顶张紧立管.pdf

一种顶张紧立管，其从平台外壳基本竖直地延伸到海底。立管包括在它的上端的长度调节装置，并且立管在它的下端可拆卸地连接到锚桩。通过结合在立管衬缘中的测力传感器监视立管张力。立管连接到一个或者多个输入/输出出油管道或者管道。

1、  一种出油立管，包括：
a)一些首尾相连形成所述立管的立管单根；
b)所述的立管包括一个适合连接到平台外壳的上接头和适合连接到嵌在海底的锚桩的下接头；
c)所述的上接头包括一个便于调节所述立管的长度和张力的长度调节部分；
d)所述的立管在所述平台外壳和所述锚桩之间基本竖直地延伸。

2、  如权利要求1所述的立管，包括监测所述立管的张力的装置。

3、  如权利要求2所述的立管，所述监测装置包括结合在立管衬缘中的测力传感器，所述立管衬缘将所述立管固定在所述平台外壳，所述的测力传感器操作联接于遥控监视装置。

4、  如权利要求1所述的立管，包括一个将所述立管联接于PLET设备的出油管道跨接线。

5、  如权利要求1所述的立管，包括一个将所述立管联接于管道的出油管道跨接线。

6、  如权利要求1所述的立管，包括一个安装在所述出油管道的所述长度调整节上的立管锁定连接件。

7、  如权利要求1所述的立管，包括安装在所述下接头的连接装置，其用于将所述立管的下端固定于所述的锚桩。

8、  如权利要求7所述的立管，其中所述连接装置包括一个框架结构，所述的框架结构包括用于与所述锚桩锁定啮合的心轴以及出油管线回路，所述的出油管线回路在所述立管的所述下端和一出油管连接器套节之间形成一流体通道。

9、  一种立管设备，包括：
a)在一浮动平台和嵌在海底的锚装置之间基本竖直地固定的立管出油管道；
b)所述立管出油管道包括一个适合连接到所述的平台的上接头和一适合连接到所述的锚装置的下接头；
c)所述的上接头包括一个便于调节所述立管出油管道的长度和张力的长调节部分；
d)一出油管道跨接线，其在所述立管出油管道和远的流体源之间建立流动联接。

10、  如权利要求9所述的立管设备，其中所述远的流体源是输入/输出出油管道。

11、  如权利要求9所述的立管设备，其中所述远的流体源是一管道。

12、  如权利要求9所述的立管设备，包括PLET设备。

13、  如权利要求9所述的立管设备，包括结合在立管衬缘中的测力传感器，所述立管衬缘将所述立管出油管固定到所述的平台上，便于监视所述的立管出油管道的张力，所述的测力传感器操作连接于遥控监视装置。

14、  如权利要求9所述的立管设备，包括安装于所述下接头的用于将所述立管的下端固定于所示锚装置的连接件，所述连接件包括一个出油管线回路，所述的出油管线回路在所述的立管出油管道和出油管连接器套节之间形成一个流体通道，所述出油管道跨接线的一端连接于所述出油管连接器套节。

15、  安装出油立管的方法，包括以下步骤：
a)通过首尾相连地连接立管单根形成所述的立管；
b)将所述立管的下端连接到在海底预安装的锚装置上；
c)将所述立管支撑于一基本竖直的位置；
d)将所述的立管的上端附着到一浮动平台上；
e)调节所述立管的长度和张力；
f)锁定所述立管；
g)将所述立管联接于平台管道；
h)在所述的立管和远的流体源之间建立流体联接。

