Система изолирования давления для гибких трубных соединений

Система изолирования давления для гибких трубных соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к гибкому трубному соединению, имеющему удлинительную трубу, выдающуюся из корпуса, и как минимум, один затрубный эластомерный компенсатор наклона для монтажа удлинительной трубы к корпусу для обеспечения углового смещения удлинительной трубы по отношению к корпусу.

Уровень техники

[0002] Гибкие соединения, имеющие затрубный эластомерный компенсатор наклона, монтирующий удлинитель к корпусу, используются для снижения вызванных движением нагрузок между плавучими морскими объектами и разделительными колоннами, и натяжными элементами опоры платформы, зависящих от плавучих морских объектов. Как правило, компенсатор наклона состоит из сменяющихся прокладок, изготовленных из металла или иного жесткого материала, и слоев из эластомерного материала. Компенсатор наклона такого рода способен обеспечивать свободное угловое смещение на ±15° или более при поддержке осевого растяжения пропорционально размеру компенсатора наклона. Как правило, размер компенсатора наклона избирается с целью выполнения желаемой нагрузки на райзер или натяжной элемент опоры платформы, а компенсаторы наклона изготовлены и составлены различных размеров для управления райзерами или натяжными элементами опоры платформы различных стандартных размеров.

[0003] Райзеры используются для перекачивания промышленных флюидов со дна моря на палубу плавучего морского основания и для перекачивания промышленных флюидов из основания на одну или более экспортных линий. Нагрузки, оказываемые райзером на компенсатор наклона, как правило, состоят из растяжения райзера, углового смещения и вращения райзера, внутреннего давления в промышленном флюиде и температуры, повышенной от промышленного флюида. Таким образом, внутреннее давление в промышленном флюиде и повышенная температура от промышленного флюида может затруднить выбор компенсатора наклона для райзера, по сравнению с выбором компенсатора наклона для натяжного элемента опоры платформы.

[0004] Для различных способов применения гибкие трубные соединения содержат более одного компенсатора наклона в общем корпусе. Например, двустороннее гибкое трубное соединение для райзера имеет первый компенсатор наклона в корпусе для монтажа первой удлинительной трубы к корпусу, а второй компенсатор наклона в корпусе - для монтажа второй удлинительной трубы к корпусу. Две удлинительные трубы разнесены в противоположных направлениях от общего корпуса. При такой форме двустороннее гибкое трубное соединение может дважды предоставлять угловое смещение, в отличие от одностороннего гибкого трубного соединения, обладающего одинарным компенсатором наклона. Угловое смещение распределено между двумя компенсаторами наклона в двустороннем гибком трубном соединении, но каждый из двух компенсаторов наклона несет то же полное растяжение райзера. Примеры такого двустороннего гибкого трубного соединения были найдены в патенте США 3,680,895, выданном 1 августа 1972 года Герберту (Herbert et al. U.S. Patent 3.680.895); и патенте США 4,068,846, выданном 17 января 1978 (Herbert et al. U.S. patent 4.068.864 (см. фиг.4); и патенте США 5,133,578, выданном 28 июля 1992 года (Whightsil, Sr. Et al. U.S. Patent5.133.578).

[0005] Гибкое трубное соединение включает более одного компенсатора наклона в общем корпусе, таким образом, два компенсатора наклона подчинены одному и тому же угловому смещению, в то время как только один из двух компенсаторов наклона несет растягивающее усилие на гибком трубном соединении. Устройство такого рода может сократить давление промышленного флюида на каждый компенсатор наклона и обеспечить первичное и запасное устройство герметизации для содержащегося находящегося под давлением промышленного флюида внутри трубного соединения. В любом случае компенсаторы наклона в рамках данных решений подлежат предварительному сжатию для надлежащего функционирования; факт, снижающий срок эксплуатации компенсатора наклона. Таким образом, данные промышленные образцы позволяют эффективно использовать два компенсатора наклона, оба из которых имеют целью нести осевую нагрузку на трубу и изолировать давление. Примеры таких гибких трубных соединений были найдены в патенте США 4,183,556, выданном 15 января 1980 года (Schwemmer U.S. Patent 4.183.556); патенте США 4,068,868, выданном 17 января 1978 года (Ohrt U.S. Patent 4.068.868); патенте США 4,784,410, выданном 15 ноября 1988 года (Peppel et al. U.S. Patent 4.784.410); и патенте США 4,984,827, выданном 15 января 1991 года (Peppel et al. U.S. Patent 4.984.827).

