[发明专利]系统、设备和方法

说明书

一种用于在J型铺设操作中构建和部署长形元件(202)的系统。所述系统包括直立结构(206)；绞拉元件(204)，其能够沿直立结构(206)内的轴线伸缩；联接元件(210)，其连接到绞拉元件(204)，用于将绞拉元件(204)联接至长形元件(202)；以及捕捉器元件(212)，其被配置为在收回或延伸绞拉元件(204)期间保持联接元件(210)与直立结构(206)内的预定轴线对齐。

本发明涉及一种系统、设备和方法。特别地但不排他地，本发明涉及一种用于从海船向海底位置铺设管道的系统和方法。

传统上，可以使用多种技术将管道以管长连续的方式从船部署到海床。在“J型铺设(J-lay)”系统中，是以组装线型的方法将管材段按顺序添加并固定至正在部署的管道上。一些J型铺设系统采用静式夹具和动式夹具来部署管材段并将其下放成J型铺设结构。

在海船上，将管材段从甲板上的水平位置抬起到更竖直的位置并用塔架保持。然后，沿塔架向下下放管材段，直到管材段下端靠近先前已部署管材段的上端(安装接头)。之后，通过合适的附接方法，如焊接，将管材段的下端联接到先前已部署的管材段的上端。为了使联接有效，在附接期间通常将两个管材段保持或夹持到合适的位置。

附接之后，将管材段例如经由月池或船边缘从海船下放，并重复该过程。在管道构建时，管道沿“铺设线”被下放，“铺设线”即管道从塔架向海底位置下放时管道所遵循的位置。如图1所示，铺设线遵循字母“J”100的形状。

因此，焊接的管材是逐渐构建并下放入海水中的，并且将铺设在海床或沟渠的预定位置之中。管材可用于沿海床输送开采的流体诸如石油、天然气和水，比如从开采平台输送至陆上地点。

J型铺设技术可用于在浅水或深水的深度铺设管道，深度通常约为750米至1000米。管材直径通常可在5至36英寸(12.7至91.44厘米)范围内。管材段长度通常可以是12米，不过多个管材段可以预焊接成2×12米的长度组(称作24米双管接头)，或3×12米的长度组(称作36米三管接头)，或4×12米的长度组(称作48米四管接头)，或6×12米的长度组(称作72米六管接头)，等等。

J型铺设系统可以包括弃置及回收系统。这被用作中止和重新启动铺设作业的一种方式，并允许使用基于钢丝绳绞车的系统将管道下放至海床并从海床回收。弃置及回收系统通常使用绞车或一系列绞车将弃置及回收绳索的终端下放到合适位置，使其能够连接到管道，并随后将管道吊起/下放。第二绞车有助于引导弃置及回收框架，以帮助防止框架发生由于例如船运动引起的不必要的摇摆。例如在波涛汹涌的海面上，框架的摆动运动会迅速放大，而这会对系统造成损害。

操纵第二绞车需要额外的操作，这常常需要人工干预。此外，由于作业线(firingline)上存在管道，用于下放弃置及回收框架的绞车/绞车系列不能位于管道的作业线上(管道从J型铺设塔架被保持和部署所沿的线)。因此，弃置及回收框架和/或弃置及回收系统与管道之间的任何连接都是偏离作业线的。弃置及回收框架的连接是借助起重装备在载人区域内进行的。

此外，改变J型铺设塔架相对于船的角度可以对绞车系统中的绳索施加张力负荷。如果系统不符合要求，塔架的角度变化可能会损坏绳索(例如，通过拉伸)，导致塔架在回到原始角度时绳索松弛。在极端情况下，绳索上的张力可能会导致绳索断裂。

有时，不同的铺设操作可能使用不同的管材规格。因此，J型铺设系统的各个方面可适合于允许具有不同管材长度、不同管材直径或两者兼有的不同管材尺寸的使用。

先前已部署的管材段的上端通常由悬挂夹具(hang off clamp)保持在适当的位置。通常，在不同尺寸的管材铺设之间手动更换悬挂夹具的衬垫。衬垫通常由摩擦力相对高的物质形成，其在抓握运动时被压紧管材以保持住管材。悬挂夹具常常位于飞溅区(部署管材进入大海内的区域)附近的环境内或飞溅区里面的环境内。对于工人来说，这可能是令人不快的工作环境。