包括至少兩個水平高度的多重柔性海底到海面連接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及位于單獨的浮動支撐臺(2)與海底之間的一種海底到海面連接裝置，包括：多個柔性管線，其包括從所述浮動支撐臺延伸到海底的柔性軟管(1)，所述柔性管線由多個管(3，3a-3b)支撐，每個管限定包括柔性管線的第一部分(1-1)和柔性管線的第二部分(1-2)的兩個軟管部分，該第一部分具體為從浮動支撐臺(2)下降到所述管的雙懸鏈曲線，該第二部分具體為介于所述管與柔性軟管在海底上的接觸點(l-2a，l-2b)之間的單懸鏈曲線。該裝置包括：至少一個支撐結(jié)構(gòu)(4)，包括形成擱置于和/或錨定到或打入海底的基部(4-1)的下部元件和支撐至少兩個管的上部元件(4-2，4-2a-4-2b)；設(shè)置在不同高度(Ha，Hb)的下部(3b)和上部(3a)，使得穿過下部管(1b)的柔性管線的第一部分(1-1)的低點(1-1b)的位置低于穿過上部管(3a)的柔性管線的第一部分(1-1)的低點(1-1a)。
【專利說明】包括至少兩個水平高度的多重柔性海底到海面連接裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井口、裝備部件或擱置在海底上的水下管道的端部與海面上的浮動支撐臺(floating support)之間的一種多重柔性海底到海面連接的設(shè)施,該設(shè)施包括許多柔性管線(特別是柔性管道)，其底端部連接到多個擱置在海底上的水下管道的端部，或者直接連接到井口或連接到擱置在海底上的裝備的部件。
【背景技術(shù)】
[0002]在本說明書中，術(shù)語“柔 性管線”意指能夠經(jīng)受大程度的變形而不會造成明顯的反作用力的管道或纜線，例如下文限定的柔性管道，以及用于輸送電能或信息的纜線或管道(例如電力纜線、控制纜線)，或者用于為液壓裝備(例如致動器)提供動力的液壓流體傳輸管道，或者含有光纖的管道；柔性管線還可以是由一個或多個液壓管道和/或電力纜線組成的控制臍帶，用于輸送電能和/或信息。
[0003]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】尤其涉及制造和安裝海底到海面連接裝置的領(lǐng)域，其用于將油、氣或其它可溶或可熔材料或懸浮的礦物材料從海底通過水下井口向上提取到浮動支撐臺，以便開發(fā)位于海上的離岸的產(chǎn)出區(qū)域。本發(fā)明的主要和直接的應(yīng)用是在產(chǎn)油領(lǐng)域中。
[0004]一般而言，浮動支撐臺具有錨固裝置，其使浮動支撐臺能夠停留在原位而不受到洋流、風(fēng)和浪的影響。該錨裝置一般還包括用于儲存和處理油的裝置和用于(將油)卸載到卸載油輪的卸載裝置，卸載油輪一般以有規(guī)律的時間間隔到來，以便移走產(chǎn)品。用于此類浮動支撐臺的常用術(shù)語是浮動生產(chǎn)儲存卸貨裝置，且其縮寫FPSO將在本說明的下文中通篇使用。
[0005]然而，該支撐臺也可以是臨時地安裝在海上并使用數(shù)年的半潛浮動平臺，例如在等待永久性設(shè)立和安裝FPSO類型浮動支撐臺時的情況。
[0006]與擱置在海底上的水下管道連接的海底到海面連接物是已知的，這些連接物為混合塔(hybrid tower)型，且包括:
[0007].豎直的立管(riser)，其底端通過柔性鉸鏈錨定到海底，亦即連接到擱置在海底上的所述管道，而其頂端被浸沒在水面下的懸浮部(float)張緊，該頂端連接到該懸浮部；以及
[0008]?連接管道，通常為柔性連接管道，位于所述立管的頂端與海面上的浮動支撐臺之間，所述柔性連接管道合適地呈現(xiàn)在其自重的作用下懸掛的懸鏈曲線形狀，亦即下降到懸浮部下方并隨后上升到所述浮動支撐臺。
[0009]同樣已知的是，海底到海面連接物由連續(xù)地上升直到海面下的堅固的剛性管道構(gòu)成，此管道由焊接或螺接到一起的厚壁管狀鋼元件制成，且其呈現(xiàn)懸鏈構(gòu)形，其曲率在整個懸垂長度上連續(xù)地變化，該管道通常被稱為鋼懸鏈立管(SCR)或稱為“懸鏈型剛性管道”或為“SCR型立管”。這種懸鏈管道可一直上升到海面上的浮動支撐臺，或者僅到達用于張緊其頂端的沒入海面下的懸浮部，該頂端再通過懸掛的柔性連接管道連接到浮動支撐臺。
[0010]海底到海面連接物同樣是公知的，其使浮動支撐臺能夠連接到海底上的完全由柔性管道構(gòu)成的管道或設(shè)施，特別是當(dāng)水的深度非常大時，例如在300米(m)到750m，或甚至IOOOm的范圍內(nèi)，其中井口或水下裝備的部件距離所述浮動支撐臺非常遠。
[0011]本發(fā)明涉及用于多重海底到海面連接的設(shè)施的柔性管道支撐裝置，包括排列在至少兩個不同的高度的水平高度的多重柔性管道。
[0012]應(yīng)理解的是，本文所使用的術(shù)語“柔性管道”意指管道，同樣已知的是有時被稱為“軟管”，軟管是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，且在美國石油組織(API)出版的標(biāo)準(zhǔn)文件有所描述，尤其是參照API 17J和API RP17B之下的描述。這種柔性管道特別地由供應(yīng)商法國西普公司(Technip-Coflexip)制造和出售。這類柔性管道大體包括內(nèi)部密封層，其由熱塑性材料制成，并結(jié)合適于經(jīng)受管道內(nèi)部的壓力的層(通常由鋼或復(fù)合材料制成)，且以在熱塑管道內(nèi)依次相接觸的螺旋形纏繞的帶的形式使用，從而經(jīng)受內(nèi)部爆發(fā)壓力，且在整個熱塑性管狀層上、以及呈相接的螺旋纏繞帶的形式的類似物上結(jié)合外部加強件，但使用更長的節(jié)距，即使用較小的螺旋角度，特別是15°到55°范圍內(nèi)的角度。
[0013]當(dāng)開發(fā)特定區(qū)域時，多個井口通過多個通向共用的浮動支撐臺的海底到海面連接物平行地連接。在此情況下，當(dāng)所述柔性管道受到水流的影響時，以及當(dāng)所述浮動支撐臺本身受到浪、風(fēng)和水流的影響時，不僅是在這些懸浮部之間，而且在柔性管道和電力纜線以及其它柔性管線(例如電力纜線或輸送信息信號并提供與所述浮動支撐臺的連接的臍帶)之間，每個所述海底到海面連接物與需要與其緊鄰的連接物分開以防止任何干擾和碰撞。
[0014]在特定區(qū)域的開發(fā)中，每個井口獨立地連接到所述浮動支撐臺，因此具有許多海底到海面連接物，所以將不可能再安裝更多(連接物)，因為支撐臺的長度是有限的，其只能接受有限數(shù)量的海底到海面連接物。
[0015]期望的是，在給定的浮動支撐臺上安裝盡可能多的海底到海面連接物，以便優(yōu)化油田的作業(yè)。為此已經(jīng)提出了多種不同的系統(tǒng)，使得多個豎直的立管能夠彼此聯(lián)結(jié)以便減少對工作場地的占用，從而能夠安裝大量的連接到共用的浮動支撐臺的海底到海面連接物。通常，從共用的浮動支撐臺能夠安裝多達30或甚至40個海底到海面連接物是必要的。
