Установка с множеством гибких соединений "дно-поверхность", расположенных на, по меньшей мере, двух уровнях

Установка с множеством гибких соединений "дно-поверхность", расположенных на, по меньшей мере, двух уровнях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к установке, обеспечивающей соединение «дно-поверхность» между устьями скважин, элементами оборудования или концами подводных трубопроводов, находящимися на морском дне, и плавучей опорой на поверхности воды, данная установка содержит множество гибких линий, включающих в себя гибкие трубы, нижние концы которых соединены с концами множества подводных трубопроводов, находящихся на морском дне, или непосредственно с устьями скважин или с элементами оборудования, находящимися на морском дне.

В настоящем описании термин «гибкие линии» используется для обозначения труб или кабелей, способных испытывать большие деформации, без того чтобы возникали значительные возвратные усилия, например, для обозначения гибких труб, раскрытых ниже, а также кабелей или труб для передачи энергии или данных, например электрических кабелей, кабелей управления или труб для передачи рабочей жидкости, подаваемой в гидравлическое оборудование, такое как силовые цилиндры, или для труб, содержащих оптоволоконные кабели; гибкая линия также может представлять собой управляющий шлангокабель, содержащий одну или несколько гидравлических трубок и/или электрических кабелей для передачи энергии и/или данных.

Техническая часть настоящего изобретения относится к области изготовления и установки соединений между дном и поверхностью для извлечения из-под морского дна нефти, газа или других растворимых или плавких веществ или суспензии минеральных веществ через подводное устье скважины до плавучей опоры при разработке месторождений, расположенных в открытом море вдали от берега. Основное и непосредственное применение изобретения относится к области нефтедобычи.

Плавучая опора обычно содержит якорные средства, позволяющие ей оставаться на месте несмотря на воздействие течений, ветра и волн. Она также обычно содержит средства хранения и переработки нефти, а также средства ее отгрузки в нефтеналивные танкеры, осуществляющие забор добытой нефти через регулярные интервалы времени. Общепринятое название для таких плавучих опор - «плавучая система для добычи, хранения и отгрузки нефти», и аббревиатура FPSO (от англ. Floating Production Storage Offloading) использована во всем тексте нижеследующего описания.

Однако такая опора также может быть полупогружной плавучей платформой, устанавливаемой в море временно на несколько лет, например, в ожидании постройки и установки постоянной плавучей опоры типа FPSO.

Известны соединения «дно-поверхность» для подводных трубопроводов, расположенных на дне моря, в частности соединения типа гибридной башни, содержащие:

- вертикальную колонну, нижний конец которой закреплен на морском дне посредством гибкого сочлененного соединения и соединен с указанным трубопроводом, расположенным на дне моря, а верхний конец натянут погружным подводным поплавком, с которым он соединен, и

- соединительную трубу, как правило - гибкую соединительную трубу, предусмотренную между верхним концом указанной вертикальной колонны и плавучей опорой на поверхности, причем такая гибкая соединительная труба при необходимости может принимать вид цепной линии, провисающей под действием собственного веса, т.е. опускаться под поплавком и затем подниматься к указанной плавучей опоре.

Также известны соединения «дно-поверхность», выполненные из непрерывно поднимающихся до уровня некоторой глубины прочных и жестких труб, выполненных из стальных толстостенных трубчатых элементов, соединенных между собой сваркой или резьбовыми соединениями, и имеющих конфигурацию цепной линии с кривизной, непрерывно изменяющейся по подвешенной длине, такие трубы обычно называют «стальные цепные водоотделяющие колонны (райзеры)» (SCR - от англ. Steel Catenary Risers), а также «жесткие трубы цепного типа» или «райзеры типа SCR». Такая цепная труба может идти вверх до плавучей платформы на поверхности, или только до подводного поплавка, который служит для натяжения ее верхнего конца, причем этот верхний конец затем соединяют с плавучей опорой подвесной гибкой соединительной трубой.

