НАПРЯЖЕННОЕ ЗВЕНО С ВТУЛКОЙ ТРУБЫ НАТЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПЛАВУЧЕГО МОРСКОГО ОСНОВАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК E21B19/09 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники изобретения

Настоящее изобретение, в общем, относится к добыче углеводородов из подводных пластов. Конкретнее, изобретение относится к райзерам и связанными с ними конструкциями крепления, использующимися в такой добыче.

Описание известного уровня техники

При добыче углеводородов из подводных пластов ряд скважин обычно бурят в морском дне на местах, не находящихся непосредственно под плавучим морским сооружением, таким как эксплуатационная платформа или за пределами его границ. Добытые углеводороды затем транспортируют по подводным трубопроводам или другими средствами. В сегодняшней инженерной практике периферийные скважины связывают с морской платформой с помощью райзеров, проходящих по цепной линии между платформой и морским дном. Волновое движение, морские течения и ветер обуславливают перемещение плавучего морского основания и/или самих райзеров с соответствующим изгибом и напряжениями в райзерах. В современной технике райзеры приспосабливают к изгибу, включая в их состав шарнирные соединения в подходящих местах между секциями труб в райзере. Вместе с тем, шарнирные соединения являются более дорогими и менее надежными, чем секции труб, сваренные вместе.

Стальные цепные райзеры выполнены с возможностью соединения с плавучим морским основанием через трубы натяжения, проходящие снизу от киля морского основания к верхней части морского основания. Труба натяжения является, в общем, длинной трубой, образующей направляющую, через которое осуществляют натяжение стального цепного райзера, проходящего от морского дна и его соединение с морским основанием. Труба натяжения крепится к морскому основанию под углом к вертикали, соответствующим естественному углу, под которым проходит стальной цепной райзер в день штиля. Поскольку морское основание смещается в боковом и вертикальном направлении, труба натяжения помогает уменьшать напряжения в стальном цепном райзере. Вместе с тем, труба натяжения сама испытывает напряжения и со временем может выходить из строя. Труба натяжения прикреплена к морскому основанию в различных точках на отрезке длины трубы натяжения и при этом сгибается в точках прикрепления к морскому основанию при изгибе стального цепного райзера и испытывает изгиб от перемещения плавучего морского основания. Первая точка крепления может быть расположена на расстоянии от нижнего конца трубы натяжения. Вторая точка крепления трубы натяжения к морскому основанию может находиться на расстоянии дальше вверх от первой точки крепления для обеспечения дополнительной гибкости в трубе натяжения. Дополнительно труба натяжения может быть создана с изгибной жесткостью, изменяющейся от первой точки крепления к нижнему концу трубы натяжения. Обычно, сужающееся на конус напряженное звено располагается в трубе натяжения смежно с одной из точек крепления и подбирается по размеру для регулирования напряжения в стальном цепном райзере.

Существует два типа давно использующихся напряженных звеньев. Первым типом является компоновка из секций труб, сваренных вместе. Секции труб обычно имеют уменьшающуюся от секции к секции толщину стенки при заданном внутреннем диаметре, что дает в результате сужающуюся на конус компоновку секций с секцией наименьшего диаметра, дальней от середины сваренной компоновки для обеспечения большей гибкости на конце компоновки для стального цепного райзера. Такие компоновки обычно имеют проблемные усталостные характеристики на сварных соединениях между секциями при многолетнем использовании, предусмотренном для стального цепного райзера. Вторым типом напряженного звена является кованое сужающееся на конус напряженное звено. Ковка имеет целью, аналогично первому типу, постепенное уменьшение толщины стенки к концу поковки обычно на отрезке длины 40 футов (12 м). Вместе с тем, вследствие необходимой длины напряженного звена трубы натяжения, дополнительные секции трубы натяжения обычно сваривают с поковкой. Таким образом, проблемными остаются усталостные характеристики сварных соединений между секциями и поковкой. Другой проблемой может являться стоимость и графики изготовления конкретной длинной кованой детали.

На фиг.1 показана схема примера известного напряженного звена трубы натяжения. Напряженное звено 50 трубы натяжения выполнено с возможностью обеспечения втягивания райзера 53 через него и включает в себя сужающуюся на конус среднюю секцию 51, которая может являться секцией одного из двух типов, описанных выше с постепенно уменьшающейся толщиной стенки компоновки секций труб или непрерывной поковки. Средняя секция 51 имеет длину "L", которая может, например, составлять около 40 футов (12 метров) и обычно располагается симметрично относительно точки А поворота, так что отрезок длины в 1/2 L проходит на 20 футов (6 метров) от нее в данном примере. Звено 52 трубы натяжения приварено к концу средней секции 51 сварным соединением B, находящемся на расстоянии около 20 футов (6 метров) от точки А поворота. Напряжения в сварном соединении B являются такими, что по техусловиям обычно применяют специальные и дорогие технологии сварки, известные как «круговой сварной шов класса С» для улучшения усталостных характеристик в сварном соединении B на месте, находящемся в 20 футах (6 метрах) от точки А поворота. Хотя можно использовать более длинную среднюю секцию, проходящую отрезок длины 1/2 L от точки А поворота, стоимость и график производства и транспортировки делает такой вариант практически неподходящим.

