DE19781780B4

DE19781780B4 - Unterwasser-Verbindung

Info

Publication number: DE19781780B4
Application number: DE19781780A
Authority: DE
Inventors: Michael Thomas Plantersville Cunningham; Marcello Houston Rosero; Jon Tomball Buck; Mario R. Houston Lugo
Original assignee: Oceaneering International Inc
Current assignee: Oceaneering International Inc
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: NO985837D0; GB9825347D0; GB2330603A; NO328399B1; US5794701A; AU3486397A; GB2330603B; NO985837L; DE19781780T1; WO1997047851A1; DE19781780B8

Abstract

Beschrieben wird eine Verbindung, welche insbesondere bei Unterwasserbohrungen anwendbar ist. Ein weibliches Aufnahmeende (56) ist an der Bohrung angeordnet und hat Verbindungen zu einer Versorgungsleitung oder Förderleitung. Das männliche Ende (10) weist eine Ausrichtungsnase (14) zur groben Ausrichtung auf. Sobald die grobe Ausrichtung gemacht ist, wird das männliche Ende (10) in das weibliche Ende (56) vorwärtsbewegt und die Welle (34) über ein ferngesteuertes Fahrzeug (ROV) für eine Ausrichtung der Nasen mit einer Arretierung (40, 42, 62, 64) gedreht. Sobald sich die Nasen über die Arretierung hinausbewegt haben, werden sie gedreht, so dass ein Segment der Welle (34) am männlichen Ende der Verbindung sich nicht länger drehen kann. Eine weitere Drehbewegung durch das ROV an einem anderen Abschnitt der Welle bewegt eine Platte (22) vorwärts, welche die Verbindung entweder für die Versorgungsleitung oder die Förderleitung herstellt.

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung betrifft Verbinder und hier insbesondere Verbinder für Versorgungsleitungen oder Förderleitungen, welche typischerweise durch ferngesteuerte Fahrzeuge miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei Betriebsabläufen im Umfeld von Unterwasserbohrungen werden Verbindungen häufig unter Verwendung ferngesteuerter Fahrzeuge (ROV = remote-operated vehicle) gemacht. Das ROV kann sich an eine Unterwasserbohrung annähern und eine Versorgungsleitung anschließen, welche ein Bündel von Steuerleitungen ist, die typischerweise zur Steuerung der Unterwasserbohrung und sich unter der Oberfläche befindlichen Komponenten, beispielsweise eines unter der Oberfläche befindlichen Sicherheitsventiles verwendet werden. Zusätzlich kann auf ähnliche Weise eine Förderleitung mit der Unterwasserbohrung verbunden werden. In der Vergangenheit hat bislang das ROV eine Hälfte der Verbindung ergriffen, welche für gewöhnlich eine mittig angeordnete Welle mit einem Leitgewinde enthielt. Das Außengewinde auf der Welle mußte von dem ROV mit einem Innengewinde in der Aufnahme zur Fluchtung gebracht werden und danach stellte eine von dem ROV eingeleitete Drehbewegung der Welle die Verbindung her. Die Schwierigkeiten bei bisherigen Konstruktionen lagen bei den Möglichkeiten einer Fehlausrichtung zwischen den Gewindeelementen, welche zu Gewindebeschädigungen führen konnten. Zusätzlich konnten irgendwelche Verunreinigungen am Aufnahmeende des Gewindes den Einschraubvorgang behindern und die vollständige Abdichtung der zusammengehörigen Hälften der Verbindung verhindern.

Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Konstruktionen nach dem Stand der Technik zu verbessern und die Ausrichtung zwischen den Verbinderteilen vor deren Festlegung aneinander zu erleichtern. Bei der neuen Konstruktion ist die Notwendigkeit, eine Zusammenfügung von Gewindebauteilen zwischen dem ROV und der Unterwasserbohrung herzustellen, beseitigt. Ein weiterer Vorteil der neuen Konstruktion ist, daß der anfängliche gegenseitige Eingriff zwischen den zusammengehörigen Komponenten nicht von einer Gewindeverbindung abhängt. Beim gegenseitigen Verriegeln der beiden Segmente der Verbindung miteinander führt eine Weiterbewegung eines Teiles der Verbindung mittels des ROV zu einer Aufeinanderzubewegung der Komponenten.

