水下三级分离系统非对称式在线安装装置及方法与流程

文档序号:11109992
水下三级分离系统非对称式在线安装装置及方法与制造工艺

本发明涉及一种海洋工程领域水下分离系统安装时用的装置及方法,特别是涉及一种水下三级分离系统专用的非对称式在线安装装置及其安装作业流程。



背景技术:

采用水下生产系统加浮式平台的开采模式已成为深海油气开发的最主要模式之一,水下生产系统一般由水下井口、采油树、生产/分离设备、跨接管、海底管线等水下生产设备组成,采用水下分离设备可以将原油和生产污水处理设备由海上平台组块移至水下系统,极大简化原油和生产污水处理流程,并有效解决常规技术设备占地面积和重量大等弊端,但同时也对水下生产系统的安装作业提出了挑战。

目前,国外已经开发出安装深水设备的多功能船及其对应的安装装置,且已在海上有关工程实际中进行了初步应用,而我国在深水设备安装方面起步较晚,尚没有技术成熟的深水设备安装船只和专门的安装装置,水下设备的安装仍然采用常规浅海的安装作业方法,其安装作业流程通常分为四个阶段,阶段一为水面上吊机吊运与下放作业,此过程中水下设备只受风力载荷的作用,阶段二为水下设备未完全淹没作业,而阶段三则为完全淹没作业阶段,此过程中水下设备会受到波浪力和洋流力等载荷的作用,阶段四为坐放与连接作业,此过程中主要受环境因素的影响。

由此可见,水下设备安装过程的受力情况极为复杂,整个安装期间设备会受到风力、波浪力及洋流力等载荷的影响,同时受到安装船舶运动的影响,为此常规浅海的安装装置及作业方式已不再适用于深水油气田水下设备的安装,而需要研制深水系统专用的安装设备,以便保证深水开发施工作业的安全和设备结构的完整性,并且保证安装精度,确保水下分离设备可以快速而平稳地安装到正确的位置。



技术实现要素:

为了有效解决水下分离系统的安装问题并克服现有浅海安装技术和作业方式存在的缺陷和不足,本发明的目的是提供一种适合深水油气田开发水下三级分离系统安装用的非对称式在线安装装置及其安装方法。依据平衡管两侧的非对称式气胞体的随动漂移作用、平衡管和气胞体的平衡作用、连接索具的三点式吊装以及捕捉筒和牵引管间的三筒自动对中和锁紧机构,实现水下三级分离系统的稳定吊装、自动对中和锁紧及其与水下管汇和海底管道间的快速对接和在线安装。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种水下三级分离系统非对称式在线安装装置及方法,该非对称式在线安装装置主要由平衡管、气胞体、吊装索具、连接索具、吊装底座、捕捉筒和牵引管组成,其整体设计采用非对称式的构造,其中气胞体、吊装索具、连接索具、捕捉筒和牵引管采用立式布置的形式,而平衡管和吊装底座则采用卧式布置的形式。

气胞体采用非对称式双气胞构造,气胞体内存储有微正压的气体,依据球形调偏机构完成随动漂移,以平衡掉吊装和对中作业中波浪力和洋流内波力等随机载荷,自动调整安装装置水平方向的偏移量,同时依据气胞体的非对称式平衡作用,平衡掉波浪和洋流内波经吊装索具所传递的垂向振荡载荷,自动调整安装装置的垂向位移量,以保证水下三级分离系统的稳定吊装。气胞体包括小气胞、大气胞、排气阀、调偏球体、调偏压盖和调偏本体,其中小气胞、大气胞和调偏球体的材质采用高强度、冷热稳定性强的聚酯帘子布斜交与耐海水橡胶复合后,经过高压和高温模具硫化而成,调偏压盖和调偏本体的材质选用超级双相不锈钢,同时通体涂覆玻璃胶。气胞体的各部件采用分体式结构,排气阀、调偏球体、调偏压盖和调偏本体均含有左右两个结构完全相同的单体,并分别与小气胞和大气胞一一对应,且左右两个调偏压盖和调偏本体之间的轴线保持平行。

