CN103781698B - 锚索张紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锚索安装方法，用于将近海结构（1）系泊到系泊索上，包括以下步骤：提供系泊索（11），一端连接至海床且在自由端（15）处包括连接器构件；将自由端（15）提升至锚索操纵船舶（12）的甲板上；在锚索操纵船舶（12）上将紧链器（17）的连接侧部连接至连接器构件；将工作链（20）提供在紧链器（17）的入口侧中，工作链（20）具有相对短的张紧链部分（28）和相对长的安装链部分（21）；保持安装链部分（21）的自由端连接至锚索操纵船舶（12），同时将紧链器（17）下降至低于水平面（46）；拾取一端附接至待系泊的近海结构（1）的短索（32）的自由端，并且在锚索操纵船舶（12）上的互连位置中将短索（32）的自由端附接至安装链部分（21）的自由端；及将互连位置从锚索操纵船舶（12）放置到水中；将位于锚索操纵船舶（12）上的提升装置的提升索连接至位于水平面（46）下的张紧链部分（28）；并且通过提升索在张紧链部分（28）上施加向上的张紧力。

Description

锚索张紧方法

发明领域

本发明涉及一种锚索张紧方法，用于将浮动式近海结构（诸如，浮动式生产储存和卸载系统（FPSO）、半潜式平台、装载/卸载浮标或任何其他浮动式结构）系泊到海床中。本发明还涉及一种浮动式近海结构，该结构具有系泊索构造，用于执行锚索安装方法。

发明背景

从属于该申请人的WO03/013950中，已知一种锚索安装方法，根据该方法，在其自由端具有连接器的预安装锚索由安装船舶收回。连接器可由止链器形成，以便用作紧链器装置。附接至安装船舶上的绞盘的牵引索沿着紧链器装置上的槽轮被引导到安装船舶上。安装船舶还拾取连接至浮动式结构的自由短索（pendant）端，并且牵引索连接至该自由短索端。紧链器装置落入水中并且通过拖进绞盘上的牵引索而在水平面之下与短索连接。

通过将紧链器装置布置在系泊结构之外，与锚腿成一直线，张紧系统的安装和运行从系泊结构的构建安排中去除。而且，在紧链器用于转台式系泊近海结构中的情况下，可实现链表尺寸的减小和安装辅助件从转台中的去除。对于展开式系泊FPSO，由于没有张紧器装置（诸如，链式起重器和止链器）并且没有用于额外安装链的储存空间，所以利用已知的外部同轴（in-line，串联的）张紧器使得干舷部处的空间节省。而且，在系泊近海结构上的链式起重器上无需维护，并且在再张紧的操作期间，不会发生生产和处理操作的中断。

已知的方法具有以下缺点：连接至浮动式结构的短索具有相对长的长度，这使得难以在浮动式结构上储存并且难以从浮动式结构中部署该短索。而且，针对已知的紧链器装置与短索之间的适当连接的检查需要例如由潜水员来进行水下检查。如果由于某些原因，在短索与张紧器装置之间未进行适当连接，那么需要中断连接操作。

从US7,059,262中，已知一种系泊索连接方法，其中，在其自由端具有夹紧装置的预安装系泊索被放置于海床上。夹紧装置包括开槽滑轮或滑轮以及附接至回收短索和浸没浮标（submersed buoy）的止链器。浮标通过ROV附接至位于锚定操纵船舶上的牵入线，并且夹紧装置在操纵船舶上吊起。在船舶上，来自于浮动式结构的短索（该短索在其自由端处具有链条部分）被拉动通过夹紧装置，并且该短索附接至牵引索。然后，夹紧装置落入水中，并且系泊索被向上拉动，以使得短索链条部分沿着夹紧装置的止链器移动，直到实现系泊索中合适的张力，该止链器用作仅允许链条在一个方向移动的棘齿。

在已知的方法中，紧链器与连接至浮动式结构的短索的链条部分之间的连接在水平面之下完成，这就使得难以控制连接程序。而且，将夹紧装置任意放置在海床上可导致沙或小石头进入夹紧装置中，造成张紧器装置发生故障或阻塞。在该系泊索安装方法中，连接至浮动式结构的短索的相对长的长度导致相对难操纵。

