ЦЕПНОЙ СТОЛ ДЛЯ ТУРЕЛИ СУДНА
CHAIN CONVEYOR FOR A WATERCRAFT TURNTABLE

Настоящее изобретение относится к цепному столу для турели судна, плавающего в море, в частности, судна для хранения углеводородов, например, судна для добычи, отгрузки и хранения нефти (FPSO), судна для хранения и отгрузки нефти (FSO) или судна для хранения и отгрузки сжиженного природного газа (FLNG), причем цепной стол содержит основной корпус с верхним концом, нижним концом и внешней поверхностью, продолжающейся между ними вокруг продольной оси основного корпуса, и основной корпус выполнен с множеством соединительных точек на его внешней поверхности для соединения с концом якорной оттяжки. Изобретение дополнительно относится к якорной системе и судну, содержащему такой цепной стол, а также к способу крепления цепного стола к турели.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как правило, установку якорной системы и системы водоотделяющих колонн для соединения с турелью судна выполняют в две отдельных стадии. На первой стадии предварительно спускают якорную систему и систему водоотделяющих колонн, т.е. крепят к морскому дну в области, где должна вестись добыча углеводородов из морского дна, до прибытия судна в эту область. Якорная система обычно содержит якорные оттяжки и якоря, соединяющие ее с морским дном, а система водоотделяющих колонн обычно содержит водоотделяющие колонны или шланги для транспортировки углеводородов из морского дна в турель. Каждая из этих водоотделяющих колонн или шлангов на одном конце соединена с устьем скважины в морском дне, а на другом конце должна быть соединена с турелью. На последующей второй стадии судно, на котором установлена турель, направляют в эту область. После прибытия установочное судно один за другим извлекает другие концы якорных оттяжек. После извлечения каждый конец якорной оттяжки транспортируют к турели, где он втягивается и соединяется с турелью. Затем установочное судно извлекает водоотделяющие колонны и передает их на судно для соединения с турелью.
Недостаток этого традиционного способа установки заключается в том, что отдельное соединение и протягивание достаточного количества якорных оттяжек для стабильного соединения турели с морским дном занимает много времени. Необходимое время может превышать временное окно, в течение которого погодные условия благоприятны для соединения якорных оттяжек с турелью. Это особенно актуально в районах со штормовой погодой.
Для по меньшей мере частичного преодоления этого недостатка Европейский патент № EP 2303680 B1 на имя заявителя предлагает отсоединяемую систему турельного причала для судна, причем указанная система содержит причальный буй и турельную конструкцию, установленную в буровой шахте судна, причем причальный буй прикреплен к морскому дну с помощью причальных тросов и имеет множество каналов, каждый из которых выполнен с возможностью приема водоотделяющей колонны, турельная конструкция имеет приемный резервуар для приема буя и один или более фиксирующих устройств для фиксации буя в приемном резервуаре, турельная конструкция принимает множество трубопроводов, которые должны быть соединены с водоотделяющими колоннами, установленными в каналах буя, и турельная конструкция установлена с возможностью вращения в буровой шахте судна с помощью по меньшей мере одного опорного узла, установленного над уровнем моря. Известная причальная система способна поддерживать большое количество водоотделяющих колонн, например, по меньшей мере 20 водоотделяющих колонн, и включает возможность отсоединения/повторного соединения, что позволяет отсоединять судно типа FPU (плавучая нефтедобывающая установка) от якорной системы, например, при выдаче предупреждения об айсберге. Хотя известная система значительно сокращает время, необходимое для соединения якорных оттяжек с турелью, она является относительно сложной.
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении цепного стола простой конструкции, который позволит быстро соединять якорные оттяжки с турелью судна.
Изобретение дополнительно обеспечивает узел, содержащий такой цепной стол, а также способ установки такого цепного стола
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для этого в соответствии с первым аспектом настоящее изобретение обеспечивает цепной стол для турели судна, плавающего в море, причем указанная турель выполнена с возможностью вращения в буровой шахте судна, причем указанный цепной стол содержит основной корпус с периферийным верхним краем, нижней поверхностью и внешней поверхностью, продолжающейся между ними вокруг продольной оси корпуса, причем указанный корпус обеспечен множеством соединителей, расположенных вдоль указанной внешней поверхности и выполненных с возможностью соединения с концом якорной оттяжки, причем соединители разделены на разные наборы соединителей, причем каждый набор расположен на высоте вдоль указанной продольной оси, отличной от высоты других наборов, и расположен на расстоянии от указанной нижней поверхности, и указанный цепной стол выполнен с возможностью погружения на морское дно и дополнительно выполнен с возможностью крепления к турели, при этом указанная продольная ось продолжается по существу вертикально. Поскольку цепной стол может легко опускаться на морское дно, он подходит для использования на любой глубине моря и, в частности, не требует наличия каких-либо заполненных воздухом плавучих камер, насосов, клапанов и/или подвижных частей для удержания цепного стола в воде на заданной высоте. Это обеспечивает особенно простую конструкцию цепного стола в соответствии с изобретением. Цепной стол может погружаться на морское дно, когда концы якорных оттяжек уже прикреплены к соединителям, или якорные оттяжки могут быть прикреплены к соединителям после полного погружения цепного стола и установки его нижней поверхности на морское дно. В любом случае цепной стол может быть размещен в заданном положении относительно морского дна независимо от положения судна и/или турели, например, когда судно и/или турель еще не подошли близко к заданному положению, или даже когда строительство судна и/или турели еще не завершено. Поскольку цепной стол, опущенный на морское дно, полностью опирается на морское дно, и якорные оттяжки также могут лежать на морском дне, общий подвешенный вес якорной системы при нахождении цепного стола на морском дне минимизируется.
