Многофункциональное трубоукладочное судно
Изобретение используется при прокладке подводных трубопроводов. Предложено трубоукладочное судно, которое имеет носовую часть, кормовую часть и верхнюю палубу с буровой шахтой, проходящей через верхнюю палубу. Судно содержит устройство для размещения трубы при S-образной укладке труб, расположенное под верхней палубой, имеющее основную монтажную линию, проходящую по осевой линии судна, и производственный участок по сборке труб для сборки одинарных отрезков труб для образования узлов трубы и подачи их на монтажную линию для размещения с судна. Судно дополнительно содержит устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб для размещения трубы через буровую шахту, причем устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб содержит вышку, расположенную над буровой шахтой, и спускоподъемное оборудование для труб для подачи узлов труб с монтажной линии на вышку. Буровая шахта расположена на одной стороне монтажной линии. На основании заявленной конфигурации может быть достигнута относительно компактная конструкция, в результате чего достигнуты минимальные длина и ширина судна. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к трубоукладочному судну и более конкретно к судну, собирающему трубопровод из отрезков трубы и укладывающему его в открытом море различными способами. Настоящее изобретение также относится к использованию такого судна для сборки трубопровода.
Уровень техники
Подводные трубы, кабели и другие конструкции должны часто обеспечиваться для различных отраслей промышленности. Для нефтегазовой промышленности трубопроводы могут требоваться между буровыми установками и буровыми скважинами, для транспортировки на суше или даже для транспортировки по воде из одной страны в другую. Имеется в наличии гибкая труба, которая может быть намотана на барабан с относительно длинными отрезками и перемещаться за борт. Тем не менее, для трубопроводов большого диаметра трубопровод собирается из отдельных отрезков трубы, которые должны свариваться вместе во время процесса укладки трубы для образования трубопровода. Такая работа часто выполняется с использованием оснащенных трубоукладочных судов для сборки трубопровода на борту самого судна и укладки трубопровода, когда он собран. Настоящее изобретение относится к таким собранным трубопроводам.
Существуют два основных принципа работы по размещению собранного трубопровода, обычно называемых способами S-образной укладки труб и J-образной укладки труб. S-образная укладка труб относится к способам сборки трубопровода на, по существу, горизонтальной сборочной линии на борту судна и спуску трубопровода за борт через криволинейную спусковую аппарель, иначе называемую стингером. Траектория перемещения трубопровода с судна через воду и по морскому дну имеет S-образную конфигурацию. J-образная укладка труб относится к способу, при помощи которого трубопровод перемещается вниз с, по существу, вертикальной вышки. При опускании трубопровода он принимает J-образную форму между судном и морским дном. S-образная укладка труб является предпочтительным способом для большинства ситуаций, поскольку он обеспечивает большую скорость укладки благодаря эффективной и почти непрерывной работе сборочной линии. Способ J-образной укладки труб обычно используется при работе на большой глубине, где вес свободно подвешенного трубопровода может в противном случае прикладывать чрезмерную нагрузку при первом перегибе в точке перемещения со стингера при S-образной укладке труб. Способ J-образной укладки труб является значительно более медленным, поскольку работа прерывается в случае каждого нового отрезка трубы, привариваемого к плети трубопровода перед продвижением трубопровода. В других ситуациях может использоваться способ J-образной укладки труб, в частности, при работе рядом с буровой установкой или другим объектом.
Специализированные суда были созданы для осуществления каждого из этих способов оптимизированным способом. Существует ряд судов, которые пытаются осуществить оба способа. Одно такое судно описано в WO2011010207, которое содержит предварительную сборочную линию под палубой для соединения труб в узлы труб, обеспечивающее размещение трубопровода по способу S-образной укладки труб и которое также включает в себя вышку для J-образной укладки труб, обеспечивающую размещение трубопровода по способу J-образной укладки труб за бортом судна. Для этой цели вышка для J-образной укладки труб установлена на наружной похожей на балкон конструкции, которая значительно увеличивает ширину судна. Положение за бортом вышки для J-образной укладки труб также делает ее чувствительной к бортовой качке судна при больших волнах.
Другое судно описано в WO2012/101233, которое имеет узел для S-образной укладки труб, включающий в себя монтажную линию, проходящую по длине судна, и вышку для J-образной укладки труб, расположенную над монтажной линией. Судно имеет удлиненную часть кормы, в которой образовано отверстие для S-образной укладки труб. Сочетание устройств для J-образной укладки труб и S-образной укладки труб на одном судне обеспечивает работу на разных глубинах и в разных ситуациях. Тем не менее, размещение обоих устройств в пределах одного судна требует компромисса, особенно если оно также должно иметь дополнительные устройства, такие как краны большой грузоподъемности. Дополнительная длина значительно увеличивает стоимость судна. Высота и ширина также ограничены, если судно должно проходить через шлюзы и под мостами.
