СПОСОБ, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И СИСТЕМА ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ И СУДНО ДЛЯ УКЛАДКИ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗОВАНЫ УКАЗАННЫЕ СПОСОБ, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ИЛИ СИСТЕМА
METHOD, APPLIANCE AND SYSTEM FOR LEVELLING AND LAYING VESSEL EXPLOITING SAID METHOD, APPLIANCE AND SYSTEM

Настоящее изобретение относится к системам для выравнивания по меньшей мере двух параллельных труб, кабелей или других протяженных элементов при выполнении морских работ, например, в конфигурации с размещением одного элемента на другом (piggyback)» при укладке труб.
Обычно требуется установка по меньшей мере двух протяженных элементов вдоль одного подводного маршрута, например первой трубы большого диаметра для транспортировки углеводородов и второй трубы меньшего диаметра для транспортировки воды, газа или химикатов, используемых для добычи углеводородов.
Хотя в настоящем описании в качестве примера будут использованы трубы, элемент не обязательно является трубой для транспортировки текучих сред, а может быть представлять собой кабель для транспортировки электроэнергии или кабель передачи данных. Второй элемент обычно имеет намного меньший диаметр (обычно <20 см) относительно первого элемента, однако разница в размерах элементов не существенна для изобретения в широком смысле.
При необходимости сборки элементов, таких как трубы или кабели, по одному маршруту целесообразна одновременная установка этих элементов. Такая сборка обычно обеспечивается посредством технологии размещения одного элемента на другом, в которой по меньшей мере один второй элемент прикреплен посредством последовательно расположенных зажимов к первому элементу на трубоукладочном судне, а затем элементы параллельно спускают вместе по направлению к морскому дну.
Установка трубопровода с размещением одного элемента на другом обычно содержит размотку второй трубы на трубоукладочном судне. Первая труба может также быть размотанной в конфигурации укладки труб с барабана, хотя эта операция может быть осуществлена на трубоукладочном судне, например, при S-образной укладке труб.
Обычное судно 10 для укладки с барабана, схематически изображенное на фиг. 1, содержит барабан 12 для хранения и развертывания, используемый для развертывания первой трубы 14, а также содержит регулируемую укладочную аппарель 16, выполненную с возможностью развертывания различных изделий под различными углами укладки, которые могут варьироваться, приблизительно, от 20° до 90° до горизонтального угла. Угол наклона укладочной аппарели 16 определен глубиной воды, в которую укладывают трубопровод, и характеристиками трубопровода, такими как его диаметр и жесткость.
Укладочная аппарель 16 после барабана 12 в технологической цепочке последовательно содержит направляющий желоб 18 для направления первой трубы 14; трубоправильный механизм 20 для выпрямления первой трубы 14; механизм 22 натяжения гусеничного типа для захвата первой трубы 14 между отдельными гусеницами; и зажим 24 удержания для зажимания первой трубы 14 при освобождении первой трубы 14 механизмом 22 натяжения. Зажим, выполненный с возможностью перемещения, может быть использован вместо механизма 22 натяжения гусеничного типа; в этом описании отсылки к механизму натяжения также включают выполненный с возможностью перемещения зажим за исключением случаев, в которых по контексту подразумевается обратное.
Как показано на фиг. 2, судно 10 может содержать барабан 26 для обеспечения размещения одного элемента на другом, используемый для развертывания второго элемента, например второй трубы 28 с первой трубой 14 при функционировании в режиме размещения одного элемента на другом. В этом режиме желоб 30 для размещения одного элемента на другом выполнен с возможностью направления второй трубы 28, а вторую трубу 28 выравнивают с первой трубой 14 для обеспечения параллельного расположения второй трубы 28 относительно первой трубы 14 после механизма 22 натяжения в технологической цепи. Таким образом, обеспечивается расположение второй трубы 28 непосредственно над продольной центровой линией первой трубы 14 или, при вертикальном расположении первой трубы 14, непосредственно за продольной центровой линией первой трубы 14. Вторая труба 28 затем готова к зажатию к первой трубе 14 на рабочей площадке в навесе 32 на укладочной аппарели 16 между механизмом 22 натяжения и зажимом 24 удержания.
