刚性立管的龙骨牵引中的拉入线缆偏转器系统及拉入方法与流程

本发明属于石油和天然气；更具体地，属于立管和到海上结构的流线连接的领域。更具体地，本发明涉及用于将立管附接至fpso(浮式、生产、储存和卸载)的系统和方法。

背景技术：

1、更好地称为“拉入”的管线拉入技术和操作在海洋石油工业中至关重要。这些技术包括固定生产单元(spu)上的一套地面操纵，以便通过连接和固定操作转移与平台互连的管道或立管。使管线或立管断开连接的操作称为“拉出”。

2、特别是对于fpso，应当注意的是，当使用龙骨牵引法进行刚性立管拉入操作时，这种单元通常会对刚性立管拉入操作造成物理限制；也就是说，当在半潜式平台或船的浮体下方提升或转移立管或设备时；比如说例如在船只的龙骨下进行提升时。

3、这些限制中的一个限制与未能遵守在位于fpso的下立管平台(lrb)上的刚性立管的水下锥形接纳部中安装和固定刚性立管所需的操纵的间隙要求有关。在这种类型的支承件中，必须确保在以第二端部拉入刚性立管期间拉入线缆和用于拉入的索具设备可以自由移动而不会干扰lrb结构，并且尤其是在拉入操作的最后一步，立管的顶部接头(柔性接头-fxj、钛应力接头-tsj等)与接纳部保持最小的水平间隙，这允许使用位于较低平台的辅助拉入系统将立管的顶部接头悬挂和安置在该支承件上。

4、值得注意的是，接纳部连接方法使得通过在fpso下提升(龙骨牵引)来进行拉入操作变得困难，在较低的立管平台具有双层构型的情况下更是如此。

5、为了促进刚性立管与布置在平台上的接纳部的连接，满足上述间隙条件的一些解决方案涉及对fpso结构的重大修改，这最终需要时间并增加了操作中所涉及的成本。

6、所发现的替代方案中的一个替代方案包括在龙骨牵引位置中、在布置在lrb内层的支承管中采用特殊的支承系统(悬挂)，这将允许通过刚性立管的导引管进行直接拉入而无需使用辅助系统。这些特殊支承系统包括带有常驻锁定机构的特殊支承管和带有支承管(悬挂转接器-hoa)的刚性立管接口部件(集成到其对接接头中)。

7、然而，尽管在lrb的内层(第一层)具有支承管的这种解决方案使通过龙骨牵引操作拉入刚性立管变得可行，但它实际上排除了在各个互连中使用柔性立管作为刚性立管的替代方案的可能性。这是因为新的支承管现在占据了为连接喇叭口的下部i形管预留的位置，下部i形管负责联接柔性立管的弯曲加强筋。值得强调的是，i形管、通常安装在fpso的侧部的管状结构是用于将柔性立管接纳在生产单元中的标准接口系统。这些管状结构具有容易适应柔性立管但是不允许刚性立管在其中通过的小的角度偏差。

8、虽然支承管的模块化设计允许回收或修改，以便最终转换成柔性立管的下部i形管，但这种改造需要大规模调动浅倾斜前缘，从而大大增加了风险和操作成本。

9、此外，在支承管中简单地采用拉入方法并不能消除当前fpso设计对刚性立管的龙骨牵引操作的所有限制，因为拉入线缆通常不会与支承管的取向对准，因此持续存在会带来额外的风险和成本的干扰。

10、因此，需要开发一种用于在龙骨牵引操作中的拉入期间将刚性立管连接至fpso单元的系统和方法，该系统和方法克服了上述问题，而不必对fpso结构或立管连接结构进行重大修改，并且允许刚性立管和柔性立管这两者的拉入。

11、因此，为了解决上述限制，本发明旨在提供一种使用用于分层平台对上的主拉入线缆和支承管的偏转器装置进行的刚性立管的龙骨牵引中的拉入的系统和方法。

12、以这种方式，本发明使得在通过龙骨牵引操作安装fpso期间，在没有操作损失的情况下将刚性立管移动到fpso中成为可能，除了允许支承管在lrb中的第二层布置之外，还促进了主拉入线缆与支承管的取向的对中，使得通过滑动使接触最小化，从而允许维护i形管和喇叭口，以用于相应的管道应用中的柔性立管的替代连接。以这种方式，在不同的fpso模型中，预期的系统将克服今天在fpso项目中仍然存在的对龙骨牵引操作的限制。

13、现有技术

14、文献wo 2021/048592 a1描述了一种用于将海上立管管道连接至fpso的系统和方法，该系统和方法在接近立管的端部和将立管的端部插入到i形管中期间改善了拉入线缆、立管的上端部与i形管之间的对准。此外，前述文献提出了一种用于将海上立管管道连接至浮动单元fpso的系统和方法，其允许减少i形管与绞车之间的附加拉入线缆重定向槽轮/滑轮的数量，以及这种重定向槽轮的成本和安装时间。然而，文献wo 2021/048592 a1没有公开或建议定位在上部立管平台上以便于更好地侧向和角度调节拉入线缆的结构。此外，前述文献没有提出根据应用对双层lrb进行改造以使用刚性和/或柔性立管。