Следовательно, необходимо создать судно, которое выполнено с возможностью осуществления работ по J-образной укладке труб и S-образной укладке труб без значительного увеличения его размеров.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением описано трубоукладочное судно, имеющее носовую часть, кормовую часть и верхнюю палубу между ними с буровой шахтой, проходящей через верхнюю палубу. Судно содержит устройство для размещения трубы при S-образной укладке труб, расположенное под верхней палубой, имеющее основную монтажную линию, проходящую по осевой линии судна, и производственный участок по сборке труб для сборки отдельных отрезков трубы для образования узлов труб и передачи их на монтажную линию для размещения с кормовой части судна. В данном контексте следует понимать, что термины «носовая часть» и «кормовая часть», «вперед» и «назад» используются относительно направления размещения трубы по способу S-образной укладки труб и в остальном не ограничиваются заданным направлением перемещения судна, когда это не связано с размещением труб. Судно дополнительно содержит устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб для размещения трубы через буровую шахту, причем устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб содержит вышку, расположенную над буровой шахтой, и спускоподъемное оборудование для трубы для передачи узлов труб с монтажной линии на вышку с использованием буровой шахты, расположенной на одной стороне монтажной линии. На основании заявленной конфигурации относительно компактная конструкция может быть достигнута, в результате чего достигаются минимальные длина и ширина судна. Следует понимать, что для оптимальной работы по S-образной укладке труб монтажная линия для размещения при S-образной укладке труб должна быть расположена как можно ближе к осевой линии судна во избежание отрицательных последствий бортовой качки. Посредством размещения буровой шахты на одной стороне монтажной линии работа по S-образной укладке труб может выполняться независимо от работ в буровой шахте. В частности, общая длина монтажной линии не должна быть увеличенной, чтобы прерываться буровой шахтой.
В предпочтительной конструкции буровая шахта отделена от монтажной линии при помощи гидротехнической перемычки, проходящей к верхней палубе. Таким образом, нормальный доступ через буровую шахту возможен только сверху верхней палубы, и производственный участок по сборке труб и передняя часть монтажной линии могут быть защищены от внешней среды, в частности, предотвращая прохождение брызг и соленой воды из буровой шахты в область производственного участка.
Более предпочтительно монтажная линия содержит область, защищенную от атмосферных воздействий, на ее переднем конце, и буровая шахта проходит в положение, которое находится спереди задней границы области, защищенной от атмосферных воздействий. Область, защищенная от атмосферных воздействий, образует зону монтажной линии, которая не подвергнута воздействию окружающей среды и может быть ограничена соответствующими перегородкой или экраном, обеспечивающими прохождение трубы. Сварочная операция и другие соединительные операции предпочтительно проводятся в этой зоне, хотя следует понимать, что они также могут выполняться в других местах при необходимости. Задняя часть монтажной линии содержит натяжные устройства, которые регулируют размещение назад трубы с кормовой части судна. Эта зона обычно будет, по меньшей мере, частично открыта в окружающую среду. Буровая скважина расположена в средней части судна с центром, немного сдвинутым назад от средней точки судна, как будет дополнительно объяснено ниже.
Буровая скважина имеет предпочтительно прямоугольную форму с длиной, параллельной осевой линии, по меньшей мере, в два раза больше ее ширины. Удлиненная форма позволяет максимизировать область, ближайшую к монтажной линии и осевой линии судна. Она также обеспечивает то, что работа может выполняться, когда вышка для J-образной укладки труб наклонена, как также будет дополнительно описано ниже. Предпочтительно буровая скважина имеет ширину, по меньшей мере, 7 метров для обеспечения прохождения громоздких фасонных частей трубы. Наиболее предпочтительно буровая скважина имеет ширину около 10 м. Предпочтительно буровая скважина имеет длину, по меньшей мере, 15 м, более предпочтительно, по меньшей мере, 20 м. В частности, буровая скважина может расширяться назад в корпусе для обеспечения большего наклона вышки при ограничении помех на производственной палубе.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения производственный участок по сборке труб выполнен с возможностью сборки плети из четырех труб на монтажной линии. Используя преимущество эффективностей монтажной линии, плети из четырех труб могут быть выполнены относительно быстро с возможностью управления. Это может быть достигнуто посредством сборки предварительно изготовленных плетей из двух труб откуда бы то ни было на производственном участке по сборке труб. В нижеследующем ссылка на плети из четырех труб предназначена для ссылки на узлы из четырех или более собранных отрезков трубы, имеющих длину, по меньшей мере, 40 м. Кроме того, подразумевается, что ссылка на монтажную линию не ограничивается конкретной линией, по которой перемещается труба по способу S-образной укладки труб, но также подразумевается закрытие зон рядом с этой линией, в которых выполняются соответствующие операции и расположено оборудование и в которые может направляться плеть из четырех труб без необходимости прохождения через перегородку.
Наиболее предпочтительно спускоподъемное оборудование для труб содержит элеватор, выполненный с возможностью подъема плетей из четырех труб с монтажной линии на верхнюю палубу. Подъем может происходить через соответствующую прорезь, образованную на верхней палубе, и может происходить непосредственно вертикально с монтажной линии или из положения, незначительно смещенного от монтажной линии.
В соответствии с важным аспектом настоящего изобретения элеватор расположен сзади буровой скважины. В этом случае плети из четырех труб могут подниматься с секции монтажной линии, где расположены натяжные устройства для труб, для работы по S-образной укладке труб. При использовании монтажной линии, работающей для изготовления плетей из четырех труб, натяжные устройства могут оставаться открытыми. Для горизонтальных натяжных устройств плети из четырех труб могут подниматься вертикально с монтажной линии на верхнюю палубу. Для вертикальных натяжных устройств предпочтительно, чтобы плети из четырех труб смещались вбок и поднимались на верхнюю палубу рядом с монтажной линией. Подъем сзади буровой скважины обеспечивает то, что плети из четырех труб могут перемещаться вбок на верхней палубе, готовые для подачи на вышку для J-образной укладки труб. Следует понимать, что это требование налагает ограничения на то, что как далеко назад буровая шахта может быть расположена, особенно если должен быть расположен кран большой грузоподъемности на кормовой части. Тем не менее, следует понимать, что подъем рядом с буровой скважиной или даже спереди буровой скважины также возможен с последующей транспортировкой назад, происходящей на верхней палубе. В этом контексте подразумевается, что «сзади буровой шахты» означает, что основной участок плети из четырех труб остается за линией буровой шахты. Тем не менее, следует понимать, что работе в буровой скважине не должны создаваться препятствия, если плети из четырех труб незначительно свисают в буровую шахту.