16、  如权利要求15所述的方法，包括在安装浮动平台之前，提供临时浮子，以将所述立管维持在基本竖直的部位。

17、  如权利要求15所述的方法，包括将所述立管联接于PLET部件。

18、  如权利要求15所述的方法，包括在安装所述的立管之前，在海底安装输入/输出出油管道。

19、  如权利要求15所述的方法，包括在安装所述的立管之后，安装海底出油管道。

20、  如权利要求15所述的方法，包括在不拆装将所述立管联接于远的流体源的海底出油管道的情况下，将所述立管切断联接并卸载所述立管。

顶张紧立管
技术领域
本发明涉及一种出油立管，更特别涉及一种用于张力腿平台(TLP)的顶张紧输入/输出出油立管，用于测试和生产近岸区的碳氢化合物形成物。
背景技术
顶张紧立管(TTR)利用TLP的优良的运动特征提供节省成本的出油立管。在深水中，输入/输出立管通常是钢吊线立管(SCR)形，其中管道被支承在靠近TLP的龙骨水位的立管衬缘处，并且通过一个弓形的或者链状的路径达到触地点或者海底的连接点。在深水中随着水深和/或SCR的直径的增加，它的重量和花费将显著地增加。SCR从TLP向外伸展，在TLP处它被支撑在它的上端。由于SCR的靠近以及将TLP锚固于海底的张紧，在安装和操作期间必须仔细分析并处理立管和钢丝束之间的干扰。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供避免钢丝束干扰的立管。
本发明的另一个目的是提供从海底基本竖直地延伸的顶张紧立管。
本发明的另一个目的是提供配有长度调整装置的顶张紧立管。
本发明的另一个目的是提供配有立管张力监视装置的顶张紧立管。
本发明的另一个目的是提供无需主动运动补偿的顶张紧立管。
按照本发明，顶张紧立管从平台外壳基本竖直地延伸到海底。立管在它的上端包括长调整装置，并且立管在它的下端可分离地连接到一锚桩。通过在立管衬缘处结合的测力传感器监视立管张力。出油管道端部(PLET)设备将立管与一个或者多个输入/输出管道连接起来。
附图说明
为了详细地理解获得的本发明的上述例举的特征、优点和目的，通过参考有附图描述的实施例，对上面的简要总结的发明进行更具体的描述。然而应该说明的是，附图只描述了本发明的典型的实施例，因此，不能认为其限制了本发明的范围，其它同等效力的实施例也属于本发明。
图1是支撑在一TLP上的钢链状立管的现有技术的侧视图，表示通到海底的触地点的立管链状路径；
图2是TLP的局部分解侧视图，图示了本发明的在靠近平台外壳的龙骨处固定的顶张紧立管；
图3是本发明的在靠近平台外壳的龙骨处固定的顶张紧立管的上插头连接组件的一幅局部分解侧视图；
图4是本发明的沿图3中线4-4截取的顶张紧立管的上插头连接组件的俯视图；以及
图5是一侧视图，表示连接于一锚在海底的桩上的本发明的顶张紧立管的井底装置组合。
具体实施方式
首先参看图1，一个典型的单柱TLP平台，其整体在图中用数字10标记。平台10包括一个在水面14上凸出的柱或者外壳12，其上支撑着一个或者多个平台甲板16。浮桥18从外壳12的底部径向向外延伸。平台10通过钢丝束22锚固在海底20。钢链状立管24被支撑在靠近平台外壳12的龙骨水位的衬缘26。链状立管24以一链状路径延伸到海底20的触地点28。立管24可以是上百或上千英尺长，并且在支撑衬缘26和触地点28之间自由悬挂。因此海流可能移动立管24，所以在某种条件下它会干扰钢丝束22。
现在参看图2，本发明的顶张紧立管30基本竖直地向下地延伸，从定位在TLP平台34的外壳32的外部的立管衬缘31开始到固定在海底20的锚桩35。立管30的上端被靠近平台外壳32的龙骨处的立管衬缘31支撑。立管30被张紧安装以控制应力。然而，立管30并不象传统的张紧立管那样保持恒定的张力，而是它的负载可以在预计和容许范围内波动。立管30在这方面运转类似钢丝束，但是立管30的张力低得多，因为它实质上不参与平台34的定位性能。立管30象一个柔软的钢丝束，其被安装在一立管30上的平台34施加的动力较小的位置上。
本发明的一个更优选的实施例是，类似于预安装的钢丝束22来安装立管30。也就是说，立管30集束成竖直段，其顶端连接临时浮子(图中未示出)，所述的浮力将立管30支撑在一个基本竖直的位置，直到安装外壳32。标准的立管单根(riser joints)利用特级的有螺纹的和成对的连接件首尾相连形成立管30。用整流罩抑制旋涡感应振动(VIV)。当外壳32被排放压舱水在钢丝束22中形成预张力时，立管30也受到了预张力，但只达到较低的负载。立管30将输入/输出出油管道连接到TLP设备上。
