专利名称：一种导管架立管安装方法及其专用立管组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种导管架立管安装方法及其专用立管组 件。
背景技术：
目前导管架立管安装的主要方法有浮吊法和浮拖法。国内外大多数采用浮吊的方 法进行立管安装，对于水深大约在100米以上时，通常是将立管分段安装，而浮拖法在安装 立管方面的应用很少，它主要应用于海底管线的安装。浮吊法安装导管架立管包括清除导 管架腿上海生物、吊装、对中立管卡子、分段焊接或整段安装立管、立管置于卡子中，调整立 管方位后合拢立管卡子。该方法的特点是分段安装或者管卡预安装。分段安装对吊装设备 要求低，但是需要动用大型浮吊，而且分段安装需进行水下连接，增加工作量，尤其是深水 的海域。管卡预安装，对中操作较困难。因此采用常规安装方法在已建平台上安装立管，施 工时间较长，费用较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于安装深水导管架立管的立管组件。本发明提供的用于安装深水导管架立管的立管组件，包括立管，并且所述立管组 件还包括与所述立管并排放置的浮管；所述浮管通过复数个连接件与所述立管相连。进一步，上述连接件是一端焊接在所述浮管、另一端夹住所述立管的连接管卡；或 者所述连接件是一端夹住所述浮管、另一端夹住所述立管的连接管卡。在一个实施例中，上述浮管内设置有至少1个舱；所述浮管内优选地设置有3个 舱；每个所述舱均开设有水阀和气阀。在另一实施例中，上所述浮管还包括至少2个通过法兰连接的小浮管；每个所述 小浮管内设置有至少一个舱；每个所述小浮管内优选地设置有3个舱；每个所述舱均开设 有水阀和气阀。打开水阀和气阀后可通过水阀可以往舱中注水，增加浮管的重力；打开水阀和气 阀后还可通过气阀可以往舱中注气，从而排水，达到减轻浮管的重力。上述立管的一端焊接有防止立管向下产生位移的悬挂法兰。由于深水导管架上端 设置有固定管卡，固定管卡一端夹在所述深水导管架，另一端是夹在立管上，当固定管卡夹 在立管上后，悬挂法兰刚好座落在固定管卡上。这样可以有效防止立管向下产生位移。上述立管上设置有复数个的一端可夹住海上平台导管架的立管卡，所述立管卡的 另一端预先夹在所述立管上；以往的设计中，立管卡均是先设置在导管架上的，采用以往这 种立管卡预安装方法，对中操作困难。进一步，相邻两个所述立管卡在远离所述悬挂法兰方向上的间距优选是逐渐增大 的，这样可以应对深水区的漩涡振荡。上述立管上还设置有复数个浮管支撑保护架；所述浮管支撑保护架包括管卡，所述管卡包括两个半圆环组成的圆环以及一端与所述半圆环相连的杆，所述圆环夹住所述 立管；以及一个与所述浮管管身弧度相对应的弧形板，所述弧形板焊接在所述杆的另一端 并与所述浮管管身接触。这样在切割连接管卡时，通过收、拉牵引绳，使得浮管紧贴弧形板， 不能自由晃动。从而保证切割安全。为了便于牵拉方便，上述浮管的两端均设有用于连接牵拉绳的拖拉装置。本发明的另一目的在于提供一种深水导管架立管的安装方法。本发明提供的安装方法，包括如下步骤1)往上述的立管组件中的浮管注水，收放所述牵拉绳，使得所述立管组件置于导 管架附近的待装位置；2)将所述立管组件的悬挂法兰与所述导管架上的标记对齐；3)将所述立管组件的立管上的立管卡固定在所述导管架上。进一步，上述安装方法在所述步骤3)完成后，还包括以下3个步骤a)往浮管中注水；b)切割所述浮管与所述立管的连接件；c)往所述浮管中注气排水，回收所述浮管。本发明提供的立管组件包括立管，还包括与所述立管相连的浮管。采用以上技术方案后，本发明的立管整段安装减少水下连接操作，减少工作量，缩 短施工周期，海上施工时由于浮管的存在，又不需要动用租金昂贵且资源十分紧张的大型 浮吊。同时立管带立管卡整体安装，对中效果好。
