專利名稱：海洋管道敷設系統(tǒng)、方法及起重設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種敷設海底管道的海洋管道敷設系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a)主支承結構；b)管道連接站，管段在該處連接到先前入水管道的最上端；c)用于可解除地緊固先前入水管道的最上端的固定夾，其中該固定夾適于支承先前入水管道的荷載；d)起重設備，所述起重設備包括-具有塔頂面的塔，塔頂面上設有索輪，-可移動地連接到塔上的移動塊，移動塊上設有索輪和移動夾，移動夾用于夾持即將連接到管道上的管段并且在所述管段連接到管道上后下放所述管道，-起重裝置，包括起重索和絞盤，所述起重索在塔頂面和移動塊兩者上方的索輪上引導，其中所述移動塊可通過起重裝置而相對于塔移動。
背景技術：
這樣一種系統(tǒng)是公知的，例如US 5,421,675中所公開的。在管道的入水過程中，所述移動塊必須能支承管道，這實際上意味著所述移動塊必須能支承1000噸或1000噸以上的荷載。為此目的，所述移動塊和塔頂面必須配設足夠多的索輪來引導起重索，以在所述移動塊和所述塔頂面之間延伸足夠多的索輪部，載荷分布在各部分上。但是，在移動塊和塔頂之間延伸的索輪部愈多，所述塊沿著塔移動的越慢。
敷設管道時，必須使用具有足夠多索輪部的起重系統(tǒng)來支承管道的荷載，但是其缺點在于當從移動塊上解除荷載時，移動塊僅能相當慢地向上移動，這限制了一天中管道敷設長度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種改良的管道敷設系統(tǒng)。
該目的通過權利要求1前序部分所述的管道敷設系統(tǒng)實現(xiàn)，其中所述移動塊包括第一塊和第二塊，兩者均配設有索輪。所述移動夾連接到第一塊，第一塊和第二塊適于可解除地連接，在連接狀態(tài)下，它們作為一個單元沿著塔移動并且能支承管道的荷載，所述系統(tǒng)還包括將第二塊鎖定到塔上的鎖定裝置，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔移動。
這種管道敷設系統(tǒng)能執(zhí)行權利要求8所述的管道敷設方法，所述方法包括如下步驟i)當移動塊位于塔的最上端時，使用帶有移動塊的移動夾夾持管道的最上端并支承所述管道，ii)通過起重裝置下放連接的第一塊和第二塊，從而將管道下放至塔的最低位置，iii)使用固定夾夾持管道的最上端，iv)從管道上解除移動夾，v)通過鎖定裝置將第二塊鎖定到塔上，vi)通過起重裝置將第一塊從最低位置提升到最高位置，vii)使用移動夾夾持即將連接到管道上的管段的最上端，viii)通過起重裝置下放第一塊和管段，使管段的最下端能被夾持并且能在管道連接站處與管道的最上端對齊，ix)從所述管段上解除移動夾，x)從塔上解開第二塊，xi)將管段的最下段連接到管道的最上端，xii)在將管段連接到管道時將第二塊提升至最高位置，xiii)連接第一塊和第二塊，xiv)使用移動夾夾持管段的最上端，xv)在移動塊位于塔的最高位置時，將管道從管道連接站和固定夾上解除，同時使用帶有移動塊的移動夾夾持管道的最上端并支承所述管道。
在所述系統(tǒng)和方法中，當所述入水管由固定夾支承時，帶移動夾的第一塊和第二塊可以分別向上移動。由于第二塊相對于塔保持鎖定，移動塊的移動部，即第一塊，與塔的頂面之間延伸更少的索輪部。這導致第一塊相對于主體的提升速度更快，此時整個移動塊被作為一個單元提升。這導致移動夾更快地到達塔的頂面，以夾持即將連接到管道的新管段，管道上懸掛固定夾。在管道連接站，第一塊設置在管段的最下端，在其被排列裝置夾持并且將所述管段與所述管道的最上端對齊后，所述移動夾可以被解除。與此連接操作同步，第二塊被從塔上解開并提升。當管段連接到管道時，所述第二塊處于最高位置并與第一塊連接，從而，移動塊作為一個單元來夾持管道的最上端并下放所述管道。
