FI105414B - Menetelmä vedenalaisten putkijohtojen laskemiseksi syvään veteen - Google Patents

Description

I UM Ί 4

Menetelmä vedenalaisten putkijohtojen laskemiseksi syvään veteeif.

Tämä Iflfeksintö kohdistuu menetelmään vedenalaisten johtojen 5 laskemiseksi syvään veteen.

Keksintö kohdistuu erikoisesti menetelmään vedenalaisten putkijohtojen , jotka on tarkoitettu nesteitten ja varsinkin luonnonkaasun tai raakaöljyn siirtoon, laskemiseksi yli 1000 10 m ja tavallisesti välillä 3000 ja 4000 m syvällä olevalle merenpohjalle.

Vedenalaisten putkijohtojen laskemista kaasun tai hiilivedyn kuljettamiseksi suhteellisen pitkiä merimatkoja on käytetty 15 jo muutamia vuosia, r Tähän asti sellaiset putkijohdot on laskettu korkeintaan n.

600 - 700 m syvällä olevaan merenpohjaan, kun kyseessä ovat olleet hyvin pitkät suuriläpimittaiset putkijohdot (runkojoh-20 dot) tuotteitten siirtämiseksi tuotantopaikaltaan kulutuspai kalleen, tai 1000 - 1500 m syvällä olevaan merenpohjaan, kun kyseessä ovat lyhyet pienihalkaisijäiset putkijohdot (juoksu-johdot) off-shore lähteiltä tuotantolaitoksiin. Runkojohdot ovat teräsrakennetta, joka on päällystetty muoviaineilla, 25 kuten esimerkiksi lämpömuovautuvilla hartseilla, polyety- leenillä tai epoksilla, polyuretaanilla tai muilla hartseilla, mahdollisesti kuituvalmisteisilla, korrosiota tai kulumista vastaan. Matalimmissa vesissä tämä päällys on lisäksi peitetty sementtikerroksella, mahdollisesti vahvistettu 30 metallirenkaalla tai keinokuiduilla, jolloin ensisijaisena „ ; tarkoituksena on ollut lisätä painoa ja toissijaisena me kaanisen suojauksen aikaansaaminen.

Mitä tulee laskemismenetelmään, niin runkojohdot on yleisesti 35 laskettu tarkoitukseen ominaisilla laivoilla. Erikoisesti runkojohdot valmistetaan hitsaamalla yhteen päällystettyjä putkia tai putken osia pituudeltaan n. 12 - 24 m ja lasketaan '1U b 4 Ί 4 veteen laivasta oleellisesti vaakasuorina putkina pysyttäen ne jännitettyinä laivaa sopivasti liikuttamalla. Työskenteleminen vaakasuorassa mahdollistaa jatkuvan toiminnan, koska useita hitsausasemia voidaan sijoittaa laivan suuntaisesti.

5 Tämä laskutapa tunnetaan S-laskuna, koska ennenkuin putki sijoittuu merenpohjalle se muodostaa S-muotoisen kaksoiskaa-ren.

10 Tämän menetelmän muunnelman mukaan ennalta valmistetut pitemmät (n. 50-70 m) putkenosat hitsataan yhteen pitkin muuttuvaa, mutta lähellä pystysuoraa kaltevuutta olevaa luiskaa, niin että putki muodostaa yksinkertaisen J-muotoisen käyrän ennenkuin se sijoittuu merenpohjalle (J-lasku).