При эксплуатации может быть использован дополнительный трубоправильный механизм для второй трубы 28, расположенной после желоба 30 в технологической цепи, не показанный на фиг. 2 для упрощения. Дополнительно, вторая труба 28 может проходить через дополнительный механизм натяжения, хотя такой механизм натяжения не обязателен и упущен для упрощения.
В известной конфигурации с размещением одного элемента на другом вторая труба 28 полностью обмотана вокруг механизма 22 натяжения до выравнивания с первой трубой. В результате этого создается трудность в выравнивании второй трубы 28 без перегибания или необходимости дополнительного выпрямления за исключением случаев, когда под механизмом 22 натяжения имеется значительное и неблагоприятное пространство. Тяжелый механизм 22 натяжения должен быть собран как можно ниже на укладочной аппарели 16 для способствования устойчивости судна 10.
В патенте США No. 5975802 Уиллиса (Патентообладатель: компания Stolt Comex Seaway) подробно раскрыта известная конфигурация с размещением одного элемента на другом, включая отношения между путями первой трубы и второй трубы при их прохождении через соответствующие желоба и соединении для зажимания. В примере, указанном в патенте США No. 5975802, первая труба собрана на трубоукладочном судне, а вторая труба размотана с барабана, хотя специалисту будет понятно, что обе трубы могут быть намотаны при наличии дополнительного барабана для хранения и развертывания для первой трубы в соответствии с фиг. 2. Содержание патента США No. 5975802 полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки в качестве уровня техники изобретения.
Настоящее изобретение разработано с учетом вышеуказанного уровня техники.
Изобретение относится к выравнивающему приспособлению для выравнивания второго протяженного элемента с первым протяженным элементом для подводной укладки указанных элементов в конструкции с размещением одного элемента на другом, при этом приспособление содержит:
удерживающую конструкцию, выполненную с возможностью охвата первого элемента, которая имеет отверстие для размещения первого элемента таким образом, что обеспечена возможность перемещения первого элемента в продольном направлении через отверстие в направлении спуска; и
места крепления для удерживания приспособления для поддержания или управления его продольным и/или наклонным положением относительно первого элемента при перемещении первого элемента через отверстие.
Приспособление, предпочтительно, выполнено таким образом, что первый элемент обеспечивает удерживание приспособления при перемещении первого элемента в направлении спуска через отверстие в удерживающей конструкции. Например, приспособление, предпочтительно, содержит ролики вокруг отверстия удерживающей конструкции для упора в первый элемент при эксплуатации.
Предпочтительно, приспособление выполнено с возможностью подвешивания на цепях, проводах и т.д. в местах крепления.
Предпочтительно, удерживающая конструкция представлена кольцом для окружения первого элемента. Предпочтительно, кольцо образовано из отдельных частей, которые выполнены с возможностью сборки вокруг первого элемента.
Предпочтительно, удерживающая конструкция расположена в целом в плоскости, по существу перпендикулярной относительно направления спуска первого элемента.
Приспособление в соответствии с изобретением может также содержать направляющую, расположенную на удерживающей конструкции, для перенаправления второго элемента от первого наклонного положения ко второму наклонному положению относительно первого элемента. Предпочтительно, направляющая выполнена с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно удерживающей конструкции; например, направляющая может содержать трубу, имеющую основание, выполненное с возможностью перемещения вдоль проходящего в радиальном направлении щелевого отверстия в удерживающей конструкции, для размещения второго элемента.
Изобретение касается системы выравнивания для выравнивания второго протяженного элемента с первым протяженным элементом для подводной укладки указанных элементов в конфигурации с размещением одного элемента на другом, содержащую выравнивающее приспособление в соответствии с предыдущим описанием, установленное после механизма натяжения в технологической цепи на укладочной аппарели судна. В этой системе, приспособление подходящим образом свисает от удерживающей конструкции механизма натяжения и выполнено с возможностью установки ранее рабочего участка в технологической цепи, на котором второй элемент прикреплен к первому элементу.
