NO335657B1 - Tilknytningskobling for fastgjøring av en stigerørstreng til en uhavbunnsproduksjonsenhet - Google Patents

Abstract

Det er anvist en tilknytningskobling for å fastgjøre et stigerør til en havbunnsproduksjonsenhet. Tilknytningskoblingen inkluderer en hovedkapsling tilpasset for å kobles til havbunnsproduksjonsenheten og har en midtpassasje som er tilstrekkelig stor til å træ en ende av stigerørstrengen gjennom, og en koblingsposisjonerer koblet til hovedkapslingen som er tilpasset til å fastgjøre tilknytningskoblingen omkring en ytterflate på et brønnhode i havbunnsproduksjonsenheten. Tilknytningskoblingen omfatter i tillegg en forlengelsesdel for innretning, definert ved en traktformet tupp som letter innretning av stigerørterminalen under landing av stigerørstrengen ned på brønnhodet. Tilknytningskoblingen fastgjør stigerøret til brønnhodet.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsen gjelder tilkobling av et stigerør i sjøen, mellom et brønnhode og en ventilkonstruksjon (lik et tre) som regulerer trykket på en flytende plattform på hav-overflaten. Plattformen kan brukes til produksjon av hydro-karboner (slik som en SPAR, Deep Draft Caisson Vessel eller Tension Leg Platform) eller for boring inn i hydrokarbonre-servoarer. Endene av stigerøret i sjøen har typisk noen egenskaper for sammenkobling og reaksjon av lastene mellom disse vidt adskilte delene. En slik egenskap er kalt et «stress joint» (strekkobling), et segment av stigerør med et varierende, spesielt formet tverrsnitt for en jevn over-føring av last og avbøyning til stigerørsterminalen med minimum stress. En annen slik egenskap er én eller flere deler eller spesielt utformede overflater som er festet, eller som kan festes, til stigerørsterminalen, og som gjør det mulig å få i stand en fjernbetjent forbindelse. Kravene til hvilke som helst tilkoblingsegenskaper er betydelige. Selv om strekk-koblingen og stigerøret bøyer seg betydelig, blir det alltid igjen resterende bøyemomenter og spenninger som må overføres gjennom koblingen for å holde den trygt gasstett eller vanntett. I tillegg må koblingsegenskapene tillate innkjøring og utkjøring mellom stigerørets nedre terminal og brønnhodet. Slik innkjøring må foregå på lang avstand, under vann og noen ganger under vanskelige forhold. Back-up og feilsikre funksjoner kan være påkrevd.

Som et resultat er de ulike koblingskomponentene typisk plassert i en utstyrssammenstilling som er festet til sti-gerørets nedre terminal og kalt en «subsea tieback connector» - tilknytningskobling på havbunnen. Sammenstillingen består av et antall robuste, høyt utviklede komponenter. Historisk har mange slike koblingssammenstillinger vært av hunkjønnstype, slik at de har svelget en spesielt utformet overflate på eksteriøret av borehodet (slik at dette var

<<hann»-parten) , slik som en spindel eller nav. Koblingsde-

lene kunne da lages så store som nødvendig for å bære las-ten og utføre deres mangfoldige funksjoner.

På en hvilken som helst flytende plattform for hydrokarbon-produksjon er plassen og flyteevnen begrenset. En måte å understøtte vekten av og spenningen i et stigerør på, er ved hjelp av individuelle flottørkar, betegnet som «air cans» - luftbokser. Luftboksene kan festes permanent til stigerøret langs en signifikant del av dennes lengde (kalt «integral» - innbygd), eller bare i ett enkelt punkt (kalt

«non-integral» - ikke-innbygd). I siste tilfelle må alt bortsett fra den øverste delen av stigerørstrengen drive gjennom en passasje som er dannet i senter av luftboksene. De drivende delene inkluderer nedre terminal og eventuelle egenskaper for den nedre forbindelsen.

For dette formålet er det ønskelig at nedre terminal og eventuelle koblingsegenskaper har så liten diameter som mulig, slik at åpningen i luftboksen også blir så liten som mulig, for å kunne maksimalisere flytekapasiteten for nevnte luftboks.

Konstruksjonsutfordringen er å realisere koblingsegenskapene som nødvendigvis må være robuste, samtidig som diameteren holdes liten. Dette har ført til tidligere teknikk med kompliserte konstruksjoner, kostbare materialer med høy ytelse, kostbare spesialutformede komponenter, og/eller uforholdsmessig ømfintlig drift. Koblingsstyrken er typisk også forsatt begrenset i forhold til en konnektor som ikke er slik begrenset.

Et alternativ til å presse alle koblingsfunksjonene inn i den begrensede diameteren på luftboksen, er å ha bare et minimum av de nevnte funksjonene festet til nedre terminal. De øvrige funksjonene må da plasseres i en separat sammen-stilling. Funksjonene på nedre terminal kan være begrenset til en spesiell profil dannet utvendig, i likhet med tilsvarende på brønnhodet.

Den separate sammenstillingen må være uavhengig plassert undervanns i nærheten av brønnhodet. Utplasseringen kan ut-føres når som helst ved hjelp av en liten båt og fjernstyrt undervannsfartøy (Remotely Operated Vehicle - ROV), uavhengig av operasjonene på plattformen. Nevnte sammenstil-ling må tillate sammenkobling av i hovedsak tre separate deler: stigerørets nedre terminal med minimaliserte kob-lingsfunksjoner, selve koblingssammenstillingen, samt brønnhodet.

