СПОСОБ ПРЕКРАЩЕНИЯ УКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА С СУДНА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ВОЗОБНОВЛЕНИЯ УКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА С СУДНА, СУДНО И СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ УКАЗАННОГО СУДНА Российский патент 2016 года по МПК F16L1/18 F16L1/23 

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится, в основном, к укладке трубопроводов и, в частности, к способам прекращения укладки трубопровода с судна и к способу возобновления укладки трубопровода с судна. Настоящее изобретение также относится к различным устройствам для использования в указанных способах, а именно к судну и соединителю для использования в судне.

Уровень техники

При укладке трубопровода может возникнуть необходимость прекращения укладки трубопровода от судна и возобновлению укладки его к судну позже. Например, прекращение возобновления трубопровода может потребоваться из-за ошибки или сбоя в процессе укладки (например, при разгерметизации трубопровода из-за его заводнения). При заводнении трубопровода может произойти существенное увеличение нагрузки от натяжения трубопровода.

Обычно прекращение или возобновление укладки заводненного трубопровода осуществляется следующим способом: приваривание головки прекращения или возобновления укладки трубопровода к концу укладываемого трубопровода; соединение группы лебедок прекращения или возобновления укладки и шкивов к головке; передача натяжения трубопровода с натяжного устройства трубопровода на трубоукладочном судне, которое применяется при обыкновенной укладке, на лебедки; отсоединение трубопровода посредством лебедок и укладка трубопровода и указанной головки на дно водоема.

Однако использование указанного обыкновенного способа прекращения или возобновления укладки трубопровода вызывает проблемы и сложности. Полная максимальная нагрузка лебедок должна быть достаточной для обеспечения спуска заводненного трубопровода; это приводит к необходимости наличия группы лебедок и/или одной или большего числа лебедок с повышенной нагрузоспособности. Кроме того, использование группы лебедок и шкивов является довольно сложным действием и может затруднить управление процессом.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в создании способов и устройств (судна, соединителя и набора элементов) для укладки трубопровода, а именно, для прекращения или возобновления укладки трубопровода с судна, устраняющих или, по меньшей мере, минимизирующих вышеупомянутые недостатки.

Технический результат настоящего изобретения заключается в упрощении способов и устройств для прекращения или возобновления укладки трубопровода с одновременным повышением их надежности, безопасности, производительности и эффективности.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложен способ прекращения укладки трубопровода с судна, заключающийся в снабжении судна лебедочным аппаратом и натяжным устройством, установке трубчатого элемента между лебедочным аппаратом и концом трубопровода, с приемом трубчатого элемента натяжным устройством, и спуске трубопровода посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства с распределением нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом.

Согласно способу нагрузку от натяжения трубопровода принимают большей, чем грузоподъемность лебедочного аппарата.

Согласно способу нагрузка от натяжения трубопровода между лебедочным аппаратом и натяжным устройством может распределяться, по существу, равномерно.

Способ может включать вставку промежуточного элемента выше конца трубопровода, спуск трубопровода на длину промежуточного элемента и повторение указанных вставки и спуска в отношении группы промежуточных элементов.

Согласно способу при вставке промежуточного элемента могут разъемно соединять лебедочный аппарат и промежуточный элемент посредством соединителя.

Согласно способу при вставки промежуточных элементов могут разъемно соединять промежуточный элемент со смежным промежуточным элементом.

В способе по промежуточные элементы могут вставлять выше натяжного устройства, посредством чего трубчатый элемент может включать по меньшей мере один промежуточный элемент.

В способе промежуточные элементы могут вставлять ниже натяжного устройства.

Способ может включать прикрепление головки прекращения или возобновления укладки трубопровода к концу трубопровода, разъемное соединение головки прекращения или возобновления укладки трубопровода с промежуточным элементом посредством чего промежуточный элемент могут отделять от головки прекращения или возобновления укладки трубопровода после прекращения укладки трубопровода.

Способ может включать удержание трубопровода перед его спуском посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства.

За счет установки трубчатого элемента, который используют для восприятия нагрузки натяжным устройством, натяжной аппарат может применяться для восприятия части нагрузки от натяжения трубопровода. Общая нагрузка может в результате распределяться между натяжным устройством и лебедочным аппаратом, позволяя использовать лебедочный аппарат с меньшей грузоподъемностью, чем лебедочный аппарат стандартного устройства, указанного выше и относящегося к уровню техники.

Трубчатый элемент представляет собой любой элемент, который выполнен для восприятия нагрузки от натяжения трубопровода натяжным устройством. Например, трубчатый элемент может представлять собой секцию жесткой трубы. Трубчатый элемент может являться отдельной цельной конструкцией или содержать группу подэлементов. Трубчатый элемент предпочтительно имеет круглое поперечное сечение. Трубчатый элемент может, в принципе, быть чем-либо заполненным, но более предпочтительно он является полым. При спуске трубчатый элемент натягивается натяжным устройством. В некоторый вариантах осуществления настоящего изобретения трубчатый элемент может иметь тот же диаметр, что и диаметр спускаемого трубопровода. Однако это не является обязательным, и в некоторых других вариантах осуществления настоящего изобретения диаметры трубчатого элемента и трубопровода могут отличаться.

