CN101566254B - 轻型链系统 - Google Patents

Abstract

一种用于深海操作的轻型链系统，其中如美国专利No.6,491,779所公开的轻型软管自船或平台悬垂在海水中，其具有正的或几乎正的浮力，以及通过在海床或接近海床的所述管的下部附近布置重物或将所述重物固定到所述管的下部，来稳定所述轻型软管，由此降低或消除了离岸操作时支撑重型管的重量和成本。

Description

轻型链系统 

本申请是申请日为2004年11月10日，申请号为200480043804.4，发明名称为“轻型链系统”的申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及用于深海装置的轻型软管链系统。 

背景技术

专利号为6,491,779B1的美国专利公开了一种软管，其由轻型复合材料制成，用于海底使用。在所述专利6,491,779B1的发明之前，通常已知，用于海底使用的相对重的管，一般为钢，当从水面上的船只在海水中布置到海床时形成链(catenary)。这样的现有系统需要使用者在所述水面或别处提供昂贵的装置以抵消钢管的大重量。在过去，尽管支撑海水中管的重量需要很多的成本，但是工业仍继续使用这样的重型管，同时管的重量引起了一些问题。 

此外，使用于大于约一千英尺水深的现有技术的柔性非金属软管不能使用在本发明中，这是因为其在这样的深度受海水压力已毁坏成堵住的不起作用的状态。 

发明内容

本发明使用如专利号为6,491,779的美国专利所公开的轻型软管，当管自船或平台下沉时，所形成的链具有正的浮力，或与现有技术相比具有大量降低的重量，这极大地降低了海底使用时支撑悬置时的管的成本。 

一方面，本发明提供了一种轻型链系统，其包括：(a)轻型软管，当轻型软管浸没在海水中形成链结构时，其具有向上或几乎向上的浮力，其自接近于海床到上面的海水表面或其附近的区域，受张力向下曲线悬垂；(b)重物，其接近所述管的下部固定，重物的重量足以提供阻力来阻止软管的漂浮以及管的张力以稳定和保持链结构免受由海底的侧向力和其它力引起的位移。 

在一个实施方式中，轻型软管基本上完全是非金属的。 

在一个实施方式中，重物接近于海床沿所述管的下部分布。 

在一个实施方式中，重物为邻近非金属绳股以螺旋状缠绕绞合的金属丝。 

另一方面，本发明提供了一轻型链系统，其用于当软管浸没在海水中时保持软管处于基本稳定的链结构，所述系统包括：(a)当软管被布置成链结构时，悬置具有正的或几乎正的浮力的所述软管，其受张力向下曲线悬垂自接近于自海床或其附近的海水到在上部的海水表面或其附近的区域；(b)接近于链的下端施加重物，以提供足够的阻力阻止管的漂浮来稳定链；以及(c)保持管上的张力来稳定和保持链结构免受由海底的侧向力和其它力引起的位移。 

另一方面，本发明还提供了一种轻型链系统，其包括：轻型软管，当轻型软管以链结构浸没在海水中时，其具有向上或几乎向上的浮力；重物，其接近管的下部固定，所述重物的重量足以阻止软管的漂浮来稳定链结构；且其中，重物为邻近非金属绳股以螺旋状缠绕绞合的金属丝。 

在一个实施方式中，软管被设置成自接近于海床到上面的海水表面或其附近的区域，受张力向下曲线悬垂。 

在一个实施方式中，由张力稳定并保持软管的链结构免受由海底的力引起的位移。 

另一方面，本发明还提供了一种系统，该系统用于保持软管以链结构悬垂于海水中，其包括：当软管被布置为在海水中的链时，悬置具有正的或几乎正的浮力的所述软管；接近于链的下端施加重物，以阻止管的漂浮 并稳定所述链；且其中，重物为邻近非金属绳股以螺旋状缠绕绞合的金属丝。 

在一个实施方式中，该系统进一步包括：保持管上的张力来稳定链结构以及阻止由海底的力引起的位移。 

因此，对于本发明的轻型链系统，当软管浸没在海水中时，所述软管具有向上的浮力，一些重物被施加于所述软管的下部，所述重物的质量足以阻止所述软管的漂浮，这由此将所述管稳定成所述链结构。 

附图说明

图1为正视图，示意性地显示漂浮于海水中的船，第一重型钢管等在图1的右侧，所述钢管借助于船或其它支撑物从海水表面悬垂，并且当其延伸到海床上的一位置时形成传统的链，此外出于比较，本发明的轻型管显示在左侧，当所述轻型管以相同的方式从所述船或其它支撑物悬垂时为漂浮或接近漂浮的； 

图2为正视图，示意性地显示所述轻型管的链结构，将一些重物增加到所述轻型管上以增加链中的张力，以当海水深度变化时保持所述链，并且拾起所述管和铺设在海床上；以及 

图3为根据美国专利号为6,491,779的专利的轻型管的可替换形式的局部正视图，其具有与螺旋状缠绕绞合的非金属绳股绞合的钢、铅或大质量的填充材料，以提供将链结构保持在海床的最后位置上的重物。 

