用于组装放置在水体中的设备的方法与流程

本发明涉及一种用于组装旨在放置在水体中的设备的方法，该设备包括基座和放置在基座上的至少一个模块。

背景技术：

该设备例如是浮式生产存储和卸载(fpso)单元、浮式液化天然气(flng)单元或更一般地诸如半潜式平台的海上单元(其可以例如是张力腿平台(tlp))、卸载浮标、浮动竖直柱或船舶。在一变型中，该设备是“重力进给”型的固定刚性结构，例如“基于重力的结构”(gbs)。

上述类型的浮动单元通常包括承载互相连接的大量装备器件的浮动船体。这些装备的器件例如通过管、功能管线(例如电管线、液压传输管线和/或信息传输管线)彼此连接。

为了制造该种单元，已知的是组装船体并且将单独预制的不同模块布置在船体上。一旦布置在船体上，所述模块彼此互连，以便产生不同的安装系统。

通常使用起重机将模块布置在船体上。鉴于现有起重机的起吊能力，这涉及关于模块的尺寸和重量方面的限制。

因此，完整的流体开采系统有时需要分成若干模块，这些模块在组装到船体上之后必须实施连接并且接受测试。因此，这种解决方案并不令人满意，原因在于较之在陆地上接近每个模块更为复杂，并且关于模块的任何缺陷都会延迟其他系统的组装和/或设备的调试。

此外，已知了在某些情况下在不使用起重机的情况下将模块装载在浮动基座上。浮动基座被压载以与布置有模块的船坞的上表面齐平。然后，通过将模块滑动到永久安装在浮动基座上的引导件上而将模块转移到基座上。

当模块搁置在引导件上时，模块在此固定在基座上，该引导件保持到位。

最后一种方法意味着与船坞相对的水深足以在压载之后允许上述齐平。包括在所述情景中后一种方法并不完全令人满意。实际上，基座上存在永久性引导件会使设备不必要地更重并占据船体上的大量空间，从而限制可放置在船体甲板上的装备器件的数量和/或尺寸。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目的是提供一种用于组装设备的方法，该设备包括基座和放置在基座上的至少一个模块，该方法不需要起吊能力高的起重机，同时通过设备上的非侵入性设施来实现所述方法。

为此，本发明涉及一种前述类型的方法，其特征在于以下步骤：

﹣提供基座，该基座包括上表面和在上表面上方突出安装部；

﹣将导轨组装在安装部上；

﹣将用于安装在基座上的模块放置在位于基座旁边的上部表面上；

﹣在导轨上平移模块，以将模块带到基座上；

﹣将模块放置在安装部上，使得安装部支撑模块的重量；

﹣相对于安装部释放导轨；

﹣通过与基座上表面对面地水平移动来移除导轨。

根据本发明的方法可包括以下特征中的一个或多个，可以单独考虑或根据任何技术上可能的组合考虑以下特征：

﹣在平移步骤之前，使用提升结构通过模块的下表面提升模块，以使下表面达到导轨的高度，该提升结构位于上表面和模块的下表面之间；

﹣提升结构包括位于模块下表面下方的提升梁，该方法包括当下表面处于导轨高度处时通过连接梁将提升梁连接到导轨的步骤；

﹣用于移除导轨的移除步骤包括从基座的外侧水平拉动每根导轨；

﹣每根导轨包括多个连续分段，移除步骤包括将每根导轨的至少一个分段水平拉动到基座外部，然后拆卸位于基座外部的分段；

﹣移除步骤包括使得导轨水平移动远离模块，同时保持导轨的一部分在定位成与模块分离的上表面区域对面，将附加模块在导轨上平移到定位成与模块分离的上表面区域，然后将附加模块放置在安装部上；

﹣基座在上表面上承载装备的器件，组装后的导轨定位在装备上方，装备的器件有利地包括功能管线和/或管道的排架，导轨在排架上方通过；

﹣导轨具有向上开口的u形横截面；

﹣基座具有纵向轴线，相对于纵向轴线横向组装该导轨；

﹣导轨在基座的基本整个宽度上延伸，如在导轨处考虑的，该模块的宽度大于基座宽度的90％；

﹣基座具有纵向轴线，平行于纵向轴线组装导轨；

﹣基座沿着船坞部分浸没在水团(watermass)中，模块在放置步骤中由船坞承载；

﹣基座包括船体，该船体在模块平移步骤期间在水团上漂浮；

﹣在模块平移步骤期间，基座放置在水团的底部或放置干船坞的地板上，该方法接下来包括通过基座的去压载和/或通过填充干船坞来浮动基座以使包括基座和放置在基座上的模块的设备漂浮；

