用系纜系泊樁的組件和用所述組件實現的方法與流程
2023-10-17 06:46:34
本發明涉及用系纜系泊樁的組件，特別地，涉及用於系泊打樁的組件，以及涉及用系纜系泊樁的方法。
背景技術：
鑽探船或近海平臺必須被系泊於特定固定區域中的海床，使得它們不經受可能因洋流或大氣狀況造成的移動。使用不同類型的錨並且經常將這些錨打入海床並且系泊於與所述鑽探船或平臺附接的系纜。所述錨中的一種類型是被打入海床的樁，每個樁裝有鏈條段，所述鏈條的一端通過耳板附接於樁，鏈條的另一端必須附接到系纜，系纜是從水面展開的。系纜常常是重的鏈條，還有可能使用根據系纜在其整個伸長上的各點的要求整合相互連接的鏈條段和纜線或聚酯段的腿部作為系纜。已知的是吸力樁，吸力樁是圓柱形形狀的金屬結構，通過從吸力樁內部中吸出沙和沉澱物被打入海床。為此目的，吸力樁在上端裝有頂蓋，頂蓋裝有必須能夠執行抽吸的設備。另一種樁是打樁，打樁也是圓柱形形狀的金屬結構，在液壓錘的輔助下被打入海床。US6851895B2描述了用系纜系泊海床中的吸力樁的組件和方法。用系纜系泊樁的所述組件包括能夠與樁連接的框架，所述框架支承裝在樁中並且旨在與系纜連接的鏈條的連接端，鏈條的與連接端相對的系泊端通過系纜眼板或耳板連接到樁的外部。系泊組件還包括連接於系纜的一端的附接組件，所述附接組件包括附接元件，附接元件是與形成系纜的鏈條的最後一節附接的纜線並且適於被保持在系泊組件的框架中。附接組件還包括與附接元件連接的連接裝置(即，鉤)，連接裝置附接於框架並且允許將附接元件相對於系泊組件的框架定位。因此，系泊組件的附接組件允許將形成系纜的鏈條的最後一節與系泊組件的框架連接，以在後續操作中將鏈條的所述最後一節設置在框架上，接著用外部裝置將系纜的所述最後一節與裝在樁中的鏈條的連接端附接。
技術實現要素：
本發明的目的是提供用系纜系泊樁的組件和用系纜系泊樁的方法，如下面所描述的。本發明的一方面涉及一種用系纜系泊樁的組件，所述組件包括框架，所述框架能連接到所述樁，所述框架支承鏈條的連接端，所述鏈條被裝在所述樁中並且旨在與所述系纜連接，所述鏈條的另一端連接到所述樁的外部。所述系泊組件還包括附接組件，所述附接組件連接於所述系纜的一端，所述附接組件包括附接元件和連接裝置，所述附接元件附接於形成所述系纜的鏈條的最後一節並且適於被支承在所述框架中，所述連接裝置連接到所述附接元件，所述連接裝置允許將所述附接元件相對於所述鏈條的所述連接端定位。所述連接裝置包括：引導裝置，該引導裝置用於將所述附接元件定位在所述框架上，從而將所述附接元件相對於裝在所述樁中的所述鏈條的所述連接端定位；固定裝置，該固定裝置允許所述附接元件與裝在所述樁中的所述鏈條的所述連接端互連。本發明的另一個方面涉及用如上定義的系泊組件實現的系纜系泊樁的方法。在現有技術的系泊組件和方法中，系泊組件的附接組件由附接於系纜的纜線和與所述纜線的端部連接並且與所述框架附接的鉤來形成。因此，為了能夠接著將形成系纜的鏈條的最後一節定位在所述框架上，必須從位於水面上的近海平臺或船拉緊所述系纜，然後，通過所述平臺或船引導將一段系纜定位在框架上。在所述定位之後，例如運輸必需的附接裝置(諸如，螺栓、螺母等)的水下ROV(遙控操作車)必須被調配，以能夠將系纜的最後一節與裝在樁中的鏈條的連接端附接。在本發明的系泊組件和方法中，系泊組件的附接組件的連接裝置裝有引導裝置和固定裝置，所述引導裝置用於將附接元件相對於裝在樁中並且位於框架中的鏈條的連接端定位，所述固定裝置允許將附接元件和裝在樁中的鏈條的連接端互連。因此，不需要拉緊一段系纜，並且不需要從水面上的平臺或船遠程地將該段系纜定位在框架上。也不必需在後續操作中運輸附接裝置，所述附接裝置用於將系纜的最後一節與裝在樁中的鏈條的連接端附接。用本發明的系泊組件和方法，與樁分開地並且在單個操作中，從水面運輸系泊樁和系纜所必需的所有裝置(諸如，框架和附接組件)。