[0006] Трубное соединение, имеющее два компенсатора наклона в общем корпусе и различные уровни осевого предварительного сжатия на двух компенсаторах наклона, раскрыто в патенте США 4,416,473, выданном 23 ноября 1983 года (Lamy et al. U.S. Patent 4.416.473). Два компенсатора наклона установлены на противоположных сторонах общего центра вращения. Трубное соединение имеет фланец и муфту, образующие сферический подшипник, позволяющий производить угловое смещение, но предотвращающий относительное движение при условиях осевого сжатия (Lamy, колонка 5, строки 2-8). Один компенсатор наклона, обладающий большим диаметром, компенсирует осевое растягивающее усилие. Другой компенсатор наклона, имеющий меньший диаметр, сконструирован исключительно для обеспечения герметизации флюида внутри трубы. (Lamy, колонка 5, строки 16-34). Желаемое осевое предварительное напряжение применяется по отношению к компенсатору наклона, имеющему меньший диаметр, путем затягивания болтов с целью закрыть просвет цилиндрического отверстия (Lamy, колонка 6, строки 30-46).

Раскрытие сущности изобретения

[0007] Для регулирования высокого давления флюида внутри гибкого трубного соединения предусмотрен, с целью включить в гибкое трубное соединение, как минимум, один первичный эластомерный компенсатор наклона для регулирования осевой нагрузки на трубное соединение, и как минимум, один вторичный эластомерный компенсатор наклона, специально предназначенный для сдерживания давления флюида внутри гибкого трубного соединения и сокращения или исключения давления флюида на первичный компенсатор наклона. При сокращении или исключении давления флюида на первичный компенсатор наклона размер первичного компенсатора наклона может быть уменьшен, а срок его службы может быть увеличен. Тем не менее уменьшение размера первичного компенсатора наклона не должно требовать значительного увеличения габаритного размера гибкого соединения с целью подогнать второй эластомерный компенсатор наклона. Следовательно, предусмотрено обеспечение более компактного вторичного компенсатора наклона, наиболее подходящего для конкретных конфигураций гибкого трубного соединения.

[0008] Существует множество конфигураций гибкого трубного соединения, которые имеют ограниченную степень осевого смещения для их использования по назначению. Ограниченная степень осевого смещения может соответствовать особой конфигурации гибкого трубного соединения или служить конкретному применению гибкого трубного соединения. Зачастую ограниченная степень осевого смещения является совместимой со вторичным компенсатором наклона, предназначенным специально для давления содержащегося флюида, таким образом, чтобы вторичный компенсатор наклона не подчинялся ярко выраженному осевому смещению. В данном случае он предназначен для обеспечения компактной системы изолирования давления, которая может легко монтироваться в конфигурацию гибкого трубного соединения без существенного изменения конфигурации гибкого трубного соединения. Таким образом, существует возможность увеличения погрузочно-разгрузочной мощности или срока службы различных видов конфигураций гибкого трубного соединения.

[0009] Также предусмотрено обеспечение конфигурации гибкого трубного соединения, предназначенной специально для подгонки вторичных компенсаторов наклона. Такая конфигурация гибкого трубного соединения может снять повышенное давление, температуру и осевую нагрузку в указанный срок службы и для указанного размера корпуса или опорной поверхности корпуса.

[00010] В соответствии с первым аспектом изобретение предусматривает гибкое трубное соединение, включающее корпус, удлинительную трубу, выдающуюся из корпуса, первый затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе, второй затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе, третий затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе. Первый, второй и третий компенсаторы наклона имеют общий центр вращения, первый и второй компенсаторы наклона установлены коаксильным образом на противоположных сторонах от общего центра вращения, первый и второй компенсатор наклона расположены от общего центра вращения на общем внутреннем радиусе, а третий компенсатор наклона расположен от общего центра вращения на внешнем радиусе, который больше, чем внутренний радиус. Первый и второй компенсаторы наклона механически объединены в последовательные соединения между корпусом и удлинительной трубой, а третий компенсатор наклона механически соединен с корпусом и удлинительной трубой параллельно с последовательным соединением первого и второго компенсаторов наклона.

