專利名稱：：管式浮力罐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及用于張緊立管的浮力罐。更加具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于向頂部張緊立管提供可調(diào)節(jié)張緊載荷的管式浮力罐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：海洋立管(marineriser)通常應(yīng)用于海上平臺(tái)，以在平臺(tái)和海床之間提供導(dǎo)管。海洋鉆探立管被用于引導(dǎo)鉆柱并且傳送在各種海上鉆探操作期間使用的流體。海洋生產(chǎn)立管建立從海底儲(chǔ)層到位于水面處的生產(chǎn)設(shè)備的、用于所生產(chǎn)的碳?xì)浠衔锏牧鲃?dòng)路徑。存在其他類型的海洋立管。即使這樣，海洋立管的功能也能夠大體上總結(jié)為在海床和水面之間傳送物質(zhì)、動(dòng)力或信號(hào)。所有類型的海洋立管的共同點(diǎn)在于，由于它們的重量，為了保持立管是豎立的并且防止它跌落到海底，特定大小的豎直作用力是有必要的。而且，豎直布置的海洋立管應(yīng)該過張緊至超過它們自身的重量，從而限制由于暴露于動(dòng)力海洋環(huán)境而在立管中引起的偏轉(zhuǎn)和應(yīng)力。這種豎直布置和張緊的立管通常稱作頂部張緊立管。除了張緊要求，附接到浮動(dòng)鉆探或生產(chǎn)船只的立管必須與波浪作用導(dǎo)致的船只的沉浮運(yùn)動(dòng)脫聯(lián)。兩種通常使用的類型的立管張緊裝置是液壓致動(dòng)器和浮力罐。關(guān)于液壓立管張緊器，在船只和立管頂部之間附接液壓致動(dòng)器。利用致動(dòng)器沖程補(bǔ)償了船只沉浮，而通過主動(dòng)地控制液壓將立管張力保持于基本恒定的水平。另一方面，浮力罐張緊器是在水線下面附接到立管上部的無源裝置。立管張力由浮力提供，而通過允許浮力罐在套筒式引導(dǎo)件中相對(duì)于主船只上下滑動(dòng)補(bǔ)償船只沉浮。傳統(tǒng)上，液壓張緊器和浮力罐這兩者均被應(yīng)用于單個(gè)立管。當(dāng)需要支撐多個(gè)立管時(shí)，每個(gè)立管均各自被單獨(dú)的張緊器張緊。與立管張緊器的類型無關(guān)，關(guān)于在深水和嚴(yán)峻海洋環(huán)境中的操作的功能要求對(duì)于它們的設(shè)計(jì)提出重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。立管重量并且因此張緊器能力要求隨著水的深度而增力口。張緊器沖程要求隨著主船只增加的運(yùn)動(dòng)而增加，而主船只增加的運(yùn)動(dòng)又是由波浪環(huán)境的嚴(yán)重性所引起的。例如由美國專利No.6，884，003公開的那些，一些浮力罐允許支撐多個(gè)立管。當(dāng)這種多立管浮力罐在少于全額的立管下操作時(shí)，浮力罐應(yīng)該被壓載，以防止過張緊立管。由于另外的壓載，浮力罐的沉浮周期可以移變到存在顯著波能的范圍中，從而對(duì)立管增加了動(dòng)力載荷。因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)約束，用于最近一代的鉆探或生產(chǎn)船只的張緊器是龐大的、復(fù)雜的和昂貴的。對(duì)于一些應(yīng)用，載荷和沖程要求已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有張緊器技術(shù)的限制。在甚至更深的水和更為嚴(yán)峻的環(huán)境中的勘探和生產(chǎn)要求克服當(dāng)前限制的、新的技術(shù)。而且，對(duì)于石油和天然氣工業(yè)而言，關(guān)于海洋立管系統(tǒng)的操作靈活性和成本降低已經(jīng)變得越來越重要，因?yàn)檫@種工業(yè)面臨在經(jīng)濟(jì)方面更加挑戰(zhàn)性的深水儲(chǔ)層。據(jù)此，本發(fā)明的實(shí)施例涉及尋求克服現(xiàn)有技術(shù)的這些和其他限制的浮力罐系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的方法。
