海洋管线的安装系统和方法
【技术领域】
[0001]根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种海洋管线的安装系统。
【背景技术】
[0002]这种系统从例如同一申请人的W02012/091556可获知。同一申请人的W02009/134116和W02007/108673描述了可替代的包括权利要求1前序部分的一些特征的管线安装系统。在已知的所述系统中，一个或者多个张紧器框架的支撑组件适配为允许张紧器框架相对于塔在作用位置(其中管线下水轨迹穿过张紧器框架在轨道之间延伸，从而使得轨道能够在管线上接合)和缩回的非工作位置之间的位移，从而使得辅助小车能够在管线下水轨迹上上下移动。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种改进的海洋铺管系统，或者至少是一种可替代的系统。本发明进一步的目的为提供一种改进的管线安装方法及其系统。本发明的目的还在于提供一种改进的起升装置的安装系统和方法。
[0004]该目的通过根据本发明的辅助小车实现，其包括:
[0005]-A&R连接器，其允许A&R线缆在最上面张紧器之上的位置连接至辅助小车，并从而允许辅助小车与从辅助小车悬挂下来的下水的管线一起降低；
[0006]-A&R线缆引导部，其在连接至A&R线缆的下水的管线的A&R过程中，至少是在最低张紧器下面的位置，允许A&R线缆通过辅助小车来引导且穿过辅助小车。
[0007]根据本发明的海洋管线安装系统是用于铺设离岸管线和/或安装海底起升装置的系统，所述系统至少适配为实行卷筒铺设方法。该系统适合于铺设柔性管线，以及刚性管线。本发明还涉及以海底起升装置形式的管线的安装，例如在船、钻井/生产设备等与井口(wellhead)之间的管线的安装。如在后文中将进行阐述的，所述系统也可以适用于以J铺设模式来铺设管道段。此外，该系统还可以适用于在管线内或在管线上安装附件，且用于将下水的管线从根据本发明的第一海洋管线安装系统传递(转移)到包括绞车和线缆的第二海洋系统。
[0008]优选地，根据本发明的系统包括船，但是可替换地，该系统还可以设置在平台上。船例如为单体船、双体船、半潜船。
[0009]该系统包括一个或者多个用于储存待安装的管线的储存卷筒，所述储存卷筒可以设置在船上。这些可以是具有竖直轴线的储存卷筒，例如圆盘传送带(carousel)，或者是具有水平轴线的储存卷筒。可以设想将卷筒安置在船的甲板上，并且也可以将一个或者多个卷筒安置在船的船体中。可以在根据本发明的船的附近提供卷筒供应船，用以将具有新管线的卷筒供应给船，来替代线缆已经下水完毕的空卷筒。
[0010]根据本发明的海洋管线安装系统还设置有管线下水塔，所述管线下水塔适配为用于在海床的方向上、以管线下水轨迹将管线下水到海中。管线下水轨迹与塔平行延伸，优选为挨着塔延伸。还可以设想，特别是在塔为井架型构造时，管线下水轨迹在塔内延伸。在海洋管线安装系统包括具有通海阱(moonpool)的船的实施方案中，这种塔通常(但不必须)是挨着或者跨过船的通海阱设置，且海洋铺管系统适配为穿过所述通海阱铺设管线。在另一个合适的位置设置塔也是可能的，例如在船的船尾处。术语塔在这里一般指在船上升高的结构。在一种可能的实施方案中，管线下水塔可枢转地安装在所述船上，以调整塔的倾斜。
[0011]在较高位置设置管线引导部用来沿着所述塔将所述管线引导到管线下水轨迹。优选地，管线引导部设置在塔上的较高位置。管线引导部提供引导管线的弯曲的路径。已知的管线引导部包括大直径的管线引导轮或者半圆形的引导结构，例如设置有辊子或者链条。可能地，管线引导部设置为可移动的，例如在W02012/091556中描述为可缩回的。
[0012]对卷筒铺设的铺管系统来说，为下水管线，一个或者多个管线张紧器以不同的高度设置在管线引导部下面是常见的。通常设置两个张紧器，但是具有一个或者三个张紧器的情形也是已知的。实践中，单个张紧器能够设计为支撑超过50吨重量的管线，并且能支撑超过100吨的张紧器也并不是不常见。
[0013]每个张紧器包括张紧器框架和由所述张紧器框架支撑的多个轨道(也称为履带)。轨道(通常是三个或者四个轨道)适配为用于接合管线并且支撑下水的管线的至少部分重量。如在本领域中已知的，张紧器框架优选为在正常运行中形成“环形框架结构”且围绕管线下水轨迹延伸的框架，轨道安装在该框架结构之中。张紧器框架通过相关的支撑组件(优选地通过管线下水塔)得以支撑。可替换地，可以设置独立的张紧器支撑结构。在一种实施方案中，张紧器框架由在塔上的平行的连杆机构支撑。
[0014]为了调整轨道之间的间隙来适应各种管道直径，轨道以可移动的方式安装在所述张紧器框架内。
[0015]从现有技术中还已知，将张紧器框架设计为相对于常规管线直径“超尺寸”，使得轨道之间的间隙增加至允许安装在管线(的端部)上或者安装在管线内的附件(例如在柔性管线内或其端部上的连接器)通过的较大尺寸。这种连接器庞大并且其直径大于管线的直径。
