CN103738475A - 具有脱离的系缆和/或立管***的系泊*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶，包括具有转塔的壳体、位于转塔中的腔室以及可释放地附接在腔室中的系泊浮筒，浮筒包括可漂浮的主体并承载延伸至海底烃井的多个立管和连接至海床的多个锚绳，其中当浮筒连接至腔室时，浮筒附接至与船舶上的绞车相连的牵拉部件以提升浮筒，其特征在于每个锚绳和/或立管在其上端连接至止动部件，止动部件附接至牵拉部件，其中在提升期间，各锚绳和/或立管和止动部件能够相对于可漂浮的主体在锚绳和/或立管的长度方向上运动，并且在可漂浮的主体连接至腔室之后，止动部件与可漂浮的主体上的支靠部件接合，以将锚绳和/或立管的重量支撑于主体。

Description

具有脱离的系缆和/或立管***的系泊***

本申请为于2010年03月18日提交的、题为“具有脱离的系缆和/或立管***的系泊***”的第201080012773.1号中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种船舶，其包括具有转塔的壳体、位于转塔中的腔室以及可释放地附接在腔室中的系泊浮筒，浮筒包括可漂浮的主体并承载多个延伸至海底烃井的立管和多个连接至海床的锚绳，其中当浮筒连接至腔室时，浮筒被附接至与船舶上的绞车相连的牵拉部件以提升浮筒。

背景技术

在第US2007/155259号美国专利申请中公开了这种可脱离系泊***。该已知***包括设置有圆锥形外壳的浮筒和位于船舶的转塔结构上的相应的圆锥形腔室或容器，腔室具有与浮筒部件的圆锥形外壳相对应的圆锥形形状。转塔结构包括转盘，转盘承载待连接至立管的导管，其中转盘以允许相对于转盘结构旋转的方式支撑在支承组件上，以使导管与浮筒上的立管仅在浮筒被接收并锁定在转盘结构的腔室中之后对齐。在该公布中，示出了仅主转塔上部滚珠支撑组件支撑转盘；该组件包括彼此直接互连的三个能够相互运动的部件。事实上，该上部转塔支承组件由2个滚珠支承组成，这2个滚珠支承直接放置在彼此顶部并通过一个公共的内部支承壳体部件互连。这种上部支承组件因此成为风向标***的非常关键且基本的部分。这种组合和互连的滚珠支承组件的缺点在于，如果一个或多个滚珠掉落，则必须更换整个组件，这意味着转塔***再也不能起到风向标***的作用。这种更换不能在离岸完成。

这种已知的组合滚珠***由于构造限制而被限制在大约仅8米，使得其不适于具有例如20个或更多个连接至浮筒的立管的大型可脱离转塔-浮筒***。

另一个专利公开US5651708描述了一种可脱离系泊***，其设置有两个单独的支承***，其中之一仅用于旋转转盘，以使歧管管道端部与所连接浮筒的立管端部对齐。这个专利示出了一种可脱离浮筒，其设置有在脱离时与浮筒在一起的支承***。在不使用转塔的情况下，浮筒在吃水线之下可旋转地连接至船舶的月池。在甲板平面处露出其他上部支承***，甲板平面支撑具有歧管的转盘，使得在浮筒直接连接至船舶的月池之后，转盘能够与所连接浮筒的立管对齐。转盘由支承***支撑，使得即使在生产期间，当通过连接歧管和浮筒的柔性管道接收烃时，转盘也一直都能够旋转并与浮筒对齐。当柔性管道在浮筒与转盘之间的扭转角超过限制时，转盘通过所连接的电机驱动小齿轮旋转至中和该扭转的新位置。因此这种***不利于被设置为接收大量立管的可脱离转塔-浮筒***，当然在仅使用硬管时也是不行的。

第US5823131号美国专利公布描述了另一种可脱离系泊***。该专利公开了一种仅用于支撑立管或立管线的可脱离立管浮筒，但其上未附接系缆。

这种立管浮筒能够停泊在漂浮船舶的月池中的可旋转转台内并且承载连接至流动路径的立管，流动路径在海平面之上的位置可移除地联接至船舶生产线。当立管浮筒脱离转塔时，其依靠附接至能够在转塔内降至海底或升高的浮筒锚腿的重物保持海中的一个水下深度。转塔通过多个连接至下部转塔的系缆直接锚固至海底。当立管浮筒被释放时，将系泊立管浮筒并同样地将立管的偏移限制在可接收的极限内。此外，由于系泊腿直接连接至转塔，立管浮筒仅具有足够的浮力来支撑立管。

