NO169376B - UNDERTAKING UNDERTAKING UNIT FOR DIFFERENT WORK OPERATIONS - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en verktøybærerenhet for forskjellige arbeidsoperasjoner ved ubemannet undervannsarbeid. The invention relates to a tool carrier unit for various work operations in unmanned underwater work.

Ved utvinning av olje og gass til havs fra brønner på havbunnen vil utvinningen med økende vanndybde bli utført fra installasjoner som er plassert på bunnen. Alternativt kan det være økonomisk fordelaktig at man med bunnplasserte, såkalte satellittinstallasjoner forbinder perifere forekomster med en eksisterende plattform. Med bunnplasserte installasjoner ville det i mange henseender være fordelaktig å benytte ubemannet utrustning for både installasjon og vedlikehold av installasjo-nene. På store dyp ville det være helt nødvendig å benytte ubemannet utrustning for installasjon og vedlikehold av de bunnplasserte installasjoner for utvinning av olje og gass. When extracting oil and gas at sea from wells on the seabed, the extraction will be carried out with increasing water depth from installations placed on the bottom. Alternatively, it may be economically advantageous to use bottom-placed, so-called satellite installations to connect peripheral deposits to an existing platform. With bottom-placed installations, it would in many respects be advantageous to use unmanned equipment for both installation and maintenance of the installations. At great depths, it would be absolutely necessary to use unmanned equipment for the installation and maintenance of the bottom-placed installations for the extraction of oil and gas.

Fra NO-patentskrift 163 890 er det kjent en innretning for fjerning av en komponent fra, eller anbringelse av en komponent på, en undervannsinstallasjon. Innretningen omfatter et stativ som er forbundet med en heiseanordning, en på stativet anordnet dokkingsanordning for sammenkopling av dette med en bunndel som er beliggende på eller nær undervannsinstallasjonen, og en anordning for griping av komponenten som skal fjernes eller anbringes. Gripeanordningen er festet til en ramme som er glidbart anordnet på stativet, og den av rammen og stativet dannede konstruksjon er forsynt med en anordning for forskyvning av rammen i forhold til stativet. Dokkingsanordningen består av fire dokkingstapper for inngrep i fire tilsvarende, sammenpassende trakter på bunndelen. Dette innebærer at innretningen kan benyttes bare for utskifting av ventiler og liknende med en fast, gitt innbyrdes avstand mellom de fire sammenpassende trakter. Innretningens gripeanordning kan forflyttes i vertikal retning, men bare innenfor stativanordningens vertikale lengde. From NO patent 163 890, a device is known for removing a component from, or placing a component on, an underwater installation. The device comprises a stand which is connected to a lifting device, a docking device arranged on the stand for connecting it with a bottom part which is located on or near the underwater installation, and a device for gripping the component to be removed or placed. The gripping device is attached to a frame which is slidably arranged on the stand, and the structure formed by the frame and the stand is provided with a device for displacing the frame in relation to the stand. The docking device consists of four docking pins for engagement in four corresponding, matching funnels on the bottom part. This means that the device can only be used for replacing valves and the like with a fixed, given mutual distance between the four matching funnels. The device's gripping device can be moved in a vertical direction, but only within the stand device's vertical length.

US-patentskrift 4 010 619 viser et fjernstyrt, ubemannet arbeidssystem for utførelse av arbeidsoperasjoner på havbunnen. Arbeidssystemet omfatter en heisenhet til hvilken det er løsbart tilkoplet et flyttbart arbeidskjøretøy. Arbeidskjøre-tøyet er forsynt med en fremdriftsanordning for bevegelse av kjøretøyet i et forutbestemt område, og det er elektrisk forbundet med heisenheten for å motta elektrisk energi fra dette. Kjøretøyet er blant annet forsynt med en mekanisk manipulatoran-ordning som også er koplet til heisenheten for å motta styresignaler fra en overflatestasjon via heisenheten. US patent 4,010,619 shows a remotely controlled, unmanned work system for carrying out work operations on the seabed. The work system comprises a lift unit to which a movable work vehicle is releasably connected. The work vehicle is provided with a propulsion device for moving the vehicle in a predetermined area, and it is electrically connected to the lift unit to receive electrical energy therefrom. The vehicle is, among other things, equipped with a mechanical manipulator arrangement which is also connected to the lift unit to receive control signals from a surface station via the lift unit.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fleksibel verktøybærerenhet som er egnet for utførelse av flere forskjellige, fjernstyrte, ubemannede arbeidsoperasjoner til havs ved bunnplasserte installasjoner for olje- og gassutvinning, hvor verktøybærerenheten kan benyttes for inspeksjon, installasjon, reparasjon, komponentutskifting, kontroll og vedlikehold m.m. av sådanne installasjoner. The purpose of the invention is to provide a flexible tool carrier unit that is suitable for carrying out several different, remote-controlled, unmanned work operations at sea at bottom-placed installations for oil and gas extraction, where the tool carrier unit can be used for inspection, installation, repair, component replacement, control and maintenance, etc. of such installations.