气胞体所用的非对称式双气胞包括小气胞和大气胞,小气胞和大气胞均采用倒锥形的气胞,且均由上球体和下锥体组成,小气胞和大气胞的上球体采用半球体构造,上球体的顶部设有柱形凸台,该柱形凸台的中央加工有密封性管螺纹孔,并配置排气阀,排气阀的开启和关闭可以为气体进出和海水填充小气胞和大气胞的胞腔提供通道。小气胞和大气胞的下锥体采用倒圆锥体构造,下锥体上部的大端圆面与上球体的下端面结合处保持相切,而其下部的小端圆面直径则等于调偏球体上部盘体部分的外径。

气胞体的球形调偏机构由调偏球体、调偏压盖和调偏本体组成,调偏球体与调偏压盖和调偏本体间采用球面副,依靠波浪力和洋流内波力等随机载荷,调偏球体自行调整角度并完成小气胞和大气胞的随动漂移,从而达到调整安装装置水平方向偏移量的目的。

调偏本体采用圆柱体,其下部通过法兰盘与平衡管进行连接,而调偏本体上端面的中央部位则加工有半圆球面,调偏本体半圆球面的球心位于调偏本体的轴线上;调偏本体法兰盘的下端面上铣有环形凹槽,该环形凹槽的截面呈等腰梯形,其内配有六边形金属环,六边形金属环采用粗金属环体,其金属环本体的材质采用强度高和耐温性能强的金属,同时金属环本体的外部包裹有金属箔片。

调偏压盖的外环面由上而下依次为圆锥面和圆柱面,而其上端面的中央部位则钻有倒圆锥面,该倒圆锥面的小端圆面直径大于调偏球体中部柱体的外径,同时其锥度大于气胞体的调偏角度;而且该倒圆锥面下端的调偏压盖腔壁上加工有半圆球面,调偏压盖的半圆球面与调偏本体的半圆球面均进行精密研磨处理,且两半圆球面始终保持同心,同时调偏压盖的半圆球面下部腔壁内衬有管状压套,该管状压套的材质选用镍基合金并通过密封性管螺纹将调偏压盖与调偏本体相连接。

调偏球体的上部通过盘体而分别与小气胞和大气胞连接在一起,调偏球体的中部由上而下依次采用倒锥体和柱体,调偏球体倒锥体的锥度等于调偏压盖倒圆锥面的锥度;调偏球体的下部则采用圆球面,该圆球面与调偏压盖和调偏本体的半圆球面始终保持同心并采用间隙配合而构成球面副,以保证调偏球体在调偏压盖和调偏本体内的自由度和灵活度;调偏球体的下端切割有与其上部盘体端面相平行的切面,该切面中央部位处的腔壁采用圆锥面和柱面相结合的结构,以便改善调偏球体内部的应力。调偏球体的圆球面由上而下设有等间距分层布置的环形沟槽,共四层,各层环形沟槽均沿调偏球体的圆球面倾斜放置,且各层环形沟槽中心线所在锥面的锥顶点均与调偏球体圆球面的球心保持同心,各层环形沟槽的横截面均采用矩形,其内填充润滑脂,同时上面两层环形沟槽与调偏压盖的半圆球面进行配合,而下面两层环形沟槽则与调偏本体的半圆球面进行配合。

平衡管采用卧式长管体构造,上连气胞体和吊装索具且下接连接索具,同时平衡管内存储微正压的气体并辅助气胞体平衡吊装、对中和对接作业中波浪和洋流内波经吊装索具所传递的垂向振荡载荷。平衡管包括基管体、上吊座和中支托,平衡管的材质选用超级双相不锈钢,同时通体涂覆玻璃胶。

基管体的两侧端分别设置有法兰盘,各法兰盘的外侧均配置有一个盲端法兰,从而将基管体分隔成独立的密闭腔室,各法兰盘和盲端法兰相结合的端面上均设有相同规格大小的环形凹槽,且法兰盘和盲端法兰上的两环形凹槽对称布置而构成环形空腔,该环形空腔内配置有六边形金属环,从而实现基管体两侧端的密封。基管体的左右两侧分别设置三通管,左右侧三通管采用非对称式的垂向布置,且其轴线分别与调偏压盖和调偏本体的轴线重合,左右侧三通管在基管体上的轴向位置依据水下三级分离器在左右两侧的重心位置而定;左右侧三通管的上端均设置法兰盘,并通过双头螺柱与调偏本体的法兰盘进行连接。左右侧三通管法兰盘的上端面加工有与调偏本体法兰盘上相同规格大小的环形凹槽,且左右侧三通管法兰盘上的环形凹槽和调偏本体法兰盘上环形凹槽的截面中心对称线所形成的中心圆柱面彼此间保持重合。

