浮力補(bǔ)償元件和方法
【專利摘要】公開了一種用于連接至柔性管(620)的浮力補(bǔ)償元件(600)以及一種生產(chǎn)該浮力補(bǔ)償元件的方法，以增大或減小一部分柔性管的浮力。該浮力補(bǔ)償元件(600)包括本體部(602/604)以及延伸穿過該本體部以容納一部分柔性管(620)的通道，其中，本體部和通道構(gòu)造成使得當(dāng)一部分柔性管(620)容納在通道(616a)中時(shí)，所述一部分管具有增大的朝向通道的一端撓曲的能力。
【專利說明】浮力補(bǔ)償元件和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浮力補(bǔ)償元件以及一種設(shè)置該浮力補(bǔ)償元件的方法。特別地，但非排他性地，本發(fā)明涉及一種用于例如在海底應(yīng)用中連接至柔性管以向柔性管提供浮力來減小拉力并向該柔性管提供彎曲支承的浮力補(bǔ)償元件。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的柔性管用于將諸如油和/或氣體和/或水之類的產(chǎn)品流體從一個(gè)位置傳輸至另一位置。柔性管在將海底位置(其可以為深水下，也就是說1000米或更深)連接至海平面位置方面特別有用。該管可以具有典型地直到大約0.6米的內(nèi)徑。柔性管大致以柔性管體與一個(gè)或更多個(gè)端部配件的組件的形式形成。管體通常以形成承壓導(dǎo)管的分層材料的組合的形式形成。該管結(jié)構(gòu)允許不引起損害管在其壽命期間的功能的彎曲應(yīng)力的較大偏斜。管體通常大體上包括金屬層和聚合物層。
[0003]在許多已知的柔性管設(shè)計(jì)中，管體包括一個(gè)或更多個(gè)拉伸防護(hù)層。該層上的主要載荷為拉伸。在諸如深水或超深水環(huán)境(深水被認(rèn)為是小于3，300英尺(1，005.84米)，并且超深水被認(rèn)為是大于3，300英尺)之類的高壓應(yīng)用中，拉伸防護(hù)層經(jīng)受了來自內(nèi)壓端部帽載荷與柔性管的自支承重量的組合的較大的拉力載荷。由于長(zhǎng)時(shí)期經(jīng)受這種情況，這會(huì)導(dǎo)致柔性管中的故障。
[0004]過去已經(jīng)嘗試在某種程度上減緩以上提到的問題的一種技術(shù)是沿著提升器的長(zhǎng)度在預(yù)定位置處添加浮力輔助件。浮力輔助件提供了向上的提升以抵消提升器的重量，從而在沿著其長(zhǎng)度的各個(gè)點(diǎn)處有效地承受提升器的重量中的一部分重量。浮力輔助件的采用相比諸如水中弓形結(jié)構(gòu)之類的某些其他構(gòu)型涉及相對(duì)較低的安裝成本，并且還允許相對(duì)較快的安裝時(shí)間。
[0005]利用浮力輔助件來支承提升器的已知提升器構(gòu)型的示例為例如在W02007/125276中公開并在圖1中示出的階梯式提升器構(gòu)型100，在該提升器構(gòu)型100中，浮力輔助件101設(shè)置在沿著柔性管103的離散位置處。該提升器適于將諸如油和/或氣體和/或水之類的產(chǎn)品流體從海底位置傳輸至諸如平臺(tái)或浮標(biāo)或船之類的浮動(dòng)設(shè)施105。利用浮力輔助件的已知提升器構(gòu)型的另一示例為圖2中示出的懶波(lazy wave)構(gòu)型200，在該懶波構(gòu)型200中，浮力輔助件201設(shè)置在沿著柔性管203的點(diǎn)處以在提升器中提供‘拱彎曲’。懶波構(gòu)型對(duì)于淺水應(yīng)用通常是優(yōu)選的。
[0006]W02007/125276公開了一種包括位于沿著提升器組件的一個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)處的剛性浮力支承件的柔性管。該剛性浮力支承件提供了將浮力輔助件附至柔性管的剛性表面，從而由于附接浮力輔助件時(shí)所施加的壓縮載荷而避免了柔性管的壓碎。
[0007]其他提升器構(gòu)型可能需要向柔性管添加壓載重量以減小管在一個(gè)或更多個(gè)位置處的浮力，從而適于特殊海洋環(huán)境或產(chǎn)品流體提取建立。
[0008]如本文中所使用的，使用術(shù)語“浮力補(bǔ)償元件”來包括用于增大浮力的浮力輔助件以及用于減小浮力的壓載配重兩者。[0009]有用的是提供一種允許在柔性管組件的安裝之前的盡可能易于處理并盡可能方便的裝備和步驟的柔性管組件。
[0010]還將有用的是提供一種在沒有在管上施加壓縮載荷的情況下允許額外的浮力補(bǔ)償元件的簡(jiǎn)單連接的柔性管組件。
[0011]另外，已知柔性管在使用中例如由于會(huì)引起提升器構(gòu)型中的曲率變化的船只運(yùn)動(dòng)或潮汐影響而受到動(dòng)態(tài)載荷。安裝柔性管時(shí)還會(huì)發(fā)生過度彎曲。總體上有利的是防止過度彎曲并將這種改變控制在預(yù)定限度內(nèi)。已知的解決方案是在可能發(fā)生過度彎曲的位置處給柔性管添加一個(gè)或更多個(gè)彎曲加強(qiáng)件。彎曲加強(qiáng)件可以例如與端部配件相鄰地添加以逐漸增大柔性管的容許柔性。
