НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ СТЫКОВКА ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ИСКРИВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК E21B43/13 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии укладки трубопроводов.

Уровень техники

Существуют различные способы присоединения конца трубопровода к подводным сооружениям. Как правило, для соединения конца трубопровода и подводного сооружения используется отдельная трубная секция или переводник, что значительно увеличивает стоимость. Однако предпочтительно, если можно использовать способ непосредственной стыковки. Существуют три различных типа непосредственной подводной стыковки:

1. Непосредственное подтягивание;

2. Отклонение с целью присоединения;

3. Присоединение и укладка.

Все традиционные способы непосредственной стыковки (непосредственное подтягивание, отклонение с целью присоединения и присоединение и укладка) создают проблемы, связанные с большими силами, действующими на соединение, вследствие чего возникает требование к созданию большой зоны для поперечного изгиба трубопровода, чтобы обеспечить приемлемые силы во время стыковки и последующего теплового расширения на этапе эксплуатации. Другая проблема заключается в возникновении больших механических напряжений в трубопроводе в изогнутой секции трубопровода возле его конца.

Заявителю известно о существовании технологии, обеспечивающей возможность непосредственной стыковки путем добавления местного остаточного искривления ближе к концу трубопровода. Такая технология, однако, связана только с установкой с использованием способа укладки с барабана.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение способа и устройства для непосредственной стыковки трубопровода, причем способ и устройство применимы для трубопроводов, устанавливаемых, в частности, при помощи таких способов, как укладка с барабана, J-образная укладка, S-образная укладка и буксировка в море.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения обеспечен способ непосредственной стыковки трубопровода, включающий в себя прикрепление натяжного элемента вдоль участка трубопровода в по меньшей мере двух местах; прикрепление поплавкового элемента к натяжному элементу для изгибания участка трубопровода; отсоединение поплавкового элемента, что обеспечивает возможность непосредственной стыковки трубопровода.

Натяжной элемент может быть прикреплен к трубопроводу при помощи хомутов. Натяжной элемент может быть прикреплен к трубопроводу, в то время как трубопровода уложен на борту трубоукладочного судна.

Поплавковый элемент может быть прикреплен к натяжному элементу на борту трубоукладочного судна или при подготовке к буксировке в море, или, альтернативно, под водой.

Поплавковый элемент может быть прикреплен к натяжному элементу при помощи соединительного элемента. Между натяжным элементом и трубопроводом может быть предусмотрен элемент регулирования смещения. Соединительный элемент и элемент регулирования смещения могут образовывать единый элемент.

В соответствии с другим вариантом осуществления поплавковый элемент может располагаться на морском дне. Поплавковый элемент может заякориваться на морском дне с помощью якорного элемента посредством весового элемента. Весовой элемент может представлять собой груз-якорь.

Поплавковый элемент может быть прикреплен к натяжному элементу путем введения крюкового элемента в зацепление с натяжным элементом. Эта операция может выполняться при помощи подводного аппарата с дистанционным управлением (ПАДУ).

Между натяжным элементом и трубопроводом может быть предусмотрен элемент регулирования смещения.

Поплавковый элемент может быть отсоединен от натяжного элемента при помощи подводного аппарата с дистанционным управлением.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечено устройство для непосредственной стыковки трубопровода, содержащее натяжной элемент для прикрепления вдоль участка трубопровода в по меньшей мере двух местах; поплавковый элемент для прикрепления к натяжному элементу с целью изгибания участка трубопровода.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан схематический вид сбоку устройства в соответствии с вариантом осуществления и секция трубопровода.

На фиг. 2 показан схематический вид сбоку секции трубопровода с натяжным элементом, прикрепленным при помощи хомутов.

На фиг. 3 показан схематический вид сбоку устройства, прикрепленного к трубопроводу.

На фиг. 4 показан вид сбоку трубопровода с устройством, прикрепленным на борту трубоукладочного судна.

На фиг. 5А показан вид сбоку применяемого устройства перед непосредственной стыковкой.

На фиг. 5В показан вид сбоку применяемого устройства после непосредственной стыковки.

На фиг. 6 показан поплавковый элемент, расположенный на морском дне и заякоренный на морском дне.

На фиг. 7 показан поплавковый элемент, прикрепленный к натяжному элементу, причем натяжной элемент прикреплен к трубопроводу.

На фиг. 8А показан поплавковый элемент, прикрепленный к натяжному элементу перед непосредственной стыковкой трубопровода.

На фиг. 8В показан поплавковый элемент, отсоединенный после непосредственной стыковки трубопровода.