Таким образом, существует необходимость создания улучшенной конструкции подходящего по долговечности, приемлемого по стоимости напряженного звена трубы натяжения для цепных райзеров.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящим изобретением создана улучшенная конструкция для снабженного втулкой напряженного звена трубы натяжения и соответствующей трубы натяжения для регулирования напряжения на цепном райзере для плавучего морского основания. Новая конструкция обеспечивает эффективное снабженное втулкой напряженное звено трубы натяжения с, по меньшей мере, одной втулкой, соединенной с трубой натяжения, имеющей кольцевой зазор между внешней периферией трубы натяжения и внутренней периферии втулки с, по меньшей мере, одним соединением в виде кольцевого соединительного звена, установленным между ними. Для вариантов осуществления, имеющих множество втулок, первая втулка может быть разнесена первым кольцевым зазором с трубой натяжения и соединена с ней первым кольцевым соединительным звеном между трубой натяжения и первой втулкой, и вторая втулка может быть разнесена вторым кольцевым зазором с первой втулкой и соединена с ней вторым кольцевым соединительным звеном между первой втулкой и второй втулкой. Сварные соединения между звеньями трубы натяжения могут быть разнесены в продольном направлении с удалением от втулки, соединенной с трубой натяжения, для минимизации напряжения в сварном соединении. Дополнительно направляющая втулки, соединенная с морским основанием и выполненная с возможностью соединения трубы натяжения и компоновки с морским основанием, может быть смещена в продольном направлении на расстояние от кольцевого соединительного звена и его соединений между трубой натяжения и втулкой. Конструкция увеличивает момент сопротивления сечения снабженного втулкой напряженного звена трубы натяжения в сравнении с известными решениями в зоне направляющей втулки с помощью установки, по меньшей мере, одной втулки на трубе натяжения и выполнения кольцевого сварного шва на смежных звеньях трубы натяжения в зоне напряжения меньшей величины, чем в известных решениях. Таким образом, кольцевые сварные швы можно выполнять по стандартной технологии сварки, известной как "Сварка класса F2" вместо более сложного и дорогого, и поэтому специально задаваемого "Кольцевого сварного шва класса С". Конструктивное исполнение можно корректировать в соответствии с различными рабочими характеристиками с изменением местоположения кольцевого сварного шва, длины втулки, наружного и внутреннего диаметров втулки, числа втулок, перегородок между втулкой и трубой натяжения и между несколькими втулками, если имеются, и другими изменениями. Такие изменения можно выполнять в цеху изготовления морского основания независимо от вариантов поковок и предварительного изготовления в специализированных цехах.

Изобретением создана система для крепления цепного райзера, соединенного с морским основанием, содержащая трубу натяжения, имеющую один конец, установленный снизу от морского основания и участок, соединенный с морским основанием, и имеющую одну или несколько секций, среднюю секцию напряженного звена, имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, образующий проход для цепного райзера в нем, и соединенную с одним или несколькими секциями трубы натяжения первую втулку, установленную вокруг отрезка длины средней секции напряженного звена и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем, внутренний диаметр втулки и наружный диаметр средней секции напряженного звена образуют первый кольцевой зазор между ними, и направляющая втулки, соединенная с морским основанием и, по меньшей мере, частично окружающая периферию первой втулки.

Изобретением также создана снабженная втулкой компоновка напряженного звена трубы натяжения на плавучем морском основания, имеющей один конец, установленный снизу от морского основания и имеющей наружный диаметр и внутренний диаметр, образующий проход для цепного райзера в ней, содержащую втулку, установленную вокруг отрезка длины трубы натяжения, соединенную с морским основанием и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр втулки и наружный диаметр трубы натяжения образуют кольцевой зазор между собой.

Изобретением дополнительно создана снабженная втулкой компоновка напряженного звена трубы натяжения на плавучем морском основании, содержащая среднюю секцию напряженного звена, имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, образующий проход для цепного райзера в ней и соединенную с одной или несколькими секциями трубы натяжения, имеющей один конец, установленный снизу от морского основания, и первую втулку, установленную вокруг отрезка длины средней секции напряженного звена и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр втулки и наружный диаметр средней секции напряженного звена образуют первый кольцевой зазор между собой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показана схема примера известного решения для напряженного звена трубы натяжения.

На фиг.2 показана схема вида сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения, установленной на плавучем морском основании, таком как платформа типа SPAR.

На фиг.3 схематично показан вид сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с одной втулкой.

На фиг.3A схематично показан вид сбоку трубы натяжения без втулки фиг.3.

На фиг.4 схематично показан детальный вид сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с одной втулкой фиг.3.

На фиг.5 схематично показан детальный вид сбоку сварного соединения звена трубы натяжения, кольцевого соединительного звена и втулки фиг.3.

