通用悬链形提升管支架 本发明总的涉及从海底形成物生产碳氢化合物，具体地涉及这种生产过程中所用提升管的支架。
在海上钻井和生产工业中，经常使用一根管子将产品(油或天然气)从海上生产现场传送到一收集及存储设备，该设备可能是一储罐或一岸上设备。对于那些屹立在海底上的海上建筑、如一套管或顺从式塔台来说，诸如波浪和水流等环境因素的弯曲作用对将管子连接到海上建筑的设计构思的影响很小。然而，对于浮动式海上建筑来说，在设计管子和海上建筑之间的连接装置时就必须考虑弯曲运动(这些弯曲运动会导致疲劳和应力)，即在建筑物的有效使用寿命内管子和连接装置必须能承受此弯曲运动。一般将钢制的悬链管线提升管作为价格—效率比最佳的装置，以用来将产品运至浮动的海上生产容器并从其运走。
对于诸如TLP(张力支腿平台)的浮动建筑或半水中式的建筑而言，这种提升管的典型结构是使管子从刚好位于水面下(五十至一百英尺)的一支撑平台上地浮动容器侧面悬出。
对于一诸如浮式油库的浮动建筑而言，用于提升的管子可在龙骨处进入浮式油库内部或者在某一选定深度处沿油库侧面进入。
用于浮动建筑的现有悬链形提升管支架结构的一个缺点是该结构通常受到提升管的一定直径和与浮动建筑分离角度范围窄这些条件的制约。
本发明的目的在于解决上述缺陷。本发明提供了一种通用的悬链形提升管支架，该支架可与一般用于海上生产碳氢化合物的所有提升管直径配合，并且可使悬链形提升管以任何方位角度从容器上退出，并且与垂直方向所成角度范围广。在海上建筑龙骨处的支撑结构具有一接口，以容纳一提升管弯曲段。该提升管弯曲段适于容纳在接口中。该提升管弯曲段还适于容纳一经过海上建筑物的提升管垂直段。可由提升管锥形段或安装到提升管弯曲段的柔性接头适应悬链形提升管和海上建筑之间的相对运动。一可拆除的塞头设置在提升管弯曲段内以防止在海上建筑物内的安装过程中水进入悬链形提升管。
为了进一步理解本发明的特点和目的，可参见结合附图所做的以下描述，其中相同部分由相同标号示出，其中：
图1是安装于一油库式容器上的本发明装置的侧截面图。
图2是本发明较佳实施例的放大详细图。
图3是用于适应悬链形提升管和浮动海上建筑之间相对运动的装置的另一实施例。
图4-6是本发明装置安装于一浮动海上建筑时的情况。
图7示出了本发明又一个实施例。
图8示出了安装于浮动海上建筑中的提升管垂直段上的隔离件。
图9示出了用于适应悬链形提升管和浮动海上建筑之间相对运动的装置再一个实施例。
参见附图，从图1中可见本发明总的由标号10示出。所示的该悬链提升支架10是安装于一油库式容器11中的，就如美国专利4,702,321所揭示的那样。可以理解，本发明并不限于用于油库式容器，而是可用于任何浮动海上建筑。所示出的一种典型状态是，一悬链形提升管13从海底15向上伸到油库式容器11。图示的油库式容器11包围了提升管的垂直段17，该垂直段延伸通过该容器。所以，需要很小的导向件19来为提升管垂直段17提供横向支撑。还在容器11上端为提升管垂直段17提供一垂向上支撑21。
从图2中清楚可见，悬链形提升管支架10大致包括插口12、提升管弯曲段14以及用于适应海上建筑11和悬链形提升管13之间相对运动的装置16。
插口12容纳在油库容器11的龙骨中的支撑结构18中。插口12较佳地是轴向对称的并且是呈锥形的。锥形可使之在提升管弯曲段14的安装过程中起到一导向件的作用。插口12的直径足够大以容纳所有合理尺寸的悬链形提升管。
作为一种选择，可在插口12上设有一保护套管20而为提升管垂直段17提供额外的保护。套管20可如图所示地安装到插口12上或安装到支撑结构18上。
提升管弯曲段14由一管22和安装到管22上的一连接件24构成。管22的曲率半径较佳地为5至10个管子直径的数量级，以便清管器从中通过。连接件24的形状与插口12互补，这样连接件可方便地容纳在插口12中。用于将提升管弯曲段14提入插口12中的装置设置成一安装到连接件24上的缆绳26，并且可用作为一拉绳。缆绳仅是一种适用的拉绳的例子，可以理解，还可采用诸如链条等的其它任何适合的装置。提升管弯曲段14在其下端具有一凸缘28，这可便于安装到装置16上的一个对应凸缘23上以适应容器11和悬链形提升管13之间的相对运动。提升管弯曲段14也可具有一内塞头30，该塞头可防止在安装过程中水进入悬链形提升管13。