上吊座和中支托均垂向设置,其中上吊座对称布置于基管体上部管体的两侧且位于左右侧三通管之间的位置,上吊座分为两组,中支托则采用非对称的方式布置于基管体的下部管体上,中支托分为三组,左右两组中支托位于左右侧三通管的正下方,而中间一组中支托的位置则依据水下三级分离器中第一级分离器的轴线而定。每组上吊座和中支托均含有两个单体且两单体平行放置,每组上吊座和中支托的两单体的结构和规格相同且由半圆形钢板和矩形钢板组合而成,半圆形钢板中心的开孔直径相等,上吊座分别与各上销轴配合而实现吊装索具与平衡管间的铰接,同时中支托分别与各中销轴配合而实现连接索具与平衡管间的铰接。

吊装索具用来完成整套安装装置和水下三级分离器的吊装,它由一根主吊绳和两根分吊绳组成,且主吊绳与分吊绳之间呈星形布置,主吊绳位于平衡管的中心对称面上且上接于海面施工船的吊机吊钩,两分吊绳的长度相等且对称布置于主吊绳两侧后接于上吊座。

连接索具用来完成整套安装装置与水下三级分离器之间的连接,并实现水下三级分离器的三点式吊装,它由三根连接绳和三组下支座组成,三根连接绳均垂向布置且其长度依据水下三级分离器的各接口位置而定,同时每根连接绳的两端分别连接中支托和下支座。

吊装索具的主吊绳和分吊绳以及连接索具的连接绳的结构形式相同,且主吊绳、分吊绳和连接绳均由绳接头、连接管和绳体构成,主吊绳配置一个连接管和绳体,而每根分吊绳则配有一个绳接头、连接管和绳体,同时每根连接绳均配置两个绳接头和连接管以及一个绳体,且连接绳的两绳接头和连接管对称布置于连接绳的绳体两侧端并连为一体。绳接头的一侧端由半圆柱体和四方体组合而成,而其另一侧端则采用变截面轴并通过密封性管螺纹与连接管连接在一起;连接管采用长管体,其内壁采用阶梯回转面来固定绳体的绳端部。

连接索具的下支座采用垂向布置且与中支托一一对应,每组下支座均由两个相互平行的侧板和一个水平放置的法兰盘拼接而成,下支座的两侧板与上吊座和中支托两单体的结构和规格相同,下支座的法兰盘通过双头螺柱与水下三级分离器成撬体各接口处的法兰盘相连接,下支座分别与各下销轴配合而实现连接索具与水下三级分离器间的铰接。

吊装底座由槽钢和工字钢拼接而成,其上吊装底座和下吊装底座的结构和规格相同,上吊装底座用来完成水下三级分离器的成撬和吊装,而下吊装底座则与水下采油树和水下管汇连为一体并用来完成水下三级分离器的对中和支撑。吊装底座的整体轮廓呈现类船形,吊装底座中部的主“船”体呈矩形且其上布置水下三级分离器,吊装底座左侧的“船”艏呈等腰梯形且其中部配置一组捕捉筒和牵引管,而吊装底座右侧的“船”艉呈矩形且其两侧对称布置两组捕捉筒和牵引管,由此三组捕捉筒和牵引管在吊装底座上呈三点式布置而构成三筒自动对中机构。

捕捉筒采用三个立式厚壁筒体,并分别布置于上吊装底座,捕捉筒配合牵引管而实现吊装和对中作业中的三筒自动对中,捕捉筒配置有均匀排列的锁紧机构而实现对中作业中的自动锁紧,它包括捕捉基筒、锁销和锁簧,捕捉基筒的材质选用超级双相不锈钢,同时通体涂覆玻璃胶,锁销的材质选用35CrMo并调质处理,而锁簧的材质则选用65Mn。

捕捉基筒采用圆柱体和锥体相结合的筒体,其下端面与上吊装底座的底端相平齐,捕捉基筒的内筒壁采用变截面回转体结构,其内筒壁的中部钻成圆柱面,该圆柱面的上端和下端分别钻成圆锥面,捕捉基筒内筒壁的上端圆锥面小端圆面的直径、中部圆柱面和下端圆锥面小端圆面的直径相等,同时其内筒壁上端圆锥面的锥度和锥高均小于其内筒壁下端圆锥面的锥度和锥高。捕捉基筒的中部筒壁上钻有沿圆周方向均匀布置的柱形盲孔,每个柱形盲孔的底部加工有变截面的定位轴,该定位轴采用阶梯轴结构,且定位轴的截面变化处形成轴肩以定位贯穿其外的锁簧一侧端。

