[发明专利]一种超深海水下立管支撑浮筒的定位系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋油气田开发技术，特别是一种用于超深海油气田开发的水下立管支撑浮筒的定位系统及其方法。

背景技术

在超深海(水深1500m以上)油气田开发中，海洋立管作为连接海面部分及水下生产系统的唯一结构，是海上油气田开发的重要组成部分。

鉴于超深海水深和高压的巨大挑战，对于传统立管的适用性所带来的严重挑战，当下，新颖的海洋立管应用理念是采用水中立管支撑浮筒来支撑下部刚性立管，下部刚性立管的底端与海底井口头连接，顶端与水中立管支撑浮筒连接。这便要求水中立管支撑浮筒可以平稳地停留在指定工作区的位置，以使得下部刚性立管顺利通过水中立管支撑浮筒并与海底井口头连接。

目前通用的一种做法，是使立管支撑浮筒直接沉入到水下预设定位置，这种工程做法的优点是简单易行，但对水中立管支撑浮筒位置的可操控性太差，无法自由调节水中立管支撑浮筒的位置，危险系数高。此外，还有在海底打桩来支撑浮筒，但这种做法仅适用于浅海，对于深海便已不适用。

由于上述问题的存在，在超深海环境下，对水中立管支撑浮筒的传统定位方法已经无法满足设计要求。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种超深海水下立管支撑浮筒的定位系统及其方法，在立管支撑浮筒下沉到水下预设定位置的过程中，该定位系统可自由地、精准地调节立管支撑浮筒在水中的位置；在立管支撑浮筒到达水中指定位置后，采用张力系泊定位，使得立管支撑浮筒稳定地停留在水中指定位置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超深海水下立管支撑浮筒的定位系统，所述的立管支撑浮筒由中央柱结构浮筒和三根矩形截面悬臂浮筒组成，三根悬臂浮筒位于中央柱结构浮筒边缘，在平面上的夹角为120°；所述的三根悬臂浮筒是悬臂浮筒A、悬臂浮筒B和悬臂浮筒C；所述的定位系统包括水中动力定位装置和浮筒张力系泊定位装置；

所述的动力定位装置包括一根控制管缆和四个推进器，其中，推进器A位于悬臂浮筒A下方，推进器B位于悬臂浮筒B下方，推进器C位于悬臂浮筒C下方，推进器D位于中央柱结构的正中间；推进器D负责立管支撑浮筒在水中的升降运动，推进器B和推进器C负责立管支撑浮筒在水中的前后运动，推进器A负责立管支撑浮筒在水中的水平旋转运动；控制管缆的一端连接安装驳船、另一端通过立管支撑浮筒上部的控制管缆接口连接四个推进器并负责向四个推进器提供动力和控制信号；

所述的浮筒张力系泊定位装置是采用张力缆绳将立管支撑浮筒垂直系泊在海床上，通过增加立管支撑浮筒的浮力来张紧张力缆绳以使得立管支撑浮筒保持平稳定位状态。

一种超深海水下立管支撑浮筒的定位系统的定位方法，包括以下步骤：

A、安装驳船通过吊装缆绳将立管支撑浮筒吊装入海面以下，由控制管缆对立管支撑浮筒提供动力源，控制管缆一端与立管支撑浮筒的控制管缆接口连接，另一端与安装驳船连接；

B、立管支撑浮筒在海面操控单元的控制下，开启推进器D下沉至海面下指定深度H1处；继而，海面操控单元通过调节立管支撑浮筒的推进器A、推进器B和推进器C，使立管支撑浮筒平稳地停留在位于海床上的桩基的正上方；所述的H1为200-350m水深；

C、立管支撑浮筒到达海面下指定位置后，对立管支撑浮筒进行张力系泊定位。

本发明所述的立管支撑浮筒的张力系泊定位的方法，包括以下步骤：

C1、安装驳船将三根张力缆绳穿过立管支撑浮筒的三根悬臂浮筒的末端，与位于海床上的桩基连接，从而为立管支撑浮筒提供稳定性支撑；

C2、张力缆绳安装完毕后，安装驳船关闭立管支撑浮筒的动力定位装置，安装驳船通过控制管缆向立管支撑浮筒内输入指定量的氮气，提升立管支撑浮筒的浮力，以使张力缆绳承受一定的预设张紧力，从而使立管支撑浮筒稳定地定位在海面下H1处。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明将四个推进器安装在立管支撑浮筒上，可自由、精准地移动立管支撑浮筒在水中的位置。

2、本发明的立管支撑浮筒通过水中动力定位装置到达水中指定位置后，通过张力系泊定位装置，减少立管支撑浮筒的运动幅度，可使得立管支撑浮筒非常平稳地停留在水中指定位置。

附图说明

本发明共有附图5张，其中：

图1是本发明的立管支撑浮筒的俯视图；

图2是本发明的立管支撑浮筒的正视图；

图3是本发明的立管支撑浮筒的左视图；