附圖說明圖1示出本發明的系泊組件的實施方式的立體圖，所述系泊組件連接至部分示出的樁的上端。圖2示出圖1的系泊組件的另一個立體圖，所述系泊組件連接至樁的上端。圖3示出圖1的系泊組件的框架的前立體圖。圖4示出圖3的框架的後立體圖。圖5示出圖1的系泊組件的固定裝置的連接單元的前立體圖。圖6示出圖5的連接單元的後立體圖。圖7示出圖1的系泊組件的固定裝置的鎖定單元的前立體圖。圖8示出圖7的鎖定單元的後立體圖。圖9示出圖1的系泊組件的連接裝置的立體圖，其中，附接裝置和保護裝置附接於固定裝置。圖10示出圖1的系泊組件的附接元件的立體圖。圖11至圖18示出本發明的方法的實施方式的步驟。具體實施方式用打入海床的樁系泊鑽探船、採油船或近海平臺是通過用附接於所述樁的鏈條段附接從所述船或近海平臺展開的一根或多根系纜來執行的。系纜可以整個是鏈條，或者是終止於鏈條段的纜線或一組纜線，該鏈條段附接至與所述樁附接的鏈條段。為了能夠執行初始系泊，在ROV的輔助下，使用允許將系纜的鏈條和樁的鏈條附接的系泊組件。樁從水面展開以被打入海床，接著裝上旨在支承附接於樁的鏈條段的框架，所以當從水面展開樁時，相對於裝有框架的樁，被打入海床的樁的重量顯著減小。然後，展開裝有執行樁和系纜之間的連接所必需的裝置的系纜。圖1示出本發明的系泊組件300的實施方式的立體圖，系泊組件300連接至部分示出的樁100的上端101；圖2示出圖1的系泊組件300的另一個立體圖，系泊組件300連接至樁100的上端101連接。在這個實施方式中，樁100是打樁，其下端(圖中未示出)被打入海床。所述樁100是帶有敞口上端101的中空圓柱體並且包括側壁102。系泊組件300包括連接至樁100的框架10，所述框架10支承裝在樁100中的鏈條20的連接端21。鏈條20的這個連接端21旨在連接到系纜200，系纜200的最後一段是至少一個鏈條。系纜200的另一端(圖中未示出)連接到位於水面上的近海平臺、採油船或鑽探船。鏈條20的另一端通過眼板或耳板(圖中未示出)連接到樁100的外部。系泊組件300還包括連接至系纜200的一端的附接組件210，附接組件210包括附接至形成系纜200的鏈條的最後一節的附接元件220。該附接元件220適於被保持在框架10中。附接組件210還包括連接裝置230，連接裝置230連接到附接元件220並且允許將附接元件220相對於鏈條20的連接端21定位。連接裝置230包括引導裝置240，引導裝置240允許將附接元件220定位在框架10上，從而將附接元件220相對於裝在樁100中的鏈條20的連接端21定位。連接裝置230還包括固定裝置250，固定裝置250允許將附接元件220和裝在樁100中的鏈條20的連接端21互連。在本發明的這個實施方式中，附接元件220是H形鉤環，該鉤環包括第一端221，第一端221連接於系纜200、連接在鏈條的最後一節。通過布置在附接元件220的所述第一端221的第一螺栓228進行連接。第一螺栓228貫穿附接元件220的側壁224，通過在第一端221處的所述側壁224中形成的孔，第一螺栓228通過螺母附接於所述側壁224。附接元件220包括第二端222，第二端222適於連接到布置在框架10中的鏈條20的連接端21。連接裝置230的固定裝置250包括第二可移動螺栓262，第二可移動螺栓262允許將所述鏈條20的連接端21固定於附接元件220的第二端222，如以下將描述的。圖3示出圖1的系泊組件300的框架10的前立體圖，圖4示出圖3的框架10的後立體圖。框架10是包括水平板12的金屬結構，水平板12包括支承區域15，附接元件220被保持在支承區域15中。框架10還包括附接於水平板12的配合裝置11，配合裝置11允許將框架10連接至樁100、連接於樁100的上端101。配合裝置11包括多個豎直板，豎直板從框架10的水平板12的下部突出並且豎直地取向。