用於連接剛性海底管道和柔性海底管道的方法和裝置的製作方法

2023-11-02 06:45:17

專利名稱：用於連接剛性海底管道和柔性海底管道的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於連接剛性海底管道和柔性海底管道的方法，以及適 用於使用該連接方法的裝置。
背景技術：
這些海底管道被設計用來在海洋環境下輸送烴(hydrocarbon),特別是在安 ^海床上的海底設備和水面設備(例如位於海洋環境的水面上的平臺)之間輸 送烴。剛性海底管道從海底設備在海床上延伸，並終止於自由連接端。柔性海底 管道的部分具有位於海床上的流線(flow-line)部分和設計用來接合水面設 備的懸浮部分。流線部分終止於與自由連接端連接的輸入端，因此懸浮部分 位於懸掛了自由連接端的懸索(catenary)上。另外，本裝置包括錨定設備， 其用於將流線部分保持錨定在海床上流線部分的錨定點上，以允許該流線部 分在錨定點和懸浮部分之間形成與海床分離開的波狀起伏，藉此在水面設備 的垂直位置上下起伏時防止該流線部分撞到海床上。特別可以參考的是文獻FR2746977,其描述了這樣一種裝置。然而，在某些操作環境下，採出的烴的溫度的變化導致剛性管道的縱向 變形，結果導致自由連接端移動。從而，位於剛性管道的自由連接端和錨定點之間的柔性管道的流線部分 可能在海床上水平移動，這一方面導致其本身縱向變形，另一方面導致其磨 損。因此流線部分的老化加速。另外，作為懸索設置的柔性管道的懸浮部分在剛性管道的自由連接端對 所迷剛性管道施加縱向上的拉力。現在，當剛性管道收縮時，特別是烴的流 動停止而且管道冷卻時，收縮力與柔性管道施加的拉力相反，因此剛性管道 有被損壞的危險。儘管在淺的和中等深度的海底設備中，很容易地修復損壞 的剛性管道是可行的，對於非常深的海底設備這種工作就不再可行了 。發明內容由此出現以及本發明要解決的問題是提供一種連接方法，使得避免發生前面提到的缺陷成為可能，並且特別是使得避免深水作業成為可能。為了解決這個問題，本發明提出，根據第一方面， 一種用於連接剛性海底管道和柔性海底管道的方法，所述海底管道被設計用來在安裝在海床上的海底設備和設置在海洋環境的水面上的水面設備之間的海洋環境下輸送烴，所述剛性海底管道鋪設在所述海床上，從所述海底設備開始，終止於自由連接端； 所述柔性海底管道具有鋪設在所述海床附近的流線部分和設計用來連接所 述水面設備的懸浮部分，所述流線部分終止於輸入端；根據這種類型的所迷 連接方法，所述輸入端和所迷自由連接端通過鋪^沒所述懸浮部分作為和所迷 自由連接端附近成基本一直線的懸索，並且通過保持所述流線部分錨定在海 床上的所述流線部分的錨定點處而連接，以允許所述流線部分形成可變形的 波狀起伏；而且根據所述方法，所述波狀起伏形成在所述錨定點和所述自由 連接端之間，以允許所述自由連接端相對於所述錨定點和所述波狀起伏的變 形而相對移動。因此，本發明的一個特徵在於錨定點和剛性管道的自由連接端之間柔性 管道流線部分的波狀起伏的使用，當熱的烴在剛性管道中流動時，剛性管道 變長，錨定點自然明顯位於海床限定的中間平面上的固定位置處。這樣，由 於熱烴在該管道內的無規律流動和/或壓力的變化引起了剛性管道的縱向和 橫向變化，導致管道的反覆移動，並從而導致海床上的自由連接端的交替移 動，具有例如以米為數量級的振幅；剛性管道的縱向和橫向變化傳遞到波狀 起伏的流線部分，於是其彎曲半徑產生相當大的變化，但不會影響該流線部 分的完整性。因此，剛性管道自由變形，沒有應力，也沒有損壞的危險，因 此修復工作就不再需要了。另外，本方法很容易實施，而且只需要柔性管道 和剛性管道之間的一個連接部分，這使得它具有經濟的優點。