NO167319B - Fremgangsmaate ved kopling av en ledning til en undervannsstruktur, samt anordning til bruk ved kopling av en ledningsende til en undervannsstruktur. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved kopling av en ledning til en undervannsstruktur, innbefattende legging av ledningen på havbunnen, med en ledningsende i området ved undervannsstrukturen, som angitt i innledningen til krav 1.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning til bruk ved kopling av en ledningsende til en undervannsstruktur, hvilken ledningsende fra ved siden av undervannsstrukturen bringes inn et opptak i undervannsstrukturen og fastgjøres der.

Ved kopling av en ledning til en undervannsstruktur er det kjent å benytte en vinsj og en spesiell inntrekningskopling. Ledningen, det kan her dreie seg om en reell rørledning, en kraftkabel, en signalkabel, en hydraulikkslange osv., bringes med lednlngsenden frem til i området ved undervannsstrukturen. Ledningen koples til en vaier fra vinsjen og ved hjelp av vinsjen trekkes så ledningen inn i et egnet opptak 1 undervannsstrukturen. Dette kjente system opereres fra overflaten, med ledelinestyring. Systemet er komplisert, væravhengig og krever et meget stabilt overflatefartøy som kan føre ledeliner.

Mindre ledninger kan selvsagt bringes på plass ved hjelp av dykkere, men på større dyp vil også en slik manuell metode være uegnet.

Det foreligger derfor et behov for ny teknikk til bruk ved kopling av en ledning til en undervannsstruktur.

Oppfinnelsen tar sikte på å benytte et fjernstyrt under-vannsfartøy, heretter kalt for ROV (Rémote Operated Vehicle). En ROV har imidlertid en begrenset trekk- og løftekraft. Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en fremgangsmåte som nevnt innledningsvis, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved innføring av lednlngsenden som et stempel i et egnet opptak i undervannsstrukturen, henholdsvis kopling av lednlngsenden til et stempel i en sylinder tilknyttet opptaket, og tilveiebringelse av et undertrykk i opptaket hvorved lednlngsenden eller stempelet suges inn i opptaket.

En slik ny metode gjør det mulig å benytte en ROV til tross for dennes begrensede trekk- og løftekraft. Bruk av en ROV medfører at man blir uavhengig av værforholdene og havdypet og man oppnår også sterkt reduserte dagkostnader for en slik operasjon.

Bukseringen av lednlngsenden frem til opptaket kan eventuelt være så krevende at ROV'en ikke kan makte dette, men ifølge oppfinnelsen kan man her gå frem på den måten at en kabel fra en vinsj på ROV'en festes til undervannsstrukturen, hvoretter ROV'en med den grepne ledningsende trekkes mot undervannsstrukturen under oppspoling av kabelen på vinsj trommelen.

Ved ankomsten til undervannsstrukturen kan ROVen fordelaktig kople seg til denne, hvoretter den grepne ledningsende ved hjelp av gripemanipulatoren føres inn i opptaket.

Særlig fordelaktig er fremgangsmåten dersom det treffes tiltak til å tilveiebringe undertrykket ved hjelp av en pumpe på ROVen, idet pumpeinntaket koples til opptaket.

Med oppfinnelsen er det således muliggjort en fremgangsmåté hvor undervannsstrukturen kan være helt passiv og hvor man utnytter de fordeler som bruk av en ROV gir, nemlig at man vil være helt uavhengig av vær og vind og spesielt at man vil være uavhengig av havdypet som undervannsstrukturen befinner seg på. En spesiell variant av fremgangsmåten er en hvor fremføringen av lednlngsenden til opptaket i undervannsstrukturen foretas ved hjelp av ROVen, idet lednlngsenden koples til et stempel i en sylinder i undervannsstrukturen, tilknyttet opptaket, hvoretter det tilveiebringes et undertrykk i sylinderen slik at stempelet suges inn og trekker med seg lednlngsenden inn i opptaket. Dénne variant er aktuell dersom ledningen er for tung og stiv og derfor krever en større innsugningskraft, som man kan oppnå ved egnet dimensjonering av stempelet.

Innsugningskraften vil i alle tilfeller være bestemt av trykkforskjellen og det areal den virker på. Innsugnings-kraf ten kan enkelt kontrolleres ved egnet styring av pumpen.

Ifølge oppfinnelsen er det som nevnt også tilveiebragt en anordning til bruk ved kopling av en ledningsende til en undervannsstruktur, hvilken ledningsende fra ved siden av undervannsstrukturen bringes inn i et opptak i undervannsstrukturen og fastgjøres der, og en anordning ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at opptak og ledningsende er sampasset slik at lednlngsenden kan bevege seg som et stempel i opptaket, og ved at opptaket har en utvendig tilgjengelig tilkoplingsstuss for tilkopling til en undertrykkilde. Fordelaktig er undertrykkilden anordnet på en ROV.

