ОТСОЕДИНЯЕМАЯ СИСТЕМА ЯКОРНОГО КРЕПЛЕНИЯ ДЛЯ СУДНА Российский патент 2011 года по МПК B63B21/50 B63B27/34 

Изобретение относится к отсоединяемой системе якорного крепления для судна, содержащей швартовный буйковый элемент и турельную конструкцию, смонтированную в буровой шахте судна, при этом швартовный буйковый элемент прикреплен к морскому дну и имеет множество каналов, каждый из которых выполнен с возможностью размещения водоотделяющей колонны, при этом турельная конструкция имеет гнездо для размещения буйкового элемента и фиксирующие средства для фиксации буйкового элемента в гнезде, причем в турельной конструкции размещено множество трубопроводов, подлежащих соединению с водоотделяющими колоннами, установленными в каналах буйкового элемента, при этом турельная конструкция закреплена с возможностью вращения в буровой шахте судна посредством подшипникового узла, смонтированного над уровнем моря.

Отсоединяемая система якорного крепления данного типа раскрыта в документе GB-А-2285028. В данной известной системе якорного крепления швартовный буйковый элемент выполнен с центрирующим выступом, подлежащим вставке в принимающую входную часть гнезда турельной конструкции. Данная конструкция требует сравнительно точного предварительного позиционирования буйкового элемента и гнезда во время операции постановки на якорь или соединения. Кроме того, трубопроводы, размещенные в турельной конструкции, должны быть выровнены относительно водоотделяющих колонн буйкового элемента перед фиксацией буйкового элемента в гнезде. Трубопроводы заканчиваются в гнезде подвижными гильзами, которые могут быть отведены внутри гнезда для защиты уплотнительных колец во время присоединения или отсоединения буйкового элемента. Подвижные гильзы должны быть уплотнены относительно неподвижных трубопроводов, что приводит к более сложной и уязвимой конструкции.

В отсоединяемой системе якорного крепления в соответствии с GB-А-2285028 гнездо турельной конструкции расположено на уровне киля судна, при этом все входящие в контакт (взаимодействующие) поверхности трубопроводов, гнезда, водоотделяющих колонн и буйкового элемента расположены вне турельной конструкции. Осмотр входящих в контакт поверхностей и уплотнений невозможен, когда буйковый элемент находится на его месте в гнезде.

В документе US-А-4604961 раскрыта отсоединяемая система якорного крепления для судна, при этом буйковый элемент выполнен с коническим наружным кожухом, который входит в турель с соответствующей конической формой. Известная система якорного крепления обеспечивает соединение только одной центральной водоотделяющей колонны с одним центральным трубопроводом, смонтированным в буровой шахте судна. Подшипниковый узел, обеспечивающий опору для турели в буровой шахте с возможностью вращения, расположен ниже уровня моря. Кроме того, буйковый элемент служит опорой фиксирующему средству, предназначенному для фиксации буйкового элемента в гнезде. Это означает, что подшипниковый узел и фиксирующее средство с его рабочим механизмом будут постоянно подвергаться воздействию морской водной среды.

Задача изобретения состоит в разработке усовершенствованной отсоединяемой системы якорного крепления вышеупомянутого типа.

В соответствии с изобретением отсоединяемая система якорного крепления характеризуется тем, что буйковый элемент снабжен коническим наружным кожухом, а гнездо турельной конструкции имеет коническую форму, соответствующую коническому наружному кожуху буйкового элемента, при этом турельная конструкция содержит поворотную платформу, несущую трубопроводы, подлежащие соединению с водоотделяющими колоннами, при этом поворотная платформа опирается на подшипниковый узел так, что обеспечивается возможность ее вращения относительно турельной конструкции для выравнивания трубопроводов относительно водоотделяющих колонн, когда буйковый элемент размещают и фиксируют в гнезде турельной конструкции.

Таким образом получают отсоединяемую систему якорного крепления, при которой операция постановки на якорь является сравнительно простой, поскольку конический наружный кожух буйкового элемента обеспечивает возможность простого постепенного позиционирования буйкового элемента в имеющем коническую форму гнезде турельной конструкции. Поскольку поворотная платформа служит опорой для трубопроводов, буйковый элемент может быть зафиксирован в гнезде и трубопроводы могут быть выровнены относительно водоотделяющих колонн посредством поворота поворотной платформы. При использовании отсоединяемой системы якорного крепления операция постановки судна на якорь на швартовном буйковом элементе требует только ограниченного времени.

