连接到水下管线结构的浮式系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种定位在具有水底的水体中的浮式系统，该系统包括：漂浮在水中的主机部件；细长的水下管线结构，该水下管线结构包括连接至主机的顶部；延伸到海底并适合于连接到搁在海底上的流送管线的底部；管线结构的呈上凹形状的第一部分；管线结构的呈上凹形状的第二部分；以及呈下凹形状的过渡段，所述过渡段位于第一部分和第二部分之间。

【技术实现步骤摘要】
连接到水下管线结构的浮式系统及其使用方法本分案申请是基于中国专利技术专利申请号200780035066.2（国际申请号PCT/US2007/078876）、专利技术名称“连接到水下管线结构的浮式系统及其使用方法”、申请日为2007年9月19日的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种从位于海水表面的主机（host）延伸到海底的水下管线结构（例如隔水管），以及涉及一种制造和使用这种系统的方法。
技术介绍
已经提出了若干种将浮式结构与海底管线连接起来的结构。所使用的结构通常取决于特别是与水深以及浮式结构的水平和竖直运动相关的参数，考虑这些参数以便选择合适的结构和/或连接类型。一种经常使用的结构被称为自由悬挂结构。在该结构中，隔水管在其顶部自由悬挂在主机上，并且形成了向下的弧形形状，直到它触及海底（触地点）。在触地点之后，管水平地搁在海底从而连接至海底设备。在该结构中，无论所使用的隔水管的类型如何，主机的振荡可引起位于隔水管下部（特别是触地区域）的管线的弯曲曲率的振荡。这种主机振荡可导致隔水管触地点附近的显著疲劳损坏。在自由悬挂结构中，当隔水管包括刚性管或包括两个同心的刚性管时，它可被称为钢制悬链线式隔水管或SCR；不会导致应力超过制成SCR的金属材料的屈服强度的弯曲部分的曲率半径较大，约为100m或以上。在自由悬挂结构中，可在深海中使用柔性管。其与SCR相比可具有的优点在于：例如，与海底交界的弯曲部分具有较小的曲率半径。而且，由于改进的疲劳性质，该柔性管可允许位于水面的主机有更大的竖直和水平运动。但是，其可能具有的缺点是非常笨重，与SCR相比具有较差的绝热性，并且每单位长度的成本高于SCR。混合结构可使用隔水管，其中下部包括竖直的、刚性的钢制隔水管，上部包括短的柔性管（跨接管）。该隔水管的重量可由位于竖直的刚性部分之上的浮力装置调整，主机的运动可由长度短的柔性管来补偿。美国专利申请No.2005/0063788公开了一种混合隔水管，它具有下部段和上部段，所述上部段包括柔性管，所述下部段包括与柔性管连通的、大体上刚性的竖直管，所述隔水管还包括位于所述刚性管的上端部区域处或位于所述刚性管的上端部区域中的浮力段。所述浮力段还包括细长的圆柱形浮力部件，它可以是具有阀的、同轴间隔开的管形结构，以使得它可以被可控地充满或排空。该混合隔水管直接锚定到位于其底部的海底基础上。该混合隔水管可在陆地上建造，并被拖航到将与其连接的设施附近。在此并入美国专利申请No.2005/0063788的全部内容以作参考。本领域需要一种不会由于浮式主机的运动所引起的触地点运动而经受过早的疲劳破坏的SCR结构。本领域还需要由单一刚性材料制成的、不包括柔性部分的隔水管。本领域还需要低成本的隔水管。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种定位在具有水底的水体中的浮式系统，该系统包括：漂浮在水中的主机部件；包括连接至主机的顶部的细长的水下管线结构；延伸到海底并适合于连接到搁在海底上的流送管线的底部；管线结构的呈上凹形的第一部分；管线结构的呈上凹形的第二部分；以及呈下凹形的过渡段，所述过渡段位于第一部分和第二部分之间。在另一方面，本专利技术提供了一种改进浮式系统的方法，该系统包括漂浮在具有水底的水体中的主机；细长的水下结构，该水下结构具有第一端部、第二端部和位于第一端部和第二端部之间的主体，其中第一端部连接至主机，主体延伸通过水体，以及第二端部位于水底附近，该方法包括：在提升点提升主体的过渡段，从而足以在第一水深处使主体的过渡段形成下凹形状，在第二水深处使主体的一部分形成上凹形状，其中第二水深比第一水深更深。在一些实施例中，该方法还包括将主体的过渡段锚固到水底。本专利技术的优点可包括下述中的一个或多个：提供一种不会由于主机的动作所引起的触地点运动而过早疲劳损坏的SCR结构；提供由单一刚性材料制成的隔水管或几乎由单一刚性材料制成的隔水管；提供主要部分由刚性材料制成的隔水管；提供可不包括柔性部分的隔水管；以及提供低成本的隔水管。附图说明图1是现有技术的系统的示意图，该系统包括位于水面121的浮式主机103，其中管形部件105从该浮式主机延伸，该管形部件105具有从浮式主机103向下延伸穿过水体125至触地点124的隔水管部分105A，管形部件105具有沿海床120延伸的管线部分105D。图2是本专利技术的一个实施例的示意图，其中显示了位于水面121的浮式主机103，其中管形部件105从该浮式主机延伸，其通过连接器131由浮力部件108提升，并通过连接器132锚定至基础111。