МОРСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2020 года по МПК E21B17/01 E21B17/10 F16L57/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к морской установочной системе и способу установки элемента на райзере под поверхностью моря.

Уровень техники и раскрытие сущности изобретения

Известен способ применения судового крана для спуска элементов износа на рабочие ТНПА (телеуправляемые необитаемые подводные аппараты). Судно должно быть расположено вблизи от рабочего участка, чтобы ограничить необходимость в переносе по воздуху элементов с крюка судового крана к месту установки.

Недостатком такой схемы является необходимость в полном останове всех райзеров, подвергающихся опасности столкновения с судном в результате дрейфа или отхода судна.

В качестве альтернативного варианта, известен способ расположения судна за пределами зоны, где райзеры подвергаются опасности столкновения с судном в результате дрейфа или отхода, и доставки элементов при помощи ТНПА.

Недостатком такой схемы является необходимость в использовании установочного судна с рабочими ТНПА на месте работ в течение чрезвычайно длительного времени, что является экономически неэффективным.

В настоящем изобретении представлены морская установочная система и способ, как изложено в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления изобретения ниже раскрыты, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи. На Фиг. 1 показана платформа 2 в море. На Фиг. 2 представлен вид сбоку платформы.

На Фиг. 3 показаны несколько компонентов ниже морской поверхности. На Фиг. 4 показан транспортировочный кабель, прикрепленный к якорной цепи, и элемент износа, снабженный такелажной оснасткой.

Осуществление изобретения

На Фиг. 1 показан вид платформы 2 на море. Установочное судно 4, перевозящее кран 6, расположено рядом с платформой 2. Платформа 2 поддерживает несколько райзеров 8, представляющих собой трубы для перемещения, например, углеводородов, таких как нефть и газ, а также передачи электрических и гидравлических сигналов, от морского дна (не показано) к платформе 2. Платформа 2 крепится к морскому дну при помощи нескольких якорных цепей 10.

На Фиг. 2 показан вид сбоку платформы 2, которая может представлять собой плавучую платформу. Морская поверхность 12 показана вместе с зоной, которую мы будем называть рабочим участком 13 ТНПА. Показаны два райзера 8.

На Фиг. 3 показана платформа 2, заякоренная при помощи цепей 10, и судно 4 на морской поверхности 12, а также несколько компонентов ниже морской поверхности 12, которые вовлечены в процесс установки элемента 14 износа на один из райзеров 8. Элемент износа представляет собой цилиндрический элемент, устанавливаемый вокруг райзера 8, чтобы предотвратить износ райзера 8. Первый и второй ТНПА (телеуправляемые необитаемые подводные аппараты) 16 и 18 соединены с судном 4 шлангокабелями 20.

Как показано на Фиг. 3, транспортировочный канат или кабель 22 закреплен между двумя опорными точками 24 и 26. Канат прикрепляют при помощи ТНПА в рамках подготовки (подготовительных работ) к морской кампании с целью транспортировки элементов износа. Опорные точки 24 и 26 могут быть обеспечены якорными цепями 10, например. Кабель 22 наклонен относительно горизонтали, позволяя элементам 14 износа скользить вдоль кабеля 22, либо соскальзывая по кабелю под влиянием силы тяжести, либо скользя вверх по кабелю под действием плавучести.

Транспортировочный кабель 22 присоединен к объекту за пределами зоны 28, в которой дрейф, отход или другое перемещение судна 4 могло бы подвергнуть райзеры 8 повреждению. Эта зона 28 обозначена штриховкой на Фиг. 1. Другой конец кабеля 22 прикреплен к объекту таким образом, чтобы натянутый кабель 22 вел к рабочему участку 13 ТНПА или проходил через него в горизонтальной плоскости. Объекты, используемые для крепления кабеля 22, могут, например, представлять собой якорные цепи 10 или специально установленный якорь (не показан). Высоту кабеля 22 относительно рабочего участка 13 ТНПА можно регулировать либо в точках 24 и 26 соединения путем оснащения другими плавучими элементами для подъема или весовыми элементами для опускания траектории кабеля 22. Кабель 22 имеет угол наклона в вертикальной плоскости, позволяя элементам 14 износа скользить вдоль кабеля 22 под действием отрицательного или положительного веса в воде.