В соответствии с изобретением каждый трубопровод может содержать нижнюю часть, выполненную с возможностью перемещения относительно турельной конструкции для выравнивания нижней части относительно соответствующей водоотделяющей колонны. Данный вариант осуществления обеспечивает возможность компенсации возможных допусков по угловому и радиальному положению водоотделяющих колонн и трубопроводов. В качестве альтернативы данный вариант осуществления может быть использован без вращающейся поворотной платформы. В этом случае будет использовано приблизительное предварительное позиционирование турельной конструкции и поворотной платформы относительно буйкового элемента. Точность предварительного позиционирования будет зависеть от диапазона, в пределах которого трубопроводы могут быть перемещены относительно водоотделяющих колонн.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения буйковый элемент имеет верхний конец с кольцевым фиксирующим буртиком, выполненным с возможностью взаимодействия с фиксирующим средством турели, при этом указанное фиксирующее средство содержит множество фиксирующих пальцев, распределенных вокруг кольцевого фиксирующего буртика, при этом каждый фиксирующий палец выполнен с возможностью перемещения посредством гидравлического приводного механизма между положением фиксации, в котором он входит в контакт с кольцевым фиксирующим буртиком, и исходным положением, при котором кольцевой фиксирующий буртик может проходить мимо фиксирующих пальцев, при этом приводной механизм предпочтительно смонтирован в турельной конструкции. Таким образом, гидравлический приводной механизм защищен от морской водной среды, когда буйковый элемент вставлен и зафиксирован в гнезде турельной конструкции.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления каждая водоотделяющая колонна удерживается в буйковом элементе посредством опоры, которая выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз между исходным положением и рабочим положением, при этом каждая водоотделяющая колонна выполнена с соединительным фланцем, который расположен ниже верхнего конца буйкового элемента при исходном положении опоры и выступает наружу от верхнего конца буйкового элемента при рабочем положении опоры. Таким образом, соединительные фланцы водоотделяющих колонн будут защищены посредством верхнего конца буйкового элемента во время операции соединения/разъединения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения уплотнительное средство предусмотрено между буйковым элементом и коническим гнездом турельной конструкции для изоляции внутреннего пространства турельной конструкции от попадания морской воды, когда буйковый элемент вставлен и зафиксирован в коническом гнезде, при этом каналы и установленные водоотделяющие колонны расположены внутри уплотнительного средства, и доступ к ним возможен через турельную конструкцию, когда буйковый элемент размещен и зафиксирован в гнезде турельной конструкции. Данный вариант осуществления обеспечивает возможность доступа к водоотделяющим колоннам и трубопроводам, расположенным в турельной конструкции, так что соединительные фланцы могут быть подготовлены для соединения для обеспечения полностью герметичного соединения. Кроме того, в том случае, когда еще имеются каналы для будущей установки дополнительных водоотделяющих колонн, эти водоотделяющие колонны могут быть установлены при одновременном удерживании буйкового элемента в зафиксированном положении в гнезде турельной конструкции, так что отсутствует необходимость в прерывании добычи, осуществляемой посредством уже установленных эксплуатационных водоотделяющих колонн.

В соответствии с изобретением дополнительно разработана турельная конструкция и буйковый элемент, подлежащие использованию в отсоединяемой системе якорного крепления согласно изобретению.

Кроме того, в соответствии с изобретением разработано судно, содержащее подобную турельную конструкцию.

В завершение, изобретение относится к способу соединения судна со швартовным буйковым элементом, при этом судно содержит турельную конструкцию, имеющую гнездо для приема буйкового элемента и фиксирующие средства для фиксации буйкового элемента в гнезде, при этом швартовный буйковый элемент прикреплен к морскому дну и имеет множество каналов, каждый из которых выполнен с возможностью приема водоотделяющей колонны, причем в турельной конструкции размещено множество трубопроводов, подлежащих соединению с водоотделяющими колоннами, установленными в каналах буйкового элемента, при этом буйковый элемент втягивают в коническое гнездо и фиксирующие средства приводят в действие для фиксации буйкового элемента в коническом гнезде. В соответствии с изобретением данный способ характеризуется тем, что после фиксации буйкового элемента в коническом гнезде трубопроводы выравнивают относительно соответствующих водоотделяющих колонн посредством поворота поворотной платформы, несущей трубопроводы.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на чертежи, схематически иллюстрирующие два варианта осуществления отсоединяемой системы якорного крепления в соответствии с изобретением.

Фиг.1 - вид в сечении судна, содержащего первый вариант осуществления отсоединяемой системы якорного крепления согласно изобретению, при этом швартовный буйковый элемент вставлен и зафиксирован в гнезде турельной конструкции;

фиг.2 - судно с отсоединяемой системой якорного крепления с фиг.1, при этом швартовный буйковый элемент отсоединен от гнезда турельной конструкции;

фиг.3А и 3В-вид области III с фиг.1 в увеличенном масштабе и с подъемной цепью, находящейся в разных положениях;

фиг.4 - вид области IV с фиг.1 в увеличенном масштабе;

фиг.5А-5Е - вид области V с фиг.1 в увеличенном масштабе для разъяснения функционирования фиксирующего средства;

фиг.6 - вид области VI с фиг.1 в увеличенном масштабе очень схематично;

фиг.7А и 7В - вид области VII с фиг.1 в увеличенном масштабе с водоотделяющей колонной, находящейся соответственно в ее исходном положении и рабочем положении;

фиг.8 - вид области сечения судна, содержащего второй вариант осуществления отсоединяемой системы якорного крепления согласно изобретению, при этом швартовный буйковый элемент вставлен и зафиксирован в гнезде турельной конструкции; и

фиг.9 - схематическое поперечное сечение по линии IX-IX с фиг.8.

Фиг.1 и 2 схематически показывают сечение плавучего основания 1, при этом фиг.1 показывает систему якорного крепления в ее соединенном состоянии, и фиг.2 показывает систему якорного крепления в разъединенном состоянии. В данном варианте осуществления плавучее основание 1 представляет собой FPSO (плавучую систему нефтедобычи, хранения и выгрузки). Тем не менее, следует понимать, что отсоединяемая система якорного крепления может быть использована в других типах объектов плавучих систем (нефтедобычи), хранения и выгрузки (F(P)SO).

