CN105333226A - 深水j型铺管船的铺设装置 - Google Patents
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Abstract
一种深水J型铺管船的铺设装置,包括:一J型塔、设置在J型塔底部的J型塔角度调节装置、设置在J型塔、甲板上的J型铺设管道传送装置、设置在J型塔上的J型铺设设备,其中,J型塔角度调节装置包括:对称设置在J型塔底部周围的A字架、枢接在A字架上的液压缸、安装在液压缸上的角度调节器;J型铺设管道传送装置包括:固定在船体甲板上的水平传送装置、固定在船体甲板上的装载臂、安装在J型塔上的管线电梯、安装在J型塔上的转动臂、垂向滚轮;J型铺设设备包括:安装在J型塔下部的张紧器、外部对中器、焊接站。本发明实现焊接与涂层作业同时进行,不仅大大提高了深水海底管道的铺设效率,降低了深水海底管道的铺设成本;还优化J型铺管船的设置,简化了J型铺管船的铺管工艺。
Description
技术领域
本发明涉海底管道铺设,尤其涉及一种深水J型铺管船的铺设装置。属于海洋石油工程领域。
背景技术
近年来,随着海洋油气开发不断向深海迈进,作为深水及超深水海底管道铺设的主要方式的J型铺管方法,得到越来越广泛的应用。但随着J型铺管方法的逐年增加,其暴露出的问题也越来越多。
如何提高J型铺管速度、降低J型铺管成本,主要取决于预制管道的长度、焊接、无损检测和涂层的速度。与此同时,如何使海底管道终端(PLET)、海底管道管汇(PLEM)等水下生产设施的下放变得更加简单易行,也是目前一个亟待解决的难题。
目前,J型铺管船大体分为轻型和重型两类,其中,轻型J型铺管船一般采用两种铺设方式:一种是:将两段二节点管同时处于J型塔上进行铺设作业;另一种是:将单根四节点管道处于J型塔上进行铺设作业。由于受铺设相关设备的限制,浅水J型铺管船大部分都是针对小管径柔性管道进行铺设。
而重型J型铺管船无论是铺设管径范围和铺设水深、还是起重吊运能力和铺设能力上,都比轻型J型铺管船有明显增加。其中,意大利的Saipem7000号铺管船采用的铺设方式是:将两段四节点管同时处于J型塔上进行铺设作业,此种铺管方式选用的是:由张紧器提供管道张力,其有着较强的铺管能力。但是,由于此种铺管方式的角度只能向单侧旋转20度,范围相对较小,而且,不具有安装管道终端海底管道终端(PLET)、海底管道管汇(PLEM)的能力;且由于其无损检测站位于塔架的下端,距离焊接站较远,当无损检测结果不满足要求时,需要浪费较多的时间进行修复处理。而美国的DVCBalde号铺管船的铺设方式是:由管领提供管道张力,虽然,具有安装海底管道终端(PLET)、海底管道管汇(PLEM)的能力,但是,其一般是:将单根四节点管道处于J型塔上进行铺设作业或是将:单根六节点管道处于J型塔上进行铺设作业。由于此两种铺设方式对管领的材料及制造工艺要求极高,价格昂贵,因此,不仅铺设费用较高,而且,受管段的长度的限制,铺设速度较低。
综上所述,现有的重型J型铺管船铺设方式,其所存在的问题是深水海底管道铺设中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点,而提供一种深水J型铺管船的铺设装置,其不仅实现焊接与涂层作业同时进行,大大提高了深水海底管道的铺设效率,降低了深水海底管道的铺设成本;而且,还优化J型铺管船的设置,简化了J型铺管船的铺管工艺,使深水海底管道铺管过程中的海底管道终端(PLET)、海底管道管汇(PLEM)等一些关键设备的安装变得简单易行,大大提高了J型铺管船对深水海底管道的铺设能力;同时,实现J型铺管船J型塔角度在70°到110°之间平稳的调节,能够满足不同水深和管径的铺设要求,减小了管段顶端的受力,保证了J型铺管船铺管作业的顺利进行。
本发明的目的是由以下技术方案实现的:
一种深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:包括:一J型塔、设置在J型塔底部的J型塔角度调节装置、设置在J型塔、甲板上的J型铺设管道传送装置、设置在J型塔上的J型铺设设备,其中,J型塔角度调节装置包括:对称设置在J型塔底部周围的A字架、枢接在A字架上的液压缸、安装在液压缸上的角度调节器;J型铺设管道传送装置包括:固定在船体甲板上的水平传送装置、固定在船体甲板上的装载臂、安装在J型塔上的管线电梯、安装在J型塔上的转动臂、垂向滚轮;J型铺设设备包括:安装在J型塔下部的张紧器、外部对中器、焊接站。