[0016] 申請人:名下的專利文獻W002/66786、W002/103153和W02011/061422描述了混合塔，其具有呈扇形設(shè)置的多重柔性管道和立管，使得大量的連接物能夠聯(lián)結(jié)到共用的浮動支撐臺，而無論所述立管的運動相互干涉的問題如何，因為這些連接物全部都經(jīng)歷與在海面上的浮動支撐臺(浮動支撐臺在海面上經(jīng)受涌浪、風(fēng)和洋流的影響)的運動影響下的頂部張緊懸浮部的運動相同的運動。
[0017]在這些設(shè)施中，已提出在浮動支撐臺與立管或SCR的頂端之間設(shè)置兩個疊置的或并排設(shè)置的柔性管道的方案，這兩個柔性管道在海面下通過兩個相應(yīng)的槽被引導(dǎo)，這些槽以疊置的或側(cè)向偏移的方式緊固到懸浮部以張緊第三立管，該第三立管的位置比前兩個立管更靠近浮動支撐臺立管，每個所述槽由此限定了柔性管道部分以雙懸鏈的形式懸掛在槽的兩側(cè)。這種配置的優(yōu)點是能夠使柔性管道到達相對遠離浮動支撐臺的立管的頂端，而不會使所述雙懸鏈管道懸掛的底部點的位置太深。
[0018]當(dāng)使用大量的僅由柔性管道構(gòu)成的海底到海面連接物時，還需要將各個連接物彼此間隔開，其原因至少如下。
[0019]第一，柔性管道具有易碎的外部護層，因此必須防止它們互相敲擊。
[0020]第二，柔性管道是穿過被稱為“槽(trough) ”的弧形引導(dǎo)元件來使用的，每個“槽”限定了后文將描述的凸曲面形的剛性支承面，以便限定包括第一柔性管道部分和第二柔性管道部分的兩個柔性管道部分，第一柔性管道部分呈位于浮動支撐臺的所述槽之間的懸掛的雙懸鏈構(gòu)形，而第二柔性管道部分呈位于所述槽與所述柔性管道和海底接觸的切點之間的單懸鏈構(gòu)形。
[0021]這些被稱為槽的弧形引導(dǎo)元件對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的，其具有:
[0022].該槽的沿軸向豎直縱平面的彎曲形縱截面，優(yōu)選為圓形，其凹入側(cè)朝向海底，且管道置于其凸形外側(cè)上；以及
[0023]?沿垂直于該槽的軸向豎直縱向平面的豎直平面中的截面，其具有這樣的形狀:優(yōu)選為圓形的彎曲的底部形狀，其凹入側(cè)向上，并由位于縱向側(cè)壁之間的所述頂部外側(cè)面構(gòu)成，其作用是沿縱向方向在所述側(cè)壁之間支撐并引導(dǎo)管道。
[0024]按已知的方式，凹入側(cè)向下的縱向曲線的曲率半徑大于穿過所述槽的管道的最小曲率半徑。
[0025]這種槽的作用是向其所支撐的柔性管道的部分提供受控的曲率，以避免過大的曲率無法彌補地損傷所述管道。
[0026]這種槽的功能和柔性管道的設(shè)置的作用是在槽的上游側(cè)、且在浮動支撐臺和槽之間產(chǎn)生一個懸掛的雙懸鏈曲線，以便避免或盡量減少柔性管道在其與海底的接觸點處的壓力和運動，而這種壓力和運動會產(chǎn)生深溝而破壞海底，并且會削弱管道(因為管道在接觸點區(qū)域交替地彎折) ，因此需要加強其結(jié)構(gòu)和/或要求對海底進行保護。通過使管道穿過所述槽而產(chǎn)生的呈懸掛的雙懸鏈形式的第一柔性管道部分，使得管道的壓力和運動被衰減，從而確實地減少這些在柔性管道和海底間的接觸點的壓力和運動，第一部分比單懸鏈形狀的第二柔性管道部分更多涉及到吸收浮動支撐臺的水平運動。
[0027]當(dāng)從其兩端懸掛時，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，所述水下柔性管線在其自重作用下形成懸掛的雙懸鏈形狀，即以懸鏈構(gòu)形下垂到其切線為水平的低點(見下文)，此后其上升到所述浮動支撐臺，該懸掛的懸鏈能夠接納其兩端之間的大量的運動，特別是在所述懸掛的懸鏈的低點的任一側(cè)上的上升或下降部分中，通過使柔性管道變形而使該運動被吸收。
[0028]應(yīng)理解的是，在位于其懸掛的一端與水平切線的底部之間，特別是在所述第二柔性管道部分與海底接觸點之間的柔性管道部分中，呈現(xiàn)出由于具有均勻重量的懸掛的管道部分受到重力的作用而形成的對稱曲線，該曲線是公知的“懸鏈線”且為雙曲余弦型數(shù)學(xué)函數(shù):
[0029]Coshx = (ex = e_x) / 2
[0030]該曲線的任意點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)關(guān)聯(lián)應(yīng)用于以下公式:
[0031]y = R0 (cosh (x/R0) ^1)
[0032]R = R0.(Y/R0+l)2
[0033]其中:
[0034].X表示所述接觸點與該曲線上的一點M之間沿水平方向的距離；
[0035]*y表示點M的高度(X和y因此是該曲線上的點M的以所述接觸點為原點的直角參照系的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)值)；
[0036].Rtl表示所述接觸點(即具有水平切線的點)處的曲率半徑；以及[0037].R表示點M (x，y)處的曲率半徑。
[0038]因此，從具有曲率半徑最大值Rmax的頂端到具有曲率半徑最小值Rmin (或上述公式中的Rtl)的海底的接觸點，曲率沿懸鏈線變化。在浪、風(fēng)和水流的作用下，海面支撐臺橫向地和垂直地運動，因此具有使懸鏈形狀的管道在接觸海底之處上升或下降的效果。
[0039]對于單懸鏈形式的海底到海面連接物，懸鏈的最關(guān)鍵的部分位于其靠近接觸點的部分，而懸鏈的這一底部中的大部分力實際上是由浮動支撐臺的運動及施加到懸鏈的頂部的激勵產(chǎn)生的，該懸鏈?zhǔn)艿剿骱陀坷说淖饔?，并且所有這些激勵再順著管道機械地傳播到懸鏈的底部。
[0040]由此，位于槽的上游的呈懸掛的雙懸鏈形式的柔性管道的第一部分的實質(zhì)功能更具體而言是通過所述浮動支撐臺與呈單懸鏈形式的所述第二柔性管道部分之間各自的機械解耦運動，至少部分地吸收管道的運動和/或所述柔性管道所連接到的浮動支撐臺的運動。然而其另一個功能是能夠視具體情況而減少由所述第二柔性管道部分施加在水下裝備和/或擱置在海底上的管道端部(第二柔性管道部分與之連接)上的牽引力。
[0041]在現(xiàn)有技術(shù)中，用于所述柔性管道的中間支撐槽被多個支撐懸浮部保持在海面下特定的深度，每一個槽均從這些浮動支撐臺被懸掛。然而，這些懸浮部承受大量的運動，這意味著必須在各個懸浮部之間提供足夠的距離，以確保它們不會彼此撞擊。
[0042]在專利文獻W000/31372和EP0251488中，描述了多個海底到海面連接物，其中柔性管道從浮動支撐臺穿過多個槽延伸到海底，這些槽在同一高度并排且橫向偏移地設(shè)置，所述槽由擱置在海底上的龐大的結(jié)構(gòu)支撐且由龐大的結(jié)構(gòu)從懸浮部懸掛并錨定到海底。
[0043]這些約束涉及展開工作區(qū)域以及限制能夠連接到共用的浮動支撐臺的側(cè)面的柔性海底到海面連接物的數(shù)量，以避免各個柔性連接物與各個懸浮部之間的干擾。
