NL1007798C2

NL1007798C2 - Riser-tensioner.

Info

Publication number: NL1007798C2
Application number: NL1007798A
Authority: NL
Inventors: Joop Roodenburg
Original assignee: Huisman Spec Lifting Equip Bv
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 1999-06-23
Also published as: EP1040248A1; WO1999031345A1; NO20002953D0; NO20002953L; NO317585B1; US6296232B1; BR9813591A; AU1786499A

Description

Riser-tensioner

De onderhavige uitvinding betreft een riser-tensioner voor het uitoefenen van een trekkracht vanaf een boorvaartuig of -eiland op een riser, omvattende een riser-5 ring, die losneembaar is te bevestigen aan het boveneinde van de riser, en één of meer kabels die zich uitstrekken via kabelwielen vanaf dat vaartuig of eiland naar die riser-ring, waarbij die kabelwielen zodanig onder invloed staan van spanmiddelen, dat op de kabel een spankracht is aan te brengen.

10 Stand van de techniek

Bij het boren van een boorgat met behulp van een boorstreng vanaf een boorvaartuig of -eiland is het gebruikelijk om onder dat vaartuig of dat eiland een riser op te bouwen, die zich uitstrekt tot aan de zeebodem. De riser omhult de boorstreng en maakt het mogelijk dat de boorvloeislof vanaf het boorgat via de radiale opening 15 tussen de buitenwand van de boorstreng en de binnenwand van de riser in de richting van het boorvaartuig of -eiland wordt gevoerd. De boorvloeistof bevat tal van informatie over de omstandigheden onderin de boorput en de analyse ervan is noodzakelijk voor een optimaal boorproces.

20 Een riser wordt opgebouwd uit riserdelen vanaf het boorvaartuig of -eiland in de richting van de zeebodem. De riser wordt vanaf het boorvaartuig of -eiland in bedwang gehouden een trekkracht uit te oefenen op een riser-ring, die aan het boveneinde van de riser is bevestigd. Deze riser-ring is doorgaans met behulp van kabels aan het boorvaartuig of -eiland verbonden, waarbij op de kabels een spankracht kan 25 worden gezet. Het is bekend om het boorvaartuig of -eiland daartoe uit te voeren met kabelwielen die aan weerskanten van een spancilinder zijn geplaatst, waarbij de kabels die zich uitstrekken vanaf de riser-ring via de kabelwielen naar een bevestiging op het eiland worden gevoerd. Door de aanwezigheid van de spancilinders kunnen lengtevariaties van de kabels, die onder meer het gevolg zijn van bewegingen 30 van het boorvaartuig of -eiland ten opzichte van de bovenzijde van de riser (lees: ten opzichte van de zeebodem) worden opgevangen. De inrichting waarmee de riser-ring aan het vaartuig of eiland verbonden is, wordt ook wel riser-tensioner genoemd.

1007798 2

Een riser-teosioner, volgens in de aanhef genoemde soort, is bekend met het Amerikaanse octrooi 3.897.045. De spanmiddelen van deze bekende riser-tensioner worden gevormd door cilinders die aan weerszijden voorzien zijn van kabelblokken. Deze cilinders zijn in hoofdzaak boven de boorvloer geplaatst. Vanaf de blokken die aan 5 de onderzijde van de cilinder zijn geplaatst strekken zich aan weerszijden van de riser kabels uit die zijn bevestigd aan de riser-ring.

Aangezien met behulp van boorvaartuigen en -eilanden op steeds grotere dieptes wordt geboord, worden de gebruikte risers steeds langer en daardoor zwaarder. Daar-10 mee worden de krachten die door de kabels en de kabelwielen moeten worden overgebracht, ook steeds groter, en daarmee ook de afmetingen van de kabels en de kabelwielen zelf.

Een eerste belangrijk nadeel van de bekende riser-tensioner is dal door de grote 15 kabelwielen die nodig zijn in de tensioners, aan boord van boorvaartuigen of -eilanden voor de riser-tensioners steeds meer ruimte nodig is.