В способе установки элементов 14 износа установочное судно 4 спускает элемент 14 износа к первому ТНПА 16. Это выполняется посредством спуска элемента 14 износа с крана 6 на тросе 30 крана, как показано на Фиг. 3. Первый ТНПА 16 снимает элемент 14 износа с троса 30 крана. Это выполняется путем отсоединения троса 30 крана от крановой оснастки 34 для ТНПА (показанной на Фиг. 4), которая используется для прикрепления элемента 14 износа к тросу 30 крана. Первый ТНПА 16 затем прикрепляет элемент 14 износа к транспортировочному кабелю 22 при помощи крюковой оснастки 32 для ТНПА (показанной на Фиг. 4), которая заранее устанавливается на элемент 14 износа. После этого элемент 14 износа беспрепятственно может скользить вверх или вниз вдоль транспортировочного кабеля 22 в зависимости от плавучести (отрицательной или положительной). Скользящее движение элемента 14 износа останавливают при помощи заранее установленного фиксатора или стопора 36.

После того, как элемент 14 износа был остановлен стопором 36, второй ТНПА 18 отсоединяет элемент 14 износа от кабеля 22 и устанавливает элемент 14 износа, согласно требованиям, на райзер 8. Оснастка 32 и 34 для ТНПА, применяемая для транспортировки элемента 14 износа, может соскальзывать обратно вдоль кабеля 22, используя отрицательную или положительную плавучесть, для позднейшего извлечения, например, первым ТНПА 16. В одном варианте осуществления элемент 14 износа вместе с его оснасткой 32 и 34 для ТНПА имеет объемную плотность, меньшую, чем у морской воды, вследствие чего элемент износа имеет положительную плавучесть. Это позволяет элементу 14 износа и его оснастке 32 и 34 для ТНПА скользить вверх вдоль транспортировочного кабеля 22 от первого ТНПА 16 до стопора 36, а затем позволяет оснастке 32 и 34 для ТНПА скользить вниз по транспортировочному кабелю 22 под влиянием силы тяжести.

На Фиг. 4 показан транспортировочный кабель 22, наклоненный под углом альфа относительно горизонтали и прикрепленный к одной из якорных цепей 10. Угол альфа может, например, быть больше 5 градусов и, например, меньше 20 градусов. Однако могут также использоваться и другие углы.

На Фиг. 4 показан также элемент 14 износа в комплекте с крюковой оснасткой 32 для ТНПА и крановой оснасткой 34 для ТНПА (раскрытых в следующем параграфе). Цилиндрический элемент 14 износа представляет собой, как правило, две полуобечайки 40 и 42, соединенных шарнирно при помощи шарнирного механизма (не показан), что позволяет открывать элемент 14 износа и помещать вокруг райзера 8 при помощи второго ТИПА 18 перед его закрытием при помощи ТНПА 18. Полуобечайки скрепляют при помощи фиксирующего устройства, управляемого ТНПА, после установки. Полуобечайки 40 и 42 могут всплывать вдоль райзера 8, по отдельности или скрепленные вместе, и образовывать «поезд», или быть прикрепленными к райзеру 8 в статическом положении. Назначение элемента 14 износа состоит в защите внешнего слоя обшивки райзера 8, известной как «наружная оболочка», чтобы избежать пробивания и проникновения морской воды в различные стальные слои в кольцевом пространстве райзера 8. Как правило, такой износ возникает в результате контакта между райзером 8 и направляющей трубой, которая направляет райзер 8, и их относительного перемещения, вызванного воздействием окружающей среды (например, ветра, волн и течения).

На Фиг. 4 показано, что крюковая оснастка 32 для ТНПА снабжена крюком 46 для присоединения к кабелю 22 при помощи первого ТНПА 16. Крюк 46 присоединен к элементу 14 износа цепью 48 и крепежными кабелями 50. На противоположном конце элемента 14 износа крановая оснастка 34 для ТНПА снабжена металлической петлей или звеном 52 цепи для присоединения к крюку 54 крана, предусмотренном на тросе 30 крана. Петля 52 присоединена к элементу 14 износа крепежными кабелями 56.

Транспортировочный кабель 22 может быть наклонен относительно горизонтали по существу под постоянным углом вдоль всей длины кабеля 22 между двумя опорными точками 24 и 26.

В одном варианте осуществления транспортировочный кабель 22 может иметь довольно низкое натяжение, предоставляющего возможность большого перемещения кабеля 22 по горизонтали, и в этом варианте осуществления стопор 36 на кабеле 22 может отсутствовать, так как элемент 14 износа может достигать «высшей точки», в которой дальнейшее перемещение элемента 14 износа прекращается.

