NO165608B - Innretning for sammenkopling av to ledninger i et stigeroersystem. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for sammenkopling av to seksjoner i et stigerørsystem ifølge kravinnledningen.

Det er vanlig innenfor offshore olje- og gassproduk-sjon, dersom vannet er for dypt for installasjon av en produksjonsplattform på havbunnen, å benytte flytende pro-duksjonsplattformer som ved hjelp av et slangcsys tein er tilkoplet olje- og/eller gassbrønner i havbunnen.

US 1 452 916 omhandler forbindelsen av en flytende plattform til en nedsenket bøye ved hjelp av en eller fLere hengende slanger som hver er forbundet i en ende med plattformen og som i den annen ende har et endestykke som er festet til en kopling på bøyen. Dersom et slikt produksjons-system er installert, er det mulig, ved godt vær, å trekke en slange fra plattformen til bøyen ved hjelp av en eller flere trekkabler, hvoretter dykkere om nødvendig kan feste slangens endestykke til koplingen på bøyen.

Det er imidlertid ofte ønskelig å installere slang-ene også under mindre gunstige værforhold.

Det er oppfinnelsens mål å frembringe en innretning for sammenkopling av to seksjoner i et stigerørsystem som også kan benyttes ved høy sjø. Dette oppnås med innretningen ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Oppfinnelsen beskrives detaljert i sammenheng med et eksempel vist på tegningen hvor fig. 1 skjematisk viser en fase av installasjonsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor et føringssystem senkes mot en nedsenket bøye, fig.

2 viser en detalj vist stiplet på fig. 1, sett i pilens

1 retning på fig. 1, fig. 3 viser føringssysternet på fig.

2 etter at det er senket ned mot bøyen, fig. 4 viser nedsenkingen av en nedsenkbar anordning mot bøyen, fig. 5 viser forstørret den nedsenkbare anordning på fig. 4 etter at den er senket ned mot bøyen, fig. 6 viser et snitt langs 11-11 av den nedsenkbare anordning på fig. 5, etter at en slanges første endestykke er koplet til koplingen på bøyen, fig. 7 viser i perspektiv nedsenkingen av et andre endestykke på slangen ved hjelp av en ramme som kan senkes langs føringsskinner forbundet med plattformen, fig. 8 viser rammen på fig. 7 under tilkoplingen av det andre endestykke til en kopling som er forbundet med plattformen og fig. 9 viser rammen på fig. 7 og 8 idet denne trekkes opp langs føringsskinnene etter gjennomført tilkopling.

I den følgende beskrivelse har tilsvarende deler i de ulike figurer samme henvisningstall.

Fig. 1 viser en plattform 1 som flyter på en vann-flate 2 og er forankret til havbunnen 3 ved hjelp av flere forankringskabler 4. Plattformen 1 inneholder utstyr (ikke vist) for behandling og pumping av olje og/eller gass. I noe avstand fra plattformen 1 er en nedsenket bøye 6 anordnet på toppen av et vertikalt stigrør 7 hvis nedre ende er festet til et fundament 8 på havbunnen 3. Gjennom stigrøret 7 og bøyen 6 forløper et rør 9 som er forbundet i sin nedre ende med et rør 10 som ligger på havbunnen og er forbundet med en eller flere undervannsbrønner (ikke vist) hvorfra olje og/eller gass produseres. Røret 9 har i sin øvre ende en kopling 11, heretter kalt den første kopling 11. Den første kopling 11 er innrettet for tilkopling til et første endestykke 12 på en slange 13. I den viste situasjon er slangen 13 oppkveilet på en rull 15 på plattformen 1 og senkes ned i vannet gjennom en midtåp-ning 14 i plattformen 1. Samtidig trekkes det første endestykke- 12 til. et flytende arbeidsf artøy 16 over bøyen, av en trekkabel 18 som samvirker med en vinsj 19 på arbeids-fartøyet og som er festet i én ende til et trekkøye 20 montert til det første endestykkets 12 omkrets.