Предполагается, что некоторые положения (например, когда говорится, что трубчатые элементы находятся между трубопроводом и лебедочным аппаратом и/или определенными элементами, расположенными выше или ниже от натяжного устройства) определяются относительно направления подводного трубопровода (содержащего трубопровод, трубчатый элемент, лебедочный трос и т.д.). В некоторых обстоятельствах это не обязательно отражает их реальное пространственное расположение.

Настоящее изобретение дает особенно благоприятный эффект в случаях, когда нагрузка от натяжения трубопровода превышает грузоподъемность лебедочного аппарата. Нагрузка от натяжения трубопровода может превышать допустимую нагрузку натяжного устройства. Допустимая нагрузка обычно представляет собой расчетную максимальную нагрузку, при которой обеспечивается безопасная работа устройства.

В принципе, настоящее изобретение может применяться для любой ситуации прекращения или возобновления укладки трубопровода с судна. Например, способ в соответствии с настоящим изобретением может применяться для прекращения укладки неповрежденного трубопровода в условиях плохой погоды. Однако особенно положительный эффект от способа прекращения укладки обеспечивается в случае, когда нагрузка от натяжения трубопровода превышает нагрузку от натяжения трубопровода при укладке (например, при заводнении трубопровода, у которого нарушена герметичность стыка).

Нагрузка от натяжения трубопровода в начале процесса прекращения укладки предпочтительно составляет более 750 т, более предпочтительно более 1000 т, и может составлять 1500 т или более. В принципе, настоящее изобретение может применяться при различных способах укладки трубопровода, таких как укладка по J-образной схеме или укладка по S-образной схеме. Согласно способу трубопровод мог быть уложен по S-образной схеме укладки, что является более предпочтительным. Способ предпочтительно осуществляется на глубине менее 1500 м. Способ может выполняться на глубине менее 1000 м.

По меньшей мере, 10%, а более предпочтительно, по меньшей мере, 20%, а еще более предпочтительно, по меньшей мере, 25% нагрузки от натяжения воспринимается лебедочным аппаратом. По меньшей мере, 10%, а более предпочтительно, по меньшей мере, 20%, а еще более предпочтительно, по меньшей мере, 25% нагрузки от натяжения воспринимается натяжным устройством. Нагрузка от натяжения предпочтительно распределяется по существу равномерно между лебедочным аппаратом и натяжным устройством.

Способ может содержать этап вставки промежуточного элемента выше конца трубопровода. Способ может содержать последующий этап спуска трубопровода на длину промежуточного элемента. Предполагается, что промежуточный элемент не обязательно расположен непосредственно выше конца трубопровода. Например, может иметься группа других промежуточных элементов, расположенных между концом трубопровода и вставляемым промежуточным элементом.

Способ может содержать этап удержания трубопровода перед спуском трубопровода при помощи лебедочного аппарата и натяжного устройства. Например, способ может содержать этап временного удержания трубопровода для обеспечения вставки промежуточного элемента выше конца трубопровода. Трубопровод предпочтительно удерживается при помощи зажима, например, при помощи зажима с микрозубцами. Первоначально в способе прекращения укладки возможно удержание самого трубопровода. По мере спуска трубопровода к дну водоема возможно удержание трубчатого элемента (например, промежуточного элемента) выше конца трубопровода. При обоих этих сценариях предполагается, что осуществляется удержание (непосредственное или косвенное) трубопровода.

Способ также может содержать повторно выполняемые этапы с применением группы промежуточных элементов. Таким образом обеспечивается постепенный спуск трубопровода в направлении дна водоема. Указанные этапы могут повторяться до тех пор, пока нагрузка от натяжения трубопровода и любых промежуточных элементов выше края трубопровода не снизится до величины меньшей грузоподъемности лебедочного аппарата. Этапы могут повторяться до тех пор, пока трубопровод не будет спущен на дно.

Промежуточный элемент может представлять собой любой элемент, который выдерживает нагрузку от натяжения трубопровода и увеличивает его длину выше конца трубопровода, за счет чего тот опускается в направлении дна водоема. Промежуточный элемент предпочтительно создает нагрузку от натяжения, которая меньше, чем нагрузка от натяжения соответствующего заводненного трубопровода. Промежуточный элемент может быть гибким, например, промежуточный элемент может содержать трос, но более предпочтительно промежуточный элемент является трубчатым элементом. Например, промежуточный элемент может представлять собой модель трубы или саму рабочую трубу. Предпочтительно между соседними промежуточными элементами отсутствует гидравлическое соединение. Предпочтительно между промежуточным элементом, примыкающим к концу трубопровода, и трубопроводом отсутствует гидравлическое соединение. Трубчатый элемент, вставленный в натяжное устройство, может содержать промежуточный элемент (в том числе для исключения сомнений может быть выполнен в его форме).

Промежуточный элемент предпочтительно спускается при одновременном использовании лебедочного аппарата и натяжного устройства. Этап вставки промежуточного элемента предпочтительно содержит этап создания разъемного соединения между лебедочным аппаратом с промежуточным элементом при помощи соединителя. Соединитель предпочтительно находится на конце троса лебедки, идущего от лебедочного аппарата (допускается, что соединитель не обязательно непосредственно крепится к тросу лебедки, и что могут иметься промежуточные элементы между соединителем и концом троса лебедки). Соединитель предпочтительно обеспечивает повторное соединение и разъединение лебедочного аппарата и промежуточных элементов.