15、此外，文献us 2021/00317709 a1公开了一种刚性立管转接器，其能够操作成至少部分安装在lrb中。刚性立管转接器包括接纳部支承结构。此外，转接器还包括从接纳部支承结构沿着竖向方向延伸的转接器管，该转接器管能够操作成插入穿过lrb。此外，转接器还可以包括联接至接纳部支承结构的刚性立管接纳部，其中刚性立管接纳部相对于竖向方向倾斜六度与二十度之间的角度。然而，前述文献没有公开定位在上部立管平台上的偏转器组件，以及允许适应不同联接位置和在拉入操作中进行调节的系统。

16、接着，文献us 10,597,952 b2描述了一种用于海上浮动船上的海底立管的上部接口，其具有间隔开的上部漏斗和同轴的下部漏斗。立管中的拉伸载荷接收在上部漏斗中，而侧向载荷和弯曲载荷接收在下部漏斗中。立管上部接口可以用于柔性立管或钢制悬链线立管。然而，该文献没有公开与定位在上部平台上的偏转器组件一起使用的合适结构，该结构允许拉入线缆的侧向和角度适应。

17、文献us 10,309,161 b2提到了采油单元中的立管连接器锁定系统。该文献提供了一种自主立管支承锁定系统，该系统包括：立管支承件，该立管支承件在其下端部连接至水下立管并且在其上端部连接至牵拉构件；支承平台，该支承平台包括牵拉元件和立管支承件的至少一部分穿过其中的贯通开口；锁定装置，该锁定装置定位在支承平台上，锁定装置相对于支承平台滑动并由驱动装置驱动，其中，锁定装置能够在贯通开口上方在解锁位置与锁定位置之间滑动，其中，在锁定位置中，在连接器已经穿过支承平台的贯通开口之后，锁定装置能够锁定地接合至立管支承件的连接器。该文献还提供了一种与上述系统相关联的自主立管支承件锁定方法。然而，所述文献没有提出用于对准和调节拉入线缆的适当系统，以及用于侧向位移的装置和用于使偏转器组件围绕其自身轴线旋转的装置。因此，在文献us10,309,161b2中提出的建设性构型不允许具有两个层的lrb用于刚性和柔性类型的立管。

技术实现思路

1、总的来说，本发明描述了一种用于使用用于主拉入线缆和双层平台上的支承管的偏转器装置(滑轮、轨道、滚子轨道等)进行的刚性立管的龙骨牵引的拉入系统和方法。

2、包括偏转器装置的系统旨在促进主拉入线缆与支承管的取向(顶角和方位角)的对中，从而通过主拉入线缆与支承管结构之间的滑动使接触最小化。

3、此外，包括偏转器装置的系统还旨在能够将支承管定位在较低立管平台-lrb上的第二(最外面)层中，从而允许将i形管/喇叭口保持在第一(最里面)层中，作为相应管道应用中柔性立管的替代连接。

4、以这种方式，在未来的fpso项目和应用中，预期的系统将克服某些fpso中仍然存在的与龙骨牵引操作有关的限制，进一步允许刚性管路与柔性管路之间的市场竞争。

5、因此，本发明通过在刚性立管的龙骨牵引中提供一种拉入线缆偏转器系统来实现其目的，该系统包括：偏转器组件，该偏转器组件包括容纳在结构块中的偏转器装置；滑动结构；以及至少两个导轨。结构块借助于包括滑动支承件的系统以可滑动的方式安装在基部框架上，以执行从偏转器装置到urb的横向距离的第一次调节。

6、此外，本发明还描述了一种使用偏转器装置和双层支承管对刚性立管进行龙骨牵引的拉入方法，其中该方法包括：将偏转器装置组件带到立管的待安装位置；对容纳在结构块中的偏转器装置到上部立管平台(urb)的横向距离进行第一次调节，直到该装置到达支承管定向平面中的位置为止；响应于已经到达支承管的定向平面中的位置，将结构块锁定至基部框架；根据支承管的方位角，使偏转器装置围绕其竖向中心线旋转；以及在拉入操作期间执行偏转器装置的横向距离的第二次调节。

7、作为本发明的系统和方法的优点，应当注意的是，它们在现场水下布置中提供了更大的灵活性，允许井位于右舷侧或替代性地左舷侧的fpso的定位，克服了经由龙骨牵引操作拉入刚性立管的方法的物理限制，进一步使得能够在相应的互连中使用柔性立管作为刚性立管的替代方案，维持了刚性管道与柔性管道之间的市场竞争的前提。