JPS63111392A - Flexible joint of riser pipe including large number of tube - Google Patents

Flexible joint of riser pipe including large number of tube

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JPS63111392A
JPS63111392A JP25063486A JP25063486A JPS63111392A JP S63111392 A JPS63111392 A JP S63111392A JP 25063486 A JP25063486 A JP 25063486A JP 25063486 A JP25063486 A JP 25063486A JP S63111392 A JPS63111392 A JP S63111392A
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JP
Japan
Prior art keywords
riser
flexible joint
tube
inner tube
outer pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP25063486A
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Japanese (ja)
Inventor
ピーター アール ギブ
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NOBAKOOPU INTERNATL CONSULTING
NOBAKOOPU INTERNATL CONSULTING Ltd
Original Assignee
NOBAKOOPU INTERNATL CONSULTING
NOBAKOOPU INTERNATL CONSULTING Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は沖合油ガス工業におけるライザーの使用に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the use of risers in the offshore oil and gas industry.

ライザーは海底の装置を海面に浮かぶ船に連結する構造
パイプである。海面に浮かぶ船が停泊中に周囲の作用力
によって移動するので、ライザーもまた移動し、その結
果、角度のずれが生ずる。
Risers are structural pipes that connect equipment on the ocean floor to ships on the surface. As a floating ship at sea is moved by surrounding forces while at anchor, the riser also moves, resulting in an angular shift.

そこでこの角度移動ができるようにするためにライザー
の基部には通常可撓継手が使用されている。ボール管継
手、万能継手、及び層状エラストマー/スチール継手(
マードック継手)などのような各種の可撓継手が用いら
れてきた。これらの継手は単一のパイプを用いる場合は
満足すべきも5のであった。しかし、数本のパイプを用
いる場合には問題がある。これは、ライザーを海底坑井
の改修や製造に用いるような場合に、数本のチューブを
より大きなパイプ内に収納するときに通常適用される。
Therefore, a flexible joint is usually used at the base of the riser to allow this angular movement. Ball fittings, universal fittings, and layered elastomer/steel fittings (
A variety of flexible joints have been used, such as Murdoch joints. These fittings were satisfactory when using a single pipe. However, there are problems when using several pipes. This is commonly applied when several tubes are housed within a larger pipe, such as when risers are used in offshore well workovers and production.

坑井への接近は内側チューブを介して行なわれ、構造上
の負荷は外側のパイプが受は持つ0本発明は、特に内側
チューブを有するライザ−の可撓化に関する。
Access to the wellbore is via an inner tube and the structural loads are carried by the outer pipe.The present invention relates in particular to the flexibilization of risers with inner tubes.

一解決法としてはマードック継手の別形を多穴で用いる
ことである。しかし、これはエラストマーを圧縮状態に
保持するために付加的な可動部分が必要になるという点
で、より複雑になるものである。また、ねじれを生ずる
ので、チューブを介する装置の移動を制限することとな
る。チューブが角度増加に伴ない互いに接近して制限さ
れるように配置されているので、装置は小角度に制限さ
れることとなる。
One solution is to use a variant of the Murdoch fitting with multiple holes. However, this is more complex in that additional moving parts are required to hold the elastomer in compression. It also creates kinks, which limits movement of the device through the tube. Since the tubes are arranged so that they are confined closer to each other as the angle increases, the device will be confined to small angles.

他の解決法は、可撓継手を用いないで、パイプとチュー
ブを変形可能とすることである。この場合、高い曲げモ
ーメントを得るように、外側パイプはその基部に向かっ
て徐々に強化されている。
Another solution is to make the pipes and tubes deformable without using flexible joints. In this case, the outer pipe is gradually strengthened towards its base in order to obtain high bending moments.

これは応力継手と呼ばれている。この重大な欠点は、応
力継手下部の構造が高い曲げモーメントを有することで
ある(第2図参照)。
This is called a stress joint. A significant drawback of this is that the structure beneath the stress joint has high bending moments (see FIG. 2).