Также известны соединения «дно-поверхность», позволяющие соединять плавучую опору с трубами или установками на морском дне, которые целиком состоят из гибких труб, в частности, когда глубина не слишком велика, например от 300 метров (м) до 750 м, или даже до 1000 м, а устья скважин или подводное оборудование находится не очень далеко от указанной плавучей опоры.

Настоящее изобретение относится к опорным средствам для гибких труб для установки с множеством соединений «дно-поверхность», содержащей множество гибких труб, по высоте расположенных по меньшей мере на двух разных уровнях.

Напомним, что термин «гибкие трубы» обозначает здесь трубы, иногда также называемые «шланги», хорошо известные специалистам в данной области и описанные в нормативных документах, опубликованных Американским институтом нефти (American Petroleum Institute, API), в частности в документах API 17 J и API RP 17 В. Изготовление и продажу таких гибких труб осуществляет, в частности, компания «Текнип-Кофлексип Франс» (Technip-Coflexip France). Такие гибкие трубы обычно содержат внутренние герметизирующие слои из термопластических материалов, соединенные со слоями, устойчивыми к внутреннему давлению в трубе, обычно изготовленными из стали или композитных материалов и выполненными в виде сомкнутых спиральных лент, которые находятся внутри термопластической трубы и противостоят внутреннему разрушающему давлению, а также внешнюю арматуру, предусмотренную снаружи трубчатого термопластического слоя, также выполненную в виде сомкнутых спиральных лент, но с большим шагом намотки, т.е. с углом наклона внутренней спирали, в частности, в диапазоне от 15° до 55°.

При разработке некоторых месторождений множество устьев скважин параллельно соединяют множеством соединений «дно-поверхность», ведущих к одной и той же плавучей опоре. В таком случае каждое из указанных соединений «дно-поверхность» должно находиться на расстоянии от соседних соединений во избежание нежелательных взаимодействий и соударений, не только между поплавками, но и между гибкими трубами, электрическими кабелями и другими гибкими линиями, например электрическими кабелями или шлангокабелями для передачи информационных сигналов, и обеспечивать соединение с указанной плавучей опорой, когда указанные гибкие трубы подвергаются воздействию течения и когда указанная плавучая опора сама по себе подвергается воздействию волн, ветра и течения.

При разработке некоторых месторождений каждое устье скважины соединяют с указанной плавучей опорой в индивидуальном порядке, в результате чего получают чрезвычайно большое количество соединений «дно-поверхность» и теряют возможность установки новых соединений, так как ограниченная длина борта опоры позволяет разместить лишь ограниченное число соединений «дно-поверхность».

Задача состоит в осуществлении максимального числа соединений «дно-поверхность» для конкретной плавучей опоры, чтобы оптимизировать разработку нефтяных месторождений. Поэтому были предложены различные системы, позволяющие соединять вместе несколько вертикальных колонн с целью уменьшения загроможденности области разработки месторождения и обеспечения возможности осуществления большего числа соединений «дно-поверхность», соединенных с общей плавучей опорой. Как правило, необходимо выполнить до 30 и даже до 40 соединений «дно-поверхность» для общей плавучей опоры.

В патентных документах WO 02/66786, WO 02/103153 и WO 2011/061422, на имя Заявителя, описаны гибридные башни с множеством гибких труб и колонн, расположенных веерно, что позволяет связать большое число соединений с общей плавучей опорой несмотря на проблему нежелательных перемещений указанных вертикальных колон, повторяющих движения своих верхних поплавков натяжения в результате перемещений плавучей опоры, расположенной на поверхности и подверженной воздействию волн, ветра и течения.

В таких установках было предложено разместить две гибкие трубы, проходящие между плавучей платформой и верхними концами водоотделяющих колонн или райзеров SCR, одну над другой или одну рядом с другой, причем для направления таких двух гибких труб в подводной области используют два соответствующих желоба, закрепленных один над другим или один рядом с другим в боковом направлении и прикрепленных к поплавку для натяжения третьего райзера, расположенного ближе к плавучей опоре, чем первые два райзера, причем каждый из указанных желобов определяет два участка гибкой трубы в виде висящих двойных цепных линий с каждой стороны желоба. Эта конфигурация обладает тем преимуществом, что она позволяет довести гибкую трубу до верхнего конца райзера, который находится сравнительно далеко от плавучей опоры, без слишком глубокого погружения нижних точек указанных участков трубы, висящей в виде двойной цепной линии.