После прибытия судна и турели в заданное положение цепной стол и соединенные с ним якорные оттяжки могут быть одновременно подняты за одно тяговое действие, а затем цепной стол крепится к турели для обеспечения очень быстрого соединения якорных оттяжек с турелью. Цепной стол предпочтительно обеспечен элементом для крепления троса, например, содержащим одну или более проушин для протягивания троса на продольной оси или вблизи нее, для присоединения троса с целью подъема цепного стола с морского дна в направлении турели таким образом, что при подтягивании цепного стола к турели его продольная ось является по существу вертикальной. Подъем цепного стола с помощью троса по существу приводит к выравниванию цепного стола с вертикальной осью, которая предпочтительно совпадает с по существу вертикальной осью вращения, вокруг которой судно может поворачиваться вокруг турели подобно флюгеру. Во время подъема цепного стола общий вес цепного стола и соединенных с ним якорных оттяжек, который должен удерживаться судном, может оставаться относительно небольшим, поскольку цепной стол не соединен ни с какими водоотделяющими колоннами или т.п. После крепления цепного стола к турели и надежной фиксации турели относительно морского дна, водоотделяющие колонны могут быть извлечены и прикреплены к турели без прохождения через цепной стол.
В варианте осуществления цепной стол имеет удлиненную форму, продолжающуюся вдоль продольной оси корпуса, и цепной стол, опирающийся на морское дно, выполнен с возможностью по существу полностью опираться на свою нижнюю поверхность таким образом, что указанная продольная ось является по существу вертикальной, при этом соединители расположены на расстоянии от указанной нижней поверхности. Когда цепной стол опирается на свою нижнюю поверхность, вес цепного стола по существу поддерживается нижней поверхностью, и соединители не нагружены весом цепного стола. Важно отметить, что в случае цепного стола, который опускается на морское дно до крепления концов якорных оттяжек к соединителям, настоящий вариант осуществления позволяет вставку этих концов в соединители, даже когда цепной стол опирается на свою нижнюю поверхность. В общем вес цепного стола, например, сто тысяч килограмм или более, позволяет ему устойчиво опираться на нижнюю поверхность на морском дне.
В варианте осуществления цепной стол имеет плотность более 1,03 грамма на кубический сантиметр, предпочтительно более 7 граммов на кубический сантиметр. Плотность цепного стола гарантирует, что он опустится на морское дно даже в глубоких водах. Плотность как отношение веса к объему цепного стола может быть определена путем измерения веса и объема цепного стола предпочтительно при температуре 20°C и абсолютном давлении воздуха в 1 атмосферу. Объем может быть условно определен путем заполнения бассейна водой известной плотности и измерения массы воды, вытесненной при полном погружении цепного стола в воду.
В варианте осуществления цепной стол содержит один или более плавучих элементов, выполненных из синтактической пены, предпочтительно из металлической синтактической пены. Синтактические пены способны выдерживать большие давления без разрушения, и плавучие элементы способствуют снижению направленного вниз усилия, оказываемого цепным столом на турель, когда он подвешен на турели, например, на тросе, и когда цепной стол жестко прикреплен к турели.
В варианте осуществления корпус обеспечен воздушной камерой, которая имеет открытый конец на нижней поверхности корпуса и выполнена с возможностью заполнения воздухом. Когда цепной стол опирается нижней поверхностью на морское дно, дополнительная плавучесть цепного стола может быть обеспечена путем введения воздуха в воздушную камеру под давлением, соответствующим глубине, на которой он установлен на морском дне. Во время подъема цепного стола воздух может выходить через открытый конец на нижней поверхности.
В варианте осуществления каждый из указанных соединителей расположен на корпусе в ряд, причем каждый ряд содержит один или более соединителей из каждого набора, причем, если смотреть в проекции на плоскость, перпендикулярную продольной оси, соединители в каждом ряду расположены на угловом расстоянии по меньшей мере 90 градусов от соединителей смежных рядов, предпочтительно по меньшей мере 110 градусов. Эта конструкция обеспечивает пространство для прохождения водоотделяющих колонн и/или шлангов между рядами соединителей и соединенных с ними якорных оттяжек в направлении турели. Соединители из одного набора, расположенные на угловом расстоянии менее 90 градусов друг от друга, принадлежат одному ряду. Угловое расстояние между двумя соединителями определено как угол между первой линией между точкой крепления одного из указанных соединителей к периферийной внешней поверхности и продольной осью и второй линией между точкой крепления другого из указанных соединителей к периферийной внешней поверхности, если смотреть в указанной проекции на указанную плоскость, перпендикулярную продольной оси.
В варианте осуществления ряды расположены на одинаковом расстоянии вдоль окружности внешней поверхности. Например, если все соединители каждого ряда принадлежат разным наборам, то цепной стол может содержать три таких ряда, каждый из которых состоит из трех соединителей, расположенных на трех разных высотах вдоль корпуса.
В варианте осуществления один или более указанных рядов содержат множество соединителей из одного набора, причем предпочтительно угловое расстояние между соединителями каждого набора в ряду уменьшается в зависимости от расстояния от указанных соединителей до нижней поверхности. Например, если корпус имеет соединители, расположенные в три ряда вдоль верхней, средней и нижней высоты, каждый ряд может иметь два соединителя на верхней высоте на первом угловом расстоянии друг от друга, два соединителя на средней высоте на втором угловом расстоянии друг от друга, которое меньше первого углового расстояния, и один соединитель, расположенный в плоскости, параллельной и проходящей через продольную ось корпуса, на нижней высоте, наиболее близкой к нижней поверхности.