所述J型塔为:稳定的桁架结构,在桁架结构下部四周设置为封闭的箱体结构;J型塔的下端设有悬挂平台,在海底管道与海底管道终端连接时,能够用来夹持海底管道;J型塔的中部两端设有角度调节器的连接轴,J型塔的底端和铺管船甲板铰接,便于J型塔的旋转。
所述A字架的主体是A形框架结构,内壁布置有加强材,用来支撑固定角度调节器和液压缸。
所述角度调节器的上部为桁架结构,角度调节器的顶端与设在J型塔上的连接轴连接,角度调节器能够绕连接轴旋转;角度调节器的下部为箱形结构,两侧留有数个卡孔,用来与设在液压缸上的卡夹连接。
所述液压缸是角度调节器与A字架之间的连接构件,液压缸的底座与A字架相连;液压缸上设有数个卡夹,且卡夹位于液压缸的中部,用来控制角度调节器与A字架之间的相对位置和角度。
所述装载臂上设有液压夹具,用于夹紧待铺设的管段,装载臂的两侧设有吊耳,吊耳与绞车的钢索连接,通过绞车钢索的收放,实现装载臂平稳的旋转;装载臂的下端铰接在船体的甲板上,用以将管段从水平旋转至竖直位置。
所述管线电梯上设有液压夹具,用于夹持待铺设的管段,管线电梯的上、下两端设有的吊耳,将吊耳与绞车钢索连接,钢索上端用于提供张力,钢索下端用于控制管线电梯的稳定,通过两端钢索的共同作用,实现管线电梯沿着轨道稳定的上、下滑动。
所述转动臂是在液压马达的作用下,绕着两个链接转轴旋转,用以实现管段从J型塔的上部传送至J型塔内的垂向滚轮和外部对中器的夹具内。所述张紧器布置有数个,其中,一个张紧能力较小的布置在焊接站上方,外部对中器工作平台下方,张紧能力较大的数个张紧器的安装在焊接站下方,用来固定已经铺设入水的海底管道,以便完成上、下两段海底管道的焊接以及无损检测;在焊接和无损检测完成之后,数个张紧器共同作用,将海底管道下放至J型塔底端的涂层站;海底管道入水后,张紧能力较大的张紧器提供顶部张力。
本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案,其能够使两段4节点管同时处于J型塔上进行铺设作业,不仅实现焊接与涂层作业同时进行,大大提高了深水海底管道的铺设效率,降低了深水海底管道的铺设成本;而且,其优化J型铺管船的设置,简化了J型铺管船的铺管工艺,使深水海底管道铺管过程中的海底管道终端(PLET)、海底管道管汇(PLEM)等一些关键设备的安装变得简单易行,大大提高了J型铺管船对深水海底管道的铺设能力;同时,实现J型铺管船J型塔角度在70°到110°之间平稳的调节,能够满足不同水深和管径的铺设要求,减小了管段顶端的受力,保证了J型铺管船铺管作业的顺利进行。
附图说明
图1为本发明结构主视示意图。
图2为本发明结构侧视示意图。
图中主要标号说明:
1.J型塔、2.A字架、3.角度调节器、4.液压缸、5.平传送装置、6.装载臂、7.管线电梯、8.转动臂、9.垂向滚轮、10.张紧器、11.外部对中器、12.焊接站、13.连接轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方案进行详细说明:
如图1所示,本发明包括:一J型塔1、采用螺栓连接方式设置在J型塔1底部的J型塔角度调节装置、采用螺栓连接方式分别设置在J型塔1、甲板上的上的J型铺设管道传送装置、J型铺设设备,其中,J型塔角度调节装置包括:采用螺栓连接方式对称设置在J型塔1底部周围的A字架2、采用铰接连接方式枢接在A字架2上的液压缸4、采用卡夹连接方式安装在液压缸4上的角度调节器3;J型铺设管道传送装置包括:采用螺栓连接方式固定在船体甲板上的水平传送装置5、采用螺栓连接方式固定在船体甲板上的装载臂6、安装在J型塔1上的管线电梯7、安装在J型塔1上的转动臂8、垂向滚轮9;J型铺设设备包括:安装在J型塔1下部的张紧器10、外部对中器11、焊接站12。
上述J型塔1为:稳定的桁架结构,既可以满足强度要求,又能减轻结构的重量,其主要作用是支撑和固定J型铺设的相关设备;在桁架结构下部四周使用钢板焊接成封闭的箱体结构,既可以降低J型塔1的重心,又增加稳定性,同时,还可以作为设备间,用于存放电力设备、液压设备等。
J型塔1的下端设有悬挂平台,在海底管道与海底管道终端(PLET)连接时,可以用来夹持海底管道;J型塔1的中部两端设有角度调节器3的连接轴13,J型塔1的底端和铺管船甲板采用铰接的连接方式,便于J型塔1的旋转。J型塔1的高度为:120米,可以满足两段四节点管同时位于其上。
上述的A字架2的主体是由钢板焊接而成的A形框架结构,内壁布置足够的加强材,用来支撑固定角度调节器3和液压缸4。