При использовании множества соединений «дно-поверхность», состоящих исключительно из гибких труб, также существует потребность в их пространственном отнесении друг от друга, вызванная, по меньшей мере, одной из следующих причин.

Во-первых, гибкие трубы имеют непрочную внешнюю оболочку, вследствие чего необходимо исключить возможность их соударений.

Во-вторых, при прокладке гибких труб их проводят через дугообразные направляющие элементы, называемые «желобами», каждый из которых образует жесткую опорную поверхность выпуклой криволинейной формы, как будет раскрыто ниже, с образованием при этом двух участков гибкой трубы, включающих в себя первый участок гибкой трубы в виде висящей двойной цепной линии между плавучей опорой и указанным желобом и второй участок гибкой трубы в виде одинарной цепной линии, расположенной между указанным желобом и точкой контакта указанной гибкой трубы с морским дном.

Такие дугообразные направляющие элементы, называемые желобами, хорошо известны специалистам в данной области техники; они имеют:

- продольное сечение криволинейной формы в разрезе в вертикальной продольной осевой плоскости желоба, предпочтительно - круглое сечение с вогнутостью, обращенной к морскому дну, и выпуклой наружной поверхностью, на которую укладывают трубу, и

- поперечное сечение в вертикальной плоскости, перпендикулярной вертикальной продольной осевой плоскости желоба, имеющее форму с криволинейным дном, предпочтительно - круглым, вогнутость которого обращена вверх и которое образовано указанной верхней наружной поверхностью, лежащей между продольными боковыми стенками, которые удерживают и направляют трубу в продольном направлении между указанными боковыми стенками.

В известных решениях радиус кривизны продольного искривления с вогнутой стороной, обращенной вниз, превышает минимальный радиус кривизны трубы, проходящей через указанный желоб.

Такой желоб служит для сообщения участку трубы, который он поддерживает, регулируемой кривизны во избежание чрезмерного изгиба, который может привести к необратимому повреждению указанной трубы.

Функционирование таких желобов и расположение гибких труб заключается в создании кривой в виде двойной висящей цепной линии, расположенной с передней стороны желоба между плавучей платформой и желобом, для предотвращения или максимально возможного уменьшения нагрузок и перемещений гибких труб в местах их контакта с морским дном, которые приводят к нарушению структуры морского дна из-за формирования в нем борозд и уменьшают прочность трубы вследствие чередующихся изгибов в противоположных направлениях в месте контакта, что требует усиления конструкции трубы и/или укрепления морского дна. Эффективное уменьшение нагрузок и перемещений в месте контакта гибкой трубы с морским дном получают за счет смягчения этих нагрузок и перемещений первым участком гибкой трубы, имеющим вид двойной висящей цепной линии, которая получена в результате прохождения трубы по указанному желобу, этот первый участок участвует в амортизации горизонтальных перемещений плавучей опоры в большей степени, чем второй участок гибкой трубы, имеющий вид одинарной цепной линии.

Указанная подводная гибкая трубы, подвешенная за два конца, под действием собственного веса принимает форму висящей двойной цепной линии, известной специалистам в данной области, т.е. спускается в виде цепной линии до нижней точки с горизонтальной касательной (см. ниже) с последующим подъемом до указанной плавучей опоры, причем такая висящая цепная линия обеспечивает компенсацию значительных смещений своих концов деформациями гибкой трубы, в частности подъемом или спуском указанной нижней точки висящей цепной линии.