Beschrieben wird eine Verbindung, welche insbesondere bei Unterwasserbohrungen anwendbar ist. Ein weibliches Aufnahmeende ist an der Bohrung vorhanden, welches Anschlußmöglichkeiten zu einer Versorgungsleitung oder einer Förderleitung hat. Das männliche Ende weist eine Ausrichtungsnase zur Grobausrichtung auf. Sobald die Grobausrichtung erfolgt ist, wird das männliche Ende in das weibliche Ende hineingeschoben und der Schaft durch ein ferngesteuertes Fahrzeug (ROV) zur Ausrichtung der Nasen mit einer Arretierung gedreht. Sobald die Nasen über die Arretierung hinausgelaufen sind, werden sie gedreht, so daß ein Segment der Welle am männlichen Ende der Verbindung sich nicht länger drehen kann. weitere Drehbewegungen durch das ROV an einem anderen Abschnitt der Welle bewegen eine Platte, welche die Verbindung entweder für die Versorgungsleitung oder die Förderleitung herstellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt eine Schnittdarstellung auf die beiden Komponenten, welche zusammengefügt sind und mittels einer Nase grob ausgerichtet sind.
2 ist eine Ansicht wie 1 und zeigt, wie die kleinen Nasen an der unteren Welle in die Arretierung gefahren sind.
3 ist eine Ansicht wie 2 und zeigt das Festhalten der Nasen an der unteren Welle vor der Relativdrehung der oberen Welle.
4 zeigt das Ergebnis der Drehung der oberen Welle, welche die Platte nach unten bringt, so daß die Verbindung für die Versorgungsleitung oder Förderleitung abgeschlossen ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt, wo die beiden Segmente der Verbindung anfänglich zusammengefügt sind. Das männliche Segment 10 weist einen zylinderförmigen Körper 12 mit wenigstens einer Ausrichtungsnase 14 auf. Die Nase 14 ist an dem Körper 12 über Befestigungen 16, 18 und 20 angebracht. Der Körper 12 weist auch eine Platte 22 auf. An der Platte 22 ist ein Ring 24 befestigt, der von Befestigungen 26 niedergehalten ist. Der Ring 24 weist eine Schulter 28 auf, welche in Anlage mit einer Schulter 30 an einem Ring 32 ist. Der Ring 32 ist mittels Nuten 36 an einer oberen Welle 34 befestigt. Die obere Welle 34 dreht zusammen mit dem Ring 32 aufgrund der Art der Verbindung in den Nuten 36. Eine untere Welle 38 weist ein Paar von Vorsprüngen 40 und 42 auf, welche sich radial nach außen erstrecken. Die untere Welle 38 selbst erstreckt sich in den Ring 32, wobei ein Spalt zwischen dem oberen Ende 44 der unteren Welle 38 und dem unteren Ende 46 der oberen Welle 34 besteht. Der Ring 32 weist eine sich nach innen erstreckende Schulter 48 auf, welche die untere Welle 38 innerhalb des Rings 32 hält, jedoch eine gewisse Relativbewegung zwischen diesen Teilen erlaubt. Die Schulter 48 weist ein Gewinde auf, welches in Eingriff mit einem Gewinde 50 an der unteren Welle 38 ist. Die Platte 22 lagert eine Leitung 52, welche eine Versorgungsleitung oder Förderleitung für eine Bohrung sein kann. Die Leitung 52 endet in einem weiblichen Verbinder 54. Wenn die Nase 14 mit einer zugehörigen Ausnehmung (nicht gezeigt) in dem weiblichen Segment 56 in Fluchtung steht, ist der weibliche Verbinder 54 im wesentlichen fluchtend mit dem männlichen Verbinder 58, jedoch in der Position gemäß 1, obgleich noch kein fester Kontakt hergestellt ist.