﹣至少一个模块的质量大于3500吨；

﹣提升步骤包括逐步组装可移除结构以将模块提升到模块的下表面下方；

﹣基座包括至少两个船体，在模块平移步骤之后，至少一个模块放置在基座的两个船体下方；

﹣在模块平移步骤期间，每个船体在水体上漂浮；

﹣两个船体沿两个基本平行的方向延伸；

﹣该设备包括位于两个船体之间的连接元件。

本发明还涉及一种用来放置在水体中的碳氢化合物开采设备，该碳氢化合物设备包括基座和至少一个模块，所述基座包括上表面和突出到所述上表面上方的安装部，所述基座包括两个船体，所述两个船体有地在基本平行的方向上延伸，其特征在于，模块放置在两个船体上，安装部支撑模块的重量。

附图说明

通过阅读仅作为示例并参考附图提供的以下描述将更好地理解本发明，在所述附图中：

﹣图1是使用根据本发明的方法制造的第一设备的基座的正视图；

﹣图2是图1的设备的俯视图；

﹣图3是用于实施根据本发明的方法的组装单元的正视图；

﹣图4是图3的组装单元的俯视图；

﹣图5至9示出了执行根据本发明的第一方法的连续步骤；

﹣图10是示出在将模块放置在设备的基座上之前导轨的位置的俯视图；

﹣图11是在移除导轨之前的设备的局部剖视图；

﹣图12示出了安装在基座上的安装部，该安装部用于承载导轨，在放置模块之后承载模块；

﹣图13和图14是俯视图，其示出了使用根据本发明的方法组装第二设备的步骤；

﹣图15是在根据本发明的方法中使用的提升结构的柱的示意图；

﹣图16是图15的柱的示意性俯视图；

﹣图17是使用根据本发明的方法制造的第二设备的透视图；

﹣图18是包括模块的图17的第二设备的透视图；

﹣图19是图18的第二设备的正视图。

具体实施方式

图1和图2示意性地示出了旨在放置在水体12中的第一设备10。

设备10特别用于流体开采，该流体特别是诸如石油和/或天然气的碳氢化合物，该流体被收集在水体12的底部并且被升高到水体12的表面。

设备10例如是浮式生产存储和卸载(fpso)单元或者浮式液化天然气(flng)单元、半潜式平台(其可以例如是张力腿平台(tlp))、卸载浮标、浮动竖直柱或船舶。在一种变型中，设备10是“重力进给”类型的固定刚性结构，例如“基于重力的结构”(gbs)。

水体12例如是湖泊、海洋或大洋。设备10处的水体12的深度例如在50m和3000m之间，或者甚至为4000m。

参照图1，设备10包括部分浸没在水体中的基座14，该基座14具有安装部16。设备10包括至少一个模块18，所述模块18放置并固定在基座14的安装部16上。

在图1和图2所示的示例中，基座14沿着纵向轴线a﹣a'在上游边缘13和下游边缘15之间延伸。它限定了左舷侧边缘17和右舷侧边缘19。

基座包括漂浮在水体12中的船体20。基座14还具有在此形成甲板的上表面22以及由上表面22承载的装备24的器件。

基座14包括选择性压载系统26，所述选择性压载系统26能够调节上表面22相对于水体12表面的高度，并且即使施加在上表面22上的载荷不均匀且与潮汐变化无关时也能够使上表面22保持基本水平。

装备24的器件例如包括功能性系统，诸如机械装备(泵、桥式起重机、单轨、台车)。装备24的器件还包括流体输送管道或功能管线(诸如输电管线、液压流体输送管线和/或信息输送管线)。

在图1、图2和图11所示的示例中，装备24包括至少一个纵向排架27，所述纵向排架27沿着基座14延伸并且在每个模块18下方通过。

排架27容纳多根流体输送管和/或功能管线，所述多根流体输送管和/或功能管线旨在将模块18彼此连接或者使得模块18与位于基座14上的装备的器件相连。

安装部16在上表面22上突出。安装部16相对于上表面22的高度大于存在于上表面22上的装备24的器件的高度。

参照图12，每个安装部16包括基部30以及用于组装模块18的头部32，所述头部能够支撑模块18。在图12所示的示例中，每个安装部16还包括用于承载导轨的臂34，所述导轨36用于在放置模块期间引导模块18。