采用本發(fā)明的系統(tǒng)，具有移動夾的第一塊到達最高位置的時間不超出不可分離移動塊出現(xiàn)在最高位置所必需的時間的17％。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)與現(xiàn)有技術的管道敷設方法相比，可以節(jié)省大量的時間，從而實現(xiàn)成本的大幅降低。
本發(fā)明的另一方面涉及一種如權利要求11所述的起重裝置，所述起重裝置包括-具有塔頂面的塔，塔頂面上設有索輪，-可移動地連接到塔上的移動塊，其配設有索輪和用于承受荷載的夾持裝置，-起重裝置，包括起重索和絞盤，所述起重索在塔頂面和移動塊兩者上方的索輪上引導，其中所述移動塊可通過起重裝置而相對于塔移動，所述移動塊包括第一塊和第二塊，兩者均配設有索輪，第一塊上配設所述夾持裝置，其中第一塊和第二塊適于可解除地連接，在連接狀態(tài)下，第一塊和第二塊能支承超過非連接裝態(tài)時能支承的荷載，并且在該狀態(tài)下第一塊和第二塊作為一個單元沿著塔移動，并且第二塊配設有將其鎖定到塔的下側的鎖定裝置，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔向上移動。
一種使用權利要求11所述的起重裝置提升荷載的方法，該方法包括的操作循環(huán)為當由連接的第一塊和第二塊組成的移動塊位于塔的最高位置時，使用帶有移動塊的移動夾夾持第一荷載，通過起重裝置將連接在一起的第一塊和第二塊下放到塔的最低位置而降低第一荷載，在此由荷載操作裝置承接所述第一荷載，而使移動夾不再支承所述第一荷載，
其特征在于通過鎖定裝置將第二塊鎖定到塔上，通過起重裝置將第一塊單獨地從最低位置提升至最高位置，然后對第一塊進行過渡操作，在過渡操作之后，將第二塊從塔上解開并將其提升到與第一塊連接的最高位置。
這樣，所述起重設備可以很好地適應操作循環(huán)，其中，在過渡操作步驟中，僅需要所述第一塊到達塔的頂面處參與過渡操作，而不需要全部的荷載支承量。從而所述第一塊能用于向荷載操作裝置傳輸過渡荷載。當所述第一塊從過渡荷載中解除并且所述過渡荷載由荷載操作裝置承接時，所述第二塊能回復到最高位置。當操作所述過渡荷載的必需時間間隔不超過提升第二塊所必需的時間時，循環(huán)時間可以大大地降低。
權利要求11所述的起重裝置還便于在連接站連接第一物體和第二物體的方法中使用，該方法包括如下步驟i)當移動塊位于塔的最上端時，使用帶有移動塊的移動夾夾持第一物體并支承該物體，ii)通過起重裝置下放連接的第一塊和第二塊，從而將第一物體下放至塔的最低位置，iii)在連接站處使用夾持裝置夾持第一物體，iv)從第一物體上解除移動夾，v)通過鎖定裝置將第二塊鎖定到塔上，vi)通過起重裝置將第一塊從最低位置提升到最高位置，vii)使用移動夾夾持第二物體，viii)通過起重裝置下放第一塊和第二物體，使第二物體能被傳輸至連接站并被夾持裝置夾持，ix)從第二物體上解除移動夾，x)從塔上解開第二塊，xi)將第二物體連接到第一物體，xii)在將第二物體連接到第一物體時將第二塊提升至最高位置，xiii)連接第一塊和第二塊，xiv)使用移動夾夾持第一物體和第二物體，xv)在移動塊位于塔的最高位置時，從管道連接站解除第一物體和第二物體除，同時將其用帶有移動塊的移動夾夾持。


下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，其中圖1顯示了管道敷設系統(tǒng)的示意側視圖；以及圖2至7顯示了圖解管道敷設方法步驟的管道敷設系統(tǒng)的示意前視圖。