[0012]存在關(guān)于包括彎曲加強(qiáng)件的柔性管組件的組裝和傳輸?shù)哪承┤秉c(diǎn)。彎曲加強(qiáng)件在制造廠總體上螺紋連接在柔性管上，該管纏繞在用于傳輸至安裝位置的卷筒上，并且隨后在使用位置處從該卷筒放出。彎曲加強(qiáng)件自身相當(dāng)剛性并且相比柔性管具有相當(dāng)不便的形狀，并且因此難以容置在卷筒上。這通常通過使用特定的包裝材料來處理，并且很費(fèi)力。此夕卜，彎曲加強(qiáng)件必須位于卷筒上的特定位置處以不會(huì)使卷筒失去平衡傾斜。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供一種浮力補(bǔ)償元件以及一種相比已知的浮力補(bǔ)償元件和方法改善了安裝柔性管組件之前的使用的便利性和處理的便利性的方法。
[0014]本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供一種能夠?qū)θ嵝怨苓M(jìn)行改進(jìn)的浮力補(bǔ)償元件。
[0015]本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供一種浮力補(bǔ)償元件以及一種就安裝而言容易且具成本效率的方法。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供能夠附接至柔性管的中間面連接部的一個(gè)或更多個(gè)浮力補(bǔ)償元件。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于提供一種易于組裝并保護(hù)柔性管免受過度彎曲的組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于連接至一部分柔性管以增大或減小該一部分柔性管的浮力的浮力補(bǔ)償元件，該浮力補(bǔ)償元件包括:
[0019]本體部；以及
[0020]通道，該通道延伸穿過本體部以容納一部分柔性管，
[0021]其中，本體部和通道構(gòu)造成使得當(dāng)一部分柔性管容納在通道中時(shí)，該一部分管具有增大的朝向通道的一端撓曲的能力。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種設(shè)置用于連接至一部分柔性管以增大或減小該一部分柔性管的浮力的浮力補(bǔ)償元件的方法，該方法包括:
[0023]設(shè)置本體部；以及
[0024]設(shè)置通道，該通道延伸穿過本體部以容納一部分柔性管，
[0025]其中，本體部和通道構(gòu)造成使得當(dāng)一部分柔性管容納在通道中時(shí)，該一部分管具有增大的朝向通道的一端撓曲的能力。
[0026]本發(fā)明的某些實(shí)施方式提供了如下優(yōu)勢(shì):浮力補(bǔ)償元件可以在放出至其使用位置緊之前附接至柔性管，從而允許浮力補(bǔ)償元件與柔性管單獨(dú)地進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。[0027]本發(fā)明的某些實(shí)施方式提供了如下優(yōu)勢(shì):一個(gè)或更多個(gè)浮力補(bǔ)償元件能夠串聯(lián)地連接在一起，同時(shí)僅在單個(gè)剛性點(diǎn)一即，中間面連接部一處附接至柔性管。
[0028]本發(fā)明的某些實(shí)施方式提供了如下優(yōu)勢(shì):提供了 一種被保護(hù)以免過度彎曲的柔性
管組件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]下文中將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步描述，在附圖中:
[0030]圖1示出了已知的提升器構(gòu)型；
[0031]圖2示出了另一已知的提升器構(gòu)型；
[0032]圖3示出了柔性管體；
[0033]圖4示出了提升器構(gòu)型；
[0034]圖5示出了提升器構(gòu)型；
[0035]圖5示出了浮力補(bǔ)償元件；
[0036]圖6示出了浮力補(bǔ)償元件的本體部；
[0037]圖7示出了浮力補(bǔ)償元件的兩個(gè)本體部；
[0038]圖8示出了浮力補(bǔ)償元件；
[0039]圖9示出了連接至中間面連接部的浮力補(bǔ)償元件；
[0040]圖10示出了連接至柔性管體的浮力補(bǔ)償元件；
[0041]圖11示出了浮力補(bǔ)償元件的橫截面；
[0042]圖12示出了將浮力補(bǔ)償元件附接至柔性管的方法；
[0043]圖13示出了浮力補(bǔ)償元件的本體部；
[0044]圖14示出了浮力補(bǔ)償元件；
[0045]圖15示出了浮力補(bǔ)償元件；
[0046]圖16示出了浮力補(bǔ)償元件在柔性管上的組裝；
[0047]圖17示出了浮力補(bǔ)償元件的本體部；
[0048]圖18示出了浮力補(bǔ)償元件；
[0049]圖19示出了浮力補(bǔ)償元件的本體部；以及
[0050]圖20示出了浮力補(bǔ)償元件。
