FI110539B - Jännitystä vähentävä liitos nousuputkea varten - Google Patents

Description

Jännitystä vähentävä liitos nousuputkea varten - Spänningsavlastande fog för stigledning 110539

Keksintö liittyy yleisesti merellä tapahtuvassa öljynporauksessa käytettyjen nousu-5 putkien tukiin ja tarkemmin kelluvien öljynporausrakenteiden nousuputkien tukiin kölirakenteiden kohdalla. Keksintö kohdistuu tarkemmin liitokseen käytettäväksi putkessa kelluvassa järjestelmässä, jossa alukseen kohdistuu vaihtelevaa liikettä, jota aiheuttavat tuuli, virrat ja aaltojen vaikutus, jolloin mainitun putken toinen pää voidaan kytkeä meren pohjaan ja jolloin ylempi putkiosuus on sovitettu kulkemaan 10 aluksen pohjassa olevan rajoittavan aukon läpi.

Hiilivetyjä merellä porattaessa ja tuotettaessa syvillä vesillä kelluvista aluksista käsin tapahtuvien toimenpiteiden kehittämiseen on sisältynyt jännitteen alaisia jänteitä ja nousujohtoja, jotka ulottuvat aluksesta meren pohjaan. Sellaiset kelluvat alukset ovat sisältäneet jännityksen alaisina kelluvia torneja ja salkorakenteita, joissa kellu-15 vat rakenteet ulottuvat hyvän matkaa veden pinnan alle, jossa niihin kohdistuu nousu-ja lasku-, kallistus-ja kiertymisliikkeitä.

Jänteiden ja nousuputkien alapäät on kytketty meren pohjaan lisäputkien tai nousu- putkien avulla, jotka on upotettu ja muurattu meren pohjaan. Jänteiden ja nousuput- . ’ 1 · kien yläpäät kulkevat alusten kölissä tai alaosassa olevien aukkojen läpi, ja niitä tue- • · · : 20 taan pystysuunnassa jännity svälinein, jotka sijaitsevat vedenpinnan lähellä.

• • · · ,t.,; Kölissä olevien aukkojen tarkoituksena on pitää paikallaan jänteet tai nousuputken -· · . . muodostavan putken, kun alus liikkuu sivusuunnassa meren pohjassa olevan liitok- sen suhteen. Sellaiset sivusuuntaiset liikkeet aiheuttavat putken taipumista paikal-’ laan pitävän eli rajoittavan aukon kohdalla tai putken kiertymistä sen kohdan ympä- 25 ri, jossa putki koskettaa aukon reunoja. Tavallisesti jännityksen alaisen putken tai- • · :. 1 ·: puminen johtaa väsymiseen ja kulumiseen rajoittavan aukon kohdalla.

Nousuputkien halkaisijat voivat vaihdella nousuputkelle asetettujen toiminnallisten

• » I

’;' · 1 vaatimusten mukaan, jolloin tyypilliset rakenteet vaihtelevat välillä 76-508 mm (3- ‘1 20”). Kölin ohjaustukirungossa oleva aukko on nykyisillä rakenteilla mitoitettu niin, 30 että se päästää läpi liittimen, jota käytetään nousujohdon liittämiseksi meren pohjal-: la olevaan lähteeseen. Tämän liittimen halkaisija vaihtelee tyypillisesti välillä 686- 1219 mm (27-48”), käytetyn tukiliittimen tyypistä riippuen. Aikaisemmat kölimuh-vit oli suunniteltu täyttämään salkokölin nousujohtorunkoon järjestetyn 737- 110539 2 1270 mm (29-50”) reiän. Tämä johti suureen halkaisijaan ja näin ollen hyvin raskaaseen ja kalliiseen kölimuhviin. Tällaisen suuren halkaisijan omaava kölimuhvi oli yleensä liian jäykkä, jotta se tehokkaasti aikaansaisi halutun taivutusta rajoittavan vaikutuksen. Lisäksi kölimuhvin oli oltava varsin pitkä (15-18 m), jotta varmis-5 tettaisiin, ettei muhvi pääse kölinohjaimesta johtuen kelluvan rakenteen ja nousuput-ken keskinäisestä liikkeestä.