该概念的另一个主要方面在于，为了停泊立管浮筒，通过绞车向上拉动收回绳索，直至重物接触浮筒。随后，浮筒和重物钩挂在一起，重物接触立管浮筒的底部并且立管浮筒和重物均位于船舶的月池内。该***的主要目的是允许预装的立管浮筒在船舶的安装之前和系缆连接至转塔之前的钩挂。因为系泊腿一直连接至转塔，所以已知的系泊***不充当适用于飓风区域或遍布冰的水域的、快速的可脱离***。将支撑浮筒的立管和重物二者钩挂在一起仅能够用于较小的浮筒和重物并且不能用于具有大的所连接重物的大浮筒，因为这将需要超越该场所可用的绞车能力的绞车能力并具有在连接浮筒和绞车的牵引绳索中产生大的临时负载的危险。这导致要设计承受这种抓取负载的大型绞车。

在这些已知***中，将浮筒重新连接至转塔的能力主要受海面状态和绞车能力限制。当迫使浮筒向上运动至转塔以供重新连接时，当浮筒接近其连接位置时，浮筒的起伏运动与船舶的起伏运动相关联。如果海面状态太差，则将抓取负载和浮筒加速力施加至连接绳索，该连接绳索超过可用的重新连接的绳索的强度。这特别用于大尺寸浮筒（例如，承载20个立管或更多）的情况。

因此，本发明的目的是提供一种具有增强的重新连接能力（即使在例如高达6m的有效波浪高度的严苛海面状态下）的可脱离转塔-系泊浮筒设计。

本发明的另一个目的是提供用于大量立管和系泊腿的、快速的、可脱离且易于连接的系泊浮筒***，其中牵引绳索的抓取负载被降低。

本发明的又一个目的是提供可脱离系泊浮筒***，其能够结合降低尺寸的绞车或重新连接链式千斤顶运行。

根据本发明的***应易于使用传统的牵引绳索（诸如链条）连接和脱离漂浮的船舶，例如漂浮的生产单元（FPU或FPSO），即使在非常严苛的环境条件下。浮筒应在系泊浮筒所能够连接的转塔中为大量立管（例如至少20个立管和10个系缆）提供容身之处。即使考虑到持续严酷的环境，根据本发明的***应确保***在所有天气条件下的高实用性并在重新连接之前使停工时间最小化。

发明内容

根据本发明的实施方式提供了这样一种船舶，其可包括具有转塔的壳体、位于转塔中的腔室以及可释放地附接在腔室中的系泊浮筒，浮筒包括可漂浮的主体并承载延伸至海底烃井的多个立管和连接至海床的多个锚绳，其中，当浮筒连接至腔室时，浮筒附接至与船舶上的绞车相连的牵拉部件以提升浮筒，其中，牵拉部件通过弹性压缩装置连接至浮筒。

关于根据本发明的船舶的特征在于，各锚绳和/或立管在其上端连接至止动部件，止动部件附接至牵拉部件，其中在提升期间，各锚绳和/或立管和止动部件能够相对于可漂浮的主体在锚绳和/或立管的长度方向上运动，并且在可漂浮的主体连接至腔室之后，止动部件与位于可漂浮的主体上的支靠部件接合，以将所述锚绳和/或立管的重量支撑于所述主体。

因为在连接期间，浮筒的可漂浮的主体的起伏引发的运动与侧面系泊***的立管分离和/或与立管***分离，所以牵引绳索或重新连接链条或绳缆的最大张力仅由侧面系泊***和立管***组件决定，这涉及已知的存在，诸如预张力、竖直刚度和动态运行。这些组件能够被修改和优化为具有更大的自由度（如通过分离），最大张力牵引绳索在重新连接期间被降低。在牵引绳索由链条形成的情况下，这对链式千斤顶或绞车来说也是重要的。