Подобная схема может обеспечивать быструю вставку промежуточных элементов выше трубопровода и может обеспечить быстрый спуск трубопровода, поскольку промежуточные элементы выполнены с возможностью быстрого соединения с лебедочным аппаратом и быстрого отсоединения от него.

Этап вставки промежуточных элементов может содержать этап соединения промежуточного элемента с соседним промежуточным элементом. Промежуточные элементы могут скрепляться при помощи неразъемного соединения (например свариваться друг с другом). В других вариантах осуществления настоящего изобретения промежуточные элементы могут скрепляться при помощи разъемных соединений. Этап вставки промежуточного элемента может соде ржать этап скрепления промежуточного элемента с соседним промежуточным элементом при помощи разъемного соединения.

За счет этого может быть обеспечено разъединение промежуточных элементов после спуска трубопровода и их дальнейшее повторное использование.

Разъемное соединение между промежуточными элементами предпочтительно представляет собой механическое соединение. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения промежуточные элементы могут вставляться выше натяжного устройства. Промежуточные элементы могут вставляться таким образом, чтобы трубчатый элемент, вставленный в натяжное устройство, содержал, по меньшей мере, один промежуточный элемент. Трубчатый элемент может содержать промежуточный элемент, который предварительно был вставлен выше натяжного устройства, и который был перемещен в натяжное устройство в процессе спуска трубопровода в направлении дна водоема. Трубчатый элемент может содержать группу промежуточных элементов. В процессе спуска трубопровода в направлении дна водоема трубчатый элемент может содержать разные промежуточные элементы. Например, при выходе одного промежуточного элемента из натяжного устройства в натяжное устройство может входить другой промежуточный элемент. Промежуточные элементы предпочтительно выполнены с возможностью вставки в натяжное устройство. Например, промежуточные элементы могут представлять собой вспомогательные трубы того же диаметра, что и трубы трубопровода (предварительно спущенные натяжным устройством при укладке трубопровода).

В других вариантах осуществления настоящего изобретения промежуточные элементы могут вставляться ниже натяжного устройства. В этих вариантах осуществления настоящего изобретения трубчатый элемент может содержать конструкцию, которая остается неизменной в процессе спуска трубопровода на дно водоема. Например, трубчатый элемент может содержать трубчатую конструкцию, которая совершает возвратно-поступательное перемещение внутри натяжного устройства в процессе вставки промежуточных элементов и спуска трубопровода. В вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых устройство скрепляется с промежуточным элементом при помощи разъемного соединителя, соединитель может располагаться на одном конце трубчатого элемента. Соединитель может располагаться на одном конце трубчатого элемента, который проходит ниже натяжного устройства.

Натяжное устройство может содержать натяжитель, а предпочтительно содержит группу натяжителей. Лебедочный аппарат может содержать группу лебедок, а более предпочтительно содержит только одну лебедку (необходимость в дополнительных лебедках отсутствует, поскольку нагрузка от натяжения распределяется между лебедочным аппаратом и натяжным устройством).

Способ может содержать этап крепления головки прекращения или возобновления укладки трубопровода к концу трубопровода. Головка прекращения или возобновления укладки трубопровода может быть выполнена с возможностью соединения с промежуточным элементом. Головка прекращения или возобновления укладки трубопровода предпочтительно выполнена с возможностью скрепления с промежуточным элементом посредством разъемного соединения, обеспечивающего отсоединение промежуточного элемента от указанной головки при спуске трубопровода. Отсоединение промежуточного элемента от указанной головки может проводиться удаленно (например, путем приведения в действие разъемного соединительно элемента) или непосредственным способом при помощи удаленно управляемого транспортного средства или тому подобных систем.

Заводненный трубопровод обычно подвергается ремонту и освобождению от воды после спуска. Так, для извлечения трубопровода может применяться только спускающая/извлекающая лебедка (поскольку нагрузка от натяжения трубопровода по мере его подъема будет соответственно снижаться). Тем не менее, в некоторых случаях при возобновлении укладки трубопровода может потребоваться поднятие или частичное поднятие тяжелого (например, заводненного) трубопровода.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложен также способ возобновления укладки трубопровода с судна, заключающийся в снабжении судна лебедочным аппаратом и натяжным устройством, установке трубчатого элемента между лебедочным аппаратом и концом трубопровода, при этом трубчатый элемент принимается в натяжное устройство, и подъем трубопровода посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства с распределением нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом.

Способ возобновления укладки трубопровода может, по существу, совпадать со способом прекращения укладки трубопровода, за исключением того, что он выполняется в обратном порядке. Признаки, раскрытые в способе прекращения укладки трубопровода также используются в способе возобновления укладки трубопровода.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложено также судно, включающее устройства прекращения или возобновления укладки трубопровода для осуществления вышеуказанного способа прекращения укладки трубопровода.

Судно может включать лебедочный аппарат, натяжное устройство и трубчатый элемент, который соединяет лебедочный аппарат и конец трубопровода, при этом трубчатый элемент выполнен с возможностью его установки в натяжном устройстве и с возможностью распределения нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом при прекращении или возобновлении укладки трубопровода.

Судно может включать устройство удержания трубопровода.

