张紧式系泊系统及其安装方法与流程

本发明涉及fpso系泊系统，具体而言，尤其涉及一种新型fpso张紧式系泊系统及其安装方法。

背景技术：

随着人类对能源的需求日益增加，海洋石油资源将成油气资源开发的主战场。目前海洋油气资源开采已向深海发展，很多海上浮式结构物的工作水深达到3000m。随着开采深度的增加，fpso等海洋浮式结构物对其系泊系统的刚度及性能的要求也越来越高。

系泊系统的作用就是有效地限制浮式平台的运动响应，使平台在合适的水域面积内达到工程要求，如立管的设计要求以及工作条件的保障等。

对于深水浮式平台，传统的采用钢链系缆的悬链式系泊系统已经满足不了工程要求。悬链线式系泊系统，由悬链线的自身重力所产生的回复力来实现对船体的定位，水深大于1000m之后，由于系泊半径过大，船体受到载荷迅速增大，就降低了船体所能承受的可变载荷。同时，悬链线与船体水平角增大，水平方向的拉力减小，不能够满足平台回复力的要求，在设计和施工的方面也会出现很多新的问题。

技术实现要素：

根据上述提出传统的采用钢链系缆的悬链式系泊系统在水深大于1000m之后，由于系泊半径过大，船体受到荷载迅速增大，降低了船体所能承受的可变荷载，同时悬链线与船体水平角增大，水平方向的拉力减小，不能够满足回复力的要求，在设计和施工的方面也会出现很多新的困难的技术问题，而提供一种张紧式系泊系统及其安装方法。本发明主要采用聚酯缆张紧式多点系泊，三段式复合系泊缆，为fpso提供更大的回复力，有效减小水平偏移量；所需的系泊缆长度较短，降低成本，经济性好；所用的聚酯缆重量更轻，增加了fpso的有效载荷；具有更小的系泊半径，减小了和其他水下设施碰撞的危险。

本发明采用的技术手段如下：

一种张紧式系泊系统，包括：浮式生产储油卸油装置，所述的浮式生产储油卸油装置上设置有至少一个复合系泊缆，所述复合系泊缆底部设置有用于作为系泊基础的吸力锚；所述复合系泊缆为呈张紧状态的三段式复合系泊缆，包括上端锚链、中段聚酯缆和底端锚链；所述上端锚链、中段聚酯缆和底端锚链从上至下依次连接，所述中段聚酯缆和底端锚链的连接段设置有浮力球一。

进一步地，所述的上端锚链上端依次通过导链轮和掣链器，连接至所述浮式生产储油卸油装置的移动式系泊绞车或移动式锚链提升器上。

进一步地，所述吸力锚嵌入海底设置，使复合系泊缆在水中张紧设置，所述复合系泊缆同海底水平面呈α角度设置，30°≤α≤45°。

进一步地，所述的导链轮安装于所述浮式生产储油卸油装置的船舷侧，并且使所述导链轮能够相对所述船舷侧平面左右90°摆动；所述的移动式系泊绞车或移动式锚链提升器安装于所述浮式生产储油卸油装置甲板平台的轨道上，使所述移动式系泊绞车或移动式锚链提升器能够在所述轨道上移动；所述的掣链器安装于所述移动式系泊绞车或移动式锚链提升器的下端。

进一步地，所述上端锚链与中段聚酯缆通过链绳接头一连接；所述的底端锚链与中段聚酯缆通过链绳接头二连接。

进一步地，所述浮式生产储油卸油装置的圆周方向设置有3或4组系泊系统；每组所述系泊系统具有2至7根复合系泊缆。

本发明还提供了一种上述张紧式系泊系统的安装方法，包括以下步骤：

安装船提前将吸力锚放置在海床中预定位置，并将复合系泊缆与吸力锚连接后系上浮力球二，安装时，拾起浮力球二与复合系泊缆，向浮式生产储油卸油装置驶去，将复合系泊缆上端与浮式生产储油卸油装置连接。

当安装结束后，需要通过浮式生产储油卸油装置甲板平台上的系泊绞车或锚链提升器对复合系泊缆进行张紧，使其张力达到要求的预张力程度。

当浮式生产储油卸油装置在外界风、流等环境载荷作用下发生远离锚点的运动时，复合系泊缆轴向伸长，为浮式生产储油卸油装置提供使其保持原位的回复力，浮式生产储油卸油装置的位移越大，所提供的系泊力越大。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用聚酯缆张紧式多点系泊，聚酯缆回复刚度大，可为浮式生产储油卸油装置(fpso)提供更大的回复力，有效减小水平偏移量。

2、所需的系泊缆长度较短，并且相同破断强度下聚酯缆价格更低，节约成本，经济性好。

3、由聚酯缆组成的三段式复合系泊缆，重量更轻，增加了浮式生产储油卸油装置(fpso)的有效载荷。

4、具有更小的系泊半径，减小了和其他水下设施碰撞的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明fpso张紧式系泊系统的结构示意图。

图2为本发明fpso张紧式系泊系统的系泊缆、锚的布置图。

图3为本发明中吸力锚的安装示意图。

图4为本发明中聚酯缆预安装完成后的状态图。

图5为本发明中单根系泊缆安装完毕后的示意图。

其中：1、浮式生产储油卸油装置(fpso)，2、移动式系泊绞车或移动式锚链提升器，3、导链轮，4、系泊缆一，5、系泊缆二，6、系泊缆三，7、系泊缆四，8、系泊缆五，9、系泊缆六，10、系泊缆七，11、系泊缆八，12、掣链器，13、上端锚链，14、链绳接头一，15、中段聚酯缆，16、链绳接头二，17、底端锚链，18、浮力球一，19、吸力锚，20、安装船，21、遥控潜水器(rov)，22、浮力球二。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种浮式生产储油卸油装置张紧式系泊系统，采用复合系泊缆的聚酯缆张紧式多点系泊，复合系泊缆分为四组布置，各系泊缆结构相同，此例仅说明其中一处结构形式，其余可参照此处。