В варианте осуществления каждый из соединителей содержит по существу жесткий рычаг, имеющий проксимальный конец, поворотно соединенный с указанным корпусом с помощью одного или более шарниров, и дистальный конец, выполненный с возможностью соединения с концом якорной оттяжки. Каждый жесткий рычаг гарантирует, что каждая соединенная с ним якорная оттяжка остается на расстоянии от корпуса цепного стола, в то время как поворотное соединение позволяет некоторое перемещение между концом якорной оттяжки и корпусом. Один или более шарниров предпочтительно содержат первый шарнир, позволяющий рычагу поворачиваться вокруг первой шарнирной оси, и второй шарнир, позволяющий рычагу поворачиваться вокруг второй шарнирной оси, перпендикулярной первой шарнирной оси. Для облегчения крепления дистального конца рычага к концу якорной оттяжки дистальный конец может быть обеспечен поворотным якорем или т.п. Предпочтительно степень поворота каждого рычага в плоскости, параллельной продольной оси, ограничена заданным диапазоном, так что каждый рычаг не может контактировать с другим рычагом цепного стола, а также с внешней поверхностью цепного стола. Это может быть реализовано, например, путем крепления ограничительных пластин к цепному столу над и под проксимальным концом каждого рычага, причем эти пластины ограничивают поворот указанного рычага, например, в пределах угла от +20 до -20 градусов относительно продольной оси, если смотреть в плоскости, параллельной указанной оси.
В варианте осуществления указанные рычаги позволяют прохождение одной из указанных водоотделяющих колонн между соседними рычагами каждого набора с внешней стороны указанной внешней поверхности. Таким образом, водоотделяющие колонны могут частично проходить между рычагами в направлении нижней поверхности турели, в частности, когда соединители расположены рядами, как описано в настоящем документе.
В варианте осуществления указанный корпус содержит полую внутреннюю область, образованную указанной нижней поверхностью и внешней поверхностью, причем цепной стол обеспечен несколькими сквозными отверстиями, позволяющими по существу свободное прохождение воды в указанную внутреннюю область и из нее с внешней поверхности указанного цепного стола, когда корпус погружен в воду. Таким образом, цепной стол может быть выполнен без больших полых отделений с внутренними областями, которые не доступны для воды, и которые могут деформироваться из-за перепадов давления, и такой цепной стол может использоваться в очень глубоких водах (например, на глубине более 1000 м) или на мелководье (например, на глубине 200 м или менее) без необходимости модификации цепного стола. Полая внутренняя область предпочтительно продолжается вдоль указанной продольной ось по меньшей мере на высоту между набором соединителей, ближайших к верхней поверхности, и набором соединителей, ближайших к нижней поверхности. Более предпочтительно на каждом из соединителей или вблизи них расположено сквозное отверстие, которое продолжается от внешней поверхности до полой внутренней области.
В варианте осуществления внешняя поверхность указанного корпуса представляет собой цилиндрическую поверхность, причем указанный корпус содержит несколько кольцевых элементов, расположенных с внутренней стороны указанной цилиндрической поверхности и прикрепленных к ней на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси. Таким образом, обеспечен цепной стол со структурно прочным корпусом, в частности, если с внутренней стороны внешней поверхности обеспечена дополнительная цилиндрическая поверхность, которая соединяется с отверстиями кольцевых элементов. Кроме того, когда цепной стол опирается на морское дно, цилиндрическая форма корпуса делает его менее подверженным вращению вокруг продольной оси под действием водных течений, которые по существу направлены в плоскости, параллельной морскому дну.
В варианте осуществления цепной стол по существу выполнен из одного или более металлов, металлических сплавов и/или синтактической пены. Например, цепной стол может быть по существу или полностью выполнен из стали или может содержать сочетание металла и синтактической пены. Металлы, металлические сплавы и синтактические пены относительно нечувствительны к изменениям давления, что позволяет использовать цепной стол на любой глубине.
В варианте осуществления указанный цепной стол освобожден от трубопроводов водоотделяющих колонн, т.е. цепной стол обеспечен без каких-либо отверстий или трубопроводов, предназначенных для прохождения водоотделяющих колонн. Водоотделяющие колонны и трубопроводы водоотделяющих колонн относительно легко повреждаются, так что их крепление к цепному столу может привести к повреждению водоотделяющей колонны или трубопроводов водоотделяющих колонн, особенно если они проходят через нижнюю поверхность цепного стола.
В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение обеспечивает якорную систему, содержащую цепной стол, как описано в настоящем документе, причем указанная система дополнительно содержит: основание, имеющее нижний конец, частично продолжающийся в морское дно, и опорную поверхность, выполненную с возможностью установки на ней нижней поверхности указанного цепного стола. При размещении нижней поверхности цепного стола на основании вероятность застревания цепного стола в подвижном грунте существенно снижается. Кроме того, основание обеспечивает фиксированное местоположение на морском дне, что обеспечивает более точное позиционирование цепного стола, когда он опирается на морское дно, а также более точное позиционирование турели судна, когда цепной стол жестко соединен с турелью, являясь неподвижным относительно турели.
Основание предпочтительно обеспечено вертикальными опорами, которые продолжаются до уровня выше опорной поверхности и выполнены с возможностью удержания внешней поверхности корпуса цепного стола между ними в вертикальном положении, в то время как цепной стол опирается своей нижней поверхностью на указанную опорную поверхность. Вертикальные опоры направляют перемещение цепного стола вдоль его продольной оси при подъеме, при этом по существу блокируя вращение и перемещение указанного цепного стола в плоскости, перпендикулярной продольной оси, когда нижняя поверхность цепного стола опирается на основание. Таким образом, перемещение цепного стола в направлении, отличном от направления вверх, по существу предотвращается.
В соответствии с третьим аспектом настоящее изобретение обеспечивает судно, которое плавает в море и содержит буровую шахту, в которой с возможностью вращения установлена турель, причем указанная турель на нижней стороне обеспечена отверстием, которое выходит в приемное пространство для по меньшей мере частичного приема цепного стола, как описано в настоящем документе, причем судно обеспечено тяговым механизмом для троса, выполненным с возможностью втягивания троса, прикрепленного к цепному столу, для подъема указанного цепного стола с морского дна в приемное пространство указанной турели. Часть цепного стола, принимаемая в приемном пространстве, в общем представляет собой вставной конец цепного стола. Тяговый механизм может быть расположен либо на турели, либо на палубе судна, которая выполнена с возможностью поворота вокруг турели подобно флюгеру. В последнем случае при подъеме цепного стола с морского дна вращение судна вокруг турели временно блокируется. Предпочтительно этот же тяговый механизм используется для подъема концов водоотделяющих колонны в направлении нижней стороны турели.