[00011] В соответствии со вторым аспектом изобретение обеспечивает гибкое трубное соединение, включающее корпус, имеющий первый и второй концы, присоединительный фланец, вмонтированный на первом конце корпуса, удлинительную трубу, выступающую из второго конца корпуса, и внутреннюю трубу, расположенную внутри корпуса и вмонтированную в присоединительный фланец, и обеспечивающую канал от апертуры во фланце, прикрепляемом к удлинительной трубе. Удлинительная труба имеет внутренний фланец и наружную оболочку. Гибкое трубное соединение также включает центрирующее кольцо, расположенное внутри корпуса, а внутренняя труба имеет фланец внутри центрирующего кольца, а внутренний фланец удлинительной трубы расположен внутри центрирующего кольца. Часть центрирующего кольца расположена между внутренним фланцем удлинительной трубы и наружной оболочкой удлинительной трубы. Гибкое трубное соединение включает первый затрубный эластомерный компенсатор наклона, который расположен внутри корпуса между центрирующим кольцом и внутренним фланцем удлинительной трубы, второй затрубный эластомерный компенсатор наклона, который расположен внутри корпуса между центрирующим кольцом и фланцем внутренней трубы, и третий затрубный эластомерный компенсатор наклона, который расположен внутри корпуса между корпусом и наружной оболочкой удлинительной трубы для монтажа удлинительной трубы к корпусу для углового смещения удлинительной трубы по отношению к корпусу. Удлинительная труба проходит через третий компенсатор наклона, таким образом, третий компенсатор наклона окружает удлинительную трубу. Центрирующее кольцо механически соединяет первый и второй компенсаторы наклона в последовательность между удлинительной трубой и корпусом таким образом, чтобы угловое смещение удлинительной трубы относительно корпуса вызывало угловое смещение центрирующего кольца относительно корпуса, которое представляет собой половину углового смещения удлинительной трубы по отношению к корпусу, осевое напряжение на удлинительную трубу относительно корпуса, приходится на первый, второй и третий компенсаторы наклона при сжатии.

[00012] В соответствии с третьим аспектом изобретение предусматривает гибкое трубное соединение, включающее корпус, имеющий первый конец и второй конец, присоединительный фланец, монтированный на первом конце корпуса, опорное кольцо, вмонтированное на втором конце корпуса, удлинительную трубу, выдающуюся из второго конца корпуса; а внутренняя труба расположена внутри корпуса и приварена к присоединительному фланцу и образует канал от апертуры в присоединительном фланце до удлинительной трубы. Гибкое трубное соединение также включает сферическое центрирующее кольцо, расположенное внутри корпуса. Удлинительная труба имеет внутренний фланец и наружную оболочку, а внутренняя труба имеет внутренний фланец и наружную оболочку. Внутренний фланец удлинительной трубы расположен внутри центрирующего кольца, а внутренний фланец внутренней трубы расположен внутри центрирующего кольца. Гибкое трубное соединение также включает первый затрубный эластомерный компенсатор наклона внутри корпуса между центрирующим кольцом и внутренним фланцем удлинительной трубы, а эластомер первого компенсатора наклона связан с центрирующим кольцом удлинительной трубы. Гибкое трубное соединение также включает второй затрубный эластомерный компенсатор наклона, который расположен внутри корпуса между центрирующим кольцом и внутренним фланцем внутренней трубы, и эластомер второго компенсатора наклона связан с центрирующим кольцом и связан с внутренним фланцем внутренней трубы. Гибкое трубное соединение также включает в себя третий затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный внутри корпуса между опорным кольцом и наружной оболочкой удлинительной трубы, и эластомер третьего компенсатора наклона связан с опорным кольцом и соединен с наружной оболочкой удлинительной трубы. Третий компенсатор наклона прикрепляет удлинительную трубу к корпусу для углового смещения удлинительной трубы относительно корпуса, а удлинительная труба проходит третий компенсатор наклона таким образом, что третий компенсатор наклона окружает удлинительную трубу. Гибкое трубное соединение содержит, в дальнейшем, кольцо нагрузки, закрепленное на наружной оболочке удлинительной трубы, а четвертый затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный внутри корпуса между кольцом нагрузки и наружной оболочкой внутренней трубы. Эластомер четвертого компенсатора наклона соединен с кольцом нагрузки и связан с наружной оболочкой внутренней трубы, а внутренняя труба проходит через четвертый компенсатор наклона таким образом, что четвертый компенсатор наклона окружает внутреннюю трубу.

