专利名称：用于增强的平台设计的补充张紧的系统和相关方法
技术领域：
本发明涉及海床至船舶的海底立管的张紧。更具体而言，本发明涉及结合脱开的浮力罐平台而用多个张紧单元来张紧海底立管。
背景技术：
从浮动平台进行的近海烃钻探和生产操作所提出的问题是需要在海底处的各个钻孔或井和海面处的平台的甲板之间建立密封的流体路径。立管典型地提供了这个密封的流体路径。在钻探操作中，钻柱延伸通过钻探立管，钻探立管用来保护钻柱以及在钻柱的外部为钻探流体提供返回路径。在生产操作中，使用多个生产立管来提供路径，以将来自多个井的烃或其它生产流体输送到甲板。各个立管典型地通过船舶中的称为月池的开口而向上突起到紧邻船舶上的操作台的工作装备和连接件。如果其没有部分地或完全地得到支承，则在浮动船舶上操作的、大于约200英尺(34. 72米)的水深中的立管管道可在其自身重量和容纳在立管内的钻探流体的重量的影响下弯折。对于浮动平台，立管必须张紧，以在工作甲板相对于立管的上部部分运动时使各个立管保持在一定范围的安全操作张力内。如果容许立管的一部分进行压缩，则它会由于弯折或由于弯曲以及与相邻的立管碰撞而受到损害。当船舶船体运动到极限横向或竖向位置时，诸如例如，当在极端的波浪状况下或当海流对立管施加显著的侧负荷时，还必须确保立管不过度张紧。存在两种主要类型的张紧系统使用长行程的顶装式张紧器(连接在立管的顶部和船舶船体之间的液压式、气动式或液压-气动式缸体)的那些；以及使用浮力罐张紧器 (连接到各个立管的上部部分上的漂浮装置)的那些。顶装式张紧系统的功能或者为被动的或者为主动的。被动的顶装式张紧系统包括利用具有典型地介于15英尺和30英尺之间的行程的缸体的长行程张紧器，以便补偿由于深水操作引起的预期的运动。主动的顶装式张紧系统另外包括这样的控制系统其主动地调节各个长行程张紧器缸体的液压，以在其相关联的立管上保持相对恒定的张力。对于被动的和主动的顶装式张紧系统两者而言，船舶船体的急剧的横向和竖向运动由张紧器的行程补偿。另一方面，浮力罐张紧系统通过在低于水线的位置处将浮力罐或者单独地或者共同地连接到各个立管的顶部上而起保持相对恒定的张力的作用，船舶船体的急剧的横向和竖向运动通过允许浮力罐和/或立管沿着延伸通过船体的导向支承件而上下滑动来补偿。与在深水和极深水(5000英尺-10000多英尺水深)中操作的近海平台有关的问题之一是与平台相关联的横向偏移的量或程度。引起立管和船舶之间的竖向偏差的横向偏移本质上由平台的类型和所使用的锚泊系统控制。但是，在水深变得更深时，不管所使用的平台如何，横向偏移都会增大。对于典型地采用长行程张紧器的顶部张紧系统的浮动生产平台(例如SPAR的平台)而言，这个横向偏移会驱动张紧系统的总行程要求。因此，行程要求可容易地超过25英尺-30英尺，而且在主动的张紧系统中，需要主动地调节液压，以在船舶下降期间提高张紧缸体中的在立管上保持足够的张力所需的压力，以及在船舶上升期间降低张紧器中的压力，以防止对立管施加过度的张力。因而，发明人已经认识到，与深水和极深水相关联的状况不可避免地导致有由典型地长25英尺以上的多个缸体构成且能够行进所需的25英尺-30英尺的张紧系统，以及导致在船舶和/或额外的支承框架或甲板内有显著的空间要求，以支承张紧器的缸体的非行进部分，这可大大增加船舶适应25ft-30ft行程的成本。照此类推，这可等于必须建造这样的房子其在房子的每个房间中具有25英尺高的门道和顶板来容纳张紧器的缸体的行进部分，而非具有六英尺或八英尺门道的普通的单个层。另外，主动的张紧系统可需要计算机化的控制和反馈系统以及额外的蓄能器、气泵、压力传感器等等。这些长行程张紧器可对支承生产平台的船体增加显著的额外重量，而且可显著地增加立管管理系统的成本。