En ideell kobling for denne anvendelsen har kun ett tet-ningsledd, én lekkasjevei, ett sett funksjoner, lar seg fritt forhåndsplassere og drives av et ROV, tåler svært høye belastninger, samt krever en passasje gjennom luftboksene som ikke er større enn det minimalt påkrevde strekk-leddet. Det er med denne hensikten nærværende oppfinnelse - en tilknytningskobling for havbunnsproduksjons-tilkobling - innføres. Oppfinnelsen tar utgangspunkt i en tilknytningskobling som angitt i innledningen av krav 1. En slik tilknytningskobling er kjent fra US 4635728 A.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er nærmere definert i karakteristikken av krav 1.

I en utførelse gjelder nærværende oppfinnelse en tilknytningskobling for å fastgjøre en stigerørstreng til en un-dervannsproduksjonsenhet. Slik de brukes her er termene «koble», «kobler», «koblet» o.l. ment å bety enten indirekte eller direkte tilkobling. Dersom altså en første enhet «kobler» til en annen enhet, kan denne tilkoblingen være gjennom en direkte kobling eller gjennom en indirekte kobling via andre enheter eller koblinger. Tilkoblingslegemet for tilknytningskoblingen har en midtpassasje som er tilstrekkelig stor til å træ en ende av stigerørstrengen gjennom. Tilknytningskoblingen omfatter også en posisjonerings-anordning for koblingen, koblet til tilkoblingslegemet på en innerflate i denne, som er tilpasset for å feste tilknytningskoblingen omkring en omkretsoverflate av et brønn-hode i havbunnsinstallasjonen. I én utførelse er tilkoblingslegemet tilpasset for kobling til havbunnsinstallasjonen undervanns med et ROV. I en annen utførelse er tilkoblingslegemet tilpasset for kobling til havbunnsinstallasjonen i overflaten. I enda en annen utførelse er tilkoblingslegemet tilpasset for kobling til enden av stigerørstreng-en .

I en utførelse kan tilknytningskoblingen også omfatte en forlengerdel koblet til tilknytningskoblingen. Forlengerdelen har en profil som er tilpasset til å korrigere eventu-ell mistilpasning mellom en ende av stigerørstrengen (sti-gerørterminal) under landing av stigerørstrengen på hav-bunnsins tallas j onen . Profilen av forlengerdelen har en i hovedsak sylindrisk form som er tilspisset langsetter fra en øvre ende som er definert ved en i hovedsak traktformet åpning, til en nedre ende som kobles til tilkoblingslegemet. Videre kan forlengerdelen være formet med en ribbe som vender innover, dannet inntil den traktformede åpningen.

I en utførelse kan tilknytningskoblingen videre omfatte en mellomliggende aktuator-ring, plassert innenfor tilkoblingslegemet, og en innvendig låsering plassert innenfor den mellomliggende aktuator-ringen, idet den innvendige låseringen har spor oppe og nede som er tilpasset for å gå i inngrep med et brønnhode i havbunnsinstallasjonen. Den mellomliggende aktuator-ringen og innvendige låseringen har samvirkende tilspissende overflater som tillater i hovedsak aksiell og vertikal bevegelse av aktuator-ringen å omgjøres til i hovedsak radiell eller tverrgående bevegelse av den innvendige låseringen. Tilknytningskoblingen kan i tillegg omfatte en hydraulisk trykkventil koblet til tilkoblingslegemet, som når den blir aktivert tilfører væske under trykk til et lukket kammer plassert mellom den mellomliggende aktuator-ringen og en innervegg i tilkoblingslegemet. Væsken

under trykk tvinger den mellomliggende aktuator-ringen til

å bevege seg i hovedsak vertikalt (aksielt), hvilket i sin tur får den innvendige låseringen til å bevege seg i hovedsak radielt (på tvers) inn i inngrep med brønnhodet. Som fagfolk vil være klar over, er det imidlertid mulig med mekaniske midler å oppnå bevegelsen av den mellomliggende aktuator-ringen relativt til den innvendige låseringen.

I én utførelse inkluderer koblingsposisjonereren ett enkelt ringformet bånd med motstående flenser, som passer rundt ytterflaten av brønnhodet. I en annen utførelse omfatter koblingsposisjonereren åk, hver av disse med et par flensender plassert rundt ytterflaten av brønnhodet slik at de flensede endene står mot hverandre. Koblingsposisjonereren kan i tillegg inneholde en eller flere hydrauliske sylindre eller mekanisk drevne sylindre som tjener til å gjøre kob-lingsposis j onereren tett omkring ytterflaten av brønnhodet.