Так как механизм натяжения имеет множество дорожек в целом выравненных с первым элементом и расположенных на расстоянии вокруг первого элемента, при этом по меньшей мере одна из дорожек расположена над первым элементом, второй элемент, преимущественно, подают к приспособлению вдоль пространства между соседними дорожками механизма натяжения и направляют посредством приспособления к положению над первым элементом.
Изобретение также охватывает способ выравнивания второго протяженного элемента с первым протяженным элементом для подводной укладки элементов в конструкции с размещением одного элемента на другом, включающий подачу второго элемента в первом наклонном положении относительно первого элемента вдоль пространства между соседними дорожками механизма натяжения и последующее направление второго элемента во второе наклонное положение относительно первого элемента для прикрепления к первому элементу.
Для описания уровня техники была сделана ссылка на фиг. 1 и 2 сопровождающих чертежей, на которых:
Фиг. 1 - схематический вид сбоку обычного судна для укладки с барабана; и
Фиг. 2 - схематический вид сбоку судна для укладки с барабана, приспособленного для укладки труб с размещением одного элемента на другом.
Для более понятного описания изобретения будет сделана ссылка посредством примера на остальные чертежи, на которых:
Фиг. 3 - схематический вид сбоку, на котором изображено выравнивающее приспособление в соответствии с изобретением при эксплуатации на трубоукладочном судне для выравнивания второй трубы с первой трубой для зажимания;
Фиг. 4 - схематический перспективный вид выравнивающего приспособления по фиг. 3 при эксплуатации; и
Фиг. 5 - схематический вид в разрезе выравнивающего приспособления по фиг. 3 при эксплуатации.
На фиг. 3-5 чертежей изображено выравнивающее приспособление 166 в соответствии с изобретением для выравнивания второй трубы 28 или другого элемента с первой трубой 14 или другим элементом. Следует отметить, что вторая труба 28 должна быть расположена параллельно первой трубе 14 после механизма 22 натяжения в технологической цепи, в положении непосредственно над продольной центровой линией первой трубы 14 при нахождении первой трубы 14 под наклоном. При нахождении первой трубы 14 в вертикальном положении, вторая труба 28 должна быть расположена непосредственно за продольной центровой линией первой трубы 14.
После завершения выравнивания посредством такого способа вторая труба 28 готова для зажимания к первой трубе 14 в навесе 32 на укладочной аппарели 16 перед спуском трубы с размещением одного элемента на другом в воду. Выравнивающее приспособление 166 может быть использовано с применением технологий ручного зажима, или навес 32 может содержать устройство для автоматизированного зажима.
Выравнивающее приспособление 166 в соответствии с изобретением стремится к простоте, компактности и эффективности. Простота обеспечивает надежность, низкую стоимость и легкость установки на существующие конструкции на укладочной аппарели 16 без значительного переоборудования. Компактность обеспечивает максимизацию использования пространства на укладочной аппарели 16, а в частности, оставляет пространство для зажимного устройства в навесе 32, обеспечивая возможность максимально низкой установки тяжелого механизма 22 натяжения на укладочной аппарели 16 для понижения центра тяжести трубоукладочного судна для устойчивости.
Эффективность обеспечивает эффективное направление второй трубы 28 без перегиба или превышения минимального радиуса изгиба второй трубы 28.
В соответствии с фиг. 3 выравнивающее приспособление 166 содержит в целом плоское кольцо 168, которым окружена первая труба 14 в плоскости, в целом перпендикулярной относительно направления перемещения первой трубы 14 вдоль укладочной аппарели 16. Выравнивающее приспособление 166 компактно расположено между механизмом 22 натяжения и навесом 32 и прикреплено на участке укладочной аппарели, на котором первая и вторая трубы 14, 28 зажаты вместе. Кольцо 168 подвешено от удерживающей конструкции механизма 22 натяжения на четырех цепях 170, равномерно удаленных от и расположенных вокруг кольца 168. На этом виде сбоку видимы только две из цепей 170.