图1是本发明的浮管拖航图；图2是本发明的浮管牵拉绳就位图；图3是本发明的浮管调载翻转图；图4是本发明的浮管牵拉靠近导管架图；图5是本发明的浮管固定管卡就位图；图6是本发明的浮管完成安装图；图7是本发明的浮管连接切割图；图8是本发明的浮管解脱图；图9是本发明的浮管调载自浮图。图10是本发明的立管组件图。其中1_主作业船舶；2-主拖轮；3-辅拖轮；4-卷扬机；5-定向滑轮；6_绞车； 7_浮管；8-立管；9-悬挂法兰；10-固定管卡；11-立管卡；12-连接管卡；13-牵拉绳； 14-牵拉绳；15-牵拉绳；16-牵拉绳；17-已建平台；18-水面；19-浮管支撑保护架；20-导 管架，21-拖拉装置；22-气阀和水阀；23-法兰。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。
本发明中的连接管卡12、固定管卡10和立管卡11均是现有技术中的产品。其中 立管卡与固定管卡的结构一致，包括一杆以及设置在该杆的两端的两个圆环，每个圆环都 是由两个半圆环组成；其中一个圆环夹住立管，另一个夹住导管架。而连接管卡12包括一杆以及设置在该杆的一端的一个圆环，该圆环同样是由两 个半圆环组成，该圆环夹住立管8，该杆的另一端焊接在浮管7上。实施例1、用于安装深水导管架立管的立管组件本发明提供的用于安装深水导管架立管的立管组件如图10所示，包括立管8和浮 管7。立管8的一端设置有悬挂法兰9，具体是立管8套接在悬挂法兰9中，然后将悬挂法 兰9与立管8焊接。悬挂法兰由焊接在立管8上的圆环板及加强板组成。由于深水导管架 20上端设置有固定管卡10，固定管卡10 —端夹在所述深水导管架20，另一端是夹在立管8 上的，当固定管卡10夹在立管8上后，悬挂法兰9刚好座落在固定管卡10上。这样可以有 效防止立管8向下产生位移。立管8上的悬挂法兰9的下方还设置有9个用于连接所述导管架20的立管卡11。 立管卡11的一端预先夹住立管8，另一端安装时是用来夹住海上平台导管架20的。以往的 设计中，立管卡11均是设置在导管架20上的，采用以往这种立管卡预安装方法，对中操作 困难。为了应对深水区的漩涡振荡，立管卡11并不是均勻分布在立管8上的，一般是在 远离悬挂法兰9的方向上，相邻两个立管卡11的间距逐渐增大。本发明的立管组件还包括与所述立管8并排放置的浮管7。浮管7和立管8通过 10个连接管卡12连接，所述连接管卡12 —端焊接在所述浮管7上、另一端夹住所述立管8。 浮管7由于其漂浮在水上，可借助浮力拖动待安装的立管8在水中移动。通过对浮管7注 水，可控制立管8在水中的深度，再加上绳索的牵引。即可控制立管8在水中的准确位置。本发明的浮管7包括2个通过法兰23连接的小浮管；每个小浮管内设置有至少一 个舱，本实施例中每个小浮管中设置了 3个舱。每个舱都设有水阀和气阀22，打开水阀和气 阀22后可通过水阀可以往舱中注水，增加浮管的重力；打开水阀和气阀后还可通过气阀可 以往舱中注气，从而排水，达到减轻浮管的重力。当然，有时根据需要，浮管7就是一个小浮管，浮管7内直接设置有3个舱；每个所 述舱均开设有水阀和气阀。为了牵拉方便，浮管7的两端分别设有用于连接牵拉绳的拖拉装置21。浮管7上还设置有浮管支撑保护架19，浮管支撑保护架19的结构可在连接管卡 12的基础上改进的，也即是在连接管卡12的焊接浮管那端改成焊接了一个与所述浮管管 身弧度相对应的弧形板。具体地讲，浮管支撑保护架19包括管卡和弧形板，所述管卡包括 两个半圆环组成的圆环以及一端与所述半圆环相连的杆，所述圆环夹住所述立管；弧形板 焊接在所述杆的另一端并与所述浮管管身接触。浮管支撑保护架19可按照现有技术制造，其作用是在切割连接管卡12时，通过 收、拉牵引绳，使得浮管7紧贴弧形板，不能自由晃动。从而保证切割安全。本发明的立管组件中的浮管7、立管8、立管卡11和连接管卡12均可预制。其中 浮管7根据立管8的长度进行预制，每节浮管(每个小浮管)长约为50m，每节分3个舱。 立管8预制完成后对其进行通球试压，然后用盲板密封。将立管8上预安装上立管卡11，立管8与浮管7之间通过连接管卡12焊接在一起。立管卡11将与立管8组装成一体，进行 整体安装。实施例2、深水导管架立管的安装方法一、现场调研主作业船舶1到达施工地点后需要先进行现场调研清除立管8待装位置周围的 障碍物、对立管8待装位置的下部弯头处的海底泥面进行清理、测量导管架20预装立管卡 11的位置、并清理立管卡11位置的海生物。导管架20上端安装一个可以连接立管8的固 定管卡10，这个固定管卡10上有个方位标识，安装立管8时这个标识是与立管8上的悬挂 法兰9的方位标识对应。当固定管卡与悬挂法兰上的方位标识对齐时，既可确定立管的方 位。二、安装前的准备在吊装下水前检查浮管7进水阀有无关闭。浮管7下水后自浮于水面，用主拖轮 2连接主牵拉绳，辅拖轮3连接浮管7尾部的控制牵拉绳拖航至目标地(见图1)。然后利用主作业船舶1将平台17上的两台卷扬机4的钢丝绳13、14与浮管7的 两端拖拉头的吊耳连接，另两根牵拉绳15、16分别从浮管7两端吊耳连接到主作业船舶1 上的绞车6上。其中，牵拉绳14通过平台17下方的定向滑轮5连接浮管7上。此时可撤 掉主拖轮2和辅拖轮3。打开所有立管卡11上的大管卡，并用钢丝绳把打开的大管卡临时系在侧面(见图 2和图3)。三、具体安装1、牵拉绳收放启动平台17上的卷扬机4和主作业船舶1上的绞车6，收放牵拉绳13、14、15和 16，使浮管处于稳定状态。2、浮管7调载翻转(见图3)。潜水员打开浮管7最底端进水舱，随着海水的进入，牵拉绳的收放，浮管7开始翻 转。3、牵拉靠近(见图4)。继续往浮管7其它舱注水，使得浮管7沉入水中，达到水位设计线，关闭气阀、水 阀，停止注水。通过牵拉，浮管7成倾斜状态，牵拉浮管7缓慢靠近平台17，让立管8上悬 挂法兰9向导管架上的固定管卡10靠近。随着立管8靠近导管架腿，牵拉绳13的收紧、提 升，立管8将有一定的水中重量。4、导管架上的固定管卡10就位(见图5)。通过导管架20上的卷扬机4和主作业船舶上1的绞车6牵拉立管8缓慢靠近导 管架腿，使上部立管8进入导管架上的固定管卡10，立管8上的立管卡11上的大管卡全部 都正对上导管架腿，主作业船舶1调整船位，配合整个施工过程。5、立管卡11逐个就位(见图6)。立管8进入固定管卡10后，缓慢放松顶部牵拉绳13，让立管8上的悬挂法兰9挂 到固定管卡10上，继续牵拉下部牵拉绳14，使得立管卡11逐个卡在导管架腿上。6、浮管7解脱(见图7)。
6
立管8安装后，需解脱浮管7，此时浮管7会有一定的正浮力，继续注水，使得浮管 7自身有约5T的水中重量，在平台上牵拉绳13和牵拉绳14的牵拉下，从下而上切割浮管7 与立管8的连接。牵拉绳13和牵拉绳14 一定要拉紧，保证切割完所有连接后，浮管7依然 在浮管支撑保护架中，从而保证切割安全。7、调载自浮(见图8)。浮管7解脱后，开始给浮管7注气排水，使得浮管7浮于水面18。8、回收浮管7 (见图9)。浮管7浮起后，辅拖轮3靠过来，连接浮管尾部的控制牵拉绳，进行拖航，准备复
员O
权利要求
一种用于安装深水导管架立管的立管组件，包括立管，其特征在于所述立管组件还包括与所述立管并排放置的浮管；所述浮管通过复数个连接件与所述立管相连。
2.如权利要求1所述的立管组件，其特征在于所述连接件是一端焊接在所述浮管、另 一端夹住所述立管的连接管卡；或者所述连接件是一端夹住所述浮管、另一端夹住所述立管的连接管卡。
3.如权利要求1或2所述的立管组件，其特征在于所述浮管内设置有至少1个舱；所 述浮管内优选地设置有3个舱；每个所述舱均开设有水阀和气阀。
4.如权利要求1或2所述的立管组件，其特征在于所述浮管包括至少2个通过法兰连 接的小浮管；每个所述小浮管内设置有至少一个舱；每个所述小浮管内优选地设置有3个 舱；每个所述舱均开设有水阀和气阀。
5.如权利要求1-4中任一所述的立管组件，其特征在于所述立管的一端焊接有防止 立管向下产生位移的悬挂法兰。
6.如权利要求1-5中任一所述的立管组件，其特征在于所述立管上设置有复数个的 一端可夹住海上平台导管架的立管卡；所述立管卡的另一端夹在所述立管上；相邻两个所 述立管卡在远离所述悬挂法兰方向上的间距优选是逐渐增大的。
7.如权利要求1-6中任一所述的立管组件，其特征在于所述立管上还设置有复数个 浮管支撑保护架；所述浮管支撑保护架包括管卡，所述管卡包括两个半圆环组成的圆环以及一端与所述半圆环相连的杆，所述圆 环夹住所述立管；以及一个与所述浮管管身弧度相对应的弧形板，所述弧形板焊接在所述杆的另一端并 与所述浮管管身接触。
8.如权利要求1-7中任一所述的立管组件，其特征在于所述浮管的两端均设有用于 连接牵拉绳的拖拉装置。
9.深水导管架立管的安装方法，包括如下步骤1)往权利要求8中所述的立管组件中的浮管注水，收放所述牵拉绳，使得所述立管组 件置于导管架附近的待装位置；2)将所述立管组件的悬挂法兰与所述导管架上的标记对齐；3)将所述立管组件的立管上的立管卡固定在所述导管架上。
10.如权利要求9所述的安装方法，其特征在于所述安装方法在所述步骤3)完成后， 还包括以下3个步骤a)往浮管中注水；b)切割所述浮管与所述立管的连接件；c)往所述浮管中注气排水，回收所述浮管。全文摘要
本发明公开了一种用于安装深水导管架立管的立管组件。本发明提供的立管组件包括立管，还包括与所述立管并排放置的浮管；所述浮管通过复数个连接件与所述立管相连。本发明的另一目的在于提供深水导管架立管的安装方法。该方法包括如下步骤1)往上述的立管组件中的浮管注水，使得所述立管组件置于导管架附近；2)将所述立管组件与所述导管架对齐；3)将所述立管组件的立管上的立管卡固定在所述导管架上。采用以上技术方案后，本发明的立管整段安装减少水下连接操作，减少工作量，缩短施工周期，海上施工时由于浮管的存在，又不需要动用租金昂贵且资源十分紧张的大型浮吊。同时立管带立管卡整体安装，对中效果好。
文档编号E21B43/01GK101881148SQ20101022138
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者侯金林, 张荫纳, 李新仲, 白立袁, 罗世勇, 范模, 贾旭, 高峰, 黄 俊 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心;天津市海王星海上工程技术有限公司