图3是本专利技术的另一实施例的图示，显示了浮力部件108直接附接至水下浮力结构105，而不使用连接器部件。图4是本专利技术的另一实施例的图示，显示了浮力部件108沿着提升区105F在多个点处连接至水下结构，还示出了多个锚定部件111。两个悬链线式结构之间的过渡可变得平滑。图5是本专利技术的另一实施例的图示，显示了多个浮力部件108沿着提升区105F连接至多个点。图6是在实例中进行模拟设计的图示。图7示出了图1所示的现有技术系统的模拟疲劳结果，其结果是分别对应于26.5年和2.7年的“DOE-B”和“API-X”。图8示出了图6所示的系统的模拟疲劳结果，其结果分别对应于3470年和214年的“DOE-B”和“API-X”。具体实施方式在一个实施例中，公开了一种定位在具有水底的水体中的浮式系统，该系统包括：漂浮在水中的主机部件；包括连接至主机的顶部的细长的水下管线结构；延伸到海底并适合于连接至搁在海底上的流送管线的底部；管线结构的呈上凹形的第一部分；管线结构的呈上凹形的第二部分；以及呈下凹形的过渡段，所述过渡段位于第一部分和第二部分之间。在一些实施例中，细长水下结构包括钢制悬链线式隔水管。在一些实施例中，该系统还包括连接至过渡段的浮力部件。在一些实施例中，该系统还包括连接至过渡段的锚定部件。在一些实施例中，该系统还包括通过多个连接件连接到过渡段、第一部分和第二部分中的至少一个的浮力部件。在一些实施例中，该系统还包括通过多个连接件连接到过渡段、第一部分和第二部分中的至少一个的多个浮力部件。在一些实施例中，该系统还包括通过多个连接件连接到过渡段、第一部分和第二部分中的至少一个的锚定部件。在一些实施例中，该系统还包括通过多个连接件连接到过渡段、第一部分和第二部分中的至少一个的多个锚定部件。在一些实施例中，该系统还包括围绕过渡段安装的浮力部件。在一些实施例中，第一部分的最低点比过渡段的最高点低5至50米。在一些实施例中，过渡段包括预弯曲支撑管（shorepipe）、钟形口管、弯曲限制件、锥形应力接头、钛应力接头、柔性软管以及深水柔性接头中的至少一个。在一个实施例中，公开了一种改进浮式系统的方法，该系统包括：漂浮在具有水底的水体中的主机；细长的水下结构，该水下结构具有第一端部、第二端部和位于第一端部和第二端部之间的主体，其中第一端部连接至主机，主体延伸通过水体，以及第二端部位于水底附近，该方法包括：在提升点处提升主体的过渡段，从而足以在第一水深处使主体的过渡段形成为下凹形状，在第二水深处使主体的一部分形成为上凹形状，其中第二水深比第一水深更深。在一些实施例中，该方法还包括将主体的过渡段锚定到水底。在一些实施例中，提升过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位在具有水底的水体中的浮式系统，该浮式系统包括：漂浮在水中的主机部件；细长的水下管线结构，所述水下管线结构包括钢制悬链线式隔水管，所述钢制悬链线式隔水管基本上由单一刚性材料制成而并不包括柔性部分，并且所述钢制悬链线式隔水管包括：连接至主机部件的顶部；延伸到海底并适合于连接到搁在海底上的流送管线的底部；水下管线结构的呈上凹形状的第一部分；水下管线结构的呈上凹形状的第二部分；呈下凹形状的过渡段，其中所述过渡段位于第一部分和第二部分之间，所述过渡段包括浮升与锚定点，所述过渡段包括预弯曲支撑管、钟形口管、弯曲限制件、锥形应力接头和钛应力接头中的至少一个；连接至过渡段的浮升与锚定点的浮力部件；以及连接至过渡段的浮升与锚定点的锚定部件。

【技术特征摘要】
2006.09.21 US 60/826,5061.一种定位在具有水底的水体中的浮式系统，该浮式系统包括：漂浮在水中的主机部件；细长的水下管线结构，所述水下管线结构包括钢制悬链线式隔水管，所述钢制悬链线式隔水管基本上由单一刚性材料制成而并不包括柔性部分，并且所述钢制悬链线式隔水管包括：连接至主机部件的顶部；延伸到海底并适合于连接到搁在海底上的流送管线的底部；水下管线结构的呈上凹形状的第一部分；水下管线结构的呈上凹形状的第二部分；呈下凹形状的过渡段，其中所述过渡段形成基本上由单一刚性材料制成的所述钢制悬链线式隔水管的一部分，并且所述过渡段位于第一部分和第二部分之间，所述过渡段包括浮升与锚定点，所述过渡段包括预弯曲支撑管、钟形口管、弯曲限制件、锥形应力接头和钛应力接头中的至少一个；连接至过渡段的浮升与锚定点的浮力部件；以及连接至过渡段的浮升与锚定点的锚定部件。2.如权利要求1所述的浮式系统，其中浮力部件直接连接至过渡段的浮升与锚定点而不使用连接器部件。3.如权利要求1所述的浮式系统，其中，锚定部件通过使用连接器部件而连接到过渡段的浮升与锚定点。4.如权利要求1所述的浮式系统，还包括通过多个连接件连接到过渡段、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·S·李，G·罗登布施，H·张，J·Q·张，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：