浮力补偿元件和方法

浮力补偿元件和方法
【专利摘要】公开了一种用于连接至柔性管(520)的浮力补偿元件(500)以及一种生产浮力补偿元件的方法。该浮力补偿元件(500)包括第一本体部(502)和另一本体部(504)，其中，第一本体部和另一本体部构造成能够彼此连接并且在使用中包围一部分柔性管(520)。
【专利说明】淳力补偿元件和方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种浮力补偿元件以及一种设置该浮力补偿元件的方法。特别地，但 非排他性地，本发明涉及一种用于例如在海底应用中连接至柔性管以向柔性管提供浮力来 减小拉力并向该柔性管提供弯曲支承的浮力补偿元件。

【背景技术】
[0002] 传统的柔性管用于将诸如油和/或气体和/或水之类的产品流体从一个位置传输 至另一位置。柔性管在将海底位置（其可以为深水下，也就是说1000米或更深）连接至海 平面位置方面特别有用。该管可以具有典型地直到大约0.6米的内径。柔性管大致以柔性 管体与一个或更多个端部配件的组件的形式形成。管体通常以形成承压导管的分层材料的 组合的形式形成。该管结构允许不引起损害管在其寿命期间的功能的弯曲应力的较大偏 斜。管体通常大体上包括金属层和聚合物层。
[0003] 在许多已知的柔性管设计中，管体包括一个或更多个拉伸防护层。该层上的主要 载荷为拉伸。在诸如深水或超深水环境（深水被认为是小于3, 300英尺（1，005. 84米），并 且超深水被认为是大于3, 300英尺）之类的高压应用中，拉伸防护层经受了来自内压端部 帽载荷与柔性管的自支承重量的组合的较大的拉力载荷。由于长时期经受这种情况，这会 导致柔性管中的故障。
[0004] 过去已经尝试在某种程度上减缓以上提到的问题的一种技术是沿着提升器的长 度在预定位置处添加浮力辅助件。浮力辅助件提供了向上的提升以抵消提升器的重量，从 而在沿着其长度的各个点处有效地承受提升器的重量中的一部分重量。浮力辅助件的采用 相比诸如水中弓形结构之类的某些其他构型涉及相对较低的安装成本，并且还允许相对较 快的安装时间。
[0005] 利用浮力辅助件来支承提升器的已知提升器构型的示例为例如在W02007/125276 中公开并在图1中示出的阶梯式提升器构型100,在该提升器构型100中，浮力辅助件101 设置在沿着柔性管103的离散位置处。该提升器适于将诸如油和/或气体和/或水之类的 产品流体从海底位置传输至诸如平台或浮标或船之类的浮动设施105。利用浮力辅助件的 已知提升器构型的另一示例为图2中示出的懒波（lazy wave)构型200,在该懒波构型200 中，浮力辅助件201设置在沿着柔性管203的点处以在提升器中提供'拱弯曲'。懒波构型 对于浅水应用通常是优选的。
[0006] W02007/125276公开了一种包括位于沿着提升器组件的一个或更多个点处的刚性 浮力支承件的柔性管。该刚性浮力支承件提供了将浮力辅助件附至柔性管的刚性表面，从 而由于附接浮力辅助件时所施加的压缩载荷而避免了柔性管的压碎。
[0007] 其他提升器构型可能需要向柔性管添加压载重量以减小管在一个或更多个位置 处的浮力，从而适于特殊海洋环境或产品流体提取建立。
[0008] 如本文中所使用的，使用术语"浮力补偿元件"来包括用于增大浮力的浮力辅助件 以及用于减小浮力的压载配重两者。
[0009] 有用的是提供一种允许在柔性管组件的安装之前的尽可能易于处理并尽可能方 便的装备和步骤的柔性管组件。
[0010] 还将有用的是提供一种在没有在管上施加压缩载荷的情况下允许额外的浮力补 偿元件的简单连接的柔性管组件。
[0011] 另外，已知柔性管在使用中例如由于会引起提升器构型中的曲率变化的船只运动 或潮汐影响而受到动态载荷。安装柔性管时还会发生过度弯曲。总体上有利的是防止过度 弯曲并将这种改变控制在预定限度内。已知的解决方案是在可能发生过度弯曲的位置处给 柔性管添加一个或更多个弯曲加强件。弯曲加强件可以例如与端部配件相邻地添加以逐渐 增大柔性管的容许柔性。