具體實施例方式
所述系統(tǒng)涉及一種垂直或接近垂直的管道敷設技術，例如J敷設技術，用于將管道以基本垂直的方向從船上入水。該系統(tǒng)提供了一種用于垂直或接近垂直的海洋管道敷設、特別是深水中管道敷設的改良管道敷設系統(tǒng)。
參照圖1-7所描述的方法涉及垂直或接近垂直敷設海底管道的一種有效方法。
所述管道敷設系統(tǒng)提供了作為主支承結構的船。圖1和圖2中顯示了以附圖標記1表示的該船的一部分。在圖3-圖7中，為了使附圖清楚，略去了所述船1。
船1上設有起重設備2。所述起重設備2包括具有塔頂面3a的塔3。塔頂面3a上設有索輪4。
起重設備2還包括可移動地連接到塔3的移動塊5。所述移動塊5上設有索輪6和7。
起重設備還具有起重裝置，所述起重裝置包括起重索8和絞盤9。起重索8在塔3的頂面3a上的索輪4以及移動塊5上的索輪6、7上方引導。通過使索8纏繞在絞盤9上以及使其從絞盤上退繞開，所述移動塊5可相對于塔3移動。
從圖2中可以消楚地看出，移動塊5包括第一塊51和第二塊52。在附圖所示的具體實施例中，第一塊51設有兩個索輪6。第二塊52設有四個索輪7。
第一塊51上連接有移動夾10。所述移動夾10適于夾持單個管段20或一根管道21的上端，下面將有詳細描述。
第二塊52具有基本環(huán)形體52a，所述基本環(huán)形體有中央開口52b(參見圖3)。所述第一塊51具有本體51a，本體51a的徑向尺寸大于第二塊52的中央開口52b的徑向尺寸，從而使所述第一塊51不能穿過第二塊52的開口52b。第二塊52具有面朝上且環(huán)繞中央開口52b的支承面52c，用于與第一塊51配合并支承所述第一塊。
第一塊51和第二塊52能連接在一起。在圖2所示的連接狀態(tài)下，第一塊51與支承面52c配合。在連接狀態(tài)下，所述第一塊51和第二塊52形成為一個單元，并且能在一起支承由移動夾10保持的荷載。所述荷載可以是懸掛著的管道的荷載，其總計能達到1000噸。由連接的第一塊51和第二塊52形成的所述單元，或者更準確地稱為移動塊單元能通過操作絞盤9而沿著塔3移動。
移動塊5的這種結構使得能將第一塊51和第二塊52分開。此外，第二塊52能通過合適的鎖定裝置，優(yōu)選為鎖定銷13而鎖定到塔3的下部。鎖定銷13可以設置在第二塊52上，這樣使得它們能在合適的控制信號下向延伸位置移動并伸入塔3上設置的鎖定孔中。在塔3上設置銷13也是有可能的，當受到合適的控制信號時，它們能向延伸位置移動并伸入第二塊52上設置的鎖定孔中。
采用鎖定銷和鎖定孔將部件鎖定是一種公知的鎖定機構。應該意識到，上述鎖定裝置并不僅僅意味著優(yōu)選的鎖定銷和鎖定孔，而是也可以為與此類似的其它任意合適的鎖定機構，例如螺釘/螺母組合、汽缸、夾鉗等。
當?shù)诙K52鎖定到塔3時，第一塊51能沿著塔3移動，此時第二塊52相對塔3保持靜止不動。
管道敷設系統(tǒng)還設有管道連接站，特別是管道焊接站14，用于將管段20的最下端焊接到先前入水管道21的最上端。此外，所述管道敷設系統(tǒng)具有排列工具16，用來將管段20的最下端與管道21的最上端排列，以使其能在焊接站14處焊接在一起。此外，管道敷設系統(tǒng)具有固定夾15，在本領域中也稱作懸掛夾，用于夾緊管道21的上端并且其適于支承管道21的荷載。通過下面對管道敷設系統(tǒng)的描述，這些部件將會變得更加清楚。
圖2所示為第一狀態(tài)，此時第一塊51和第二塊52連接在一起，移動夾10夾持著管道21的最上端并且支承入水管道21的荷載。然后，采用固定夾15夾持管道21的上端并承接所述管道21的荷載，之后，可將所述移動夾10從所述管道21上解除。
接下來，可通過鎖定銷13將第二塊52連接到塔3上。如圖3所示，第二塊52的這種鎖定狀態(tài)使得可以通過操作絞盤9而將第一塊51向上提升，同時通過鎖定銷13將第二塊52保持在塔3上的最低位置。
