管敷設(shè)船以及敷設(shè)管線的方法
【專利說明】管敷設(shè)船以及敷設(shè)管線的方法
[0001 ] 本申請是申請日為2012年I月26日、國家申請?zhí)枮?01280006898.2(國際申請?zhí)枮镻CT/EP2012/051271 )、發(fā)明名稱為“管敷設(shè)船以及敷設(shè)管線的方法”的申請的分案申請。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及一種管敷設(shè)船以及一種敷設(shè)管線的方法。這種船和方法在與油氣生產(chǎn)有關(guān)的海上工業(yè)中是特別有用的。
[0003]在海上工業(yè)中，由某些船完成的任務(wù)之一是通過S型敷設(shè)或通過J型敷設(shè)進(jìn)行管線敷設(shè)。
[0004]在“S”型敷設(shè)中，管線以稍微傾斜于或不傾斜于水平線的角度離開船，在水中接受更陡峭的傾斜度并且隨后在海床上返回大致水平的安置。管線中的張力常通過沿著管敷設(shè)路徑安裝在船上的一些列軌道張緊器支承。軌道張緊器支撐管線的重量并控制管線的通過。S型敷設(shè)在淺海的地方是優(yōu)選的，在淺海處，管線在通向海床的過程中的自然路徑僅僅以較淺角度傾斜。在文獻(xiàn)WO 2006/085739和WO 2007/000609中示出了S型敷設(shè)裝置的示例。
[0005]在“J”型敷設(shè)中，管線以陡峭或豎直的傾斜度離開船并且該傾斜穩(wěn)定地減小直至管線大致水平地安置在海床上。J型敷設(shè)常常涉及到要使新的管線部段從大體水平的位置(沿著船的甲板)運(yùn)動到豎直位置以便與安裝在船上的J型敷設(shè)塔對準(zhǔn)。新的管線部段的下端焊接至管線的上端，該管線通過靠近J型敷設(shè)塔的底部設(shè)置的固定夾具從船上懸吊并保持在適當(dāng)位置中。一旦已經(jīng)將管線的新部段添加到現(xiàn)有的管線上后，則釋放固定夾具并將管線沿J型敷設(shè)塔向下降低。在該降低過程中，管線中的張力可通過動滑車(travellingblock)或軌道張緊器支承。隨后，由固定夾具夾緊新加長的管線的上端(S卩，管線的新部段的上端)，而如果使用了動滑車，則使動滑車返回到其靠近J型塔的頂部的原始位置，并且重復(fù)該過程。J型敷設(shè)主要用于在深海(通常在深于1000m)中敷設(shè)管線。在文獻(xiàn)WO 2009/153352和WO 2009/153354中示出了J型敷設(shè)裝置的示例。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種改良的管敷設(shè)船以及一種改良的敷設(shè)管線的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種管敷設(shè)船，包括從該船向上延伸的管敷設(shè)塔，該塔包括第一下部部段以及第二上部部段，第一下部部段從近端向上延伸至在船的主甲板上方的遠(yuǎn)端，第二上部部段可動地安裝在第一下部部段上，并且該塔具有:用于敷設(shè)管線的第一管敷設(shè)構(gòu)型，在第一管敷設(shè)構(gòu)型中，上部部段定位在下部部段上方，并且，在使用中，當(dāng)管被敷設(shè)時，管從上部部段通過至下部部段；以及第二收存構(gòu)型，在第二收存構(gòu)型中，第二上部部段相對于下部部段運(yùn)動并且塔的總高度減少。
[0008]使上部部段能夠相對于下部部段運(yùn)動允許管敷設(shè)塔具有收存構(gòu)型，在該收存構(gòu)型中，塔的總高度減少。這允許為了運(yùn)輸收存管敷設(shè)塔。這使得塔(以及船)更穩(wěn)定并且更不易受到陣風(fēng)的傷害。這是因?yàn)樗闹匦慕档?。它還減小結(jié)構(gòu)疲勞的可能性。另外，通過減少塔的總高度，船更可能能夠從橋或其他架空的障礙物下方經(jīng)過。
[0009]更優(yōu)選地，能夠減少塔的高度，使得在收存構(gòu)型中船從它的艏艉線的底部起的高度小于85m，優(yōu)選地，近似小于81.5m。這是與在管敷設(shè)構(gòu)型中船的近似125m的高度相比而言。