[00013] В соответствии с четвертым аспектом изобретение предусматривает гибкое трубное соединение, включая корпус, присоединительный фланец, монтированный на первом конце корпуса, опорное кольцо, монтированное на втором конце корпуса, внутреннюю трубу, присоединенную к присоединительному фланцу, и удлинительную трубу, выдающуюся из второго конца корпуса. Гибкое трубное соединение содержит, в дальнейшем, первую внутреннюю облицовку, расположенную в и приваренную к внутренней трубе, вторую внутреннюю облицовку, расположенную в и приваренную к удлинительной трубе; центрирующее кольцо; первый затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе и вмонтированный между первой внутренней облицовкой и центрирующим кольцом; второй затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе и вмонтированный между второй внутренней облицовкой и центрирующим кольцом; и третий затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе и вмонтированный между удлинительной трубой и опорным кольцом. Первый, второй и третий компенсатор наклона имеют общий центр вращения, первый и второй компенсаторы наклона уложены коаксиальным образом на противоположных сторонах от общего центра вращения, первый и второй компенсатор наклона расположены от общего центра вращения посредством общего внутреннего радиуса, и третий компенсатор наклона расположен от общего центра вращения путем внешнего радиуса, чем внутреннего.

[00014] В соответствии с заключительным аспектом изобретение предусматривает гибкое трубное соединение, которое включает корпус, удлинительную трубу, которая выступает из корпуса, первый затрубный эластомерный компенсатор наклона, который расположен в корпусе, второй затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе, третий затрубный эластомерный компенсатор наклона, расположенный в корпусе, и четвертый эластомерный подшипник, расположенный в корпусе. Первый, второй, третий и четвертый компенсаторы наклона имеют общий центр вращения. Первый и второй компенсаторы наклона уложены коаксиальным образом на противоположных сторонах общего центра вращения, а первый и второй компенсаторы наклона расположены от общего центра вращения посредством общего внутреннего радиуса. Аналогичным образом, третий и четвертый компенсатор наклона уложены коаксиальным образом на противоположных сторонах от общего центра вращения и расположены от общего центра вращения на внешнем радиусе, который больше, чем внутренний радиус. Первый и второй компенсатор наклона механически соединены в последовательности между корпусом и удлинительной трубой, а третий и четвертый компенсаторы наклона механически соединены параллельно друг другу и механически присоединены к корпусу и удлинительной трубе, таким образом, оказались соединены параллельно с комбинацией последовательностей первого и второго компенсаторов наклона.

Краткое описание чертежей

[00015] Дополнительные характеристики и преимущества изобретения описаны ниже со ссылкой на чертежи, на которых:

[00016] фиг.1 представляет собой схематическую диаграмму платформы с натяжными опорами (TLP), включающую эксплуатационный райзер и экспортный райзер в цепной конфигурации;

[00017] фиг.2 представляет приемный резервуар с боковым зазором для монтажа экспортного райзера на TLP, представленную на фиг.1;

[00018] фиг.3 представляет собой фронтальную проекцию гибкого трубного соединения, представленного на фиг.1;

[00019] фиг.4 представляет собой боковое поперечное сечение гибкого трубного соединения по линии 4-4 на фиг.3;

[00020] фиг.5 демонстрирует компенсаторы наклона на фиг.4, противодействующие угловому смещению удлинительной трубы примерно на 20°;

[00021] фиг.6 демонстрирует второй блок компенсаторов наклона, изображенный на фиг.4, отдельно от других компонентов гибкого трубного соединения;

[00022] фиг.7 представляет второй компенсатор наклона, изображенный на фиг.6, в пресс-форме в течение формовки второго компенсатора наклона;

[00023] фиг.8 представляет альтернативную конструкцию гибкого трубного соединения, представленного на фиг.4, для облегчения демонтажа и замены блока второго компенсатора наклона;

[00024] фиг.9 представляет альтернативную конструкцию гибкого трубного соединения, в которой два первичных компенсатора наклона, работающих параллельно, расположены на той же стороне общего центра вращения вместо того, чтобы быть расположенными на противоположных сторонах;

[00025] фиг.10 представляет вторичный блок компенсатора наклона, включающий тепловой экран;

[00026] фиг.11 представляет боковое поперечное сечение гибкого трубного соединения, включающее вторичный блок компенсатора наклона, обладающего тепловым экраном;

[00027] фиг.12 представляет фронтальную проекцию другого гибкого трубного соединения, включающего множество компенсаторов наклона;

[00028] фиг.13 представляет вид сверху на гибкое трубное соединение, указанное на фиг.12;

[00029] фиг.14 представляет собой боковое поперечное сечение по линии 14-14, представленное на фиг.12;

[00030] фиг.15 представляет боковое поперечное сечение альтернативной конструкции гибкого трубного соединения, включающего множество первичных и вторичных компенсаторов наклона; и

[00031] Фиг.16 демонстрирует компенсатор наклона из фиг.15, противодействующий угловому смещению удлинительной трубы примерно на 20°.