發(fā)明內(nèi)容公開了一種用于張緊頂部張緊立管的管式浮力罐系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的方法。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括聯(lián)接到頂部張緊立管的一個(gè)或多個(gè)管狀罐和構(gòu)造成可選擇地將加壓氣體注入到管狀罐中的加壓氣體系統(tǒng)。每個(gè)管狀罐包括封閉的上端，該上端具有穿過該上端的至少一個(gè)可關(guān)閉的開口；敞開的下端，該下端構(gòu)造成允許海水自由流入和流出管狀罐；和在上端與下端之間延伸的內(nèi)表面。該內(nèi)表面不具有阻止海水通過下端自由流動(dòng)的結(jié)構(gòu)性障礙物。當(dāng)打開開口時(shí)，使管狀罐被海水壓載。當(dāng)關(guān)閉開口并且將加壓氣體注入到管狀罐中時(shí)，使管狀罐卸載海水。用于以可調(diào)節(jié)方式張緊頂部張緊立管的一些方法包括將管狀罐聯(lián)接到頂部張緊立管；打開可關(guān)閉的開口，由此使管狀罐被海水壓載，由此減小由管狀罐施加到頂部張緊立管的張緊載荷。該方法還包括關(guān)閉可關(guān)閉的開口并且將加壓氣體注入到管狀罐中，由此使管狀罐卸載海水，由此增大張緊載荷。用于張緊頂部張緊立管的管狀浮力罐系統(tǒng)的一些實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)管狀罐，每個(gè)管狀罐可在卸載構(gòu)型和壓載構(gòu)型之間變化。在卸載構(gòu)型中，每個(gè)管狀罐具有第一固有沉浮周期。在壓載構(gòu)型中，每個(gè)管狀罐具有第二固有沉浮周期。第一固有沉浮周期和第二固有沉浮周期是基本相同的。為了更加詳細(xì)地描述實(shí)施例，現(xiàn)在將對(duì)于以下附圖進(jìn)行參考圖1是傳統(tǒng)多立管浮力罐系統(tǒng)的示意性圖示；圖2是圖1的傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)的機(jī)械模擬的示意性圖示；圖3是僅安裝有一個(gè)立管的圖1的傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)的示意性圖示；圖4是圖3的傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)的機(jī)械模擬的示意性圖示；圖5是具有根據(jù)在此公開原理的管式浮力罐系統(tǒng)的浮動(dòng)船只的示意性圖示；圖6是通過圖5的管式浮力罐系統(tǒng)和立管的截面的示意性圖示；圖7是僅安裝有一個(gè)立管的圖5的浮動(dòng)船只和管式浮力罐系統(tǒng)的示意性圖示；并且圖8是安裝有第二立管的圖5的浮動(dòng)船只和管式浮力罐系統(tǒng)的示意性圖示。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中在全部的幾個(gè)附圖中相似的附圖標(biāo)記用于相似的部件。圖未必按照比例?？赡芤员壤浯蟮姆绞交蛞陨允疽庑缘男问绞境霰景l(fā)明的某些特征，并且為了清楚和簡(jiǎn)潔起見，可能沒有示出傳統(tǒng)元件的一些細(xì)節(jié)。在以下討論中和在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括(including)”和“包含(comprising)，，被以開放的方式使用，并且因此應(yīng)該解釋成意味著“包括但是不限于...”。而且，用于描述任何連接的術(shù)語“聯(lián)接(couple)”、“聯(lián)接(couples)”和“聯(lián)接(coupled)”每個(gè)均旨在意味著并且指的是間接或直接連接。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及用在浮動(dòng)平臺(tái)中的浮力罐系統(tǒng)。本發(fā)明易于具有不同形式的實(shí)施例。理解到本公開被視為示例本發(fā)明的原理而非旨在將本發(fā)明限制于在此示意和描述的內(nèi)容，圖中示出且將在此詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)該充分地認(rèn)識(shí)到下面討論的實(shí)施例的不同教示可以被分開或以任何適當(dāng)組合的方式采用，以產(chǎn)生所期結(jié)果。