所述豎直板包括多個豎直側板13，在系泊組件300的這個實施方式中，豎直側板13的數量是兩個。所述豎直側板13布置在水平板12的各橫向端處並位於所述水平板12的下部處，從所述水平板12的前沿16起一直布置至這樣的距離，以使得當框架10連接到所述樁100時，豎直側板13通過樁100的側壁102的外部接觸側壁102。配合裝置11的豎直板還包括多個豎直中心板14，在系泊組件300的這個實施方式中，豎直中心板14的數量是兩個。所述豎直中心板14圍繞水平板12的中心布置，以小間隙分開，並且沿著所述水平板12的下部延伸，從所述水平板12的後沿17起直至這樣的距離，以使得當框架10連接到所述樁100時，豎直中心板14通過樁100的側壁102的內部接觸樁100的側壁102。通過框架10的配合裝置11的這種構造，在豎直側板13和豎直中心板14之間形成間隔，該間隔等於樁100的側壁102的厚度。因此，這種構造允許將框架10裝配在樁100的上端101，豎直側板13的一條邊通過樁100的側壁102的外部被保持在樁100的側壁102上，豎直中心板14的一條邊通過樁100的側壁102的內部被保持在樁100的側壁102上。當框架10連接至樁100、連接於樁100的上端101時，框架10的水平板12在側壁102的兩側突出，水平板12的用於保持附接元件220的支承區域15位於樁100外部。系泊組件300的框架10的這種構造允許將所述框架10直接連接到樁100的上端101，而不用增加附接元件。類似地，當系纜200被完全系泊於樁100時，框架10可被去除，因此可在以後使用。如以下將描述的，系泊組件300的附接組件210也可被去除，使得整個系泊組件300可被去除，從而顯著改善每次系泊操作的成本。釋放樁100的上端101允許例如將上端101用於其它操作(諸如，安裝陰極保護系統)。水平板12的支承區域15包括水平板12的前沿16中的凹陷60，凹陷60相對於樁100向外敞口。在這個實施方式中，該凹陷60是U形的並且包括通入U的下壁的較小的一體U形凹陷。凹陷60的這種形狀允許鏈條20從水平板12的前沿16通過。框架10包括布置在水平板12下部的支承元件70。在這個實施方式中，所述支承元件70的數量是兩個，具有敞口殼體的形狀，該敞口殼體帶有底部、後壁和剖面是部分圓周形式的兩個側壁，所述後壁附接至豎直側板13之一、附接於該豎直側板13的內部。兩個支承元件70布置在凹陷60的主U下方並且分開一定間隙。所述支承元件70支承鏈條20的連接端21，在兩個支承元件70之間存在的間隙和凹陷60的較小U形凹陷允許下一節通向附接於樁100的鏈條20的連接端21。這些連接元件70允許將鏈條20的連接端21保持為在水平板12的表面上方突出。在限定的實施方式中，連接端21從水平板12的所述表面部分地突出，從而將由所述連接端21形成的那節的一部分空隙留在水平板12上方。如圖1中所示，框架10包括門40，門40在兩個端部41鉸接在從兩個豎直板50突出的兩個鉸接附接件51中。所述豎直板50從水平板12的前沿16突出，凹陷60在前沿16處敞口，所述豎直板50位於水平板12的側面。為了將門40安裝在框架10中，所述門40的端部41布置在水平板12的鉸接附接件51中，然後可移動銷42被引入各鉸接附接件51中。為了在不拆卸門40的情況下打開門40，去除銷42中的一個，使門40能夠繞著另一個鉸接附接件51旋轉。門40包括在水平板12的前沿16的側的突起43，使得當所述門40被關閉時，突起43被引入水平板12的凹陷60中，並且所述突起43被保持在鏈條20的連接端21側。因此，通過調節所述連接端21相對於附接元件220的位置，將所述連接端21保持在豎直位置。圖5示出圖1的系泊組件300的固定裝置250的連接單元260的前立體圖，圖6示出圖5的連接單元260的後立體圖。