发明内容

因此，本发明的一个目标在于，提供一种锚索安装方法，该方法允许附接至海床的系泊索与连接至浮动式结构的短索的受控且易于监控的连接。

本发明的另一个目标在于，提供一种锚索安装方法，该方法允许连接至浮动式结构的短索部分的容易的操纵。

而且，本发明的一个目标在于，提供一种锚索安装方法，在该方法中，减小了紧链器装置发生故障的风险。

本发明的另一个目标在于，提供一种锚索张紧方法，该方法允许使用具有相对低动力引擎的锚定操纵船舶而进行锚索的受控张紧。

在此，根据本发明的一种锚索安装方法包括以下步骤：

-提供系泊索，系泊索的一端连接至海床，并且在自由端处包括连接器构件，

-将自由端提升至锚索操纵船舶的甲板上，

-在锚索操纵船舶上将紧链器通过连接侧部连接至连接器构件，

-将工作链设置在紧链器的入口侧中，所述工作链具有相对短的张紧链部分和相对长的安装链部分，

-保持安装链部分的自由端连接至锚索操纵船舶，同时将紧链器下降至低于水平面，

-拾取在一端上附接至待系泊的近海结构的短索的自由端，并且在锚索操纵船舶上的互连位置中，将短索的自由端附接至安装链部分的自由端，

-将互连位置从锚索操纵船舶放置到水中，

-将位于锚索操纵船舶上的提升装置的提升缆索连接至位于水平面之下的张紧链部分，以及

-通过提升缆索在张紧链部分上施加向上的张紧力。

紧链器固定地附接至系泊索（其连接端位于锚索操纵船舶上），并且该紧链器与海床不接触，从而避免了沙或石头的进入。

张紧链部分穿过位于锚索操纵船舶上的紧链器，这允许具有无潜式视觉检查的良好可能性的受控操作。

使用其上端附接至短索的张紧链部分（该短索连接至浮动式结构）允许该短索可为连接至浮动式结构的相对短的线路区段，以便促进其操纵。连接至紧链器的锚腿可主要由合成绳索材料制成，诸如长度为1000m或以上的聚酯，例如，适合于几千米深度的深水。使用本发明的方法，当前这种合成锚索的再张紧可通过拉进新的安装链部分而补偿伴随时间的蠕变伸长。

在实施方式中，工作链的安装链部分为短索的长度的至少0.5倍，优选地为短索的长度的至少1倍，最优选地为短索的长度的至少1.5倍。短索可由链条、钢或聚酯缆索或其组合形成。短索的自由端和安装链部分的自由端可通过可释放的弓形卸扣、锚链环或任何其他合适的连接器装置互连。例如，在本发明的范围内，安装链部分在其自由端处包括具有孔眼（eye）的缆索，用于连接至短索的自由端处的缆索上的孔眼。

在根据本发明的方法的另一个实施方式中，锚索操纵船舶通过连接至锚索操纵船舶上的牵引装置的保持索而在保持点中连接至近海结构，其中，通过牵引装置经由保持索在近海结构的方向上在锚索操纵船舶上施加牵引力而在张紧链部分上施加向上的张紧力。

通过例如经由其船尾在系泊结构的方向上水平地牵引锚索安装船舶，在通过牵引装置张紧系泊索时，不需要使用其推进器的全功率来产生水平力。通过这种方式，可使用具有较小尺寸引擎的锚索操纵船舶的更大选择。而且，将操纵船舶相对于近海结构锚定在固定的水平位置中提供了稳定且安全的张紧构造，其中，可适当地控制张紧操作。

在根据本发明的方法的另一个实施方式中，保持索的长度比张紧器与保持点之间的水平距离短，以使得张紧链部分与系泊索基本上成一直线地（in line with，一致地）延伸。

优选地，保持索将安装船舶保持在这种水平位置中，以使得张紧链部分和牵引索在锚腿上部的操作方向周围的至多+/-30度的角度内延伸，优选地与其成一直线地延伸，从而在张紧期间，在与正在使用的力对应的方向上在锚定点上施加力。据此，可实现与常规使用的方向一致地牵引锚固件，并且可在该方向上提供最佳的锚定力，这是因为许多锚固件（诸如浮锚、爪锚或吸引桩）对拉伸负荷的方向相对敏感。

优选地，系泊结构上的保持点位于水平面之上，并且保持索基本上在水平方向上延伸到安装船舶。

在根据本发明的系泊近海结构的优选实施方式中，系泊点位于系泊结构的下半部分中，例如，位于水下转台系泊浮标、转台的链表上或者位于该结构的构架上。在例如通过单一接头连接至构架的下部的情况下，与连接至位于船舶甲板上的已知的锚链轮和链式起重器张紧器装置相比，锚索连接经受到更少的疲劳。

