專利名稱：用于管道近似豎直敷設(shè)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在近海敷設(shè)管道，特別是在近海深水中近似豎直地敷設(shè)管道。
在近海敷設(shè)管道多年來一直采用稱為S-敷設(shè)的技術(shù)。在S敷設(shè)技術(shù)中，管子被接到在駁船的甲板上水平放置的管道上。管道繞過駁船船尾，成一定角度向海底放下，轉(zhuǎn)回至水平并放于海底。從駁船到海底，管道走過的軌跡是一個(gè)長(zhǎng)的“S”形，這就是S-敷設(shè)名字的來源。
雖然S-敷設(shè)法實(shí)際上是至今為止所有已安裝的管道所選用的方法，但這種技術(shù)的使用有其實(shí)際上的局限性。首先是水深問題。隨著水深的增加，移動(dòng)拋錨的船越來越困難，管道拉力的水平分量越來越大。近海管道工業(yè)界幾年前就已注意到這個(gè)問題，并已經(jīng)接受了近似豎直敷設(shè)的概念作為一種解決辦法，即所謂的J-敷設(shè)，作為深水區(qū)管道敷設(shè)的裝置。應(yīng)該知道，這里使用J-敷設(shè)方法時(shí)，深水的限定是管子直徑的直接函數(shù)，這種函數(shù)關(guān)系是在豎直敷設(shè)操作過程中，一定直徑的管子達(dá)到適當(dāng)彎曲的最小水深的關(guān)系。對(duì)特種直徑的管子還有最大的實(shí)際水深。例如，一個(gè)直徑6.625英寸的管子，而管內(nèi)沒有水，要求最小水深為124英尺。在托盤的相對(duì)一端，直徑是42英寸，而管內(nèi)沒有水，最小水深為1.337英尺。
關(guān)于J-敷設(shè)概念在理論方面已做了幾年大量的工作，但該類裝置所需的實(shí)際金屬構(gòu)件和設(shè)備方面的工作做得很少。提出的大部分裝置使用了現(xiàn)有的半潛式鉆機(jī)?？梢詾榇朔N使用而改進(jìn)的這些組件沒有被組成來用于管子敷設(shè)裝置，并且在管子敷設(shè)過程中效率也不是很高。
近海敷設(shè)管道的另一個(gè)方面的問題是貯存、運(yùn)輸和將管子運(yùn)到敷設(shè)船上。一般操作中，管道的管子以四十英寸尺長(zhǎng)的連接而被運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸船通常是小的駁船或和專用的管子拖船，將運(yùn)輸船系在敷設(shè)船的側(cè)面，將管子輸送到敷設(shè)船上運(yùn)。運(yùn)一節(jié)管子的連接段一次可能要用幾天的時(shí)間。在海面狀況好的情況下，在兩艘船之間轉(zhuǎn)移管子時(shí)海水引起的運(yùn)動(dòng)對(duì)人和設(shè)備都是危險(xiǎn)的，在海面狀況惡劣的條件下，這種作業(yè)就不可能安全地進(jìn)行了。
申請(qǐng)人知道一種應(yīng)用能從水平調(diào)節(jié)到垂直位置的滑道的裝置，它用較大的張緊裝置抓住管子并對(duì)裝置施加必要的張緊。這種裝置從未用于深水管道的作業(yè)中。
使用S-敷設(shè)法和理論上提出的J-敷設(shè)法的近海管道敷設(shè)裝置有一定的共同之處。這種裝置可以也可不用在裝置之外作管子加管子的多重連接，以提供長(zhǎng)度大于通常四十英尺長(zhǎng)的連接管。理論上講J-敷設(shè)適用于八十英尺或更長(zhǎng)的連接管。一個(gè)獨(dú)立的工作臺(tái)用于完成焊接、無損探傷(NDT)和連接處的噴涂。在J-敷設(shè)中，有必要提供一種在敷設(shè)船上將管子從水平位置轉(zhuǎn)到近似豎直位置的裝置。
也有必要提供一些當(dāng)敷設(shè)船向前移動(dòng)時(shí)放下管子的裝置。在此處有一個(gè)特殊的問題就是設(shè)計(jì)一種將管道負(fù)荷轉(zhuǎn)移到夾持裝置中的有效方法，這樣，下放裝置能被提起準(zhǔn)備好承接在加入下一節(jié)管子后管道的重量。在1993年11月18日申請(qǐng)?zhí)枮?8/154，320的待決申請(qǐng)中，有一種近似豎直敷設(shè)管道的裝置，這種裝置包括一個(gè)在敷設(shè)駁船上支撐被淹沒的管道的重量的塔架和在新的一節(jié)管子加上之后管道下送過程中將管道的重量從動(dòng)滑輪傳遞到底座的動(dòng)滑輪和底座。這種裝置的一個(gè)問題是，在下降過程中管路的主負(fù)荷通過塔架受壓來承擔(dān)。這樣就在作為一個(gè)整體基座的船的甲板上施加了大的負(fù)荷，使裝置的重心高于通常船的重心。