Aikaisemmin ehdotetut välineet jännityksen säätämiseksi sellaisessa kohdassa tai sellaisella putken kiertymisalueella ovat sisältäneet kapenevia putkiseinän osuuksia, joissa on hyvin suuret seinämäpaksuudet. Kapenevat seinäosuudet työstetään tavalli-10 sesti erittäin raskaista valuista, ja ne ovat hyvin kalliita.

Vireillä oleva US-patenttihakemus No. 08/431 147 esittää jännitystä vähentävän liitoksen, jossa putkiosuuden yli rajoittavan aukon kohdalla on vedetty muhvielin, jonka sisähalkaisija on suurempi kuin putkiosuuden ulkohalkaisija. Muhvin vastakkaisissa päissä olevat välineet keskittävät putken muhviin, niin että taivutusrasitukset 15 rajoittavan aukon kohdalla pienenevät ja kohdistuvat putkeen muhvielimen päissä.

Tekniikan taso ei täytä tarvetta aluksen kölin kohdalla olevalle nousujohdon tuelle, joka voidaan asentaa nousujohdon kanssa ja joka tarvittaessa voidaan helpommin poistaa ja vaihtaa vaurion, kulumisen ja/tai väsymisen takia. 1 ‘' Keksintö täyttää edellä mainitun tarpeen. Nyt on aikaansaatu jännitystä vähentävä : 20 liitos käytettäväksi nousuputken kanssa kelluvissa järjestelmissä, joissa alukseen • '·· kohdistuu vaihtelevaa liikettä tuulen, virtojen ja aaltojen vaikutuksesta. Nousuput- •: · ’: ken toinen pää voidaan kytkeä meren pohjaan ja yläpää on sovitettu kulkemaan jän- nitystä vähentävän aukon läpi aluksen pohjassa. Rajoittavan aukon kohdalla köliin • · on poistettavasi kiinnitetty pallonivel- ja holkkijärjestely. Palloniveleen on kiinni-25 tetty muhvi oleellisesti muhvin keskikohdassa. Muhviin tuotu nousuputki on varus-,·. : tettu kulutuslaatoin tai sopivin kulutuspinnoin, jotka pienentävät kulutuspinnan hai-

I I I

’ kaisija pienenemisnopeutta.

» ; . Jotta esillä olevan keksinnön luonne ja sen tavoitteet kävisivät paremmin ymmärret- . · · ·. täviksi, viitataan seuraavassa olevaan selitykseen sekä oheisiin piirustuksiin, joissa • · ’ · ’ 30 samanlaisille osille on annettu samat viitenumerot ja joissa: » · kuva 1 on pelkistetty kuva kelluvasta aluksesta, merenpohjasta ja alustaja meren- • · pohjaa yhdistävästä putkesta; 110539 3 kuva 2 on kuvan 1 suurennettu yksityiskohta, joka esittää aluksen köliaukon varustettuna tämän keksinnön jännitystä vähentävällä liitoksella; kuva 3 on näkymä kuvan 2 viivaa 3-3 pitkin; kuva 4 on näkymä kuvan 2 viivaa 4-4 pitkin; 5 kuva 5 havainnollistaa keksinnön vaihtoehtoista suoritusmuotoa; kuva 6 havainnollistaa keksinnön muhvin vaihtoehtoista suoritusmuotoa.

Kuva 1 esittää yleisesti ja pelkistäen salkotyyppiä tai jännityksen alaisen kelluvan tornin tyyppiä olevan aluksen 20, jossa putki 22 lähtee sen pohjasta tai kölistä, kuten viitenumerolla 24 on esitetty, jolloin putkessa kohdassa 26 on sopiva yhteys meren 10 pohjaan 28. Aluksen 20 sivusuuntaista poikkeamaa on osoitettu sen sijainnilla kohdassa 20’. Putkessa 22 esiintyy taivutusjännityksiä kohdassa 24, jossa se lähtee aluksesta kölin kohdalla, ja merenpohjaliitoksessa kohdassa 26, jolloin katkoviivat 22’ liioittelevat sellaista taivutusta.

Kuva 2 havainnollistaa keksinnön edullisena pidettyä suoritusmuotoa, jota yleisesti 15 on osoitettu viitenumerolla 10. Jännitystä vähentävä liitos 10 käsittää yleisesti pallo-nivel-ja holkkikokoonpanon 32, muhvin 36 ja kulutuslaatat 38.

