Способ и устройство для постановки морского судна на якорь, в особенности судна для добычи нефти и/или газа

 

Изобретение относится к водному транспорту и касается постановки судна на якорь в открытом море для подводной добычи нефти и/или газа с морского дна. Сущность способа постановки судна на якорь заключается в том, что каждую из используемых якорных линий с индивидуально регулируемой длиной натягивают посредством соединенного с ней индивидуального натяжного средства. Все якорные линии, имеющие фиксированную длину, натягивают без изменения указанной длины путем натягивания якорных линий, имеющих регулируемую длину, так, что судно может позиционироваться посредством натяжения указанных натягиваемых якорных линий. Устройство для постановки судна на якорь характеризуется тем, что для некоторых из якорных линий, имеющих индивидуально регулируемую длину, предусмотрены расположенные у их верхних концов индивидуальные натяжные устройства, а другие якорные линии имеют фиксированную длину. Для каждой из якорных линий фиксированной длины предусмотрены соединительные средства для прикрепления ее верхнего конца к поворотному корпусу. Поворотный корпус выполнен в виде турели, а натяжные устройства - в виде лебедок. Технический результат реализации изобретения заключается в упрощении устройства для постановки судна на якорь в открытом море путем натяжения только части якорных линий с помощью лебедок. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу постановки судна на якорь в открытом море, и в особенности к способу позиционирования судна для добычи нефти или газа над подводной скважиной с помощью трех или более якорных цепей или якорных линий, которые проходят от расположенной внутри судна турели к якорям или якорным точкам на морском дне.

Изобретение относится также к устройству для постановки на якорь с использованием трех или более якорных цепей или якорных линий. При этом изобретение направлено на решение задачи существенного упрощения и усовершенствования самой турели или связанной с ней системы устройств для обеспечения экономических и эксплуатационных преимуществ при осуществлении позиционирования судна.

Уровень техники Указанная турель устанавливается на судне в его вертикальной сквозной полости (шахте), предназначенной, в частности, для прохода эксплуатационной колонны трубопроводов, соединяющих судно с месторождением, или другого эксплуатационного оборудования, а также для размещения и временного крепления так называемого подводного буя STL. Турель с по существу вертикальной осью поворота монтируется на судне с возможностью свободного вращения вокруг этой оси так, что судно может поворачиваться вокруг вертикальной оси турели в зависимости от ветра и течений. Турель оснащается, по меньшей мере, одной частью трубопровода, которая соединена с расположенной ниже частью колонны, а сверху посредством поворотного устройства связана с судовым трубопроводом, который может вести к судовому нефтехранилищу.

Из патента США 5359957 известен способ постановки на якорь такого судна для подводной добычи нефти или газа, при осуществлении которого судно позиционируется по отношению к скважине на морском дне и может поворачиваться вокруг оси поворотного корпуса (турели).

Согласно этому известному способу вначале не менее трех, например восемь, якорных линий в виде якорных цепей или тросов опускают на дно и стационарно закрепляют на нем их нижние концы с помощью якорей или других средств крепления в виде свай или подобных устройств с тем, чтобы потом натянуть их за свободные концы через турель, установленную с возможностью поворота в вертикальной сквозной шахте, выполненной в судне. В турелях этого типа в нижней части турели для каждой якорной линии предусмотрен вращающийся направляющий блок, причем в соответствии с известным решением блоки обычно расположены ниже поверхности воды, что создает проблему технического обслуживания. Кроме направляющего блока для каждой якорной линии на более высоком уровне расположена отдельная лебедка. Таким образом, известное устройство для осуществления данного способа содержит восемь индивидуальных лебедок, и каждой из них придан направляющий блок. Лебедки служат для растяжки и натяжения соответствующей якорной цепи, которую фиксируют в натянутом состоянии. В результате судно в закрепленном состоянии может поворачиваться, в зависимости от ветра и океанских течений, вокруг вертикальной оси турели.

Известное устройство для постановки на якоря является дорогим как по стоимости, так и в эксплуатации и неудобно при работе.

Сущность изобретения Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается, главным образом, в конструктивном упрощении устройства для постановки на якорь, а также в том, чтобы выполнять растяжку, натяжение и фиксацию необходимого числа якорных цепей или линий путем натяжения с помощью лебедок только части якорных цепей или линий.