Предпочтительно спускоподъемное оборудование содержит стрелу погрузчика, выполненную с возможностью перевертывания плетей из четырех труб с верхней палубы для подачи на вышку. Стеллажи для хранения плетей из четырех труб могут быть расположены на верхней палубе для транспортировки плетей из четырех труб в положение, из которого они могут быть подняты. Однако не исключено, что стрела погрузчика может поднимать плети из четырех труб непосредственно с монтажной линии или производственной палубы на вышку. Стрела погрузчика может поворачиваться рядом с основанием вышки для захвата и перевертывания плети из четырех труб при перегибе. В качестве альтернативы стрела погрузчика может перемещаться по вышке для подъема плети из четырех труб. Данная конфигурация может быть предпочтительной, так как она минимизирует поворот плети из четырех труб, когда вышка наклонена вперед. Вышка может содержать в остальных случаях известное оборудование для размещения трубы, включая подвижный хомут для вмещения верхнего конца плети из четырех труб после подачи стрелой погрузчика, и необходимые сварочную, контрольную станции и станцию покрытия для повышения качества шва.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения производственный участок по сборке труб проходит из положения сзади буровой шахты в положение спереди буровой шахты. Принимая во внимание то, что буровая шахта расположена в средней части судна, соответствующая производительность при сборке может быть достигнута, только если используются как задняя, так и передняя части палубы. В рамках настоящего документа эта палуба будет называться производственной палубой, хотя следует понимать, что это не исключает того, что конкретные работы по сборке труб могут выполняться на палубе ниже палубы монтажной линии. Наиболее предпочтительно производственная палуба содержит конвейеры для транспортировки узлов труб вперед за буровую шахту на ее обе стороны. Таким образом, плети из двух труб и даже плети из трех труб могут быть образованы на производственной палубе в процессе, в котором узлы труб перемещаются из заднего положения к носовой части и в котором узлы подаются на монтажную линию со сборочных линий как левого борта, так и правого борта. Такое положение обеспечивает альтернативную подачу узлов на монтажную линию и также предотвращает задержку, если одна из сборочных линий остановлена.
В соответствии с одним вариантом осуществления судно содержит продольную перегородку, которая пересекает буровую шахту, причем перегородка содержит первое отверстие сзади буровой шахты для прохождения узлов труб из внутренней части судна к наружной части судна и второе отверстие спереди буровой шахты для прохождения узлов труб с наружной части судна к внутренней части судна через перегородку. Таким образом, узлы труб могут проходить через буровую шахту на ее наружную сторону. Отверстия должны быть достаточно большими для прохождения вбок отрезков труб. По направлению в корму от буровой шахты первое отверстие должно обеспечивать прохождение одной трубы. Ширина, по меньшей мере, 10 метров должна быть обеспечена. Также может быть образовано два отверстия, каждое обеспечивающее прохождение соединения одной трубы. Спереди буровой шахты второе отверстие должно обеспечивать прохождение, по меньшей мере, плети из двух труб, то есть иметь ширину, по меньшей мере, 20 м. Следует понимать, что конструкция судна, имеющая соответствующую прочность, в частности способность выдерживать нагрузку на верхней палубе, требует перегородки на нижних палубах, которые соответствуют целевому назначению. Обеспечение больших отверстий для прохождения узлов труб под верхней палубой может потребовать дополнительные средства для обеспечения конструктивной прочности. За счет пересечения перегородки с буровой шахтой может быть достигнута большая жесткость конструкции. В частности, перегородка может быть структурно соединена с перемычкой, окружающей буровую шахту.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения вышка предпочтительно соединена с судном и может наклоняться вперед из вертикального положения в наклонное положение под углом, по меньшей мере, 45 градусов. Точность соединения с судном будет зависеть от многочисленных факторов, включая продольное положение относительно буровой шахты и ее формы. Перемещение вышки происходит под контролем соответствующих подъемных средств на борту судна, например, гидравлических стоек или с помощью крана большой грузоподъемности. Предпочтительно поворот происходит вокруг оси на верхней палубе. В связи с этим подразумевается, что на верхней палубе имеет место случай, когда ось находится непосредственно над верхней палубой или непосредственно под верхней палубой. Посредством поворота вышки при J-образной укладке труб труба может размещаться под углом относительно вертикальной линии. В основном вертикальное размещение будет использоваться при очень большой глубине, в то время как небольшой угол может использоваться при небольшой глубине. Предпочтительно вышка должна обеспечивать размещение трубы под, по меньшей мере, углом 30 градусов от вертикальной линии, более предпочтительно под, по меньшей мере, углом 40 градусов от вертикальной линии. Как упомянуто выше, расширенный нижний задний участок буровой шахты может обеспечивать меньший угол размещения. В дополнении к повороту на малый угол размещения вышка предпочтительно дополнительно поворачивается на еще меньший угол для транспортировки. Опущенная вышка может иметь преимущество в повышении устойчивости судна за счет понижения центра тяжести. Также желательно, чтобы вышка могла быть достаточно опущена для прохождения под основными мостами, такими как через Босфор и Панамский канал. Для этой цели вышка предпочтительно может быть опущена до максимальной высоты над ватерлинией 57 м.
