具有多孔转塔笼的浮式转塔系泊

摘要

一种用于FPSO的可脱开的浮式转塔系泊系统容易在配合和脱离操作期间由于浮筒和浮筒转塔笼之间的碰撞而受损。因此在脱开操作期间需要浮筒快速地与FPSO船的转塔分离。浮筒转塔笼设有一定程度的孔隙率，其容许海水从受体的外部流到受体的内表面。这样引入水减轻了吸力，并容许浮筒更快速地与FPSO船的转塔分离，从而最大限度地减小了最可能在浮筒和FPSO船之间发生不受控制的碰撞的时间。在释放浮筒之前用水填充转塔的在系泊浮筒以上的部分也减少了分离时间。

权利要求

1.一种用于装备了浮式转塔系泊系统的FPSO船的转塔笼，包括：大体钟形的结构，其具有敞开的顶端和相反的敞开的底端以及在所述顶端和所述底端之间的内表面，所述内表面的至少一部分是圆锥形截头体的形状；

位于所述内表面的圆锥形截头体部分中的多个通孔，所述多个通孔位于至少两个不同的径向平面中。

2.根据权利要求1所述的转塔笼，其特征在于，所述大体钟形的结构包括框架，其在外侧面上是敞开的，并且在内侧面上是至少部分地被覆盖的。

3.根据权利要求2所述的转塔笼，其特征在于，所述圆锥形截头体的形状的部分被覆盖。

4.根据权利要求1所述的转塔笼，其特征在于，还包括所述内表面的与所述圆锥形截头体部分的上端相邻的弯曲部分以及位于所述弯曲部分中的多个通孔。

5.根据权利要求2所述的转塔笼，其特征在于，还包括位于外侧面上的环形凸起物，在其中具有多个轴向通孔。

6.根据权利要求1所述的转塔笼，其特征在于，还包括多个径向通孔，其位于所述内表面的靠近顶端的上部大体圆柱形部分中。

7.根据权利要求6所述的转塔笼，其特征在于，所述多个径向通孔定制尺寸并间隔开，从而容许水向上流动，并流出敞开的顶端，以便排出到所述大体钟形的结构的外侧面上。

8.根据权利要求1所述的转塔笼，其特征在于，所述通孔的总面积在所述转塔笼的表面的总面积的5%至20%之间。

9.一种FPSO船，包括：

船壳，在其中具有月池；

位于所述月池中的可旋转的转塔；以及

转塔笼，其包括

大体钟形的结构，其附连在所述转塔的下端，并具有敞开的顶端和相反的敞开的底端以及在所述顶端和所述底端之间的内表面，所述内表面的至少一部分是圆锥形截头体的形状；和位于所述内表面的圆锥形截头体部分中的多个通孔，所述多个通孔位于至少两个不同的径向平面中。

10.根据权利要求9所述的FPSO船，其特征在于，所述转塔笼的大体钟形的结构包括框架，其在外侧面上是敞开的，并且在内侧面上是至少部分地被覆盖的。

11.根据权利要求10所述的FPSO船，其特征在于，所述圆锥形截头体的形状的部分被覆盖。

12.根据权利要求9所述的FPSO船，其特征在于，所述转塔笼还包括所述内表面的与所述圆锥形截头体部分的上端相邻的弯曲部分以及位于所述弯曲部分中的多个通孔。

13.根据权利要求10所述的FPSO船，其特征在于，所述转塔笼还包括位于外侧面上的环形凸起物，在其中具有多个轴向通孔。

14.根据权利要求9所述的FPSO船，其特征在于，所述转塔笼还包括多个径向通孔，其位于所述内表面的靠近顶端的上部大体圆柱形部分中。

15.根据权利要求14所述的FPSO船，其特征在于，所述多个径向通孔定制尺寸并间隔开，从而容许水向上流动，并流出敞开的顶端，以便排出到所述大体钟形的结构的外侧面上。