Судно может включать группу промежуточных элементов, выполненных с возможностью вставки выше конца трубопровода и с возможностью спуска трубопровода по направлению ко дну водоема.

Судно может включать соединитель, выполненный с возможностью разъемного соединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента.

Соединитель выполнен с возможностью установки его в натяжном устройстве и содержит первый конец соединения с промежуточным элементом и второй конец соединения с лебедочным тросом лебедочного аппарата.

Соединитель может быть выполнен с возможностью повторного соединения и разъединения лебедочного аппарата и промежуточных элементов.

Устройства прекращения или возобновления укладки трубопровода могут содержать лебедочный аппарат, натяжное устройство и трубчатый элемент, присоединенный между лебедочным аппаратом и концом трубопровода. Трубчатый элемент может вставляться в натяжное устройство для восприятия нагрузки от натяжения трубопровода натяжным устройством, таким образом, что при нагрузка от натяжения трубопровода может распределяться между натяжным устройством и лебедочным аппаратом. Указанные устройства также могут содержать группу промежуточных элементов для вставки выше конца трубопровода таким образом, чтобы обеспечить спуск трубопровода в направлении дна водоема. Указанные устройства также содержат устройство удержания трубопровода, например, зажим.

Указанные устройства могут содержать соединитель для осуществления разъемного соединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента. Соединитель может содержать зажимающую конструкцию для разъемного зажатия конца промежуточного элемента. Соединительная конструкция может содержать шарнирно установленные зажимные губки тисков для разъемного зажатия конца промежуточного элемента. Соединитель может содержать первый конец для соединения с промежуточным элементом и второй конец для соединения с тросом лебедочного аппарата.

Второй конец может обеспечивать непосредственное соединение с тросом лебедки, например, второй конец может содержать серьгу для вставки крюка троса лебедки. Соединитель может быть выполнен с возможностью вставки в натяжное устройство. Например, соединитель может представлять собой продолговатую трубчатую конструкцию. Трубчатый элемент может содержать соединительный элемент, или может являться соединительным элементом.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложен также соединитель для использования в вышеуказанном судне. Соединитель предназначен для выполнения разъемного соединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента. Соединитель может содержать трубчатую конструкцию. Трубчатая конструкция может иметь первый конец, содержащий шарнирно установленную зажимную губку для разъемного зажатия конца промежуточного элемента. Соединитель и промежуточный элемент могут иметь одинаковый диаметр.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложен также способ прекращения укладки трубопровода с судна, заключающийся в снабжении судна лебедочным аппаратом, вставке промежуточного элемента выше конца трубопровода, соединении лебедочного аппарата с промежуточным элементом посредством соединителя, спуске трубопровода на длину промежуточного элемента, отсоединении соединителя для разъединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента, извлечении соединителя для вставки другого промежуточного элемента выше конца трубопровода и повторении указанных вставки, соединения, спуска, отсоединения и извлечения.

В способе могут использовать судно, содержащее натяжное устройство для создания натяжения в трубопроводе при укладке трубопровода, а при спуске трубопровода на длину промежуточного элемента могут использовать лебедочный аппарат и натяжное устройство для создания натяжения в трубопроводе.

Трубчатый элемент устанавливают в натяжном устройстве.

Для достижения вышеуказанного технического результата предложен также набор элементов для использования в вышеуказанных способах, включающий группу промежуточных элементов, трубчатый элемент и соединитель, выполненный с возможностью разъемного соединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента.

Любые признаки, указанные в отношении одного объекта настоящего изобретения могут быть также применены в отношении любого другого объекта настоящего изобретения и наоборот.

Краткое описание чертежей

Ниже, исключительно в качестве примеров, приводится описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи:

- на Фигурах 1-3, 6 и 14-20 показано судно для отсоединения трубопровода в соответствии со способом согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

- на Фигуре 4 показан соединитель в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- на Фигуре 5 показан промежуточный элемент в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- на Фигурах 7-9 показано соединение между отсоединяющей или присоединяющей головкой и первым промежуточным элементом в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- на Фигурах 10-13 показано соединение между соединителем и промежуточным элементом в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- на Фигурах 21-23, 25, 26 и 30-33 показано судно для отсоединения трубопровода в соответствии со способом согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

- на Фигуре 24 показан соединитель в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- на Фигуре 27 показано соединение между отсоединяющей или присоединяющей головкой и первым промежуточным элементом в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- на Фигурах 28 и 29 показано соединение между соединителем и промежуточным элементом в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На Фигурах 1-20 показано трубоукладочное судно 1 в соответствии с настоящим изобретением и увеличенные виды элементов, расположенных на указанном судне.

Как показано на Фигуре 1, судно 1 проводит укладку трубопровода 3 на относительно малой глубине (по S-образной схеме укладки). Способ укладки трубопровода по S-образной схеме и элементы устройства укладки трубопровода 3 известны из уровня техники и в настоящем описании подробно не раскрываются. Вкратце, трубопровод 3 удерживается тремя последовательно расположенными натяжными устройствами 5 и спускается в направлении дна водоема по мере добавления последовательных секций к трубопроводу в стыковочном приспособлении 9. При нормальной операции укладки по схеме S-образной схеме нагрузка от натяжения трубопровода составляет 750 т. Эта нагрузка от натяжения воспринимается тремя натяжными устройствами 5, причем каждое натяжное устройство воспринимает нагрузку от натяжения, составляющую приблизительно 250 т.