Nærværende oppfinnelse har et antall fordeler. Én slik fordel er at koblingsinstallasjonen er utenfor den kritiske banen under driften av produksjonsplattformen. Derved blir driften billigere. En annen fordel er at i det tilfelle at koblingen ikke går skikkelig i lås, kan den skiftes ut uten at hele stigerørstrengen må brytes og monteres på nytt. Følgene og kostnadene ved risiki blir derved betydelig redusert. Videre kan størrelsen av passasjen gjennom luftboksene gjøres mindre. Blant andre fordeler nevnes: ett enkelt element kobler sammen brønnhodet og stigerørterminalen, ett enkelt lekkasjetett ledd mellom brønnhodet og stigerørter-minalen, én enkelt høybelastningsmekanisme for å realisere sammenkoblingen, koblingsmekanismene og deres komponenter trenger ikke å konstrueres og tilvirkes for kravene som knytter seg til en mindre ytterdiameter, eksisterende og utprøvde låse-/koblingselementer kan brukes, og lastkapasi-teten blir ikke redusert slik det ville vært tilfellet dersom koblingen skulle begrenses til en liten ytterdiameter.

Kort beskrivelse av tegningsfiqurene

En mer fullstendig forståelse av nærværende oppfinnelse og fordelene ved denne kan oppnås ved hjelp av vedlagte teg-ningsfigurer sett i sammenheng med følgende beskrivelse, der: Figur 1 er en skjematisk tegning som illustrerer en produk-sjonsplattform inkludert luftbokser og stigerørstreng festet til et havbunnsbrønnhode med en tilknytningskobling, i henhold til nærværende oppfinnelse. Figur 2 er en skjematisk tegning som illustrerer et ar-beidsfartøy som senker en tilknytningskobling i henhold til nærværende oppfinnelse, ned på et havbunnsbrønnhode i en havbunnsproduksj onsoppstilling. Figur 3 illustrerer bruken av tilknytningskoblingen i henhold til nærværende oppfinnelse, på brønnhodet i havbunns-produks jonsoppstillingen ved en senkekabel fra et arbeids-fartøy, alternativt fra plattformkranen, med et ROV (ikke vist) til å lede koblingen på plass. Figur 4 illustrerer endelig landing av tilknytningskoblingen på brønnhodet, fastgjøring av tilknytningskoblingen til brønnhodet med et gripebånd i koblingen og frigjøring av håndteringsverktøyet ved hjelp av ROV. Figur 5 illustrerer justering av stigeledningen til ønsket posisjon over den traktformede tuppen på tilknytningskoblingen . Figur 6-10 illustrerer innstikking av stigeledningen i tilknytningskoblingen. Figur 11 illustrerer stigeledningen på plass i tilknytningskoblingen ned på brønnhodet. Figur 12 illustrerer låsing av tilknytningskoblingen til brønnhode og stigeledning ved hjelp av ROV. Figurene 13A og 13B illustrerer én utførelse av en kob-lingsposis jonerer som nytter et ROV-betjent gripebånd med enkelt hydraulisk sylinder. Figurene 14A og 14B illustrerer en annen utførelse av en koblingsposisjonerer som nytter et ROV-betjent gripebånd med dobbelt hydraulisk sylinder. Figurene 15A og 15B illustrerer en annen utførelse av en koblingsposisjonerer som nytter et ROV-betjent gripebånd med enkelt hydraulisk sylinder. Figurene 16A og 16B illustrerer en annen utførelse av en koblingsposisjonerer som nytter et ROV-betjent gripebånd med dobbelt hydraulisk sylinder. Figur 17 illustrerer én utførelse der tilknytningskoblingen er installert på koblingsposisjonereren, som er atskilt fra tilknytningskoblingen. Figur 18 illustrerer en annen utførelse der koblingsposisjonereren, som er integrert formet med tilknytningskoblingen .

Nærværende oppfinnelse kan være gjenstand for ulike modifikasjoner og alternative utforminger. Spesifikke utforminger av nærværende oppfinnelse er vist i form av eksempler i tegningene og beskrevet her i detalj. Det presiseres imidlertid at beskrivelsen som er gitt her av spesifikke utfø-relser ikke er ment å begrense nærværende oppfinnelse til de bestemte formene som er beskrevet. Tvert imot er alle modifikasjoner, alternativer og ekvivalenter som faller inn under ånden og omfanget av oppfinnelsen slik den er definert av de vedlagte patentkravene, ment å være dekket.

Detaljert beskrivelse

Essensielt ved enhver tilknytningskobling på havbunnen er brønnhodet, som innehar en spesielt utformet profil som et koblingselement kan gå i inngrep med. Også essensielt er stigerørets nedre terminal (eller en utvidelse av denne kalt et tilkoblingslegeme (connector body), likedan med en tilsvarende profil på ytterflaten som et koblingselement kan gå i inngrep med. Selve tilkoblingselementet danner et ringformet bånd rundt de profilerte delene av brønnhodet og stigerørterminalen. Innerflaten av koblingselementet har profiler som tilsvarer profilene på brønnhodet og stigerør-terminalen. Koblingselementet kan være en rekke diskrete låseelementer (ofte kalt «dogs»), en krage, en fleksibel splittring, et par klemmer, eller en rekke gjengede feste-elementer.

Det som skiller forskjellige tilkoblingsplaner er konstruk-sjon av låseprofil, måten å lukke låseelementet rundt sam-menføyningen på, måten å sikre korrekt innbyrdes posisjon av brønnhode, stigerørterminal og koblingselement på, samt driftsmåten for alle de nevnte elementene.