Согласно предложенному способу решение задачи обеспечивается с помощью способа постановки на якорь судна с позиционированием по отношению, по меньшей мере, к одной эксплуатационной скважине на морском дне посредством, по меньшей мере, трех якорных линий типа якорных цепей или тросов, которые стационарно прикрепляют одним концом к соответствующим точкам на морском дне, а другим концом - к поворотному корпусу (типа турели), установленному в судне так, что судно в закрепленном состоянии может поворачиваться вокруг вертикальной оси поворотного корпуса. При этом способ по изобретению характеризуется тем, что используют, по меньшей мере, одну якорную линию фиксированной длины и прикрепляют эту линию ее верхним концом к поворотному корпусу, тогда как остальные используемые якорные линии, имеющие индивидуально регулируемую длину, натягивают одновременно с натягиванием якорных линий, имеющих фиксированную длину, например, посредством лебедки.

Устройство для постановки на якорь для осуществления данного способа соответственно содержит три или более якорных линий, которые прикреплены одним своим концом к соответствующим точкам на морском дне, а другим концом, с возможностью натягивания, - к судну (10) в области сквозной вертикальной шахты, в которой с возможностью вращения установлен поворотный корпус (турель). Устройство по изобретению отличается следующими конструктивными особенностями: оно содержит, по меньшей мере, одну якорную линию фиксированной длины, причем для закрепления верхнего конца эта якорная линия или каждая якорная линия фиксированной длины снабжена соединительными средствами, прикрепленными к поворотному корпусу. При этом оставшаяся якорная линия или каждая из остальных якорных линий выполнена регулируемой длины и снабжена соответствующей лебедкой и соответствующим запорным устройством для фиксации указанной линии в натянутом, укороченном состоянии.

Таким образом, при осуществлении способа постановки на якорь судна для добычи нефти или газа с позиционированием судна относительно вертикали, продолжающей подводную эксплуатационную скважину, якорные цепи предварительно опускают на дно, и один конец каждой цепи закрепляют на нем. При этом якорные цепи или линии имеют такую длину, что когда их растягивают, натягивают и фиксируют, они центрируют над скважиной центр турели и тем самым позиционируют судно над эксплуатационной скважиной.

Согласно изобретению турель, предпочтительно на своей нижней части, оснащена крюками или другими крепежными средствами или устройствами присоединения для половины общего числа якорных цепей, например, четырьмя крюками или крепежными средствами. Если используют только три якорные цепи, то фиксированное соединительное средство может быть предусмотрено для одной или двух цепей.

В соответствии со способом по изобретению каждую из этих так называемых "фиксированных" якорных линий присоединяют к крюку или крепежному средству, при этом, возможно, после того, как турель немного приподнимают с помощью подъемного устройства для удобного доступа к крюку или крепежному средству, а затем турель вновь опускают. Затем каждую из остальных якорных цепей, которые сами по себе известны, соединяют с соответствующей лебедкой для выполнения заключительной операции растяжки и натяжения. После натяжения каждой из цепей с помощью ее собственной лебедки эксплуатационное судно занимает правильное положение позиционирования с правильной растяжкой устройства постановки на якорь.

При четном количестве якорных линий (например, равном восьми) в процессе натяжения регулируемых якорных линий с помощью отдельной лебедки для каждой линии или с помощью одной общей переносной лебедки операции растяжки выполняют для линий, диаметрально противоположных по отношению к соответствующей якорной линии фиксированной длины.

В соответствии со способом и устройством по изобретению не связанным с лебедками якорным цепям придают фиксированную длину между точкой якорного крепления на морском дне и турелью. Остальные якорные цепи, связанные с лебедками, имеют изменяемую длину. Эти последние цепи имеют длину больше действительной рабочей длины, и соответствующая лебедка предназначена для того, чтобы выбирать и размещать лишний участок цепи в ее окончательном положении. Указанные якорные цепи регулируемой длины натягивают посредством лебедок до тех пор, пока якорные цепи фиксированной длины не станут также натянутыми правильным образом. После этого якорные цепи могут быть зафиксированы известным образом, например, с помощью запорных устройств на турели.

