FI82220C - Anordning foer oeverfoerande av ett fluidum mellan en stationaer struktur och en roerlig struktur i rotation under anvaendning av minst en flexibel ledning. - Google Patents

Description

1 82220

Laite nesteen siirtämiseksi kiinteän rakenteen ja liikkuvan, pyörimisliikettä suorittavan rakenteen välillä käyttäen ainakin yhtä joustavaa johtoa

Esillä oleva keksintö koskee laitetta nesteen siirtämiseksi ainakin osittain sylinterinmuotoisen kiinteän rakenteen ja tämän ympäri pyörivän liikkuvan rakenteen välillä käyttäen vähintään yhtä joustavaa johtoa, joka kummastakin päästään on varustettu liitäntävälineillä, jotka sopivat vastaaviin kiinteässä rakenteessa ja liikkuvassa rakenteessa oleviin liitäntävälineisiin, jolloin liikkuvassa rakenteessa ja kiinteässä rakenteessa on varastointivälineet joustavia johtoja varten.

Joustavat johdot voivat keksinnön mukaan olla esimerkiksi petrokemian putkimaisia johtoja, sähkö- tai hydraulijohtimia porauslauttojen tarpeisiin ja petrokemian tuotteiden tuotantoon vedenalaisista lähteistä tai jopa "kill and choke"-tyyppisiä johtimia, jotka mahdollistavat toimenpiteet kaivon päässä pinnasta ylöspäin.

Liikkuva rakenne voi keksinnön mukaan olla erityisesti porausalus tai tuotantoalus, joka on varustettu "moon-pool"-tyyppisellä kaivolla, jonka sisälle on asennettu kiinteä rakenne, vähintään osin sylinterimäinen, kuten pieni torni tai pöytä, joka on yhteydessä merenpohjaan ankkurointisitein tai pidetään paikallaan liikkuvaan rakenteeseen asennettujen dynaamisten vakauttamien avulla keksinnön mukaisen siirtoon tarkoitetun johdon tai johtojen liittäessä sylinteri-mäisen kiinteän rakenteen vedenalaiseen lähteeseen tai lähteisiin. Yleensä torninmuotoinen sylinterimäinen rakenne käsittää ylätasanteen, joka lepää aluksen kannella laakeroinnin varassa mahdollistaen täten aluksen kääntymisen tornin suhteen tuulen, virtojen tai aaltojen vaatimusten mukaan.

Kun nesteen siirtoon tarkoitetun johdon tai johtojen täytyy olla kiinnitettynä toisesta päästään liikkuvan rakenteen 2 82220 muodostavaan alukseen ja toisesta päästään kiinteään torniin, jonka ympärillä alus kiertää, esiintyy ongelmia turvallisessa nesteensiirtoyhteydessä erityisesti huomattavien kierrosmäärien ollessa kyseessä, kun nämä kierrokset voivat käsittää useita kierroksia samaan suuntaan aluksen suhteessa torniin.

Eräs kyseeseen tuleva ratkaisu käsittää pyörivän tiivisteen sisältävän mekanismin (swivel-joint) asennuksen torniin siirrettävien nesteiden kulkiessa tämän mekanismin läpi (esim. US-3 326 048 tai US-3 602 302).

Ottaen huomioon erityisesti merkittävät paineet, jotka nimenomaan hiilivedyt voivat saavuttaa tuotantonsa yhteydessä, 100 baaria ja enemmänkin, ovat pyörivillä tiivisteillä varustetut mekanismit osoittautuneet epävarmoiksi ja useita ongelmia aiheuttaviksi erityisesti tiiviytensä suhteen.

Tämän lisäksi voi pyörivän tiivisteen sisällä oleva räjähtäviä kaasuja sisältävä ilma kosketuksissa sähköjohtoja sisältäviin johtimiin aiheuttaa onnettomuuksia.

