專利名稱：近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)，且涉及一種在近海環(huán)境中系泊船舶的方法。明確地說(但不排除其它情況)，本發(fā)明涉及一種用于例如浮式生產(chǎn)儲存和卸載船舶(Floating Production Storage and Offloading Vessel，F(xiàn)PSO)或浮式儲存和卸載船舶(Floating Storage and Offloading Vessel，F(xiàn)SO)的船舶的近海系泊和升降器入艙系統(tǒng)，且涉及一種在近海環(huán)境中系泊船舶的方法。
背景技術(shù)：
在油氣勘探和生產(chǎn)工業(yè)中，可通過置于海床上的海底管道將來自近海油井的井產(chǎn)流體(油和氣)輸送到岸上。然而，安裝海底管道涉及使用專門的鋪管船，相關(guān)資金支出非常大，且因此這種管道的使用僅在有限的情況下是商業(yè)上可行的。因此，某些區(qū)域中的油氣田，尤其是那些遠(yuǎn)離近海或在深水位置中的油氣田的勘探在以前就已展示具有這樣的邊際價值以致于尚不值得開采可用的油氣儲備。
為了解決此問題，業(yè)界已朝著通過使用FPSO或FSO來勘探近海油氣田的方向進(jìn)行了努力。FPSO系泊在近海位置中且通常耦合到許多生產(chǎn)井，以便臨時存儲所生產(chǎn)的井產(chǎn)流體，通過油輪將所生產(chǎn)的井產(chǎn)流體周期性地輸出到岸上。FPSO通常包含用于將采出的井產(chǎn)流體分成不同的成分(油、氣和水)的設(shè)施，以便使原油穩(wěn)定從而通過油輪向前輸送。FSO類似地系泊且允許存儲采出的井產(chǎn)流體，且可與其系泊處脫離以便行進(jìn)到卸載位置，或者可類似地通過油輪來輸出采出的流體。然而，與FPSO形成對比，F(xiàn)SO不具有用于將井產(chǎn)流體分成不同的成分的設(shè)施，且因此用于更加有限的情況中，通常用于儲存穩(wěn)定的低壓原油。
雖然出于這些目的而構(gòu)建并設(shè)計了一些船舶，但許多FPSO和FSO是現(xiàn)有貿(mào)易油輪的改裝形式。此類型的改裝船舶通常已充分地發(fā)揮作用，但仍然需要大大減小成本以便提高油氣田(尤其是那些當(dāng)前認(rèn)為是邊際的油氣田)的預(yù)期開發(fā)和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
迄今所使用的油輪常需要大量改裝工作以使其能夠像FPSO或FSO那樣操作。所需的改裝工作的程度取決于包含船舶將在近海系泊時所處的特定情況在內(nèi)的因素。
已開發(fā)了許多不同的系統(tǒng)來系泊例如FPSO和FSO的船舶。舉例來說，在一種系統(tǒng)中，流動線路從海床延伸到包含可漂浮系泊節(jié)點的系泊組合件，所述可漂浮系泊節(jié)點剛好位于海面下方。節(jié)點通過許多系泊鏈而系泊到海床，且流動線路從海床延伸到所述節(jié)點。例如FPSO的船舶通過錨定在船舶前甲板上的防擦鏈(chafe chain)而耦合到節(jié)點，且防擦鏈和流動線路沿著斜面延伸到船舶的船頭上。雖然FPSO可在盛行風(fēng)/潮汐下在海面附近隨風(fēng)向改變方位，但所允許的移動程度(由防擦鏈和流動線路)限于船舶相對于節(jié)點在任一旋轉(zhuǎn)方向上的大約一又二分之一旋轉(zhuǎn)；船舶于是必須脫離鏈和流動線路并在其原始位置與鏈和流動線路重新設(shè)置，或在另一船舶的幫助下旋轉(zhuǎn)回其中間航向。額外的問題包含必須加固船頭以適應(yīng)由鏈和流動線路施加的負(fù)載，以及鏈和流動線路由于船舶船頭上的洗刷/摩擦移動而隨著時間產(chǎn)生的磨損。
在替代系統(tǒng)中，可漂浮罐定位成有一部分在海面上方且一部分在海面下方。所述罐通過許多系泊鏈而系泊到海床，所述系泊鏈連接到罐，且罐通過FPSO上的懸臂框架而連接到例如FPSO的船舶。所述框架通過旋轉(zhuǎn)接頭耦合到所述罐，以允許船舶在風(fēng)/潮汐下隨風(fēng)向改變方位，但圍繞兩個正交軸并非作自由運動的。在使用中，需要將罐維持在垂直定向上，以維持與框架的連接并允許隨風(fēng)向改變方位。FPSO上的風(fēng)、波浪和潮汐負(fù)載通過框架而傳輸?shù)焦?，且可能非常大。舉例來說，在作用于船舶上的暴風(fēng)巨浪力趨向于使船舶向后移動的情況下，在罐前部產(chǎn)生較大的彎矩。這是由于系泊鏈連接到罐的位置與連接框架耦合到罐的位置之間的距離的緣故；此距離是由確保FPSO不會撞擊系泊線的要求而規(guī)定的。因此，連接框架承受較大的力且因此是相對較重體積龐大的結(jié)構(gòu)，從而增加了油輪改裝以用作FPSO的復(fù)雜性，且增加了所述結(jié)構(gòu)在船舶船頭處的總重量。罐同樣必須堅固且沉重以承受住較大的彎矩。
其它系統(tǒng)涉及將轉(zhuǎn)臺引入到船舶的船體中，這允許與最初位于表面下方的海底浮標(biāo)嚙合。安裝此類型的系統(tǒng)涉及較深地侵入船舶結(jié)構(gòu)中，從而迫使入干船塢的時段較長。因此，此類系統(tǒng)相對較耗費時間且安裝成本較高。此外，較難實現(xiàn)船舶與此類型系統(tǒng)的連接，因為在浮標(biāo)上方處于待命位置的船舶靠近期間，浮標(biāo)必須位于表面下方。
因此，目前為止開發(fā)的所有系統(tǒng)均存在許多缺點，包含所述系統(tǒng)不允許船舶無限制地持續(xù)隨風(fēng)向改變方位；所述系統(tǒng)難以安裝和鉤定在油田中；所述系統(tǒng)的允許船舶快速可靠且安全地脫離升降器的能力是不確定的；以及所述系統(tǒng)具有相對較有限的海況能力。使用耦合到海底節(jié)點的防擦鏈的系統(tǒng)在上系泊鏈中也易于發(fā)生局部組合張力彎曲疲勞(local combined tension-bending fatigue)的風(fēng)險，在上系泊鏈處所述防擦鏈橫過其路線上的斜面或?qū)Ю|器而到達(dá)前甲板錨位。
這些問題關(guān)系到流動升降器或流動線路(用于烴或其它流體的導(dǎo)管)的入艙，以及關(guān)系到例如電力/控制電纜(例如，電線路和液壓線路)和臍狀管纜的其它升降器或線路。
本發(fā)明實施例的目的之一是消除或減輕以上缺點中的至少一者。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一系泊元件，其適于定位在近海環(huán)境中；升降器，其適于耦合到所述第一系泊元件；連接器組合件，其適于安裝在船舶上，所述連接器組合件包括第二系泊元件；和轉(zhuǎn)移線路，其適于耦合到所述升降器；其中所述第一和第二系泊元件適于經(jīng)連接以有助于所述升降器與所述轉(zhuǎn)移線路的耦合；且其中所述連接器組合件適于允許所述船舶與所述第一系泊元件之間的圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)。
通過允許船舶與第一系泊元件之間的這種相對旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明有助于船舶在使用中在外部負(fù)載作用下移動，且減小傳輸?shù)酱耙约跋挡春蜕灯飨到y(tǒng)組件的力/由船舶以及系泊和升降器系統(tǒng)組件承受的力。因此，本發(fā)明的連接器組合件可能不需要支撐現(xiàn)有系統(tǒng)中出現(xiàn)的相對較大的負(fù)載。另外，所述系統(tǒng)允許船舶相對于第一系泊元件進(jìn)行所有可能范圍的移動，而不會對系統(tǒng)的組件或?qū)Υ氨旧碓斐蛇^度磨損或損壞。明確地說，船舶能夠隨風(fēng)向改變方位(即，響應(yīng)于所施加的風(fēng)、波浪和/或潮汐負(fù)載而移動，以面向盛行風(fēng)、波浪和/或潮汐的方向)，并上下起伏、上下顛簸、左右搖擺、縱擺、搖晃和偏轉(zhuǎn)。
將了解，可圍繞或參照第一系泊元件而取得所述三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸，且可在船舶處于中立或無載位置時取得所述旋轉(zhuǎn)軸。因此，第一系泊元件在其移動過程中具有三種自由度。
所述升降器可包括流體流動升降器或流動線路或可采取流體流動升降器或流動線路的形式，所述流體流動升降器或流動線路可為用于含烴流體或其它流體的導(dǎo)管?；蛘?，所述升降器可包括電力和/或控制電纜或可采取電力和/或控制電纜的形式，所述電力和/或控制電纜例如電和/或液壓電纜。所述升降器可為臍狀管纜，其包括流動線路和一個或一個以上電力和/或控制電纜。因此，所述系統(tǒng)可允許將任何期望類型的升降器入艙到船舶上。本文對于升降器的入艙和對于升降器入艙系統(tǒng)的參考涉及使升降器入艙到船舶或上船到船舶且涉及這種系統(tǒng)。