而且，根據一個有特別優點的實施例，所述4翁定點例如連接到錨定樁， 錨定樁是通過柔性錨定線沿所述剛性管道設置的，以使連接更容易。特別是 因為，在自由端和水面設備之間以基本漸近的方式鋪設柔性管道，隨後將其 連接到錨定線，然後將錨定樁和柔性管道的錨定點離開海床一定距離設置， 然後朝向海床進一步放下柔性管道，因此波狀起伏在流線部分的錨定點和錨 定樁之間形成，這就足以形成波狀起伏了 。然而，根據另一個替代實施例，錨定線是在設備就位使用之前沿柔性管 道首先鋪設的，因此只有當剛性管道在熱烴的流動影響下伸長時，才形成波 狀起伏。因為，實際上，剛性管道最初的長度是最小的。根據一個有利的特徵，在自由連接端和錨定點之間的流線部分上，形成 波狀起伏的所述流線部分安裝有彎曲限位器，以限制所述波狀起伏的彎曲， 特別是允許均勻的彎曲並防止扭折。有利的是，這些彎曲限位器形成包圍流線部分的套筒，所述波狀起伏基 本上在水平平面上形成，因此套筒可以在需要時靠在海床上並保護柔性管道 不會磨損。根據另一個實施例，通過在所述流線部分安裝浮子，所述波狀起伏基本 上形成在垂直的平面上，因此完全避免了與海床的接觸，同時允許流線部分 的彎曲半徑均勻的變化。根據另 一方面，本發明提供了 一種連接剛性海底管道和柔性海底管道的 裝置，所述海底管道被設計用來在安^海床上的海底設備和設置在海洋環境 的水面上的水面設備之間的海洋環境下輸送烴，所述剛性海底管道鋪設在所述海床上，從所述海底設備開始，終止於自由連接端；所述柔性海底管道具有鋪 設在所述海床附近的流線部分和設計來連接所述水面設備的懸浮部分，所述 流線部分終止於輸入端，所述輸入端和所述自由連接端連接在一起，因此所 述懸浮部分作為和所述自由連接端附近基本成一直線的懸索而鋪設，所述裝 置包括錨定設備，以保持所述流線部分在所述流線部分的錨定點錨定在海床 上，並因此允許所述流線部分形成可變形的波狀起伏；根據本發明，所述錨 定設備適用於保持所述錨定點靠近並與所述自由連接端分隔開，以允許在所 述錨定點和所述自由連接端之間形成所述波狀起伏。正如將在後面更加詳細說明地，有利的是，所述錨定設備包括在所述錨 定點安裝在所述流線部分的夾緊構件，以及沿所述剛性管道設置的錨定樁， 所述夾緊構件通過錨定線與所述錨定樁連接，例如當使用前面提到的安裝方 法時，允許很容易地形成波狀起伏。另外，優選地，形成波狀起伏的所述流線部分要麼安裝有彎曲限位器， 要麼包括在所述錨定點和所述自由連接端之間逐個安裝在所述流線部分的 多個浮子，以使波狀起伏基本上形成在垂直的平面上，這使得能夠得到基本 均勻的彎曲，而且另外，將流線部分相對於海床分隔開並防止任何磨損。


本發明的其他特徵和優點將通過閱讀下面對本發明的特定實施例的說明並參考附圖而顯現，所述實施例是一種指示而不是限制，附圖中 圖1是根據本發明的第一變體的連接裝置的局部示意圖； 圖2A是根據第二變體的連接裝置的細節部件在第一位置沿縱向截面的局部示意圖；圖2B是圖2A所示的細節部件在第二位置的局部示意圖。
具體實施方式
圖l示意性地顯示了具有水面IO和海床12的海洋環境的縱斷面；設計 用來提取烴的海底設備14安裝在海床12上，水面設備16被設計為用來採 出並儲存烴。在海底設備14和水面設備16之間，從海底設備14開始在海 床12上鋪設的剛性管道18和通過輸入端19連接到剛性管道18並延伸的柔 性管道20接合水面設備16,並且它們兩者一起使得採出烴成為可能。剛性管道18具有自由連接端22，並能在烴的壓力變化和/或管道的溫度 變化的影響下縱向變形，其中管道的溫度變化是由於溫度高於海洋環境中海 床12上的溫度的烴的流量(flow)變化。從而，在海底設備14的操作中， 自由連接端22能夠平移，其振幅以米為數量級。為了克服這種尺度變化引起的問題，特別地沿從自由連接端22向後延伸的 剛性管道14設置了錨定樁24,在柔性管道20的錨定點28上安裝了夾緊構件26, 並且根據特定的實施例，當柔性管道20被放下到海洋環境中時，夾緊構件26和 錨定樁24通過拉緊的錨定線30連接並形成繩索，同時柔性管道20的流線部分 32在位於海床12上的輸入端19和錨定點28之間為弧形。另外，在這裡弧形流 線部分32在輸入端19和錨定點28之間事先安裝有大體等距分布的浮子34。然後，在安裝期間，當柔性管道20進一步在海床12上展開時，錨定點 28趨向於靠在海床12上，同時由於錨定線30對它的保持而與錨定樁24保 持固定的距離，由於基本上柔性的管道的長度比錨定線30的長度更長，因 此安裝有浮子34的流線部分32自然地朝水面10移動而形成波狀起伏 (undulation )38。如圖1所示，波狀起伏3 8基本垂直地面向海床12形成。因此，由於錨定點28與錨定樁24保持固定的距離，在剛性管道18和 錨定線30限定的中間方向，剛性管道18的任何縱向移動和自由連接端22 由此產生的移動都使得柔性管道20的輸入端19移動，這導致流線部分32的波狀起伏38變形，並且其彎曲半徑正負變化，而不會與海床12接觸，從而避免了磨損的可能性。另外，剛性管道18的自由連接端22是自由的，由於柔性管道最終-波錨 定在海床12上，而且其流線部分32彎曲並且可變形，沒有應力作用在其上， 因此當它收縮時不會被損壞。根據第二變體，圖2A和2B中局部地出現並放大的流線部分32，安裝有 彎曲限位器40，其包括管狀套筒41和管形構件42，管形構件42形成鉤環 並被設計為與管狀套筒41連接在一起。夾緊到流線部分32，的管狀套筒41 在每個端部都具有徑向環44，管狀套筒被沿著流線部分32，逐步安裝，徑向 環44與它們面對。另外，管形構件42在每一端具有適於圍繞管狀套筒41 嚙合並處於徑向環44後面的窄部46。由此，管形構件42的兩端都具有窄部 46,分別圍繞管狀套筒41嚙合，以將兩個相鄰的管狀套筒41連接在一起， 同時環繞並完全覆蓋流線部分32，。由此，多個管狀套筒和管形構件圍繞流 線部分32，安裝在一起使得生產既是保護性的又能有限彎曲的活結護套成為 可能。以這種方式，如圖2B所示，當流線部分32，彎曲時，當管形構件42端 部的窄部46在它們周圍的接觸部分相互抵靠的放置，並在同一個管狀套筒 41的徑向環44之間，它們直接相對的部分抵靠在徑向環44上。因此，流線 部分32，的彎曲被限制，而且不能小於確定的彎曲半徑。這樣裝配，不需要安裝浮子，於是流線部分32，可以在保持靠在海床上 的時候形成波狀起伏，由管形構件42保護，管形構件42的一部分直接與海 床12接觸並靠在海床12上。以這種方式，剛性管道18的尺寸變化可能導 致流線部分32，形成的波狀起伏的變形，靠在海床12上的流線部分32，一方 面通過管形構件42保護避免磨損，另一方面，由於管形構件42和管狀套筒 41的相互作用，避免了不合適的扭折。
權利要求
1、一種連接剛性海底管道(18)和柔性海底管道(20)的方法，所述海底管道被設計用來在安裝在海床(12)上的海底設備(14)和設置在所述海洋環境的水面(10)上的水面設備(16)之間的海洋環境下輸送烴，所述剛性海底管道(18)鋪設在所述海床(12)上，從所述海底設備(14)開始，終止於自由連接端(22)；所述柔性海底管道(20)具有鋪設在所述海床(12)附近的流線部分(32)和設計用來連接所述水面設備(16)的懸浮部分，所述流線部分(32)終止於輸入端(19)；根據這種類型的所述連接方法，所述輸入端(19)和所述自由連接端(22)通過鋪設所述懸浮部分作為和所述自由連接端附近基本成一直線的懸索，並且通過保持所述流線部分(32)錨定在海床(12)上的所述流線部分的錨定點(28)處而連接，以允許所述流線部分形成可變形的波狀起伏(38)；其特徵在於，提供的剛性管道(18)能夠縱向變形，使得所述自由連接端(22)在海床上滑動，而且其中在所述錨定點(28)和所述自由連接端(22)之間允許形成波狀起伏，因此允許所述自由連接端相對於所述錨定點(28)和所述波狀起伏的變形而相對移動。
