本實(shí)用新型涉及深水開發(fā)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種立管連接裝置和新式鋼懸鏈線立管。

背景技術(shù)：

海上油氣田開發(fā)通常包括水下生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)管線/外輸管線/立管系統(tǒng)、固定/浮式結(jié)構(gòu)和上部處理系統(tǒng)4個(gè)系統(tǒng)。其中，立管系統(tǒng)是連接水下部分和水面部分的通道，是海上油氣田開發(fā)的重要組成部分，尤其在深水開發(fā)中起著關(guān)鍵作用。

近年來，深水開發(fā)中的油氣勘探和開發(fā)活動(dòng)大大增加，海洋工業(yè)的工作環(huán)境也朝向越來越深的海域。隨著水深的不斷增加，深水開發(fā)工程技術(shù)對(duì)立管系統(tǒng)也提出了更高的要求。

目前，鋼懸鏈線立管(Steel Catenary Riser，英文縮寫為SCR)是深水石油、天然氣生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)囊环N低成本、高收益的解決方案。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鋼懸鏈線立管與海面浮式平臺(tái)的連接示意圖，如圖1所示，鋼懸鏈線立管3通過具有高彈性材料的柔性接頭4，或者由鈦金屬制成的錐形應(yīng)力接頭(未標(biāo)注)連接到海面的海面浮式平臺(tái)1，再通過盤繞鋼管5實(shí)現(xiàn)流體與海面浮式平臺(tái)1上設(shè)施的連通。使用柔性接頭4的目的是為了增加連接部位的柔軟性，以減少鋼懸鏈線立管3管壁的應(yīng)力，且柔性接頭4成本較為低廉；而鈦應(yīng)力接頭被用來代替鋼管，是利用其高屈服強(qiáng)度、優(yōu)異的材料彈性和抗彎矩性能，以滿足海面浮式平臺(tái)1的要求。然而，上述兩種接頭和立管連接方式均具有不同程度的缺陷：

1、柔性接頭4中的彈性材料的耐久性問題。自從2004年以來，安裝在墨西哥灣張力腿平臺(tái)(TLP)的柔性接頭4已經(jīng)連續(xù)發(fā)生多起由于柔性接頭4中彈性材料疲勞失效而導(dǎo)致的油氣泄漏事件。

2、鈦應(yīng)力接頭在耐久性方面優(yōu)于柔性接頭4，但其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種立管連接裝置和新式鋼懸鏈線立管，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鋼懸鏈線立管存在的耐用性差或造價(jià)高昂的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供的一種立管連接裝置，包括牽引繩和撓性軟管；所述牽引繩的上端設(shè)置在海面浮式平臺(tái)上，下端用于懸吊立管本體；所述撓性軟管分別連通立管本體的上端口和海面浮式平臺(tái)上的設(shè)施。

進(jìn)一步，還包括固定接頭，所述撓性軟管通過所述固定接頭與立管本體密封連通。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：固定接頭用于連接撓性軟管和下側(cè)的立管本體，加強(qiáng)兩者的安裝穩(wěn)定性；另外，在平臺(tái)和海水波浪持續(xù)運(yùn)動(dòng)的作業(yè)環(huán)境中，固定接頭更有利于實(shí)現(xiàn)撓性軟管和立管本體的密封連通。

進(jìn)一步，所述固定接頭兩端分別設(shè)置有彎曲加強(qiáng)管。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：在固定接頭的上下兩端安裝彎曲加強(qiáng)管，能夠保護(hù)固定接頭附近的撓性軟管、立管本體免于承受過高的彎曲載荷，大大延長兩個(gè)管路的使用壽命。

進(jìn)一步，所述牽引繩的下端通過所述固定接頭懸吊立管本體。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：固定接頭也能夠增強(qiáng)牽引繩懸吊立管本體的連接穩(wěn)定性。

進(jìn)一步，還包括導(dǎo)纜孔；所述導(dǎo)纜孔安裝于海面浮式平臺(tái)，所述牽引繩的上端穿過所述導(dǎo)纜孔固定安裝。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：當(dāng)牽引繩被拉上來、放下去時(shí)，或者由于平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和波浪運(yùn)動(dòng)發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，牽引繩與導(dǎo)纜孔難免產(chǎn)生摩擦，而導(dǎo)纜孔光滑的內(nèi)孔曲面能夠較好地減少牽引繩的磨損。