[0012] 存在关于包括弯曲加强件的柔性管组件的组装和传输的某些缺点。弯曲加强件在 制造厂总体上螺纹连接在柔性管上，该管缠绕在用于传输至安装位置的卷筒上，并且随后 在使用位置处从该卷筒放出。弯曲加强件自身相当刚性并且相比柔性管具有相当不便的形 状，并且因此难以容置在卷筒上。这通常通过使用特定的包装材料来处理，并且很费力。此 夕卜，弯曲加强件必须位于卷筒上的特定位置处以不会使卷筒失去平衡倾斜。
[0013] 本发明的实施方式的目的在于提供一种浮力补偿元件以及一种相比已知的浮力 补偿元件和方法改善了安装柔性管组件之前的使用的便利性和处理的便利性的方法。
[0014] 本发明的实施方式的目的在于提供一种能够对柔性管进行改进的浮力补偿元件。
[0015] 本发明的实施方式的目的在于提供一种浮力补偿元件以及一种就安装而言容易 且具成本效率的方法。
[0016] 本发明的实施方式的目的在于提供能够附接至柔性管的中间面连接部的一个或 更多个浮力补偿元件。
[0017] 本发明的实施方式的目的在于提供一种易于组装并保护柔性管免受过度弯曲的 组件。


【发明内容】

[0018] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于连接至柔性管以增大或减小一部分柔性 管的浮力的浮力补偿元件，该浮力补偿元件包括：
[0019] 第一本体部；以及
[0020] 另一本体部，
[0021] 其中，第一本体部和另一本体部构造成能够彼此连接并且在使用中包围一部分柔 性管。
[0022] 根据本发明的第二方面，提供了一种设置用于连接至一部分柔性管以增大或减小 该部分柔性管的浮力的浮力补偿元件的方法，该方法包括：
[0023] 设置第一本体部；以及
[0024] 设置另一本体部，
[0025] 其中，第一本体部和另一本体部构造成能够彼此连接并且在使用中包围一部分柔 性管。
[0026] 本发明的某些实施方式提供了如下优势：浮力补偿元件可以在放出至其使用位置 紧之前附接至柔性管，从而允许浮力补偿元件与柔性管单独地进行存储和传输。
[0027] 本发明的某些实施方式提供了如下优势：一个或更多个浮力补偿元件能够串联地 连接在一起，同时仅在单个刚性点--即，中间面连接部--处附接至柔性管。
[0028] 本发明的某些实施方式提供了如下优势：提供了一种被保护以免过度弯曲的柔性 管组件。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 下文中将参照附图对本发明的实施方式进行进一步描述，在附图中：
[0030] 图1示出了已知的提升器构型；
[0031] 图2示出了另一已知的提升器构型；
[0032] 图3示出了柔性管体；
[0033] 图4示出了提升器构型；
[0034] 图5示出了提升器构型；
[0035] 图5示出了浮力补偿元件；
[0036] 图6示出了浮力补偿元件的本体部；
[0037] 图7示出了浮力补偿元件的两个本体部；
[0038] 图8示出了浮力补偿元件；
[0039] 图9示出了连接至中间面连接部的浮力补偿元件；
[0040] 图10示出了连接至柔性管体的浮力补偿元件；
[0041] 图11示出了浮力补偿元件的横截面；
[0042] 图12示出了将浮力补偿元件附接至柔性管的方法；
[0043] 图13示出了浮力补偿元件的本体部；
[0044] 图14示出了浮力补偿元件；
[0045] 图15示出了浮力补偿元件；
[0046] 图16示出了浮力补偿元件在柔性管上的组装；
[0047] 图17示出了浮力补偿元件的本体部；
[0048] 图18示出了浮力补偿元件；
[0049] 图19示出了浮力补偿元件的本体部；以及 [0050] 图20示出了浮力补偿元件。
[0051] 在附图中，相同的附图标记指示相同的部件。

【具体实施方式】
[0052] 本说明将自始至终参照柔性管。应当理解，柔性管为管体的一部分与一个或更多 个端部配件的组件，管体的相应端部在所述一个或更多个端部配件中的每个端部配件中终 止。图3示出了如何根据本发明的实施方式通过形成承压导管的分层材料的组合来形成管 体300。尽管图3中示出了许多特定的层，但是要理解，本发明能够广泛应用于包括由各种 可能的材料制造的两层或更多层的同轴管体结构。还应当指出的是，层厚度仅为说明性的 目的而示出。