Перечень фигур чертежей Пример осуществления способа и устройства для постановки на якорь в соответствии с изобретением будет подробнее описан ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 схематично изображает в перспективе судно для добычи нефти и/или газа в процессе позиционирования над скважиной перед тем, как восемь якорных цепей регулируют путем растяжки и натяжения; фиг. 2 соответствует виду, подобному представленному на фиг.1, но после регулирования и натяжения всех якорных цепей/линий, при этом для наглядности натянутые цепи представлены прямыми линиями, хотя практически они немного провисают; фиг. 3 представляет вид сверху, на котором штриховыми линиями показано положение судна и турели и линий якорных цепей до их регулирования и натяжения, при этом судно может немного продвинуться своим ходом для натяжения якорных линий фиксированной длины перед тем, как якорные линии индивидуально изменяемой длины регулируют и натягивают с помощью лебедок; положение судна, турели и якорных линий, занимаемое после этих операций, показано сплошными линиями; фиг.4 изображает на виде сбоку судно для добычи нефти и/или газа с вертикальным разрезом в области вертикальной сквозной полости (ствола) и турели с вертикальной осью, которая расположена в этой полости и смонтирована с возможностью свободного поворота относительно корпуса судна; фиг. 5 изображает в более крупном масштабе установку турели в указанной вертикальной сквозной полости и расположенную над ней вышку, на которой подвешены лебедки, при этом видны крюки или крепежные средства подвески фиксированных якорных линий, а также вращающиеся направляющие диски или блоки для подвижных якорных линий, расположенные примерно на одном уровне с крюками;
фиг. 6 изображает в перспективе турель и ее поворотную установку в корпусе судна, при этом турель условно показана в укороченном виде, с разрывом.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Как показано на фиг.1, судно 10 для добычи нефти и/или газа, находится на морской поверхности 14 и должно быть позиционировано с помощью якорной системы над морским дном 12 на участке, где расположена, по меньшей мере, одна скважина, с возможностью поворота судна в установленной позиции под действием ветра и/или течений.

В показанном примере осуществления судно 10 позиционируют с помощью восьми якорных линий в виде якорных цепей 16а, 16b, 16с, 16d, 16а', 16b', 16с', 16d'. Каждая якорная линия проходит к предварительно заложенной якорной точке 18 на дне 12.

Согласно данному примеру осуществления четыре соседние якорные цепи 16а, 16b, 16с, 16d имеют фиксированную длину, и каждая из них проходит от соответствующего якоря 18 к соединительному крюку 20, укрепленному на турели 22 (фиг. 4-6), которая установлена с возможностью поворота относительно судна 10.

Турель 22 выполнена с возможностью подъема и опускания для доступа к нижней части конструкции и снабжена вертикальной сквозной полостью для опускания и подъема эксплуатационной колонны трубопроводов, известным образом соединяющей судно с месторождением (не показана). Как показано на фиг.6, между окружающей турель частью 10' корпуса судна и турелью 22 установлены имеющие вертикальную ось верхняя комбинированная ролико-шариковая поворотная опора 24 и нижняя роликовая поворотная опора 26. Ролики обеих опор имеют вертикальные оси вращения, а опорные шарики расположены под радиальным кольцевым фланцем 22' турели 22. В этом случае при необходимости турель 22, 22' может быть поднята над положением, показанным на фиг.6, для того, чтобы открыть доступ к соединительным крюкам 20 для якорных цепей 16а, 16b, 16с и 16d фиксированной длины, а затем вновь опущена, когда цепи 16а-16d надеты на крюки и закреплены болтами 28, прикрепленными к верхним звеньям цепей.

Остальные четыре якорные линии/цепи 16а', 16b', 16с' и 16d' являются цепями регулируемой длины. Предпочтительно каждая из них соединена с индивидуальной лебедкой 30, подвешенной к вышке 32 выше уровня турели 22 (фиг.4, 5), и огибает собственный направляющий блок 34, расположенный на уровне соединительных крюков 20 для якорных цепей 16а-16d фиксированной длины.

Проходящие внутри турели 22 центрально или по периферии трубопроводы, такие как трубопроводы 40 (фиг.5), связаны исключительно с эксплуатационными трубопроводами и с трубопроводами на судне. Размещение и крепление трубопроводов не является предметом настоящего изобретения и в данном описании не приводится. Турель 22 размещена внутри сквозной полости 36 судна 10.

