[发明专利]浮力补偿元件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮力补偿元件以及一种设置该浮力补偿元件的方法。特别地，但非排他性地，本发明涉及一种用于例如在海底应用中连接至柔性管以向柔性管提供浮力来减小拉力并向该柔性管提供弯曲支承的浮力补偿元件。

背景技术

传统的柔性管用于将诸如油和/或气体和/或水之类的产品流体从一个位置传输至另一位置。柔性管在将海底位置(其可以为深水下，也就是说1000米或更深)连接至海平面位置方面特别有用。该管可以具有典型地直到大约0.6米的内径。柔性管大致以柔性管体与一个或更多个端部配件的组件的形式形成。管体通常以形成承压导管的分层材料的组合的形式形成。该管结构允许不引起损害管在其寿命期间的功能的弯曲应力的较大偏斜。管体通常大体上包括金属层和聚合物层。

在许多已知的柔性管设计中，管体包括一个或更多个拉伸防护层。该层上的主要载荷为拉伸。在诸如深水或超深水环境(深水被认为是小于3,300英尺(1,005.84米)，并且超深水被认为是大于3,300英尺)之类的高压应用中，拉伸防护层经受了来自内压端部帽载荷与柔性管的自支承重量的组合的较大的拉力载荷。由于长时期经受这种情况，这会导致柔性管中的故障。

过去已经尝试在某种程度上减缓以上提到的问题的一种技术是沿着提升器的长度在预定位置处添加浮力辅助件。浮力辅助件提供了向上的提升以抵消提升器的重量，从而在沿着其长度的各个点处有效地承受提升器的重量中的一部分重量。浮力辅助件的采用相比诸如水中弓形结构之类的某些其他构型涉及相对较低的安装成本，并且还允许相对较快的安装时间。

利用浮力辅助件来支承提升器的已知提升器构型的示例为例如在WO2007/125276中公开并在图1中示出的阶梯式提升器构型100，在该提升器构型100中，浮力辅助件101设置在沿着柔性管103的离散位置处。该提升器适于将诸如油和/或气体和/或水之类的产品流体从海底位置传输至诸如平台或浮标或船之类的浮动设施105。利用浮力辅助件的已知提升器构型的另一示例为图2中示出的懒波(lazy wave)构型200，在该懒波构型200中，浮力辅助件201设置在沿着柔性管203的点处以在提升器中提供‘拱弯曲’。懒波构型对于浅水应用通常是优选的。

WO2007/125276公开了一种包括位于沿着提升器组件的一个或更多个点处的刚性浮力支承件的柔性管。该刚性浮力支承件提供了将浮力辅助件附至柔性管的刚性表面，从而由于附接浮力辅助件时所施加的压缩载荷而避免了柔性管的压碎。

其他提升器构型可能需要向柔性管添加压载重量以减小管在一个或更多个位置处的浮力，从而适于特殊海洋环境或产品流体提取建立。

如本文中所使用的，使用术语“浮力补偿元件”来包括用于增大浮力的浮力辅助件以及用于减小浮力的压载配重两者。

有用的是提供一种允许在柔性管组件的安装之前的尽可能易于处理并尽可能方便的装备和步骤的柔性管组件。

还将有用的是提供一种在没有在管上施加压缩载荷的情况下允许额外的浮力补偿元件的简单连接的柔性管组件。

另外，已知柔性管在使用中例如由于会引起提升器构型中的曲率变化的船只运动或潮汐影响而受到动态载荷。安装柔性管时还会发生过度弯曲。总体上有利的是防止过度弯曲并将这种改变控制在预定限度内。已知的解决方案是在可能发生过度弯曲的位置处给柔性管添加一个或更多个弯曲加强件。弯曲加强件可以例如与端部配件相邻地添加以逐渐增大柔性管的容许柔性。

存在关于包括弯曲加强件的柔性管组件的组装和传输的某些缺点。弯曲加强件在制造厂总体上螺纹连接在柔性管上，该管缠绕在用于传输至安装位置的卷筒上，并且随后在使用位置处从该卷筒放出。弯曲加强件自身相当刚性并且相比柔性管具有相当不便的形状，并且因此难以容置在卷筒上。这通常通过使用特定的包装材料来处理，并且很费力。此外，弯曲加强件必须位于卷筒上的特定位置处以不会使卷筒失去平衡倾斜。

本发明的实施方式的目的在于提供一种浮力补偿元件以及一种相比已知的浮力补偿元件和方法改善了安装柔性管组件之前的使用的便利性和处理的便利性的方法。

本发明的实施方式的目的在于提供一种能够对柔性管进行改进的浮力补偿元件。

本发明的实施方式的目的在于提供一种浮力补偿元件以及一种就安装而言容易且具成本效率的方法。

本发明的实施方式的目的在于提供能够附接至柔性管的中间面连接部的一个或更多个浮力补偿元件。

本发明的实施方式的目的在于提供一种易于组装并保护柔性管免受过度弯曲的组件。

发明内容