På fig. 1 viser den matematiske kurvelinje 21 den kurve slangen 13 vil ha etter å være festet ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, mellom den første kopling 11 på bøyen og en andre kopling 21 anordnet til en nedre ende av et rør 24 på plattformen 1. Som vist på tegningen vil den matematiske kurve 21 nær den første kopling 11 danne en vinkel A i forhold til det vertikale plan, og en vinkel B i forhold til det vertikale plan nær den andre kopling 22. Kurvens 21 form og vinklene A og B kan beregnes på forhånd ved kjente metoder. Fig. 1 viser også hvorledes et f øringssystem 25 senkes fra et tårn 26 på arbeidsf artøyet. Slik det også kan sees av fig. 2 omfatter f©ringssystemet 25 en føringsstang 25A og et par parallelle føringskabler 25B som er festet i deres nedre ender til et par føringssøyler 27 på bøyen 6. Føringskablene 25B er festet ved deres øvre ender til en strekkmekanisme (ikke vist) på fartøyet 16. Føringsstangen 25A føres langs før-ingskablene 25B av et f øringslegeme 28 bestående av to rørformede føringselementer 29 anordnet rundt føringskablene 25B. Føringssøylene 27 er slik anordnet i forhold til den første kopling 11 at den nedre ende av føringsstangen 25A omslutter en føringstapp 32 på koplingen så snart førings-elementene 29 er ført fullstending over føringssøylene 27 (fig. 3 og 6). Den nedre ende kan deretter forankres til førings tappen 32 med en bajonettkopling (ikke vist), hvoretter føringslegemet 28 føres tilbake langs føringssystemet 25 til vannflaten.

Deretter plasseres en nedsenkbar anordning 30 (fig. 4, 5 og 6) nær toppen av f©ringssystemet 25, idet anordningen 30 omfatter en ramme 31 med et sett rørformede førings-elementer 33A og 33B som samvirker med hhv.' føringskablene 25B og føringsstangen 25A. Anordningen 30 har også en fjernstyrt manipulator 36, 37 som, slik det kan sees på fig. 5 og 6, omfatter to sett med hydrauliske sylindre 36 og 37. Hvert sett 36, 37 omfatter to sylindre 36A/B og 37/B som alle er dreibart forbundet i en ende med rammen 31 og nær den andre ende forbundet med hverandre. En av de hydrauliske sylindre 36A, 37A i hvert sett 36, 37 har i sin nedre ende en krok 38 hhv. 39.

På hver side av det første endestykke 12 er dreietapper 40 anordnet, konstruert for samvirke med krokene 38 og 39 på manipulatoren 36, 37. Dreietappene 40 er anordnet slik at etter at endestykket 12 er forbundet med manipulatoren 36 ved opphengig av dreietappene 40 i krokene 38 og 39, kan endestykket 13 rotere i forhold til manipulatoren 36 om en dreieakse X som er perpendikulær til det plan som dannes av kurvelinjen 13 (fig. 1).

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen opphenges dreietappene 40 i krokene før anordningen 30 senkes fra skipet 16 langs føringssys ternet 25. Dette muliggjør at dreietappene 40 kan monteres i krokene 38 og 39 også under meget harde værbetingelser på grunn av at plasseringen av dreietappene 40 om nødvendig kan gjennomføres på dekk ved hjelp av styrelinjer og/eller hydraulisk utstyr (ikke vist).

Etter at dreietappene 40 er anordnet i krokene 38, 39 senkes den nedsenkbare anordning 30 langs f©ringssystemet 25. Fig. 4 viser anordningen under nedsenkingen kort før den når føringssøylene 27 på bøyen 6. Endestykket 12 er vist stiplet på fig. 4.

Fig. 5 viser den nedsenkbare anordning 30 etter at dens rørformede føringselementer 33A er ført fullstendig over føringssøylene 27. I den viste situasjon er endestykket 12 ført inn i en stilling slik at midtaksen C i et rørformet endeparti 42 av endestykket 12 i det vesentlige flukter med midtaksen Riet rørparti 44 på koplingen 11.

Koplingens 11 rørformede parti 44 passer koaksialt rundt endestykkets 12 rørformede parti 42. Koplingen 11 har også et traktformet innføringsparti 45 gjennom hvilket endestykkets 12 rørformede parti 42 glir inn under den etterfølgende fase med sammenkoplingen hvor endestykket 12 trekkes til koplingen 11 ved sammentrekking av sylindrene

3 6A og 3 7A.

Innføringspartiet 45 har et aksialt spor 46 og i forlengelsen av sporets 46 sidevegger to føringslegemer 47 som er sveist til koplingen 11. Ved sammentrekkingen av sylindrene 36A og 37A føres trekkøyet 20 som er sveist til endestykket 12 langs føringslegemene 47 inn i slissen 46 slik at endestykkets 12 rørformede endeparti 42 glir inn i en på forhånd bestemt orientering i koplingens 11

rørformede parti 44.