圖7示出圖1的系泊組件300的固定裝置250的鎖定單元270的前立體圖，圖8示出圖7的鎖定單元270的後立體圖。系泊組件300的連接裝置230的固定裝置250包括連接至附接元件220的側壁224的連接單元260和鎖定單元270。連接單元260包括在其內容納第二螺栓262的管狀連接主體261。連接單元261包括用於推動第二螺栓262的推動元件267，所述推動元件267被引導在管狀連接主體261中構成的縱向凹槽268中。在從表面展開附接組件210之前，將第二螺栓262引入管狀連接主體261。第二螺栓262坐落在管狀連接主體261內、位於縱向引導件269(例如，按每隔120°進行分布的三個Teflon(特氟龍)引導件)中，以保證第二螺栓262的滑動。鎖定單元270包括在其內容納錨固元件272的管狀鎖定主體271，在這個實施方式中，錨固元件272是螺母。該錨固元件272被管狀鎖定主體271引導並且相對於第二螺栓262的自由端定位。所述管狀鎖定主體271包括成角度的切口277，成角度的切口277始於管狀鎖定主體271的外沿並且在其端部包括縱向凹槽。所述成角度的切口277允許當第二螺栓262在管狀鎖定主體271時更好地觀察第二螺栓262的自由端，並且錨固元件272可因此固定地附接於第二螺栓262。在管狀鎖定主體271的成角度的切口277的縱向凹槽的端部，鎖定單元270還包括有助於引入銷(圖中未示出)的徑嚮導管278。這個銷允許保證錨固元件272一旦附接至第二螺栓262就不動。如圖5和圖6中所示，連接單元260包括附接至管狀連接主體261的第一板263，所述第一板263垂直於管狀連接主體261並且附接於所述管狀連接主體261的端部，從而接觸附接元件220的側壁224之一。如圖7和圖8中所示，鎖定單元270包括附接至管狀鎖定主體271的第二板273，所述第二板273垂直於管狀鎖定主體271並且附接於所述管狀鎖定主體271的端部，從而接觸附接元件220的側壁224之一。所述第一板263和第二板273被分別保持在各側壁224的外表面上，從所述側壁224橫向突出。鎖定單元270包括水平杆279，水平杆279布置在管狀鎖定主體271下方，當所述門40被關閉時，水平杆279被保持在門40的突起43中。圖9示出圖1的系泊組件300的連接裝置230的立體圖，其中，附接裝置280和保護裝置290附接於固定裝置250。連接裝置230包括附接裝置280，附接裝置280允許在附接元件224的側壁224的每側將第一板263與第二板273附接。在這個實施方式中，所述附接裝置280包括一對金屬杆或由另一種材料製成的杆，所述杆用螺杆並帶有螺母擰到或附接到第一板263和第二板273上，所述杆可耐受將連接單元260和鎖定單元270附接於附接元件220的連接力。連接單元260的板263包括兩個側凸緣264，一旦連接單元260連接到附接元件220，兩個側凸緣264就從附接元件220的各個側壁224突出。所述板263還包括布置在管狀連接主體261上方的上凸緣265。鎖定單元270的板273包括兩個側凸緣274，一旦鎖定單元270連接到附接元件220，兩個側凸緣274就從附接元件的各個側壁224突出。所述板273還包括布置在管狀鎖定主體271上方的上凸緣275。圖10示出圖1的系泊組件300的附接元件220的立體圖。系泊組件300的附接元件220包括與H形鉤環的下部空隙重合的下部空間223。當相對於框架10引導附接組件210時，如以下將描述的，附接元件220的第二端222被保持在框架10的水平板12的支承區域15中並且在凹陷60上方，使得鏈條20的連接端21一旦被支承於支承元件70中就被布置在附接元件220的下部空間223中。附接元件220在其各側壁224中包括孔227，孔227在下部空間223和上部空間225的高度位置貫穿所述側壁。