用於操縱傳輸裝置的系統的製作方法

2023-08-02 11:43:41 2

專利名稱：用於操縱傳輸裝置的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於操縱將來自水下張力浮筒的流體負載傳輸到海面上船隻的傳輸裝置的系統。
背景技術：
為了將來自海床上的儲罐的石油和天然氣流體傳輸到運輸油船，已知使用由通過剛性主立管錨定到海床的張力浮筒支撐的裝載立管。來自裝載立管末端的撿拾繩連接到漂浮在海面上的標誌浮筒。張力浮筒和裝載立管維持在海面下方。通常來說，只有標誌浮筒在海面上明顯可見。然而，在油船拖動標誌浮筒以拉起裝載立管時，已經遇到了剛性主立管與裝載立管之間的纏結問題。
下文參考圖I和圖2詳細描述了這種系統的一個實施例。圖I和圖2中示出用於將來自儲罐I (定位為水下獨立單元或集成到採油平臺/船隻)的負載傳輸到海面上的油船2的現有技術系統。此處，負載是包含石油、天然氣和/或來自儲罐I的其它組分的烴類流體，其經由出油管線Ia流到立管基座3並且進一步向上流到主立管4，穿過張力浮筒14，並且進一步穿過主動傳輸裝置(共同由13和20表示)。位於張力浮筒14頂部上的主動傳輸裝置包括轉體20和從裝載主管10引入的鵝頸管13。裝載主管10可以是柔性立管或軟管，其在未使用(即，待用)時如圖2中所示從張力浮筒14上的轉體/鵝頸管自由地懸掛下來。在處於使用中時，裝載主管10連接到油船2，並且由於風在裝載期間改變方向，所以如圖I中所示，轉體鵝頸管13可以自由迴轉以便使油船2保持於張力浮筒14之下風向。為了將裝載主管10從待用模式(懸掛下來)轉換到裝載模式(在將其連接到油船2時)，需要撿拾系統。撿拾系統能夠以多種方式來實施，但與本發明相關聯的撿拾系統可以包括以下已知的元件撿拾繩11從裝載主管10的自由端(尾閥)延伸到鄰近張力浮筒14水位的彈簧浮筒15。中間撿拾繩Ila延伸到海面5以下15米某處的主連杆16。上部撿拾繩Ilb從主連杆16延伸到海面處的標誌浮筒17。本發明也可以與其它配置的撿拾系統一起運作。因此，撿拾系統並不是本發明的部分。在連接期間，油船移動靠近標誌浮筒17，撿拾標誌浮筒17並且將其連接到油船拉繩18，從而連接到主連杆16。油船拉繩18連接到為油船張力浮筒19的一部分的絞車。絞車被起動，並且將拉繩18和撿拾繩Ila朝向張力浮筒19拉動。裝載主管10尾閥追隨所述撿拾繩，並且在撿拾繩被拉到其末端時與張力浮筒19嚙合。現在可以開始烴的傳輸。在將負載傳輸到油船之後，需要將裝載主管10與撿拾系統11斷開。油船拉繩18直到主連杆16出現在油船張力浮筒19上的連接裝置中才鬆開。這時，裝載主管10再次處於垂直位置。然後將上部撿拾繩Ilb和標誌浮筒17連接到主連杆16，並且斷開拉繩18。上部撿拾繩Ilb和標誌浮筒17再次與撿拾系統11成為一體。然後，所述上部撿拾繩Ilb和所述標誌浮筒17被扔出船外，同時油船離開作業現場。系統現在再次處於待用模式。上文所描述的系統是非常簡單的撿拾系統。所述系統在裝載操作和斷開操作期間表現良好，但其在待用模式操作期間冒著轉體20/鵝頸管13的細物變得纏結和所述轉體/鵝頸管環繞剛性立管4卷繞的重大風險。如果出現這種情況，那麼撿拾過程在遠程控制車輛未幫助解開系統的情況下不可能進行。這就是這一行業在過去採用更為精密和更為昂貴的撿拾系統的原因，在這種情況下，這種特定風險才可被消除。從深水操作的角度來說，這些系統變得極其昂貴和不便，並且這些系統在某一深度處最終不再是可行的替代方案。本發明的目標在於防止撿拾繩變得纏結，同時防止撿拾繩環繞剛性立管卷繞。本發明允許使用諸如上文所描述的簡單的撿拾系統。因此，對於與上文所描述的裝載系統相似的裝載系統(或類似的系統)來說，水深不再是重要參數。