上述的角度调节器3的上部设计为桁架结构,角度调节器3的顶端与设在J型塔1上的连接轴13连接,可以绕其旋转;角度调节器的下部设计为箱形结构,两侧留有数个等间距等尺寸的长方形卡孔,用来与设在液压缸4上的卡夹连接。
上述的液压缸4是角度调节器3与A字架2之间的连接构件,液压缸4的底座与A字架2相连;液压缸4上设有两对卡夹,且该卡夹位于液压缸4的中部,用来控制角度调节器3与A字架2之间的相对位置和角度。
上述的装载臂6主体结构是由钢板焊接而成,内部布置足够的加强材;其上设有液压夹具,用于夹紧待铺设的管段,装载臂6的两侧设有吊耳,吊耳与绞车的钢索连接,通过绞车钢索的收放,实现装载臂6平稳的旋转;装载臂6的下端铰接在船体的甲板上,其作用是:将管段从水平旋转至竖直位置。
上述的管线电梯7的作用是:将管段从J型塔1的下部传送到J型塔1的上部指定的位置。管线电梯7的主体结构由钢板焊接而成,内部布置足够的加强材,其上设有液压夹具,用于夹持待铺设的管段,管线电梯7的上、下两端设有的吊耳,将吊耳与绞车钢索连接,钢索上端主要用于提供张力,钢索下端的主要作用是:控制管线电梯7的稳定,通过两端钢索的共同作用,实现管线电梯7沿着轨道稳定的上、下滑动。
在液压马达的作用下,转动臂8绕着两个链接转轴旋转,实现管段从J型塔1的上部传送至J型塔内的垂向滚轮9和外部对中器11的夹具内。
上述的垂向滚轮9主要起到辅助管段下放和侧向控制的作用,以防止管段上端在下放过程中弯曲变形。
上述的外部对中器11的作用是:辅助管段下放和待焊接管段的初步对中。上述张紧器10共布置四个,其中,一个张紧能力较小的布置在焊接站12上方,外部对中器11工作平台下方,其余三个张紧能力的较大张紧器10安装在焊接站12下方,用来固定已经铺设入水的海底管道,以便完成上、下两段海底管道的焊接以及无损检测;在焊接和无损检测完成之后,几个张紧器10共同作用,将海底管道下放至J型塔1底端的涂层站。海底管道入水后,张紧能力较大的的张紧器10起到提供顶部张力的作用。
上述的焊接站12内包含焊接和无损检测设备,完成两端管线焊接后,可以立刻对接口进行无损检测。
本发明的工作原理:
在管道开始铺设之前,可以根据不同的海况,通过调节J型塔1的角度满足铺设管道曲率的要求,进而减小铺设管道顶端的受力,以保证铺管作业的顺利进行。角度调节时,在A字架2的支撑下,通过改变液压卡夹夹持的卡孔,实现对角度调节器3的前、后移动。在角度调节器3移动的同时,位于J型塔1顶端与连接轴13的连接处,以及液压缸4与A字架2连接处发生相对转动,进而改变J型塔1的相对角度。
J型铺设所需要的管段,首先在陆地上加工好,然后,通过运输船运送到铺管船附近,由铺管船上的起重机将加工好的管段吊至管段储存区。管道铺设过程中,通过铺管船上的吊机将待铺设管道吊运至水平传送***5,此时装载臂6处于水平状态,且位于其上的液压夹具与水平传送装置5的水平滚轮处于同一水平线上,由水平滚轮将待铺设的管段送至装载臂6的夹具内夹紧夹具,再通过装载臂6上的连接绞车钢索的收放,完成装载臂6由水平至竖直方向的转动。
当转载臂6处于竖直状态后,管线电梯7沿着轨道下放,到达合适位置后(待铺设管段的中间位置),位于其上的夹具夹紧由装载臂6夹持的管道,松开装载臂6上的夹具,管线电梯7顶端的绞车钢索的逐渐收缩,管线电梯7沿着轨道慢慢上升,到达指定位置后,绞车停止收缩,管段完成了由J型塔底端到上端的传送。
管线电梯7停止运动后,转动臂8在液压马达驱动下,绕着两个转轴使夹具旋转到管段处,夹紧管段,释放管线电梯7的夹具,再通过旋转将管段运送至J型塔1中间内部的垂向滚轮9和外部对中器11的夹具内,夹紧垂向滚轮9和外部对中器11的夹具,松开转动臂8的夹具,并将转动臂8旋转至J型塔1的外侧。
调节外部对中器11的位置,对管段进行初步对中,初步对中完成后,管段在外部对中器11的夹具的夹持下,借助垂向滚轮9的协助,将管段下放至外部对中器11的工作平台下方的张紧器10处,铺设的第一段管段时,通过设置在焊接站12上方的一个张紧器10直接将管段运送至设置在焊接站12下方的三个张紧器10内,并由焊接站12下方的三个张紧器10继续下放,直到管段的顶端处于焊接站12内。此时,管段的下方刚好处于J型塔1的底端,借助临时焊接装置,将已经连接一段管的终端(PLET)与管段底端焊接,并进行检测和涂层。此时,第二根管段已经被运送至J型塔1的顶端,通过外部对中器11和设置在焊接站12上方的一个张紧器10逐渐将管段运送到焊接站12内。随后,放下内部对中器,通过内外对中器以及张紧器10的协同作用,完成精确对中,最后,夹紧上端张紧器10,固定管段的位置。