Напомним, что участок гибкой трубы, расположенный между ее концом, за который она подвешена, и нижним участком с горизонтальной касательной, т.е. в случае указанного второго участка гибкой трубы - точкой контакта с морским дном, принимает вид симметричной кривой, образованной участком висящей трубы с равномерно распределенным весом под действием силы тяжести, данная кривая называется «цепной линией» и описывается математической функцией типа гиперболического косинуса:

которая связывает абсциссу и ординату любой точки данной кривой по следующим формулам:

где:

x - расстояние по горизонтали между указанной точкой контакта и данной точкой M кривой,

y - высота точки M (таким образом, x и y - это значения абсциссы и ординаты точки M кривой в прямоугольной системе координат, начало которой находится в указанной точке контакта),

R₀ - радиус кривизны кривой в указанной точке контакта, т.е. в точке с горизонтальной касательной,

R - радиус кривизны в точке М(x, y).

Таким образом, кривизна изменяется по всей длине цепной линии, от ее верхнего конца, где радиус кривизны имеет наибольшее значение Rmax, до точки контакта с морским дном, где радиус кривизны имеет наименьшее значение Rmin (или R₀ в вышеприведенной формуле). Под действием волн, ветра и течения происходят боковые и вертикальные перемещения опоры, находящейся на поверхности, что приводит к подъемам и опусканиям трубы, имеющей вид цепной линии, там, где она касается морского дна.

В случае соединения «дно-поверхность» в виде одинарной цепной линии наиболее критический участок цепной линии расположен вблизи точки контакта, а большинство сил на этом нижнем участке цепной линии фактически порождается собственными перемещениями плавучей опоры и возмущениями, которые прилагаются к верхнему участку цепной линии, который подвержен воздействию течения и волнений, и далее эти возмущения механически распространяются вдоль по трубе до нижней точки цепной линии.

Таким образом, главное назначение первого участка гибкой трубы, имеющей вид висящей двойной цепной линии, который расположен до желоба, по существу, состоит в том, чтобы амортизировать, по меньшей мере, частично, движения трубы и/или движения плавучей опоры, с которой соединена указанная гибкая труба, путем механического развязывания перемещений соответственно между указанной плавучей опорой и указанным вторым участком гибкой трубы в виде одинарной цепной линии. Однако его другое назначение также заключается в уменьшении тянущих усилий, прилагаемых указанным вторым участком гибкой трубы к подводному оборудованию и/или к концу трубы, расположенному на морском дне, с которым он может быть соединен.

В соответствии с известными решениями для удержания таких желобов для промежуточной поддержки указанных гибких труб под водой на определенной глубине используют несущие поплавки, к которым подвешивают каждый из желобов. Однако эти поплавки могут совершать значительные перемещения, что требует обеспечения достаточного расстояния между разными поплавками во избежание столкновений между ними.

В патентных документах WO 00/31372 и EP 0251488 описаны группы соединений «дно-поверхность», в которых гибкие трубы проходят от плавучей опоры до морского дна, проходя через группу желобов, расположенных на одной глубине рядом друг с другом с боковым смещением, причем для поддержки указанных желобов используют громоздкую конструкцию, установленную на морском дне и громоздкую конструкцию, подвешенную на поплавках и заякоренную на морском дне.

Следствием этих ограничений является расширение зоны разработки и ограниченное число гибких соединений «дно-поверхность», которые могут быть подведены к бортам одной плавучей опоры без нежелательного взаимодействия между разными гибкими соединениями и разными поплавками.

В связи с этим существует потребность в установке, позволяющей на данной плавучей опоре использовать множество соединений «дно-поверхность» гибкого типа с уменьшенными габаритными размерами и перемещением, в сочетании с простотой ее развертывания и наличием возможности ее сооружения в море с судна-трубоукладчика.

Цель и сущность изобретения

Таким образом, одной из целей настоящего изобретения является обеспечение установки с большим числом гибких соединений «дно-поверхность», позволяющих соединить плавучую опору с множеством устьев скважин и/или подводных установок, находящихся на морском дне, в частности, на средней и большой глубине, т.е. на глубинах, превышающих 300 м, и даже на глубинах в диапазоне от 500 м до 1000 м.

В частности, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в обеспечении установки с множеством соединений «дно-поверхность» из гибких труб, отходящих от общей плавучей опоры, при этом способы прокладки и монтажа установки позволяют одновременно:

- уменьшить установочное расстояние между различными гибкими соединениями «дно-поверхность», т.е. позволяют установить большое число гибких соединений «дно-поверхность» на минимально возможном пространстве или, другими словами, оставлять меньший «след» на морском дне, что позволяет, среди прочего, увеличить число соединений «дно-поверхность», которые могут быть установлены вдоль борта FPSO или платформы без нежелательного взаимодействия между указанными соединениями «дно-поверхность»; и

- обеспечить возможность простоты изготовления и установки различных труб путем их последовательного изготовления и укладки с судна-трубоукладчика, находящегося на поверхности, и, наконец,

- оптимизировать использование средств плавучести в случае, если процесс установки растягивается по времени из-за значительных временных, промежутков между установкой различных гибких соединений «дно-поверхность», без необходимости предварительного определения числа устанавливаемых соединений, их размеров и единичного веса.

Действительно, на этапе инженерного проектирования разработки нефтяного месторождения размеры запасов такого месторождения могут быть известны лишь приблизительно, в результате чего при полномасштабной разработке через несколько лет может быть необходим пересмотр исходных производственных планов и организации соответствующего оборудования. Таким образом, при изначальной установке системы число и конфигурацию соединений «дно-поверхность» определяют на основе оцененной потребности, причем такую потребность чаще всего пересматривают в сторону увеличения после начала разработки месторождения, либо для извлечения сырой нефти, либо для закачки большего количества воды в коллекторные пласты, либо же для извлечения или повторной закачки большего количества газа. По мере истощения месторождения, как правило, возникает потребность в бурении новых скважин для закачки воды или газа или дополнительных эксплуатационных скважин в новых точках месторождения с целью повышения суммарной производительности месторождения, что приводит к усложнению комплекса соединений «дно-поверхность», выводимых на борт FPSO.

Другая задача настоящего изобретения состоит в обеспечении установки с гибкими соединениями «дно-поверхность» высокой прочности и низкой стоимости и, следовательно, упрощенных и удешевленных процедур изготовления и монтажа различных конструктивных элементов с обеспечением возможности их осуществления в море с использованием судна-трубоукладчика.

Другая цель настоящего изобретения состоит в обеспечении установки, использующей меньшее число поплавков для поддержки или натяжения указанных гибких труб, в частности, применительно к промежуточным желобам.

Для достижения этих целей в настоящем изобретении обеспечена установка соединений «дно-поверхность» между плавучей опорой и морским дном, содержащая множество гибких линий, содержащих гибкие трубы между указанной плавучей опорой и морским дном, где они присоединены к устьям скважин, элементам оборудования или концам подводных трубопроводов, находящимся на морском дне в месте расположения указанной установки, причем указанные гибкие линии соответственно поддерживаются множеством несущих и направляющих элементов дугообразной формы, называемых желобами, каждый из которых находится между двумя участками трубы, включающими в себя первый участок гибкой линии в виде висящей двойной цепной линии между плавучей опорой и указанным желобом и второй участок гибкой линии в виде одинарной цепной линии между указанным желобом и точкой контакта с морским дном. В соответствии с настоящим изобретением установка содержит по меньшей мере одну несущую конструкцию для желобов, содержащую нижнюю часть, образующую основание, лежащее и/или заякоренное на морском дне или заглубленное в морское дно, и верхнюю часть, поддерживающую по меньшей мере два желоба, соответственно нижний желоб и верхний желоб, расположенные на разной высоте так, что нижняя точка висящей двойной цепной линии первого участка гибкой линии, проходящей через нижний желоб, расположена ниже нижней точки висящей двойной цепной линии указанного первого участка гибкой линии, проходящей через верхний желоб.

Эта конфигурация позволяет точке контакта с морским дном гибкой линии, проходящей через нижний желоб, располагаться ближе к указанному основанию, чем точка контакта с морским дном гибкой линии, проходящей через верхний желоб.

Установка согласно настоящему изобретению обладает, в частности, следующими преимуществами:

- использование несущей конструкции для желобов, поддерживающей множество желобов, ведет к относительному сокращению числа поплавков в соответствии с целью настоящего изобретения,

- способ, при котором желоба и гибкие трубы расположены так, что нижние точки с горизонтальной касательной их висящих двойных цепных линий находятся на разной высоте, и, при необходимости, расположение точек контакта гибких труб с морским дном на разных расстояниях, позволяет уменьшить или даже исключить какую-либо опасность контакта или соударения между указанными гибкими трубами, в частности на их указанных первых участках в виде висящих цепных линий.

Термин «плавучая опора» используется в настоящем документе применительно и к баржам или судам, и к полупогружным платформам вышеописанного типа.

Подразумевается, что указанная верхняя часть несущей конструкции, которая поддерживает указанные желоба, или к которой они прикреплены в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой жесткую конструкцию, отличающуюся от поплавка.

Конкретнее, указанная верхняя часть указанной несущей конструкции для желобов содержит по меньшей мере два жестких несущих элемента, соответственно нижний элемент и верхний элемент, расположенные на разной высоте, при этом каждый из них поддерживает множество желобов, расположены с боковым смещением в направлении (YY′) в вертикальной плоскости, перпендикулярной вертикальной осевой плоскости указанной несущей конструкции и указанных жестких несущих элементов и/или перпендикулярной продольным вертикальным осевым плоскостям указанных желобов, которые, предпочтительно, параллельны друг другу, причем указанные желоба, предпочтительно, расположены симметрично относительно вертикальной осевой плоскости указанной несущей конструкции и указанных жестких несущих элементов.

Данный вариант осуществления заявленного изобретения обладает особыми преимуществами, поскольку такая несущая конструкция для желобов обеспечивает возможность углового разделения двух соседних вторых участков гибких труб, проходящих через два соседних желоба, поддерживаемых одним и тем же верхним или нижним жестким несущим элементом, на угол α₂, превышающий угол α₁ между соответствующими двумя первыми участками тех же гибких труб.

Это позволяет расширить угловой диапазон веерной конфигурации указанных гибких труб, отходящих от указанной несущей конструкции, и, тем самым, расширить географическую область размещения устьев скважин или концов подводных трубопроводов, которые могут быть соединены указанными гибкими трубами с общей плавучей опорой.

Следовательно, в частности, два вторых участка двух гибких линий, проходящих через два соседних желоба, поддерживаемых общим жестким несущим элементом, которые выполнены с боковым смещением и расположены относительно друг друга под углом (α₂), превышающим угол (α₁) между двумя первыми участками тех же двух гибких линий.

Следует понимать, что установка с соединениями «дно-поверхность» согласно изобретению, предпочтительно, содержит по меньшей мере две из указанных несущих конструкций для желобов, указанные вертикальные осевые плоскости которых расположены под углом α.

Конкретнее, число желобов, поддерживаемых общим жестким несущим элементом для нижнего или для верхнего желоба, может, в частности, составлять от 10 до 30.

В одном из частных вариантов осуществления настоящего изобретения для удержания указанной гибкой трубы в указанном желобе предусмотрены удерживающие средства и/или средства крепления.

Данная особенность направлена на стабилизацию гибкой трубы и сосредоточение нагрузок и перемещений на указанном первом участке гибкой трубы.

В частности, указанные удерживающие средства или средства крепления представляют собой трубчатое устройство, образующее кольцо, заранее установленное вокруг указанной трубы на заданном расстоянии от конца трубы, прикрепляемого к плавучей опоре, причем указанное кольцо выполнено с возможностью его блокировки и/или фиксации в указанном желобе, причем указанный желоб, предпочтительно, содержит первую часть внутреннего канала, которая вмещает или может вместить указанную гибкую трубу, но не может вместить указанную трубу, окруженную указанным кольцом, причем указанная первая часть желоба расположена на том конца желоба, который находится ближе к плавучей опоре, а ширина поперечного сечения, в частности диаметр, внутреннего канала указанной первой части желоба меньше, чем ширина поперечного сечения внутреннего канала второй части желоба, расположенной на том конце желоба, который находится дальше от плавучей опоры, причем внутренний канал указанной второй части желоба вмещает или способен вместить указанную гибкую трубу, окруженную указанным кольцом, при этом указанное кольцо удерживается уступом в области изменения ширины, которое, предпочтительно, является скачкообразным, между двумя внутренними каналами первой и второй частей желоба.