En variant av anordningen er en hvor opptaket er tilknyttet en sylinder med et stempel som lednlngsenden kan knyttes til, idet sylinderen har en utvendig tilgjengelig tilkoplingsstuss for tilkopling til en undertrykkilde.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et område av en havbunn med en del av en der anbragt undervannsstruktur samt en 1 nærheten av

denne lagt ledningsende,

fig. 2 viser et oppriss av en del av undervannsstrukturen

samt en ROV,

fig. 3 viser i større målestokk ved utsnitt av undervannsstrukturen i fig. 2, med ROVen ført frem og koplet

til undervannsstrukturen,

fig. 4 viser samme situasjon som i fig. 3, men med den av ROVen grepne ledningsende styrt inn mot et opptak i undervannsstrukturen,

fig. 5 et snitt gjennom en mulig utførelse av et opptak for

en rørledningsende,

fig. 6 viser et snitt gjennom en mulig utførelse av et

opptak for en elektrisk kabel, og

fig. 7 viser rent skjematisk en variant hvor det benyttes et innsugningsstempel for inntrekking av en ledningsende i et opptak på en undervannsstruktur.

I fig. 1 er det vist et utsnitt av en undervannsstruktur 1 med flere opptak 2 for tilknytning av ledninger. I fig. 1 er det også vist en rørledningsbunt 3 hvis endeområde 4 er splittet opp i flere separate ledninger 5. Rørbuntens ende er forankret i havbunnen ved hjelp av det antydede anker 6. En ledning 7 er vist avbøyet fra rørbunten 3,4 og med sin ledningsende 8 ført frem til et opptak 2 i undervannsstrukturen .

Fig. 1 viser den generelle teknikk som benyttes ved kopling av en ledning til en undervannsstruktur. I dette tilfelle er altså en rørledningsbunt 3,4 lagt på havbunnen, med endeom-rådet 4 ved siden av eller i nærheten av undervannsstrukturen. På ikke nærmere vist måte er så i fig. 1 en ledning 7, som inngår I rørledningsbunten, ført frem til et opptak 2 i undervannsstrukturen. Det er denne henting av en slik ledning 7 og fremføringen av denne til et opptak 2 i undervannsstrukturen, med påfølgende innføring i opptaket som fore-liggende oppfinnélse beskjeftiger seg med.

Det skal nå vises til fig. 2, hvor en fjernstyrt under-vannsfarkost 9, en såkalt ROV, er beveget til en stilling over en ledning 5 (7). ROVen har en gripemanipulator 10 som har grepet tak i rørlednlngsenden 8.

I ROV ens 9 bunnramme 11 er det anordnet en vinsj 12. En vaier 13 fra denne vinsj 12 er på forhånd ved hjelp av ROVen koplet til undervannsstrukturen ved 14, i nærheten av det opptak 2 som rørledningsenden 8 skal føres inn i .

Den i fig. 2 viste ROV kan være av en type som er kjent under betegnelsen Super Scorpio eller en tilsvarende ROV. En slik ROV har en begrenset trekk- og løftekraft. Trekk- og løfte-kraften går opp til 200 kilopond i en vilkårlig retning og opptil 300 kilopond i retning forover. Denne kraften kreves imidlertid stort sett for styring av ROVen. Vinsjen 12 anvendes derfor for inntrekking av ROVen til undervannsstrukturen, sammen med den av gripemanipulatoren grepne ledning. For dimensjonering av vinsjen 12 kan man hensikts-messig ta utgangspunkt i det tyngste forventede løft som antas å være håndtering av et brønnstrøms- eller vannninjek-sjonsrør. Eksempelvis veier et vannfylt fleksibelt rør med en innerdiameter på ca..15 cm rundt 60 kilopond/m under vann. Minste bøyeradius for et vanlig fleksibelt rør av denne dimensjon vil være 3-4 m. En ROV bør minst kunne buksere en lengde av et slikt rør tilsvarende en halv sirkelbue, dvs. 10-12 m eller 0,6-0,8 tonn. En vinsj 12 på 2 tonn trekkraft kan derfor synes passende.

Bukserlngen av lednlngsenden 8 frem til opptaket 2 i undervannsstrukturen 1 i fig. 2 skjer ved at ROV 9 med sin gripemanipulator 10 tar tak i ledningen ved lednlngsenden 8, samt med en rørklo 15 som er anordnet under ROVen, 1 området innenfor bunnr ammen 11. ROVen kjøres så med skyvkraft i retning oppover, mens vinsjen 12 drives for derved å trekke farkosten med den grepne ledningsende inn mot tilkopllngs-stedet, dvs. undervannsstrukturens opptak 2.