[00032] Так как изобретение восприимчиво к различным изменениям и альтернативным формам, его особые воплощения были продемонстрированы на чертежах, а изобретение будет описано детально. В любом случае, необходимо понимать, что не стоит задачи ограничить изобретение указанными конкретными формами, но с другой стороны, существует намерение покрыть все модификации, эквиваленты и альтернативы, возникающие в рамках изобретения, как это определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения.

Способ(ы) воплощения изобретения

[00033] Согласно фиг.1 указана морская буровая установка и судно для нефтедобычи, предназначенные, в основном, для нахождения 10 на поверхности воды 11. Плавающее судно представляет собой, в частности, TLP, прикрепленными к морскому дну 12 посредством опор 13, 14 и опорных плит основания 15, 16. На фиг.1 не показан, но подразумевается набор опор, зависящих от каждого из четырех углов TLP 10 и от соответствующих каждой из четырех опорных плит оснований 15, 16. Кроме того, каждый из четырех углов TLP 10 прикреплен посредством соответствующего бокового причального конца 17, 18, применимого для бокового перемещения платформы и сопротивления нагрузке бокового шторма.

[00034] Для подачи бурового раствора и бурильной колонны из TLP для буровой скважины 19 в морском дне 12 и для удаления углеводорода из скважины по окончании бурения, в основном, протягивается предназначенный эксплуатационный райзер 20 из скважины 19 наверх к TLP. Райзер 20 состоит из некоторого количества неподвижных участков трубы 21, присоединенных посредством гибкого трубного соединения 22. Подходящее гибкое трубное соединение описано, например, в патенте США №5,133,578, выданном 28 июля 1992 года (Whightsil, Sr. et al. U.S. Pat. No. 5.133.578).

[00035] Как показано на фиг.1 экспортный райзер 24 предусмотрен, в основном, свисающим из опоры TLP 10 в цепной конфигурации и касающимся морского дна 12. Экспортный райзер 24 представляет собой, например, нефтепровод, ведущий из TLP 10 к береговой установке (не указано) или к системе буев для загружающегося хранилища плавучих систем добычи, хранения и выгрузки нефтепродуктов (FPSO's). Экспортный райзер 24 схож с эксплуатационным райзером 20 в том, что содержится в некотором количестве неподвижных участков трубы 25, присоединенных посредством эластомерных гибких трубных соединений 26. Эластомерное гибкое трубное соединение 27 на верхней части райзера 24 вмонтировано на приемный резервуар с щелевым боковым зазором 34, прикрепленный к опоре основания TLP 10.

[00036] Фиг.2 демонстрирует приемный резервуар с щелевым боковым зазором 34. Приемный резервуар 34 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из кованного, обточенного кольца нагрузки 41 и некоторого количества пластин 42, 43. Пластины 42, 43, выполненные в качестве перемычек и фланцев, служат для стабилизации кольца нагрузки 41, а также нагрузок моста между опорой основания TLP и экспортным райзером.

[00037] Во время монтажа задний участок приемного резервуара 34 приварен или иным образом прикреплен к опоре основания TLP, а верхнее гибкое трубное соединение экспортного райзера вставлено в кольцо нагрузки 41. Приемный резервуар включает переднее щелевое отверстие 44, в основном, предназначенное для упрощения бокового входа экспортного райзера при монтаже.

[00038] Изготовлены и установлены гибкие соединения для райзера и монтажа опоры к TLP различных размеров для оперирования стандартными размерами райзеров или опор. В любом случае могут возникнуть ситуации, когда желательно повысить несущую способность или увеличить пригодный для эксплуатации срок службы гибкого соединения для корпуса указанного размера или опорной поверхности. Это особенно верно для высшего гибкого трубного соединения райзера, так как данное гибкое соединение стандартно монтируется к плавучему основанию, имеющему устанавливающийся приемный резервуар, подходящий для отдельной опорной поверхности корпуса.