Ovennevnte formål oppnås ved hjelp av en verktøybærer-enhet for det angitte formål som ifølge oppfinnelsen er kjenne-tegnet ved at den består av en rammeliknende stativdel med ben som er forsynt med styreholdere for styreliner, manøvrerings- og kraftforsyningssystemer, og et feste, en gripeanordning eller liknende for verktøytilkopling, og med midler for dens overvåkning og manøvrering, og at en styreledning forbinder et overflateanlegg eller liknende med verktøybærerenheten for manøvre-ring og kraftforsyning av denne. The above purpose is achieved by means of a tool carrier unit for the stated purpose which, according to the invention, is characterized by the fact that it consists of a frame-like stand part with legs which are provided with steering holders for steering lines, maneuvering and power supply systems, and a fastener, a gripping device or similar for tool connection, and with means for its monitoring and maneuvering, and that a control line connects a surface installation or similar to the tool carrier unit for maneuvering and power supply thereof.

Den rammeliknende stativdel med benene skal ha et stort, åpent areal fremover og nedover, for at forskjellige arbeidsoperasjoner med verktøybæreren på plass skal kunne utføres innenfor et stort arbeidsområde. Stativdel med ben skal være dimensjonert for stor bæreevne og slik anordnet at de tillater fleksibel plassering av verktøy og disses styre- og forsynings-systemer. The frame-like stand part with the legs must have a large, open area forward and downwards, so that different work operations with the tool carrier in place can be carried out within a large work area. Stand part with legs must be dimensioned for high load-bearing capacity and arranged in such a way that they allow flexible placement of tools and their control and supply systems.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en verktøy-bærerenhet, fig. 2 viser en verktøybærerenhet med verktøy sett fra siden og inndokket mot et ventiltre, fig. 3 viser en verktøybærerenhet med verktøy for horisontal håndtering av en horisontalt plassert ventil, fig. 4 viser en verktøybærerenhet med verktøy for vertikal håndtering av en vertikalt plassert ventil, fig. 5 viser en verktøybærerenhet med verktøy for innføring av et renselegeme, fig. 6 viser en verktøybærerenhet med verktøy for fjerning av betong rundt rør, og fig. 7 viser et gripeorgan for en verktøybærerenhet. The invention will be described in more detail below with reference to the drawings, where fig. 1 shows a tool carrier unit, fig. 2 shows a tool carrier unit with tools seen from the side and docked against a valve tree, fig. 3 shows a tool carrier unit with tools for horizontal handling of a horizontally placed valve, fig. 4 shows a tool carrier unit with tools for vertical handling of a vertically placed valve, fig. 5 shows a tool carrier unit with tools for introducing a cleaning body, fig. 6 shows a tool carrier unit with tools for removing concrete around pipes, and fig. 7 shows a gripping means for a tool carrier unit.

Verktøybærerenheten ifølge oppfinnelsen består av en rammeliknende stativdel med tilsluttende ben. Stativdelen understøtter en manøverenhet og en kraftforsyningsenhet. Styrelineholdere er løsbart forbundet med stativdelen eller alternativt med benene. Manipulatorarmer kan være knyttet til benene. I stativdelens senterdel er det anordnet midler for verktøyforbindelse og tilkoplingsorganer for signal- og kraft-overføring til verktøyene. Benene er slik anordnet at verktøy kan fastsettes og ekstra støtteben kan tilføyes. The tool carrier unit according to the invention consists of a frame-like stand part with connecting legs. The stand part supports a maneuver unit and a power supply unit. Guide line holders are releasably connected to the stand part or alternatively to the legs. Manipulator arms can be attached to the legs. Means for tool connection and connection means for signal and power transmission to the tools are arranged in the central part of the stand part. The legs are arranged in such a way that tools can be fixed and extra support legs can be added.

