[发明专利]有关铺设水下管道的改进

说明书

本发明涉及用一管道铺设船(vessel)或平底船例如在海床上铺设水下管道。该发明尤其适于在深水中铺设大直径钢管，但也并不仅限于此。

公开号为WO-A-95/22484的国际专利申请(PCT)揭示了一种传统型的管道铺设船。管道是围绕一垂直放在船中的卷筒盘绕，并从位于船的尾部的一滑道上下水。该滑道装有诸必要的管道调整装置，即形成一有固定曲率的弯路以使管道具有一固定曲率的装置、一在弯路后给管道一相反方向的曲率以将管道拉直用的矫直器、一管道牵拉器以及一固定管道端部用的管道夹。该滑道在其下端可转动，并能抬高或降低以在管道铺设过程中达到一所需的管道下水的角度或一将管道放到卷筒上用的所需的(平)放角度。

在深水(例如，深至500米或更深)中铺设管道需要一陡的下水角(60°-90°)。当滑道较陡地升起时，管道在围绕弯路通过时必须弯曲几乎6°。由于在牵拉器的作用下(或一旦管道在铺设时由悬在水中的管道的重量)管道绕着弯路被拉动，并且卷筒被制动和/或“逆向”驱动以保持一向后牵拉，因此当管道围绕弯路通过时产生较大的应力。这样就严重限制了在管道围绕弯路通过时不发生皱折的钢管的最大直径。

在公开号为WO-A-94/06678的国际专利申请(PCT)中提出的另一设计的看法是，缩短管道下水点与卷筒之间的距离，缩小在走向下水点的通路上的管道的曲率，以及减少管道弹性弯曲次数(由于每次弹性弯曲步骤增大了弹性皱折和断裂的危险性，也增加了所做的功，因此也增加了铺设管道所需的能量)。带有管道的卷筒是沿纵向安装在一船中，并当船被绞盘式(侧向)推进时管道是在船的侧面上下水中的。在一方案中，有一架空的龙门起重机可沿着船方向移动，并用作一支撑诸管道下水组件的水平绞车(1evelwind)。但是，这个提议在一下水平台上只留出一小空间，以用来安装一管道矫直器、一管道牵拉器和一管端固定夹。另外，它还是难以避免在陡的下水角情况下在大直径管道中产生应力。

本发明是考虑到上述所讨论的问题后进行设计的。

与使用一作用在一直段管道上的管道牵拉器的先前技术相比，本发明的一个方面是使用一个可沿一弯路牵拉管道的牵拉器。这样的一个牵拉器有两个直接的优点。第一，由于该牵拉器能沿弯路引导管道，而不是在弯路的下游拉动管道，所以减小了管道中的应力；第二，该牵拉器能设置在下水滑道或平台的上游处，故在下水平台本身上为诸管道调整组件，诸如管道矫直器和固定夹留出较多的空间。

该牵拉器可例如包括一导轨式牵拉器(tracked tensioner)和形成用于牵拉器导轨的弯路的适用的导向装置。但是，本发明的一可取的特点是，该牵拉器包括至少一可在一弧形路线上被前后引导的往复式夹子，该夹子被启动后沿一方向移动时夹住管道(这样，管道与夹子一起移动)，并当夹子沿一反方向退回时将管道放掉(这样，夹子相对于管道退回)。更可取的是，该牵拉器包括至少两个这样的夹子(在最佳实施例中是两个)，一个设在另一个的下游，并按相反相位工作(即，一个夹子启动后拉管道，而同时另一个退回，当两只夹子夹住管道时有一定时间的重叠以使在放掉管道前达到同步)。

每个夹子能被支撑在沿一限定弧形弯路的弯曲导轨移动的一相应的滑座上。弯路的弯曲度可固定也可调节的。例如，可由许多导轨段组成一可调的弯曲导轨，这些导轨段彼此可相对转动，并由调节装置将它们彼此相连，用来以一限定曲率的所需的相对角度固定相邻的两导轨段。该调节装置可包括在一端连接于一导轨段而另一段则连接于另一相邻的导轨段的液压箱体或千斤顶(jack)。

与使用一长度固定的可转动的管道下水机构相比，本发明的另一方面是，使用一可伸缩延伸的管道下水机构。

可取的是，该下水机构限定一有一恒定曲率半径的弧形路线，该弧形路线可伸缩地延伸以改变管道下水角(通过改变该路线的弧形部分的长度)。这样一种结构是有利的，这是因为该下水机构的上游端位置并不取决于管道下水角。上游端可保持在一预定的最佳位置以从卷筒输送管道。

该管道下水机构的可伸缩部分能收置在一装有外管的部分中，或者可简单地设置在一装有固定管道的部分的旁边(这样，该固定部分与该可伸缩部分彼此重叠)。该机构可包括一单个伸缩段或多个伸缩段。

本发明的再一方面是，沿着在卷筒与下水甲板或平台之间的具恒定曲率的一路线引导管道，其中的弯曲角大致等于当管子拉出卷筒后的残余弯曲度。