[发明专利]深水水下结构物防扭转的安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及深水水下结构物的安装，尤其涉及一种用于深水水下结构物防扭转的安装方法。属于海洋石油工程领域。

背景技术

水下生产系统作为目前海洋深水油气田开发模式之一，广泛应用于全世界不同水深的各大油田海域。

深水水下结构物(如：海底管汇，海底管道基础防沉板，脐带缆终端等)是水下生产系统的重要组成部分，其一般采用深水支持船通过深水吊机或者深水绞车吊装下放的方式安装到海底。由于深水水下结构物应用海域相对比较深(从大于200米到几千米)，因此，无法通过潜水员进行海底辅助安装与就位；同时，深水水下结构物的安装控制与精度要求非常高，比如：工业界对水下结构物安装的水平方位角偏差要求一般为+/-1°。这么高的精度要求，并且是在没有潜水员辅助的前提下进行，对于深水水下结构物的安装来说，无疑是个巨大的挑战。且由于缺乏对水平扭转方向内的约束，当受到船舶运动，环境载荷影响的时候非常容易发生扭转，而且水深越深，扭转就越容易发生，这对深水水下结构物安装的水平方位角精度控制十分不利。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种深水水下结构物防扭转的安装方法，其可以有效地控制深水水下结构物在整个安装下放过程当中的扭转角，使深水水下结构物的安装不受水深和环境条件的限制，便可以达到精确控制水下结构物安装方位角度的目的；解决了深水水下结构物安装过程中的扭转问题。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种深水水下结构物防扭转的安装方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步：通过船用吊机，将结构重块起吊到绞车滑轮的正下方，然后，逐渐的将张力由船用吊机切换到绞车上，当张力完全切换完毕之后，将船用吊机勾头从连接结构中的三角板上解脱；

第二步：通过绞车及绞车导向缆将结构重块下放至设定的海底深度就位，此时，绞车导向缆在结构重块的作用下保持铅垂状态；

第三步：通过船用吊机，将深水水下结构物进行安装与下放，随着深水水下结构物的下放，水平牵引缆与深水水下结构物相连的一端，将随着深水水下结构物的下放而一起下放到海底，套装在绞车导向缆上的滑动卸扣将在重力作用下，沿着绞车导向缆实现与深水水下结构物同步下放；当深水水下结构物在外力扰动下发生扭转时，安装在深水水下结构物上两根短缆将与水平牵引缆的一端一起扭转，而水平牵引缆的另一端则被滑动卸扣限制在绞车导向缆上，这样一来，水平牵引缆将对深水水下结构物产生一个与扭转方向相反的力矩，阻止深水水下结构物发生扭转，并迫使深水水下结构物回到平衡位置；

第四步：当深水水下结构物安装到海底就位以后，由水下机器人携切割工具将短缆切断，此时，安装船便能够启动绞车将结构重块连同水平牵引缆一起回收到安装船上。

所述结构重块就位后所设定的海底间距为：10-20米。

所述第三步中，深水水下结构物以及套装在绞车导向缆的相对位置是通过调节水平牵引缆的长度实现，水平牵引缆在结构物下放过程中，呈略微绷紧状态。

所述第四步中，当深水水下结构物的重复安装时，只需在下一个深水水下结构物重新配备短缆即可继续进行下一个深水水下结构物的安装。

一种为实现上述方法的深水水下结构物防扭转的安装装置，其特征在于包括：一个用于产生铅垂力的结构重块，垂直悬挂在结构重块上的绞车导向 缆，其中，绞车导向缆上通过一个滑动卡环与一水平牵引缆的一端套装，水平牵引缆的另一端通过两根短缆分别与安装在深水水下结构物连为一体，并呈三角状态。

所述绞车导向缆和结构重块之间是通过一连接结构连接为一体，该连接结构包括：依次安装在第一个卸扣上的一旋转接头、三角板、第二个卸扣。

所述结构重块的材料为：钢或者水泥混凝土；形状为：规则的立方体或圆柱体结构；结构重块上安装有一供卸扣安装的吊点。

所述水平牵引缆为：无弯曲和扭转刚度的链式结构。

所述短缆通过卸扣及水下结构物吊装索具连接在深水水下结构物或安装在水下结构物上，吊装索具与船上绞车的缆绳相连，该缆绳用于引导和约束水平牵引缆，随着深水水下结构物的下放实现同步下放。

所述深水水下结构物受到的竖直平面内的外力矩采用以下公式进行计算：

式中：

M为深水水下结构物109受到的竖直平面内的外力矩；

m_c为结构重块的自重；

m_s为水下结构物的自重；

g为重力加速度；

θ为绞车导向缆与竖直铅垂线的夹角；