為了理解并且體會(huì)本發(fā)明的新穎性，首先給出對(duì)傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)、它們的操作和相關(guān)聯(lián)行為的簡(jiǎn)要討論。參考圖1，描繪了一種示例性傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)10。浮力罐系統(tǒng)10懸掛聯(lián)接到下面海床20的四個(gè)頂部張緊立管15。為了方便起見，關(guān)于結(jié)構(gòu)和重量，立管15是相同的。由浮力罐系統(tǒng)10施加到立管15的張緊載荷等于在該圖中象征性表示成B1的系統(tǒng)10的浮力。因此，浮力罐系統(tǒng)10構(gòu)造或確定尺寸為具有充分浮力B1,以將所需的張緊載荷施加到立管15，從而立管15保持懸掛于海床20上方。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，描繪了圖1的浮力罐系統(tǒng)10和立管15的一種簡(jiǎn)單機(jī)械模擬。在這種模擬中，浮力罐系統(tǒng)10由質(zhì)量體25表示，質(zhì)量體25具有等于浮力罐系統(tǒng)10質(zhì)量的質(zhì)量M10每個(gè)立管15由具有剛度c的單個(gè)彈簧30表示。浮力罐系統(tǒng)10的固有沉浮周期T1能夠根據(jù)以下等式確定為浮力罐系統(tǒng)10的質(zhì)量或M1、每個(gè)立管15的剛度c和所安裝立管15的數(shù)目N的函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>如從以上等式看到，浮力罐系統(tǒng)10的固有沉浮周期T1隨著浮力罐系統(tǒng)10的質(zhì)量M1的增加而增加。為了從浮力罐系統(tǒng)10懸掛立管15，如在圖1中所示，通常一次一個(gè)地安裝每個(gè)立管15。因?yàn)楦×尴到y(tǒng)10確定尺寸為充分地張緊四個(gè)立管15，所以系統(tǒng)10的浮力能力提供超過支撐少于四個(gè)立管15所需的張緊載荷。為了避免過張緊第一安裝立管15，通常作為海水的壓載35被引入浮力罐系統(tǒng)10，如圖3所示。添加到浮力罐系統(tǒng)10的壓載35的量確定為用于單個(gè)安裝立管15的最大容許張緊載荷B2的函數(shù)。因此，壓載35被添加到浮力罐系統(tǒng)10，直至系統(tǒng)10的浮力最大為Β2?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，描繪圖3的浮力罐系統(tǒng)10和單個(gè)安裝立管15的簡(jiǎn)單機(jī)械模擬。在這種模擬中，浮力罐系統(tǒng)10由質(zhì)量體40表示，質(zhì)量體40具有等于浮力罐系統(tǒng)10的質(zhì)量的質(zhì)量M2，而單個(gè)安裝立管15再次由具有剛度c的單個(gè)彈簧30表示。如之前那樣，根據(jù)以下等式，浮力罐系統(tǒng)10的固有沉浮周期T2是浮力罐系統(tǒng)10的質(zhì)量或M2、立管15的剛度c和安裝立管15的數(shù)目N的函數(shù)T2=2VNc因?yàn)樘貏e在它們的基部45處封閉傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)，如系統(tǒng)10(圖3)，所以作為壓載35添加的海水包含在系統(tǒng)10內(nèi)。由于這種包含，所以海水壓載35響應(yīng)于周圍的波浪運(yùn)動(dòng)而隨著系統(tǒng)10移動(dòng)。這樣，壓載35以等于壓載35質(zhì)量的量有效地增加了系統(tǒng)10的質(zhì)量，而這又增加了系統(tǒng)10的固有沉浮周期Τ2。具有在5到15秒的范圍中的固有周期的波浪具有顯著的能量。當(dāng)足夠的壓載35被添加到浮力罐系統(tǒng)10從而系統(tǒng)10的固有沉浮周期T2落入這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，單個(gè)安裝立管15可以經(jīng)歷超過它設(shè)計(jì)容許量的張緊載荷。