Как обсуждено выше, описанная в настоящий момент конфигурация обеспечивает то, что устройство для размещения при S-образной укладке труб отделено от буровой шахты. В соответствии с важным аспектом настоящего изобретения вышка расположена для выполнения работ в буровой шахте одновременно с работой устройства для размещения при S-образной укладке труб для размещения трубопровода. Специалист в данной области техники должен понимать, что работы в буровой шахте могут включать в себя вид деятельности, включающей, но не ограничиваясь этим, работы по поднятию лебедкой, спасательные работы, размещение подводного аппарата дистанционного управления. Кроме того, хотя работа в буровой шахте может выполняться с использованием вышки, также может быть возможным выполнение ее с использованием крана или альтернативного оборудования.
В особенно предпочтительном варианте судно содержит кран большой грузоподъемности, предпочтительно кран с грузоподъемностью 3000 тонн или даже кран с грузоподъемностью 5000 тонн, способный поднимать данный вес через буровую шахту. Кран такой грузоподъемности позволяет одному и тому же судну выполнять как размещение трубы при S-образной укладке труб, так и J-образной укладке труб, и перемещать стингер от кормовой части судна, в то время как также пригоден для установки платформы. Наличие буровой шахты внутри судна и максимизация ширины судна с учетом с ограничениями по ширине позволяют такому крану большой грузоподъемности работать на полную мощность. Установка производственного участка для S-образной укладки труб под палубой обеспечивает пространство на верхней палубе для работ с помощью крана, таких как установка платформы. Наиболее предпочтительно краном является кран для труб, расположенный на осевой линии, на кормовой части судна. Как описано выше, кормовая часть судна определена направлением спуска трубопровода по способу S-образной укладки труб. В альтернативной конфигурации кран большой грузоподъемности может быть расположен на носовой части судна, предпочтительно в рабочем диапазоне буровой шахты. Предпочтительно кран может быть опущен или сложен для прохождения под мостами. Наиболее предпочтительно все судно должно иметь высоту над ватерлинией менее 57 м.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения судно дополнительно содержит краны для загрузки левого борта и правого борта для загрузки отрезков труб с наружной части судна как на левый, так и правый борта и для подачи отрезков труб в отделение для хранения труб на верхней палубе и/или на производственную палубу. Эти краны могут быть использованы в дополнении к крану большой грузоподъемности, который обычно не подходит для таких работ. Соответствующие краны для загрузки левого борта и правого борта могут быть расположены в рабочем диапазоне люков в верхней палубе для обеспечения соответствующих производственных участков по сборке труб на производственной палубе. Таким образом, судно выполнено с возможностью пополнения с каждой стороны в зависимости от погодных условий и других факторов. При осуществлении способа S-образной укладки труб также не исключено, что судно может загружаться с обеих сторон одновременно с хранением труб на участках как левого борта, так и правого борта верхней палубы.
Настоящее изобретение также относится к способу укладки трубопровода с трубоукладочного судна, имеющего монтажную линию для S-образной укладки труб и вышку для J-образной укладки труб, расположенную рядом с буровой шахтой, причем способ включает в себя размещение трубы с судна по способу J-образной укладки труб путем сборки плети из двух труб на производственном участке для сборки труб под верхней палубой судна, подачу плетей из двух труб на монтажную линию; соединение плетей из двух труб для образования плети из четырех труб на монтажной линии, подъем плети из четырех труб с монтажной линии на верхнюю палубу и подачу ее на вышку, присоединение плети из четырех труб к трубопроводу и опускание трубопровода через буровую шахту. Конфигурация судна может быть иной, как описано выше.
Способ дополнительно включает в себя выполнение размещения трубы при S-образной укладке труб через кормовую часть судна. Это может происходить или после или до размещения трубы по способу J-образной укладки труб. Процедура спуска и подъема трубопровода может осуществляться для трубопровода между соответствующими размещениями. Такая процедура спуска и подъема трубопровода может быть в других случаях известной и может включать или полный спуск на морское дно или может включать работу по протаскиванию под килем между кормовой частью и буровой шахтой.
Краткое описание чертежей
Признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны после ссылки на нижеследующие чертежи ряда примеров осуществления, на которых
фиг. 1 - перспективный вид судна в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - вид в продольном разрезе судна на фиг. 1 по линии II-II;
фиг. 3 - вид в поперечном разрезе судна на фиг. 1 по линии III-III;
фиг. 4 - вид сверху производственной палубы судна на фиг. 1;
фиг. 5 - деталь части производственной палубы на фиг. 4;
фиг. 6 - вид сверху части верхней палубы;
фиг. 7 - вид сверху производственной палубы по способу J-образной укладки труб; и
фиг. 8 - вид сбоку судна по способу J-образной укладки труб.
Описание иллюстративных вариантов осуществления
Фиг. 1 - перспективный вид трубоукладочного судна 1 в соответствии с настоящим изобретением, имеющего носовую часть 2, кормовую часть 4 и корпус 6, включающий в себя левый борт и правый борт 8, 10. Судно 1 имеет ряд палуб, из которых видны верхняя палуба 12 и вертолетная палуба 14. Буровая шахта 16 образована в средней части верхней палубы 12, проходящая через корпус 6 судна 1. Вышка 18 для J-образной укладки труб изображена расположенной над буровой шахтой 16, поддерживающая трубопровод P, спускаемый вертикально с судна 1 через буровую шахту 16, как будет дополнительно описано подробно ниже. На верхней палубе 12 на кормовой части судна 1 расположен большой кран 20 для труб. Между краном 20 и буровой шахтой 16 расположен поперечный конвейер 22 для плетей из четырех труб. Вышка 18 для J-образной укладки труб содержит стрелу 24 погрузчика, которая в соответствии с фиг. 1 находится в положении над поперечным конвейером 22. Кран 21 для загрузки левого борта и кран 23 для загрузки правого борта расположены посередине судна в пределах досягаемости люка 25 для одиночных труб левого борта и люка 27 для одиночных труб правого борта.
