NL8202329A - Opgaande kolom voor grote waterdiepten. - Google Patents

Description

* * ** t 823121/Keijser

Korte aanduiding: Opgaande kolom voor groie waterdiepten·

Door aanvrager wordt als uitvinder genoemd: Jean FALCIMAIGNE.

De uitvinding heeft betrekking op een kolom voor grote waterdiepten, waarmee overbrenging si i j nen kunnen worden doorge-voerd die een onder water gelegen konstruktie, zoals een onder water gelegen aardolieput, verbinden met een tank met positief 5 drijfvermogen.

Opgaande kolommen die worden gebruikt voor het overbrengen van de produktie van een onder water gelegen aardolieput zijn in de techniek bekend.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm, bijvoorbeeld gexllu-10 streerd door de Franse octrooiaanvrage 2.344.442, verbindt een flexibele leiding de onder water gelegen fluidum bron met een boei die verankerd is met behulp van meerdere kabels. De lengte van de leiding is groter dan de afstand vanaf de boei tot de waterbodem, zodat de leiding niet gespannen is.

15 Volgens een andere uitvoeringsvorm, geillustreerd door de

Franse octrooiaanvrage 2.199.053, wordt tenminste een leiding gebruikt die onder spanning wordt gebracht door tenminste een boei waarmee hij is verbonden, terwijl deze boei verden kan drijven of onder water kan liggen zoals weergegeven in het Franse octrooi-20 schrift 2.303.702.

Deze opgaande kolommen zijn bruikbaar wanneer de waterdiepten niet groter zijn dan 200 tot 300 meter. Boven deze waarde ontstaan door de bewegingen van de boei te grote spanningen in de kolommen van het eerste type, terwijl de dilataties van de leiding 25 aanleiding geven tot onaanvaardbare verplaatsingen van de boei voor de kolommen van het tweede type.

Met de kolom volgens de onderhavige uitvinding worden deze bezwaren ondervangen, waardoor hij bruikbaar is voor grote waterdiepten tot 3.000 meter.of meer.

30 De kolom volgens de uitvinding is bestemd voor het aanslui- §202329 - 1a - * i

I I

ten van een vaste, onder water gelegen konstruktie op een tank met positief drijfvermogen die met de watertiodem is verbonden door ten-minste een verankeringslijn. Deze kolom wordt in het water gedragen door de tank. Kenmerkend voor de uitvinding is dat vasthoudmiddelen .8202 32 9 ' * * - 2 - aanwezig zijn die vanaf de tank, over een lengte die kleiner is dan de afstand tussen de tank en de bodem, tenminste een kontinu gelei-dingsraiddel, waarin met een zekere speling tenminste een over-brengingsleiding is ondergebracht die de under water geiegen kon-5 stroktie met de tank verbindt, welke speling de vrije axiale ver-plaatsing van de overbrengingsleiding ten opzichte van het gelei-dingsmiddel toelaat, verbindt met tenminste έέη verankeringslij n van de tank.

»

Door de geleidingsmiddelen wordt voorkomen dat de over-10 brengingsleidingen in elkaar verstrengeld raken wanneer de kolom bestaat oit meerdere lijnen, terwijl verder de vervanging van een beschadigde lijn wordt vergemakkelijkt.

Door de vas thoudraiddelen wordt voorkomen dat de geleidings-middelen oit elkaar raken en worden deze gekoppeld met de veranke-15 ringslijn; eventaeel kunnen ze de krachten als gevolg van bet ge-wicht van de geleidingsmiddelen op de verankeringslijn overbrengen.

Met een dergelijke oitvoering kan op grote diepten worden gewerkt, want er is geen enkel beletsel voor de dilatatie van de overbrengingslijnen, omdat deze opgehangen zijn aan de boei en om-20 dat de geleidingsmiddelen ophouden op een zekere afstand vanaf de bodem. Zo is het mogelijk om de lengte-veranderingen van deze lijnen als gevolg van de dilatatie op te vangen door de verandering van de kromtestraal van het onderste gedeelte van de overbrengings-lijnen, wanneer deze laatste soepel of vervormbaar zijn.

25 Wanneer men daarentegen geleidingsmiddelen aanbrengt tot aan de onder water geiegen konstruktie, zoals dat het geval is in het Amerikaanse octrooischrift 3.612.177, is de dilatatie van de overbrengingslijnen de oorzaak van drukkrachten die break kunnen veroorzaken van deze overbrengingslijnen. Dit risico bestaat ook 30 met de inrichtingen die worden beschreven in de Amerikaanse oc-trooischriften 3.894.567 en 3.934.289 waar de overbrengingslijnen vastverbonden zijn met de geleidingsmiddelen.

