專利名稱：輕型鏈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于深海裝置的輕型軟管鏈系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
專利號為6,491,779B1的美國專利公開了一種軟管，其由輕型復合材 料制成，用于海底使用。在所述專利6, 491,779Bl的發(fā)明之前，通常已知， 用于海底使用的相對重的管， 一般為鋼，當從水面上的船只在海水中布置 到海床時形成鏈(catenary)。這樣的現(xiàn)有系統(tǒng)需要使用者在所述水面或 別處提供昂貴的裝置以抵消鋼管的大重量。在過去，盡管支撐海水中管的 重量需要很多的成本，但是工業(yè)仍繼續(xù)使用這樣的重型管，同時管的重量 引起了一些問題。
此外，使用于大于約一千英尺水深的現(xiàn)有技術(shù)的柔性非金屬軟管不能 使用在本發(fā)明中，這是因為其在這樣的深度受海水壓力已毀壞成堵住的不 起作用的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用如專利號為6,491,779的美國專利所公開的輕型軟管，當 管自船或平臺下沉時，所形成的鏈具有正的浮力，或與現(xiàn)有技術(shù)相比具有 大量降低的重量，這極大地降低了海底使用時支撐懸置時的管的成本。一方面，本發(fā)明提供了一種輕型鏈系統(tǒng)，其包括(a)輕型軟管， 當輕型軟管浸沒在海水中形成鏈結(jié)構(gòu)時，其具有向上或幾乎向上的浮力， 其自接近于海床到上面的海水表面或其附近的區(qū)域，受張力向下曲線懸 垂；(b)重物，其接近所述管的下部固定，重物的重量足以提供阻力來 阻止軟管的漂浮以及管的張力以穩(wěn)定和保持鏈結(jié)構(gòu)免受由海底的側(cè)向力 和其它力引起的位移。
在一個實施方式中，輕型軟管基本上完全是非金屬的。
在一個實施方式中，重物接近于海床沿所述管的下部分布。
在一個實施方式中，重物為鄰近非金屬繩股以螺旋狀纏繞絞合的金屬絲。
另一方面，本發(fā)明提供了一輕型鏈系統(tǒng)，其用于當軟管浸沒在海水中 時保持軟管處于基本穩(wěn)定的鏈結(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)包括(a)當軟管被布置 成鏈結(jié)構(gòu)時，懸置具有正的或幾乎正的浮力的所述軟管，其受張力向下曲 線懸垂自接近于自海床或其附近的海水到在上部的海水表面或其附近的 區(qū)域；(b)接近于鏈的下端施加重物，以提供足夠的阻力阻止管的漂浮 來穩(wěn)定鏈；以及(c)保持管上的張力來穩(wěn)定和保持鏈結(jié)構(gòu)免受由海底的 側(cè)向力和其它力引起的位移。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種輕型鏈系統(tǒng)，其包括輕型軟管，當 輕型軟管以鏈結(jié)構(gòu)浸沒在海水中時，其具有向上或幾乎向上的浮力；重物， 其接近管的下部固定，所述重物的重量足以阻止軟管的漂浮來穩(wěn)定鏈結(jié) 構(gòu)；且其中，重物包括鄰近非金屬繩股以螺旋狀纏繞絞合的金屬絲。
在一個實施方式中，軟管被設置成自接近于海床到上面的海水表面或 其附近的區(qū)域，受張力向下曲線懸垂。
在一個實施方式中，由張力穩(wěn)定并保持軟管的鏈結(jié)構(gòu)免受由海底的力 引起的位移。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于保持軟管以鏈結(jié)構(gòu) 懸垂于海水中，其包括當軟管被布置為在海水中的鏈時，懸置具有正的 或幾乎正的浮力的所述軟管；接近于鏈的下端施加重物，以阻止管的漂浮并穩(wěn)定所述鏈；且其中，重物包括鄰近非金屬繩股以螺旋狀纏繞絞合的金 屬絲。
