УЛУЧШЕННАЯ ОТСОЕДИНЯЕМАЯ ПЛАВУЧАЯ ШВАРТОВНАЯ СИСТЕМА С ТУРЕЛЬЮ
PERFECTED DETACHABLE FLOATING MOORING SYSTEM WITH MOORING TURRET

Подвижная система буй-турель (ВТМ) является разъемной системой с буем и турелью, в которой буй соединен с центральным конструктивным соединителем, расположенным в нижнем конце турели, которая расположена внутри полости для спуска и подъема оборудования на судне для морской добычи полезных ископаемых. Буй имеет такой объем, что при открывании конструктивного соединителя буй погружается до заданного уровня погружения за счет веса присоединенных якорных линий.
Подвижная система буй-турель для плавучей системы нефтедобычи, хранения и выгрузки (FPSO) требует клапанов высокого давления и системы аварийного отключения (ESD) для водоотделяющих колонн, которые соединены с отсоединяемым буем. Система аварийного отключения обеспечивает быстрое отсоединение в случае аварии.
В некоторых подвижных системах буй-турель согласно уровню техники эти соединения водоотделяющих колонн и клапанные системы аварийного отключения расположены в закрытом пространстве внутри турели вблизи конструктивного соединителя подвижной системы буй-турель. Для исключения опасности взрыва в этих закрытых пространствах необходима вентиляция закрытых пространств, например, с помощью вентиляционных шахт и принудительного потока воздуха. Решение с использованием инертного газа в закрытом пространстве может также исключать опасность взрыва, однако пространство не имеет доступа для проведения технического обслуживания и ремонта или в аварийных ситуациях. Кроме того, наличие закрытого пространства в турели под водой создает также опасность проникновения воды за счет протечки (поврежденных) уплотнений между буем и турелью.
Для исключения указанных выше проблем из уровня техники известен подъем каждой водоотделяющей колонны отдельно через буй и через поворотную турель до палубы судна, так что соединения водоотделяющих колонн находятся в открытом окружении с естественной вентиляцией, как показано в патенте США №5316509. В этом патенте описана подвижная система буй-турель с вертикально перемещаемыми водоотделяющими колоннами в турели, которая опирается с возможностью поворота в шахте судна на систему подшипников.
В публикации WO 9324733 описан погруженный буй, который снабжен несущим основной вес подшипником, так что он может поворачиваться вокруг своей собственной оси, когда он соединен с дном судна. В этом патенте также показана палуба водоотделяющих колонн с соединителями водоотделяющих колонн и клапанами, которые можно поднимать до уровня палубы, и которые можно опускать на буй перед отсоединением буя от судна. Эта конструкция может быть решением для ограниченного количества водоотделяющих колонн, поскольку радиально-упорный подшипник буя можно изготавливать лишь с определенным максимальным диаметром, и поскольку вертикальное перемещение палубы большого диаметра внутри судна с бортовой качкой создает большие проблемы, связанные с направляющей системой. В любом случае с точки зрения технического обслуживания концепция буя с дорогостоящим несущим вес подшипником, который находится в морской воде, не является предпочтительной.
В публикации WO 8808806 также показана подвижная палуба, с которой соединены водоотделяющие колонны и клапаны. Палуба поднимается лишь до натяжения присоединенных вертикально нагружаемых водоотделяющих колонн, что отличается от подвижных систем буй-турель, поскольку эти системы снабжены упругоизогнутыми водоотделяющими колоннами. Палубу можно опускать на буй очень большого размера, вершина которого находится выше уровня воды, когда он соединен с судном через турель, которая имеет уменьшенную высоту. Конструкция не обеспечивает быстроотсоединяемую систему, поскольку большой буй необходимо затапливать водой, прежде чем он сможет погружаться из шахты судна с турелью. Нет также одного центрального единственного конструктивного соединителя, который можно быстро открывать для быстрого отсоединения буя от турели.