因为勘探把该行业带入了(特定)环境和操作状况的领域，所以预期将存在越来越多的情况超过长行程顶装式张紧系统的当前行程能力的情形，这可导致甚至更高的成本。已经采用了长行程顶装式张紧系统的备选设计来解决总行程要求。这样的备选方案包括采用之前描述的多浮力罐系统，其包括单独连接到对应的一组单独的立管上的一组单独的浮力罐。但是，这样的系统具有一些显著的缺点。这样的缺点包括安装复杂、不可靠的抗暴风雨能力、粘滑问题(例如由于接触导向支承件或柱的侧壁引起)，以及浮力限制 (例如由于单独的浮力罐的大小、可由船体支承的罐和立管的数量以及船体大小之间的折衷而造成)。也就是说，对于给定大小的船体，罐越大，可由船舶支承的立管的数量就越少。 类似地，对于给定数量的立管，罐越大，船体就必须越大以支承立管，而且建造、维护和操作船舶的成本就越高。解决这些问题中的一些的另一备选平台设计使用“脱开的”平台方法。这种备选平台设计的实例包括例如在美国专利No. 7，537，416和美国专利公开No. 2009/009545 (各自通过引用而以其整体来结合在本文中)中描述的立管支承系统。实质上，为了采用这种脱开的方法，多个生产立管以这样的方式不动地附连到一个共同的较大的空气“单罐”上 立管延伸通过空气罐元件之间的中间空间，从而使生产立管与船体脱开。在这个设计方法中，船体结构沿横向受约束，并且独立地锚泊且与单浮力罐平台脱开，以便允许单浮力罐平台和立管沿着延伸通过船体的导向支承件而上下滑动。也就是说，这个设计方法采用单罐组件作为它的对长行程张紧器的替代品来补偿横向偏移。但是，发明人认识到，虽然立管的大多数总行程要求直接与船舶偏移(其一般以相同方式和水平影响一组立管中的各个立管)有关，并且因而可通过利用单浮力罐平台而得到补偿，但是小的百分比的行程要求是可以不同的方式或至少以不同的水平影响该组立管中的各个单独的立管的因素所导致的。这些因素可包括例如立管初始长度、立管初始重量、立管初始预张力、热增长、海底井口和表面树间隔距离以及立管之间的压力差的变化， 它们无法由单个脱开的浮力罐平台容易地补偿。因此认识到，虽然单个单浮力罐(多个立管)脱开的平台系统是对单浮力罐(单个立管)平台方法的改进，但是单浮力罐(脱开的) 平台系统仍然不足以代替长行程顶装式张紧系统，因为它解决不了这个“小的”但显著的百分比的行程要求。因此进一步认识到，在假定环境和操作差异对该组立管中的各个立管有同等的影响时，这种系统将预期在由单浮力罐平台保持的立管之间导致较大的张力差异， 如果最终不导致立管中的一个或多个有灾难性故障的话，这因此可至少减少一个或多个立管的使用寿命。
因此，发明人已经进一步认识到需要这样的立管张紧系统其可补偿横向偏移和额外因素(除了别的之外例如热增长、海底井口和表面树间隔距离以及立管之间的压力差)两者，而不需要长行程张紧器，或者更重要地，不需要立管管理系统和与适应它们的显著的大小要求相关联的船舶的相关联的费用。
发明内容
考虑到前述内容，本发明的各种实施例有利地提供了一种立管张紧系统，其可充分地补偿横向偏移和额外的因素(除了别的之外例如热增长、海底井口和表面树间隔距离和立管之间的压力差)两者，而不需要适应长行程张紧器单元所需要的船舶修改或相关联的额外的重量或相关联的额外的成本。另外，本发明的各种实施例可通过使用定位在单浮力罐平台的顶部的一系列短行程张紧器单元来有利地解决与“脱开的”单罐平台构造上的行程差异相关联的问题，与在传统的SPAR或半潜平台上所典型地使用的解决方案相比，该一系列短行程张紧器单元提供更低成本的张紧系统解决方案。有利地，根据这种构造或这些构造，连接到单浮力罐平台上的单独的立管之间的行程差异可由各个单独的张紧器单元处理，而由于船体偏移引起的张力要求可主要由“单罐”平台处理。