本發(fā)明涉及一種深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法。

背景技術(shù)：

鋼制懸鏈線立管(scr，steelcatenaryriser)是深水海底管道的延伸部分，用于連接海底油氣生產(chǎn)系統(tǒng)和深水浮式平臺，是深水油氣生產(chǎn)開發(fā)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。深水鋼制懸鏈線立管的安裝有兩種方式，一種是立管由母平臺側(cè)往海底終端方向鋪設(shè),適用于現(xiàn)有平臺的后續(xù)回接開發(fā)項目；另一種是海管由海底終端側(cè)往母平臺方向鋪設(shè),適用于新建平臺的立管安裝項目。這兩種安裝方式的技術(shù)要求和細(xì)節(jié)都很不相同。本發(fā)明是針對第二種安裝方式進(jìn)行的改進(jìn)。

一般深水浮式平臺會有多根鋼制懸鏈線立管，在安裝過程中有幾項技術(shù)難點(diǎn)：一是起始端立管與浮式平臺安裝的方法；二是如何解決多個鋼制懸鏈線立管安裝過程中相互碰撞的問題，使平臺可以完成多根鋼制懸鏈線立管安裝；三是如何經(jīng)濟(jì)高效的完成安裝，減少船舶資源和其他設(shè)備的使用；四是如何解決穿越其他已有管線以及浮式平臺系泊錨纜的問題。

發(fā)明專利”深水立管的安裝方法”(授權(quán)公告號cn102359660b，授權(quán)公告日2013年6月19日)公開了一種深水立管的安裝方法,采用以下步驟對深水立管進(jìn)行安裝：一是將深水立管安裝專用設(shè)備整體吊裝，并通過自適應(yīng)轉(zhuǎn)換接頭快速連接至船舶甲板上的臨時支腿上；二是船舶就位，下放收放絞車?yán)|繩至海底與預(yù)先鋪設(shè)的立管相連；三是回收收放絞車?yán)|繩，增加收放絞車張力，當(dāng)纜繩張力達(dá)到設(shè)定值后，移動船舶，直至將立管提升至水面；四是立管固定，更換封頭；五是打開立管固定裝置，通過下放收放絞車?yán)|繩下放立管，開始張力轉(zhuǎn)換；六是回收平臺上的牽引纜繩，直至立管到達(dá)平臺預(yù)定位置，并連接于平臺上，完成立管安裝。

上述專利的安裝方法僅適用于懸掛在浮式平臺遠(yuǎn)端(相對于海管來向)一側(cè)的立管安裝,無法用于懸掛在浮式平臺近端一側(cè)的立管安裝。事實(shí)上,懸掛在浮式平臺遠(yuǎn)端的立管設(shè)計方案,因?yàn)樵谑┕ず蜕a(chǎn)操作過程中,存在立管與浮式平臺張緊式立管等結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉和碰撞的問題,在深水浮式平臺上很少使用。

本發(fā)明涉及的深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法適用于懸掛在浮式平臺近端一側(cè)的立管安裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有鋼制懸鏈線立管安裝方法存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法，適用于新建深水油氣平臺多根鋼制懸鏈線立管的安裝，可解決多個鋼制懸鏈線立管安裝過程中相互碰撞以及穿越其他已有管線和浮式平臺系泊錨纜的問題。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步,立管回收；第二步,立管跨底穿越平臺；第三步，立管與平臺回接。