本發(fā)明的實(shí)施例涉及管式浮力罐系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的方法，所述管式浮力罐系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的方法使得能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)浮力和因此施加到從那里懸掛的一個(gè)或多個(gè)頂部張緊立管的張緊載荷而不顯著影響浮力罐系統(tǒng)的固有周期?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，描繪出帶有聯(lián)接到此的根據(jù)在此所公開的原理的管式浮力罐系統(tǒng)105的浮動(dòng)船只100。浮動(dòng)船只100是可聯(lián)接有一個(gè)或多個(gè)頂部張緊立管110的任何類型的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，例如但是不限于柱木或張力支腿平臺(tái)。浮動(dòng)船只100支撐頂側(cè)115并且包括桁架120，以集聚管式浮力罐系統(tǒng)105。浮動(dòng)船只100還包括置于管式浮力罐系統(tǒng)105和船只100之間以使得管式浮力罐系統(tǒng)105能夠以最小阻力相對(duì)于船只100隨周圍波浪運(yùn)動(dòng)升降的多個(gè)側(cè)向支撐件125。在一些實(shí)施例中，側(cè)向支撐件125是輥?zhàn)?。管式浮力罐系統(tǒng)105構(gòu)造成懸掛聯(lián)接到下面海床20的一個(gè)或多個(gè)頂部張緊立管110。因此，一旦安裝，系統(tǒng)105的浮力能力便足以懸掛全部的一個(gè)或多個(gè)立管110。由管式浮力罐系統(tǒng)105施加到立管110的張緊載荷等于系統(tǒng)105的浮力，如在下面描述那樣，系統(tǒng)105的浮力可被選擇地調(diào)節(jié)，以保證一個(gè)或多個(gè)立管110被張緊至所期望的水平。系統(tǒng)105的浮力并且因此施加到立管110的張緊載荷由系統(tǒng)105的浮力能力限制。管式浮力罐系統(tǒng)105包括一個(gè)或多個(gè)浮力罐130，浮力罐130被聯(lián)接到一起，從而罐105響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)作為單個(gè)單元一起地移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，罐130分別地被多個(gè)豎直和水平板135、140聯(lián)接，在圖6中示意出所述的板。仍然參考圖5，每個(gè)浮力罐130均具有管狀形狀，具有上端145和下端150。在一些實(shí)施例中，立管110位于在罐130之間形成空隙的空間225內(nèi)(圖6)，而在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)立管110延伸通過罐130。在上端145處，罐130包括蓋155，所述蓋具有聯(lián)接于此的一個(gè)或多個(gè)可移除的閉合裝置160。當(dāng)裝置160安裝于蓋155上時(shí)，蓋155防止空氣通過上端145進(jìn)出罐130地流動(dòng)。當(dāng)閉合裝置160從蓋155脫聯(lián)或移除時(shí)，允許空氣通過上端145進(jìn)出罐105自由流動(dòng)。閉合裝置160的尺寸和構(gòu)造使得空氣能夠以此方式自由流動(dòng)而不產(chǎn)生顯著的障礙。在一些實(shí)施例中，閉合裝置160是人孔蓋。本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到每個(gè)蓋155可以在一些實(shí)施例中包括一個(gè)或多個(gè)閉合裝置160，閉合裝置160每個(gè)均是被以電子方式或其他方式可選擇地在打開位置和關(guān)閉位置之間致動(dòng)的，以分別允許或阻止空氣通過上端145進(jìn)出罐130自由流動(dòng)。在下端150處，罐130打開，以允許海水165進(jìn)出罐130內(nèi)部自由流動(dòng)，如由每個(gè)罐130內(nèi)識(shí)別的水位170示出。此外，每個(gè)罐105的內(nèi)表面175不含可以阻止海水165以此方式自由流動(dòng)的加強(qiáng)件(stiffner)或其他結(jié)構(gòu)特征。