[00039] Например, в начале избирается допустимый для рабочих условий размер устанавливающегося приемного резервуара, а затем монтирующийся приемный резервуар приваривается к плавающему основанию. Если рабочие условия изменяются, это создает трудность для замены монтирующегося приемного резервуара и приводит к удорожанию установки нового монтирующегося приемного резервуара. Условия нагрузки могут подлежать увеличению ввиду бурения новой или более глубокой скважины на существующем месте, таким образом, промышленный флюид более высокой температуры извлекается на существующем месте, или условия нагрузки могут подлежать улучшению, так как производство на существующем месте завершено и плавающее основание передвинуто на новое место, где морское дно глубже;

таким образом, гибкое трубное соединение должно получить более высокую опору. В любом случае желательно установить новое гибкое трубное соединение большей емкости в существующий монтирующийся приемный резервуар.

[00040] Фиг.3 демонстрирует гибкое трубное соединение 27 более детально. В данном конкретном воплощении гибкое трубное соединение 27 имеет наружный корпус 50 и удлинительную трубу 54, выдающуюся из наружного корпуса 50. Наружный корпус содержит нижнее опорное кольцо 51, цилиндрический корпус 52 и присоединительный фланец 53. Например, данные детали изготовлены из устойчивой к коррозии легированной стали. Цилиндрический корпус 53 имеет блок каналов охлаждения 57, 58, 59, размещенных на его окружности с целью обеспечения циркуляции морской воды для снятия нагрева с гибкого трубного соединения при перемещении флюида высокой температуры по гибкому трубному соединению.

[00041] При использовании гибкое трубное соединение 27 расположено в присоединенном приемном резервуаре (34 на фиг.2), которое может надежно поддерживать вес и нагрузку гибкого трубного соединения 27. Присоединительный фланец 53 скреплен болтами с фланцем (56 на фиг.3) участка трубы (28 на фиг.3) для подачи флюида через гибкое трубное соединение между участком трубы 28 и удлинительной трубой 54. При поддержке силы натяжения на удлинительной трубе 54 по отношению к наружному корпусу 50 шибкое трубное соединение 27 позволяет ряд угловых смещений (9) удлинительной трубы 54 относительно наружного корпуса 50. Например, как показано на фиг.3, угловое смещение (θ) удлинительной трубы 54 происходит, когда удлинительная труба вращается вокруг центра вращения 63 из вертикального положения, как указано сплошными линиями, в отклоняющееся положение 55, как указано пунктирными линиями.

[00042] Для увеличения несущей способности или пригодного для эксплуатации срока службы гибкого соединения для корпуса указанного размера или опоры, один или более первичных компенсаторов наклона и один или более вторичных компенсаторов наклона включены в общий корпус. Первичные компенсаторы наклона управляют осевыми нагрузками на трубное соединение, а вторичные компенсаторы наклона содержат давление флюида внутри гибкого трубного соединения. В частности, первичные эластомерные компенсаторы наклона гарантируют, что стандартные осевые нагрузки на трубное соединение не вызывают осевое смещение, которое является избыточным для вторичных эластомерных компенсаторов наклона, а вторичные компенсаторы наклона снижают или отменяют давление флюида на первичный компенсатор наклона. Кроме того, вторичные компенсаторы наклона могут иметь компактный размер, таким образом, общий размер гибкого трубного соединения не подлежит увеличению с целью подгонки вторичных эластомерных компенсаторов наклона.

[00043] Фиг.4 демонстрирует одну предпочтительную конфигурацию, включая нижний первичный компенсатор наклона 61 и верхний первичный компенсатор наклона 62. Первичные компенсаторы наклона 61 и 62 уложены коаксиальным образом вокруг общего центра вращения 63 и соединены с удлинительной трубой 54, и для противодействия нижнего опорного кольца 51 параллельно вращению удлинительной трубы 54 вокруг общего центра вращения и углового смещения удлинительной трубы 54. В данном конкретном воплощении гибкое трубное соединение 27 имеет внутренний корпус 65, приваренный к нижнему фланцу 66 удлинительной трубы 54, а внутренняя труба 64 приварена к присоединительному фланцу 53. Например, внутренний корпус 65 и внутренняя труба 64 изготовлены из устойчивой к коррозии легированной стали. Нижний первичный компенсатор наклона 61 расположен между и соединен с нижним опорным кольцом 51 и верхним фланцем 66 удлинительной трубы 54.