因此，对于压力的变化、 热增长和单独地影响各个单独的立管的各种运行状况，立管张力的差异可保持几乎恒定或至少在某一值范围内。另外，由于应用了短行程张紧器单元与单浮力罐平台甚至更短的行程能力的组合，所以本发明的各种实施例可以固定的气体体积来充分地起作用而不需要主动补偿。而且，由于应用了短行程张紧器单元与单浮力罐平台的组合，短行程张紧器的各种实施例可使用非常小的气体体积或甚至不使用气体体积来有效地用作负荷/长度调节装置。具体而言，根据本发明的一个实施例，一种立管管理系统可包括单浮力罐平台， 其可操作地联接到在海底井装备和锚泊的浮动船舶之间延伸的多个立管上，并且构造成至少部分地被浸没；以及多个张紧器单元，其各自连接到该多个立管中的单独的一个的顶部部分上，以对该多个立管中的各个提供张力。有利地，通过该多个张紧器单元来可操作地联接到该多个立管上且可操作地与浮动船舶的运动脱开的单浮力罐平台可对该多个立管中的各个提供足够的张力来补偿立管和船舶之间的由于典型地横向的船舶运动而引起的相对的竖向运动。这个“竖向偏移”大体在容限内相等地影响立管中的各个，而张紧器单元可同时提供张力来补偿可不同地影响各个立管而导致在立管之间有不同的张力要求的一个或多个额外的因素。根据示例性构造，浮力罐平台可包括多个浮力罐。该多个浮力罐中的各个可操作地联接在一起而形成单浮力罐平台，单浮力罐平台构造成至少部分地被浸没且定位成共同地而非单独地对立管中的各个提供足够的张力来补偿立管和浮动船舶之间的竖向偏移。类似地，该多个张紧器单元中的各个包括多个缸体，该多个缸体具有可操作地联接到用于该多个立管中的相应的一个的立管连接器上的顶端部分或活塞，以及可操作地联接到单浮力罐平台上的底端部分。用于相应的张紧器单元的缸体中的各个可共同地起作用来对立管提供张力，以补偿船舶的竖向偏移之外/以外的一个或多个额外的因素。另外，根据示例性构造，立管中的各个例如经由立管连接器而延伸通过单浮力罐平台的该多个浮力罐之间的中间空间。根据这种构造，虽然立管由于张紧器单元与浮力罐平台的连接而可操作地联接到相应的多个张紧器单元上，但是有利地，立管通过联接单浮力罐平台而可操作地与浮动船舶的运动脱开。本发明的实施例还包括在海底井装备和较浮动的船舶之间延伸的多个立管上保持选定的张力范围的方法。该方法可包括将多个立管联接到对应的多个张紧器单元上，该多个张紧器单元构造成响应于相应的立管的相对于与船舶脱开的单浮力罐平台的运动而调节行程长度，以便允许船舶相对于浮力罐平台的位置而运动；将该多个张紧器单元联接到适于将该多个立管上的张力保持在某个范围的张力值内的单浮力罐平台上；以及保持对该多个立管中的各个施加的张力，其中，张力由该多个张紧器单元和单浮力罐平台两者的组合响应于竖向偏移的变化连同该一个或多个额外的因素的变化而同时施加，以因此解决竖向偏移和额外的因素两者。
为了可更详细地理解本发明的特征和优点以及其它将变得显而易见的方式，可通过参照附图中示出的本发明的实施例来获得上面简要概述的本发明的更具体的描述，附图形成本说明书的一部分。但是应当注意，附图仅示出了本发明的多个实施例，而因此不应当看作限制本发明的范围，因为它还可包括其它有效实施例。图1是根据本发明的一个实施例的用于在海底井装备和浮动船舶之间延伸的多个立管上保持选定的张力范围的立管管理系统的透视图；图2是根据本发明的一个实施例的图1的立管管理系统的各自具有多个缸体的多个短行程张紧器单元的放大透视图，该多个缸体定位在单浮力罐平台的上表面的顶部且在多个不同的行程处连接到对应的多个立管上，并且由上支承框架支承；图3是根据本发明的一个实施例的、连接到单个立管上且被显示为其缸体中的各个处于缩回位置的图2的单个短行程张紧器单元的放大透视图；图4是根据本发明的一个实施例的、连接到单个立管上且嵌在支承框架内的图3 