Door de bewegingen van het vaartuig of het eiland ten opzichte van de riser zal de kabel, terwijl er een hoge spanning op de kabel staat, worden verbogen op de ver-20 schillende kabelwielen. Daardoor staan de kabels bloot aan grote vermoeiingsbelastin-gen. Van tijd tot tijd (bijvoorbeeld lx per jaar) moeten de kabels op de riser-tensioners worden vervangen. Aangezien de kabels zich uitstrekken vanaf het vaartuig of het eiland en eindigen op de riser-ring, moet de kabel op de riser-ring worden gedemonteerd en nieuwe kabel vanaf het eiland naar de riser-ring worden toegevoerd. Dit 25 is een karwei dat niet zonder risico’s voor de betrokken werklui kan worden uitgevoerd.

Een ander belangrijk nadeel van de bekende riser-tensioners is daarom, dat het vervangen van kabels in riser-tensioners slechts met grote moeite kan plaatsvinden.

30 Het is het doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een riser-tensioner die kan worden voorzien van relatief kleine kabelwielen en waarin de kabel van de riser-tensioner kan worden vervangen op een eenvoudige en snelle wijze, zonder dat de kabel van de riser-ring hoeft te worden gedemonteerd.

ίβ 0 7 7 98 3

Dat doel woidt in de onderhavige uitvinding bereikt doordat de riser-ring voorzien is van riser-ring-schijven en dat de kabels in een heengaande inschering vanaf het vaartuig of het eiland naar die riser-ring-schijven worden geleid en via de riser-ring-schijven in een teruggaande inschering naar dat vaartuig of eiland worden terug-5 geleid. Het voordeel van de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding is, dat de kabel die vanaf het boorvaartuig of -eiland naar de riser-ring wordt toegevoerd, niet eindigt bij de riser-ring, maar via een teruggaande inschering wordt teruggeleid naar het boorvaartuig of -eiland. Dat betekent dat voor het vervangen van de kabel in de riser-tensioner, de kabel aan één zijde kan worden opgerold en aan de andere zijde 10 kan worden toegevoerd, zonder dat aan- of afkoppelen van de riser-ring noodzakelijk is.

Uil de Britse octrooiaanvrage 2.170.240 is een riser-tensioner bekend die een kraag omvat, waarbij vanaf een boorvaartuig of -eiland een kabel geleid wordt, via een 15 eerste inschering vanaf het boorvaartuig of -eiland naar de kraag, met een tweede inschering vanaf de kraag terug naar het boorvaartuig of -eiland. Deze bekende riser-tensioner heeft echter tot doel om de riser op een veilige manier snel te kunnen loskoppelen, wanneer de bewegingen van het boorvaartuig of -eiland ten opzichte van de zeebodem te heftig worden. Dat is bijvoorbeeld het geval bij harde wind, waar-20 door hoge golfslag ontstaat.

Wanneer de riser aan de onderzijde wordt losgekoppeld, zorgt de riser-tensioner volgens GB 2.170.240 ervoor dat de riser een bepaalde afstand omhoog wordt getrokken, maar niet kan doorschieten. Een aanslag die bevestigd is op de buitenwand van de riser zal de kraag die om de riser is bevestigd mee omhoog bewegen. Door de 25 constructie van de bekende riser-tensioner wordt daarna een neerwaartse kracht uitgeoefend door de kabels van de riser-tensioner op de kraag. Die kracht wordt via op de riser gemonteerde aanslagen overgebracht op de riser zelf.

In het normale gebruik lopen de kabels van de riser-tensioner in hoofdzaak horizontaal vanaf het boorvaartuig of -eiland in de richting van de kraag. Verticale bewegin-30 gen van de riser ten opzichte van het boorvaartuig of -eiland worden opgenomen door de kabels die zijn bevestigd aan de riser-ring, aan de bovenzijde van de riser. De werking van de riser-tensioner is daarom tijdens het gebruik geheel overeenkomstig aan de riser-tensioner die hierboven is besproken met verwijzing naar het Ameri- 1 fj ; .? · ά 4 kaanse octrooi 3.897.045. De riser-tensioner volgens GB 2.170.240 heeft tijdens het normale bedrijf ook dezelfde nadelen.

Een verder nadeel van de riser-tensioners volgens de stand van de techniek is, dat de 5 kabel in de riser-tensioner bij het omwikkelen van de opeenvolgende kabelwielen, afwisselend linksom en rechtsom wordt gebogen. Deze afwisselende buiging versterkt de vermoeiing waaraan de kabel blootstaat.