Подробное раскрытие изобретения

Способ и устройство для непосредственной стыковки трубопроводов при помощи дополнительного искривления показаны на прилагаемых чертежах. Как будет ясно из нижеследующего описания, и как показано на фиг. 1, трубопровод 1 изогнут в ходе примерного процесса непосредственной стыковки за счет прикрепления устройства к участку трубопровода 1; устройство содержит: натяжной элемент 2 и поплавковый элемент 3, прикрепленный к натяжному элементу 2. На фиг. 1 показан натяжной элемент 2, прикрепленный (как правило, ближние концевые части натяжного элемента) в двух местах к секции трубопровода. Два места крепления разнесены на достаточное расстояние, чтобы обеспечить тугое натяжение натяжного элемента 2 вдоль секции трубопровода. Поплавковый элемент 3 прикреплен к натяжному элементу 2. Поплавковый элемент 3 используется для создания натяжения в прикрепленном натяжном элементе 2 на трубопроводе 1, в результате чего трубопровод 1 принудительно изгибается. Дополнительное изгибание формы появляется после погружения в воду участка трубопровода 1 с прикрепленным поплавковым элементом 3. При отсоединении поплавкового элемента 3 от натяжного элемента 2 созданное натяжение и, вследствие этого, изгибание трубопровода уменьшаются; после этого может быть выполнена стыковка трубопровода.

Натяжной элемент 2 может представлять собой любой вид удлиненного элемента, такой как трос, якорная цепь, канат, стержень или аналогичное приспособление. Если натяжной элемент является жестким, то он может быть образован из двух частей, соединенных шарниром или аналогичной деталью, чтобы обеспечить возможность изгибания натяжного элемента.

На фиг. 2 показан натяжной элемент 2, прикрепленный к трубопроводу 1 хомутами 4. Как показано на чертеже, натяжной элемент 2 может быть прикреплен к трубопроводу 1 хомутами 4 в по меньшей мере двух местах вдоль участка трубопровода 1. Специалисту в данной области понятно, что натяжной элемент 2 может быть прикреплен к трубопроводу при помощи любых удобных средств. Удобно, если участок натяжного элемента 2 между хомутами 4, по существу, туго натянут.

Пока трубопровод 1 лежит на борту трубоукладочного судна, натяжной элемент 2 прикрепляют вдоль трубопровода 1, предпочтительно рядом с концом трубопровода, чтобы подготовить к поперечному изгибу трубопровода для последующей непосредственной стыковки, например, с подводным сооружением.

Согласно одному варианту осуществления поплавковый элемент 3 прикрепляют к натяжному элементу 2 перед погружением трубопровода. Это может предпочтительно осуществляться на борту трубоукладочного судна или во время подготовки к буксировке в море. Однако при необходимости поплавковый элемент может также быть прикреплен к натяжному элементу под водой.

На фиг. 3 показан натяжной элемент 2, прикрепленный к трубопроводу 1, с поплавковым элементом 3, прикрепленным к натяжному элементу в его средней части соединительным элементом 5а. Кроме того, элемент 5b регулирования смещения соединяет поплавковый элемент 3 с трубопроводом 1. Элемент регулирования смещения используется для регулирования/ ограничения величины изгибания натяжного элемента (и, таким образом, изгибания секции трубопровода) по мере необходимости. Элемент 5b регулирования смещения обеспечивает одно направление регулирования степени изгибания секции трубопровода и является дополнительным. Какие-либо другие средства для регулирования изгибания или альтернативные средства могут не предусматриваться. Соединительный элемент 5а и элемент 5b регулирования смещения для удобства могут быть образованы из единого элемента, жестко прикрепленного к натяжному элементу 2 в некоторой точке по длине единого элемента.

На фиг. 4 показано развертывание трубопровода с трубоукладочного судна вместе с прикрепленным устройством. При спуске за борт с трубоукладочного судна поплавковый элемент 3 подвешен к судовому крану 6 и отсоединяется от крана 6 при вхождении в воду.

На фиг. 5А изображен участок трубопровода с поплавковым элементом 3, прикрепленным при помощи соединительного элемента 5а и элемента 5b регулирования смещения, причем при погружении выталкивающая сила натягивает натяжной элемент 2, и трубопровод 1 принимает предусмотренную изогнутую форму. Стыковочная втулка 7 на конце трубопровода 1 выполнена с возможностью непосредственного соединения со стыковочной втулкой 8 на подводном сооружении. После того, как участок трубопровода окажется в требуемом месте и будет готов к непосредственной стыковке, поплавковый элемент 3 отсоединяют, и стыковочная втулка 7 на конце трубопровода перемещается к переходной соединительной втулке 8 на подводном сооружении для непосредственного соединения, при этом отсутствует необходимость в какой-либо промежуточной конструкции. Непосредственное соединение показано на фиг. 5В.

Поплавковый элемент может, например, быть отсоединен подводным аппаратом с дистанционным управлением (ПАДУ - не показан) путем перерезания соединительного элемента 5а.

В другом варианте осуществления, показанном на фиг. 6-8В, поплавковый элемент 3 может быть расположен на морском дне вблизи от конца трубопровода 1. На фиг. 6 изображен поплавковый элемент 3, удерживаемый в регулируемом положении весовым элементом 9 при помощи крепежного элемента 10. Узел поплавкового элемента может также включать в себя элемент 11 регулирования смещения. Как показано на фиг. 7, поплавковый элемент 3 может быть прикреплен к натяжному элементу 2 соединительным элементом, таким как крюковой элемент 12. Однако для прикрепления поплавкового элемента 3 к натяжному элементу 2 могут использоваться также любые другие средства.

