СПОСОБ СПУСКА УСТРОЙСТВА
DEVICE LOWERING METHOD

Изобретение относится к устройству для защиты подводного оборудования, например к устройству для защиты от падающего мусора и/или траления подводного оборудования, такого как фонтанная елка, насосная станция, станция химической обработки, модуль сепарации, шлангокабельная устьевая головка, модуль системы управления, cиловой и гидравлический блок или манифольд. Изобретение также относится к способу спуска подводного устройства в воду.
Используется много типов подводного оборудования, особенно в нефтегазовой отрасли. Часто требуется размещать подводное оборудование в районах океана, которые также используются для других целей, например для судоходства, включая ловлю рыбы. Это повышает риск для подводного оборудования, обусловленный такими факторами, как падающий мусор и траловый лов. В связи с этим существует необходимость в защите подводного оборудования.
В предшествующем уровне техники подводное оборудование, например, фонтанные елки и манифольды, защищают при помощи защитной конструкции, которая обычно содержит прочную верхнюю площадку для защиты от падающего мусора, и наклонные опорные стойки, которые поддерживают верхнюю площадку, а также обеспечивают защиту от тралового лова. Такие конструкции являются большими и громоздкими. Они нуждаются в фундаментах, установка которых может быть дорогостоящей и сложной. В них должны быть подвижные части, обеспечивающие доступ к защищаемому оборудованию, например люк или люки в верхней площадке. Типичная защитная конструкция предшествующего уровня техники показана на фиг.1.
Из-за сложности таких защитных конструкций предшествующего уровня техники компромиссом в нефтегазовой установке часто является объединение множества блоков подводного оборудования под единой защитной конструкцией. Кроме того, на защитной конструкции часто «подвешено» или иным образом закреплено подводное оборудование. Это делается для того, чтобы использовать преимущество существующего фундамента, однако, хотя это может казаться преимуществом, это создает проблемы, поскольку требует, чтобы подводное оборудование проектировалось в сочетании с защитной конструкцией, что препятствует свободе выбора проектных решений для подводного оборудования и защитной конструкции, а также препятствует стандартизации оборудования, изготавливаемого различными производителями и/или для различных нефтегазодобывающих скважин.
Вследствие этого конструктивные исполнения защитных конструкций предшествующего уровня техники приводят к ограничениям в установке нефтегазового оборудования, а также являются дорогостоящими и громоздкими.
В соответствии с первым аспектом, который в настоящее время не заявлен, настоящее изобретение обеспечивает устройство для защиты подводного оборудования, содержащее: крышку и кожух, причем крышка и кожух выполнены с возможностью поддержки фундаментом подводного оборудования; и крышка и кожух расположены так, что обеспечивается возможность вхождения по меньшей мере части крышки в отверстие кожуха и поддержки ее кожухом; таким образом крышка и кожух покрывают и защищают подводное оборудование.
Независимо от того, требуется защищать подводное оборудование или нет, для поддержки подводного оборудования должен иметься фундамент какого-либо типа. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в использовании фундамента подводного оборудования для поддержки защитного устройства. Никаких дополнительных фундаментов не требуется. В некоторых примерных вариантах осуществления, как описано ниже, фундамент может быть соединен с кожухом до установки фундамента.
В этом состоит отличие от известного уровня техники, в котором, как обсуждалось выше, если необходимо обеспечить защиту подводного оборудования, часто подводное оборудование поддерживается фундаментами защитного устройства. В отличие от предшествующего уровня техники, настоящему защитному устройству можно придать такие размеры, чтобы оно плотно прилегало к подводному оборудованию, делая его значительно более легким, чем известное защитное устройство.
Поскольку настоящее защитное устройство поддерживается фундаментом, который присутствует независимо от того, имеется ли защитное устройство, можно использовать стандартные способы для монтажа подводных установок на морском дне. Кроме того, возможно модифицировать существующие подводные установки при помощи защитного устройства по настоящему изобретению. Дополнительно, возможно легко приспособить проектируемые подводные установки для включения в них защитного устройства по настоящему изобретению.
Дополнительно к этому, в отличие от существующего защитного устройства, благодаря взаимодействию кожуха и крышки, крышка может быть поднята с подводного оборудования. Таким образом, к подводному оборудованию может быть легко обеспечен доступ, например, для технического обслуживания.
Крышка может иметь полый выпуклый верхний участок. Такая форма уменьшает вероятность захвата или зацепления защитного устройства траулерными сетями и тому подобным. Дополнительно, она обеспечивает достаточное пространство для размещения подводного оборудования. Следует отметить, что при использовании в данном документе, ссылка на верхние/вышележащие части и нижние/нижележащие части относится к ориентации устройства во время использования, когда основание находится ближе к морскому дну (или к другой подводной поверхности), а верхняя часть находится дальше от морского дна. Аналогично, ссылки на вертикальное направление или горизонтальное направление использованы так, что это согласуется с тем, что горизонтальное направление, в целом, параллельно морскому дну, а вертикальное направление проходит перпендикулярно морскому дну.
Выпуклый верхний участок может быть непрерывно изогнут или может быть сформирован из множества соответствующих наклонных смежных плоских участков (например, для формирования сложного многогранника) или может быть сформирован из комбинации изогнутых и плоских участков.
Полый выпуклый верхний участок может быть в целом куполообразным. Куполообразная форма может быть круглой или некруглой в плане. Купол может быть куполом сферической формы (например, либо сфероидным куполом или сплющенным сфероидным куполом или вытянутым сфероидным куполом и т.д.) или куполом несферической формы (например, куполом яйцевидной формы или капсулообразной формы и т.д.). Таким образом, при использовании, горизонтальное поперечное сечение (то есть вид сверху) выпуклого верхнего участка может представлять собой круг, эллипс, овал или иметь форму стадиона и т.д.