的单个短行程张紧器单元的放大透视图；图5是根据本发明的一个实施例的、连接到单个立管上且延伸通过支承框架的图 3的单个短行程张紧器单元的放大透视图；图6是根据本发明的一个实施例的图3的单个短行程张紧器单元的放大透视图， 该单个短行程张紧器单元连接到单个立管上且延伸通过上支承框架，并且落在连接到浮力罐的上表面上的下支承框架上；图7是根据本发明的一个实施例的、连接到单个立管上且落在支承框架的表面上的图3的单个短行程张紧器单元的放大透视图；图8是根据本发明的一个实施例的图3的单个短行程张紧器单元的缸体的实例的放大透视图，该缸体被显示为处于延伸的位置；图9是根据本发明的一个实施例的图8的单个短行程张紧器单元的缸体的实例的示意图；以及图10是根据本发明的一个实施例的在海底井装备和浮动船舶之间延伸的多个立管上保持选定的张力范围的方法的示意性方框流程图。
具体实施例方式现在将在下文参照附图来更完整地描述本发明，附图示出了本发明的实施例。但是本发明可以许多不同的形式体现，而不应当看作限于本文中阐述的所示出的实施例。相反，这些实施例提供来使得本公开将是完整和完全的，并且将把本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。相同标号在所有附图中指相同元件。如果使用的话，前置符号在备选实施例中指示类似元件。如图1-10中所示，本发明的各种实施例以新的且独特的方式来采用和/或实现上面描述的原理中的一个或多个，以便在海底井装备23和浮动船舶25 (诸如例如传统的 SPAR、TLP或半潜平台)之间延伸的多个立管21上保持选定的张力范围。图1示出了定位在海底床27的表面上的海底井装备23的环境视图，海底井装备 23连接到例如通过多个缆绳29来沿横向约束和独立地锚泊的浮动船舶25的船体结构上。 图1还示出了用于在海底井装备23和浮动船舶25之间延伸的立管21上保持选定的张力范围的立管管理系统30。立管管理系统30包括可操作地联接到在海底井装备23和浮动船舶25之间延伸的立管21上的单浮力罐平台31。单浮力罐平台31构造成至少部分地被浸没且定位成同时对立管21中的各个提供足够的张力，以例如补偿立管21和浮动船舶25 之间的由浮动船舶25的横向偏移导致的相对运动。如图2中进一步所示，单浮力罐平台31 包括多个浮力罐33，其可操作地联接到立管21上，使得形成单独的独立浮力室的浮力罐33 中的各个可操作地联接在一起而形成单浮力罐平台31。注意，本领域普通技术人员应当理解，具有单个浮力室的单浮力罐平台31的方案处于本发明的范围内。但是，这种设计将不是优选的，因为在被损害或戳破的情况下它将被认为不能续存那么长时间。再次参照图1，在船舶的一个典型的实施例中，例如船舶25支承上部甲板41。船舶25还包括可包括顺从性导向件46的中间甲板区段43和下部甲板区段45，顺从性导向件46定位成在船舶25和浮力罐平台31之间提供横向支承，并且使得船舶25和浮力罐平台31能够响应于波浪运动和/或船舶25和海底装备23之间的横向偏移的变化而彼此独立地上升和下降。返回参照图2，显示的是立管管理系统30的多个短行程张紧器单元51的放大透视图，该多个短行程张紧器单元51各自典型地具有间接地定位在单浮力罐平台31的上表面 55的顶部的三个或四个张紧缸体53 (还见图3)，各个单元51连接到典型地延伸通过立管导管22的立管21中的一个上。在示出的实例中，上支承框架57通过多个支承支腿59来连接到浮力罐平台31的上表面55上。而且在示出的实施例中，支承支腿59允许浮力罐平台31完全地被浸没，而张紧器单元51保持在水线以上。在此示出的实例中，如图4中可能最佳地显示的那样，各个张紧器缸体53的下部或底部部分61嵌在上支承框架57的一部分中。