CN103987621A - 一种离岸*** - Google Patents

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Abstract

用于至少部分在海面以下输送流体的离岸***，例如用于将石油从油井(9)传送到海面设施(4)。该离岸***包括柔性输送单元(3)、如管和具有标定位置的第一可移动结构固定点(4a)和第二结构固定点(5a)，该第二结构固定点布置在距离海床一段距离处并就海面而言处于比第一结构固定点(4a)低的位置。柔性输送单元分别固定到第一结构固定点(4a)和第二结构固定点(5a)，以提供在该第一结构固定点(4a)和该第二结构固定点(5a)之间延伸的柔性输送单元的悬链状可提升长度部段，其中该悬链状可提升长度部段具有在标定位置的海底触地点，并且该第一结构固定点(4a)移动离开标定位置的情况下，到第二结构固定点(5a)的距离可增加到足以提升该悬链状可提升长度部段离开海底以形成悬链。

Description

一种离岸***
技术领域
本发明涉及用于至少部分在海面以下输送流体、诸如石油化学品流体、例如油和/或气的离岸***。这样的离岸***例如用于将流体从海底生产井输送到海面设施，例如船舶。
背景技术
用于输送流体诸如上述类型的石油化学品流体的离岸***在本领域是众所周知的。其中的流体被从油井井口或其它结构、如位于海床的连接构件（总管）输送到较高的水平高度例如输送到海面设施的离岸***也称为升管***。这类离岸***通常受到因风、水波、水流、水位变化以及重力和与海床作用时的摩擦产生的非常高的变化力。特别地，在具有适合将流体从海床站输送到浮式站、例如海面浮式站、诸如船舶的软管的离岸***中受到高的力，包括由于浮式站的运动产生的拉力。另外，还存在过度弯曲的危险并因此损坏软管。
软管***的多种构形例如已经在软管操作规程建议（API17B，第四版，2008）第4.2.2.3节进行了描述，例如用于抽升油的标准位置构形，已知分别称为“自由悬垂悬链状”、“低弯度S形（LAZY S）”、“低弯度波形（LAZY WAVE）”和“陡S形（STEEP S）”或“陡波形（STEEP WAVE）”。
在这些配置中，软管在海面设施和海床之间和/或在海面设施和中间正浮力件之间呈悬链状延伸，中间正浮力件能在软管部分长度上对软管施加朝海床弯曲的凹弯构形。
US4,740,050描述了一种离岸***，其对应于在软管操作规程建议（API17B，第四版，2008）中描述的自由悬垂悬链状结构。这种升管***包括具有J-形结构的升管，用于将烃流体从海底总管或油井井口输送到海面船舶。该升管具有水平部段、竖立部段以及将水平部段和竖立部段相互连接的弯垂部段。水平部段在一端连接到海底总管并沿着海床且与海床摩擦作用地延伸离开总管。竖立部段具有连接到海面船舶的竖向端部。该船舶可用动力推进器或系泊缆保持就位，并且当驶入恒风海且随着烃流体从总管通过升管输送到海面船舶时，船舶保持在站上对升管施加水平拉力。由于海面船舶对升管产生的水平拉力由在升管的水平部段和海床之间的摩擦力吸收。在软管和海床之间的摩擦力可变得非常大并且实际上该***仅可用于非常低的水深处运行，具有小的水扰动，并且其中由船舶提供的对管的拉力可保持在很低的水平。通常，在这类***中的软管往往由于与海床的摩擦而受到损坏。
US4,906,137描述了一种用于在海底上的结构和海面上的支承装置之间输送流体的升管***。海底输油管的下部在安装在软管上的浮力装置和在海底的固定点之间保持拉紧。连接到该固定点的软管下部的一部分具有弯曲部，该弯曲部朝油井井口的方向凹入，软管连接到油井井口。该结构的主要目的是防止管的过度弯曲。
类似的***在US6,109,833有所描述。该***包括呈悬链曲线延伸的至少一根软管。与该软管相关的中间浮力和支承件将软管分成两部分，即上部和下部。中间件使上部的某区域凹向海底。管上的卡箍以及来自卡箍的缆索保持软管下部的至少一个区域。该缆索被连接到海床的固定件用于张紧软管的下部。缆索和固定件使软管下部的该区域弯曲，该弯曲凹向海床的设备。中间件连接到固定件。在软管下部和固定件之间的缆索具有至少等于软管下部的最小弯曲半径的长度。
上述两种***一般能很好地运行，但它们相对昂贵并且需要相对大的水平空间。
WO99/66169描述了一种用于在海底设施和位于或靠近海面的设施之间输送流体的升管结构。该升管具有基本竖直延伸的上部，其上端连接到位于海面的设施；沿其长度的至少一部分连接到一个或多个浮力件的升管的中间部；和具有连接到海底设施的下端和连接到该升管的下端的一个或多个配重件的下部。为了平衡在浮力模块和配重模块之间的力以及可能的拉力，该升管用“链条”锚固，其中锚固长度可以调整。这种***也是相当昂贵的，这不但是由于需要附加设备（浮力模块和类似物），而且由于***的复杂安装。
US2007/0081862描述了一种升管结构，其中管线至少部分在海床延伸并沿着其弯曲部段从海床向上弯曲。管线朝向设置在水面处的卸料端延伸，其中连接装置在联接点处将管线连接到海床的锚装置，以防止连接点向上移动。浮力模块确保锚固线是拉紧的并控制着地点。从而可以避免在管线和海底之间的不期望有的摩擦，但这种***同样相当昂贵且很难安装。
GB2206144描述了一种用于通过柔性升管来产油的方法，该柔性升管包括从油井延伸出的升管长度段A-B，其在自身重量下弯曲到能够横向运动并或多或少地能水平延伸的部分B-C，其可选地通过在其上设置多个浮力模块保持在海床上方，能够竖向和横向运动长度段B-C从这里上升到海面设施，采油船舶。该升管的抗扭刚度高于其抗弯刚度。这允许船舶在固定的管距离下具有相对油井的高度精确的运动方式，参见该专利文献的第二幅图。没有讨论如何处理管和海床之间的不期望有的摩擦问题。从这种固定的运动方式来看，显然在升管没有设置浮力模块的情况下，升管的水平部分将在船舶这样的运动过程中沿着海床刮擦。