Niinpä on yritetty löytää ratkaisuja, joiden avulla olisi mahdollista välttää pyörivien tiivisteiden käyttö. Kun otetaan huomioon kyseessä olevien rakenteiden erittäin suuret mitat ja toteutettavat monimutkaiset liikkeet, näissä ratkaisuissa on päädytty erittäin kalliisiin rakenteisiin, jotka lisäksi ovat suhteellisen vaikeita toteuttaa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on toteuttaa laite, joka on suhteellisen yksinkertainen ja taloudellinen, mutta kuitenkin mahdollistaa luotettavalla tavalla nesteen siirron käyttämättä pyöriviä tiivisteitä.

Keksinnön tarkoittamalle laitteelle on tunnusomaista se, että kaareva tukipinta on asennettu ohjatusti kiinteän rakenteen ja/tai liikkuvan rakenteen päälle siten, että se liikkuu samankeskisesti tämän kiinteän rakenteen ympäri 3 82220 sen sivuseinän vierellä, jotta se ohjaa johtoa tai kaikkia johtoja niiden liikeradalla toisesta varastointivälinees-tä toiseen.

Kaareva tukipinta muodostuu telahyllystä tai kaarevasta kourusta tai kehäurasta pyörässä, joka käsittää ainakin yhden uran, jolloin pyörän akseli on edullisesti järjestetty säteittäisesti kiinteän rakenteen suhteen ja kohtisuoraan tämän kiinteän rakenteen akselia vastaan.

Toteuttamistavassa, jossa kaareva tuki on toteutettu pyörän päälle, pyörä asennetaan mieluimmin liikkumaan ilman kontrollia, mutta vaihtoehtoisesti se voidaan varustaa välinein, jotka pitävät yllä pyörimistä. Lisäksi kaareva tuki liittyy pyörimistä ylläpitäviin välineisiin, jotka vaikuttavat kaarevaan tukeen, kun se kiertää ympyrässä kiinteän rakenteen ympäri, ja pyörimistä ylläpitävien välineiden toiminta tapahtuu suuntaan, jonka avulla on mahdollista aiheuttaa jännite johtoon, joka on asetettu vastaavalle kaarevalle tuelle .

Ensimmäisessä toteuttamistavassa kaareva tuki voidaan asettaa liikkuvalle alustalle; suositeltavin toteutusmuoto on se, että tämän alustan alaosa on viety ja sitä ohjataan kiskon päällä, joka on liikkuvalla alustalla. Yläosasta tätä alustaa ohjataan kiskolla, joka on kiinteän rakenteen ylemmän osan varassa. Toisessa toteuttamistavassa kaareva tuki voidaan ohjata kehäkouruun, joka on tehty kiinteän rakenteen sivuseinään.

Joustavien johtojen varastointivälineet on suunniteltu liikkuvaan rakenteeseen ja kiinteään rakenteeseen.

Liikkuvassa rakenteessa nämä varastointivälineet muodostuvat vaivattomasti ympyränmuotoisesta kaivosta, jossa joustavan johdon tai joustavien johtojen toisiaan seuraavat 4 82220 kierrokset järjestyvät pystysuoraan päällekkäin.

Tämä ratkaisu on edullisin, mutta luonnollisesti vaihtoehtona on, että toisiaan seuraavat kierrokset voisivat asettua vaakasuorasti yhdelle liikkuvan rakenteen kannelle.

Kiinteällä alustalla olevat varastointivälineet käsittävät ensimmäisessä toteutusmuodossa vähintään yhden kourun, joka aukeaa säteittäisesti ulospäin kiinteän rakenteen sivuseinästä sen yläosan vierellä. Kierrokset järjestyvät vaakasuoraan kourussa tai kouruissa.

Vaihtoehtoisesti kiinteässä rakenteessa olevat varastointi-välineet voivat käsittää ympyränmuotoisen kourun, joka on rakennettu kiinteään rakenteeseen sen kehän viereen. Tässä kourussa toisiaan seuraavat kierrokset ovat toistensa päällä pystysuoraan.

