NO164618B - Fremgangsmaate for og anordning til bruk ved nedgraving aven roerledning i en groeft som graves. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår nedgravning av en rørledning i en grøft, særlig i sjøbunn dannet av materialer med liten bindeevne, og nærmere bestemt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for og en anordning til bruk ved slik nedgraving.

For å beskytte rørledninger, og særlig oljeledninger, mot skadelige virkninger fra undervannsstrømmer eller dønninger, samt for å unngå fasthekting av ankere til fartøyer eller tråler i rørledningene har det i flere år vært nødvendig å grave ned rørledningene i sjøbunnen. Dette er blitt utført ved å anbringe rørledningene i grøfter som på forhånd graves i sjøbunnen.

Det er også blitt utført ved å grave en grøft under en rør-ledning som på forhånd er anbragt på bunnen, og som deretter på grunn av sin egen vekt anbringes på bunnen av grøften i en viss avstand bak graveutstyret som forskyves langs ledningen, under denne.

Bruken av forskjellige typer utstyr gjør det mulig å danne grøfter, og å grave ned en rørledning uten større problemer når sjøbunnen har tilstrekkelig bindeevne til å sikre stabi-liteten i de vertikale vegger, eller hovedsakelig vertikale vegger i grøften, men dette er ikke tilfellet når sjøbunnen er av sand, slamaktig eller dannet av andre pulverformede materialer, eller materialer uten tilstrekkelig bindeevne, fordi sideveggene raser sammen og grøften fylles, i det minste delvis, før rørledningen er korrekt anbragt på bunnen av grøften.

I det sistnevnte tilfellet, for å unngå umiddelbar eller tilnærmet umiddelbar fylling av grøften, er det nødvendig, ved hjelp av graveutstyret, å danne en fordypning med betydelig størrelse i sjøbunnen, hvilket medfører at det må flyttes meget store mengder materiale, og dessuten oppnås ikke den ønskede beskyttelse av rørledningen, bortsett fra at sidene av fordypningen fylles ved hjelp av utgravet materiale, hvilket i betydelig grad oker omkostningene ved operasjonen.

En kjent løsning består i å forsterke veggene i grøften ved hjelp av spuntvegger eller jigger, som etterpå må heves og fjernes etter nedlegging av rørledningen, hvilket er en komplisert operasjon.

En annen teknikk består i å fluidisere materialet ved å sprøyte vann under rørledningen, som derved senkes på grunn av sin egen vekt.

Denne teknikk er komplisert, og kan bare benyttes for en passende type sand.

En teknikk som er beskrevet i fransk patentansøkning 81.19335 består i at materialet som graves ut fra grøften erstattes av et kompressibelt element i form av en sekk av mykt og deformerbart materiale, etterhvert som grøften graves, slik at elementet ved sitt nærvær eller på grunn av trykket som det utøver mot sideveggene i grøften hindrer at veggene raser sammen, og volumminskningen av elementet kan styres for å muliggjøre senkning og nedlegging av rørledningen i grøften før veggene raser sammen og grøften fylles.

I henhold til denne fremgangsmåte beveges om nødvendig, etterhvert som grøften graves, midler for midlertidig å opprettholde sideveggene, for å hindre sammenrasing før det kompressible element er anbragt i grøften.

Disse midler for midlertidig opprettholdelse av sideveggene i grøften kan beveges enten etter midlene for gravingen av grøften, eller på hver side og under disse midler, slik at grøften kan graves mellom midlene for å opprettholde sideveggene .

Sekken av mykt og deformerbart materiale beveges kontinuerlig i grøften, og er fylt med et fluid under et trykk som er høyere enn det hydrostatiske trykk, og trykket som sekken utøver mot sideveggene i grøften hindrer midlertidig at veggene raser sammen. Rørledningen som skal graves ned ligger på sekken, som vanligvis er utstyrt med hull. Den progressive volumminskning ved at fluidet renner ut gjennom hullene, gjør at rørledningen senkes til bunnen av grøften, og muliggjør således at veggene i grøften kan falle samme og at rørledningen kan dekkes.