附接元件220的各側壁224包括外表面上的水平凹槽226，這些水平凹槽226布置在側壁224中，位於下部空間223和上部空間225之間的高度處。第一板263的上凸緣265是連接兩個側凸緣264並且包括突起266的跨梁。類似地，第二板273的上凸緣275是連接兩個側凸緣274並且包括突起276的跨梁。當連接單元260和鎖定單元270連接到附接元件220時，上凸緣265的突起266和上凸緣275的突起276被分別引入各側壁224的各凹槽226中。因此，當系泊組件300從水面展開以連接到樁100時，附接裝置280在將連接單元260和鎖定單元270連接到附接元件220的同時防止固定裝置250在傳輸到樁100期間從所述系泊組件300丟失或者脫離。管狀連接主體261的端部敞開並且接觸附接元件220的對應側壁224，所述敞口端與側壁224的孔227重合。管狀連接主體261的軸向軸線和孔227的軸向軸線彼此重合。類似地，管狀鎖定主體271的敞口端接觸附接元件220的對應側壁224，所述敞口端與側壁224的孔227重合。管狀鎖定主體271的軸向軸線和孔227的軸向軸線彼此重合。因此，當第二螺栓262憑藉推動元件267在管狀連接主體261中移動時，它貫穿附接元件220的下部空間223、通過孔227和由鏈條20的連接端21的節形成的空隙。當第二螺栓262的自由端到達管狀鎖定主體271時，它附接於錨固元件272，並且通過將銷通過徑嚮導管278引入來保證這個附接。在這個實施方式中，鎖定單元270的板273在一個側凸緣274的一端包括鉸接附接件281。在其它實施方式中，鉸接附接件281可以布置在連接單元260的第一板263中、位於一個側凸緣264的一端。所述鉸接附接件281與布置有該鉸接附接件的那側的附接裝置280鉸接連接。為了形成鉸接連接，引入圖1和圖2中示出的銷282，銷282允許第二板273在鉸接附接件281中樞轉。在將系纜200和樁100的鏈條20相互連接之後，必須釋放所述鏈條20，使所述鏈條20脫離與框架10和連接裝置230的連接。為此目的，將要執行的步驟之一是分開鎖定單元270，使它脫離與附接元件220的連接。為此目的，通過從與鉸接附接件281的位置相對的那側去除附接裝置280，鎖定單元270可脫離附接元件220，從而將突起276與側壁224的凹槽226分開，並且鎖定單元270可繞著鉸接附接件281旋轉。連接裝置230還包括保護裝置290，保護裝置290將連接單元260的第一板263與鎖定單元270的第二板273連接。在這個實施方式中，這些保護裝置290是金屬板或由另一種材料製成的板，所述板布置在附接元件220的各側、位於下部空間223和所述側的附接裝置280之間。所述保護裝置290的功能是保護與附接元件220處於附接狀態的鏈條20的連接端21免受當在系纜200和鏈條20之間執行系泊工作時可能的火花和其它類型攻擊的影響。如圖5和圖6中所示，連接裝置230的引導裝置240包括第一水平杆241，第一水平杆241從連接單元260橫向突出，與管狀連接主體261的下部接觸，並且形成水平面。引導裝置240還包括第二水平杆242，第二水平杆242從第一水平杆241垂直突出，布置在由第一水平杆241和管狀連接主體261的下部形成的同一水平平面上。如圖3和圖4中所示，在這個實施方式中，系泊組件300的框架10包括兩個引導元件80，各引導元件80包括一對分開的豎直杆81，豎直杆81包括帶有傾斜段82的端部。當系泊組件300的附接組件210從水面向著框架10展開時，引導裝置240與引導元件80對準。附接組件210的附接元件220被保持在框架10中，第一水平杆241緊緊插入每對豎直杆81之間，如圖1和圖2中所示。第二水平杆242被以緊貼方式固定在豎直杆81中。豎直杆81的傾斜段82的功能是引導第一水平杆241進入每對豎直杆81之間。