前述的深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法，其中:所述第一步的立管回收是由安裝輔助船下放絞車?yán)|繩,絞車?yán)|繩前端連接著串聯(lián)雙四角板索具,通過水下機(jī)器人與提前鋪設(shè)于海底的鋼制懸鏈線立管相連；安裝輔助船朝浮式平臺方向移動并同時回收絞車?yán)|繩將鋼制懸鏈線立管從海底向水面拉起，當(dāng)安裝輔助船靠近浮式平臺30±5米范圍時停止前進(jìn)，并讓鋼制懸鏈線立管頭部保持在水面以下約200米處等待跨底穿越平臺；所述第二步的立管跨底穿越平臺是由安裝輔助船在靠近浮式平臺后，安裝起重船從另一側(cè)靠近浮式平臺，并通過水下機(jī)器人將收放絞車?yán)|繩穿過浮式平臺底部，連接到串聯(lián)雙四角板索具的上四角板上；安裝輔助船逐步釋放絞車?yán)|繩上的載荷，安裝起重船逐步增加收放絞車?yán)|繩上的載荷；當(dāng)鋼制懸鏈線立管的載荷全部從安裝輔助船的絞車?yán)|繩轉(zhuǎn)移到安裝起重船的收放絞車?yán)|繩上后，水下機(jī)器人解除安裝輔助船的絞車?yán)|繩與串聯(lián)雙四角板索具的上四角板的連接,完成立管從安裝輔助船的絞車?yán)|繩傳遞給安裝起重船的收放絞車?yán)|繩的過程；安裝起重船回收收放絞車?yán)|繩,完成鋼制懸鏈線立管從浮式平臺底部穿越；所述第三步的立管與平臺回接是由水下機(jī)器人將浮式平臺上的牽引纜繩連接到串聯(lián)雙四角板索具的下四角板上；浮式平臺上的絞車逐步增加牽引纜繩上的載荷，安裝起重船逐步減少收放絞車?yán)|繩上的載荷,當(dāng)收放絞車?yán)|繩完全松馳后，由水下機(jī)器人解除串聯(lián)雙四角板索具的連接鋼鏈與下四角板的連接,完成立管從安裝起重船的收放絞車?yán)|繩傳遞給浮式平臺上的牽引纜繩的過程；浮式平臺上的絞車回收牽引纜繩將鋼制懸鏈線立管向平臺拉回,直至完成與平臺的回接。

本發(fā)明深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法使用的串聯(lián)雙四角板索具，其特征在于:包括上四角板和下四角板,兩者之間由一段鋼鏈相連；上四角板和下四角板均為呈四邊形的鋼板，且上四角板和下四角板形狀、尺寸和厚度相同；上四角板和下四角板的四個角端分別設(shè)有一個板眼；鋼鏈的兩端分別與上四角板和下四角板的一個板眼相連接，上四角板和下四角板的其余三個板眼分別連接一個卸扣；上四角板和下四角板的尺寸和厚度與安裝過程中該上四角板和下四角板所受荷載成正比；所述鋼鏈的長度為3到5m。

本發(fā)明深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法的有益效果是，利用已有的鋪管船資源，解決多個鋼制懸鏈線立管安裝過程中相互碰撞的問題，實(shí)現(xiàn)對懸掛在浮式平臺近端一側(cè)鋼制懸鏈線立管穿越浮式平臺、系泊錨纜和其他立管等已有結(jié)構(gòu)物并進(jìn)行安裝的效果，是安裝復(fù)雜狀況下的深水鋼制懸鏈線立管的低成本、高效率的解決方案。該方法不需要特殊裝備，完全利用已有的鋪管船資源，是安裝復(fù)雜狀況下的深水鋼制懸鏈線立管的低成本、高效率的解決方案。

附圖說明：

圖1為現(xiàn)有常見深水浮式平臺系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)示意圖。

圖2為現(xiàn)有常見深水浮式平臺系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)側(cè)視示意圖。

圖3為本發(fā)明串聯(lián)雙四角板索具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明安裝輔助船上的絞車?yán)|繩與預(yù)鋪于海底的鋼制懸鏈線立管連接的示意圖。

圖5為本發(fā)明安裝輔助船上的絞車?yán)|繩與預(yù)鋪于海底的鋼制懸鏈線立管通過串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)進(jìn)行連接的示意圖。

圖6為本發(fā)明鋼制懸鏈線立管從海底回收拉起的示意圖。

圖7為本發(fā)明鋼制懸鏈線立管從海底回收拉起時各系統(tǒng)相對方位示意圖。

圖8為本發(fā)明將安裝起重船收放絞車?yán)|繩與鋼制懸鏈線立管連接示意圖。

圖9為本發(fā)明安裝起重船的收放絞車?yán)|繩與鋼制懸鏈線立管通過串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)進(jìn)行連接的示意圖。

