专利名称：用于将浮动单元与连接到海底装置上的浮筒连接和断开的连接系统和方法
用于将浮动单元与连接到海底装置上的 浮筒连接和断开的连接系统和方法
駄领域
本发明涉及用于将浮动单元与海底系统中的浮筒(buoy)连接的方法和系统。
背景技术：
^^近海石油和天然气生f^页域中，具有(和不具有)动态定位(DP)的船 舶(vessel)的使用是公知的。例如，设置在海底的井道，和用于石油和/或天然 气的，联接器，脐管，控制电缆，从并道向上至浮筒的供能电缆等。可替换 地，该船舶可用于输送石油、天然气和其他介质，这些物质自然地运输并储存 在船舶中，从船舶向船舶运输，从岸边向船舶运输或从船舶向岸边运输。该浮 筒包括浮力元件，该浮力元件使浮筒能在海面下浮动所需要的距离(例如40— 70m)，且该浮筒HSiS合被拉进且与该船舶连接。
该浮筒和船舶之间的连接可由来自被用来操纵浮筒和将金属线连接于其上 的船舶的ROV实施，因此金属线连同浮筒被向上拉且进入船舶中的连接系统 中，例如船舶内部的专用转动架(tod) /旋转隔室，在外部转动架中，在月池 中或在船舶的一侧朝向旋转/转动架系统。为了定位该浮筒，它通常安竊定位 脉冲转发器。可替换地，该浮筒可fflil与下沉浮筒连接的水面浮筒被拉入船舶中。
因此该船舶可以是釆油船舶、储油船舶和域用于石油或天然气的卸 舶，
或可替换地LNG，或其他类型的浮动单元，例如浮动平台等。
由于动态定位船舶通常不是锚定至嗨底，或它可以被非常轻的锚定；在两 种情形中这意味着船舶必须使用它的发动机停留在正确位置。船舶包括螺旋桨 形式的推进单元和与航海系统连接的助推器，这确保甚至当存在风浪影响时船 舶仍然在一定的范围内保持在浮筒的位置处。但是，坏天气可能4吏船舶不能保 持在适当位置，结果由于安全原因传输线路的受控制关闭将会发生，随后将船 舶从浮筒断开，由此使船舶能独立于水面下的设备而自由运动。在给定情况中，浮筒也可具有铺定到海底的锚定装置。
存在许多与浮筒和船舶之间的连接相关的要求。首先，船舶必须能绕浮筒 旋转，而浮筒必须相对于海底上的井道保持它的初始方向，从而避免对安装装 置和浮筒之间的，和电缆连接造成损坏。
此外，如果发生突然的天气变化，以快速和可控制方式发生连接、特别是 断开是很重要的。为了避免污染空气，在断幵之前排空碳氢化合物混合物对于
连接系统和浮筒中的相关阀和tit也是重要的。
本发明的另一 目的是连接系统可用于尽可能多类型的船舶，且因此连接系 统相对于它安装在船舶上的位置是柔性的。又一 目的是为了使用该连接系统船 舶需要的变化尽可能少。
发明内容
本发明涉及用于将浮动单元与连接到海底装置上的浮筒连接和断开的连接
系统，其中浮筒包括用于连接管道和/或线路(line)的第一连接装置，其用于在 浮筒和浮动单元之间输送液体、控制信号和/或电能；
其中连接系统还包括
一相对于浮动单元可侧向移动的支承结构；
一可动安装在支承结构上的旋转(swivel)层叠(stack)装置，其中旋转层
叠装置包括
*用于连接到浮筒上的第一连接装置的第二连接装置；
* 用于当连接和断开浮筒时，开启和关闭第一和第二连接装置中的至少 一个 和/或线路的关闭装置；禾口
* 用于相对于浮动单元旋转浮筒的转动架承载件(bearaig)。 本发明还涉及用于将浮动单元连接到与海底，连接的浮筒的方法，用于
连接 和/或线路，该管道和/或线路用于在浮筒和浮动单元之间传输液体、控 伟W言号和/或电能，其特征在于该方^括以下步骤
一将浮筒feA浮动单元开孔中；
一临时将浮筒锁定到船舶上；
一侧向移动具有旋转层叠装置的支承结构，由此将它设置在浮筒上方中央；
一将旋转层叠装置中的第二连接装置和浮筒上的第一连接装置连接；