[0010]優(yōu)選地，第二上部部段的第一端部樞轉(zhuǎn)地連接至第一下部部段的遠(yuǎn)端，使得塔能夠在第一管敷設(shè)構(gòu)型和第二收存構(gòu)型之間轉(zhuǎn)換。使上部部段樞轉(zhuǎn)地連接至下部部段允許塔通過樞轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換至收存構(gòu)型以及從收存構(gòu)型轉(zhuǎn)換至其他構(gòu)型。使第二上部部段連接至第一下部部段的遠(yuǎn)端使得當(dāng)塔處于第二收存構(gòu)型時大大減少塔的高度(大體減少至塔的下部部段的高度)。
[0011]更優(yōu)選地，第二部分能夠相對于第一部分樞轉(zhuǎn)，使得當(dāng)在第二收存構(gòu)型中時，第二部段的第二端部能夠向下樞轉(zhuǎn)以便被支撐在船的甲板上。這允許塔的高度減少至近似為下部部段的高度。這使得塔高度能夠大大地減少。這還使得上部部段被支撐在船的甲板上，這增加了塔和船的穩(wěn)定性并且減少了由于風(fēng)和波浪造成的第二上部部段的運(yùn)動。
[0012]優(yōu)選地，第一部分在它的近端以相對于船的主甲板的固定角度向外延伸。這意味著不需要提供用于改變第一部段的近端的角度的裝置。這還使得第一部段的近端永久地定位在它的向上延伸位置，這意味著塔能夠更牢固地安裝至船。
[0013]更優(yōu)選地，第一部段的近端為船的本體的一體部分。這使得船的本體的整體強(qiáng)度以及將塔固定至船的本體的整體強(qiáng)度均增強(qiáng)。
[0014]優(yōu)選地，第一部段相對于船的主甲板以近似90度向上延伸。這允許塔將管線敷設(shè)到可能的最大深度。這還允許船能夠做風(fēng)標(biāo)的運(yùn)動，如后文描述的。
[0015]優(yōu)選地，塔包括液壓柱塞，該液壓柱塞用于使上部部段相對于下部部段運(yùn)動。該液壓柱塞提供降低和升高塔的上部部段的安全且簡單的方式。
[0016]優(yōu)選地，塔包括鎖定銷，該鎖定銷用于將上部部段相對于下部部段固定在適當(dāng)位置中。當(dāng)不期望上部部段相對于下部部段運(yùn)動時，鎖定銷確保上部部段不相對于下部部段運(yùn)動。
[0017]優(yōu)選地，塔的第一下部部段包括第一下部和第二上部，第一下部從近端向上延伸至在船的主甲板上方的遠(yuǎn)端，第二上部從第一下部的遠(yuǎn)端向上延伸并且可動地安裝在第一下部上，其中，塔的第一下部部段具有:用于敷設(shè)管線的第一管敷設(shè)構(gòu)型，在第一管敷設(shè)構(gòu)型中，上部定位在下部上方，并且，在使用中，當(dāng)管管被敷設(shè)時，管從上部通過至下部；以及第二低高度構(gòu)型，在第二低高度構(gòu)型中，上部相對于下部運(yùn)動并且塔的下部部段的總高度減少。
[0018]使下部部段的上部能夠相對于下部部段的下部運(yùn)動允許管敷設(shè)塔具有低高度構(gòu)型，在該低高度構(gòu)型中，塔的總高度進(jìn)一步減少為小于用于收存構(gòu)型的總高度。通過進(jìn)一步減少塔的總高度，船能夠在更多的橋下方經(jīng)過。低高度構(gòu)型擬用于特殊地用于僅通過例如橋的障礙物。
[0019]更優(yōu)選地，能夠減少塔的高度，使得在低高度構(gòu)型中，船從它的艏艉線的底部起的高度小于70m，優(yōu)選地為近似67m。這允許船滿足通過例如巴拿馬運(yùn)河(從巴爾博亞橋下通過)或從博斯普魯斯大橋下通過時的高度需求。
[0020]更優(yōu)選地，第二上部的第一端部樞轉(zhuǎn)地連接至第一下部的遠(yuǎn)端，使得塔能夠在第一管敷設(shè)構(gòu)型和第二低高度構(gòu)型之間轉(zhuǎn)換。使上部樞轉(zhuǎn)地連接至下部允許塔通過樞轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換至低高度構(gòu)型或從低高度構(gòu)型轉(zhuǎn)換至其他構(gòu)造。這能夠通過用于收存構(gòu)型的相同的裝置實(shí)現(xiàn)。