发明内容
本发明的目的是提供一种离岸***，其包括适于至少部分在海面以下且优选在海床设施和海床上方的浮式设施如海面设施之间输送流体的柔性输送单元，这种离岸***相对简单、安装简单并且当受到拉力时，柔性输送单元损坏的风险保持在较低水平。
本发明提供一种新颖的离岸***，其能实现这种目的。已体现本发明的离岸***和其实施例具有很多优点，从下面的描述将能明白这些优点。
适于至少部分在海面以下输送流体的本发明的离岸***由权利要求书限定并如下文所述。本发明的离岸***包括柔性输送单元，包括具有标定位置的第一可移动结构固定点的第一可移动结构，和具有第二结构固定点的第二结构，该第二结构固定点布置成与海床隔开一段距离。该第二结构固定点相对海面而言布置在比该第一结构固定点低的位置。该柔性输送单元分别固定到该第一结构固定点和该第二结构固定点。在该第一结构固定点和该第二结构固定点之间延伸的柔性输送单元段在下文称作柔性输送单元的悬链状可提升长度部段。在该第一结构固定点和该第二结构固定点之间延伸的柔性输送单元的悬链状可提升长度部段具有在标定位置位于海床上的触地点。另外，柔性输送单元的悬链状可提升长度部段布置成使得在第一结构固定点移动离开其标定位置的情况下，到第二结构固定点的距离可增加到足以将该悬链状可提升长度部段提升离开海床以形成悬链。术语“标定位置”具有如下文定义的含义。在一个实施例中，第一结构固定点在其初始位置处在任何方向上没有明显的偏移，其中“明显的”取决于用于柔性输送单元长度段的特定纵向柔性的输送单元长度和类型，使得其不会因不明显的偏移被提升离开海床。
第一结构固定点的位置通常由于所述第一结构固定点一般沿远离所述第二结构固定点的方向、但有时朝向所述第二结构固定点的方向移动而偏移离开所述标定位置。
换句话说，柔性输送单元的悬链状可提升长度部段没有固定到海床，以具有固定不动的触地点，而是与自由悬垂悬链状结构有一些类似性。然而，由于第二结构固定点的位置在离开海床一段距离处，在其标定位置置放在海床上的悬链状可提升长度部段的部分在牵拉柔性输送单元时可被完全提升离开海底。因此，与如上所述的现有技术中的自由悬垂悬链状结构相比，在海床和悬链状可提升长度部段之间的可能的摩擦力保持在相对低的水平。同时，本发明的离岸***比现有技术中的大多数离岸***安装简单且造价低。
本发明的离岸***和该离岸***的柔性输送单元因此可适应由于天气条件以及由于通过第一结构和可能有的第二结构的运动产生的柔性输送单元运动而施加到其上的力，同时提供高度的稳定性和对柔性输送单元合成运动的控制，从而降低了柔性输送单元损坏的风险。
另外，已经发现本发明的离岸***可应用在几乎任何水深处，但优选在深达约1000米的水深处，并且还可应用在不允许使用自由悬垂悬链状结构的情况下。
原则上，本发明的离岸***在一个实施例中可称作具有基本自由悬垂结构的离岸***，其具有这样的附加特征，即在处于标定位置的触地点和海底结构例如海床设施之间的柔性输送单元由第二结构固定点例如海床支承单元从海床提升到预定的高度。当在柔性输送单元中产生来自第一结构例如船舶的拉力时，在海床和柔性输送单元之间的阻力最初将抵制这种拉力。当拉力超过一定水平时，柔性输送单元将开始从海床提升并最终整个悬链状可提升长度部段被从海床提升以形成悬链。
第一（可移动）结构固定点在这里指的是柔性输送单元固定到该第一结构的固定点。第二结构固定点在这里指的是柔性输送单元固定到第二结构的固定点。
为了使离岸***的构件处于标定位置，离岸***的所有其它可移动构件应当优选同样处于它们相应的标定位置，尤其是在这些位置相互影响的情况下。
第一可移动结构固定点的标定位置是当第一结构基本不受由于天气条件（风、水流和波浪）和在浅水区时产生的力作用该第一可移动结构固定点适于被保持的位置。该第一结构固定点往往通过系泊例如使用系泊索和可选地通过浮升件（例如浮力模块）保持就位在这个位置。
水平偏移距离确定为在经过第一和第二结构固定点的竖直平行线之间的最小距离。
竖直偏移距离确定为在经过第一和第二结构固定点的水平平行线之间的最小距离。
触地点在本文中定义为柔性输送单元从海床之上例如从第一结构固定点延伸出来并与海床物理接触的点，柔性输送单元的该点紧靠柔性输送单元在海床以上的部分，例如，柔性输送单元的接近第一结构固定点并与海床物理接触的所述点。
处于标定位置的触地点（也称为标称触地点）是当第一结构固定点处于其标定位置时的触地点，第二结构固定点是固定的（不可移动的）或处于其标定位置的，并且柔性输送单元不受由于天气条件（风、水流和波浪）和在浅水区时产生的力作用。
术语“海床”通常用来表示海底地面。离岸***可优选被用于在海床设施和竖直偏离海床的设施例如海面设施之间输送流体。海床设施是在海床中或与海床接触的设施。
海床设施例如可以是固定设施，如油井、锚设施和/或静止固定次级海床结构。本领域技术人员将会理解海床设施的类型对本发明来说不是重要的，一般并因此任何海床设施可用在本发明中。
离岸***可包括两个或更多个柔性输送单元，但在下面的描述中主要采用一个柔性输送单元。
柔性输送单元可以是用在离岸应用场合的任何一种类型的柔性输送单元。在一个实施例中，柔性输送单元是未粘合海洋软管。在一个实施例中，柔性输送单元是包括内密封护套和未相互粘合的至少两层加强层的未粘合柔性输送单元。