一断开临时锁定结构；
5一开启浮筒中的关闭装置和旋转层叠装置，从而启动浮筒和浮动单元t间 的传输；
当浮筒从浮动单元断开时该方法还包括一下步骤
一关闭浮筒中的关闭装置和旋转层叠装置；
一M排水系统排放关闭装置之间的魏；
一连接临时锁定结构；
一使第一和第二锁止装置彼此断开；
一断开临时锁定结构从而由此断开浮筒和浮动单元。
进一步tt^实施例将通过从属权利要求说明。
现在将参考附图详细描述本发明优选实施例
图la—e示出将浮筒与船舶连接的不同步骤；
图If示出放大的图le中的部件；
图2是浮筒、旋转层叠装置和船舶部件的剖;鹏视亂
图3a和3b示出浮筒力Am舶快速断开；
图4示出在断开之前用于从连接装置排出液体的排水系统；
图5是旋转层叠装置的透视图，其中可看见转动架承载件；和
图6详细示出转动架承载件。
具体实施例方式
参考图1 ，示出浮筒1被拉入船舶3上的转动鄉旋转隔室2的进程。船舶3 《允选是上面介绍中提及的类型，且具有与导航系统连接的螺旋桨和助推器形式 的 单元，所述导航系统确保了船舶停留距离浮筒在给定限定范围中的位置。 船舶j，地绕风浪方向旋转从而便于导航。
浮筒必须相对于海底保持它的方向，从而避免对浮筒或管道连接和连接于 此的电缆的损坏。因此，根据本发明的连接系统包括安装在旋转层叠装置60中 的转动架承载件70 (图5和6)。转动架承载件70优选地为液压驱动，且用于 相对于船舶控制浮筒的方向。
在招喊专利306416中进一步描述了旋转层叠装置60和它的功能。该专利 作为参考整体合并在此。
根据本发明的连接系统tW4与船舶的导航系统连接，且为浮筒和船舶提供相对于彼此和相对于海底的控制，尽管已经提及为了使本发明可以工作所述 船舶不需具有动态定位系统。
参考图la,除了例如脐带、控制电缆和动力供应电缆(图la-c中未示出) 之外，浮筒1包括一个或更多用于来自海底装置的石油、天然气和其他流体的
魏联接器io。每个mt联接器具有作为浮筒一 部分安装的致动器控制隔离阀。
浮筒还可包括用于将浮筒连接到海底的金属线12。浮筒包括浮力元件，该浮力 元件将浮筒保持在海面下大约40—70m的距离浮动。
第一连接装置14安装在浮筒1上部中央，在优选实施例中其为多M连接 装置，该装置适合将管道和电缆与船舶中的第二连接装置连接，这将在下面详 细描述。
该浮筒还包括具有提升孔18的保护盖16，适于允许ROV连接/，舶到提 升孔18的引庙20。该浮筒也包括定位體(未示出)，例如有声应答器，用 于定位浮筒和相对于海底的安装装置定向浮筒。在可替换方法中，该浮筒与水 面浮筒连接，船舶^il该水面浮筒用于定位且拉起浮筒1 。
在该实施例中，转动鄉旋转隔室2用作船舶中内部的分离隔室(由数字3 表示)。在该隔室2中的底面50安装有用于浮筒1的具有的开孔54的临时锁定 装置52。从图中可以看出开孔54和锁止装置52适于配合浮筒1的形状。
与船舶连接的旋转层叠装置60通过支承结构80安装在开孔54上方。在底 部，旋转层叠装置60包括适于与第一连接装置14连接的第二连接装置62。第 二连接装置62也是多ilit联接器，且提供旋转层叠装置60与浮筒1的锁定， iSI31旋转层叠装置60允许在浮筒1和船舶之间的液体传输。
连接装置14、 62典型地包括具有5-6"的直径的两，联接器以及电动和 液压控制电缆。,地，该连接装置能以确定的拉伸应力和相对于大的角偏差 而彼此断开，这在坏天气条件下快速执行断开操作时是必要的。
旋转层叠装置60还包括在齡管道联接器中的致动^^制隔离阀。这样能 通过浮筒中的隔离阀和旋转层叠装置中的隔离阀关闭管道联接器，当断开浮筒 中时这是必须的。参将在下面考图4进一步描述隔离阀。