Указанное кольцо может быть выполнено из двух полуколец полукруглого сечения, прижатых к трубе и соединенных вместе, например болтами.

Подразумевается, что положение указанного кольца определяется требуемой длиной первого участка гибкой трубы в зависимости от высоты нижней точки указанного первого участка гибкой трубы в висящей двойной цепной линии, которая также зависит от высоты желоба и его удаления от плавучей опоры.

В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения указанные жесткие несущие элементы для желобов образуют горизонтальные балки. Желоба, поддерживаемые общим жестким несущим элементом, расположены на одной и той же высоте.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения желоба, поддерживаемые общим жестким несущим элементом, расположены на разной высоте, причем указанный жесткий несущий элемент, предпочтительно, образует опорную поверхность для желобов, которая является плоской и наклонной.

В любом случае и предпочтительно нижние точки двух первых участков гибких линий, проходящих через соседние желоба, поддерживаемые общим жестким несущим элементом, расположены на разной высоте.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения указанная несущая конструкция для желобов представляет собой жесткую конструкцию, содержащую жесткую мачту, которая отходит вверх от указанного основания, лежащего и/или закрепленного на морском дне, к которому она жестко прикреплена. Термин «жесткая мачта» подразумевает, что указанная нижняя часть, образующая основание, и указанная верхняя часть несущей конструкции, поддерживающая указанные желоба, соединены жесткой конструкцией.

В частности, указанное основание представляет собой решетчатую металлическую конструкцию, проходящую горизонтально и лежащую на морском дне, а указанная жесткая мачта представляет собой решетчатую металлическую конструкцию, поднимающуюся вертикально и поддерживающую, по меньшей мере, два жестких несущих элемента, верхний несущий элемент и нижний несущий элемент, образующие балки, отходящие, предпочтительно, симметрично, в обе стороны от мачты на, по меньшей мере, двух уровнях высоты, причем указанные желоба закреплены на верху балок, а указанная мачта прикреплена к указанной решетчатой металлической конструкции указанного основания жесткими наклонными соединительными и усиливающими элементами.

Подразумевается, что решетчатая металлическая конструкция указанного основания покрывает достаточное расстояние, чтобы действовать как противовес, достаточный для стабилизации мачты.

В данном варианте осуществления жесткой несущей конструкции симметричность расположения желобов и гибких труб и, в целом, симметричность самой несущей конструкции относительно указанной вертикальной продольной осевой плоскости используют для того, чтобы на указанную конструкцию действовали в основном сжимающие усилия при взаимной компенсации изгибающих усилий с обеих сторон жесткой вертикальной мачты.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения указанная несущая конструкция для желобов представляет собой сочлененную конструкцию, содержащую, по меньшей мере, два жестких несущих элемента, верхний элемент и нижний элемент, образующие балки, расположенные друг над другом и соединенные вместе первыми гибкими соединительными элементами, такими как первые оттяжки, причем указанный нижний несущий элемент для желобов соединен с указанным основанием вторыми гибкими соединительными элементами, такими как вторые оттяжки, при этом для поддержания указанных верхнего и нижнего жестких несущих элементов друг над другом и над указанным основанием предусмотрен по меньшей мере один погружной элемент плавучести, прикрепленный по меньшей мере к одному указанному верхнему несущему элементу для желобов и обеспечивающий натяжение указанных первых и вторых оттяжек, причем указанное основание, предпочтительно, заглублено в морское дно.

В частности, указанный верхний жесткий несущий элемент подвешен к верхнему погружному поплавку, с которым он соединен третьими гибкими соединительными элементами, такими как стропы, причем указанный верхний жесткий несущий элемент, предпочтительно, поддерживается нижним поплавком, на котором он закреплен.

В обоих вариантах осуществления жесткой несущей конструкции продольные вертикальные осевые плоскости ближайших друг к другу верхнего и нижнего желобов, предпочтительно, лежат на одной оси и в одной плоскости для обоих желобов, чтобы предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить воздействие изгибающих усилий на указанную несущую конструкцию.