在升降器包括流體流動升降器或流動線路或采取流體流動升降器或流動線路的形式的情況下，轉(zhuǎn)移線路可為轉(zhuǎn)移流動線路，且第一與第二系泊元件的連接可有助于流體在流體流動升降器、轉(zhuǎn)移流動線路與船舶之間流動。轉(zhuǎn)移流動線路可用于使流體從流體流動升降器傳遞到轉(zhuǎn)移流動線路中并到達(dá)船舶，或反之亦然。
在升降器包括電力和/或控制電纜或采取電力和/或控制電纜的形式的情況下，轉(zhuǎn)移線路可提供到達(dá)升降器的電和/或液壓和/或其它連接。這可有助于電力供應(yīng)、數(shù)據(jù)傳輸和/或液壓控制流體的供應(yīng)。
優(yōu)選地，連接器組合件進(jìn)一步包括適于安裝在船舶上的支撐件，且第二系泊元件可適于經(jīng)安裝以相對于支撐件而移動。所述支撐件可為懸臂支撐件且可為支撐框架或類似物。支撐件可定位成延伸超出船舶的船頭或船尾，或從船舶的側(cè)部開始延伸。這可為第一與第二系泊元件的對準(zhǔn)和連接提供間隙。
同樣優(yōu)選地，連接器組合件進(jìn)一步包括外萬向架部件，其可經(jīng)安裝以相對于連接器組合件的一部分(明確地說，支撐件)旋轉(zhuǎn)。組合件還可包括經(jīng)安裝以相對于外萬向架部件旋轉(zhuǎn)的內(nèi)萬向架部件。另外，組合件可包括可旋轉(zhuǎn)耦合，以便有助于內(nèi)萬向架部件相對于第一系泊元件的旋轉(zhuǎn)。所述可旋轉(zhuǎn)耦合、內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件一起允許船舶與第一系泊元件之間的圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)萬向架部件可圍繞內(nèi)萬向架軸旋轉(zhuǎn)，且外萬向架部件可圍繞外萬向架軸旋轉(zhuǎn)。內(nèi)萬向架部件軸與外萬向架部件軸可安置成實質(zhì)上彼此垂直，這可有助于船舶與第一系泊元件之間的圍繞所述三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸中的兩者進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)。
所述可旋轉(zhuǎn)耦合可有助于內(nèi)萬向架部件與第二系泊元件之間的旋轉(zhuǎn)，以藉此允許船舶與第一系泊元件之間的圍繞所述三個旋轉(zhuǎn)軸中的一者進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)。因此，可在內(nèi)萬向架部件與第二系泊元件之間提供所述可旋轉(zhuǎn)耦合。或者，可旋轉(zhuǎn)耦合可有助于第二系泊元件與第一系泊元件之間的旋轉(zhuǎn)，以允許所述旋轉(zhuǎn)。因此，可在第一與第二系泊元件之間提供可旋轉(zhuǎn)耦合且所述可旋轉(zhuǎn)耦合可耦合到所述元件中的一者。可旋轉(zhuǎn)耦合可為旋轉(zhuǎn)接頭且可包括旋轉(zhuǎn)軸承，例如滾針軸承或滾柱軸承或特殊船用軸承材料制成的軸頸軸承。
內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件可為環(huán)形環(huán)，且內(nèi)萬向架環(huán)可位于外萬向架環(huán)內(nèi)。在優(yōu)選實施例中，在連接器組合件包括適于安裝在船舶上的支撐件的情況下，外萬向架部件可以可旋轉(zhuǎn)地安裝到支撐件，且內(nèi)萬向架部件可以可旋轉(zhuǎn)地安裝到外萬向架部件。在內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件包括環(huán)形環(huán)的情況下，內(nèi)萬向架環(huán)可通過內(nèi)耳軸安裝到外萬向架環(huán)，且外萬向架環(huán)可通過外耳軸安裝到支撐件，內(nèi)萬向架環(huán)的耳軸安置成垂直于外萬向架環(huán)的那些耳軸。
連接器組合件(明確地說，支撐件)(其可為懸臂結(jié)構(gòu))可以可釋放地安裝在船舶上。這可有助于在需要時去除連接器組合件。舉例來說，在將連接器組合件提供在例如經(jīng)改裝以用作FPSO或FSO的油輪的船舶上和需要將船舶改裝回原樣以便用作標(biāo)準(zhǔn)油輪的情況下，可能需要這樣做。
優(yōu)選地，第一系泊元件是可漂浮的且可包括或界定可漂浮部件。或者，所述系統(tǒng)可包括單獨的可漂浮部件，且第一安裝元件可通過鏈或類似物而間接耦合到可漂浮部件。第一系泊元件或可漂浮部件可為大體上管狀，且可視情況為圓柱形管狀物，且可界定用于容納主升降器的內(nèi)部通道。這可用于將升降器引導(dǎo)成與第一系泊元件嚙合，且還可保護(hù)升降器免遭(例如)在暴風(fēng)雨條件下與船舶接觸而造成的損壞。
在第一與第二系泊元件連接在一起之前，第一系泊元件和/或可漂浮部件可適于定位在表面處。因此，第一系泊元件的至少一部分可突出在海面水平以上。或者，整個第一系泊元件可適于定位在海面水平以下。這可保護(hù)第一系泊元件和升降器免遭負(fù)載(例如，風(fēng)和波浪負(fù)載)的損害。在此情況下，第一系泊元件和/或可漂浮部件的位置可由標(biāo)志浮標(biāo)或類似物來指示。
第一系泊元件可適于在近海環(huán)境中通過多個系泊線而系泊到海床或相對于海床而系泊。系泊線可為懸鏈，金屬絲或聚合物繩索或其它材料制成的系泊電纜，或其組合。系泊線可適于在第一系泊元件上承受船舶的負(fù)載，以將元件維持在待命位置和/或防止將負(fù)載傳輸?shù)缴灯骰蚴箤ι灯鞯呢?fù)載輸送最小。系泊線可耦合到或鄰近于第一系泊元件的下端或下部。在使用中，這可在第一與第二系泊元件連接時，在系泊線與船舶的船身之間提供足夠的間隙。
在本發(fā)明實施例中，所述系統(tǒng)可為用于可動態(tài)定位的船舶的系泊和升降器入艙系統(tǒng)。如業(yè)界所知曉，動態(tài)定位(DP)的船舶能夠通過控制系統(tǒng)來維持其地理位置，所述控制系統(tǒng)包含許多在船舶的船身周圍間隔開的推進(jìn)器。在所述系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計與此類船舶一起使用的情況下，可能不必使第一系泊元件系泊到海床或相對于海床而系泊，因為系泊元件不需要將船舶維持在待命位置。在這些情況下，升降器可承受由于(例如)風(fēng)力、波浪力和潮汐力的緣故而由第一系泊元件承受的相對較小的負(fù)載。
第一和第二系泊元件可分別包括或可分別界定第一和第二連接器元件，且可適于以快速連接和脫離配置而耦合在一起。在使用中，這可有助于第一與第二連接器元件的對準(zhǔn)、連接和脫離。第一和第二系泊元件中的一者可包括陽部件且另一者可包括陰部件，陰部件適于容納陽部件以便嚙合所述元件。連接器組合件可包括用于將第一與第二系泊元件鎖定在一起的鎖定配置。鎖定配置可包括至少一個閂鎖、鎖定爪或銷，其可適于在第一與第二系泊元件之間提供可釋放的鎖定嚙合。
連接器組合件可包括用于將第一與第二系泊元件耦合在一起的中間連接器。所述中間連接器可固定到第一系泊元件且因此可被提供以作為第一系泊元件的一部分，且可適于可釋放地耦合到第二系泊元件。然而，中間連接器還可以可釋放地連接到第一系泊元件。中間連接器還可適于支撐升降器，且可界定升降器懸掛單元。將升降器懸掛單元可釋放地固定到第一系泊元件可有助于接近升降器以進(jìn)行維修。連接器組合件可包括起升組合件(jacking assembly)或裝置，以便選擇性地使第一與第二系泊元件分離所期望或適宜的距離。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括多個升降器和相應(yīng)的多個轉(zhuǎn)移線路。每一轉(zhuǎn)移線路可與相應(yīng)的升降器相關(guān)聯(lián)?；蛘撸瑔蝹€轉(zhuǎn)移線路可與多個升降器相關(guān)聯(lián)。在升降器是流體流動升降器的情況下，每一升降器可耦合到單獨的井或與單獨的井相關(guān)聯(lián)，以使包括油和/或氣的井產(chǎn)流體流動到船舶。
所述/每一轉(zhuǎn)移線路可通過例如旋轉(zhuǎn)接頭或類似物的可旋轉(zhuǎn)線路耦合而耦合到所述/每一個別升降器，所述可旋轉(zhuǎn)線路耦合可被提供以作為第二系泊元件的一部分或耦合到第二系泊元件。這可有助于在維持升降器與轉(zhuǎn)移線路之間連接的同時使船舶隨風(fēng)向改變方位。
