NO310121B1 - Konnektor for sammenkopling av fluidströmningsrör - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en konnektor beregnet på sammenkopling av flere perifert plasserte fluidstrømningsrør, og eventuelt elektriske ledere, hvilken konnektor innbefatter to i forhold til hverandre uavhengige hoveddeler som kan adskilles og har respektive samvirkende anleggsflater, og en sammentrekking- og låsemekanisme som virker til å trekke hoveddelene med stor kraft mot hverandre og sikre fast forbindelse og sikker tetning.

For produksjon av olje og gass til havs blir rørledninger montert mellom forskjellige undervannskonstruksjoner på havbunnen. Da det ikke er mulig å bruke dykkere på større havdyp blir rørledningene koplet sammen ved hjelp av fjernstyrte spesialverktøy. Det finnes idag et bredt utvalg av konnektorer og verktøy for denne anvendelse. Konnektorene kan ha et eller flere løp avhengig av den tiltenkte bruk. Det vanlige er et eller to løp, men for kontrollkabler kan det være opp til 10 rør som alle skal oppkoples samtidig. Et felles trekk ved konnektorer med mange løp er at de har et sentralt montert rør med diameter på 50 til 150 mm. Rundt dette ligger det elektriske kabler og hydraulikkrør med diameter opp til ca. 25 mm. De elektriske kablene kan eventuelt bli ført utenom den mekaniske konnektoren og bli koplet separat.

Det har vært vanlig å benytte konnektorer hvor fluidrørledningene og eventuelt de elektriske ledere går sentralt gjennom konnektoren slik at selve

sammenklemmingsmekanismen ligger utvendig plassert i forhold til rørløpene. Det er kjent å bruke en såkalt "clamp"-konnektor med omsluttende klaver bestående av til hverandre leddede armer eller en "colletf-konnektor bestående av mange enkeltfingre, eller låsepaler, som omkranser rørløpene og blir aktivisert via en aksielt bevegelig ring som omslutter palene eller fingrene.

Denne type konnektorer gir problemer når antall rør som skal sammenkoples blir mange og har "stor" diameter. Rørene på vei inn og ut fra konnektoren må bøyes i forskjellige retninger for å gå klar hverandre. Det blir svært trangt mellom rørene og derfor meget vanskelig å komme til for å sveise eller skru fast rørene. Med mange rør vil en utvendige "colletf-konnektor få en meget stor diameter som gjør den unødvendig stor, tung og kostbar. Samtidig far man lett skjevtrekkingsproblemer med en stor låsering.

Fra EP 233 301 er det kjent to koblingshalvdeler med flere fluidledninger som korresponderer med hverandre, som skal kunne bli trukket mot hvrandre. Dette skjer ved hjelp av en utvendig mutter som i sin nedre del har innvendige gjenger som foretar inngrep med utvendige gjenger på den ene koblingshalvdelen. En sentral tapp fungerer kun som en styring for de to koblingshalvdelene. Dette innebærer at sammentrekking-og låsemekanismen ikke er sentralt plassert, men utenfor fluidledningene.

EP 533 500 viser et system for å koble sammen mange hydrauliske koblinger samtidig, og det er lagt vekt på at koblingsdelene blir styrt i riktig posisjon mot hverandre ved at hver kobling er festet til en styreplate. I tillegg finnes det en plate med hylser som opptar eventuelle toleranseavvik. Sammentrekking- og låsemekanismen er imidlertid sentralt plassert.

Ytterligere eksempler på teknikkens stand er vist i NO 168 817 og NO 157 432.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en konnektor av den

innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at sammentrekking- og låsemekanismen innbefatter to eller flere paler med radielt utad ragende knaster beregnet på inngrep med hver hoveddel, hvilken mekanisme er sentralt plassert i forhold til fluidstrømningsrørene og de eventuelle elektriske kablene.

Med fordel kan hver hoveddel innbefatte en ringformet del med innvendig spor, hvilken del omslutter sammentrekkings- og låsemekanismen. Videre er de radielt utad ragende knaster beregnet på inngrep med hvert spor ved aksiell aktivisering av en kilevirkende dor som igjen besørger radiell bevegelse av nevnte palknaster.

Fordelaktig kan i det minste den ene av hoveddelenes anleggsflater være svakt konisk utformet slik at første berøring mellom anleggsflatene skjer langs deres periferi. Anleggsflatene kan videre være orienterbare i forhold til hverandre ved hjelp av styretapper.