Фиг. 2 - вид в продольном разрезе судна 1 на фиг. 1 через буровую шахту 16 по линии II-II. В этом случае судно 1 работает по способу J-образной укладки труб с вышкой 18, наклоненной вперед под углом около 45º, в результате чего трубопровод P перемещается назад через буровую шахту 16. Для этой цели вышка 18 соединена с верхней палубой 12 при помощи оси 26 поворота. Под осью 26 поворота вышка 18 содержит стингер 28, который направляет трубопровод P при его удалении с судна 1. Подъем вышки 18 регулируется стойками 30. Как можно лучше видеть на этом виде, стрела 24 погрузчика соединена с возможностью поворота с толкателем 32, который установлен для скольжения по вышке 18. Другой конец стрелы 24 погрузчика направлен для прохождения по направляющей 34, проходящей по верхней палубе 12. Из фиг. 2 также можно понять, что кран 20 расположен и имеет размер для выполнения подъемных работ через буровую шахту 16.
Под верхней палубой 12 на фиг. 2 видна производственная палуба 40, которая будет описана более подробно ниже. Буровая шахта 16 окружена перемычкой 42, которая проходит из корпуса 6 через производственную палубу 40 к верхней палубе 12, в результате чего производственная палуба 40 эффективно изолирована от буровой шахты 16. В корпусе 6 буровая шахта имеет заднее расширение 17 для обеспечения размещения назад трубопровода P. Производственная палуба 40 содержит монтажную линию 44, включающую в себя натяжные устройства 46 для укладки трубы по способу S-образной укладки труб, как будет дополнительно описано ниже. Производственная палуба 40 открыта в кормовую часть 4 судна 1 на монтажной линии 44, но может закрываться дверью (не показана) для защиты от климатических воздействий или для предотвращения несанкционированного доступа к судну.
Фиг. 3 - вид в поперечном разрезе средней части судна на фиг. 1 по линии III-III. Как можно видеть на этом виде, монтажная линия 44 расположена на осевой линии CL судна, причем ее положение оптимизировано для минимизации влияний бортовой качки судна 1 во время размещения трубы. Буровая вышка 16 смещена от осевой линии CL к одной стороне монтажной линии 44. Вышка 18 для J-образной укладки труб включает в себя станцию 48 для подвешивания труб, которая поддерживает вес трубопровода с помощью стрингера 28, талевый блок 50 для вмещения верхнего конца плети QJ из четырех труб, сварочную станцию 52 при J-образной укладке труб, станцию 54 неразрушающего контроля и станцию 56 покрытия шва мастикой.
Фиг. 4 - вид сверху производственной палубы 40, работающей по способу S-образной укладки труб, показывающий монтажную линию 44, совпадающую с осевой линией CL судна 1. К кормовой части 4 судна 1 присоединен стрингер 58 для S-образной укладки труб. Монтажная линия 44 ограничена на каждой стороне перегородками 60, 62 для монтажной линии на левой борту и правом борту, которые проходят, по существу, по длине судна 1. Продольные перегородки 64, 66 на левом борту и правом борту расположены снаружи перегородок 60, 62 для монтажной линии на левой борту и правом борту. Буровая шахта 16 расположена между перегородкой 62 для монтажной линии на правом борту и правым бортом 10 судна и пересекает продольную перегородку 66 на правом борту. На кормовой части 4 производственной палубы 40 начинаются производственные участки 68, 70 по сборке плетей из двух труб на левом борту и правом борту. Монтажная линия 44 и производственные участки 68, 70 по сборке плетей из двух труб на левом борту и правом борту вместе образуют устройство для размещения трубы при S-образной укладке труб. Каждый из производственных участков 68, 70 имеет станцию 71 для сварки плетей из двух труб, контрольную станцию 73 для плетей из двух труб для неразрушающего контроля сварки и станцию 75 покрытия шва плетей из двух труб мастикой. Другое известное оборудование также может быть использовано для скашивания кромок, разрезания, ремонта швов и т.д. Конвейеры 72 установлены для автоматического перемещения плетей из двух труб, проходящие от кормовой части 4 к носовой части 2. На переднем конце монтажной линии 44 расположена станция 74 для установки плетей из двух труб, где плети DJ из двух трубок с производственных участков 68, 70 по сборке плетей из двух труб на левом борту и правом борту могут устанавливаться на монтажную линию 44. Кроме того, по направлению к кормовой части на монтажной линии 44 расположены сварочная станция 76 для S-образной укладки труб, контрольная станция 78 при S-образной укладке труб, станция 80 покрытия для S-образной укладки труб и натяжные устройства 46 для труб, как описано выше. Зона монтажной линии 44, где расположены сварочные станции, является областью 82, защищенной от атмосферных воздействий, означая то, что она иным образом изолирована от внешней части судна 1. Это достигнуто за счет гибкой перегородки 84, которая отделяет область 82, защищенную от атмосферных воздействий, от задней части монтажной линии 44, которая открыта в кормовую часть 4 и может быть открыта на верхней палубе сверху. Тем не менее, понятно, что отверстия и система вентиляции могут также быть обеспечены на производственной палубе в области, защищенной от атмосферных воздействий.
