可拆卸的导向柱延伸部分 |
|||||||
| 申请号 | CN201180055793.1 | 申请日 | 2011-11-18 | 公开(公告)号 | CN103314177B | 公开(公告)日 | 2016-05-11 |
| 申请人 | 阿克海底公司; | 发明人 | 约翰·拉尔森; 马西亚斯·拉尔森; | ||||
| 摘要 | 示出了一种用于与底部固定的导向柱部分(1b)一起在海底上使用的可拆卸的导向柱延伸部分(1a)。以组合的方式，这些部分共同组成导向柱(1)，导向柱(1)用于在将部件从 水 面下降到海底结构的过程中使用，以便获得在预定 位置 处的专注着陆。导向柱部分(1b)包括被设计为与导向柱延伸部分(1a)的下部(在使用位置中)端部接合的向上(在使用位置中)伸出端部。导向柱延伸部分(1a)经由销和 套管 部分(6、3)在各自的端部上宽松地连接到底部固定的导向柱部分(1b)。在纵向方向上，销和套管部分之间存在间隙或空隙，并且在销部分上的间隙内或在套管部分中的间隙内布置有至少一个 摩擦 力 形成装置。至少一个 摩擦力 形成装置不与另一部分 接触 或接合，除非导向柱延伸部分(1a)受到横向力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可拆卸的导向柱延伸部分(1a)，用于与海底固定的导向柱部分(1b)一起在海底上使用，这些所述部分共同组成导向柱(1)，所述导向柱(1)用于在将部件从水面下降到海底结构(2)的过程中协助以获得所述部件在预定位置处的专注着陆，所述导向柱部分(1b)包括被设计为与所述导向柱延伸部分(1a)的下部端部接合的向上伸出端部，其特征在于，所述导向柱延伸部分(1a)经由销和套管部分(6、3)在各自的端部上宽松地连接到所述海底固定的导向柱部分(1b)，在所述销和套管部分(6、3)的纵向方向上，所述销和套管部分(6、 |
||||||
| 说明书全文 | 可拆卸的导向柱延伸部分技术领域[0001] 本发明涉及一种可拆卸的导向柱延伸部分，所述导向柱延伸部分用于与海底固定的导向柱部分一起在海底上使用，这些所述部分共同组成导向柱，所述导向柱用于在将部件从水面下降到海底结构的过程中协助以获得所述部件在预定位置处的专注着陆(focused landing)，所述导向柱部分包括被设计为与所述导向柱延伸部分的下部(在使用的位置中)端部接合的向上(在使用的位置中)伸出端部。 背景技术[0002] 在将海底设备朝海底上的结构或构造物(诸如，歧管或井口)降下时，经常使用导向线路(guideline)，通常为钢索。每个导向线路终止于固定到海底上的结构并且从该结构伸出的导向柱中。导向线路被用于在油钻探或生产操作的过程中将部件定位到海底基部或地基(foundation)上，或以便将模块安装在彼此的顶部上。在海底井的钻探中，例如，模板导向地基围绕被钻探的井的导体套管安放。导向地基具有导向柱，并且这些导向柱被用于将防喷器BOP定位在井口的顶部。导向柱还可以被用于安装和定位其他模块，例如，将下立管组件导向并定位在防喷器上，或修井安全阀上的紧急分离组件上。 [0003] 这样的导向柱提供了设备与井口之间的粗对准，并且在系统中提供了竖直的稳固性，以便能够组成至井口的连接。通过连接件自身进行最终对准。一般地，将在下降操作的过程中使用四条导向线和四根柱。 [0004] 使用该性质的传统导向柱的一个问题是：它们非常长，并且在水中比设备本身向上更高地伸出，因此被更多地遭受来自鱼拖网或类似物的损害。 [0005] 因此，近年来已经开发并且引进了导向柱延伸部分，这种延伸部分当前放置在较短的、固定安装的导向柱部分上并且延伸。这些导向柱延伸部分被设计成：底部固定部分具有能够接纳导向柱延伸部分上的销端部的接纳端部，并且柱部分可以通过机械锁定装置彼此锁定。 [0006] 已知的解决方案(现有技术)建立在导向线和标准的向上伸出的导向柱延伸部分的基础上。导向柱延伸部分是空心的，并且导向线在其中延伸并且进一步延伸到具有爪的线锚，当这些爪被激活时，它们被锚定到将这些柱部分锁定在一起的导向柱部分。 发明内容[0007] 现在提出的解决方案是将向上伸出的导向柱延伸部分当作一种工具使用，即，在各自的导向柱之间环绕(around)移动该工具，根据完成工作并且然后取回一根导向柱/这些导向柱(至少一根短的和一根长的)直到表面的需要，这些导向柱固定地布置在底部结构上、海底结构上的预定位置处。导向柱通常伸出3.5米。正如提及的，导向柱在底部结构的上方伸出，将对渔网等存在风险并且需要被移除。 [0008] 为了能够通过一个ROV将一根(两根)单独的导向柱从一个地方环绕移动到另一个地方将是划算的，相反地，使用一根装备有导向线(该导向线需要通过爪机构固定到导向柱的基部，并且针对每个地方，需要随后再次从这些爪机构释放)的导向柱是不划算的。 [0009] 同时避免了使用来自表面的导向线，该导向线由于良好且易于操作的ROV而不再需要。除了导向线的成本昂贵以外，导向线的尤其在较深水中的部署是非常耗时间的。例如，非洲海岸近海的果阿(Goa)领域为1200米深。 [0010] 通常需要两根导向柱，一根比另一根长。通常地，待降下的部件上的漏斗状装置需要首先进入长的柱。然后，该部件通过旋转水平面被定向，直到漏斗状装置的编号二位于较短导向柱的正上方。然后，该部件被降下在该较短导向柱的延伸部分上，并且进一步将第一柱向下。 [0011] 使用新的解决方案，可移除的导向柱的总重量可以减少，即，它现在将重约44kg。通常地，ROV将能够提起约50-70kg。 [0012] 根据本发明，提供了开端所述类型的导向柱延伸部分，该导向柱延伸部分的区别在于：导向柱延伸部分经由销和套管部分在各自的端部上宽松地连接到海底固定的导向柱部分，在所述销和套管部分的纵向方向上，所述销和套管部分之间存在间隙或空隙，并且在所述销部分上的间隙内或在所述套管部分中的间隙内布置有至少一个摩擦力形成装置，所述至少一个摩擦力形成装置不与另一部分接触或接合，除非所述导向柱延伸部分受到横向力。 [0013] 该理论是通过施加横向作用力抵靠导向柱延伸部分，该延伸部分将倾斜，并且该延伸部分的套管或套筒部分将夹紧(pinch)至销部分，并且该夹紧假定为通过使用所述摩擦力形成装置被大体上增强。横向力越向上地作用在导向柱延伸部分上，起作用的力矩臂就越长，并且相应地实现的夹紧力就越大。 [0014] 相反地，导向柱延伸部分仅可以以(由ROV)大体上竖直向上提起该延伸部分的方式被移除。只要导向柱延伸部分倾斜，它将就夹紧。倾斜的趋势将总是在部件在底部结构上的着陆操作过程中发生，但是这没有关系。这只会使导向柱延伸部分仍然较牢固地保持在原处。如果在下降的过程中不存在倾斜，这也没有关系，于是这些导向柱延伸部分借助它们自身的重力位于原处。 [0015] 在第一实施例中，导向柱延伸部分包括套管部分自身；而海底固定的导向柱部分包括销部分。 [0016] 在第二实施例或变型中，海底固定的导向柱部分包括套管部分，并且导向柱延伸部分包括销部分。 [0017] 在实用的实施例中，摩擦力形成装置可具有O型圈的形式，所述O型圈内部地布置在套管部分内或外部地布置到销部分，并且布置在所述部分的内/外部表面中提供的槽中。 [0018] 优选地，所述O型圈由弹性材料(诸如，橡胶混合物或类似物)制成。如果现有的销或套管端部已经位于海底上并且仅该导向柱延伸部分由一根新的导向柱延伸部分所替代(即，修改现有的设备)，那么该解决方案将尤其适用。 [0019] 在又一实施例中，套管部分的内部表面被划分为具有较小直径的上部表面和具有稍微较大直径的下部表面，并且在每个相应的表面上均布置有O型圈。这意味着导向柱延伸部分相对于套管部分在直径上稍微减小，该套管部分继而相对于导向柱部分具有减小的直径。该部分具有邻接仅发生在一个点(spot)处这样的几何结构。 [0020] 在又一实施例中，至少一个流体通路布置为穿过套管部分的壁在摩擦力形成装置之间的某处。 [0021] 在可替代的实施例中，摩擦力形成装置可具有舌状物和槽装置(tongue and groove means)的形式，其中，所述舌状物能够与所述槽形成机械接合。如果在已经完成部署之前进行用于设备的全部导向柱的交付，则该解决方案将可能是优选的。 [0022] 在又一可替代的实施例中，摩擦力形成装置可具有布置在销部分和套管部分之间的间隙中的一层弹性材料(诸如，橡胶)的形式。 [0023] 在又一可替代的实施例中，摩擦力形成装置可具有布置在销部分和套管部分之间的间隙中的金属圈的形式。所述金属圈可具有能够夹紧为抵靠表面的任何合适的横截面轮廓。 [0024] 优选地，导向柱延伸部分可为1至3米的数量级长。 [0025] 销端部或套管端部中的至少一个可涂覆有光滑材料，诸如聚四氟乙烯或类似物。 [0026] 存在于销端部和套管端部之间的空隙将合宜地约为1mm的数量级，而这不构成限制。在一个实施例中，仅作为示例，销的外部直径可约为180mm。作为另一示例，两个内部O型圈可放置为在套管或套筒部分的内部相距约300mm。理想情况下，这些O型圈不接触销。附图说明 [0027] 其他的和进一步的目的、特征及优点将从本发明的优选实施例的以下描述而变得明显，它们出于描述的目的并且参照附图被给出，其中： [0028] 图1示出了根据本发明的连同导向柱的连接器的立体图； [0029] 图2示出了根据本发明的导向柱延伸部分的正视图； [0030] 图3示出了图2中沿着线A-A的纵向截面； [0031] 图4A示出了刺穿在下部柱部分上的导向柱延伸部分； [0032] 图4B示出了图4A的放大细节； [0033] 图4C示出了图4A和图4B的进一步的放大细节； [0034] 图4D示出了图4C中所示的实施例的变型； [0035] 图4E示出了图4C和图4D中所示的实施例的另一变型； [0036] 图5示例了导向柱延伸部分的受到横向力的情况； [0037] 图6A和图6B示出了导向柱接头的两个变型中的第一实施例； [0038] 图7A和图7B示出了导向柱接头的两个变型中的第二实施例； [0039] 图8A和图8B示出了导向柱接头的其他两个实施例； [0040] 图9示例了用于将横向力(合成力)施加到导向柱的三种预期的情况1、2、3； [0041] 图10A示出了根据图8B的导向柱延伸部分倾斜和钩住的情况；以及 [0042] 图10B示出了根据图8B的导向柱延伸部分借助横向力钩住的情况。 具体实施方式[0043] 首先参照图1，图1大体上示出了连接器10和相关联的导向柱1，导向柱1根据本发明而设计。导向柱1被划分为两部分，即，从底部或海底结构2伸出的固定的下部柱部分1b和可拆卸的上部的导向柱延伸部分1a，导向柱延伸部分1a通过ROV的协助原则上能够环绕移动，并且被放置在位于其他位置处的相应的下部柱部分1b上。 [0044] 图2示意性地示出了典型的导向柱延伸部分1a的正视图，导向柱延伸部分1a在其下部端部中具有套管接头(socket joint)3。套管接头3构成导向柱延伸部分1a的下部端部的扩大部分(enlargement)，即，套管接头3的外径稍微大于导向柱延伸部分1a自身的直径。 [0045] 图3示出了以图2中沿着线A-A的纵向截面方式的导向柱延伸部分1a。除了上部部分具有非常坚硬且坚固的性质外，该上部部分自身是传统的设计，并且在这里不被详细地描述。正如图3所示，套管接头3的内壁4是缩小的或阶梯向下的(stepped down)。这意味着套管接头3的内部壁4的上部部分4a具有比下部部分4b稍微更小的内径。此外，分别在上部部分4a和下部部分4b中机械加工出内部的上部槽5a和下部槽5b。每个槽5a、5b被设计成接纳适当材料和性质的O型圈。在非常最下部的部分处，下部部分4b是有斜面的，从而该部分在下部槽5b下方的较短部分上显示为圆锥形。 [0046] 图4A示出了导向柱延伸部分1a的套管接头3在销端部6上穿行的情况，销端部6构成固定的下部柱部分上1b的上部部分。销端部6的外部结构和外径适应于套管接头3的内部结构和内径，从而这些部分是彼此互补的，尽管这些表面之间具有空隙。因此应当理解的是，销端部6是有壁架的(ledged)或阶梯式的，即，包括具有比上部外围表面6a稍微更大直径的下部外围表面6b。此外，上部端部如同圆锥形成形的端部终止一样是有斜面的，从而使套管接头3能够足够穿入销端部6，即使它们不会完美地彼此迎合。 [0047] 图4B示出了图4A的放大细节，较准确地示出了在该图的右手侧被外切成矩形的部分。该图清楚地显示了每个槽5a、5b均填充有O型圈7。销端部6上的外围表面6a、6b之间的减小和套管表面4a、4b上的相应减小在这里更为明显。还要注意的是，孔8是在上部O型圈7和下部O型圈7之间的位置处的套管壁中形成的。这是为了防止潜在的压力建立在上部O型圈7和下部O型圈7之间的环形结构中。需要理解的是，套管4的下部圆锥形的部分不被用于邻接抵靠销端部6的下部部分的相应圆锥形的表面，但是这些表面之间存在一定空隙。导向柱延伸部分1a的重量完全地压在销端部6的顶部表面6f上。 [0048] 图4C示出了图4B的进一步的放大细节，其中O型圈7和槽5a仍被更大程度地放大。图4C以清楚的方式主要地示例了销端部6的外围表面6a和套管接头3的内部表面4a之间的空隙，以及O型圈7自身和外围表面6a之间的更小的空隙。因此需要理解的是，O型圈7的部分将总是需要从槽5a伸出，以便实现O型圈7和销端部表面之间的预期效果。 [0049] 图4D示出了O型圈7由插入各自的槽5a、5b中的金属圈7”替代的一实施例。该实施例示出了能够夹紧或咬住抵靠销端部6的表面的尖头攻击表面或接合表面。 [0050] 图4E示出了O型圈7由插入各自的槽5a、5b中的金属圈7”’替代的又一实施例。该实施例示出了有斜面的并且能够与销端部6的下部端部处的边缘接合的锥形接合表面。因此需要理解的是，该金属圈的横截面可具有适用于这种目的的任何类型的轮廓。 [0051] 图5示例了导向柱延伸部分1a受到横向力(诸如，粗箭头P1所示)的情况。由此，多个接触点将处于细箭头P2显示的区域中，即，接近上部O型圈7且远离下部O型圈7。在这种情况下，需要极大的拉力才能将导向柱延伸部分1a从销端部6提出来。 [0052] 图6A和图6B示出了导向柱接头的第一实施例，并且可以具体化为这两幅图所示的两个变型。图6A完全对应于参照图4A和图5已经示出且描述的图，除了没有了缩小或阶梯向下。销端部6’布置在固定的下部柱部分1b’的顶部上，而套管端部3’布置在导向柱延伸部分1a’的下部端部上。O型圈7内部地布置在套管部分3’内的槽5a、5b中。图6B示出了O型圈7’布置在销端部6”自身上的槽6c、6d中，并且不是在套管端部3”内。销端部6”(现在具有槽)像图 6A一样设置在固定的下部柱部分1b”的顶部上，并且套管端部3”(现在没有槽)设置在导向柱延伸部分1a”的下部端部上。在其他方面，该导向柱将类似于图6A的实施例。 [0053] 图7A和图7B示出了导向柱接头的第二实施例，并且该实施例也可以具体化为这两附图所示的两个变型。套管端部3”’现在布置在固定的下部柱部分1b”’的顶部上，而销端部6”’现在布置在导向柱延伸部分1a”’的下部端部上。O型圈7内部地布置在套管部分3”’的槽 5a’、5b’中。图7B示出了O型圈7’布置在销端部6””自身上的槽中的变型。套管端部3””(现在没有槽)像图7A一样设置在固定的下部柱部分1b””的顶部上，并且销端部6””(现在具有槽)设置在导向柱延伸部分1a””的下部端部上。在其他方面，该导向柱将类似于图7A的实施例。 [0054] 图8A示出了套管3a的内部表面或销端部6a的外部表面填满有一层弹性材料(诸如，橡胶R)的实施例。 [0055] 图8B示出了放弃使用O型圈并且代替地具有纯机械锁定的实施例。在套管3b的下部端部中设计有圈成形的锁定凸耳9，该凸耳能够与配置在销端部6b的下部喉状物中的环形槽9’接合。当导向柱延伸部分1ab受到横向力时，环形锁定凸耳9的一部分与环形槽9’的相应部分接合，从而防止导向柱延伸部分1ab从下部柱部分1ba上的销端部6b中拔出。 [0056] 参照图9，将概述本发明背后的理论。图9的目的是示例用于施加横向力(合成力)抵靠导向柱延伸部分1a的三种不同的预期情况1、2、3。所根据的是当不存在夹紧效应并且在箭头1所指的水平面上施加载荷时，O型圈A将被迫抵靠销端部6或该销。O型圈将表示具有高摩擦系数的材料的区域。当在箭头2所指的水平面上施加载荷时，此时O型圈A、B将被迫抵靠销。当在箭头3所指的水平面上施加载荷时，此时O型圈B将被迫抵靠销。因此，这将提供比该载荷提供抵靠销的摩擦力更大的摩擦力。因此需要理解的是，该摩擦力使得在该实施例中不需要机械锁定成为可能。 [0057] 参照图10A，示出了根据图8B的导向柱延伸部分受到根据图9中箭头1的横向力的情况。由此，导向柱延伸部分1a倾斜并且套管部分的内部表面上的上尖端碰撞并接合销端部6的上部部分上的尖端，然而在相同的侧面上及在下部部分中，环形锁定凸耳9将从环形槽9’移出，并且在相对的侧面上及在下部部分中，环形锁定凸耳9将与环形槽9’机械地钩住，正如图10A示例的。因此，导向柱延伸部分1a不可能从销端部6中拔出。 [0058] 参照图10B，示出了根据图8B的导向柱延伸部分受到根据图9中箭头1+2+3的横向力的情况。由此，导向柱延伸部分1a向侧面并平行于销端部6移动，并且套管部分的内部表面通过线接触碰撞并接合销端部6。在相同的侧面上及在下部部分中，环形锁定凸耳9将朝着环形槽9’移动并且与环形槽9’机械地钩住，然而在相对的侧面上，环形锁定凸耳9将从环形槽9’移出，正如图10B示例的。因此，导向柱延伸部分1a不可能从销端部6中拔出。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