15 J-laskun etu S-laskuun nähden on siinä, että putkijohtoon kohdistuvat jännitykset ovat huomattavasti pienemmät kuin S-laskussa, paitsi jos käytetään hyvin pitkiä tukirakenteita (stingers), jotka voivat vaarantaa putkijohdon eheyden. J-20 laskussa kuitenkin, kun työskennellään oleellisesti pystysuorilla putkilla, putkenosat yhdistetään toisiinsa katkonaisesti yhdessä hitsausasemassa, koska pitkät putkenosat nostetaan ja asennoidaan luiskalle yksi kerrallaan ja vasta kun edellisen putkenosan liittäminen on valmis. Tämä vaatii 25 melkoisesti työaikaa. Näiden kahden laskutavan rajat selittävät sen, miksi aikaisemmin ei ole ollut käytännöllistä asentaa runkojohtoja hyvin syvällä olevalle merenpohjalle. Tässä suhteessa hyvin paksujen putkien käyttö kestämään laskemis-: ' rasitteet veden paine vaatisivat toisaalla suunnattomia, 30 vaikeasti aikaansaatavien voimien käyttöä, ja toisaalta eihyväksyttävän hitsausajan. Tämän keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa laskea noin 50 - 100 cm halkaisijaltaan olevien vedenalaisten putkijohtojen laskemisen yli 1000 m syvällä olevalle merenpohjalle. * 35 Tämä voidaan aikaansaada sekarakenteisilla putkilla, jotka koostuvat teräksisestä ytimestä vahvistettuna yhdistelmäai-neella, joka sisältää jatkuvia kuituja niin, että sekä teräs että yhdistelmäaine vaikuttavat yhdessä kestämään säteittäi-4CL siä ja tangentiaalisia jännityksiä teräksen vastatessa pää- 2 105414 asiallisesti tai kokonaan aksiaalisen jännityksen kestosta.

Tämä keksintö esittää sentähden menetelmän vedenalaisten putkijohtojen laskemiseksi syvään veteen käyttäen J-lasku-" tekniikkaa, jossa liitetään yhteen sekarakenteiset putket, 5 joissa on teräsydin, joka on vahvistettu komposiittimate-’ riaalikerroksella, jossa on jatkuvia kuituja sisältävä mat riisi : - jatkuva kuitu kierretään teräsytimen ympäri ruuvikierteenä, joka muodostaa välillä 65 ja 87° olevan kulman putken akse- 10 Iin kanssa, - komposiittimateriaalikerroksen paksuuden suhde teräsytimen paksuuteen on välillä 2 ja 8, - sekarakenteisen putken paino vedessä on välillä noin 40 ja ΊΟΟ kg/m.

15

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn sekarakenteisen putken teräsydin on tavanomainen mitoiltaan pituuden ja halkaisijan suhteen niinkuin J-laskun tekniikassa käytetään.

20 Sitävastoin sen paksuus riippuu sen merenpohjan syvyydestä, jolla valmiin putkijohdon on levättävä. Tässä suhteessa päärasitus laskussa on aksiaalinen kuorma vedessä olevan putken painon takia ja sen kantaa täysin tai melkein kokonaan teräsydin, jcihon tässä vaiheessa yhdistelmäpäällys ei käytän- 25 nössä osallistu ollenkaan. Ytimen vahvuuden on siksi oltava * vähintään riittävä kestämään aksiaaliset laskujännitykset, jotka riippuvat ripustetun putkijohdon painosta vedessä.

• Tavallisimmin käytetty paksuus on yleisesti välillä 20 ja 30 30 mm.

Yhdistelmämatriisin.· aineena voi olla lämmössä kovettuva hartsi, kuten tyydyttämättömät polyesterihartsit, epoksihart-.sit, polyuretaanihartsit jne., tailämpömuovautuva hartsi 35 kuten "'polyetyleeni, polypropyleeni, polyamidi jne., tai sementti. Sementillä tarkoitetaan tässä selityksessä ja vaatimuksissa ainette, joka johtuu veden, sementin, täyteaineiden , kuten hiekka, lyhyet kuidut jne., ja/tai tartuntaa sekä lyhyisiin että pitkiin kuituihin parantavien lisäainei-40 den seoksen kovettumisesta.

3 10 5 4 Ί 4 Tämän keksinnön mukaisen menetelmän sekarakenteisen putken aikaansaamiseen käytetään kuituja, joita tavanomaisesti käytetään kuituvahvisteisten hartsiesineitten valmistamiseen, ts. lasikuituja, erikoisesti S-tyyppisiä lasikuituja, kase-5 iinikuituja (KEVLAR), hiilikuituja, boorikuituja, hyvin kimmoisia polyetyleenikuituja jne. Nämä kuidut voivat olla esi-impregnoituja matriisiaineella ja sitten kierretty te-räsytimen ympärille, tai kierretty sellaisenaan putken ympärille ja sitten impregnoitu matriisiaineella ruiskuttamalla 10 sitä kuiduille kiertämisen aikana, tai suihkuttamalla sitä paineella, kun käämintä on valmis.