形成本发明的立管30的主立管单根类似于有螺纹的和成对的连接件的标准管。立管30的底部组件包括一个可以将立管30的下端固定到锚桩35的敞式框架结构。立管30的上端中止于上锥形应力节40和长度调整节42，如图3所示。立管30的上端被锁定在外壳32上，然后在外壳32的排放压舱水期间预定张力到一个预定的顶张力。
现在参看图3，长度调整节42被焊接或者以其它的方式固定于立管30的上锥形应力节40。长度调整节42在外表面布有螺纹或者沟槽，并且穿过立管衬缘31。安装在长度调整节42上的立管锁定连接组件44允许立管30的长度和张力的调整。锁定组件44包括顶终端立管连接件45、分段的滑片46和在中心有孔49的平板47。长度调整节42穿过平板47上的孔49，该平板定位成与嵌入立管衬缘31的表面中的测力传感器48面对面接触。旋接在长度调整节42上的终端立管连接件45和分段的滑片46与平板47的后侧接合，以保持它与测力传感器48接触并将立管30锁定到立管衬缘31上。通过测力传感器48监测立管30中的张力，该测力传感器被操作连接于传感器，这些传感器将数据传递到设定在TLP平台的甲板上的监视器或者类似的仪器上。不要求有外张力系统。长度调整节42的上端通过对接件53连接于外壳管道52，如图2所示。
现在参看图5，立管30的下端终结于一锥形的应力节60。一敞式框架支撑结构64被安装在立管应力节60的下远端。从敞式框架支撑结构64的底部向下延伸的心轴65将立管30锚固到以公知的方式安装在海底20的桩35上。心轴65插入在海底20上凸出的桩35的上端并且与其建立固定连接。敞式框架支撑结构64带有用于在立管30和输入/输出出油管道之间建立流体连接的连接件。
立管30的锥形的应力节60连接于一个锚凸缘66，该锚凸缘将出油管线回路68的一端固定于敞式框架支撑结构64。出油管线回路68的另一端连接于安装在支撑结构64上的出油管连接器套节70上。出油管跨接线72将PLET74联接到出油管连接器套节70上。PLET74包括出油管连接器套节76，以便与一个或者多个输入/输出出油管道和/或管道建立流体连接。PLET74带有隔离阀78，以防止出油管道的溢出并且允许在安装出油管跨接线之后进行测试。出油管道68、72包括5D最小半径弯头，便于允许清洁和其它的维护操作。
立管安装可以在安装TLP之前执行，也可以在其后进行，该安装可以包括一个或者多个立管30。为了在安装TLP之前安装立管，锚桩35首先以公知的方式安装在海底20中。锚桩35根据预期的负载条件设定尺寸，可以例如直径36英寸以及大约200英尺长，由标准连接件构成。安装在立管应力节的下面的远端的敞式框架支撑结构64的低立管应力节60是形成立管30的第一接头。随后将立管单根首尾相连地连接，一直向下连接到形成立管30为止。在立管30连接好后，在立管30的上端提供临时的浮子，以将立管维持在一个竖直部位，直到安装外壳32。对立管30进行压力测试，然后将其下端锁定在锚桩31上。在将外壳32降低到安装吃水之后，引导立管30的长度调整节42穿过立管衬缘31。必要时调节立管30的长度。为了微调立管30的长度，长度调整节42提供大约4英尺的螺纹或者沟槽型段。必要时调节立管30的长度并且对立管30预定张力为安装张力，并且锁定在外壳32上。移除临时浮子，然后将外壳管道52联接于长度调整节42。可以在安装立管30之前或者之后安装PLET设备。如果PLET已经在原位，则将出油管道连接起来，以便与输入/输出出油管道和/或管道建立流体连接。
如果在安装TLP之后安装立管30，接下来是类似的安装程序。在安装TLP之后，用安装在TLP甲板上的吊车或者邻近TLP停泊的重吊船安装立管30。如上面描述的安装程序，下立管应力节60以及安装在其下远端的敞式框架支撑结构64是形成立管30的第一接头。随后将立管单根首尾相连地连接，一直向下连接到形成立管30为止。当立管被引导入立管衬缘31时，用吊车或者重吊船张紧并且控制立管30。必要时调节立管30的长度，并且对立管30预定张力为安装张力并将其锁定在外壳32上。然后将外壳管道52连接于长度调整节42。安装PLET74，如果其不是已经在原位，并联接出油管道，以便与输入/输出出油管道和/或管道建立流体连接。
虽然已经示出并描述了本发明的优选的实施例，但是可以设想本发明的其它的以及更多的实施例，例如将本发明的顶张紧立管用于多柱的TLP，而不脱离本发明的基本范围，该范围由权利要求所限定。