[0021]優(yōu)選地，當(dāng)塔處于第二低高度構(gòu)型中時，塔的上部部段與塔的下部部段的第二上部部段對準(zhǔn)。這允許第二部段與下部部段的上部相對于彼此鎖定，并且因此，有效地，僅僅塔的一個部分/部段需要運(yùn)動。
[0022]優(yōu)選地，在第二低高度構(gòu)型中，塔的上部部段和塔的下部部段的第二上部近似平行于船的主甲板。這提供船的總高度的最大減少量。優(yōu)選地，在第二低高度構(gòu)型中，塔的上部部段和塔的下部部段的第二上部與塔的下部部段的下部近似成90度。
[0023]優(yōu)選地，塔的下部部段包括液壓柱塞，該液壓柱塞用于使所述上部相對于所述下部運(yùn)動。液壓柱塞提供降低和升高塔的上部部段和下部的安全且簡單的方式。
[0024]優(yōu)選地，塔的下部部段包括鎖定銷，鎖定銷用于將下部部段的上部相對于下部部段的下部固定在適當(dāng)位置中。在不期望上部相對于下部運(yùn)動時，鎖定銷確保上部不相對于下部運(yùn)動。
[0025]優(yōu)選地，塔包括行進(jìn)式夾具，其中，行進(jìn)式夾具沿著塔的行進(jìn)路徑限于塔的下部部段。這意味著塔能夠與行進(jìn)式夾具的位置無關(guān)地轉(zhuǎn)換至收存構(gòu)造。優(yōu)選地，行進(jìn)式夾具沿著它的行進(jìn)路徑由絞盤系統(tǒng)升高和降低。
[0026]更優(yōu)選地，塔包括用于產(chǎn)生行進(jìn)式夾具的運(yùn)動的絞盤系統(tǒng)，絞盤系統(tǒng)包括上部滑輪以及纜線，纜線連接至行進(jìn)式夾具并且通過上部滑輪，其中，上部滑輪能夠從塔的下部部段的上部運(yùn)動至塔的下部部段的下部，使得當(dāng)塔構(gòu)型成低高度構(gòu)型時，上部滑輪能夠運(yùn)動至塔的下部部段的下部。這允許塔容易地轉(zhuǎn)換至低高度構(gòu)型中。絞盤系統(tǒng)的絞盤可設(shè)置在塔上或設(shè)置在船上的其他位置。
[0027]優(yōu)選地，下部部段的下部從艏艉線的底部起的高度為近似60m。當(dāng)塔處于低高度構(gòu)型中時，船的總高度還包括下部部段的上部的寬度(由于它樞轉(zhuǎn)成與下部成90度)。因此，在低高度構(gòu)型中船的高度將為67m。
[0028]優(yōu)選地，下部部段的上部的高度為近似16m。在一個示例中，當(dāng)塔處于收存構(gòu)型中時，船的總高度包括下部部段的下部和上部的高度以及在上部的頂部上的焊接站的高度。焊接站具有5.5m的典型高度。因此，在該示例中在收存構(gòu)型中的船的高度將為81.5m(60m+I6m+5.5m)。
[0029]優(yōu)選地，塔的上部部段的高度為近似49m。因此，在該示例中在管敷設(shè)構(gòu)型中的船的高度將為 125m(60m+16m+49m)。
[0030]優(yōu)選地，在敷設(shè)操作過程中，管敷設(shè)塔固定在大體豎直的位置中。
[0031]優(yōu)選地，管敷設(shè)船還包括單獨(dú)的管柱段升降機(jī)，管柱段升降機(jī)用于將管柱段從塔的基部處的大體水平定向旋轉(zhuǎn)至大體平行于塔的定向。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供一種管敷設(shè)船，包括管敷設(shè)塔，該管敷設(shè)塔向上延伸至船的主甲板上方，船還包括管柱段升降機(jī)，管柱段升降機(jī)用于將管柱段從塔的基部處的大體水平定向旋轉(zhuǎn)至大體平行于塔的定向，并且其中，管柱段升降機(jī)能夠安裝成沿著塔運(yùn)動，使得管柱段升降機(jī)能夠?qū)⒐苤涡D(zhuǎn)成大體平行于塔并且隨后將管柱段向上提升。
[0033]這允許管柱段借助于將管柱段旋轉(zhuǎn)成平行于塔的同一裝備沿著塔向上提升。這使得將管柱段裝載到塔上的操作更有效率。
[0034]優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)呈支撐梁的形式，使得在旋轉(zhuǎn)階段，當(dāng)管柱段升降機(jī)的距離塔最近的第一端部沿著塔向上提升時，管柱段升降機(jī)朝向塔同時地平移。
