海底线缆修理技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种执行海底线缆修理的海底修理装置，该海底线缆位于海下方，所述海底修理装置包括：环境封壳，其在该封壳内可以提供基本无水环境；以及修理设备，其设置在环境封壳内，并且在不需要人处于环境封壳内的情况下，其被布置成修理所述海底线缆。
【专利说明】海底线缆修理技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海底线缆修理技术。
【背景技术】
[0002]直接电加热(DEH)是一种防止蜡和水合物形成在海底油气生产管线中的方法。DEH基于这样的事实，即金属导体中的交流电(AC)在单相电路中产生了热量，以及DHl可以运行如下。一个线缆连接到管线的第一端上，以及单个芯线缆搭载在(即支撑在)管线上并且连接到管线的远端上。两个线缆与管线一起形成了单相电路。该单芯搭载线缆直接地被捆扎到管线上或者设置在机械保护型材内，该机械保护型材被捆扎到管线上。
[0003]线缆修理的传统方法将切割处于海底的故障位置上的线缆，把搭载线缆的一端拉到船的表面上，并且使搭载线缆与储存在船上的多余线缆长度部分相结合。多余的线缆长度大约是2.5-3倍的水深。然后，把受损线缆的另一端拉到表面上并且与多余线缆长度的另一端进行干式接合。然后，把搭载线缆重新安装在管线上，而多余线缆长度回路安装成垂直于管线。在线缆进行电实验之后，多余线缆回路被堆栈到岩石上。
[0004]下面专利文献公开了现有技术:
[0005]EP1381117B1 (美国专利，1982 年 09 月 13 日提交，US NAVY)
[0006]US4479690 (欧洲专利，2003 年 07 月 08 日提交，NEXANS)
[0007]现有技术具有一些问题。就目前的技术而言，2.5-3倍水深的多余长度被安装成垂直于管线并且需要被堆栈到岩石上。该管线还需要在这个区域内进行岩石堆栈，从而避免管线变弯曲。这是成本较高的、浪费时间的工作。该工作需要在24小时内Hs < 3m的典型风平浪静时间。
[0008]对于超深水，多余线缆长度高达9km，在一些情况下，该长度比搭载线缆的长度和管线还长。使用现有技术来进行修理的总费用在超深水中因此非常高。
[0009]此外，现有技术需要搭载线缆在相关的水深处可以支承它自己的重量。在300 -400m水深处这不是挑战，但是对于IOOOm区域的水深或者更深区域的水深，铜导体不能支承它自己的重量。这使得使用现有技术的修理方案变得非常有挑战性。
[0010]下面文献也公开了一种修理海底线缆的方法。中国实用新型CN200949707Y(Shengli)公开一种工作间，从而允许在没有水面舰船的情况下维护水下线缆。JP4067711(Hitachi)公开了一种封壳，在该封壳内，人们可以在水下工作从而切割海底线缆。RU2336196 (Uchrezhdenie)公开了一种舱，该舱允许人们在水下进行工作。JPlO — 145955公开了一种容器102，该容器填充有其比重大于水的绝缘液体101。在液体101中执行线缆103的水下切割和连接。
【发明内容】
[0011]本发明提供了 一种在权利要求书中所提出的方法和装置。
[0012]参照附图，只是以例子的方式，现在描述本发明的实施例。【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是透视图，其示出了被配置来修理海底线缆的环境封壳；以及
[0014]图2是环境封壳内部的透视图。
【具体实施方式】
[0015]本发明公开了一种借助远程控制在无海水环境的海底来执行线缆接头工作的方法。
[0016]图1示出了设置在海床3中的管线2，该管线2设置有DHl线缆4。DEH线缆4也公知为搭载线缆，因为在使用时它沿着管线2被固定(即搭载在管线2上)。图1示出了 DEH线缆4的一部分，该部分DHl线缆4已从管线2中移除从而完成DEH/搭载线缆4的修理。借助支撑线缆8使封壳6降低到管线2，而该支撑线缆可以缠绕在水面舰船(未示出)上的合适绞盘(未示出)上。作为选择，在容器或者吊舱9内，封壳可以被降低到海床3，在这种情况下，操纵缆(未示出)可以设置在吊舱9和封壳6之间，从而给封壳6提供电力和/或液压力和/或控制信号。封壳6可以设置有履带轨道(未示出)或者其他使封壳6在海床3附近进行运动的合适装置。