[0053] 如图3中所示，管体包括可选的最内骨架层301。骨架提供了可以用作最内层的 互锁构造以防止由于管降压、外部压力以及拉伸防护压力和机械压碎载荷而引起的内压力 护套302的完全或部分压扁。应当理解到，本发明的某些实施方式能够应用于'滑膛'操作 (即，没有骨架）以及这种'粗膛'应用（有骨架）。
[0054] 内压力护套302用作流体保持层，并且包括确保内部流体整体性的聚合物层。应 当理解到，该层自身可以包括许多子层。应当理解到，当使用可选的骨架层时，内压力护套 通常被本领域的技术人员称作屏障层。在没有这种骨架的操作（所谓的滑膛操作）中，内 压力护套可以被称作衬里。
[0055] 可选的压力防护层303为具有接近90°的躺角的结构层，这增大了柔性管对内、 外压力和机械压碎载荷的抵抗。该层还在结构上支承内压力护套，并且通常由互锁构造构 成。
[0056] 柔性管体还包括可选的第一拉伸防护层305和可选的第二拉伸防护层306。每个 拉伸防护层均为具有通常介于10°与55°之间的躺角的结构层。每层均用来承受拉伸载 荷和内部压力。拉伸防护层通常成对地反向缠绕。
[0057] 所示出的柔性管体还包括有助于容纳内层并在某种程度上防止相邻层之间的磨 损的可选的带层304。
[0058] 柔性管体通常还包括可选的绝缘层307和外护套308,该外护套308包括用来保护 管免受海水和其他外部环境的渗透、腐蚀、磨损以及机械损害的聚合物层。
[0059] 每个柔性管均可以包括管体300的有时也称作段部或部段的至少一部分以及位 于柔性管的至少一个端部处的端部配件。端部配件提供了形成柔性管体与连接件之间的过 渡的机械装置。例如如图3中示出的不同的管层以在柔性管与连接件之间传递载荷的方式 在端部配件中终止。
[0060] 替代性地，例如在W02009/150443中所描述的，柔性管体的段部可以通过其他类 型的中间面连接部接合至管体的另一段部。中间面连接部被认为是柔性管体段部之间的在 使用中位于船或平台与海床之间的任意连接部。
[0061] 图4示出了适于将诸如油和/或气体和/或水之类的产品流体从海底位置401传 输至浮动设施402的提升器组件400。例如，在图4中，海底位置401包括海底流动线路。 柔性流动线路405包括整体或部分地静置在海床404上或埋藏在海床下面并用于静态应用 的柔性管。浮动设施可以通过平台和/或浮标或者如图4中所示的船来提供。提升器组件 400设置为柔性提升器，也就是说，设置为将船连接至海床设备的柔性管403。如以上所讨 论的，柔性管可以为与端部配件连接的数段柔性管。
[0062] 应当理解到，如本领域的技术人员已知的，存在不同类型的提升器。本发明的实施 方式可以与诸如自由悬浮（自由的、悬链的提升器）、在一定程度上被限制的提升器（浮标、 链条）、总体上限制或封闭在管道（I或J管道）中的提升器之类的任何类型的提升器一起 使用。
[0063] 图4还示出如何能够使用柔性管的一部分作为流动线路405或牵索406。
[0064] 图5至图11中示出了本发明的实施方式。浮力补偿元件（浮力辅助件）500包括 第一本体部502和另一本体部504。本体部能够彼此连接以形成浮力补偿元件。在示出的 示例中，浮力补偿元件分成两个大致相同的部分。
[0065] 在图6中示出了一个本体部。本体部502为大致半圆筒形，该大致半圆筒形具有 第一大致半圆形端部表面506、与第一端部表面相对的第二大致半圆形端部表面508、在第 一端部表面与第二端部表面之间延伸的大致平坦面510、以及在第一端部表面与第二端部 表面之间延伸的弯曲表面512。在该示例中，本体部的外部面还包括作为过渡表面的其他弯 曲部514。
[0066] 大致平坦面510被在第一端部表面506与第二端部表面508之间延伸的切去部 516中断。该切去部516自身为半圆筒形的。
[0067] 第一本体部502和另一本体部504构造成能够彼此连接。如图5中所指示的，本 体部可以通过螺栓（未示出）接合以将所述部分彼此紧固。螺栓插入到适当定尺寸的中空 腔室518中并且被上紧。替代性地，应当理解到，例如可以使用诸如围绕被接合部分的绳或 缠绕件之类的许多其他形式的构型或者粘合剂或焊接的形式来连接本体部。
