海底線纜修理技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種執(zhí)行海底線纜修理的海底修理裝置，該海底線纜位于海下方，所述海底修理裝置包括：環(huán)境封殼，其在該封殼內(nèi)可以提供基本無水環(huán)境；以及修理設(shè)備，其設(shè)置在環(huán)境封殼內(nèi)，并且在不需要人處于環(huán)境封殼內(nèi)的情況下，其被布置成修理所述海底線纜。
【專利說明】海底線纜修理技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海底線纜修理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]直接電加熱(DEH)是一種防止蠟和水合物形成在海底油氣生產(chǎn)管線中的方法。DEH基于這樣的事實，即金屬導(dǎo)體中的交流電(AC)在單相電路中產(chǎn)生了熱量，以及DHl可以運(yùn)行如下。一個線纜連接到管線的第一端上，以及單個芯線纜搭載在(即支撐在)管線上并且連接到管線的遠(yuǎn)端上。兩個線纜與管線一起形成了單相電路。該單芯搭載線纜直接地被捆扎到管線上或者設(shè)置在機(jī)械保護(hù)型材內(nèi)，該機(jī)械保護(hù)型材被捆扎到管線上。
[0003]線纜修理的傳統(tǒng)方法將切割處于海底的故障位置上的線纜，把搭載線纜的一端拉到船的表面上，并且使搭載線纜與儲存在船上的多余線纜長度部分相結(jié)合。多余的線纜長度大約是2.5-3倍的水深。然后，把受損線纜的另一端拉到表面上并且與多余線纜長度的另一端進(jìn)行干式接合。然后，把搭載線纜重新安裝在管線上，而多余線纜長度回路安裝成垂直于管線。在線纜進(jìn)行電實驗之后，多余線纜回路被堆棧到巖石上。
[0004]下面專利文獻(xiàn)公開了現(xiàn)有技術(shù):
[0005]EP1381117B1 (美國專利，1982 年 09 月 13 日提交，US NAVY)
[0006]US4479690 (歐洲專利，2003 年 07 月 08 日提交，NEXANS)
[0007]現(xiàn)有技術(shù)具有一些問題。就目前的技術(shù)而言，2.5-3倍水深的多余長度被安裝成垂直于管線并且需要被堆棧到巖石上。該管線還需要在這個區(qū)域內(nèi)進(jìn)行巖石堆棧，從而避免管線變彎曲。這是成本較高的、浪費(fèi)時間的工作。該工作需要在24小時內(nèi)Hs < 3m的典型風(fēng)平浪靜時間。
[0008]對于超深水，多余線纜長度高達(dá)9km，在一些情況下，該長度比搭載線纜的長度和管線還長。使用現(xiàn)有技術(shù)來進(jìn)行修理的總費(fèi)用在超深水中因此非常高。
[0009]此外，現(xiàn)有技術(shù)需要搭載線纜在相關(guān)的水深處可以支承它自己的重量。在300 -400m水深處這不是挑戰(zhàn)，但是對于IOOOm區(qū)域的水深或者更深區(qū)域的水深，銅導(dǎo)體不能支承它自己的重量。這使得使用現(xiàn)有技術(shù)的修理方案變得非常有挑戰(zhàn)性。
[0010]下面文獻(xiàn)也公開了一種修理海底線纜的方法。中國實用新型CN200949707Y(Shengli)公開一種工作間，從而允許在沒有水面艦船的情況下維護(hù)水下線纜。JP4067711(Hitachi)公開了一種封殼，在該封殼內(nèi)，人們可以在水下工作從而切割海底線纜。RU2336196 (Uchrezhdenie)公開了一種艙，該艙允許人們在水下進(jìn)行工作。JPlO — 145955公開了一種容器102，該容器填充有其比重大于水的絕緣液體101。在液體101中執(zhí)行線纜103的水下切割和連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了 一種在權(quán)利要求書中所提出的方法和裝置。
[0012]參照附圖，只是以例子的方式，現(xiàn)在描述本發(fā)明的實施例。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是透視圖，其示出了被配置來修理海底線纜的環(huán)境封殼；以及