В варианте осуществления турель обеспечена множеством соединителей водоотделяющих колонн, расположенных вокруг отверстия на ее нижней стороне. Таким образом, соединители или трубопроводы водоотделяющих колонн не продолжаются от турели в указанный цепной стол и/или через него. Вместо этого соединители водоотделяющих колонн и/или любые водоотделяющие колонны, соединенные с ними, могут продолжаться от нижней стороны турели частично между соединителями и соединенными с ними якорными оттяжками в направлении морского дна.
В варианте осуществления периферийная внешняя поверхность имеет максимальный наружный диаметр, который меньше внутреннего диаметра буровой шахты на нижней поверхности турели, причем предпочтительно максимальный наружный диаметр меньше половины указанного внутреннего диаметра буровой шахты. Это обеспечивает возможность соединения водоотделяющих колонн с нижней стороной турели без прохождения через цепной стол. Максимальный наружный диаметр предпочтительно меньше или меньше половины наружного диаметра нижней стороны турели.
В варианте осуществления цепной стол имеет максимальный наружный диаметр больше 5 м, предпочтительно от 6 до 12 м, и/или цепной стол имеет высоту больше 8 м, причем общая высота цепного стола предпочтительно составляет от 9 до 16 м.
В варианте осуществления цепной стол, включая соединители, но без соединенных с ними якорных оттяжек, весит по меньшей мере несколько сотен тонн, например, 200000 кг или более.
В варианте осуществления цепной стол содержит вставной конец, продолжающийся от указанного основного корпуса со стороны указанного корпуса, удаленной от его нижней поверхности, причем указанный вставной конец имеет максимальный наружный диаметр, который меньше внутреннего диаметра буровой шахты на нижней стороне турели, предпочтительно указанный вставной конец имеет максимальный наружный диаметр, который равен половине или меньше наружного диаметра нижней стороны турели. Таким образом, вставной конец может быть перемещен в приемное пространство турели, расположенное в буровой шахте. Когда весь указанный цепной стол имеет максимальный наружный диаметр, который меньше, предпочтительно меньше половины, наружного диаметра указанной нижней стороны, одна или более водоотделяющих колонн или трубопроводов водоотделяющих колонн могут быть соединены с нижней стороной без контакта и/или прохождения через цепной стол.
Предпочтительно вставной конец обеспечен коническим участком для облегчения его вставки через отверстие в нижней стороне турели.
В варианте осуществления турель обеспечена механизмом выравнивания ориентации для выравнивания ориентации цепного стола относительно указанных соединителей водоотделяющих колонн. Такой механизм может содержать, например, канавки и взаимодействующие кулачки в приемном пространстве и на внешней поверхности вставного конца цепного стола. Альтернативно непосредственно перед креплением цепного стола к турели турель может регулироваться путем вращения относительно цепного стола до тех пор, пока соединители водоотделяющих колонн не разместятся в положении, в котором они смогут пройти между соединителями цепного стола и или соединенными с ними якорными оттяжками.
В варианте осуществления цепной стол дополнительно содержит один или более элементов зацепления, а указанная турель содержит фиксирующие элементы для фиксирующего зацепления, предпочтительно постоянного фиксирующего зацепления, с указанными одним или более элементами зацепления для неподвижной фиксации цепного стола относительно указанной турели. Примерами таких элементов зацепления являются выступы и выемки в цепном столе, например, канавка, расширяющийся участок или фланец, предпочтительно на вставном конце цепного стола. Фиксирующие элементы выполнены с возможностью неподвижной фиксации цепного стола относительно турели, например, путем размещения участка фиксирующего элемента вокруг выступа или в выемке цепного стола. Поскольку цепной стол не предполагает отсоединения от судна, элементы зацепления и фиксирующие элементы могут быть простыми. После зацепления одного или более элементов зацепления фиксирующими элементами между цепным столом и турелью могут быть обеспечены дополнительные средства фиксации. Такие средства фиксации для неподвижной фиксации цепного стола относительно турели могут содержать сварные швы, болты или штифты и клинья и т.п., и могут быть прикреплены к цепному столу на разной высоте.
В соответствии с четвертым аспектом настоящее изобретение обеспечивает способ крепления цепного стола к турели, установленной с возможностью вращения в буровой шахте судна, в области, где обеспечены одна или более водоотделяющих колонн для транспортировки углеводородов из морского дна в турель, причем указанный способ содержит этапы, на которых:
на первой стадии, во время которой указанное судно не находится вблизи указанной области:
крепят множество якорных оттяжек за их первые концы к морскому дну в указанной области;
опускают цепной стол на морское дно в указанной области, причем указанный цепной стол имеет продольную ось и нижнюю поверхность и обеспечен множеством соединителей, которые разделены на разные наборы соединителей, причем каждый набор расположен на высоте вдоль указанной продольной оси, отличной от высоты других наборов, и расположен на расстоянии от указанной нижней поверхности;
на второй стадии, во время которой указанное судно находится вблизи указанной области:
позиционируют указанное судно с буровой шахтой по существу над цепным столом;
поднимают указанный цепной стол и множество соединенных с ним якорных оттяжек в направлении турели до тех пор, пока цепной стол не будет частично принят в приемном пространстве указанной турели;
закрепляют указанный цепной стол на турели и затем соединяют водоотделяющие колонны с турелью в положении турели, расположенном на расстоянии от цепного стола. Способ обеспечивает быстрое крепление турели к якорным оттяжкам с использованием цепного стола, который может использоваться в водах любой глубины без модификации цепного стола. В этом способе судно может считаться находящимся вблизи области, если судно находится в пределах 1 мили от области. Подъем цепного стола может быть реализован с использованием лебедки или т.п., которая может быть установлена либо на турели, либо на палубе судна, причем палуба может поворачиваться вокруг турели подобно флюгеру. После подъема цепного стола и крепления к турели водоотделяющие колонны предпочтительно соединяют с трубопроводами водоотделяющих колонн, которые продолжаются от нижней стороны турели, хотя альтернативно водоотделяющие колонны могут проходить через нижнюю сторону в направлении палубы турели.