Судно в соответствии с настоящим изобретением содержит зажим 7 с микрозубцами и лебедочный аппарат 11 для прекращения и возобновления укладки трубопровода. Прекращение или возобновление укладки трубопровода может потребоваться, например, при плохой погоде или в случае повреждения и заводнения трубопровода. В последнем случае нагрузка от натяжения трубопровода существенно возрастает и устройства прекращения или возобновления укладки трубопровода должны быть способны выдерживать данную высокую нагрузку.

На Фигуре 1 показано судно 1 вскоре после нарушения герметичности трубопровода вследствие изгибных деформаций, вызвавшего заводнение трубопровода 3. Нагрузка от натяжения трубопровода 3 увеличилась до 1500 т. Данная нагрузка превышает допустимую нагрузку натяжных устройств 5, поэтому трубопровод 3 удерживается натяжными устройствами 5 совместно с зажимом 7 с микрозубцами. Каждое из указанных устройств воспринимает по 750 т нагрузки (показанной большими стрелками на Фигуре 1).

Трубопровод 3 необходимо прекратить укладывать и спустить на дно до тех пор, пока не будет устранено нарушение герметичности. Далее приводится описание различных этапов способа прекращения или возобновления укладки трубопровода согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения со ссылками на Фигуры 2-20.

Сначала секция трубопровода спереди от стыковочного приспособления 9 разрезается и на конец трубопровода монтируется головка 13 прекращения или возобновления укладки трубопровода (см. Фигуру 2).

Как показано на Фигуре 3, соединитель 15 перемещается в зону стыковочного приспособления 9 и затем поднимается в стыковочное приспособление 9. Серьга 21 (см. Фигуру 4) крепится к тросу 23 лебедочного аппарата. В процессе подготовки к вставке вспомогательных труб соединитель располагается в убранном положении рядом с лебедочным аппаратом 11. Соединитель подробно показан на Фигуре 4 и содержит продолговатый трубчатый корпус 17, имеющий с одного края разъемный соединитель 19, а с другого края серьгу 21 для соединения с тросом 23 лебедочного аппарата 11. Длина соединителя составляет 12.5 м, а его диаметр равен 60,96 см. Функционирование разъемного соединителя 19 более подробно показано на Фигурах 10-11 и будет описано со ссылками на эти фигуры далее.

Вспомогательная труба 25 перемещается и устанавливается в стыковочное приспособление 9 (см. Фигуру 6). Вспомогательная труба вставляется над концом трубопровода 3 и между трубопроводом и лебедочным аппаратом 11. Вспомогательная труба 25 подробно показана на Фигуре 5. Вспомогательная труба имеет тот же диаметр (60,96 см), что и диаметр трубопровода 3, а ее длина составляет 18 м. С обоих концов вспомогательной трубы 25 имеется соединительная головка 27, которая по существу идентична по форме головке 13 прекращения или возобновления укладки трубопровода.

Следующим этапом для вспомогательной трубы 25 является соединение с головкой 13 прекращения или возобновления укладки трубопровода на конце трубопровода 3. Данное соединение показано на Фигурах 7-9. Соединение содержит две металлических полуоболочки 29 (на Фигурах 7 и 9 показана только одна из них), охватывающие головку 13 прекращения или возобновления укладки трубопровода и конец вспомогательной трубы 27. Каждая полуоболочка 29 имеет полукруглую цилиндрическую внешнюю поверхность и зазубренную внутреннюю поверхность, форма которой сопрягается с формой головки прекращения или возобновления укладки трубопровода и концом вспомогательной трубы. Для соединения головки прекращения или возобновления укладки трубопровода и трубопровода, полуоболочки размещают с обеих сторон от головки прекращения или возобновления укладки трубопровода и их торцы скрепляют при помощи болтов 28. Подобная схема обеспечивает удержание элементов друг относительно друга, при этом также обеспечивает их разъединение и повторное использование после завершения процесса прекращения или возобновления укладки трубопровода.

Затем выполняется соединение между соединителе 15 и другим концом вспомогательной трубы 25. Как показано на Фигуре 10, соединитель 19 на конце продолговатого трубчатого корпуса 17 соединителя 15 расположен рядом с концом 27 вспомогательной трубы 25. Шарнирно установленные зажимные губки 31 затем приводятся в действие при помощи гидравлики, за счет чего они раскрываются на 28 градусов (см. Фигуру 11). Соединитель 15 затем перемещается вперед за счет чего раскрытые губки 31 охватывают конец 27 вспомогательной трубы 25 (см. Фигуру 12). И, наконец, губки 31 закрываются вокруг выпуклой головки 27 на конце вспомогательной трубы 25. Форма внутренней поверхности губок 31 обеспечивает вставку головки 27 на плотной посадке. Соединение выполняется таким образом, что нагрузка от натяжения вспомогательной трубы 25 и, следовательно, трубопровода 3 могут передаваться на соединитель 15 и, следовательно, на лебедочный аппарат 11.