Jatkuvat kuidut kierretään teräsytimen koko pituudelle paitsi sen päihin, jotka jätetään vapaiksi noin 50 - 100 mm pituu-15 delta, joka tarvitaan putkien liittämiseksi putkijohtoon.

Myös sekarakenteisissa putkissa voi olla ulkopuolinen kuormi-tuspäällys, joka on muodostettu sementisä, joka tavallisesti on vahvistettu metalliverkolla.

20 Tämän keksinnön mukaisen menetelmän liitostapa sopii J-lasku-tekniikalle tyypilliseen yksiasemasysteemiin ja lisää sen laskutavan tuotantotehoa.

25 Järjestelmä putkien liittämiseksi yhteen ja putkijohtoon sisältää erikoisesti: I) teräksisen ytimen päät liitetään hitsaamalla; . II) sekarakenteisten putkien yhdistelmäaineen jatkuvuus palautetaan sijoittamalla kaksi erivalmistettua seka-30 aineista renkaanpuolikasta, jotka on vahvistettu pitkillä -tai lyhyillä kuiduilla, vastakkain; III) lukitaan kaksi renkaanpuolikasta puristimilla tai vanteilla tai pulttaamalla tai liimaamalla, pysyvän liitoksen aikaansaamiseksi; 35 IV) palautetaan liitoksen rakenteen jatkuvuus liu'uttaen kahden yhdistelmäainetta olevan renkaanpuolikkaan päälle peittävä rengas, joka on varustettu kahdella tiivistysrenkaalla ja esiasennettu sekarakenteiselle putkelle, putkijohtoon yhdistettäessä; 4¾ V) ruiskutetaan renkaan ja liitoksen välitilaan kovettuvaa 4 IUt)4 14 nestettä, joka pystyy estämään muodonmuutoksen kolmeen suuntaan, tarkoituksella täyttää renkaan ja kahden yhdistelmäaineisen renkaanpuoliskon väliset sekä viimeksimainittujen ja ulkorenkaan väliset kolot.

5

Erääseen toiseen hitsausmenetelmään kuuluu, että: I) suipennetaan teräsytimen päät, joita ei ole päällystetty yhdistelmäaineella, niiden paksuuden vähentämiseksi 10 - 15 mm; 10 II) liitetään suipennetut päät hitsaamalla; III) vahvistetaan tällä tavoin aikaansaatu hitsaus sijoittaen päälle kaksi teräksistä renkaanpuolikasta; IV) liitetään kaksi renkaanpuolikasta yhteen kahdella pituussuuntaisella hitsauksella tai pulttaamalla; 15 V) palautetaan sekarakenteisten putkien kosketuksellinen jatkuvuus sijoittamalla päälle kaksi muuta esivalmistettua renkaanpuoliskoa, jotka ovat yhdistelmäainetta ja vahvistettu pitkillä tai jatkuvilla kuiduilla; VI) lukitaan molemmat renkaanpuoliskot puristimilla tai 20 vanteilla tai pulttaamalla tai liimaamalla, pysyvän liitoksen aikaansaamiseksi; VII) palautetaan liitoksen rakennejatkuvuus siirtäen kahden yhdistelmäainetta olevan renkaanpuoliskon yli ja päälle rengas, joka on varustettu kolmella tiivistysrenkaalla 25 ja on esiasennettu sekarakenteiselle putkelle, jota yhdistetään putkijohtoon; VIII) ruiskutetaan renkaan ja liitoksen välitilaan kovettuvaa nestettä, joka pystyy estämään muodonmuutoksen kolmeen suuntaan, tarkoituksella täyttää ytimen ja teräksisten 30 renkaanpuolikkaiden, näiden ja yhdistelmäainetta olevi en renkaanpuolikkaiden, ja viimeksimainittujen ja ulkorenkaan väliset kolot; „ · Kahden teräksisen renkaanpuolikkaan paksuus on sellainen, 3? että se kompensoi vähintään suipennuksesta johtuvan tilan, ( niiden poikkileikkauksen mahdollisimman tarkasti vastatessa mainittun suipennuksen profiilia. Niiden leveys vastaa oleellisesti kahden suipennetun osan pituutta.