因此，海水165響應(yīng)于周圍波浪運(yùn)動(dòng)通過下端150進(jìn)出罐130自由流動(dòng)，僅受到在水位170上方在罐130中包含的氣體220的壓力所阻礙。當(dāng)移除閉合裝置160時(shí)，在水位170上方在罐130內(nèi)包含處于大氣壓力的空氣。這個(gè)大氣空氣對(duì)于海水165進(jìn)入罐130中的自由流動(dòng)而言是一種可忽略的障礙。當(dāng)海水165在罐130內(nèi)升高時(shí)，當(dāng)罐130中的海水165的水位170升高時(shí)，從罐130強(qiáng)制大氣空氣通過上端145。然而，當(dāng)閉合裝置160聯(lián)接到罐130從而阻止空氣通過上端145自由流動(dòng)時(shí)，當(dāng)水位170由于海水165通過下端150流入罐130中而升高時(shí)，在水位170上方在罐130內(nèi)捕集的空氣受到壓縮。因此，所捕集的空氣抵制或阻礙海水165進(jìn)入罐130中自由流動(dòng)，并且當(dāng)所捕集的空氣的壓力超過進(jìn)入罐130的海水165的壓力時(shí)阻止了進(jìn)一步流入。管式浮力罐系統(tǒng)105還包括具有加壓氣體源185和從那里延伸的多個(gè)流動(dòng)線路190的加壓氣體系統(tǒng)180。加壓氣體源185可以如所示那樣位于船只100的頂側(cè)115上，或位于船只100或浮力罐系統(tǒng)105上的另一位置處，并且構(gòu)造成將加壓氣體例如但不限于空氣或氮?dú)庾⑷氲搅鲃?dòng)線路190中。在一些實(shí)施例中，加壓氣體源185可以是壓縮機(jī)或包含加壓氣體的存儲(chǔ)罐。流動(dòng)線路190在源180和罐130的每個(gè)蓋155之間延伸，并且構(gòu)造成從源185向罐105的內(nèi)部160提供加壓氣體。加壓氣體系統(tǒng)180還包括沿著每個(gè)流動(dòng)線路190定位的一個(gè)或多個(gè)閥門195。閥門195能夠被以人工方式或其他方式致動(dòng)，以打開和關(guān)閉流動(dòng)線路190，以分別允許或防止氣體通過那里流動(dòng)。此外，加壓氣體系統(tǒng)180構(gòu)造成可選擇地從源180將加壓氣體注入到罐130的內(nèi)部中，從而每個(gè)罐130可以獨(dú)立于其他罐130加壓。如將描述那樣，罐130被以如此方式加壓，即，對(duì)它們卸載包含在其中的海水165，從而增加浮力罐系統(tǒng)105的浮力并且增加施加到從系統(tǒng)105懸掛的立管110的張緊載荷。如在前述及那樣，立管110的安裝一次一個(gè)地進(jìn)行?，F(xiàn)在參考圖7，描繪出帶有單個(gè)安裝立管110的浮力罐系統(tǒng)105。系統(tǒng)105的浮力能力提供超過這個(gè)單個(gè)立管110的結(jié)構(gòu)能力的張緊載荷。因此，有必要將系統(tǒng)105的浮力降至低于它的能力，并因此減小立管110上的張緊載荷。為了將系統(tǒng)105的浮力降至可接受的水平，移除一個(gè)或多個(gè)閉合裝置155，以允許包含在一個(gè)或多個(gè)罐130內(nèi)的空氣通過它們的分別的上端145自由排氣，并且作為響應(yīng)，海水165通過它們的各個(gè)下端150自由流入受影響的罐105中。當(dāng)海水165以此方式流入浮力罐系統(tǒng)105中時(shí)，系統(tǒng)105的浮力降低至導(dǎo)致施加到立管110的張緊載荷不大于它的設(shè)計(jì)容許量的水平。此外，與傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)如圖1和3的系統(tǒng)10相反，已經(jīng)進(jìn)入已移除閉合裝置155的罐130中的海水165或海水壓載200未被封閉或包含于罐130內(nèi)。結(jié)果，當(dāng)罐130響應(yīng)于周圍波浪運(yùn)動(dòng)升降時(shí)，海水壓載200并不隨著罐130沿著豎直方向205移動(dòng)。因此，海水壓載200并不有效地增加系統(tǒng)105的質(zhì)量和系統(tǒng)105的固有沉浮周期。然而，需要指出海水壓載200被罐130包含，從而海水壓載200響應(yīng)于波浪運(yùn)動(dòng)沿著側(cè)向方向210隨著罐130移動(dòng)。