Отсоединяемая система якорного крепления содержит швартовный буйковый элемент 2 и турельную конструкцию 3, смонтированную в буровой шахте 4 судна 1. Буйковый элемент 2 выполнен с возможностью сохранения равновесия в состоянии плавучести под водой на заданной глубине ниже уровня морской воды, при этом плавучесть буйкового элемента 2 достаточна для восприятия нагрузки со стороны водоотделяющих колонн и якорных оттяжек, соединенных с буйковым элементом. Буйковый элемент 2 прикреплен к морскому дну обычным образом посредством якорных оттяжек 5, две из которых показаны на фиг.1 и 2. Кроме того, швартовный буйковый элемент 2 выполнен с множеством каналов 6, каждый из которых выполнен с возможностью приема водоотделяющей колонны 7. Для ясности только две водоотделяющие колонны 7 показаны на фиг.1 и 2. Каждая водоотделяющая колонна 7 может представлять собой любую водоотделяющую колонну для флюида или газа или составную водоотделяющую колонну (стояк). Каждый канал 6 с водоотделяющей колонной 7 или без водоотделяющей колонны 7 уплотнен посредством уплотнительных элементов или закрывающих элементов для предотвращения попадания морской воды в турельную конструкцию, когда буйковый элемент вставлен и зафиксирован в турельной конструкции.

Буйковый элемент 2 содержит конический наружный кожух 8 и центральный цилиндр 9, в котором расположены каналы 6 и размещены установленные водоотделяющие колонны 7. Центральный цилиндр 9 выступает вверх относительно наружного кожуха 8 и служит опорой для фиксирующего кольца 10 с фиксирующим буртиком 11 на его верхнем конце. Фиксирующее кольцо 10 и фиксирующий буртик 11 показаны более подробно на фиг.4. Кроме того, центральный цилиндр 9 включает в себя площадку 12 для соединения водоотделяющих колонн, расположенную у его верхней стороны. Данная площадка 12 расположена ниже фиксирующего кольца и служит опорой установленным водоотделяющим колоннам 7. Следует отметить, что множество балластных отсеков предусмотрены внутри наружного кожуха 8 буйкового элемента 2, при этом указанные отсеки могут быть использованы для балласта и в целях регулировки для коррекции установленных водоотделяющих колонн, компенсации внецентренных результирующих нагрузок, обусловленных водоотделяющими колоннами, и любых других асимметричных нагрузок. Кроме того, следует отметить, что площадка 12 для соединения водоотделяющих колонн необязательно расположена в верхней половине буйкового элемента 2, как в показанном варианте осуществления.

Буровая шахта 4 образована посредством кожуха 13, смонтированного в судне 1, например, в его носовой части. Как показано на фиг.1 и 2, кожух 13 содержит цилиндрическую шахту 14 и коническую часть 15. Само собой разумеется, кожух 13 может иметь другую конструкцию. В качестве примера следует отметить, что цилиндрическая шахта может проходить от уровня киля до уровня, находящегося на приблизительно 18 м выше уровня киля, и коническая часть может иметь высоту 6,5 м. У верхнего конца конической части 15 закреплен основной подшипниковый узел 16, который будет дополнительно описан ниже. Вентилирование буровой шахты 4 осуществляется посредством множества вентиляционных каналов 17, один из которых схематически показан на фиг.1 и 2.

Турельная конструкция 3 содержит верхнюю секцию 18, центральную цилиндрическую секцию 19 и нижнюю секцию 20, выполненную в виде конического гнезда. Форма конического гнезда 20 соответствует конической форме конического наружного кожуха 8 буйкового элемента 2, так что буйковый элемент 2 может быть с обеспечением сопряжения вставлен в коническое гнездо 20 турельной конструкции 3. Таким образом, буйковый элемент 2 будет выровнен относительно оси турельной конструкции 3 во время операции соединения, как будет описано ниже.

В показанном варианте осуществления турельная конструкция 3 дополнительно содержит многоэтажную поворотную платформу 21, несущую множество трубопроводов 22, которые проходят вниз от поворотной платформы в турельную конструкцию 3. В качестве альтернативы поворотная платформа может содержать только одну площадку. Трубопроводы 22 расположены таким образом, что их шаг и радиальное расстояние от оси турельной конструкции 3 соответствуют таким же параметрам каналов 6 и водоотделяющих колонн 7. На нижнем конце трубопроводы 22 заканчиваются концевыми конструктивными элементами, включающими в себя соединительный фланец. Вертлюг 21А смонтирован на поворотной платформе 21, при этом он обеспечивает соединение, по меньшей мере, некоторых из трубопроводов 22 с трубопроводами судна 1, не показанными дополнительно. Некоторые трубопроводы 22 могут быть соединены перед вводом в вертлюг 21А. Поворотная платформа 21 опирается на основной подшипниковый узел 16 так, что обеспечивается возможность ее вращения относительно турельной конструкции 3. Таким образом, трубопроводы 22 могут быть выровнены относительно установленных водоотделяющих колонн 7 или каналов 6, когда буйковый элемент 2 вставлен и зафиксирован в коническом гнезде 20 турельной конструкции 3.

Как показано более подробно на фиг.6, основной подшипниковый узел 16 содержит первую, вторую и третью части 24, 25 и 26, выполненные с возможность перемещения друг относительно друга. Первая подвижная часть присоединена к конической части 15 кожуха 13, в то время как вторая подвижная часть 25 присоединена к поворотной платформе 21. Третья подвижная часть 26 присоединена к верхней секции 18 турельной конструкции 3. Следует понимать, что основной подшипниковый узел 16 с тремя частями, выполненными с возможностью перемещения друг относительно друга, показан только в качестве примера очень схематично на фиг.6. Подшипниковый узел 16 может быть образован, например, в виде аксиального/радиального роликового подшипникового узла с двойным вращением и тремя дорожками качения. Тем не менее, могут быть использованы другие типы подшипниковых узлов. На практике каждая подвижная часть 24-26 может состоять из нескольких подшипниковых секций, которые соединены друг с другом для образования соответствующей подвижной части.

