[發明專利]保護柔性立管的方法及其設備

有效

• 申請號: 201080021719.3
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN102428244A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: M·埃夫蒂米烏;H·T·范德梅伊登;J·J·B·佩克
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B17/01
• 分類號: E21B17/01;E21B43/01
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王會卿

技術領域

本發明提供一種保護一個或多個柔性立管的方法及其設備，該柔性立管能將立管流體，舉例來說諸如天然氣的烴生產流體，輸送到浮動結構或從該浮動結構輸出。尤其是，在此公開的方法設法保護柔性立管免受由浮動結構隨著惡劣天氣條件下的波浪運動而發生的升沉和/或俯仰(pitch)所引起的彎曲。

背景技術

浮動式天然氣液化(FLNG)構思將天然氣處理、液化過程、儲罐、裝載系統及其他基礎設施結合到單個浮動結構中。這種結構是有利的，因為它提供一種海上液化站替換岸上液化站。FLNG船舶可在足以允許將LNG產品卸載(off-loading)到運輸船上的水深處系泊在氣田附近或氣田處。它還代表可移動資產，當氣田接近其生產壽命結束時或在經濟、環境或政治情況需要時可重新安置到新的地點。

浮動結構可與儲層的生產井口流體連通。浮動結構可連接到一個或多個柔性立管上。柔性立管可通過立管底部管匯固定到海床。海底流動管路可直接地或可選地經由井孔管匯將立管底部管匯連接到井口。

在這種構造中，來自諸如氣田的烴儲層的諸如天然氣的生產烴可沿水下管道從一個或多個可處于同一或不同烴儲層的井口傳遞到立管底部管匯。在立管底部管匯位置處，生產和任何注入管道連接到將生產烴傳送到浮動結構的柔性立管。柔性立管在坐定點(hangoff?point)連接到浮動結構。坐定點可以位于浮動結構的側面或位于浮動結構中的月池內，例如在轉臺的底部處。浮動結構可通過多個錨固到海床的系泊纜系泊到海床。

柔性立管是懸浮在浮動結構和立管底部管匯之間的柔性管并且可被配置為自由懸鏈或使用浮力模塊的替代構型，例如低彎度波形(lazy?wave)和低彎度S形。柔性立管的詳細論述記載在美國石油組織(American?Petroleum?Institute)的以下出版物中：名稱為“非粘接管道規范”，API規范17J，第二版，生效日期為2002年12月。

柔性立管操作的論述記載在美國石油組織的以下出版物中：標題為“柔性管的推薦作法”，API推薦作法17B，第三版，2000年3月。

當浮動結構的坐定點的豎直運動劇烈時，例如在巨浪海區中時，柔性立管中可能出現可引起整體彎曲的壓縮力。壓縮力在坐定點與浮動結構的運動中心拉開距離的情形下會更劇烈，這是因為結構的升沉和俯仰中的一者或兩者都被相應放大。

2003年5月5日-8日舉行的OTC?15168海上技術會議上McCann等人的標題為“深海應用柔性立管的壓縮成型指南”的論文指出了與由于可能系泊在惡劣環境中的浮式生產儲存和卸載船舶(FPSO)的劇烈升沉所致的壓縮載荷相關的立管彎曲問題。該文認為，在向下升沉和/或俯仰期間，立管試圖跟隨對結構所施加的運動。當立管移過水柱時，與運動方向相反的阻力起作用，妨礙立管的運動。因此浮船的運動被轉換為有效張力的減小。當立管開始壓縮時，依賴于橫截面彎曲剛度來限制曲率。然而，立管的橫截面彎曲剛度與涉及的距離和力相比很小。

WO-2006/031335-A1涉及一種在相對小型的海上開采的冷水生產環境下水下設備中防止水合物。所公開的系統具有至少一個水下生產井、用來將產出流體從水下井輸送到管匯的跨接裝置、用來將產出流體輸送到生產收集設施的生產管線和用來將化學材料輸送到管匯的臍帶管(umbilical)。臍帶管終止于洋底。臍帶管可將化學抑制劑傳遞到洋底然后傳遞到海底處理系統的設備。抑制劑是為了保證來自井的流動不受流動流(flow?stream)中諸如水合物、蠟和水垢的固體形成的影響而設計和設置的。WO-2006/031335-A1的系統使用了使系統相對昂貴的臍帶管。

US-2003/008577-A1公開了一種系統，其特征在于諸如立管流動管路的管道具有一個或多個用于浮力控制的附加通道。流動管路的浮力可以通過用浮力控制材料填充附加通道來進行動態控制，從而提供正浮力或負浮力。附加通道可由外部附接于立管的管道或立管內的附加環狀物形成，然而這將增加立管的成本。

WO-95/22678-A1公開了一種包括呈平面循環起伏構型的管道的立管組件。張力構件在立管組件的縱向方向上延伸并以隔開間距固定到管道上，因此可以吸收張力。