В варианте осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором на первой стадии и до опускания цепного стола на морское дно устанавливают основание на морское дно, причем указанное основание выполнено с возможностью установки на нем нижней поверхности цепного стола, и опускание цепного стола на морское дно содержит этап, на котором опускают цепной стол до тех пор, пока его нижняя поверхность не будет опираться на морское дно через основание. Основание обеспечивает фиксированную точку на морском дне, что облегчает точное позиционирование цепного стола относительно морского дна, которое особо желательно, если цепной стол опущен на морское дно, а якорные оттяжки не еще прикреплены к соединителям.
В варианте осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором, когда указанный цепной стол опущен на морское дно и опирается на свою нижнюю поверхность, крепят второй конец каждой якорной оттяжки к цепному столу путем протягивания указанного второго конца в соединитель из указанного множества соединителей с использованием тягового троса, соединенного с указанным вторым концом, причем протягивание реализуют путем втягивания тягового троса с использованием тягового механизма, расположенного на судне. Таким образом, якорные оттяжки могут быть соединены с цепным столом после опускания цепного стола и установки на морское дно без использования водолазов или подводных судов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет более подробно рассмотрено ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг. 1A иллюстрирует судно с цепным столом в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения,
Фиг. 1B иллюстрирует подробный вид участка I-B, показанного на Фиг. 1A,
Фиг. 1C иллюстрирует цепной стол, показанный на Фиг 1A, опирающийся на основание на морском дне,
Фиг. 2A иллюстрирует судно с цепным столом в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения,
Фиг. 2B иллюстрирует цепной стол, показанный на Фиг 2A, опирающийся на основание на морском дне,
Фиг. 3A иллюстрирует основной корпус, который может быть частью цепного стола в соответствии с настоящим изобретением,
Фиг. 3B-3D схематически иллюстрируют виды в разрезе основного корпуса, показанного на Фиг. 3A, на трех разных высотах,
Фиг. 4 иллюстрирует судно с цепным столом в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1A и 1B схематически иллюстрируют судно 1 в соответствии с настоящим изобретением и подробный вид участка I-B, показанного на Фиг. 1A, соответственно. Судно 1 выполнено с возможностью хранения углеводородов и содержит буровую шахту 2, в которой с возможностью вращения установлена турель 50 таким образом, что судно может поворачиваться подобно флюгеру вокруг вертикальной оси V вращения. Турель 50 установлена в буровой шахте с помощью радиальных колес 12 и на осевых тележках 13. Над уровнем поверхности W воды между буровой шахтой 2 и внешней поверхностью турели 50 обеспечено уплотнение 11 для предотвращения попадания воды на радиальные колеса 12 и осевые тележки 13.
Множество якорных оттяжек 80 соединены на одном конце с турелью через цепной стол 100 в соответствии с изобретением, а на другом конце с морским дном (не показано), и продолжаются вниз до морского дна под углом ß около 50 градусов относительно вертикальной оси V. Цепной стол 100 проходит через сквозное отверстие 51 в нижней стороне 52 турели 50 и частично принят в приемном пространстве 53 турели 50. Это возможно, поскольку максимальный наружный диаметр участка цепного стола 100 в приемном пространстве 53 меньше половины наружного диаметра нижней стороны 52 турели. В данном примере максимальный наружный диаметр цепного стола составляет около 6 м, а общая высота цепного стола составляет около 14 метров. Трубопроводы 70 водоотделяющих колонн проходят через нижнюю сторону 52 для соединения с водоотделяющими колоннами или шлангами или т.п., которые, в свою очередь, соединены с морским дном. Трубопроводы выполнены с возможностью транспортировки углеводородов, добываемых из морского дна и передаваемых в трубопроводы через водоотделяющие колонны или т.п., через нижнюю сторону 52 турели в поворотный блок 5. Для наглядности на Фиг. 1A показаны только три якорные оттяжки 81, 82, 83 из множества якорных оттяжек 80 и только два трубопровода 71, 72 из трубопроводов 70, хотя следует понимать, что на практике с турелью соединены дополнительные якорные оттяжки вокруг вертикальной оси V, и через нижнюю сторону 52 проходят дополнительные трубопроводы в положениях, окружающих отверстие для цепного стола.
Корпус 3 судна 1 имеет дно 4, которое продолжается по существу в плоскости на вертикальном расстоянии d1 от поверхности W воды. Нижняя поверхность 111 цепного стола 100, в свою очередь, расположена на вертикальном расстоянии d2 от дна 4 корпуса 3, а нижняя сторона 52 турели 50 расположена на вертикальном расстоянии d3 от дна 4 корпуса. Поскольку нижняя сторона 52 расположена над дном 4 корпуса, точка крепления верхней якорной оттяжки 81 цепного стола 100 может находиться на уровне над дном корпуса и вблизи центра тяжести судна 1.
Цепной стол 100 соединен с тросом 9, который продолжается от проушины 17 в верхней части цепного стола по одной линии с вертикальной осью V через направляющие колеса 6, 7 в тяговый механизм 8 в виде лебедки, который расположен на турели 50. Направляющее колесо 6 расположено таким образом, что участок троса 9, который продолжается вниз от колеса 6 к цепному столу, по существу совпадает с вертикальной осью V. Вместе направляющие колеса 6, 7, тяговый механизм 8 и трос 9 выполнены с возможностью подъема цепного стола 50 из положения, в котором цепной стол 100 расположен под турелью 50 и на расстоянии от нее на морском дне, в положение, показанное на Фиг. 1A и 1B. Во время перемещения цепного стола 50 с морского дна в направлении турели продольная ось L цепного стола по существу выравнивается с вертикальной осью V вращения, которая проходит через буровую шахту 2.