可以作为本发明的离岸***一部分的未粘合软管例如在标准“软管操作规程建议”（ANSI/API17B,第4版，2008年7月）和标准“未粘合软管规范”（ANSI/API17J,第3版，2008年7月）中描述。这样的管通常包括往往还称为内密封护套或内护套的内衬，其形成防止在管腔中输送的流体外流的阻隔层；和一个或多个铠装层。通常，期望软管有20年的使用寿命。
未粘合软管的例子例如在WO0161232A1,US6123114和US6085799中公开。
术语“未粘合”在本文中意指包括铠装层和聚合物层的至少两层未相互粘合。实际上，已知的管通常包括布置在内密封护套外侧的至少两个铠装层。这些铠装层未沿着管彼此直接粘合或通过其它层间接粘合。从而所述管变得可弯曲并足够柔软以卷起来便于运输。
在一个实施例中，柔性输送单元是粘合海上软管。柔性输送单元例如是柔性升管或脐带缆。离岸***可包括多个柔性输送单元，例如包括多根升管，如多根升管和可选地至少一根脐带缆。柔性输送单元-有时也称为跨接管线—如升管和脐带缆都是本领域中众所周知的。升管通常应用于将石油化学产品从海床输送至海面设施如风标船。脐带缆经常用于往和/或从海床上或海床上方的设施输送流体、电力、信号和其它。
在一个实施例中，柔性输送单元是软管。在一个实施例中，柔性输送单元是脐带缆。在一个实施例中，柔性输送单元是柔性升管，如跨接管线。
在一个实施例中，柔性输送单元包括相互连接且彼此流体连通的至少两根管。对于本领域技术人员来说，如何相互连接这些管以获得流体连通是公知的。至少两根连接在一起的管可以是相似类型或不同类型的，只要这些管中的至少一根管是软管。
在一个实施例中，软管***包括至少两个柔性输送单元，这些柔性输送单元优选相互并排布置。柔性输送单元可以是相似类型或不同类型的，具有相似或不同的尺寸。
第一可移动结构-还简称为“第一结构”-在一个实施例中是海面设施，在海面处或靠近海面布置的设施-通常是浮式结构。
海面设施实际上可以是在海面处或靠近海面布置的任何类型的设施，其中术语“靠近”意指离海面比离海床更近，优选至多在海面以下约20米。海面设施的例子包括平台和船舶。在一个实施例中，海面设施为浮式设施，优选选自船舶和浮式平台。
在一个实施例中，海面设施为系泊浮式设施。
在一个实施例中，第一结构是船舶，如风标船或散系泊船舶。
风标船往往用在浅水中。在共同待决的申请DK PA200901333中描述了包括风标船的浅水***的一个例子，该风标船在一个实施例中可以与本发明结合使用。在另一实施例中，如包括风标船的如在共同待决的申请DK PA200901376中描述的悬垂***与本发明结合使用。然而，人们注意到任何风标船和任何散射系泊船舶实际上均可以用作在本发明中的海面设施。
“浮式风标船”或仅“风标船”是这样一种船舶，一个或多个柔性输送单元从该船舶伸向海底结构。这样的风标船以及散射系泊船舶对本领域技术人员来说是已知的，并且通常包括外转塔***或内转塔***。内转塔***引导该柔性输送单元穿过船体底部，而外转塔***引导柔性输送单元从顶侧悬垂结构延伸伸出船体和船舶围栏外。风标船通常系泊至海床，但是在特定情况下也可由系泊索被系泊至一个或多个固定结构，并且风标船通常在该风标船具有很大的运动自由度来适应例如由风、水流和波浪施加在该风标船上的力的情况下被系泊。
在浅水域，天气条件对船舶运动有极大影响，且即使风标船被系泊，该风标船的运动也可能变得很剧烈。
第一结构的固定点（第一结构固定点）可以是实际可布置的任何位置并将通常使用夹具或类似装置布置。
在一个实施例中，第一结构是水中拱架，该水中拱架优选锚固到海床和/或被系泊以提供其标定位置。水中拱架例如可包括沟槽。柔性输送单元在一个实施例中布置成由沟槽支承并通过夹紧***固定。可选地，该柔性输送单元从水中拱架进一步延伸到海面设施。
在水相对深的情况下，如至少约50米，或优选至少约100米，水中拱架是尤其有用的。
在海洋烃产出技术领域，术语“水中拱架”是指示输送单元支承结构的专用术语，其相对输送单元独立设置。这样的水中拱架优选固定或系泊到海床。水中拱架往往呈现为适于一个或多个输送单元以在该结构上固定或可***的方式搁放的拱形，并布置在水中这样的位置，使得其可在相对固定的位置支承输送单元悬在海床以上但位于海面以下，即中等水深处。支承结构可设有锚、系泊用具、浮子、绳、或固定结构等等，以至少在与系泊用具固定在海床的位置隔开的固定距离处，或替代地在相对海床的固定位置处将其正确地保持就位。往往需要的浮子非常大，以便支承多个输送单元，诸如软管。因此，取决于所使用的输送单元的类型和数目，最后得到的水中拱架趋向于跨越若干平方米，如100-200平方米海底。
在离岸***的一个实施例中，第一结构固定点是位于海面之上的第一结构的固定点，如在船舶的转塔上或在平台上的固定点。
在离岸***的一个实施例中，第一结构固定点是位于海面以下的固定点，如在船舶的内转塔***或在平台上的固定点或在水中拱架上的夹具。
第二结构优选是这样的结构，其能够将柔性输送单元保持在至少其连接到第二结构固定点处的海床以上。第二结构优选是固定到海床的相对刚性的结构，或者系泊或锚固到海床的水中拱架。
在一个实施例中，第二结构是以相对刚性的固定形式固定到海床的基本刚性结构。第二结构可通过任何方法固定到海床，例如用重锚件（静重）被保持在海床，通过部分嵌入海床，或通过设置一个或多个桩，所述桩例如沿基本竖直的方向打入海床中。
在一个实施例中，第二结构是桩结构，包括一根或多根桩，例如单体桩。多根单体桩是优选的，这是因为它们结构简单并且安装成本低。然而，多桩结构更坚固且更稳定，并在某些场合可以是优先选择。