Fig. 6 viser den nedsenkbare anordning 30 etter at den er benyttet for å føre endestykkets 12 rørformede endeparti 42 inn i koplingens 11 rørformede parti 44. Det kan sees av fig. 6 at midtaksen 6 i endestykkets 12 rørform-ede endeparti 42 er tangential til kurvelinjen 21 som beskrives av slangen 13. For å hindre at endestykkets 12 vekt utvirker bøyespenninger i slangen 13 når endestykket 12 henger i dreietappene 40 i krokene 38, er dreietappene 40 slik plassert at dreieaksen S skjærer endestykkets 12 midtakse C i endestykkets 12 tyngdepunkt. Det kan også sees av fig. 6 at midtaksen R i koplingens 11 rørformede parti 44, som overensstemmer med midtaksen C, danner en vinkel A med det vertikale plan og ligger i kurvelinjens 21 forlengelse. Denne orientering av koplingen 11 i kombina-sjon med oppbygningen av endestykket 12 medfører at midtaks-ene C og R også under sammenkoplingen er tilnærmet parallelle med hverandre.

Etter at endestykket 12 er fast tilkoplet koplingen 11 med en låseanordning (ikke vist) i koplingen, frigjøres krokene 38 fra dreietappene ved å forlenge sylindrene 36A og 37A. Anordningen 30 heises deretter opp langs føringssystemet 25 til fartøyet 16 (fig. 1). Til slutt frigjøres føringssystemet 25 fra føringssøylene 27 og føringstappen 32 på bøyen 6 og løftes opp.

Fig. 7-9 viser hvorledes det andre endestykke 60 som er anordnet i den andre ende av slangen 13, koples til den andre kopling 22. Den andre kopling 22 er festet i rørets 24 nedre ende, forbundet med plattformen 1. Den andre kopling 22 omfatter et rørformet parti 22A og et traktformet innføringsparti 22B. Det rørformede parti 32A passer koaksialt rundt et rørformet endeparti 60A på det andre endestykke 60. Det andre endestykke 60 har også en konisk hylse 60B som tjener til å begrense bøying av slange-delen nærmest endestykket 60. På begge sider av den koniske hylse 60B er to dreietapper 63 festet som danner en horisontal rotasjonsakse P som krysser midtaksen K i det vesentlige stive endestykkets 60 rørformede endeparti 60A i endestykkets 60 tyngedepunkt. Dette medfører at dersom endestykket henger i dreietappene 43, vil det rørformede endepartis 60A midtakse K alltid være tangentialt til slangens 13 kurvelinje. Fig. 7 viser hvorledes det rørformede partis 22A midtakse i den an$re kopling 22 befinner seg i en vinkel B til vertikale plan og, slik det sees av fig. 9, ligger i forlengelsen av kurvelinjen som beskrives av slangen 13 når denne slange 13 er festet mellom første og andre koplinger 11 og 12 (fig. 1).

Fig. 7 viser hvorledes det andre endestykke 60 senkes fra plattformens 1 dekk til den andre kopling 22. Dreietappene 63 er her festet til krokene (ikke vist) som danner dei av et bæreelement 65 slik at det andre endestykke 60 er dreibart i forhold til bæreelementet 65 om rotasjonsaksen P. Bæreelementet 65 er festet til en løftemekanisme 66 med en kjetting 67 og en bøyle 68. Bæreelementet 65 er også festet til en nedsenkbar ramme 70 slik at bæreelementet 65 er dreibart om en rotasjonsakse H som er parallell med rotasjonsaksen P og perpendikulær til det plan som er definert av kurven 21 (fig. 1 og 9).

I den situasjon som er vist på fig. 7 beveges rammen 70 nedover langs et par føringsskinner 72 som er festet til plattformen 1 ved å gi ut en løftekabel 74. Løftemekan-ismen gis ut med samme hastighet slik at bæreelementet 65 holdes i tilnærmet horisontal stilling som vist.