[0051 ] 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0052]本說明將自始至終參照柔性管。應(yīng)當(dāng)理解，柔性管為管體的一部分與一個(gè)或更多個(gè)端部配件的組件，管體的相應(yīng)端部在所述一個(gè)或更多個(gè)端部配件中的每個(gè)端部配件中終止。圖3示出了如何根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式通過形成承壓導(dǎo)管的分層材料的組合來形成管體300。盡管圖3中示出了許多特定的層，但是要理解，本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于包括由各種可能的材料制造的兩層或更多層的同軸管體結(jié)構(gòu)。還應(yīng)當(dāng)指出的是，層厚度僅為說明性的目的而示出。
[0053]如圖3中所示，管體包括可選的最內(nèi)骨架層301。骨架提供了可以用作最內(nèi)層的互鎖構(gòu)造以防止由于管降壓、外部壓力以及拉伸防護(hù)壓力和機(jī)械壓碎載荷而引起的內(nèi)壓力護(hù)套302的完全或部分壓扁。應(yīng)當(dāng)理解到，本發(fā)明的某些實(shí)施方式能夠應(yīng)用于‘滑膛’操作(即，沒有骨架)以及這種‘粗膛’應(yīng)用(有骨架)。
[0054]內(nèi)壓力護(hù)套302用作流體保持層，并且包括確保內(nèi)部流體整體性的聚合物層。應(yīng)當(dāng)理解到，該層自身可以包括許多子層。應(yīng)當(dāng)理解到，當(dāng)使用可選的骨架層時(shí)，內(nèi)壓力護(hù)套通常被本領(lǐng)域的技術(shù)人員稱作屏障層。在沒有這種骨架的操作(所謂的滑膛操作)中，內(nèi)壓力護(hù)套可以被稱作襯里。
[0055]可選的壓力防護(hù)層303為具有接近90°的躺角的結(jié)構(gòu)層，這增大了柔性管對(duì)內(nèi)、外壓力和機(jī)械壓碎載荷的抵抗。該層還在結(jié)構(gòu)上支承內(nèi)壓力護(hù)套，并且通常由互鎖構(gòu)造構(gòu)成。
[0056]柔性管體還包括可選的第一拉伸防護(hù)層305和可選的第二拉伸防護(hù)層306。每個(gè)拉伸防護(hù)層均為具有通常介于10°與55°之間的躺角的結(jié)構(gòu)層。每層均用來承受拉伸載荷和內(nèi)部壓力。拉伸防護(hù)層通常成對(duì)地反向纏繞。
[0057]所示出的柔性管體還包括有助于容納內(nèi)層并在某種程度上防止相鄰層之間的磨損的可選的帶層304。
[0058]柔性管體通常還包括可選的絕緣層307和外護(hù)套308，該外護(hù)套308包括用來保護(hù)管免受海水和其他外部環(huán)境的滲透、腐蝕、磨損以及機(jī)械損害的聚合物層。
[0059]每個(gè)柔性管均可以包括管體300的有時(shí)也稱作段部或部段的至少一部分以及位于柔性管的至少一個(gè)端部處的端部配件。端部配件提供了形成柔性管體與連接件之間的過渡的機(jī)械裝置。例如如圖3中示出的不同的管層以在柔性管與連接件之間傳遞載荷的方式在端部配件中終止。
[0060]替代性地，例如在W02009/150443中所描述的，柔性管體的段部可以通過其他類型的中間面連接部接合至管體的另一段部。中間面連接部被認(rèn)為是柔性管體段部之間的在使用中位于船或平臺(tái)與海床之間的任意連接部。
[0061]圖4示出了適于將諸如油和/或氣體和/或水之類的產(chǎn)品流體從海底位置401傳輸至浮動(dòng)設(shè)施402的提升器組件400。例如，在圖4中，海底位置401包括海底流動(dòng)線路。柔性流動(dòng)線路405包括整體或部分地靜置在海床404上或埋藏在海床下面并用于靜態(tài)應(yīng)用的柔性管。浮動(dòng)設(shè)施可以通過平臺(tái)和/或浮標(biāo)或者如圖4中所示的船來提供。提升器組件400設(shè)置為柔性提升器，也就是說，設(shè)置為將船連接至海床設(shè)備的柔性管403。如以上所討論的，柔性管可以為與端部配件連接的數(shù)段柔性管。
[0062]應(yīng)當(dāng)理解到，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，存在不同類型的提升器。本發(fā)明的實(shí)施方式可以與諸如自由懸浮的(自由的、懸鏈的提升器)、在一定程度上被限制的提升器(浮標(biāo)、鏈條)、總體上限制或封閉在管道(I或J管道)中的提升器之類的任何類型的提升器一起使用。
[0063]圖4還示出如何能夠使用柔性管的一部分作為流動(dòng)線路405或牽索406。
[0064]圖5至圖11中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。浮力補(bǔ)償元件(浮力輔助件)500包括第一本體部502和另一本體部504。本體部能夠彼此連接以形成浮力補(bǔ)償元件。在示出的示例中，浮力補(bǔ)償元件分成兩個(gè)大致相同的部分。
[0065]在圖6中示出了一個(gè)本體部。本體部502為大致半圓筒形，該大致半圓筒形具有第一大致半圓形端部表面506、與第一端部表面相對(duì)的第二大致半圓形端部表面508、在第一端部表面與第二端部表面之間延伸的大致平坦面510、以及在第一端部表面與第二端部表面之間延伸的彎曲表面512。在該示例中，本體部的外部面還包括作為過渡表面的其他彎曲部514。