På de fleste havbunner vil dette føre til mer eller mindre fullstendig tap av sikt på grunn av oppvirvlede sedimenter. Det foretrekkes derfor å sørge for at farkosten 9 løfter seg minst 3 m over havbunnen under inntrekkingen. Dette er det i utførelseseksempelet i fig. 2 tatt hensyn til, derved at vaierens 13 tilkoplingspunkt 14 på undervannsstrukturen er anordnet tilsvarende høyt over havbunnen.

Ved hjelp av vinsjen 12 og kraften fra farkostens skyvkraft-Innretninger bringes nå ROVen 9 opp og frem mot undervannsstrukturen 1, til en stilling hvor forenden av bunnrammen 11 ligger like over stigtrinn 16 på undervannsstrukturen 1, i området under opptaket 2. Véd bruk av vinsjen og skyvekraft-systemet settes så bunnrammen 11 ned på stigtrinnet 16, slik det er vist i fig. 3.

Hvert stigtrinn 16 er utformet som en horisontal rørbøyle, understøttet av braketter 17. Farkostens 9 bunnramme 11 er utformet med et spor 18 som de bøyleformede stigtrinn 16 kan gå inn i, slik det er vist i fig. 3. En eventuell høydejust-er ing kan foretas ved hjelp av en i sporet 18 anordnet Justeringsmekanisme som innbefatter en trykkloss 19 tilknyttet et stempel i en arbeidssyllnder 20. Anlegget mot stigtrinnene 16 vil danne et feste- eller .svingepunkt for farkosten 9. Etter at farkosten 9 har manøvrert seg til riktig stilling, under utnyttelse av skyvkraftenhetene, vinsjen og eventuelt høyderegulerlngsanordningen 19,20, frigjøres rørkloen 15 og ved hjelp av gripemanipulatoren 10 bringes så lednlngsenden 8 til den i fig. 4 viste stilling, hvoretter lednlngsenden 8 som et stempel kan føres Inn i trakten 2. På : ikke nærmere vist . måte koples så en undertrykkilde, eksempelvis en pumpe, i ROVen 9 til et kopllngs-punkt på trakten 2, slik at det tilveiebringes et undertrykk inne 1 trakten. Derved oppstår det en sugekraft som vil trekke lednlngsenden 8 inn i trakten, hvor lednlngsenden så kan låses på i og for seg kjent måte. Et praktisk eksempel på dette er vist i fig. 5.

Den i fig. 5 viste trakt 2' svarer i hovedsaken til deri i fig. 2-4 viste trakt 2. Inne i trakten 2' sitter det en koplingshalvdel 21, beregnet for sampassing med den i trakten 2' innførte ledningsende 8, som således utgjør den andre koplingshalvdel. Trakten innbefatter i dette tilfelle to mekaniske låser 22. Hver slik mekanisk lås Innbefatter en låsekile 23 1 et hus 24 og påvirket av en trykkfjær 25 som ligger mellom husets endebunn og en krave 26 på låsekilen. Når endedelen 8 passerer låsekilen 23 vil denne av fjæren 25 trykkes radielt Innover og låse mot endedelens 8 skulder 27.

En ledning 28 går fra rommet i trakten bak koplingshalvdelen 21 og til en utvendig tilgjengelig koplingsstuss, som kan tilkoples pumpen i farkosten 9.

Sugekraft vil opparbeides inne i trakten så snart lednlngsenden 8 entrer innsugningstrakten og strømningstverrsnittet er redusert nok til. at det blir et trykkfall. Mellom traktens sylindriske parti og lednlngsenden antas en radiell klaring på ca. 1 mm å være tilfredsstillende. Lednlngsenden kan eventuelt påsmøres fett for kontroll av friksjon og for å gi en viss fleksibilitet i strømningstverrsnittet.

Ønsker man å frigjøre lednlngsenden 8 igjen, kan et hydrau-lisk trykk tilføres gjennom en antydet ledning 29. Dette hydrauliske trykk vil gå inn i rommet til venstre for kraven 26 og skyve låsekilen 23 utover, slik at lednlngsenden frigjøres og kan tas ut av trakten.