Verder moet, volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.612.177, de drijvende installatie vertikaal boven de onder water 35 geiegen konstruktie liggen. Deze plaatsing, die moeilijker te realiseren is naarmate de afstand tussen de drijvende installatie en de onder water geiegen konstruktie groter is, is volgens de 8202329 - 3 - onderhavige oitvinding heleraaal niet nodig· Tenslotte zijn er, bij hot systeera dot in dit oudere octrooischrift wordt bescbreven, minstens twee verbindingen te maken wanneer de (colon wordt ge-plaatst: de ene tossen de boorkolom zelf en de centrale onder water 5 gelegen konstruktie, de andere tussen de overbrengingslijn en de putkop, terwijl men zich volgens de onderhavige oitvinding kan be-perken tot het maken van alleen deze laatste verbinding.

De kolom volgens de oitvinding kan bestaan uit meerdere overbrengingslijnen die verschillende funkties hebben· Sommige 10 daarvan zullen bijvoorbeeld leidingen zijn die ervoor dienen om naar de boei een fluidum te vervoeren dat afkomstig is van een onder water gelegen konstruktie, of wel omgekeerd een fluidum naar de onder water gelegen konstruktie te transporteren, bijvoorbeeld een fluidum ter vergemakkelijking van de exploitatie van een aard-15 olieput of een fluidum onder druk waardoor apparaten worden be-stuurd of in werking gesteld in de onder water gelegen konstruktie. Andere overbrengingslijnen zullen bijvoorbeeld elektrische kabels zijn waarmee elektrische energie kan worden toegevoerd aan de onder water gelegen konstruktie. De kolom kan ook de mogelijkheid geven 20 bepaalde voorwerpen over te brengen van de boei naar de onder water gelegen konstruktie en omgekeerd.

Eventueel worden de overbrengingsmiddelen gekombineerd met de boei om de verbinding ervan mogelijk te maken met een drijvende installatie zoals een tankschip.

25 De oitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.

Fig. 1 toont schematisch de kolom volgens de oitvinding voor het naar de oppervlakte overbrengen van de prodoktie van een aardolieveld dat zich op grote diepte onder water bevindt; 30 Fig. 2 toont een oitvoeringsvoorbeeld van een verankerings- punt;

Fig. 3 toont een samenstellend element van de geleidings-middelen;

Fig. 4 is een doorsnede volgens de pijlen IV-IV in fig. 3; 35 Fig. 5 toont in vertikale doorsnede de kolom der hoogte van het vrije einde van de geleidingsmiddelen;

Fig. 6 toont vergroot een detail van de overbrengingskolom 8202329 4' ·* - 4 - tlit fig. 1, en

Fig. 7 is een doorsnede volgens de pijlen IV-IV in fig. 3 waorin een variant is weergegeven van de uitvaeringsvorm van fig. 4.

De kolom volgens de uitvinding, die wordt gebruikt voor bet 5 overbrengen van de produktie van een aardolieveld dat zich op grote diepte onder water bevindt, is schematisch weergegeven in fig. 1.

Door 1 wordt een drijvende boei aangeduid die wordt vast-gehouden door een gespannen verankeringslijn 2 waarvan het ene wi.tr— einde met de boei is verbonden en het andere gekoppeld is met een .

10 vast pent op de zeebodem, bijvoorbeeld een anker, een vaste plaat op de bodem of een dood lichaam 3. Overbrengingsleidingen, aangeduid door de verwijzingscijfers 4 en 5, hangen aan de boei 1 en staan in verbinding met fluidum bronnen onder water zoals patten 6, 7 van een aardolieveld. De bovenste delen 4a en 5a van de over-15 brengingslijnen 4 en 5 worden kontinu geleid door geleidingsmid-delen 23 (fig. 6) die zelf langs de verankeringslijn 2 worden vast-gehouden door vasthoudmiddelen 24 (fig. 6).

Door 8 wordt het geheel aangeduid dat wordt gevormd door de geleidingsmiddelen 8 en de vas thoadmiddeien 24.

20 De onderste gedeelten 4b en 5b van de overbrengingsleidingen 4 en 5 zijn gekoppeld en worden bijvoorbeeld, in het geval van de overbrenging van fluidum, gevormd door gewapende buigzame leidingen. Door verbindingsmiddelen 9, in de varm van tenminste έέη over-brengingslijn die in verbinding stoat met de leidingen 4 en 5, kan 25 fluidum of elektrische energie worden overgebracbf tussen de boei 1 en een schip 10.

