一种水下自张紧式生产输送立管系统及其安装方法与流程

文档序号:12383577阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:包括生产立管组件、控制立管组件、组合浮筒(15)和系泊装置(14);

所述的生产立管组件包括柔性生产立管(31)与刚性生产立管(41),所述的控制立管组件包括刚性保护管(40)和柔性控制管缆(30),所述的组合浮筒(15)包括内层浮筒(6)和外层浮筒(1);所述的外层浮筒(1)内设置多个内层浮筒(6);

所述的外层浮筒(1)主体为圆柱体结构,外层浮筒(1)外壁下部边缘连接四个悬臂浮筒,四个悬臂浮筒沿周向均布,呈辐射状,悬臂浮筒末端采用桁架悬臂(2),桁架悬臂(2)的外端连接系泊缆绳,外层浮筒(1)由四根系泊缆绳系泊在海床(21)的桩基上;外层浮筒(1)内竖直设置多个圆柱形通道(3),用于安装多个内层浮筒(6);圆柱形通道(3)内壁沿圆周均布四条竖直滑道(4),滑道(4)贯穿整个圆柱形通道(3)内壁;在相邻两滑道(4)之间的内壁中央,离外层浮筒(1)底端1/3高度处设置限位体A(5);

所述的内层浮筒(6)主体为圆柱体结构,其外径小于圆柱形通道(3)的直径,内层浮筒(6)外壁沿圆周均布四个竖直凸出体(7),凸出体(7)宽度B1小于圆柱形通道(3)内的滑道(4)的宽度B,凸出体(7)与内层浮筒(6)等高;所述的凸出体(7)位于圆柱形通道(3)内的滑道(4)中;在相邻两凸出体(7)之间的外壁中央,离内层浮筒(6)底端1/2高度处设置有限位体B(8),限位体B(8)与位于圆柱形通道(3)内的限位体A(5)相配合,限制内层浮筒(6)与外层浮筒(1)的相对竖直运动;

所述的刚性生产立管(41)的顶端穿过内层浮筒(6)的立管通道(9),并与内层浮筒(6)顶部连接;所述的刚性生产立管(41)的底端连接应力接头(42),应力接头(42)的底端连接海底井口球形阀(45);所述的井口球形阀(45)与海底井口头(43)连接,并集成控制模块A(46);所述的井口球形阀(45)在工作状态下,与刚性生产立管(41)联通;在紧急情况下旋转90度,关闭刚性生产立管(41)与海底井口头(43)的连接通道;所述的柔性生产立管(31)的底端与刚性生产立管(41)顶端连接,所述的柔性生产立管(31)的顶端与干式采油树(22)连接;所述的干式采油树(22)位于干式采油平台(25)的甲板上;

所述的刚性保护管(40)的顶端穿过内层浮筒(6)的立管通道(9),并与内层浮筒(6)顶部连接;所述的柔性控制管缆(30)由上段管缆和下段管缆组成,所述的刚性保护管(40)为下段管缆提供安装与保护通道;所述的刚性保护管(40)顶端设置管缆接头,上段管缆和下段管缆通过管缆接头连接;所述的刚性保护管(40)底端与应力接头(42)连接,应力接头(42)的底端与控制模块B(47)连接,控制模块B(47)的底端固定在刚性保护管基座(44)上;所述的柔性控制管缆(30)用于控制井下化学试剂注入,进行井下压力和温度信息采集,控制井下安全阀的闭合以及控制井口球形阀(45)的闭合;所述的柔性控制管缆(30)的顶端与控制中心(23)连接、其底端穿过刚性保护管(40)与控制模块B(47)连接;所述的控制中心(23)位于干式采油平台(25)的甲板上;

所述的外层浮筒(1)与系泊装置(14)连接;

所述的控制模块A(46)与控制模块B(47)之间通过飞线(48)连接,所述的飞线(48)为信号线缆。

2.根据权利要求1所述的一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:所述的控制立管组件一组对应生产立管组件二至四组。

3.根据权利要求1所述的一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:所述的组合浮筒(15)浮筒浸没于海面(20)下30~200m深度处。

4.根据权利要求1所述的一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:所述的凸出体(7)正面设置有两个滚筒装置,分别位于凸出体(7)正面长边的两个三等分高度处,所述的滚筒装置由滚筒(10)、转轴(11)和支座(12)组成,转轴(11)轴线垂直于凸出体(7)侧面,支座(12)长度与凸出体(7)正面的宽度B1相等,滚筒(10)通过转轴(11)安装在支座(12)上;滚筒(10)与滑道(4)底面滚动接触。

5.根据权利要求1所述的一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:所述的悬臂浮筒为矩形截面悬臂浮筒。

6.根据权利要求1所述的一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:所述的滑道(4)的横截面为矩形截面;所述的凸出体(7)的横截面为矩形截面。

7.根据权利要求1所述的一种水下自张紧式生产输送立管系统,其特征在于:所述的限位体A(5)为矩形体,每个圆柱形通道(3)内均有4个,沿圆柱形通道(3)内壁周向均布,并处在圆柱形通道(3)内壁同一高度处;所述的限位体B(8)为矩形体,每个内层浮筒(6)上均有4个,沿内层浮筒(6)外壁周向均布,并处在内层浮筒(6)外壁同一高度处;当内层浮筒(6)和外层浮筒(1)的中心等高时,限位体B(8)与限位体A(5)之间留有1至2米的间距。

