一种典型水下管汇摆动安装方法及装置

摘要

本发明涉及一种典型水下管汇摆动安装方法及装置，其特征在于：它包括一号安装船和二号安装船，管汇放置在所述一号安装船的甲板上；所述管汇顶部设置四个液压释放卡环，每一所述液压释放卡环连接一钢丝绳，四条所述钢丝绳的另一端通过液压释放卡环连接在一垂向截面呈等腰三角形的三角板体底部；所述三角板体顶端通过液压释放卡环连接一垂向截面呈四边形的四角板体的一角端，与该角端相对的另一角端通过液压释放卡环和放缆连接所述一号安装船上的A字吊机；所述四角板体的另两个角端分别通过液压释放卡环和放缆对应连接所述一号安装船上的液压绞车和所述二号安装船上的A字吊机；所述一号安装船和二号安装船上还分别设置有水下机器人，所述水下机器人设置在脐带缆管理系统内。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下管汇的安装方法及装置，特别是关于一种典型水下管汇摆动安装方法及装置。

背景技术

近年来，随着经济的不断发展，世界各国对于油气资源的需求越来越大。为了获取更多的油气资源，人们将目光转向了深海。水下生产系统以其显著的技术优势、可观的经济效益得到了各大石油公司的广泛关注和应用。随着水深的增加，安装大型水下生产系统也面临着一些问题。传统的安装方法是使用钢丝绳将水下生产系统放于水下，但其缺点是随着水深的增加，钢丝绳的张力大部分为自身重力所消耗，而且还有轴向共振的问题。另一种安装方法是使用特殊的施工船舶，但其缺点是日租金过于高昂。现在越来越多的人开始考虑使用合成纤维绳下放水下生产系统，其优点是自身重量较小，有效安装重量相对于使用传统钢丝绳大，但是需要解决的问题也随之而来，例如由于其材料的特点，在安装过程中将产生弯曲和热应力，而且也存在一定的轴向共振问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可有效解决轴向共振和张力损失大等问题的典型水下管汇摆动安装方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种典型水下管汇摆动安装装置，其特征在于：它包括一号安装船和二号安装船，管汇放置在所述一号安装船的甲板上，一号安装船和二号安装船上均设置有A字吊机和绞车；所述管汇顶部设置四个液压释放卡环，每一所述液压释放卡环连接一钢丝绳，四条所述钢丝绳的另一端通过液压释放卡环连接在一垂向截面呈等腰三角形的三角板体底部；所述三角板体顶端通过液压释放卡环连接一垂向截面呈四边形的四角板体的一角端，与该角端相对的另一角端通过液压释放卡环和放缆连接所述一号安装船上的A字吊机；所述四角板体的另两个角端分别通过液压释放卡环和放缆对应连接所述一号安装船上的液压绞车和所述二号安装船上的A字吊机；所述一号安装船和二号安装船上还分别设置有水下机器人，每一所述水下机器人对应设置在一脐带缆管理系统内。

与所述二号安装船上的所述A字吊机连接的放缆上套设有浮筒。

与所述二号安装船上的所述A字吊机连接的放缆采用Dyneema缆绳。

上述装置的典型水下管汇摆动安装方法，其包括以下步骤：1)一号安装船上的A字吊机起吊，将管汇从一号安装船的甲板上缓慢吊起，并缓缓下放至浪溅区；2)由一号安装船上的水下机器人启动液压释放卡环，解脱四角板体角端与一号安装船上A字吊机连接的放缆；3)一号安装船上的液压绞车缓慢下放管汇，二号安装船上的A字吊机控制张力；同时，水下机器人实时监控并纠正管汇和放缆的姿态；4)管汇下放至预定深度后，一号安装船上的水下机器人启动液压释放卡环，解脱四角板体角端与一号安装船上的液压绞车相连接的放缆，并收回该放缆；5)水下机器人继续辅助下放管汇至水下吸力锚所在位置，并通过二号安装船上的水下机器人解脱四角板体角端与二号安装船上的A字吊机相连接的放缆，完成管汇的下放安装。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过两条安装船相互配合下放管汇，管汇呈摆动运动完成安装，克服了使用合成纤维绳直接下放安装管汇时，产生的弯曲和热应力问题，提高了安装的安全系数。2、本发明采用Dyneema缆绳作为放缆，克服了传统使用钢丝绳下放安装管汇时的轴向共振和张力损失大的缺点，增加了有效安装重量，减少了安全隐患。3、本发明采用“三角板体”和“四角板体”、液压释放卡环和水下机器人等结构及系统，通过索具连接管汇，便于下放管汇时，索具的解脱、荷载的转移及姿态的调整，并引入液压自动解脱索具系统代替机械式索具系统，从而优化了作业流程，提高了施工效率。本发明构思巧妙，操作方便，提高了安装效率，减少了安全隐患，可广泛用于水下生产系统的安装过程中。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是本发明一号安装船起吊示意图