Bei einer Benutzung der Verbindung wird das männliche Segment 10 in Fluchtung mit dem weiblichen Segment 56 so gebracht, daß die Nase 14 in Fluchtung mit einer Ausnehmung im weiblichen Segment 56 ist. Ist eine derartige vorläufige Ausrichtung hergestellt, wird die obere Welle 34 durch ein ROV an einem Sechseckkopf bzw. -vorsprung 60 entgegen Uhrzeigersinn gehandhabt. Sobald ein Bewegungsstopp erreicht ist, sind die Vorsprünge 40 und 42 in Fluchtung mit Öffnungen 62 bzw. 64 eines Halters 66.
Wie aus einem Vergleich zwischen den 1 und 2 hervorgeht, können sich, wenn die Vorsprünge 40 und 42 in Fluchtung mit den Öffnungen 62 und 64 sind, diese etwas vorwärtsbewegen, bis die Vorsprünge 40 und 42 in Fluchtung mit Fenstern 68 und 70 sind. An diesem Punkt dreht das ROV die obere Welle 34 im Uhrzeigersinn, bis die Vorsprünge 40 und 42 quer zu den Öffnungen 62 und 64 liegen und nicht in der Lage sind, sich weiterzudrehen, da jeder der Vorsprünge 40 bzw. 42 ein Ende eines Fensters 68 bzw. 70 oder irgendeines anderen Drehanschlags erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt kann die untere Welle 38 nicht weiter im Uhrzeigersinn gedreht werden und gleichzeitig ist aufgrund einer nicht vorhandenen Fluchtung zwischen den Vorsprüngen 40 und 42 und den Öffnungen 62 und 64 die untere Welle 38 nicht in der Lage, sich ausreichend in Längsrichtung für ein Lösen vom Halter 66 zu bewegen. Somit zeigt 2 die Vorwärtsbewegung der Vorsprünge 40 und 42 über die Öffnungen 62 und 64 vor dem Beginn der Drehung in Uhrzeigerrichtung. Nach der Drehung in Uhrzeigerrichtung ist die Position von 3 erreicht, wo die Vorsprünge 40 und 42 außer Fluchtung mit den Öffnungen 62 und 64 sind. Wie in 3 gezeigt, sind, da nach wie vor eine nach innen gerichtete Kraft auf die obere Welle 34 vorhanden ist, welche auf die untere Welle 38 übertragen wird, die Vorsprünge 40 und 42 in den Fenstern 68 und 70 aufgenommen.
In dieser Position ist das Gewinde 50 nun stillstehend, da die Vorsprünge 40 und 42 sich nicht länger drehen können. Infolgedessen bewegt eine weitere Drehung der oberen Welle 34 über den Ring 32, der mit dem Gewinde 50 verbunden ist, in Uhrzeigerrichtung die untere Welle 38 auf die obere Welle 34 zu. Zur gleichen Zeit wird die Platte 22 nach unten gezogen, bis sie eine Oberfläche 72 des Halters 66 berührt. Wenn somit die Vorsprünge 40 und 42 an einer weiter nach oben gerichteten Bewegung gehindert sind, wird, wenn sie die Oberfläche 74 des Halters 66 berühren, dann der weibliche Verbinder 54 nach unten auf den männlichen Verbinder 58 in abdichtender Beziehung gezogen.