然而，沿著側(cè)向方向210的海水壓載200和罐130的運(yùn)動(dòng)均不影響浮力罐系統(tǒng)105的沉浮運(yùn)動(dòng)或它的固有沉浮周期。此時(shí)，可以安裝第二立管110。為了向現(xiàn)在已安裝的兩個(gè)立管110提供適當(dāng)?shù)膹埩?，如在圖8中所示，通過從一個(gè)或多個(gè)罐130排出海水壓載200的至少一個(gè)部分，浮力罐系統(tǒng)105被卸載。一個(gè)或多個(gè)罐130的閉合裝置155被再次聯(lián)接或再次安裝到蓋160，由此密封受到影響的罐130的上端145，以防止空氣通過那里的自由流動(dòng)。隨后致動(dòng)加壓氣體源185，以將加壓氣體215注入到包含海水壓載200的現(xiàn)在密封的罐130的內(nèi)部中。隨著在罐130內(nèi)的氣體的壓力增加，強(qiáng)制海水壓載200從罐130通過下端150并且被加壓氣體215替代。當(dāng)在使得在立管Iio上的張緊載荷達(dá)到所期水平的程度上罐130被卸載時(shí)，中止將氣體215注入到罐130中。通過以相同方式使用加壓氣體系統(tǒng)180解除管式浮力罐系統(tǒng)105的壓載，隨后的立管110可以被安裝并且被張緊至所期水平。相反，在一些情況中，可能期望通過遵照相同的上述方法但是以基本反向的次序移除一個(gè)或多個(gè)已安裝立管110并且壓載浮力罐系統(tǒng)105，以減小系統(tǒng)105的浮力和因此施加到其余立管110的張緊載荷。如所述那樣，管式浮力罐系統(tǒng)105使得它的浮力能夠被調(diào)節(jié)，以適合于施加到從那里懸掛的立管110的張緊載荷而不朝向其中存在顯著波能的范圍或其中顯著地移變系統(tǒng)105的固有沉浮周期。通過比較以下表1和2可以更好地理解這一點(diǎn)的實(shí)際益處。表1包括作為水深和從系統(tǒng)300懸掛的立管數(shù)目的函數(shù)的、關(guān)于傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)300的沉浮周期。如所示那樣，對(duì)于所示的全部水深度而言，關(guān)于傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)300的沉浮周期超過5秒直至至少第三立管已被安裝。如果例如系統(tǒng)300被用于懸掛用于在6000英尺的水中的鉆探操作中使用的鉆探立管，則將需要安裝三個(gè)另外的平衡立管，從而將系統(tǒng)300的沉浮周期降至5秒以下。將三個(gè)這種平衡立管添加到鉆探操作對(duì)于已經(jīng)高成本的操作增加了顯著的費(fèi)用。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>現(xiàn)在轉(zhuǎn)向表2，關(guān)于具有與以上討論的傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)300相同的浮力能力的管式浮力罐系統(tǒng)400示出沉浮周期。而且，如系統(tǒng)300那樣，采取系統(tǒng)400在相同的水深范圍中懸掛在數(shù)目和設(shè)計(jì)這兩方面均相同的立管。如所示那樣，關(guān)于管式浮力罐系統(tǒng)400的沉浮周期顯著地小于關(guān)于在表1中包括的傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)300的相應(yīng)的沉浮周期。事實(shí)上，如果遵照以上提出的實(shí)例，系統(tǒng)400將用于懸掛用于在6000英尺的水中在鉆探操作中使用的相同鉆探立管，則將不需要任何另外的平衡立管，因?yàn)閹в袉蝹€(gè)安裝立管的系統(tǒng)400的沉浮周期小于5秒。因此，通過使用管式浮力罐系統(tǒng)400而非傳統(tǒng)浮力罐系統(tǒng)300，由于無需三個(gè)另外的平衡立管，在這個(gè)假定的鉆探操作中，鉆探操作的成本顯著地更低。而且，成本節(jié)約隨著水深度增加而增加，從而在期望在更深的水中勘探和鉆探時(shí)使得管式浮力罐系統(tǒng)400是特別具有吸引力的。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>雖然已經(jīng)示出并且描述了優(yōu)選實(shí)施例，但是在不偏離這里的范圍或教示的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)ζ渥鞒鲂薷摹Ｔ谶@里描述的實(shí)施例僅是示例性的而非限制性的。