進(jìn)一步，還包括卸扣和孔眼板；所述卸扣設(shè)置在所述牽引繩的上端，所述孔眼板安裝于海面浮式平臺(tái)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：孔眼板上設(shè)置有多個(gè)孔眼，將牽引繩上端的卸扣扣接在不同的孔眼內(nèi)，可使立管本體懸吊在不同的高度位置。

進(jìn)一步，所述牽引繩為鋼鏈；或者，所述牽引繩包括合成纖維、鋼絲繩，所述合成纖維繞制于所述鋼絲繩的外側(cè)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：鋼鏈由環(huán)環(huán)相扣的鋼環(huán)依次連接而成，一方面能夠?yàn)榱⒐鼙倔w提供足夠的懸吊拉力，另一方面由于鋼環(huán)具有通孔，不容易受到海水水平推力影響而出現(xiàn)太大的擺動(dòng)。而將牽引繩設(shè)計(jì)為內(nèi)外結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔為鋼絲繩而外部由合成纖維包裹，可避免牽引繩磨損生銹的缺點(diǎn)。同時(shí)，合成纖維的外層既提供了保護(hù)作用，也能夠大大減少牽引繩的扭矩。

進(jìn)一步，還包括滑輪；所述滑輪設(shè)置于海面浮式平臺(tái)，所述牽引繩的上端繞過所述滑輪安裝在海面浮式平臺(tái)上。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：滑輪改變了提升牽引繩的方向，可更加靈活地布置海面浮式平臺(tái)的設(shè)施；而采用滑輪組還利于減少受力、提高效率。

進(jìn)一步，所述撓性軟管內(nèi)壁設(shè)置有螺旋彈簧。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：撓性軟管將海面浮式平臺(tái)的設(shè)施與立管本體連通，流體通過撓性軟管輸送。在撓性軟管的內(nèi)壁設(shè)置螺旋彈簧，不僅加強(qiáng)了撓性軟管的疲勞強(qiáng)度，也增大了撓性軟管管內(nèi)的可承受壓強(qiáng)。

本實(shí)用新型還提供的一種新式鋼懸鏈線立管，包括立管本體，還包括上述立管連接裝置；所述立管本體的下端口連接海底的井口，所述立管本體的上端口懸吊于所述牽引繩下端，并與所述撓性軟管的下端口密封連通。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、避免使用柔性接頭將立管本體連接到海面浮式平臺(tái)，提高了連接組件的疲勞強(qiáng)度，延長連接組件的使用壽命。

2、避免使用鈦應(yīng)力接頭將立管本體連接到海面浮式平臺(tái)，降低了生產(chǎn)設(shè)備的材料和制作成本。

3、使用撓性軟管直接連通立管本體上端與海面浮式平臺(tái)的設(shè)施，在設(shè)計(jì)安裝上更加簡潔靈活。

4、使用撓性軟管代替盤繞鋼管，減小了設(shè)備的安裝空間、避免盤繞鋼管的殘余彎矩傳遞到海面浮式平臺(tái)的設(shè)施。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鋼懸鏈線立管與海面浮式平臺(tái)的連接示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中K處的局部放大圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖6中L處的局部放大圖；

圖8為本實(shí)用新型提供的立管連接裝置的撓性軟管的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-海面浮式平臺(tái)； 2-海底； 3-鋼懸鏈線立管；

4-柔性接頭； 5-盤繞鋼管； 6-牽引繩；

7-撓性軟管； 8-立管本體； 9-固定接頭；

10-彎曲加強(qiáng)管； 11-導(dǎo)纜孔； 12-卸扣；

13-孔眼板； 14-合成纖維； 15-鋼絲繩；

16-滑輪； 17-螺旋彈簧。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例提供了一種立管連接裝置，其中：圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，立管連接裝置的主要結(jié)構(gòu)包括牽引繩6和撓性軟管7。其中，牽引繩6的上端設(shè)置在海面浮式平臺(tái)1上，下端用于懸吊立管本體8，而撓性軟管7分別連通立管本體8的上端口和海面浮式平臺(tái)1上的設(shè)施。