对完成对中的管段进行焊接,随后进行无损检测,若检测结果满足要求,则通过张紧器10将管道下放,当管段顶端到达焊接站12内,停止下放,此时,刚刚完成焊接的接口刚好到达位于J型塔1底部的涂层站处,对接口进行涂层处理,同时,焊接站12处对上端的管段进行焊接和无损检测,待工作都完成后,继续下放焊接好的管道。通过管段不停的传送和连接,实现了管道的连续铺设。
待管道铺设完成后,位于J型塔1底端的悬挂平台将管道夹住,随后,将终端(PLET)与管道的末端连接,并通过绞车将其下放到海底。
上述张紧器、焊接站、管线电梯、吊耳、绞车钢索、液压马达、液压缸、液压夹具为现有技术,未作说明的技术为现有技术,故不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:包括:一J型塔、设置在J型塔底部的J型塔角度调节装置、设置在J型塔、甲板上的J型铺设管道传送装置、设置在J型塔上的J型铺设设备,其中,J型塔角度调节装置包括:对称设置在J型塔底部周围的A字架、枢接在A字架上的液压缸、安装在液压缸上的角度调节器;J型铺设管道传送装置包括:固定在船体甲板上的水平传送装置、固定在船体甲板上的装载臂、安装在J型塔上的管线电梯、安装在J型塔上的转动臂、垂向滚轮;J型铺设设备包括:安装在J型塔下部的张紧器、外部对中器、焊接站。
2.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述J型塔为:稳定的桁架结构,在桁架结构下部四周设置为封闭的箱体结构;J型塔的下端设有悬挂平台,在海底管道与海底管道终端连接时,能够用来夹持海底管道;J型塔的中部两端设有角度调节器的连接轴,J型塔的底端和铺管船甲板铰接,便于J型塔的旋转。
3.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述A字架的主体是A形框架结构,内壁布置有加强材,用来支撑固定角度调节器和液压缸。
4.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述角度调节器的上部为桁架结构,角度调节器的顶端与设在J型塔上的连接轴连接,角度调节器能够绕连接轴旋转;角度调节器的下部为箱形结构,两侧留有数个卡孔,用来与设在液压缸上的卡夹连接。
5.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述液压缸是角度调节器与A字架之间的连接构件,液压缸的底座与A字架相连;液压缸上设有数个卡夹,且卡夹位于液压缸的中部,用来控制角度调节器与A字架之间的相对位置和角度。
6.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述装载臂上设有液压夹具,用于夹紧待铺设的管段,装载臂的两侧设有吊耳,吊耳与绞车的钢索连接,通过绞车钢索的收放,实现装载臂平稳的旋转;装载臂的下端铰接在船体的甲板上,用以将管段从水平旋转至竖直位置。
7.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述管线电梯上设有液压夹具,用于夹持待铺设的管段,管线电梯的上、下两端设有的吊耳,将吊耳与绞车钢索连接,钢索上端用于提供张力,钢索下端用于控制管线电梯的稳定,通过两端钢索的共同作用,实现管线电梯沿着轨道稳定的上、下滑动。
8.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述转动臂是在液压马达的作用下,绕着两个链接转轴旋转,用以实现管段从J型塔的上部传送至J型塔内的垂向滚轮和外部对中器的夹具内。
9.根据权利要求1所述的深水J型铺管船的铺设装置,其特征在于:所述张紧器布置有数个,其中,一个张紧能力较小的布置在焊接站上方,外部对中器工作平台下方,张紧能力较大的数个张紧器的安装在焊接站下方,用来固定已经铺设入水的海底管道,以便完成上、下两段海底管道的焊接以及无损检测;在焊接和无损检测完成之后,数个张紧器共同作用,将海底管道下放至J型塔底端的涂层站;海底管道入水后,张紧能力较大的张紧器提供顶部张力。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160217 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |