[发明专利]具有多轴自由度的张紧器缸连接件

说明书

本申请要求授予Aksel等人、题为“Tensioner Cylinder Connections with Multiaxial Degrees of Freedom”、于2011年11月8日提交的美国临时专利申请No. 61/557,231的权益和优先权，该申请在此以引用的方式整体并入。

技术领域

本发明大体上涉及海洋立管张紧器，并且具体而言，涉及用具有多轴自由度的张紧器缸连接件(tensioner cylinder connection)来适应立管倾斜的上推式张紧器。

背景技术

离岸采油平台必须支撑来自油气井的从海底井延伸到平台的采油立管。对于固定在海底的平台而言，这是易于实现且在本领域中是公知的。然而，对于需要使用诸如张力腿平台(TLP)或半潜式平台的浮动平台的深水海底完井而言，支撑立管呈现重大问题。这些平台在波浪、风和水流的影响下移动并承受各种力。因此，立管张紧机构必须容许平台相对于立管移动。

立管张紧机构还必须维持立管张紧，使得立管的整个重量不会传递到井口并使得立管不会在其自重下坍塌。因此，张紧机构必须在立管上施加连续的张紧力。此外，必须将该力维持在较窄公差内。

上推式张紧器在海底应用中具有若干优点，一个优点是该张紧器与其它类型的张紧器相比在较小空间中适应较高载荷。这部分因为上推式张紧器使用更高效的活塞端部且在端部连接处不需要张拉装置。另外，上推式张紧器中的压力未作用于缸的杆侧。在大海风大浪急且浮动平台经历大范围竖直运动的情况下，上推式张紧器能更好地适应竖直运动。另外，上推式张紧器的使用可减小它们必须在其中操作的盐水环境的腐蚀作用，这是因为张紧器的高压密封件未邻近该氛围定位并与腐蚀性的流体和碎屑隔离。

TLP在较深的水中提供了稳定的钻井平台。在TLP中，张力腿从平台向下延伸到位于海床处的锚。张力腿是相对无弹性的，意味着消除了平台的大部分竖直运动。TLP允许井口组件位于水面上而非海床上。立管将通常从井口组件向下延伸到海床。这一设置允许更简单的完井和更好的采油控制。然而，在TLP中，立管可相对于TLP从竖直方向倾斜。立管从竖直方向倾斜的量在运转期间不是静态的并且随时间变化。

虽然希望使用TLP和RAM型这两种上推式张紧器，但由于变化的立管倾斜，迄今为止构建的RAM型上推式张紧器目前不适于与TLP联用。在以前的RAM系统中，缸保持与立管串联，这允许立管的小间距。因此，需要用于TLP中的可随立管倾斜的上推式立管张紧器。

发明内容

通过提供了一种上推式张紧器的本发明的优选实施例，大致解决或回避了这些和其它问题，并且大致实现了技术优点，所述上推式张紧器用具有多轴自由度的张紧器缸连接件来适应立管倾斜。

根据本发明的一实施例，公开了一种用于在立管中维持张力的张紧器，该立管具有轴线并从海底井口组件延伸穿过浮动平台甲板中的开口。张紧器包括联接到立管的张紧环(tensioner ring)以及多个液压气动缸，每个缸在一端上具有至少一个柔性联接器，用于将缸联接在甲板与张紧环之间。每个柔性联接器包括联接到缸的下部部件、由第一销枢轴联接到下部部件的中间部件以及由第二销枢轴联接到中间部件的上部部件。第一销与第二销彼此间隔开且垂直，使得上部部件可相对于中间部件在第二销上枢转并且下部部件可相对于中间部件在第一销上枢转。

根据本发明的另一实施例，公开了一种用于在立管中维持张力的张紧器，该立管具有轴线并从海底井口组件延伸穿过浮动平台甲板中的开口。张紧器包括联接到立管上的张紧环以及多个液压气动缸，每个缸在一端上具有至少一个柔性联接器，用于将缸联接在甲板与张紧环之间。将缸固定到张紧环的每个柔性联接器包括沿着缸的轴线延伸的支柱和围绕支柱布置而形成支柱环形空间的中间套筒。柔性联接器还包括固定到张紧环并限定一空腔的张紧环套筒，支柱和中间套筒插入该空腔中，使得环形空间形成于该套筒与张紧环套筒之间。张紧环套筒联接到中间套筒，使得张紧环套筒可相对于中间套筒在张紧环套筒与中间套筒之间的联接器上枢转。中间套筒联接到支柱，使得中间套筒可相对于支柱在中间套筒与支柱之间的联接器上枢转。