Joustavien johtojen ohjausvälineet voidaan ajatella mieluimmin sijoitettaviksi kaarevan tuen päälle; ohjausvälineet voidaan myös ajatella sijoitettaviksi kiinteään rakenteeseen ja/tai liikkuvaan rakenteeseen, jotta helpotettaisiin johdon tai johtojen varastointia ja varaston purkamista .

Keksinnön mukaan voidaan varata yksi kaareva tuki johtoa kohti tai vaihtoehtona joukkoa kaarevia tukia, jotka on nimenomaan rakennettu useilla kehäkouruilla varustetun yhden ainoan pyörän muodossa, voidaan käyttää kimpuksi järjestettyä johtokokonaisuutta varten.

Kun kyseessä ovat tuotantoputket, ja jotta voitaisiin sallia huomattava määrä, lähes rajattomasti, liikkuvan rakenteen toisiaan seuraavia pyörähdyksiä samaan suuntaan suhteessa kiinteään rakenteeseen, on varattu kaksi johtoa, jotka kumpikin ovat kiinnittyneinä kaarevaan tukeen. Molem-

II

5 82220 mat johdot ovat pysyvästi kytkettyinä joko kiinteään rakenteeseen tai liikkuvaan rakenteeseen; kummassakin rakenteessa on kytkinelementit johtojen kannattamien kytkinelement-tien liittämistä varten. Kunkin putken pituus on yhtä suuri tai hivenen suurempi kuin kiinteän rakenteen ympyränkehän puolikas.

Keksinnön muut edut ja olennaiset piirteet käyvät ilmi seu-raavasta kuvauksesta, joka koskee toteutusesimerkkejä, jotka eivät ole millään tavoin rajoittavia. Esimerkeissä viitataan liitteenä olevaan piirustukseen, jossa: kuva 1 esittää tuotantoalusta, jossa käytetään keksinnön mukaista nesteensiirtolaitetta; kuva 2 on kaavakuva tasossa ja puoliläpileikkaus laitteen eräästä käyttötavasta keksinnön mukaisesti; kuvassa 2a on toteutusvaihtoehto kuvan 2 laitteen varastoin-tivälineestä; kuva 3 on kaavamainen esitys kuvan 2 laitteen päältä; kuvat 4a-4d ovat periaatekaavioita, jotka esittävät keksinnön mukaisen laitteen osien erilaisia asemia käytön aikana; kuvat 5a-5i ovat periaatekaavioita, jotka esittävät keksinnön mukaisen laitteen erilaisia asemia toisessa erityiskäyt-tötavassa.

Kun katsotaan kuvaa 1 nähdään tuotantoalus 1, johon kuuluu kaivo, jonka sisälle on sijoitettu pieni torni 3, joka on sylinterinmuotoinen, ja johon kuuluu sen yläosassa tasanne tai pöytä 4, joka lepää aluksen kannella laakeroinnin 5 varassa.

Pientä tornia 3 pidetään liikkumatta tai huomattavan liikkumatta ankkuroituna vedenalaiseen pohjaan ankkurinaruin 6.

Numerolla 7 on esitetty kaavamaisesti joustavista johdoista muodostuva kokonaisuus, joilla nostetaan vedenalaisten 6 82220 kaivojen tuottama hiilivety ja huolehditaan kauko-ohjaukses-ta. Hakijayhtiö valmistaa ja markkinoi suurina pituuksina tällaisia joustavia johtoja. Tällaista johtokokonaisuutta nimitetään jatkossa yksinkertaisuuden vuoksi termillä joustava johto. Johto 7 läpäisee koko korkeudeltaan pienen tornin 3 ja yläpäähänsä sijoitetun pöydän 4; johdon päässä on kytkinelementti 8, joka pystyy liittymään vastaavaan kytkin-elementtiin 9 putkijohdossa 10. Sen toinen pää on varustettu kytkinelementillä 11, joka pystyy liittymään kytkin-elementtiin 12 putkessa 13.