На фиг. 5 изображена более подробно часть производственной палубы 40, окружающей буровую шахту 16. Перемычка 42 образует отделение, которое составляет 20 м в длину и имеет ширину 10 м, обеспечивая прохождение наиболее громоздких изделий, встречающихся во время J-образной укладки труб, и также обеспечивая достаточную ширину для других работ, которые выполняются через буровую шахту 16, таких как размещение дистанционно управляемого аппарата и ему подобного. Как также можно видеть более отчетливо на фиг. 5, продольная перегородка 66 на правом борту структурно соединяется с перемычкой 42. Сзади буровой шахты 16 продольная перегородка 66 правого борта имеет первое отверстие 90, соединяющее внутреннюю часть с наружной частью перегородки. Отверстие 90 имеет длину 25 метров, являющуюся достаточной для прохождения плетей из двух труб при сохранении конструктивной целостности для поддержания верхней палубы 12 сверху. Спереди буровой шахты 16 находится второе отверстие 92 в продольной перегородке 66 на правом борту такого же размера. Конвейеры 72 расположены в области на наружной стороне буровой шахты 16, между продольной перегородкой 66 на правом борту и правым бортом 10 судна, а также в первом и втором отверстиях 90, 92. Также на фиг. 5 видно расположение гибкой перегородки 84 на монтажной линии 44 рядом с буровой шахтой 16. Следует понимать, что фактическое местоположение самой гибкой перегородки 84 не имеет большое значение. Однако это обеспечивает эффективный конец производственных участков 68, 70 по сборке труб, где эффективно завершаются работы по сварке, контролю и покрытию, и где начинается размещение трубопровода под действием растягивающих сил. Следует понимать, что в зависимости от способа и скорости работы, конкретные операции по соединению, такие как контроль и покрытие, также могут выполняться по направлению в кормовую часть от первого натяжного устройства 46.
Фиг. 6 - вид сверху заднего участка верхней палубы 12, показывающий положение буровой шахты 16, вышки 18 и стоек 30. На осевой линии CL, проходящей сзади буровой шахты 16, расположена прорезь 94, сообщающаяся через верхнюю палубу 12 с монтажной линией 44 снизу. Прорезь может закрываться крышкой (не показана) при осуществлении способа S-образной укладки труб. Элеватор 96, имеющий штанги 98, проходит через прорезь 94 на монтажную линию 44. На верхней палубе 12 элеватор 96 расположен на одном уровне с поперечным конвейером 22, который проходит в положение под стрелой 24 погрузчика. Захватные устройства 100 проходят от стрелы 24 погрузчика в направлении прорези 94. Как описано выше относительно фиг. 2, стрела 24 погрузчика направляется кареткой 102 для прохождения по направляющей 34, проходящей по верхней палубе 12. Также показано сзади левого борта верхней палубы 12 отделение 104 для хранения труб, где отрезки PS труб хранятся для последующего использования. Отрезки PS труб могут загружаться на борт с левого борта с использованием крана 21 левого борта без дополнительного создания помех работам по размещению трубы. При неблагоприятных погодных условиях отрезки PS труб могут также загружаться на борт краном 23 правого борта. Оба крана 21, 23 расположены в диапазоне соответствующего люка 25, 27, проходящего через верхнюю палубу 12 к производственной палубе 40 внизу.
Работа судна будет обсуждена и объяснена со ссылкой на фиг. 1-6. Ссылаясь на фиг. 4 и 5, судно изображено во время работы по укладке трубопровода по способу S-образной укладки труб с помощью стингера 58, проходящего от кормовой части 4 судна 1. Будет описана работа производственного участка 70 по сборке плетей из двух труб правого борта, хотя следует понимать, что производственный участок 68 по сборке плетей из двух труб левого борта работает подобным образом. В соответствии с настоящим изобретением отдельные отрезки PS трубы из отделения 104 для хранения труб подаются на производственную палубу 40 через люк 27 для одной трубы правого борта с использованием погрузочного крана 23 правого борта или другого соответствующего спускоподъемного оборудования (не показано) и размещаются на конвейере 72. На первом этапе два отрезка PS трубы совмещают на станции 71 для сварки плетей из двух труб и сваривают вместе для образования плетей DJ из двух труб. Затем плеть DJ из двух труб проходит через первое отверстие 90 на конвейер 72 и перемещается вперед от наружной стороны буровой шахты 16 на контрольную станцию 73 для плетей из двух труб. Здесь проверяют шов, и если утверждено, плеть DJ из двух труб проходит внутрь через второе отверстие 92. Затем плеть DJ из двух труб продолжает перемещаться вперед между перегородкой 62 для монтажной лини правого борта и продольной перегородкой 66 правого борта на станцию 75 покрытия шва плетей из двух труб мастикой в носовой части 2. Здесь, плеть DJ из двух труб перемещается вбок внутрь на монтажную линию 44 при помощи станции 74 для установки плетей из двух труб. При нормальной работе станция 74 для установки плетей из двух труб в качестве альтернативы подает плеть DJ из двух труб с производственных участков 68, 70 по сборке плетей из двух труб левого борта и правого борта. Следует понимать, что в случае остановки одного из производственных участков, другой может работать с максимальной производительностью для поддержания соответствующей подачи плетей DJ из двух труб на монтажную линию 44. Хотя в описанном в настоящий момент варианте осуществления плети из двух труб имеют сварной шов перед прохождением на монтажную линию, следует понимать, что весь сварной шов может выполняться на монтажной линии, на станции, специально предназначенной для одиночных труб.
На монтажной линии 44 установленная плеть DJ из двух труб перемещается назад в совмещение с передним концом трубопровода P на сварочной станции 76 по способу S-образной укладки труб. Здесь трубопровод P и плеть DJ из двух труб свариваются вместе, и трубопровод P перемещается дальше до тех пор, пока только что сделанная трубка не пройдет на контрольную станцию 78 при S-образной укладке труб. Следует понимать, что хотя ссылка сделана на трубопровод P, перемещающийся назад, фактически судно 1 перемещается вперед при перемещении трубопровода P. После контроля однотрубка перемещается назад на станцию 80 покрытия шва мастикой для S-образной укладки труб, где используется покрытие шва мастикой. На данном этапе процесс соединения завершается, и трубопровод P может спускаться с судна 1 через стингер 58. Во время размещения управление перемещением трубопровода P регулируется натяжными устройствами 46 для трубы.