[0068] 切去部516或每个本体部构造（定尺寸并定形）成使得当本体部被连接时本体部 将包封柔性管520。由于切去部为半圆筒形的，因此其将形成圆筒形通道以容纳柔性管。 [0069] 如图7至图9中所示，浮力补偿元件500还可以包括用于将浮力补偿元件连接至 其他部件的一个或更多个连接件或凸缘。连接件522被示出在图7和图8的浮力补偿元件 中。图7示出了用于形成浮力补偿元件500的两个本体部502、504,并且图8示出了处于其 连接状态的本体部502、504。连接件可以为任意适当的构型，例如为以适当的方式从第一端 部表面506和/或第二端部表面508突出的凸缘的形状，以将该凸缘连接至另一部件，该另 一部件可以为另一浮力补偿元件或柔性管的一部分。
[0070] 图9示出了两个浮力补偿元件的将柔性管包封在中间面连接部的区域中的切去 部。连接件522设置成与柔性管520的中间面连接部524连接。此处，中间面连接部524为 以背靠背构型接合的一对端部配件。连接件522紧固地夹持到中间面连接部524上以在所 述两个部件之间形成牢固的接合。由于浮力补偿元件夹持到为刚性结构的中间面连接部， 因此没有过大的压碎载荷施加至柔性管体。如所示出的，连接件522还能够连接至另一浮 力补偿元件的另一连接件526。
[0071] 图10示出了两个浮力补偿元件的将柔性管包封在柔性管体的区域中的切去部 (没有中间面连接件）。连接件522设置成与另一浮力补偿元件的另一连接件526连接。
[0072] 设想与中间面连接部连接的连接件的类型和与柔性管体连接的连接件的类型可 以为能够连接至这些部件中的任一部件或两个部件的相同的构型。在连接件与中间面连 接部或另一连接件之间形成连接部的装置可以为任意类型的机械配件（螺钉型、凸/凹型 等）、螺栓连接布置或其他这种装置。由浮力补偿元件与柔性管之间的惯性产生的任何力将 通过连接件和中间面连接部传递。
[0073] 图11示出了浮力补偿元件500的横截面。在本示例中，浮力补偿元件500包括保 护壳528以覆盖本体部的外表面。该壳可以由钢或诸如复合材料之类的将给予浮力补偿元 件对海水的相当大的防护的任何其他材料形成。在这种情况下大多数本体部为复合泡沫材 料530。本示例的额外部件为沿着半圆筒形切去部516设置的径向内层532。该层由钢制 成并且足以在复合泡沫材料体与柔性管之间形成耐摩擦界面。层532可以形成得足够刚性 以防止柔性管的被浮力补偿元件包封的部分在使用中弯曲。
[0074] 诸如上述浮力补偿元件之类的浮力补偿元件可以设置用于连接至柔性管。设置浮 力补偿元件的方法包括设置第一本体部以及设置另一本体部，其中，第一本体部和另一本 体部构造成能够彼此连接并且在使用中包围柔性管的一部分。该方法可以包括制造浮力补 偿元件或设置用于组装的部件。
[0075] 鉴于以上讨论的不同类型的连接件，应当理解到，可以将许多浮力补偿元件以直 列式构型的方式附接至柔性管。图12中示出了该方法的示例。在该示例中，浮力补偿元件 在经由月池536降到水534中紧之前离岸附接至柔性管520。在第一步骤S1中，第一本体 部502和另一本体部504 -起连接至彼此以形成第一浮力补偿元件50(^，并一起连接至中 间面连接部524的最下部段。本体部彼此的连接以及与中间面连接部的连接可以以任何顺 序实现。在第二步骤S2中，另一浮力补偿元件500 2连接至中间面连接部524的最上部段并 且/或者连接至第一浮力补偿元件50(^。再次，另一浮力补偿元件500 2的本体部彼此的连 接以及本体部至组件的连接可以以任何顺序实现。在随后的步骤Sn中，另一浮力补偿元件 500^经由相应的连接件连接至另一浮力补偿元件500 2，并且另一浮力补偿元件500^经由 相应的连接件连接至另一浮力补偿元件500n等等。
[0076] 通过这种方法，第一浮力补偿元件50(^经由中间面连接部524紧固至柔性管，并 且其他浮力补偿元件依次紧固至第一浮力补偿元件或中间面连接部。以此，来自稍后添加 的浮力补偿元件的任何力均通过较早添加的浮力补偿元件传递至中间面连接部。这有助于 通过浮力补偿元件防止柔性管上的过大的压缩载荷。另外，由于第一添加的浮力补偿元件 附接至中间面连接部，因此其不会从柔性管向下滑至不期望的位置，并且由于其他浮力补 偿元件依次添加在第一浮力补偿元件的上方，因此第一浮力补偿元件用作导向止动件以防 止其他浮力补偿元件从柔性管滑下。