當?shù)谝粔K51到達塔3的最高位置時，新的管段20通過合適的管道傳輸裝置傳輸?shù)剿?處。然后，使用移動夾10在這根新的管段20的最上端將其夾持，如圖4所示。
管段20能下放一段距離，使其能被排列工具16夾持，然后從管段21上解除移動夾10。這種狀態(tài)在圖5中示出。接下來，在將管段20和管道21對應的端部在焊接站14處焊接在一起之前，將管段20和懸掛在固定夾15上的管道21對齊。
如圖6所示，在焊接過程中解除鎖定銷13，并操作絞盤9將第二塊52提升至其最高位置。優(yōu)選地，該系統(tǒng)設計成將第二塊52提升至其最高位置的時間不超過將管段20和管道21焊接在一起所需的時間。這樣，足以在過渡時間內將第一塊51和第二塊52合并在一起，過渡過程中所述起重系統(tǒng)不需承擔荷載。
在圖7中示出的狀態(tài)下，第二塊52到達其在塔3上的最高位置并與第一塊合并在一起。在這種狀態(tài)下，移動夾10夾持管道21的上端。因為由第一塊51和第二塊52形成的單元5能支承管道21的荷載，因此從管道21上解除固定夾15，并且操作絞盤9將管道21下放至圖2中所示的狀態(tài)。重復上述循環(huán)以敷設管道21。
本實施例中，第一塊51有兩個索輪6，第二塊52有四個索輪7。結果在塔3的頂面3a和第一塊51之間延伸有四段索輪部8a-8d，在塔3的頂面3a和第二塊52之間延伸有八段索輪部8e-8i(見圖3)。從原理上說，這意味著第一塊51能以具有十二段索輪部的不可分離移動塊所需時間的三分之一時間被提升。這意味著采用圖中所示的特定起重系統(tǒng)，移動夾10可夾持輕的荷載，即單根管段20，更快地到達塔3的頂面3a。將管段20連接到管道21所需的過渡時間足以用來向上移動第二塊52，以帶動起重系統(tǒng)至下放管道21所需的全部支承量。
使用當前管道敷設系統(tǒng)可節(jié)省大量的時間。這導致使用管道敷設裝置的總時間的大大降低，由此降低了管道敷設成本。
應該意識到，本發(fā)明不限于圖中所示的特定實施例。本發(fā)明能以不同的方式執(zhí)行和實踐。因此，本發(fā)明能用于比上述入水方位更傾斜的其它管道敷設方法中，甚至用于象S敷設的幾乎水平方位中。此外，起重系統(tǒng)的應用也不限于管道敷設方法，而是也可以用于其它操作，例如海洋鉆井中。
在圖1-7所述的管道敷設系統(tǒng)的實施例中，第一塊51不能穿過第二塊52的中央開口。但是，應當意識到，移動塊結構可以由第一塊和第二塊以其它方式連接在一起，例如通過鎖緊銷等等，此時第一塊能從上方或下方穿過第二塊。
權利要求
1.一種敷設海底管道的海洋管道敷設系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a)主支承結構；b)管道連接站，管段在該處連接到先前入水管道的最上端；c)用于可解除地緊固先前入水管道的最上端的固定夾，其中該固定夾適于支承先前入水管道的荷載；d)起重設備，所述起重設備包括-具有塔頂面的塔，塔頂面上設有索輪，-可移動地連接到塔上的移動塊，移動塊上設有索輪和移動夾，移動夾用于夾持即將連接到管道上的管段并且在所述管段連接到管道上后下放所述管道，-起重裝置，包括起重索和絞盤，所述起重索在塔頂面和移動塊兩者上方的索輪上引導，其中所述移動塊可通過起重裝置而相對于塔移動，其特征在于所述移動塊包括第一塊和第二塊，兩者均配設有索輪，所述移動夾連接在第一塊上，其中第一塊和第二塊適于可解除地連接，在連接狀態(tài)下，它們作為一個單元沿塔移動并且能支承所述管道的荷載，并且，所述系統(tǒng)包括將第二塊鎖定到塔上的鎖定裝置，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔移動。