Верхний первичный компенсатор наклона 62 расположен между и соединен с нижним фланцем 67 внутренней трубы 64 и внутренним корпусом 65.

[00044] В основном, так как удлинительная труба 54 и внутренний корпус 65 присоединены друг к другу, верхний компенсатор наклона 62 и нижний компенсатор наклона 61 вынуждены параллельно противодействовать и, таким образом, перемещать и вращать в той же степени. По этой причине вся нагрузка, которая приходится на натяжение и вращение райзера, распределяется между верхним компенсатором наклона 62 и нижним компенсатором наклона 61 пропорционально их относительной жесткости. Нижний компенсатор наклона 61 передает свою нагрузку непосредственно на нижнее опорное кольцо 51, в то время как верхний компенсатор наклона 62 передает свою нагрузку на внутреннюю трубу 64. Внутренняя труба 64 затем передает эту нагрузку на присоединительный фланец 53 через сварное соединение. Присоединительный фланец 53 передает эту нагрузку через другое сварное соединение ниже к нижнему опорному кольцу 51.

[00045] Гибкое трубное соединение 27 включает, в дальнейшем, верхний внутренний лейнер 71, нижний внутренний лейнер 72 и центрирующее кольцо 73. Верхний вторичный затрубный эластомерный компенсатор наклона 74 расположен между центрирующим кольцом 73 и верхним внутренним лейнером 71, а нижний вторичный затрубный эластомерный компенсатор наклона 75 расположен между центрирующим кольцом 73 и нижним внутренним лейнером 72. Блок из верхнего внутреннего лейнера 71, нижнего внутреннего лейнера 72, центрирующего кольца 73, верхнего вторичного затрубного эластомерного компенсатора наклона 74 и нижнего вторичного затрубного эластомерного компенсатора наклона 75 сформован как один блок 70, в основном, предназначенный как указано ниже со ссылкой на фигуры 6 и 7.

[00046] Все компенсаторы наклона 61, 62, 74, 75 гибкого трубного соединения 27 делят один и тот же центр вращения 63 таким образом, что делают возможным целый ряд не ограничивающих угловых смещений удлинительной трубы 54 во время эксплуатации. Центрирующее кольцо 73 представляет собой сферическое кольцо, имеющее центральную точку с этим общим центром вращения 63. Центрирующее кольцо 73 имеет также желобок 76 по своему экватору.

[00047] Вторичные компенсаторы наклона 74, 75, центрирующее кольцо 73, верхний лейнер 71 и нижний лейнер 72 изолируют внутреннюю полость 68 от промышленного флюида. Таким образом, наоборот, исключают результирующий напор давления, который был бы иным образом внедрен, если бы давление промышленного флюида происходило во внутренней полости 68 и выше на первичных компенсаторах наклона 61 и 62. Таким образом, блок лейнеров 71, 72, центрирующего кольца 73 и вторичных компенсаторов наклона 74, 75 функционирует как устройство изолирования давления 70, которое создает избыточность в уплотнителях между промышленным флюидом и внешней средой за пределами гибкого трубного соединения 27. Внутренний корпус 65, например, напорное отверстие 78 для измерения или регулирования давления во внутренней полости. Напорное отверстие 78, например, содержит отверстие во внутреннем корпусе 65, и данное отверстие закрыто заглушкой, вентилем или манометром, доступным снаружи через канал охлаждения 57.

[00048] На практике при передаче промышленного флюида из плавучего судна в экспортный райзер (24 на фиг.1) промышленный флюид течет вниз через апертуру 69 в присоединительном фланце 53 во внутреннюю трубу 64. Затем промышленный флюид течет из внутренней трубы 64 вниз по верхнему внутреннему лейнеру 71, через центрирующее кольцо 73, по нижнему внутреннему лейнеру 72 и по удлинительной трубе 54.

[00049] Возможно также использование гибкого трубного соединения, как показано на фиг.4 в эксплуатационном райзере (20 на фиг.1). В данном случае промышленный флюид из скважины будет подаваться по удлинительной трубе 54, а затем вверх по нижнему внутреннему лейнеру 72, центрирующему кольцу 73, верхнему внутреннему лейнеру 71, внутренней трубе 64 и вверх по апертуре 69 присоединительного фланца 53.