在一个实施例中，第二结构是水中拱架，该水中拱架优选锚定在海床上和/或被系泊以提供标定位置。
在第二结构是可移动结构的情况下，如水中拱架，包括第二可移动结构固定点的离岸***的“标定位置”是这样的位置，当第二结构基本上不受由天气条件（风、水流和波浪）和在浅水区时所产生的力作用时，其适合被保持在该位置。
在一个实施例中，第二结构包括支承结构，柔性输送单元被夹紧到该支承结构以提供第二结构固定点。该支承结构优选是第二结构的向上表面，并且其例如可设有沟槽，柔性输送单元放置在所述沟槽内并通过夹紧***固定。
第二结构固定点优选设置在离开海床的预定距离处，该预定距离通常选择成与第一结构固定点和第二结构固定点之间的距离，尤其是水平距离相关。
第二结构固定点布置在离开海床一段距离处，并且就海面而言处于比第一结构固定点低的位置。
在一个实施例中，该第二结构固定点布置在离开海床一段距离处，该距离为至少约0.5米，如至少约1米，如至少约2米，如至少约5米，如至少约10米。
柔性输送单元分别固定到第一结构固定点和第二结构固定点以提供在第一结构固定点和第二结构固定点之间延伸的柔性输送单元的悬链状可提升长度部段。
术语“悬链状可提升长度部段”意指在第一结构固定点和第二结构固定点之间的柔性输送单元的长度部段可被提升到以悬链线自由悬垂，即像自由悬垂悬链线一样，支承在固定点处并基本仅受到自身重量和水以及在第一结构固定点位于水面以上时可能有的风所提供的力的作用。
柔性输送单元的悬链状可提升长度部段应固有地比在其标定位置的第一结构固定点和第二结构固定点之间的距离长，否则柔性输送单元将受到过度牵拉并且柔性输送单元将不具有任何触地点。通常希望悬链状可提升长度部段具有超过在其标定位置的第一结构固定点和第二结构固定点之间实际距离的明显的附加长度，因为当第一结构固定点运动时，这提供更高的安全性以防止柔性输送单元损坏。另外，悬链状可提升长度部段超过在其标定位置的第一结构固定点和第二结构固定点之间实际距离的所述附加的长度不应当过长，因为这可能会导致柔性输送单元过度弯曲的危险。
在一个实施例中，处于其标定位置的所述第一结构固定点和该第二结构固定点之间的距离等于或小于该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.95倍，优选处于其标定位置的所述第一结构固定点布置在与该第二结构固定点隔开一段距离处，该距离等于或小于该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.9倍，如等于或小于约0.85倍，如等于或小于约0.8倍，如等于或小于约0.75倍，如等于或小于约0.7倍，如等于或小于约0.65倍，如等于或小于约0.6倍，如等于或小于约0.55倍，如等于或小于约0.5倍。
在一个实施例中，处于其标定位置的第一结构固定点布置在与该第二结构固定点隔开一段距离处，所述距离为该柔性输送单元的悬链状可提升长度部段的长度的约0.5倍到约0.98倍，优选为该柔性输送单元的悬链状可提升长度部段的长度的约0.6倍到约0.9倍。
如上所述，第二结构固定点就海面而言布置在比处于标定位置的第一结构固定点低的位置。换句话说，这意味着第一结构固定点布置成相对该第二结构固定点竖直位移。
本发明还包括这样的实施例，其中处于标定位置的第一结构固定点基本布置在该第二结构固定点之上。然而，为了减少柔性输送单元可能过度弯曲的风险，优选处于标定位置的第一结构固定点还布置成相对第二结构固定点水平偏移。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离和在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一水平偏移距离为至少约1米，如至少约3米，如至少约5米，如至少约15米，如至少约20米，如至少约30米，如至少约40米，如至少约50米。
实际上，标定位置的第一水平偏移距离可以非常大，尤其是在第二结构固定点布置成距海底具有相对大的距离和/或标定位置的第一竖直偏移距离也很大的情况下。
在一个实施例中，第一水平偏移距离为约1米到约300米，如约2米到约200米，如约5米到约100米，如约6米到约50米。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离和在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，该第一水平偏移距离为该柔性输送单元的悬链状可提升长度部段的长度的约0.02倍到约0.95倍，例如为该柔性输送单元的悬链状可提升长度部段的长度的约0.05倍到约0.9倍，例如为柔性该输送单元的悬链状可提升长度部段的长度的约0.1倍到约0.8倍，例如为该柔性输送单元的悬链状可提升长度部段的长度的约0.15倍到约0.7倍。
标定位置的期望竖直偏移距离主要取决于水的深度。然而，如果水非常深，往往期望将第一结构固定点放置在水面以下的某一距离处，例如选择水中拱架作为第一结构。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一竖直偏移距离至多为一最大距离，该最大距离确定为在海面以上约20米和触地点处的海床之间的距离，如在海面以上约10米和触地点处的海床之间的距离，如在海面和触地点处的海床之间的距离，如在海面以下约10米和触地点处的海床之间的距离，如在海面以下约20米和触地点处的海床之间的距离。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一竖直偏移距离在由从约海面到约触地点处的海床之间距离的1.5倍确定的最大距离和由从约海面到约触地点处的海床之间距离的0.1倍确定的最小距离之间，如在由从约海面到约触地点处的海床之间距离的1.2倍确定的最大距离和由从约海面到约触地点处的海床之间距离的0.3倍确定的最小距离之间，如在由从约海面到约触地点处的海床之间距离确定的最大距离和由从约海面到约触地点处的海床之间距离的0.5倍确定的最小距离之间。