此处基部30具有向上会聚的多面体形状或截头圆锥形状。

头部32具有用于模块18的上支承板38，并且有利地具有用于放置在上支承板38上的模块18的支承设备41的插入通道40。

每条臂34相对于基部30横向伸出。在图12所示的示例中，安装部16设置有在基部30的两侧上延伸的两条侧臂34。

每条臂34例如可相对于基部30移除，以便一旦安装好模块18就使设备10上的体积最小化。

在图2所示的示例中，设备10包括沿轴线a﹣a'以相邻方式设置的多个模块18。

在该示例中，至少一个模块18在基座14的基本上整个宽度上延伸，例如在基座14的90％以上的宽度上延伸，基座的宽度被视为在左舷侧边缘17和右舷侧边缘19之间。

在将模块18安装在基座14上之前，每个模块18包括预先组装的多个装备的器件。这些装备的器件例如为罐、反应器、压缩机、涡轮机、类似于上文所述的系统顶部的柱。模块18各自能够在组件10中执行至少一个功能，例如分离天然气、水、石油以及液化天然气。

至少一个模块18具有大于3500吨的质量，从而阻碍模块18被具有与本发明相关的工业正常起吊能力的起重机放置。

如图11所示，每个模块18具有下表面50，该下表面50用于与基座14的上表面22相对放置且支承在安装部16上。每个模块18还包括相对于下表面50向下突出且搁置在放置于板38上的支承设备41上的多个衬垫块52。每个衬垫块52有利地是水平的。

使用如图3中示意性所示的放置单元60实现根据本发明的组装方法。

放置单元60包括用于组装模块18的生产场所62以及位于生产场所62和接收基座14的水团66之间的装载船坞64。水团66连接到水体12，以允许通过浮动将设备10输送到水体12。

放置单元60还包括：可移除提升结构68，其用于通过模块下表面50提升模块18；导轨36，该导轨36用于放置在基座14上方；连接梁70，所述连接梁70位于提升结构68和导轨36之间。

参照图7至图9，放置单元60还包括：多个垫72，用于使模块18在提升梁76、连接梁70和导轨36上水平移动；以及拉动系统74，用于将导轨36拉动离开基座14。

如图3所示，可移除提升结构68是能够在不使用模块18上方的起重机的情况下将模块18的下表面50在低位置和高位置之间提升的车辆举升机，低位置位于船坞64的上表面75处，在所述高位置中，模块18定位在船坞64的边缘上方并且与船坞64的边缘分开。

可移除提升结构68包括：承载模块18的提升梁76，如果有在模块组装期间逐渐增加高度的可展开的柱78，则柱78承载提升梁76；以及千斤顶79和81，其用于逐渐提升每根柱78(在图15和图16中可见)。

在一个示例性实施例中，如图15所示，每根柱78由一系列成对的杆80和成对的横梁82形成，每对杆80垂直于一对横梁82定位并承载该一对横梁82。

千斤顶79、81位于柱78的基部处。至少两个千斤顶79能够提升杆80，使得可以在杆80下方插入横梁82。

至少两个千斤顶81能够提升横梁82，使得可能在横梁80下方插入杆82。因此，分阶段地逐步组装每根柱78以逐渐提升该提升梁76和模块18。

交叉的对角件83(在图3中可见)使柱78彼此连接，以避免在模块18的重量作用下组件的横向不稳定性并使柱张紧。

在图3至图10所示的示例中，导轨36能够在基座14的整个宽度上横向延伸。这里，每个导轨36制成一体件。如图10所示，放置单元60包括多条平行导轨36，在此，是一对导轨36，然后是三条导轨36，此后是另一对导轨36。

每条导轨36由连续安装部16的侧臂34承载。每条导轨36在此都是中空的并且具有向上敞开的u形。它限定了用于垫72滑动的中央槽84。槽84减小了导轨36高度方向上的体积，并且未改变已存在的装备24的器件和排架27。

此外，槽84限定了两面竖直壁，所述两面竖直壁加强了导轨36的底部。这特别是在安装部16的分开距离大于10米时限制了导轨36在两个安装部16之间的弯曲。这允许导轨36相对薄，以减小导轨体积。

中央槽84有利地设置有：光滑涂层，例如由聚四氟乙烯制成的光滑涂层；内部止动件(未示出)，内部止动件纵向间隔开以允许捕获和推动或拉动垫72。

在图7和图8中，每个垫72包括底板86、用于提升模块18且由底板86承载的千斤顶88以及用于推动/拉动底板86的可展开臂90，该臂90能够抓住导轨36中的内部止动件以推动/拉动底板86以及纵向移动千斤顶88和模块18。