Fig. 8 viser rammen 70 etter at den er kommet frem til skinnenes 72 bunn. Ettergiving av løftekabelen 74 er nå stanset og bærelementet 65 roteres om rotasjonsaksen H i forhold til rammen 70 ved fortsatt å ettergi løftemekan-ismen 66 inntil det rørformede endepartis 60A midtakse K i det andre endestykket 60 er brakt praktisk talt i over-ensstemmelse med det rørformede partis 22A midtakse T i den andre kopling 22. De rørformede partier 60A og 22A forskyves deretter i forhold til hverandre ved å bevege bæreelementet 65 og rammen 70 oppover samtidig. Etter at det andre endestykket 60 er låst til den andre kopling 22, frigjøres krokene i bæreelementet 65 fra dreietappene 36. Som vist på fig. 9 løftes til slutt rammen 70 med bæreelementet 65 vippet i horisontal stilling opp til vannflaten langs føringsskinnene 72.

Fortrinnsvis er hvert endestykke på slangen koplet til den tilhørende kopling etter at begge endestykker er senket til nær koplingene. Resultatet av dette er at slangen allerede under koplingsoperasjonen inntar den samme på forhånd fastlagte matematiske kurvelinje 21 som den vil innta under drift.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til installasjon av en eneste slange mellom første kopling på bøyen og en andre kopling på plattformen. Dersom flere slanger skal forbindes mellom bøyen og plattformen, kan hver slange festes mellom en tilsvarende første kopling på bøyen og en tilsvarende andre kopling på plattformen ved hjelp av installasjonsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Om ønsket kan hver slange inneholde flere fluider, væsker eller elek-triske ledninger. I dette tilfelle må endestykkene og koplingene være plugg- eller støpselenheter.

Det skal videre understrekes at slangen også kan beveges fra en rull på arbeidsf artøyet til den flytende plattform istedenfor å rulles av fra en rull på plattformen om dette er ønsket.

Det er videre underforstått at de ulike verktøy som benyttes for å forbinde slangens endestykker til koplingene på bøyen og plattformen kan ha andre, men tilsvarende utforminger. Om ønsket kan begge verktøyene ha enten oppbygningen tilsvarende den nedsenkbare anordning vist på fig. 2-4 eller oppbygningen av rammen med det dreibare bæreelement vist på fig. 7-9. Også f øringssystemet for å føre verktøyet mot koplingene kan ha en tilsvarende oppbygning. Dersom det benyttes et f©ringssystem med flere skinner som vist på fig. 7-9 for tilkopling til bøyen, foretrekkes å feste skinnene til et rammeverk slik at vridning eller buktning av skinnene på grunn av det flytende arbeids fartøys bevegelser, dermed unngår. Rammeverket kan bestå av flere langstrakte seksjoner som sammenkoples ved nedsenking av føringssystemet gjennom vannet til bøyen.

Det skal videre bemerkes at sammenkoplingen av slangens andre endestykke til koplingen under plattformen kan gjennomføres før, etter eller samtidig med en sammenkopling av det første endestykke til koplingen på bøyen. Ved gjennom-føring av disse sammenkoplinger foretrekkes å senke begge endestykker til nær koplingene på bøyen og plattformen før de trekkes inn i koplingen.

Claims (3)

1. Innretning for sammenkopling av to seksjoner i et stigerørsystem, omfattende en nedre, stiv seksjon (7) som strekker seg fra en installasjon (8); på havbunnen til et oppdriftslegeme, f.eks. en bøye (6), plassert i en avstand under overflaten, og en øvre fleksibel, seksjon, f.eks. en i kjedelinjef orm hengende slange (I3>)„ som strekker seg fra bøyen til en flytende plattform (1), hvor det på bøyen er anordnet organer for sammenkopling av de to seksjoner, KARAKTERISERT VED at en fjernstyrt manipulator (36, 37) som er innrettet til å bevege seg mellom overflaten og bøyen langs føringsliner (25) og som omfatter et par kroker (38, 39) og anordninger (36) for å bevege krokene i forhold til manipula-torrammen (31), og at slangen omfatter et endestykke (12) med et par dreietapper (S) som står i inngrep med krokene, hvorved slangens endestykke kan festes til manipulatoren og senkes ned langs føringslinene til sammenkoplingspunktet.

2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at anordningene (36) for å bevege krokene (38, 39) simultant i forhold til rammen (31) omfatter to hydrauliske sylindre (36) som hver bærer en krok (38, 39) og består av to sylinderen-heter som er dreibart forbundet med hverandre og som hver har en ende dreibart forbundet med rammen (31).

3. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at manipulatoren omfatter et stivt bæreelement som er dreibart forbundet med rammen.