Дополнительно, крышка может содержать верхнюю часть, имеющую множество полых выпуклых форм, смежных друг с другом.
Точная форма и профиль крышки должны определяться основываясь на форме подводного оборудования, предназначенного для защиты. Например, для фонтанной елки можно использовать круглое поперечное сечение (на виде сверху), а для манифольда можно использовать поперечное сечение в форме овала или в форме стадиона (на виде сверху).
Крышка может содержать нижний участок. Нижний участок может быть выполнен с возможностью вхождения в кожух. Нижний участок может быть основанием выпуклого верхнего участка. Нижний участок может содержать стенку, проходящую от основания выпуклого верхнего участка. Стенка может проходить по всему периметру выпуклого верхнего участка. Противоположные участки стенки могут быть параллельны друг другу (то есть стенка может образовывать трубчатый участок). При использовании крышки нижний участок может быть полностью размещен внутри кожуха, или, в качестве альтернативы, во время использования часть нижнего участка может оставаться за пределами вертикального участка кожуха.
Формы крышки и кожуха могут соответствовать друг другу. При использовании, формы поперечных сечений (взятые в горизонтальной плоскости) могут соответствовать друг другу.
Внутренний размер поперечного сечения кожуха может быть приблизительно равен или больше, чем внешний размер поперечного сечения крышки. В альтернативном варианте, внутренний размер поперечного сечения крышки может быть приблизительно равен или больше, чем внешний размер поперечного сечения кожуха. Под «приблизительно равным» подразумевается, что соответствующие размеры установлены так, что между крышкой и кожухом имеется плотная посадка, так что относительное перемещение уменьшается. Конечно, всегда будет присутствовать определенный допуск, например, от 50 до 250 мм.
Таким образом, вращение/поворот крышки внутри кожуха может предотвращаться требуемым допуском. Следовательно, единственным способом удаления крышки из ее геометрического замка может быть ее подъем в вертикальном направлении.
Однако размеры крышки не должны обязательно соответствовать размерам кожуха. Фактически, одним из преимуществ изобретения является то, что точное совпадение размеров кожуха и крышки не требуется, и, следовательно, значительно уменьшается потребность в специально изготовленных крышках/кожухах.
Например, размер кожуха в поперечнике может составлять приблизительно от 6 до 20 м. Если кожух в поперечном сечении круглый, его диаметр может составлять приблизительно от 6 до 20 м. Если кожух в поперечном сечении прямоугольный, его размер может составлять приблизительно от 6 м до 20 м на от 6 м до 20 м. Размеры крышки могут быть по существу аналогичны размерам кожуха, но могут быть немного меньше для создания зазора, например, от приблизительно 50 до 250 мм.
Устройство для защиты подводного оборудования может быть выполнено так, что крышка удерживается на месте при помощи кожуха и веса крышки. Таким образом, крышка может не крепиться к основанию/кожуху/морскому дну. Это облегчает ее установку и удаление. Крышка может быть удалена, когда требуется доступ к подводному оборудованию.
Крышка может быть формованной крышкой. Это значительно облегчает изготовление крышки. Поскольку крышка может иметь выпуклую полую форму, формовка может быть особенно выгодной для легкого изготовления таких сложных форм. В отличие от этого, известное защитное устройство требует таких процессов изготовления как резка, подгонка, сварка и т.д. Крышку можно формовать из композитов, таких как фиброармированный полимер (FRP), армированный стеклопластик (GRP) и тому подобных.
Крышка может включать в себя конструкцию типа сэндвич. Такая конструкция может обеспечивать усиление крышки и может придавать крышке теплоизоляционные свойства.
Крышка может обеспечивать теплоизоляцию, чтобы предотвратить потерю тепла подводным оборудованием. Крышка может быть выполнена из теплоизоляционного материала.
Крышка может состоять из одного компонента. Это может облегчить изготовление, установку и снятие крышки.
В альтернативном варианте крышка может содержать множество секций. Это может облегчить доступ к подводному оборудованию. Например, крышка может содержать люк. При использовании, люк может располагаться в верхней части крышки. Люк может быть съемным.
Крышка может быть сформирована из двух секций. Каждый сегмент может составлять примерно половину крышки. Соответствующие секции могут быть симметричными друг другу. Секции могут соприкасаться при установке. При установке между секциями может иметься зазор.
Крышка может иметь сплошную поверхность. Под «сплошной поверхностью» подразумевается, что поверхность крышки практически не содержит отверстий. Это обеспечивает хорошую защиту для всего подводного оборудования.
Выпуклый верхний участок крышки может иметь сплошную поверхность. Верхняя часть выпуклого верхнего участка может иметь сплошную поверхность. Сплошная поверхность может проходить от верха крышки достаточно далеко вниз по крышке, так что установка защитного устройства упрощается (например, на достаточное расстояние, чтобы при переворачивании крышки, крышка или защитное устройство в целом могли оставаться на плаву). Как описано более подробно ниже, крышка может быть перевернута на время транспортировки, так что она эффективно образует форму плавучей оболочки. Крышка, таким образом, может находиться на плаву и может быть отбуксирована в море в нужное место.
Крышка может содержать отверстия. Это уменьшает вес крышки, количество используемого материала и гидродинамические силы, связанные с перемещением крышки, например, во время установки. Дополнительно, это может обеспечить возможность легкого осмотра подводного оборудования, расположенного под крышкой. Отверстия могут быть образованы в нижнем участке. Отверстия могут быть образованы в выпуклом верхнем участке. Отверстия могут быть образованы в нижней части выпуклого верхнего участка. Крышка может содержать решетку.