在一個實施方式中，該系統(tǒng)進一步包括保持管上的張力來穩(wěn)定鏈結(jié) 構(gòu)以及阻止由海底的力引起的位移。
因此，對于本發(fā)明的輕型鏈系統(tǒng)，當軟管浸沒在海水中時，所述軟管 具有向上的浮力， 一些重物被施加于所述軟管的下部，所述重物的質(zhì)量足 以阻止所述軟管的漂浮，這由此將所述管穩(wěn)定成所述鏈結(jié)構(gòu)。


圖l為正視圖，示意性地顯示漂浮于海水中的船，第一重型鋼管等在 圖l的右側(cè)，所述鋼管借助于船或其它支撐物從海水表面懸垂，并且當其 延伸到海床上的一位置時形成傳統(tǒng)的鏈，此外出于比較，本發(fā)明的輕型管 顯示在左側(cè)，當所述輕型管以相同的方式從所述船或其它支撐物懸垂時為 漂浮或接近漂浮的；
圖2為正視圖，示意性地顯示所述輕型管的鏈結(jié)構(gòu)，將一些重物增加 到所述輕型管上以增加鏈中的張力，以當海水深度變化時保持所述鏈，并 且拾起所述管和鋪設在海床上；以及
圖3為根據(jù)美國專利號為6, 491,779的專利的輕型管的可替換形式的 局部正視圖，其具有與螺旋狀纏繞絞合的非金屬繩股絞合的鋼、鉛或大質(zhì) 量的填充材料，以提供將鏈結(jié)構(gòu)保持在海床的最后位置上的重物。
具體實施例方式
在附圖1中，配置船或平臺10，其用于支撐管12或14，所述管12 或14用于"無腐蝕性"和"酸性"的業(yè)務生產(chǎn)，包括輸出和注入業(yè)務。所輸送 的流體包括油、氣、水和注射化學制品。管12為由鋼制成的傳統(tǒng)管道或 臨時管纜(umbilical),其為不能漂浮的。離岸工業(yè)已花費了上百萬美元 來為這樣的傳統(tǒng)管道提供浮力，這是因為懸置在水中的每單位重量需要自浮動系統(tǒng)的浮力，這又控制所述系統(tǒng)的尺寸和成本。
也如圖l所示，管14為輕型軟管，其為完全非金屬或基本非金屬的， 并且當所述輕型軟管由船或平臺10支撐自海水面S在海水中懸垂作為鏈 時，為可浮的。因此，如圖l所示，當所述輕型管受到水流或一般為側(cè)向 的其它力時，傾向于為不穩(wěn)定的。然而，當通過添加重物穩(wěn)定輕型管時，
所述輕型管的浮力具有重要的優(yōu)點降低或甚至消除了用于離岸操作的在 海水中懸垂重型管所帶來的問題和成本。
本身在美國專利號為5,261,462和5,435,867的專利中已公開了管狀復 合非金屬管，但是就所知，在美國專利號為6,491,779的專利公開的發(fā)明 之前，這樣的管還沒有制成長的長度，所述美國專利號為6,491,779的專 利由Michael J.Bryant發(fā)明，其中軟管自船或平臺以鏈結(jié)構(gòu)懸垂到海床并 沿所述海床懸置。因此，盡管在以上標識的專利中由Donald H.Wolfe公開 的管可以被認為是"輕型的"，然而其并未解決本發(fā)明的問題。由Michael J.Bryant發(fā)明的美國專利號為6,491,779的專利的以及使用在本發(fā)明中的柔 性復合管，已解決了用于離岸操作的支撐用于這樣的鏈結(jié)構(gòu)中的超長管的 成本問題。在本說明書中所使用的術(shù)語"輕型管"意為由復合、基本非金屬 材料制成的且具有足以用于深海底操作的長度的管，其中所述管形成自海 水面到海床的鏈。本發(fā)明特別適合用于大于一千英尺的深海深度。
當例如美國專利號為6， 491,779的專利公開的輕型管自海水面S以鏈 結(jié)構(gòu)懸垂時，當所迷管輸送氣體時一般比海水輕，在這種情況下，使用公 知的軟件可確定其靜態(tài)和動態(tài)模式，所述管沿如圖1中的管14示意性示 出的向上的方向漂浮。若輕型管比海水重，那么其沿如圖1中的管12所 示的向下的曲線懸垂。
為了在海水流和其它力作用于管的動態(tài)情況中更好地穩(wěn)定輕型管，通 過在管鏈下端附近對管施加一些重物，來在輕型鏈中產(chǎn)生張力。
