[发明专利]用于海底管线的直接接入的装置和方法

说明书

安装具有直接接入到海底结构(5)的海底管线(1)的方法，包括：将管线的端部(101)着陆在海底结构(5)的表面上的管线着陆框架(6)上，管线着陆框架(6)提供用于在连接到海底结构(5)的连接点之前使管线(1)的端部(101)着陆的位置，随后下降管线端部(101)；并且将管线端部连接到海底结构(5)的连接点。还描述了用于实施该方法的管线着陆框架(6)。

技术领域

本发明涉及用于输送碳氢化合物的海底管线的部署和直接连接。

背景技术

用于输送碳氢化合物(例如，石油或天然气)的管线，通常使用铺设船沿着海床铺设。这种海底管线可以安装在例如两个海底结构之间，其中，海底结构可以是各“圣诞树(Christmas trees)”、各立管基座(riser bases)、各防喷器(BOP)或一些其他结构。经常使用分开的跨接器或线轴将管线的一端或两端连接(或“接入(tied-in)”)到海底结构。与使用分开的跨接器或线轴相关的额外部件和程序导致安装过程的高成本。也可以使用直接接入方法，并且经常是优选的。这些方法包括：

·直接拉入，其中，使用铺设船的绞盘位置将所述管线的端部牵拉靠近海底结构，并且使用远程操作车辆(ROV)和对准装置完成所述接入；

·偏转以连接，其中，线材被附接到管线的端部，其中，所述线材通过海底结构路由到绞盘，并且所述线材被用来直接牵拉管线的海底端到海底结构；以及

·连接和留置，其中，管线的海底端在水面处连接到海底结构，然后在铺设船通过步进远离海底结构铺设管线之前，将海底结构下降到海底。

在接入到海底结构期间，由于诸如管线轴向刚度、淹没重量、海底摩擦阻力等参数，将需要相当大的力来使要铺设的管线轴向朝向连接点移动。因此，对于传统的直接接入方法的主要挑战是，在连接上的相对大的力和靠近连接点的大的管线压力。

管线铺设的典型方法将涉及仔细设计海底结构和管线配置，以确保在铺设时管线的接入端在相对于海底结构上的连接器的正确位置和方向。在直接接入过程中，将非常高的拉力施加到管线的端部，使管线在张力下，以使管线的端部到达上至连接点并完成接入过程。使被安装的管线在张力下的原因之一是为了允许在使用期间可能发生的管线的后续热膨胀。没有这种张力，管线可能由于热膨胀而屈曲。

在直接接入期间施加到管线的力确实非常高。这对安装设备和管线结构提出了很高的要求。此外，至少在没有一些补偿机构的情况下，这些力会对管线和海底结构上的连接器造成损害。

在本申请人的共同未决申请WO-A-2015/149843中，公开了一种安装具有直接接入到海底结构的的海底管线的方法。该方法包括，在从管线铺设船引入管线入到海洋的过程中，将塑性变形施加到管线的一个区域，该区域位于待直接接入的管线的端部处或靠近所述端部，并且在接入期间或之后，弹性变形所述区域以增加其曲率半径。

待铺设在海床上的管线可以在铺设船上运输和从其部署。在基本上非弹性的管线(例如，钢)存储在铺设船上的卷轴上的情况下，经常需要在部署管线时矫直管线，以去除由管线存储在卷轴上或者将它弯曲在托管架(stinger)上而产生的任何残余曲率。这是通过使用曲率装置实现的，该曲率装置使管线塑性变形以去除残余曲率。

如上所述，使用直接接入方法安装这种矫直管线可能在管线端部和海底结构之间的连接完成期间和之后产生大的力，以及在管线的端部附近的管线的区段产生大的压力。此外，需要大的范围来将管线路由到海底结构，以容纳所需的管线的侧向偏转以将管线的端部与海底结构上的连接点对准。WO-A-2015/149843中提出的方法通过使用WO-A-02/057674的方法在邻近管线的海底端的管线的区段中创建曲率半径(创建“接入和热膨胀环”)来减轻这些问题。

局部残余曲率也可以由产生S-铺设船在安装期间产生，通过1)调节辊或2)通过调节托管架配置使管线就位。通过对一个或两个托管架的修改，在其他S形铺设驳船上生成局部残余曲率也是可行的，能够在铺设时进行调节。