16.根据权利要求9所述的FPSO船，其特征在于，所述转塔笼的通孔的总面积在所述转塔笼的表面的总面积的5%至20%之间。

17.根据权利要求9所述的FPSO船，其特征在于，所述转塔笼的大体钟形的结构定制尺寸，以便装配在所述月池中，使得所述大体钟形的结构与所述月池的内壁间隔开。

18.一种使系泊浮筒与装备了浮式转塔系泊系统的FPSO船脱开的方法包括：将转塔笼设置在所述FPSO船的月池中，所述转塔笼具有内表面，所述内表面在所述内表面的圆锥形截头体部分中具有多个通孔，所述多个通孔位于至少两个不同的径向平面中；和从所述转塔笼上释放所述系泊浮筒。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述内表面中的多个通孔具有的总面积在所述转塔笼的内表面的总面积的5%至20%之间。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括在释放所述系泊浮筒之前，用水填充至少所述月池的在所述系泊浮筒的上表面以上的部分，所述系泊浮筒固定在所述转塔笼中。

21.一种用于装备了浮式转塔系泊系统的FPSO船的圆柱形转塔，其中所述转塔在其底端处设有转塔笼，所述转塔笼包括大体钟形的结构，所述大体钟形的结构附连在转塔的下端，并具有敞开的顶端和相反的敞开的底端以及在所述顶端和所述底端之间的内表面，所述内表面的至少一部分是圆锥形截头体的形状，并且还具有位于所述内表面的圆锥形截头体部分中的多个通孔，所述多个通孔位于至少两个不同的径向平面中，其中在下部转塔壁中，在所述大体钟形结构上面的区域中不存在孔隙。

说明书

具有多孔转塔笼的浮式转塔系泊

[0001] 与相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求享有于2014年5月2日提交的美国专利申请No.14/268,866的优先权。

[0003] 与联邦基金研究或发展相关的申明不适用。

[0004] 发明背景

[0005] 1. 发明领域

[0006] 本发明总地涉及用于生产石油产品的近海船。更具体地说，其涉及一种用于浮式采油储油卸油(FPSO)系统的浮式转塔系泊系统。

[0007] 2. 包括在37CFR1.97和1.98下公开的信息的相关技术的细节描述[0008] 浮式采油储油卸油系统(FPSO)是一种安装在近海油田和/或气田之上或其附近的浮动设施，以用于接收、处理、存储和输出烃。

[0009] 其由浮体组成，浮体可为特殊目的建造的船或改装的油轮，其被系泊在选定的地点。船的载货量用作生产的石油的缓冲存储器。处理设施(甲板以上部分)和住所安装在浮体上。系泊结构可为多点系泊类型或单点系泊系统，通常是转塔。

[0010] 生产的流体的高压混合物传递给安装在油轮甲板上的处理设施，在这里，使油、气体和水分离。水在清除烃的处理之后被排出船外。稳定的原油储存在货罐中，并后续通过浮筒或通过与FPSO船并排或前后串联地放置而传递到穿梭油轮中。

[0011] 气体可用于通过气举而增强液体生产，并用于船上的能源生产。剩余部分可被压缩并通过管线输送给海滨或重新注入到储槽中。

[0012] 通常，近海系统设计为用于承受“100年暴风”，即在系统安装的位置可通过统计预计每一百年发生一次的最大暴风。所有位置具有不同的百年风暴情况，其中最坏的风暴位于北大西洋和北海北部。超坏的风暴情况可能发生在台风(飓风)流行区域。因而，某些FPSO系泊系统被设计成是可脱开的，使得FPSO船可临时移出风暴路径，并且系泊系统只需要针对适度情况进行设计。

[0013] 浮式转塔系泊(BTM)系统利用一种系泊浮筒，其通过悬链锚腿固定在海床，并支撑原油和气体立管(钢管或柔性管)，立管将井产流体从海床传递至地面。BTM浮筒可通过结构连接器而连接在集成的转塔上。地面固定的转塔向上延伸穿过油轮中的月池，支撑在轴承上并包含重连绞盘、流动管线、控制歧管和定位在主甲板上面的流体旋转头。轴承容许船自由地旋转或根据盛行的环境状况随风向改变方位。

[0014] BTM系统是为台风、飓风或冰山可能对FPSO船造成危害，并且主要出于安全原因，需要快速脱开和/或重连的区域而研制出来的。脱开和重连操作可在没有外部干预的条件下从油轮上执行。当脱开时，系泊浮筒下沉至平衡深度，并且FPSO船离开。