Med verktøybærerenheten sammen med forskjellige verktøy kan flere arbeidsoperasjoner utføres, f.eks. montering og demontering av horisontalt og vertikalt anordnede ventiler, montering og demontering av kontrollenheter, inspeksjon, trykkprøving, maskinbearbeidelse, sammenkopling av rør, kapping av rør, vinsjing, fjerning av sement rundt rør og diverse håndtering av forskjellige detaljer, eksempelvis for ventiltreet. Verktøybærerenheten er slik anordnet og slik dimensjonert at den sammen med de forskjellige verktøy kan løfte og håndtere enheter innenfor et stort vektområde. With the tool carrier unit together with various tools, several work operations can be carried out, e.g. assembly and disassembly of horizontally and vertically arranged valves, assembly and disassembly of control units, inspection, pressure testing, machining, connecting pipes, cutting pipes, winching, removal of cement around pipes and various handling of various details, for example for the valve tree. The tool carrier unit is arranged and dimensioned in such a way that, together with the various tools, it can lift and handle units within a large weight range.

På overflatefartøyet eller plattformen forsynes verktøybærerenheten med et verktøy som passer for den tilsiktede arbeidsoppgave. Deretter sendes verktøybærerenheten sammen med verktøyet ned til installasjonen på bunnen. Med en manøverut-rustning på overflatefartøyet eller plattformen styres og overvåkes arbeidsforløpet nede på bunnen med den til verktøy-bærerenheten tilkoplede styre- og forbindelsesledning. Etter avsluttet arbeid tilbakeføres verktøybærerenheten med styre- og forbindelsesledningen til overflatefartøyet eller plattformen. On the surface vessel or platform, the tool carrier unit is supplied with a tool suitable for the intended task. The tool carrier unit is then sent down with the tool to the installation on the bottom. With a maneuvering equipment on the surface vessel or platform, the work process down on the bottom is controlled and monitored with the control and connection cable connected to the tool carrier unit. After work has been completed, the tool carrier unit with the control and connecting cable is returned to the surface vessel or platform.

Fig. 1 viser hvordan en verktøybærerenhet består av en stativdel 1 med ben 2. Benene 2 kan være justerbart tilknyttet til stativdelen 1. Styrelineholdere 3 er forbundet med stativdelen 1. Styreliner 4 forbinder overflatefartøyet med den bunnplasserte installasjon. Med styrelineholderne 3 rundt styrelinene 4 kan verktøyholderenheten 1, 2 enkelt føres ned mot den bunnplasserte installasjon uten behov for ekstra falltyngder, og siden tas opp med den til stativdelen knyttede styreledning uten behov for ekstra flytelegemer. Fig. 1 shows how a tool carrier unit consists of a stand part 1 with legs 2. The legs 2 can be adjustably connected to the stand part 1. Steering line holders 3 are connected to the stand part 1. Steering lines 4 connect the surface vessel to the bottom-placed installation. With the guide line holders 3 around the guide lines 4, the tool holder unit 1, 2 can easily be guided down towards the bottom-placed installation without the need for additional drop weights, and then taken up with the guide line attached to the stand part without the need for additional floating bodies.

Eventuell sjøhevning av det til styrelinene knyttede overflatefartøy kan innenfor vide grenser kompenseres med på overflatefartøyet eksisterende manøversystemer. Med denne type av verktøybærerenhet kan denne - med styrelinene forbundet med den bunnplasserte installasjon - gis en nøyaktig posisjonering 1 forhold til installasjonen for utførelse av en arbeidsopera-sjon. En fritt bevegelig verktøybærerenhet har store begrensnin-ger når det gjelder manøvrerbarhet, beroende på undervannsstrøm-mer på tross av anordningen av driv- og navigasjonspropeller. Løfteevnene er også sterkt begrenset da det kreves godt tiltatte flytelegemer for store løft. Med styreliner blir en verktøy-bærerenhet lett-manøvrerbar innenfor området og kan ha stor løfteevne. Any sea heave of the surface vessel connected to the steering lines can be compensated within wide limits with existing maneuvering systems on the surface vessel. With this type of tool carrier unit, this - with the control lines connected to the bottom-placed installation - can be given a precise positioning 1 in relation to the installation for carrying out a work operation. A freely movable tool carrier unit has major limitations in terms of manoeuvrability, depending on underwater currents despite the arrangement of drive and navigation propellers. The lifting capabilities are also severely limited as well-sized floating bodies are required for large lifts. With guide lines, a tool-carrying unit becomes easily maneuverable within the area and can have a large lifting capacity.

