NL192529C

NL192529C - Werktuig voor het bevestigen van een constructie aan de zeebodem.

Info

Publication number: NL192529C
Application number: NL8104126A
Authority: NL
Original assignee: Oil States Hydra Lok Limited
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1981-09-07
Publication date: 1997-09-02
Also published as: IE51503B1; NL8104126A; NO812845L; US4501514A; DK151819C; IE811898L; NO153897B; NL192529B; IN156887B; NO153897C; AU7468881A; CA1156478A; AU539567B2; DK369081A; DK151819B

Description

1 192529

Werktuig voor het bevestigen van een constructie aan de zeebodem

De uitvinding heeft betrekking op een weiktuig voor het bevestigen van een constructie aan de zeebodem door het radiaal deformeren van het binnenste van een paar in elkaar gestoken delen bestaande uit een 5 buisvormige heipaal en een deel van de constructie, omvattend: een doom, een expandeerbaar orgaan dat rond de omtrek van de doom aangebracht is, en een vloeistofleiding in de doom voor het hydraulisch naar buiten drijven van het expandeerbare orgaan om het binnenste deel radiaal te deformeren tot mechanische ingnjping met het omgevende buitenste deel.

Een dergelijk weiktuig is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.555.831. Bij dit bekende werktuig 10 bestaat het expandeerbare orgaan uit een aantal rondom de doom aangebrachte uitzetters die voorzien zijn van scherpe kegelpunten, welke uitzetters in de doom radiaal geleid zijn om door in de doom gevoerde hydraulische vloeistof naar buiten gedreven te kunnen worden om de binnenste buis plaatselijk te deformeren, doordat de kegelpunten putten in het binnenste deel drukken.

Een nadeel van het bekende werktuig is, dat bij gebruik slechts een puntvormige deformatie van de 15 binnenste buis ontstaat, ook wanneer het weiktuig over een lengte van de buis een aantal keren gebruikt wordt. Dit geeft geen optimale verbinding van de in elkaar gestoken buizen, want deze verbinding bezit een geringe buigweerstand, aangezien de buigsterkte gekenmerkt wordt door het ’’contactgebied" tussen de buizen. Het bekende werktuig lijkt slechts geschikt voor het verbinden van buizen, niet van anders gevormde buitenste delen.

20 Het is een doel van de uitvinding een verbeterd werktuig voor het bevestigen van een constructie aan de zeebodem te verschaffen.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een werktuig van deinde aanhef omschreven soort, waarbij het expandeerbare orgaan opblaasbare middelen omvat, die op de doom aangebracht zijn om ten minste één afgedichte ringvormige kamer te vormen tussen het buitenoppervlak van de doom en het 25 binnenoppervlak van het binnenste deel, waarbij de opblaasbare middelen voorzien zijn van wapening om axiale vervorming van de opblaasbare middelen te voorkomen wanneer vanuit de leiding vloeistof ingébracht wordt in de kamer om de opblaasbare middelen op te blazen.

Hierdoor is een werktuig verschaft, waarmee het binnenste deel over de gehele lengte van de gevormde ringvormige kamer vervormd wordt door het inbrengen van onder druk staande vloeistof in de doom.

30 Aangezien de met elkaar te verbinden delen groot zijn, bijvoorbeeld buisdelen met een diameter van ongeveer 60 tot 180 cm (24 tot 72 inch), en deze delen met een lage tolerantie vervaardigd zijn, zal de ringvormige opening tussen de buitenkant van de doom en het binnenoppervlak van het binnenste deel groot zijn. Om deze speling op te vangen is het expandeerbare orgaan opblaasbaar. Om te voorkomen dat de opblaasbare middelen in axiale richting vervormen door de hydraulische druk, zijn zij voorzien van een 35 wapening.

Het werktuig volgens de uitvinding is niet alleen bruikbaar voor in elkaar gestoken buizen, maar ook wanneer een buisdeel door gaten in twee of meer evenwijdige platen gestoken is, zodat het buisdeel tussen de platen uit kan zetten om een bevestiging te vormen.

Volgens een voordelige uitvoering omvatten de opblaasbare middelen eerste en tweede opblaasbare 40 afdichtelementen die opgenomen zijn in in omtreksrichting lopende groeven die onderling axiaal op afstand van elkaar zijn aangebracht langs het buitenoppervlak van de doom en waarbij de wapening in de vorm van een stalen steunring voor ieder afdichtelement is aangebracht, waarbij de eerste en tweede opblaasbare afdichtelementen samen met het buitenoppervlak van de doom en het binnenoppervlak van het binnenste deel de kamer bepalen, en waarbij de afdichtelementen opblaasbaar zijn door vloeistof die daarin ingebracht 45 wordt via de leidingen in de doom. Volgens deze uitvoering van het werktuig wordt de kamer gevoimd door twee opblaasbare afdichtelementen en door de doom en het binnenoppervlak van het binnenste deel zelf. Door eerst de afdichtelementen op te blazen ontstaat de afgesloten kamer, die vervolgens door de hydraulische vloeistof opgeblazen wordt om het binnenste deel te deformeren.