4Q Muitten kahden renkaanpuolikkaan yhdistelmäaine on edullises- 5

I U04 I H

ti, mutta ei välttämättä samaa kuin on käytetty sekarakentei-sessa putkessa. Näiden renkaanpuolikkaiden poikkileikkaus on myös sellainen, että ne noudattavat mahdollisimman tarkasti hitsattujen putkien tai kahden teräksisen renkaanpuolikkaan 5 ulkopintaa. Niiden leveys ja paksuus ovat sellaiset, että ne jatkavat putkipintaa aineellisesti, niiden ulkopinnan ollessa siten linjassa putken ulkopinnan kanssa. Kaksi renkaanpuoli-kasta voidaan pysyttää yhdessä puristimilla tai vanteilla, jotka on sovitettu syvennyksiin, jotka estävät niitä ul-10 konemasta ulkopinnasta, tai pulttaamalla tai liimaamalla.

Rengas, joka palauttaa liitoksen rakenteellisen jatkuvuuden, on esiasennettu sekarakenteiselle putkelle, joka on liitettävä putkijohtoon. Hitsauksen loputtua, ja kahden teräksisen renkaanpuolikkaan ja/tai kahden yhdistelmäaineisen renkaan-15 puolikkaan tultua asennetuksi, rengas, jonka sisähalkaisija on vähän suurempi kuin putken ulkohalkaisija, noin 5-6 mm, liu'utetaan kunnes tiivisterenkaat kattavat liitoksen.

Renkaalla, joka voi olla terästä tai yhdistelmäainetta, on 20 sellainen pituus, että se on vähän pitempi kuin kahden yhdistelmäaineisen renkaanpuolikkaan peittämä putken osa, ja on tavallisesti välillä 200 ja 400 mm.

Liitoksen rakenteen jatkuvuuden täydentämiseksi, keksinnön 25 mukaisen menetelmän mukaan ruiskutetaan kovettuvaa nestettä, joka estää muodonmuutoksen kolmessa suunnassa, renkaan ja liitoksen väliin, tarkoituksella täyttää ytimen ja teräksisten renkaanpuolikkaiden, jos niitä on, niitten ja yhdistelmä-aineisten renkaanpuolikkaiden ja niiden ja ulkorenkaiden 30 väliset tilat. Tämä nestevoi olla kuumassakovettuvaa hartsia, johon on edeltäkäsin lisätty katalyytti, kuumassapehmenevää hartsia tai sementtiä.

Keksinnön mukainen menetelmä on selitetty viittaamalla eri-15 koisesti J’-laskutekniikkaan vedenalaisia putkijohtoja varten, jolloin vältetään suuriin syvyyksiin liittyvät haitat. Mikään e ei kuitenkaan estä menetelmän käyttöä S-laskutekniikassa matalissa syvyyksissä, tämän järjestelmän yksinkertaisena vaihtoehtona.

• « « 6

Claims (11)

105414

1. Menetelmä vedenalaisten putkijohtojen laskemiseksi syvään veteen käyttäen J-laskutekniikkea, Jossa liitetään yhteen se-karakenteiset putket, Joissa on teräsydin, Joka on vahvistettu komposiittimateriaalikerroksella, Jossa on Jatkuvia kuituja sisältävä matriisi, tunnettu siitä, että - Jatkuva kuitu kierretään teräsytimen ympäri ruuvikierteenä, Joka muodostaa välillä 65 Ja 87° olevan kulman putken akselin kanssa, - komposiittimateriaalikerroksen paksuuden suhde teräsytimen paksuuteen on välillä 2 Ja 8, - sekarakenteisen putken paino vedessä on välillä noin 40 Ja 100 kg/m.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräsytimen paksuus on välillä 20 Ja 50 mm.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että matriisiaine koostuu kuumakovettuvasta hartsista, lämpöplastisesta hartsista tai sementistä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että komposiittimateriaalin vahvis-tuskuidut ovat lasikuituja, aramidikuituJa (KEVLAR), hiili-kuituja, boorikuituja tai suurmodulipolyetyleenikuituJa.

5· Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että Jatkuvat kuidut on kierretty ruuvimaisesti teräsytimen koko pituudelle paitsi sen päihin, " Jotka on Jätetty vapaaksi noin 50-100 mm:n pituudelta.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekarakenteinen putki sisältää ulkopuolisen painoa lisäävän katteen, Joka on metalliverkolla vahvistettua sementtiä. 105414

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmään putkien liittämiseksi yhteen ja putkijohtoon kuuluu, että: I) teräksisen ytimen päät liitetään hitsaamalla, II) sekarakenteisten putkien komposiittimateriaalin fyysinen jatkuvuus palautetaan sijoittamalla kaksi esivalmistettua pitkillä tai lyhyillä kuiduilla vahvistätuste.komposiittimateriaalista tehtyä renkaanpuolikasta vastakkain, III) lukitaan kaksi renkaanpuolikasta puristimilla tai vanteilla tai pulttaamalla tai liimaamalla pysyvän liitoksen ai-kaansaamiseeksi, IV) palautetaan liitoksen rakenteen jatkuvuus siirtämällä kahden komposiittimateriaalia olevan renkaanpuolikkaan päälle niitä peittämään rengas, joka on varustettu kahdella tiivistysrenkaalla ja esiasennettu sekarakenteiselle putkelle, jota yhdistetään putkijohtoon, V) ruiskutetaan renkaan ja liitoksen välitilaan kovettuvaa nestettä, joka pystyy vastustamaan muodonmuutosta kolmeen suuntaan, tarkoituksella täyttää ytimen ja kahden komposiittimateriaalia olevan renkaanpuolikkaan väliset sekä viimeksimainittujen ja ulkorenkaan väliset kolot.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmään putkien liittämiseksi yhteen ja putkijohtoon kuuluu, että I) suipennetaan teräsytimen päät, joita ei ole päällystetty komposiittimateriaalilla, niiden paksuuden vähentämiseksi • ’ 10 - 15 mm:iin, II) liitetään suipennetut päät hitsaamalla, III) vahvistetaan tällä tavoin aikaansaatu hitsaus sijoittamalla päälle kaksi teräksistä renkaanpuolikasta, IV) liitetään kaksi renkaanpuolikasta yhteen kahdella pituussuuntaisella hitsauksella tai pulttaamalla, V) palautetaan sekarakenteisten putkien kovetusaineen fy r\-nen jatkuvuus sijoittamalla päälle kaksi muuta esivalmistettua renkaanpuolikasta, jotka ovat pitkillä tai jatkuvilla kuiduilla vahvistettua komnosiittimateriaalia 9 105414 VI) lukitaan molemmat renkaanpuolikkaat puristimilla tai 'vanteilla tai pulttaamalle tai liimaamalla pysyvän liitoksen aikaansaamiseksi VII) palautetaan liitoksen rakenteen jatkuvuus siirtämällä kahden komposiittimateriaalia olevan renkaanpuolikkaan yli Ja päälle rengas, Joka on varustettu kahdella tii-vistysrenkaalla Ja on esiasennettu sekarakenteiselle putkelle, Jota yhdistetään putkijohtoon, VIII) ruiskutetaan renkaan Ja liitoksen välitilaan kovettuvaa nestettä, Joka pystyy vastustamaan muodonmuutosta kolmeen suuntaan, tarkoituksella täyttää ytimen Ja teräksisten renkaanpuolikkaiden, näiden Ja komposiittimateriaalia olevien renkaanpuolikkaiden, Ja viimeksimainittujen Ja ulkorenkaan väliset kolot.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, t u n n e t u siitä, että kahden teräksisen renkaanpuolikkaan paksuus on sellainen, että se kompensoi vähintään suipennuksesta Johtuvan tilan, niiden poikkileikkauksen mahdollisimman tarkasti vastatessa kahden suipennuksen profiilia Ja leveyden kahden suipennuksen pituutta.

10. Patenttivaatimuksen 7» 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että komposiittimateriaalia olevien renkaanpuolikkaiden leveys Ja paksuus on sellainen, että ne palauttavat putkijohdon fyysisen Jatkuvuuden vastaavasti niin, että niiden ulkopinta on linjassa putken ulkopinnan kanssa. 11* Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rengas, Joka vastaa liitoksen rakenteen Jatkuvuudesta, on terästä tai komposiittimateriaalia Je sen pituus on välillä 20C Ja 400 mm. m 12.· Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kovettuva neste, Joka pystyy vastustamaan muodonmuutosta kolmeen suuntaan , Ja Jota ruiskutetaan renkaan Ja liitoksen välitilaan on kuumakovet-tuvaa hartsia, Johon on edeltäkäsin lisätty katalyytti, läm-pömuovautuva hartsi tai sementti. 105414