Kytkinelementit 8 ja 9 toisaalta ja 11 ja 12 toisaalta ovat nopean liitännän ja irtikytkennän tyyppiä, joita öljyteollisuudessa yleisesti käytetään.

Johtoa 7 pitkin nousevat hiilivedyt kulkevat täten johdon 10 kautta, sen jälkeen johtoa 13 pitkin ja täyttävät alukseen tätä tarkoitusta varten varatut altaat.

Viitaten nyt kuviin 2 ja 3 nämä esittävät keksinnön mukaista laitetta.

Kuvattuna on pyörä 14, johon kuuluu kehäkouru 15. Pyörässä on vaakasuora akseli ja se on asennettu pienen tornin 3 yläpöydän 4 sivuseinän 4a viereen. Pyörä on asennettu alustalle tai siltanosturille 16, jonka ala-osa on varustettu kiskolla 17 olevilla pyörimisvälineillä; kiskoa kannattaa aluksen 1 kansi 18. Pyörän yläosa on varustettu pyörimisvälineillä, joka on raiteella 19, jota kannattaa pöytä 4.

Tässä ei ole esitetty liikevälineitä, jotka on varattu, jotta alusta 16 ja pyörä 14, jota se kuljettaa pöydän 4 ympäri, voisivat siirtyä ympyränmuotoista liikerataa pitkin. Samoin alustalle 16 on varattu kuljetuksen ohjauslaitteet, joita ei ole tässä esitetty.

n 7 82220

Johdon 10 pienellä tornilla tapahtuvaa varastointia varten pienen tornin pöydän 4 yläosaan on suunniteltu kehäkouru 20, joka avautuu säteittäisesti ulospäin sivuseinän 4a ulkopuolelle mahdollistaen johdon vaakasuoran varastoinnnin.

Kuvassa 2a esitetyssä variantissa kouru 20 on korvattu kourulla 21, joka on ympyränkehän muodossa pöydän 4 yläosassa ja mahdollistaa johdon 10 pystysuoran varastoinnin.

Laivan sillalle on suunniteltu ympyrämäinen kaivo 21 joustavan johdon pystysuoraa varastointia varten.

Nyt viitataan kuviin 4a-4d, jotka esittävät erittäin kaavamaisesti keksinnön mukaisen laitteen erilaisia asemia, jotka liittyvät aluksen 1 erilaisiin asemiin, kun se muodostaa liikkuvan rakenteen suhteessa kiinteään rakenteeseen, jota kaavamaisesti esittää pienen tornin yläpöytä. Kuvioissa nuolet A, B, Si ja S2 edustavat suhteellisia liikkeitä sellaisina kuin liikkuvalla rakenteella eli aluksella 1 oleva katsoja ne näkee.

Asemassa, joka on esitetty kuvassa 4a, joustava putkijohto on kokonaan varastoitu alukseen.

Kuvassa 4b on tilanne, jossa johto 10 on kahden aseman välissä: sitä puretaan liikkuvasta rakenteesta varastoitavaksi kiinteään rakenteeseen, kun liikkuva rakenne pyörii suhteessa kiinteään rakenteeseen suunnassa, jonka osoittaa nuoli Sx.

Pyörä liikkuu tässä tapauksessa nuolen A osoittamaan suuntaan suhteessa kiinteään rakenteeseen 4. Alustaan 16 kuuluvat liikevälineet vaikuttavat pyörään 14, jolloin syntyy liike nuolen F suuntaan, jotta lisättäisiin johdon 10 tukea kehäkourussa, jolla pyörä 14 on varustettu.

Kuva 4c esittää lopullisen aseman, jossa johto 10 on kokonaan varastoitu kiinteälle rakenteelle 4.

8 82220

Kuvassa 4d on välitilanne, joka liittyy liikkuvan rakenteen pyörimisliikkeeseen suunnassa S2 suhteessa kiinteään rakenteeseen lähtien kuvan 4c asemasta, tällainen tilanne on putkijohtoa 10 purettaessa varastosta kiinteästä rakenteesta ja varastoitaessa liikkuvaan rakenteeseen.