I én bestemt utførelse av nærværende oppfinnelse har koblingselementet en kamsikringsflate på ytterdiameteren utenfor den delen som låser til den profilerte stigerørtermina-len og en annen kamsikringsflate utenpå den delen som låser til brønnhodeprofilen. I én bestemt utførelse er kamsik-ringsflatene over stigerøreterminalen og brønnhodet innbyrdes radielt forskjøvet.

I én bestemt utførelse omslutter en kamring delvis kobling-selementene og holder på disse. Den har overflater på in-nerdiameteren som motsvarer kamflatene på koblingselementet. Vertikal (aksiell) bevegelse av kamringen overfører radiell kraft og radiell bevegelse til koblingselementet/koblingselementene, som derved påtrykker klemmekraften mellom stigerørterminal og brønnhode. Kraft blir påtrykt øvre eller nedre flater på kamringen ved hjelp av hydraulisk trykk, for å utføre bevegelse henholdsvis oppover og nedover.

I en alternativ utførelse blir kraft påtrykt øvre eller nedre flater på kamringen ved hjelp av et eget verktøy som betjenes av ROV.

I en annen alternativ utførelse kan mer enn én kamring vir-ke på de ulike kamsikringsflåtene på det/de sammenkoblende elementet(elementene).

Begge kamsikringsflater kan ha seksjoner med en skarp vinkel som tillater at det sammenkoblende elementet kan tette det meste av gapet mellom seg og motpartene. Begge kamsik-ringsflatene har også en litt skråstilt seksjon for å for-sterke kamsikringskraften betydelig til en klemmekraft. Ved hjelp av moderat friksjon vil den lille vinkelstillingen også beholde denne kraften og den resulterende posisjonen for å opprettholde en forspenningslast på koblingen.

Ett eller flere utspring fra kamringen kan gå i inngrep med andre kamflater på koblingselementet, vinklet slik at de gir en spredningskraft radielt utover og en bevegelse av koblingselementet når kamringen beveger seg vertikalt oppover. En ytre membran med øvre og nedre skott inneholder de hydrauliske trykkene for nedover- og oppoverbevegelse av kamringen.

Koblingselementet har en åpen stilling og en form tilstrekkelig stor til å gli lett over brønnhodeprofilen, og stor nok til at stigerørterminalen lett kan skyves inn i koblingselementet. En trakt som vender oppover, eller et lig-nende føringsmiddel kan bidra ved innretning, posisjonering og innsetting av stigerørets nedre terminal. Trakten kan ha en spesiell profil for å lette selvinnretning av stigerør-terminalen .

Et middel for nøyaktig posisjonering, spesielt i vertikal-retningen, nemlig tilknytningskoblingen på brønnhodet forut for innsetting av stigerørterminalen, er også tilveiebragt. Korrekt posisjon tillater riktig virkemåte for tilkoblingselementet, maksimaliserer inntrekkingsdistansen og posi-sjonstoleransen for stigerørterminalen, og maksimaliserer forspenningen for koblingen.

I den bestemte utførelsen er posisjonen til koblingselementet i forhold til brønnhodet fiksert av et element som griper brønnhodet, typisk på et sted utenfor den spesielle koblingsprofilen. Gripeelementet har også en åpen stilling som tillater at tilkoblingselementet kan skyves over brønn-hodet. Gripeelementet kan aktiveres på ulike måter, slik som av en ringformet hydraulisk kamring, liknende den som brukes til å utføre hovedtilkoblingen, men betydelig mindre. Gripeelementet og dets aktiveringsmiddel er tilpasset i størrelse til å gi bare så mye festekraft som kreves for å bære vekten av tilkoblingselementet, og for å oppta noen mindre bøyingsmomenter som stammer fra innretning av stige-rørterminalen idet denne blir innsatt.

Når hovedtilkoblingselementet presses opp i stigerørtermin-alen og brønnhodet, må den overkomme kraften og posisjonen til hjelpe-gripeelementet. Når hovedtilkoblingselementet frigjøres fra stigerørterminalen og brønnhodet, må det overkomme mulig residuell gripekraft i gripeelementet.

I ulike utførelser av nærværende oppfinnelse finnes mange måter å realisere funksjonen til gripeelementet. Midler for griping og aktivering kan omfatte: slipp, stoppekammer, et fleksibelt bånd, gripetenner i forskjellige vinkler, en kamsikringsring, flater og kamre for påføring av hydraulisk trykk på en kamsikringsring i en eller annen retning til forskjellige tidspunkter, kraftige permanente eller elekt-riske magneter, brytepinner, anslagstapper, sviktelementer, eller til og med en roterende drivmekanisme som tangensielt påfører et fleksibelt bånd. Ulike mengder av ekstra volum eller annen ettergivenhet i den energiserende hydrauliske kretsen kan konstrueres til å opprettholde trykk og gripe-evne over tidsrom på timer til måneder.

Tilknytningskoblingen kan monteres på et håndteringsverktøy ved hjelp av slåer eller stoppekammer eller andre midler. Enhver metode for fastgjøring/frigjøring må være ROV-vennlig. I en bestemt utførelse er det en enkel vippearm som fester/frigjør gripekroker.