以用于維持輕型管處于穩(wěn)定的鏈結(jié)構(gòu)所確定的程度，向所述輕型管添 加重物。例如， 一或更多重物16可在置于海床上的部分管附近，和/或優(yōu) 選地正好在海床B上方，沿管20的下部集中或分離分布。所述重物可固 定到管20，然后所述管自海水面S在海水W中下降以沿海床B延伸到終端或其它浸沒的裝置(未示出)。在海水S中的使用期間，在管20中產(chǎn) 生張力以實現(xiàn)如附圖2所示的鏈結(jié)構(gòu)，來穩(wěn)定管。
圖3表示根據(jù)被包括在此的美國專利號為6,491,779的專利制成的輕 型管的一部分，所述輕型管一般由復合非金屬組件制成，所述復合非金屬 組件為例如管狀導管30、壓力和倒塌加固件32、膜擠壓件33、張力加固 件34和外護套36。為了提供用于克服因流50或其它力所引起的輕型管向 上漂浮或向上移動的所有或部分傾向的重物，在制造過程中，鋼、鉛或大 質(zhì)量材料40可為與非金屬繩股34螺旋狀形成或絞合的線。
本發(fā)明的前述公開和說明其為示例性以及說明性，且可對所示的裝置 和結(jié)構(gòu)以及制造方法中的細節(jié)進行多種改變，而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種輕型鏈系統(tǒng)，其包括輕型軟管，當所述輕型軟管以鏈結(jié)構(gòu)浸沒在海水中時，其具有向上或幾乎向上的浮力；重物，其接近所述管的下部固定，所述重物的重量足以阻止所述軟管的漂浮來穩(wěn)定所述鏈結(jié)構(gòu)；且其中，所述重物包括鄰近非金屬繩股以螺旋狀纏繞絞合的金屬絲。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述輕型軟管基本上完全是非金 屬的。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述重物接近于海床沿所述管的 下部分布。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述軟管被設置成自接近于海床 到上面的海水表面或其附近的區(qū)域，受張力向下曲線懸垂。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，由張力穩(wěn)定并保持所述軟管的鏈 結(jié)構(gòu)免受由海底的力引起的位移。
6. —種系統(tǒng)，其用于保持軟管以鏈結(jié)構(gòu)懸垂于海水中，其包括當軟管^L布置為在海水中的鏈時，懸置具有正的或幾乎正的浮力的所 述軟管；接近于所述鏈的下端施加重物，以阻止所述管的漂浮并穩(wěn)定所述鏈；且其中，所述重物包括鄰近非金屬繩股以螺旋狀纏繞絞合的金屬絲。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述輕型軟管基本上完全是非 金屬的。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述重物接近于海床沿所述管的 下部分布。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其進一步包括保持所述管上的張力來 穩(wěn)定鏈結(jié)構(gòu)以及阻止由海底的力引起的位移。
全文摘要
一種用于深海操作的輕型鏈系統(tǒng)，其中如美國專利No.6,491,779所公開的輕型軟管自船或平臺懸垂在海水中，其具有正的或幾乎正的浮力，以及通過在海床或接近海床的所述管的下部附近布置重物或?qū)⑺鲋匚锕潭ǖ剿龉艿南虏?，來穩(wěn)定所述輕型軟管，由此降低或消除了離岸操作時支撐重型管的重量和成本。
文檔編號F16L1/12GK101566254SQ20091014292
公開日2009年10月28日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月16日
發(fā)明者邁克爾·J·布賴恩特 申請人:迪普弗萊克斯有限公司