[0017]图2示出了封壳6的内部，该封壳的内部提供了没有海水的环境，在该环境内可以实现DHl线缆4的修理。在封壳6内设置了操纵臂10，该操纵臂10可以是船舶机器人或者操纵臂10或者远程操纵机器人(ROV)臂或者类似装置，其由支撑轨12来支撑，该支撑轨12被固定到封壳6的相反侧上。如果需要，那么可以设置一个以上的这种臂10。
[0018]在这个实施例中，封壳6基本上是长方体形状，并且具有四个侧壁14 (三个侧壁在图2中可以看见)，这四个侧壁布置成两个相正交。两个相对的侧壁14设置有成形孔16，这些孔被布置成使得在线缆4借助ROV臂10来升高到封壳6内的无水环境时容纳着线缆
4。每个孔16借助裙部18来形成，其中裙部18由它各自侧壁14的一部分形成，以及裙部18的底边缘随从着这样一条线，即该线处于与侧壁14的底部基本上相同的高度上，因此确保了水不会通过孔16进入封壳6的内部。
[0019]两个支撑臂20借助铰链22 (其中一个铰链在图2中可以看见)每个可旋转地、每个绕着一垂直轴线安装到各自侧壁14上。每个支撑臂20在与铰链22相反的相反端上设置有线缆保持器24，线缆4借助远程控制臂10可以放置到所述保持器中。每个线缆保持器24通常是杯形，或者通常是半圆柱形形状，因此它可以容纳和保持该线缆4。
[0020]封壳6内的环境在底部(地面)敞开，但是通过给该环境填充有气体或者液体而使水保持在外面，其中当该环境从水面舰船(未示出)被降低到海床时，该气体或者液体使水压相等。气体或者液体优选地具有小于海水的导电性，以及优选地，在20度的摄氏温度下具有小于0.1西门子/米(0.lS/m)的导电性。作为选择，气体或者液体可以具有小于每米
0.2西门子的导电性。在没有海水的环境海底中，借助远程控制ROV臂10来执行所有线缆切割、线缆端准备和线缆接合工作。
[0021 ] 修理DEH/搭载线缆4的方法中的典型步骤如下:
[0022]搭载线缆4的受损部位借助传统实验设备和/或ROV来定位。封壳6内的无水环境，与包括线缆接头在内的所有设备，一起从水面舰船(未示出)降低到靠近管线2的位置，其中搭载线缆4的损坏部位被定位在该位置上。
[0023]具有大约50 -1OOm的修理线缆28的线缆盘26被降低到靠近环境封壳6。在降低到海床3之前，修理线缆28的每一端被准备用于接合在水面舰船上。修理线缆28的端部设置有热收缩盖29，从而防止水进入。在图1a中，绞盘30被设置成使得借助金属丝32沿管线2来拉动修理线缆28，该金属丝32通过延伸块34。延伸块34借助夹子36连接到管线2上。尽管在这种方式中沿着管线2拉动修理线缆28是方便的，但是修理线缆28 —定得定位在DHl线缆4内的间隙38 (将在下面描述)内，从而实现DHl线缆的修理。
[0024]在搭载线缆受损的每侧上高达50m的距离处，借助独立的ROV来切割带体(未示出)，其将搭载线缆4固定到管线2上。作为备选方案，可以使用封壳6内的远程控制臂10。这允许一部分搭载线缆4与管线2分离，如图1所示。
[0025]在故障位置上切割搭载线缆4，以及使该线缆4重新定位成平行于管线2，如图1所示那样。
[0026]环境封壳6设置在搭载线缆4上方，以及搭载线缆4借助远程操纵的操纵臂10被检起，并且被固定在该环境的没有海水区域内的保持器24中，如图2所示。
[0027]来自线缆盘26的修理线缆28第一端被引导到环境封壳6的没有海水的区域中。
[0028]搭载线缆4从故障位置被切割大约10到50m，从而移除电线4的长度，其中在该线缆长度，水可以收集在导体内。这在搭载线缆4内产生了间隙38。
[0029]线缆外护套被彻底清洁，从而避免任何染污。在准备线缆之前，线缆接头主体26被拧入到搭载线缆中并且防止污染。线缆端的准备开始于移除外护套和根据线缆接头要求来制备绝缘系统。安装到环境封壳6内的许多摄像机(未示出)连续地监视线缆准备工作，从而确保根据这些要求来做该工作。
[0030]设置在接头主体26内的连接器/套筒(未示出)被安装/被夹紧在线缆导体上，因此机械地电连接着这些导体。在接头主体被引导到位于正确位置上的线缆拼接区域之前，位于接头区域的线缆端彻底清除了任何污染物。出于密封目的，保护护套(未示出)被安装在接头主体和线缆护套上。
[0031]一旦完成了修理，那么EDH/搭载线缆4中的间隙38借助一部分修理线缆28来填充，该部分修理线缆28取代了已移除的那部分DEH/搭载线缆4。然后，封壳6和绞盘26可以被移除。在修理线缆28中可以留下环圈，从而确保在工作期间以及尤其在管线2进行任何膨胀的情况下只有很小的张紧力施加到线缆接头上。
[0032]所描述的实施例允许在没有海水的加压环境中进行线缆修理，该加压环境位于海床上。在位于海床上的基本无水环境中，借助远程控制可执行线缆切割、准备和接合。可以修理各种线缆，包括连接线缆。
[0033]所述系统的一些优点如下:
[0034]没有多余的线缆长度被安装成垂直于管线。
[0035]不需要具有为修理方案储存较长的空余线缆长度。
[0036]不需要将多余线缆回路堆栈到岩石上。
[0037]没有水深限制，这与标准铜线缆的情况一样(它需要支撑它自己的重量，如上述那样)。对于水深大于大约IOOOm而言，传统修理技术被认为是不可行的。
[0038]费用和时间方面是最经济的线缆修理。[0039]修理工作对天气/海况不敏感。
[0040]不需要2.5-3倍水深的多余线缆长度。
[0041]提供了一种在超深水中进行线缆修理的可实现方法(不受铜导体的机械特性限制)。
[0042]在加压环境中执行线缆接头工作具有这样的优点，即从准备模式到工作模式，接头承受着小压差。
[0043]应该知道，在不需要人在封壳6内的情况下，来现线缆4的修理。借助封壳6外部的操作者、例如水面舰船(未示出)上的操作者，可以远程控制臂10。但是，其他实施例是可能的；在其他实施例中，臂10自动操作或者至少部分自动操作，因此不是所有的修理步骤需要借助远程操作者来控制。
[0044]封壳6可以设置有履带轨道(未示出)或者其他驱动装置，从而使封壳在海床3上运动，自动地运动或者在远程操纵者的控制下运动。
[0045]封壳6可以设置有一个或者多个操纵缆，其来自吊舱/容器9或者直接来自水面舰船(与在图1的操纵缆8的情况一样)。一个或者多个操纵缆可以为封壳6提供电力和/或液压功率，为封壳6中的修理装置如臂10提供控制信号，和/或提供低电导率的气体或者液体以填充封壳6。在修理之后，低电导率的气体或者液体可以经由操纵缆从封壳6移走。
【权利要求】
1.一种修理位于海下方的海底线缆的受损部分的方法，该方法包括: 识别海底线缆的受损部分； 在海底线缆的所述受损部分的周围提供基本无水环境； 在所述基本无水环境内修理海底线缆的所述受损部分；以及 从海底线缆上移除所述基本无水环境； 其特征在于，借助在所述基本无水环境内的修理设备完成所述修理步骤，而无需人在所述修理步骤期间位于所述无水环境内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述修理步骤期间，由所述无水环境外面的操作人员来远程控制所述修理设备。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括借助设置在所述无水环境内的至少一个摄像机来监控所述修理步骤。
4.根据权利要求1、2或者3所述的方法，其特征在于，所述修理设备是自动的，或者至少部分是自动的，以及在操纵人员没有直接控制的情况下，所述修理设备执行海底线缆修理过程中的至少一些步骤。
5.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，在所述修理步骤之前，所述海底线缆连接到油或者气管线上，以及所述修理步骤包括从所述油或者气管线中移除至少一部分的所述海底线缆。
6.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述海底线缆是海底油或者气管线的直接电加热线缆。
7.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述修理海底线缆的步骤包括切割海底线缆。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括:在切割所述海底线缆之后，移除容纳有海水的那一部分海底线缆。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括，将在修理所述海底线缆过程中所使用的修理线缆降低到海床、或者至少降低到靠近海底线缆的位置处。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括把所述修理线缆连接或者接合到所述海底线缆的切割端上，以便在所述修理线缆和所述海底线缆之间形成电连接。