Раскрытый способ обеспечивает экономию времени при транспортировке элементов 14 износа к ТНПА 18, применяемому при морской установке элементов износа без останова платформы 2. Таким образом, этим способом обеспечивается потенциально крупная и ценная добыча нефти и газа.

Варианты осуществления могут относиться к транспортировке элементов износа к рабочему участку ТНПА, не подвергающей райзеры возможному повреждению из-за столкновения с судном.

Каждый признак, раскрытый или проиллюстрированный в настоящем описании, может быть включен в изобретение, самостоятельно или в любой соответствующей комбинации с любым другим признаком, раскрытым или проиллюстрированным в нем.

Группа изобретений относится к морской установочной системе и способу установки элемента на райзере под поверхностью моря. Технический результат – защита райзеров от повреждений. Морская установочная система для установки элемента износа на райзере содержит: кабель, проходящий между двумя опорными точками, при этом указанный кабель наклонен относительно горизонтали; первый ТНПА, выполненный с возможностью установки указанного элемента износа на указанном кабеле в первом положении; и второй ТНПА, выполненный с возможностью снятия указанного элемента износа с указанного кабеля во втором положении и установки указанного элемента износа на указанном райзере. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Морское установочное устройство для установки элемента износа на райзере под поверхностью моря, содержащее: транспортировочный кабель, проходящий между двумя опорными точками, при этом указанный кабель наклонен относительно горизонтали; первый телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА), выполненный с возможностью установки указанного элемента износа на указанном кабеле в первом положении; и второй телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА), выполненный с возможностью снятия указанного элемента износа с указанного кабеля во втором положении и установки указанного элемента износа на указанном райзере.

2. Устройство по п. 1, в котором указанные две опорные точки снабжены двумя якорными цепями для морской платформы для добычи углеводородов.

3. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором указанный кабель наклонен под углом от 5 до 20 градусов относительно горизонтали.

4. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором указанный кабель наклонен относительно горизонтали по существу под постоянным углом вдоль всей длины кабеля между указанными двумя опорными точками.

5. Устройство по любому предшествующему пункту, в котором указанные первый и второй ТНПА присоединены к судну шлангокабелями.

6. Морская установочная система, содержащая: морское установочное устройство по любому предшествующему пункту; и элемент износа.

7. Система по п. 6, в которой указанный элемент износа содержит две части, шарнирно соединенные друг с другом.

8. Система по любому из пп. 6, 7, в которой указанный элемент износа снабжен крановой оснасткой для присоединения указанного элемента износа к тросу крана.

9. Система по любому из пп. 6-8, в которой указанный элемент износа снабжен крюковой оснасткой для присоединения указанного элемента износа к указанному транспортировочному кабелю.

10. Система по п.9, в которой указанная крюковая оснастка содержит крюк для присоединения указанного элемента износа к указанному транспортировочному тросу.

11. Система по любому из пп. 6-10, в которой общая плотность указанного элемента износа ниже, чем плотность морской воды.

12. Система по п.11, когда он также зависит, прямо или косвенно, от п.6, в которой общая плотность указанного элемента износа, указанной крановой оснастки и указанной крюковой оснастки ниже, чем плотность морской воды.

13. Способ установки элемента износа на райзер при помощи морской установочной системы по любому предшествующему пункту, включающий в себя следующие шаги: прикрепляют указанный кабель между указанными двумя опорными точками; используют указанный первый телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА) для установки указанного элемента износа на указанном кабеле в указанном первом положении; предоставляют указанному элементу износа возможность скольжения вдоль указанного кабеля; и используют указанный второй телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА) для снятия указанного элемента износа с указанного кабеля в указанном втором положении и для установки указанного элемента износа на указанном райзере.

14. Способ по п.13, в котором указанный элемент износа скользит вниз по указанному кабелю под влиянием силы тяжести или скользит вверх по указанному кабелю под действием плавучести.

15. Способ по п.13 или 14, дополнительно включающий в себя спуск указанного элемента износа на указанный первый ТНПА с судна на поверхности моря.

16. Способ по п.15, дополнительно включающий в себя спуск указанного элемента износа на указанный первый ТНПА на тросе крана, поддерживаемом краном на указанном судне.