優(yōu)選地，連接器組合件允許船舶與第一系泊元件之間的圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸中的一者進(jìn)行的無限制旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸中的一者可為垂直軸或Y軸。這可有助于船舶圍繞第一系泊元件而充分地隨風(fēng)向改變方位。船舶與第一系泊元件之間的圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸中的其它兩者進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)可取決于連接器組合件的尺寸而受到限制，且明確地說，受到內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件的尺寸的限制。然而，可允許圍繞所述軸中的其它兩者進(jìn)行與中立位置成至少多達(dá)60度的旋轉(zhuǎn)，從而提供多達(dá)120度的總體可允許旋轉(zhuǎn)。
所述系統(tǒng)可包括用于調(diào)節(jié)第二系泊元件相對于第一系泊元件的位置或定向以有助于第一與第二系泊元件的連接的裝置。明確地說，在連接器組合件包括可旋轉(zhuǎn)耦合以及內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件的情況下，所述系統(tǒng)可包括用于調(diào)節(jié)外萬向架部件相對于支撐件的旋轉(zhuǎn)位置；和/或內(nèi)萬向架部件相對于外萬向架部件的旋轉(zhuǎn)位置；和/或第一與第二系泊元件的旋轉(zhuǎn)定向的裝置。
本發(fā)明可有助于井產(chǎn)流體從呈流體流動線路形式的升降器穿過轉(zhuǎn)移流動線路向船舶流動。另外或或者，可在需要將流體從船舶穿過轉(zhuǎn)移流動線路并卸載到主流動線路中的情況下使用本發(fā)明。這可有助于將船舶所運載的流體排放到井中，(例如)以便增產(chǎn)，且/或?qū)⒕a(chǎn)流體從船舶供應(yīng)到儲存或轉(zhuǎn)移系統(tǒng)中，以供隨后轉(zhuǎn)移到替代位置。因此，本文對在主流動線路、轉(zhuǎn)移流動線路與船舶之間轉(zhuǎn)移流體的參考應(yīng)相應(yīng)地作出解釋。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種在近海環(huán)境中系泊船舶的方法，所述方法包括以下步驟將第一系泊元件定位在近海環(huán)境中；將升降器耦合到所述第一系泊元件；將安裝在船舶上的連接器組合件的第二系泊元件連接到第一系泊元件，使得船舶與第一系泊元件之間的圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)被允許；將轉(zhuǎn)移線路耦合在船舶與第二系泊元件之間；和將轉(zhuǎn)移線路連接到升降器。
所述方法可包括將流體流動升降器耦合到第一系泊元件；和將轉(zhuǎn)移流動線路耦合到第二系泊元件。在將轉(zhuǎn)移流動線路連接到流體流動升降器之后，所述方法可包括在流體流動升降器、轉(zhuǎn)移流動線路與船舶之間轉(zhuǎn)移流體。
上文關(guān)于本發(fā)明第一方面界定了所述方法的其它特征。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括；第一系泊元件，其適于定位在近海環(huán)境中；至少一個升降器，其適于耦合到所述第一系泊元件；支撐件，其適于安裝在船舶上；外萬向架部件，其經(jīng)安裝以相對于所述支撐件而旋轉(zhuǎn)；內(nèi)萬向架部件，其經(jīng)安裝以相對于所述外萬向架部件而旋轉(zhuǎn)；第二系泊元件，其適于連接到第一系泊元件；可旋轉(zhuǎn)耦合，其有助于內(nèi)萬向架部件相對于第一系泊元件而旋轉(zhuǎn)；和至少一個轉(zhuǎn)移線路，其適于耦合在船舶與第二系泊元件之間；其中，在使用中，第一與第二系泊元件適于經(jīng)連接以將轉(zhuǎn)移線路耦合到升降器；且其中，可旋轉(zhuǎn)耦合、內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件一起允許船舶相對于第一系泊元件而旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件以及可旋轉(zhuǎn)耦合可在船舶相對于第一系泊元件的移動過程中提供三種自由度。
根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供一種自由地隨風(fēng)向改變方位的船頭或船尾或側(cè)部系泊和升降器入艙系統(tǒng)，其包括；用于將排出油輪(offtake tanker)或緩沖油輪(buffer tanker)或FPSO系泊到海床的構(gòu)件，和將海床設(shè)施連接到油輪或FPSO的一個或一個以上流體流動線路和/或井控臍狀管纜或電臍狀管纜升降器；系泊系統(tǒng)，其包括具有或不具有錨的至少三條鏈或繩索或混合系泊線，每一線均附接到圓柱形環(huán)狀浮動罐的下端處的墊板孔眼，圓柱形環(huán)狀浮動罐的上端閂鎖到懸浮在結(jié)構(gòu)懸臂中的萬向架件內(nèi)的經(jīng)特殊設(shè)計的系泊旋轉(zhuǎn)接頭中，所述結(jié)構(gòu)懸臂在前甲板水平處從船舶的船頭向前突出或在船尾或偏離船舶的舷緣的其它位置處向前突出，且通常在前甲板水平處或前甲板下方由從船舶船身彈出的結(jié)構(gòu)部件額外支撐；萬向架件，其設(shè)計成能夠適應(yīng)浮動罐軸相對于船的徑向平面與橫向平面(transomplane)的交叉處在任何方向上形成的正或負(fù)60度的角偏差，所述角偏差是由于船的一次和二次運動僅受到避免與球鼻型船頭沖突的約束而造成的；每一流體流動線路和臍狀管纜，其從海床井或海底設(shè)施的方向鋪設(shè)并作為升降器以懶波(Lazy Wave)或其它適宜形狀的配置上升，并穿過附接到環(huán)狀浮動罐下端的聚合物彎曲加強物而進(jìn)入環(huán)狀浮動罐的下端并突出到罐的下方；且每一流動線路和臍狀管纜接著穿過所述罐并穿過系泊旋轉(zhuǎn)接頭和萬向架件而上升到上方的懸掛框架，并從此處經(jīng)由雙閥快速脫離而向上到達(dá)多路徑旋轉(zhuǎn)接頭堆疊，其內(nèi)部(依據(jù)大地測量學(xué)固定的方位角)立于快速脫離組合件和特殊系泊旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)環(huán)內(nèi)的升降器懸掛單元的上部上，且多路徑旋轉(zhuǎn)接頭堆疊的外部遵循船舶的方位角(在僅存在一個流體導(dǎo)管升降器且不存在臍狀管纜的應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)接頭堆疊可單獨由一個單路徑旋轉(zhuǎn)接頭組成)；來自旋轉(zhuǎn)接頭堆疊的外部的流體與電導(dǎo)管，其以懸鏈跨接線(catenary jumper)的形式在中間萬向架環(huán)與內(nèi)萬向架環(huán)之間向下通過，終止于船舶的管道系統(tǒng)處并綁定在船舶艏柱上的通常在主甲板水平與前甲板水平之間的懸掛位置處，流體導(dǎo)管從那里行進(jìn)到緊急關(guān)閉閥(emergency shutdown valve，ESD)和艙內(nèi)歧管；多路徑旋轉(zhuǎn)接頭堆疊，其在安裝在系泊旋轉(zhuǎn)接頭的外環(huán)上的保護(hù)外殼內(nèi)與氣象狀況屏蔽，以便能夠方便且安全地在堆疊上執(zhí)行維修和護(hù)理工作；升降器懸掛框架，其是經(jīng)特殊設(shè)計的升降器懸掛單元(RHU)的組成部分，所述升降器懸掛框架在其上端處并入有多路徑流體導(dǎo)管和電導(dǎo)管快速脫離組合件(QDC)的包含下部閥組的下部，且其下端處并入有含有兩組閂鎖的經(jīng)特殊設(shè)計的閂鎖筒(latchingcan，LC)，所述兩組閂鎖分別將RHU鎖定到浮動罐中且將整個RHU與浮動罐組合件鎖定到系泊旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)環(huán)中；RHU，其能夠剛好在LC上方斷開(旋開螺栓)，且其上部與QDC和旋轉(zhuǎn)接頭堆疊一起被頂起，以便在LC上方提供接近途徑，從而結(jié)合升降器的最初拉入和附接以及升降器的任何后續(xù)更換而工作；