[0015] 钢悬链立管(SCR)是在深水中悬挂于浮动船的悬链结构上的钢管，以便传递流体来回海床。

[0016] 旋转头堆叠是若干个单独的旋转头彼此在顶上堆叠起来的装置，从而容许在随风向改变方位的FPSO船上连续在立管和FPSO船甲板上的处理设施之间传递流体、气体、控制和功率。

[0017] 转塔系泊和高压旋转头堆叠因而是FPSO船的基本部件。

[0018] 升沉补偿系统是一种机械系统，其用于在近海环境中抑制被升举的负载的运动，时常被称为“升沉补偿系统”的机械系统被设计用于抑制和控制竖直运动。存在两种升沉补偿方法：被动系统和主动系统。

[0019] Syvertsen等人的美国专利No.6,155,193描述了一种用于使用生产和/或储存烃的船，其包括具有向下开放的空间以接收并可释放地固定住水下浮筒的接收装置、用于与浮筒连接并传递流体的可旋转的连接器、以及用于将船保持在所需位置的动态定位系统，浮筒连接在至少一个立管上。船包括穿过船壳的月池，并且接收装置是设置在月池中用于上升和下降的单元，可旋转的连接器设置在甲板高度，用于当接收单元与浮筒已经升高至月池中的上部位置时连接到浮筒上。月池沿着其长度设有多个相当大的孔，并且在接收单元中不存在孔。然而大孔的存在可能危害月池的结构完整性。

[0020] 本发明的概要

[0021] 可脱开的BTM系统在重连和脱开操作期间容易由于浮筒和浮筒转塔笼之间的碰撞而受到损伤。当FPSO船和浮筒具有不同的升沉周期时，碰撞危险可能增加。因此在脱开操作期间需要浮筒快速地与FPSO船的转塔分离。这最大限度地减小了在两个浮体彼此分开但彼此靠近期间的时间周期。

[0022] 已经发现脱开时间受到在受体的内表面和浮筒的外表面之间的水层行为的影响。分离两个浮体需要克服这个水层在这两个表面分离时产生的吸力。这个问题对于具有非常大的浮筒的BTM系统是特别尖锐的——即，其中浮筒和受体具有大的配合表面面积的系统。

[0023] 本发明通过提供具有一定程度的孔隙率的转塔笼来解决这个问题，其容许海水从受体的外部流到受体的内表面。这样引入水减轻了吸力和/或静态阻力，并容许浮筒更快速地与FPSO船的转塔分离，最大限度地减小了最可能在浮筒和FPSO船之间发生不受控制的碰撞的时间周期。此外，由大部分闭合的转塔笼产生的液压耦合作用可用于在连接(或重连)操作期间防止浮筒和转塔FPSO船之间不受控制的碰撞。优选地，在转塔中，在转塔下端和转塔笼连接的区域上方不存在多孔性，从而在这个部分不容许海水外流。这容许在转塔笼的顶端处产生水柱。