注意，缸体53的下部部分61的定位以实例的方式显示。但是其它定位方法处于本发明的范围内，包括但不限于将缸体53中的各个定位成使得底部部分61延伸通过上支承框架57的底面63，如例如图5中所示；落在下支承框架65上，如例如图6中所示；或者落在上支承框架57的上表面67上，如例如图7中所示。如图8中可能最佳地显示的那样，各个张紧缸体53具有上端和下端。上端可包括杆端帽71。如图3和8中可能最佳地显示的那样，杆端帽71且因而各个缸体53的上端可连接到桥接件73上，桥接件73连接到张紧器连接组件75上，以对张紧器连接组件75且因而对立管21提供必需的张力。张紧连接组件75可用来共同地将来自张紧缸体53中的各个的张紧力提供给居中定位的立管张紧接头77，立管张紧接头77连接到立管21的顶部部分上。在图3中所示的示例性构造中，张紧连接组件75包括连接到承载环83上的张紧器承载框架81，承载环83连接到张紧接头77上。注意，张紧器承载框架81的底部部分可包括用以允许容易地移除张紧缸体53而进行更换的多个孔口 85，以及用以增加承载框架81 的强度的框架板87。如图9中仅为了说明性目的而可能最佳地显示的那样，显示为呈主要包含液压流体而包含很少的气体体积的高刚度方案的形式的张紧缸体53包括包含外部缸体筒或主体 91的下部或底部部分或筒61，主体91容纳各自在至少一端上具有内孔和孔口且在其内包含有加压流体的内部缸体筒93。主体91形成在用户设定的选定压力处具有预先设定的体积的气体的蓄能器，以为操作环境提供一定范围的张紧。活塞95可滑动地承载在筒93的内孔中。各个缸体53的活塞95定位成独立于相应的张紧器单元51的缸体53中的各个其它缸体而起作用。具体而言，各个活塞95单独地定位成在立管21的顶端向下运动期间在活塞95沿加压流体的方向(向下)行进时增加蓄能器的压力以提供张紧阻力，以及在立管 21由于各种因素(包括例如，热增长、海底井口和表面树间隔距离的变化，以及立管21之间的压力差的变化)而向上运动时使用缸体53内的压力来向上行进以保持立管21上的张紧。如上面所提到的那样，这些功能同时执行，而单浮力罐平台31所执行的功能主要由于由船舶25的横向偏移所导致的相对的竖向运动而提供张紧。注意，虽然可使用长行程张紧器单元来代替短行程张紧器单元51，但是具有例如大约四英尺、六英尺和八英尺(这取决于船舶类型和/或构造和/或水深)的多种行程能力的短行程张紧单元51是优选的，因为它们可相应地具有大约六英尺、八英尺和十英尺的总长度，并且因而可允许在水平的船舶支承结构之间使用较低的顶板/空间且允许船舶25 和立管管理系统30两者有较轻的重量，以及允许有其它优点。长行程张紧器大体更重，并且在底板和顶板之间需要更多的空间。图10提供了根据本发明的一个实施例的在海底井装备23和浮动船舶25之间延伸的多个立管21上保持选定的张力范围的方法的高水平流程图。具体而言，根据这种方法的一个实施例，该方法可包括以下步骤将立管21联接到对应的多个张紧器单元51上，该多个张紧器单元51构造成响应于所支承的立管21的相对于单浮力罐平台31的运动而调节行程长度(方框201)。根据优选构造，张紧单元51中的各个可包括例如包括顶端部分或活塞95的三个或四个张紧缸体53，顶端部分或活塞95适于响应于该一个或多个额外的因素的变化(例如，诸如所支承的立管21的热增长、海底井口和表面树间隔距离的变化，以及立管21之间的被浮力罐平台31不均勻地补偿的压力差，这在下面描述)而延伸以及缩回，以使所支承的立管21上的张力保持在某个张力值范围内。张紧缸体53中的各个还包括限定筒61的底端部分，筒61构造成在缩回期间接收活塞95的绝大部分，并且构造成不动地、可操作地连接到单浮力罐平台31上，如下面所描述。