[0077] 此外，当使用包括刚性层532的浮力补偿元件时，每个刚性层的组合将形成位于 管的外部并沿着浮力补偿元件的长度封闭管的刚性管道。这可以有效地用作单个导向管道 或I管道。
[0078] 在替代性方法中，可以将一系列浮力补偿元件添加至垂在船与中层水域平台之间 的柔性管，例如，使得最后的浮力补偿元件连接至中间面连接部。随后，可以将柔性管从船 释放，使得管以基本上倒置的方式从中层水域平台垂下。
[0079] 在上述设备的另一改型中，浮力补偿元件600可以如图13和图14中所示设置。如 图中所示，浮力补偿元件600在许多方面与浮力补偿元件500类似，并且类似地由两个可连 接的本体部602、604形成，所述两个可连接的本体部602、604中的每个本体部均具有在与 另一本体部连接时形成通道的切去部616。该通道延伸穿过浮力补偿元件600以容纳柔性 管。然而，在该示例中，每个本体部的切去部616均形成为包括在直径方面朝向本体部的一 端以承口式轮廓逐渐增大的部段616a。沿着部段616a，通过将本体部与逐渐扩口的开口连 接在一起而形成的通道以及浮力补偿元件600不会抵接柔性管620。即，部段616a的横截 面包括可以具有与本体部的端部接近的变化的（增大的或减小的）或恒定的曲率半径的弯 曲表面。在图13和图14中，部段616a近似地延伸了浮力补偿元件的长度的五分之一，但 具体尺寸可以由本领域的技术人员根据应用的详情来确定。
[0080] 在又一示例中，浮力补偿元件700可以如图15中所示设置。浮力补偿元件700在 许多方面与浮力补偿元件600类似，但是其由具有延伸穿过本体部以容纳柔性管的通道的 单个本体部702形成。该通道形成为包括在直径方面朝向本体部的一端以承口式轮廓逐渐 增大的部段716a。沿着部段716a，浮力补偿元件700将不会抵接柔性管720。
[0081] 具有承口式轮廓的浮力补偿元件的部段616a、716a在通道与管之间给予柔性管 的被浮力补偿元件封闭的部分增大量的空间，从而给予管增大的朝向通道的该端部挠曲和 弯曲的能力。在这方面，浮力补偿元件的部段用作弯曲限制元件，从而允许柔性管的柔性从 其被约束在浮力模块的下方的位置至其向周围环境（例如海水）完全敞开的位置的逐渐改 变。该特征因此免除了对在柔性管的该区域中使用额外的弯曲加强件的需求。
[0082] 本领域的技术人员应当理解到，定形的承口式轮廓为实现对柔性管的由浮力补偿 元件围绕的部分的约束的逐渐改变的一种方式。然而，该改变也可以通过其他方式来实现， 例如通过诸如具有增大的孔隙尺寸的泡沫之类的具有变化的压缩性的材料形成浮力补偿 元件，使得压缩性朝向通道的端部增大。这还将允许柔性管的一部分在其到达通道的端部 时增大了挠曲的能力。
[0083] 在该设备的另一改型中，可以将许多不同的浮力补偿元件以直列式构型的方式附 接至柔性管820。图16中以横截面示出了这种布置的示例。在该示例中，浮力补偿元件在 经由月池（未示出）降到水中紧之前离岸附接至柔性管820。首先，第一本体部802和另一 本体部（未示出）一起连接至彼此以形成第一浮力补偿元件80(^，并且一起连接至中间面 连接部824的最下部段。本体部彼此的连接以及与中间面连接部的连接可以以任意顺序实 现。对于该第一浮力补偿元件而言，采用了图13和图14中示出的类型的浮力补偿元件，其 中，扩口通道的部段816a设置在通道的远离中间面连接部824的端部处。随后，第二浮力 补偿元件800 2连接至中间面连接部824的最上部段以及/或者连接至第一浮力补偿元件 80(^。然而，该浮力补偿元件800 2例如为图7、图8或图11中示出的不具有通道的任何扩 口部段的类型。再次，第二浮力补偿元件8002的本体部彼此的连接以及本体部至组件的连 接可以以任意顺序来实现。随后，图7、图8或图11中示出的类型的第三浮力补偿元件800 3 例如经由相应的连接件822连接至第二浮力补偿元件8002。随后，图13和图14中示出的 类型的第四浮力补偿元件800 4例如经由相应的连接件822连接至第三浮力补偿元件8003。