Met de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding wordt verder beoogd dat de 10 kabelwielen zodanig geplaatst zijn, dat de daarom aangebrachte kabel slechts in één richting wordt gebogen.

Het is daarbij voordelig dat de kabelwielen op dat vaartuig of dat eiland zodanig geplaatst zijn, dat de kabel bij het aanbrengen daarvan om de kabelwielen slechts in 15 één richting wordt gebogen. Het voordeel van deze maatregel is, dat de kabel niet meer in verschillende richtingen ten opzichte van de langshartlijn daarvan wordt gebogen. Dat betekent dat de vermoeiingsbelasting op de kabel, en daarmee de kans op bezwijken, aanzienlijk wordt verkleind.

20 Het is daarbij voordelig dat de riser-tensioner is bevestigd onder de boorvloer. Daarbij is het voordelig dat de spanmiddelen van de riser-tensioner worden gevormd door cilinders, en de cilinders zodanig op dat vaartuig of dat eiland geplaatst zijn, dat de cilinderstangen van die cilinders verticaal omlaag gericht zijn. Het feit dat de riser-tensioner onder de boorvloer wordt bevestigd, vergemakkelijkt het plaatsen van de 25 kabelwielen zodanig, dat de kabel bij het aanbrengen van de kabel op de opeenvolgende wielen slechts in één richting wordt gebogen. Een belangrijk voordeel is bovendien dat door de plaatsing van de tensioner onder de boorvloer op de boorvloer extra ruimte vrijkomt.

30 De riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding wordt verder verbeterd doordat de riser-tensioner voorzien is van een kabelanker voor het vastmaken van de kabel-einden op het vaartuig of het eiland. Het voordeel van het vastmaken van de kabel-einden met behulp van kabelankers is, de kabel makkelijk kan worden vervangen.

1007798 5

Bovendien is het voordelig dat de riser-tensioner een kabelopslag omvat, waar vanaf de kabel wordt toegevoerd in de richting van één of beide kabelankers. De aanwezigheid van de kabelopslag maakt het mogelijk om vanaf de kabelopslag, zonder dat complexe of tijdrovende operaties nodig zijn, een nieuwe kabel aan te voeren wan-5 neer de kabel in de riser-tensioner toe is aan vervanging.

De onderhavige uitvinding zal verder verduidelijkt worden aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin: 10 Figuur 1 een schematisch overzicht toont van de wijze waarop de riser-ring met behulp van de riser-tensioners volgens de onderhavige uitvinding aan een vaartuig of eiland bevestigd is.

Figuur 2 een schematisch overzicht is van een eerste uitvoeringsvorm van de riser-15 tensioner volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 3 een aanzicht is van een tweede uitvoeringsvorm van de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding.

20 In figuur 1 is schematisch een boorvaartuig of -eiland 1 weergegeven. Het boorvaar-tuig of -eiland 1 omvat een mast 2, waaraan een boorstreng 3 bevestigd is die zich uitstrekt in de richting van het boorgat (niet weergegeven). De boorstreng 3 wordt nagenoeg geheel omhuld door een riser 4. Aan de bovenzijde van deze riser 4 is een riser-ring 5 bevestigd. Aan de riser-ring 5 zijn kabels 6 bevestigd, waarmee een trek-25 kracht gezet kan worden op de riser 4. In figuur 1 zijn twee kabels 6 weergegeven. In de stand van de techniek is het gebruikelijk om bijvoorbeeld vier, zes, acht of twaalf kabels te koppelen aan de riser-ring. De kabels 6 strekken zich uit vanaf de riser-ring 5 via schijven 10, 11 en 12 in de richting van het kabelanker 13. De werking van de riser-tensioner is als volgt: wanneer het boorvaartuig of -eiland bijvoor-30 beeld als gevolg van golfslag, beweegt ten opzichte van het aardoppervlak, zal het boorvaartuig of -eiland 1 ook bewegen ten opzichte van de riser 4. Aangezien de schijven 11 en 12 zich aan weerszijden bevinden van een cilinder 14 kunnen deze verplaatsingen van het boorvaartuig of -eiland ten opzichte van de riser 4 worden 7 0 0 ? 7 ö 8 6 opgevangen.,. Wanneer het boorvaartuig of -eiland 1 omhoog beweegt ten opzichte van de riser 4 zal de cilinder 14 ingedrukt worden, waardoor de afstand tussen de schijven 11 en 12 wordt verkleind en het vrije einde van de kabel 6 tussen de schijf 10 en de riser-tensioner 5 groter zal worden. Wanneer het boorvaartuig of -eiland 1 5 beweegt in de richting van de riser 4 zal het omgekeerde plaats vinden. De riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de bevestiging van de kabels 6 op de riser-ring 5 plaats vindt met behulp van schijven 15. De voordelen hiervan zullen worden uitgelegd aan de hand van figuur 2.