[00050] Конструкция гибкого трубного соединения 27 делает возможным раздельное формование двух блоков первичных гибких соединений. При одном процессе формования эластомер нижнего компенсатора наклона 61 присоединен к нижнему опорному кольцу 51 и удлинительной трубе 54 посредством зазора кольца, состоящего из двух частей (не указано). Если данный процесс формования завершен, две части разъемного кольца отделяются друг от друга для удаления разъемного кольца из сформованного блока. Дальнейшие детали, имеющие отношение к формованию посредством такого разъемного кольца, представлены на фиг.5 и в колонке 5 строки 47 - колонке 6 строки 2 патента США 4,708,758, выданного 24 ноября 1987 (McGregor U.S. Patent 4.708.758).

[00051] В схожем исполнении, когда верхний компенсатор наклона 62 формован, эластомер верхнего компенсатора наклона связан с нижним фланцем 67 внутренней трубы 64 и внутреннего корпуса. В данном случае, однако, нет необходимости в разъемном кольце, так как формы внутренней трубы 64 и внутреннего корпуса 65 позволяют использовать сплошное коническое кольцо в процессе формования.

[00052] Гибкое трубное соединение, как показано на фиг.4, произведено из блока, состоящего из нижнего компенсатора наклона 61, и блока, состоящего из верхнего компенсатора наклона 62, посредством введения нижнего внутреннего лейнера 72 из блока лейнеров в удлинительную трубу 54. Затем блок верхнего первичного компенсатора наклона 62 опускается на позицию с внутренней трубой 64, закрепленной над верхним лейнером 71 блока лейнеров, таким образом, что верхний лейнер 71 помещается во внутреннюю трубу 64 до тех пор, пока внутренний корпус 65 не устанавливается на нижний фланец 66 удлинительной трубы 54. Затем нижний конец нижнего внутреннего лейнера 72 приварен к нижнему концу удлинительной трубы 54, а верхний конец верхнего внутреннего лейнера 71 приварен к верхнему концу внутренней трубы 64. Затем цилиндрический корпус 52 расположен на и приварен к нижнему опорному кольцу 51. Затем присоединительный фланец 53 подогнан к внутренней трубе 64 и расположен на цилиндрическом корпусе 52, а верхний конец внутренней трубы приварен к присоединительному фланцу. Затем присоединительный фланец 53 приварен к цилиндрическому корпусу 52.

[00053] Фиг.5 демонстрирует гибкое трубное соединение 27, где удлинительная труба 54 подвержена максимальному угловому смещению (θ). Центрирующее кольцо 73 также вращается вокруг центра вращения 63, но его угловое смещение (φ) составляет около половины углового смещения (θ) удлинительной трубы 54. Виду этого при механическом присоединении в последовательности верхнего вторичного компенсатора наклона 74 и нижнего вторичного компенсатора наклона 75 между корпусом 50 и удлинительной трубой 54 угловое смещение каждого вторичного компенсатора наклона, вызванное угловым смещением (θ) удлинительной трубы, представляет собой половину углового смещения (θ) удлинительной трубы.

[00054] В основном, угловая деформация компенсатора наклона прямо пропорциональна угловому смещению (θ) удлинительной трубы и прямо пропорциональна коэффициенту радиального смещения компенсатора наклона от центра вращения 63, разделенного радиальной толщиной компенсатора наклона. Как показано на фиг.5, например, каждый из вторичных компенсаторов наклона 74, 75 смещен путем общего внутреннего радиуса R₁ из общего центра вращения 63, а каждый из первичных компенсаторов наклона 61, 62 смещен посредством общего внешнего радиуса R₂ из общего центра вращения 63. Так как внешний радиус R₂ намного больше внутреннего радиуса R₁, и так как вторичные компенсаторы 74, 75 механически связаны в последовательность, и первичные компенсаторы наклона 61, 62 механически параллельно связаны между корпусом и удлинительной трубой, каждый из вторичных компенсаторов наклона может иметь радиальную толщину намного меньше радиальной толщины каждого из первичных компенсаторов наклона, таким образом, устройство изолирования давления 70 может иметь компактный размер.

[00055] Также представляется возможным для каждого вторичного компенсатора наклона 74, 75 быть включенным в эластомер, имеющий нижний модуль, а не в эластомер первичных компенсаторов наклона 61, 62, так как вторичные компенсаторы наклона 74, 75 сконструированы, главным образом, для содержания давления, а первичные компенсаторы наклона 61, 62 сконструированы для противодействия угловой и осевой деформации. При использовании композиции эластомера нижнего модул