[0024] 附图若干视图的简要说明

[0025] 图1是根据本发明的一个实施例的装备了浮式转塔系泊(BTM)系统的FPSO船的船头部分的侧剖面图。

[0026] 图2是根据本发明的BTM转塔笼的底视图。

[0027] 图3是刚好在从根据本发明的装备了转塔笼的FPSO船的转塔上释放之前的BTM浮筒的局部横截的侧视图。

[0028] 图4是刚好在从根据本发明的装备了转塔笼的FPSO船的转塔上释放之后的BTM浮筒的局部横截的侧视图。

[0029] 图5是根据本发明的转塔笼的局部侧横视截面图。

[0030] 图6是根据本发明的转塔笼的代表性部分的三维图示。

[0031] 图7是显示了针对根据本发明的转塔笼的各种孔隙率水平的浮筒脱开时间的曲线图。

[0032] 图8是现有技术的转塔结构的透视图，其可根据本发明的一个实施例进行改进，以具有可变的孔隙率。

[0033] 图9A至图9F显示了根据本发明的可变孔隙率转塔系泊系统的各种状态。

[0034] 图10A至图10C顺序地显示了利用图9A至图9F中所示的可变孔隙率转塔系泊系统的连接操作。

[0035] 图11A至图11C顺序地显示了利用图9A至图9F中所示的可变孔隙率转塔系泊系统的脱开操作。

[0036] 本发明的详细描述

[0037] 本发明涉及孔隙率的使用，以优化可浸没的系泊浮筒与FPSO船的连接和/或脱开。可浸没的浮筒支撑一个或多个立管，并且系泊在海床上。浮筒在操作条件下刚性地连接在FPSO船内部；浮筒的系泊系统提供了为FPSO船保留的驻地。浮筒可与FPSO船脱开，例如因为大的海况或风暴。

[0038] 浮筒的上部部分具有圆锥形状，其与附连在FPSO船内部的笼状结构相匹配。范围在5%至20%之间的笼孔隙率在重连期间产生了良好的浮筒和FPSO船运动的同步，这然后减少了碰撞速度，同时实现了当释放的浮筒经过FPSO船时的可接受的短的时间段。用水充填浮筒以上的空间(在释放之前填充转塔)改善了脱开时间。

[0039] 浮式转塔系泊浮筒支撑一个或多个立管，并且系泊在海床上。浮筒刚性地连接在FPSO的转塔上，转塔定位在月池的内部。在操作条件下；浮筒的系泊系统提供了为FPSO船保留的驻地。

[0040] 脱开操作的主要目的是使浮筒快速地与FPSO船分离，从而减少碰撞几率。这名义上需要在浮筒和转塔之间最小的液压耦合作用。对于重连，目的是最大限度地减小在物体之间的运动，因而实现更轻巧的连接。这名义上需要在浮筒和转塔之间最大的液压耦合作用。实际上，满足这些目的需要平衡它们相反的需求的混合设计方案。通常，更开放的壁式转塔笼促进了快速脱开，而更闭合的笼提供了重连期间更好的耦合。本发明涉及使用孔隙率(穿过转塔笼壁的开口)作为整个浮筒/转塔系统结构中的关键设计元素。其它重要的设计特点包括转塔中的内部放泄孔和浮筒升沉补偿系统。

[0041] 范围在5%至20%之间的孔隙率在重连期间，在浮筒和FPSO船之间产生最佳的液压耦合作用，其减少了碰撞速度。已经发现例如当与转塔预填充至FPSO船平均吃水线以上大约2米相结合时，这些小的孔隙率值对于脱开是可接受的。当需要脱开时，在连接的浮筒顶部，存在于转塔中额外的水柱(高达吃水面以上大约2米)可促进浮筒更快地与转塔脱离。图1显示了脱开之前的形态。在某些优选的实施例中，转塔中的全部排水口都位于浮筒和转塔的配合点(即图5中的密封件70)之下。

[0042] 这个孔隙率范围提供的优点是可接受的平衡，其导致了良好的脱开和重连性能。在图7中显示了来自模型试验的测量离开时间。图7中的数据展示了大于20%的孔隙率都具有大致相同的离开时间。这指示试图将这些物体保持在一起的吸力可在最小的孔隙率和预填充水的条件下被克服。通过容许水流过一部分笼壁，由于浮筒的离开而留下的新近产生的空隙被迅速填充。另外，作用在浮筒上的净向下的力由于额外体积的水的重量而临时增加。

[0043] 在开发极端尺寸的浮筒时需要这个设计特点。孔隙率是使极端尺寸的BTM浮筒的连接和脱开成为可行的其中一种技术。在脱开之前用水将转塔预填充至平均吃水线以上是可选的支持程序。

[0044] 本发明可通过参照附图中所示的示例性实施例而得以最好的理解，在附图中使用了以下标号：

[0045] 10FPSO船壳

[0046] 12浮筒

[0047] 14系缆连接器

[0048] 16系缆

[0049] 18钢悬链立管(SCR)