通常期望将悬链状可提升长度部段调整为相对该第二结构固定点有标定位置的第一水平偏移距离和标定位置的第一竖直偏移距离，以使得柔性输送单元基本不存在过度弯曲的风险。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离和在标定位置相对第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一水平偏移距离和该第一竖直偏移距离之和选择为该柔性输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.7倍到约1.5倍，如为该柔性输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.8倍到约1.2倍，如为该柔性输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.9倍到约1.1倍，如为该柔性输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.95倍到约1倍。
如上所述，第二结构固定点布置在距海床一段距离处。在第二结构固定点和海床之间的距离优选选择成与该第一水平偏移距离相关。
如果第二结构固定点和海床之间的距离相对小，存在有因沿海床滑动而受到不期望有的摩擦力的同时另外受到高的拉力和张应力的风险。另一方面，第二结构固定点和海床之间的距离不应太大，因为这将需要柔性输送单元的附加长度，并且还会增加成本来提供长于所需的第二结构固定点和海床之间的距离。
通过与标定位置的第一水平偏移距离相关地选择在第二结构固定点和海床之间的距离，可以获得非常稳定的离岸***，其中当第一结构固定点移动离开其标定位置时施加到柔性输送单元的摩擦力和张应力可保持在期望的低水平，此外悬链状可提升长度部段的长度可被最优化以提供该悬链状可提升长度部段超过在其标定位置的第一结构固定点和第二结构固定点之间实际长度的期望附加长度，以确保第一结构固定点的过度运动（在风暴或类似情况下）不会引起柔性输送单元损坏，而仅仅悬链状可提升长度部段被提离海床以形成悬链。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离，和该第二结构固定点布置在距离海床的一段距离处，该距离在从该第一水平偏移距离的约0.05倍到1倍的区间内，如从该第一水平偏移距离的约0.1倍到0.9倍的区间内，如从该第一水平偏移距离的约0.15倍到0.7倍的区间内，如从该第一水平偏移距离的约0.2倍到0.5倍的区间内。
在一个实施例中，第一结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点以第一水平偏移距离和偏移方向水平偏移，其中在标定位置的海床触地点沿从所述第一结构固定点延伸出来的方向布置，该方向与该偏移方向基本成+/-30度。通过将离岸***布置成使在标定位置的海床触地点沿从第一结构固定点延伸出来的方向设置，该方向在平行方向或或横交方向与在标定位置的偏移方向成等于或小于30度的角，降低了柔性输送单元过度弯曲的风险。
柔性输送单元固定到第一结构固定点和第二结构固定点。在一个实施例众，柔性输送单元基本由所述悬链状可提升长度部段提供，并且优选柔性输送单元在该第二结构固定点和可选地另外在第一结构固定点连接到第二输送单元***以进一步输送流体。
在一个实施例中，柔性输送单元延伸超出第一结构固定点和第二结构固定点中的至少一个。
在一个实施例中，柔性输送单元或第二输送单元***沿离开第二结构固定点的方向延伸超出该第二结构固定点，该方向优选还是离开标定位置的海床触地点的方向。柔性输送单元或第二输送单元***沿离开第二结构的方向延伸超出该第二结构固定点，优选通向海床结构例如油井。
如所提到的，延伸超出该第二结构固定点的柔性输送单元或第二输送单元***可与水平偏移方向成一定角度。
在一个实施例中，柔性输送单元在其悬链状可提升长度部段没有局部浮力模块。
在一个实施例中，柔性输送单元在其悬链状可提升长度部段包括沿其长度的基本连续的浮力层。
应当强调的是，术语“包括/包含”用在本文中时应理解为开放式术语，即其指明有任何描述的特征，如元件、单元、整体、步骤、组成部分或其组合的存在，不打算排除存在有或增加一种或多种其它确定的特征。
包括范围和优选范围在内的本发明的所有特征在本发明的范围内以多种方式结合，除非有具体的原因不能结合这样的特征。
附图说明
以下将结合优选实施例并参考附图来更完整地解释本发明，其中：
图1a是处于标定位置的离岸***的示意性侧视图。
图1b是离开其标定位置的图1a中的离岸***的示意性侧视图；
图2是处于标定位置的第二离岸***的示意性侧视图，其中该第二结构是系泊的水中拱架。
图3是处于标定位置的第二离岸***的示意性侧视图，其中该第一结构是系泊的水中拱架。
图4是处于标定位置的第二离岸***的示意性侧视图，其中第一结构是系泊的水中拱架，第二结构是单体桩，其中柔性输送单元在单体桩内被引导向下。