Hensiktsmessig kan den ene hoveddel innbefatte løse tetningshylser som komprimeres eller deformeres ved aktivisering av palknastene. Tetningshylsene kan være endedeformerbare mot avfasede seter i respektive hoveddeler. Tetningshyl senes avfasing kan ligge i størrelsesorden 30 til 50°, og fortrinnsvis være omlag 46°.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukken utførelse av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål uten derved å være begrensende, og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser i lengdesnitt konnektoren ifølge oppfinnelsen, der høyre og venstre figurhalvdel viser konnektoren i aktivisert og uaktivisert tilstand respektivt, Fig. 2 viser i snitt hele konnektorenheten med tilspenningsenheten og rør med respektive strupeventiler, Fig. 3 viser et annet lengdesnitt gjennom konnektoren 10 enn det som vises i fig. 1 og 2, og

Fig. 4 viser et tverrsnittsriss langs linjen A-A ifølge fig. 2.

En utførelse av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til fig. 2 hvor en komplett konnektor/strupeenhet for bruk i en olje- og gassbrønn med gassinjeksjonsmuligheter er vist. Denne enhet innbefatter selve konnektoren 10, strupeventiler 18,18B med strømningsrør 5,5B og en innspenningsenhet 15 som kan betjenes eksempelvis med et verktøy i forbindelse med en ROV. Verktøyet på ROV gjør inngrep med et firkantprofil 16 på en skrue med innvendige gjenger som samvirker med utvendige gjenger på en betjeningsaksel 17 som rager ned til selve konnektoren 10. Denne betjeningsdel utgjør i og for seg ingen vesentlig del ved oppfinnelsen, og andre typer er fullt mulig, f.eks. hydrauliske sylindere.

I den viste utførelse skal strupeventilene 18,18B brukes til å kontrollere produksjonen fra flere brønner. Alle brønnene skal ha mulighet for gassinjeksjon. Denne gassen blir ført via separate strupeventiler 18B på enheten tilbake til oljebrønnene. Det betyr at det for hver brønn blir montert en olje-strupeventil 18 og en gass-strupeventil 18B på enheten. Det skal være mulig å trekke opp strupeventilene 18,18B for inspeksjon og vedlikehold. To stupeventiler for gass og to for olje skal i den beskrevne utførelse monteres sammen på konnektor/strupeenheten eller -modulen. Denne skal kunne frakoples og trekkes opp til overflaten som en enhet. Av denne grunn må hver strupeventil koples til en konnektor som har gjennomføring for inngående og utgående olje eller gasstrøm. Strupeventilene 18,18B skal igjen styres ved hjelp av hydraulisk trykk. Det er derfor nødvendig med to hydrauliske gjennomganger i konnektoren. Siden det skal monteres fire strupeventiler i hver modul så blir det nødvendig å føre 16 løp gjennom konnektoren. Fig. 3 viser et annet snitt gjennom konnektoren 10 enn fig. 2. Det eneste som er forskjellig, er at en styretapp 11 og en ledning 19 for hydraulisk styrefluid er vist. Fig. 4 viser et snitt gjennom delingsflaten A-A i fig. 2 for å illustrere et typisk eksempel på hvordan fordelingen av strømningsrør gjennom konnektoren kan være.

Konnektoren 10 vil nå bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til fig. 1. Konnektorens 10 øvre hoveddel 2 innbefatter et lokk 20 med en gjennomføring og opplagring for betjeningsakselen 17. Den øvre hoveddel 2 opptar i seg en dor 8 og et antall låsepaler 4. Låsepalene 4 og doren 8 utgjør tilsammen sammentrekkings- og låsemekanismen 1. Til høyre i figuren er mekanismen 1 i låst stilling og til venstre er mekanismen 1 i ulåst stilling. Sammentrekkings- og låsemekanismen 1 aktiviseres ved at betjeningsakselen 17 med doren 8 føres nedad og dorens utvendige overflate rir på konturformede flater 4C på innsiden av hver pal 4. Når doren 8 beveges aksielt kamføres palene 4 slik at de svinges om sporet 2B og knastpartiene 4B svinges radielt utad til inngrep med sporet eller skulderen 3B. Skråflatene som vender mot hverandre på palknastene 4A og 4B bevirker kraftig sammentrekking av hoveddelene 2,3 slik at tett kontakt oppnås mellom anleggsflatene 2A og 3A.

Ved frigjøring av konnektoren 10 trekkes doren 8 igjen oppad og det øvre parti av doren støter mot kamflaten på den innvendige palknast 4D som svinger palknasten 4B radielt innad ut av inngrep med skulderen eller sporene 3B. Palknasten 4A svinger også noe, men dog ikke ut av sporet 2B i hoveddelen 2.