[0035]更優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)能夠在它的第一端部處安裝成使得當(dāng)?shù)谝欢瞬繌乃幕垦刂蛏线\(yùn)動達(dá)到沿著塔的對應(yīng)管柱段長度的高度時，管柱段旋轉(zhuǎn)成大體平行于塔，并且隨后，當(dāng)?shù)谝欢瞬垦刂M(jìn)一步向上運(yùn)動時，管柱段沿著塔向上提升。這使得管柱段通過將管柱段升降機(jī)的第一端部沿著塔向上運(yùn)動的動作而旋轉(zhuǎn)和提升。
[0036]優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)的第一端部沿著塔進(jìn)一步向上運(yùn)動管柱段長度的至少一半的距離。更優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)的第一端部沿著塔進(jìn)一步向上運(yùn)動近似為管柱段的長度的距離。
[0037]更優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)的第一端部能夠安裝在絞盤系統(tǒng)上，使得能夠沿著塔向上拉動第一端部。
[0038]優(yōu)選地，第一端部能夠安裝在引導(dǎo)機(jī)構(gòu)中，使得能夠在第一端部沿著塔向上運(yùn)動時引導(dǎo)第一端部。
[0039]優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)的第二端部能夠安裝在沿著船的甲板的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)中，使得能夠在管柱段升降機(jī)旋轉(zhuǎn)時引導(dǎo)第二端部。
[0040]更優(yōu)選地，第二端部引導(dǎo)機(jī)構(gòu)連結(jié)至第一端部引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，使得第二端部通過沿著船的甲板的第二端部引導(dǎo)機(jī)構(gòu)引導(dǎo)至塔的基部并且隨后通過第一端部引導(dǎo)機(jī)構(gòu)沿著所述塔向上引導(dǎo)。這允許在管柱段旋轉(zhuǎn)以及隨后沿著塔向上提升時連續(xù)引導(dǎo)第二端部。
[0041]優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)包括在它的第二端部處的止動器，使得當(dāng)管柱段升降機(jī)將管柱段沿著塔向上提升時，止動器提供用于管柱段的抵接部并且承受管柱段的很大比例的、并且更優(yōu)選地為幾乎所有的重量。
[0042]優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)設(shè)置有用于保持管柱段的一個或更多個夾具。更優(yōu)選地，這些管柱段升降機(jī)夾具設(shè)計(jì)為使得它們不能夠與塔上的用于保持管柱段的一個或更多個夾具同時打開。這防止管柱段從塔上掉落。優(yōu)選地，管柱段升降機(jī)夾具和/或塔上的夾具由液壓流體控制。更優(yōu)選地管柱段升降機(jī)夾具和/或塔上的夾具設(shè)計(jì)為使得在自然狀態(tài)下(例如，當(dāng)存在液壓流體回路中的閥的功率損耗時)，所述夾具保持閉合。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，還提供一種管敷設(shè)船，包括從船向上延伸的管敷設(shè)塔，塔包括:懸掛夾具組件，懸掛夾具組件設(shè)置在塔的下部區(qū)域，用以夾緊已經(jīng)從船上部署的管線；行進(jìn)式夾具，行進(jìn)式夾具具有用于敷設(shè)管線的沿著塔的長度的行進(jìn)路徑；第一下部部段，第一下部部段從近端向上延伸至在船的主甲板上方的遠(yuǎn)端；以及第二上部部段，第二上部部段從第一下部部段向上延伸并且具有下部部段的長度的至少三分之一的長度;其中，行進(jìn)式夾具的行進(jìn)路徑限于塔的下部部段。
[0044]應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的第三方