На фиг.6 схематично показан вид сбоку другого варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с множеством втулок.

На фиг.6A схематично показан вид сбоку трубы натяжения без втулки фиг.6.

На фиг.7 схематично показан детальный вид сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с множеством втулок фиг.6.

На фиг.8 схематично показан вид сбоку другого варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с кованым соединительным звеном.

На фиг.9 схематично показан детальный вид сбоку примера варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с кованым соединительным звеном фиг.8.

На фиг.10 показан изометрический концевой вид кованого стыкующего устройства фиг.9.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фигуры, описанные выше и описание конкретных конструкций и функций, приведенное ниже, представлены не для ограничения объема настоящего изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения. Напротив, фигуры и описание даны в качестве инструкций специалисту в данной области техники для выполнения и использования изобретений, охрана патентных прав которых необходима. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что не все признаки коммерческого варианта осуществления изобретений описаны или показаны для лучшей наглядности и понимания. Специалистам в данной области техники также должно быть ясно, что разработка фактического коммерческого варианта осуществления, включающего в себя аспекты настоящего изобретения должна требовать реализации многочисленных решений по исполнению для достижения конечной цели разработчика для коммерческого варианта осуществления. Такие решения по исполнению могут включать в себя и, очевидно без ограничения этим, соответствие требованиям бизнеса, государственным регулирующим актам и другим ограничениям, которые могут меняться в зависимости от конкретного исполнения, места и с течением времени. Хотя усилия разработчика могут быть комплексными и затратными по времени в абсолютном смысле, такие усилия должны быть, тем не менее, рутинным предприятием для специалистов в данной области техники, использующих в своих целях данное изобретение. Должно быть понятно, что изобретения, раскрытые и описанные в данном документе, могут иметь многочисленные и различные модификации и альтернативные формы. Использование термина в единственном числе не направлено на ограничение числа элементов. Также, использование относительных терминов, таких как, но без ограничения этим, "верх", "низ", "левый", "правый" "верхний", "нижний", "вверх", "вниз", "боковой" и т.п. в описании фигур для разъяснений не направлено на ограничения объема изобретения или прилагаемой формулы изобретения. Где необходимо, некоторые элементы имеют индексы "a" или "b" для указания одной или другой стороны системы. При общем указании на такие элементы используют цифру без буквы. Дополнительно такие обозначения не ограничивают число элементов, которые можно использовать для данной функции.

В общем, настоящим изобретением создана улучшенная конструкция для напряженного звена с втулкой трубы натяжения и соответствующей трубы натяжения для регулирования напряжений на цепном райзере для плавучего морского основания. Новая конструкция эффективно создает напряженное звено с втулкой трубы натяжения с, по меньшей мере, одной втулкой, соединенной с трубой натяжения, имеющее кольцевой зазор между внешней периферией трубы натяжения и внутренней периферией втулки с, по меньшей мере, одной соединяющей перегородкой, установленной между ними. Для вариантов осуществления, имеющих множество втулок, первая втулка может быть разнесена с первым кольцевым зазором с трубой натяжения и соединена с ней первым кольцевым соединительным звеном между трубой натяжения и первой втулкой, и вторая втулка может быть разнесена вторым кольцевым зазором с первой втулкой и соединена с ней вторым кольцевым соединительным звеном между первой втулкой и второй втулкой. Сварные соединения между звеньями трубы натяжения могут быть разнесены в продольном направлении с удалением от втулки, соединенной с трубой натяжения, для минимизации напряжений в сварных соединениях. Дополнительно направляющая втулки, соединенная с морским основанием и выполненная с возможностью соединения трубы натяжения и компоновки с морским основанием, может быть смещена в продольном направлении на расстояние от кольцевого соединительного звена и его соединений между трубой натяжения и втулкой. Конструкция увеличивает момент сопротивления сечения напряженного звена трубы натяжения в сравнении с известными решениями в зоне направляющей втулки с помощью установки, по меньшей мере, одной втулки на трубе натяжения и выполнения кольцевого сварного стыка на смежных узлах трубы натяжения в зоне с напряжением меньше известных решений. Конструкция может быть приспособлена к различным рабочим характеристикам с помощью изменения местоположения кольцевого сварного шва, длины втулки, наружного и внутреннего диаметров втулки, числа втулок, перегородок между втулками и трубой натяжения и между многочисленными втулками, при их наличии, и другими изменениями. Такие изменения можно выполнять в цеху сборки морских оснований и независимо от ковки и вариантов предварительного изготовления на специализированных предприятиях.