[0044]這就是為何需要提供一種設(shè)施，使得從給定的浮動支撐臺能夠使用多個柔性類型海底到海面連接物，使其尺寸和運動減少，并且使鋪設(shè)工作盡可能簡單，從而適于由管道鋪設(shè)船在海上進行建造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0045]因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有大量的柔性海底到海面連接物的設(shè)施，這些連接物適于將浮動支撐臺與多個井口和/或水下設(shè)施連接，這些水下設(shè)施安裝在海底上、特別是安裝在中等或很大的水深度(即水深度大于300m，并有可能深達500m到IOOOm范圍)的海底處。
[0046]更特別地，本發(fā)明所提出的問題因此是提供一種設(shè)施，其具有從共用的浮動支撐臺延伸的大量柔性管道海底到海面連接物，為此，鋪設(shè)和安裝該設(shè)施的方法同時可以:
[0047].減少各個柔性海底到海面連接物之間的安裝距離，即可以在盡可能小的空間安裝大量的柔性海底到海面連接物，或者換言之減少在海底上的“腳印”，因此除其它方面外，可以增加能夠沿FPSO或者平臺的側(cè)面安裝的海底到海面連接物的數(shù)量，且所述海底到海面連接物不會彼此干擾；以及
[0048].由海面上的鋪設(shè)船連續(xù)地建造和鋪設(shè)，使各個管道能夠輕松地被建造和安裝；以及最后
[0049].如果在安裝各個柔性海底到海面連接物的工作之間，在長時期內(nèi)及時地展開安裝工作，且不需要預(yù)先知道待鋪設(shè)的連接物的數(shù)量，也不需要知道其尺寸和單位重量方面的特征的時候，能優(yōu)化浮力裝置的使用。
[0050]在油田開發(fā)的設(shè)計階段，并不完全了解油儲量，所以在幾年后，為了滿進度生產(chǎn)通常需要修改最初的生產(chǎn)計劃和相關(guān)裝備的配置。因此，在系統(tǒng)的最初安裝中，海底到海面連接物的數(shù)量和其配置方式是相對于預(yù)估的需求而限定的，一旦油田投入生產(chǎn)，不論是為了采收原油，還是因為需要向儲層中注入更多的水，或是確實因為需要采收或再注入更多的氣體，其幾乎總是需要向上修改。當(dāng)儲量枯竭時，通常需要鉆探新的井并注入水或氣，或甚至在油田上的新位置鉆探生產(chǎn)井以增加總體出產(chǎn)率，這樣連接到FPSO側(cè)面的海底到海面連接物組相應(yīng)的復(fù)雜化。
[0051]本發(fā)明的另一個問題是還提供一種高強度低成本的柔性海底到海面連接的設(shè)施，其中制造和安裝各種組成元件的方法被簡化且成本低，并且可由鋪設(shè)船在海上實施。
[0052]本發(fā)明另一個目標(biāo)是提供一種設(shè)施，其使用較小數(shù)量的用于支撐或張緊所述柔性管道(特別是與中間槽關(guān)聯(lián)的柔性管道)的懸浮部。
[0053]為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明提供了一種在共用的浮動支撐臺與海底之間(連接)的海底到海面連接設(shè)施，該設(shè)施包括多個柔性管線，這些柔性管線包括位于其被連接到井口處的海底與所述浮動支撐臺之間的柔性管道，裝備部件，或者所述設(shè)施的靠置在海底上的水下管道的端部，所述柔性管線分別由多個稱為槽的弧形支撐及引導(dǎo)元件支撐，每個槽被置于兩個管道部分之間，這兩個管道部分包括處于浮動支撐臺與所述槽之間的呈懸掛的雙懸鏈構(gòu)形的第一柔性管線部分，以及處于所述槽和所述柔性管道與海底的接觸點之間的呈單懸鏈構(gòu)形的第二柔性管線部分。根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)施包括:至少一個槽支撐結(jié)構(gòu)，包括擱置于和/或錨定到或嵌入海底的形成基部的底部和支撐至少兩個槽的頂部，底部槽和頂部槽分別設(shè)置在不同的高度，使得穿過底部槽的第一柔性管線部分的懸掛的雙懸鏈的低點低于穿過頂部槽的所述第一柔性管線部分的懸掛的雙懸鏈的低點。
[0054]這種構(gòu)形使得穿過底部槽的柔性管線與海底的接觸點比穿過頂部槽的柔性管線與海底的接觸點更靠近所述基部。
[0055]本發(fā)明的設(shè)施有如下的優(yōu)點，特別是:
[0056].根據(jù)本發(fā)明的目的，安裝帶有多個槽的槽支撐結(jié)構(gòu)使得懸浮部數(shù)量的相對減少；以及
[0057].槽和柔性管道的設(shè)置方式使其懸掛的雙懸鏈的水平切線的低點位于不同的高度，以及其中恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置柔性管道與海底的接觸點相距不同的距離，有助于減少乃至消除所述柔性管道之間的接觸或碰撞的風(fēng)險，特別是在其懸掛懸鏈形式的所述第一管道部分之間碰撞的風(fēng)險。
[0058]本文所使用的術(shù)語“浮動支撐臺”涵蓋駁船或船舶以及上述類型的半潛平臺。
[0059]可理解的是，根據(jù)本發(fā)明的所述支撐結(jié)構(gòu)的頂部(其支撐所述槽或者具有固定到其上的所述槽)為剛性結(jié)構(gòu)而非懸浮部。
[0060]更特別地，所述槽支撐結(jié)構(gòu)的所述頂部包括至少兩個剛性支撐元件，其分別為底部元件和頂部元件，它們設(shè)置在不同的高度并各自支撐多個槽，所述多個槽在垂直于所述支撐結(jié)構(gòu)和所述剛性支撐元件的豎直軸面(axial plane)的和/或垂直于所述槽的豎直縱向軸面的豎直平面內(nèi)沿方向(Y-Y’ )橫向偏移，所述槽優(yōu)選為彼此平行，所述槽優(yōu)選相對于所述支撐結(jié)構(gòu)和所述剛性支撐元件的豎直軸面對稱地設(shè)置。
[0061]此實施例在所述槽支撐結(jié)構(gòu)情況下特別具有的優(yōu)點是，能夠使穿過由同一個頂部或底部剛性支撐元件支撐的兩個相鄰的槽的兩個相鄰的第二柔性管道部分以角度％分開，角度α2大于相同的兩個柔性管道中相應(yīng)兩個第一柔性管道部分之間的角度αι。
[0062]因此，能夠增大所述柔性管道從所述支撐結(jié)構(gòu)的扇形的角形展開度(angularspread)，并且因此擴大可安裝井口或水下管道的端部的地質(zhì)區(qū)域，以便通過所述柔性管道連接到共用的浮動支撐臺。
[0063]由此可見，且更特別的是，兩個柔性管線的兩個第二柔性管線部分穿過由共用的剛性支撐元件支撐的兩個相鄰的槽，這些槽沿橫向偏移且相對于彼此以角度(α2)成角度地設(shè)置，該角度(α2)大于同樣兩個柔性管線的柔性管線的兩個第一部分的角度(αι)。
[0064]優(yōu)選地，可理解的是本發(fā)明的海底到海面連接設(shè)施包括至少兩個所述槽支撐結(jié)構(gòu)，并且所述豎直軸面以角度α成角度地被設(shè)置。
[0065]更特別地，由用于底部或頂部槽的共用的剛性支撐元件支撐的數(shù)個槽可更特別地處于10至30個的范圍內(nèi)。
[0066]在一個特別的實施例中，所述柔性管道通過保留裝置和/或附接裝置保持在所述槽中。
[0067]此特征旨在使柔性管道保持穩(wěn)定并促使在所述第一柔性管道部分中產(chǎn)生負載和運動。