En del av verktøyets struktur fortsetter inn i tilknytningskoblingen og avsluttes i en fast fot i nærheten av tilknytningskoblingen, med en diameter som gir kontakt med toppen av brønnhodet. Når foten hviler på brønnhodet, vil den derved fastsette posisjonen for tilknytningskoblingen - og derfor også for det kritiske koblingselementet - i forhold til brønnhodet. Fotposisjonen kunne også justeres ma-nuelt, for å sikre en korrekt, nøyaktig avstand mellom foten og låsene som holder tilknytningskoblingen. Fordi hvert verktøy typisk vil utplassere flere koblinger på ulike tidspunkter, er slik justering påkrevd for å kompensere for konstruksjonsforskjeller. Justeringen blir låst på plass under utplasseringen, ved hjelp av tunge settskruer e.l.

I en alternativ utførelse kan foten også ha midler til å holde og frigjøre en brønnhodepakning. I et slikt tilfelle kan den hvile og lokalisere på pakningen i stedet for brønnhodet, og pakningen lokaliserer til en spesiell profil i brønnhodet.

I en annen alternativ utførelse er gripeelementet inkludert i en posisjoneringsring, adskilt fra koblingen. Posisjoneringsringen blir utplassert av ROV og festet til brønnhodet forut for utplassering av selve koblingen. I dette tilfellet er posisjoneringsringen utplassert på et verktøy som har en fot for å fastsette sin posisjon i forhold til toppen av brønnhodet. Derpå blir tilknytningskoblingen utplas sert av ROV og faller ganske enkelt på plass på den nøyak-tig plasserte posisjoneringsringen.

Andre muligheter og egenskaper kan legges til koblingen uten å avvike vesentlig fra ånden i nærværende oppfinnelse. Dette kan inkludere hydrauliske funksjoner for reserve, sperrehaker, mekaniske grensesnitt slik at ROV kan streife kamringen, samt midler for å indikere posisjonen til de be-vegelige delene. Videre kan tilknytningskoblingen eller po-sis j oneringsringen utplasseres fra en kran eller vinsj ved siden av den flytende plattformen og fra en arbeidsbåt.

Tilknytningskoblingen, dens håndteringsverktøy og et ROV blir utplassert fra en arbeidsbåt. Vektene av kobling og håndteringsverktøyet kan bæres ved fIotasjon eller av en line utenfor arbeidsbåten. ROV utfører en hot-stab inn i hydraulikkretsen i tilknytningskoblingen som styrer gripeelementet. Det (ROV) innretter så koblingen idet denne senkes over brønnhodet. Når foten av håndteringsverktøyet faller til hvile på brønnhodet, energiserer ROV den hydrauliske gripefunksjonen. ROV stenger så hot-stab-kretsen, idet trykket opprettholdes i gripeelementet. ROV frigjør så håndteringsverktøyet fra tilknytningskoblingen. ROV kan fortsette å utplassere flere tilknytningskoblinger over havbunns feltet.

Dersom det forekommer et betydelig tidsrom mellom utplassering av kobling og utplassering av stigerør, kan ROV dekke til åpningen i koblingene med lettvektsdeksler for å unngå innblanding av skrot.

I mellomtiden vil den flytende produksjonsplattformen konstruere stigeledningen seksjon for seksjon, og træ den gjennom luftboksene. På et eller annet stadium vil stige-ledningens nedre terminal nå dybden for brønnhodene. ROV fjerner skrotdekselet fra koblingen. ROV bruker så et annet håndteringsverktøy (eller sin egen griper eller forede sky-vestang) til å føre den nedre terminalen inn i trakten på tilknytningskoblingen. Produksjonsplattformen senker terminalen ned på brønnhodet.

ROV vil så hot-stab inn i primærkretsen for koblingen, og energisere låsefunksjonen, slik at koblingselementet kon-trakterer simultant rundt profilene til borehodet og stige-rørterminalen. Siden profilene typisk innbefatter skråstilte flanker, vil dette trekke brønnhode og stigerørterminal sammen, fininnrette dem, påtrykke en elastisk forspenningslast på dem, og komprimere pakningen. Det vil også trekke hele tilknytningskoblingen noe ned over brønnhodet. I mellomtiden blir gripeelementet gjort til å slippe, deformere eller utløse hydraultrykket (som f.eks. ved en utløseven-til) idet kraften blir overgått av den primære låsekretsen.

Vi ser nå på figur 1, som viser en produksjon- eller bore-innretning til havs i samsvar med nærværende oppfinnelse, ved referansenummer 10. Innretningen til havs 10 omfatter en toppside 12 og et flytende skrog 14. I tilknytning til produksjonsinnretningen 10 finnes et stigeledningssystem som omfatter luftbokser 16, stigerørstreng 18, tilknytningskobling 20 samt produksjonssammenstilling 22 som omfatter et brønnhode 24. Skroget 14 blir stabilisert ved et antall fortøyningsliner eller strekkstag 26. Luftboksene 16 bidrar til å bibeholde flyteevnen til stigeledningssyste-met. Som fagpersoner vil kjenne til, er en luftboks 16 en vanligvis smultringformet beholder, hul innvendig. Den er luftfylt og dermed flytende. Den påtrykker strekk på stige-røret og eliminerer behovet for en strekkanordning som bruker plassen og flyteevnen til skroget 14. Som fagpersoner vil innse, viser figur 1 et komplett sammenstilt offshore produksj onsenhet.