每条导轨36可移除地固定在相继的安装部16上。当从安装部16上释放导轨36时，导轨能够被平行于上表面22大体水平拉动，以从设备10中移除。

参照图9，拉动系统74能够水平地拉动每条导轨36，以将其与基座14和模块18横向地分开，以释放模块18和上表面22之间的中间空间。在将模块18转移到基座14上之后，拉动系统74例如固定在提升结构68上。它例如包括至少一个绞盘。

现在将描述根据本发明的设备10的第一组装方法。

最初，独立于基座14在工作现场62组装每个模块18。基座14被带入船坞64附近的水团66中并被系泊在船坞64上，如图4所示

使用起重机导将轨36安装在安装部16上。导轨36被放置在相继的安装部16的臂34上。

在该示例中，它们在基座14的左舷侧边缘17和右舷侧边缘19之间的整个宽度上横向延伸。

提升结构68占据低位置，在所述低位置中，可展开的柱78被拆卸并且提升梁76定位在船坞64的上表面75处。

移动垫72安装在模块18的下表面50下方。然后展开移动垫72的千斤顶88以从其构造支柱释放模块18。然后，使用臂90来启动移动垫72以平移模块18，以将模块带到提升梁76上。

当模块18放置在提升梁76上时，提升结构68被转换到其高位置，以将提升梁76带到与导轨36相同的水平高度。

在该示例中，从上表面75逐渐组装可展开柱78，以将提升梁76和模块18提升远离上表面75。

在图15和图16所示的示例中，首先致动千斤顶81，以将位于提升梁76下方的两个横梁82提升基本上等于杆80高度的高度。杆80垂直于横梁82放置且位于刚性支承件83b的千斤顶79上方。如果需要，位于杆80正下方的刚性支承件83b可以将单元放回到杆80上。

然后，缩回千斤顶81，该横梁82支承在杆80上，并且千斤顶79被展开，高度基本上等于横梁82的高度。

随后将横梁82放置在千斤顶81和垂直于杆80的刚性支承件83a上方。位于横梁82正下方的刚性支承件83a使得可能在需要时将该单元放回到横梁82上。

重复这些操作，直到提升梁76达到等于基座14上的导轨36高度的高度为止。

接下来，如图4所示，将连接梁70插入提升结构68和放置在水团66中的基座14之间的中间空间中。每根连接梁70将提升梁76连接到导轨36。

一旦完成这一点，便致动垫72以使模块18在导轨36上从提升结构68朝向基座14水平平移。

在图中所示的示例中，每个垫72的臂90在从船坞64朝向基座14的方向上远离底板86展开，以保持在止动件上。然后，臂90缩回到底板86中，从而引起底板86朝向止动件滑动以及模块18沿着由每条导轨36限定的轴线运动。

致动选择性压载系统26以在模块18前进期间使基座14相对于船坞64保持处于恒定水平，因而保持每条导轨36与连接梁70和提升梁76对准。必须确保这种状态，不受导致基座14上升或下降的潮汐水平以及在模块18转移到基座14期间模块18位置的影响。

千斤顶88处于致动状态，模块18的下表面50保持处于存在于上表面22上所有装备24的器件的上方。此外，衬垫块52在安装部30上方通过，而不抵靠在安装部30上。

当模块18到达期望位置时，例如在基座14从左船侧边缘17朝向右舷侧边缘19的宽度上延伸，并且衬垫块52定位成与安装部16相对，则千斤顶88被停用以经由支承设备(如果适用的话)接近安装部16的上支承板38的下表面52。

在该移动期间，安装部16逐渐支撑模块18的重量。

然后，从基座14的外侧致动导轨36的拉动系统74，以使导轨36(包含垫72)在下表面50下方水平滑动并使它们移动远离基座14，有利地在提升结构68上移动。在此之前，连接梁70被移除并且船体20的压载物26被致动以使导轨36的底部相对于提升梁76的顶部变平。

模块18和基座14的上表面22之间的中间空间被从导轨36释放，这消除了设备10的不必要的重量并增加了设备10中的可用空间。

因此，使用根据本发明的方法的模块18的组装特别简单且通用，这是因为它不需要高起吊能力的起重机。因此，即使工作场所62没有足够起吊能力的起重机来提升过重的模块18，也可以在位于水团66中的基座14上组装在工作场所62上预制且预先测试的模块18。

由于导轨36布置在存在于基座14上的装备24的器件上方，因此模块18能够在其安装期间扫过基座14的整个宽度，这使得如果适用的话可能构建非常宽的模块18并缩短安装时间。