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述鎖定裝置適于將第二塊鎖定在塔下側的最低位置，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔向上移動至最高位置。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述起重裝置這樣適于使第二塊單獨從最低位置向最高位置的移動時間小于或最多等于管段連接到管道上的時間。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述鎖定裝置包括可在鎖定位置和非鎖定位置之間移動的一個或多個鎖定銷，其在鎖定位置進入鎖定孔。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述一個或多個鎖定銷設置在第二塊上，所述鎖定孔設置在塔上。
6.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述一個或多個鎖定銷設置在塔上，所述鎖定孔設置在第二塊上。
7.根據(jù)前述權利要求任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于所述管道連接站包括焊接站。
8.一種敷設海底管道的方法，其中所使用的系統(tǒng)包括a)主支承結構；b)管道連接站，管道在該處連接到先前入水管道的最上端；c)用于可解除地緊固先前入水管道的最上端的固定夾，其中該固定夾適于支承先前入水管道的荷載；d)起重設備，所述起重設備包括-具有塔頂面的塔，塔頂面上設有索輪，-可移動地連接到塔上的移動塊，移動塊上設有索輪和移動夾，移動夾用于夾持即將連接到管道上的管段并且在所述管段連接到管道上后下放所述管道，-起重裝置，包括起重索和絞盤，所述起重索在塔頂面和移動塊兩者上方的索輪上引導，其中所述移動塊可通過起重裝置而相對于塔移動，所述移動塊包括第一塊和第二塊，兩者均配設有索輪，所述移動夾連接在第一塊上，其中第一塊和第二塊適于可解除地連接，從而作為一個單元沿塔移動，并且，所述系統(tǒng)包括將第二塊鎖定到塔上的鎖定裝置，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔移動，該方法包括如下步驟i)當移動塊位于塔的最上端時，使用帶有移動塊的移動夾夾持管道的最上端并支承所述管道，ii)通過起重裝置下放連接的第一塊和第二塊，從而將管道下放至塔的最低位置，iii)使用固定夾夾持管道的最上端，iv)從管道上解除移動夾，v)通過鎖定裝置將第二塊鎖定到塔上，vi)通過起重裝置將第一塊從最低位置提升到最高位置，vii)使用移動夾夾持即將連接到管道上的管段的最上端，viii)通過起重裝置下放第一塊和管段，使管段的最下端能被夾持并且能在管道連接站處與管道的最上端對齊，ix)從塔上解開第二塊，x)將管段的最下段連接到管道的最上端，xi)在將管段連接到管道時將第二塊提升至最高位置，xii)連接第一塊和第二塊，xiii)使用移動夾夾持管段的最上端，xiv)在移動塊位于塔的最高位置時，將管道從管道連接站和固定夾上解除，同時使用帶有移動塊的移動夾夾持管道的最上端并支承所述管道。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于所述第二塊從塔的最低位置移動到最高位置，然后在一個時間跨度內連接到第一塊，所述時間跨度等于或小于將管段的最下端連接到管道的最上端的時間跨度。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的方法，其特征在于在管道連接站夾持管段后，將移動夾從所述管段上解除。