Данное изобретение относится к области швартовных систем с внутренней турелью в единственной точке, которые постоянно интегрированы в основной корпус плавучей системы нефтедобычи, хранения и выгрузки. Такая система позволяет судну пассивно поворачиваться наподобие флюгера вокруг нескольких якорь-опор при одновременной передаче текучих сред, электроэнергии и сигналов связи между плавучей системой нефтедобычи, хранения и выгрузки и морским дном.
Внутренняя турельная швартовная система состоит из цилиндрической турельной конструкции, расположенной внутри цилиндрической шахты судна в основном корпусе плавучей системы нефтедобычи, хранения и выгрузки. Сегментированный роликоподшипник большого диаметра может соединять турель с судном. Подшипник установлен на своих опорных конструкциях с помощью высокопрочных, предварительно напряженных гидравлически болтов. Основной подшипник, на который опирается с возможностью поворота турель внутри шахты судна, предпочтительно расположен над уровнем воды вблизи палубы судна. Возможны различные системы подшипников для опоры турели на судно в зависимости от количества водоотделяющих колонн, например, радиально-упорная подшипниковая система, сегментированная подшипниковая система, система тележечного колеса или система скользящего подшипника.
На вершине турели расположено установочное и добывающее оборудование. Над турелью расположен вертлюг с соответствующим комплектом труб и системами доступа.
В нижней секции турельной конструкции расположен буй с водоотделяющими колоннами, который соединен на вершине с помощью гидравлического конструктивного соединителя.
Верхний конец каждой якорь-опоры соединен с универсальным шарнирным соединением под буем. Нижний конец каждой якорь-опоры соединен с якорем, заделанным в дно моря.
Транспортируемые нефть и газ и текучие среды добывающей скважины проходят между морским дном и буем с водоотделяющими колоннами через упругоизогнутые водоотделяющие колонны. Гидравлические и электрические управляющие составные шланги также расположены между буем и морским дном. На дне буя водоотделяющей колонны и составные шланги проходят с возможностью скольжения через трубчатые направляющие (I-трубы) до палубы водоотделяющих колонн на вершине буя.
Вершина буя образует углубление, в котором заканчиваются водоотделяющие колонны и составные шланги. Оконечные фланцы водоотделяющих колонн соединены с трубопроводами турели через приводимые в действие гидравлические соединители. Из турели текучие среды направляются к блоку вертлюга, а затем в плавучую систему нефтедобычи, хранения и выгрузки. Буй для водоотделяющих колонн изготовлен в виде стальной цилиндрической оболочной структуры. Размер определяется на основе плавучести, требуемой для удерживания водоотделяющих колонн и якорь-опор на заданном уровне в отсоединенном состоянии. Отсеки выполнены для обеспечения плавучести буя при непреднамеренном затоплении двух кольцевых или одного внутреннего отсека. Кроме того, буй имеет такую форму, что он не приходит в контакт с другими частями турели во время отсоединения.
Буй соединяется с турелью с помощью конструктивного соединителя, который расположен ниже уровня воды на центральной оси турели. В центральной трубе расположен соединительный трос, когда буй присоединен, и он передает нагрузки на конструктивный соединитель. Объем буя таков, что он погружается на заданную глубину после отсоединения от турели за счет веса якорных линий.
Изобретение относится к улучшенной отсоединяемой погруженной швартовной системе с помощью буя и турели для большого количества водоотделяющих колонн, которая работает надежно, которую просто обслуживать и которую можно быстро отсоединять и соединять.
Система согласно изобретению содержит судно с полостью на нижней стороне, турель, проходящую от уровня палубы в полость, и причальный буй, разъемно соединенный с полостью через соединительный механизм, при этом, по меньшей мере, одна водоотделяющая колонна опирается на причальный буй, при этом водоотделяющая колонна имеет на своем конце соединительный элемент и проходит с возможностью скольжения через отверстие в буе, причем соединительный элемент водоотделяющей колонны прикреплен к подвижному транспортировочному элементу, который выполнен с возможностью перемещения с нижнего уровня на высокий уровень с помощью приводного элемента, для
прикрепления соединительного элемента водоотделяющей колонны к транспортировочному элементу, транспортировки транспортировочного элемента вверх к уровню палубы при одновременном скольжении водоотделяющей колонны через указанный буй и прикрепления соединительного элемента к передаточному каналу судна, когда буй соединен с судном, и для
опускания водоотделяющей колонны к бую при одновременном скольжении водоотделяющей колонны через указанный буй, пока соединительный элемент не будет опираться на буй, перед отсоединением соединительного элемента, и отсоединения соединительного элемента водоотделяющей колонны от транспортировочного элемента, с последующим опусканием буя вместе с соединительным элементом.