[0066]大致平坦面510被在第一端部表面506與第二端部表面508之間延伸的切去部516中斷。該切去部516自身為半圓筒形的。
[0067]第一本體部502和另一本體部504構(gòu)造成能夠彼此連接。如圖5中所指示的，本體部可以通過螺栓(未示出)接合以將所述部分彼此緊固。螺栓插入到適當(dāng)定尺寸的中空腔室518中并且被上緊。替代性地，應(yīng)當(dāng)理解到，例如可以使用諸如圍繞被接合部分的繩或纏繞件之類的許多其他形式的構(gòu)型或者粘合劑或焊接的形式來連接本體部。
[0068]切去部516或每個(gè)本體部構(gòu)造(定尺寸并定形)成使得當(dāng)本體部被連接時(shí)本體部將包封柔性管520。由于切去部為半圓筒形的，因此其將形成圓筒形通道以容納柔性管。
[0069]如圖7至圖9中所示，浮力補(bǔ)償元件500還可以包括用于將浮力補(bǔ)償元件連接至其他部件的一個(gè)或更多個(gè)連接件或凸緣。連接件522被示出在圖7和圖8的浮力補(bǔ)償元件中。圖7示出了用于形成浮力補(bǔ)償元件500的兩個(gè)本體部502、504，并且圖8示出了處于其連接狀態(tài)的本體部502、504。連接件可以為任意適當(dāng)?shù)臉?gòu)型，例如為以適當(dāng)?shù)姆绞綇牡谝欢瞬勘砻?06和/或第二端部表面508突出的凸緣的形狀，以將該凸緣連接至另一部件，該另一部件可以為另一浮力補(bǔ)償元件或柔性管的一部分。
[0070]圖9示出了兩個(gè)浮力補(bǔ)償元件的將柔性管包封在中間面連接部的區(qū)域中的切去部。連接件522設(shè)置成與柔性管520的中間面連接部524連接。此處，中間面連接部524為以背靠背構(gòu)型接合的一對(duì)端部配件。連接件522緊固地夾持到中間面連接部524上以在所述兩個(gè)部件之間形成牢固的接合。由于浮力補(bǔ)償元件夾持到為剛性結(jié)構(gòu)的中間面連接部，因此沒有過大的壓碎載荷施加至柔性管體。如所示出的，連接件522還能夠連接至另一浮力補(bǔ)償元件的另一連接件526。
[0071]圖10示出了兩個(gè)浮力補(bǔ)償元件的將柔性管包封在柔性管體的區(qū)域中的切去部(沒有中間面連接件)。連接件522設(shè)置成與另一浮力補(bǔ)償元件的另一連接件526連接。
[0072]設(shè)想與中間面連接部連接的連接件的類型和與柔性管體連接的連接件的類型可以為能夠連接至這些部件中的任一部件或兩個(gè)部件的相同的構(gòu)型。在連接件與中間面連接部或另一連接件之間形成連接部的裝置可以為任意類型的機(jī)械配件(螺釘型、凸/凹型等)、螺栓連接布置或其他這種裝置。由浮力補(bǔ)償元件與柔性管之間的慣性產(chǎn)生的任何力將通過連接件和中間面連接部傳遞。
[0073]圖11示出了浮力補(bǔ)償元件500的橫截面。在本示例中，浮力補(bǔ)償元件500包括保護(hù)殼528以覆蓋本體部的外表面。該殼可以由鋼或諸如復(fù)合材料之類的將給予浮力補(bǔ)償元件對(duì)海水的相當(dāng)大的防護(hù)的任何其他材料形成。在這種情況下大多數(shù)本體部為復(fù)合泡沫塑料530。本示例的額外部件為沿著半圓筒形切去部516設(shè)置的徑向內(nèi)層532。該層由鋼制成并且足以在復(fù)合泡沫塑料體與柔性管之間形成耐摩擦界面。層532可以形成得足夠剛性以防止柔性管的被浮力補(bǔ)償元件包封的部分在使用中彎曲。
[0074]諸如上述浮力補(bǔ)償元件之類的浮力補(bǔ)償元件可以設(shè)置用于連接至柔性管。設(shè)置浮力補(bǔ)償元件的方法包括設(shè)置第一本體部以及設(shè)置另一本體部，其中，第一本體部和另一本體部構(gòu)造成能夠彼此連接并且在使用中包圍柔性管的一部分。該方法可以包括制造浮力補(bǔ)償元件或設(shè)置用于組裝的部件。
[0075]鑒于以上討論的不同類型的連接件，應(yīng)當(dāng)理解到，可以將許多浮力補(bǔ)償元件以直列式構(gòu)型的方式附接至柔性管。圖12中示出了該方法的示例。在該示例中，浮力補(bǔ)償元件在經(jīng)由月池536降到水534中緊之前離岸附接至柔性管520。在第一步驟SI中，第一本體部502和另一本體部504 —起連接至彼此以形成第一浮力補(bǔ)償元件SOO1，并一起連接至中間面連接部524的最下部段。本體部彼此的連接以及與中間面連接部的連接可以以任何順序?qū)崿F(xiàn)。在第二步驟S2中，另一浮力補(bǔ)償元件5002連接至中間面連接部524的最上部段并且/或者連接至第一浮力補(bǔ)償元件50(^再次，另一浮力補(bǔ)償元件5002的本體部彼此的連接以及本體部至組件的連接可以以任何順序?qū)崿F(xiàn)。在隨后的步驟Sn中，另一浮力補(bǔ)償元件500^經(jīng)由相應(yīng)的連接件連接至另一浮力補(bǔ)償元件5002，并且另一浮力補(bǔ)償元件500^經(jīng)由相應(yīng)的連接件連接至另一浮力補(bǔ)償元件500n等等。