Dieses Anziehen der Verbindung, wie es durch einen Vergleich der 3 und 4 dargestellt ist, tritt deswegen auf, weil eine zusammen erfolgende Drehung der oberen Welle 34 mit dem Ring 32 zunächst über Zwischenwirkung des Gewindes 50 mit dem Ring 32, der ein Gewinde 76 benachbart der Schulter 48 hat, die Vorsprünge 40 und 42 nach oben zieht, während gleichzeitig die Platte 22 nach unten gezogen wird. Schließlich erreichen sowohl die Platte 22 als auch die Vorsprünge 40 und 42 ihre Endlagen der Längsbewegung, wobei dann zu diesem Zeitpunkt der weibliche Verbinder 54 in abdichtendem Eingriff mit dem männlichen Verbinder 58 ist. Der männliche Verbinder 58 führt über eine Leitung 78 zu dem Bohrloch. Die Verbindung kann durch Umkehren der Drehung der oberen Welle 34 mittels eines ROV wieder gelöst werden. Die oben beschriebenen Bewegungen werden einfach umgekehrt, um ein Lösen zwischen dem männlichen Segment 10 und dem weiblichen Segment 56 zu bewirken.
Der Fachmann auf diesem Gebiet erkennt, daß die Gefahren von Gewindebeschädigungen bei dieser Konstruktion beseitigt sind. Die anfängliche Verbindung des männlichen Segmentes 10 mit dem weiblichen Segment 56 ist vom Bajonett-Typ unter Verwendung der Vorsprünge 40 und 42, welche durch die Öffnungen 62 und 64 geführt werden und für den anfänglichen Eingriff nur gedreht werden müssen. Sobald der anfängliche Eingriff ohne eine Gewindeverbindung hergestellt worden ist, legt das ROV die Drehkraft an den Sechseckkopf 60 an, um die gehaltenen Vorsprünge 40 und 42 und die Platte 22 näher aneinanderzubringen, bis sie beide fest gegen den Halter 66 gedrückt werden. Wenn sie diese Position erreichen, ist der männliche Verbinder 58 in abdichtender Beziehung zu dem weiblichen Verbinder 54. Obgleich nur eine einzelne Verbindung (d.h. die Verbinder 54 und 58) dargestellt ist, ergibt sich dem Fachmann auf diesem Gebiet, daß eine Mehrzahl derartiger Verbindungen mit einem einzigen Vorgang gleichzeitig gemacht werden kann.
Somit muß das (nicht gezeigte) ROV keine perfekte Ausrichtung herstellen, um die Verbindung abzuschließen, wie es bei bisherigen Konstruktionen war, welche das Gewinde an beiden Segmenten verwendeten. Nur mit einer groben Ausrichtung können die beiden Komponenten 10 und 56 der Verbindung mittels einer Drehkraft, welche nicht zu Gewindebeschädigungen führen kann, anfänglich miteinander verbunden werden. Da zusätzlich die Spalte der Fenster 68 und 70 ausreichend groß sind, kann, selbst wenn sich irgendwelche Fremdkörper in diesem Bereich ansammeln oder festsetzen, die Verbindung nach wie vor hergestellt werden. Dies ist ein Unterscheidungsmerkmal zu den Verbindungen alter Bauweise, bei denen ein Einschraubvorgang auf korrekte Art und Weise für die zusammenzubringende Verbindung begonnen werden mußte, so daß die Verbinder, wie beispielsweise die Verbin der 54 und 58, in abdichtender Beziehung zusammengefügt wurden.
Die voranstehende Offenbarung und Beschreibung der Erfindung ist illustrativ und erläuternd und verschiedene Änderungen in Größe, Form und Materialien sowie in Details der dargestellten Verbindung können gemacht werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Eine Unterwasser-Verbindung mit: einer weiblichen Komponente (56) mit wenigstens einer ersten sich hiervon erstreckenden fluidführenden Leitung; einer männlichen Komponente (10) mit wenigstens einer zweiten fluidführenden Leitung, welche wahlweise mit der weiblichen Komponente (56) verbindbar ist, um die ersten und zweiten fluidführenden Leitungen in abdichtenden Eingriff und in Strömungsverbindung zu bringen; wobei die männlichen und weiblichen Komponenten (10, 56) so ausgelegt sind, daß sie aneinander durch einen mittels Drehung betätigten Arretierungsmechanismus wahlweise festlegbar sind, der an einer Stelle angeordnet ist, die zu den ersten und zweiten fluidführenden Leitungen versetzt ist.
