[发明专利]混合立管系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及从海面上的浮式结构延伸到海底的水下管线结构系 统，以及涉及安装和使用该系统的方法。

背景技术

已经提出了若干种用于将浮式结构(主机)与海底管道连接起来 的构造。所使用的构造通常取决于与水深以及浮式结构的水平和竖直 运动相关的参数，以便选择适当的构造和/或连接类型。

一种构造是顶部张紧式立管或竖直刚性立管。在这种构造中，立 管竖直地站立在海底基础上。在立管的顶部附近，立管由浮式结构处 的张紧系统(或浮力系统)向上牵拉。张紧系统(或浮力系统)设计 成使得立管顶部部分跟随主机水平运动，但是沿竖直方向(行程)相 对于主机滑移以补偿主机升沉(竖直)运动。主机的水平运动仍可到 达立管底部并且在立管底部处引起非常大的弯曲应力。应力接头经常 设在立管底部处以减小由主机水平运动所引起的弯曲应力。

最近，已经出现了另一种构造，其被称为钢制悬链线立管(SCR)。 钢制悬链线立管的顶部悬挂在主机上，在水中形成悬链线构造，直到 其触及海底，连接至位于海底的与其他离岸设施或岸上设施联接的流 管线。在触地区域弯曲的立管不应使立管的管应力超过制成SCR的金 属材料的屈服应力。主机运动被悬链线构造吸收。消除了对基础和张 紧系统的需要。但是，如果主机具有显著的振荡，则该运动可传送到 立管，特别是传送到触地区域，缩短钢制悬链线立管的疲劳寿命。

柔性管也可呈自由悬挂构造用于深海中。其具有优于SCR的优 点，例如，沿立管长度允许小得多的曲率半径。由于具有更好的疲劳 性能，其允许主机在水面处具有更大的竖直和水平运动。但是，其可 能具有重量重和成本高的缺点。

混合立管构造包括竖直钢管和柔性软管(跨接管)。其下部部分为 竖直钢管，该竖直钢管站立在海底基础上并且在其顶部由浮力部件支 承。上部部分为将刚性立管顶部连接至主机的柔性软管。下部部分中 的钢管通过跨接管几乎与主机运动完全隔离，并且其底部弯曲力矩主 要由作用到浮力部件和钢管上的直接波浪和水流载荷产生。立管可单 独站立，甚至在某些情况下与主机分离。而且，由于海水中的立管的 一些重量由浮力部件支承，因此降低了主机甲板承载要求。这对于具 有小甲板承载能力的主机特别重要。

由于在底部具有基础(和附件)和应力接头，并且在顶部具有浮 力部件和柔性软管，混合立管的成本可能比传统的顶部张紧式立管或 钢制悬链线立管更高。如果主机具有大的偏移和水平振荡，由于其间 几乎完全运动隔离，因此主机和钢管顶部的相对距离可具有非常大的 变化。柔性软管应该足够长，例如为1500英尺，以避免过大的弯曲曲 率或端部旋转。混合立管的成本可能限制其应用数量。

本技术领域需要新形式的混合立管。

本技术领域需要可与呈悬链线构造的管一起使用的新形式的混合 立管。

本技术领域需要不需要立管基部和/或回接件的新形式的混合立 管。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种置于具有水底的水体中的浮式 系统，所述系统包括：主机部件，漂浮在水面上；漂浮模块，漂浮在 水面下方；柔性软管，将所述主机部件连接至所述漂浮模块；和细长 水下管线结构，该细长水下管线结构包括连接至所述漂浮模块的顶部 部分和延伸到水底并且适于连接至位于水底的流管线的底部部分，并 且顶部部分和底部部分中的至少一个包括悬链线构造。

在一个方面中，本发明提供了一种改进浮式系统的方法，所述系 统包括漂浮在具有水底的水体中的主机和细长水下结构，该细长水下 结构具有第一端部、第二端部和设置在第一端部和第二端部之间的主 体，第一端部连接至主机，主体延伸穿过水体，而第二端部邻近水底， 所述方法包括从主机分离第一端部；将所述第一端部连接至漂浮模块； 将柔性软管连接至漂浮模块和主机；和将漂浮模块保持在水体表面下 方的一定深度处。

在一个方面中，本发明提供了一种置于具有水底的水体中的浮式 系统，所述系统包括：

主机部件，漂浮在水面上；

漂浮模块，漂浮在水面下方；

柔性软管，将所述主机部件连接至所述漂浮模块；和

细长水下管线结构，所述细长水下管线结构包括：

顶部部分，连接至所述漂浮模块；和

底部部分，延伸到水底并且适于连接至位于水底的流管线；

所述顶部部分和底部部分中的至少一个包括悬链线构造；