捕捉基筒中部筒壁上的柱形盲孔内配置有由锁销和锁簧构成的锁紧机构,锁销采用阶梯轴结构,锁销的外环面与捕捉基筒柱形盲孔的孔壁精密配合而形成移动副,锁销的内侧端面设有锲形坡口,该锲形坡口朝下布置;锁销外侧端面的截面变化处形成轴肩以定位贯穿其外的锁簧另一侧端,通过锁簧的伸缩运动来带动锁销进行内外滑移而实现捕捉筒与牵引管间的自动锁紧。

牵引管采用三个立式长管体,并分别布置于下吊装底座,通过牵引捕捉筒而实现吊装和对中作业中的自动对中,它包括牵引基管和支撑管,牵引基管和支撑管的材质均选用超级双相不锈钢,同时通体涂覆玻璃胶。牵引管的整体轮廓呈现类火箭形,牵引基管由锥管和柱管焊接而成,其下端焊有盘形钢板且盘形钢板的底端与下吊装底座的底端相平齐,牵引基管中锥管的外壁锥面的锥度与锁销上锲形坡口的倾斜度一致,且牵引基管中锥管的外壁锥面大端圆面的直径和牵引基管中柱管的外径均等于捕捉基筒内筒壁中部圆柱面的直径,牵引基管的柱管中部钻有与捕捉筒锁紧机构相配合的圆形孔眼,各圆形孔眼的孔壁与锁销的外环面间采用间隙配合。支撑管采用锥管,支撑管中锥管的外壁锥面的锥度等于捕捉基筒内筒壁的下端圆锥面的锥度,同时大于牵引基管中锥管的外壁锥面的锥度;此外,支撑管的上端和下端均通过圆周焊的方式而将牵引基管和支撑管一同固定于下吊装底座上。

水下三级分离系统非对称式在线安装方法为依托非对称式在线安装装置依次实施以下整套作业流程:水下管汇测量与定位作业、分离系统吊装作业、非对称式对中作业、气胞平衡管回收作业和分离系统对接作业,由此完成水下三级分离系统的在线快速安装。

水下管汇测量与定位作业的流程为,准确测定水下采油树、水下管汇和下吊装底座之间的相对位置,包括三维坐标和空间方位角等,同时测量水下采油树和水下管汇的各接口以及下吊装底座上所布置各牵引管的空间坐标,依据水下测量参数制定相应的吊装作业方案。

分离系统吊装作业的流程为,打开排气阀向气胞体的小气胞和大气胞以及平衡管的基管体内依次充入微正压的气体,通过平衡管将气胞体、吊装索具和连接索具连为一体,然后将各捕捉筒预制于上吊装底座,并通过上吊装底座完成水下三级分离器的成撬,接着通过连接索具的三个下支座将水下三级分离器接于气胞体和平衡管的下部,实现连接索具的三点式吊装;最后,依据所测定的水下管汇和下吊装底座相对位置参数,通过施工船上的吊机和吊装索具下放水下三级分离器,吊装下放过程中依据非对称式气胞体的随动漂移作用以及平衡管和气胞体的平衡作用而将水下三级分离器顺利稳定吊装至水下管汇的接口位置。

非对称式对中作业的流程为,对中作业中依据非对称式气胞体的随动漂移作用平衡掉波浪力和洋流内波力等随机载荷,自动调整水下三级分离器水平方向的偏移量,同时依据气胞体和平衡管的非对称式平衡作用平衡掉垂向振荡载荷,自动调整水下三级分离器的垂向位移量;然后,利用水下机器人以及捕捉筒和牵引管间的三筒自动对中机构,实现水下三级分离器和上吊装底座与下吊装底座间的自动对中;最后,继续吊装下放水下三级分离器,依据捕捉基筒内所配置锁紧机构的锁销与牵引基管上圆形孔眼间的配合,实现水下三级分离器和上吊装底座与下吊装底座间的自动锁紧。