Цепной стол 100 содержит основной корпус 110, с которым соединено множество якорных оттяжек 81, 82, 83, и который по существу выступает из указанного приемного пространства 53 под нижней стороной 52 турели. Цепной стол дополнительно содержит вставной конец 160, который соединен с основным корпусом 160 и по существу выступает в приемное пространство 53 над нижней стороной 52. На вставном конце цепной стол прикреплен к турели 50 с использованием одного или более стопорных блоков 54, которые выполнены с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси 55 относительно опорной платформы 56 турели. Когда опорное кольцо 164 вставного конца 160 поднимают в приемное пространство мимо стопорных блоков 54, стопорные блоки 54 поворачиваются в вертикальное положение, в котором опорное кольцо 164 может проходить мимо стопорных блоков. Затем стопорные блоки 54 поворачиваются вокруг соответствующих горизонтальных осей 55 в горизонтальное положение, которое показано на Фиг. 1B. Затем цепной стол 100 опускают до тех пор, пока его опорное кольцо 164 не установится на стопорные блоки 54, которые, в свою очередь, установлены на опорных платформах 56. Затем в отверстие 51 между турелью 50 и цепным столом 100 вбивают один или более клиньев 57 для дополнительного предотвращения перемещения цепного стола относительно турели. Фиг. 1B иллюстрирует оператора, вручную вбивающего клин 57 в отверстие 51. Оператор вставляет клин 51 между внутренним краем указанного отверстия в турели и конической поверхностью 161 цепного стола 100 путем поворота колеса 59, которое соединено со шпинделем 58, причем шпиндель, в свою очередь, прикреплен к клину 57. После неподвижной фиксации цепного стола 100 относительно турели положение и вращение цепного стола и турели 50 относительно морского дна удерживается якорными оттяжками 80, которые соединены с корпусом 110 цепного стола 100. Для дополнительного упрочнения соединения цепной стол может быть неразъемно прикреплен к турели посредством сварных швов и/или болтов или т.п.
На Фиг. 1B цепной стол 100 и его соединения с якорными оттяжками 81, 82, 83 и турелью 50 проиллюстрированы более подробно. Цепной стол 100 содержит по существу цилиндрический основной корпус 110, расположенный снаружи приемного пространства 53 турели и с стороны нижней стороны 52 турели, которая обращена к морскому дну. Основной корпус 110 содержит внешнюю поверхность 113, которая продолжается между нижней поверхностью 111 и периферийным верхним краем 112 корпуса. На периферийном верхнем крае 112 корпус переходит во вставной конец 160, который содержит конический участок 162, сужающийся к продольной оси L в направлении от основного корпуса 110. Конический участок 162 выполнен с возможностью облегчения выравнивания вставного конца 160 в приемном пространстве 53, в частности, при прохождении вставного конца через отверстие 51. На нижней стороне 52 обеспечены направляющие элементы 61, которые расходятся от отверстия 51 в нижней стороне 52 турели в направлении морского дна и от вертикальной оси V вращения. При втягивании вставного конца 160 цепного стола 100 в приемное пространство 53 скользящий контакт конического участка 162 вставного конца 160 с направляющими элементами 61 обеспечивает грубое выравнивание вставного конца в приемном пространстве.
Между нижней поверхностью 111 и верхним краем 112 обеспечено множество соединителей 131, 132, 133, которые разделены на разные наборы соединителей, расположенные разной высоте h1, h2, h3 вдоль продольной оси L основного корпуса 110. Хотя показан только один такой соединитель 131, 132, 133 из каждого набора, следует понимать, что каждый набор содержит множество таких соединителей для уравновешивания усилий, оказываемых якорными оттяжками на цепной стол. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1B, каждый набор имеет три соединителя, расположенных на одинаковом расстоянии вдоль окружности внешней поверхности 113. Соответствующие соединители из разных наборов расположены на основном корпусе 110 рядами вдоль линий, параллельных продольной оси L. Таким образом, между соседними рядами соединителей имеется пространство для прохождения одного или более трубопроводов 71, 72 водоотделяющих колонн.
Фиг. 1C схематически иллюстрирует вид того же цепного стола 100, что и на Фиг. 1A и 1B, причем для наглядности также показаны только три из множества соединителей. Вместо крепления к турели цепной стол, показанный на Фиг. 1C, опирается на морское дно B через основание 300, имеющее конец 301, встроенный в морское дно B. Основной корпус 110 цепного стола содержит по существу твердые стальные кольца 121, 122, 123. Кольца прикреплены соей внешней окружностью к внешней поверхности 113 основного корпуса 110. На внутренней окружности кольца прикреплены к внутренней цилиндрической поверхности 114 основного корпуса, причем внутренняя цилиндрическая поверхность образует полую внутреннюю область 115 цепного стола. Когда цепной стол 100 погружен под поверхность воды, вода может свободно затекать и вытекать из внутренней области 115 через соединители 131, 132, 133, которые образуют отверстия во внешней поверхности 113, отверстия 125 во внутренней поверхности 114, отверстия 126 в коническом участке 162 и отверстие 127 в кольце 163 вставного конца 160. Отверстия гарантируют отсутствие ограниченных воздушных карманов в цепном столе, т.е. карманов, которые не могут высвободиться из цепного стола, когда он опущен на морское дно, что позволяет использовать цепной стол на любой глубине без модификации.