Согласно изобретению муфты водоотделяющих колонн и клапаны системы аварийного отключения, которые расположены наверху муфт водоотделяющих колонн, соединяются с одной или несколькими вертикально перемещаемыми палубами водоотделяющих колонн, которые расположены внутри установленной с возможностью поворота турели.
Эта конфигурация обеспечивает возможность поднимания палубы водоотделяющих колонн, которая снабжена клапанами и соединителями водоотделяющих колонн, до уровня палубы, где они находятся в открытом вентилируемом пространстве и где можно легко выполнять работы по техническому обслуживанию и ремонту.
Подводные линии могут иметь любое расположение, однако на прилагаемом чертеже показан пример из трех секторов из четырех водоотделяющих колонн, при этом швартовные линии состоят из трех групп. Каждая группа водоотделяющих колонн соединена с секцией палубы водоотделяющих колонн. Каждый сектор снабжен палубой водоотделяющих колонн, направляющей тележкой и отдельной подъемной лебедкой. В каждой из трех палуб водоотделяющих колонн (по одной в каждом секторе) расположены клапаны системы аварийного отсоединения и нижние половины жидкостных и электрических соединителей. Когда причальный буй отсоединен, то палубы водоотделяющих колонн находятся наверху буя.
В процессе соединения буй поднимают в шахту судна и соединяют с поворотной турелью через конструктивный соединитель, который расположен на центральной оси турели. Затем погруженную палубу водоотделяющих колонн соединяют с системой направляющих тележек и комбинацию из палубы водоотделяющих колонн и тележки поднимают на уровень палубы с помощью лебедки, и в этом положении фиксируют комбинацию из палубы водоотделяющих колонн и тележки. Палуба водоотделяющих колонн или секция палубы водоотделяющих колонн, которая поддерживает группу водоотделяющих колонн, может быть соединена с системой тележек различными способами, например с помощью штырей. Тележка может быть снабжена системой направляющих колес и перемещаться вдоль направляющего устройства, расположенного вдоль оси турели. Тележка соединена с помощью троса или цепи с лебедкой на палубе судна. Для системы с несколькими палубами каждая тележка может быть снабжена своей собственной лебедкой, так что возможен одновременный подъем или опускание нескольких тележек вдоль их направляющих устройств. В качестве альтернативного решения можно использовать одну центральную лебедку для перемещения друг за другом каждой тележки по ее направляющему устройству.
Возможна также фиксация подвижной палубы водоотделяющих колонн на уровне палубы судна и отсоединение тележки от палубы водоотделяющих колонн. Когда палуба водоотделяющих колонн зафиксирована, соединяются составные шланги, гидравлические линии, кабели электроснабжения, и соединители текучей среды отводятся и соединяются.
В случае, например, циклонических условий плавучая система нефтедобычи, хранения и выгрузки и подвижная система буй-турель выключают оборудование, рассоединяют водоотделяющие колонны, составные шланги и кабели электроснабжения и отделяются от причального буя. Затем плавучая система нефтедобычи, хранения и выгрузки уходит собственным ходом. В этом процессе отсоединения сначала закрываются клапаны системы аварийного отключения, затем отсоединяются водоотделяющие колонны от системы трубопроводов турели, и комбинация из палубы водоотделяющих колонн и тележки опускается вертикально вниз с помощью направляющей системы на буй с использованием, например, 50 тонной лебедки (предусмотрены ролики для обеспечения требуемой подъемной способности).
После того, как палуба водоотделяющих колонн находится на буе, ее можно отсоединять от тележки. Этот процесс можно выполнять одновременно или последовательно, если имеется несколько секций палубы водоотделяющих колонн. После этого буй можно отсоединять от поворотной турели посредством открывания центрального конструктивного соединителя и он погружается в заданное погруженное положение.