在現(xiàn)有技術(shù)中，鋼懸鏈線立管(SCR)是深水石油、天然氣生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)囊环N低成本、高收益的解決方案。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鋼懸鏈線立管與海面浮式平臺(tái)的連接示意圖，如圖1所示，鋼懸鏈線立管3通過具有高彈性材料的柔性接頭4，或者由鈦金屬制成的錐形應(yīng)力接頭(未標(biāo)注)連接到海面的海面浮式平臺(tái)1，再通過盤繞鋼管5實(shí)現(xiàn)流體與海面浮式平臺(tái)1上設(shè)施的連通。使用柔性接頭4的目的是為了增加連接部位的柔軟性，以減少鋼懸鏈線立管3管壁的應(yīng)力，且柔性接頭4成本較為低廉；而鈦應(yīng)力接頭被用來代替鋼管，是利用其高屈服強(qiáng)度、優(yōu)異的材料彈性和抗彎矩性能，以滿足海面浮式平臺(tái)1的要求。然而，上述兩種接頭和立管連接方式均具有不同程度的缺陷：1、柔性接頭4中的彈性材料的耐久性問題。自從2004年以來，安裝在墨西哥灣張力腿平臺(tái)(TLP)的柔性接頭4已經(jīng)連續(xù)發(fā)生多起由于柔性接頭4中彈性材料疲勞失效而導(dǎo)致的油氣泄漏事件。2、鈦應(yīng)力接頭在耐久性方面優(yōu)于柔性接頭4，但其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。

本實(shí)施例的立管連接裝置，能夠較好地解決上述問題：采用撓性軟管7將立管本體8的上端口與海面平臺(tái)設(shè)施直接連通，并通過牽引繩6懸吊立管本體8，避免使用柔性接頭4將立管本體8連接到海面浮式平臺(tái)1，提高了連接組件的疲勞強(qiáng)度，延長連接組件的使用壽命；同時(shí)也避免使用鈦應(yīng)力接頭將立管本體8連接到海面浮式平臺(tái)1，降低了生產(chǎn)設(shè)備的材料和制作成本。并且，在設(shè)計(jì)安裝上更加簡潔靈活，還減小了設(shè)備的安裝空間、避免盤繞鋼管5的殘余彎矩傳遞到海面浮式平臺(tái)1的設(shè)施。

圖3為圖2中K處的局部放大圖。在本實(shí)施例的可選方案中，如圖3所示，進(jìn)一步地，立管連接裝置還包括固定接頭9，撓性軟管7能夠通過固定接頭9與立管本體8實(shí)現(xiàn)密封連通。其中，撓性軟管7還可以設(shè)計(jì)為與立管本體8膠粘或者卡接。在本實(shí)施例中，固定接頭9連接撓性軟管7和下側(cè)的立管本體8，提高了兩者的安裝穩(wěn)定性；另外，在平臺(tái)和海水波浪持續(xù)運(yùn)動(dòng)的作業(yè)環(huán)境中，固定接頭9更有利于實(shí)現(xiàn)撓性軟管7和立管本體8的密封連通。

在本實(shí)施例的可選方案中，如圖3所示，進(jìn)一步地，固定接頭9的上下兩端分別設(shè)置有彎曲加強(qiáng)管10，用于保護(hù)固定接頭9附近的撓性軟管7、立管本體8免于承受過高的彎曲載荷，大大延長兩個(gè)管路的使用壽命。

在本實(shí)施例的可選方案中，如圖3所示，牽引繩6的下端通過固定接頭9懸吊立管本體。提高了牽引繩6懸吊立管本體8的連接穩(wěn)定性。

實(shí)施例二：

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，立管連接裝置的主要結(jié)構(gòu)包括牽引繩6和撓性軟管7。牽引繩6的上端設(shè)置在海面浮式平臺(tái)1上，下端用于懸吊立管本體8，而撓性軟管7分別連通立管本體8的上端口和海面浮式平臺(tái)1上的設(shè)施。進(jìn)一步地，還包括導(dǎo)纜孔11。其中，導(dǎo)纜孔11安裝于海面浮式平臺(tái)1，牽引繩6的上端穿過導(dǎo)纜孔11固定安裝。在本實(shí)施例中，當(dāng)牽引繩6被拉上來、放下去時(shí)，或者由于平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和波浪運(yùn)動(dòng)發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，牽引繩6與導(dǎo)纜孔11難免產(chǎn)生摩擦，而導(dǎo)纜孔11光滑的內(nèi)孔曲面能夠較好地減少牽引繩6的磨損。