[0076]通過這種方法，第一浮力補(bǔ)償元件SOO1經(jīng)由中間面連接部524緊固至柔性管，并且其他浮力補(bǔ)償元件依次緊固至第一浮力補(bǔ)償元件或中間面連接部。以此，來自稍后添加的浮力補(bǔ)償元件的任何力均通過較早添加的浮力補(bǔ)償元件傳遞至中間面連接部。這有助于通過浮力補(bǔ)償元件防止柔性管上的過大的壓縮載荷。另外，由于第一添加的浮力補(bǔ)償元件附接至中間面連接部，因此其不會(huì)從柔性管向下滑至不期望的位置，并且由于其他浮力補(bǔ)償元件依次添加在第一浮力補(bǔ)償元件的上方，因此第一浮力補(bǔ)償元件用作導(dǎo)向止動(dòng)件以防止其他浮力補(bǔ)償元件從柔性管滑下。
[0077]此外，當(dāng)使用包括剛性層532的浮力補(bǔ)償元件時(shí)，每個(gè)剛性層的組合將形成位于管的外部并沿著浮力補(bǔ)償元件的長(zhǎng) 度封閉管的剛性管道。這可以有效地用作單個(gè)導(dǎo)向管道或I管道。
[0078]在替代性方法中，可以將一系列浮力補(bǔ)償元件添加至垂在船與中層水域平臺(tái)之間的柔性管，例如，使得最后的浮力補(bǔ)償元件連接至中間面連接部。隨后，可以將柔性管從船釋放，使得管以基本上倒置的方式從中層水域平臺(tái)垂下。
[0079]在上述設(shè)備的另一改型中，浮力補(bǔ)償元件600可以如圖13和圖14中所示設(shè)置。如圖中所示，浮力補(bǔ)償元件600在許多方面與浮力補(bǔ)償元件500類似，并且類似地由兩個(gè)可連接的本體部602、604形成，所述兩個(gè)可連接的本體部602、604中的每個(gè)本體部均具有在與另一本體部連接時(shí)形成通道的切去部616。該通道延伸穿過浮力補(bǔ)償元件600以容納柔性管。然而，在該示例中，每個(gè)本體部的切去部616均形成為包括在直徑方面朝向本體部的一端以承口式輪廓逐漸增大的部段616a。沿著部段616a，通過將本體部與逐漸擴(kuò)口的開口連接在一起而形成的通道以及浮力補(bǔ)償元件600不會(huì)抵接柔性管620。即，部段616a的橫截面包括可以具有與本體部的端部接近的變化的(增大的或減小的)或恒定的曲率半徑的彎曲表面。在圖13和圖14中，部段616a近似地延伸了浮力補(bǔ)償元件的長(zhǎng)度的五分之一，但具體尺寸可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)應(yīng)用的詳情來確定。
[0080]在又一示例中，浮力補(bǔ)償元件700可以如圖15中所示設(shè)置。浮力補(bǔ)償元件700在許多方面與浮力補(bǔ)償元件600類似，但是其由具有延伸穿過本體部以容納柔性管的通道的單個(gè)本體部702形成。該通道形成為包括在直徑方面朝向本體部的一端以承口式輪廓逐漸增大的部段716a。沿著部段716a，浮力補(bǔ)償元件700將不會(huì)抵接柔性管720。
[0081]具有承口式輪廓的浮力補(bǔ)償元件的部段616a、716a在通道與管之間給予柔性管的被浮力補(bǔ)償元件封閉的部分增大量的空間，從而給予管增大的朝向通道的該端部撓曲和彎曲的能力。在這方面，浮力補(bǔ)償元件的部段用作彎曲限制元件，從而允許柔性管的柔性從其被約束在浮力補(bǔ)償模塊的下方的位置至其向周圍環(huán)境(例如海水)完全敞開的位置的逐漸改變。該特征因此免除了對(duì)在柔性管的該區(qū)域中使用額外的彎曲加強(qiáng)件的需求。
[0082]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，定形的承口式輪廓為實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性管的由浮力補(bǔ)償元件圍繞的部分的約束的逐漸改變的一種方式。然而，該改變也可以通過其他方式來實(shí)現(xiàn)，例如通過諸如具有增大的孔隙尺寸的泡沫之類的具有變化的壓縮性的材料形成浮力補(bǔ)償元件，使得壓縮性朝向通道的端部增大。這還將允許柔性管的一部分在其到達(dá)通道的端部時(shí)增大了撓曲的能力。
[0083]在該設(shè)備的另一改型中，可以將許多不同的浮力補(bǔ)償元件以直列式構(gòu)型的方式附接至柔性管820。圖16中以橫截面示出了這種布置的示例。在該示例中，浮力補(bǔ)償元件在經(jīng)由月池(未示出)降到水中緊之前離岸附接至柔性管820。首先，第一本體部802和另一本體部(未示出)一起連接至彼此以形成第一浮力補(bǔ)償元件SOO1，并且一起連接至中間面連接部824的最下部段。本體部彼此的連接以及與中間面連接部的連接可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)。對(duì)于該第一浮力補(bǔ)償元件而言，采用了圖13和圖14中示出的類型的浮力補(bǔ)償元件，其中，擴(kuò)口通道的部段816a設(shè)置在通道的遠(yuǎn)離中間面連接部824的端部處。隨后，第二浮力補(bǔ)償元件SOO2連接至中間面連接部824的最上部段以及/或者連接至第一浮力補(bǔ)償元件800lo然而，該浮力補(bǔ)償元件8002例如為圖7、圖8或圖11中示出的不具有通道的任何擴(kuò)口部段的類型。再次，第二浮力補(bǔ)償元件SOO2的本體部彼此的連接以及本體部至組件的連接可以以任意順序來實(shí)現(xiàn)。隨后，圖7、圖8或圖11中示出的類型的第三浮力補(bǔ)償元件SOO3例如經(jīng)由相應(yīng)的連接件822連接至第二浮力補(bǔ)償元件8002。隨后，圖13和圖14中示出的類型的第四浮力補(bǔ)償元件8004例如經(jīng)由相應(yīng)的連接件822連接至第三浮力補(bǔ)償元件8003。