2、 根據權利要求1所述的連接方法，其特徵在於'所述錨定點(28) 通過柔性錨定線(30)連接到沿所述剛性管道(18)安裝的錨定樁(24)。
3、 根據權利要求1或2所述的連接方法，其特徵在於形成波狀起伏 (38 )的所述流線部分(32 )安裝有彎曲限位器，以限制所述波狀起伏(38 )的彎曲。
4、 根據權利要求1-3中任一個所述的連接方法，其特徵在於所述波狀 起伏(38)基本上在水平平面上形成。
5、 根據權利要求1-3中任一個所述的連接方法，其特徵在於通過在 所述流線部分安裝浮子(34),所述波狀起伏(38)基本上在垂直平面上形成。
6、 一種用於連接剛性海底管道(18)和柔性海底管道(20)的裝置， 所述海底管道被設計用來在安^海床(12)上的海底設備(14)和設置在所 述海洋環境的水面上的水面設備(16)之間的海洋環境下輸送烴，所述剛性海底 管道(18 )鋪設在所述海床(12 )上，從所述海底設備(14)開始，終止於自 由連接端(22);所述柔性海底管道(20)具有鋪設在所述海床附近的流線部分(32 )和設計用來連接所述水面設備(16 )的懸浮部分，所述流線部分 終止於輸入端(19);所述輸入端和所述自由連接端(22)連接在一起，因 此所述懸浮部分作為和所述自由連接端附近基本成一直線的懸索而鋪設，所 述裝置包括錨定設備(26、 24、 30),以保持所述流線部分(32)在所述海 床的錨定點(28)處錨定在海床上，以允許所述流線部分形成可變形的波狀 起伏(38 );其特徵在於，剛性管道(18)能夠縱向變形，使得所述自由連接端(22) 在海床上滑動，而且其中所述錨定設備適用於保持所述錨定點(26、 24、 30) 靠近並與所述自由連接端(22)相隔一定距離，以允許在所述錨定點(28) 和所述自由連接端(22)之間形成所述波狀起伏(38)。
7、 根據權利要求6所述的連接裝置，其特^E^於所述錨定設備(26、 24、 30)包括在所述錨定點(28)處安裝在所述流線部分(32)的夾緊構件(26) 和沿剛性管道(18)設置的錨定樁(24),而且其中所述夾緊構件通過錨定線(30) 與所述錨定^M目連。
8、 才艮據權利要求6或7所述的連接裝置，其特44於形成波^魄伏(38) 的所述流線部分(32)安裝有彎曲P艮位器(40)。
9、 根據權利要求6-8中任一個所述的連接裝置，其特徵在於包括多個逐步 安裝在所述錨定點(28)和所述自由連接端(22)之間的流線部分(32)上的 浮子(34)，以在基本垂直的平面上形成波狀起伏(38)。
全文摘要
本發明涉及一種連接剛性海底管道(18)和柔性海底管道(20)的方法和裝置，所述剛性海底管道(18)終止於自由連接端(22)，所述柔性海底管道(20)具有海床部分(32)和懸浮部分，所述海床部分具有連接到自由連接端(22)的輸入端(19)，所述裝置包括錨定設備(26、24、30)，其用於保持所述海床部分(32)錨定在所述海床部分的錨定點(28)上，並允許所述海床部分形成波狀起伏(38)。本發明的特徵在於錨定設備適用於保持所述錨定點(26、24、30)靠近或與所述自由連接端(22)間隔開以形成所述錨定點(28)和所述自由連接端(22)之間的所述波狀起伏(38)。
文檔編號E21B17/01GK101218414SQ200680025278
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月10日 優先權日2005年7月11日
發明者菲利普·埃斯皮納斯, 讓-帕斯卡爾·比亞吉 申請人:泰克尼普法國公司