Fig. 6 viser en trakt 30 beregnet for innføring av en elektrisk kabel 31. Inne i trakten 30 sitter det en kopl-lngsdel 32 med stifter 33. I kabelens 31 viste hode er det uttatt tilsvarende fatninger 34 for opptak av stiftene 33. Rommet mellom delen 32 og kabelhodet 31 kan tømmes for vann gjennom en ledning 35 som går til en koplingsstuss 36. En koplingsdel 37, som står i forbindelse med en ledning som går til farkostens pumpe, kan føres inn i koplingen 36 ved hjelp av en gripemanipulator. Som i fig. 5 vil her kabelhodet 31 suges inn i opptaket.

Særlig i forbindelse med kopling av elektriske kontakter som vist 1 fig. 3 vil det også kunne være aktuelt med tilkopling av ekstra utstyr for spyling av koplingsområdet. Dette er ikke nærmere vist, da slikt utstyr og dets virkemåte er velkjent for fagmannen.

Den tidligere omtalte, ikke viste pumpe, som fordelaktig inngår som en komponent i farkosten 9, kan i et typisk eksempel være en skruepumpe med en nominell kapasitet på 70 l/min. og en trykkstigning på 16 bar. På 200 m dyp og dypere vil en slik pumpe benyttes fullt ut. Pumpeeffekten vil i et slikt tilfelle bli ca. 4 kW.

Innsugningskraften bestemmes naturligvis av trykkforskjellen og arealet kraften kan virke på. For et vannfylt rør med en diameter på 30 cm vil eksempelvis Innsugningskraften være ca.

11 tonn ved en trykkforskjell på 16 bar.

Er ledningen som skal tilkoples for tung og stiv til å kunne bukseres med en ROV, så kan man benytte den teknikk som er vist i fig. 7. Her benyttes det en horisontal trakt 40 som i sin forlengelse er tilknyttet en sylinder 41. I sylinderen sitter et stempel 42. Stempelet er tilknyttet en vaier 43 som går ut gjennom trakten 40 og kan knyttes til den viste ledningsende 44. Gjennom en ledning 45 kan rommet bak stempelet 42 tømmes og derved vil stempelet 42 gå mot høyre i fig. 7 og trekke med seg lednlngsenden 44 inn i trakten 40. En slik utførelse er fordelaktig fordi man kan få en større innsugningskraft. Eksempelvis vil en stempeldiameter på 0,5 m gi ca. 30 tonn innsugningskraft ved et differensialtrykk på 16 bar. Denne kraften kan oppnås ved bruk av ROV'ens foran nevnte antydede skruepumpeaggregat på 4 kW.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved kopling av en ledning til en undervannsstruktur (1), innbefattende legging av ledningen (7) på havbunnen, med en ledningsende (8,44) 1 området ved undervannsstrukturen, griping av lednlngsenden med et fjernstyrt undervannsfartøy(R0V)(9);med gripemanipulator (10),fremføring av ROVen med den grepne ledningsende til undervannsstrukturen, og kopling av lednlngsenden i et egnet opptak (2) 1 undervannsstrukturen, karakterisert ved innføring av lednlngsenden (8) som et stempel i et egnet opptak (2) i undervannsstrukturen (1), henholdsvis kopling av lednlngsenden (44) til et stempel (42) i en sylinder (41) tilknyttet opptaket, og tilveiebringelse av et undertrykk i opptaket hvorved lednlngsenden eller stempelet suges inn i opptaket.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en vaier (13) fra en vinsj (12) på undervanns-fartøyet (9) festes til undervannsstrukturen (1), og ved at undervannsfartøyet med den grepne ledningsende trekkes mot undervannsstrukturen ved oppspoling av vaieren på vinsj-trommelen.

3. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at undervannsfartøyet (9) ved ankomsten til undervannsstrukturen (1) kopler seg til denne, hvoretter den grepne ledningsende (8) ved hjelp av griper-manipulatoren (10) føres frem til henholdsvis inn i opptaket (2).

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at undertrykket tilveiebringes ved hjelp av en pumpe på undervannsfartøyet (9), idet pumpeinntaket koples til opptaket (2).

5. Anordning til bruk ved kopling av en ledningsende (8,44) til en undervannsstruktur, hvilken ledningsende fra ved siden av undervannsstrukturen bringes irih i et opptak (2,40) i undervannsstrukturen (1) og fastgjøres der, karakterisert ved at opptak (2) og ledningsende (8) er sampasset slik at lednlngsenden kan bevege seg som et stempel i opptaket, henholdsvis ved at opptaket (40) er tilknyttet en sylinder (41) som inneholder et stempel (42) hvormed lednlngsenden (44) kan forbindes, og ved at opptaket (2,40) har en utvendig tilgjengelig tilkoplingsstuss for tilkopling til en undertrykkilde.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at undertrykkiIden er anordnet på et fjernstyrt undervanns-fartøy (ROV) (9).