附图说明

参照附图，将通过非限制性实例来详细描述根据本发明的锚索张紧方法的实施方式。在附图中：

图1示出了根据本发明利用系泊腿构造而锚定到海床的FPSO的侧视图，

图2示出了根据本发明的锚索张紧方法的第一阶段，

图3a和图3b示出了用于本发明的张紧方法中的紧链器的侧视图和顶视图，

图4至图6示出了在锚索操纵船舶上将吊链（pendant chain，短索链）和安装链部分置于一起的另外的阶段的侧视图，

图7示出了锚索操纵船舶的船尾部分的俯视图，其中吊链和安装链部分附接至船舶上的各自的绞盘，

图8示出了锚索操纵船舶的侧视图，处于安装链部分与吊链连接的位置中，

图9和10示出了在安装链部分与吊链互连时的锚索操纵船舶的船尾部分的俯视平面图，

图11示出了张紧链部分和保持缆钩住至锚索操纵船舶的侧视图；

图12示出了锚索张紧的侧视图，

图13和图14示出了保持缆和张紧链部分与锚索操纵船舶脱离连接的步骤的侧视图，以及

图15示出了单一接头形式的系泊近海结构的构架上的锚定点。

具体实施方式

图1示出了展开式系泊FPSO形式的根据本发明的系泊近海结构1。FPSO承载大量烃开采立管2，这些立管的下端附接至海底烃井，且其上端支撑在甲板3附近并与位于FPSO1上的储存和/或处理设备流体连接。FPSO在其在龙骨水平面4与甲板3的水平面之间的高度H的下半部分H1中被锚定。在下半部分H1中，FPSO在其构架上设置有锚定点5、6。在锚定点5、6中，FPSO通过单一接头连接至锚腿群组7、8，该锚腿的下端通过锚固件或吸入桩锚定至海床10。虽然图1中的实施方式示出了展开式系泊FPSO，但是本发明还可适用于其他系泊构造，例如，诸如转台式系泊构造、通过可分离的浸没浮标系泊的结构并且适用于诸如用于处理液化天然气的浮动式储存和再汽化单元（FSRU）、半潜式结构、单点系泊浮标等其他近海结构。

图2示出了根据本发明的锚腿连接和张紧过程的第一阶段的侧视图。在图2中，锚腿11可被安装、张紧以及由锚索操纵船舶12拾取，或者可在先前的步骤中由另一个船舶预安装并连接至海床10并且张紧。锚索操纵船舶12拾取锚腿11的顶部部分13，该顶部部分可包括聚酯绳索区段14和链区段15（例如20m长）。链区段15被夹紧在船舶12的甲板上的船尾16处的夹紧装置35（见图7、图9以及图10）中。

如图3a、图3b中所示，在船舶12的甲板上，紧链器17的连接侧部18通过锚链环（chain link，链节）14和连接器构件（诸如弓形卸扣22）固定地附接至链区段15的上端。还可设想，取代链区段15，利用钢索或其他绳索区段且使用合适的连接器构件来连接至紧链器装置17的侧部18。在链区段15的上端连接至紧链器装置17期间，链区段15保持夹紧在船舶12的甲板上。通过经由紧链器的入口侧19馈送由工作链20的下部形成的张紧链区段28穿过止链器25并且沿着槽轮23，工作链20（例如，具有200m的长度）在船舶12的甲板上可移动地穿过紧链器17。止链器25用作棘齿，并且仅允许工作链20在较短的张紧链部分28的方向上穿过张紧器壳体27，在如T所示的方向上拉动该张紧链部分时，该张紧链部分变得更长。张紧链20的张紧链部分28通过可旋转的槽轮23穿过紧链器17的壳体27中的开口26（见图3b）而被引导出来。具有相对大的直径的拉孔（pulling eye）24附接至张紧链部分28，以通过遥控载体（ROV）进行处理。

接下来，如图4中可见，工作链20附接至位于锚索操纵船舶12上的工作线30，工作线30缠绕在主绞盘31的滚筒上，并且紧链器装置17位于水中。在船舶12朝向FPSO1向后移动的同时，工作链20通过经由主绞盘31的工作线30放出。

预安装的吊链或链尾32从FPSO1中收回（recover，恢复，复原），并且通过拖带绞盘线34附接至船舶12上的拖带绞盘33（见图7）。

如图6和图7中可见，吊链32从FPSO1中放出，并且收回到船舶12的船尾16上，在此处吊链固定在夹紧装置35中位于活动爪39、40之间。接下来，锚索操纵船舶12从FPSO1移开，以将工作链20的自由端45收回至船舶12的甲板。根据需要，可从绞盘33中放出拖带绞盘线34。

如图8和图9中所示，船舶12从FPSO1移开不到200m，以使得吊链32位于水平面46之下的深度大约为40m。吊链中的张力可大约为40T，而锚索操纵船舶的船尾推力大约为15T。吊链32的固定端通过万向接头49附接至FPSO1的构架上的锚定点47。如图9和图10中可见，工作链20的自由端45和吊链32的自由端50在相互接近的距离处均由夹紧装置35夹持，以便这两个自由端可通过连接器构件51容易地互连在甲板上，该连接器构件可包括例如两个互连的弓形卸扣，弓形卸扣在链32和20的端部处作用在开口锚链环上。

