可在沿 轉(zhuǎn)塔軸布置的軌道上移動。吊運車經(jīng)由電纜或鏈被連接至船的甲板上的絞 盤。對于具有多個甲板的系統(tǒng)，每臺吊運車均可具有其自身的絞盤系統(tǒng)， 從而有可能沿其軌道同時提升或降低幾臺吊運車?？蛇x擇地將中心絞盤用 于在其軌道上相繼移置每臺吊運車。也有可能將活動立管甲板固定在船的甲板水平、以及將吊運車從立管 甲板上分離。當已緊固立管甲板時，可連接集成管/液壓管線/電力電纜，并收回和連接液體連接器。在例如颶風的情況下，F(xiàn)PSO與BTM將關(guān)閉設(shè)備，斷開立管、集成 管和動力電纜，以及從系泊浮筒上分離。然后FPSO將在其自身的動力作 用下駛離。在這一分離過程中，.首先關(guān)閉ESD閥，然后將立管從轉(zhuǎn)塔管 道系統(tǒng)處分離，并使用例如50T絞盤(具有滑輪，以達到所需容量)、經(jīng) 由軌道系統(tǒng)、將立管甲板與吊運車的組合垂直降至浮筒上。一旦立管甲板在浮筒上，即可將它從吊運車處分離。如果有一個以上 的立管甲板段，這一過程可同時或相繼進行。此后可通過打開中心結(jié)構(gòu)連 接器、將浮筒從可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)塔處分離，并將浮筒下沉至其預定的水下位置。對于再連接，在將FPSO鉤至系泊浮筒后，可接著進行相反的過程 將三個立管甲板再次聯(lián)接至吊運車裝置，且將它們提升至FPSO主甲板水 平、并緊固。使用自動的專用連接器將立管、集成管與動力電纜單獨連接 至最高轉(zhuǎn)塔部分。然后可再次開始采油。因此，由于可將一組立管突然上拉與下降，可極大縮短已知可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 塔-BTM設(shè)計的分離與安裝時間。對于大量立管，由于經(jīng)常將一束立管置于分組的錨繩布置的自由空間 內(nèi)，隨后需使用自選擇的錨繩布置的多個活動立管甲板段。下文將通過舉例、并結(jié)合附圖的方式描述本發(fā)明所述的浮筒-轉(zhuǎn)塔系泊 系統(tǒng)的一實施例。


在圖中圖1示出分離狀態(tài)下的船與浮筒，其中連接器元件或立管甲板被支承 在浮筒上；圖2示出與船嚙合的浮筒的聯(lián)接機構(gòu)，其中連接器元件與傳輸元件分離；圖3示出聯(lián)接至傳輸元件、并由驅(qū)動元件拉至甲板水平的連接器元件；圖4a-4c示出本發(fā)明的吊運車系統(tǒng)的細節(jié)；以及 圖5示出三個連接器元件12、 12，、 12"的俯視圖(立管支承甲板)。
具體實施方式
圖1示出本發(fā)明所述的系泊系統(tǒng)，其中船1具有月亮池5，轉(zhuǎn)塔3 經(jīng)由軸向向心軸承被旋轉(zhuǎn)懸吊。轉(zhuǎn)塔3經(jīng)由中心連接器7，被連接至可釋 放式浮筒6的副連接器7，且可釋放式浮筒6經(jīng)由錨鏈9被錨至海底。 浮筒6承載許多立管8，這些立管8經(jīng)由I形管11被可滑動地支承通 過浮筒，且經(jīng)由連接器元件或立管甲板12被連接至浮筒頂部。在立管8 的頂部，聯(lián)接元件10包括附至在船1的甲板上的管道17所用的機械連 接器、以及關(guān)閉立管8所用的ESD閥系統(tǒng)。在聯(lián)接結(jié)構(gòu)連接器7、 7，之 后，立管甲板12可通過導銷13被附至吊運車20，且該吊運車20可沿 轉(zhuǎn)塔3內(nèi)的垂直軌道'15移動。吊運車20可經(jīng)由甲板水平上方的絞盤 14被拉向甲板水平。圖2示出處于連接狀態(tài)下的浮筒6，其中附有中心結(jié)構(gòu)連接器7、7'， 且立管甲板12上的導銷13被排列、以與吊運車20聯(lián)接。由圖3可看出，立管8已由吊運車20向上最高拉至甲板水平、以聯(lián)接至管道17。圖4a示出軌道15的俯視圖，該軌道15包括被附至轉(zhuǎn)塔3內(nèi)中心 塔21的導軌22。吊運車20經(jīng)由滑輪23沿導軌22被向上拉，且該吊 運車20經(jīng)由輪24被支承靠在該導軌22上。圖4b和4c示出立管甲 板12包括兩個被附至吊運車20的銷13、 13'。圖5示出具有三個立管連接甲板12、 12，、 12"的裝置，每個立管連 接甲板由各自的吊運車20、 20'、 20"支承。
權(quán)利要求
1. 一種系泊系統(tǒng)，包括在下側(cè)(2)處具有空腔(5)的船(1)、從甲板水平(4)延伸至所述空腔的轉(zhuǎn)塔(3)、以及經(jīng)由聯(lián)接機構(gòu)(7，7′)可釋放地被附至所述空腔的系泊浮筒(6)，且至少有一根立管(8)被所述系泊浮筒支撐，其特征在于，所述立管在其端部具有聯(lián)接元件(10)，所述立管可滑動通過所述浮筒內(nèi)的開口(11)，立管連接器元件(12)被附至活動傳輸元件(15，20)，該活動傳輸元件(15，20)可由驅(qū)動元件(14)從低位移至高位，以及當所述浮筒被聯(lián)接至所述船時，將所述立管連接器元件(12)附至所述傳輸元件(15，20)，并將所述傳輸元件(15，20)向上傳輸至甲板水平，同時將所述立管滑動通過所述浮筒，并將所述聯(lián)接元件(10)附至所述船上的傳輸管道(17)，以及在釋放所述聯(lián)接元件(10)、以及將所述立管連接器元件(12)從所述傳輸元件(15，20)處釋放之前，將所述立管向所述浮筒放下，同時使所述立管滑動通過所述浮筒、直至所述連接器元件(12)由所述浮筒支承，隨后一同降低所述浮筒與所述連接器元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸元件(15， 20)包括大體上垂直定向的軌道(15)、以及可沿所述軌道移動的吊運車 (20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述聯(lián)接元 件(10)包括用于關(guān)閉所述立管的閥、以及連接器，該連接器用于將所述立管以不漏液體形式附至所述船上的所述傳輸管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種系泊系統(tǒng)，該系泊系統(tǒng)包括在下側(cè)(2)處具有空腔(5)的船(1)、從甲板水平(4)延伸至所述空腔的轉(zhuǎn)塔(3)、以及經(jīng)由聯(lián)接機構(gòu)可釋放地被附至所述空腔的系泊浮筒(6)，且至少有一根立管被所述系泊浮筒支撐，其中所述立管在其端部具有聯(lián)接元件(10)，所述立管可滑動通過所述浮筒內(nèi)的開口(11)，立管連接器元件(12)被附至活動傳輸元件，且該活動傳輸元件可由驅(qū)動元件(14，16)從低位移至高位。
文檔編號B63B21/00GK101287645SQ200680038144
公開日2008年10月15日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者吉恩·布朗德, 斯坦·維德拉德 申請人:單點系泊公司