Основание 300 вертикально отделяет цепной стол 100 от морского дна и предотвращает частичное или полное погружение цепного стола в грунт при длительном нахождении (например, по меньшей мере в течение двух недель) на основании 300 и при смещении грунта из-за морских течений. Основание 300 содержит три вертикальные опоры, две из которых 311, 312 показаны на Фиг. 1C, и между которыми внешняя поверхность 113 корпуса 110 цепного стола 100 удерживается в вертикальном положении, в то время как цепной стол опирается своей нижней поверхностью 112 на кольцевую опорную поверхность 302 основания 300. Паз 316 в вертикальной опоре 312 выполнен с возможностью взаимодействия с кулачком 116 на корпусе цепного стола для удержания цепного стола во вращательно-определенной ориентации, в то время как он опирается на основание 300. Когда цепной стол опирается на основание, положение и поворотная ориентация цепного стола относительно основания по существу зафиксированы, что облегчает соединение концов якорных оттяжек с цепным столом.
На Фиг. 1C показана только якорная оттяжка 81, которая должна быть соединена с цепным столом. Якорная оттяжка 81 соединена с жестким рычагом 181, который, в свою очередь, соединен через шарниры p1, p2 с муфтой 140, которая вставлена в соединительную втулку 131. Муфта 140 содержит сферический дистальный конец 141, имеющий первый диаметр, который переходит в участок 142, имеющий второй, меньший диаметр. Участок 142 переходит в основание 143 муфты, имеющее такие размеры, чтобы удерживаться во втулке и контактировать с втулкой по окружности основания 143.
Поскольку муфта 140, вставлена в соединитель 131 на высоте h1, якорная оттяжка 82, расположенная на расстоянии от цепного стола и непосредственно лежащая на морском дне B, может быть соединена с соединителем 132 на высоте h2. Это выполняется путем втягивания тягового тороса 10, соединенного с муфтой 140 на конце жесткого рычага 182 и проходящего через соединитель 132 и отверстие 126 в тяговый механизм на судне. При втягивании тягового троса 10 муфта 140, прикрепленная к якорной оттяжке 82, втягивается в соединитель 132, и сферический дистальный конец 141 муфты вызывает вращение защелки 146, так что сферический дистальный конец выходит за пределы защелки. Защелка 146 обеспечена выемкой, имеющей диаметр меньший, чем диаметр сферического конца, но больший, чем диаметр участка 142 муфты. Во время втягивания тяговой линии сферический конец продолжает давить на защелку до тех пор, пока выемка в защелке не проскользнет мимо сферического конца и над участком 142. Затем натяжение тягового троса 10 ослабляется, что приводит к скольжению соединенной с ним муфты 140 под действием силы тяжести обратно в направлении морского дна до тех пор, пока сферический конец 141 не вступит в контакт с краями выемки защелки и тем самым не зафиксируется на месте.
Предпочтительно каждая муфта 140 якорной оттяжки из множества якорных оттяжек 81, 82, 83 соединяется с соответствующим соединителем 131, 132, 133 после вставки муфт якорных оттяжек в соединители верхних уровней в том же ряду соединителей. Это снижает вероятность запутывания муфт якорных оттяжек. Таким образом, сначала муфты якорных оттяжек втягиваются в соединители ряда в наборе на высоте h1, наиболее удаленной от морского дна, затем муфты якорных оттяжек втягиваются в соединители указанного ряда в наборе на высоте h2, второй по удаленности от морского дна, и последними муфты якорных оттяжек втягиваются в соединители указанного ряда в наборе на высоте h3, наиболее близкой к морскому дну. При отсутствии турели и/или судна вблизи цепного стола, который установлен на морском дне, концы тяговых тросов, противоположные концам, соединенным с концами якорных цепей, могут быть прикреплены к маркировочным буям, плавающим вблизи цепного стола, предпочтительно на поверхности воды, для простоты извлечения тяговых тросов.
Фиг. 2A иллюстрирует судно 1' с прикрепленным к нему цепным столом 200 в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Турель 50', имеющая отверстие 51' на нижней стороне 52', расположена в буровой шахте 2' судна. Трос 9' соединен с цепным столом 200 и проходит через направляющее колесо 6' в тяговый механизм 8' в данном примере в виде лебедки, причем тяговый механизм расположен на палубе 5' судна. Как прежде, судно 1' выполнено с возможностью поворота вокруг вертикальной оси V, которая совпадает с продольной осью цепного стола 200, подобно флюгеру. Вставной конец 260 цепного стола 200 аналогичен вставному концу 160 цепного стола 100, показанного на Фиг. 1A-1C. Однако каждый из соединителей основного корпуса 210 цепного стола 200 содержит жесткие рычаги 285, 286, шарнирно и постоянно соединенные с цепным столом 200. Каждый из рычагов 285, 286, в свою очередь, соединен с соответствующей якорной оттяжкой 85, 86. Хотя показаны только два жестких рычага и соответствующие якорные оттяжки, следует понимать, что множество соединителей обеспечено в разных наборах на разной высоте вдоль продольной оси L цепного стола, причем каждый соединитель содержит соответствующий рычаг.
Когда цепной стол 200 не прикреплен к турели 50' в буровой шахте 2' судна 1' и первоначально опущен на морское дно, жесткие рычаги 285, 286 для соединения с якорными оттяжками 85, 86 уже прикреплены к цепному столу. В общем перед погружением цепного стола на морское дно якорные оттяжки не должны быть прикреплены к цепному столу. Когда погружение цепного стола завершено, и нижняя поверхность цепного стола опирается на морское дно, каждый из рычагов может быть соединен с соответствующим концом якорной оттяжки, который предпочтительно уже прикреплен к морскому дну на другом конце. Альтернативно некоторые или все якорные оттяжки могут быть соединены с жесткими рычагами перед погружением цепного стола на морское дно, и когда цепной стол будет полностью погружен и будет опираться на морское дно, другие концы якорных оттяжек могут быть прикреплены к морскому дну.