接下来，如图11中可见，夹紧装置35打开，并且爪39、40；43、42同时松开，因此互连的链20、32落入水中。在链32、20的互连位置52处，连接器构件51位于吊链32的端部上。锚索操纵船舶12的船尾朝向FPSO移动，以收回保持缆57，该保持缆在FPSO1的构架上的保持点53中附接至FPSO1，该保持点位于锚定点47附近。保持缆57的自由端连接至工作线30和主绞盘31。接下来，通过脐带件55连接至船舶12的遥控载体（ROV）56位于水中，并且使拖带绞盘线34附接至张紧链部分28的拉孔24。

然后，如图12中所示，拖带绞盘33进行操作以将张紧链部分28牵引至所需要的长度或拉力，例如，118m和30T。在这种情况下，锚索11具有相对大的长度，诸如数km，并且在这种情况下，张紧链部分28的长度相对长以补偿锚索的伸长。在锚索11更短的情况下（用于浅水域中），链部分28的长度则将更短。

随后，主绞盘31进行操作以拉进保持缆57，从而张紧系统。在图12中，紧链器17位于水平面46之下的深度可大约为100m，保持缆57的长度大约为60m，张力为90T，张紧链部分28中向上的张力为150T，长度大约为75m，锚腿11中的张力大约为260T，吊链32和安装链部分21的长度大约为120m。ROV56监控张紧链部分28穿过紧链器17，直到参考锚链环（具有预定的不同特征，诸如颜色）到达紧链器17上的预设位置。

如图13中可见，随后张紧链部分28下降并分离，而保持缆57返回FPSO1，同时保持附接至保持点53，以完成该过程。

图15示出了FPSO1的构架，在锚定点47中具有附接至外部构架的用于支撑凸缘60的支架。4m长的力矩臂63连接至凸缘以形成万向接头，该万向接头可围绕轴线61并且围绕铰接点62中与示图的平面垂直地延伸的轴线旋转。短索32固定至臂63的端部。在这种情况下，锚定点位于水平面之下。

Claims (8)

1.一种锚索安装方法，用于将近海结构(1)系泊至系泊索(7、8、11)，所述方法包括以下步骤：

-提供系泊索(11)，所述系泊索的一端连接至海床，并且在所述系泊索的自由端(13、15)处包括连接器构件(14、22)，

-将所述自由端(13、15)提升至锚索操纵船舶(12)的甲板上，

-在所述锚索操纵船舶上将紧链器(17)通过连接侧部(18)连接至所述连接器构件(14、22)，

-将工作链(20)提供至所述紧链器(17)的入口侧(19)中，所述工作链具有相对短的张紧链部分(28)和相对长的安装链部分(21)，

-保持所述安装链部分(21)的自由端连接至所述锚索操纵船舶，同时将所述紧链器(17)下降至低于水平面(46)，

-拾取短索(32)的自由端，所述短索在一端附接至待系泊的所述近海结构，并且在所述锚索操纵船舶(12)上的互连位置(52)中，将所述短索(32)的自由端附接至所述安装链部分(21)的自由端，和

-将所述互连位置(52)从所述锚索操纵船舶(12)放置到水中，

-将位于所述锚索操纵船舶(12)上的提升装置(33)的提升索(34)连接至位于水平面之下的所述张紧链部分(28)，以及

-通过所述提升索(34)在所述张紧链部分(28)上施加向上的张紧力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过操作位于所述锚索操纵船舶(12)上的提升装置(33)而获得所述张紧链部分(28)上的向上的张紧力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述工作链(20)的安装链部分(21)为所述短索(32)的长度的至少0.5倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锚索操纵船舶(12)通过保持索(57)连接至所述近海结构(1)且连接在保持点(53)中，所述保持索连接至所述锚索操纵船舶上的牵引装置(31)，其中，通过所述牵引装置(31)经由所述保持索(57)在所述近海结构(1)的方向上在所述锚索操纵船舶(12)上施加牵引力而在所述张紧链部分(28)上施加向上的张紧力。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述保持索(57)的长度比所述紧链器(17)与所述保持点(53)相距的水平距离短，以使得所述张紧链部分(28)的线路与所述系泊索(11)基本上一致地延伸。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述保持点(53)位于水平面(46)之上。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述保持点(53)基本上位于所述锚索操纵船舶的高度处，以使得所述保持索具有基本上水平的定向。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述系泊索(11)大部分由合成材料制成。