Механизм 22 натяжения, изображенный на фиг. 3, представлен четырехдорожечным механизмом натяжения, в котором первая труба 14 окружена четырьмя сочлененными дорожками 172: верхней дорожкой 172А сверху; нижней дорожкой 172В снизу; и двумя боковыми дорожками 172С, одной с каждой стороны. На этом виде сбоку видима только одна из боковых дорожек 172С.
Известно, что в известной конфигурации с размещением одного элемента на другом вторая труба 28 полностью обмотана вокруг механизма 22 натяжения до выравнивания с первой трубой 14. В результате этого создается трудность в выравнивании второй трубы 28 без перегибания или необходимости дополнительного выпрямления. В отличие от этого в конфигурации, изображенной на фиг. 3, обеспечивается перемещение второй трубы 28 вдоль узкой щели между верхней дорожкой 172А и одной из боковых дорожек 172С механизма 22 натяжения. Следовательно, необходимо только перемещение второй трубы 28 на 45° вокруг первой трубы 14 выравнивающим приспособлением 166 из ее положения непосредственно после механизма 22 натяжения в технологической цепи к положению непосредственно над или за первой трубой 14, для обеспечения готовности ее зажима к первой трубе 14 в навесе 32.
Минимальная намотка второй трубы 28 предпочтительна в связи с исключением нагрузки чрезмерного изгиба второй трубы 28; это также способствует необходимому выравниванию второй трубы 28 короткой длины, параллельно укладочной аппарели 16, в результате чего обеспечивается преимущество компактности.
Вторая труба 28 выполнена с возможностью перемещения в сочлененной направляющей трубе 174, прикрепленной к кольцу 168 выравнивающего приспособления 166. Остальные детали направляющей трубы 174 изображены на подробных видах выравнивающего приспособления 166 на фиг. 4 и 5, конкретно на которые делается ссылка.
В соответствии с фиг. 4 и 5 кольцо 168 выравнивающего приспособления 166 образовано из двух в целом полукруглых частей 168А, 168В С-образной формы, присоединенных друг к другу вокруг первой трубы 14 посредством прямо противоположным финтам 176. Каждая часть 168А, 168В имеет проходящие в радиальном направлении язычки 178, расположенные под углом, который составляет 90°, относительно друг друга, при этом каждый язычок 178 удерживает серьгу 180 для прикрепления одной из ранее указанных цепей 170.
Каждый язычок 178 содержит пару роликов 182, расположенных на удерживающей конструкции 184 для пересечения с внутренним краем 186 кольца 168. Четыре пары роликов 182 упираются в первую трубу 14 посредством роликового контакта для удерживания выравнивающего приспособления 166 при эксплуатации.
Одна из частей 168А имеет U-образный выступ 188 в радиальном направлении, имеющий проходящее в радиальном направлении щелевое отверстие 190, который раскрывается в центральный проем 192 кольца 168. Щелевым отверстием 190 обеспечено окружение и размещение второй трубы 28, которая проходит в сочлененной направляющей трубе 174, отходящей из выступа 188. В частности, выступ 188 имеет параллельные рельсы 194, расположенные на каждой стороне щелевого отверстия 190, между которыми основание 196 с Т-образным поперечным сечением направляющей трубы 174 выполнено с возможностью перемещения в радиальном направлении, для выравнивания положения в радиальном направлении второй трубы 28 относительно первой трубы 14. Положение в радиальном направлении основания 196 направляющей трубы 174 регулируют посредством винтов 198, расположенных параллельно относительно и между рельсами 194, выполненных с возможностью взаимодействия с соответствующими плечами с Т-образным поперечным сечением основания 196. Рельсы 194 имеют верхние фланцы 200, которые пересекаются с плечами с Т-образным поперечным сечением основания 196 для удержания направляющей трубы 174 на выступе 188 в радиальном направлении.
Сочлененная направляющая труба 174 содержит части 202 и последовательность соединительных хомутов 204, расположенных между частями 202. Крайняя нижняя часть имеет основание 196 с Т-образным поперечным сечением. Части 202 могут быть изготовлены из, например, чугуна, стали или пластмасс. Они могут быть жесткими или гибкими, и могут иметь или не иметь покрытие, в зависимости от типа второй трубы 28 или другого второго элемента.