旋转层叠装置60中的管it^接器通过其他f^连接器66通向船舶中的处 理单元、储存箱等，如图le所示。
如上所述，旋转层叠装置60包括转动架承载件70，其提供第二连接装置
762的旋转控制和由此的浮筒1的旋转。转动架承载件70优j^iW31液压马达驱 动(见图5和6)。
支承结构80相对于船舶支承旋转层叠装置60。该支承结构包括多个叶轮 82，该叶轮82允许具有旋转层叠装置60的支承结构80沿隔室2中的轨道侧向 运动。这意味着当需要在其上弓l导操纵时，旋转层叠装置60能被推开而远离浮 筒。当已经到达所需位置时，支承结构80可锁定在船舶上，由此防止发生不希 望的运动。
支承结构80也包括用于相对于浮筒1提升和P争落旋转层叠装置的提升装 置。这将从下面的描述中变得显而易见。
当浮筒连接到旋转层叠装置60上时，支承结构80、转动架承载件70和第 二连接装置62从浮筒向船舶传递扭力。
连接系统,地包括排水系统，该排水系统用于在断开浮筒前排出系统中 的液体。该操作在旋转层叠装置和浮筒中的隔离阔分别关闭之后执行。图4示 出排水系统90。这里分别示出的是旋转层叠装置中的液压隔离阀91和浮筒中的 液压隔离阀92， *都能关闭浮筒和船舶之间的流体连接。附图标记93表/， 接到流体连接器的氮气罐，其用于M喷射通道向流体连接器中喷射氮气。该 喷射阀通过阀门控制。
附图标记94表^ii接流体连接器的废料收集器，其用于收集由于氮气喷射 而通过排放通道从流体连接器中压出的流体和氮气。在流体连接器和收集器之 间的逾道可以通过阀门关闭。
现在将描述根据本发明的连接系统的4顿。如上所述，ROV用于将引A^ 20与提升孔18连接。绞盘拉动引入线20且浮筒通过开孔52导入转动鄉旋转 隔室2 (见图la)。
临时锁定装置54将浮筒锁定在船舶上，由此使得能移除引A^20。接着移 除具有提升孔18的保护盖16 (见图lb)。
具有旋转层叠装置60的支承结构80接着被推向侧面，结果浮筒中和旋转 层叠装置中的第一和第二连接装置分别一个在另一个上方中央设置(见图lc)。 旋转层叠装置中的第二连接装置也通过转动架承载件70旋转，由此获得相对于 浮筒中第一连接装置14的正确定向。
在获得正确定向之后，基本上一切就绪准备连接，旋转层叠装置60向浮筒(^f氐。浮筒中的第一连接装置14与旋转层叠装置中的第二连接装置62连接， 且该连接经过压縮检测。在浮筒和旋转层叠装置之间连接控制电缆、供能电缆 和^E连接(见图Id—f)。
如图If所示，可以看出mtS接68也可连接到连接装置14、 62的外侧。 这些魏连接可具有它们自己的TO连接錢，或它们可以被简化设计。
现在断开临时锁定装置，由liWl连接體14、 62使得浮筒悬挂在旋转层 叠装置中。
现在根据本发明的连接系统已经准备就绪可以使用，用于传输流体、控制
信号和电能等的阀门可以被开启。
如上所述，在实施断开之前， 连接通常 :排水系统90排出流体。 在浮筒从连接系统正常断开的过程中，J^步骤通常按照倒序实施。 在快速断开过程中，具有提升孔18的保护盖16在它断开之前不安装在浮
筒上。相反，浮筒在全部设备断开后落入水中，且该保护盖将在水下通过ROV被。
可以看出本发明中的力和力矩通过连接装置经旋转层叠装置中的转动架承 载fH专递给船舶。
在现有技术中，转动架承载件作为船舶中的开孔54的一部分安装，其需要 比本发明更大的对船舶的改豈，其中转动架承载件安装在实际旋转层叠装置中。 因此本发明能够使供它安装的种类的船舶或其他浮动单元获得更大的灵活性， 且安装操作也更加便宜。
9
权利要求