該系統(tǒng)的很多變化和修改是可能的并且是在本發(fā)明的范圍內(nèi)的。例如，能夠改變各種部件的相對(duì)尺寸、從其制造各種部件的材料以及其他參數(shù)。特別地，管式浮力罐130不限于圖6所示的圓形形狀，而是可以采取其他物理形式。據(jù)此，保護(hù)范圍不限于在這里描述的實(shí)施例，而是僅由隨后的權(quán)利要求限制，其范圍應(yīng)該包括權(quán)利要求的主題的全部等價(jià)形式。權(quán)利要求一種用于將頂部張緊立管張緊的浮力罐系統(tǒng)，所述浮力罐系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)管狀罐，所述管狀罐聯(lián)接到所述頂部張緊立管，每個(gè)管狀罐包括封閉的上端，所述封閉的上端具有穿過該上端的至少一個(gè)可關(guān)閉的開口；敞開的下端，所述敞開的下端構(gòu)造成允許海水自由流入和流出所述管狀罐；和在所述上端與所述下端之間延伸的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面不具有阻止海水通過所述下端自由流動(dòng)的結(jié)構(gòu)性障礙物；以及加壓氣體系統(tǒng)，所述加壓氣體系統(tǒng)構(gòu)造成可選擇地將加壓氣體注入到所述管狀罐中；其中，當(dāng)打開所述開口時(shí)，使所述管狀罐被海水壓載；并且其中，當(dāng)關(guān)閉所述開口并且將加壓氣體注入到所述管狀罐中時(shí)，所述管狀罐卸載海水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)可關(guān)閉的開口構(gòu)造成允許氣體通過所述開口自由流動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述氣體是空氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)性障礙物是加強(qiáng)件和將所述管狀罐分成兩個(gè)或多個(gè)隔室的分隔器中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述加壓氣體系統(tǒng)包括加壓氣體源；和多個(gè)流動(dòng)線路，每個(gè)流動(dòng)線路聯(lián)接在所述加壓氣體源與所述一個(gè)或多個(gè)管狀罐中的一個(gè)之間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述加壓氣體系統(tǒng)構(gòu)造成將加壓氣體以獨(dú)立于其余管狀罐的方式注入到每個(gè)管狀罐中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述加壓氣體是由空氣和氮?dú)饨M成的組中的一種氣體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述管狀罐還包括基本上不受所述管狀罐的壓載和卸載影響的固有沉浮周期。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力罐系統(tǒng)，還包括聯(lián)接在所述可關(guān)閉的開口之上的可移除的蓋。10.一種用于以可調(diào)節(jié)的方式將頂部張緊立管張緊的方法，所述方法包括將管狀浮力罐聯(lián)接到所述頂部張緊立管，所述管狀浮力罐包括封閉的上端，所述封閉的上端具有穿過該上端的至少一個(gè)可關(guān)閉的開口；敞開的下端，所述敞開的下端構(gòu)造成允許海水穿過該下端自由流動(dòng)；和在所述上端與所述下端之間延伸的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面不具有阻止海水通過所述下端自由流動(dòng)的結(jié)構(gòu)性障礙物；打開所述可關(guān)閉的開口，由此使所述管狀浮力罐被海水壓載，由此減小由所述管狀浮力罐施加到所述頂部張緊立管的張緊載荷；以及關(guān)閉所述可關(guān)閉的開口；以及將加壓氣體注入到所述管狀浮力罐中，由此使所述管狀浮力罐卸載海水，由此增大所述張緊載荷。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述打開包括移除聯(lián)接在所述可關(guān)閉的開口之上的蓋。