因为牵引绳索的最大张力不再受可漂浮的主体的质量和附加质量（取决于频率）影响，所以避免了牵引绳索中的大的动态载荷。因此，为了在通过浮筒上的系缆导缆器牵引立管***的情况下容纳更大的立管***，并且在通过浮筒上的立管导缆孔牵引系泊***的情况下容纳更大的系泊***，可以不受限制地增加可漂浮的主体的尺寸。

在重新连接期间，由于较低的竖直刚度和侧面系泊***的附加质量，牵引绳索中的动态张力放大将显著降低。这将允许更大的重新连接海况。

在浮筒从腔室脱离期间，当侧面系缆导缆器将位于可漂浮的主体上并且没有相对运动被允许时，根据本发明的分离机构将不被激活。悬挂重物的系泊绳缆和立管的预张力导致竖直的有效载荷，在使浮筒脱离船舶的壳体中的腔室之后，该有效载荷将迫使浮筒以与已知系泊浮筒类似的方式运动到预定的水深。

在一个实施方式中，可漂浮的主体包括一个或多个在下端具有锚绳/立管引导装置的基本竖直的通道，锚绳/立管引导装置用于引导锚绳和/或立管以竖直方向穿过至少一个通道从可漂浮的主体的下端到达可漂浮的主体的上端，锚绳和/或立管位于可漂浮的主体的上端，可漂浮的主体连接至止动部件，止动部件与支靠部件在可漂浮的主体的顶部接合以防止止动部件运动至至少一个通道内。

一旦重新连接浮筒，就通过牵引绳缆提升锚绳和/立管，同时可漂浮的主体根据其浮力向上升高并且能够相对于锚绳和/或立管运动。这使可漂浮的主体的起伏运动与牵引绳缆分离并降低牵引绳缆上的抓取负载。在可漂浮的主体连接至船舶壳体中的腔室之后，锚绳和/或立管的重量从可漂浮的主体悬挂，因为这些锚绳和/或立管下降至可漂浮的主体中，直至止动器与可漂浮的主体上的支靠部件接合。

止动部件可以包括附接至牵拉部件的圆形框架。锚绳和/或立管可以从框架悬挂并且浮筒的下端可以设置有引导装置，引导装置包括在浮筒底部放置于圆形框架上的槽轮。将在重新连接时锁存在腔室内的浮筒的可漂浮的主体可以包括基本竖直的通道，并且锚绳和/或立管偏离它们的固有角度以依靠槽轮在基本竖直的方向上延伸，在浮筒的向上行进期间有，浮力主体能够相对于锚绳和/或立管上下运动。

可漂浮的主体可以包括多个穿过竖直通道延伸至可漂浮的主体下部的框架部件，其中锚绳和/或立管附接至框架部件并且能够与框架部件一起在竖直方向上位移，框架部件的下端终止于支靠部件中，以接合可漂浮的主体并限定止动部件相对于可漂浮的主体的下部位置。

在浮筒升高至腔室内的过程中，框架部件能够通过附接至框架部件的牵拉部件在竖直通道内上下运动，同时有浮力部件被允许根据其浮力向上升高。在可漂浮的主体连接至腔室之后，竖直框架部件上的止动器处于其紧靠可漂浮的主体的支靠部件的最低位置。

在又一个可选实施方式中，可漂浮的主体包括多个轨道，牵拉部件包括多个绳索，多个绳索通过轨道从可漂浮的主体的顶部运动至各锚绳和/或立管并连接至能够在轨道的长度上位移的止动部件，可漂浮的主体包括能够与止动部件接合的下部支靠部件。

牵拉部件通过绳索直接连接至锚绳和/或立管并向上拉动绳索和立管，同时可漂浮的主体能够在连接期间沿着绳索上下行进以使可漂浮的主体的运动与锚绳和/或立管分离。

为了浮筒在处于其水下、脱离状态时避免相对于锚绳和立管的偏航运动，可漂浮的主体上的下部支靠部件能够以不可旋转的方式接合止动部件。

在一个可选实施方式中，通过压缩装置将牵引绳索连接至浮筒，牵引绳索中的抓取负载被减少。压缩装置可以包括弹性部件，诸如橡胶板或弹簧，并且当牵引绳索由于船舶的向下的起伏运动而变得松弛时在牵引绳索上向下拉动。通过这种方式，牵引部件保持拉紧并且抓取负载被减少。