Крышка может иметь форму, удобную для штабелирования, например, с наклонными стенками, слегка отклоняющимися от вертикали, аналогично чашам, выполненным с возможностью складывания в штабель, что позволяет транспортировать несколько однотипных крышек в штабеле.
Кожух может быть выполнен с возможностью крепления к фундаменту. Это обеспечивает кожуху возможность удерживаться на месте относительно фундамента, морского дна и подводного оборудования и, следовательно, работать в качестве опоры для других компонентов (например, крышки). Как было отмечено выше, фундамент может быть предпочтительно соединен с кожухом до установки фундамента. Кожух может быть присоединен к фундаменту во время изготовления любым подходящим средством.
Данный отличительный признак особенно полезен, если фундамент является цилиндрическим фундаментом, таким как, например, кессонный якорь. Так, в одном предпочтительном варианте осуществления устройство для защиты подводного оборудования включает в себя фундамент, соединенный с кожухом, предпочтительно соединенный с кожухом до установки фундамента, и, при необходимости, фундамент кессонного якоря. При установке устройства, кессонный якорь (с присоединенным кожухом) сначала может крепиться к морскому дну, а затем, при необходимости, через кессонный якорь может быть установлена обсадная колонна/труба для подводного оборудования.
Кожух может содержать вокруг отверстия для крышки в целом вертикально проходящие стенки.
Кожух может содержать отверстия, например отверстия, проходящие через вертикальные стенки. Данные отверстия уменьшают вес кожуха и позволяют выполнять осмотр подводного оборудования. Отверстия в кожухе могут быть размещены так, чтобы совмещаться с отверстиями в нижнем участке крышки.
Кожух может быть выполнен с возможностью поддерживать вес крышки и поддерживать крышку в поперечном направлении. Кожух может входить в контакт с нижним участком крышки. Кожух может входить в контакт с основанием крышки. Кожух может содержать один или несколько компонентов, проходящих внутрь или наружу от стенок кожуха. Крышка может опираться на компонент(ы). Компонент может содержать полку. Компоненты могут содержать множество стержней. Компонент(ы) может располагаться на высоте (например, около 2 м) над морским дном. Это позволяет крышке находиться на данной высоте над морским дном. Это означает отстствие необходимости для крышки доходить до морского дна и, следовательно, крышка может иметь меньший размер. Дополнительно это обеспечивает возможность проводить осмотр подводного оборудования только через кожух ниже горизонтальных компонентов. В альтернативном варианте, крышка может поддерживаться непосредственно фундаментом.
Горизонтальное поперечное сечение кожуха может представлять собой круг, эллипс, овал или форму стадиона или любую форму, соответствующую форме крышки. Данная форма может иметь внутренний размер, соответствующий размеру кожуха или иметь внутренний и внешний размер, соответствующий размеру кожуха.
Защитное оборудование для подводного оборудования может содержать наклонный траловый дефлектор между морским дном и кожухом и/или крышкой. Траловый дефлектор дополнительно предотвращает захват и зацепление защитного устройства сетями траулеров и т.п.. Траловый дефлектор может быть выполнен с возможностью охватывать крышку по окружности.
Траловый дефлектор может быть наклонен относительно морского дна под углом от 45° до 60°. Траловый дефлектор может выходить из морского дна. Траловый дефлектор может проходить до верхней части кожуха.
Траловый дефлектор может содержать множество подкосов, расположенных так, чтобы проходить под углом между кожухом/крышкой и морским дном/фундаментом. Подкосы могут быть по существу равномерно распределены по периметру кожуха.
В некоторых примерных вариантах осуществления траловый дефлектор содержит усеченную коническую поверхность, расположенную так, чтобы проходить между кожухом/крышкой и морским дном/фундаментом.
Траловый дефлектор может быть выполнен с возможностью поддерживаться кожухом в поперечном направлении. Траловый дефлектор может иметь горизонтальное поперечное сечение (то есть на виде сверху), форма которого комплементарна форме кожуха. Траловый дефлектор может иметь внутренний размер, который приблизительно равен (но незначительно больше) внешнему размеру кожуха. Это обеспечивает возможность насаживания тралового дефлектора на кожух и его поддержки кожухом. Внутренний размер тралового дефлектора может быть больше, чем внешний размер кожуха.
Траловый дефлектор в целом может быть полым. Траловый дефлектор может содержать отверстия, проходящие через его внешнюю поверхность. Это помогает уменьшить вес защитного устройства и уменьшить гидродинамические силы, связанные с перемещением устройства, например, во время установки. Дополнительно, отверстия можно использовать для осмотра подводного оборудования без снятия тралового дефлектора.
Траловый дефлектор может быть выполнен с возможностью удерживаться на месте массой тралового дефлектора. Таким образом, траловый дефлектор может не крепиться к фундаменту/кожуху/морскому дну. Это облегчает его установку и удаление. Траловый дефлектор может быть удален, когда требуется доступ к подводному оборудованию.
Траловый дефлектор может крепиться к кожуху, и при необходимости как кожух, так и траловый дефлектор могут быть соединены с фундаментом до установки фундамента.
Защитное устройство может содержать гибкий подводящий трубопровод, при этом траловый дефлектор поддерживает гибкий подводящий трубопровод. Гибкий подводящий трубопровод может иметься для соединения подводного оборудования с соседним подводным оборудованием или с надводным оборудованием.
Гибкий подводящий трубопровод может быть намотан вокруг внешней окружности тралового дефлектора, предпочтительно имеющего форму усеченного конуса, поскольку данная форма обеспечивает возможность легкого наматывания/разматывания. При необходимости подводящий трубопровод может удерживаться на месте прижимными хомутами (например, во время установки тралового дефлектора).