Как описано, устройство для размещения трубы при S-образной укладке труб работает без взаимодействия с буровой шахтой 16. Если необходимо, работы, таким образом, могут выполняться в буровой шахте 16 во время работы по S-образной укладке труб или посредством использования вышки 18, крана 20 или любого другого подъемного оборудования, в ином случае находящегося на борту судна. В том случае, когда размещение при S-образной укладке труб должно быть остановлено, трубопровод P может быть сброшен за борт с использованием известных способов сбрасывания для опускания конца трубопровода P на морское дно. Для последующей работы по способу J-образной укладки труб трубопровод P затем поднимают с морского дна иным известным способом через буровую шахту 16 и помещают на станцию 48 для подвешивания труб.
Фиг. 7 - вид производственной палубы 40 во время работы судна по способу J-образной укладки труб. По этому способу производственные участки 68, 70 по сборке плетей из двух труб левого борта и правого борта работают, по существу, также, что и во время осуществления способа S-образной укладки труб, и не будут дополнительно объяснены. Первая плеть DJ из двух труб устанавливается на монтажную линию 44 на станции 74 для установки плетей из двух труб с производственного участка 68 по сборке плетей из двух труб левого борта и перемещается назад по монтажной линии через сварочную станцию 76 при S-образной укладке труб. Затем вторая плеть DJ из двух труб устанавливается на монтажную линию 44 на станции 74 для установки плетей из двух труб с производственного участка 70 по сборке плетей из двух труб правого борта и перемещается назад по монтажной линии на сварочную станцию 76 при S-образной укладке труб и в совмещение с первой плетью DJ из двух труб. На сварочной станции 76 при S-образной укладке труб плети DJ из двух труб сваривают вместе для образования плетей QJ из четырех труб. Затем плеть QJ из четырех труб перемещается дальше по монтажной линии 44 на длину плети из двух труб, пока сварной шов не поступит на контрольную станцию 78 при S-образной укладке труб. В то время как выполняется контроль, другая плеть из двух труб может быть установлена на монтажную линию 44 на станции 74 для установки плетей из двух труб с производственного участка 68 по сборке плетей из двух труб левого борта. После контроля плеть QJ из четырех труб снова перемещается назад на длину плети из двух труб на станцию 80 нанесения покрытия при S-образной укладке труб, где осуществляется покрытие шва мастикой. На каждом шаге приращения другая плеть QJ из четырех труб может быть добавлена на станцию 74 для установки плетей из двух труб.
После выполнения плети QJ из четырех труб, она выходит из области 82, защищенной от атмосферных воздействий, и проходит через натяжные устройства 46 в положение под прорезью 94. Натяжными устройствами 46 являются горизонтальные натяжные устройства, означая то, что они захватывают трубопровод P или плеть QJ из четырех труб сбоку. Они также могут быть открыты в положение, изображенное на фиг. 7, в результате чего плеть QJ из четырех труб освобождается. В этом положении элеватор 96 может зацеплять снизу плеть QJ из четырех труб и поднимать ее на штангах 98 через прорезь 94 на верхнюю палубу 12. Следует понимать, что другие типы натяжных устройств также могут быть использованы, включая вертикальные натяжные устройства. В этом случае для плети QJ из четырех труб может потребоваться выход вбок перед зацеплением элеватором 96. На верхней палубе элеватор 96 передает плеть QJ из четырех труб на поперечный конвейер 22, который ставит ее в очередь для передачи под стрелу 24 погрузчика. Захватные устройства 100 проходят от стрелы 24 погрузчика в направлении прорези 94.
Фиг. 8 - вид сбоку судна 1, работающего по способу J-образной укладки труб. В этом положении стрела 24 погрузчика частично поднята, в результате чего толкатель 32 переместился по вышке 18, и каретка 102 на нижнем конце стрелы 24 погрузчика переместилась вперед по направляющей 34. Таким образом, плеть QJ из четырех труб перевертывается и передается на вышку 18 при помощи захватных устройств 100. Внутри вышки 18 плеть QJ из четырех труб передается в талевый блок 50, который поднимает ее на максимальное расстояние вышки 18 для совмещения с самым верхним концом трубопровода P, свисающим со станции 48 для подвешивания труб. Затем плеть QJ из четырех труб приваривается к трубопроводу P на сварочной станции 52 при J-образной укладке труб и перемещается через станцию для подвешивания труб при помощи талевого блока 50 до тех пор, пока не поступит вновь образованная плеть трубопровода на станцию 54 неразрушающего контроля при J-образной укладке труб. После завершения контроля происходит дополнительное перемещение на станцию 56 покрытия шва мастикой при J-образной укладке труб. Во время процесса сварки, контроля и покрытия стрела погрузчика может возвращаться для захвата следующей плети из четырех труб с поперечного конвейера 22. Посредством обеспечения готовых плетей из четырех труб с производственной палубы устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб, содержащее вышку 18, стрелу 24 погрузчика, поперечный конвейер 22, элеватор 96, монтажную линию 44 и производственные участки 68, 70 по сборке плетей из двух труб, может работать еще и еще эффективнее, чем в случае, когда были бы добавлены стрингеры для более коротких труб в вышке для J-образной укладки труб. Судно 1 может иметь в наличие отрезки однотрубок, которые значительно легче перемещать, и работа по способу S-образной укладки труб с использованием плетей из двух труб или по способу J-образной укладки труб с использованием плетей из четырех труб может определяться в соответствии с преобладающими условиями и требованиями к размещению.
