[发明专利]供海底管路使用的侧向翘曲缓冲设备、方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于用于减小诸如海上烃生产管线这样的海底管路中的应变的系统和方法。本发明还涉及用于附着于海底管路的滚动模块。本发明还涉及用于监测海底管路随着时间变化的位移的系统。

背景技术

海上烃生产管线安装在海床上，通常横跨很长的距离。这种管线承载的烃井产流体可以在高温下存在，例如大于约80℃，甚至高达约165℃。在多次生产停止和启动期间，携带这种高温流体的管线经历横穿管线的热梯度，导致管线或管路的膨胀、收缩和热循环。这可能导致管线翘曲、运动和承受负载，产生静止峰值应力和周期性应力，这可以沿着管线长度在相对薄弱且易于适应这些失效机理的部位诱导过度应变和疲劳失效。

当前实践中，浮力模块附着于烃生产管线的外部，分段或分组的各个浮力模块位于分析(例如通过有限元分析)确定的部位上，以便减小管线的侧向阻力，这样管线可以以平稳、受控的方式翘曲。换句话说，使用浮力模块有利于响应热梯度在管线中产生的应力而沿着管线长度形成弧形。与不使用浮力模块的情况相比，这导致形成更平稳、更温和的变形，并因此在管线上形成更小的应变和疲劳。

在管线翘曲期间，传统浮力模块在海床上侧向滑动，不希望地导致土壤压实、侧向土壤阻力增大以及在海床上形成滩肩。滩肩产生额外的侧向阻力，该侧向阻力削弱了浮力模块缓和管线翘曲严重程度的效力。这可能导致管线上的应力增大，这样就会引起更频繁地需要浮力部分。虽然更大的浮力可以解决滩肩形成的负面作用并因此有助于控制侧向翘曲，但是不幸的是，因为管线较轻，轴向阻力被削弱，因此，管线被制得更易产生轴向位移，也被称为行走。行走是造成成本很高的问题，因为管线与生产设施基础结构的元件(例如管线末端(PLET)或其它海底设备)的接合处可能应力过大，结果会导致管线损坏，甚至管线与设备分开。这样的事故通常需要停止烃生产以便可以维修管线系统。为防止行走的发生，通常采用利用大吸力或打入桩等等的昂贵的锚固缓冲方式来将管线保持在适当位置。

所希望的是找出与上述现有浮力模块有关的问题的解决方案，其能够控制海底管线的翘曲，减轻由管线侧向位移引起的滩肩形成效应，减少管线行走的发生，并减少管线锚固的需要。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于安装在海底管路上的滚动组件。该滚动组件包括至少两个滚动模块元件，所述至少两个滚动模块元件可彼此附着，以形成滚动模块，所述滚动模块具有带有两端部并限定一内腔的大体上圆筒形形状，所述内腔用于接收海底管路，这样，当安装在海底管路上时，滚动模块可相对于海底管路转动。该滚动组件还包括用于安装在海底管路上的至少一个夹紧单元。每个夹紧单元都由可彼此附着的一对半圆筒形夹紧元件形成。每个夹紧单元具有大体上圆筒形形状，并具有用于围绕和接触海底管路的夹紧内表面，这样，当安装在海底管路上时，每个夹紧单元相对于海底管路周向且轴向固定。

在另一个方面，提供了一种用于安装在海底管路上的滚动组件，其包括至少两个套筒元件，所述至少两个套筒元件可彼此附着，以形成圆筒形套筒，该圆筒形套筒具有两端部并限定一内腔，所述内腔具有用于围绕海底管路的套筒内表面，这样，当安装在海底管路上时，所述圆筒形套筒相对于海底管路周向且轴向固定。该滚动组件还包括至少两个滚动模块元件，所述至少两个滚动模块元件可彼此附着，以形成具有大体上圆筒形形状的滚动模块，该滚动模块具有两端部并限定有一内腔，所述内腔具有用于围绕和接触圆筒形套筒的滚动模块内表面，这样，当安装在圆筒形套筒上时，所述滚动模块可相对于圆筒形套筒转动。

在另一个方面，提供了一种用于在海床上输送流体的系统。该系统包括位于海床上的管路和在预定部位安装在管路上的如上所述的至少两个滚动组件。

在另一方面，该系统还包括位于所述至少两个滚动组件中的至少一个上的至少一个传感器，其用于测量诸如管路随着时间位移的距离这样的相关信息。

在又一个方面，提供了一种用于控制海底管路的侧向变形的方法。该方法包括在海底管路的预定部位安装如上所述的至少两个滚动组件。

附图说明

参照下文的描述、附带的权利要求以及附图，本发明的这些及其它目标、特征和优点将变得更好理解，其中：

图1是依照一个实施例的包括装备有滚动模块节段的管线的系统的俯视图。

图2是依照一个实施例的安装在一段管道上的滚动模块的侧视图。

图3A-C是依照另一个实施例的安装在一段管道上而处于不同转动位置的滚动模块的横截面视图。