Защитное устройство может содержать устройство контроля протечек, такое как, например, датчик давления или датчик газа. Они могут быть предусмотрены на внутренней поверхности крышки. Устройство может располагаться над подводным оборудованием. Устройство может располагаться в верхней части крышки. Устройство может располагаться в самой верхней точке внутренней поверхности крышки.
Устройство контроля протечек может быть прикреплено к подводному оборудованию. При необходимости устройство контроля протечек не прикреплено к крышке. Устройство контроля протечек может быть подвешено над подводным оборудованием в верхней части крышки. Это является предпочтительным, поскольку крышка может быть удалена с подводного оборудования без снятия устройства контроля протечек. Это позволяет удалять крышку, не отсоединяя устройство контроля протечек, например, от системы контроля, находящейся на поверхности, с которой может быть соединено данное устройство. Это облегчает удаление крышки.
Контроль протечек подводного оборудования является важным фактором. В известных системах защиты такой контроль протечек не предусмотрен. Вместо этого контроль протечек может быть обеспечен в целом как составная часть подводного оборудования. Благодаря наличию крышки и размещению устройства контроля протечек, просачивающиеся углеводороды могут собираться в верхней области крышки. Данные просачивающиеся углеводороды, которые обычно имеют меньшую плотность, чем вода, вытесняют воду из верхней области крышки и могут удерживаться крышкой в верхней области крышки. В этом отношении крышка в форме купола обладает особыми преимуществами.
Крышка может содержать отверстие в верхней части крышки, например круглое отверстие. Отверстие может быть предусмотрено в самой верхней части крышки. Отверстие может быть выполнено в центре симметрии крышки. Такое отверстие можно использовать при установке крышки, как поясняется ниже. Отверстие можно выполнить (например, придать форму/размер) так, что через отверстие может быть вставлено подъемное устройство и/или подъемный канат.
Крышка может содержать трубчатый участок, проходящий от отверстия (то есть от края крышки, где образовано отверстие) в верхнюю часть крышки. Таким образом, между трубчатым участком и крышкой может быть образована полость. В данной полости может быть установлено устройство контроля протечек. Данная полость может позволить протекающим углеводородам собираться даже при наличии отверстия. Трубчатая часть может также обеспечить усиление отверстия, что может предоставить преимущество при подъеме/перемещении крышки подъемным устройством и/или подъемным канатом, вставленным через отверстие.
Отверстие также может обеспечивать доступ к подводному оборудованию через крышку, например, для транспортировки/трубопровода, даже когда крышка находится на месте.
В другом аспекте, который в настоящее время не заявлен, изобретение обеспечивает подводную установку, содержащую часть подводного оборудования, смонтированного на фундаменте, и устройство для защиты подводного оборудования, как описано выше, в котором кожух смонтирован на фундаменте и окружает подводное оборудование, и в котором крышка покрывает подводное оборудование.
Как описано выше, основание может быть снабжено кессонным якорем. Кессонный якорь является предпочтительным, поскольку он является легким и простым в установке.
Часть подводного оборудования может быть оборудованием для добычи нефти и газа, например, это может быть фонтанная елка или манифольд. Часть подводного оборудования может представлять собой насосную станцию, станцию химической обработки, модуль сепарации, шлангокабельную устьевую головку, модуль системы управления или силовой и гидравлический блок.
Для установки фонтанной елки на кессонном якоре, кессонный якорь может быть сначала закреплен на морском дне, и затем через кессонный якорь может быть установлена обсадная колонна/труба. Примеры таких способов можно увидеть в патенте США 2012/0003048.
В дополнительном аспекте, который в настоящее время не заявлен, изобретение также предусматривает подводную систему, содержащую множество описанных выше подводных установок, в которых подводные установки соединены в групповой расстановке. Система может включать в себя, например, манифольд, соединенный с несколькими фонтанными елками, причем каждый из манифольдов и фонтанных елок защищен при помощи подводного защитного устройства, как описано выше.
В известных подводных системах, в которых части подводного оборудования защищены, все подводное оборудование расположено под одной большой защитной крышкой. В отличие от этого, настоящее изобретение позволяет защищать различные части подводного оборудования различным защитным оборудованием. Это позволяет распределять различные части подводного оборудования по желанию (это может занимать значительную площадь, например, площадь радиусом около 200 м), вместо того, чтобы размещать все оборудование размещения всего оборудования в одном месте.
Разделение частей подводного оборудования может быть еще более предпочтительным, поскольку другое подводное оборудование (например, вспомогательный насос) может быть добавлено в подводную систему между существующими частями подводного оборудования без необходимости перемещать/смещать/переставлять существующие подводные части оборудования.
Части подводного оборудования могут соединяться друг с другом на морском дне посредством одного или нескольких трубопроводов. Трубопровод(ы) может быть защищен одним или несколькими бетонными защитными покрытиями.
Согласно дополнительному аспекту, который в настоящее время не заявлен, изобретение обеспечивает способ установки устройства для защиты подводного оборудования, описанного выше, причем способ содержит: установку кожуха на фундамент подводного оборудования; размещение крышки на отверстии кожуха и вставку по меньшей мере части крышки в отверстие кожуха, так что крышку удерживают внутри кожуха. Способ может включать в себя обеспечение устройства для защиты подводного оборудования или его частей с отличительными признаками, как описано выше.