Теперь устройства прекращения или возобновления укладки готовы к спуску трубопровода 3, и этот процесс показан на Фигурах 14-16; зажим с микрозубцами раскрывается таким образом, что нагрузка от натяжения величиной 1500 т воспринимается натяжными устройствами (3×250 т) и лебедочным аппаратом (750 т) - см. Фигуру 15. В результате того, что трубчатый элемент (в данном случае сам трубопровод) принимается натяжными устройствами 5, часть нагрузки от натяжения может быть воспринята натяжными устройствами 5. Кроме того, трубопровод 3 присоединен к лебедочному аппарату 11, и лебедочный аппарат 11, следовательно, также может воспринять часть нагрузки. Это смягчает необходимость наличия более многочисленных и/или обладающих более высокой грузоподъемностью лебедочных аппаратов, которые могли бы потребоваться при стандартных схемах.

Натяжные устройства 5 и лебедочный аппарат 11 совместно обеспечивают перемещение трубопровода 3 при сохранении требуемой нагрузки от натяжения трубопровода. Соответственно трос 23 лебедочного аппарата разматывается до тех пор, пока трубопровод не опустится на величину 18 м (т.е. на длину вспомогательной трубы 25). Это положение показано на Фигуре 16. В этот момент зажим 7 с микрозубцами вновь закрывается, за счет чего нагрузка от натяжения снова распределяется между зажимом 7 и натяжными устройствами 5. Это позволяет отсоединить соединитель на соединителе 15 от конца вспомогательной трубы 25 и затянуть соединитель 15 обратно в зоне лебедочного аппарата 11.

Как показано на Фигуре 17, трос лебедочного аппарата затягивается назад для раскрытия зазора между соединителем 15 и вспомогательной трубой 25. После этого в стыковочное устройство вставляется вторая вспомогательная труба выше конца трубопровода и выше от лебедочного аппарата. После этого повторяются этапы, описанные выше со ссылками на Фигуры 1-16, а именно: вспомогательная труба 25 присоединяется к концу соседней вспомогательной трубы 25; соединитель 19 скрепляется с другим концом вспомогательной трубы 25; нагрузка передается от зажима 7 и натяжных устройств 5 и распределяется на натяжные устройства 5 и лебедочный аппарат 11; и трубопровод опускается на длину вспомогательной трубы 25.

За счет многократного повторения данного процесса с последовательной установкой вспомогательных труб трубопровод постепенно опускается на дно водоема.

По мере добавления вспомогательных труб трубопровод, который изначально находился в натяжных устройствах, перемещается по направлению ко дну, и вспомогательные трубы перемещаются в натяжные устройства (см. Фигуру 18).

По мере продолжения процесса в натяжных устройствах остаются только вспомогательные трубы. Предполагается, что за счет установки трубчатых элементов (в данном случае вспомогательных труб в большей части процесса) в натяжные устройства обеспечивается распределение нагрузки между натяжными устройствами и лебедочным аппаратом.

На Фигуре 19 показан момент достижения заводненным трубопроводом 3 дна 33 водоема. На этом этапе нагрузка от натяжения в натяжных устройствах и лебедочном аппарате 11 создается участком из вспомогательных труб 25, идущим до дна 33 водоема. В первом варианте осуществления настоящего изобретения данная нагрузка составляет 750 т (т.е. меньше, чем максимальная грузоподъемность лебедочного аппарата). Таким образом, после снижения нагрузки от натяжения до этой величины возможно продолжение процесса прекращения или возобновления укладки трубопровода с применением только лебедочного аппарата. Как показано на Фигуре 20, трос 23 прикреплен к последней вспомогательной трубе 25′ (через втулку 35 и шкив 37) и опускается на дно 33 водоема для последующего возобновления укладки трубопровода после устранения заводненности.

На Фигурах 21-31 показано судно и способ в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Второй вариант осуществления настоящего изобретения по существу идентичен первому варианту осуществления, за исключением отличий, описываемых ниже. При описании элементов, которые эквивалентны таким же элементам первого варианта осуществления настоящего изобретения, использованы те же ссылочные позиции, но с добавлением префикса '1' или '10'.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения зажим 107 с микрозубцами имеет допустимую нагрузку 1500 т, таким образом, при заводнении трубопровода 103 зажим 107 самостоятельно может воспринимать нагрузку от натяжения трубопровода 103. На Фигуре 21 показано судно в данной ситуации вскоре после нарушения герметичности трубопровода вследствие изгиба, после демонтажа и извлечения из стыковочного приспособления остальной части трубопровода выше зажима. Как показано на Фигуре 22, головка 113 прекращения или возобновления укладки трубопровода прикреплена к краю трубопровода 103 рядом с зажимом 107.