由于导轨36可移除，因此一旦组装完成，它们不会增加设备10的重量，并且导轨36可以再次用于放置另一模块18或者组装另一设备10。

在图13和图14所示的变型中，每条导轨36由端对端组装的若干连续分段100组成。每个分段100的长度有利地大于或等于模块18的长度。

在该示例中，导轨36平行于基座14的纵向轴线放置。基座14的上游边缘13与船坞64相对。

在设备10的组装过程中，第一模块18在导轨36上平移，如前所述，直到抵达其放置位置为止。然后，通过降低千斤顶88将模块18放置在安装部16上。

接下来，使用拉动系统74通过在模块18下方水平平移来移除位于模块18下方的导轨36的分段100。已经从基座14移除的导轨36的分段100与保留在基座14上的分段100分离开，如图14所示。

每条导轨36的至少一个分段102保持位于上表面22的与模块18相邻的区域对面。然后，在导轨36上平移附加模块18直到上表面22的定位成远离模块18的区域。将附加模块18放置在安装部16上。

然后，如前所述，水平地移除位于附加模块18下方的导轨分段102。

在一变型中，在用于平移模块18的步骤期间，基座14放置在水团66的底部上或放置在干船坞67中(见图13)。该方法接下来包括通过去压载和/或填充干船坞67来使基座14浮动的步骤。

图17至图19示出了根据本发明的第二设备110。

第二设备110与第一设备10的不同之处在于基座14包括两个船体20。

在该示例中，第二设备110还包括转台安装部92、转台93和连接元件94。

两个船体20在平行于基座14的轴线a﹣a'的基本平行的方向上延伸。

有利地，两个船体20的尺寸基本相等。

两个船体20有利地容纳如上限定的预组装的装备24的器件。

有利地，每个船体20容纳如上限定的预组装的具有与包括在另一个船体20中的装备24的器件不同功能的装备24的器件。

例如，第一船体20的装备用于存储液态天然气，而第二船体20的装备用于存储来自与该处理相关的气体(轻油)或任何液体或固体的冷凝物。

至少一个模块18被构造成放置在基座14的两个船体20上，以横向连接两个船体201，如图18和图19所示。

具体地，至少一个模块18相对于轴线a﹣a'正交地放置在两个船体20上。

因此，两个船体20之间用于形成基座14的连接由至少一个模块18提供。不需要在船体20之间使用封闭的箱体或连接梁，因此避免了干船坞内部或外部的复杂安装。

转台安装部92连接到两个船体20。具体地，转台安装部92连接到沿着每个船体20的轴线a﹣a'的端部，例如连接到船首。

组装转台安装部92，从而围绕转台93旋转。转台93通过锚固线固定在水体的底部上，以允许锚固该设备110。

如图18和图19所示，连接元件94位于两个船体20之间。

连接元件94有利地沿轴线a﹣a’延伸并且连接到每个船体20的上边缘。

连接元件94增强了设备110的水平刚度。

连接元件94在两个船体20的甲板之间提供设备110的工作人员接近装备24的器件的通道。

现在将描述第二设备110的第二种组装方法。

第二种组装方法类似于第一种组装方法。

第二种组装方法与第一组装装置的不同之处在于分开形成两个船体20，然后将两个船体送到同一组装工作场所62。使两个船体20并排放置且漂浮。

船体20设置有安装部16，所述安装部16定位成在每个船体20的上表面上突出。

连接元件94安装在两个船体20之间，从而使得可能将每个船体20保持在彼此固定的水平距离处。在一变型中，连接元件94安装在干船坞中。

然后，导轨36横向地组装在安装部16上，叠置在船体20之间的中间空间上的导轨36通过水平连接元件94保持恒定。在一变型中，导轨36用作两个船体20之间的临时连接，不需要水平连接元件94。

接下来，将模块18放置在上表面75上并且在轨道36上平移，直到模块18的至少第一区域横跨第一船体20的安装部16延伸，模块18的第二区域横跨第二船体20的安装部16延伸。模块18的中间区域随后横跨船体20之间的中间空间延伸。然后，模块18被放置在每个船体20的安装部16上。然后释放且移除导轨36，如上所述。然后，安装部16支撑模块18的重量和两个船体20的连接力。

在用于平移模块18和将模块放置在安装部16上的步骤期间，每个船体20均在水团66上漂浮。

在一变型中，两个模块18通过与之前相同的方法安装在干船坞中。

因此，第二设备110允许减少施工时间和成本，这是因为它允许通过建造者来分开构造两个船体20，所述建造者没有拥有足够大尺寸的大型干船坞来容纳平行定位的两个船体或者不具有重型起重机。

基座14的组装工作容易在工作场所62上或在水团66上完成。此外，由于相互平行放置的两个模块18，因此基座14的稳定性及其适航性得到改善。