图4a是图4所示的离岸***的示意图俯视图。
图5是处于标定位置的离岸***的示意性前视图，其包括两个柔性输送单元，其中第二结构是双桩结构。
这些附图都是示意性的，并且为了清楚起见而进行了简化。在所有的附图中，同样的附图标记用于相同或相应的部分。
具体实施方式
本发明的其它应用范围通过下文给出的详细描述将变得显而易见。然而，人们应当理解，体现本发明的优选实施例的详细描述和具体示例仅以说明方式给出，因为从这种详细描述中，在本发明的精神和范围内的多种变化和改进对本领域技术人员来说是显而易见的。
本发明由独立权利要求的特征限定。优选的实施例由从属权利要求限定。权利要求中的任何附图标记不打算限制它们的范围。
图1a和图1b所示的离岸***在图1a中处于其标定位置，在图1b中离开其标定位置。海床用线1标示和海面用虚线2标示。离岸结构包括呈软管3形式的柔性输送单元、第一可移动结构固定点4a和第二结构固定点5a。第一可移动结构固定点4a是在船舶4、例如风标船的转塔4b上的固定点。尽管没有示出，船舶4通常例如通过系泊索系泊到海床1，使得其可绕转塔4b显示风向。
第二结构固定点5a是在包括支承结构5和立柱5b的海底结构上的固定点，使得该固定点5a布置成距海床1一水平距离d1。
第二结构固定点5a布置在就海面而言比第一结构固定点4a低的位置，具有在标定位置距第一结构固定点4a的第一水平偏移距离d2，和在标定位置距第一结构固定点4a的第一竖直偏移距离d3。在图1b中，船舶4已经移动离开其标定位置，并且第一结构固定点4a具有距第二结构固定点5a的水平偏移距离d2*。
管3具有在第一结构固定点4a和第二结构固定点5a之间延伸的悬链状可提升长度部段，其中该悬链状可提升长度部段具有如图1所示在标定位置的海床触地点6，并且在如图1b所示第一结构固定点4a移动离开其标定位置的情况下，到第二结构固定点4a的距离可增加到足以提升该悬链状可提升长度部段离开海床以形成悬链。
管3沿离开第二结构固定点5a的方向延伸超出第二结构固定点5a和管中的悬链状可提升长度部段3a，并从在标定位置的触地点6延伸到海床结构9，如井。
图2所示的离岸***仅示出在其标定位置，但可以与图1a和图1b所示的离岸***相同的方式离开标定位置。
图2中的离岸结构包括呈软管13形式的柔性输送单元，第一可移动结构固定点14a和第二结构固定点15a。第一可移动结构固定点14a是在船舶14、例如风标船的转塔14b上的固定点。第二结构固定点15a是在用系泊索15b系泊的水中拱架15上的固定点。
第二结构固定点15a布置在就海面而言比第一结构固定点14a低的位置，具有在标定位置距第一结构固定点14a的第一水平偏移距离d2，和在标定位置距第一结构固定点14a的第一竖直偏移距离d3。
管13具有在第一结构固定点14a和第二结构固定点15a之间延伸的悬链状可提升长度部段，其中该悬链状可提升长度部段具有在标定位置的海床触地点16。在第一结构固定点14a移动离开其标定位置的情况下，距第二结构固定点14a的距离可增加到足以提升该悬链状可提升长度部段离开海床以形成悬链。
管13沿离开第二结构固定点15a的方向延伸超出第二结构固定点15a和管中的悬链状可提升长度部段13a，并从在标定位置的触地点16延伸到海底结构19，如井。
图3所示的离岸***仅示出在其标定位置，但可以与图1a和图1b所示的离岸***相同的方式离开标定位置。
图3中的离岸结构包括呈软管23形式的柔性输送单元，第一可移动结构固定点24a和第二结构固定点25a。第一可移动结构固定点24a是在用系泊索24b系泊的水中拱架24上的固定点。
第二结构固定点25a是在包括支承结构25和固定到海床1的立柱25b的海底结构上的固定点，使得该固定点25a布置成距海床1一水平距离d1。
第二结构固定点25a布置在就海面而言比第一结构固定点24a低的位置，具有在标定位置距第一结构固定点24a的第一水平偏移距离d2，和在标定位置距第一结构固定点24a的第一竖直偏移距离d3。
管23具有在第一结构固定点24a和第二结构固定点25a之间延伸的悬链状可提升长度部段，其中该悬链状可提升长度部段具有在标定位置的海床触地点26。在第一结构固定点24a移动离开其标定位置的情况下，距第二结构固定点24a的距离可增加到足以提升该悬链状可提升长度部段离开海底以形成悬链。
管23沿离开第二结构固定点25a的方向延伸超出第二结构固定点25a和管中的悬链状可提升长度部段23a，并从在标定位置的触地点6延伸到海底结构29，如井。管23还延伸超出第一结构固定点24a和管23b中悬链状可提升长度部段，例如到未示出的浮式海面结构、例如平台。
图4所示的离岸***仅示出在其标定位置，但可以与图1a和图1b所示的离岸***相同的方式离开标定位置。
图4中的离岸结构包括呈软管33形式的柔性输送单元，第一可移动结构固定点34a和第二结构固定点35a。第一可移动结构固定点34a是在用系泊索34b系泊的水中拱架34上的固定点。
第二结构固定点35a是在包括支承结构35和固定到海床1的立柱35b的海底结构的固定点，使得该固定点35a布置成距海床1一水平距离d1。
第二结构固定点35a布置在就海面而言比第一结构固定点34a低的位置，具有在标定位置距第一结构固定点34a的第一水平偏移距离d2，和在标定位置距第一结构固定点34a的第一竖直偏移距离d3。
管33具有在第一结构固定点34a和第二结构固定点35a之间延伸的悬链状可提升长度部段，其中该悬链状可提升长度部段具有在海床上标定位置的支承结构35和立柱35b。在第一结构固定点34a移动离开其标定位置的情况下，距第二结构固定点34a的距离可增加到足以提升该悬链状可提升长度部段离开海底以形成悬链。