气胞平衡管回收作业的流程为,利用水下机器人打开排气阀向气胞体的小气胞和大气胞内依次填充海水,而后关闭排气阀;然后,利用水下机器人旋松连接索具下支座上的双头螺柱,依据平衡管的平衡作用并通过吊机和吊装索具将连接索具从水下三级分离器成撬体的各接口上拆卸下来并回收至施工船上。

分离系统对接作业的流程为,依据平衡管的平衡作用并通过吊机、吊装索具和连接索具依次将连接油管稳定吊装至水下三级分离器油气汇集管道下端的接口,并利用水下机器人和连接油管将水下输油管接于水下三级分离器;然后,将连接水管稳定吊装至水下三级分离器排水管道下端的接口,并利用水下机器人和连接水管将水下输水管与水下三级分离器连为一体;最后,依据平衡管的平衡作用将跨接油管稳定吊装至水下管汇接口和水下三级分离器入口之间的位置,利用水下机器人和跨接油管将水下三级分离器接于水下采油树和水下管汇,从而实现海底油气井产出液在水下直接进行油气水分离和含油污水处理。

本发明所能达到的技术效果是,该非对称式在线安装装置依据非对称式气胞体的随动漂移作用、平衡管和气胞体的平衡作用、连接索具的三点式吊装以及捕捉筒和牵引管间的三筒自动对中和锁紧机构,实现水下三级分离系统的稳定吊装、自动对中和锁紧及其与水下管汇和海底管道间的快速对接和在线安装;气胞体采用非对称式双气胞,依据球形调偏机构完成随动漂移,自动调整安装装置水平方向的偏移量,同时依据气胞体和平衡管的平衡作用自动调整垂向位移量,保证水下三级分离系统的稳定吊装;连接索具完成水下三级分离器的三点式吊装,上吊装底座完成水下三级分离器的成撬和吊装,而下吊装底座则完成水下三级分离器的对中和支撑;三组捕捉筒和牵引管在吊装底座上呈三点式布置而构成三筒自动对中机构,捕捉筒配合牵引管而实现吊装和对中作业中的三筒自动对中,捕捉筒内配置有均匀排列的锁紧机构而实现对中作业中的自动锁紧;非对称式在线安装方法为依托安装装置依次实施水下管汇测量与定位作业、分离系统吊装作业、非对称式对中作业、气胞平衡管回收作业和分离系统对接作业的整套作业流程,完成水下分离系统的在线快速安装。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明,但本发明并不局限于以下实施例。

图1是根据本发明所提出的水下三级分离系统非对称式在线安装装置及方法的典型结构简图。

图2是水下三级分离系统非对称式在线安装装置中气胞体的结构简图。

图3是水下三级分离系统非对称式在线安装装置中平衡管、吊装索具和连接索具的结构简图。

图4是水下三级分离系统非对称式在线安装装置中捕捉筒和上吊装底座的结构简图。

图5是水下三级分离系统非对称式在线安装装置中牵引管和下吊装底座的结构简图。

图6是图5的俯视图。

图7是水下三级分离系统非对称式在线安装方法中分离系统吊装作业的流程简图。

图8是水下三级分离系统非对称式在线安装方法中非对称式对中作业的流程简图。

图9是水下三级分离系统非对称式在线安装方法中气胞平衡管回收作业的流程简图。

图10是水下三级分离系统非对称式在线安装方法中分离系统对接作业的流程简图。

图中1-吊装索具,2-气胞体,3-平衡管,4-连接索具,5-水下三级分离器,6-吊装底座,7-捕捉筒,8-牵引管,9-小气胞,10-排气阀,11-大气胞,12-调偏球体,13-调偏压盖,14-调偏本体,15-主吊绳,16-分吊绳,17-上销轴,18-上吊座,19-基管体,20-中支托,21-中销轴,22-连接绳,23-下销轴,24-下支座,25-捕捉基筒,26-锁簧,27-锁销,28-上吊装底座,29-支撑管,30-牵引基管,31-下吊装底座,32-水下采油树,33-水下管汇,34-跨接油管,35-管吊座,36-连接油管,37-水下输油管,38-连接水管,39-水下输水管。

具体实施方式

在图1中,水下三级分离系统非对称式在线安装装置主要由吊装索具1、气胞体2、平衡管3、连接索具4、吊装底座6、捕捉筒7和牵引管8组成,其非对称式在线安装方法为依次实施水下管汇测量与定位作业、分离系统吊装作业、非对称式对中作业、气胞平衡管回收作业和分离系统对接作业的整套作业流程,由此完成水下三级分离器5的在线快速安装。