高い曲げモーメントは可撓ユニットを外側ケース内に配
設することにより減少させることができる。したがって
弯曲の曲率半径は、より小さい径の内側チューブに許容
されるまで小さくすることができる。これは2つの方法
で達成することができる。第1に、多可撓継手を数本の
直線部、内側チューブのカーブに近づけるように用いる
ことができる。これがどのようになされるかは、カナダ
国特許出願第421−909号の主題事項である。第2
の方法は、単一可撓継手をライザーの基部に設け、可撓
継手の上方のより大径のライザーの内側で内側チューブ
が撓むようにすることである(第3図参照)、可撓継手
が最下部に位置していれば偏倚は生じず、したがって曲
げモーメントは誘起されない、ところが、内側チューブ
と外側パイプとの相対的長さ変化に関して問題がある。
High bending moments can be reduced by arranging the flexible unit within the outer case. The radius of curvature of the curvature can therefore be reduced to allow for smaller diameter inner tubes. This can be achieved in two ways. First, a multi-flex joint can be used to approximate several straight sections, the curves of the inner tube. How this is done is the subject matter of Canadian Patent Application No. 421-909. Second
The method of At the lowest position there is no deflection and therefore no bending moments are induced, but there are problems with the relative length changes of the inner tube and outer pipe.

これを第4図に示した。ライザーが垂直に位置している
ときは、チューブとパイプの長さは同じである。ライザ
ーが傾斜したときに、内側チューブがその許容応力レベ
ル内に維持されることが重要である。したがって、チュ
ーブを曲げ得る最小曲率半径がある。−例を第4図に図
示する。この図において、内側チューブは垂直位置から
傾斜した外側パイプの中心線方向に曲がり、同じ最小半
径で反対方向に曲がり、外側パイプの中心線に近づいて
平行となる。内側チューブの中心線の道程は外側パイプ
の中心線の道程より長いので、チューブの頂部はパイプ
の頂部より低い位置となる。これを直接克服する方法と
しては、チューブに可撓継手を設けるか(これは目的に
副わない)、スライド継手をチューブに配設する方法も
ある(しかしこれは一般的に問題がある)。
This is shown in Figure 4. When the riser is positioned vertically, the tube and pipe lengths are the same. It is important that the inner tube is maintained within its permissible stress levels when the riser is tilted. Therefore, there is a minimum radius of curvature at which the tube can be bent. - An example is illustrated in FIG. In this view, the inner tube bends from a vertical position toward the centerline of the outer pipe at an angle, bends in the opposite direction with the same minimum radius, and approaches and becomes parallel to the centerline of the outer pipe. The centerline distance of the inner tube is longer than the centerline distance of the outer pipe, so that the top of the tube is lower than the top of the pipe. A direct way to overcome this is to provide the tube with a flexible joint (which does not serve the purpose) or to provide a slide joint with the tube (although this is generally problematic).

その他の方法として、外側ケースを短くすることにより
相対的な長さ変化を調節することができる。これはライ
ザーの構造的負荷を伝達することができるうちにする必
要がある。第5図はこれがどのように達成できるかを図
示している。中心枢軸の代わりに、ライザーの外側パイ
プの底部に円盤が取付けられている。ライザーが角度方
向に移動すると、上記円盤の端部が枢軸点となる。ライ
ザーが傾斜すると、外側パイプ上のE点は内側チューブ
上のA点より下方に移動し、外側パイプの内側チューブ
に対する長さが効果的に短くなる。
Alternatively, the relative length changes can be accommodated by shortening the outer case. This needs to be done while the riser is still able to carry the structural loads. Figure 5 illustrates how this can be achieved. Instead of a central pivot, a disk is attached to the bottom of the outer pipe of the riser. As the riser moves angularly, the end of the disc becomes the pivot point. As the riser tilts, point E on the outer pipe moves below point A on the inner tube, effectively shortening the length of the outer pipe relative to the inner tube.

円盤の径が相対長さ変化の量を決定する。したがって、
弯曲したチューブと直線的なライザーのパイプとの間の
道程長さの差を正確に補償することが可能である。これ
はただ1つ選択された角度位置に対する第5図に示した
形状について言えることである。
The diameter of the disk determines the amount of relative length change. therefore,
It is possible to accurately compensate for the difference in travel length between a curved tube and a straight riser pipe. This is true for the shape shown in FIG. 5 for only one selected angular position.