船舶，其能夠通過激活QDC并接著在RHU仍然鎖定在浮動罐中的情況下釋放浮動罐來放棄系泊，且浮動罐的浮力使得可確保罐前部和RHU保持在水位上方，所有放棄功能均從船舶的船橋進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而不需要船員出現(xiàn)在包括本發(fā)明的裝置或作為整體的前甲板區(qū)域上或附近；系泊旋轉(zhuǎn)接頭，其并入有旋轉(zhuǎn)分度馬達(dá)或裝置以使系泊旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)部連同QDC組合件和多路徑旋轉(zhuǎn)接頭堆疊的內(nèi)部一起能夠旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)拇蟮胤轿唤?，以便回收所述罐和RHU，而不管船舶的方位角如何；一對絞車，其安裝在QDC的上部與旋轉(zhuǎn)接頭堆疊之間的圓柱形空間中，絞車線穿過QDC而向下鋪設(shè)，以便在船舶靠近以進(jìn)行拾取和重接時(由立于從系泊旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)環(huán)懸掛的結(jié)構(gòu)上的船員)附接到浮動罐上的RHU的前部，使得接著可朝向船舶拉動所述罐且朝向所述罐拉動船舶，其中萬向架件自動形成適當(dāng)對準(zhǔn)，以便進(jìn)行配合和閂鎖；到達(dá)QDC且到達(dá)LC中的閂鎖的液壓供應(yīng)，其從船舶經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭堆疊中的流體路徑旋轉(zhuǎn)接頭按特定路線運送，且鎖定和液壓電路以及控制經(jīng)設(shè)計以便提供適當(dāng)?shù)墓δ芑ユi和自動防故障性能。
在本發(fā)明另一方面，提供一種如所附權(quán)利要求書中所界定的連接器組合件。上文界定了所述連接器組合件的其它特征。


現(xiàn)將僅通過舉例方式參看附圖描述本發(fā)明實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例展示為系泊到近海系泊和升降器入艙系統(tǒng)的船舶的示意側(cè)視圖；圖2是圖1所示的系統(tǒng)和船舶的船頭的放大透視圖；圖3是圖1所示的系統(tǒng)的第一系泊元件的一部分和包括第二系泊元件的連接器組合件的一部分的放大局部橫截面圖；圖4是圖1所示的系統(tǒng)的完整的第一系泊元件的視圖；圖5是關(guān)于圖4的線A-A截取的第一系泊元件的橫截面圖；圖6是圖1所示的系統(tǒng)的從另一側(cè)截取的部分的放大視圖，且當(dāng)船舶在向后方向上經(jīng)受較大浪涌力時說明所述部分；圖7是圖1所示的系統(tǒng)的一部分的放大前視圖，當(dāng)船舶在橫過船的方向上經(jīng)受較大的力時說明所述部分；圖8是圖1所示的系統(tǒng)的鎖定組合件和升降器取出單元的一部分的放大視圖；
圖9是圖1所示的系統(tǒng)的第一系泊元件的在其鄰接所述系統(tǒng)的升降器懸掛物的位置處截取的示意橫截面圖；圖10到13是說明將圖1所示的系統(tǒng)的第一與第二系泊元件連接在一起的方法中的步驟的視圖；圖14是圖4所示的第一系泊元件的底部的放大視圖；圖15是說明升降器安裝、更換或檢查和維修期間的圖1的系統(tǒng)的一部分的視圖；圖16是說明維修程序期間的所述系統(tǒng)的一部分的視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明替代實施例展示為系泊到近海系泊和流動線路系統(tǒng)的船舶的透視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例展示為系泊到近海系泊和流動線路系統(tǒng)的船舶的船頭的側(cè)視圖；圖19是在將系統(tǒng)的第一與第二系泊元件連接在一起之前或脫離之后的圖18的系統(tǒng)的視圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明又一替代實施例展示為系泊到近海系泊和流動線路系統(tǒng)的船舶的船頭的側(cè)視圖；和圖21是在將系統(tǒng)的第一與第二系泊元件連接在一起之前的圖20的系統(tǒng)的視圖。
具體實施例方式
首先參看圖1，其展示船舶10的示意側(cè)視圖，所述船舶10展示為系泊到根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的近海系泊和升降器入艙系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通常由參考標(biāo)號12指示。在圖2的放大透視圖中且在圖3中更詳細(xì)地展示系統(tǒng)12，圖3是圖1所示的系統(tǒng)12的一部分的放大局部橫截面圖。
船舶10可采取FPSO、FSO、排出油輪或緩沖油輪的形式，且在圖中展示為通過系統(tǒng)12而系泊到海床14，以便將例如油或氣的井產(chǎn)流體轉(zhuǎn)移到船舶10。系統(tǒng)12包括采取浮動罐16的形式的第一系泊元件，在圖4中和在圖5的橫截面圖中單獨展示所述第一系泊元件，圖5是圍繞圖4的線A-A截取的。如圖1所示，浮動罐16位于例如海洋或大洋的近海環(huán)境18中。系統(tǒng)12還包括至少一個(且在所說明的優(yōu)選實施例中為許多)升降器，圖1中展示其中五個并給定參考標(biāo)號20a到20e。升降器20a到20e采取流體流動升降器或流動線路的形式，且從海床14延伸到浮動罐16中。利用主流體流動線路20a到20e的固有浮力將所述線路排列成“懶波”配置，這減少了流動線路上的負(fù)載并允許在不將過多負(fù)載轉(zhuǎn)移到流動線路20a到20e上的情況下移動浮動罐16。然而，罐16包含浮力腔17且因此固有地具有浮力，以支撐升降器20。將了解，可使用流動線路20a到20e的任何其它替代配置。主流體流動線路20a到20e中的每一者從各自海底井源(未圖示)或提供在海床14上的抽吸設(shè)施(未圖示)延伸，以便通過各自主流動線路20將井產(chǎn)流體供應(yīng)到船舶10。
所述系統(tǒng)還包括連接器組合件22，其包含呈安裝在船舶10的船頭26上位于前甲板27上的框架24的形式的支撐件(如圖2最佳展示)。所述連接器組合件包含系統(tǒng)12的第二系泊元件，其通常由參考標(biāo)號28指示。第二系泊元件28形成第二連接器，所述第二連接器用于耦合到由浮動罐16的頸部30界定的第一連接器。
系統(tǒng)12還包括至少一個(且在所說明的優(yōu)選實施例中為許多)轉(zhuǎn)移線路，展示其中六個并給定參考標(biāo)號32a到32e，其每一者均對應(yīng)于各自的升降器20。提供轉(zhuǎn)移流動線路作為懸鏈跨接線32a到32e，且每一者均耦合在船舶10與第二連接器28之間，并用于在第二連接器28耦合到浮動罐16時，通過各自升降器20將流體轉(zhuǎn)移到船舶10，如下文將更詳細(xì)描述。
浮動罐16通過許多系泊線34而系泊在近海環(huán)境18中，所述系泊線34耦合到罐16上的墊板孔眼。如圖2所示，可能存在三個這種系泊線34a到34c，且系泊線可為懸鏈、電纜、金屬絲或其組合。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，適當(dāng)系泊線34的選擇取決于包含近海環(huán)境18中的水深在內(nèi)的因素。然而，在所說明的實施例中，使用懸鏈34a到34c，在使用中，其錨定到海床14，并用于將浮動罐16的位置維持在已接受公差內(nèi)，且用于支撐通過船舶10傳輸?shù)焦?6的負(fù)載。
如下文將更詳細(xì)描述，連接器組合件22允許船舶10與浮動罐16之間的圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸X、Y和Z(如圖2所示)進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)。軸X和Z處于水平平面中且彼此垂直。Y軸處于垂直平面中且垂直于X和Z軸兩者。在系統(tǒng)12的中立位置中，浮動罐16垂直定向，且假定船舶10上沒有外部負(fù)載，X軸平行于船舶10的主縱向或徑向軸；Y軸平行于浮動罐16的主縱向軸；且Z軸平行于船舶10的橫向或橫平面。
通過這種配置，船舶10可根據(jù)盛行風(fēng)、波浪和/或潮汐而隨風(fēng)向改變方位，其中船舶通過圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向以面對所施加負(fù)載的方向。另外，連接器組合件22允許船舶10與浮動罐16之間的圍繞Z軸從圖2的中立位置向后多達(dá)60度且向前15度的角偏差，如圖6所示，圖6是當(dāng)船舶10在向后方向上經(jīng)受較大浪涌力時所示系統(tǒng)12的放大視圖。將注意到，為了便于說明，系統(tǒng)12的某些組件已從圖6中省略。圖7展示船舶10與浮動罐16之間的圍繞X軸進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)，其中船舶10經(jīng)受源自(例如)低頻偏轉(zhuǎn)和搖晃以及波頻左右搖擺的組合的較大的橫過船的力。系統(tǒng)12的且明確地說連接器組合件22的相對尺寸使得船舶10在圍繞浮動罐16的圓周的路徑中進(jìn)行無限制旋轉(zhuǎn)成為可能(圍繞Y軸)。另外，這些尺寸使得在任何其它方向上可能形成與垂線成多達(dá)60度的角度錯位(如圖6和7所示)，僅受到避免與球鼻型船頭沖突的約束。因此，圍繞Z軸的多達(dá)約75度的總體相對移動是可能的(浪涌期間向后60度且浪涌期間向前約15度)，且圍繞X軸的多達(dá)120度的相對移動是可能的。罐16包含緩沖帶(bumper strip)21，其防止由于與船舶船頭26的意外接觸而對罐造成損壞。
因此，即使在船舶經(jīng)受由于風(fēng)力、波浪力和/或潮汐力而引起的負(fù)載極限的情況下，系統(tǒng)12也有助于船舶系泊和升降器入艙。
現(xiàn)將同樣參看圖8到17，更詳細(xì)描述系統(tǒng)12的結(jié)構(gòu)和操作方法。
如圖2和3最佳展示，支撐框架24包含外支撐臂36和38，第二連接器28借助外支撐臂36和38而從船舶10懸吊下來。連接器組合件22包含呈外萬向架環(huán)40形式的外萬向架部件，其通過耳軸42可旋轉(zhuǎn)地安裝在外支撐臂36與38之間。連接器組合件22還包含呈內(nèi)萬向架環(huán)44形式的內(nèi)萬向架部件，其通過耳軸46可旋轉(zhuǎn)地安裝到外萬向架環(huán)40，這些在圖6中最佳展示。耳軸42和46安置在彼此垂直的軸上，使得外萬向架環(huán)40與內(nèi)萬向架環(huán)44各自的旋轉(zhuǎn)軸也是垂直的。
內(nèi)帶凸緣旋轉(zhuǎn)環(huán)(inner flanged swivel ring)48經(jīng)安裝并從內(nèi)萬向架環(huán)44懸吊下來，且內(nèi)萬向架環(huán)44和內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48一起界定旋轉(zhuǎn)接頭50。這有助于內(nèi)萬向架環(huán)44與內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48之間的經(jīng)由適宜的軸承(未圖示)的旋轉(zhuǎn)。呈下部外殼52形式的整體結(jié)構(gòu)耦合到內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48并從內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48向下延伸，且第二連接器28耦合到內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48并沿著下部外殼52而延伸，且因此從內(nèi)萬向架環(huán)44懸吊下來。
外萬向架環(huán)40有助于船舶10與浮動罐16之間通過圍繞耳軸42上的外支撐臂36和38旋轉(zhuǎn)而在向前和向后方向上發(fā)生角位移，如圖6所說明。以類似方式，內(nèi)萬向架環(huán)44允許船舶10與浮動罐16之間通過內(nèi)萬向架環(huán)44相對于耳軸46上的外萬向架環(huán)40旋轉(zhuǎn)而在圖7的橫過船的方向上發(fā)生角位移。
第二連接器28包含外殼54，其位于內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48內(nèi)并相對于內(nèi)旋轉(zhuǎn)環(huán)48而固定。第二連接器28包含鎖定機(jī)構(gòu)56，其形成同樣在圖8中展示的快速脫離(QDC)58的上部。QDC 58的下部63形成升降器懸掛單元(RHU)60的一部分，RHU 60還包含通過閂鎖62a固定到罐頸部30的閂鎖筒61。RHU 60支撐升降器20，其穿過罐16的中心軸64向上延伸且包含閂鎖筒。RHU 60通常永久地閂鎖到罐16的前部或頸部30中并構(gòu)成罐的組成部分。
圖9以橫截面的形式說明處于罐16與QDC 58之間的界面處的流動升降器20a到20f。圖9還說明液壓和電臍狀管纜芯66并展示用于控制QDC 58的操作的QDC閥和閂鎖致動器液壓芯68。
如圖8所示，第二連接器28的外殼54運載多路徑旋轉(zhuǎn)接頭堆疊70，其包含許多初級流體旋轉(zhuǎn)接頭72a到72f，每一初級流體旋轉(zhuǎn)接頭均與各自的升降器20和跨接線32相關(guān)聯(lián)。初級流體旋轉(zhuǎn)接頭72提供升降器20與各自跨接線32之間的流體連接，并在維持流體流動的同時有助于船舶10圍繞罐16進(jìn)行無限制旋轉(zhuǎn)。連接器可在旋轉(zhuǎn)接頭72與升降器20之間延伸。次級旋轉(zhuǎn)接頭組合件74被提供在初級流體旋轉(zhuǎn)接頭72上方或下方，并提供罐到系泊旋轉(zhuǎn)接頭閂鎖致動；QDC閥致動；QDC釋放致動；臍狀管纜液壓線連接；液壓芯68連接；和到達(dá)其它輔助設(shè)備的連接。圖8還展示用于操縱臍狀管纜電力和信號芯68的可選的甲醇線(methanol line)76和電滑環(huán)盒(electrical slipring box)78。外殼54含有從QDC 58延伸到旋轉(zhuǎn)接頭堆疊70和在連接期間使用的拉入絞車(未圖示)的管道系統(tǒng)，如下文將描述。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖10到13，現(xiàn)將描述將第二連接器28連接到浮動罐16的方法。在圖10中，展示船舶10靠近罐16，其中展示RHU 60通過閂鎖62b閂鎖到罐頸部30。還展示保護(hù)封蓋80位于RHU 60上的適當(dāng)位置。連接器線82耦合到蓋80并由浮標(biāo)84標(biāo)記。當(dāng)需要使第二連接器28與浮動罐16配合時，將絞車線86鉤定到連接器線82上，如圖10所示。連接器線82接著卷繞(如圖11所示)，并靠在下部外殼52的下端上，從而通過外萬向架環(huán)40使連接器組合件22圍繞支撐臂36和38而旋轉(zhuǎn)。在拉入期間，通過萬向架件40、44的兩種自由角度和罐16的兩種自由度來確保旋轉(zhuǎn)接頭50與RHU 60的罐前部自動對準(zhǔn)。
當(dāng)拾取罐16時，重要的是，升降器陣列與QDC組合件58的下部圍繞堆疊的中心軸所成的方位角與QDC組合件58的上部的底側(cè)上的升降器連接的方位角匹配。可在簡單的機(jī)械引導(dǎo)件(未圖示)的幫助下實現(xiàn)最終對準(zhǔn)，但首先必須使用分度系統(tǒng)(未圖示)使方位角適當(dāng)對準(zhǔn)。這是通過在方便的程度上在堆疊周圍中(例如，在旋轉(zhuǎn)接頭50中)裝配齒環(huán)與相關(guān)聯(lián)的液壓馬達(dá)和齒輪箱來完成的。攜帶遠(yuǎn)程(蜿蜒引線)控制盒的操作人員站立在其可觀察到RHU 60和罐16靠近的位置，并轉(zhuǎn)動堆疊以便使上部與下部的方位角匹配。
因此，通過旋轉(zhuǎn)分度系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)接頭50來旋轉(zhuǎn)第二連接器28以使其與RHU 60對準(zhǔn)。接著進(jìn)一步的卷繞會將RHU 60拉入到由下部外殼52界定的內(nèi)部通道88中(如圖12所示)，且船舶10接著向前移動到待命位置，且罐16處于垂直定向(如圖13所示)。罐16被支撐且蓋80被移除，之后拉起罐16并操作鎖定機(jī)構(gòu)56以嚙合RHU的上環(huán)90(如圖13所示)。還致動下部閂鎖62a以嚙合下部外殼52，且罐16被鎖定并支撐16在外殼28內(nèi)，并準(zhǔn)備進(jìn)行操作。
在系統(tǒng)12的連接和適當(dāng)?shù)耐暾詼y試之后，可開始通過初級流體旋轉(zhuǎn)接頭72和跨接線32實現(xiàn)的升降器20與船舶10之間的流體連通。外萬向架環(huán)40、內(nèi)萬向架環(huán)44和旋轉(zhuǎn)接頭50允許船舶在包含上下顛簸、上下起伏、左右搖擺、縱擺、搖晃和偏轉(zhuǎn)以及隨風(fēng)向改變方位(偏轉(zhuǎn)的一種特定表現(xiàn))的任何組合的風(fēng)、波浪和潮汐負(fù)載下進(jìn)行全范圍運動，而不需要與浮動罐16脫離。罐16在負(fù)載下的移動(如例如圖6和7所說明)在升降器20進(jìn)入罐16的情況下在升降器20中引起一定程度的撓曲。因此，如圖14(其為浮動罐16的下部的放大視圖)所示，在升降器20周圍提供彎曲加強物92；升降器20a和20b上展示兩個這種彎曲加強物92a和92b。這些彎曲加強物為升降器20提供保護(hù)使其免受由于與罐16接觸而引起的損壞。