На фиг.2 схематично показан вид сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения, установленной на плавучем морском основании, таком как платформа типа SPAR. Труба 1 натяжения соединена с морским основанием 35, верхним креплением 2. Нижняя часть 3 трубы 1 натяжения, в общем, направлена вниз от морского основания 35 к морскому дну 54, и конец имеет раструб, открытый для ввода и направления стального цепного райзера 4 с морского дна в трубу 1 натяжения. Труба 1 натяжения удерживается вблизи морского основания 35, например, вблизи легкой цистерны 5 направляющей 6 втулки, также именуемой "литой направляющей". Литая направляющая 6 выступает вбок наружу от морского основания 35 для создания перехода угла цепной формы стального цепного райзера 4 при подходе стального цепного райзера к соединению с морским основанием 35. Снабженная втулкой компоновка 40 напряженного звена трубы натяжения, в общем, включает в себя, по меньшей мере, одну втулку 7, окружающую отрезок длины трубы 1 натяжения внутри литой направляющей 6, при этом втулка 7 поддерживается в нужном положении кольцевым соединительным звеном (описано ниже) относительно трубы 1 натяжения для образования кольцевого зазора между трубой натяжения 1 и втулкой 7. По меньшей мере, в одном варианте осуществления, снабженная втулкой компоновка 40 напряженного звена трубы натяжения может включать в себя отрезок трубы 1 натяжения, сваренный или иначе соединенный с втулкой 7 и кольцевым соединительным звеном для образования компоновки.

На фиг.3 схематично показан вид сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с одной втулкой. На фиг.3A схематично показан вид сбоку трубы натяжения без втулки фиг.3. Фигуры должны быть описаны совместно. Труба 1 натяжения может включать в себя множество секций, таких как секция 8 нижней части трубы натяжения, средняя секция 9 напряженного звена и верхняя секция 10 трубы натяжения. Другие секции 45, 46 трубы натяжения могут соединяться с секциями 8, 10 трубы натяжения, например, сварными соединениями 45', 46' соответственно, для удлинения трубы 1 натяжения. Секция 8 нижней части расположена со стороны нижней части 3 трубы 1 натяжения. Секция 8 нижней части может быть соединена со средней секцией 9 сварным соединением 8' с разделкой кромок. Верхний и противоположный конец средней секции 9 может быть соединен сваркой с верхней секцией 10 другим сварным соединением 9' с разделкой кромок. Верхний конец трубы 1 натяжения может быть соединен с морским основанием, например, верхним креплением 2. Втулка 12 окружает отрезок длины средней секции 9 и образует снабженную втулкой компоновку 40 напряженного звена трубы натяжения. Кольцевое соединительное звено 11 может быть соединено сваркой между средней секцией 9 и втулкой 12 для поддержания кольцевого зазора между ними на месте кольцевого соединительного звена. Снабженная втулкой компоновка 40 напряженного звена трубы натяжения поддерживается относительно морского основания 2 стационарной направляющей 6, установленной смежно с втулкой 12 и средней секцией 9 внутри втулки.

По меньшей мере, в одном варианте осуществления втулка 12 имеет длину "S", которая больше длины "M" средней секции 9. Таким образом, концы втулки 12 проходят за концы средней секции 9 и сварные соединения 8', 9' с разделкой кромок для смежных звеньев 8, 10 соответственно.

Литая направляющая 6 может действовать как точка А поворота для втулки 12, окружающая среднюю секцию 9 напряженного звена, поскольку труба 1 натяжения изгибается в виде цепи. Вместе с тем, втулка 12 может распределять напряжение на средней секции 9 напряженного звена при изгибе средней секции под действием напряжения. Например, когда средняя секция изгибается достаточно для касания внутренней поверхности стенки на средней секции, удаленной от кольцевого соединительного звена 11, средняя секция может ограничивать изгиб и при этом напряжение в трубе натяжения. Дополнительно местоположение сварных соединений может быть изменено, чтобы меньшее напряжение от изгиба трубы натяжения прикладывалось к сварным соединениям. Средняя секция, имеющая длину "M" с направляющей 6 приблизительно по центру отрезка длины "M", дает в результате сварное соединение 8' разнесенное на около 1/2M с точкой А поворота (с соответствующей длиной 1/2M для сварного соединения 9').

Хотя данная длина, составляющая 1/2М до сварного соединения 8', может фактически быть меньше расстояния от точки А поворота, чем длина 1/2L до сварного соединения B, показанная на фиг.1, напряжение в сварном соединении 8' ограничивается втулкой 12. Еще дополнительно, следующее сварное соединение 45', которое может находиться за втулкой 12, разнесено на длину 1/2М плюс дополнительно длину L, в результате, сварное соединение 45' находится дольше от точки А поворота с уменьшенным напряжением, чем в сварном соединении B на длине 1/2L фиг.1. Короче говоря, местоположение сварного соединения фиг.1 можно исключить в конструкции изобретения, показанной на фиг.3.