[0068]更特別地，所述保留裝置或附接裝置由形成為環(huán)的管狀裝置構(gòu)成，該環(huán)圍繞所述管道被預(yù)設(shè)置為與緊固到浮動支撐臺的管道端部相距預(yù)定的距離，所述環(huán)適于被阻擋和/或鎖定在所述槽中，所述槽優(yōu)選為包括第一部分，該第一部分的內(nèi)部通道容納或適于容納所述柔性管道但不適于容納被所述環(huán)包圍的所述管道，所述第一槽部分位于槽的靠近浮動支撐臺的端部，所述第一槽部分的內(nèi)部通道的橫截面寬度(特別為直徑)小于設(shè)置在槽遠離浮動支撐臺的端部的第二槽部分的內(nèi)部通道的橫截面寬度，所述第二槽部分的內(nèi)部通道容納或適于容納被所述環(huán)圍繞的所述柔性管道，所述環(huán)由肩臺保留在寬度變化的區(qū)域，該寬度的變化優(yōu)選為在第一和第二槽部分的兩個內(nèi)部通道之間不連續(xù)。
[0069]所述環(huán)可由兩個半圓形截面的半環(huán)組成，這兩個半環(huán)被壓抵于管道并例如通過螺栓被組裝在一起。
[0070]可理解的是，所述環(huán)的位置由第一柔性管道部分的所需長度決定，該長度隨著所述第一柔性管道部分在懸掛的雙懸鏈中的低點的高度的不同而變化，該長度還取決于槽的高度和其到浮動支撐臺的距離。
[0071 ] 在第一特定的變型實施例中，所述用于槽的剛性支撐元件形成水平梁。這些槽由設(shè)置在相同高度的共用的剛性支撐元件支撐。
[0072]在另一個變型實施例中，這些槽由設(shè)置在不同高度的共用的剛性支撐元件支撐，所述剛性支撐元件優(yōu)選地限定一槽支撐表面，該槽支撐表面為平面形且傾斜。
[0073]無論如何，且優(yōu)選地，穿過由共用的剛性支撐元件支撐的相鄰的槽的兩個第一柔性管線部分的低點位于不同的高度。
[0074]在一個優(yōu)選實施例中，所述槽支撐結(jié)構(gòu)是包括剛性塔的剛性結(jié)構(gòu)，該剛性塔被設(shè)立在擱置和/或錨定到海底的所述基部之上，并且剛性地固定到基部。所用的術(shù)語“剛性塔”意指所述形成基部的底部和支撐所述槽的支撐結(jié)構(gòu)的所述頂部通過剛性結(jié)構(gòu)連接到一起。
[0075]更特別地，所述基部是水平地延伸并擱置在海底上的金屬格架結(jié)構(gòu)，且所述剛性塔是向上豎直設(shè)立并支撐至少兩個剛性支撐元件的金屬格架結(jié)構(gòu)，亦即一個頂部支撐元件和一個底部支撐元件，這兩個支撐元件形成為沿著至少兩個豎直的水平高度分別在塔的兩側(cè)(優(yōu)選為對稱地)延伸的梁，所述槽緊固在這些梁的頂部上，所述塔借助傾斜的剛性連接和加強元件緊固到所述基部的金屬格架結(jié)構(gòu)。
[0076]可理解的是，所述基部的金屬格架結(jié)構(gòu)延伸出足夠的距離以起到足夠的平衡配重的作用，以使塔保持穩(wěn)定。
[0077]在這一具有剛性支撐結(jié)構(gòu)的實施例中，槽和柔性管道的定位的對稱性，以及更一般而言支撐結(jié)構(gòu)本身相對于所述豎直的縱向軸面的對稱性是旨在確保所述結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)受的壓力及彎曲力在豎直的剛性塔的兩側(cè)是平衡的。
[0078]在另一個變型實施例中，所述槽支撐結(jié)構(gòu)是鉸接結(jié)構(gòu)，其包括至少兩個剛性支撐元件，一個頂部元件和一個底部元件，它們形成彼此疊置地設(shè)置的梁并通過第一柔性連接元件(例如第一支柱)連接在一起，所述底部槽支撐元件通過第二柔性連接元件(例如第二支柱)連接到所述基部，所述頂部和底部剛性支撐元件借助至少一個水下浮力元件而被保持為在所述基部上彼此疊置，所述至少一個水下浮力元件被緊固到適于張緊所述第一和第二支柱的至少一個所述頂部槽支撐元件上，所述基部優(yōu)選為嵌入海底。
[0079]更特別地，所述頂部剛性支撐元件從水下的頂部懸浮部被懸掛，并且通過第三柔性連接元件(例如吊索)連接到該頂部懸浮部，且優(yōu)選的是所述頂部剛性支撐元件由緊固在其上的底部懸浮部支撐。
[0080]在兩個剛性支撐結(jié)構(gòu)的實施例中，優(yōu)選的是，最靠近在一起的頂部槽和底部槽的豎直縱向軸面位于同一個軸線上，并處于與兩個槽相同的平面中，以避免或至少減少對所述支撐結(jié)構(gòu)的彎曲力。
[0081]在槽支撐結(jié)構(gòu)是鉸接結(jié)構(gòu)的變型實施例中，呈單懸鏈形狀的第二柔性管道部分的穩(wěn)定性小于使用剛性支撐結(jié)構(gòu)的情況，然而因為所述支撐結(jié)構(gòu)被所述懸浮部張緊，使得第二柔性管道部分經(jīng)受的壓力和運動(特別是在其與海底接觸點處)大幅減少。
[0082]為了使鋪設(shè)船能夠輕松鋪設(shè)柔性管道，如下文說明書中所述，所述頂部槽元件或其支撐的槽的端部包括導(dǎo)向裝置，其輪廓適于在管道被鋪設(shè)到所述底部槽上時，避免損壞柔性管道的可能與所述導(dǎo)向裝置接觸的任何部分。
[0083]同樣優(yōu)選地，所述頂部槽的高度高于最靠近的底部槽，使得穿過頂部槽的縱向端部和底部槽的底部的頂部的部段相對于水平線形成至少30°、且優(yōu)選為至少45°的角度
α 3ο
[0084]槽的底部的頂部是位于沿槽的曲線長度的一半處的點。
[0085]所述支撐結(jié)構(gòu)還可以支撐多個用于引導(dǎo)和支撐不同于所述柔性管道(且因此直徑較小)的柔性管線的槽。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0086]根據(jù)以下參照附圖給出的詳細描述體現(xiàn)了本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，在附圖中:[0087].圖1是位于錨定的浮動平臺2和金屬支撐結(jié)構(gòu)4之間的本發(fā)明的海底到海面連接設(shè)施的側(cè)視圖，金屬支撐結(jié)構(gòu)4支撐兩組弧形槽3，3a-3b并且豎立在海底5上；
[0088]?圖2是圖1的設(shè)施的側(cè)視圖，示出了柔性管道I隨著所述錨定的浮動平臺在其最遠處Ib和其最近處Ia相對于所述支撐結(jié)構(gòu)4漂移而經(jīng)受的變形；
[0089]?圖3是屬于圖1所示類型但具有兩個支撐結(jié)構(gòu)4的設(shè)施的平面圖，其示出連接在平臺2與豎立在海底的兩個金屬支撐結(jié)構(gòu)4之間的多個柔性海底到海面連接物的扇形設(shè)置型式；
[0090].圖4是位于錨定的浮動平臺與分別支撐兩組弧形槽的兩個剛性支撐元件4_2a，4_2b之間的、圖1的海底到海面連接設(shè)施的側(cè)視圖，所述剛性支撐元件由第一組支柱連接到一起，并且由第二組支柱連接到擱置在海底5上的地基4-1，該組件借助懸浮部4-4a而被向上張緊；
[0091].圖5A是在底部槽3b上安裝柔性管道的第一步驟的側(cè)視圖；
[0092].圖5B示出在底部槽3b上安裝柔性管道的第二、第三和第四步驟的側(cè)視圖；
[0093].圖6A是槽3的平面圖，詳細示出了槽的前部3-1和后部3_2的各自的截面圖，所述前部和后部具有不同半徑的內(nèi)部通道3-4，且因此具有不同的寬度；