10 In figuur 2 wordt schematisch de werking weergegeven van de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding. In de figuur is te zien dat de kabel 6 zich uitstrekt vanaf een eerste kabelanker 13 via een eerste schijf 12 naar een eerste schijf 11 vervolgens via een tweede schijf 12 naar een tweede schijf 11 en via een eerste schijf 10 naar de schijf 15, die bevestigd is aan de riser-ring. De kabel 6 strekt zich op gelijke wijze 15 verder uit naar een tweede kabelanker 13. De schijven 11 bevinden zich aan weerszijden van een as 21 en de schijven 12 bevinden zich aan weerszijden van een as 22.

Tijdens het normale bedrijf staat de kabel 6 stil ten opzichte van de kabelankers 13 door het in en uit bewegen van de cilinder 14 kunnen de afstandsvariaties tussen de 20 riser-ring 5 en het boorvaartuig of -eiland worden opgevangen, zoals uitgelegd is aan de hand van figuur 1. Tijdens het normale bedrijf zal daarom de schijf 15 niet bewegen. De riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding gedraagt zich daarom als een dubbel ingeschoren riser-tensioner. In de stand van de techniek is het gebruikelijk om de riser-tensioners te voorzien van een enkele kabel 6 die vanaf een aanhechting 25 via blokken naar een eindpunt op de riser-ring wordt geleid. Door de dubbele insche-ring volgens de onderhavige uitvinding zullen de krachten op de kabels met een factor 2 worden verlaagd zodat de in de riser-tensioner gebruikte schijven kleiner kunnen worden uitgevoerd dan in de stand van de techniek mogelijk is. Dat betekent dat de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding kleiner en compacter kan 30 worden uitgevoerd dan de riser-tensioner volgens de stand van de techniek. Een tweede belangrijk voordeel van de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding is, dat de kabel 6 in de tensioner op een eenvoudige wijze kan worden vervangen. In riser-tensioners staan de kabels bloot aan vermoeiingsbelastingen. Dal betekent dat de i Γ p. '? 7 v’, 7 kabel 6 vaantijd tot tijd moet worden vervangen. In de riser-tensioner volgens de stand van de techniek betekent dat, dat de aanhechting van het eindpunt van de kabel 6 op de riser-ring moet worden losgekoppeld en een nieuwe kabel aan de riser-ring moet worden vastgehecht. Dit blijkt in de praktijk een handeling te zijn die niet 5 alleen tijdrovend is, maar ook gevaren met zich mee brengt. In de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding gaat het vervangen van de kabel 6 als volgt. Met behulp van het eerste kabelanker 13 (rechts in de tekening) wordt draad vanaf een draadopslag 20 aangevoerd in de richting van het tweede kabelanker 13. Het tweede kabelanker 13 (links in de figuur) wordt gebruikt om het gedeelte van de kabel 6 dat 10 vervangen moet worden af te voeren. Een nieuwe kabel 6 kan op deze manier via de schijven 12, 11 en 10 in de richting van de schijf 15 worden aangevoerd. Dat betekent dat het vervangen van de kabel 6 niet alleen snel, maar ook zonder gevaren kan worden uitgevoerd. Tijdens het aanbrengen van een nieuw stuk kabel 6 zullen niet alleen de schijven 10, 11 en 12 roteren, maar zal ook de schijf 15 roteren.