[0050] 20月池

[0051] 22转塔

[0052] 24旋转头堆叠

[0053] 26拉船绞盘

[0054] 28拉船线缆

[0055] 30升沉补偿器

[0056] 32升沉补偿器回转臂

[0057] 34钟状外壳

[0058] 36转塔轴承

[0059] 38结构连接器

[0060] 40转塔笼

[0061] 42弃船绞盘

[0062] 44托管架

[0063] 46月池壁

[0064] 48水口

[0065] 50受体的内表面

[0066] 52预填充吃水线

[0067] 54缓冲器

[0068] 56浮筒的圆锥形部分

[0069] 58锁环

[0070] 62径向开口

[0071] 64伸长的环形开口

[0072] 66轴向开口

[0073] 68孔隙开口

[0074] 70浮筒-转塔密封件

[0075] 80转塔结构

[0076] 82上部结构环

[0077] 84下部结构环

[0078] 86局部增强结构

[0079] 88开口

[0080] 89连接器组

[0081] 90转塔结构

[0082] 91系泊浮筒

[0083] 92外部截头圆锥表面

[0084] 93内部截头圆锥表面

[0085] 94上表面孔口

[0086] 95外表面孔口

[0087] 96可变孔口

[0088] 97闸板

[0089] 98轨道

[0090] 99轨道随动器

[0091] 100系泊浮筒的上表面。

[0092] 这里将参照附图通过举例而无限制性地陈述浮筒和受体以及其使用方法的一个或多个实施例的详细说明。

[0093] 现在参照图1，FPSO船10装备了包含转塔22的月池20，转塔22连接在BTM浮筒12上，BTM浮筒12通过设置成环形矩阵形式的多个锁定机构38进行固定。

[0094] BTM浮筒12在其上端处支撑多个钢悬链立管18。延伸至海床中的锚泊装置(未显示)上的系缆16通过连接器14连接在浮筒12上，连接器14在所示的实施例中是回转连接器。因而，当连接起来时，FPSO船10可释放地系泊在浮筒12的地理位置处，同时响应于海洋状况而在轴承36上自由地围绕浮筒12随风向改变方位。

[0095] 图1显示了处于连接状态的浮筒12。在连接操作中，FPSO船10被移动到浸入水中的浮筒12之上，并且拉船线缆28从绞盘26延伸，直至钟状外壳34锁定在托管架44上。拉船绞盘26然后用于使浮筒12升高到转塔22的转塔笼40中。通过回转臂32起作用的升沉补偿器30可用于避免拉船线缆28上的抓扣载荷。当浮筒12接近受体40时，这两个浮体的升沉运动变成同步的，并且浮筒12可升高至容许结构连接器38移动到锁定位置的高度，从而将FPSO船10固定在系泊浮筒12上。

[0096] 当系泊浮筒12固定在转塔22中时，在立管18和船载处理设备之间的流体连接可通过旋转头堆叠24完成。

[0097] 图2是受体40的内部配合面50的底视图。环形水口将月池壁与受体40分开。多个孔隙开口68作为通孔存在于受体40的配合面50中。本领域中的技术人员应该懂得，随着孔隙开口68的数量和尺寸增加，流过表面50的水流的自由度将增加，但受体40的结构强度减少。因而，在这些竞争性设计参数之间必须建立合适的平衡。这里使用的受体40的百分比孔隙率被定义为孔隙开口68的总面积除以转塔笼表面的总面积。

[0098] 在图3和图4中顺序地显示了脱开操作。如图3中可看出，在浮筒释放之前，转塔22的内部已经被浸没至高度52(其可为FPSO船的平均吃水线的大约2米以上)。已经发现浮筒12的上表面上的水的重量减少了脱开时间。

[0099] 图4显示了在通过结构连接器38的缩回而从转塔12释放之后几秒的BTM浮筒12。随着浮筒12的下降，海水可能进入水口48并流出孔隙开口68，从而释放在浮筒12的表面56和受体40的内表面50之间的吸力。系缆16可连接在海床弹力浮筒(未显示)上，因而随着浮筒12的下降，系泊系统和立管18的有效重量减少，直到与浮筒12浮力达到平衡。浮筒12因此在遭遇暴风或冰雪期间可盘旋在表面以下相对于暴风安全的距离处，直至FPSO船返回并重连。

[0100] 在图5和图6中显示了本发明的一个特定的优选实施例的结构细节。在图5中出现了单个结构连接器38以及转塔-浮筒环形密封件70，密封件70可为可充气的密封件，其接触浮筒12的上部部分上的相反平面。

[0101] 在图6的三维视图中显示了各种结构肋条、板和加固件。在受体40的内表面50中提供了孔隙开口68的矩阵。在所示的实施例中，这些孔隙开口68通常是圆形的。然而，其它开口形状可用于实现本发明的结果。

[0102] 除了孔隙开口68之外，在所选择的结构部件中提供了一系列径向开口62、环形开口64和轴向开口66。这些开口提供了用于海水的排水路径，否则当浮筒12升高至转塔22中时，海水将被捕获于浮筒12上方。通常，这种夹带的海水径向向外流过开口62，然后轴向向下穿过开口66，以便通过月池壁46和受体40之间的水口48而排出。额外的开口可进一步有助于改善重连和/或脱开的时间。

[0103] 如图7中示意性所示，在造波水池中利用比例模型获得的实验结果指示浮筒脱开时间在大约20%的孔隙率水平之上时并没有显著地减少。这样，可选择为受体笼提供恰当的强度、连接操作期间的缓冲作用、以及可接受地短的脱开时间的孔隙率水平。

[0104] 在某些选择的代表性实施例中，根据本发明的转塔笼可包括大体钟形的结构，其具有敞开的顶端和相反的敞开的底端以及在顶端和底端之间的内表面，内表面的至少一部分是圆锥形截头体的形状；以及位于圆锥形截头体部分的内表面中的多个通孔。大体钟形的结构可包括框架，其在第一外侧面上是敞开的，并且在第二内侧面上是至少部分地被覆盖的。圆锥形截头体的形状的部分可被覆盖。转塔笼还可包括内表面的与圆锥形截头体部分的上端相邻的弯曲部分以及位于弯曲部分中的多个通孔。转塔笼还可还包括位于外侧面上的环形凸起物，在其中具有多个轴向通孔。转塔笼还可包括多个径向通孔，其位于内表面的靠近顶端的上部大体圆柱形部分中。多个径向通孔可定制尺寸并间隔开，从而容许水向上流动，并流出敞开的顶端，以便排出到大体钟形的结构的外侧面上。通孔的总面积可优选在转塔笼表面的总面积的大约5%至大约20%之间。

[0105] 根据本发明的FPSO船可包括其中具有月池的船壳；位于月池中的可旋转的转塔；大体钟形的结构，其附连在转塔的下端并具有敞开的顶端和相反的敞开的底端以及在顶端和和底端之间的内表面，内表面的至少一部分是圆锥形截头体形状；以及位于内表面的圆锥形截头体部分中的多个通孔。大体钟形的结构可包括框架，其在第一外侧面上是敞开的，并且在第二内侧面上是至少部分地被覆盖的。圆锥形截头体的形状的部分可被覆盖。转塔笼还可包括内表面的与圆锥形截头体部分的上端相邻的弯曲部分以及位于弯曲部分中的多个通孔。转塔笼还可还包括位于外侧面上的环形凸起物，在其中具有多个轴向通孔。转塔笼还可包括多个径向通孔，其位于内表面的靠近顶端的上部大体圆柱形部分中。多个径向通孔可定制尺寸并间隔开，从而容许水向上流动，并流出敞开的顶端，以便排出到大体钟形的结构的外侧面上。通孔的总面积可优选在转塔笼表面的总面积的大约5%至大约20%之间。

[0106] 根据本发明用于使系泊浮筒与装备了浮式转塔系泊系统的FPSO船脱开的方法可包括将转塔笼设置在FPSO船的月池中，所述受体具有内表面，其至少一部分被具有多个通孔的护罩覆盖；并从转塔笼上释放系泊浮筒。护罩中的多个通孔优选具有在转塔笼内表面的总面积的大约5%至大约20%之间的总面积。该方法还可包括在释放系泊浮筒之前用水填充至少月池的在系泊浮筒的上表面以上的部分，系泊浮筒固定在转塔笼中。