В варианте осуществления изобретения, в котором несущая конструкция для желобов представляет собой сочлененную конструкцию, второй участок гибкой трубы, имеющий форму одинарной цепной линии, стабилизирован меньше, чем в случае жесткой несущей конструкции, однако нагрузки и перемещения, которым он подвергается, в частности в месте контакта с морским дном, тем не менее, значительно уменьшены за счет натяжения указанной несущей конструкции указанными поплавками.

Для облегчения прокладки гибких труб с судна-трубоукладчика, как подробно раскрывается ниже в настоящем описании, указанный верхний несущий элемент для желобов или концы желобов, которые он поддерживает, содержит (содержат) отклонитель, профиль которого выполнен для предотвращения повреждения любого участка гибкой трубы, который может соприкоснуться с указанным отклонителем в ходе укладки такой трубы на указанный нижний желоб.

Также предпочтительно, указанный верхний желоб расположен на такой высоте над ближайшим к нему нижним желобом, что отрезок, проходящий через продольный конец верхнего желоба и вершину дна нижнего желоба, образует с горизонталью угол α₃, составляющий по меньшей мере 30°, а предпочтительно составляющий по меньшей мере 45°.

Вершина дна желоба - это точка, расположенная в середине криволинейной длины желоба.

Указанная несущая конструкция также может поддерживать желоба, предназначенные для направления и поддержки гибких линий, отличных от указанных гибких труб и, следовательно, имеющих меньший диаметр.

Краткое описание чертежей

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего подробного описания, содержащего ссылки на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 представлена на виде сбоку установка с соединениями «дно-поверхность» согласно настоящему изобретению, расположенная между закрепленной на якоре плавучей платформой 2 и установленной на морском дне 5 металлической несущей конструкцией 4, на которой закреплены две группы желобов 3, 3a-3b дугообразной формы;

на фиг. 2 представлена на виде сбоку установка с фиг. 1, где показаны деформации, которым подвергаются гибкие трубы 1, при смещениях указанной закрепленной на якоре плавучей платформы, показанной при наибольшем отдалении 1b от указанной несущей конструкции 4 и при наибольшем приближении 1a;

на фиг. 3 представлен вид сверху установки типа показанной на фиг. 1, но с двумя несущими конструкциями 4, иллюстрирующий веерное расположение множества гибких соединений «дно-поверхность» между платформой 2 и двумя металлическими несущими конструкциями 4, установленными на морском дне;

на фиг. 4 представлен вид сбоку установки с соединениями «дно-поверхность» между закрепленной на якоре плавучей платформой и двумя жесткими несущими элементами 4-2a, 4-2b, соответственно поддерживающими две группы желобов дугообразной формы, причем указанные жесткие несущие элементы соединены вместе первой группой оттяжек и прикреплены к основанию 4-1, расположенному на морском дне 5, второй группой оттяжек, при этом имеется по меньшей мере один поплавок 4-4a, который тянет вверх весь узел;

на фиг. 5A на виде сбоку представлен первый этап процесса установки гибкой трубы на нижний желоб 3b;

на фиг. 5B на виде сбоку представлены второй, третий и четвертый этапы процесса установки указанной гибкой трубы на нижний желоб 3b;

на фиг. 6A представлен вид сверху на желоб 3, подробно иллюстрирующий соответствующие поперечные сечения передней части 3-1 и задней части 3-2 желоба, внутренние каналы 3-4 которого имеют разные диаметры и, следовательно, разную ширину;

на фиг. 6B представлен вид сверху на гибкую трубу, оснащенную отдельным кольцом 7, предназначенным для удержания указанной гибкой трубы внутри указанного желоба с фиг. 6A;

на фиг. 6C представлен вид сверху на гибкую трубу с фиг. 6B, установленную в желобе с фиг. 6A, при этом фиксатор 8 находится в открытом положении;

на фиг. 6D представлен вид сверху, аналогичный фиг. 6C, с фиксатором 8 отдельного кольца 7 в закрытом положении,

на фиг. 7A