Figur 2 illustrerer en arbeidsbåt 28 som installerer tilknytningskoblingen 20 på brønnhodet 24. Et ROV 29 brukes til å innrette tilknytningskoblingen 20 over brønnhodet 24, lande tilknytningskoblingen 20 på brønnhodet 24, og fast- gjøre tilknytningskoblingen 20 til brønnhodet 24, som nærmere beskrevet nedenfor.

Figur 3 illustrerer nedsenkingen av tilknytningskoblingen 20 på brønnhodet 24 med et håndteringsverktøy 30 og ROV 29. Som fagfolk vil være klar over, kan tilknytningskoblingen 20 senkes fra en vire fra en kran på produksjonsplattformen 10, eller en tilsvarende mekanisme i stedet for arbeidsbåten 28. ROV 29 posisjonerer tilknytningskoblingen 20 i aksiell innretning med brønnhodet 24. Håndteringsverktøyet 30 bestemmer den vertikale plasseringen av tilknytningskoblingen 20 i forhold til brønnhodet 24.

Tilknytningskoblingen 20 inneholder et tilkoblingslegeme 32 definert ved en ytre sylindrisk vegg 34. Tilkoblingslegemet 32 har en passasje i midten som er tilstrekkelig stor til at en ende av stigeledningstrengen 18 kan passere. Tilknytningskoblingen inkluderer dessuten en mellomliggende aktuatorring 36 plassert inne i tilkoblingslegemet 32, og en indre låsering 38 plassert inne i den mellomliggende aktuatorringen 36. Den indre låseringen 38 har øvre og nedre spor 40 og 42. Den indre låseringen 38 er dannet av et antall ringformede segmenter som når de er samlet danner en annulus. I én bestemt utførelse er åtte (8) segmenter samlet og danner den indre låseringen 38. Segmentene i den indre låseringen 38 blir innen faget også kalt dog-segmenter. Den mellomliggende aktuatorringen 36 og den indre låseringen 38 har skrå flater som samvirker innbyrdes slik at den indre låseringen 38 låser seg til stigerøret 18 og brønnhodet 24, slik det blir nærmere beskrevet nedenfor. Aktuatorringen 36 blir aktivert ved hydraulisk væske som tvinger den mellomliggende aktuatorringen 36 aksielt nedover, hvilket påtrykker den radielt innovervirkende kraften til de indre låseringene 38 ved hjelp av de skråstilte fla-tene mellom den mellomliggende aktuatorringen 3 6 og den indre låseringen 38.

Tilknytningskoblingen 32 omfatter i tillegg en forlengerdel 44 for tilpasning, som forbindes til tilkoblingslegemet 32 i den ene enden. Forlengerdelen 44 for tilpasning har en profil som er tilpasset for å korrigere mulig mistilpasning når enden av stigerørstrengen blir festet til havbunnsproduksjonsenheten, som vist på figurene 5-11. Profilen av forlengerdelen har en i hovedsak sylindrisk form som av-trappes i lengderetningen fra toppen 45 som er definert som en i hovedsak traktformet tupp eller åpning 4 6, til bunnen 47 som kobles til tilkoblingslegemet 32. Forlengerdelen inkluderer også en innovergående ribbe 49 dannet ved siden av den traktformede åpningen, som har en i hovedsak kurvefor-met overflate.

Figur 4 illustrerer tilknytningskoblingen 20 som blir festet med gripebånd 48 til utsiden av brønnhodet 24. Gripebåndet 48 er et omkretsklemmeledd som er en del av tilkoblingslegemet 32 til tilknytningskoblingen 20. Etter å sikre posisjonen til tilknytningskoblingen 20 vil ROV frigjøre håndteringsverktøet 30 fra forlengerdelen 44 på tilknytningskoblingen 20 ved å vippe over armene på låsemekanismen 50.

I neste trinn blir stigerøret 18 av den flytende plattformen 10 senket inn i den tilpassende forlengerdelen 44, som vist på figur 5. Den traktformede åpningen 4 6 på den tilpassende forlengerdelen 44 i tilknytningskoblingen 20 bidrar til å føre terminalen på stigerøret 18 inn i tilknytningskoblingen 20. Stigerøret 18 er vist på figur 5 skråstilt fra aksen av brønnhodet 24 og tilknytningskoblingen 20 i en vinkel på om lag 3° eller mer.

Figurene 6 til og med 10 illustrerer progressivt stabbing av stigerøret 18 inn i tilknytningskoblingen 20. På figurene 6 og 7 tillater tilpasningsforlengelsen 44 innsetting av stigerøret 18 med den før nevnte vinklede misinnretningen. På figur 8 er vinkelen på stigerøret 18 redusert til det halve (1 ° 30') ved samvirke med tilpasningsforlengelsen