Eine Unterwasser-Verbindung mit: einer weiblichen Komponente (56) mit wenigstens einer ersten sich hiervon erstreckenden fluidführenden Leitung; einer männlichen Komponente (10) mit wenigstens einer zweiten fluidführenden Leitung, welche wahlweise mit der weiblichen Komponente (56) verbindbar ist, um die ersten und zweiten fluidführenden Leitungen in abdichtenden Eingriff und in Strömungsverbindung zu bringen; wobei die männlichen und weiblichen Komponenten (10, 56) so ausgelegt sind, daß sie aneinander durch einen Arretierungsmechanismus (40, 42, 66) an den Komponenten festlegbar sind, wobei der Arretierungsmechanismus (40, 42, 66) weiterhin aufweist: eine Welle, die entweder an der männlichen oder der weiblichen Komponente angeordnet ist und an der wenigstens ein Vorsprung (40, 42) vorgesehen ist und eine Aufnahme (66), die an der anderen, weiblichen oder männlichen Komponente (56, 10) angeordnet ist und welche in der Lage ist, den Vorsprung (40, 42) in sich aufzunehmen, wenn der Vorsprung mit der wenigstens einen Öffnung (62, 64) hieran in Fluchtung ist, und den Vorsprung zu halten, wenn die Welle nach Einführung des Vorsprunges in die Öffnung gedreht wird.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Welle eine erste und zweite Komponente (34, 38) aufweist; der Vorsprung (40, 42) an der zweiten Komponente (38) angeordnet ist; die erste Komponente (34) eine Tragplatte (22) für die zweite fluidführende Leitung aufweist; wobei bei Einführung des Vorsprunges (40, 42) in die Aufnahme (66) die Platte (22) auf der gegenüberliegenden Seite der Aufnahme (66) von dem Vorsprung (40, 42) aus gesehen ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Platte (22) an der ersten Komponente (34) so angeordnet ist, daß die erste Platte (22) sich translatorisch, jedoch nicht drehend bewegen kann.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Komponente (38) der Welle ein freiliegendes Gewinde (50) hat, welches betrieblich mit der ersten Komponente (34) an der Welle (38) in Eingriff bringbar ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Aufnahme (66) den Vorsprung (40, 42) fängt und verhindert, daß das freiliegende Gewinde (50) sich weiterdreht.
Die Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Aufnahme (66) ebenfalls eine Längsbewegung des Vorsprunges (40, 42) begrenzt, wenn der Vorsprung die Rotationsgrenze in der Aufnahme (66) erreicht.
Die Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Komponente (34) der Welle drehbeweglich bezüglich der zweiten Komponente (38) der Welle entlang des freiliegenden Gewindes (50) ist, wobei eine Drehung der ersten Komponente (34) mit dem Vorsprung (40, 42) in der Aufnahme (66) die Platte (22) in Richtung der Aufnahme zieht und weiterhin die erste Fluidleitung in abdichtende Beziehung zu der zweiten Fluidleitung bringt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Aufnahme (66) Ringform hat mit einem Fenster (68, 70), welches den Drehbetrag des Vorsprunges (40, 42), nachdem dieser die Öffnung durchlaufen hat, begrenzt, wobei die Aufnahme (66) eine geschlossene Oberseite um eine Öffnung (62, 64) herum hat, welche die zweite Komponente (38) der Welle und den Vorsprung (40, 42) aufnimmt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Relativdrehung zwischen den ersten und zweiten Komponenten (34, 38) der Welle sowohl den Vorsprung (40, 42) als auch die Platte (22) in Richtung der Oberseite auf gegenüberliegenden Seiten hiervon zieht.
Ein Verfahren zum Zusammenfügen einer Unterwasser-Verbindung, welche im fertigen Zustand eine erste Fluidleitung mit einer anderen abdichtend verbindet, mit: Ausrichten einer weiblichen Komponente der Unterwasser-Verbindung, welche ein erstes Fluidleitungssegment trägt, mit einer männlichen Komponente der Unterwasser-Verbindung, welche ein zweites Fluidleitungssegment gegenüber der ersten Fluidleitung trägt; loses Halten der männlichen Komponente (10) an der weiblichen Komponente (56) unter Verwendung einer Aufnahme (66) ohne Gewinde; Ziehen einer Platte (22), welche eines der Leitungssegmente trägt, gegen die Aufnahme (66); und abdichtendes Verbinden der Leitungssegmente durch das Ziehen der Platte (22).
Das Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin mit dem Bereitstellen einer Welle mit wenigstens einer Nase an der männlichen Komponente (10); Bereitstellen einer Öffnung (62, 64) in der Aufnahme (66), welche die Nase aufnimmt, wenn sie zu der Öffnung ausgerichtet ist und diese in Längsrichtung hält, wenn die Nase außer Ausrichtung mit der Öffnung ist.
Das Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin mit dem Bereitstellen eines Drehanschlages für die Nase in der Aufnahme (66).
Das Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin mit: Ausbilden der Welle als zweiteilige Welle mit einem unteren und einem oberen Abschnitt (38, 34); Anordnen der Nase an dem unteren Abschnitt (38) der zweiteiligen Welle; Bereitstellen eines Gewindes (50) am unteren Abschnitt (38) der Welle; Ineingriffbringen eines oberen Abschnittes (34) der Welle mit dem Gewinde (50), um eine Relativdrehung zwischen dem oberen und unteren Abschnitt (34, 38) zu ermöglichen; und Vorwärtsbewegen der Platte (22) in Richtung der Aufnahme aufgrund der Relativdrehung.
Das Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin mit: Verwenden der Aufnahme (66), um zu verhindern, daß sich das Gewinde (50) am unteren Abschnitt (38) der Welle dreht.
Das Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin mit: Verwenden einer Relativdrehung zwischen den oberen und unteren Wellenkomponenten (34, 38), um die Nase (14) gegen die Aufnahme an einer Seite hiervon zu ziehen, während die Platte (22) zur Aufnahme gezogen wird.
Das Verfahren nach Anspruch 16, weiterhin mit: Verwenden eines ferngesteuerten Fahrzeuges, um die männliche Komponente (10) zu tragen und diese mit der weiblichen Komponente (56) auszurichten.
Das Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin mit: Bereitstellen einer Führungsnase an der männlichen Komponente (10); Bereitstellen einer Führungsausnehmung (62, 64) an der Aufnahme (66) der weiblichen Komponente (56) zum Aufnehmen der Führungsnase; Bewegen der Führungsnase über die Führungsausnehmung (62, 64) hinaus; Drehen der Führungsnase um weniger als 180° in einer Öffnung der Aufnahme (66); Stoppen der Drehbewegung der Führungsnase in einer Position, wo sie außer Ausrichtung mit der Führungsausnehmung (62, 64) ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin mit: Bereitstellen einer Kupplung, welche den oberen Abschnitt (34) der Welle und das Gewinde (50) greift, wobei ausreichend Platz zwischen den oberen und unteren Wellenabschnitten (34, 38) verbleibt, um es dem oberen Abschnitt (34) der Welle zu ermöglichen, sich an den unteren Abschnitt (38) anzunähern, wenn der obere Abschnitt (34) gedreht wird, während der untere Abschnitt (38) drehbeweglich in der Aufnahme (66) festgehalten ist.
Das Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin mit: Verwenden einer Mehrzahl von Leitungssegmenten in der männlichen Komponente (10) für eine abdichtende Verbindung mit einer Mehrzahl von Leitungssegmenten in der weiblichen Komponente (56), wenn die männliche und die weibliche Komponent (10, 56) zueinander gezogen werden.