[发明专利]立管组件和安装立管组件的方法

说明书

公开了立管组件和安装立管组件的方法。立管组件包括连接到柔性管的第一部分的第一附接元件和连接到柔性管的第二部分的第二附接元件。在一种构造中，第一附接元件和第二附接元件经由固定结构通过至少一个系绳元件连接，使得在使用中，响应于柔性管的第一部分和第二部分的移动，每个附接元件处的拉伸载荷在任何时刻保持大体上相等。

本发明涉及立管组件(riser assembly)和安装立管组件的方法。特别地但非排他地，本发明涉及使其一部分拴系到固定结构的立管组件。

传统地，柔性管用于将诸如油和/或气体和/或水的生产流体从一个位置输送到另一个位置。柔性管在将海底位置(其可能在水下是深的)连接到海平面位置时是特别有用的。管可以具有通常多达约0.6米的内径(例如，直径可以在从0.05m直到0.6m的范围内)。柔性管通常形成为柔性管主体和一个或更多个端部配件的组件。管主体通常形成为分层材料的组合，其形成含压管道。管结构允许大的偏转，而不产生损害管在其使用寿命期间的功能的弯曲应力。管主体通常建造为包括聚合物层和/或金属层和/或复合材料层的组合结构。例如，管主体可以包括聚合物层和金属层，或聚合物层和复合材料层，或聚合物层、金属层和复合材料层。

未结合的柔性管(unbonded flexible pipe)已经被用于深水(小于3,300英尺(1,005.84米))和超深水(大于3,300英尺)的开发。对石油日益增长的需求正在导致勘探发生在环境因素更为极端的越来越深的深度。例如，在这样的深水和超深水环境中，海洋底层温度增加了将生产流体冷却到可能导致管堵塞的温度的风险。增加的深度还增加了与柔性管必须在其中操作的环境相关联的压力。例如，柔性管可能需要以作用在管上的0.1MPa至30MPa范围内的外部压力操作。同样地，输送油、气体或水也可以引起从内部作用在柔性管上的高压，例如来自作用在管上的孔流体(bore fluid)的零至140MPa范围内的内部压力。因此，增加了对来自柔性管主体的层的高水平性能的需要。

柔性管的端部配件可以用于将柔性管主体的部段连接在一起，或用于将其连接到终端装备，例如，刚性海底结构或浮动设施。因此，除其它各种用途之外，柔性管可以用于提供用于将流体从海底流量管线输送到浮动结构的立管组件。在这样的立管组件中，柔性管的第一部段可以连接到柔性管的一个或更多个另外的部段。柔性管的每个部段包括至少一个端部配件。图2示出了适于将诸如油和/或气体和/或水的生产流体从海底位置201输送到浮动设施202的立管组件200。

图3示出了所谓的拴系波形立管构造(即，已经被拴系的波形构造)。这种已知的结构用于限制立管的下部区段处的立管运动。立管组件300包括柔性管303和至少一个浮力区段304，至少一个浮力区段304包括一个或更多个浮力元件305。通过系绳夹具306和连接在系绳夹具306和海床上的重力基座308之间的系绳元件307，立管在下部区段处被限制在触地区附近。立管可能需要具有相应的夹具的多个系绳元件以便拴系沿立管的不同的点。以这种方式，在立管的下部区段中的立管运动可以被减小。

在一些拴系波形立管构造中，系绳夹具上的张力可能非常高，特别是在非常恶劣的环境中。这是因为触地区尤其可能经历相对较大程度的移动，该相对较大程度的移动由于源于波浪、风力或潮汐作用等或者源于水体中的管上水流的影响的船舶/平台处的管的端部的位移而导致，这些位移沿着管传输到系绳夹具和触地区。立管在触地区处的相对大的移动可能对立管造成损坏，这是由于管与海床(包括在附近的耐磨岩石和/或其它现有的管道系统等)之间的相互作用可能会损坏并最终导致管的外部聚合物护套破裂，从而允许在加固管的铠装线上发生腐蚀。

在一些极端情况下，夹具处的拉伸载荷可能会超过目前所有可用夹具的最大设计载荷，该最大设计载荷通常约为50吨(50,000Kg)(例如，对于1,800米水深中的八英寸管)。如果夹具处的张力超过夹具的最大设计载荷，则夹具可能会失效。这可能导致夹具沿着柔性管向下(或沿着柔性管)滑动，且从而可能损坏管主体的外部护套或甚至下面层。