管33沿向下的方向在支承结构35和立柱35b（其在这里是单体桩）内延伸超出第二结构固定点35a和管中的悬链状可提升长度部段33a，到布置在海床以下的海床结构39。管33还延伸超出第一结构固定点34a和管中悬链状可提升长度部段33b，例如到未示出的浮式海面结构、例如平台。
图4a是图4所示的离岸***的示意性俯视图。如上所述，具有在标定位置至第一结构固定点34a的第一水平偏移距离d2。这种水平偏移限定出一偏移方向，并且在这个实施例中，可以看出在标定位置的海床触地点36沿从所述第一结构固定点35a延伸的方向设置，该方向与偏移方向成角度α，该角度在+/-30度的区间内。
图5中的离岸***以前视图在标定位置示出。
海上结构包括呈软管43形式的两个柔性输送单元、第一可移动结构固定点44a和第二结构固定点45a。第一可移动结构固定点44a是在未示出的船舶44、如风标船的转塔上的固定点。
第二结构固定点45a是在包括支承结构45和立柱45b的海底结构的固定点。
第二结构固定点45a布置在就海面而言比第一结构固定点44a低的位置，具有在标定位置距第一结构固定点44a的第一竖直偏移距离d3。
管43具有在第一结构固定点44a和第二结构固定点45a之间延伸的悬链状可提升长度部段，其中该悬链状可提升长度部段具有在标定位置的海床触地点46。
虽然以上示出一些优选实施例，但需要强调的是，本发明并不限于这些优选实施例，而是可以按照在以下权利要求书中的主题内所限定的其它方式予以实现。

Claims (25)

1.一种用于至少部分在海面以下输送流体的离岸***，该离岸***包括：
柔性输送单元；
包括具有标定位置的第一可移动结构固定点的第一可移动结构；和
具有第二结构固定点的第二结构，该第二结构固定点布置成与海床隔开一段距离处并就海面而言位于比该第一可移动结构固定点低的位置；
该柔性输送单元分别固定到该第一可移动结构固定点和该第二结构固定点，以提供在该第一可移动结构固定点和该第二结构固定点之间延伸的柔性输送单元的悬链状可提升长度部段；其中该悬链状可提升长度部段在所述第一可移动结构固定点的标定位置情形下具有位于海床的至少一触地点，并且在该第一可移动结构固定点移动离开其标定位置的情况下，从该第一可移动结构固定点到第二结构固定点的距离可增加到足以提升该悬链状可提升长度部段离开海床以形成悬链。
2.根据权利要求1所述的离岸***，其中处于其标定位置的所述第一可移动结构固定点布置成与该第二结构固定点隔开的距离等于或小于该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.95倍，优选处于其标定位置的所述第一可移动结构固定点布置成与该第二结构固定点隔开的距离等于或小于该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.9倍，如等于或小于约0.85倍，如等于或小于约0.8倍，如等于或小于约0.75倍，如等于或小于约0.7倍，如等于或小于约0.65倍，如等于或小于约0.6倍，如等于或小于约0.55倍，如等于或小于约0.5倍。
3.根据权利要求1或2所述的离岸***，其中，处于其标定位置的该第一可移动结构固定点布置成与该第二结构固定点隔开的距离为该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.5倍到约0.98倍，优选为该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.6倍到约0.9倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离和在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一水平偏移距离为至少约1米，如至少约3米，如至少约5米，如至少约15米，如至少约20米，如至少约30米，如至少约40米，如至少约50米。
5.根据权利要求4所述的离岸***，其中，该第一水平偏移距离为约1米到约300米，如约2米到约200米，如约5米到约100米，如约6米到约50米。
6.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离和在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一水平偏移距离为该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.02倍到约0.95倍，如该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.05倍到约0.9倍，如该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.1倍到约0.8倍，如该输送单元的该悬链状可提升长度部段的长度的约0.15倍到约0.7倍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一竖直偏移距离至多为一最大距离，该最大距离确定为在海面以上约20米和触地点处的海床之间的距离，如在海面以上约10米和触地点处的海床之间的距离，如在海面和触地点处的海床之间的距离，如在海面以下约10米和触地点处的海床之间的距离，如在海面以下约20米和触地点处的海床之间的距离。