Для являющегося примером 40 футового (12 метров) звена трубы натяжения длиной L, положение 1/2L в 20 футов (6 метров) для сварного соединения B показано на фиг.1. В отличие от него, если средняя секция 9, показанная на фиг.3, имеет длину M около 20 футов (6 метров), то сварное соединение 8' находится на расстоянии 1/2М около 10 футов (3 метров) от точки А поворота. Втулка 12 с длиной S может перекрывать концы среднего участка длиной M и/или ограничивать напряжение на трубе 1 натяжения в сварном соединении 8'. Дополнительно для стандартной длины L, составляющей 40 футов (12 метров) для звена 8 трубы натяжения сварное соединение 45' между звеньями 8, 45 трубы натяжения установлено дальше на 40 футов (12 метров) от точки А поворота. Таким образом, сварное соединение 45' установлено на полном расстоянии около 50 футов (15 метров) от точки А поворота. Поскольку сварное соединение 45' размещено на месте с уровнем напряжения, более низким в сравнении с местом сварного соединения B, находящимся на расстоянии около 20 футов (6 метров) от точки А поворота, усталостную стойкость сварного соединения 45' можно регулировать. Новое конструктивное исполнение обеспечивает создание более эффективного, менее дорогого, изготавливаемого на площадке напряженного звена трубы натяжения и его использование со стандартными и менее дорогими компонентами и технологическими процессами сварки.

На фиг.4 схематично показан детальный вид сбоку варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с одной втулкой фиг.3. На фиг.5 схематично показан детальный вид сбоку сварного соединения между звеном трубы натяжения, кольцевым соединительным звеном и втулкой фиг.3. Фигуры должны быть описаны совместно. Кольцевое соединительное звено 11 может быть сварено с наружной поверхностью средней секции 9 сварным соединением 15. Внутренний диаметр кольцевого соединительного звена 11 может быть одинаковым с наружным диаметром средней секции 9 (в зависимости от зазоров для установки вокруг наружного диаметра и, кроме того, для стыка, а также для других стыков в данном документе). Первая секция 13 втулки 12 может быть сварена с кольцевым соединительным звеном 11 сварным соединением 16. Вторая секция 14 втулки 12 может быть сварена с кольцевым соединительным звеном 11 сварным соединением 17, удаленным от первой секции 13 относительно кольцевого соединительного звена 11. Наружный диаметр кольцевого соединительного звена 11 может быть одинаковым с наружным диаметром секций 13 и 14 втулки 12. Наружная окружность, такая как с наружным диаметром средней секции 9, и внутренняя окружность, такая как с внутренним диаметром втулки 12, образуют кольцевой зазор 34 между средней секцией 9 и втулкой 12. Кольцевое соединительное звено 11 может быть соединено со средней секцией 9 с продольным смещением О от точки А поворота направляющей 6. Дополнительно направляющая 6 может иметь эллиптический или другой формы внутренний контур, такой как показан на фиг.4.

Перегородка 18, такая как разъединяющая прокладка, может быть вставлена в секцию 13 втулки 12 и сварена с секцией 13 или иначе соединена с ней. Другая перегородка 19, такая как разъединяющая прокладка, может быть вставлена в секцию 14 втулки 12 и соединена с секцией 14. Разъединяющие прокладки показаны в качестве перегородок, которые могут поддерживать кольцевой зазор 34 между секциями трубы натяжения и втулкой 12 на концах втулки 12. Другие типы и другое количество перегородок можно использовать. Перегородки могут изменять уровень напряжения в трубе натяжения, обуславливая различные точки перегиба вследствие изгиба отрезка трубы натяжения на перегородках. Перегородки можно исключить, если необходимо.

На фиг.6 схематично показан вид сбоку другого варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с множеством втулок. На фиг.6A схематично показан вид сбоку трубы натяжения без втулки фиг.6. Фигуры должны быть описаны совместно. Труба 1 натяжения может включать в себя множество секций, таких как секция 8 нижней части трубы натяжения, средняя секция 9 напряженного звена, и верхняя секция 10 трубы натяжения. Другие секции 45, 46 трубы натяжения могут быть соединены с секциями 8, 10 трубы натяжения, например, сварными соединениями 45', 46' соответственно, для удлинения трубы натяжения. Секция 8 нижней части установлена со стороны нижней части 3 трубы 1 натяжения. Секция 8 нижней части может быть соединена со средней секцией 9 сварным соединением 8' с разделкой кромок. Верхний и противоположный конец средней секции 9 может быть соединен с верхней секцией 10 другим сварным соединением 9' с разделкой кромок. Верхний конец трубы 1 натяжения может быть соединен с морским основанием, например, на верхнем креплении 2. Первая втулка 12 окружает отрезок длины средней секции 9 трубы 1 натяжения, и вторая втулка 20 окружает отрезок длины первой втулки 12. Кольцевое соединительное звено 11 может быть соединено сваркой между средней секцией 9 и втулкой 12 для поддержания кольцевого зазора между ними на месте кольцевого соединительного звена 11. Кольцевые соединительные звенья 24, 25 могут быть соединены сваркой между втулкой 12 и втулкой 20 для поддержания кольцевого зазора между ними на местах кольцевых соединительных звеньев 24, 25. Снабженная втулкой компоновка 40 напряженного звена трубы натяжения поддерживается относительно морского основания 2 направляющей 6, установленной смежно с втулкой 20.