[0084]類似于關(guān)于圖12所描述的布置，第一浮力補(bǔ)償元件SOO1經(jīng)由中間面連接部824緊固至柔性管，并且其他浮力補(bǔ)償元件依次緊固至第一浮力補(bǔ)償元件或中間面連接部。以此，來自稍后添加的浮力補(bǔ)償元件的任何力均通過較早添加的浮力補(bǔ)償元件傳遞至中間面連接部。這有助于通過浮力補(bǔ)償元件防止柔性管上的過大的壓縮載荷。另外，由于第一添加的浮力補(bǔ)償元件附接至中間面連接部，因此其不會(huì)從柔性管向下滑至不期望的位置，并且由于其他浮力補(bǔ)償元件依次增添在第一浮力補(bǔ)償元件的上方，因此第一浮力補(bǔ)償元件用作導(dǎo)向止動(dòng)件以防止其他浮力補(bǔ)償元件從柔性管滑下。
[0085]此外，當(dāng)使用包括剛性層的浮力補(bǔ)償元件時(shí)，每個(gè)剛性層的組合將形成位于管的外部并沿著浮力補(bǔ)償元件的長(zhǎng)度封閉管的剛性管道。這可以有效地用作單個(gè)導(dǎo)向管道或I管道。
[0086]可以在所形成的組件內(nèi)使用扶正器以保持浮力補(bǔ)償元件相對(duì)于管的相對(duì)位置。扶正器為本領(lǐng)域所已知的并且可以沿著管以預(yù)定間距定位。
[0087]此外，在組件的最上部段和最下部段處具有擴(kuò)口通道的浮力補(bǔ)償元件的使用使柔性管的封閉部分能夠沿著其中央部段被相對(duì)剛性地防護(hù)，并且因此增大了朝向組件的這些部段撓曲和彎曲的能力。
[0088]圖17和圖18中示出了浮力補(bǔ)償元件的另一示例。在該示例中，浮力補(bǔ)償元件900包括第一本體部902和另一本體部904。本體部能夠彼此連接以形成浮力補(bǔ)償元件900。在示出的示例中，浮力補(bǔ)償元件分成兩個(gè)大致相同的部分。替代性地，浮力補(bǔ)償元件可以由單個(gè)本體部形成。
[0089]浮力補(bǔ)償元件900例如享有與參照?qǐng)D13和圖14描述的浮力補(bǔ)償元件類似的特征。每個(gè)本體部902、904均包括具有變化的輪廓尺寸的切去部916。更具體地，切去部916在第一端部表面906與第二端部表面908之間延伸。該切去部具有與第一端部表面906相鄰的在直徑方面朝向第一端部906以承口式輪廓逐漸增大的第一端部部段916a。沿著部段916a，通過將本體部與逐漸擴(kuò)口的開口連接在一起而形成的通道以及浮力補(bǔ)償元件900不會(huì)抵接柔性管920。與第一部段916a相鄰的是半圓筒形的第二中央部段916b。第二中央部段916b將大體上與柔性管920接觸。與第二部段916b相鄰的是在直徑方面朝向第二端部908以承口式輪廓逐漸增大的第三端部部段916c。沿著部段916c，通過將本體部與逐漸擴(kuò)口的開口連接在一起而形成的通道以及浮力補(bǔ)償元件900不會(huì)抵接柔性管920。
[0090]浮力補(bǔ)償元件900可以以獨(dú)立操作的方式使用，并且包括將消除對(duì)單獨(dú)的彎曲加強(qiáng)件的需求的彎曲限制特征。
[0091]圖19和圖20示出了浮力補(bǔ)償元件的另一示例。在該示例中，浮力補(bǔ)償元件1000包括第一本體部1002和另一本體部1004。該本體部能夠彼此連接以形成浮力補(bǔ)償元件1000。浮力補(bǔ)償元件1000類似于浮力補(bǔ)償元件900。然而，每個(gè)本體部的切去部1016均構(gòu)造(定形并定尺寸)成使得浮力補(bǔ)償元件將圍繞柔性管1020的中間面連接部配裝。
[0092]浮力補(bǔ)償元件1000可以設(shè)置有沿著切去部1016的徑向內(nèi)層1032。此處，該層由鋼制成并且不僅容置中間面連接部的幾何結(jié)構(gòu)而且還對(duì)結(jié)構(gòu)增加了硬度，使得浮力補(bǔ)償元件可以經(jīng)受住由浮力補(bǔ)償元件與柔性管之間的力引起的任何可能的變形。層1032可以形成為足夠剛性以防止柔性管的通過浮力補(bǔ)償元件包封的部分在使用中彎曲，而端部部段允許增大管朝向浮力補(bǔ)償元件的端部表面的柔性。
[0093]通過這種設(shè)備，動(dòng)態(tài)力可以傳遞通過中間連接件的端部配件。另外，將本體部夾持到柔性管的力被圍繞剛性的中間面連接部指引，使得壓縮載荷不會(huì)過大并壓碎柔性管。另夕卜，該設(shè)備免除了對(duì)組件中待使用的單獨(dú)的彎曲加強(qiáng)件的需求，該彎曲加強(qiáng)件在制造設(shè)施處通常必須安裝在柔性管上。
[0094]由于從該組件中省去了彎曲加強(qiáng)件，因此就管的生產(chǎn)而言，在減小等待部件的時(shí)間、組件的傳輸、損害組件的風(fēng)險(xiǎn)以及成本方面具有積極意義。浮力補(bǔ)償元件相對(duì)離岸的柔性管進(jìn)行改進(jìn)。