圖10為本發(fā)明鋼制懸鏈線立管載荷從安裝輔助船的絞車?yán)|繩向安裝起重船的收放絞車?yán)|繩上轉(zhuǎn)移的過程示意圖。

圖11為本發(fā)明鋼制懸鏈線立管轉(zhuǎn)移到安裝起重船的收放絞車?yán)|繩上時連接示意圖。

圖12為本發(fā)明浮式平臺上的牽引纜繩與鋼制懸鏈線立管相連接示意圖。

圖13為本發(fā)明浮式平臺上的牽引纜繩與鋼制懸鏈線立管通過串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)進(jìn)行連接的示意圖。

圖14為本發(fā)明鋼制懸鏈線立管從安裝起重船的收放絞車?yán)|繩上轉(zhuǎn)移到浮式平臺上的牽引纜繩上時的連接示意圖。

圖15為本發(fā)明浮式平臺上的牽引纜繩將鋼制懸鏈線立管拉向平臺懸掛安裝位置的示意圖。

圖中主要標(biāo)號說明：101浮式平臺、102浮式平臺系泊錨纜、103鋼制懸鏈線立管、104鉆井立管、105串聯(lián)雙四角板索具、106安裝輔助船、107安裝輔助船上的絞車?yán)|繩、108安裝起重船、109安裝起重船上的收放絞車?yán)|繩、110浮式平臺上的牽引纜繩、111立管回收浮標(biāo)、112立管柔性接頭、201上四角板、202下四角板、203連接鋼鏈、204卸扣。

具體實(shí)施方式

大型海上油田的浮式平臺有多個鋼制懸鏈線立管安裝于浮式平臺上。圖1為現(xiàn)有常見深水浮式平臺系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)示意圖。該立管布置方法，可以避免立管和鉆井鉆桿相互碰撞，不影響鉆井作業(yè)，并且各個立管去往不同方向，互相不影響?？刹贾枚鄠€立管，適用范圍廣。其中101為浮式平臺，102為浮式平臺系泊錨纜。103為安裝在平臺兩側(cè)的鋼制懸鏈線立管。

圖2為現(xiàn)有常見深水浮式平臺系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)側(cè)視示意圖，顯示現(xiàn)有常見深水浮式平臺兩側(cè)均懸掛立管的狀態(tài)。其中101為浮式平臺，102為浮式平臺系泊錨纜，103為安裝在平臺兩側(cè)的鋼制懸鏈線立管，104為鉆井立管。

圖3為本發(fā)明使用的用于在安裝輔助船的絞車?yán)|繩與安裝起重船的收放絞車?yán)|繩之間,以及之后在安裝起重船的收放絞車?yán)|繩與浮式平臺上的牽引纜繩之間，傳遞轉(zhuǎn)移鋼制懸鏈線立管的索具設(shè)備：串聯(lián)雙四角板索具，該串聯(lián)雙四角板索具包括：上四角板201，下四角板202,兩者之間由一段3到5m長的短鋼鏈203相連；上下四角板均為呈四邊形的鋼板,該上四角板201和下四角板202形狀、尺寸和厚度相同；上四角板201和下四角板202的四個角端分別設(shè)有一個板眼；鋼鏈203的兩端分別與上四角板201和下四角板202的一個板眼相連接，上四角板201和下四角板202的其余三個板眼分別連接一個卸扣204；上四角板201和下四角板202的尺寸和厚度與安裝過程中該上四角板201和下四角板202所受荷載成正比。

圖4至圖15為本發(fā)明深水油氣平臺鋼制懸鏈線立管安裝方法實(shí)施中進(jìn)行立管回收、跨底穿越平臺并與平臺回接過程示意圖。本發(fā)明提出的鋼制懸鏈線立管安裝方案的具體實(shí)施步驟如下:

第一步,立管回收:安裝輔助船106下放絞車?yán)|繩107,絞車?yán)|繩107前端通過卸扣204連接著串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)105，由水下機(jī)器人將串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)105的下四角板通過卸扣204與提前鋪設(shè)于海底的鋼制懸鏈線立管103相連，如圖4和圖5所示；安裝輔助船106朝浮式平臺101方向移動并同時回收絞車?yán)|繩107將鋼制懸鏈線立管103向水面拉起，當(dāng)安裝輔助船106靠近浮式平臺101約30米范圍時停止前進(jìn)，并讓鋼制懸鏈線立管頭部保持在水面以下約200米處等待跨底穿越平臺，如圖6和圖7所示。

第二步,立管跨底穿越平臺:安裝輔助船106在靠近浮式平臺101后，安裝起重船108從另一側(cè)靠近浮式平臺101，并通過水下機(jī)器人將收放絞車?yán)|繩109穿過浮式平臺101底部，通過卸扣204連接到串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)105的上四角板201上，如圖8和圖9所示；安裝輔助船106逐步釋放絞車?yán)|繩107上的載荷，安裝起重船108逐步增加收放絞車?yán)|繩109上的載荷，如圖10所示；當(dāng)鋼制懸鏈線立管103的載荷全部轉(zhuǎn)移到安裝起重船108的收放絞車?yán)|繩109上后,水下機(jī)器人解除安裝輔助船106的絞車?yán)|繩107與串聯(lián)雙四角板索具105的上四角板201的連接,完成立管103從安裝輔助船106的絞車?yán)|繩107傳遞給安裝起重船108的收放絞車?yán)|繩109的過程,如圖11所示；安裝起重船108回收收放絞車?yán)|繩109，完成鋼制懸鏈線立管103從浮式平臺101底部穿越。

第三步，立管與平臺回接:水下機(jī)器人將浮式平臺101上的牽引纜繩110通過卸扣204連接到串聯(lián)雙四角板索具系統(tǒng)105的下四角板202上，如圖12和圖13所示；浮式平臺101上的絞車逐步增加牽引纜繩110上的載荷，安裝起重船108逐步減少收放絞車?yán)|繩109上的載荷,當(dāng)收放絞車?yán)|繩109完全松馳后，由水下機(jī)器人解除串聯(lián)雙四角板索具105的連接鋼鏈203與下四角板202的連接,完成立管103從安裝起重船108的收放絞車?yán)|繩109傳遞給浮式平臺101上的牽引纜繩110的過程,如圖14所示；浮式平臺101上的絞車回收牽引纜繩110將鋼制懸鏈線立管103向平臺拉回，如圖15所示；浮式平臺101上的絞車?yán)^續(xù)回收牽引纜繩110將鋼制懸鏈線立管103拉至平臺懸掛安裝位置，直至完成與平臺的回接。

本發(fā)明提出的鋼制懸鏈線立管安裝方案，可解決立管與浮式平臺安裝時的穿越平臺問題；可解決平臺多根鋼制懸鏈線立管安裝時容易相互碰撞問題。只需要一艘起重船，一艘有絞車的輔助船支持，無需任何特制設(shè)備，即可完成安裝工作。本發(fā)明中采用的串聯(lián)雙四角板索具，主要功用是在安裝輔助船106的絞車?yán)|繩107與安裝起重船108的收放絞車?yán)|繩109之間，傳遞和轉(zhuǎn)移鋼制懸鏈線立管103；以及在安裝起重船108的收放絞車?yán)|繩109與浮式平臺101上的牽引纜繩110之間，傳遞和轉(zhuǎn)移鋼制懸鏈線立管103；以利于鋼制懸鏈線立管103穿越浮式平臺、穿越系泊錨鏈以及其他等已有設(shè)備進(jìn)行安裝，解決了復(fù)雜條件下立管安裝的問題,可以減少海上安裝時的時間，有效節(jié)省海上油氣田開發(fā)成本，實(shí)用性強(qiáng)，效果理想。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。