在较佳实施例中，用于适应容器11和悬链形提升管13之间相对运动的装置16设置成一锥形的应力连接件32。该锥形的应力连接件32其各端具有一凸缘23，其上部连接到提升管弯曲段14上，其下部连接到悬链形提升管13上。在较佳实施例中，锥形的应力连接件32由一提升管构成，该提升管从上部的较厚管壁直径处向下部的较薄管壁直径处逐渐缩小。
图3示出了装置16的另一实施例，该实施例为安装在悬链形提升管13和提升管弯曲段14之间的一柔性接头34。在本技术领域中此类柔性接头是公知的。
安装情况示出在图4-6中。缆绳26用来将提升管弯曲段14和已连接到悬链形提升管13上的专用装置16向上拉入容器12支撑结构中的插口12中(如图4所示)。一旦提升管弯曲段14位于插口中，将提升管垂直段17向下放入容器(如图5所示)。然后采用一连接件36将提升管垂直段17固定到提升管弯曲段14上。可采用诸如一内牵索连接件的任何适当的连接件。如果需要的话还可采用一外牵索连接件。然而，使用一外连接件将需要容器中的横向支撑导向件直径比内连接件所要求的要大以便使外连接件通过。一旦提升管垂直段17连接到提升管弯曲段14上并且由上垂向支撑件21垂直支撑，它就可用来支撑悬链形提升管13，并且缆绳26上的张力就可释放。如图6所示，在两段连接之后，可采用任何合适的装置移走塞头30。这一般都是采用一钻管38来完成的，即该钻管上装有将其锁到塞头30并可使塞头从提升管弯曲段14上脱离的工具40。采用此类工具来移走塞头是本技术领域中公知的。这样提升管就可用来生产碳氢化合物了。
图7示出了插口12(由标号112表示)和连接件24(由标号124表示)的另一实施例。插口112在其内圆周上具有一槽40。一系列锁扣42设置在连接件124上并且适合容纳在槽40中。一旦锁到位，连接件124就支撑悬链形提升管13并在提升管垂直段下放到位、且连接到提升管弯曲段14之前，可拆除提升链条44。在本技术领域中一般是采用圆形槽和对应的锁扣。
图8示出了在一油库式容器中的提升管垂直段17，如美国专利5,558,467所述容器的下部形成一开放的桁架结构。在此类容器中，沿容器长度方向上设有多个辅助的横向导向件19，而为提升管提供横向支撑以抵御海浪和水流作用力。可以在提升管上设置隔热材料46以使碳氢化合物保温并且减小形成蜡和水合物的可能性，否则会明显降低流体的流动性或使提升管完全堵塞。还可沿着提升管长度方向上在横向支撑件19的多个位置上设置隔离件48。
图9示出了插口12(由标号212示出)、提升管弯曲段14(由标号214示出)和用于适应容器11和悬链形提升管13之间相对运动的装置16的另一个实施例。该提升管弯曲段214在连接件224中采用一柔性接头50，该柔性接头50接纳管子222。插口212具有一适于容纳连接件224上的锁扣52的上凸肩。管222由悬链形提升管构成并且具有一符合所需角度的弯曲部。曲率半径为5至10个管子直径的数量级就足以使清管器通过。
在此设计中，提升管垂直段17配合有装置16以适当容器11和管222之间的相对运动。装置16是一应力接头，它由提升管的锥形段构成。由于这一设计，应力接头可适应容器11和管222之间的相对角度运动。图中示出了一外部牵索连接件以用来将运动适应装置16连接到管222上。
不是象较佳实施例中所述的那样置于下部而是将应力接头放于支撑机构上方的优点是由于这替换设计而在应力接头上的轴向负荷远低于较佳实施例。此较低的张力将在应力接头中产生较低的弯曲应力，因而形成一短、薄且低价的锥形应力接头设计。此替换设计的缺点是提升管的垂直段将随容器和提升管之间相对角度变化而略微上、下移动。提升管垂直部分顶端的管连接可设计成适应此垂向运动。
由于在本发明所启示的构思范围内可作出许多变化和不同的实施例，并且根据规则的叙述要求可对本文详细描述的实施例作出许多变型，所以可以理解，本文的详细描述仅起到说明作用而不是限定作用。