44. På figur 9 er stigerøret 18 vist med meget liten vinkel mot brønnhodeaksen, 0,8 °. På figur 10 er stigerøret 18 vist innrettet med aksene for brønnhodet 24 og tilknytningskoblingen 20 og sentralisert på to steder. Endelig viser figur 11 at stigerøret 18 er fullstendig stabbet inn i tilknytningskoblingen 20 og i full eller nær kontakt med brønnhodet 24. De ringformede sporene dannet på enden av stigerøret 18 er stort sett innrettet på høyde med tennene av de øvre sporene 40 på den indre låseringen 38. På figur 12 låser kraft fra ROV 29 den indre låseringen 38 til inngrep med brønnhodet 24 og stigerøret 18 for å koble sammen hver av disse komponentene ende-mot-ende. Den indre låseringen 38 kommer i inngrep og kontakt med stigerøret 18 og brønnhodet 24 ved å påtrykke hydraulisk trykk via ventil 52. Den mellomliggende aktuatorringen 36 og indre låsering 38 har samvirkende skrånende flater, henholdsvis 51 og 53, som tillater i hovedsak vertikal eller aksiell bevegelse av aktuatorringen å gå over i stort sett radiell bevegelse av den indre låseringen. ROV 29 tilfører hydraulisk væske under trykk via ventil 52 og væskestrømbane 55 til et forseg-let kammer 57, plassert mellom den mellomliggende aktuator-ringen 3 6 og innerveggen 34 i tilkoblingslegemet 32. Kammer 57 er tett på toppen ved hjelp av forsegling 59 og i bunnen ved hjelp av forsegling 61 og 63. Det hydrauliske væske-trykket virker på mellomliggende aktuatorring 36 og tvinger derved nevnte mellomliggende aktuatorring 36 nedover. Bevegelsen nedover av den mellomliggende aktuatorringen 36 tvinger den indre låseringen 38 til å bevege seg radielt innover og derved gå i inngrep med og låse stigerøret 18 til brønnhodet 24. Figurene 13 til og med 16 illustrerer forskjellige utførel-ser av en koblingsposisjonerer, som er en del av tilknytningskoblingen 20 i henhold til nærværende oppfinnelse. Po-sisjonereren omfatter en alternativ metode for å oppfylle funksjonen til gripebåndet 48 på figur 4. Figurene 13A og 13B illustrerer én utførelse av en koblingsposisjonerer 54 i henhold til nærværende oppfinnelse. Koblingsposisjonereren 54 omfatter et enkelt ringformet gripebånd 56 med et par motstående flenser som er konstruert til å festes til den ytre omkretsflaten på brønnhodet 24. Koblingsposisjonereren 54 i denne utførelsen inkluderer en enkelt hydraulisk drevet sylinder 65 koblet til de motstående flensene på gripebåndet 56, som beveger gripebåndet til inngrep med den ytre omkretsflaten på brønnhodet 24. Denne hydraulikksylin-deren 65 betjenes fortrinnsvis av ROV 29. ROV 29 posisjonerer koblingsposisjonereren 54 i korrekt aksiell og omkrets-messig innretning rundt brønnhodet 24, aktiverer hydrau-likksylinderen 65 for å holde koblingsposisjonereren 54 på plass og derved holde tilknytningskoblingen 20 i riktig orientering for mottak av stigerøret 18 ved landing. Figurene 14A og 14B illustrerer en annen utførelse av en koblingsposisjonerer 58 for bruk med tilknytningskoblingen 20. Koblingsposisjonereren 58 er maken til koblingsposisjonerer 54 for så vidt som den omfatter et gripebånd 60. Gripebånd 60 består av to bøyleseksjoner 63 og 64. Bøylene 62 og 64 har flensede ender plassert ansikt-til-ansikt med hverandre, og er festet rundt ytterflaten på brønnhodet 24 ved hjelp av et par hydrauliske sylindre 66 og 68 koblet til de flensede endene. De hydrauliske sylindrene 66 og 68 betjenes av ROV 29. Figurene 15A og 15B illustrerer enda en annen utførelse av en koblingsposisjonerer 70 brukt i forbindelse med tilknytningskoblingen 20 i henhold til nærværende oppfinnelse. Koblingsposisjonereren 70 vist på figurene 15A og 15B omfatter et enkelt ringformet gripebånd 72 med et par motstående flenser som blir klemt på plass rundt omkretsflaten på brønnhodet 24 av en enkelt mekanisk betjent sylinder 74 som er gjenget fast til de motstående flensene. Som fagpersoner vil vite, kan den mekaniske sylinderen 74 betjenes av ROV 29.

Figurene 16A og 16B illustrerer enda en annen utførelse av en koblingsposisjonerer 76 brukt i forbindelse med tilknytningskoblingen 20 i henhold til nærværende oppfinnelse. Koblingsposisjonereren 76 vist på figurene 16A og 16B omfatter et gripebånd 78 dannet av 2 bøyler 80 og 82 med motstående endeflenser. De to bøylene 80 og 82 blir klemt i inngrep med den ytre sylinderflaten på brønnhodet 24 av et par mekanisk drevne sylindre 84 og 86, gjenget fast til en-deflensene. De hydrauliske sylindrene 84 og 8 6 betjenes av ROV 29.

I én utførelse i henhold til nærværende oppfinnelse er kob-lingsposis jonereren (f.eks. koblingsposisjonerer 76) et element som er separat fra tilkoblingslegemet 32 til tilknytningskoblingen 20 og er fastgjort til brønnhodet 24 forut for installering av tilkoblingslegemet 32 til tilknytningskoblingen 20, som vist på figur 17.

I enda en annen utførelse i henhold til nærværende oppfinnelse er koblingsposisjonereren (f.eks. koblingposisjonerer 76) fastgjort til eller integrert utformet med tilkoblingslegemet 32 til tilknytningskoblingen 20, som illustrert på figur 18.