Способ может включать в себя транспортировку крышки и/или кожуха к месту установки, например, при помощи баржи или путем ее перемещения на плаву и буксировки. Предпочтительно крышку можно буксировать к месту установки. Это означает, что крышка может быть установлена, не требуя использования большого судна или судна с грузоподъемными механизмами. В вариантах осуществления, в которых крышка имеет сплошную поверхность (например, в верхней части/верхнем участке), крышка может быть перевернута и может оставаться на плаву без необходимости придания ей дополнительной плавучести. В качестве альтернативы или дополнительно, крышка может иметь форму, удобную для штабелирования, что позволяет выполнять транспортировку множества подобных крышек в штабеле.
Крышку можно размещать на отверстии путем погружения крышки, например, путем опрокидывания перевернутой крышки для заполнения ее водой, или выпуская воздух из не перевернутой крышки, так что по мере погружения в воду ее заполняет вода, находящаяся внизу. После погружения в воду крышка может быть подвешена на тросе или на нескольких тросах и направляться для размещения над отверстием в кожухе. Как и в предыдущем случае, данная процедура может быть легко выполнена небольшим судном, не требуя большой грузоподъемности.
Крышка может удерживаться внутри кожуха лишь за счет своего веса. Это означает, что при установке крышки отсутствует необходимость в какой-либо сложной подводной операции.
Кожух может быть прикреплен к фундаменту при помощи любого подходящего средства. В некоторых предпочтительных примерных вариантах осуществления кожух соединяют с фундаментом до установки фундамента. Это означает, что кожух и фундамент можно транспортировать и устанавливать вместе, что сводит к минимуму необходимые подводные работы.
Фундамент может быть установлен с использованием известных способов. Предпочтительным типом фундамента для некоторых вариантов осуществления является кессонный якорь. Его можно легко установить, если кожух уже соединен с кессонным якорем, как описано выше, поскольку способу установки кессонного якоря не мешает наличие кожуха на верхней части якоря. В некоторых примерных вариантах осуществления кожух устанавливают вместе с кессонным якорем, и затем через якорь на морском дне устанавливают обсадную колоннуили трубу для подводного оборудования.
Подводное оборудование может быть установлено после того, как установлен кожух (который может быть оснащен фундаментом, или установлен впоследствии), а крышку устанавливают после того, как подводное оборудование находится на месте.
Если фундаментом является кессонный якорь и перед установкой он соединен с кожухом, то транспортировку кожуха и якорного узла можно выполнять предпочтительно буксировкой, например, в перевернутом положении. Как и при перемещении буксировкой крышки, это означает, что специальное судно не требуется. Можно использовать небольшое судно с небольшой грузоподъемностью. Кожух и якорь могут быть опущены с использованием способов, известных для кессонных якорей, и затем направлены в требуемое место на морском дне, также с использованием известных способов. При таком подходе, оборудование и обучение, необходимые для установки кожуха, аналогичны тем, которые необходимы для установки кессонного якоря, и поэтому стоимость внедрения системы кожуха и крышки минимизируется.
Рассмотренное в другом аспекте, изобретение обеспечивает способ спуска устройства сквозь толщу воды, включающий в себя спуск сквозь толщу воды направляющего элемента и груза, при этом нижний конец направляющего элемента прикреплен к грузу, так что когда направляющий элемент находится в опущенном положении, он натянут и поддерживается в целом в вертикальной ориентации, и спуск сквозь толщу воды устройства, направляемого при помощи направляющего элемента.
Устройство по данному аспекту может быть крышкой и/или кожухом и/или траловым дефлектором и/или фундаментом и/или подводным оборудованием, описанным выше в связи с предыдущими аспектами и их дополнительными отличительными признаками. Данный аспект может быть объединен с любым из отличительных признаков предыдущих аспектов.
Данный способ обеспечивает спуск устройства сквозь толщу воды с возможностью управления. Положение устройства сохраняется и управляется более точно за счет наличия направляющего элемента и его взаимодействия с устройством.
Направляющий элемент и груз могут свободно опускаться сквозь воду, то есть они могут свободно падать сквозь воду. При необходимости во время спуска к направляющему элементу и/или грузу не приложено никаких внешних сил (за исключением, конечно, гидродинамических сил от воды). Это является преимуществом, поскольку направляющий элемент и груз могут погружаться быстрее, чем устройство.
Устройство может быть опущено сквозь воду свободно, то есть оно может свободно падать сквозь воду, направляемое при помощи направляющего элемента. При необходимости во время спуска к устройству не приложено никаких внешних вертикальных сил (кроме гидродинамических сил сопротивления воды). Направляющий элемент может обеспечивать устройству горизонтальное удерживающее усилие во время спуска.
Таким образом, отсутствует необходимость иметь какую-либо связь между устройством и надводным судном во время спуска устройства, поскольку спускаемое устройство может просто находиться во взаимодействии с направляющим элементом и ему можно обеспечить возможность свободно погружаться. Это является особым преимуществом. В обычных способах спуска устройства, устройство непосредственно соединено с надводным судном посредством крана и троса или тому подобного. Из-за волнения на море и течений, и ввиду того, что устройство может иметь такую форму, что может подвергаться воздействию значительных гидродинамических сил, на надводном судне, в соединении и на устройстве могут возникать большие усилия. В настоящем аспекте такие усилия возникать не могут, поскольку отсутствует необходимость в обязательном непосредственном соединении устройства с надводным судном.
Следует отметить, что в то время как направляющий элемент и груз в подвешенном состоянии находятся в целом в вертикальной ориентации, и направляющий элемент натянут подвешенным грузом, направляющий элемент может изгибаться и отклоняться от вертикали, и груз может незначительно смещаться из-за различных течений/волн.