8.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一竖直偏移距离处于由从约海面到约触地点处的海床之间距离的1.5倍所确定的最大距离和由从约海面到约触地点处的海床之间距离的0.1倍所确定的最小距离之间，如处于由从约海面到约触地点处的海床之间距离的1.2倍所确定的最大距离和由从约海面到约触地点处的海床之间距离的0.3倍所确定的最小距离之间，如处于由从约海面到约触地点处的海床之间距离所确定的最大距离和由从约海面到约触地点处的海床之间距离的0.5倍所确定的最小距离之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离和在标定位置相对该第二结构固定点竖直偏移了第一竖直偏移距离，其中该第一水平偏移距离和该第一竖直偏移距离之和为该输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.7倍到约1.5倍，如为该输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.8倍到约1.2倍，如为该输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.9倍到约1.1倍，如为该输送单元的该悬链状可提升长度部段长度的约0.95倍到约1倍。
10.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构为海面设施，优选为浮式海面设施，如浮式平台或船舶，例如风标船。
11.根据权利要求10所述的离岸***，其中该第一可移动结构固定点是海面之上的第一可移动结构的固定点，如在船舶的转塔上的固定点。
12.根据权利要求1-9中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构为水中拱架，该水中拱架优选锚固到海床和/或被系泊以提供其标定位置。
13.根据权利要求12所述的离岸***，其中，该水中拱架具有沟槽，所述柔性输送单元放置在该水中拱架上并置入所述沟槽内并由夹紧***固定，所述柔性输送单元优选从该水中拱架进一步延伸到海面设施。
14.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第二结构为水中拱架，该水中拱架优选锚定到海床和/或被系泊以提供标定位置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第二结构为固定到海床的海底结构，该第二结构优选是包括具有沟槽的支承结构的立柱，所述柔性输送单元被放置入所述沟槽内并由夹紧***固定。
16.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第二结构固定点布置成离开海床一段预定距离，优选该第二结构固定点布置成离开海床至少约0.5米，如至少约1米，至少约2米，至少约5米，至少约10米的距离。
17.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点水平偏移了第一水平偏移距离，且该第二结构固定点布置成距离海床一段距离，该距离在从该第一水平偏移距离的约0.05倍到1倍的区间内，如该第一水平偏移距离的约0.1倍到0.9倍的区间内，如该第一水平偏移距离的约0.15倍到0.7倍的区间内，如从该第一水平偏移距离的约0.2倍到0.5倍的区间内。
18.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，所述柔性输送单元为未粘合柔性输送单元，如包括内密封护套和未彼此粘合的至少两加强层的未粘合柔性输送单元。
19.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该第一可移动结构固定点布置成在标定位置相对该第二结构固定点以第一水平偏移距离和偏移方向水平偏移，其中在标定位置处的海床触地点沿从所述第一可移动结构固定点延伸出来的方向布置，该方向与该偏移方向大体成+/-30度。
20.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，所述柔性输送单元基本由所述悬链状可提升长度部段提供，该柔性输送单元优选大体在该第二结构固定点连接到第二输送单元***。
21.根据前述权利要求1-17中任一项所述的离岸***，其中，所述柔性输送单元延伸超出该第一可移动结构固定点和该第二结构固定点中的至少一个。
22.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该柔性输送单元或第二输送单元***沿离开该第二结构固定点的方向延伸超出该第二结构固定点，该方向也是离开标定位置处的海床触地点的方向。
23.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该离岸***布置成适于将流体从海底设施输送到海面设施，优选浮式海面设施。
24.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，该柔性输送单元在其悬链状可提升长度部段没有局部浮力模块。
25.根据前述权利要求中任一项所述的离岸***，其中，所述柔性输送单元为软管或脐带缆，优选该柔性输送单元为柔性升管，跨接线和/或未粘合软管。
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