Pyörä siirtyy nuolen B suuntaan kiinteän rakenteen ympäri.

On selvää, että johdon 10 pituus määrätyyy niiden yhdensuuntaisten kierrosten lukumäärän perusteella, jotka liikkuvan rakenteen suunnitellaan tekevän suhteessa kiinteään rakenteeseen ilman, että täytyisi suorittaa toisaalta liitäntä-osien 8 ja 9 ja toisaalta liitäntäosien 11 ja 12 liitäntä-ja katkaisutoimenpiteitä.

Nyt viitataan kuviin 5a-5i, joissa esitetään toteutustapa, jonka avulla voidaan sallia lyhyiden joustavien johtojen pituuksilla kuinka monta tahansa pyörähdystä samaan suuntaan, jotka liikkuva rakenne tekee suhteessa kiinteään rakenteeseen samalla varmistaen nesteen jatkuvan kulun kiinteän rakenteen ja liikkuvan rakenteen välillä.

Tässä toteutustavassa on kaksi johtoa 10a ja 10b, jotka on kumpikin varustettu päiden liitäntäelimillä 9a ja 11a sekä 9b ja 11b. Liitäntäelimet 9a ja 9b ovat pysyvästi liitettyinä vastaaviin liitäntäosiin, joita tässä ei ole esitetty ja jotka tukeutuvat kiinteään rakenteeseen 4.

Tässä toteutustavassa on pyörä 14a ja 14b kumpaakin putki-johtoa 10a ja 10b varten.

Kun liikkuva rakenne alkaa pyöriä suhteessa kiinteään rakenteeseen (kuva 5a), johto 10a toimii yhdistäjänä: sen liitän-täosa 11a on liitetty liitäntäelimeen 12, joka on aluksen tai liikkuvan rakenteen varassa. Seuraavissa pyörimisvai-heissa, jotka on esitetty kuvissa 5b-5e pyörät 14a ja 14b

II

9 82220 pyörivät kelaten tai vastaavasti purkaen putkijohtopituuk-sia kuvan 5e esittämään asemaan saakka, jossa, pyörä 14b, joka kuljettaa johtoa 10b tulee liitäntäelimen 12 lähei-syyteen. Liitäntäelintä 12 kantaa liikkuva rakenne mukaanlukien johdon 10b pää, joka on varustettu liitäntäelimellä 11b liitäntäelimen 12 läheisyydessä. Tässä vaiheessa välinein, joita ei ole esitetty, liitetään liitäntäelin 12:teen liitäntäelin 11b, jossa tätä tarkoitusta varten on kaksi liitäntäväylää. Tätä liitäntäoperaatiota seuraavan pyörimis-vaiheen alun aikana nesteensiirto, joka aikaisemmin tapahtui johdolla 10a, siirretään tapahtuvaksi johdolla 10b. Tällöin irrotetaan liitäntäelin 11a liitäntäelimestä 12. Myöhempien pyörimisvaiheiden aikana, pyörien 14a ja 14b jatkaessa pyörimistä päädytään kuvan 5i asemaan, jossa tapahtuu johdon 10a liitäntäelimen 11a liittäminen liitäntäeli-meen 12, ja sen jälkeen liitäntäelimen 11b irrottaminen johdosta 10b säilyttäen, kuten edellä kuvattiin, jatkuvasti nesteen siirto toiminnassa.

Tällöin tullaan kuvan 5a asemaan. Vaihtoehtona voitaisiin pitää johdot pysyvästi kiinnitettyinä liikkuvaan rakenteeseen, ja liittäminen ja irrottaminen nesteen siirron jatkuessa tapahtuisivat kiinteän rakenteen päällä.

Vaikka keksintö on kuvattu erityissovellutuksen yhteydessä erityisin toteutustavoin, se ei mitenkään rajoitu näihin, vaan siihen voi tehdä lukuisia vaihtoehtoja ja muutoksia säilyttäen koko ajan sen puitteet ja idean.