[0095]應(yīng)當(dāng)理解到，浮力補(bǔ)償元件的允許柔性管增大柔性的部分的輪廓可以設(shè)計(jì)成適于管尺寸、中間面連接部尺寸、可允許的彎曲半徑(例如取決于海底條件)等等。
[0096]可以對(duì)如上所述的詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行各種修改。例如，盡管上述浮力補(bǔ)償元件包括復(fù)合泡沫塑料，但是浮力提供材料也可以替代性地為空氣、氣體或其他材料，或者為材料的組合，以提供適當(dāng)?shù)恼×?。替代性地，材料可以為諸如沙子、砂礫或例如呈顆粒的形式或其他適當(dāng)?shù)男螤畹你U或鋼的金屬或合金之類的適當(dāng)?shù)膲狠d配重。
[0097]所述其他材料僅為示例。應(yīng)當(dāng)理解到，盡管上述浮力補(bǔ)償元件中的某些浮力補(bǔ)償元件由兩個(gè)本體部形成，但是其也可以由單個(gè)本體部或者三個(gè)或更多個(gè)本體部形成。
[0098]如上所述，兩個(gè)或更多個(gè)浮力補(bǔ)償元件例如可以通過相應(yīng)的連接件部接合在一起，以形成浮力補(bǔ)償元件的直列式構(gòu)型。盡管已經(jīng)關(guān)于圖16描述了四個(gè)浮力補(bǔ)償元件，但是也可以使用任意數(shù)目的浮力補(bǔ)償元件，然而有利的是使用在構(gòu)型的起始部和端部處具有擴(kuò)口部的浮力補(bǔ)償元件以實(shí)現(xiàn)彎曲控制。
[0099]盡管本發(fā)明的某些示例已經(jīng)被描述為在本體部的每個(gè)端部處均具有連接件，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，浮力補(bǔ)償元件可能具有構(gòu)造成與相鄰的浮力補(bǔ)償元件的本體的相應(yīng)部分配對(duì)的僅一個(gè)連接件。替代性地，該本體部自身可以構(gòu)造成與相鄰的浮力補(bǔ)償元件的本體的相應(yīng)部分配對(duì)。
[0100]對(duì)于先前已知的管組件，需要不同部件的組合來實(shí)現(xiàn)浮力控制和彎曲硬度。本發(fā)明利用類似的和更少的部件提供了這兩個(gè)特性。浮力補(bǔ)償元件在陸地制造和海上安裝方面將是具成本效益的。
[0101]本發(fā)明在減小提升器拉力方面將是特別有用的，并且使得在對(duì)拉伸防護(hù)層的需求方面進(jìn)一步受益。
[0102]本發(fā)明將使限制離開浮力補(bǔ)償元件的管中的彎曲曲率的功能最優(yōu)化。
[0103]在浮力補(bǔ)償元件分成兩個(gè)或更多個(gè)本體部的情況下，該浮力補(bǔ)償元件例如可以在柔性管降到海中緊之前在安裝時(shí)相對(duì)柔性管被容易地改進(jìn)。
[0104]上述浮力補(bǔ)償元件可以適于與配裝到柔性管的其他浮力補(bǔ)償元件連結(jié)以形成一定長(zhǎng)度的浮力提供組件，然而該組浮力補(bǔ)償元件僅在為管的剛性部的中間面連接部處附接至柔性管。因此在管的并非剛性的部段處沒有過大的壓碎載荷施加至至柔性管。該組件還可以用作至管的導(dǎo)向管道。
[0105]上述浮力補(bǔ)償元件可以提供一種易于組裝且成本有效的具有減小的拉力載荷的提升器系統(tǒng)。圖16中示出的設(shè)備例如特別適于深水或超深水應(yīng)用，并且圖5中示出的設(shè)備例如特別適于更淺的水應(yīng)用。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到上述示例中的任何示例均可以設(shè)計(jì)成適于特殊應(yīng)用。在諸如淺水波構(gòu)型之類的傳統(tǒng)應(yīng)用中，在浮力模塊處彎曲的管由于以下原因而可以忽略:1)每個(gè)模塊的凈浮力相對(duì)較小(例如，最大2，OOOkg)并且更加均勻地分布在相對(duì)較長(zhǎng)的管部段上，以及2)浮力模塊最可能定位成幾乎水平或具有一些斜度(呈凹陷彎曲形式)。因此，僅在傳統(tǒng)的浮力模塊的端部處設(shè)計(jì)非常平坦的曲線。這些彎曲部段的彎曲半徑為管最小彎曲半徑的數(shù)十倍或數(shù)百倍，并且并非設(shè)計(jì)成保護(hù)管以免過度彎曲。對(duì)于階梯狀的提升器構(gòu)型而言，浮力模塊可以放置在幾乎豎直的部段中。該管可以通過形成‘階梯部’而在浮力部段的頂端處承受較大的彎曲。這些較大的模塊的端部處的承口式輪廓的半徑通常不小于管彎曲半徑的1.25倍。
[0106]可以應(yīng)用浮力補(bǔ)償元件以例如在1000或2000或者甚至3000米水深處使用。每個(gè)浮力補(bǔ)償元件的凈浮力例如可以為10公噸(10，OOOkg)。當(dāng)使用浮力補(bǔ)償元件的直列式構(gòu)型時(shí)，凈浮力例如可以為100公噸。浮力補(bǔ)償元件的尺寸例如可以為大約3.5米的外徑以及3米的長(zhǎng)度。特殊尺寸將還取決于需要在其中使用管的水的深度。
[0107]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，關(guān)于上述實(shí)施方式中的任何實(shí)施方式所描述的特征能夠在不同實(shí)施方式之間以可互換的方式適用。上述實(shí)施方式為示例以示出本發(fā)明的各種特征。