• ' ‘ Aluksen kölissä 24 on joukko aukkoja 30, joista esityksen helppouden vuoksi on esi- • t · : tetty vain yksi. Aukko 30 on sovitettu poistettavasti vastaanottamaan pallonivel-ja »· • ’·· holkkikokoonpanon 32. Kuten hyvin tiedetään, pallonivel-ja holkkikokoonpano sal- ·:··: 20 lii keskinäisen liikevapauden kaikissa tasoissa viivan ympärillä. Pallonivel- ja holk- kikokoonpano 32 pidetään köliin 24 asennetussa asennossaan lukituslaitteella 34, joka sallii kokoonpanon asentamisen tai poistamisen tarvittaessa. Tämä pallonivel-ja holkkikokoonpano voitaisiin tehdä monin vaihtoehtoisin tavoin. Se voisi esimer-·, ; kiksi olla metallipallon ja metalliholkki, tai elastomeeriä oleva “flex joint”, jossa !.. ‘ 25 pallon ja hoikin välinen rako on täytetty vuorottelevin, elastomeerimateriaalia ja me tallia olevin kerroksin.

• · • · · ,···. Muhvi 36 on asetettu pallonivel-ja holkkikokoonpanoon 32 niin, että se voi liikkua ’’’ pallonivelessä. Muhvi 36 on liitetty palloniveleen oleellisesti muhvin keskikohdasta.

: ’·· Tämän liitoksen johdosta aluksen 20 ja muhvin 36 välillä ei esiinny mitään keski- » · 30 näistä liikettä. Tämän ansiosta muhvi 36 voi olla paljon lyhyempi kuin aiemmissa rakenteissa käytetty. Kuten kuvasta 3 nähdään, kulutuslaattojen 38 vaurioiden mini- 110539 4 moimiseksi muhvin 36 kummankin pään sisähalkaisija on ulospäin viistetty, joka on esitetty viitenumerolla 37.

Muhvin 36 sisähalkaisija on mitoitettu niin, että siihen voidaan vetää nousuputken osuus 22A, johon on liitetty kulutuslaatat 38, joka nähdään kuvissa 3 ja 4. Kulutus-5 laatat 38 täyttävät oleellisesti muhvin ja putken välisen rengastilan ja tarjoavat paljon suuremman kulutuspinnan kuin pelkän nousuputken tarjoama. Näin ollen kulu-tuspinnan halkaisijan pienenemisnopeus on pienempi kuin nykyisin rakentein. Nou-suputki ja siihen liitetyt kulutuslaatat 38 on edullisesti järeä nousuputki, ja se on osoitettu viitenumerolla 22A.

10 Pidetään myös edullisena, että nousuputken kytkennät 40 voidaan sijoittaa mahdollisimman kauaksi muhvin 36 päistä. Jos nousuputken segmenttien pituutta on rajoitettava, voidaan nousuputken kytkentä 40 myös sijoittaa lähelle kölimuhvin 36 keskikohtaa. Kummassakin järjestelyssä nousuputken kytkennät sijoittuvat kauaksi sellaisista kohdista, joissa on suuret taivutusjännitykset. Tällä vältetään kalliimpien liitti-15 men tarve, joita vaaditaan nykyisissä rakenteissa, joissa liittimet sijoitetaan suuren rasituksen alueelle ja joissa niiden on kestettävä suuria kuormia ja estettävä mahdolliset väsymisvauriot.

Käytössä, kun alus on paikallaan ja nousuputkien asennus koittaa, pallonivel- ja ·. holkkikokoonpano 32 ja muhvi 36 lasketaan nousuputken 22 mukana ja asetetaan *·20 kölissä 24 olevaan aukkoon 30. Lukituslaitetta 34 käytetään pallonivel- ja holkkiko-' koonpanon 32 lukitsemiseksi paikalleen. Muut nousuputkiosuudet kiinnitetään toi siinsa ja johdetaan muhvin 36 läpi.

. V: Kuva 5 havainnollistaa keksinnön vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa muhvi 36 on I ·; kiinnitetty järeään nousuputkeen eikä kölin ohjaussisäkkeeseen 42. Nousuputken 25 kytkennät 40 sijaitsevat siten kuin edullisen suoritusmuodon osalta selitettiin. Vaih-, ·. : toehtoisella suoritusmuodolla on samat edut kuin edullisena pidetyssä suoritusmuo- dossa siinä mielessä, että muhvilla 36 on pienempi halkaisija kuin nykyisillä raken- '!* teillä, ja se voidaan suunnitella niin, että se tehokkaammin aikaansaa halutun taivu- tusta rajoittavan vaikutuksen. Muhvin 36 vaikutusta voidaan vaihtoehtoisessa suori-’: 30 tusmuodossa korostaa pienentämällä muhvin taivutusjäykkyyttä kölistä 42 kasvavan etäisyyden funktiona. Tämä voidaan toteuttaa pienentämällä halkaisijaa ja/tai muh-. . vin 36 paksuutta.