根据一个或多个优选构造，张紧单元51是短行程张紧单元51，其具有大约四英尺、六英尺和八英尺的多种行程能力，这取决于船舶类型和/或构造和/或水深。再次参照图10，在多个立管21上保持选定的张力范围的方法可包括以下步骤将该多个张紧单元51联接到与船舶25脱开的单浮力罐平台31上，以便允许船舶有竖向和横向运动，这导致相对于浮力罐平台31的位置有竖向运动(方框203)。此步骤可包括以下步骤根据各种技术来将张紧单元51中的各个的筒61连接到支承框架57上，支承框架57 连接到单浮力罐平台31的顶部部分上。例如，根据一种构造，筒61定位成嵌在支承框架57 内，如例如图4中所示。根据另一种构造，筒61延伸到框架57的下面，如例如图5中所示。 根据另一种构造，筒61落在下支承框架65上，如例如图6中所示。根据又一种构造，筒61 落在支承框架57的上表面67上，如例如图7中所示。但是应当理解，其它构造处于本发明的范围内。另外，应当理解，支承框架57可与浮力罐平台31的上表面55分开或可落在上表面55上或与上表面55成整体。将该多个张紧单元51联接到单浮力罐平台31上的步骤还可包括使立管21 (例如，容纳在立管导管28内)延伸通过形成单浮力罐平台31的单独的浮力罐33之间的中间空间。再次参照图10，在多个立管21上保持选定的张力范围的方法可包括以下步骤保持对立管21中的各个施加的张力，其中，张力通过张紧器单元51和单浮力罐平台31两者的组合来施加，以便处理船舶的竖向偏移和额外的因素两者，这在上面描述(方框205)。也就是说，根据该方法的一个实施例，该步骤包括响应于船舶的横向偏移的变化所导致的张紧要求连同该一个或多个额外的因素的变化所导致的张紧要求而同时施加张紧，而单浮力罐平台31主要响应于船舶25的竖向偏移的变化而施加张紧，并且张紧单元51中的各个响应于影响相应的相关联的立管21的该一个或多个额外的因素的变化而单独地主要对其相应的立管21施加张紧。本发明的各种实施例具有若干个优点。例如，本发明的各种实施例允许操作员确保由于船舶25的竖向偏移的变化和额外的因素(其可同时不同地影响各个立管21，因而在立管21连接到单个浮力平台31上时以别的方式导致立管21之间的张紧要求有显著差异) 两者而同时对多个立管21保持适当的张力。有利地，本发明的实施例提供了一组多个缸体53来进一步支承主要由单个浮力罐平台31支承的多个立管21中的各个。有利地，本发明的实施例可利用定位在单浮力罐平台31的顶部的短行程张紧器单元51，与可在传统的 SPAR和半潜平台上所使用的相比，这提供了更低成本的张紧系统解决方案。有利地，根据这种构造或这些构造，连接到单浮力罐平台31上的单独的立管21之间的行程差异由各个单独的组的短行程张紧器单元51处理，而由于船体偏移引起的张力要求主要由“单罐” 31 处理。因此，对于压力的变化、热增长和单独地影响各个单独的立管21的各种操作状况，立管张力的差异可保持几乎恒定，或至少在紧凑的值范围内。备选地，它可制成刚性非常高的 (例如类似液压千斤顶)，使得它主要仅针对诸如例如总的立管长度、重量和预设张力的初始安装差异而进行调节。已经在上面且在整个说明书中描述了其它优点。在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型的优选实施例，并且虽然采用了特定用语，但是这些用语仅用于描述性方面而不用于限制的目的。已经具体地参照这些示出的实施例来相当详细地描述本发明。但是将显而易见的是，可在前述说明书中描述的本发明的精神和范围内作出各种修改和变化。
权利要求