[0107] 根据本发明的用于FPSO船的圆柱形转塔可具有转塔，在其底端处设有大体钟形结构，大体钟形结构附连在转塔的下端，并具有敞开的顶端和相反的敞开的底端以及在顶端和底端之间的内表面，内表面的至少一部分是圆锥形截头体的形状，并且还具有位于内表面的圆锥形截头体部分中的多个通孔，其中在下部转塔壁中，在大体钟形结构的上面区域中不存在孔隙。

[0108] 国际出版物WO2012/032163A1(题名为“具有分组连接器的可脱开的系泊系统”)公开了一种用于随风向改变方位的船的可脱开的系泊系统，船具有从甲板高度延伸至龙骨高度的月池。该系统包括保持在月池中的转塔；安装在转塔上的用于传递流体的旋转头单元；位于转塔和月池之间的轴承组件；以及通过多个系缆锚定在海床上的浮筒，其可回收到月池中，并连接在转塔上。该系统还包括用于将浮筒机械地锁定在转塔上的锁定组件以及至少一个由浮筒支撑的立管，立管用于将流体传递至海床或传递来自海床的流体。锁定组件包括至少两个连接器，其均设有夹具，夹具可在径向向外的方向上移动，从而将浮筒机械地连接到转塔上。

[0109] 图8显示了根据WO2012/032163A1的转塔结构，其具有用于传递系泊载荷的增强件。如图8中所示，转塔结构80包括上部结构环82，其通过局部性增强结构86而连接到下部结构环84上。当插入或释放BTM系泊浮筒的相对应的部分时，在局部性增强结构86之间的开口88可允许海水进出转塔结构内部的运动。在图8中还显示了连接器组89，其可机械地锁定在BTM系泊浮筒上，从而将其固定在转塔结构80中。

[0110] 在一个实施例中，图8中所示类型的转塔结构可设有用于改变开口88(即，在BTM系泊浮筒的连接和释放期间可供海水流过的孔口)的孔隙率的装置。现在参照图9A至9F，转塔结构90配置为用于容纳系泊浮筒91。系泊浮筒91可设有外部截头圆锥表面92，其经过尺寸和形状定制，以便配合在转塔结构90的内部截头圆锥表面93中。如图9B和9C中可看出，系泊浮筒91可具有基本平坦的上表面100。

[0111] 转塔结构90可设有上表面孔口94和外表面孔口95，其中当在转塔结构90中插入或释放系泊浮筒91时，海水可流过这些孔口。外表面孔口95的一部分可为可变孔口96，其可通过活动的闸板97来打开或关闭。在所示的实施例中，跨越外表面孔口95的宽度提供了轨道98，并且闸板97设有轨道随动器99，其允许闸板97通过在轨道98上滑动而选择性地覆盖可变孔口96的一部分或全部。

[0112] 图9A显示了部分地位于转塔结构90中的系泊浮筒91，其中闸板97处于完全关闭位置。

[0113] 图9B显示了完全坐落在转塔结构90中的系泊浮筒91，其中闸板97处于完全关闭位置。

[0114] 图9C显示了完全坐落在转塔结构90中的系泊浮筒91，其中闸板97处于半开位置。

[0115] 图9D显示了完全坐落在转塔结构90中的系泊浮筒91，其中闸板97处于全开位置。

[0116] 图9E显示了部分地位于转塔结构90中的系泊浮筒91，其中闸板97处于半关闭位置。

[0117] 图9F显示了部分地位于转塔结构90中的系泊浮筒91，其中闸板97处于全开位置。

[0118] 在超深海中实施浮式转塔系泊(BTM)系统的成本受到支撑大型立管有效负载所需要的BTM浮筒的尺寸的控制。提高这种系统的成本效率的一种途径是在浮筒重连的最后阶段优化在BTM浮筒和FPSO船之间的液压耦合作用。在重要的参数中，所谓的“转塔圆锥孔隙率”起到重要的作用。转塔圆锥是定位在与BTM浮筒对接的转塔圆柱中的圆锥形形状。其主要的结构功能是BTM浮筒与转塔圆柱在重连期间的对准——BTM浮筒的公圆锥必须与转塔圆柱的母圆锥对准。在连接之后的两个圆锥之间的间距以及可流过转塔(母)圆锥表面的水的数量被称为“转塔圆锥孔隙率”。