Как показано на фиг. 7, после того, как трубопровод 1 уложат в стыковочный узел крепления (не показан), используют поплавковый элемент 3 для создания натяжения в прикрепленном натяжном элементе 2 на трубопроводе 1 путем перерезания крепежного элемента 10. В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, крепежный элемент 10 перерезан; поплавковый элемент 3 поднимается, создавая натяжение в прикрепленном натяжном элементе 2. Подъем поплавкового элемента 3 ограничивается элементом 11 регулирования смещения, который может использоваться для регулирования/ ограничения величины изгибания по мере необходимости. Эта функция аналогична функции описанного выше элемента 5b регулирования смещения.

Как показано на фиг. 8А, после отсоединения крепежного элемента 10 и введения в зацепление крюкового элемента 12, создается поперечный изгиб трубопровода, готового для последующего удаления поплавкового элемента 3 после установки трубопровода 1 и для непосредственной стыковки.

Как показано на фиг. 8В, после того, как участок трубопровода окажется на месте и будет готов к непосредственной стыковке, поплавковый элемент 3 отсоединяют путем перерезания крюкового элемента 12, при этом стыковочная втулка 7 на конце трубопровода перемещается к соединительной втулке 8 на подводном сооружении для непосредственного соединения. Поплавковый элемент может, например, быть отсоединен подводным аппаратом с дистанционным управлением (ПАДУ - не показан) путем перерезания крюкового элемента 12.

Изобретение применимо к трубопроводам, устанавливаемым одним из таких способов, как укладка с барабана, J-образная укладка, S-образная укладка и буксировка в море.

Дополнительное изгибание может достигаться в способах изобретения путем добавления внешнего груза к участку трубопровода, к которому прикреплен натяжной элемент.

Благодаря применению раскрытых способа и устройства настоящее изобретение обеспечивает недорогое решение для стыковки, так как отдельная трубная секция или переводник для стыковки не требуются.

Настоящее изобретение уменьшает силы, действующие на стыковочную втулку/соединение, так как поперечный изгиб ближе к концу трубопровода обеспечивает малое осевое усилие, вызывающее поперечные изгибы под различными рабочими нагрузками.

Группа изобретений относится к технологиям укладки трубопроводов при подводной добыче углеводородов. При осуществлении способа прикрепляют натяжной элемент вдоль участка трубопровода в по меньшей мере двух местах, прикрепляют поплавковый элемент к натяжному элементу для изгибания участка трубопровода, отсоединяют поплавковый элемент, тем самым обеспечивая непосредственную стыковку трубопровода. Упрощается процесс стыковки подводного трубопровода с подводным сооружением. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ непосредственной стыковки трубопровода, содержащий следующее:

прикрепляют натяжной элемент вдоль участка трубопровода в по меньшей мере двух местах;

прикрепляют поплавковый элемент к натяжному элементу для изгибания участка трубопровода и

отсоединяют поплавковый элемент, тем самым обеспечивая непосредственную стыковку трубопровода.

2. Способ по п. 1, в котором натяжной элемент прикрепляют к трубопроводу хомутами.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором натяжной элемент прикрепляют к трубопроводу в месте непосредственной стыковки.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором натяжной элемент прикрепляют при укладывании трубопровода на борту трубоукладочного судна.

5. Способ по п. 1 или 2, в котором поплавковый элемент прикрепляют к натяжному элементу на борту трубоукладочного судна.

6. Способ по п. 1 или 2, в котором поплавковый элемент прикрепляют к натяжному элементу при подготовке к буксировке в море.

7. Способ по п. 1 или 2, в котором поплавковый элемент прикрепляют к натяжному элементу под водой.

8. Способ по п. 1 или 2, в котором поплавковый элемент прикрепляют к натяжному элементу с помощью соединительного элемента.

9. Способ по п. 1 или 2, в котором между натяжным элементом и трубопроводом обеспечивают элемент регулирования смещения.

10. Способ по п. 9, в котором соединительный элемент и элемент регулирования смещения образуют единый элемент.

11. Способ по п. 1 или 2, в котором перед прикреплением к натяжному элементу поплавковый элемент располагают на морском дне.

12. Способ по п. 11, в котором поплавковый элемент заякоривают на морском дне с помощью якорного элемента посредством весового элемента.

13. Способ по п. 12, в котором весовой элемент представляет собой груз-якорь.

14. Способ по п. 11, в котором поплавковый элемент прикрепляют к натяжному элементу путем введения крюкового элемента в зацепление с натяжным элементом.

15. Способ по п. 11, в котором между поплавковым элементом и трубопроводом обеспечивают элемент регулирования смещения.

16. Способ по п. 11, в котором поплавковый элемент прикрепляют к натяжному элементу с использованием подводного аппарата с дистанционным управлением.

17. Способ по п. 1, в котором поплавковый элемент отсоединяют посредством подводного аппарата с дистанционным управлением.

18. Устройство для непосредственной стыковки трубопровода, содержащее:

натяжной элемент для прикрепления вдоль участка трубопровода в по меньшей мере двух местах;

поплавковый элемент для прикрепления к натяжному элементу в целях изгибания участка трубопровода.