1.一种用于在海底井装备(23)和锚泊的浮动船舶(25)之间延伸的多个立管(21)上保持选定的张力范围的立管管理系统(30)，所述立管管理系统(30)的特征在于单浮力罐平台(31)，其可操作地联接到在海底井装备(23)和锚泊的浮动船舶(25)之间延伸的多个立管(21)上，并且构造成至少部分地被浸没且定位成对所述多个立管(21) 中的各个提供张力来补偿所述多个立管(21)和所述浮动船舶(25)之间的相对的竖向偏移，所述相对的竖向偏移限定第一因素；以及多个张紧器单元(51)，其各自连接到所述多个立管(21)中的单独的一个的顶部部分上，以对所述多个立管(21)中的各个提供张力来补偿所述第一因素以外的一个或多个额外的因素，所述多个张紧器单元(51)中的各个包括多个缸体(53)，所述多个缸体(53)各自具有可操作地联接到用于所述多个立管(21)中的相应的一个的立管连接器(77，81，83)上的第一端部部分(71，73，95，61)，以及可操作地联接到所述单浮力罐平台(31)上的第二端部部分(61,71,73,95) ο
2.根据权利要求1所述的系统(30)，其特征在于，所述单浮力罐平台(31)和所述多个张紧器单元(51)构造成响应于所述相对的竖向偏移的变化连同所述一个或多个额外的因素的变化而同时提供张紧。
3.根据权利要求1或2所述的系统(30)，其特征在于，其中，单浮力罐平台(31)包括多个浮力罐(33)；其中，所述多个浮力罐(33)中的各个可操作地联接在一起而形成所述单浮力罐平台 (31)；以及其中，所述多个立管(21)各自延伸通过所述单浮力罐平台(31)的所述多个浮力罐 (33)之间的中间空间，所述多个立管(21)中的各个通过联接所述单浮力罐平台(31)来与所述浮动船舶(25)的运动脱开。
4.一种用于在海底井装备(23)和锚泊的浮动船舶(25)之间延伸的多个立管(21)上保持选定的张力范围的立管管理系统(30)，所述立管管理系统(30)的特征在于多个浮力罐(33)，其可操作地联接到在海底井装备(23)和锚泊的浮动船舶(25)之间延伸的多个立管(21)上，所述多个浮力罐(33)中的各个可操作地联接在一起而形成单浮力罐平台(31)，所述单浮力罐平台(31)构造成至少部分地被浸没且定位成对各个所述多个立管(21)提供张力来补偿所述多个立管(21)和所述浮动船舶(25)之间的相对的竖向偏移，所述相对的竖向偏移限定第一因素；以及多个张紧器单元(51)，其各自连接到所述多个立管(21)中的单独的一个的顶部部分上，以对所述多个立管(21)中的各个提供张力来补偿所述第一因素以外的一个或多个额外的因素，所述多个张紧器单元(51)中的各个包括多个缸体(53)，所述多个缸体(53)各自具有可操作地联接到用于所述多个立管(21)中的相应的一个的立管连接器(77，81，83)上的第一端部部分，以及可操作地联接到所述单浮力罐平台(31)上的第二端部部分，所述多个立管(21)各自延伸通过所述单浮力罐平台(31)的所述多个浮力罐(33)之间的中间空间，并且可操作地联接到相应的多个张紧器单元(51)上，所述多个立管(21)中的各个通过联接所述单浮力罐平台(31)来与所述浮动船舶(25)的运动脱开，所述单浮力罐平台(31)和所述多个张紧器单元(51)构造成响应于所述相对的竖向偏移的变化连同所述一个或多个额外的因素的变化而同时提供张紧。
5.根据权利要求4所述的系统(30)，其特征在于，其中，所述浮力罐平台(31)与所述船舶(25)脱开，以便允许船舶相对于所述浮力罐平台(31)的位置而运动；以及其中，所述额外的因素导致所述多个立管(21)中的一个有基本不同于所述多个立管 (21)中的一个或多个其它立管的张紧要求的立管张紧要求。
6.根据权利要求4-5中的任一项所述的系统(30)，其特征在于， 其中，所述多个张紧器单元(51)为多个短行程张紧器单元(51)；其中，所述多个缸体(53)中的各个具有不小于大约两英尺且不大于大约八英尺的行程长度；以及其中，所述船舶(25)包括在水中定位得深过大约2000英尺的沿竖向不受约束的浮动平台(31)。