Погружаемое устройство может быть легким. Устройство может быть выполнено (например, иметь размер/форму) так, что оно испытывают большие гидродинамические силы, например гидродинамическое сопротивление, чем направляющий элемент и груз. Таким образом, направляющий элемент и груз могут погружаться быстрее, чем спускаемое устройство, и могут быть в меньшей степени подвержены воздействию морских волн и течений. Устройство может иметь большее отношение площади поверхности к весу, чем направляющий элемент и груз.
3
Груз может иметь массу 30 000-70 000 тонн (метрических тонн), например, массу около 50 000 тонн (метрических тонн). Груз может быть выполнен из любого подходящего материала, предпочтительно из металла, и лучше всего из металла, который является относительно плотным, например, углеродистой стали, нержавеющей стали, свинца или их комбинации. Груз может иметь объем 2-6 м, например, он может иметь форму сферы или цилиндра. Типичным примером груза является цилиндр диаметром 1 метр и длиной 5 метров. Груз может быть более плотным, чем устройство, и является более плотным, чем вода.
Устройство может иметь массу 15 000-35 000 тонн (метрических тонн), например массу около 25 000 тонн (метрических тонн). Устройство может быть изготовлено из материалов, типичных для конкретного устройства. Если устройство является защитным устройством, как описано выше, то устройство может быть выполнено из стеклопластика, фиброармированного пластика или стали. Устройство может иметь объем, превышающий объем груза. Примерное устройство имеет форму купола радиусом 2-10 метров и высотой 2-10 метров. Устройство имеет большую плотность, чем вода.
Груз и направляющий элемент могут быть соединены с надводным судном/платформой. Когда груз и направляющий элемент соединены с надводным судном/платформой, нагрузки на надводное судно/платформу, направляющий элемент и груз могут быть существенно ниже, чем нагрузки на обычное надводное судно, соединение и устройство, упомянутые выше, поскольку они могут быть выполнены так, что подвергаются меньшим гидродинамическим силам, чем устройство, подлежащее спуску.
Груз и устройство могут быть выполнены так, что груз поддерживает устройство, когда они находятся в контакте. Груз может действовать, чтобы остановить погружение/спуск устройства. Устройство может иметь отверстие, через которое может проходить направляющий элемент, но через которое не может проходить груз. Отверстие может взаимодействовать с направляющим элементом, чтобы позволить направлять устройство по мере его спуска. Таким образом, направляющий элемент и груз могут формировать на конце троса массу, причем трос может быть подвешен к надводному судну и проходить через отверстие в устройстве, подлежащем спуску.
Отверстие может быть расположено в точке симметрии устройства. Таким образом, когда груз останавливает подвешенное устройство и/или устройства, устройство поддерживается в стабильном положении.
Отверстие может быть отверстием, описанным выше в отношении предыдущих аспектов.
Груз может быть выполнен так, что он может не проходить через отверстие. Груз может быть выполнен так, что он может при необходимости проходить через отверстие. Груз может иметь в целом цилиндрическую форму.
Груз может содержать выступающие части. Горизонтальные выступы могут проходить в целом в горизонтальном направлении, когда размещены груз и направляющий элемент. Выступы могут быть выполнены так, чтобы взаимодействовать с устройством для остановки погружения устройства или для подъема устройства. Выступы могут увеличивать горизонтальные размеры груза, так что груз не может проходить через отверстие. Поперечное сечение остальной части груза (т.е. где не расположены выступы) может иметь такой размер и форму, что он может свободно проходить через отверстие.
Выступы могут располагаться в нижней части груза. Выступы могут располагаться в верхней части груза. Выступы могут располагаться на промежуточной части груза.
Выступы могут быть выдвижными. Выступы могут быть съемными. Это может обеспечить возможность грузу при необходимости проходить через отверстие. Выступы могут быть выполнены с возможностью управления с поверхности, например, с крана, на котором подвешены направляющий элемент и груз. Выступы могут быть запирающими защелками.
Выступы могут быть втянуты во время спуска груза. Выступы могут быть развернуты, когда груз спущен, и до того, как устройство выполнило спуск до глубины спущенного груза.
Груз может остановить устройство, прекратив дальнейшее погружение. Груз может позволить устройству подниматься и/или перемещаться в поперечном направлении.
Направляющим элементом может быть канат или трос, например стальной канат диаметром 50-100 мм. Направляющий элемент может быть выполнен из металла. Направляющий элемент можно наматывать/разматывать, по мере того как его поднимают/спускают, например, с помощью лебедки или тому подобного на надводном судне.
Направляющий элемент может быть прикреплен к крану или лебедке. Кран или лебедка могут действовать для спуска, предпочтительно путем быстрого стравливания, направляющего элемента и груза. Кран или лебедка могут быть подвешены над поверхностью воды.
Способ может дополнительно включать подвешивание устройства, использующего груз, предпочтительно над бортом надводного судна/платформы, предпочтительно на высоте, например, от 1 до 2 метров над поверхностью воды, перед спуском направляющего элемента и груза. Когда начинают спуск, груз, направляющий элемент и устройство фактически роняют на поверхность воды.
Однако подвешивание может происходить на поверхности воды или под поверхностью воды на глубине.
Способ может дополнительно включать остановку спуска направляющего элемента и груза предпочтительно так, что груз находится на глубине в толще воды вблизи дна, например, в одном или двух метрах от дна. Дно может быть морским дном.
Способ может дополнительно включать в себя перемещение устройства в требуемое положение путем перемещения направляющего элемента и груза в вертикальном и/или боковом направлении после того, как устройство достигло груза. Это можно выполнять при помощи крана/лебедки или путем перемещения надводного судна/платформы.