框架10包括多個附接元件30，如圖1和圖2中所示。引導元件80包括上面保持有各豎直杆81的底部19。在這個實施方式中，附接元件30是金屬板，帶有從所述金屬板的表面突出的兩個緊固件，所述緊固件穿過框架10的水平板12，並且通過焊接或螺母被附接到引導元件80的底部19。為此目的，附接元件30布置在水平板12下方，在框架10的配合裝置11的各豎直側板13和水平板12的側邊之間。通過切斷緊固件或通過鬆開螺母來去除附接元件30，這允許從水平板12的表面取下引導元件80。例如，用系泊組件300(諸如，適於用系纜200系泊樁100的圖1至圖10中示出的系泊組件)實現本發明的系泊方法。所述系泊組件300包括能與樁100連接的框架10，所述框架10支承鏈條20的連接端21，鏈條20的系泊端通過眼板或耳板連接到樁100的外部。系泊組件300還包括連接至系纜200的一端的附接組件210，附接組件210包括：用於與系纜200附接的附接元件220，其被支承在框架10中；以及連接裝置230，其連接到附接元件220，連接裝置230允許將所述附接元件220相對於鏈條20的連接端21定位。連接裝置230進而包括：引導裝置240，其用於將附接元件220定位在框架10上；以及固定裝置250，其允許附接元件220和鏈條20的連接端21互連。圖11至圖18示出用於用系纜200系泊樁100的本發明的系泊方法的實施方式的步驟。所述方法包括以下步驟：-將樁100引入水中，在該步驟中，鏈條20在系泊端連接到樁100的外側壁102。樁100被打入海床(圖中未示出)，從而使鏈條20的與系泊端相對的連接端21自由停留上海床上，-將框架10引入水中並且在ROV的輔助下將鏈條20的連接端21以被引導方式連接到所述框架10中，-通過將框架10的配合裝置11連接到樁100的上端101將框架10連接到樁100的敞口上端101，-將系纜200引入水中，所述系纜200裝有附接組件210並且將附接組件210導向框架10，-將附接組件210的附接元件220引導和定位到框架10的水平板12的支承區域15的凹陷60上，從而將鏈條20的連接端21布置在附接元件220的下部空間223中，附接元件220為H形鉤環，-將附接元件220與鏈條220的連接端21互連，在ROV的輔助下將裝在附接組件210中的連接裝置的固定裝置250的連接單元260中容納的第二螺栓262移動，所述連接單元260連接至附接元件220、連接於附接元件220的側壁224，所述第二螺栓262貫穿側壁224的孔227，在附接元件220的空間223中布置有鏈條20的連接端21，第二螺栓262貫穿由所述連接端21的節形成的空隙以及附接元件220的另一側壁224的第二孔227，第二螺栓262的自由端進入裝在附接組件210中的固定裝置250的鎖定單元270，所述鎖定單元270連接至附接元件220、連接於另一側壁224，並且在ROV的輔助下將容納在所述鎖定單元270中的錨固元件272與第二螺栓262的自由端附接，-去除和收回連接裝置230，除去附接連接單元260和鎖定單元270的附接裝置中的至少一個並且除去連接所述連接單元260和所述鎖定單元270並且當鏈條20的連接端21布置在框架10中時保護鏈條20的連接端21的保護裝置，將鎖定單元270繞著鉸接附接件281旋轉，使框架10的門40的突起43是自由的，調節所述連接端21的位置，收回固定裝置250，並且除去框架10的將引導元件的底部與框架10的水平板12附接的附接元件，在ROV的輔助下收回引導元件，-鬆開連接至樁100的鏈條20的系纜200，通過去除門40中包括的銷42並且允許所述門40與框架10鉸接連接來打開門40，並且在ROV的輔助下抽出附接至樁100的鏈條20的系纜200，-去除和收回框架裝置10，將框架10的配合裝置11脫離樁100的上端101收回所述框架10。