For at nedgraving i henhold til denne teknikk skal kunne ut-føres under akseptable forhold er det nødvendig å ta visse forholdsregler. Det er nødvendig, etterhvert som gravingen av grøften utføres, å bringe på plass og å fylle en myk sekk, og å senke rørledningen i en viss avstand bak gravesonen, hvilket må utføres korrekt mens gravingen foregår. Dersom senkingen skjer for hurtig, kan bøyningen av rørledningen under virkningen av tyngekraften bli for stor slik at det er fare for brudd. I andre tilfeller, dersom vekten av rørled-ningen fyllt med vann er utilstrekkelig, senkes rørledningen for langsomt ned i grøften, og sekken fylles med fluid i en for stor lengde, og dette medfører høy utstrømning av vann gjennom åpningene, og det blir store problemer med å regulere trykket i hele sekken. Trykket i fluidet i sekken kan derved ikke reguleres korrekt, og profilen til rørledningen kan ikke reguleres, og i visse tilfeller er det ikke mulig å opprettholde tilstrekkelig trykk til å hindre at grøften raser sammen. Enhver utidig stans i tilførselen av vann til sekken for å kompensere for lekkasje gjennom åpningene, for å opprettholde det ønskede trykk, vil umiddelbart bevirke at grøften raser sammen.

Det vil således forstås at problemet med å beherske utslipp av fluid fra den myke sekken gjennom åpningene utgjør en betydelig ulempe som i visse tilfeller kan gjøre fremgangsmåten lite brukbar.

De ovenfor nevnte problemer løses med en fremgangsmåte og en anordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fremgangsmåten og anordningen er definert i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen innebærer at rørledningen tvinges ned i grøften av den tilførte ballast, og samtidig bevirker det kompressible element at rørledningen understøttes på en skånsom måte og ikke utsettes for en bøyning som kan føre til skader. Det kompressible element bevirker dessuten at grøften ikke raser sammen i nedleggingsområdet for rørledningen.

Oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse av utførelsesformer, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom en del av en grøft, som graves samtidig med at en rørledning legges ned i grøften. Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom grøften vist i fig. 1. Fig. 3 viser skjematisk, sett i et lengdesnitt gjennom grøften, en utførelsesform av et bevegelig element for å tilføre ballast. Fig. 4 viser skjematisk og i perspektiv et annet bevegelig element for å tilføre ballast, omfattende en skrape-plate.

Fig. 5 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom grøften,

og viser en-dobbel, deformerbar sekk.

Fig. 1 viser skjematisk en bevegelig anordning 1 for graving av en grøft 2 under en rørledning 3 som på forhånd er lagt på sjøbunnen 4, som har liten eller middels bindeevne.

Graveanordningen som benyttes kan være mekanisk eller hydrau-lisk, av kjent type, og kan benyttes sammen med en anordning (ikke vist) for å fjerne materialet som graves fra grøften 2. Graveanordningen 1 og anordningen for å fjerne materialet beveges langs rørledningen 3, etterhvert som grøften 2 graves, og en sekk 5, dannet av et mykt og deformerbart materiale, er anbragt i grøften 2, der den fylles ved hjelp av passende midler, for å utfylle hele det indre rom i grøften 2, slik at sekken erstatter det material som graves ut og fjernes.

Sekken 5 har form som en langstrakt strømpe, og dens tverrsnitt utfyller hovedsakelig tverrsnittet til grøften 2, mens sideveggene har partier som samvirker med en lukkeanordning med skinner. Sekken som fraktes på et overflatefartøy 22 senkes under bevegelsen forover av graveanordningen, ved hjelp av en styreslange 6, til en sone 7 som befinner seg bak graveanordningen 1.

Like før de kommer til sonen 7 spres sidekantene av sekken fra hverandre ved hjelp av en avbøyningsanordning 8 som omfatter i det minste en avbøyningsleppe, og under denne er festet en slange 9 som er koblet til et reservoar 20 som står under trykk og er tilknyttet en vannpumpe 21, montert på overflatefartøyet 22. Gjennom slangen 9 tilføres vann mellom de to kantene av sekken, slik at denne utvides, og de langs-gående kanter bringes sammen og sammenføyes ved hjelp av en lukkeanordning med skinner som ikke er vist, og sekken 5 har form av en muffe eller strømpe som er fyllt med vann. Sekken 5 har et lite overtrykk på grunn av det hydrostatiske trykk i nivået for grøften 2, og volumet er således utfyllt slik at sekken ligger med tilstrekkelig trykk mot sideveggene i grøften 2 til at disse ikke faller sammen.

Det dannes således en grøft med sidevegger som er hovedsakelig vertikale eller noe skrådd i forhold til vertikalret-ningen, og som gis støtte ved hjelp av det kompressible element som utgjør sekken 5 fyllt med vann.

På grunn av at rørledningen 3 har passende vekt og på grunn av den naturlige fleksibilitet i rørledningen ligger denne mot oversiden av sekken 5 i en liten avstand bak den enhet som utgjøres av graveanordningen 1 og midlene for fjernelse av materialet, samt styreslangen 6 og slangen 9 som følger bevegelsen til overflatefartøyet 22.

Bak sonen 7 avbøyes rørledningen 3 mot bunnen av grøften 2 og trykker sekken sammen. Denne bevegelse skjer på grunn av vekten av selve rørledningen, vekten av vannet som denne inneholder, og vekten av en ballastvogn 10 som drives i ret-ning av den viste pil og følger bevegelsen av graveanordningen 1 ved hjelp av en trekkstang 15. Vognen 10, som også er vist i fig. 2, omfatter et understell 11 som bæres av to belter 12, ett på hver side av grøften 2, samt av et vertikalt ,• profilert element 13 som nederst har flere hjul 14 som ruller mot rørledningen 3. Hjulene 14 har en profil tilnærmet som dobbeltkjegler for at anleggskraften skal fordeles over rørledningen samtidig som vognen 10 styres på denne. Vognen er gitt ballast for å utøve en kraft mot rørledningen som virker mot trykket som fluidet i sekken 5 står under. Under virkningen av ballastvognen og bevegelsen av denne sammen med resten av anordningen utsettes rørledningen for en bøyning som tilsvarer den undre profil av elementet 13. Bak vognen 10 er sekken 5 praktisk talt tom for vann, og rørled-ningen ligger på bunnen av grøften 2, idet veggene til grøf-ten ikke lenger understøttes, og materialet med liten eller middels bindeevne som ligger langs kantene av grøften faller ned på rørledningen og graver denne ned.

Under ballastoperasjonen reguleres vanntrykket inne i sekken 5 ved hjelp av vannet i reservoaret 20 og opprettholdes av pumpen 21. En minskning av vanntrykket i sekken på det nivå der nedgravingen av rørledningen starter tilsvarer en for-trengning av vannet i sekken mot graveanordningen.

I henhold til en utførelsesform vist i fig. 3 er den ene vognen 10 erstattet av flere vogner 16 som er leddforbundet med hverandre, slik at disse kan tilpasse seg den profil rørledningen inntar på grunn av terrenget. Vognen ruller direkte på rørledningen 3.

I henhold til en annen utførelsesform vist i fig. 4 oppnås ballast ved hjelp av vekten av det materiale som tidligere er fjernet fra grøften ved hjelp av graveanordningen. Enheten trekkes ved hjelp av liner eller kjetting 17, og omfatter en skrapeplate 18 som rager over grøften og er tilstrekkelig

bred til å samle opp materialet 19 på begge sider av grøften. Platen 18, som fortrinnsvis har V-form, gjør det mulig å føre materialet mot midten, til over rørledningen 3, slik at denne drives ned i grøften.

Ovenfor er det nevnt at under ballastoperasjonen kan bøy-ningen til rørledningen reguleres ved å regulere vanntrykket i sekken 5. Dette forenkles dersom det benyttes to sekker, slik som vist i fig. 5. De to sekkene 5a og 5b ligger den ene over den annen i grøften etter å ha blitt anbragt samtidig. Den øvre sekken 5a har et trykk Pi og den nedre sekken har et trykk P2som er større enn P^. Mens rørled-ningen tilføres ballast "tømmes" sekken 5a før sekken 5b, og dette gjør det mulig å regulere på en enklere måte senkningen av rørledningen 3 like foran ballastsonen.

I henhold til en ikke vist utførelsesform er det bevegelige element en mekanisme for eksempel i form av et transportbånd som muliggjør at materiale som tidligere er anbragt langs kantene av grøften av gravemekanismen, kan oppsamles og føres over rørledningen.

Fremgangsmåten og anordningen som her rr beskrevet kan benyttes sammen med hvilken som helst kjent graveanordning, som er egnet for nedgraving av rørledninger på sjøbunnen.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for nedgraving av en rørledning (3), slik som en oljeledning, i en grøft (2) som graves, og særlig på sjøbunn som består av materiale med liten bindeevne, idet sideveggene i grøften opprettholdes midlertidig ved hjelp av et kompressibelt element (5;5a,5b) som kontinuerlig erstatter det utgravde materiale i grøften under gravingen, idet trykket som elementet utøver mot sideveggene i grøften (2) hind-rer at disse raser sammen, hvilket element utsettes for en minskning av volumet under bevegelsen som muliggjør senkning og anbringelse av rørledningen (3) i grøften,karakterisert vedat det samtidig med gravingen av grøften (2) tilføres ballast til rørledningen for å bevirke senkning av denne til bunnen av grøften, idet trykket i fluidet i det kompressible elementet (5;5a,5b) samtidig reguleres for å regulere senkningen og bøyningen av rørled-ningen (3) .

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat ballast tilføres ved at et tungt element (10,16) forskyves langs rørledningen (3) bak graveanordningen (1).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat ballast tilføres ved at det utgravde materiale fra grøften (2) anbringes på rørled-ningen (3) bak graveanordningen (1).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det som kompressibelt element anbringes en dobbelt sekk (5a, 5b) med rom som har forskjellige fluidtrykk, for å regulere senkningen av rørled-ningen (5) ved hjelp av ballasten som tilføres.

5. Anordning til bruk ved nedgraving av en rørledning, slik som en oljeledning (3), i en grøft (2) som graves, sær-lig på sjøbunn som består av et materiale med liten bindeevne, idet sideveggene i grøften opprettholdes midlertidig ved hjelp av et kompressibelt element (5;5a,5b) som erstatter det utgravde materiale fra grøften (2) under gravingen, idet trykket som elementet utøver mot sideveggene i grøften hind-rer at veggene raser sammen, hvilket kompressibelt element utsettes for en volumminskning som muliggjør senkning og anbringelse av rørledningen i grøften, karakterisert vedat den omfatter i det minste ett bevegelig element (10, 16, 18) som kan forskyves bak graveanordningen (1) og som utøver en kraft direkte eller indirekte mot rørledningen (3) for å øke vekten til denne og å fremme anbringelsen i grøften ved komprimering av det kompressible element (5).

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat det bevegelige element (10, 16, 18) er koblet til graveanordningen (1) ved hjelp av en trekkstang (15).

7. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat det bevegelige element (10, 16, 18) er tilkoblet graveanordningen (1) ved hjelp av et bøyelig element slik som en kjetting og/eller en line (17) .

8. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat det bevegelige element er en ballastvogn (10) som understøttes av rulleorganer (12) på hver side av grøften og er utstyrt med hjul (14) for anlegg mot rørledningen (3).

9. Anordning som angitt i krav 8,karakterisert vedat understellet (11) til vognen (10) er utstyrt med et vertikalt, profilert element (13) med et nedre parti som holder hjulene (14).

10. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat det bevegelige element er dannet av flere vogner (16) som er leddforbundet med hverandre .

11. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat det bevegelige element er en skrapeplate (18) som rager over grøften (2), innrettet til å oppsamle materialet på begge sider av grøften og å føre dette over rørledningen (3).

12. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat det bevegelige element er dannet av en mekanisme som muliggjør oppsamling og tilbakeføring av materialet som tidligere er fjernet fra grøften.

13. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat et reservoar (20) utstyrt med en pumpe (21) er tilkoblet sekken (5) for å regulere vanntrykket inne i sekken.

14. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat den omfatter i det minste to sekker (5a, 5b), anordnet den ene over den annen i grøften (2) under rørledningen (3), idet sekkene inneholder fluid med forskjellig trykk.