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述關(guān)閉包括將蓋聯(lián)接在所述可關(guān)閉開口之上。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述管狀浮力罐具有浮力和固有沉浮周期；并且其中以海水壓載所述管狀浮力罐的過程在對(duì)于固有沉浮周期無實(shí)質(zhì)影響的情況下減小所述浮力，并且管狀浮力罐卸載海水的過程在對(duì)于固有沉浮周期無實(shí)質(zhì)影響的情況下增大所述浮力。14.一種用于將頂部張緊立管張緊的浮力罐系統(tǒng)，所述浮力罐系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)管狀罐，每個(gè)管狀罐能夠在以下構(gòu)型之間變化卸載構(gòu)型，其中所述管狀罐具有第一固有沉浮周期；和壓載構(gòu)型，其中所述管狀罐具有第二固有沉浮周期；其中所述第一固有沉浮周期和所述第二固有沉浮周期是基本相同的。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的浮力罐系統(tǒng)，其中每個(gè)管狀罐包括封閉的上端，所述封閉的上端具有穿過該上端的至少一個(gè)可關(guān)閉的開口；敞開的下端，所述敞開的下端構(gòu)造成允許海水自由流入和流出所述管狀罐；和在所述上端與所述下端之間延伸的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面不具有阻止海水通過所述下端自由流動(dòng)的結(jié)構(gòu)性障礙物。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的浮力罐系統(tǒng)，其中，在所述壓載構(gòu)型中，所述可關(guān)閉的開口是打開的，其中氣體通過所述可關(guān)閉的開口自由流入和流出所述管狀罐。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的浮力罐系統(tǒng)，其中包含在所述管狀罐中的所述氣體對(duì)于通過所述敞開的下端流入所述管狀罐中的海水水流而言具有可忽略的阻力。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的浮力罐系統(tǒng)，其中，在所述卸載構(gòu)型中，所述可關(guān)閉的開口是關(guān)閉的。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的浮力罐系統(tǒng)，其中所述管狀罐內(nèi)側(cè)的海水的體積小于處于所述壓載構(gòu)型中時(shí)所述管狀罐內(nèi)側(cè)的海水的體積。20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的浮力罐系統(tǒng)，還包括適于將所述管狀罐從所述壓載構(gòu)型重新配置成所述卸載構(gòu)型的加壓氣體系統(tǒng)。全文摘要一種用于張緊頂部張緊立管的管式浮力罐系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括聯(lián)接到頂部張緊立管的管狀罐和構(gòu)造成可選擇地將加壓氣體注入到管狀罐中的加壓氣體系統(tǒng)。該管狀罐包括封閉的上端，該上端具有穿過該上端的至少一個(gè)可關(guān)閉的開口；敞開的下端，該下端構(gòu)造成允許海水自由流入和流出管狀罐；和在上端與下端之間延伸的內(nèi)表面。該內(nèi)表面不具有阻止海水通過下端自由流動(dòng)的結(jié)構(gòu)性障礙物。當(dāng)開口打開時(shí)，使管狀罐被海水壓載。當(dāng)關(guān)閉開口并且將加壓氣體注入到管狀罐中時(shí)，使管狀罐卸載海水。文檔編號(hào)B63B35/44GK101821158SQ200880111264公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2008年10月13日優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日發(fā)明者埃德蒙·穆內(nèi),萊勒·大衛(wèi)·芬申請(qǐng)人:霍頓深水發(fā)展系統(tǒng)有限公司