11.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，提供基本无水环境的所述步骤包括: 提供环境封壳，该封壳装有气体或者液体，该气体或者液体提供所述基本无水环境。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括把所述环境封壳降低到海床，或者降低到至少靠近海底线缆的位置。
13.根据权利要求11或者12所述的方法，其特征在于，该方法还包括，借助设置在环境封壳上的驱动装置，使所述环境封壳沿着海床进行移动。
14.根据权利要求11- 13任一所述的方法，其特征在于，所述气体或者液体具有小于海水的导电率。
15.根据权利要求14所述 的方法，其特征在于，所述气体或者液体在20摄氏度下的导电率小于0.1西门子/米。
16.根据权利要求11- 15任一所述的方法，其特征在于，修理海底线缆的所述步骤包括把所述环境封壳设置在海底线缆的所述受损部分上。
17.根据权利要求11- 16任一所述的方法，其特征在于，修理海底线缆的所述步骤包括，使海底线缆的所述受损部分升高到位于所述环境封壳内的基本无水环境中。
18.根据权利要求11- 17任一所述的方法，其特征在于，该方法还包括，在所述修理步骤之后，通过操纵管缆从所述环境封壳中至少除去一些所述气体或者液体。
19.一种对位于海下方的海底线缆进行修理的海底修理装置，所述装置包括: 环境封壳，其在该封壳内可以提供基本无水环境；以及 修理设备，其设置在环境封壳内，并且被布置成在不需要人处于环境封壳内的情况下可修理所述海底线缆。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述环境封壳在其下侧上具有孔，所述孔被布置成通向海、并且在使用期间面对海床。
21.根据权利要求19或者20所述的装置，其特征在于，所述修理设备包括可控制臂，其被布置成可由所述封壳外部的操作者来控制。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述臂被电致动和/或液压致动。
23.根据权利要求19- 22任一所述的装置，其特征在于，所述封壳填充有其导电率小于海水导电率的气体或者液体。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述气体或者液体在20摄氏度下的导电率小于0.1西门子/米。
25.根据权利要求23或者24所述的装置，其特征在于，其还包括操纵缆，其将所述气体或者液体供给到所述封壳，或者从所述封壳中除去所述气体或者液体。
26.根据权利要求19一 25任一所述的装置，其特征在于，其还包括至少一个支撑臂，该至少一个支撑臂铰接地连接到所述封壳的壁上，所述支撑臂适合于容纳和保持住线缆。
27.根据权利要求19一 26任一所述的装置，其特征在于，所述封壳包括侧壁，该侧壁具有由所述侧壁的裙部所限定出的孔，其中裙部的底部和侧壁的底部两者随从着整体上位于单一平面内的路径。
28.根据权利要求19- 27任一所述的装置，其特征在于，其还包括沿着海床驱动所述封壳的驱动装置。
29.根据权利要求28所述的装置，其特征在于，所述驱动装置包括履带轨道。
30.根据权利要求19- 29任一所述的装置，其特征在于，其还包括设置在所述封壳内以监控所述海底线缆修理的至少一个摄像机。
31.根据权利要求19一 30任一所述的装置，其特征在于，其还包括操纵缆，其向所述封壳提供电力和/或液压力。
32.根据权利要求19- 31任一所述的装置，其特征在于，其还包括操纵缆，其向设置在所述环境封壳内的所述修理设备提供控制信号。
【文档编号】H02G15/14GK103548223SQ201180071101
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2011年3月25日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】C·H·阿伦, A·博内斯, E·谢尔兰德, K·A·克里斯蒂安森 申请人:斯塔特伊石油公司