Способ может дополнительно включать спуск устройства на место, например, на дно/кожух/фундамент, при нахождении устройства над своим требуемым положением на дне, например, когда крышка по предыдущим аспектам размещена над кожухом/подводным оборудованием.
Способ может дополнительно включать в себя извлечение груза и направляющего элемента.
В дополнительном аспекте изобретение обеспечивает систему для спуска устройства сквозь толщу воды, система содержит устройство подлежащее спуску, направляющий элемент для направления устройства при его спуске и груз, при этом нижний конец направляющего элемента прикреплен к грузу таким образом, что направляющий элемент является натянутым и поддерживается в целом в вертикальной ориентации, когда находится в в спущенном положении, и устройство выполнено с возможностью соединяться с направляющим элементом, так что оно может погружаться сквозь толщу воды, направляемое при помощи направляющего элемента.
Как описано выше, устройство может быть выполнено с возможностью свободного опускания в воду будучи направляемым, и, следовательно, устройство может быть выполнено с возможностью соединения с направляющим элементом, так что оно может свободно двигаться в вертикальном направлении под действием силы тяжести. Система по данному аспекту может включать в себя любые или все предпочтительные отличительные признаки устройства, направляющего элемента и груза, как описано выше в отношении способа по предшествующему аспекту. Как отмечено выше, устройство может представлять собой крышку и/или кожух и/или траловый дефлектор и/или фундамент и/или подводное оборудование, описанные выше в связи с предыдущими аспектами и их дополнительными отличительный признаками. Данный аспект может быть объединен с любым из отличительных признаков предыдущих аспектов.
В предпочтительном варианте реализации система дополнительно включает в себя надводное судно или платформу, которые удерживают направляющий элемент, как описано выше.
Некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения теперь будут описаны только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг. 1 показана защитная конструкция предшествующего уровня техники;
Фиг. 2 представляет собой поперечное сечение устройства для защиты подводного оборудования с расположением крышки и кожуха;
На фиг.3 показано аналогичное устройство для защиты подводного оборудования по фиг.2 в виде частичного сечения;
Фиг.4 представляет собой изображение устройства для защиты подводного оборудования в разобранном виде с крышкой и кожухом;
Фиг.5 представляет собой боковое поперечное сечение устройства для защиты подводного оборудования для манифольда или тому подобного;
На фиг.6 показано устройство для защиты подводного оборудования для фонтанной елки вместе с устройством для защиты подводного оборудования для манифольда;
Фиг.7 представляет собой план расположения подводной установки;
На фиг.8 показано поперечное сечение защитного устройства по другому варианту осуществления;
На фиг.9 показано поперечное сечение защитного устройства по другому варианту осуществления;
На фиг.10 показано поперечное сечение защитного устройства по другому варианту осуществления; и
На фиг.11а, 11b и 11с показан вариант осуществления одного аспекта изобретения способа спуска устройства сквозь толщу воды.
Одна из защитных конструкций предшествущего уровня техники, которые являются типичными, показана на фиг.1. Конструкция площадки 10 поддерживается на опорных стойках 12, которые размещены на фундаментах 14. Конструкция 10 площадки защищает подводное оборудование 16 от падающего мусора, а опорные стойки 12 выступают в качестве траловых дефлекторов. Понятно, что конструкция предшествующего уровня техники является большой и громоздкой, требует сложных фундаментов, а также создает ограничения для подводного оборудования 16, поскольку она должна каким-то образом поддерживаться защитной конструкцией.
На фиг.2 показано устройство для защиты подводного оборудования с расположением крышки и кожуха. Оно показано в поперечном разрезе. Концепция основана на принципе трубы в трубе, когда защитную крышку 1 в форме "купола/чаши" вставляют внутрь кольцевого кожуха 2. В данном примере крышка 1 и кожух 2 являются круглыми в плане. При помощи кожуха 2 крышка 1 удерживается от перемещения в горизонтальном направлении и предотвращается ее вращение/поворот. Крышка 1 крепится на месте за счет своего веса и соответствующей формы крышки и кожуха. Это означает, что не требуется никакого замкового устройства для защиты подводного оборудования 16 от боковых траловых нагрузок и вертикальных ударных нагрузок.
Концепцию можно использовать на единичном кессонном якоре 6 для защиты фонтанной елки (ФЕ), как показано, или для защиты других конструкций (манифольда, шлангокабельной устьевой головки, насосов и т.д.), причем обечайка кожуха может быть выполнена как одно целое с фундаментной опорой. На фиг.4-6 показано другое подводное оборудование, а также ФЕ. Защитная крышка 1 может быть выполнена в виде одного блока или в виде нескольких сегментов, закрепленных на месте, когда они размещены внутри обечайки кожуха 2. В обечайке кожуха 2 размещены траловые дефлекторы 3. В примере на фиг.1 траловые дефлекторы 3 имеют форму треугольных панелей, установленных на боковых стенках кожуха 2, они могут быть установлены по окружности кожуха 2, например, с интервалом в 90 градусов. Траловые дефлекторы 3 могут иметь отверстия 8 для уменьшения их веса и сведения к минимуму сил, вызванных океанскими течениями. Во время установки траловые дефлекторы могут поддерживать гибкий подводящий трубопровод 4. Это обеспечивает удобный способ удержания гибкого подводящего трубопровода 4 и транспортировки его к морскому дну.
На фиг.2 также показано использование датчика 5 для обнаружения накопления газа или утечки под давлением из подводного оборудования 16 или из любого другого источника. На фигуре дополнительно показан способ, при котором трубопровод 7 может проходить через основание 6 кессонного якоря.