[0084] 类似于关于图12所描述的布置，第一浮力补偿元件SOOi经由中间面连接部824 紧固至柔性管，并且其他浮力补偿元件依次紧固至第一浮力补偿元件或中间面连接部。以 此，来自稍后添加的浮力补偿元件的任何力均通过较早添加的浮力补偿元件传递至中间面 连接部。这有助于通过浮力补偿元件防止柔性管上的过大的压缩载荷。另外，由于第一添 加的浮力补偿元件附接至中间面连接部，因此其不会从柔性管向下滑至不期望的位置，并 且由于其他浮力补偿元件依次增添在第一浮力补偿元件的上方，因此第一浮力补偿元件用 作导向止动件以防止其他浮力补偿元件从柔性管滑下。
[0085] 此外，当使用包括刚性层的浮力补偿元件时，每个刚性层的组合将形成位于管的 外部并沿着浮力补偿元件的长度封闭管的刚性管道。这可以有效地用作单个导向管道或I 管道。
[0086] 可以在所形成的组件内使用扶正器以保持浮力补偿元件相对于管的相对位置。扶 正器为本领域所已知的并且可以沿着管以预定间距定位。
[0087] 此外，在组件的最上部段和最下部段处具有扩口通道的浮力补偿元件的使用使柔 性管的封闭部分能够沿着其中央部段被相对刚性地防护，并且因此增大了朝向组件的这些 部段挠曲和弯曲的能力。
[0088] 图17和图18中示出了浮力补偿元件的另一示例。在该示例中，浮力补偿元件900 包括第一本体部902和另一本体部904。本体部能够彼此连接以形成浮力补偿元件900。在 示出的示例中，浮力补偿元件分成两个大致相同的部分。替代性地，浮力补偿元件可以由单 个本体部形成。
[0089] 浮力补偿元件900例如享有与参照图13和图14描述的浮力补偿元件类似的特 征。每个本体部902、904均包括具有变化的轮廓尺寸的切去部916。更具体地，切去部916 在第一端部表面906与第二端部表面908之间延伸。该切去部具有与第一端部表面906相 邻的在直径方面朝向第一端部906以承口式轮廓逐渐增大的第一端部部段916a。沿着部段 916a，通过将本体部与逐渐扩口的开口连接在一起而形成的通道以及浮力补偿元件900不 会抵接柔性管920。与第一部段916a相邻的是半圆筒形的第二中央部段916b。第二中央 部段916b将大体上与柔性管920接触。与第二部段916b相邻的是在直径方面朝向第二端 部908以承口式轮廓逐渐增大的第三端部部段916c。沿着部段916c，通过将本体部与逐渐 扩口的开口连接在一起而形成的通道以及浮力补偿元件900不会抵接柔性管920。
[0090] 浮力补偿元件900可以以独立操作的方式使用，并且包括将消除对单独的弯曲加 强件的需求的弯曲限制特征。
[0091] 图19和图20示出了浮力补偿元件的另一示例。在该示例中，浮力补偿元件1000 包括第一本体部1002和另一本体部1004。该本体部能够彼此连接以形成浮力补偿元件 1000。浮力补偿元件1000类似于浮力补偿元件900。然而，每个本体部的切去部1016均构 造（定形并定尺寸）成使得浮力补偿元件将围绕柔性管1020的中间面连接部配装。
[0092] 浮力补偿元件1000可以设置有沿着切去部1016的径向内层1032。此处，该层由 钢制成并且不仅容置中间面连接部的几何结构而且还对结构增加了硬度，使得浮力补偿元 件可以经受住由浮力补偿元件与柔性管之间的力引起的任何可能的变形。层1032可以形 成为足够刚性以防止柔性管的通过浮力补偿元件包封的部分在使用中弯曲，而端部部段允 许增大管朝向浮力补偿元件的端部表面的柔性。
[0093] 通过这种设备，动态力可以传递通过中间面连接件的端部配件。另外，将本体部夹 持到柔性管的力被围绕刚性的中间面连接部指引，使得压缩载荷不会过大并压碎柔性管。 另外，该设备免除了对组件中待使用的单独的弯曲加强件的需求，该弯曲加强件在制造设 施处通常必须安装在柔性管上。
[0094] 由于从该组件中省去了弯曲加强件，因此就管的生产而言，在减小等待部件的时 间、组件的传输、损害组件的风险以及成本方面具有积极意义。浮力补偿元件相对离岸的柔 性管进行改进。
[0095] 应当理解到，浮力补偿元件的允许柔性管增大柔性的部分的轮廓可以设计成适于 管尺寸、中间面连接部尺寸、可允许的弯曲半径（例如取决于海底条件）等等。
[0096] 可以对如上所述的详细设计进行各种修改。例如，尽管上述浮力补偿元件包括复 合泡沫材料，但是浮力提供材料也可以替代性地为空气、气体或其他材料，或者为材料的组 合，以提供适当的正浮力。替代性地，材料可以为诸如沙子、砂砾或例如呈颗粒的形式或其 他适当的形状的铅或钢的金属或合金之类的适当的压载配重。所述其他材料仅为示例。应 当理解到，尽管上述浮力补偿元件中的某些浮力补偿元件由两个本体部形成，但是其也可 以由三个或更多个本体部形成。