如图1至图5所示，本发明提供了一种张紧式系泊系统，包括：浮式生产储油卸油装置1，所述的浮式生产储油卸油装置1上设置有至少一个复合系泊缆，所述的上端锚链13上端依次通过导链轮3和掣链器12，连接至所述浮式生产储油卸油装置1的移动式系泊绞车或移动式锚链提升器2上。

所述的导链轮3安装于所述浮式生产储油卸油装置1的船舷侧，并且使所述导链轮3能够相对所述船舷侧平面左右90°摆动，用于为上端锚链13导向并防止其翻滚。

所述的移动式系泊绞车或移动式锚链提升器2安装于所述浮式生产储油卸油装置1甲板平台的轨道上，使所述移动式系泊绞车或移动式锚链提升器2能够在所述轨道上移动，节省船体空间。

所述的掣链器12安装于所述移动式系泊绞车或移动式锚链提升器的下端，保证浮式生产储油卸油装置1在预定海况下稳定、可靠作业时夹住上端锚链13。

所述复合系泊缆底部设置有用于作为系泊基础的吸力锚19；所述吸力锚19嵌入海底设置，复合系泊缆在水中张紧设置，总是处于张紧状态，使所述复合系泊缆在水中近似直线，所述复合系泊缆同海底水平面呈α角度设置，30°≤α≤45°。所述的吸力锚19既受到水平力，又要承受向上的力。

所述复合系泊缆为呈张紧状态的三段式复合系泊缆(锚链—聚酯缆—锚链)，包括上端锚链13、中段聚酯缆15和底端锚链17；所述上端锚链13与中段聚酯缆15通过链绳接头一14连接；所述的底端锚链17与中段聚酯缆15通过链绳接头二16连接。所述的上端锚链13与底端锚链17可抵抗导缆孔处磨损和与海底的摩擦；所述的中段聚酯缆15在水中接近自浮，可降低系泊缆重量。

所述上端锚链13、中段聚酯缆15和底端锚链17从上至下依次连接，所述中段聚酯缆15和底端锚链17的连接段设置有浮力球一18，使聚酯缆15远离海底，避免聚酯缆磨损和进沙，延长使用寿命。

优选的，所述浮式生产储油卸油装置1的圆周方向设置有3或4组系泊系统；每组所述系泊系统具有2至7根复合系泊缆。

当所述浮式生产储油卸油装置1的圆周方向设置有4组系泊系统，每组具有2根复合系泊缆，系泊缆一4与系泊缆二5为第一组，系泊缆三6与系泊缆四7为第二组，系泊缆五8与系泊缆六9为第三组，系泊缆七10与系泊缆八11为第四组。

本发明所述的张紧式系泊系统，采用聚酯缆张紧式系泊，聚酯缆回复刚度大，可为浮式生产储油卸油装置(fpso)提供更大的回复力，有效减小水平偏移量，所需的复合系泊缆长度较短，并且相同破断强度下聚酯缆价格更低，节约成本，经济性好，并且由聚酯缆组成的三段式复合系泊缆，重量更轻，增加了浮式生产储油卸油装置(fpso)的有效载荷，此外张紧式系泊具有更小的系泊半径，减小了和其他水下设施碰撞的危险，是一种新型fpso(floatingproductionstorageandoffshoreunits，浮式生产储油卸油装置)张紧式系泊系统。

如图1至图5所示，一种上述张紧式系泊系统的安装方法，包括以下步骤：

安装船20提前将吸力锚19放置在海床中预定位置，并将复合系泊缆与吸力锚19连接后系上浮力球二22，具体操作步骤如下：

安装船20载着吸力锚19到达指定海域，接到下放通知后，吸力锚19沿船尾滚轮滑下，吸力锚19接近海底时，通过遥控潜水器21监控并指挥吸力锚19沿正确方向下沉，吸力锚19靠自重贯入海底一定深度形成封闭空间后，遥控潜水器21置于吸力锚19上，关闭排气阀并开始抽气，使吸力锚19在压差作用下贯入海底，底端锚链17与中段聚酯缆15在安装船20上连接在一起，遥控潜水器21与吸力锚19解脱后，将底端锚链17与吸力锚19进行连接，中段聚酯缆15上端系上浮力球二22，便于寻找。

安装时，拾起浮力球二22与复合系泊缆，向浮式生产储油卸油装置1驶去，将复合系泊缆上端与浮式生产储油卸油装置1连接。

当安装结束后，需要通过浮式生产储油卸油装置1甲板平台上的系泊绞车或锚链提升器2对复合系泊缆进行张紧，使其张力达到要求的预张力程度，具体操作为，可移动式系泊绞车或移动式锚链提升器2移动到要操作的上端锚链13上方，与上端锚链13相连后将掣链器4开启，提升上端锚链13使其张力达到要求后，再用掣链器4将上端锚链13卡住，解脱连接。

当浮式生产储油卸油装置1在外界风、流等环境载荷作用下发生远离锚点的运动时，复合系泊缆轴向伸长，为浮式生产储油卸油装置1提供使其保持原位的回复力，浮式生产储油卸油装置1的位移越大，所提供的系泊力越大。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。