Opgemerkt wordt, dat het Amerikaanse octrooischrift 4.125.937 een inrichting voor het hydraulisch 50 expanderen van een buis toont, waarbij de buis aangebracht moet worden in de buisplaat van een warmtewisselaar. De inrichting bezit een doom met een buitendiameter die iets kleiner is dan de binnen-diameter van de buis. Op de doom zijn twee O-ringen aangebracht, en tussen de O-ringen wordt door de doom heen hydraulische vloeistof toegevoerd om de doom te expanderen. Een expandeerbaar noch een opblaasbaar orgaan is voorzien. De bekende inrichting is niet geschikt voor gebruik in buizen waarbij een 55 grotere tussenruimte bestaat tussen de doom en het binnenoppervlak van de buis.

Volgens een verder ontwikkelde uitvoering zijn hierbij de eerste en tweede afdichtelementen met elkaar verbonden door een cilindrische huls waardoor de kamer begrensd is door de afdichtelementen, het

Ί9Ζ5Ζ9 Z

buitenoppervlak van de doom en de cilindrische huls. Hierdoor ontstaat een afgesloten, opblaasbare kamer, onafhankelijk van het binnenste deel. Het is nu mogelijk iedere gewenste hydraulische vloeistof te gebiuiken, omdat de vloeistof van het zeewater gescheiden blijft.

Volgens een andere verder ontwikkelde uitvoering bezitten de opblaasbare middelen de vorm van een 5 opblaasbare toroïdale omhulling, die geplaatst is in een groef op het buitenoppervlak van de doom, en bezit de wapening de vorm van een gesegmenteerde strook, die gedragen wordt door de omhulling. Hierdoor hoeft slechts één toevoerieiding voor de hydraulische vloeistof aanwezig te zijn.

Volgens nog een andere verder ontwikkelde uitvoering omvat het werktuig een aantal opblaasbare middelen, waarbij ieder van de opblaasbare middelen de vorm bezit van een holle ring, en waarbij de . 10 wapening de vorm van een gesegmenteerde ring bezit, die gedragen wordt door de holle ring. Deze uitvoeringsvorm is bijzonder geschikt wanneer het buitenste deel een buis met een inwendige groef is, of uit evenwijdige platen bestaat, aangezien het werktuig met de afzonderlijke holle ringen de vorm van de groef of de tussenruimte tussen de platen goed kan volgen.

15 De genoemde en verdere kenmerken worden hieronder nader toegelicht aan de hand van de tekening waarin: figuur 1 een dwarsdoorsnede is door een eerste uitvoeringsvorm van een werktuig voor gebruik volgens de uitvinding bij Tref bevestigen van een buisvormige heipaal in een buisvormige huls, figuur 2 een deel van figuur 1 op vergrote schaal, 20 figuur 3 een dwarsdoorsnede is door een tweede uitvoeringsvorm van zulk een werktuig, figuur 4 een dwarsdoorsnede is door een derde uitvoeringsvorm van zulk een werktuig, figuur 5 een dwarsdoorsnede is door een vierde uitvoeringsvorm van zulk een werktuig, figuur 6 een dwarsdoorsnede is door een vijfde uitvoeringsvorm van zulk een werktuig, en figuur 7 een dwarsdoorsnede is door een deel van een constructie en een buisvormige heipaal welke 25 volgens de uitvinding met elkaar verbonden zijn.

De figuren 1 en 2 tonen een buisvormige stalen heipaal 1 welke gedreven is in de zeebodem en waaraan de mantel van een vrijstaand productieplatform is bevestigd. De heipaal 1 eindigt ver beneden het wateroppervlak en is één van een aantal gelijksoortige heipalen. De heipalen kunnen een diameter hebben 30 van 20 tot 84 inches bij een verhouding tussen de diameter en de dikte van ongeveer 30. De mantel omvat een aantal buisvormige, stalen hulzen en elke huls is opgesteld rondom een heipaal 1 om een aantal paren van in elkaar gestoken organen te vormen, waarbij het binnenste orgaan van elk paar de heipaal is en het buitenste orgaan van elk paar de huls is. Slechts één van deze hulzen 2 is getekend. Het inwendige oppervlak van elke buisvormige huls is voorzien van een omlopende zadelgroef 3.