Til verktøybærerenhetens stativdel er det tilknyttet en manøverenhet 5 og en kraftforsyningsenhet 6, hvilke enheter er innrettet til sammen med de forskjellige verktøy å kunne styre og regulere arbeidsforløpene. En styre- og forbindelsesledning 7 er forbundet med stativdelen for overføring av styresignaler til manøverenheten og for transport av verktøybærerenheten med verktøy og eventuelt borttatt del. Beroende på arbeidsmoment kan benenes føtter utformes på en måte som passer for dette. Til benene kan det også tilknyttes manipulatorarmer 8 når visse arbeidsoperasjoner skal utføres alene eller sammen med tilknyttet arbeidsverktøy. For overvåkning av arbeidsoperasjonene forsynes verktøybærerenheten med ett eller flere TV-kameraer og belysning og eventuelt annet overvåkningssystem, eksempelvis et ultralyd-overvåkningssystem for stillingsbestemmelse av forskjellige detaljer innenfor området for arbeidsoperasjonen. A maneuvering unit 5 and a power supply unit 6 are connected to the tool carrier unit's rack part, which units are designed together with the various tools to be able to control and regulate the work processes. A control and connection line 7 is connected to the stand part for transmitting control signals to the maneuvering unit and for transporting the tool carrier unit with tools and any removed part. Depending on the working torque, the feet of the legs can be designed in a way that is suitable for this. Manipulator arms 8 can also be attached to the legs when certain work operations are to be carried out alone or together with associated work tools. For monitoring the work operations, the tool carrier unit is provided with one or more TV cameras and lighting and any other monitoring system, for example an ultrasound monitoring system for determining the position of various details within the area of the work operation.

Fig. 2 viser fra siden hvordan en verktøybærerenhet 1, 2 er inndokket mot et ventiltre 9 i et undervannsanlegg. Verktøybærerenheten er utformet for å virke sammen med eksisterende, såkalte ledesøyler/styredeler 11. Arbeidsverktøyet 10 for eksempelvis en ventilutskifting kan plasseres i forskjellige stillinger. Det er videre mulig at inndokkingen av verktøybærer-enheten alternativt kan gjøres horisontalt og vertikalt. Fig. 2 shows from the side how a tool carrier unit 1, 2 is docked against a valve tree 9 in an underwater system. The tool carrier unit is designed to work together with existing, so-called guide columns/control parts 11. The work tool 10 for, for example, a valve replacement can be placed in different positions. It is also possible that the docking of the tool carrier unit can alternatively be done horizontally and vertically.

På fig. 3 er det vist forfra hvordan en verktøybæreren-het 1, 2 er forsynt med midler 12 for tilknytning til et verktøy for horisontal håndtering og utskifting av en horisontalt plassert ventil. In fig. 3 shows from the front how a tool carrier unit 1, 2 is provided with means 12 for connection to a tool for horizontal handling and replacement of a horizontally placed valve.

På fig. 4 er det vist forfra hvordan verktøybæreren-heten 1, 2 er forsynt med et verktøy 13 for et vertikalt ventilløft. En manipulatorarm 14 er forbundet med det ene ben. Alternativt kan verktøyet 13 forsynes med en enhet 15 for rørsammenkopling. For å kunne klare eventuell frigjøring fra styrelinene er verktøybærerenheten forsynt med til benene tilknyttede driv- og navigeringspropeller 16. Fig. 5 viser hvordan en verktøybærerenhet 1, 2 med et verktøy 19 for innføring av et renselegeme har nådd frem til sin nederste stilling med styrehylsene 17 innstyrt mot undervannsan-legget. I stativdelens øvre hjørne finnes styrehylser 18 for styrelinene 4. For å sørge for at avstanden mellom de rørformede styrehylser 17 er den riktige, beskyttes styrehylsene 17 av støtdempende anordninger. Fjærer og dempere er valgt slik at en myk innbremsing av bevegelsen skal kunne oppnås. Fig. 6 viser hvordan en verkøtybærerenhet 1, 2 er tilpasset for fjerning av betong fra et rør 20. Et verktøy 21 for betongfjerning er forbundet med verktøybærerenhetens stativdel 1. I dette tilfelle er også verktøybærerenheten forsynt med fire regulerbare støtteben 22. En navigasjonsenhet med en driv- og navigasjonspropell 16 er anordnet ved hvert ben 2 for at verktøybærerenheten skal kunne manøvreres etter en frigjøring uten styreliner. In fig. 4 shows from the front how the tool carrier unit 1, 2 is provided with a tool 13 for a vertical valve lift. A manipulator arm 14 is connected to one leg. Alternatively, the tool 13 can be supplied with a unit 15 for connecting pipes. In order to manage possible release from the guide lines, the tool carrier unit is provided with drive and navigation propellers 16 connected to the legs. Fig. 5 shows how a tool carrier unit 1, 2 with a tool 19 for introducing a cleaning body has reached its lowest position with the guide sleeves 17 installed against the underwater installation. In the upper corner of the stand part there are guide sleeves 18 for the guide lines 4. To ensure that the distance between the tubular guide sleeves 17 is the correct one, the guide sleeves 17 are protected by shock-absorbing devices. Springs and dampers have been chosen so that a soft braking of the movement can be achieved. Fig. 6 shows how a tool carrier unit 1, 2 is adapted for removing concrete from a pipe 20. A tool 21 for concrete removal is connected to the tool carrier unit's stand part 1. In this case, the tool carrier unit is also provided with four adjustable support legs 22. A navigation unit with a drive and navigation propeller 16 is arranged at each leg 2 so that the tool carrier unit can be maneuvered after a release without guide lines.