在图1中,该非对称式在线安装装置组装前,吊装索具1和连接索具4主体部件的外表面分别进行涂覆油脂防海水腐蚀处理,吊装底座6主体部件的外表面进行喷漆防腐处理。该非对称式在线安装装置组装时,首先依次将吊装索具1通过上销轴以及连接索具4通过中销轴与平衡管3接为一体,然后将气胞体2的小气胞和大气胞通过调偏本体接于平衡管3两侧,接着水下三级分离器5通过吊装底座6的上吊装底座成撬并通过下销轴接于连接索具4下端实现三点式吊装,最后三组捕捉筒7和牵引管8在吊装底座6上呈三点式布置而构成三筒自动对中机构,且吊装底座6的下吊装底座与牵引管8与水下采油树和水下管汇连为一体。

在图1中,该非对称式在线安装装置调试时,气胞体2的调偏球体圆球面与调偏压盖和调偏本体的半圆球面间可以在空间中全方位灵活转动且无阻滞,捕捉筒7锁紧机构中的锁销与牵引管8中牵引基管的圆形孔眼间可以灵活滑移且无阻滞,并保持气胞体2和平衡管3以及水下三级分离器5内壁的清洁;同时,依次检查气胞体2排气阀和水下三级分离器5水下安全阀、水下控制阀、水下关断阀等阀门的开关是否正确,检查气胞体2中调偏球体的各层环形沟槽内是否充满润滑脂,检查捕捉筒7锁紧机构中的锁销有无损伤以及气胞体2中调偏压盖和调偏本体的半圆球面上有无划痕,检查各销轴和螺纹联接处是否牢固且有无锈蚀。

在图1中,该非对称式在线安装装置中的吊装索具1、气胞体2、连接索具4、捕捉筒7和牵引管8均采用立式布置,而平衡管3和吊装底座6则采用卧式布置,安装作业中依据非对称式气胞体2的随动漂移作用、平衡管3和气胞体2的平衡作用、连接索具4的三点式吊装以及捕捉筒7和牵引管8间的三筒自动对中和锁紧机构,完成水下三级分离器5的稳定吊装、自动对中和锁紧及其与水下管汇和海底管道间的快速对接和在线安装。

在图2中,小气胞9和大气胞11的气胞容积依据吊装和对中作业所在海域波浪力和洋流内波力等随机载荷情况、吊装索具1所传递的垂向振荡载荷以及水下三级分离器5在左右两侧所集中的总重量等因素综合进行选型,同时排气阀10的规格依据小气胞9和大气胞11的气胞容积分别进行选取,调偏球体12与调偏压盖13和调偏本体14间在空间中全方位调偏的角度依据吊装和对中作业所在海域波浪力和洋流内波力等随机载荷实际工况进行设计。

在图2中,小气胞9和大气胞11在平衡管3两侧依据水下三级分离器5左右两侧所集中的总重量进行非对称式布置并形成相应的浮载进行平衡,由此自动调整安装装置的垂向位移量;调偏球体12与调偏压盖13和调偏本体14之间通过球面副连接而构成球形调偏机构,由此实现气胞体2的随动漂移作用并自动调整安装装置水平方向的偏移量,从而完成水下三级分离器5的稳定吊装;另外,通过排气阀10可以向小气胞9和大气胞11中充入微正压的气体和海水。

在图3中,平衡管3中基管体19的容积依据吊装和对中作业所在海域的海况、吊装索具1所传递的垂向振荡载荷以及所需要的最大浮载等因素综合进行选型,基管体19管长的选取则需要考虑水下三级分离器5成撬体的总尺寸;吊装索具1中主吊绳15和分吊绳16的规格尺寸依据吊装和对中作业所在海域的海况以及吊装水下三级分离器5所需要的最大钩载进行设计,而连接索具4中连接绳22的规格尺寸则需要考虑吊装、对中和回收作业中所在海域的海况以及吊装水下三级分离器5和跨接油管时所需要的最大拉应力进行选取。

在图3中,基管体19内存储微正压的气体,从而实现平衡管3的平衡作用并辅助气胞体2平衡吊装、对中和对接作业中的垂向振荡载荷;基管体19通过其外环面上的上吊座18与上销轴17间的配合而上连分吊绳16,并通过中支托20和中销轴21间的配合而下接连接绳22,同时主吊绳15与施工船上的吊机相连接,且连接绳22通过下销轴23和下支座24间的配合而实现在线安装装置与水下三级分离器5的连接。