[0094]?圖6B是柔性管道的平面圖，其適配有單獨的環(huán)7，用以將所述柔性管道保持在圖6A的所述槽中； [0095]?圖6C是圖6B的柔性管道的平面圖，其安裝在圖6A的槽中，保持件8處于打開位置；
[0096]?圖6D是與圖6C相關(guān)的平面圖，示出了單獨的環(huán)7的鎖定的保持件8，其處于關(guān)閉位置；
[0097].圖7A是管道I的豎直截面圖，其具有兩個半管狀部分7a和7b，半管狀部分7a和7b 一旦被壓靠在管道I則形成所述環(huán)7，保持件8處于打開位置，而圖7B中所示的保持件8處于其關(guān)閉位置(其中沒有管道和環(huán)7)；
[0098].圖8A是穿過剛性支撐結(jié)構(gòu)4的頂部槽3a的頂部的豎直截面圖，剛性支撐結(jié)構(gòu)4具有支撐多個頂部槽3a和底部槽3b的兩個水平高度梁4-2a和4_2b，虛線示出了第一柔性管道部分1-1及其低點Ι-la，而點劃線示出了底部槽3b ；
[0099]?圖8B是類似于圖8A的視圖，但其豎直截面穿過底部槽3b的頂部，虛線示出了第一柔性管線部分1-1，而點劃線示出了頂部槽3a ；
[0100].圖9是支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其中頂部槽相對于底部槽朝向浮動支撐臺的方向偏移；以及
[0101]?圖10示出了槽支撐結(jié)構(gòu)4的變型實施例，其中頂部和底部剛性支撐元件4_2a和4-2b是相對于豎直中心塔4-2c對稱地傾斜的梁。
【具體實施方式】
[0102]圖1示出了海底到海面連接設(shè)施，其具有連接到半潛浮動平臺2的一個端部2a的兩個柔性管道1，半潛浮動平臺2由錨線2a保持在原位，所述柔性管道的另外的端部擱置在海底5上的1-3處。兩個柔性管道I在不同的高度延伸且其在接觸點l_2a和l_2b接觸到海底5，接觸點l-2a和l-2b與浮動支撐臺2的軸Z-Z’相距不同的距離。[0103]海底到海面連接設(shè)施具有剛性支撐結(jié)構(gòu)4，該支撐結(jié)構(gòu)包括金屬格架結(jié)構(gòu)構(gòu)成的剛性的豎直塔4-2c，金屬格架結(jié)構(gòu)在其頂部支撐著頂部和底部剛性支撐元件4-2a、4-2b，這兩個元件形成在塔4_2c的兩側(cè)對稱延伸的水平梁。頂部槽3a緊固在頂部梁4_2a上，而底部槽3b緊固在底部梁4-2b上。頂部和底部槽3a、3b均優(yōu)選為具有相同的長度和相同的曲率半徑，且兩者設(shè)置為相互平行，并在與槽的縱向方向X-X’的垂直的橫向方向Y-Y’上橫向地偏移。
[0104]在圖1到圖3中，單個支撐結(jié)構(gòu)4的頂部和底部槽3a、3b是疊置的，即它們在槽的縱向方向X-X’上不具有相對于彼此的偏移，與圖9的實施例不同的是，其中底部槽3b向前方或下游偏移，即比頂部槽3a略為遠離浮動支撐臺2。
[0105]圖3示出了具有兩個支撐結(jié)構(gòu)4的兩個設(shè)施，這兩個支撐結(jié)構(gòu)被設(shè)置在與支撐臺2相距不同距離之處，但均具有相同的形狀，這兩個結(jié)構(gòu)中較靠近浮動支撐臺的那一個結(jié)構(gòu)在底部梁4-2b和底部槽3b正上方以截面圖示出，而距離浮動支撐臺2較遠的另一個支撐結(jié)構(gòu)4在頂部槽和梁3a、4_2a上方以平面圖示出。穿過頂部槽3a的第二柔性管道部分1_2具有與海底5的接觸點l_2a，其大致位于半徑為R2的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較遠)或半徑為R4的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較近)。穿過底部槽3b的第二管道部分1-2的接觸點l_2b同樣地大致位于半徑為Rl的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較遠)或半徑為R3的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較近)，其中R1〈R2且R3〈R4。
[0106]在圖3中，頂部梁4_2a支撐十個頂部槽3a，使這些頂部槽的頂部具有同樣的高度Ha,如圖1所示，并且只有四個柔性管道被設(shè)置在頂部梁4_2a沿方向Y_Y’的橫向端部處的這些成對的槽上。底部梁4-2b在同樣的高度Hb支撐九個底部槽3b，其上同樣地安裝四個柔性管道，即在沿橫向方向Y-V的梁的相應(yīng)端部處，兩對槽中的每一對均安裝兩個柔性管道。
[0107]穿過槽3a、3b的各個柔性管道I各自具有位于在浮動支撐臺2與所述槽之間呈懸掛的雙懸鏈構(gòu)形的第一柔性管道部分1-1以及位于所述槽和其與海底的接觸點l_2a或l-2b之間的呈單懸鏈構(gòu)形的第二柔性管道部分1-2。
[0108]在圖1、圖2和圖4中，穿過頂部槽3a的第一管道部分1-1的低點l_la位于穿過底部槽3b的第一管道部分1-1的低點1-1b的上方，且穿過頂部槽3a第二柔性管道部分1-2與海底5的接觸點l_2a大致位于半徑為R2的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較遠)或半徑為R4的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較近)。穿過底部槽3b的第二管道部分1-2的接觸點l_2b同樣地大致位于半徑為Rl的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較遠)或半徑為R3的圓上(對于圖3的支撐結(jié)構(gòu)4，其距離浮動支撐臺2較近)，其中R1〈R2且R3〈R4。
[0109]圖1到圖3示出的柔性管道I從其平臺2上的附接點2b到超過其擱置在海底5上的管道部分1-3與海底的接觸點l-2a、l-2b都是連續(xù)的。然而，每個所述柔性管道也可以由多個柔性管道構(gòu)成，這些柔性管道通過另一中間配件(特別是法蘭型配合1-4或使用其它的連接裝置)彼此連接，所述連接裝置優(yōu)選地還可位于所述槽的下游，如圖4所示。
[0110]平臺2經(jīng)受浪、風(fēng)和洋流的影響，因此會沿各個方向移動。錨系統(tǒng)2a限制平臺2的漂移并試圖將其保持在圖1所示的中間位置。圖2的側(cè)視圖示出了根據(jù)平臺的靠近結(jié)構(gòu)4(構(gòu)形la)或遠離其(構(gòu)形lb)的移動，柔性管道I如何發(fā)生變形?？梢钥闯觯还芷脚_在海面上如何運動，第二柔性管道部分1-2大致保持靜止，如同上文所說明的那樣。
[0111]因為管道的兩個第一管道部分1-1的低點l-la、l-lb處于不同的高度ha和hb,還因為穿過頂部槽和底部槽3a、3b的兩個管道的兩個第二管道部分1-2同樣處于不同的高度，且具有與結(jié)構(gòu)4相距不同距離的不同接觸點l-2a、l_2b，因此懸掛的頂部和底部管道部分1-1、1-2不會互相干擾。