På fig. 7 er det vist hvordan en verktøybærerenhet kan forsynes med et drivorgan 23 for bare løfting av en anordning eller fastholdelse av forskjellige verktøy, der hver anordning og hvert verktøy er forsynt med en til gripeorganet tilpasset koplingsdel 24. I det tilfelle da anordningen eller verktøyet også krever kraftforsyning, forsynes verktøybærerenheten med et kraftuttak der da tilsvarende anordning eller verktøy har en tilsvarende tilkoplingsdel. In fig. 7 shows how a tool carrier unit can be provided with a drive device 23 for simply lifting a device or holding different tools, where each device and each tool is provided with a coupling part 24 adapted to the gripping device. In the event that the device or the tool also requires power supply, the tool carrier unit is supplied with a power take-off where the corresponding device or tool has a corresponding connection part.

Claims (6)

1. Vektøybærerenhet for forskjellige arbeidsoperasjoner ved ubemannet undervannsarbeid, KARAKTERISERT VED at den består av en rammeliknende stativdel (1) med ben (2) som er forsynt med styreholdere (3) for styreliner (4), manøvrerings- og kraftforsyningssystemer (5, 6), og et feste, en gripeanordning (12) eller liknende for verktøytilkopling, og med midler for dens overvåkning og manøvrering, og at en styreledning (7) forbinder et overflateanlegg eller liknende med verktøybærerenheten for manøvrering og kraftforsyning av denne.1. Weight carrier unit for various work operations during unmanned underwater work, CHARACTERIZED IN THAT it consists of a frame-like tripod part (1) with legs (2) which is provided with guide holders (3) for guide lines (4), maneuvering and power supply systems (5, 6) . 2. Verktøybærerenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at én eller flere manipulatorarmer (8) er regulerbart forbundet med verktøybærerenheten (1, 2), eksempelvis for håndtering av verktøy eller en dertil anordnet del, idet manipulatorarmene (8) er styrt og energiforsynt med manøvrerings- og kraftforsyningssysternene (5, 6).2. Tool carrier unit according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT one or more manipulator arms (8) are adjustably connected to the tool carrier unit (1, 2), for example for handling tools or a part arranged therefor, as the manipulator arms (8) are controlled and supplied with energy for maneuvering - and the power supply systems (5, 6). 3. Verktøybærerenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at styreholderne (3) for styrelinene (4) er anordnet fleksibelt forbundet med verktøybærerenheten (1, 2).3. Tool carrier unit according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the guide holders (3) for the guide lines (4) are arranged flexibly connected to the tool carrier unit (1, 2). 4. Verktøybærerenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at regulerbart anordnede støtteben (22) er forbundet med stativdelens (1) ben (2).4. Tool carrier unit according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT adjustable support legs (22) are connected to the leg (2) of the stand part (1). 5. Verktøybærerenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det på denne er anordnet én eller flere driv- og styrepropeller (16) som er styrt og energiforsynt med manøvrerings- og kraftfor-syningssystemene (5, 6).5. Tool carrier unit according to claim 1, CHARACTERIZED IN that one or more drive and steering propellers (16) are arranged on this, which are controlled and supplied with energy by the maneuvering and power supply systems (5, 6). 6. Verktøybærerenhet ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den er forsynt med et gripeorgan (23) eller liknende som er tilpasset til forskjellige enheters felles utformede koplingsdel (24).6. Tool carrier unit according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT it is provided with a gripping member (23) or the like which is adapted to the commonly designed connecting part (24) of different units.