當(dāng)需要放棄與浮動罐16的連接時，可在天氣晴朗時實行受控的放棄。通過釋放鎖定機(jī)構(gòu)56和閂鎖62a并將罐16降低到圖13的位置來實現(xiàn)這一目的。這提供空間94，其有助于接近以對保護(hù)封蓋80和連接器線進(jìn)行重新固定。接著，RHU 60下降離開下部外殼52。接著，可使連接器線86脫離，且船舶10可移動離開罐16的位置，(例如)以便形成到達(dá)排放位置的通路或用于需要放棄油/氣田時。然而，在某些情況下，例如在緊急放棄情況下或在巨浪情況下，不允許任何船員在附近，且可在沒有保護(hù)封蓋的情況下釋放RHU 60。
圖15說明可選的維修程序，其中釋放鎖定機(jī)構(gòu)56且致動起升組合件89。這向上運載外殼54以提供用于接近RHU 60的空間94。
在其它情況下，可能需要或要求接近RHU 60以(例如對升降器20的支撐件)實行維修工作或?qū)嵭猩灯靼惭b/更換。為了實現(xiàn)此目的，操作閂鎖元件62a以釋放RHU 60的下環(huán)96，且致動起升組合件89以向上運載第二連接器外殼54和RHU 60，以提供用于接近RHU 60和升降器20的內(nèi)部的空間98，如圖16所示。
事實上，圖16還說明FPSO 10到罐16的第一連接；在FPSO 10到達(dá)油田之前，安裝罐16(無RHU 60)及其系泊具34。同樣，在FPSO 10到達(dá)之前安裝升降器20并使其浮出。在船舶修造廠將RHU安裝在FPSO 10上。RHU 60的上部是QDC 58的下部，且QDC 58以連接模式鎖定。當(dāng)FPSO 10到達(dá)現(xiàn)場時，拾取罐16并將其閂鎖，將RHU 60的底部閂鎖到其中，RHU 60在中間水平處旋開螺栓，且從此旋開螺栓水平向上的整個堆疊被起升以使升降器能夠連接到升降器懸掛凸緣。部署拾取絞車線82(或臨時較小維護(hù)用起重機(jī)的線)，穿過罐16芯向下抓取所述拾取絞車線82，將其向上引回到表面，并連接到第一升降器20a，第一升降器20a將已升高到所述表面并與臨時浮標(biāo)脫離。此動作需要另一船舶的幫助；升降器安裝和替換是不常發(fā)生的事件。提供幫助的船舶接著降低升降器20a的頂部，直到其處于罐16下方且升降器20a的重量被轉(zhuǎn)移到拉入線82為止。接著向上拉動升降器20a，且將懸掛凸緣用螺栓緊固。這需要為Hydratight(TM)螺栓設(shè)備和操作人員提供良好的接近途徑，因此需要分裂RHU 60并將其頂開。針對升降器20中的每一者重復(fù)此過程。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖17，展示根據(jù)本發(fā)明替代實施例展示為系泊到近海系泊和流動線路系統(tǒng)的船舶110的透視圖，所述系統(tǒng)通常由參考標(biāo)號112指示。系統(tǒng)112基本上類似于圖1到16所示的系統(tǒng)12，且相同組件共享增加100的相同參考標(biāo)號。船舶110可為與上文關(guān)于圖1到16描述的船舶類似的船舶，但通常將為FSO。系統(tǒng)112與系統(tǒng)12不同之處在于，系統(tǒng)112僅包含單個升降器120和相關(guān)聯(lián)的跨接線132，且因此不需要系統(tǒng)12的多路徑旋轉(zhuǎn)接頭堆疊70。另外，由于僅具有單個升降器120，所以可能不需要分度系統(tǒng)。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖18，展示根據(jù)本發(fā)明另一替代實施例展示為系泊到近海系泊和升降器入艙系統(tǒng)的船舶210的船頭226的側(cè)視圖，所述系統(tǒng)通常由參考標(biāo)號212指示。系統(tǒng)212基本上類似于圖1到16所示的系統(tǒng)12，且相同組件共享增加200的相同參考標(biāo)號。圖18所示的船舶210是例如FPSO的DP船舶，且包含推進(jìn)器(未圖示)以便將船舶維持在固定的地理位置。這使船舶210能夠保持在待命位置，即，在形成系統(tǒng)212的第一系泊元件的浮標(biāo)216附近。由于船舶210動態(tài)地定位，所以不必通過例如懸鏈34的沉重的系泊線相對于海床14來系泊浮標(biāo)216；這是因為浮標(biāo)216不需要將由于盛行風(fēng)、波浪或潮汐的緣故而由船舶210經(jīng)受的負(fù)載傳輸?shù)胶４?4。因此，升降器220能夠?qū)⒏?biāo)216大致維持在待命位置。然而，可利用分度系統(tǒng)來解決系統(tǒng)212的旋轉(zhuǎn)接頭中的摩擦；可激活所述分度系統(tǒng)以維持浮標(biāo)216的旋轉(zhuǎn)位置(圍繞Y軸)。這確保下部組合件不會與隨風(fēng)向改變方位的FPSO 210一起轉(zhuǎn)動，而這樣會導(dǎo)致升降器220彼此纏繞且個別升降器220經(jīng)受過度的不利纏繞。因此，升降器220維持在恒定的大地方位角上。在此情況下，回轉(zhuǎn)羅盤系統(tǒng)和計算機(jī)(未圖示)將自動控制分度馬達(dá)，緊急情況時，手控方式優(yōu)先。
圖19是在將第二連接器218連接到浮標(biāo)216之前的視圖，如圖19所示，浮標(biāo)216的固有浮力使得浮標(biāo)最初位于海面19下方，且標(biāo)志浮標(biāo)284指示初級浮標(biāo)216的位置。通過將浮標(biāo)216定位在海面19下方，將浮標(biāo)與表面處的外部負(fù)載屏蔽。系統(tǒng)212在其它方面與圖1到16的系統(tǒng)12具有類似的構(gòu)造和操作。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖20，展示根據(jù)本發(fā)明又一替代實施例展示為系泊到近海系泊和升降器入艙系統(tǒng)的船舶310的船頭326的側(cè)視圖，所述系統(tǒng)通常由參考標(biāo)號312指示。系統(tǒng)312基本上類似于圖1到16所示的系統(tǒng)12，且相同組件共享增加300的相同參考標(biāo)號。然而，以與圖18和19的系統(tǒng)212類似的方式，船舶310是DP船舶。因此，不需要通過沉重的系泊線相對于海床14來系泊系統(tǒng)312的第一系泊元件(其采取罐316的形式)(類似于系統(tǒng)12的罐16)；升降器320能夠?qū)⒐?16大致維持在待命位置。
如圖21所示，其為在將第二連接器318連接到罐316之前的視圖，罐316的固有浮力使得所述罐最初位于與罐16類似的水平處。然而，視需要，罐316可以與系統(tǒng)212的浮標(biāo)216類似的方式最初位于海面19下方。
可在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，對以上內(nèi)容作出各種修改。
舉例來說，本發(fā)明的上述實施例包含呈內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件形式的可調(diào)節(jié)耦合，其有助于船舶與第一系泊元件之間的圍繞兩個旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)。然而，所述系統(tǒng)可包含任何適宜的替代可調(diào)節(jié)耦合來代替所述萬向架件。
所述系統(tǒng)可包括出現(xiàn)在近海環(huán)境中的任何適宜的升降器，其在油氣勘探和生產(chǎn)工業(yè)中使用，用于使升降器上船到船舶或入艙到船舶。
在使用所述系統(tǒng)來系泊DP船舶的本發(fā)明實施例中，船舶可圍繞第一系泊元件而隨風(fēng)向改變方位，圍繞垂直軸或Y軸旋轉(zhuǎn)，極少或最小程度上圍繞其它旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。通過允許船舶隨風(fēng)向改變方位，可減少船舶上的負(fù)載。
可使用任何適宜的替代耦合/鎖定機(jī)構(gòu)來將第一與第二系泊元件耦合在一起。
權(quán)利要求
1.一種近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一系泊元件，其適于定位在近海環(huán)境中；升降器，其適于耦合到所述第一系泊元件；連接器組合件，其適于安裝在船舶上，所述連接器組合件包括第二系泊元件；和轉(zhuǎn)移線路，其適于耦合到所述升降器；其中所述第一和第二系泊元件適于經(jīng)連接以有助于所述升降器與所述轉(zhuǎn)移線路的耦合；且其中所述連接器組合件適于允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸是參照中立位置中的所述第一系泊元件而取得的。