15

Uit de figuren 1 en 2 blijkt een verder voordeel van de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding. De kabel 6 wordt op de opeenvolgende schijven 12, 11, 10, 15 etc. steeds in dezelfde richting gebogen. Dat betekent dat onnodige vermoei ingsbe-lasting als gevolg van het afwisselend linksom en rechtsom buigen van de kabel 6 20 wordt voorkomen. Uit figuur 1 blijkt dat dit voordeel wordt bewerkstelligd door de cilinders 14 waaraan aan weerskanten de schijven 11 en 12 bevestigd zijn onder het dek 7 dichtbij de boorstreng 3 te plaatsen. In riser-tensioners volgens de stand van de techniek is een dergelijke configuratie veelal niet mogelijk, wegens ruimtegebrek. Door de dubbele inschering van de kabel 6 in de riser-tensioner volgens de onderha-25 vige uitvinding, en de resulterende kleine schijven waarmee kan worden volstaan, is deze voordelige configuratie in de onderhavige uitvinding wel mogelijk, hetgeen extra voordelen biedt. De ruimte boven de boorvloer moet immers zo efficiënt mogelijk worden ingericht. Door de relatief grote riser-tensioners nu weg te halen boven de boorvloer en onder de boorvloer te plaatsen, wordt de relatief schaarse ruimte aan de 30 bovenzijde van de boorvloer vrijgemaakt, en kunnen de riser-tensioners geplaatst worden onder de boorvloer, waar in principe ruimte genoeg is.

1007798 8

De cilindersJ4 worden, zoals blijkt uit figuur 1, bij voorkeur geplaatst met de stang-zijde verticaal omlaag gericht. Dat betekent dat de slangen in de open ruimte onder de boorvloer vrij op en neer kunnen bewegen.

5 In figuur 3 is een tweede uitvoeringsmogelijkheid weergegeven van de riser-tensioner volgens de onderhavige uitvinding. Ook in deze riser-tensioner strekt de kabel 6 zich uit vanaf een eerste kabelanker 13 via blokken 12, 11 en 10 in de richting van de schijf 15, die bevestigd is aan de riser-ring (niet weergegeven). Het voordeel van de configuratie uit figuur 3 is, dat bij de kabelankers 13 naast elkaar op het vaartuig of 10 het eiland bevestigd kunnen worden. In de figuur zijn de schijven 11 en 12 aan weerszijden van de assen 21 en 22 weergegeven als twee losse schijven. Het is natuurlijk ook mogelijk deze schijven uit te voeren als enkelvoudige schijf waarin zich twee groeven bevinden voor het doorvoeren van de kabel 6, waarbij de kabel 6 (waarbij het invoeren van een nieuw stuk kabel) bijvoorbeeld slippen ten opzichte 15 van de schijven 11 en 12.

f007738

Claims

1. Riser-tensioner voor het uitoefenen van een trekkracht vanaf een boorvaartuig of -eiland op een riser, omvattende een riser-ring, die losneembaar is te bevestigen aan 5 het boveneinde van de riser, en één of meer kabels die zich uitstrekken via kabel-wielen vanaf dat vaartuig of eiland naar die riser-ring, waarbij die kabelwielen zodanig onder invloed staan van spanmiddelen, dat op de kabel een spankracht is aan te brengen, met het kenmerk, dat de riser-ring voorzien is van riser-ring-schijven en dat de kabels in een heengaande inschering vanaf het vaartuig of het eiland naar die 10 riser-ring-schijven worden geleid en via de riser-ring-schijven in een teruggaande inschering naar dat vaartuig of eiland worden teruggeleid.

2. Riser-tensioner volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kabelwielen op dat vaartuig of dat eiland zodanig geplaatst zijn, dat de kabel bij het aanbrengen daarvan 15 om de kabelwielen slechts in één richting wordt gebogen.

3. Riser-tensioner volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de riser-tensioner is bevestigd onder de boorvloer.

4. Riser-tensioner volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de spanmiddelen van de riser-tensioner worden gevormd door cilinders, en de cilinders zodanig op dat vaartuig of dat eiland geplaatst zijn, dat de cilinderstangen van die cilinders verticaal omlaag gericht zijn.

5. Riser-tensioner volgens één van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de riser- tensioner voorzien is van kabelankers voor het vastmaken van de kabeleinden op het vaartuig of hel eiland.

6. Riser-tensioner volgens één van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de riser-30 tensioner bovendien een kabelopslag omvat waar vanaf de kabel wordt toegevoerd in de richting van één of beide kabelankers. f~\ s- r . <·· ' Π ; . ' · ·

7. BoorvaarUjig of -eiland, met het kenmerk, dal het boorvaartuig of -eiland een riser-tensioner omvat volgens één van de bovenstaande conclusies. 1007798