特定の角度に適合させるためにライザー底部の枢軸円盤
の特定の半径について取上げたが、その他の角度では相
対的長さ変化を正確に補償できない、しかし、主な目的
はパイプを最小曲率半径以上に保つことである。これは
上記幾何学的形状をライザーの最大期待角度にすること
で達成される。これは内側チューブが最も高い予・め設
定された応力レベルで傾斜する場合である。より小さい
角度では反対の現象が生じ、内側チューブはより長い長
さを有する。内側チューブの幾何学的形状は内側チュー
ブの両端部における付加的な反対カーブを形成すること
で変化する。内側チューブの種々の形状が提案されてき
たが、それらは必ずしもひとりでに生じたものではない
、最小曲率半径を越えないように、また撓みが長さ方向
の一部に集中しないように、曲がりを制限する部材や防
撓部材を付加的に設けることもできる。
Although we have discussed a certain radius of the pivot disk at the bottom of the riser to accommodate a certain angle, other angles cannot accurately compensate for relative length changes, but the main purpose is to It is to keep it. This is achieved by making the above geometry the maximum expected angle of the riser. This is the case when the inner tube is tilted at the highest preset stress level. At smaller angles the opposite phenomenon occurs and the inner tube has a longer length. The geometry of the inner tube is varied by creating additional opposing curves at both ends of the inner tube. Various shapes of the inner tube have been proposed, but they do not necessarily arise by themselves, limiting the bending so that a minimum radius of curvature is not exceeded and the deflection is not concentrated in one part of the length. It is also possible to additionally provide a stiffening member or a stiffening member.

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

本発明の望ましい実施例を第1図に示す、ライザー外側
パイプ1が内側チューブ束2を覆っている。チューブ束
2の端部は底部においてコネクタアセンブリ3に接続さ
れている。これらがコネクタ3によってライザー基部4
に取付けられている様子が示されている。案内部材は、
案内錐体及び−時固定部材5と、スライド案内部材6と
からなる。ライザー外側パイプlは軸受パッド7.8を
介してコネクタアセンブリ3に取付けられている。パッ
ド7は外側パイプlに取付けられ、パッド8はコネクタ
アセンブリ3に取付けられている。軸受パッド7.8は
、高局部応力を生じさせる点接触を避けるために用いら
れている。したがって、軸受パッド7.8は負荷を広い
領域に分布させ、接触応力を減少させている。それらは
適当な軸受材料で作られる。
A preferred embodiment of the invention is shown in FIG. 1, in which a riser outer pipe 1 covers an inner tube bundle 2. The ends of the tube bundle 2 are connected to a connector assembly 3 at the bottom. These are connected to the riser base 4 by the connector 3.
It is shown attached to. The guide member is
It consists of a guide cone and -time fixing member 5, and a slide guide member 6. The riser outer pipe l is attached to the connector assembly 3 via bearing pads 7.8. Pad 7 is attached to outer pipe l and pad 8 is attached to connector assembly 3. Bearing pads 7.8 are used to avoid point contacts that create high local stresses. The bearing pads 7.8 therefore distribute the load over a wide area and reduce contact stresses. They are made of suitable bearing materials.

ライザーのある角度では、ただ1つの軸受パッドがライ
ザーの引張負荷を受ける。−平面内でライザーが傾くと
、ライザーは上記の1つの軸受パッドの半径中心口りに
回動する。傾斜平面が変化すると、接触位置は次の軸受
パッドへと変化する。この作用を呈するために軸受パッ
ドは球状接触表面を有している。このようにライザーは
どの方向へも傾斜することができ、負荷は自動的に軸受
パッドの環内の適当なパッドにより支持される。軸受パ
ッドはライザーの中心線より偏倚しているので、外側パ
イプと内側チューブの長さの差を補償するために前述の
如く外側パイプの長さを短くする作用を果たす。
At certain angles of the riser, only one bearing pad is subject to the tensile load of the riser. - When the riser is tilted in the plane, it pivots around the radial center of one of said bearing pads. As the slope plane changes, the contact location changes to the next bearing pad. To achieve this effect, the bearing pad has a spherical contact surface. In this way the riser can be tilted in any direction and the load is automatically supported by the appropriate pad within the ring of bearing pads. Since the bearing pad is offset from the centerline of the riser, it serves to shorten the length of the outer pipe as described above to compensate for the difference in length between the outer pipe and the inner tube.

個々の内側チューブ間の長さの差の問題を避けるために
、それらを少なくとも180度ねじってアセンブリとし
て総て回転させることもできる。
To avoid problems with length differences between the individual inner tubes, they can also be twisted at least 180 degrees and rotated all together as an assembly.