[0112]所述槽支撐結(jié)構(gòu)4具有底部4-1，該底部用作由金屬格架結(jié)構(gòu)構(gòu)成的基部，該基部以足夠的距離水平地延伸并擱置在或錨定到海底，以作為平衡配重并使底部緊固到其上的剛性塔4-2c保持穩(wěn)定。剛性塔4-2c是金屬格架結(jié)構(gòu)，其底部緊固到形成基部的格架結(jié)構(gòu)4-1并由傾斜的剛性連接和加強元件4-3支撐。
[0113]在圖3中，分別支撐頂部槽和底部槽3a、3b的兩個水平梁4_2a和4_2b是疊置的，并被設(shè)置為與浮動支撐臺2的軸Z-Z’相距相同的距離。與之不同的是，在圖9中，底部槽3b略為向前偏移，即比頂部槽3a遠離浮動支撐臺2的軸Z-Z’，以使得在底部槽3b上鋪設(shè)柔性管道更為容易，如下文所說明的。
[0114]圖8A和圖8B示出了槽3a、3b在豎直截面上的直徑或?qū)挾瓤梢允遣煌模遗c其所保持的柔性管道或管線的直徑相配。
[0115]圖8A示出了 來自頂部槽3a上游的第一柔性管道部分的各個低點l_la被設(shè)置在不同的高度處，使得由相鄰的頂部槽3a(其由頂部梁4_2a支撐)支撐的兩個第一柔性管道部分的底部點1-1a處于不同的高度H1、H2。在圖8B中，由頂部梁4_2b支撐的相鄰的頂部槽3b所支撐的兩個第一柔性管道部分的低點1-1b同樣處于不同的高度Η、H2’。
[0116]在圖3、圖8A和圖SB中，由多個柔性管線構(gòu)成的各個管道(其在支撐臺2與共用的井口的裝備部件之間提供柔性海底到海面連接)通過位于一公共的尖角形通道內(nèi)的頂部槽3a和底部槽3b而被聚集到一起，該尖角形通道在由提供共用的浮動支撐臺2與多個井口之間的接合的柔性管道組構(gòu)成的扇形內(nèi)盡可能地窄。通過將槽安裝在至少兩個水平高度的多個高度上，也借助將第一管道部分的低點1-1a和1-1b安裝在不同高度處的可能性，以及第二管道部分與海底的接觸點l_2a和l-2b到支撐結(jié)構(gòu)4的距離不同，使得能夠以此方式將提供共用的井口與浮動支撐臺之間的接合的柔性管道聚集在一起。
[0117]圖10示出了剛性支撐結(jié)構(gòu)的第二實施例，其中用于頂部槽和底部槽的支撐元件4-2a、4-2b是由相應(yīng)的相對于剛性的中心豎直塔4-2c對稱地傾斜的直梁4_2a’ /4_2a’ ’和4-2b’/4-2b’’構(gòu)成。此實施例具有以下額外的優(yōu)點:各個頂部和底部槽3a、3b在其各自的傾斜梁上處于不同高度，從而使相鄰的第一柔性管道部分1-1的各個低點1-1a和1-1b可以更容易地布置在不同高度Hl和H2。
[0118]在圖4和圖5中，所述槽支撐結(jié)構(gòu)4是具有頂部和底部水平梁4-2a、4_2b的鉸接結(jié)構(gòu)，頂部和底部水平梁4-2a和4-2b由通過第一支柱4-3a連接到一起的兩個金屬格架結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這兩個梁4-2a和4-2b構(gòu)成的組件形成了支撐結(jié)構(gòu)4的頂部。底部梁4_2b連接到通過第二支柱4-3b嵌入海底5的基部4-1。頂部梁4-2a從由吊索4_3c連接的水下的頂部懸浮部4_4a懸掛。懸浮部4_4a的作用是張緊第一和第二支柱4_3a和4_3b,其張緊方式能夠使其保持豎直位置，并確保頂部梁4-2a維持在指定高度Ha，該高度高于底部梁4_2b所在的較低高度Hb，如圖1所示。[0119]緊固到頂部梁4_2a的頂部槽3a由包含在所述梁中的另外的懸浮部4_4b自支撐，以便提高第一和第二支柱4-3a、4-3b的張緊度。
[0120]以同樣的方式，有利的是底部梁4_2b的結(jié)構(gòu)中包含浮力元件。
[0121]如圖3和圖8所示，頂部和底部梁4-2a、4_2b分別支撐多個頂部槽3a和底部槽3b 。
[0122]因為水的深度在500m到1000m的范圍內(nèi)，也因為大量的柔性管道(例如18或24和柔性管道)，圖1、圖2和圖3的實施例中的剛性支撐結(jié)構(gòu)4可具有IOOm到150m范圍內(nèi)的高度(Ha)，且可具有數(shù)千(公制)噸(t)的重量，例如5000t到6000t的重量。相比之下，圖4和圖5所示的鉸接類型的支撐結(jié)構(gòu)4的重量明顯小于圖1到圖3的剛性結(jié)構(gòu)4的重量。然而，相對于金屬格架結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)造，浮力元件4-4a和4-4b仍然成本較高。
[0123]因此，在參照圖1描述的剛性結(jié)構(gòu)類型4的方案、以及參照圖4描述的鉸接類型的方案之間如何進行選擇，大體上要根據(jù)可用的手段以及基于預(yù)加工、運輸和設(shè)施的相關(guān)成本:建造、運輸、以及安裝重達數(shù)千噸的單元結(jié)構(gòu)需要相當(dāng)大且特殊的裝置，而且這在世界上的特定區(qū)域并非總能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0124]在圖4的鉸接構(gòu)形中，當(dāng)平臺2移動時，如圖2所示，由于元件4-l、4_2a和4_2b彼此鉸接，它們最終會與所述平臺2以相同的方向但以高度衰減的方式移動，這意味著第二懸鏈部1-2與第一懸鏈部1-1以相同的方向變形，且接觸點l_2a和l-2b以相同的方向(即平臺2和頂部4-2的相反方向)移動。因此，本發(fā)明的剛性支撐結(jié)構(gòu)4的每個變型在相互比較時均具有優(yōu)點和缺點。
[0125]在圖4中，可以看出海面12上的安裝船10與靠近支撐柔性管道的槽的水下遠程操作載具(ROV) 11相配合。頂部槽3a和底部槽3b的水平高度被有利地設(shè)置為沿豎向隔開一個高度h0，其范圍為IOm至20m，使得所述ROVll能夠在槽的兩個水平高度之間經(jīng)過而不受柔性管道的干擾，以便開展必要的操作。
[0126]圖5A和圖5B示出了在底部槽3b上進行安裝的柔性管道的側(cè)視圖。在圖5a中，安裝船10所在的位置與支撐結(jié)構(gòu)4的豎直軸Ζ1Ζ1'的距離為La，并隨后按已知方式將柔性管道經(jīng)過頂部槽3a和底部槽3b之間運送到平臺2。
[0127]總之，通過執(zhí)行以下步驟，將柔性管道I的端部14在2b處連接到平臺的側(cè)面2:
[0128]?步驟1:將纜線13從鋪設(shè)船10豎直地懸掛，該船位于靠近支撐結(jié)構(gòu)4的軸Z1Z1’的短距離La ；
[0129].步驟2 =ROVll抓住纜線13的底端并使其在兩個槽3a和3b之間經(jīng)過，以便能夠?qū)⑵湓?b處附接到平臺2 ；
[0130].步驟3:在合適處，將纜線13更換為更牢固的牽引纜線；
[0131].步驟4:將船定位于與軸Z1Z1’的距離為La之處，且將存放在船10上的柔性管道的端部14附接到纜線13的自由端；以及
[0132].步驟5:將管道I的端部14向浮動支撐臺2運送，并在2b處附接到一側(cè)。
[0133]如圖5B詳細示出的，一旦將柔性管道的端部14固定附接到平臺2，則安裝船10靠近軸Z1Z1’以占據(jù)小于La的距離Lb。柔性管道因而處于構(gòu)形1-1c和1-2C，其中下游的頂部l-2c在頂部槽3a的前部3-2的端部與導(dǎo)向裝置9抵接。僅有底部槽3b的后部3_1支撐柔性管道1，管道I的部分l_2c的底端不擱置在底部槽3b的前部3-2上。[0134]如圖6A到圖6D所示，槽3的兩個部分3_1和3_2具有不同截面寬度的內(nèi)部通道，槽的部分3-1所具有的內(nèi)部通道3-4的寬度小于設(shè)置在槽的遠離浮動支撐臺2的端部的第二槽部分3-2中的內(nèi)部通道3-4的截面寬度。