Поворотная платформа 21 служит опорой двигателю 27 в качестве приводного средства, предназначенного для приведения поворотной платформы во вращение относительно турельной конструкции 3. Данный двигатель приводит в движение шестерню 28, входящую в зацепление с зубчатой рейкой 29, которая смонтирована на внутренней стороне третьей подвижной части 26 основного подшипникового узла 16. На нижнем конце турельная конструкция 3 опирается на нижний радиальный подшипник 30 скольжения. Кроме того, предусмотрены тормозные или фиксирующие средства (не показанны), предназначенные для фиксации поворотной платформы 21 относительно турельной конструкции 3 во время нормальной работы судна 1. Во время нормальной работы судно может поворачиваться подобно флюгеру вокруг турельной конструкции 3, прикрепленной к морскому дну посредством буйкового элемента 2.

Буйковый элемент 2 зафиксирован в коническом гнезде 20 посредством фиксирующего кольца 10 с его кольцевым фиксирующим буртиком 11 за счет взаимодействия с фиксирующими средствами 31, смонтированными в центральной цилиндрической секции 19 турельной конструкции. Данные фиксирующие средства 31 схематически показаны более подробно на фиг.5А-5Е. Как показано, фиксирующие средства 31 содержат множество фиксирующих пальцев 32, распределенных с равными интервалами вокруг кольцевого фиксирующего буртика 11 буйкового элемента 2. Каждый фиксирующий палец 32 закреплен с возможностью поворота в центральной цилиндрической секции 19 и выполнен с возможностью перемещения между положением фиксации, показанным на фиг.5А, и исходным положением, показанным на фиг.5В. В положении фиксации фиксирующие пальцы 32 входят в контакт с кольцевым фиксирующим буртиком 11, и при исходном положении кольцевой фиксирующий буртик 11 может проходить мимо фиксирующих пальцев. Каждый фиксирующий палец 32 приводится в действие посредством толкателя 33, снабженного гидравлическим приводным механизмом 34, смонтированным на его верхнем конце. Возможны альтернативные конструкции с толкателями или тягами.

Данный гидравлический приводной механизм 34 показан более подробно на фиг.5D и 5Е в качестве примера. Верхний конец поршневой части 35 присоединен к механизму 36, обеспечивающему повышение безопасности при отказе отдельных элементов и обеспечивающему возможность перемещения фиксирующих пальцев 32 из положения фиксации по фиг.5А в исходное положение в случае отказа в работе гидравлического приводного механизма 34. В этом случае цилиндропоршневой узел 37 обеспечивает расфиксацию защелки 38, так что фиксирующие пальцы 32 могут поворачиваться в исходное положение по фиг.5С под действием сил, действующих в направлении вниз на буйковый элемент 2.

Как показано на фиг.5, гидравлический приводной механизм 34 содержит фиксирующий элемент 39 с гидравлическим приводом, подробно показанный на фиг.5D и 5Е. На фиг.5Е гидравлический приводной механизм 34 находится в его положении, при котором фиксирующие пальцы 32 входят в контакт с кольцевым фиксирующим буртиком 11. При данном положении поршневой части фиксирующий элемент 39 может быть перемещен из его исходного положения по фиг.5D в положение фиксации по фиг.5Е, после чего гидравлическое давление может быть снято с гидравлического приводного механизма 34.

Отсоединяемая система якорного крепления, описанная выше, используется следующим образом для постановки судна 1 на якорь. Швартовный буйковый элемент 2 плавает на заданной глубине, на которой обеспечивается равновесие, ниже уровня морской воды со всеми якорными оттяжками 5, полностью установленными. Перед прибытием судна 1 все или некоторые водоотделяющие колонны 7 установлены, так что буйковый элемент 2 готов для отвода в судно 1 при его прибытии. При прибытии судна 1 в место, в котором находится погруженный буйковый элемент 2, подъемную цепь 40 захватывают посредством судна 1 соответствующим образом. Как само по себе известно, подъемная цепь 40 присоединена с помощью соответствующего троса к поплавку, непоказанному и предназначенному для захвата подъемной цепи. Когда она будет захвачена, подъемную цепь 40 соединяют с системой натяжения или лебедкой 41 со звездочками, которая смонтирована в поворотной платформе 21. Данная ситуация схематически показана на фиг.2.

Во время операции втягивания система 41 натяжения обеспечивает то, что буйковый элемент 2 будет втягиваться в коническое гнездо 20 турельной конструкции 3 посредством заданной силы натяжения. Данная сила обеспечивает то, что уплотнительное средство 42, предусмотренное на буйковом элементе 2, будет поджиматься к коническому гнезду 20 с заданной силой, так что внутреннее пространство турельной конструкции 3 над уплотнительным средством 42 будет герметично закрыто, и будет предотвращено попадание морской воды. В показанном варианте осуществления уплотнительное средство 42 может быть использовано более одного раза. Также существует возможность применения уплотнительного средства одноразового использования. Кроме того, следует отметить, что коническое гнездо 30 может быть предусмотрено с уплотнительным средством, или как буйковый элемент, так и коническое гнездо могут быть предусмотрены с уплотнительными средствами.