トルクの問題を避けるために、チューブをグループに分
け、1つのセットは1方向にねじり、他のセットは他の
方向にねじるようにしてもよい、またチューブの総てが
確実に一緒に動くように、符号9で示したようなプレー
トで総てのチューブを共に結合してもよい、前述した最
小曲率半径よりもチューブがきつく曲がるのを防止する
ために、漏斗状の案内部材10が配設されている。
To avoid torque problems, the tubes may be divided into groups, with one set twisted in one direction and the other set twisted in the other direction, and to ensure that all of the tubes move together. In order to prevent the tubes from bending tighter than the minimum radius of curvature mentioned above, a funnel-shaped guide member 10 is provided, in which all the tubes may be joined together by a plate such as the one indicated at 9. has been done.

部材5.6からなる案内アセンブリは、可撓継手アセン
ブリがカナダ国特許出願第421−909号に記載され
たライザー案内部材と位置決め部材と共にどのように使
用されるかを示している。
The guide assembly consisting of parts 5.6 shows how the flexible joint assembly can be used with the riser guide and positioning members described in Canadian Patent Application No. 421-909.

ライザー基部11は、ライザーを上昇するために個々の
周辺坑井からフローラインが集ってくる浮遊製造装置の
ための典型的なライザー基部である。
Riser base 11 is a typical riser base for floating production equipment where flow lines from individual surrounding wells converge to raise the riser.

第1図は30度以上の傾斜が必要な可撓継手のための浮
遊製造装置のライザーへの適用を示したものであるが、
改修坑井や拡張坑井の試験ライザーにもまた使用し得る
ものである。この場合、より小さい角度が必要となり、
継手の径が非常に小さいものとなるが、しかしより重要
なことは、穴を通して木質的な接近を可能とすることで
ある。
Figure 1 shows the application of a floating manufacturing device to a riser for flexible joints that require an inclination of 30 degrees or more.
It may also be used as a test riser for workover or expansion wells. In this case, a smaller angle is required,
The diameter of the joint will be very small, but more importantly, it will allow woody access through the hole.

本発明の傾斜した内側チューブはこの使用のために理想
的である。
The angled inner tube of the present invention is ideal for this use.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すライザー可撓継手の切
欠斜視図、第2図は傾斜したライザーの基部に生じる大
きな曲げモーメントを示す図、第3図は曲げモーメント
のないライザー基部を示す図、第4図はライザー基部に
おける外側ケースと内側チューブの相対的長さ変化を示
す図、第5図は相対的長さ変化に対する偏倚枢軸点によ
る補償を示す図である。 1・・・外側パイプ、2・・・内側チューブ、7.8・
・・軸受パッド。 82 図 石 3 図
FIG. 1 is a cutaway perspective view of a riser flexible joint illustrating an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a large bending moment generated at the base of an inclined riser, and FIG. 3 is a diagram showing a riser base with no bending moment. FIG. 4 is a diagram showing the relative length change of the outer case and inner tube at the base of the riser, and FIG. 5 is a diagram showing compensation for the relative length change by the deflection pivot point. 1...Outer pipe, 2...Inner tube, 7.8.
...Bearing pad. 82 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ライザーがある角度に傾斜した際の曲がった内側
チューブと傾斜した外側パイプの長さの差を補償するた
めに、可撓継手の枢軸点がライザーの中心線から偏倚す
ることを特徴とする、多数本のチューブを含むライザー
パイプの可撓継手。
(1) The pivot point of the flexible joint is offset from the centerline of the riser to compensate for the difference in length between the bent inner tube and the inclined outer pipe when the riser is tilted at a certain angle. A flexible joint for riser pipes containing multiple tubes.
(2)ライザーがどの方向にも傾斜できるように負荷を
移すことができる環状に偏倚枢軸点が形成されている特
許請求の範囲第(1)項に記載の可撓継手。
(2) A flexible joint according to claim 1, wherein an annular eccentric pivot point is formed to transfer the load so that the riser can be tilted in any direction.
(3)局部的接触応力を低め、自身の適切な関係に各構
成部材を位置させる球面状の軸受パッドにより前記負荷
が移される特許請求の範囲第(2)項に記載の可撓継手
3. A flexible joint according to claim 2, in which the load is transferred by spherical bearing pads that reduce local contact stresses and position the components in their proper relationship.
JP25063486A 1986-10-21 1986-10-21 Flexible joint of riser pipe including large number of tube Pending JPS63111392A (en)

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