具体实施方式

在附图1中，配置船或平台10，其用于支撑管12或14，所述管12或14用于“无腐蚀性”和“酸性”的业务生产，包括输出和注入业务。所输送的流体包括油、气、水和注射化学制品。管12为由钢制成的传统管道或临时管缆(umbilical)，其为不能漂浮的。离岸工业已花费了上百万美元来为这样的传统管道提供浮力，这是因为悬置在水中的每单位重量需要自浮动系统的浮力，这又控制所述系统的尺寸和成本。 

也如图1所示，管14为轻型软管，其为完全非金属或基本非金属的，并且当所述轻型软管由船或平台10支撑自海水面S在海水中悬垂作为链时，为可浮的。因此，如图1所示，当所述轻型管受到水流或一般为侧向的其它力时，倾向于为不稳定的。然而，当通过添加重物稳定轻型管时，所述轻型管的浮力具有重要的优点：降低或甚至消除了用于离岸操作的在海水中悬垂重型管所带来的问题和成本。 

本身在美国专利号为5,261,462和5,435,867的专利中已公开了管状复合非金属管，但是就所知，在美国专利号为6,491,779的专利公开的发明之前，这样的管还没有制成长的长度，所述美国专利号为6,491,779的专利由Michael J.Bryant发明，其中软管自船或平台以链结构悬垂到海床并沿所述海床悬置。因此，尽管在以上标识的专利中由Donald H.Wolfe公开的管可以被认为是“轻型的”，然而其并未解决本发明的问题。由MichaelJ.Bryant发明的美国专利号为6,491,779的专利的以及使用在本发明中的柔性复合管，已解决了用于离岸操作的支撑用于这样的链结构中的超长管的成本问题。在本说明书中所使用的术语“轻型管”意为由复合、基本非金属材料制成的且具有足以用于深海底操作的长度的管，其中所述管形成自海水面到海床的链。本发明特别适合用于大于一千英尺的深海深度。 

当例如美国专利号为6,491,779的专利公开的轻型管自海水面S以链结构悬垂时，当所述管输送气体时一般比海水轻，在这种情况下，使用公知的软件可确定其静态和动态模式，所述管沿如图1中的管14示意性示出的向上的方向漂浮。若轻型管比海水重，那么其沿如图1中的管12所示的向下的曲线悬垂。 

为了在海水流和其它力作用于管的动态情况中更好地稳定轻型管，通过在管链下端附近对管施加一些重物，来在轻型链中产生张力。 

以用于维持轻型管处于稳定的链结构所确定的程度，向所述轻型管添加重物。例如，一或更多重物16可在置于海床上的部分管附近，和/或优选地正好在海床B上方，沿管20的下部集中或分离分布。所述重物可固定到管20，然后所述管自海水面S在海水W中下降以沿海床B延伸到终 端或其它浸没的装置(未示出)。在海水S中的使用期间，在管20中产生张力以实现如附图2所示的链结构，来稳定管。 

图3表示根据被包括在此的美国专利号为6,491,779的专利制成的轻型管的一部分，所述轻型管一般由复合非金属组件制成，所述复合非金属组件为例如管状导管30、压力和倒塌加固件32、膜挤压件33、张力加固件34和外护套36。为了提供用于克服因流50或其它力所引起的轻型管向上漂浮或向上移动的所有或部分倾向的重物，在制造过程中，钢、铅或大质量材料40可为与非金属绳股34螺旋状形成或绞合的线。 

本发明的前述公开和说明其为示例性以及说明性，且可对所示的装置和结构以及制造方法中的细节进行多种改变，而不脱离本发明的精神。 

Claims (9)

1.一种轻型链系统，其包括：

轻型软管，当所述轻型软管以链结构浸没在海水中时，所述轻型软管具有向上或几乎向上的浮力；

重物，其接近所述轻型软管的下部固定，所述重物的重量足以阻止所述轻型软管的漂浮来稳定所述链结构；且

其中，所述重物为邻近非金属绳股以螺旋状缠绕绞合的金属丝。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述轻型软管基本上是非金属的。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述重物接近于海床沿所述轻型软管的下部分布。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述轻型软管被设置成自接近于海床到上面的海水表面或上面的海水表面附近的区域，受张力向下曲线悬垂。

5.如权利要求1所述的系统，其中，由张力稳定并保持所述轻型软管的链结构免受由海底的力引起的位移。

6.一种轻型链系统，其用于保持软管以链结构悬垂于海水中，所述系统包括：

当软管被布置为在海水中的链时，悬置具有正的或几乎正的浮力的所述软管；

接近于所述链的下端施加重物，以阻止所述软管的漂浮并稳定所述链；且

其中，所述重物为邻近非金属绳股以螺旋状缠绕绞合的金属丝。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述软管基本上是非金属的。

8.如权利要求6所述的系统，其中，所述重物接近于海床沿所述管的下部分布。

9.如权利要求6所述的系统，进一步包括：保持所述管上的张力来稳定链结构以及阻止由海底的力引起的位移。

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