Фиг. 2B иллюстрирует вид в разрезе цепного стола, показанного на Фиг 2A, опирающегося нижней поверхностью корпуса 210 на опорную поверхность 302 основания 300 на морском дне B. Аналогично цепному столу 100, показанному на Фиг. 1B, корпус 210 цепного стола 200 содержит внешнюю поверхность 214 и внутреннюю поверхность 213, которая образует полую внутреннюю область 215, обеспечивающую свободный доступ воды, например, через отверстия во внешней поверхности (не показаны). Ряд соединителей 231, 232, 233 с шарнирно соединенными рычагами 281, 282, 283 обеспечен вдоль основного корпуса 210 и продолжается параллельно продольной оси L цепного стола. Для наглядности показан только один такой ряд, хотя цепной стол 200 обычно имеет три таких ряда, расположенных на одинаковом расстоянии вдоль окружности внешней поверхности. Каждый из жестких рычагов соединен с внешней поверхностью цепного стола 200 через шарнир с первой осью вращения в плоскости, перпендикулярной продольной оси, причем этот шарнир, в свою очередь, соединен с дополнительным шарниром со второй осью вращения, перпендикулярной первой оси вращения, причем дополнительный шарнир прикреплен к соответствующему рычагу, который образует конец якорной оттяжки. Для удержания рычагов 281, 282, 283 под ненулевым углом к продольной оси L обеспечены стопорные пластины 241, 242, 243, 244, ограничивающие степень вращения каждого рычага вокруг первой оси вращения. В особенности во время транспортировки и установки цепного стола на основание стопорные пластины по существу предотвращает перемещение жестких рычагов.
Фиг. 3A иллюстрирует изометрический вид основного корпуса 410 цепного стола в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Помимо основного корпуса 410, цепной стол может содержать вставной конец, соединенный на периферийном верхнем крае 412 с корпусом. Корпус 410 содержит периферийную внешнюю поверхность 413, которая продолжается между верхним краем 412 и нижней поверхностью 411 корпуса 410. Для обеспечения увеличенной структурной целостности основной корпус дополнительно содержит цилиндрическую внутреннюю поверхность 414, образующую полую внутреннюю область 415, в которую может свободно затекать и вытекать вода, например, через отверстия 425 во внешней поверхности 413 и отверстия (не показаны) во внутренней поверхности 414. Три ряда соединителей расположены вдоль внешней поверхности, как более четко показано со ссылкой на Фиг. 3B, 3C и 3D. Дополнительно, корпус 410 обеспечен воздушной камерой 417, которая имеет открытый конец на нижней поверхности 411 и предназначена для захвата воздуха с возможностью высвобождения. Непосредственно перед подъемом цепного стола, в то время как цепной стол опирается своей нижней поверхностью 411 на морское дно, воздушная камера 471 может быть заполнена газом, например, воздухом, для обеспечения дополнительной плавучести во время подъема цепного стола. При отрыве цепного стола от морского дна газ расширяется, и его часть может выходить из открытого конца. Хотя это не показано, воздушная камера может продолжаться вдоль существенной части корпуса, например, вдоль по меньшей мере половины длины корпуса вдоль продольной оси L.
Фиг. 3B, 3C и 3D иллюстрируют виды в разрезе основного корпуса 410 на высоте h1, h2, h3 соответственно, на которых показаны жесткие рычаги, и основной корпус расположен на основании 300, как описано ранее в настоящем документе, причем основание показано пунктирными линиями для демонстрации его местоположения, как если бы виды представляли собой виды сбоку в разрезе. Фигуры иллюстрируют соединители в три ряда, причем первый ряд содержит соединители 441a, 441b, 442a, 442b и 443a, второй ряд содержит соединители 441c, 441d, 442c, 442d и 443b, и третий ряд содержит соединители 441e, 441f, 442e, 442f и 443c. Соединители из смежных рядов расположены на соответствующей высоте h1, h2, h3 под разными углами γ1, γ2 и γ3 друг от друга. В данном случае γ1>γ2>γ3, причем γ1 по существу равен 120 градусам, γ2 по существу равен 112 градусам, и γ3 по существу равен 104 градусам. Однако, при условии, что соединители на разной высоте расположены под разными углами, контакт между якорными оттяжками, соединенными с цепным столом на разной высоте, может быть по существу предотвращен, в частности, после крепления цепного стола к турели. Также показаны жесткие рычаги 481a-481f, которые являются частью соединителей на первой высоте h1, а также жесткие рычаги, которые являются частью соединителей на второй высоте h2 и третьей высоте h3.
Фиг. 4 схематически иллюстрирует участок судна с цепным столом в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Цепной стол 500 имеет основной корпус 510, только часть которого показана, и который может быть подобен или может быть таким же, как основной корпус 110 или 210, показанный на Фиг. 1 и 2. Основной корпус 510 переходит во вставной конец 560, который имеет конический участок 562, и который расположен в приемном пространстве 53ʺ турели 50ʺ. Опорное кольцо 564 в верхней части вставного конца 560 содержит канавку 566, в которую выступают поворотные фиксирующие рычаги 54'' судна. Каждый из фиксирующих рычагов 54'' выполнен с возможностью поворота в канавку 566 и из нее вокруг соответствующей вертикальной оси 55'' вращения. Вблизи отверстия 51'' в нижней стороне 52'' турели 50'' турель обеспечена блокирующими элементами 57'', которые зацепляют лапы 568 на цилиндрическом участке 561 вставного конца 560 во время его перемещения под действием радиальной нагрузки и выполнены с возможностью блокировки относительного вращения между турелью 50'' и цепным столом. Это гарантирует, что цепной стол 500, прикрепленный к турели, имеет вращательную ориентацию относительно турели 50'', что позволяет соединять водоотделяющие колонны с трубопроводами водоотделяющих колонн, которые проходят через нижнюю сторону турели, при этом якорные оттяжки не препятствуют доступу. Таким образом, продольная ось L турели 50ʺ и продольная ось V буровой шахты судна, в которой расположена турель, совпадают.
Настоящее изобретение описано выше со ссылкой на несколько примерных вариантов осуществления, которые показаны на чертежах. Однако возможны модификации и альтернативные реализации некоторых деталей или элементов, и они включены в объем охраны, который определен в приложенной формуле изобретения.