在图4中,吊装底座6的上吊装底座28规格尺寸依据水下三级分离器5成撬体的总尺寸进行调整,上吊装底座28中槽钢和工字钢拼接的具体位置依据水下三级分离器5中各级分离器的布置方位而确定;捕捉筒7中捕捉基筒25筒壁上的柱形盲孔内配置由锁销27和锁簧26构成的锁紧机构,锁紧机构沿圆周方向均匀排列并通过锁簧26的伸缩运动带动锁销27进行内外滑移,从而实现对中作业中捕捉筒7和牵引管8之间的自动锁紧。

在图5和图6中,吊装底座6的下吊装底座31的结构和规格尺寸与上吊装底座28保持一致,三组牵引管8的支撑管29和牵引基管30与捕捉筒7分别在下吊装底座31和上吊装底座28上呈三点式布置而构成三筒自动对中机构,三筒自动对中机构中捕捉基筒25和牵引基管30的位置一一对应并通过配合而实现吊装和对中作业中的三筒自动对中。

在图7中,分离系统吊装作业流程中,小气胞9、大气胞11以及基管体19内分别充入微正压的气体并通过法兰盘和双头螺柱连接在一起,基管体19通过上吊座18上连主吊绳15和分吊绳16并通过中支托20而下接连接绳22,水下三级分离器5的各级分离器在上吊装底座28上依次布置而成撬,且通过下支座24与在线安装装置相连接并实现三点式吊装。吊装过程中通过不断释放主吊绳15而逐步下放水下三级分离器5,利用非对称式气胞体2的随动漂移作用实时平衡波浪力和洋流内波力等随机载荷,同时利用平衡管3和气胞体2的平衡作用实时平衡垂向振荡载荷,从而将水下三级分离器5顺利稳定吊装至水下管汇的接口位置处。

在图8中,非对称式对中作业流程中,利用非对称式气胞体2的随动漂移作用实时平衡波浪力和洋流内波力等随机载荷,自动调整水下三级分离器5在小气胞9一侧的水平偏移量θ1和大气胞11一侧的水平偏移量θ2,同时利用平衡管3和气胞体2的平衡作用实时平衡垂向振荡载荷,自动调整水下三级分离器5的垂向位移量,从而保持水下三级分离器5在作业中的稳定;然后,利用水下机器人将各捕捉基筒25自动对中相应位置的牵引基管30,继续平稳地下放水下三级分离器5,待捕捉基筒25内锁紧机构的锁销27在锁簧26推动下滑进牵引基管30管壁的圆形孔眼后,捕捉筒7和牵引管8之间自动锁紧,从而将水下三级分离器5固定于海床的吊装底座6上。

在图9中,气胞平衡管回收作业流程中,首先利用水下机器人打开排气阀10并向小气胞9和大气胞11内填满海水,以去掉气胞体2的浮载;然后,利用水下机器人依次旋松并拔出各下支座24上的双头螺柱,将水下三级分离器5从在线安装装置上拆卸下来;最后,通过吊机和吊装索具1将气胞体2、平衡管3和连接索具4一起回收至施工船上。

在图10中,分离系统对接作业流程中,由吊装索具1、平衡管3和连接索具4组成新的吊装装置并利用平衡管3的平衡作用实施吊装作业,首先将连接油管36稳定吊装至水下三级分离器5油气汇集管道下端的接口,利用水下机器人拧紧各双头螺柱而依次将连接油管36和水下输油管37接到水下三级分离器5上;然后,利用新的吊装装置将连接水管38稳定吊装至水下三级分离器5排水管道下端的接口,利用水下机器人拧紧各双头螺柱而依次将连接水管38和水下输水管39接到水下三级分离器5上;最后,通过管吊座35和下销轴23配合将跨接油管34接于新的吊装装置,并稳定吊装至水下管汇33接口和水下三级分离器5入口之间的位置,利用水下机器人拧紧各双头螺柱而将跨接油管34的一端接到水下采油树32和水下管汇33上同时跨接油管34的另一端与水下三级分离器5连接在一起,然后利用水下机器人拔出各下销轴23从而将新的吊装装置从跨接油管34上拆卸下来,并通过吊机和吊装索具1将新的吊装装置回收至施工船上。

上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1