[发明专利]带有水面上方连接点的外部转塔

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种位于浮式运载器(flating vessel)与海底管线之间的海面连接设备。

背景技术

在离岸石油生产中，浮式采油存储与卸载(FPSO)船舶或运载器被广泛应用。这些船舶被系泊在该区域中的一些合适的位置处，通常通过随风变向系泊系统(weathervaning mooring system)进行系泊，例如行业中所熟知的外部转塔。同样，内部转塔与多点系泊方案的应用大概也要受制于系泊位置处的环境条件和水深。这些转塔系统由一个或更多个部分柔性、部分刚性的海底管线连接到生产油井流体的原点处。这样的原点可能是海底面处的海底井口、或承载着表面井口的井口平台结构。该井口(平台)与FPSO之间的距离一般在一到数十千米之间。

FPSO与这些井口之间的距离通过刚性管线(一般由钢制造)在海底上形成大的跨度，虽然通常情况下靠近FPSO的最后部分是利用柔性流线来桥接的，该柔性流线在其一端处被连接到运载器系泊系统，而在另一端处连接到海底上的刚性管线。柔性流线，通常称为立管，在浅水应用中通常是必需的，因为运载器在波浪、水流和风的影响下连续移动。

随风变向系泊系统的一个特点是当井内液气流持续流向甲板的分选装备时，运载器能围绕系泊系统自由摇摆。

这种系统在海上工业中为大家所熟知。图1显示了该系统的典型布局。术语“系泊系统”在这里是集合地用于指整个组件，其合并了：锚腿、锚点、流体旋转组件、旋转链台以及一种限定的用以传送油井流体的歧管系统，以及用以对各种管线清洁装置进行驱动、将所述各种管线清洁装置投送入水和/或接收所述各种管线清洁装置的器具。

从一种操作的观点来看，因为暴露在寒冷的海水中，需要定期清理掉立管和海底管线上的例如蜡质产物，蜡质产物可能已沉淀在这些立管和海底管线的内壁上。这通常是使得所谓的刮具清管器(scraper pigs)穿过管线而完成的，由此，蜡被从各个壁上刮落，并被推向FPSO的货物舱。

有时，海底管线其余的壁厚也需要检验，以确保安全操作。因此，使用所谓的智能清管器。

在操作方面用来清洁管线的清管器可被区分为所谓的软体清管器、刮具清管器和智能清管器。软体清管器用来清洁柔性立管，刮具清管器用来清洁刚性海底管线，智能清管器用来测量刚性管线的壁厚。

柔性立管，由于它们固有的柔性和复合特征，只能让软体清管器通过；其它类型的清管器会造成内部损坏并最终危及它们的完整性。

通过这些叙述，用于刚性海底管线的清管器必须一直插入于海底并在海底处被提取。仅在采用了露出水面的井口平台的例外情况下，它们能在水面以上插入。但是由于完成一个刮削操作后，它需要返回其起始点，因此需要一条同样直径的昂贵的海底管线。如果井口平台定位在远离EPSO的位置，这将非常浪费。

立管与海底管线之间的海底连接点常常设置成使得潜水员能对清管器进行插入或提取。这非常笨重、昂贵并且不能一直符合环境清洁要求，并且对人身安全是有风险的。在水面上干涉此操作将会是一种极其合乎需要且有效的目的。

在图1中，如前所述，FPSO运载器101系泊在水体102中，并利用系泊系统103加以固定，通常在船艏进行固定。系泊系统利用一定数目的锚腿104固定，锚腿104通过锚或桩106而连接到海底105。柔性立管系统107布置在系泊系统103和管线终端结构108之间。立管系统的大体形状由局部浮力装置109加以保持。结构108上的立管终端是与刚性海底管线110的一端相连的。

特别在浅水中，比如少于60米，且依赖于运载器尺寸与该地区波浪高度状况，要将一种柔性立管轮廓107配置成诸如通常在图1中所示经常是非常困难的，因为运载器龙骨的摆动圆周接近其最大吃水深度，从而排除了柔性立管几何形状所需要的充分空间，而充分空间会使得柔性立管松弛到足以跟随运载器系泊系统的所有的漂移运动。这很容易导致立管与运载器的外壳相互干扰，导致磨损和导致柔性立管的损坏。在图1中，虚线111指示了在典型的干涉中运载器101可能的取向。

本发明的目的是在水面上方连接点与浮动运载器的外部转塔之间提供一种海面连接设备，这将消除上述问题。

发明内容

本发明提供一种海面连接设备，该设备介于浮式运载器的系泊系统上的外部转塔与水面上方连接点之间。水面上方连接点包括一种管线歧管，该管线歧管与海底管线相连通。提供一种结构或框架构造用来支撑住水面上方连接点。