11.一種優(yōu)選用于海洋管道敷設系統(tǒng)的起重裝置，所述起重裝置包括-具有塔頂面的塔，塔頂面上設有索輪，-可移動地連接到塔上的移動塊，其配設有索輪和用于承受荷載的夾持裝置，-起重裝置，包括起重索和絞盤，所述起重索在塔頂面和移動塊兩者上方的索輪上引導，其中所述移動塊可通過起重裝置而相對于塔移動，其特征在于所述移動塊包括第一塊和第二塊，兩者均配設有索輪，第一塊上配設夾持裝置，其中第一塊和第二塊適于可解除地連接，在連接狀態(tài)下，第一塊和第二塊能支承超過非連接裝置時能支承的荷載，并且在該狀態(tài)下第一塊和第二塊作為一個單元沿著塔移動，并且第二塊配設有將其鎖定到塔的下側的鎖定裝置，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔向上移動。
12.一種使用權利要求11所述起重裝置提升荷載的方法，該方法包括的操作循環(huán)為當由連接的第一塊和第二塊組成的移動塊位于塔的最高位置時，使用帶有移動塊的移動夾夾持第一荷載，通過起重裝置將連接在一起的第一塊和第二塊下放到塔的最低位置而降低第一荷載，優(yōu)選通過荷載操作裝置承接所述第一荷載，而使移動夾不再支承所述第一荷載，其特征在于通過鎖定裝置將第二塊鎖定到塔上，通過起重裝置將第一塊單獨地從最低位置提升至最高位置，然后對第一塊進行過渡操作，在過渡操作之后，將第二塊從塔上解開并將其提升到與第一塊連接的最高位置。
13.一種使用權利要求11所述的裝置在連接站連接第一物體和第二物體的方法，該方法包括如下步驟i)當移動塊位于塔的最上端時，使用帶有移動塊的移動夾夾持第一物體并支承該物體，ii)通過起重裝置下放連接的第一塊和第二塊，從而將第一物體下放至塔的最低位置，iii)在連接站處使用夾持裝置夾持第一物體iv)通過鎖定裝置將第二塊鎖定到塔上，v)通過起重裝置將第一塊從最低位置提升到最高位置，vi)使用移動夾夾持第二物體，vii)通過起重裝置下放第一塊和第二物體，使第二物體能被傳輸至連接站并被夾持裝置夾持，viii)從第二物體上解除移動夾，ix)從塔上解開第二塊，x)將第二物體連接到第一物體，xi)在將第二物體連接到第一物體時將第二塊提升至最高位置，xii)連接第一塊和第二塊，xiii)使用移動夾夾持第一物體和第二物體，xiv)在移動塊位于塔的最高位置時，從管道連接站解除第一物體和第二物體，同時將其用帶有移動塊的移動夾夾持。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于一旦第二物體已經(jīng)被連接站上的夾持裝置夾持，則從所述第二物體上解除移動夾。
全文摘要
本發(fā)明涉及海洋管道敷設。用于敷設海底管道的系統(tǒng)具有起重設備。所述起重設備包括具有塔頂面的塔，塔頂面上設有索輪。此外，所述起重設備具有可移動地連接到塔上的移動塊。所述移動塊包括第一塊和第二塊，兩者均配設有索輪。所述第一塊配設有夾持即將連接到管道上的管段的夾，并且所述夾用于在管段連接到管道上后下放管道。所述起重裝置具有起重索和絞盤，所述起重索在塔頂面和移動塊兩者上方的索輪上引導。所述移動塊可通過操作起重絞盤而相對于塔移動。第一塊和第二塊適于可解除地連接，在連接狀態(tài)下，它們作為一個單元沿著塔移動并且能支承管道的重量。第二塊能鎖定到塔上，從而在第二塊相對于塔保持靜止時第一塊能沿著塔移動。
文檔編號B66C23/00GK1975227SQ20061008863
公開日2007年6月6日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權日2005年5月10日
發(fā)明者J·魯?shù)遣? T·W·A·維梅杰, L·A·M·C·范登阿素姆 申請人:伊特雷科公司