На фиг.1 показаны якорные цепи 16a-16d и 16a'-16d' в ненатянутом состоянии.

Для растяжки и натяжения якорных цепей 16a-16d фиксированной длины, идущих от соединительных крюков 20 к якорям 18 на морском дне 12, якорные цепи 16a'-16d' натягивают диаметрально противоположно соответствующим якорным цепям 16a-16d, то есть цепь 16а' натягивают лебедкой 30, одновременно вызывая натяжение цепи 16а, и так далее.

На фиг. 2 изображена система позиционирования, когда все якорные цепи 16a-16d и 16a'-16d' образуют систему растяжек и натянуты. При этом каждую из связанных с лебедкой 30 якорных цепей 16a'-16d' фиксируют, например, путем ввода в ближайшее звено цепи съемного пальца или запорного устройства 38 и фиксации его от выхода из звена.

Формула изобретения

1. Способ постановки на якорь судна (10), в особенности судна для подводной разработки месторождений, с позиционированием по отношению по меньшей мере к одной эксплуатационной скважине на морском дне (12) посредством по меньшей мере трех якорных линий (16a-16d, 16a'-16d'),таких, как якорные цепи или тросы, которые проходят от расположенного внутри судна поворотного корпуса (22), такого, как турель, установленного с возможностью поворота в вертикальной сквозной шахте (36) в судне, к отдельным якорным точкам (18) на морском дне (12) и стационарно прикреплены нижними концами к указанным точкам, причем верхние концы одной или некоторых из этих якорных линий (16a'-16d'), имеющих индивидуально регулируемую длину и присоединенных к судну (10) в области сквозной вертикальной шахты, растягивают и натягивают посредством натяжного устройства (30), такого, как лебедка, в то время как остальные якорные линии (16a-16d), имеющие фиксированную длину, прикреплены верхним концом к поворотному корпусу (22), отличающийся тем, каждую из используемых якорных линий (16a'-16d'), имеющих индивидуально регулируемую длину, натягивают посредством соединенного с ней индивидуального натяжного средства, при этом все якорные линии (16a-16d), имеющие фиксированную длину, натягивают без изменения указанной длины путем натягивания якорных линий, имеющих регулируемую длину, так, что судно может позиционироваться посредством натяжения указанных натягиваемых якорных линий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую якорную линию, имеющую фиксированную длину, присоединяют к соединительному крюку или крепежному средству, расположенному в нижней части турели, которую приподнимают с помощью подъемного устройства для обеспечения удобного доступа к крюку или крепежному средству, а затем вновь опускают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что натяжение якорной линии, имеющей фиксированную длину, осуществляют натягиванием диаметрально противоположной ей якорной линии регулируемой длины.

4. Устройство для постановки на якорь судна (10), в особенности судна для подводной разработки месторождений, с позиционированием по отношению по меньшей мере к одной эксплуатационной скважине на морском дне (12), содержащее поворотный корпус, такой, как турель, установленный с возможностью поворота в вертикальной сквозной шахте (36) в судне, и якорные линии (16a-16d, 16a'-16d'), такие, как якорные цепи или тросы, проходящие от указанного поворотного корпуса (22) к отдельным якорным точкам (18) на морском дне (12) и стационарно прикрепленные нижними концами к указанным точкам (18), причем для некоторых из этих якорных линий (16a'-16d'), имеющих индивидуально регулируемую длину, предусмотрены расположенные у их верхних концов индивидуальные натяжные устройства (30), такие, как лебедки, а другие якорные линии (16a-16d) имеют фиксированную длину и для каждой из них предусмотрены соединительные средства (20) для прикрепления ее верхнего конца к указанному поворотному корпусу (22) так, что судно может позиционироваться посредством натягивания указанных якорных линий посредством индивидуальных натяжных устройств (30).

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что турель на своей нижней части оснащена соединительными крюками или другими крепежными средствами для присоединения якорных линий, имеющих фиксированную длину и составляющих половину общего числа якорных линий, причем турель выполнена с возможностью подъема и опускания для обеспечения доступа к соединительным крюкам или крепежным средствам.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что якорные линии регулируемой длины расположены диаметрально противоположно по отношению к соответствующим якорным линиям, имеющим фиксированную длину.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6