Как только буйковый элемент 2 окажется в его положении внутри конического гнезда 20, гидравлические приводные механизмы 34 фиксирующих пальцев 32 приводятся в действие для фиксации буйкового элемента 2 внутри конического гнезда 20. Когда все фиксирующие пальцы 32 войдут в контакт с кольцевым фиксирующим буртиком 11, гидравлические приводные механизмы 34 переводятся в режим пассивного удерживания посредством перевода фиксирующего элемента 39 в положение по фиг.5Е. В этот момент буйковый элемент 2 полностью зафиксирован внутри конического гнезда 20 турельной конструкции 3, и все нагрузки, возникающие при постановке на якорь, передаются посредством турельной конструкции 3 через подшипники 16, 30 на основной корпус судна 1.

Буйковый элемент 2 снабжен центральной направляющей трубой 43 для подъемной цепи, и данная центральная направляющая труба снабжена кольцевым фланцем 44 на ее нижнем конце, как показано более подробно на фиг.3А и 3В. Подъемная цепь 40 несет на своем нижнем конце стопорную плиту 45 с уплотнительным кольцом 46. Подъемная цепь 40 снабжена уплотнительным элементом 47. На фиг.3В стопорная плита 45 выведена из контакта с кольцевым фланцем 44, и во время операции втягивания стопорная плита 45 будет перемещаться из положения по фиг.3В в положение по фиг.3А, при этом уплотнительное кольцо 46 стопорной плиты 45 входит в контакт с кольцевым фланцем 44 направляющей трубы 43 с обеспечением герметичности. Кроме того, уплотнительный элемент 47 будет входить в контакт с внутренней стороной соединительной части 48 трубы с обеспечением герметичности. Таким образом, предотвращается попадание морской воды по центральной направляющей трубе 43 во внутреннее пространство турельной конструкции 3.

Как можно видеть на фиг.3А и 3В, кольцевой фланец 44 присоединен к центральной направляющей трубе 43 через демпфер 49. Данный демпфер 49 поглощает максимальные нагрузки во время операции втягивания.

Когда буйковый элемент 2 полностью зафиксирован в его положении в коническом гнезде 20, морская вода, которая захвачена внутри турельной конструкции 3, может быть выпущена в море посредством запуска трюмного насоса (не показан), который смонтирован в турельной конструкции. Может быть предусмотрен дополнительный насос, предназначенный для удаления любой морской воды, просочившейся через уплотнительные средства, описанные выше.

Во время операции втягивания взаимодействие между коническим наружным кожухом 8 буйкового элемента 2 и коническим гнездом 20 будет автоматически обеспечивать выровненное в аксиальном направлении положение буйкового элемента 2 относительно оси турельной конструкции 3. Тем не менее, отсутствует необходимость выравнивания каналов 6 или установленных водоотделяющих колонн 7 буйкового элемента 2 относительно трубопроводов 22, размещенных в турельной конструкции 3. Буйковый элемент 2 может быть размещен случайным образом относительно трубопроводов 22. Когда буйковый элемент 2 будет зафиксирован в коническом гнезде 20, трубопроводы 22 могут быть выровнены относительно каналов 6 и любых установленных водоотделяющих колонн 7 посредством поворота поворотной платформы 21 до тех пор, пока соответствующие трубопроводы 22 не окажутся напротив соответствующих водоотделяющих колонн 7. После выравнивания трубопроводов 22 и водоотделяющих колонн 7 могут быть выполнены физические соединения между концевыми конструктивными элементами 50 и 51 соответственно трубопроводов 22 и водоотделяющих колонн 7. Данные концевые конструктивные элементы могут содержать клапаны, предназначены для закрытия и открытия трубопроводов и водоотделяющих колонн.

Как показано на фиг.2, концевой конструктивный элемент 51 водоотделяющей колонны 7 включает в себя соединительный фланец 52, который расположен ниже верхнего конца фиксирующего кольца 10, так что соединительные фланцы 52 будут защищены фиксирующим кольцом 10 во время операции соединения/разъединения. Поворот поворотной платформы 21 вместе с трубопроводами 22 возможен без какого-либо контакта между соединительными фланцами 52 и соединительными фланцами 53 концевых конструктивных элементов 50 трубопроводов 22.

Перед выполнением физических соединений между водоотделяющими колоннами и трубопроводами соединительные фланцы 52, 53 могут быть подготовлены для обеспечения полностью герметичного соединения. Каждая водоотделяющая колонна 7 опирается на площадку 12 для соединения водоотделяющих колонн через опору 54, как показано на фиг.7А и 7В в увеличенном масштабе. Каждая опора 54 выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз посредством гидравлического домкрата 55, показанного в исходном положении на фиг.7А и в рабочем положении на фиг.7В. Для выполнения физических соединений опоры 54 перемещают вверх посредством гидравлических домкратов 55. Когда соединительные фланцы 52 концевых конструктивных элементов 51 окажутся на надлежащей высоте, подвижные опоры 54 фиксируют в их поднятом положении посредством вставки фиксирующих элементов 55А, таких как кольцевые сегменты. Это обеспечивает возможность снятия гидравлического давления на гидравлических домкратах 55.