35 Het uitgevonden werktuig bestaat uit een doom 4 van staal die kan worden gestoken in het inwendige van de buisvormige heipaal 1. Kametvormende middelen zijn aangebracht op de doom 4. Deze middelen bestaan uit een paar opblaasbare soepele afdichtelementen 6 welke opgesteld zijn in een paar rondlopende, axiaal op afstand van elkaar gelegen groeven 6 en 7 aanwezig op het uitwendige oppervlak van de doom 4. De doom omvat een eerste leiding 8 voerend naar elk van de groeven 6 en 7 waardoor de 40 afdichtelementen 5 hydraulisch kunnen worden aangedrukt tegen de binnenwand van de heipaal. De doom omvat ook een andere leiding 9 welke eindigt aan zijn uitwendige oppervlak op een plek gelegen tussen de beide afdichtorganen 5. Elk afdichtorgaan 5 heeft de vorm van een rubberen ring met in hoofdzaak een U-vormige dwarsdoorsnede en is voorzien van een stalen steunring 10 om axiaal vervormen van de ring te vermijden wanneer de ring tegen de binnenwand van de heipaal is aangedrukt (zie figuur 2 waarbij het 45 afdichtorgaan voorafgaand aan het opblazen is getekend).

Bij gebruik wordt de doom gestoken in het inwendige van de buisvormige heipaal 1 volgens de tekening en water wordt binnengebracht in de leiding 8 om de afdichtorganen 5 onder druk te brengen en hierdoor deze afdichtorganen te laten afdichten tegen de doom en tegen het inwendige oppervlak van de buisvormige heipaal 1 om een kamer te vormen in de vorm van een gesloten ringvormige holte 11 begrenst door 50 het uitwendige oppervlak van de doom, het inwendige oppervlak van de buisvormige heipaal 1 en de afdichtorganen 5. Water wordt vervolgens binnengebracht in de leiding 9 om in de ringvormige holte 11 overdruk te brengen. De druk wordt door het water in de holte overgedragen op het inwendige oppervlak van de buisvormige heipaal 1. De holte wordt door de druk radiaal geëxpandeerd door vervormen van de wanden van de heipaal 1 in overeenstemming met de groef 3 van de buisvormige huls 2. De toegepaste 55 drukken zijn zodanig dat de wand van de buisvormige heipaal 1 plastisch vervormt zodat een mechanische aangrijping tot stand wordt gebracht tussen de heipaal 1 en de huls 2 waardoor de gewenste verbinding wordt gevormd. In het algemeen zal de druk in de afdichtorganen 5 hoger zijn dan de druk in de holte 11

Claims

1. Werktuig voor het bevestigen van een constructie aan de zeebodem door het radiaal deformeren van het binnenste van een paar in elkaar gestoken delen bestaande uit een buisvormige heipaal en een deel van de 45 constructie, omvattend: een doom, een expandeerbaar orgaan dat rond de omtrek van de doom aangebracht is, en een vloeistofleiding in de doom voor het hydraulisch naar buiten drijven van het expandeerbare orgaan om het binnenste deel radiaal te deformeren tot mechanische ingrijping met het omgevende buitenste deel, met het kenmeik, dat het expandeerbare orgaan opblaasbare middelen (5,12,14,17,21) omvat, die op de doom (4) aangebracht zijn om ten minste één afgedichte ringvormige kamer (11,13,16, 50 20, 23) te vormen tussen het buitenoppervlak van de doom (4) en het binnenopperviak van het binnenste deel (1, 31), waarbij de opblaasbare middelen voorzien zijn van wapening (10,18, 22) om axiale vervorming van de opblaasbare middelen te voorkomen wanneer vanuit de leiding vloeistof ingebracht wordt in de kamer om de opblaasbare middelen op te blazen.

2. Werktuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de opblaasbare middelen eerste en tweede 55 opblaasbare afdichtelementen (5) omvatten die opgenomen zijn in in omtreksrichting lopende groeven (6, 7) die onderling axiaal op afstand van elkaar zijn aangebracht langs het buitenoppervlak van de doom (4) en waarbij de wapening in de vorm van een stalen steunring (10) voor ieder afdichtelement is aangebracht, 192529 4 waarbij de eerste en tweede opblaasbare afdichtelementen samen met het buitenoppervlak van de doom en het binnenoppervlak van het binnenste deel de kamer (11) bepalen, en waarbij de afdichtelementen opblaasbaar zijn door vloeistof die daarin ingebracht wordt via de leidingen (8) in de doom.

3. Werktuig volgen conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste en tweede afdichtelementen (5) met elkaar 5 verbonden zijn door een cilindrische huls (12) waardoor de kamer (13) begrensd is door de afdichtelementen (5), het buitenoppervlak van de doom (4) en de cilindrische huls (12).