Claims (12)

1. Laite nesteen siirtämiseksi ainakin osittain sylinterinmuotoisen kiinteän rakenteen ja tämän ympäri pyörivän liikkuvan rakenteen välillä käyttäen vähintään yhtä joustavaa johtoa, joka kummastakin päästään on varustettu liitän-tävälineillä, jotka sopivat vastaaviin kiinteässä rakenteessa ja liikkuvassa rakenteessa oleviin liitäntävälineisiin, jolloin liikkuvassa rakenteessea (21) ja kiinteässä rakenteessa (20; 21') on varastointivälineet joustavia johtoja varten, tunnettu siitä, että kaareva tukipinta (15) on asennettu ohjatusti kiinteän rakenteen (3, 4) ja/tai liikkuvan rakenteen (1) päälle siten, että se liikkuu samankeskisestä tämän kiinteän rakenteen ympäri sen sivuseinän (4a) vierellä, jotta se ohjaa johtoa tai kaikkia johtoja (10, 10a, 10b) niiden liikeradalla toisesta varastointivälineestä toiseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaareva tukipinta muodostuu kourusta (15) pyörässä (14, 14a, 14b), jossa on vähintään yksi kehäkouru (15).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaareva tukipinta muodostuu telahyllystä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että pyörä tai pyörät on asennettu vapaasti rullaaviksi.

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaareva tukipinta tai kaarevat tukipinnat on liitetty liikettä ylläpitäviin välineisiin, jotka vaikuttavat niihin kun ne siirtyvät ympyränmuotoista rataa kiinteän rakenteen ympäri, jolloin liikevälineiden toiminta vaikuttaa siihen suuntaan, joka mahdollistaa jännityksen kohdistamisen johtoon, joka on sovitettu vastaavan kaarevan tukipinnan päälle. Il 11 82220

6. Jonkin patenttivaatimuksista 2-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaareva tukipinta on asennettu kiinteän rakenteen ympäri liikkuvaan kehykseen (16).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että kehys (16) on asennettu ja sitä ohjataan alaosastaan kiskon (17) päällä, jota liikkuva rakenne kannattaa, ja yläosastaan kiskon (19) päällä, jota kiinteän rakenteen yläosa kannattaa.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että liikkuvassa rakenteessa olevat varastoin-tivälineet muodostuvat rengasmaisesta kaivosta (21), jossa johdon tai johtojen toisiaan seuraavat kierrokset järjestyvät päällekkäin pystysuoraan.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiinteässä rakenteessa olevat varastointi-välineet käsittävät vähintään yhden kourun (20), joka aukeaa säteittäisesti ulospäin kiinteän rakenteen sivuseinässä sen yläosan vieressä, jolloin kierrokset järjestyvät vaakasuoraan em. kourussa tai kouruissa.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiinteän rakenteen varastointivälineet käsittävät ympyränmuotoisen kourun (21'), joka on muodostettu kiinteään rakenteeseen sen kehän viereen, jolloin tässä kourussa toisiaan seuraavat kierrokset asettuvat pystysuorasti päällekkäin.

10 82220

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu joustavien johtojen ohjausvälineistö kaarevalle tukipinnalle tai kaareville tukipinnoille sekä tarvittaessa kiinteälle rakenteelle ja/tai liikkuvalle rakenteelle.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää kaksi johtoa (10a, 10b), i2 82220 joihin kumpaankin liittyy kaareva tukipinta (14a; 14b) molempien johtojen ollessa pysyvästi kytkettyinä joko kiinteään rakenteeseen tai liikkuvaan rakenteeseen, jolloin kummassakin rakenteista on liitäntäelementit, jotka sopivat johtojen (10a, 10b) kannattamiin liitäntäelementteihin (9a, 9b, 11a, 11b), kummankin johdon pituuden ollessa yhtä suuri tai hiukan suurempi kuin mainitun kiinteän rakenteen ympy-ränkehän puolikas.