压缩装置可以包括上凸缘和下凸缘和在凸缘之间延伸的压缩弹簧，牵拉部件附接至所述下凸缘，当提升浮筒时，上凸缘能够与止动部件接合，弹簧能够通过牵拉装置使下凸缘向上运动而压缩。

为了避免牵引绳索在牵引绳索因浮筒连接和/或脱离腔室而变得松弛时破坏浮筒顶部，牵引绳索可在可漂浮的主题的顶部附近设置有柔性护套。在牵引绳索由链条形成的情况下，护套可以具有稍微大于链条宽度的柔性软管的形式，以当牵引绳索变得松弛时使链条与浮筒保持一定距离。

附图说明

将参照附图对根据本发明的船舶的某些实施方式进行详细说明。在附图中：

图1示出根据本发明的船舶的示意性截面图；

图2以放大的尺寸示出图1的浮筒的上部的细节；

图3示出可漂浮的主体与包含在竖直通道中的锚绳的可动连接；

图4a和4b示出可漂浮的主体与锚绳通过竖直框架部件的可动连接的可选实施方式；

图5示出可漂浮的主体与锚绳通过在可漂浮的主体中的通道中运动的牵拉缆绳的可动连接的又一个实施方式；以及

图6示出根据本发明的附接至牵引绳索的有弹力的减震器的实施方式。

具体实施方式

图1示出根据本发明的可脱离转塔系泊***的剖视图。

该***包括圆筒形转塔结构1，圆筒形转塔结构1位于圆筒形月池2内，圆筒形月池2集成至船舶14的壳体3中。船舶14例如可以是FPU或FPSO。转塔支承***使转塔与船舶的月池连接并对齐，船舶由大直径顶部转向架支承4和（可选地）底部低摩擦板径向支承***5组成。

大型多甲板上部结构6位于转塔1的顶部并容纳安装和生产设备、管道歧管7和流体/气体转环堆8用于引入生产流体、输出的流体和控制/化学系缆。

钢框架设置在上部结构之上和周围。连接至船舶的壳体9支撑从流体转环堆8延伸至FPU的管道，提供从船舶通向转塔1的入口，驱动转环的旋转部并支撑越冬板（wintering panel）。转塔的设计允许在操作中进行维护和修理，这使所有领域的设计寿命的可用性最大化。

各锚腿10的上端直接连接至系泊浮筒11的壳体上的低摩擦铰接式万向节，船舶14通过各锚腿10的上端系泊至海床15，系泊浮筒11位于转塔1下端处的圆锥形腔室16中。连接至海下烃井头15的立管12通过其上端连接至浮筒11的立管架板17。当系泊浮筒11连接至船舶或FPU时，浮筒上端通过液压夹具25夹持在腔室内。立管甲板17被提升至最大船舶吃水高度23之上。这将确保管道设备在所有情况下都永久地保持在干燥环境中，从而便于进入和维护。

系泊浮筒11具有两种不同功能。首先，当船舶14连接至浮筒11时，浮筒将连接至其壳体的锚绳10的系泊负载转移。其次，当船舶脱离系泊浮筒11时，系泊浮筒落入海平面以下预定距离的深度并在该深度处支撑锚绳10和立管12。可以将预定深度计算为例如低于水平面30-35米，使得脱离的浮筒稳定在波浪活动区之下。在冰和冰山大量出现的水域中，例如，浮筒可以稳定在低于水平面甚至超过100m的距离下，以避免与冰山的任何接触。

系泊浮筒结构11包括加强的筒状壳体，筒状壳体具有将浮筒分为隔间的防水内部隔板。浮筒的中央包含厚壁的内圆筒18以容纳和引导附接至绞车20的拉进或连接缆绳19。浮筒的顶部安装有环形连接环，位于转塔内的结构连接器棘轮25、25’可以被锁定在环形连接环上。在一个实施方式中，对于立管和海下系缆，I管21可以安装在浮筒中央，并终止于浮筒11底端以支撑立管/系缆的喇叭口。通过在系泊浮筒底部的圆锥形边缘13来保护立管弯曲加强部和喇叭口，以防漂移在船舶壳体下方的冰。可选地，还可以存在防冰保护装置，如位于船舶底部的边缘或围栏，以当船舶脱离时防止冰的进入或当系泊浮筒连接至转塔时保护浮筒和立管。

在脱离状态下将立管12和锚腿10保持在指定高度所需的浮力由中央隔间和安装在浮筒***的隔间提供。

这样的结构布置使得浮筒壳与转塔部之间的接触在脱离期间最小化，从而不存在意外淹没的风险。然而防水浮筒被划分隔间，以在一个隔间意外淹没的情况下确保充分的浮力。

当使锁定部件或液压夹具25脱离时，浮筒11从腔室16被释放并将沉入水平面23之下的预定深度。为了使浮筒11重新连接至船舶14，船舶14将缓慢地靠近水下的系泊浮筒11，直至漂浮的拾取绳索能够被握住，该拾取绳索联接至牵引绳索19的依然附接至浮筒11并储存在圆筒18内的一部分。牵引绳索19的两个部分随后固定在一起，漂浮的拾取绳索被移除并且牵引绳索19被返回舷侧之上。在重新连接上有冰的情况下，牵引绳索段的连接将在转塔月池的干燥部分直接进行。

操作牵引绞车20，使得系泊浮筒11在船舶14之下被缓慢提升并且进入转塔的腔室16，直至浮筒顶部凸缘将与结构连接器扶正器接触。结构连接器的夹具25将关闭并且促动机械锁。船舶现在被牢固地重新连接并通过转塔1系泊至系泊浮筒11的锚腿10。

锚绳10向上延伸穿过竖直通道40、41并沿着锚绳引导装置42、42’和43、43’（可以包括槽轮）在浮筒10下端和上端穿过浮筒10，使浮筒10从倾斜的方向转到基本竖直的方向。锚绳10在它们的上端连接至框架44，框架44附接至牵引绳索19。框架形成止动部件，止动部件位于处于图1中的连接状态的浮筒11的支靠表面上，从而由浮筒支撑锚绳10和立管12的重量。在浮筒11的连接期间，通过框架44向上拉动锚绳并且浮筒根据其浮力上升。浮筒11可以根据竖直通道40、41相对于锚绳10移动，锚绳通过锚绳引导装置42、42’、43、43’可动地引导穿过竖直通道40、41。通过这种方式，张力在起伏所引发的船舶14的运动期间被保持在牵引绳索19上，并且避免了牵引绳索19上的抓取负载。在将浮筒11附接至腔室16中之后，框架40被支撑在浮筒顶部，浮筒在其顶部包括用于支撑框架40的支靠表面。当浮筒11脱离腔室16时，框架40依然紧靠浮筒顶部并且浮筒和锚绳沉入水平面23以下预定深度，优选在波浪活动区之下。

系泊浮筒11被连接而不考虑其旋转位置。仅在船舶1已经安全地系泊至浮筒11之后，具有完全转塔歧管7的转盘31旋转以匹配浮筒上的管道方向，如图2中详细地示出。完全歧管7可以关于转塔1定向的事实将避免在重新连接的关键阶段（当浮筒11仅连接至牵引绞车20并且还未牢固地系泊至转塔时）执行歧管管道与系泊浮筒管道对齐。

如图2中更加详细地示出，为了绕竖直轴旋转，转台1中的歧管结构7被解锁，临时转盘支承***32通过使其在竖直方向上位移而被促动，从而使得转盘31从转塔1提升，并且转盘方向电机被启动。通过缓慢地旋转转盘31，转塔歧管7开始进入正确的方向，其中歧管管道的端部与系泊浮筒立管管道的端部处于一条直线上。该操作将从电机的控制面板监控并且将从歧管的下部甲板控制。一旦获得正确的转盘方向，转盘歧管将自动锁定并且通过液压方式使支承轮32在竖直方向上位移几毫米来使临时转盘支承***失效，使得被提升和定向的转盘31在固定的旋转位置上紧靠转塔1。

位于浮筒11和腔室16的接口处的流体连接器33下游的流动管线或管道35将随后降回它们的工作位置。流体连接器33与立管12的端部互连，并且歧管7的管道35将关闭并进行泄漏试验。一旦隔离阀被打开，生产就能够重新开始。系缆将使用类似过程连接。

在图3所示的实施方式中，浮筒11包括具有竖直通道40、41的可漂浮的主体57。浮筒11在其下端47包括承载链槽轮42、42’的下部圆筒框架45。框架45可以相对于浮筒主体57绕竖直轴旋转。在浮筒的上端48处，锚绳10、10’通过止链器49、49’附接至框架44。通过框架45的旋转，槽轮42、42’保持与止链器49、49’对齐。在圆形框架44上，弹性缓冲器装置50可以被设置为接触浮筒11顶部的加强的支靠表面51。在连接状态中，当浮筒11附接至船舶14的腔室16时，缓冲器装置50接触表面51以将锚绳10、10’和立管12的重量转移至浮筒11。同样当浮筒11与腔室16脱离时，缓冲器装置50与上部浮筒表面51接合。

图4和4a示出了可选的实施方式，其中框架44包括连接至下部止动器56的竖直框架部件55、55’，锚绳10、10’的上端附接至下部止动器56。竖直框架部件55、55’能够通过竖直通道59、59’相对于浮筒11的可漂浮的主体57旋转。在脱离状态下，竖直框架部件55、55’和/或止动器56以非旋转方式停在浮筒11的可漂浮的主体57上，从而不会出现可漂浮的主体57相对于锚绳10、10’的偏航旋转。为了避免框架44相对于可漂浮的主体57的偏航运动，止动器56可以包括突部60，突部60安装至可漂浮的主体57的凹部61内。

图4b示出框架44的下端处的框架44、竖直部件55、55’和止动器56的刚性的类似笼子的结构。

图5示出一种实施方式，其中上部连接器65附接至缆绳66、66’，缆绳66、66’在浮筒11的可漂浮的主体57中的倾斜通道67、67’中延伸。缆绳66、66’连接至止动器69、69’，止动器69、69’附接至锚绳10、10’的上端。止动器69、69’能够与可漂浮的主体57的凹部70接合以避免可漂浮的主体57相对于锚绳10、10’的偏航旋转。

图6示出一个实施方式，其中牵引绳索19附接至减震装置71，减震装置71包括下凸缘76、上凸缘77和位于凸缘76、77之间的圆柱形压缩弹簧。牵引绳索19附接至下凸缘76。当通过牵引绳索19向上拉动浮筒11时，减震装置70的上凸缘77紧靠甲板79并且由牵引绳索19施加至下凸缘76的向上力使弹簧78压缩。当弹簧78保持在其压缩状态时，浮筒向上运动。牵引绳索19上的张力的释放（例如，由起伏运动引起）导致弹簧78伸展，使得牵引绳索19中的任何松弛都被吸收。在图6所示的实施方式中，当浮筒连接至船舶的腔室16时，或当浮筒11在脱离腔室之后被允许下降时，牵引绳索变得松弛，并且上凸缘77停在甲板80上。链条19可以收集在中央隔间、或链条舱中。

在浮筒11的上部附近，链条19设置有护套81，护套81可由稍大于链条宽度的弹性软管形成。护套81防止链条19在其变得松弛时折叠于浮筒11的顶部，并且防止链条破坏浮筒11的顶部。

Claims (3)

1.一种船舶（14），包括具有转塔（1）的壳体（3）、位于所述转塔中的腔室（16）以及可释放地附接在所述腔室中的系泊浮筒（11），所述浮筒包括可漂浮的主体（57）并承载延伸至海底烃井（15）的多个立管（12）和连接至海床的多个锚绳（10、10’），其中，当所述浮筒连接至所述腔室时，所述浮筒附接至与所述船舶（14）上的绞车（20）相连的牵拉部件（19）以提升所述浮筒，其中，所述牵拉部件（19）通过弹性压缩装置（71）连接至所述浮筒（11）。

2.根据权利要求1所述的船舶，其中所述压缩装置（71）包括上凸缘（77）和下凸缘（76）以及在所述凸缘之间延伸的压缩弹簧（78），所述牵拉部件（19）附接至所述下凸缘（76），当所述浮筒提升时，所述上凸缘能够与止动部件（79）接合，所述弹簧能够通过所述下凸缘因所述牵拉装置进行的向上运动而压缩。

3.根据前述任一项权利要求所述的船舶，所述牵拉装置（19）在所述可漂浮的主体的顶部附近设置有柔性护套（81）。

Images