На фиг.7 схематично показан детальный вид сбоку примера варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с множеством втулок фиг.6. Кольцевое соединительное звено 11 может быть соединено сваркой с наружной поверхностью средней секции 9. Внутренний диаметр кольцевого соединительного звена 11 может быть одинаковым с наружным диаметром средней секции 9 трубы 1 натяжения. Первая секция 13 втулки 12 может быть соединена сваркой с кольцевым соединительным звеном 11. Вторая секция 14 может быть соединена сваркой с кольцевым соединительным звеном 11 на месте, противоположном месту первой секции 13 относительно кольцевого соединительного звена 11. Наружный диаметр кольцевого соединительного звена 11 может быть одинаковым с наружным диаметром секций 13 и 14 втулки 12. Наружная периферия с наружным диаметром средней секции 9 и внутренняя периферия с внутренним диаметром втулки 12 образуют кольцевой зазор 34 между средней секцией 9 и втулкой 12. Перегородка 18 может быть вставлена в секцию 13 втулки 12 и сварена с секцией 13. Другая перегородка 19 может быть вставлена в секцию 14 втулки 12 и сварена с секцией 14.

Первое кольцевое соединительное звено 24 для второй втулки 20 может быть соединено сваркой с наружной поверхностью секции 13 первой втулки 12. Первое кольцевое соединительное звено 24 второй втулки 20, в общем, смещено в продольном направлении от кольцевого соединительного звена 11 на смещение R. Первая секция 21 втулки 20 может быть соединена сваркой с кольцевым соединительным звеном 24. Второе кольцевое соединительное звено 25 может быть соединено сваркой с наружной поверхностью секции 14 первой втулки 12 на противоположном конце первой секции 21 относительно первого кольцевого соединительного звена 24. Второе кольцевое соединительное звено 25 может также быть соединено сваркой с первой секцией 21. Вторая секция 22 второй втулки 20 может быть соединена сваркой с кольцевым соединительным звеном 24 на противоположной стороне кольцевого соединительного звена 24 относительно первой секции 21. Третья секция 23 втулки 20 может быть соединена сваркой с кольцевым соединительным звеном 25 на противоположной стороне кольцевого соединительного звена 25 относительно первой секции 21. Внутренний диаметр кольцевых соединительных звеньев 24 и 25 может быть одинаковым с наружным диаметром секций 13 и 14 втулки 12. Наружный диаметр кольцевых соединительных звеньев 24 и 25 может быть одинаковым с наружным диаметром секций 21, 22, и 23 втулки 20. Наружная периферия с наружным диаметром втулки 12 и внутренняя периферия с внутренним диаметром втулки 20 образуют кольцевой зазор 36 между втулкой 12 и втулкой 20. Перегородка 26 может быть вставлена в секцию 22 втулки 20, и сварена с секцией 22. Другая перегородка 27 может быть вставлена в секцию 23 втулки 20 и сварена с секцией 23.

На фиг.8 схематично показан вид сбоку другого варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с кованым соединительным звеном. Труба 1 натяжения может включать в себя множество отрезков, таких как нижняя секция 8 трубы натяжения и верхняя секция 10 трубы натяжения, обеих секций, взаимодействующих с внутренней средней секцией 42 кованого соединительного звена 28 для образования сквозного прохода трубы натяжения для райзера 4. Другие секции 45, 46 трубы натяжения могут быть соединены с секциями 8, 10 трубы натяжения, например, сварными соединениями 45', 46' соответственно, для удлинения трубы натяжения. Нижняя секция 8 установлена к нижней части трубы натяжения. Нижняя секция 8 может быть соединена с внутренней средней секцией 42 сварным соединением 8' с разделкой кромок. Верхний и противоположный конец внутренней средней секции 42 может быть соединен с верхней секцией 10 другим сварным соединением 9' с разделкой кромок. Верхний конец трубы 1 натяжения может быть соединен с морским основанием, например, на верхнем креплении 2. Втулка 41 может окружать отрезок длины внутренней средней секции 42 и включать в себя секцию втулки кованого соединительного звена 28, описанного ниже. Снабженная втулкой компоновка 40 напряженного звена трубы натяжения поддерживается относительно морского основания 2 направляющей 6, установленной смежно со втулкой 28.

На фиг.9 схематично показан детальный вид сбоку примера варианта осуществления снабженной втулкой компоновки напряженного звена трубы натяжения с кованым соединительным звеном фиг.8. На фиг.10 показан изометрический вид конца кованого соединительного звена фиг.9. Фигуры должны быть описаны совместно. В данном варианте осуществления снабженная втулкой компоновка 40 напряженного звена трубы натяжения включает в себя кованое соединительное звено 28, что обеспечивает характеристики втулки, объединенные с характеристиками напряженного звена среднего отрезка, того и другого, описанных выше и показанных на предыдущих фигурах. Кованое соединительное звено 28 включает в себя наружную первую секцию 29 и внутреннюю среднюю секцию 42. Внутренняя средняя секция 42 включает в себя продольный проход 39, ограниченный проходящей по окружности стенкой. Внутренняя средняя секция 42 выполнена с возможностью соединения, например сварным соединением, с компонентами трубы натяжения на каждом конце средней секции 42. Конкретно, средняя секция 42 может быть соединена сварным соединением 8' с нижним отрезком 8 трубы натяжения на первом конце 42A средней секции 42. Средняя секция 42 может быть соединена сварным соединением 9' с верхней секцией 10 трубы натяжения на втором конце 42B средней секции 29.