8.一种水下自张紧式生产输送立管系统的安装方法,其特征在于:包括以下步骤:

A、预备工作:

A1、将外层浮筒(1)吊装置于半潜船主甲板上,再将内层浮筒(6)吊至圆柱形通道(3)的正上方,调整内层浮筒(6)的位置和角度,直至内层浮筒(6)的四个凸出体(7)分别对准圆柱形通道(3)上的四条滑道(4),将内层浮筒(6)下放至圆柱形通道(3)之中;

A2、重复A1步骤操作,依次完成所有内层浮筒(6)的就位;内层浮筒(6)与外层浮筒(1)在岸上组合完成,构成组合浮筒(15);

B、组合浮筒(15)的就位与下沉:

B1、利用半潜船将组合浮筒(15)拖曳至安装地点,各工作船就位;在外层浮筒(1)上连接常规安装作业方法用的缆绳和锚链等,半潜船加压载水下沉并开离,组合浮筒(15)浮在海面(20)上;

B2、同时向各个内层浮筒(6)压载舱内注水,内层浮筒(6)在重力作用下缓慢下沉,直至内层浮筒(6)上的四个限位体B(8)分别与外层浮筒(1)上的四个限位体A(5)接触;继续向各个内层浮筒(6)压载舱注水至设计量,该设计量的压载水使得内层浮筒(6)完全没入水中时其重力G1仍大于浮力F1,在此过程中外层浮筒(1)在各个内层浮筒(6)的拖曳下随内层浮筒(6)一起缓慢下沉至停止,组合浮筒(15)浮在海面(20)上;

B3、向外层浮筒(1)压载舱内注水至设计量,该设计量的压载水使得外层浮筒(1)完全没入水中时其浮力F2大于重力G2,在此过程中外层浮筒(1)在各个内层浮筒(6)的拖曳下随内层浮筒(6)一起缓慢下沉直至外层浮筒(1)完全没入水中;

B4、当组合浮筒(15)完全没入水中时,在竖直方向上的受力状态为:外层浮筒(1)的浮力F2大于其重力G2,内层浮筒(6)的重力G1大于其浮力F1,且所有内层浮筒(6)的净浮力之和N(G1-F1)大于外层浮筒(1)的净浮力F2-G2,其中N为内层浮筒(6)个数,即N(G1-F1)>(F2-G2);在这种受力情况下,内层浮筒(6)能够拖曳外层浮筒(1)稳定下沉,在这种受力情况下,内层浮筒(6)能够拖曳外层浮筒(1)稳定下沉,且在下沉过程中限位体B(8)与限位体A(5)紧密接触,外层浮筒(1)与内层浮筒(6)不会有相对运动;

C、组合浮筒(15)的水下安装:

组合浮筒(15)下沉至目标深度后,外层浮筒(1)的桁架悬臂(2)与相应的系泊装置(14)连接,定位于海床(21);外层浮筒(1)充入压缩气体,外层浮筒(1)上浮,张紧系泊缆绳;在此过程中,限位体A(5)与限位体B(8)相互作用,内层浮筒(6)在外层浮筒(1)限位体A(5)的作用下共同上浮;

D、刚性生产立管(41)与刚性保护管(40)的水下安装

D1、逐个安装刚性生产立管(41):通过干式采油平台(25)吊装刚性生产立管(41),使刚性生产立管(41)的底端通过相应内层浮筒(6)的立管通道(9)和井口球形阀(45)与海底井口头(43)连接、刚性生产立管(41)顶端与内层浮筒(6)的顶部连接;

D2、先将柔性控制管缆(30)的下段管缆通过管缆接头安装在刚性保护管(40)内,再通过干式采油平台(25)吊装刚性保护管(40),使刚性保护管(40)的底端通过相应内层浮筒(6)的立管通道(9)和控制模块B(47)与刚性保护管基座(44)连接、刚性保护管(40)的顶端与内层浮筒(6)的顶部连接;

D3、向内层浮筒(6)内注入氮气,使内层浮筒(6)沿滑道(4)上浮,同时张紧刚性生产立管(41)和刚性保护管(40),内层浮筒(6)浮至设计位置,即内层浮筒(6)与外层浮筒(1)的中心等高,限位体B(8)与限位体A(5)之间留有1至2米的间距;

E、柔性生产立管(31)与柔性控制管缆(30)的水下安装

E1、通过干式采油平台(25)吊装柔性生产立管(31),使柔性生产立管(31)底端与刚性生产立管(41)顶端连接、柔性生产立管(31)顶端与位于干式采油平台(25)甲板上的干式采油树(22)连接;

E2、通过干式采油平台(25)吊装柔性控制管缆(30),使柔性控制管缆(30)的上段管缆底端与刚性保护管(40)顶端的管缆接头连接、上段管缆顶端与位于干式采油平台(25)甲板的控制中心(23)连接;

至此,一种水下自张紧式生产输送立管系统安装完毕。

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