3.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述升降器是流體流動升降器。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述升降器是用于含烴流體的導(dǎo)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述升降器是電力和/或控制電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述升降器是電和/或液壓電纜。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述升降器是臍狀管纜。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)移線路是轉(zhuǎn)移流動線路，且所述第一與第二系泊元件的連接有助于流體在所述流體流動升降器、所述轉(zhuǎn)移流動線路與所述船舶之間流動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)移流動線路用于使流體從所述流體流動升降器傳遞到所述轉(zhuǎn)移流動線路中并到達(dá)所述船舶，或反之亦然。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)移線路提供到達(dá)所述升降器的電和/或液壓連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)移線路有助于電力供應(yīng)、數(shù)據(jù)傳輸和/或液壓控制流體的供應(yīng)。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件進(jìn)一步包括適于安裝在所述船舶上的支撐件，且其中所述第二系泊元件適于經(jīng)安裝以相對于所述支撐件而移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述支撐件是懸臂支撐件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其中所述支撐件定位成延伸超出所述船舶的船頭。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括外萬向架部件，其經(jīng)安裝以相對于所述連接器組合件的一部分而旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)從屬于權(quán)利要求12時的權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述外萬向架部件經(jīng)安裝以相對于所述支撐件而旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括內(nèi)萬向架部件，其經(jīng)安裝以相對于所述外萬向架部件而旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括可旋轉(zhuǎn)耦合，以便有助于所述內(nèi)萬向架部件相對于所述第一系泊元件而旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)耦合、所述內(nèi)萬向架部件和所述外萬向架部件一起允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17到19中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)萬向架部件可圍繞內(nèi)萬向架軸而旋轉(zhuǎn)，且所述外萬向架部件可圍繞外萬向架軸而旋轉(zhuǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)萬向架部件軸與所述外萬向架部件軸安置成實質(zhì)上彼此垂直。
22.根據(jù)權(quán)利要求18到21中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)耦合有助于所述內(nèi)萬向架部件與所述第二系泊元件之間的旋轉(zhuǎn)，以藉此允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞所述三個旋轉(zhuǎn)軸中的一者進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中在所述內(nèi)萬向架部件與所述第二系泊元件之間提供所述可旋轉(zhuǎn)耦合。
24.根據(jù)權(quán)利要求18到21中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)耦合有助于所述第二系泊元件與所述第一系泊元件之間的旋轉(zhuǎn)，藉此允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞所述三個旋轉(zhuǎn)軸中的一者進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中在所述第一與第二系泊元件之間提供所述可旋轉(zhuǎn)耦合。
26.根據(jù)權(quán)利要求18到25中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)耦合是旋轉(zhuǎn)接頭。
27.根據(jù)權(quán)利要求18到26中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)萬向架部件和外萬向架部件為環(huán)形環(huán)，且其中所述內(nèi)萬向架環(huán)位于所述外萬向架環(huán)內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求16到27中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)萬向架部件通過內(nèi)耳軸安裝到所述外萬向架部件，且其中所述外萬向架部件通過外耳軸安裝到所述支撐件，所述內(nèi)萬向架部件的耳軸安置成垂直于所述外萬向架部件的那些耳軸。
29.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件可以可釋放方式安裝在所述船舶上。
30.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述第一系泊元件是可漂浮的。
31.根據(jù)權(quán)利要求1到29中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括可漂浮部件，且其中所述第一安裝元件間接耦合到所述可漂浮部件。
32.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述第一系泊元件為管狀，且界定用于接納所述升降器的內(nèi)部通道。
33.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述第一系泊元件在所述第一與第二系泊元件連接在一起之前適于定位在表面處。
34.根據(jù)權(quán)利要求1到32中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述整個第一系泊元件在所述第一與第二系泊元件連接在一起之前適于定位在海面水平以下。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中在連接之前，所述第一系泊元件的位置由標(biāo)志浮標(biāo)指示。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述可漂浮部件在所述第一與第二系泊元件連接在一起之前適于定位在表面處。
37.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述第一系泊元件適于在所述近海環(huán)境中通過多個系泊線而系泊到海床，所述系泊線適于在所述第一系泊元件上承受所述船舶的負(fù)載，以將所述元件維持在靜止?fàn)顟B(tài)和/或使對所述主流動線路的負(fù)載輸送最小。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述系泊線耦合所述第一系泊元件的下部。
39.根據(jù)權(quán)利要求1到36中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)用于可動態(tài)定位的船舶。