Таким образом, настоящее изобретение было описано посредством ссылки на конкретные варианты осуществления, описанные выше. Специалисты в данной области техники должны понимать, что в этих вариантах осуществления возможны различные модификации и альтернативные формы. В частности, следует понимать, что расположение палуб может быть изменено в случае буровой шахты, расположенной на левом борту судна. Подобным образом, следует понимать, что размещение трубы при S-образной укладке труб может происходить через носовую часть судна, перемещающегося назад. Кроме того, хотя было проиллюстрировано конкретное спускоподъемное оборудование труб, это, никоим образом, не ограничивает настоящее изобретение, и может быть использовано другое оборудование при условии, что оно достигает указанные цели.
Многие модификации в дополнение к модификациям, описанным выше, могут быть осуществлены в конструкциях и способах, описанных в данном документе, без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Соответственно, хотя были описаны конкретные варианты осуществления, они являются только примерами и не ограничивают объем настоящего изобретения.
1. Трубоукладочное судно, имеющее носовую часть, кормовую часть и верхнюю палубу между ними с буровой шахтой, проходящей через верхнюю палубу, причем судно содержит устройство для размещения трубы при S-образной укладке труб, расположенное под верхней палубой, имеющее основную монтажную линию, проходящую по осевой линии судна, и производственный участок по сборке трубы для сборки одинарных отрезков трубы для образования узлов труб и подачи их на монтажную линию для размещения с кормовой части судна, причем судно дополнительно содержит устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб для размещения трубы через буровую шахту, при этом устройство для размещения трубы при J-образной укладке труб содержит вышку, расположенную над буровой шахтой, и спускоподъемное оборудование для труб для подачи узлов труб с монтажной линии на вышку, причем буровая шахта расположена на одной стороне монтажной линии.
2. Судно по п. 1, в котором буровая шахта отделена от монтажной линии перемычкой, проходящей к верхней палубе.
3. Судно по п. 1 или 2, в котором монтажная линия содержит область, защищенную от атмосферных воздействий, на ее переднем конце, и буровая шахта проходит в положение, которое находится спереди задней границы области, защищенной от атмосферных воздействий.
4. Судно по п. 1, в котором производственный участок по сборке труб выполнен с возможностью сборки плетей из четырех труб на монтажной линии.
5. Судно по п. 1, в котором спускоподъемное оборудование для труб содержит элеватор, выполненный с возможностью подъема плетей из четырех труб с монтажной линии на верхнюю палубу.
6. Судно по п. 5, в котором элеватор расположен сзади буровой шахты.
7. Судно по п. 1, в котором спускоподъемное оборудование для труб содержит стрелу погрузчика, выполненную с возможностью перевертывания плетей из четырех труб с верхней палубы для подачи на вышку.
8. Судно по п. 1, в котором производственный участок по сборке трубы проходит из положения сзади буровой шахты в положение спереди буровой шахты и содержит конвейеры для перемещения узлов труб вперед через буровую шахту на обе ее стороны.
9. Судно по п. 1, дополнительно содержащее продольную перегородку, которая пересекает буровую шахту, причем перегородка содержит первое отверстие сзади буровой шахты для прохождения отрезков трубы изнутри наружу и второе отверстие спереди буровой шахты для прохождения плетей из двух труб снаружи внутрь через перегородку.
10. Судно по п. 1, в котором вышка соединена с возможностью поворота с судном, предпочтительно на верхней палубе, и наклонена вперед из вертикального положения в наклонное положение под углом по меньшей мере 45 градусов.
11. Судно по п. 1, в котором вышка расположена для выполнения работ через буровую шахту одновременно с работой устройства для размещения труб для S-образной укладки труб для размещения трубопровода.
12. Судно по п. 1, в котором буровая шахта обычно является прямоугольной, имеющей длину на корпусе, параллельную осевой линии, по меньшей мере в два раза большую ее ширины.
13. Судно по п. 1, дополнительно содержащее кран большой грузоподъемности, расположенный на кормовой части судна и имеющий способность поднимать по меньшей мере 3000 тонн через буровую шахту.
14. Судно по п. 1, дополнительно содержащее краны большой грузоподъемности на левом борту и правом борту для погрузки отрезков труб снаружи судна как на левый борт, так и на правый борт и для передачи отрезков труб в отделение для хранения труб на верхней палубе и/или на производственную палубу.
15. Способ укладки трубопровода с трубоукладочного судна, имеющего монтажную линию для S-образной укладки труб и вышку для J-образной укладки труб, расположенную рядом с буровой шахтой, причем способ включает в себя размещение трубы с судна по способу J-образной укладки труб путем
изготовления плетей из двух труб на производственном участке по сборке труб под верхней палубой судна;
подачи плетей из двух труб на монтажную линию;
соединения плетей из двух труб для образования плетей из четырех труб на монтажной линии;
подъема плети из четырех труб с монтажной линии на верхнюю палубу и подачи ее на вышку;
соединения плети из четырех труб с трубопроводом и спуска трубопровода через буровую шахту.
16. Способ по п. 15, в котором судном является судно по любому из пп. 1-14.
17. Способ по п. 15 или 16, дополнительно включающий в себя после или до размещения трубы по способу J-образной укладки труб спуск и подъем трубопровода и выполнение размещения трубы при S-образной укладке труб через кормовую часть судна.
18. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя выполнение вспомогательных работ через буровую шахту во время размещения при S-образной укладке труб.
19. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя погрузку отрезков трубы на борт судна как с левого борта, так и с правого борта.