[0135]第二槽部分3-2的寬度較大的內(nèi)部通道3-4適于容納由環(huán)7環(huán)繞的柔性管道，而第一槽部分3-1的內(nèi)部通道3-4適于容納柔性管道1，而不能容納被所述環(huán)7環(huán)繞的管道。環(huán)7由此被肩部3-3保留在兩個部分3-1和3-2之間的寬度不連續(xù)過渡區(qū)域。
[0136]作為實例，環(huán)7由兩個半管狀的半殼7a和7b組成，兩者通過螺栓組裝到一起，以便與管道I在相對于其端部14的預(yù)定位置抵接，如圖7A所示。
[0137]在如圖5B所示的管道I的鋪設(shè)階段中，環(huán)7靠近位于頂部槽3的前部3_2且與管道部分l_2c接觸的導(dǎo)向裝置(deflector)9的端部。
[0138]因為頂部槽3a和底部槽3b之間的高度之差為h0，管道l_2c與導(dǎo)向裝置9在頂部槽3a的部分3-2的端部的接觸點和與底部槽3b的部分3-1與3_2之間的肩部3_3對應(yīng)的底部槽3b的頂部之間的部段相對于水平面保持至少30°且優(yōu)選等于約45°的角度α3。此角度α 3使得可以避免管道部分l_2c過度彎曲，即使在持續(xù)接觸的情況下，導(dǎo)向裝置的存在也能夠避免損壞柔性管道。
[0139]如圖5Β所示，當(dāng)船10持續(xù)解繞柔性管道時，由于其位于距離軸Ζ1Ζ1’為Lb的位置，即較為靠近結(jié)構(gòu)4的軸，因此所述柔性管道自然地擱置在底部槽3b上，主要擱置在其左邊部分3-1上，且環(huán)7隨后在槽的左邊與右邊部分3-1、3-2之間與3-3的直徑過渡處抵接，如圖6C中所示的構(gòu)形。
[0140]當(dāng)管道部分l_2c持續(xù)降低時，環(huán)7靠近肩部3-3直到被保留在肩部上而被擋住。
[0141]在此位置，向平臺2移動的柔性管道I處于其最終構(gòu)形1-1d且之后的移動非常小。船10隨后繼續(xù)解繞柔性管道1，使得下游管道部分呈現(xiàn)構(gòu)形l-2d。船隨后繼續(xù)前進，以調(diào)整與海底5的接觸點l_2b，使其到軸Z1Z1’的距離大致為R1。最后船10繼續(xù)以常規(guī)方式朝向井口(未示出)以構(gòu)形l_2e平常地鋪設(shè)管道。
[0142]圖6B是柔性管道I與其阻擋環(huán)7相配合的平面圖。
[0143]圖6C是柔性管道I在其與槽3的過渡區(qū)域3-3抵接的位置與其阻擋環(huán)7相配合的平面圖，保持件8處于打開位置。
[0144]在圖6D中，保持件8被ROVll致動，由此防止了柔性管道I相對于槽3的向上和向右的任何進一步運動。
[0145]在將柔性管道安裝在底部槽3b上時，為了避免損壞柔性管道，頂部槽3a如上文所述地與導(dǎo)向裝置9配合，該導(dǎo)向裝置具有的外側(cè)輪廓適于避免造成在鋪設(shè)管道時可能接觸到所述導(dǎo)向裝置的柔性管道部分的損壞。該導(dǎo)向裝置有利地設(shè)置在兩個部分3-1和3-2的每個端部處。在初始階段時，位于部分3-1的端部處的導(dǎo)向裝置特別地有助于向平臺2運送管道端部14并將其在2b處附接到所述平臺。
[0146]圖7A和圖7B詳細示出了保持件8，該保持件包括由鉸鏈Sc鉸接在一起的兩個半管狀部分8a和Sb，一旦環(huán)7就位在保留和阻擋位置3-3的過渡處，則底部Sb固定到槽3，而頂部8a適于樞轉(zhuǎn)以向下壓靠環(huán)7的頂部面。
[0147]為了附圖所示內(nèi)容清楚起見，槽以縮短的圓環(huán)部分表示，其具有圓形截面且直徑略大于柔性管道(槽部分3-1)或環(huán)(槽部分3-2)的直徑，但在平面X-X’中的弧形同樣可以為橢圓形、拋物線形或任何具有變化曲率的形狀，其最大曲率小于所述柔性管道的極限臨界曲率。同樣地，槽的截面可為任何形狀，例如可為U形，應(yīng)理解的是槽部分3-1中的U形部的內(nèi)側(cè)寬度略大于柔性管道的直徑，且槽部分3-2的U形部的內(nèi)側(cè)寬度略大于環(huán)的直徑。由此，如上文所說明的，柔性管道在U形部的壁之間被恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，且環(huán)會被自然地阻擋在槽的U形部的寬度改變的區(qū)域。
[0148]附圖中示出的各個槽的曲率的半徑是相同的，然而有利的是使曲率的半徑適合于每一個管道，由此使組件的重量最小化并由此減少所需浮力的量，尤其是對于參照圖4、圖5A和圖5B所述的裝置的變型而言更是如此。
[0149]在參照圖4描述的浮動及鉸接的變型體中，當(dāng)浮動支撐臺由于浪、風(fēng)和洋流而導(dǎo)致移動時，單懸鏈l_2a和l-2b明顯地變形，因此使半徑Rl和R2，以及半徑R3和R4有很大的不同是很重要的，并且R2>R1且R4>R3以便避免分別由槽3a和槽3b支撐的柔性管道之間的接觸。相比之下，對于固定的結(jié)構(gòu)4，如同參照圖1、圖2和圖3所描述的，單懸鏈部分l-2a和l-2b大體保持靜止而不受浮動支撐臺由于浪、風(fēng)和洋流導(dǎo)致的移動的影響:半徑R1-R2和R3-R4的數(shù)值因此并不非常關(guān)鍵，然而可以優(yōu)選地(例如為了將來ROV進行檢查)設(shè)置如本發(fā)明所述的管道，以便避免來自頂部槽的柔性管道與來自底部槽的柔性管道的混淆的任何可能性，應(yīng)理解的是，柔性管道離開海底向其各自的位于高出IOOm到200m的位置的槽延伸，而在(水體的)很深處可見度被限于數(shù)米，或最多數(shù)十米。
【權(quán)利要求】
1.一種海底與共用的浮動支撐臺(2)之間的海底到海面連接設(shè)施，所述設(shè)施包括多個柔性管線，所述柔性管線包括位于其被連接到井口處的海底與所述浮動支撐臺之間的柔性管道(I)、裝備部件、或者所述設(shè)施的靠置在海底上的水下管道的端部，所述柔性管線分別由多個被稱為槽(3，3a-3b)的弧形支撐及引導(dǎo)元件支撐，每個槽被置于兩個管道部分之間，所述管道部分包括處于所述浮動支撐臺(2)與所述槽之間的呈懸掛的雙懸鏈構(gòu)形的第一柔性管線部分(1-1)，以及處于所述槽和所述柔性管道與海底的接觸點(l-2a，l-2b)之間的呈單懸鏈構(gòu)形的第二柔性管線部分(1-2)，所述設(shè)施的特征在于，其包括:至少一個槽支撐結(jié)構(gòu)(4)，包括擱置于和/或錨定到或嵌入海底的形成基部的底部(4-1)和支撐至少兩個槽的頂部(4-2，4-2a-4-2b)，底部槽(3b)和頂部槽(3a)分別設(shè)置在不同高度(Ha，Hb)，使得穿過所述底部槽(3b)的所述第一柔性管線部分(1-1)的所述懸掛的雙懸鏈的低點(1-1b)位于低于穿過所述頂部槽(3a)的所述第一柔性管線部分(1-1)的所述懸掛的雙懸鏈的低點(1-1a)的位置，且優(yōu)選為使得穿過所述底部槽(3b)的所述柔性管線(I)與海底(5)的接觸點(l_2b)比穿過所述頂部槽(3a)的所述柔性管線⑴與海底(5)的接觸點(l-2a)更靠近所述基部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述槽支撐結(jié)構(gòu)(4)的所述頂部(4-2)包括至少兩個剛性支撐元件，即分別被設(shè)置在不同的高度(Ha，Hb)且各自支撐多個槽的底部元件(4_2b)和頂部元件(4-2a)，所述多個槽在垂直于所述支撐結(jié)構(gòu)(4)和所述剛性支撐元件(4-2a，4-2b)的豎直軸面(P)的和/或垂直于所述槽的豎直縱向軸面的豎直平面內(nèi)沿方向(Y-Y’ )橫向偏移，所述槽的豎直縱向軸面優(yōu)選彼此平行，所述槽優(yōu)選相對于所述支撐結(jié) 構(gòu)(4)及所述剛性支撐元件(4-2a，4-2b)的豎直軸面(P)對稱地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述海底到海面連接設(shè)施包括至少兩個所述槽支撐結(jié)構(gòu)(4)，且所述豎直軸面(P)以角度α成角度地被設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，由兩個柔性管線構(gòu)成的兩個第二柔性管線部分(1-2)穿過由共用的剛性支撐元件支撐的兩個相鄰的槽，所述槽被橫向偏移，且以大于由相同的兩個柔性管線構(gòu)成的兩個所述柔性管線的第一柔性管線部分(1-2)所成的角度(Ci1)的角度(Ci2)相對于彼此成角度地設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述柔性管道通過保留裝置和/或附接裝置(7，8)保持在所述槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述保留裝置或附接裝置由形成為環(huán)(7)的管狀裝置構(gòu)成，所述環(huán)(7)圍繞所述管道被預(yù)設(shè)置到與所述管道的緊固于所述浮動支撐臺的端部相距預(yù)定距離的位置處，所述環(huán)適于被阻擋(3-1，3-2)和/或鎖定(8)在所述槽中，所述槽優(yōu)選為包括第一部分(3-1)，所述第一部分的內(nèi)部通道(3-4)容納或適于容納所述柔性管道但不能夠容納被所述環(huán)環(huán)繞的所述管道，所述第一槽部分位于所述槽的靠近所述浮動支撐臺的端部，所述第一槽部分(3-1)的內(nèi)部通道(3-4)的橫截面寬度小于設(shè)置在所述槽的遠離所述浮動支撐臺的端部的第二槽部分(3-2)的內(nèi)部通道(3-4)的橫截面寬度，所述第二槽部分的內(nèi)部通道容納或適于容納被所述環(huán)圍繞的所述柔性管道，所述環(huán)通過肩部(3-3)被保留在所述寬度變化的區(qū)域，所述寬度的變化優(yōu)選為在所述第一槽部分和第二槽部分(3-1，3-2)的兩個內(nèi)部通道之間不連續(xù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，用于槽的所述剛性支撐元件(4-2a，4-2b)形成水平梁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，由共用的剛性支撐元件(4-2a，4-2b)支撐的所述槽被設(shè)置在不同的高度，所述剛性支撐元件優(yōu)選限定一槽支撐表面，該槽支撐表面為平面且是傾斜的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，穿過由共用的剛性支撐元件(4-2a，4-2b)支撐的相鄰的槽的兩個第一柔性管線部分(1-1)的所述低點(1-la, Ι-lb)處于不同的高度(H1-H2，H1’-H2’)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述槽支撐結(jié)構(gòu)(4)是包括剛性塔(4-2。)的剛性結(jié)構(gòu)，所述剛性塔在擱置于和/或錨定到海底(5)的所述基部(4-1)上被向上設(shè)立，所述剛性塔被剛性地固定到所述基部(4-1)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述基部是水平地延伸且擱置在海底上的金屬格架結(jié)構(gòu)，且所述剛性塔(4-2c)是向上豎直設(shè)立且支撐至少兩個剛性支撐元件的金屬格架結(jié)構(gòu)，頂部支撐元件(4-2a)和底部支撐元件(4-2b)形成為在至少兩個豎直的水平高度上分別在所述塔的兩側(cè)優(yōu)選對稱地延伸的梁，所述槽(3a，3b)緊固在所述梁的頂部上，所述塔借助傾斜的剛性連接和加強元件(4-3)緊固到所述基部(4-1)的所述金屬格架結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述槽支撐結(jié)構(gòu)(4)是包括至少兩個剛性支撐元件、頂部元件(4-2a)及底部元件(4-2b)的鉸接結(jié)構(gòu)，并且形成彼此疊置地設(shè)置且通過第一柔性連接元件，例如第一支柱(4-3a)，連接到一起的梁，所述底部槽支撐元件(4_2b)通過第二柔性連接元件，例如第二支柱(4-3b)，連接到所述基部，所述頂部剛性支撐元件和底部剛性支撐元件(4-2a，4-2b)通過至少一個水下的浮力元件(4-4)保持為在所述基部(4-1)上彼此疊置，所述浮力元件被緊固到適于張緊所述第一支柱和第二支柱的至少一個所述頂部槽支撐元件(4_2a)，所述基部優(yōu)選為嵌入海底(5)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述頂部剛性支撐元件(4-2a)從水下的頂部懸浮部(4-4a)被懸掛，并且通過例如吊索(4_3c)的第三柔性連接元件連接到所述頂部懸浮部，且優(yōu)選地所述頂部剛性支撐元件(4_2a)由底部懸浮部(4-4b)支撐，所述頂部剛性支撐元件被緊固在所述底部懸浮部上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述頂部槽元件(4-4a)或被其支撐的所述槽的端部包括導(dǎo)向裝置(9)，所述導(dǎo)向裝置(9)的輪廓適于當(dāng)所述管道被鋪設(shè)在所述底部槽上時，避免損壞柔性管道的可能與所述導(dǎo)向裝置進行接觸的任何部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項所述的海底到海面連接設(shè)施，其特征在于，所述頂部槽(3a)位于最近的底部槽(3b)上方高度(h0)處，使得穿過所述頂部槽的縱向端部和所述底部槽的底部的頂部的部段相對于水平線形成至少30°、且優(yōu)選為至少45°的角度α3。
【文檔編號】E21B17/01GK103958819SQ201280059119
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】弗朗索瓦－雷吉斯·皮奧內(nèi)蒂 申請人:塞佩姆股份公司