В качестве альтернативы нижние концы трубопроводов 22 могут быть выполнены с возможностью перемещения их вверх и вниз между исходным положением и рабочим положением для обеспечения возможности соединения соединительных фланцев 52, 53. В качестве дополнительной альтернативы существует возможность того, что один или оба концевых конструктивных элемента 50, 51 будут содержать линейный соединитель, который может быть выполнен с дистанционным управлением. Подобный линейный соединитель обеспечивает возможность перемещения соединительных фланцев 52 и/или 53 вверх и вниз. Линейные соединители могут быть выполнены в виде соединителя выкидной линии или электрогидравлического линейного соединителя в зависимости от типа соответствующей водоотделяющей колонны. Кроме того, линейные соединители могут включать в себя запорные клапаны с дистанционными или автоматическим управлением. Следует отметить, что линейные соединители могут быть приведены в действие по отдельности или в виде группы.

Тем не менее, подобная конструкция требует наличия подвижной части, уплотненной относительно водоотделяющей колонны, предназначенной для перемещения флюида (текучей среды) или газа, или трубопровода. Следовательно, предпочтительно перемещение всей водоотделяющей колонны 7 или нижнего конца трубопровода. В еще одном дополнительном альтернативном варианте осуществления водоотделяющие колонны 7 и/или нижние концы трубопроводов могут быть перемещены вверх и вниз при перемещении групп водоотделяющих колонн или трубопроводов или всех вместе для выполнения физических соединений между соединительных фланцами 52, 53.

Следует отметить, что внутреннее пространство турельной конструкции может быть сделано инертным посредством газообразного азота и/или механической вентиляции для предотвращения рисков взрыва любым само по себе известным желательным образом. Как можно видеть на фиг.1, все концевые конструктивные элементы 50, 51 будут полностью доступными через турельную конструкцию 3, когда буйковый элемент 2 находится в его зафиксированном положении в коническом гнезде 20. Благодаря наличию подвижной опоры в каждом канале 6 конструкция отсоединяемой системы якорного крепления обеспечивает возможность установки водоотделяющих колонн 7 на более поздней стадии при одновременном сохранении зафиксированного положения буйкового элемента 2 в коническом гнезде 20. Это означает, что установка дополнительных водоотделяющих колонн в будущем возможна без отсоединения буйкового элемента 2.

Для отсоединения буйкового элемента 2 от турельной конструкции 3 добыча должна быть остановлена, и в том случае, когда концевые конструктивные элементы 50, 51 включают в себя клапаны, данные клапаны должны быть закрыты. Любые флюиды и газы, которые могут быть выпущены после разъединения, должны быть заранее отведены. Гидравлические домкраты 55 приводят в действие для опускания водоотделяющих колонн 7 в их исходное положение по фиг.7А. Кроме того, гидравлические приводные механизмы 34 приводят в действие для перемещения фиксирующих пальцев 32 из положения фиксации по фиг.5А в исходное положение по фиг.5В. Перед расфиксацией фиксирующих пальцев 32 перепад давлений между внутренним пространством турельной конструкции 3 и буровой шахтой 4 компенсируется посредством заполнения внутреннего пространства турельной конструкции 3 морской водой до такого уровня, чтобы существовало небольшое избыточное давление для обеспечения плавной операции разъединения. После перевода фиксирующих пальцев 32 в их исходное положение буйковый элемент 2 опускают до глубины, при которой сохраняется его равновесие в плавучем состоянии, посредством системы 41 натяжения, и, когда верхний конец подъемной цепи 40 достигнет системы натяжения, поплавок присоединяют к подъемной цепи, а также к опорной плите (не показана) для обеспечения опоры для подъемной цепи на верхнем конце центральной направляющей трубы 43.

Для обеспечения возможности опускания буйкового элемента 2 посредством системы 41 натяжения фиксирующие пальцы 32 также могут быть расфиксированы посредством механизма 36 для повышения безопасности при отказе отдельных элементов (отказоустойчивого механизма), как описано выше. В случае непредвиденных ситуаций буйковый элемент 2 может быть опущен неконтролируемым образом, при этом система 41 натяжения не используется.

Фиг.8 схематически показывает вариант осуществления описанной отсоединяемой системы якорного крепления, которая в основном соответствует варианту осуществления, показанному на фиг.1 и 2. Соответствующие части обозначены теми же ссылочными позициями. В данном случае каждый из трубопроводов 22 выполнен с нижней частью 56, несущей концевой конструктивный элемент 50, при этом нижняя часть 56 выполнена с возможностью перемещения, по меньшей мере, в горизонтальной плоскости. Данная подвижная нижняя часть 56 обеспечивает выравнивание каждого концевого конструктивного элемента 50 по отдельности относительно концевого конструктивного элемента 51 соответствующей водоотделяющей колонны 7. Таким образом, допуски в конструкции по шагу (расстоянию в угловом направлении) и радиальному положению каналов 6 и трубопроводов 22 могут быть легко компенсированы. Кроме того, в данном варианте осуществления турельная конструкция 3 и поворотная платформа 21 могут быть выполнены в виде одного узла, опирающегося с возможностью вращения в буровой шахте 4 на основной подшипниковый узел, который может быть выполнен с двумя частями, выполненными с возможностью перемещения друг относительно друга. Одна часть данного основного подшипникового узла несет узел, состоящий из поворотной платформы и турельной конструкции, а другая часть смонтирована на верхнем конце кожуха 13. Вращение узла, состоящего из поворотной платформы и турельной конструкции, возможно с помощью приводного средства, обеспечивающего приведение данного узла во вращение относительно судна 1. Кроме того, будет предусмотрен тормозной узел или фиксирующее средство для временной фиксации узла, состоящего из поворотной платформы и турельной конструкции, относительно судна 1. Данное приводное средство и тормозной узел обычно отсоединены, так что судно может поворачиваться подобно флюгеру вокруг турельной конструкции, прикрепленной к морскому дну посредством буйкового элемента 2.