[0119] 转塔圆锥孔隙率的调整可在两个相反的设计目的之间妥协。对于重连操作，需要最大限度地减小转塔圆锥孔隙率，因为低的孔隙率具有用于在重连的最终阶段优化BTM浮筒和FPSO船的相对运动的液压耦合作用的明确效果(其可使人们能够显著地减少重连系统的规格和因而成本)。对于脱开操作，设计师将可能最大限度地增加转塔圆锥孔隙率，因为增加的孔隙率减少了可使BTM浮筒与FPSO船的脱开减速的吸力作用，并从而减少脱开海况，从而避免在浮筒过慢下降期间FPSO船撞击BTM浮筒的风险。

[0120] 上述系统可实现可变的转塔圆锥孔隙率，使得孔隙率可在脱开操作期间达到最大，并且在重连操作期间达到最小。

[0121] 容纳转塔圆锥的下部转塔结构可包括许多结构箱86(在所示的实施例中为三个箱)，其在顶部和底部通过环形箱结构(分别为元件82和84)互连到转塔圆锥上。

[0122] 竖直结构箱86之间的间距是转塔圆锥“表皮”，其中可变孔隙率可通过滑动闸板97或其等效物来实现。

[0123] 根据本发明的可变孔隙率转塔圆锥系统可减少用于随风向改变方位的船的重连系统的成本，增加重连海况(以在暴露于持续巨浪的现场提供更多稳定运转时间)，同时增加可容许的脱开海况(以提供更多稳定运转时间，或者/并且可进一步节省用于系泊系统的成本——例如如果系泊系统可在10年或100年状况下脱开，那么系泊系统可针对最大脱开状况定制尺寸，而非更苛刻的状况，例如100年或10,000年环境)。

[0124] 在图10A，10B和10C中顺序地显示了根据本发明的利用可变孔隙率转塔系统的连接操作。

[0125] 图10A显示了转塔结构90，其中闸板97从开启位置向关闭位置移动。闸板97的闭合可在BTM系泊浮筒上升到转塔结构90中之前完成。

[0126] 在图10B中显示了BTM系泊浮筒91通过例如绞盘线缆而升高到转塔结构90的内部。闸板97处于其完全关闭的位置。位于转塔结构90的其它侧的相对应的闸板(未显示)也可关闭，以最大限度地减小转塔结构90的孔隙率。如上面所述，减少转塔结构90的孔隙率可在连接操作期间改善转塔结构90与系泊浮筒91的液压耦合作用。

[0127] 图10C显示了BTM浮筒91完全坐落在转塔结构90中，其中闸板97处于完全关闭位置，就如连接操作结束时存在的情形。

[0128] 在图11A，11B和11C中顺序地显示了利用根据本发明的可变孔隙率转塔系统的脱开操作。

[0129] 图11A显示了转塔结构90，其中闸板97从关闭位置向开启位置移动。闸板97的开启可在BTM系泊浮筒从转塔结构90上释放之前完成。

[0130] 图11B显示了刚好在释放之前的转塔结构90中的浮筒91。闸板97完全打开，并且通过可变孔口96的开启部分可看到浮筒91的外部截头圆锥表面92。浮筒91的释放可通过连接器89的反向促动来完成(见图8)。

[0131] 图11C显示了浮筒91下降而远离转塔结构90。闸板97处于全开位置，并且可变孔口96配置为最大孔隙率。一定体积的水可在脱开之前分阶段流过转塔结构90的上面。在脱开时，该水可通过上表面孔口94和可变孔口96流入转塔结构90的内部，从而减轻BTM浮筒下降所产生的吸力。这可用于提高浮筒离开转塔结构的速率，从而减少在船和不受限制的下沉浮筒之间可能发生损坏性碰撞的时间周期。

[0132] 虽然已经显示并描述了本发明的特定实施例，但是它们并不意图限制本专利所覆盖的范围。本领域中的技术人员应该懂得，在不脱离以下权利要求字面上和等效覆盖的本发明的范围内可做出各种变化和修改。