[0108]貫穿本說明書的描述與權(quán)利要求，詞“包括”與“包含”以及它們的變體意味著“包括但不限于”，并且其不意在(也不)排除其他部分、添加物、部件、整體或步驟。貫穿本說明書的描述和權(quán)利要求，除非上下文另外要求，否則單數(shù)包括了復(fù)數(shù)。特別地，在使用不定冠詞的情況下，除非上下文另外要求，否則本說明書應(yīng)當(dāng)理解為設(shè)想了復(fù)數(shù)和單數(shù)。
[0109]除非本文中描述的實(shí)施方式或示例與其互不相容，否則結(jié)合本發(fā)明的特殊方面、實(shí)施方式或示例描述的特征、整體、特性、化合物、化學(xué)根或化學(xué)基團(tuán)應(yīng)當(dāng)理解為能夠適用于任何其他方面。本說明書中公開的所有特征(包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖)以及/或者如此公開的任何方法或過程的所有步驟都可以以除這些特征和/或步驟中的至少某些特征和/或步驟互相排斥的組合以外的任何組合進(jìn)行組合。本發(fā)明不受任何前述實(shí)施方式的細(xì)節(jié)的限制。本發(fā)明延伸至本說明書中公開的特征中的任何新穎特征或任何新穎組合(包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖)，或者延伸至如此公開的任何方法或過程的步驟中的任何新穎步驟或任何新穎組合。
[0110]讀者的關(guān)注針對(duì)與本說明書同時(shí)提交或在本說明書之前提交的與本申請(qǐng)相關(guān)的并且與本說明書一起向公眾審查開放的所有文件和文檔，并且所有這些文件和文檔的內(nèi)容通過參引并入本文中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于連接至一部分柔性管以增大或減小所述一部分柔性管的浮力的浮力補(bǔ)償元件，所述浮力補(bǔ)償元件包括: 本體部；以及 通道，所述通道延伸穿過所述本體部以容納一部分柔性管， 其中，所述本體部和所述通道構(gòu)造成使得當(dāng)一部分柔性管容納在所述通道中時(shí)，所述一部分管具有增大的朝向所述通道的一端撓曲的能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述通道包括定形成在直徑方面朝向所述通道的所述端部增大的部段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述通道包括朝向所述通道的所述端部的承口式輪廓。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述通道包括定形成在直徑方面朝向所述通道的另一端部增大的另一部段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述本體部包括壓縮性朝向所述通道的所述端部增大的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述通道為大致圓筒形的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述本體部包括第一本體部和另一本體部，并且所述第一本體部和所述另一本體部構(gòu)造成能夠彼此連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述通道定形成包封所述一部分柔性管的中間面連接部。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的浮力補(bǔ)償元件，其中，所述本體部包括用于將所述浮力補(bǔ)償元件連接至另一浮力補(bǔ)償元件或連接至柔性管的中間面連接部的連接件。
10.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的多個(gè)浮力補(bǔ)償元件的組件，所述浮力補(bǔ)償元件以直列式構(gòu)型的方式連接在一起。
11.一種設(shè)置用于連接至一部分柔性管以增大或減小所述一部分柔性管的浮力的浮力補(bǔ)償元件的方法，所述方法包括: 設(shè)置本體部；以及 設(shè)置通道，所述通道延伸穿過所述本體部以容納一部分柔性管， 其中，所述本體部和所述通道構(gòu)造成使得當(dāng)一部分柔性管容納在所述通道中時(shí)，所述一部分管具有增大的朝向所述通道的一端撓曲的能力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括將所述通道定形成包括在直徑方面朝向所述通道的所述端部增大的部段。
13.—種基本如本文中參照附圖所描述的浮力補(bǔ)償元件。
14.一種基本如本文中參照附圖所描述的方法。
【文檔編號(hào)】E21B17/01GK103958818SQ201280058542
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】譚志民, 喬治·卡拉貝拉斯 申請(qǐng)人:韋爾斯特里姆國(guó)際有限公司