Claims (17)

1. Tilknytningskobling (20) for fastgjøring av en stige-rørstreng (18) til en havbunnsproduksjonsenhet (22), som omfatter et tilkoblingslegeme (32) tilpasset for å kobles til havbunnsproduksjonsenheten (22), som har en sentral passasje tilstrekkelig stor til å føre en ende av stigerør-strengen (18) gjennom og en koblingsposisjonerer (54) koblet til tilkoblingslegemet (32) som er tilpasset til å fastgjøre tilknytningskoblingen (20) omkring en ytterflate på et brønnhode (24) i havbunnsproduksjonsenheten (22),karakterisert vedat tilknytningskoblingen (20) omfatter en mellomliggende aktuatorring (36) plassert inne i tilkoblingslegemet (32) samt en indre låsering (38) plassert inne i den mellomliggende aktuatorringen (36), idet den indre låseringen (38) har øvre (40) og nedre (42) spor tilpasset til å gå i inngrep med et brønnhode (24) i havbunnsproduksjonsenheten (22), og hvor den mellomliggende aktuatorringen (36) og den indre låseringen (38) har samvirkende midler som bevirker at en i hovedsak aksiell eller vertikal bevegelse av aktuatorringen (36) omgjø-res til en i hovedsak radiell eller tverrgående bevegelse av den indre låseringen (38).

2. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor tilkoblingslegemet (32) er tilpasset for å kobles til havbunnsproduksjonsenheten (22) ved hjelp av et ROV (29).

3. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor tilkoblingslegemet (32) er tilpasset for å kobles til havbunnsproduksjonsenheten (22) på overflaten.

4. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor tilkoblingslegemet (32) er tilpasset for å kobles til enden av stigerørstrengen (18).

5. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor den i tillegg omfatter en forlengerdel (44) koblet til tilkoblingslegemet (32).

6. Tilknytningskobling i henhold til krav 5, hvor forlengerdelen (44) er i hovedsak av sylindrisk form og har en åpen ende tilpasset til å motta enden av stigerørstrengen (18) når denne lander på havbunnsproduksjonsenheten (22), samt en langsgående profil tilpasset til å korrigere mulig misinnretning av enden av stigerørstrengen (18) under landing av stigerørstrengen.

7. Tilknytningskobling i henhold til krav 6, hvor profilen av forlengerdelen (44) er avtrappet over sin lengde fra en toppende (45) som er definert ved en i hovedsak traktformet åpning (46), til en bunnende (47) som kobler til tilkoblingslegemet (32).

8. Tilknytningskobling i henhold til krav 7, hvor forlengerdelen (44) omfatter en innovervendende ribbe (49) dannet inntil den traktformede åpningen (4 6).

9. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor den omfatter en ventil (52) for hydraulisk trykk koblet til tilkoblingslegemet (32), som ved aktivering tilfører væske under trykk til et tett kammer (57) plassert mellom den mellomliggende aktuatorringen (36) og en indre vegg (34) i tilkoblingslegemet (32), idet væsken under trykk tvinger den mellomliggende aktuatorringen (36) til å bevege seg i hovedsak aksielt eller vertikalt, hvilket i sin tur bringer den indre låseringen (38) til å bevege seg i hovedsak radielt eller transversalt inn i inngrep med brønnhodet (24).

10. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor den indre låseringen (38) omfatter et antall annulære segmenter .

11. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor kob-lingsposis jonereren (54) omfatter et enkelt ringformet gripebånd (56) som har motstående flenser og som passer rundt omkretsen av brønnhodet.

12. Tilknytningskobling i henhold til krav 11, hvor den omfatter en hydraulisk sylinder (65) koblet til de motstående flensene på gripebåndet (56) og som ved aktivering i en tilbaketrukket posisjon, bringer gripebåndet (56) til å gripe den ytre omkretsoverflaten av brønnhodet (24).

13. Tilknytningskobling i henhold til krav 11, hvor den omfatter en mekanisk drevet sylinder (74) fastgjort med gjenger til de motstående flensene på gripebåndet (72), som når det blir strammet, bringer gripebåndet (72) til å gripe den ytre omkretsoverflaten av brønnhodet (24).

14. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor kob-lingsposis j onereren (76) omfatter et par bøyler (80,82), hver med et par flensender, som er innrettet rundt den ytre omkretsoverflaten av brønnhodet (24) slik at flensendene peker mot hverandre.

15. Tilknytningskobling i henhold til krav 14, hvor den omfatter et par hydrauliske sylindre koblet til de motstående flensendene på bøylene (80,82), hvilke når de blir aktivert i en tilbaketrukket posisjon, får bøylene (80,82) til å gripe den ytre omkretsoverflaten av brønnhodet (24).

16. Tilknytningskobling i henhold til krav 14, hvor den omfatter et par mekanisk drevne sylindre (84,86) fastgjort med gjenger til de motstående flensendene på bøylene (80,82), som når de blir strammet, bringer bøylene (80,82) til å gripe den ytre omkretsoverflaten av brønnhodet (24).

17. Tilknytningskobling i henhold til krav 1, hvor nevnte samvirkende midler omfatter skråflater på den mellomliggende aktuatorringen (36) og den indre låseringen (38).