3 192529 (bijv. 10 psi hoger) en dit kan worden bereikt door hetzij toepassen van afzonderlijke bronnen van druk of door toepassen van een gemeenschappelijke bron en daartoe aangepaste terugslagkleppen in de leidingen 8 en 9. In figuur 3 zijn onderdelen corresponderend met de onderdelen volgens figuren 1 en 2 met dezelfde 5 verwijzingscijfers aangeduid. Bij deze uitvoeringsvorm zijn de beide afdichtorganen 5 met elkaar verbonden door een cilindervormige huls 12 van rubber. In dit geval heeft de kamer de vorm van een ringvormige holte 13 begrensd door het uitwendige oppervlak van de doom 4, de afdichtorganen 5 en het inwendige oppervlak van de huls 12 en de druk in de holte 13 wordt overgedragen op het inwendige oppervlak van de heipaal 1 via de huls 12.

10 Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 is het de kamervoimende orgaan een cilindervormig orgaan 14, dat is aangebracht in een brede groef 15 op de doom 4. Het orgaan 14 heeft een in hoofdzaak U-vormige dwarsdoorsnede en begrenst een kamer in de vorm van een ringvormige holte 16 met het oppervlak van de doom. Het orgaan 14 is van rubber versterkt met staal op zodanige wijze dat het orgaan bestendig is tegen axiaal vervormen, maar in staat is om radiaal te expanderen wanneer in de holte 16 overdruk wordt 15 aangebracht door drukfluïdum uit de leiding 9. De druk van het fluïdum in de holte 16 wordt op de buisvormige heipaal 1 overgedragen door het orgaan 14. In het geval van figuur 5 is het de kamervormende orgaan een opblaasbare, toroïdale omhulling 17 gedragen dooreen in segmenten verdeelde kussen 18. De kamervormende middelen zijn aangebracht in een brede omtreksgroef 19 aan het uitwendige oppervlak van de doom 4 met het kussen 18 nabij het 20 inwendige oppervlak van de buisvormige heipaal 1. De omhulling 17 begrenst een toroïdale kamer 20 waarin overdruk kan worden gebracht door drukfluïdum uit de leiding 9. Het drukfluïdum vervormt de buisvormige heipaal 1 door radiaal expanderen van de kamer 20. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 6 omvat de doom een aantal kamervormende organen aangebracht in een groef aan zijn uitwendige oppervlak. Elk kamervormende middel bestaat uit een opblaasbare ring 21 25 die een ring 22 in segmenten draagt, waaibij de segmenten opgesteld zijn nabij het inwendige oppervlak van de buisvormige heipaal 1 en elke ring 21 in verbinding staat met de leiding 9 voor persfluïdum. Bij gebruik wordt persfluïdum binnengebracht in de kamers 23 gevormd door de inwendige ruimten van de ringen 21. De druk veroorzaakt dat de buisvormige heipaal 1 wordt vervormd naar gelang de vorm van de groef 3 door radiaal expanderen van de kamer 23.

30 Figuur 7 toont een deel van een vrijstaand olieproductieplatform dat voorzien is van een aantal stalen platen 30. Elk van de platen 30 is voorzien van een opening, waarbij de openingen in eikaars verlengde zijn gelegen zodat zij kunnen worden aangebracht rondom een buisvormige heipaal 31 die aanvankelijk in hoofdzaak constante dwarsdoorsnede heeft. Aldus vormen de heipaal 31 en de platen 30 in elkaar gestoken organen, waarbij het binnenste orgaan van de organen de heipaal 31 is en het buitenste orgaan van de 35 organen de platen 30 zijn. Door het binnenvoeren van fluïdum in het inwendige van de heipaal op de hierboven beschreven wijze, wordt de heipaal plastisch radiaal buitenwaarts vervormd, ten minste in de gebieden 32 tussen de naburige platen 30, zodat de heipaal mechanisch in aangrijping komt met de platen en hiermede verbonden wordt. 40

4. Werktuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de opblaasbare middelen de vorm van een opblaasbare toroïdale omhulling (17) bezitten, die geplaatst is in een groef (19) op het buitenoppervlak van de doom, en dat de wapening de vorm van een gesegmenteerde strook (18), die gedragen wordt door de 10 omhulling, bezit.

5. Werktuig volgens conclusie 1, met het kenmeik, dat het werktuig een aantal opblaasbare middelen omvat, waarbij ieder van de opblaasbare middelen de vorm bezit van een holle ring (21), en waarbij de wapening de vorm van een gesegmenteerde ring (22) bezit, die gedragen wordt door de holle ring (21). Hierbij 4 bladen tekening