Hoveddelen 2 innbefatter som nevnt lokkpartiet 20 som er skrudd til en ringformet del 6 som innbefatter det innvendige spor 2B. Ringdelen 6 har videre påmontert rørkoplinger 21A,21B av ulike størrelser og dimensjoner. Ringdelen 6 innbefatter også flere tetningshylser 9 av ulike størrelser og dimensjoner. Hver tetningshylse 9 består av en metallhylse som er utvendig konisk i begge ender. Det koniske parti er beregnet på anlegg i seter 12 i rørkoplingsdelene 21A og 21B, samt tilsvarende seter 12 i den nedre hoveddel 3. Den nedre hoveddel 3 innbefatter også en ringformet del 7 med nevnte spor 3B eller skulder. Videre innbefatter hoveddelen 3 rørkoplinger 31A og 3 IB. Rørkoplingsdelene 31A og 3IB innbefatter respektive seter 12 for anlegg og samvirke med tetningshylsene 9. Tetningshylsene 9 er litt lengre enn teoretisk lengde. På denne måten blir hylsen komprimert, eventuelt deformert, under montasje og det oppnås et trykk på de koniske tetningsflater som gjør tetningen gass- og væsketett.

Andre tetningssystemer kan eventuelt brukes sammen med den foreslåtte konnektor 10. Med fordel kan konusitetsvinkelen a ligge i området mellom 30° og 50°.

Den ene av ringdelenes 6,7 anleggsflater 2A,3A kan være svakt konisk utformet slik at det radielt ytre parti av anleggsflatene 2A,3A kontakter hverandre først ved sammentrekking av hoveddelene 2,3. Dermed blir ringdelene 6,7 forspent så mye at det ikke blir noen separasjon mellom ringdelene når en trykksetter rørene og tetningene som passerer gjennom konnektoren 10.

Det skal forstås at den viste utførelse er av typen hvor den nedre hoveddel 3 først blir festet til en bunnstruktur. Senere bringes den øvre hoveddel 2 med betjeningsinnretningen 15 ned ovenfra og landes og orienteres ved hjelp av styretappene 11 slik at de respektive rør 5,5B vil kommunisere med de korrekte rør på den nedre del 3.

Claims (8)

1. Konnektor (10) beregnet på sammenkopling av flere perifert plasserte fluidstrømningsrør (5,5B), og eventuelt elektriske ledere, hvilken konnektor (10) innbefatter to i forhold til hverandre uavhengige hoveddeler (2,3) som kan adskilles og har respektive samvirkende anleggsflater (2A,3 A), og en sammentrekking- og låsemekanisme (1) som virker til å trekke hoveddelene (2,3) med stor kraft mot hverandre og sikre fast forbindelse og sikker tetning,karakterisert vedat sammentrekking-og låsemekanismen (1) innbefatter to eller flere paler (4) med radielt utad ragende knaster (4A,4B) beregnet på inngrep med hver hoveddel (2,3), hvilken mekanisme (1) er sentralt plassert i forhold til fluidstrømningsrørene (5,5B) og de eventuelle elektriske kablene.

2. Konnektor ifølge krav 1,karakterisert vedat hver hoveddel (2,3) innbefatter en ringformet del (6,7) med innvendig spor (2B,3B), hvilken del (6,7) omslutter sammentrekking- og låsemekanismen (1).

3. Konnektor ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat de radielt utad ragende knaster (4A,4B) er beregnet på inngrep med hvert spor (2B,3B) ved aksiell aktivisering av en kilevirkende dor (8) som igjen besørger radiell bevegelse av nevnte palknaster (4A.4B).

4. Konnektor ifølge krav 1,2 eller 3,karakterisert vedat i det minste den ene av hoveddelenes anleggsflater (2A,3A) er svakt konisk utformet slik at første berøring mellom anleggsflatene (2A,3A) skjer langs deres ytre periferi.

5. Konnektor ifølge krav 1,2, 3 eller 4,karakterisert vedat anleggsflatene (2A,3A) er orienterbare i forhold til hverandre ved hjelp av styretapper (11).

6. Konnektor ifølge et av kravene 1-5,karakterisert vedat den ene hoveddel (2) innbefatter løse tetningshylser (9) som komprimeres eller deformeres ved aktivisering av palknastene (4A,4B).

7. Konnektor ifølge krav 6,karakterisert vedat tetningshylsen (9) er beregnet på anlegg mot avfasede seter (12) i respektive hoveddeler (2,3).

8. Konnektor ifølge krav 7,karakterisert vedat tetningshylsenes (9) avfasing (a) ligger i størrelsesorden 30-50°.