图3是本发明吊装管汇的局部放大示意图

图4是本发明管汇下放至浪溅区示意图

图5是本发明管汇下放至预定深度示意图

图6是本发明ROV解脱四角板角端与一号安装船上放缆连接示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

如图1所示，本发明的管汇安装装置包括一号安装船1和二号安装船2，一号安装船1和二号安装船2上均设置有A字吊机和液压绞车。

如图2、图3所示，管汇3放置在一号安装船1的甲板上；管汇3上部设置有四个液压释放卡环，四个液压释放卡环各连接一钢丝绳4，四条钢丝绳4的另一端分别通过液压释放卡环连接在一垂向截面呈等腰三角形的三角板体5的底部四角端上，三角板体5的顶部角端通过液压释放卡环连接一垂向截面呈四边形的四角板体6的一个角端，与该角端相对的另一角端通过液压释放卡环连接放缆7，放缆7连接一号安装船1上的A字吊机8。四角板体6的另两个角端分别通过液压释放卡环和放缆对应连接一号安装船1上的液压绞车9和二号安装船2上的A字吊机10。其中，与二号安装船2上的A字吊机10连接的放缆采用dyneema缆绳，且其上套设有浮筒11，dyneema缆绳通过二号安装船2上A字吊机10的钩头后，与二号安装船2上的液压绞车12连接。下放管汇3的过程中，二号安装船2上的A字吊机10的钩头起导向作用。

一号安装船1和二号安装船2上还分别设置有ROV(水下机器人)13，两ROV13分别对应放置在一TMS(Tether Management System，脐带缆管理系统)14内，待管汇3下放到目标深度后，通过TMS14将ROV13释放出来，以便进行相关操作。

上述实施例中，液压释放卡环与放缆组成液压索具，由液压系统控制，下放管汇3的过程中，只需要通过ROV13去开启液压系统中的开关，即可解开液压释放卡环，使得管汇下放过程的可操作性增强。

上述实施例中，ROV13和TMS14，以及液压释放卡环的释放操作控制等都属于现有技术，在此不再详细说明。

如图1所示，本发明管汇安装装置的安装方法包括以下步骤：

1)一号安装船1上的A字吊机8起吊，将管汇3从一号安装船1的甲板上缓慢吊起，并缓缓下放至浪溅区(水下50米左右，如图4所示)；

2)由一号安装船1上的ROV13启动液压索具，解脱四角板体6角端与一号安装船1上A字吊机8连接的放缆7，荷载由A字吊机8转移至一号安装船1上的液压绞车9上；

3)一号安装船1上的液压绞车9缓慢下放管汇3，同时二号安装船2上的A字吊机10控制好张力，以保证管汇3的下放形态；在管汇3下放过程中，ROV13需实时监控管汇3及放缆的姿态，如有扭转则需利用ROV13帮助纠正；

4)管汇3下放至预定深度后，一号安装船1上的ROV13启动液压索具，解脱四角板体6角端与一号安装船1上的液压绞车9相连接的放缆，并收回该放缆(如图5、图6所示)；

5)ROV13辅助浮筒11、液压索具继续下放管汇3至水下基础位，即吸力锚15所在的位置，通过二号安装船2上的ROV13解脱四角板体6角端与二号安装船2上的A字吊机10相连接的放缆，完成管汇3的下放安装。

上述各实施例仅用于说明本发明，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。