Наружная первая секция 29 окружает, по меньшей мере, участок внутренней средней секции 42 и образует кольцевой зазор 37 с ней. Кольцевое соединительное звено 38, образованное между первой секцией 29 и внутренней средней секцией 42, может содействовать поддержанию зазора 37. В общем, с кованым соединительным звеном 28 кольцевое соединительное звено 38 является интегрально выкованным по месту и разделяет кольцевой зазор 37 на два участка 37A, 37B продольного кольцевого зазора. Дополнительно вторая секция 30 может быть соединена сваркой с первым концом 29A первой секции 29. Третья секция 31 может быть соединена сваркой со вторым концом 29B первой секции 29. Одна или несколько секций 29, 30 и 31 могут образовывать втулку 41, окружающую внутреннюю среднюю секцию 42. Перегородка 32 может быть вставлена в секцию 30 и сварена с ней. Другая перегородка 33 может быть вставлена в секцию 31 и сварена с ней.

Другие дополнительные варианты осуществления, использующие один или несколько аспектов изобретений, описанных выше можно разрабатывать без отхода от сущности описанного изобретения. Например, и без ограничений, трубы натяжения, втулки и их компоненты, могут быть круглыми или иметь другие геометрические формы, так что используемый термин "диаметр" должен применяться широко, означающим внутренний или внешний размер в сечении, которое может являться круглым или не круглым. Варианты осуществления, в общем, описаны для сварных соединений, поскольку в известном решении, в общем, применяют сварные соединения, но изобретение не ограничено сварными соединениями и может включать в себя любые соответствующие виды соединений, такие как с защелкивающимися фиксаторами, цементированием, стягиванием болтами и другими соединительными средствами, как дополнительно определено ниже. Дополнительно различные способы и варианты осуществления системы могут включать в комбинации друг с другом, дающие вариации, описанных способов и вариантов осуществления. Рассмотрение одиночных элементов может включать в себя множественные элементы и наоборот. Ссылка, по меньшей мере, на одну позицию, за которой следует ссылка на позицию, может включать в себя одну или несколько позиций. Также, различные аспекты вариантов осуществления можно использовать совместно для выполнения понятных целей изобретения. Если контекст не требует иного, слово "содержать" или вариации, такие как "содержит" или "содержащий" следует понимать, включающими в состав, по меньшей мере, указанный элемент или этап, или группу элементов или этапов, или их эквивалентов и не как исключение из состава большего численного количества или любого другого элемента, или этапа, или группы элементов или этапов, или их эквивалентов. Устройство или систему можно использовать в ряде направлений и ориентаций. Термины "соединен", "соединение", "соединитель" и т.п. использованы в данном документе в широком смысле и могут включать в себя любой способ или устройство для скрепления, связывания, присоединения, подтягивания, прикрепления, соединения, вставления в, выполнения на нем или в нем, осуществления связи или иного объединения, например механического, магнитного, электрического, химического, функционального, прямого или непрямого с промежуточными элементами, одной или несколькими деталями элементов, и может дополнительно включать в себя, без ограничений, интегральное выполнение одного функционального элемента в другом узле. Соединение может происходить в любом направлении, включая в себя соединение при вращении.

Порядок этапов может меняться, если иное специально не указано. Различные этапы, описанные в данном документе, можно объединять с другими этапами, вставлять в указанные этапы и/или разбивать на несколько этапов. Аналогично, элементы описаны функционально и могут реализовываться как отдельные компоненты, или могут объединяться в компоненты, имеющие несколько функций.

Изобретения описаны в контексте предпочтительных и других вариантов осуществления, и не каждый вариант осуществления изобретения описан. Очевидные модификации и изменения описанных вариантов осуществления известны специалистам в области техники. Описанные и не описанные варианты осуществления не направлены на ограничение или сужение объема или применимости настоящего изобретения, а наоборот, возможны другие модификации и улучшения в объеме эквивалентов приложенной формулы изобретения.