[0097] 如上所述，两个或更多个浮力补偿元件例如可以通过相应的连接件部接合在一 起，以形成浮力补偿元件的直列式构型。尽管已经关于图16描述了四个浮力补偿元件，但 是也可以使用任意数目的浮力补偿元件，然而有利的是使用在构型的起始部和端部处具有 扩口部的浮力补偿元件以实现弯曲控制。
[0098] 尽管本发明的某些示例已经被描述为在本体部的每个端部处均具有连接件，但是 应当意识到，浮力补偿元件可能具有构造成与相邻的浮力补偿元件的本体的相应部分配对 的仅一个连接件。替代性地，该本体部自身可以构造成与相邻的浮力补偿元件的本体的相 应部分配对。
[0099] 对于先前已知的管组件，需要不同部件的组合来实现浮力控制和弯曲硬度。本发 明利用类似的和更少的部件提供了这两个特性。浮力补偿元件在陆地制造和海上安装方面 将是具成本效益的。
[0100] 本发明在减小提升器拉力方面将是特别有用的，并且使得在对拉伸防护层的需求 方面进一步受益。
[0101] 本发明将使限制离开浮力补偿元件的管中的弯曲曲率的功能最优化。
[0102] 在浮力补偿元件分成两个或更多个本体部的情况下，该浮力补偿元件例如可以在 柔性管降到海中紧之前在安装时相对柔性管被容易地改进。
[0103] 上述浮力补偿元件可以适于与配装到柔性管的其他浮力补偿元件连结以形成一 定长度的浮力提供组件，然而该组浮力补偿元件仅在为管的刚性部的中间面连接部处附接 至柔性管。因此在管的并非刚性的部段处没有过大的压碎载荷施加至至柔性管。该组件还 可以用作至管的导向管道。
[0104] 上述浮力补偿元件可以提供一种易于组装且成本有效的具有减小的拉力载荷的 提升器系统。图16中示出的设备例如特别适于深水或超深水应用，并且图5中示出的设备 例如特别适于更浅的水应用。然而，本领域的技术人员将意识到上述示例中的任何示例均 可以设计成适于特殊应用。在诸如浅水波构型之类的传统应用中，在浮力模块处弯曲的管 由于以下原因而可以忽略：1)每个模块的净浮力相对较小（例如，最大2, 000kg)并且更加 均匀地分布在相对较长的管部段上，以及2)浮力模块最可能定位成几乎水平或具有一些 斜度（呈凹陷弯曲形式）。因此，仅在传统的浮力模块的端部处设计非常平坦的曲线。这些 弯曲部段的弯曲半径为管最小弯曲半径的数十倍或数百倍，并且并非设计成保护管以免过 度弯曲。对于阶梯状的提升器构型而言，浮力模块可以放置在几乎坚直的部段中。该管可 以通过形成'阶梯部'而在浮力部段的顶端处承受较大的弯曲。这些较大的模块的端部处 的承口式轮廓的半径通常不小于管弯曲半径的1. 25倍。
[0105] 可以应用浮力补偿元件以例如在1000或2000或者甚至3000米水深处使用。每 个浮力补偿元件的净浮力例如可以为10公吨（10, 〇〇〇kg)。当使用浮力补偿元件的直列式 构型时，净浮力例如可以为100公吨。浮力补偿元件的尺寸例如可以为大约3. 5米的外径 以及3米的长度。特殊尺寸将还取决于需要在其中使用管的水的深度。
[0106] 本领域的技术人员应当清楚的是，关于上述实施方式中的任何实施方式所描述的 特征能够在不同实施方式之间以可互换的方式适用。上述实施方式为示例以示出本发明的 各种特征。
[0107] 贯穿本说明书的描述与权利要求，词"包括"与"包含"以及它们的变体意味着"包 括但不限于"，并且其不意在（也不）排除其他部分、添加物、部件、整体或步骤。贯穿本说 明书的描述和权利要求，除非上下文另外要求，否则单数包括了复数。特别地，在使用不定 冠词的情况下，除非上下文另外要求，否则本说明书应当理解为设想了复数和单数。
[0108] 除非本文中描述的实施方式或示例与其互不相容，否则结合本发明的特殊方面、 实施方式或示例描述的特征、整体、特性、化合物、化学根或化学基团应当理解为能够适用 于任何其他方面。本说明书中公开的所有特征（包括任何所附权利要求、摘要和附图）以 及/或者如此公开的任何方法或过程的所有步骤都可以以除这些特征和/或步骤中的至少 某些特征和/或步骤互相排斥的组合以外的任何组合进行组合。本发明不受任何前述实施 方式的细节的限制。本发明延伸至本说明书中公开的特征中的任何新颖特征或任何新颖组 合（包括任何所附权利要求、摘要和附图），或者延伸至如此公开的任何方法或过程的步骤 中的任何新颖步骤或任何新颖组合。