В показанном варианте осуществления возможность перемещения нижних частей 56 обеспечивается посредством промежуточной части, содержащей два шарнирных соединения 57 и две коленчатые части 58. Следует понимать, что возможны другие конструкции, предназначенные для достижения требуемой гибкости трубопроводов. Как показано в поперечном сечении на фиг.9, нижняя часть может быть перемещена под углом, составляющим приблизительно 45°, влево (показано сплошными линиями) и вправо (показано пунктирными линиями) из ее положения, при котором она выровнена относительно верхней части трубопровода. Данный угол представляет собой только пример, и, само собой разумеется, возможны другие диапазоны подвижности.

В случае варианта осуществления, в котором поворотная платформа и турельная конструкция представляют собой один узел, во время операции постановки на якорь необходимо приблизительное предварительное позиционирование турельной конструкции относительно буйкового элемента 2. Данное предварительное позиционирование возможно посредством ориентирования судна 1 относительно буйкового элемента 2 и/или поворота турельной конструкции 3 и поворотной платформы 21 посредством приводного средства относительно судна 1. Когда буйковый элемент 2 вставлен и зафиксирован в коническом гнезде 20, посредством перемещения нижних частей 56 обеспечивают конечное выравнивание.

Следует отметить, что признаки описанной отсоединяемой системы якорного крепления могут быть использованы независимо в разных типах систем якорного крепления. Например, подвижная опора водоотделяющих колонн может быть применена независимо от использования выполненной с возможностью вращения поворотной платформы и/или фиксирующего средства и/или выполнения концевых конструктивных элементов в турельной конструкции.

Изобретение не ограничено вариантом осуществления, подобным описанному выше, который может быть изменен многими способами в пределах объема изобретения, определенного в формуле изобретения.

Изобретение относится к отсоединяемой системе якорного крепления для судна. Система якорного крепления содержит швартовный буйковый элемент (2) и турельную конструкцию (3), смонтированную в буровой шахте (4) судна (1). Швартовный буйковый элемент имеет множество каналов (6), каждый из которых выполнен с возможностью размещения водоотделяющей колонны (7). Турельная конструкция имеет гнездо для приема и фиксирующие средства для фиксации буйкового элемента в гнезде. В турельной конструкции размещено множество трубопроводов, подлежащих соединению с водоотделяющими колоннами, установленными в каналах буйкового элемента. Турельная конструкция закреплена с возможностью вращения в буровой шахте судна посредством подшипникового узла (16). Турельная конструкция содержит поворотную платформу (21), которая опирается на подшипниковый узел так, что обеспечивается возможность ее поворота относительно турельной конструкции для выравнивания трубопроводов относительно водоотделяющих колонн. Достигается возможность простого постепеного позиционирования буйкового элемента, имеющего конический наружный кожух, в имеющем коническую форму гнезде турельной конструкции. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Отсоединяемая система якорного крепления, предназначенная для судна и содержащая швартовный буйковый элемент и турельную конструкцию, смонтированную в буровой шахте судна, при этом швартовный буйковый элемент прикреплен к морскому дну и имеет множество каналов, каждый из которых выполнен с возможностью приема водоотделяющей колонны, причем турельная конструкция имеет гнездо для размещения буйкового элемента и фиксирующие средства для фиксации буйкового элемента в гнезде, причем в турельной конструкции размещено множество трубопроводов, подлежащих соединению с водоотделяющими колоннами, установленными в каналах буйкового элемента, при этом турельная конструкция закреплена с возможностью вращения в буровой шахте судна посредством, по меньшей мере, подшипникового узла, смонтированного над уровнем моря, отличающаяся тем, что буйковый элемент снабжен коническим наружным кожухом, а гнездо турельной конструкции имеет коническую форму, соответствующую коническому наружному кожуху буйкового элемента, при этом турельная конструкция содержит поворотную платформу, несущую трубопроводы, подлежащие соединению с водоотделяющими колоннами, причем поворотная платформа опирается на подшипниковый узел так, что обеспечивается возможность ее вращения относительно турельной конструкции для выравнивания трубопроводов относительно водоотделяющих колонн, когда буйковый элемент размещают и фиксируют в гнезде турельной конструкции.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковый узел содержит первую, вторую и третью части, выполненные с возможностью перемещения друг относительно друга, при этом первая подвижная часть присоединена к судну, вторая подвижная часть присоединена к поворотной платформе, а третья подвижная часть присоединена к турельной конструкции.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что поворотная платформа служит опорой приводному средству, предназначенному для приведения поворотной платформы во вращение относительно турельной конструкции, при этом приводное средство выполнено предпочтительно в виде приводного двигателя, прикрепленного к поворотной платформе и сцепленного с зубчатой рейкой, предусмотренной на третьей подвижной части подшипникового узла.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый трубопровод содержит нижнюю часть, выполненную с возможностью перемещения относительно турельной конструкции для выравнивания нижней части относительно соответствующей водоотделяющей колонны.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что буйковый элемент снабжен коническим наружным кожухом и гнездо турельной конструкции имеет коническую форму, соответствующую коническому наружному кожуху буйкового элемента, при этом каждый трубопровод содержит нижнюю часть, выполненную с возможностью перемещения относительно турельной конструкции для выравнивания нижней части относительно соответствующей водоотделяющей колонны.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что поворотная платформа служит опорой приводному средству, предназначенному для приведения поворотной платформы и турельной конструкции во вращение относительно судна.