На следующем этапе, показанном на Фигуре 23, соединитель 115 устанавливается в стыковочное приспособление 109. Соединитель 115 подробно показан на Фигуре 24 и по существу идентичен соединительному элементу первого варианта осуществления настоящего изобретения, за исключением того, что он имеет существенно большую длину (на 24 м превышающую длину участка установки натяжных устройств) и имеет диаметр 91,44 см. Как показано на Фигуре 25, пока зажим удерживает трубопровод, соединитель сдвигается вперед на стыковочном приспособлении. Трубоукладочная линия судна 101 включает последовательно расположенные ролики (не показанные на фигурах), которые обеспечивают перемещение соединителя 115 вперед до тех пор, пока соединитель 119 на конце соединитель 115 не приблизится, но с сохранением зазора, к головке 113 прекращения или возобновления укладки трубопровода, на конце трубопровода. Затем (см. Фигуры 26 и 27) вспомогательная труба 125 вставляется выше (т.е. выше) края трубопровода 103. Вспомогательная труба 125 во втором варианте осуществления настоящего изобретения аналогична трубе первого варианта осуществления настоящего изобретения и так же является профилированной и имеет и две выпуклые крепежные головки на обоих концах. Однако во втором варианте осуществления настоящего изобретения вспомогательные трубы 125 не вставляются в натяжные устройства (как будет видно из нижеследующего описания); поэтому отсутствует требование, к форме или размеру вспомогательных трубы 125, достаточно того, чтобы они обеспечивали восприятие нагрузки от натяжения трубопровода и выполняли функцию проставок в верхней части трубопровода. Например, вспомогательные трубы 125, в принципе, могут представлять собой тросы (если трос имеет достаточную прочность для того, чтобы выдерживать нагрузку в 1500 т).

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения применяется разъемный зажим с микрозубцами. Таким образом, зажимы вспомогательных труб 125 имеют диаметр, обеспечивающий вставку в разъемный зажим 107 и удержание в нем.

Соединение между вспомогательной трубой и головкой прекращения или возобновления укладки трубопровода по существу идентично соединению первого варианта осуществления настоящего изобретения, а именно, соединение содержит съемную, многоразовую состоящую из двух частей оболочку, которая окружает головку прекращения или возобновления укладки трубопровода и конец вспомогательной трубы. Это соединение показано на Фигуре 27. Губки 131 соединителя 119 затем раскрываются и перемещаются таким образом, чтобы захватить выпуклую головку на конце вспомогательной трубы 125, как показано на Фигурах 28-29. Соединение выполняется таким образом, что нагрузка от натяжения вспомогательной трубы 125 и, следовательно, трубопровода могут передаваться на соединитель 115 и, следовательно, на лебедочный аппарат 111.

Теперь устройства прекращения или возобновления укладки трубопровода готовы к спуску трубопровода 103; зажим с микрозубцами раскрывается таким образом, что нагрузка от натяжения величиной 1500 тонн воспринимается натяжными устройствами (750 тонн) и лебедочным аппаратом (750 тонн) - см. Фигуры 30-31. В результате того, что трубчатый элемент (в данном случае сам соединитель 115) воспринимается натяжными устройствами 5, часть нагрузки от натяжения может быть воспринята натяжными устройствами. Кроме того, трубопровод 103 присоединен к лебедочному аппарату 111, и лебедочный аппарат, следовательно, также может воспринять часть нагрузки. Это смягчает необходимость наличия более многочисленных и/или обладающих более высокой грузоподъемностью лебедочных аппаратов, которые могли бы потребоваться при стандартных схемах.

Процедура прекращения укладки трубопровода может быть продолжена путем добавления дополнительных вспомогательных труб 125 выше края трубопровода 103 и последовательного опускания трубопровода 103 на длину вспомогательной трубы 125. Вторая вспомогательная труба показана на Фигуре 32, а последующие трубы показаны на Фигуре 33.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения (не показанный на фигурах) аналогичен второму варианту осуществления настоящего изобретения, за исключением того, что соединитель 115 сформирован из соединителя и двух смонтированных секций трубы, присоединенных к нему. Соединитель и первая смонтированная труба скрепляются друг с другом, а затем перемещаются вперед в стыковочное приспособление. Вторая смонтированная труба добавляется ниже стыковочного приспособления.

Вторая смонтированная труба имеет конец без высадки для сварочного соединения с соседним концом первой смонтированной трубы и серьгу на противоположном конце для соединения с тросом лебедочного аппарата.

Первая секция смонтированной трубы содержит выпуклую головку, которая может стыковаться при помощи корпусного соединения с краем соединителя.

Этот вариант осуществления изобретения снижает потребность в транспортировке/хранении отдельного соединителя большого размера.

Хотя настоящее изобретение описано и проиллюстрировано со ссылками на конкретные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что для настоящего изобретения возможно создание множества различных вариантов, не проиллюстрированных конкретно в настоящем описании. Например, промежуточные элементы могут скрепляться при помощи ряда различных способов, например такого способа, как сварка или при помощи соединителя Мерлина ("Merlin connector"). Соединитель не обязательно должен иметь зажимные губки для соединения с промежуточным элементом. Например, соединитель может содержать стыковочный узел типа "Ballgrab" для вставки в торец промежуточного элемента или внутренний фрикционный зажим любого другого типа.

Там где в настоящем описании упоминаются составные части или элементы, которые имеют известные или прогнозируемые эквиваленты, подобные эквиваленты включаются в настоящее описание, как если бы для них было приведено отдельное описание. Для определения истинного объема настоящего изобретения следует обращаться к формуле настоящего изобретения, для которой предполагается, что она охватывает любые подобные эквиваленты. Также для читателя понятно, что целые части или признаки настоящего изобретения, которые в настоящем описание названы предпочтительными, дающими преимущества, обеспечивающими удобство и тому подобными являются необязательными и не ограничивают объема независимых пунктов формулы настоящего изобретения. Кроме того, следует понимать, что подобные необязательные составные части или признаки, которые описаны, как предпочтительные, дающие преимущества, стандартные и тому подобные, являются не обязательными и не ограничивают объем независимых пунктов формулы настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к строительству трубопроводов и может быть использована для прекращения или возобновления укладки подводного трубопровода с судна. В способе прекращения укладки трубопровода с судна снабжают судно лебедочным аппаратом и натяжным устройством. Трубчатый элемент устанавливают между лебедочным аппаратом и концом трубопровода, при этом трубчатый элемент принимается натяжным устройством. Трубопровод спускают посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства с распределением нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом. Технический результат заключается в упрощении способов и устройств для прекращения или возобновления укладки трубопровода с одновременным повышением их надежности, безопасности, производительности и эффективности. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 33 ил.