本發(fā)明用簡(jiǎn)捷的方法提出了上述問題。所提供的是一種能將裝置的重心降至船下的近似豎直的近海管道敷設(shè)裝置。伸向船的甲板上方的直型塔架支撐著一個(gè)多節(jié)管的重量以及內(nèi)部組成夾子和貯存運(yùn)輸裝置。支撐被淹沒的管道重量的塔架延伸到船下水中，代替了架桿。支撐并向下傳送塔架中管道的動(dòng)滑輪和底座安裝在塔架中。在操作過程中，動(dòng)滑輪沿著塔架長(zhǎng)度上進(jìn)出水中。
也就是說，本發(fā)明提出一種在近海近似豎直敷設(shè)管道的船上裝置，其特征是，該裝置包含a、裝在船上的支撐基座；b、裝在所述支撐基座上并向上延伸的框架；c、鉸接于并且被所述支撐基座和框架支撐的連接管直型塔架；d、鉸接于所述支撐基座，并自所述基座向下延伸的支撐塔架；e、在所述塔架中承接并支撐管道重量的裝置。
其中，還包括將一節(jié)管子從船上轉(zhuǎn)移到所述直型塔架中的裝置。
其中所述承接并支撐管道重量的裝置包括a、可沿所述支撐塔架長(zhǎng)度上移動(dòng)的動(dòng)滑輪；和b、在所述支撐塔架下端，用以承接并支撐由上述動(dòng)滑輪來的管道重量的底座。
本發(fā)明還提出一種近海近似豎直敷設(shè)管道的船上裝置，其特征是，該裝置包含a、裝在船上的一個(gè)支撐基座；b、安裝在所述支撐基座上并向上延伸的框架；c、一個(gè)鉸接于支撐基座并被所述支撐基座和框架支撐的連接管直型塔架；d、鉸接于所述支撐基座的架桿支撐框架；e、連接于所述支撐框架上的底座，該底座適合可卸式地承接并支撐管道重量；f、連接于所述架桿支撐框的下端，并向下延伸的架桿；和g、動(dòng)滑輪容納在所述架桿中，并可沿所述架桿長(zhǎng)度上運(yùn)動(dòng)，該動(dòng)滑輪與所述底座配合，可卸式地承并支撐管道的重疊。
其中所述架桿在其下段被鉸接，使其下段能向上轉(zhuǎn)動(dòng)到非工作收藏位置。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，應(yīng)參考下列描述對(duì)照相應(yīng)的附圖，圖中零件給出了相應(yīng)的標(biāo)號(hào)。


圖1是本發(fā)明的正視圖；圖2是說明支撐基座、直型塔架和支撐塔架連接方式的詳圖；圖3是支撐塔架下端的詳圖；圖4是動(dòng)滑輪在底座附近的支撐塔架下端的詳圖；圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖示；圖6是另一實(shí)施例的架桿支撐框和架桿上端的詳圖；圖7是在架桿的下端帶有動(dòng)滑輪的另一實(shí)施例的架桿下端詳圖。
見圖1，本發(fā)明總體用數(shù)字10表示。管道近似豎直敷設(shè)裝置10通常包括支撐基座12，框架14，管連接直型塔架16，支撐塔架18和在所述的支撐塔架中接納并支撐管道20重量的裝置。
支撐基座12與敷設(shè)船22剛性連接。在推薦的實(shí)施例中，支撐基座12適合于與直型塔架16和支撐塔架18鉸接。圖1和圖2說明了在通常稱為月形池(Moon pool)的敷設(shè)船22上的位于船當(dāng)中的支撐基座12和裝置10。但應(yīng)該知道，裝置10也可安裝在敷設(shè)船22的船側(cè)或船尾以適應(yīng)管子敷設(shè)操作的特殊需要。
框架14剛性連接在支撐基座12上并從連接處向上延伸?？蚣?4對(duì)連接管直型塔架16提供支撐。
連接管直型塔架16是輕型框架，因?yàn)樗恍柚我还?jié)或多節(jié)管子的重量，內(nèi)部組成夾子和傳送裝置，連接管直型塔架16是U形框架，沿其高度一邊開敞的并能支撐管道焊接時(shí)的連接管的重量。如圖1的剖視所示，連接管直型塔架16與支撐基座12和框架14連接，以使之可根據(jù)在敷設(shè)過程中的要求可以以幾個(gè)不同的角度有選擇地定位。連接管直型塔架16與支撐塔架18在一條直線上。
借助于支撐框架24，支撐塔架18上端部與支撐基座12鉸接，(詳見圖2)。如剖視圖1中所示，支撐框架24為支撐塔架18提供了與所述的連接管直型塔架16相同的可隨管道敷設(shè)操作中的需要有選擇地變動(dòng)方向的鉸接。支撐塔架18的設(shè)計(jì)需能支撐管道敷設(shè)過程中的被淹沒的管道的重量。承接管道重量的裝置是通過動(dòng)滑輪26和底座28的形式提供的。在加入一節(jié)連接管后，動(dòng)滑輪26和底座28配合支撐并向下輸送管道。當(dāng)一節(jié)管子架在管道上時(shí)，在一個(gè)扣環(huán)鎖緊器30處基座28支撐管道的重量。在加入一節(jié)新的管子之后，動(dòng)滑輪上升以承接管道的重量，底座解開，然后動(dòng)滑輪26在支撐塔架18中經(jīng)鉸車32、纜繩34，和冠狀輪36下降，管道的重量被轉(zhuǎn)移到底座28上。然后動(dòng)滑輪升回到支撐塔架18的上端準(zhǔn)備承接向管道上加入的另一節(jié)管子，而底座支撐著管道。盡管任何合適的裝置都可用于獲得動(dòng)滑輪和底座需要的操作，在1993年11月18日申請(qǐng)?zhí)枮?8/154，320的待決申請(qǐng)中所描述的動(dòng)滑輪和底座形式是最有效、最省時(shí)的重物轉(zhuǎn)移裝置。
將連接管從水平旋轉(zhuǎn)在備好的管架上移到連接管直型塔架16中是通過使用鉸接在連接管直型塔架16上的直吊桿38完成的。但應(yīng)該知道，也可以使用任何適于轉(zhuǎn)移的裝置如艇固定桿(strongback)。
在操作過程中，連接管直型塔架16和支撐塔架18相互對(duì)齊，并依據(jù)管子尺寸和水深按管子敷設(shè)操作的要求置于一定角度。一個(gè)連接管帶有準(zhǔn)備焊接在管道上的端頭并被運(yùn)到備好的管架上。直吊桿38或其它適合的裝置從懸臂吊上接過管子，然后如圖1中的線和箭頭所示圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)，將連接管送到連接管直型塔架16。設(shè)置在連接管直型塔架中的夾子夾住管子，把它固定在位置上，而將連接管焊在管道20上。適當(dāng)調(diào)節(jié)連接管直型塔架16中的夾子，使連接管和管道精確地處在一直線上。工作臺(tái)40用于使工作人員和必要的設(shè)備以便完成焊接和檢測(cè)操作。在加入連接管的過程中，在管道上的扣環(huán)鎖緊器30處，基座28支撐著管道。典型的內(nèi)部組合夾子都在連接管直型塔架16的上端，以使連接管下降到連接管和管道的端接面。沿管道每隔一定間隔設(shè)置一個(gè)扣環(huán)鎖緊器以防止敷設(shè)過程中管子變彎。在完成了焊接測(cè)試和噴涂操作后，動(dòng)滑輪26從底座28上承接負(fù)載，隨著船前進(jìn)，并在支撐塔架18中下降。圖3表明，當(dāng)?shù)鬃?8支撐下一節(jié)連接管子焊接的過程中，并且動(dòng)滑輪26上升時(shí)底座28上的扣環(huán)鎖緊器30支撐著管道20，而圖4表明正好完成動(dòng)滑輪26和底座28之間的轉(zhuǎn)移，動(dòng)滑輪26剛開始向支撐塔上端運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備迎接另一節(jié)連接管。動(dòng)滑輪26運(yùn)動(dòng)到支撐塔架18的上端，在焊接完畢后，通常是由一個(gè)扣環(huán)鎖緊器支撐管道。然后一節(jié)已經(jīng)放置在連接管直型塔架16中的管子被焊到管道20上。如此不斷重復(fù)。動(dòng)滑輪的位置低于工作面不但提供了一個(gè)較低的重心，而且減少了在將下一節(jié)管子接于管道之前清理工作臺(tái)，等待滑輪的時(shí)間。
5-7是本發(fā)明的另一種實(shí)施例。主要的不同是大的支撐塔架被架桿取代，底座移動(dòng)到水面以上，動(dòng)滑輪沿架桿長(zhǎng)度出入水面。如圖5所示，圖1中的支撐塔架被架桿支撐框架42和架桿44取代。見圖6，架桿支撐框架42通過支撐框架24鉸接在支撐基座12上。底座46與上文所述工作情況相同，與動(dòng)滑輪配合在底座和動(dòng)滑輪之間承接并轉(zhuǎn)移管道重量。底座46上有夾子48，夾子48運(yùn)動(dòng)于不承擔(dān)管道重量的打開位置和承擔(dān)管道重量的閉合位置之間。圖6表明將管道重量轉(zhuǎn)移給動(dòng)滑輪時(shí)的底座夾子和動(dòng)滑輪的位置。如上所述，動(dòng)滑輪26由通過冠狀輪36纜繩34支撐和運(yùn)動(dòng)。動(dòng)滑輪通過其上端與管道上的扣環(huán)鎖緊器30接觸從夾子48接受管道的重量。隨著敷設(shè)船22前進(jìn)，動(dòng)滑輪26在架桿44中下降并將管道下移并敷設(shè)與剛剛加入的管子長(zhǎng)度相等的距離。夾子48閉合，承接管道上的扣環(huán)鎖緊器并支撐加入另一節(jié)管子后管道的重量。動(dòng)滑輪26解開放下管道，并回升到底座位置。圖中虛線表示的是架桿44的透視圖，架桿44的較低的部分是鉸接的，這樣架桿可以沿軸轉(zhuǎn)動(dòng)抬起并在不運(yùn)行的收藏位置上鎖住，以減少管道敷設(shè)工作不進(jìn)行時(shí)其水深和其對(duì)運(yùn)動(dòng)中的敷設(shè)船造成的阻力。如上所述，這種變化的實(shí)施例是可以一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供一定管子尺寸和水深所最需要的角度。這種變化的實(shí)施例另外的優(yōu)點(diǎn)是，架桿比支撐塔架輕，動(dòng)滑輪是進(jìn)入船水中的唯一零件。底座的位置在水上亦于維護(hù)。
鑒于在這里所講的發(fā)明概念范圍內(nèi)，可以產(chǎn)生許多變型和不同的表現(xiàn)形式，并且鑒于根據(jù)本規(guī)則敘述的要求可以在這里詳述的發(fā)明形式中作很多改進(jìn)，須知，這里的細(xì)節(jié)需要作解釋說明且不限于此意義。
權(quán)利要求
1.在近海近似豎直敷設(shè)管道的船上裝置，其特征是，該裝置包含a、裝在船上的支撐基座；b、裝在所述支撐基座上并向上延伸的框架；c、鉸接于并且被所述支撐基座和框架支撐的連接管直型塔架；d、鉸接于所述支撐基座，并自所述基座向下延伸的支撐塔架；e、在所述塔架中承接并支撐管道重量的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，還包括將一節(jié)管子從船上轉(zhuǎn)移到所述直型塔架中的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述承接并支撐管道重量的裝置包括a、可沿所述支撐塔架長(zhǎng)度上移動(dòng)的動(dòng)滑輪；和b、在所述支撐塔架下端，用以承接并支撐由上述動(dòng)滑輪來的管道重量的底座。
4.一種近海近似豎直敷設(shè)管道的船上裝置，其特征是，該裝置包含a、裝在船上的一個(gè)支撐基座；b、安裝在所述支撐基座上并向上延伸的框架；c、一個(gè)鉸接于支撐基座并被所述支撐基座和框架支撐的連接管直型塔架；d、鉸接于所述支撐基座的架桿支撐框架；e、連接于所述支撐框架上的底座，該底座適合可卸式地承接并支撐管道重量；f、連接于所述架桿支撐框的下端，并向下延伸的架桿；和g、動(dòng)滑輪容納在所述架桿中，并可沿所述架桿長(zhǎng)度上運(yùn)動(dòng)，該動(dòng)滑輪與所述底座配合，可卸式地承并支撐管道的重疊。
5.如權(quán)利要求4所述裝置，其中所述架桿在其下段被鉸接，使其下段能向上轉(zhuǎn)動(dòng)到非工作收藏位置。
全文摘要
一種近海近似豎直敷設(shè)管道的裝置。敷設(shè)船上的支撐基座和框架支撐著一個(gè)直型塔架，該塔架由此處向上延伸，并能支撐管道的管子。支撐塔架與支撐基座連接，支撐塔架從連接處向下延伸到水中。動(dòng)滑輪沿著支撐塔架上下運(yùn)動(dòng)，以提升或下放管子和管道。在支撐塔架的底部，有可在打開和關(guān)閉位置間運(yùn)動(dòng)的，從滑輪承接一節(jié)管子并支撐管道重量的底座。吊桿可用來從準(zhǔn)備平臺(tái)上將管子轉(zhuǎn)移到直線塔架中。
文檔編號(hào)F16L1/18GK1109835SQ9411506
公開日1995年10月11日 申請(qǐng)日期1994年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月29日
發(fā)明者杰西·雷·威爾金斯 申請(qǐng)人:麥克德莫特國際公司