Kuten kuvassa 6 on esitetty, vaihtoehtoisessa muhvirakenteessa voidaan käyttää kahta tai useampaa samankeskistä putkiosuutta 44 ja 46, jolloin jokainen sisempi 110539 5 putkiosuus ulottuu valitun etäisyyden verran pidemmälle kuin sitä välittömästi ympäröivä putkiosuus. Voidaan myös käyttää kestävää ja taipuisaa materiaalia, joka on osoitettu viitenumerolla 48, samankeskisten putkiosuuksien 44, 46 ja 22 välisen ren-gastilan täyttämiseksi.

5 Tulisi ymmärtää, että pallo- ja holkkikokoonpano 32 on vain yksi sopiva suoritusmuoto keksinnön tarjoamasta niveltoiminnasta. Myös yleisliitos, samantapainen kuin ajoneuvojen vetoakseleissa käytetty, voi olla sopiva.

Koska tässä opetetun keksinnöllisen ajatuksen suoja-alan puitteissa voidaan tehdä monia vaihtelevia ja poikkeavia suoritusmuotoja, ja koska monia muunnelmia voi-10 daan tehdä tässä lain vaatiman selityksen mukaisesti yksityiskohtaisesti esitettyihin suoritusmuotoihin, on ymmärrettävä, että tässä esitetyt yksityiskohdat on tulkittava havainnollistavassa eikä rajoittavassa mielessä.

: » · * · • · • · • · • · ( * I · >

Claims (4)

1. 6 110539
2. 1. Jännitystä vähentävä liitos (10) käytettäväksi putkessa (22) kelluvassa järjestelmässä, jossa alukseen (20) kohdistuu vaihtelevaa liikettä, jota aiheuttavat tuuli, virrat ja aaltojen vaikutus, jolloin mainitun putken toinen pää voidaan kytkeä meren 5 pohjaan (28) ja jolloin ylempi putkiosuus on sovitettu kulkemaan aluksen (20) pohjassa (24) olevan rajoittavan aukon (30) läpi, tunnettu siitä, että jännitystä vähentävä liitos käsittää: a) pallonivel- ja holkkikokoonpanon (32), joka poistettavasti on sijoitettu aluksen (20) rajoittavaan aukkoon (30); 10 b) mainittuun pallonivel- ja holkkikokoonpanoon (32) asennetun muhvin (36), joka on kiinnitetty mainittuun pallonivel- ja holkkikokoonpanoon siten, että mainittu muhvi (36) ulottuu aluksen (20) sisä- ja ulkopuolelle rajoittavan aukon (30) kummallakin puolella ja on vedetty muhvina (36) rajoittavan aukon kohdalla olevan put-kiosuuden päälle, jolloin mainitun muhvin sisähalkaisija on suurempi kuin put-15 kiosuuden ulkohalkaisija; ja c) kulutuslaattoja (38), jotka on kiinnitetty mainittuun muhviin (36) vietyyn put-kiosuuteen, jolloin mainitut kulutuslaatat (38) oleellisesti täyttävät putkiosuuden ja mainitun muhvin (36) välissä olevan renkaan muotoisen alueen ja ulottuvat valitun matkan mainitun muhvin kummankin pään ohi. ’·· 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jännitystä vähentävä liitos (10), tunnettu sii tä, että mainittuun muhviin viety putkiosuus käsittää järeän nousuputken (22 A).
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jännitystä vähentävä liitos (10), tunnettu sii- , . tä, että mainitun muhvin (36) päät on viistetty. i a
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jännitystä vähentävä liitos (10), tunnettu sii-25 tä, että mainittu muhvi (36) on muodostettu ainakin kahdesta samankeskisestä put- . : kiosuudesta, jolloin jokainen sisempi putkiosuus ulottuu valitun matkan sitä välittö- • ·. mästi ympäröivän putkiosuuden kummankin pään ohi. » 7 110539