1. Способ прекращения укладки трубопровода с судна, характеризующийся снабжением судна лебедочным аппаратом, натяжным устройством и трубчатым элементом и включающий установку трубчатого элемента между лебедочным аппаратом и концом трубопровода с приемом трубчатого элемента натяжным устройством и спуск трубопровода посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства с распределением нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом.

2. Способ по п. 1, в котором нагрузку от натяжения трубопровода принимают большей, чем грузоподъемность лебедочного аппарата.

3. Способ по п. 1, в котором распределяют нагрузку от натяжения трубопровода между лебедочным аппаратом и натяжным устройством, по существу, равномерно.

4. Способ по п. 1, в котором укладка трубопровода является S-образной схемой укладки.

5. Способ по п. 1, который включает вставку промежуточного элемента выше конца трубопровода, спуск трубопровода на длину промежуточного элемента и повторение указанных вставки и спуска в отношении группы промежуточных элементов.

6. Способ по п. 5, в котором при вставке промежуточного элемента разъемно соединяют лебедочный аппарат и промежуточный элемент посредством соединителя.

7. Способ по п. 5, в котором при вставке промежуточных элементов разъемно соединяют промежуточный элемент со смежным промежуточным элементом.

8. Способ по п. 5, в котором промежуточные элементы вставляют выше натяжного устройства, при этом трубчатый элемент включает по меньшей мере один промежуточный элемент.

9. Способ по п. 5, в котором промежуточные элементы вставляют ниже натяжного устройства.

10. Способ по п. 5, который включает прикрепление головки прекращения или возобновления укладки трубопровода к концу трубопровода, разъемное соединение головки прекращения или возобновления укладки трубопровода с промежуточным элементом, посредством которого промежуточный элемент отделяют от головки прекращения или возобновления укладки трубопровода после прекращения укладки трубопровода.

11. Способ по любому из пп. 1-10, который включает удержание трубопровода перед его спуском посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства.

12. Способ возобновления укладки трубопровода с судна, характеризующийся снабжением судна лебедочным аппаратом, натяжным устройством и трубчатым элементом и включающий установку трубчатого элемента между лебедочным аппаратом и концом трубопровода с приемом трубчатого элемента натяжным устройством и подъем трубопровода посредством лебедочного аппарата и натяжного устройства с распределением нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом.

13. Судно, включающее устройства прекращения или возобновления укладки трубопровода для осуществления способа прекращения укладки трубопровода по любому из пп. 1-11.

14. Судно по п. 13, которое включает лебедочный аппарат, натяжное устройство и трубчатый элемент, который соединяет лебедочный аппарат и конец трубопровода, при этом трубчатый элемент выполнен с возможностью его установки в натяжном устройстве и с возможностью распределения нагрузки от натяжения трубопровода между натяжным устройством и лебедочным аппаратом при прекращении или возобновлении укладки трубопровода.

15. Судно по п. 14, которое включает устройство удержания трубопровода.

16. Судно по п. 13, которое включает группу промежуточных элементов, выполненных с возможностью вставки выше конца трубопровода и с возможностью спуска трубопровода по направлению ко дну водоема.

17. Судно по п. 16, которое включает соединитель, выполненный с возможностью разъемного соединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента.

18. Судно по п. 17, в котором соединитель выполнен с возможностью установки его в натяжном устройстве и содержит первый конец соединения с промежуточным элементом и второй конец соединения с лебедочным тросом лебедочного аппарата.

19. Судно по любому из пп. 16-18, в котором соединитель выполнен с возможностью повторного соединения и разъединения лебедочного аппарата и промежуточных элементов.

20. Соединитель для использования в судне по любому из пп. 17-19.

21. Способ прекращения укладки трубопровода с судна, характеризующийся снабжением судна лебедочным аппаратом и промежуточным элементом и включающий вставку промежуточного элемента выше конца трубопровода, соединение лебедочного аппарата с промежуточным элементом посредством соединителя, спуск трубопровода на длину промежуточного элемента, отсоединение соединителя для разъединения лебедочного аппарата и промежуточного элемента, извлечение соединителя для вставки другого промежуточного элемента выше конца трубопровода и повторение указанных вставки, соединения, спуска, отсоединения и извлечения.

22. Способ по п. 21, в котором используют судно, содержащее натяжное устройство для создания натяжения в трубопроводе при укладке трубопровода, а при спуске трубопровода на длину промежуточного элемента используют лебедочный аппарат и натяжное устройство для создания натяжения в трубопроводе.

23. Способ по п. 22, в котором трубчатый элемент устанавливают в натяжном устройстве.