40.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二系泊元件界定各自的第一和第二連接器元件。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二系泊元件適于以快速連接和脫離配置而耦合在一起。
42.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二系泊元件中的一者包括陽部件且另一者包括陰部件，所述陰部件適于接納所述陽部件以便嚙合所述元件。
43.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括用于將所述第一與第二系泊元件鎖定在一起的鎖定配置。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中所述鎖定配置包括至少一個閂鎖，其適于在所述第一與第二系泊元件之間提供可釋放的鎖定嚙合。
45.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括用于將所述第一與第二系泊元件耦合在一起的中間連接器。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其中所述中間連接器固定到所述第一系泊元件，且因此被提供作為所述第一系泊元件的一部分，且適于可釋放地耦合到所述第二系泊元件。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中所述中間連接器還適于可釋放地連接到所述第一系泊元件。
48.根據(jù)權(quán)利要求45到47中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述中間連接器適于支撐所述升降器，且界定升降器懸掛單元。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括起升裝置，其用于升高所述連接器組合件的一部分以提供接近空間以便將所述升降器連接到所述升降器懸掛單元。
50.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其包括多個升降器和相應(yīng)的多個轉(zhuǎn)移線路，每一轉(zhuǎn)移線路均與相應(yīng)的升降器相關(guān)聯(lián)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其中每一升降器均與單獨的井相關(guān)聯(lián)，以使井產(chǎn)流體流動到所述船舶。
52.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)移線路通過可旋轉(zhuǎn)線路耦合而耦合到所述升降器。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的系統(tǒng)，其中所述可旋轉(zhuǎn)線路耦合是旋轉(zhuǎn)接頭且耦合到所述第二系泊元件。
54.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸中的一者進(jìn)行無限制旋轉(zhuǎn)。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)軸是垂直軸。
56.根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的系統(tǒng)，其中允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞所述軸中的其它兩者中的至少一者進(jìn)行距中立位置多達(dá)60度的旋轉(zhuǎn)，從而提供多達(dá)120度的總體可允許旋轉(zhuǎn)。
57.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其包括用于調(diào)節(jié)所述第二系泊元件相對于所述第一系泊元件的定向以有助于所述元件的連接的裝置。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其中所述連接器組合件包括用于調(diào)節(jié)所述第一與第二系泊元件的旋轉(zhuǎn)定向的分度裝置。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中所述裝置用于調(diào)節(jié)所述外萬向架部件相對于所述支撐件的旋轉(zhuǎn)位置和所述內(nèi)萬向架部件相對于所述外萬向架部件的旋轉(zhuǎn)位置中的至少一者。
60.一種用于近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)的連接器組合件，所述類型的近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)包括適于定位在近海環(huán)境中的第一系泊元件、適于耦合到所述第一系泊元件的升降器、和適于耦合到所述升降器的轉(zhuǎn)移線路；所述連接器組合件包括第二系泊元件，且所述連接器組合件適于安裝在所述船舶上，以允許所述第一與第二系泊元件的連接，以藉此有助于所述升降器與所述轉(zhuǎn)移線路的耦合；其中所述連接器組合件適于允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
61.一種在近海環(huán)境中系泊船舶的方法，所述方法包括以下步驟將第一系泊元件定位在近海環(huán)境中；將升降器耦合到所述第一系泊元件；將安裝在船舶上的連接器組合件的第二系泊元件連接到所述第一系泊元件，使得允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)；將轉(zhuǎn)移線路耦合在所述船舶與所述第二系泊元件之間；和將所述轉(zhuǎn)移線路連接到所述升降器。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其包括將流體流動升降器耦合到所述第一系泊元件，和將轉(zhuǎn)移流動線路耦合到所述第二系泊元件。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其包括在所述流體流動升降器、所述轉(zhuǎn)移流動線路與所述船舶之間轉(zhuǎn)移流體。
64.一種近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括；第一系泊元件，其適于定位在近海環(huán)境中；至少一個升降器，其適于耦合到所述第一系泊元件；支撐件，其適于安裝在船舶上；外萬向架部件，其經(jīng)安裝以相對于所述支撐件而旋轉(zhuǎn)；內(nèi)萬向架部件，其經(jīng)安裝以相對于所述外萬向架部件而旋轉(zhuǎn)；第二系泊元件，其適于連接到所述第一系泊元件；可旋轉(zhuǎn)耦合，其有助于所述內(nèi)萬向架部件相對于所述第一系泊元件的旋轉(zhuǎn)；和至少一個轉(zhuǎn)移線路，其適于耦合在所述船舶與所述第二系泊元件之間；其中，在使用中，所述第一與第二系泊元件適于經(jīng)連接以將所述轉(zhuǎn)移線路耦合到所述升降器；且其中，所述可旋轉(zhuǎn)耦合、所述內(nèi)萬向架部件和所述外萬向架部件一起允許所述船舶相對于所述第一系泊元件而旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于例如浮式生產(chǎn)儲存和卸載船舶或浮式儲存和卸載船舶的船舶(10)的近海船舶系泊和升降器入艙系統(tǒng)(12)。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括；第一系泊元件(16)，其適于定位在近海環(huán)境(18)中；升降器(20)，其適于耦合到所述第一系泊元件；連接器組合件(22)11，其適于安裝在所述船舶上，所述連接器組合件包括第二系泊元件(28)；和轉(zhuǎn)移線路(32)，其適于耦合到所述升降器；其中所述第一和第二系泊元件適于經(jīng)連接以有助于所述升降器與所述轉(zhuǎn)移線路的耦合；且其中所述連接器組合件適于允許所述船舶與所述第一系泊元件之間圍繞三個互相垂直的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。這有助于在所施加的風(fēng)力、波浪力和/或潮汐力下，使所述船舶相對于所述第一系泊元件而隨風(fēng)向改變方位，以及上下顛簸、左右搖擺、上下起伏和縱擺。
文檔編號B63B22/02GK101035708SQ200580032643
公開日2007年9月12日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者約翰·斯蒂芬·鮑羅什, 羅賓·斯圖爾特·科洪 申請人:斯坦維爾咨詢有限公司