7.根据权利要求4-6中的任一项所述的系统(30)，其特征在于，所述多个张紧器单元 (51)中的各个独立于所述多个张紧器单元(51)中的各个其它张紧器单元而起作用。
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的系统(30)，其特征在于， 其中，所述多个张紧器单元(51)为多个短行程张紧器单元(51)； 其中，所述多个缸体(53)中的各个具有大约八英尺的最大行程长度； 其中，所述多个浮力罐(33)中的各个为圆柱体形浮力罐(33)；以及其中，所述多个立管(21)中的各个至少部分地容纳在对应的多个立管导管(22)内，所述多个立管导管(22)中的各个基本沿竖向延伸通过所述单浮力罐平台(31)，各自交错于所述多个圆柱体形浮力罐(33)的不同的组之间。
9.一种在海底井装备(23)和锚泊的浮动船舶(25)之间延伸的多个立管(21)上保持选定的张力范围的方法，所述方法的特征在于以下步骤将多个立管(21)联接到对应的多个张紧器单元(51)上，所述多个张紧器单元(51)构造成响应于相应的立管(21)的相对于单浮力罐平台(31)的运动而调节行程长度；将所述多个张紧器单元(51)联接到所述单浮力罐平台(31)上，所述单浮力罐平台 (31)适于将所述多个立管(21)上的张力保持在某个张力值范围内，所述单浮力罐平台 (31)与所述船舶(25)脱开，以便允许船舶相对于所述单浮力罐平台(31)的位置而运动； 以及保持对所述多个立管(21)中的各个施加的张力，张力通过所述多个张紧器单元(51) 和所述单浮力罐平台(31)两者的组合来施加，以因此解决所述多个立管(21)和所述船舶 (25)之间的相对的竖向偏移和额外的因素两者。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中，所述单浮力罐平台(31)与所述船舶(25)脱开，以便允许船舶相对于所述浮力罐平台(31)的位置有竖向运动；其中，保持对所述多个立管(21)中的各个施加的张力的步骤包括以下步骤响应于所述相对的竖向偏移的变化连同所述一个或多个额外的因素的变化而同时施加张紧；其中，所述额外的因素包括立管初始长度、立管初始重量、立管初始预张力、立管热增长、海底井口和表面树间隔距离以及立管(21)之间的压力差的变化；其中，多个浮力罐(33)中的各个可操作地联接在一起而形成所述单浮力罐平台(31)；以及其中，所述多个立管(21)各自延伸通过所述单浮力罐平台(31)的所述多个浮力罐 (33)之间的中间空间，所述多个立管(21)中的各个通过联接所述单浮力罐平台(31)来与所述浮动船舶(25)的运动脱开。
全文摘要
本发明涉及用于增强的平台设计的补充张紧的系统和相关方法。提供了用以在海底井装备和浮动船舶之间延伸的多个立管上保持选定的张力范围的立管管理系统、设备和方法。一种立管管理系统可包括单浮力罐平台，其可操作地联接到在海底井装备和锚泊的浮动船舶之间延伸的多个立管上；以及多个张紧器单元，其各自连接到立管中的单独的一个的顶部部分上，以对立管中的各个提供张力。单浮力罐平台可对立管中的各个提供足够的张力来补偿立管和船舶之间的由于在容限内大体相等地影响立管中的各个的船舶运动而引起的相对的竖向偏移，而张紧器单元可同时提供张力来补偿可不同地影响各个立管的一个或多个额外的因素。
文档编号B63B35/44GK102452461SQ20111034850
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者F·B·艾利斯, J·帕利尼, S·王 申请人:韦特柯格雷公司