[0014]圖2是環(huán)境封殼內(nèi)部的透視圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明公開了一種借助遠(yuǎn)程控制在無海水環(huán)境的海底來執(zhí)行線纜接頭工作的方法。
[0016]圖1示出了設(shè)置在海床3中的管線2，該管線2設(shè)置有DHl線纜4。DEH線纜4也公知為搭載線纜，因為在使用時它沿著管線2被固定(即搭載在管線2上)。圖1示出了 DEH線纜4的一部分，該部分DHl線纜4已從管線2中移除從而完成DEH/搭載線纜4的修理。借助支撐線纜8使封殼6降低到管線2，而該支撐線纜可以纏繞在水面艦船(未示出)上的合適絞盤(未示出)上。作為選擇，在容器或者吊艙9內(nèi)，封殼可以被降低到海床3，在這種情況下，操縱纜(未示出)可以設(shè)置在吊艙9和封殼6之間，從而給封殼6提供電力和/或液壓力和/或控制信號。封殼6可以設(shè)置有履帶軌道(未示出)或者其他使封殼6在海床3附近進(jìn)行運(yùn)動的合適裝置。
[0017]圖2示出了封殼6的內(nèi)部，該封殼的內(nèi)部提供了沒有海水的環(huán)境，在該環(huán)境內(nèi)可以實現(xiàn)DHl線纜4的修理。在封殼6內(nèi)設(shè)置了操縱臂10，該操縱臂10可以是船舶機(jī)器人或者操縱臂10或者遠(yuǎn)程操縱機(jī)器人(ROV)臂或者類似裝置，其由支撐軌12來支撐，該支撐軌12被固定到封殼6的相反側(cè)上。如果需要，那么可以設(shè)置一個以上的這種臂10。
[0018]在這個實施例中，封殼6基本上是長方體形狀，并且具有四個側(cè)壁14 (三個側(cè)壁在圖2中可以看見)，這四個側(cè)壁布置成兩個相正交。兩個相對的側(cè)壁14設(shè)置有成形孔16，這些孔被布置成使得在線纜4借助ROV臂10來升高到封殼6內(nèi)的無水環(huán)境時容納著線纜
4。每個孔16借助裙部18來形成，其中裙部18由它各自側(cè)壁14的一部分形成，以及裙部18的底邊緣隨從著這樣一條線，即該線處于與側(cè)壁14的底部基本上相同的高度上，因此確保了水不會通過孔16進(jìn)入封殼6的內(nèi)部。
[0019]兩個支撐臂20借助鉸鏈22 (其中一個鉸鏈在圖2中可以看見)每個可旋轉(zhuǎn)地、每個繞著一垂直軸線安裝到各自側(cè)壁14上。每個支撐臂20在與鉸鏈22相反的相反端上設(shè)置有線纜保持器24，線纜4借助遠(yuǎn)程控制臂10可以放置到所述保持器中。每個線纜保持器24通常是杯形，或者通常是半圓柱形形狀，因此它可以容納和保持該線纜4。
[0020]封殼6內(nèi)的環(huán)境在底部(地面)敞開，但是通過給該環(huán)境填充有氣體或者液體而使水保持在外面，其中當(dāng)該環(huán)境從水面艦船(未示出)被降低到海床時，該氣體或者液體使水壓相等。氣體或者液體優(yōu)選地具有小于海水的導(dǎo)電性，以及優(yōu)選地，在20度的攝氏溫度下具有小于0.1西門子/米(0.lS/m)的導(dǎo)電性。作為選擇，氣體或者液體可以具有小于每米
0.2西門子的導(dǎo)電性。在沒有海水的環(huán)境海底中，借助遠(yuǎn)程控制ROV臂10來執(zhí)行所有線纜切割、線纜端準(zhǔn)備和線纜接合工作。
[0021 ] 修理DEH/搭載線纜4的方法中的典型步驟如下:
[0022]搭載線纜4的受損部位借助傳統(tǒng)實驗設(shè)備和/或ROV來定位。封殼6內(nèi)的無水環(huán)境，與包括線纜接頭在內(nèi)的所有設(shè)備，一起從水面艦船(未示出)降低到靠近管線2的位置，其中搭載線纜4的損壞部位被定位在該位置上。
[0023]具有大約50 -1OOm的修理線纜28的線纜盤26被降低到靠近環(huán)境封殼6。在降低到海床3之前，修理線纜28的每一端被準(zhǔn)備用于接合在水面艦船上。修理線纜28的端部設(shè)置有熱收縮蓋29，從而防止水進(jìn)入。在圖1a中，絞盤30被設(shè)置成使得借助金屬絲32沿管線2來拉動修理線纜28，該金屬絲32通過延伸塊34。延伸塊34借助夾子36連接到管線2上。盡管在這種方式中沿著管線2拉動修理線纜28是方便的，但是修理線纜28 —定得定位在DHl線纜4內(nèi)的間隙38 (將在下面描述)內(nèi)，從而實現(xiàn)DHl線纜的修理。
[0024]在搭載線纜受損的每側(cè)上高達(dá)50m的距離處，借助獨立的ROV來切割帶體(未示出)，其將搭載線纜4固定到管線2上。作為備選方案，可以使用封殼6內(nèi)的遠(yuǎn)程控制臂10。這允許一部分搭載線纜4與管線2分離，如圖1所示。
[0025]在故障位置上切割搭載線纜4，以及使該線纜4重新定位成平行于管線2，如圖1所示那樣。
[0026]環(huán)境封殼6設(shè)置在搭載線纜4上方，以及搭載線纜4借助遠(yuǎn)程操縱的操縱臂10被檢起，并且被固定在該環(huán)境的沒有海水區(qū)域內(nèi)的保持器24中，如圖2所示。
[0027]來自線纜盤26的修理線纜28第一端被引導(dǎo)到環(huán)境封殼6的沒有海水的區(qū)域中。
[0028]搭載線纜4從故障位置被切割大約10到50m，從而移除電線4的長度，其中在該線纜長度，水可以收集在導(dǎo)體內(nèi)。這在搭載線纜4內(nèi)產(chǎn)生了間隙38。
[0029]線纜外護(hù)套被徹底清潔，從而避免任何染污。在準(zhǔn)備線纜之前，線纜接頭主體26被擰入到搭載線纜中并且防止污染。線纜端的準(zhǔn)備開始于移除外護(hù)套和根據(jù)線纜接頭要求來制備絕緣系統(tǒng)。安裝到環(huán)境封殼6內(nèi)的許多攝像機(jī)(未示出)連續(xù)地監(jiān)視線纜準(zhǔn)備工作，從而確保根據(jù)這些要求來做該工作。
[0030]設(shè)置在接頭主體26內(nèi)的連接器/套筒(未示出)被安裝/被夾緊在線纜導(dǎo)體上，因此機(jī)械地電連接著這些導(dǎo)體。在接頭主體被引導(dǎo)到位于正確位置上的線纜拼接區(qū)域之前，位于接頭區(qū)域的線纜端徹底清除了任何污染物。出于密封目的，保護(hù)護(hù)套(未示出)被安裝在接頭主體和線纜護(hù)套上。
[0031]一旦完成了修理，那么EDH/搭載線纜4中的間隙38借助一部分修理線纜28來填充，該部分修理線纜28取代了已移除的那部分DEH/搭載線纜4。然后，封殼6和絞盤26可以被移除。在修理線纜28中可以留下環(huán)圈，從而確保在工作期間以及尤其在管線2進(jìn)行任何膨脹的情況下只有很小的張緊力施加到線纜接頭上。
[0032]所描述的實施例允許在沒有海水的加壓環(huán)境中進(jìn)行線纜修理，該加壓環(huán)境位于海床上。在位于海床上的基本無水環(huán)境中，借助遠(yuǎn)程控制可執(zhí)行線纜切割、準(zhǔn)備和接合。可以修理各種線纜，包括連接線纜。
[0033]所述系統(tǒng)的一些優(yōu)點如下:
[0034]沒有多余的線纜長度被安裝成垂直于管線。
[0035]不需要具有為修理方案儲存較長的空余線纜長度。
[0036]不需要將多余線纜回路堆棧到巖石上。
[0037]沒有水深限制，這與標(biāo)準(zhǔn)銅線纜的情況一樣(它需要支撐它自己的重量，如上述那樣)。對于水深大于大約IOOOm而言，傳統(tǒng)修理技術(shù)被認(rèn)為是不可行的。
[0038]費(fèi)用和時間方面是最經(jīng)濟(jì)的線纜修理。[0039]修理工作對天氣/海況不敏感。
[0040]不需要2.5-3倍水深的多余線纜長度。
[0041]提供了一種在超深水中進(jìn)行線纜修理的可實現(xiàn)方法(不受銅導(dǎo)體的機(jī)械特性限制)。
[0042]在加壓環(huán)境中執(zhí)行線纜接頭工作具有這樣的優(yōu)點，即從準(zhǔn)備模式到工作模式，接頭承受著小壓差。
[0043]應(yīng)該知道，在不需要人在封殼6內(nèi)的情況下，來現(xiàn)線纜4的修理。借助封殼6外部的操作者、例如水面艦船(未示出)上的操作者，可以遠(yuǎn)程控制臂10。但是，其他實施例是可能的；在其他實施例中，臂10自動操作或者至少部分自動操作，因此不是所有的修理步驟需要借助遠(yuǎn)程操作者來控制。
[0044]封殼6可以設(shè)置有履帶軌道(未示出)或者其他驅(qū)動裝置，從而使封殼在海床3上運(yùn)動，自動地運(yùn)動或者在遠(yuǎn)程操縱者的控制下運(yùn)動。
[0045]封殼6可以設(shè)置有一個或者多個操縱纜，其來自吊艙/容器9或者直接來自水面艦船(與在圖1的操縱纜8的情況一樣)。一個或者多個操縱纜可以為封殼6提供電力和/或液壓功率，為封殼6中的修理裝置如臂10提供控制信號，和/或提供低電導(dǎo)率的氣體或者液體以填充封殼6。在修理之后，低電導(dǎo)率的氣體或者液體可以經(jīng)由操縱纜從封殼6移走。
【權(quán)利要求】
1.一種修理位于海下方的海底線纜的受損部分的方法，該方法包括: 識別海底線纜的受損部分； 在海底線纜的所述受損部分的周圍提供基本無水環(huán)境； 在所述基本無水環(huán)境內(nèi)修理海底線纜的所述受損部分；以及 從海底線纜上移除所述基本無水環(huán)境； 其特征在于，借助在所述基本無水環(huán)境內(nèi)的修理設(shè)備完成所述修理步驟，而無需人在所述修理步驟期間位于所述無水環(huán)境內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述修理步驟期間，由所述無水環(huán)境外面的操作人員來遠(yuǎn)程控制所述修理設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括借助設(shè)置在所述無水環(huán)境內(nèi)的至少一個攝像機(jī)來監(jiān)控所述修理步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或者3所述的方法，其特征在于，所述修理設(shè)備是自動的，或者至少部分是自動的，以及在操縱人員沒有直接控制的情況下，所述修理設(shè)備執(zhí)行海底線纜修理過程中的至少一些步驟。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于，在所述修理步驟之前，所述海底線纜連接到油或者氣管線上，以及所述修理步驟包括從所述油或者氣管線中移除至少一部分的所述海底線纜。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于，所述海底線纜是海底油或者氣管線的直接電加熱線纜。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于，所述修理海底線纜的步驟包括切割海底線纜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法還包括:在切割所述海底線纜之后，移除容納有海水的那一部分海底線纜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括，將在修理所述海底線纜過程中所使用的修理線纜降低到海床、或者至少降低到靠近海底線纜的位置處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，該方法還包括把所述修理線纜連接或者接合到所述海底線纜的切割端上，以便在所述修理線纜和所述海底線纜之間形成電連接。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于，提供基本無水環(huán)境的所述步驟包括: 提供環(huán)境封殼，該封殼裝有氣體或者液體，該氣體或者液體提供所述基本無水環(huán)境。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括把所述環(huán)境封殼降低到海床，或者降低到至少靠近海底線纜的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的方法，其特征在于，該方法還包括，借助設(shè)置在環(huán)境封殼上的驅(qū)動裝置，使所述環(huán)境封殼沿著海床進(jìn)行移動。
14.根據(jù)權(quán)利要求11- 13任一所述的方法，其特征在于，所述氣體或者液體具有小于海水的導(dǎo)電率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述 的方法，其特征在于，所述氣體或者液體在20攝氏度下的導(dǎo)電率小于0.1西門子/米。
16.根據(jù)權(quán)利要求11- 15任一所述的方法，其特征在于，修理海底線纜的所述步驟包括把所述環(huán)境封殼設(shè)置在海底線纜的所述受損部分上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11- 16任一所述的方法，其特征在于，修理海底線纜的所述步驟包括，使海底線纜的所述受損部分升高到位于所述環(huán)境封殼內(nèi)的基本無水環(huán)境中。
18.根據(jù)權(quán)利要求11- 17任一所述的方法，其特征在于，該方法還包括，在所述修理步驟之后，通過操縱管纜從所述環(huán)境封殼中至少除去一些所述氣體或者液體。
19.一種對位于海下方的海底線纜進(jìn)行修理的海底修理裝置，所述裝置包括: 環(huán)境封殼，其在該封殼內(nèi)可以提供基本無水環(huán)境；以及 修理設(shè)備，其設(shè)置在環(huán)境封殼內(nèi)，并且被布置成在不需要人處于環(huán)境封殼內(nèi)的情況下可修理所述海底線纜。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)境封殼在其下側(cè)上具有孔，所述孔被布置成通向海、并且在使用期間面對海床。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或者20所述的裝置，其特征在于，所述修理設(shè)備包括可控制臂，其被布置成可由所述封殼外部的操作者來控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述臂被電致動和/或液壓致動。
23.根據(jù)權(quán)利要求19- 22任一所述的裝置，其特征在于，所述封殼填充有其導(dǎo)電率小于海水導(dǎo)電率的氣體或者液體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述氣體或者液體在20攝氏度下的導(dǎo)電率小于0.1西門子/米。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或者24所述的裝置，其特征在于，其還包括操縱纜，其將所述氣體或者液體供給到所述封殼，或者從所述封殼中除去所述氣體或者液體。
26.根據(jù)權(quán)利要求19一 25任一所述的裝置，其特征在于，其還包括至少一個支撐臂，該至少一個支撐臂鉸接地連接到所述封殼的壁上，所述支撐臂適合于容納和保持住線纜。
27.根據(jù)權(quán)利要求19一 26任一所述的裝置，其特征在于，所述封殼包括側(cè)壁，該側(cè)壁具有由所述側(cè)壁的裙部所限定出的孔，其中裙部的底部和側(cè)壁的底部兩者隨從著整體上位于單一平面內(nèi)的路徑。
28.根據(jù)權(quán)利要求19- 27任一所述的裝置，其特征在于，其還包括沿著海床驅(qū)動所述封殼的驅(qū)動裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包括履帶軌道。
30.根據(jù)權(quán)利要求19- 29任一所述的裝置，其特征在于，其還包括設(shè)置在所述封殼內(nèi)以監(jiān)控所述海底線纜修理的至少一個攝像機(jī)。
31.根據(jù)權(quán)利要求19一 30任一所述的裝置，其特征在于，其還包括操縱纜，其向所述封殼提供電力和/或液壓力。
32.根據(jù)權(quán)利要求19- 31任一所述的裝置，其特征在于，其還包括操縱纜，其向設(shè)置在所述環(huán)境封殼內(nèi)的所述修理設(shè)備提供控制信號。
【文檔編號】H02G15/14GK103548223SQ201180071101
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月25日
【發(fā)明者】C·H·阿倫, A·博內(nèi)斯, E·謝爾蘭德, K·A·克里斯蒂安森 申請人:斯塔特伊石油公司