[0016]用于铺设刚性管道的管线下水塔的优选的实施方案进一步具有用于将刚性管道限制于一个或者多个张紧器的上游位置处的半径控制器和/或一个或者多个矫直轨道。
[0017]优选具有安装在船的甲板上的吊车(优选为离岸桅杆式吊车)，用于执行在甲板上的，以及从船上的和到船上的各种操作。这种吊车的能力可以为数百吨。在优选的实施方案中，起重机用于将大型物体移动至管线下水轨迹。
[0018]根据本发明的海洋管线系统还设置有抛投和回收(A&R)系统，该抛弃复原系统包括至少一个A&R线缆和相关的A&R绞车，以及具有一个或者多个滑轮的滑轮组成，所述滑轮由管线下水塔支撑在其上面的位置。将A&R滑轮组成的一个或者多个滑轮设置在管线下水塔的上面的位置的话，可以将附件放置在滑轮组成下从而能够操纵在甲板上的大型物体。
[0019]根据本发明，一个或者多个张紧器框架的支撑组件适配为允许张紧器框架相对于塔在作用位置和缩回的非工作位置之间的位移，从而使得辅助小车能够在管线下水轨迹上上下移动，在所述作用位置管线下水轨迹在轨道之间穿过张紧器框架延伸，从而使得轨道能够在管线上接合。
[0020]由同一申请人可知辅助小车适配为支撑下水的管线的重量。在同一申请人的W02012091556中，描述了(这里体现为移动的夹紧件)辅助小车，其适配为支撑下水的管线的重量，并且当一个或者多个张紧器框架处于缩回的非工作位置时(能够从最高的张紧器之上的位置沿着在管线下水轨迹上的轨道移动到最低的张紧器之下的位置，所述轨道由管线下水塔支撑)，沿着在管线下水轨迹中的轨道移动。
[0021]将张紧器框架和安装在其内的轨道的整个组件缩回至缩回位置，这形成较大的“空置空间(clear envelope) ”，该“空置空间”围绕管线下水轨迹形成。该“空置空间”或者“区域”允许辅助小车在管线下水轨迹上通过。可能地，在张紧器框架的缩回位置，出现围绕管线下水轨迹的这样的空置空间，具有到所述张紧器的最小距离至少为I米，优选地至少为2米。
[0022]可能地，设置一个或者多个致动器(例如液压缸)来使张紧器框架在作用位置和缩回位置之间移动。
[0023]张紧器框架的位移可以例如通过位移张紧器框架的整体来实现，例如将其缩回到管线下水塔的方向内。从而，在缩回位置的张紧器保持为与相应于作用位置张紧的形状。在缩回位置，则管线下水轨迹向外延伸，且与缩回的张紧器框架隔开。在一种可能的实施方案中，塔包括两个间隔开的且通过多个横梁互相连接的主梁，其中在缩回位置，一个或者多个张紧器至少部分位于所述主梁之间，且优选地横梁位于每个张紧器之下和之上。
[0024]另一方面，还可以设想支撑组件允许张紧器框架的各个部分的相对位移，从而允许框架“打开”。例如，支撑组件可以允许包括一个或两个轨道的张紧器框架的一部分的位移而离开包括剩余的轨道的张紧器框架的另一个部分。这可以视为“两个臂部的打开”。在一种可能的实施方案中，环形框架结构具有至少一个可以在“闭合位置”和“打开位置”之间移动的形成空置空间的铰链框架部分，在所述“闭合位置”环形框架结构形成闭合的环，在所述“打开位置” 一个或者多个铰链部分在框架结构超过其高度处形成侧开口。根据本发明，张紧器框架的位移的最重要的影响是应该使张紧器框架和轨道缩回到这样一种程度，即辅助小车能够在管线下水轨迹上上下移动。
[0025]还想到的是，因为具有可打开的框架结构的张紧器其中确实具有侧开口，所以“空置空间”由框架结构的缩回和框架结构的“打开”的组合来实现。这意味着，张紧器框架在缩回位置保持为“打开的”以形成“空置空间”。
[0026]更进一步地，在同一申请人的W02009/134116中，也描述了辅助小车，其在此处具有A&R滑轮组成的其它滑轮。然而，此处描述的海洋管线安装系统不设置有可缩回的张紧器。
[0027]本发明的优点是辅助小车辅助A&R作用，并且将A&R线限制在管线下水塔的下部位置处而不是上部位置处，明显增加了船的稳定性。此外，尽可能地防止了会导致损坏A&R线缆的A&R线缆与船的船体的相互作用。
[0028]根据本发明，辅助小车包括A&R连接器和A&R线缆引导部；所述A&R连接器允许A&R线缆在最高张紧器之上的位置处连接到辅助小车，并从而允许辅助小车与从其悬挂的下水的管线一同降低；在连接至A&R线缆的下水的管线的A&R过程中，至少是在最低张紧器下面的位置，所述A&R线缆引导部允许A&R线缆通过辅助小车来引导且穿过辅助小车。
[0029]A&R线缆引导部(例如包括A&R滑轮、线缆引导孔、所谓的托座储存部(socketstorage)等)被设置为引导部允许A&R线缆由辅助小车引导且穿过辅助小车。优选地，A&R线缆保持为与辅助小车接合。可以设想A&R线缆能够从小车释放。还可以设想A&R线缆引导部包括滑轮和孔的组合的配置。
[0030]A&R系统包括至少一个A&R线缆和相关的A&R绞车。在一种可能的实施方案中，A&R系统包括多个A&R线缆和相关的