7. Система по п.4, отличающаяся тем, что нижняя часть каждого трубопровода присоединена к его верхней части посредством гибкой промежуточной части, предпочтительно содержащей множество шарнирных соединений и коленчатых частей.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что буйковый элемент имеет верхний конец с кольцевым фиксирующим буртиком, выполненным с возможностью взаимодействия с фиксирующими средствами турели, при этом фиксирующие средства содержат множество фиксирующих пальцев, распределенных вокруг кольцевого фиксирующего буртика, причем каждый фиксирующий палец выполнен с возможностью перемещения посредством гидравлического приводного механизма между положением фиксации, в котором он входит в контакт с кольцевым фиксирующим буртиком, и исходным положением, при котором кольцевой фиксирующий буртик проходит мимо фиксирующих пальцев, при этом приводной механизм предпочтительно смонтирован в турельной конструкции.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что каждый гидравлический приводной механизм содержит фиксирующий элемент, предназначенный для фиксации приводного механизма в положении фиксации для сохранения положения фиксации без гидравлической активации приводного механизма.

10. Система по п.8, отличающаяся тем, что каждый гидравлический приводной механизм содержит систему, обеспечивающую повышение безопасности при отказе отдельных элементов, предназначенную для расфиксации фиксирующих пальцев.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что она имеет средства для перемещения каждого трубопровода или группы трубопроводов относительно соответствующей(-их) водоотделяющей(-их) колонны (колонн) вверх и вниз между исходным положением и рабочим положением, при этом каждая водоотделяющая колонна снабжена соединительным фланцем, который расположен ниже верхнего конца буйкового элемента и выше площадки буйкового элемента, предназначенной для соединения водоотделяющих колонн.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая водоотделяющая колонна и трубопровод снабжены концевой конструкцией соответственно на их верхнем и нижнем конце, при этом, по меньшей мере, одна концевая конструкция соответствующей водоотделяющей колонны или трубопровода содержит линейный соединитель, который приводится в действие для перемещения соединительного фланца водоотделяющей колонны или трубопровода вверх и вниз.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая водоотделяющая колонна или группа водоотделяющих колон опирается в буйковом элементе на опору, которая выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз между исходным положением и рабочим положением, при этом каждая водоотделяющая колонна снабжена соединительным фланцем, который расположен ниже верхнего конца буйкового элемента и выше площадки буйкового элемента, предназначенной для соединения водоотделяющих колонн, при исходном положении опоры и выступает наружу от верхнего конца буйкового элемента при рабочем положении опоры.

14. Система по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительное средство предусмотрено между буйковым элементом и коническим гнездом турельной конструкции для изоляции внутреннего пространства турельной конструкции от попадания морской воды, когда буйковый элемент вставлен и зафиксирован в коническом гнезде, при этом каналы и установленные водоотделяющие колонны расположены внутри уплотнительного средства, и доступ к ним возможен через турельную конструкцию, когда буйковый элемент вставлен и зафиксирован в гнезде турельной конструкции.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что буйковый элемент содержит подъемный элемент и центральную направляющую трубу для подъемного элемента, при этом центральная направляющая труба имеет кольцевой фланец на ее нижнем конце, и подъемный элемент на своем нижнем конце несет стопорную плиту, выполненную с возможностью входа в контакт с кольцевым фланцем с обеспечением герметичности, причем подъемный элемент на его другом конце выполнен с возможностью втягивания его посредством системы натяжения, предусмотренной на судне.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что подъемный элемент снабжен уплотнительным средством, взаимодействующим с внутренней стороной центральной направляющей трубы с обеспечением герметичности, когда подъемный элемент втянут и стопорная плита контактирует с кольцевым фланцем.

17. Система по п.15, отличающаяся тем, что кольцевой фланец соединен с центральной направляющей трубой посредством демпфера.

18. Турельная конструкция, используемая в отсоединяемой системе якорного крепления по любому из предшествующих пунктов.

19. Буйковый элемент, используемый в отсоединяемой системе якорного крепления по любому из пп.1-17.

20. Судно, содержащее турельную конструкцию по п.18.

21. Способ соединения судна со швартовным буйковым элементом, причем судно содержит турельную конструкцию, имеющую гнездо для приема буйкового элемента и фиксирующие средства для фиксации буйкового элемента в гнезде, при этом швартовный буйковый элемент прикреплен к морскому дну и имеет множество каналов, каждый из которых выполнен с возможностью приема водоотделяющей колонны, причем в турельной конструкции размещено множество трубопроводов, подлежащих соединению с водоотделяющими колоннами, установленными в каналах буйкового элемента, при этом буйковый элемент втягивают в коническое гнездо и приводят в действие фиксирующие средства для фиксации буйкового элемента в коническом гнезде, отличающийся тем, что после фиксации буйкового элемента в коническом гнезде трубопроводы выравнивают относительно соответствующих водоотделяющих колонн посредством поворота поворотной платформы, несущей трубопроводы.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что обеспечивают конечное выравнивание трубопроводов относительно соответствующих водоотделяющих колонн посредством перемещения нижней части каждого трубопровода относительно его соответствующей верхней части.

23. Способ по п.21 или 22, отличающийся тем, что после выравнивания трубопроводов относительно водоотделяющих колонн водоотделяющие колонны перемещают относительно трубопроводов для соединения трубопроводов с соответствующими водоотделяющими колоннами.