[0109] 读者的关注针对与本说明书同时提交或在本说明书之前提交的与本申请相关的 并且与本说明书一起向公众审查开放的所有文件和文档，并且所有这些文件和文档的内容 通过参引并入本文中。
【权利要求】
1. 一种用于连接至柔性管以增大或减小一部分柔性管的浮力的浮力补偿元件，所述浮 力补偿元件包括： 第一本体部；以及 另一本体部， 其中，所述第一本体部和所述另一本体部构造成能够彼此连接并且在使用中包围一部 分柔性管。
2. 根据权利要求1所述的浮力补偿元件，其中，所述第一本体部和所述另一本体部各 自包括切去部，并且其中，在连接至彼此时，所述切去部形成用于容纳所述一部分柔性管的 通道。
3. 根据权利要求2所述的浮力补偿元件，其中，所述切去部各自为大致半圆筒形的。
4. 根据权利要求2所述的浮力补偿元件，其中，当所述通道中容纳有一部分柔性管时， 所述一部分管具有增大的朝向所述通道的一端挠曲的能力。
5. 根据权利要求4所述的浮力补偿元件，其中，所述通道包括定形成在直径方面朝向 所述通道的所述端部增大的部段。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的浮力补偿元件，其中，所述第一本体部和所述 另一本体部为大致相同的形状。
7. 根据前述权利要求中的任一项所述的浮力补偿元件，其中，所述第一本体部和所述 另一本体部各自包括复合泡沫材料和/或空气。
8. 根据前述权利要求中的任一项所述的浮力补偿元件，还包括用于将所述浮力补偿元 件连接至另一浮力补偿元件或连接至柔性管的中间面连接部的连接件。
9. 根据权利要求8所述的浮力补偿元件，其中，所述连接件用于将所述浮力补偿元件 连接至柔性管的中间面连接部，以及还包括设置在所述浮力补偿元件的相反侧处的另一连 接件，以将所述浮力补偿元件连接至另一浮力补偿元件。
10. 根据权利要求9所述的浮力补偿元件，其中，所述第一本体部和所述另一本体部各 自包括用于与所述一部分柔性管抵接的径向内刚性层。
11. 根据权利要求9或10所述的浮力补偿元件，其中，所述连接件和所述另一连接件构 造成使得来自所述浮力补偿元件的任何压缩载荷经由所述连接件指向所述中间面连接部。
12. 根据从属于权利要求10的权利要求11所述的浮力补偿元件，其中，所述连接件和 所述另一连接件经由所述刚性层连接，以将任何压缩载荷传递至所述中间面连接部。
13. -种多个根据前述权利要求中的任一项所述的浮力补偿元件的组件，所述浮力补 偿元件以直列式构型的方式连接在一起。
14. 根据权利要求13所述的组件，其中，所述浮力补偿元件在所述直列式构型的每个 端部处构造成使得当一部分柔性管容纳在所述通道中时，所述一部分管具有增大的朝向所 述通道的一端挠曲的能力。
15. -种设置用于连接至柔性管以增大或减小一部分柔性管的浮力的浮力补偿元件的 方法，所述方法包括： 设置第一本体部；以及 设置另一本体部， 其中，所述第一本体部和所述另一本体部构造成能够彼此连接并且在使用中包围一部 分柔性管。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括连接所述第一本体部与所述另一本体部。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括将所述第一本体部和所述另一本体部连接至 所述柔性管的中间面连接部。
18. 根据权利要求17所述的方法，还包括将另一浮力补偿元件连接至所述浮力补偿元 件或连接至所述中间面连接部。
19. 一种基本如本文中参照附图所描述的浮力补偿元件。
20. -种基本如本文中参照附图所描述的方法。
【文档编号】E21B17/01GK104114806SQ201280058582
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2011年11月29日
【发明者】谭志民, 侯玉成, 克里斯托弗·布什, 约翰·罗舍, 特里西娅·希尔 申请人:韦尔斯特里姆国际有限公司