實(shí)施例三：

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，立管連接裝置的主要結(jié)構(gòu)包括牽引繩6和撓性軟管7。牽引繩6的上端設(shè)置在海面浮式平臺(tái)1上，下端用于懸吊立管本體8，而撓性軟管7分別連通立管本體8的上端口和海面浮式平臺(tái)1上的設(shè)施。進(jìn)一步地，還設(shè)置有卸扣12和孔眼板13。其中，卸扣12設(shè)置在鋼鏈的上端，孔眼板13安裝于海面浮式平臺(tái)1。由于孔眼板13上設(shè)置有多個(gè)孔眼，將鋼鏈上端的卸扣12扣接在不同的孔眼內(nèi)，可使立管本體8懸吊在不同的高度位置。

實(shí)施例四：

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例四提供的立管連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7為圖6中L處的局部放大圖。如圖6、7所示，立管連接裝置的主要結(jié)構(gòu)包括牽引繩6和撓性軟管7。牽引繩6的上端設(shè)置在海面浮式平臺(tái)1上，下端用于懸吊立管本體8，而撓性軟管7分別連通立管本體8的上端口和海面浮式平臺(tái)1上的設(shè)施。其中，牽引繩6可設(shè)計(jì)為鋼鏈。由于鋼鏈由環(huán)環(huán)相扣的鋼環(huán)依次連接而成，一方面能夠?yàn)榱⒐鼙倔w8提供足夠的懸吊拉力，另一方面由于鋼環(huán)具有通孔，不容易受到海水水平推力影響而出現(xiàn)太大的擺動(dòng)。

或者，牽引繩6包括合成纖維14、鋼絲繩15，合成纖維14繞制于鋼絲繩15的外側(cè)。將牽引繩6設(shè)計(jì)為內(nèi)外結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔為鋼絲繩15而外部由合成纖維14包裹，可避免牽引繩6磨損生銹的缺點(diǎn)。同時(shí)，合成纖維14的外層既提供了保護(hù)作用，也能夠大大減少牽引繩6的扭矩。

在上述各實(shí)施例中，如圖6所示，進(jìn)一步地，立管連接裝置還包括滑輪16，該滑輪16設(shè)置于海面浮式平臺(tái)1，牽引繩6的上端繞過滑輪16安裝在海面浮式平臺(tái)1上。由于滑輪16能夠改變牽引繩6提升的方向，可更加靈活地布置海面浮式平臺(tái)1的設(shè)施；而采用滑輪16組還利于減少受力、提高效率。

圖8為本實(shí)用新型提供的立管連接裝置的撓性軟管的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述各實(shí)施例中，如圖8所示，撓性軟管7內(nèi)壁設(shè)置有螺旋彈簧17。由于撓性軟管7將海面浮式平臺(tái)1的設(shè)施與立管本體8連通，流體通過撓性軟管7進(jìn)行上下輸送。在撓性軟管7的內(nèi)壁設(shè)置螺旋彈簧17，不僅加強(qiáng)了撓性軟管7的疲勞強(qiáng)度，也增大了撓性軟管7管內(nèi)的可承受壓強(qiáng)。

本實(shí)用新型還提供一種新式鋼懸鏈線立管，包括立管本體8，還包括上述的立管連接裝置。該立管本體8的下端口連接海底2的井口，立管本體8的上端口懸吊于牽引繩6下端，并與撓性軟管7的下端口密封連通。新式鋼懸鏈線立管同樣解決了傳統(tǒng)鋼懸鏈線立管3存在的柔性接頭4耐用性差和鈦應(yīng)力接頭造價(jià)高昂等問題。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。