1. 一种用于将浮动单元从与海底装置连接的浮筒连接和断开的连接系统，其中浮筒包括用于连接管道和/或线路的第一连接装置，该管道和/或线路用于在浮筒和浮动单元之间传输流体、控制信号和/或电能；其中连接系统还包括—支承结构，该支承结构相对于浮动单元可侧向运动；—可动地安装在支承结构上的旋转层叠装置，其中该旋转层叠装置包括·用于在浮筒处连接到第一连接装置上的第二连接装置；·关闭装置，该关闭装置用于通过连接和断开浮筒而开启和关闭第一和第二连接装置中的至少一个管道和/或线路；以及用于相对于浮动单元旋转浮筒的转动架承载件。
2. 根据权利要求1所述的连接系统，其特征在于，它还包括排水系统，该 排水系统用于在断开浮筒之前排出连接系统中的流体。
3. 根据权利要求1或2所述的连接系统，其特征在于，它还包括临时锁定 装置(52)，该临时锁定装置(52)用于将浮筒临时锁定在浮动单元中的接收开 孔(54)上。
4. 根据权利要求1所述的连接系统，其特征在于，所述管道是用于从浮动 单元向岸边、从岸边向浮动单元或在浮动单元之间传输石油和/或天然气或其他 流体的管道。
5. 根据权利要求1所述的连接系统，其特征在于，所述线路是用于传输电 气或其他类型信号的信号线路、用于传输电气、液H/化学或其他类型能量等的 能量传输线路。
6. 根据上述，又利要求之一所述的连接系统，其特征在于，旋转层叠装置能 相对于支承结构升起和降低。
7. 根据上述权禾腰求之一所述的连接系统，其特征在于，第一和第二连接 装置是多M连接装置。
8. 根据上述权利要求之一所述的连接系统，其特征在于，浮动单元il51动 态定位系统定位在浮筒旁。
9. 根据权利要求8所述的连接系统，其特征在于，《顿来自定位系统的定 位数据从而相对于海底装置保持浮筒的旋转位置。
10. 根据i^权禾腰fe—所述的驗系统，其特征在于，它包括具有金属线的绞盘，该金属线适用于连接浮筒上保护盖中的提升孔，用于将浮筒拉向浮动单元。
11. 一种用于将浮动单元和与海底装置连接的浮筒连接的、用于连接在浮筒 和浮动单i间传辙荒体、控制信号和/或制啲魏和减线路的方法，其特征在于该方法包括以下步骤一将浮筒feA浮动单元中的开孔； —将浮筒临时锁定在船舶上；—侧向移动具有旋转层叠装置的支承结构，由此将它对中地设置在浮筒上方；一将旋转层叠装置中的第二连接装置与浮筒中第一连接装置连接； 一断开临时锁定装置；一打开浮筒和旋转层叠装置中的关闭装置，从而启动浮筒和浮动单元之间 的传输。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过以下步骤执行浮筒从 浮动装置的断开一关闭浮筒和旋转层叠装置中的关闭装置；—舰排水系统排空关闭装置之间的f^;一连接临时锁定装置；一将第一和第二锁定装置彼此断开；一断开临时锁定装置从而将浮筒从浮动单元断开。
全文摘要
本发明涉及用于将浮动单元与连接到海底装置上的浮筒连接和断开的连接系统和方法，其中浮筒包括用于连接管道和/或线路的第一连接装置，该管道和/或线路用于在浮筒和浮动单元之间传输液体、控制信号和/或电能。该连接系统还包括可相对于浮动单元侧向移动的支承结构，和可动地安装在支承结构上的旋转叠层装置。旋转叠层装置包括用于连接到浮筒中第一连接装置上的第二连接装置；用于通过连接和断开浮筒从而开启和关闭第一和第二连接装置中的至少一个管道和/或线路的关闭装置；和相对于浮动单元旋转浮筒的转动架承载件。
文档编号B63B22/02GK101472790SQ200780009933
公开日2009年7月1日 申请日期2007年3月23日 优先权日2006年3月23日
发明者A·英格布里格特森, J·埃斯塔德, L·塞姆 申请人:弗拉莫工程公司