發明內容
本發明的機構是位置限制裝置21，例如，位於轉體/鵝頸管主動傳輸裝置上方的圓輪(直徑顯著大於張力浮筒的直徑)形式的裝置。圓輪中心處於垂直迴轉運動的中心線 上，並且所述圓輪中心與轉體一起旋轉。圓輪圓周配備有在接觸撿拾繩時「捕獲」所述撿拾繩的裝置。因此，位置限制裝置21也可以表示為「捕獲圓輪(catching wheel) 」或「捕獲圓輪(catchwheel) 」。本發明提供一種用於操縱將來自水下張力浮筒的流體負載傳輸到海面上船隻的傳輸裝置的系統，其包括-連接裝置，其用於將傳輸裝置連接到張力浮筒，其中所述傳輸裝置在未傳輸流體負載時從所述連接裝置懸掛下來；-撿拾繩，其包括連接到傳輸裝置的第一末端和在海面處可用的第二末端；-迴轉裝置，其連接於連接裝置與張力浮筒之間，以使連接裝置相對於張力浮筒旋轉;-位置限制裝置，其固定在所述連接裝置上方，用於限制撿拾繩相對於張力浮筒的位置；其中所述撿拾繩提供為處於張力狀態且至少上升到所述位置限制裝置的水位。在一方面，迴轉裝置被提供來用於使連接裝置根據來自大海的影響而大體在水平面上進行自由旋轉。在一方面，位置限制裝置包括用於捕獲和固持撿拾繩的捕獲裝置。在一方面，捕獲裝置包括用於將撿拾繩從所述捕獲裝置釋放的釋放機構。在一方面，釋放裝置被提供來用於在撿拾繩中的牽引力達到預定限制時釋放所述撿拾繩。在一方面，捕獲裝置包括大體平行於位置限制裝置且在位置限制裝置周邊外部提供的一對捕獲臂，其中開口提供在所述一對捕獲臂之間，用於將撿拾繩捕獲於捕獲臂與位置限制裝置周邊之間。在一方面，所述一對捕獲臂之間的開口具備用於防止撿拾繩通過開口從所述捕獲裝置離開的鎖定裝置。在一方面，捕獲臂以可樞轉的方式緊固到位置限制裝置的周邊部件。在一方面，捕獲臂通過彈簧裝置來預加張力。在一方面，捕獲裝置包括從位置限制裝置突出的大體呈T形的捕獲元件。在一方面，位置限制裝置大體呈圓形。


現將參考附圖通過舉例方式來詳細描述本發明(和典型現有技術)的具體實施方案，在附圖中圖I示出用於將來自水下存儲裝置的負載傳輸到海面的現有技術系統的側視圖，圖2示出所述現有技術系統的側視圖，圖3、圖3a和圖3b示出根據本發明的一個實施方案的處於適當位置的系統的側視圖，圖4a示出圖I的現有技術系統的撿拾繩區。 圖4b示出圖3的系統的撿拾繩區。圖5示出圖3中實施方案的細節。圖6示出圖5的位置限制裝置的透視圖。圖7示出圖6中示出的位置限制裝置的捕獲裝置的實施方案。圖8示出捕獲裝置的替代實施方案，以及圖9a至圖9d示出捕獲裝置的組件的變體。
具體實施例方式如上文參考圖I所述，包括鵝頸管13和裝載主管10的主動傳輸裝置提供在張力浮筒14的頂部。傳輸裝置的元件可以是柔性軟管/立管10，其在未使用時從張力浮筒14自由地懸掛下來。由於張力浮筒14和裝載主管10都被浸沒在大海中，所以海面5上的船隻或惡劣的天氣條件都不會對所述張力浮筒14和所述裝載主管10造成損害。如圖2中所示，在將負載從張力浮筒14傳輸到海面5上的船隻2時，撿拾繩11、11a、Ilb用於撿拾來自大海的裝載主管10。撿拾繩11在其遠離張力浮筒14的末端處連接到裝載主管10。所述撿拾繩11通向彈簧浮筒15。彈簧浮筒15連接到中間撿拾繩11a、主連杆16和在海面處可用的標誌浮筒17處終止的上部撿拾繩lib。一個或若干標誌浮筒17可以提供在上部撿拾繩Ilb的第二末端，以便於從船隻接近。所述系統包括用於將裝載主管10連接到張力浮筒14的轉體裝置20。轉體裝置20確保能夠與張力浮筒14進行流體連通，以便於油船2可以相對於張力浮筒14具有不同的位置。本領域的技術人員熟悉轉體裝置20。圖5中示出了轉體裝置的更多細節。或者，垂直迴轉裝置20可以位於張力浮筒14下方。因此，張力浮筒14也可以根據天氣條件與裝載主管10和撿拾繩11 一起進行定向。上文提及的最後的替代方案提及極深水域。此處，垂直迴轉功能有時可以由剛性立管的彈性旋轉來替代。因此，不再需要垂直轉體。對於所有的替代方案來說，「捕獲圓輪」適於進行同等良好的運作。所述系統進一步包括用於使裝載主管10和撿拾繩11相對於張力浮筒14旋轉的水平迴轉裝置。然後裝載主管10和撿拾繩11將根據諸如大海中的波浪/海流的天氣條件的影響而對其自身進行定向。根據本發明，所述系統進一步包括固定到轉體20的位置限制裝置21，用於限制撿拾繩11相對於張力浮筒14的位置。位置限制裝置21可以位於鵝頸管連接裝置13上方。參考圖4a和4b對所述位置限制裝置進行更為詳細的說明。在圖4a(現有技術)中，區域A示出從與垂直轉體一起旋轉的協調系統的上方看到的撿拾繩11相對於張力浮筒14可能具有的不同位置。邊界是以轉體開始迴轉以用於產生也足夠強大來將撿拾繩拉動到區域A邊緣上方的海流的方式來推算。邊界曲線稱為撿拾繩包絡。在可設想的最惡劣的海流情境中，撿拾繩將轉移到區域A的邊緣。如果海流量級和海流方向的組合現進一步加強，那麼撿拾繩將在固定的協調系統內移動，但轉體和鵝頸管也會在所述協調系統內移動。淨效應是所述撿拾繩總是停留在撿拾繩包絡之內。因此，區域A隨著迴轉裝置環繞其旋轉軸一起旋轉(即，在圖4a和圖4b中，海流 的主要方向如箭頭I所示是自左向右)。以數學方式計算圖4a中的區域A，並且所述區域A取決於諸如旋轉摩擦、彈簧浮筒15的尺寸/浮力和鵝頸管連接裝置13的幾何形狀的因素。海流剖面也輸入等式，並且所使用的海流剖面是水柱的量級和方向的可設想的最壞組合。水柱的量級和方向的可設想的最壞組合是數學結構，其不可能被水柱的海流速度和海流方向的任何物理組合超越。因此，海流強度和海流方向的組合獨立於世界各處的當地的海流模式。在圖4b中示出的本發明中，位置限制裝置21與區域A的周邊相交，並且將所述區域分成三部分。顯而易見的是，撿拾繩可以不再在位置限制裝置21內轉移，由區域C表示。但鑑於上文描述的原因，也將阻止撿拾繩環繞限制裝置進行轉移。因此，假如油船沿區域A的方向扔下撿拾繩(始終如此，如前所述)，那麼區域B也是禁止入內的。因此，位置限制裝置21限制撿拾繩11的可能位置。所以，既然區域C被排除在夕卜，那麼撿拾繩就不會被轉體13或張力浮筒14上的任何細物纏結。由於區域B也被排除在外，所以撿拾繩就不會環繞張力浮筒14或剛性立管4變得卷繞。這正是本發明旨在實現的。圖5中更詳細示出了位置限制裝置21。位置限制裝置21可能大體呈圓形，如圖9a中所表示，例如，提供為具有輻條的圓輪或替代地提供為大體呈圓形的板裝置。然而，所述位置限制裝置21也可以具有其它形狀，諸如圖9b和圖9c中示出的大體呈半圓形的形狀或如圖5所示彎曲面的外周邊朝向區域A的大體呈彎曲的形式。在圖6示出的實施方案中，位置限制裝置21是裝配式圓輪結構，其包括處於旋轉中心中的輪軸22和從輪軸22徑向延伸到周邊部件24的輻條23，在本實施方案中，所述位置限制裝置21是圓輪。輪軸22固定到連接裝置13，即，周邊部件24的旋轉通過位置限制裝置21來執行。位置限制裝置21也可以包括浮力元件。這些浮力元件對本發明來說是次要的，但在一些情況下可以是優選的。對於這種配置，兩種基本替代方案是可能的。A.用於轉體和位置限制裝置的可能維護的安裝運行工具的一體化。替代方案A是針對世界上傳統轉體替換所必須的大型且昂貴的船隻的可用性受到限制的那些地方。B.對主動傳輸裝置13和10的偏心的浮力中心的調整。替代方案B是針對具有相對較高的海面海流的水域。參考圖7，位置限制裝置21可以包括用於捕獲和固持撿拾繩11的捕獲裝置30。所述捕獲裝置30可以提供在圓輪24的周邊上。
在圖7示出的實施方案中，捕獲裝置30包括大體平行於位置限制裝置21且在位置限制裝置21的周邊的外部提供的一對捕獲臂31a、31b。在這種設置中，位置限制裝置21的周邊與圓輪24的周邊類似。開口 32提供在所述一對捕獲臂31a、31b之間，用於將撿拾繩捕獲在捕獲臂31a、31b與位置限制裝置21的周邊之間。因此，在撿拾繩11移動到鄰近於位置限制裝置21的周邊的位置時，所述撿拾繩11將沿其滑動，並且將會進入開口 32。在這種情境下，撿拾繩11將被捕獲在捕獲臂31a、31b中的一個捕獲臂與位置限制裝置21或圓輪24的周邊之間。所述一對捕獲臂31a、31b之間的開口 32可以具備用於防止撿拾繩通過開口 32從所述捕獲裝置30離開的鎖定裝置33。鎖定裝置33可以包括固定到鄰近於開口 32的捕獲臂各端的曲面板，其中每塊曲面板都突出到圓輪24的周邊與捕獲臂之間的區域中。這樣一來，曲面板可以引導撿拾繩穿過開口 32，同時所述板防止撿拾繩11通過開口 32而離開。沿位置限制裝置21的周邊/圓輪24的周邊提供了若干對這種捕獲臂。此外，每 對捕獲臂之間的空間34可以具有遮板(未示出)以引導撿拾繩11進一步來到最近的開口32。每個捕獲臂31a、31b能夠以可樞轉的方式(例如，通過樞軸或緊固銷35)緊固到位置限制裝置21的圓輪24的周邊部件。對每個捕獲臂預加張力，並且如圖7中所示將所述捕獲臂固持在其初始位置。舉例來說，所述捕獲臂可以通過彈簧裝置(未示出)來預加張力。因此，捕獲裝置30包括用於將撿拾繩11從所述捕獲裝置釋放的釋放機構。釋放機構被提供來用於在撿拾繩11中的牽引力達到預定限制時釋放所述撿拾繩11。設置預定限制以使得釋放機構不因海流等而激活，而只在油船開始拉動撿拾繩時進行激活。應注意，在通常情況下，船隻並不位於張力浮筒上方，而位於(例如)距離張力浮筒1420至60米處——參見圖3c。因此，來自船隻的牽引力具有相當大的水平分量。圖8中示出了捕獲裝置30的替代實施方案。此處，捕獲裝置30包括從位置限制裝置21的周邊徑向突出的大體呈T形的捕獲元件39。在這個實施方案中，在撿拾繩11移動到鄰近於位置限制裝置21的周邊的位置時，所述撿拾繩11將沿其滑動，並且將由T形捕獲元件39捕獲。此將會防止撿拾繩沿著圓輪圓周進一步滑動。但每當海流改變方向時，撿拾繩都可能滑出T形捕獲件，並且將再次進入如圖4b中所示的撿拾繩保留的區域A。如我們早先所見，所述撿拾繩可以在不造成任何問題的情況下無限制地停留在這一區域，但所述撿拾繩當然也會定期再次進入T形捕獲件39。現在，如果油船2在撿拾繩處於圖4b上的區域A時靠近，那麼在沒有任何限制的情況下就可以出現撿拾。如果所述撿拾繩在撿拾時處於T形捕獲元件39的內部，那麼將發生以下情況一旦撿拾繩中的牽引力增大，位置限制裝置21和鵝頸管連接裝置13就會一起環繞迴轉裝置的旋轉軸旋轉，直到T形捕獲元件39處於沿T形下方的斜面再次釋放撿拾繩的狀態。發明優點位置限制裝置使得撿拾繩遠離張力浮筒頂部上的複雜細物。因此消除了纏結。位置限制裝置的重要參數或圓周尺寸足夠大以防止海流使得撿拾系統環繞位置限制裝置。選中的參數大於這個值。因此，消除了剛性立管的卷繞。本發明在待用周期期間主要處於主動狀態。圖3a示出具有在待用狀態安裝的位置限制裝置21的裝載系統。圖3b示出裝載期間的情境。如圖可見，位置限制裝置21並不 會影響裝載操作，並且在撿拾操作期間對操作起到了重大的作用。
權利要求
1.一種用於操縱將來自水下張力浮筒(14)的流體負載傳輸到海面(2)上船隻的傳輸裝置(10)的系統，其包括 連接裝置(13)，其用於將所述傳輸裝置(10)連接到所述張力浮筒(14)，其中所述傳輸裝置(10)在未傳輸流體負載時從所述連接裝置(13)懸掛下來； 撿拾繩(11)，其 包括連接到所述傳輸裝置(10)的第一末端(Ila)和在所述海面(2)處可用的第二末端(IlbUlc)； 迴轉裝置(20)，其連接於所述連接裝置(13)與所述張力浮筒(14)之間，以使所述連接裝置(13)相對於所述張力浮筒(14)旋轉； 位置限制裝置(21)，其固定在所述連接裝置(13)上方，用於限制所述撿拾繩(11)相對於所述張力浮筒(14)的位置；其中所述撿拾繩(11)提供為處於張力狀態且至少上升到所述位置限制裝置(21)的水位。
2.根據權利要求I所述的系統，其中所述迴轉裝置(20)被提供來用於使所述連接裝置(13)根據來自大海的影響而大體在水平面上進行自由旋轉。
3.根據權利要求I所述的系統，其中所述位置限制裝置(21)包括用於捕獲和固持所述撿拾繩(11)的捕獲裝置(30)。
4.根據權利要求3所述的系統，其中所述捕獲裝置(30)包括用於將所述撿拾繩(11)從所述捕獲裝置釋放的釋放機構。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述釋放機構被提供來用於在所述撿拾繩(11)中的牽引力達到預定限制時釋放所述撿拾繩(11)。
6.根據權利要求3所述的系統，其中所述捕獲裝置(30)包括大體平行於所述位置限制裝置(21)且在所述位置限制裝置(21)的周邊的外部提供的一對捕獲臂(31a、31b)，其中開口(32)提供在所述一對捕獲臂(31a、31b)之間，用於將所述撿拾繩捕獲在所述捕獲臂(31a、31b)與所述位置限制裝置(21)的所述周邊之間。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述一對捕獲臂(31a、31b)之間的所述開口(32)具備用於防止所述撿拾繩通過所述開口(32)從所述捕獲裝置離開的鎖定裝置(33)。
8.根據權利要求6-7中任一項所述的系統，其中所述捕獲臂(31a、31b)以可樞轉的方式緊固到所述位置限制裝置(21)的周邊部件(24)。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述捕獲臂(31a、31b)通過彈簧裝置來預加張力。
10.根據權利要求3所述的系統，其中所述捕獲裝置包括從所述位置限制裝置(21)突出的大體呈T形的捕獲元件。
11.根據以上權利要求中任一項所述的系統，其中所述位置限制裝置(21)大體呈圓形。
全文摘要
一種用於操縱將來自在水下或集成到採油設施(1)中的存儲設施的負載傳輸到海面(2)上船隻的傳輸裝置(10)的系統，其包括撿拾繩(11)，其包括連接到所述傳輸裝置(10)的第一末端(11a)和在所述海面(2)處可用的第二末端(11b和11c)；連接裝置(13)，其用於將所述傳輸裝置(10)連接到張力浮筒(14)；迴轉裝置(20)，其用於使所述連接裝置(13)相對於所述張力浮筒(14)旋轉；以及位置限制裝置(21)，其固定到所述連接裝置(13)，用於限制所述撿拾繩(11)相對於所述張力浮筒(14)的位置。
文檔編號B63B27/24GK102869567SQ201180008000
公開日2013年1月9日 申請日期2011年2月2日 優先權日2010年2月2日
發明者G·伊文森 申請人:弗拉姆工程公司