Группа изобретений относится к райзерам и связанным с ними конструкциям крепления, использующимся при добыче углеводородов из подводных пластов. Система для крепления цепного райзера, соединенного с морским основанием, содержит трубу натяжения. Труба натяжения содержит верхний участок, соединенный с морским основанием в первом местоположении, среднюю секцию напряженного звена и нижний участок. Вокруг отрезка длины средней секции напряженного звена установлена втулка. Внутренний диаметр втулки и наружный диаметр средней секции образуют кольцевой зазор между ними. Система содержит направляющую, соединенную с морским основанием во втором местоположении, отличном от первого. Направляющая расположена, по меньшей мере, частично окружая втулку. Изобретение обеспечивает повышение долговечности напряженного звена трубы натяжения для цепных райзеров. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система для крепления цепного райзера, соединенного с морским основанием, содержащая: трубу натяжения, имеющую один конец, установленный снизу от морского основания, верхний участок, соединенный с морским основанием в первом местоположении, и одну или несколько секций, среднюю секцию напряженного звена, имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, образующий проход для цепного райзера в нем, и соединенную с одним или несколькими секциями трубы натяжения первую втулку, установленную вокруг отрезка длины средней секции напряженного звена и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр втулки и наружный диаметр средней секции напряженного звена образуют первый кольцевой зазор между ними, и направляющую, соединенную с морским основанием во втором местоположении, отличном от первого местоположения, и по меньшей мере частично окружающую периферию первой втулки.

2. Система по п.1, в которой первая втулка имеет длину, превышающую длину средней секции напряженного звена для прохода за соединение одной или нескольких секций трубы натяжения с концами средней секции напряженного звена.

3. Система по п.1, в которой первая втулка соединена с морским основанием с возможностью скольжения в ее направляющей.

4. Система по п.1, дополнительно содержащая вторую втулку, установленную вокруг отрезка длины первой втулки и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр второй втулки и наружный диаметр первой втулки образуют второй кольцевой зазор между ними.

5. Система по п.1, дополнительно содержащая первое кольцевое соединительное звено, подсоединенное между первой втулкой и средней секцией напряженного звена.

6. Система по п.1, дополнительно содержащая второе кольцевое соединительное звено, подсоединенное между второй втулкой и первой втулкой.

7. Система по п.1, дополнительно содержащая перегородку, расположенную вблизи конца первой втулки и подсоединенную между первой втулкой и одним или несколькими секциями трубы натяжения.

8. Снабженная втулкой компоновка напряженного звена трубы натяжения на плавучем морском основании, имеющей один конец, установленный снизу от морского основания, верхний участок, соединенный с морским основанием в первом местоположении, и наружный диаметр и внутренний диаметр, образующий проход для цепного райзера в нем, содержащая: втулку, установленную вокруг отрезка длины трубы натяжения, соединенную с морским основанием во втором местоположении, отличном от первого местоположения, и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр втулки и наружный диаметр трубы натяжения образуют кольцевой зазор между ними.

9. Компоновка по п.8, дополнительно содержащая вторую втулку, установленную вокруг отрезка длины первой втулки и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр второй втулки и наружный диаметр первой втулки образуют второй кольцевой зазор между ними.

10. Компоновка по п.8, в которой труба натяжения содержит множество секций трубы натяжения, соединенных друг с другом, и втулка имеет длину, превышающую длину, по меньшей мере, одной секции трубы натяжения, окруженной втулкой так, что концы втулки проходят за соединение на каждом конце окруженной секции трубы натяжения со смежными секциями трубы натяжения.

11. Снабженная втулкой компоновка напряженного звена трубы натяжения на плавучем морском основании, содержащая: среднюю секцию напряженного звена, имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, образующий проход для цепного райзера в ней, и соединенную с одной или несколькими секциями трубы натяжения, имеющей один конец, установленный снизу от морского основания, верхний участок, соединенный с морским основанием в первом местоположении, и первую втулку, установленную вокруг отрезка длины средней секции напряженного звена и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр втулки и наружный диаметр средней секции напряженного звена образуют первый кольцевой зазор между ними, при этом втулка соединена с морским основанием во втором местоположении, отличном от первого местоположения.

12. Компоновка по п.11, в которой первая втулка имеет длину, превышающую длину средней секции напряженного звена для прохода за соединение одной или нескольких секций трубы натяжения с концами средней секции напряженного звена.

13. Компоновка по п.11, дополнительно содержащая вторую втулку, установленную вокруг отрезка длины первой втулки и имеющую наружный диаметр и внутренний диаметр, причем внутренний диаметр второй втулки и наружный диаметр первой втулки образуют второй кольцевой зазор между ними.

14. Компоновка по п.11, дополнительно содержащая цепной райзер, проходящий снизу морской платформы и вверх через трубу натяжения и соединенный с морским основанием.

15. Компоновка по п.11, дополнительно содержащая кольцевое соединительное звено, подсоединенное между первой втулкой и средней секцией напряженного звена.

16. Компоновка по п.13, дополнительно содержащая кольцевое соединительное звено, подсоединенное между второй втулкой и первой втулкой.

17. Компоновка по п.11, в которой первая втулка и средняя секция напряженного звена представляют собой кованое соединительное звено.

18. Компоновка по п.11, дополнительно содержащая перегородку, расположенную вблизи конца первой втулки и подсоединенную между первой втулкой и одним или несколькими секциями трубы натяжения.

19. Компоновка по п.12, в которой первая втулка соединена с возможностью скольжения с морским основанием.