Для соединения снова после сцепления плавучей системы нефтедобычи, хранения и выгрузки с причальным буем выполняется обратный процесс: три палубы водоотделяющих колонн снова соединяют с системой тележек, поднимают на уровень основной палубы плавучей системы нефтедобычи, хранения и выгрузки и фиксируют. Водоотделяющие колонны, составные шланги и кабели электроснабжения соединяют по отдельности с верхней частью турели с использованием автоматических специальных соединителей. Затем можно снова начинать добычу.
Поэтому время отсоединения и установки сильно уменьшается по сравнению с известной конструкцией подвижной системы буй-турель с поворотной турелью, поскольку можно одновременно поднимать и опускать группу водоотделяющих колонн.
Для большого количества водоотделяющих колонн необходимо несколько подвижных секций палуб водоотделяющих колонн, исходя из выбранной системы якорных линий, поскольку часто пучок водоотделяющих колонн расположен внутри свободного пространства системы групп якорных линий.
Ниже приводится описание варианта выполнения швартовной системы с буем и турелью в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - судно и буй в рассоединенном состоянии, при этом соединительный элемент или палуба водоотделяющих колонн опирается на буй;
Фиг.2 - соединительный механизм буя в сцеплении с судном, при этом соединительный элемент отцеплен от транспортировочного элемента;
Фиг.3 - соединительный элемент, соединенный с транспортировочным элементом и поднятый с помощью приводного элемента на уровень палубы;
Фиг.4а-с - детали системы тележек согласно данному изобретению; и
Фиг.5 - вид сверху трех соединительных элементов 12, 12', 12'' (палубы, поддерживающие водоотделяющие колонны).
На Фиг.1 показана швартовная система, согласно настоящему изобретению с судном 1, имеющим полость 5 для спуска и подъема оборудования на судне для морской добычи полезных ископаемых, в которой установлена с возможностью поворота турель 3 с помощью радиально-упорных подшипников. Турель 3 можно соединять через центральный соединитель 7' с дополняющим соединителем 7 отсоединяемого буя 6, который закреплен на морском дне с помощью якорных цепей 9. Буй 6 несет несколько водоотделяющих колонн 8, которые опираются с возможностью скольжения через буй через I трубы 11 и соединены с вершиной буя с помощью соединительных элементов или палуб 12 водоотделяющих колонн. Наверху водоотделяющей колонны 8 соединительный элемент 10 содержит механический соединитель для прикрепления трубопровода 17 на палубе судна 1, и клапанную систему аварийного отключения для закрывания водоотделяющих колонн 8. После соединения конструктивных соединителей 7, 7', палубу 12 водоотделяющих колонн можно прикреплять с помощью направляющего стержня 13 к тележке 20, которая предназначена для перемещения вдоль вертикального направляющего устройства 15 в турели 3. Тележку 20 можно поднимать в направлении уровня палубы с помощью лебедки 14 над уровнем палубы.
На Фиг.2 показан буй 6 в соединенном состоянии, в котором прикреплены центральные конструктивные соединители 7, 7', и направляющий стержень 13 на палубе 12 водоотделяющих колонн находится на одной линии для соединения с тележкой 20. Как показано на Фиг.3, затем водоотделяющая колонна 8 поднимается вверх с помощью тележки 20 на уровень палубы для соединения с трубопроводом 17.
На Фиг.4а показано на виде сверху направляющее устройство 15, содержащее направляющий рельс 22, который прикреплен к центральной колонне 21 в турели 3. С помощью роликов 2 3 тележка поднимается вверх вдоль направляющего рельса 22, на который она опирается колесами 24. На Фиг.4b и 4с показано, что палуба 12 водоотделяющих колонн содержит два штыря 13, 13', которые соединены с тележкой 20.
На Фиг.5 показана система с тремя палубами 12, 12', 12'' водоотделяющих колонн, опирающимися каждая на соответствующую тележку 20, 20', 20''.