Другой пример показан на фиг.3. Он имеет те же основные отличительные признаки, что и пример на фиг.2, с крышкой 1, кожухом 2, траловым дефлектором 3 и фундаментом 6. В данном примере траловый дефлектор 3 использует наклонную балку, а не треугольную пластину. На данной фигуре также показаны дополнительные отличительные признаки, используемые при необходимости, включая люк 9 доступа в верхней части крышки 1 и отверстия 10 в кожухе 2. Отверстия 10 в кожухе могут использоваться для обеспечения доступа к подводному оборудованию 16. Люк 9 имеет аналогичное назначение. На фиг.3 при сравнении с фиг.2 также показано, как крышка 1 может поддерживаться верхней частью обечайки кожуха (на фиг.3) или располагаться на основании обечайки кожуха 2 (на фиг.2).
Основные элементы в базовой комплектации показаны в двух других примерах на фиг.4 в разобранном виде. В левой части фигуры показано защитное устройство для манифольда или аналогичной конструкции. Крышка 1 является некруглой в плане, для размещения манифольда прямоугольной формы. Кожух 2 имеет такую же форму, что и крышка 1. Крышка 1 входит в кожух 2, и кожух 2 имеет траловые защитные приспособления 3. Справа на фиг.4 показано защитное устройство для ФЕ. В обоих случаях гибкий подводящий трубопровод 4 может быть намотан вокруг кожуха 2, как описано выше. Еще один отличительный признак, показанный на фиг.4, представлен элементом 11 в форме усеченного конуса для отклонения трала. Таким образом, в данных примерах траловый дефлектор может состоять из угловой пластины 3 и элемента 11 в форме усеченного конуса. Разумеется, в защитном устройстве для манифольда элемент 11 в форме усеченного конуса не является конусом правильной формы, так как он также должен следовать за некруглой формой крышки 1.
На фиг.5 показано другое примерное защитное устройство, сходное с находящимся в левой части фиг.4. Подводное оборудование 16 может быть манифольдом. Устройство, показанное на фиг.5, сходно с устройством на фиг.2, не считая того, что форма на виде сверху является не круглой, например, формой стадиона или овальной формой, так что она плотно прилегает к подводному оборудованию 16 в целом прямоугольной формы.
Защитное устройство крышки и кожуха может использоваться в подводной установке для защиты различных частей подводного оборудования, как показано на фиг.6 и фиг.7.
На фиг.6 шлангокабельная устьевая головка и ФЕ слева защищены расположением первой крышки 1 и кожуха 2, которые, в целом являются круглыми в плане, а манифольд справа защищен расположением второй крышки 1 и кожуха 2, которые являются не круглыми в плане. Защитное устройство для ФЕ показано в боковом поперечном сечении. Защитное устройство для манифольда показано в частичном боковом поперечном сечении. На фиг.7 показана подводная установка на виде сверху. Три фонтанные елки с круглыми крышками 1 соединены с манифольдом посредством крышки 1, имеющей форму стадиона.
Подводное оборудование соединено трубопроводом 13, который может быть защищен бетонным защитными покрытием 15. Поскольку различные элементы подводного оборудования 16 отделены друг от друга и имеют отдельную защиту, они могут свободно размещаться там, где это наиболее удобно, а также можно легко удалять и добавлять элементы модульным способом. Промежуточные элементы, например, вспомогательный насос 17, как показано на фиг.6, также могут быть легко добавлены позже. Такой гибкий подход невозможен с защитными конструкциями предшествующего уровня техники, где несколько единиц оборудования объединены друг с другом под одним защитным экраном.
Со ссылкой на фиг. 8, в отличие от фиг.2 и 6, датчик 5 прикреплен к подводному оборудованию 16 через опору 18 так, что датчик подвешен над подводным оборудованием 16 в верхней области крышки 1. Таким образом, датчик 5 не прикреплен к крышке 1.
Со ссылкой на фиг.9, в отличие от ранее описанных вариантов осуществления крышка 101 содержит отверстие 121 в верхней части крышки 101. Отверстие 121 выполнено в центре симметрии крышки 101. Трубчатый участок 122 проходит от отверстия 121 в верхнюю часть крышки 101. Таким образом, между трубчатым участком 122 и крышкой 101 образована полость 123. В данной полости 123 расположено устройство 5 контроля протечек и оно прикреплено к крышке 101.
На фиг.10 показан вариант осуществления, сходный с вариантом осуществления по фиг.9, за исключением того, что датчик 105 прикреплен к подводному оборудованию 116 через опору 118, как показано на фиг.8.
На фиг.11а и 11b показан вариант осуществления способа спуска устройства сквозь толщу воды. Как показано на фиг.11а, способ включает подвешивание крышки 1 над поверхностью 24 моря. Крышка 1 поддерживается выдвижными выступами 29 груза 27, соединенными с нижним концом троса 25. Трос 25 соединен с краном 23, размещенным на судне 21.
Способ дополнительно включает отпускание троса 25 путем быстрого стравливания. Таким образом, крышка 1 и груз 27 начинают свободно падать. Благодаря соответствующей форме на груз 27 действуют меньшие гидродинамические силы, чем на крышку 1. Поэтому груз 27 погружается быстрее, чем крышка 1.
Как показано на фиг.11b, при достижении грузом 27 требуемой глубины быстрое стравливание прекращается, и груз 27 повисает на тросе 25. Груз 27 заставляет трос 25 натягиваться и, следовательно, удерживаться в целом в вертикальном положении.
Благодаря взаимодействию крышки 1 и троса 25 (например, через отверстие 121, описанное выше) крышка 1 может опускаться, направляемая при помощи троса 25. Как показано на фиг.11с, когда крышка 1 достигает груза 27, выступы 29 вновь поддерживают крышку 1 и предотвращают дальнейший спуск крышки 1.