In het in fig. 1 weergegeven gevQl is de boei 1 een drijvende boei, maar binnen het kader van de uitvinding kan deze boei een voldoende diepte hebben om hem te onttrekken aan de invloed van 30 dewind, de deining of de oppervlaktestromingen.

De boei heeft een voldoende drijfvermogen om het sehijnbare gewicht in water te dragen van de leidingen 4, 5, van de gelei- <r * dingsmiddelen 23, van de vasthoudmiddelen 24 en van de verankeringslijn 2, en om deze laatste te spannen. Deze boei, die bijvoorbeeld 35 een laadstation vormt voor een aardolietanker, kan van elk bekend type zijn, zoals bijvoorbeeld beschreven in de Franse octrooi-aanvrage 2.413.53d.

8202329 - 5 -

De ankerlijn 2 wordt met voordeel gevormd door een metaal-kabel met een voldoende doorsnede om de spanningen op te nemen die ontstaan ait het drijfvermogen van de boei 1. Bij voorkeur is, zoals weergegeven in fig. 2, het ondereinde van de ankerlijn 2 5 bevestigd aan een van de elementen 11a van een scharnier 11, waar-van het andere element 11b verbonden is met een grondplaat 12 die op de waterbodem verankerd is door palen 13.

De ankerlijn 2 kan ook worden gevormd door een buigzame leiding, een stijve stang, of een bois die samengesteld is oit 10 buisstukken die met de einden aan elkaar zijn bevestigd.

Oe geleidingsmiddelen 23 en de vasthoudmiddelen 24 kunnen tot een enkel geheel worden verenigd; ze omvatten bijvoorbeeld buisvormige elementen 14 zoals weergegeven in fig. 3. Deze buis-vormige elementen zijn aan elkaar bevestigd door aansluitingen 15 15 van het type bajonetsluiting, die de technicus bekend zijn en niet in bijzanderheden behoeven te worden beschreven. Het bovenste element is daarbij aan de boei 1 bevestigd door een (niet weergege-. ven) extra bajonetaansluiting.

Ter vermindering van het gewicht van de geleidingsmiddelen 20 23 en van de vasthoudmiddelen 24 kunnen deze bestaan uit lichte materialen, bijvoorbeeld titaanlegeringen, uit samengestelde materialen die worden gevormd door dunne metalen vellen of orga-nisehe of minerale vezels die ingebed zijn in een hars. In dit laatste geval wordt de bevestiging van de metalen aansluitelementen 25 15 verkregen met een bekende methode, bijvoorbeeld door lijmen met behulp van speciale lijmsoorten.

Volgens de in fig. 4 weergegeven uitvoeringsvorm worden de vasthoudmiddelen 24 gevormd door een buitenbuis 16 en een binnen-buis 17, die coaxiaal zijn geplaatst en waartussen zich een ring-30 vormige ruimte 18 bevindt. In deze laatste zijn de geleidingsmid-delen 23 geplaatst die worden gevormd door buisvormige mantels 19 die bestemd zijn voor het opnemen van de overbrengingslijnen zoals de leiding 4. Daartoe is de inwendige middellijn van elk van deze mantels groter dan de maximale uitwendige middellijn van de over-35 brengingslijn die zich in die mantel bevindt. De hartlijnen van de buisvormige mantels 19 zijn evenwijdig aan de hartlijn van de ver-ankeringslijn. Het blijft niettemin mogelijk deze mantels 8202329 fipilillliiiiiqtmiir'r - - 6 - schroefvormig met zeer grote speed ααη te brengen om de centrale as in hoofdzaak evenwijdig aan de verankeringslijn 2.

Volgens een uitvoeringsvariant kan de xingvorraige xuimte 18 dicht zijn, of gevuld met een schuim van lage dichtheid om het 5 schijnbare gewicht van de geieidingsmiddeien 8 in water te vexlagen of zelfs tot nul terug te brengen.

Binnen de buis 17 is de vexankeringslijn 2 geplaatst. In het in fig. 4 veergegeven vooxbeeld is deze verankeringslijn 2 samengesteld ait dxie staalkabels 2a, 2b, 2c die evenwijdig en op 10 onderlinge afstand warden gehouden door systemen met dwarsliggers 20.

Volgens een andexe uitvoeringsvorm kan het in fig. 4 weer-gegeven geheel warden opgebouwd uit twee delen 25a en 25b (fig. 7) of meerdere delen, welke dan om de vexankeringslijn worden aange-15 bracfat wanneex de kolom wordt geplaatst.

De geieidingsmiddeien 23 zorgen voor de geleiding van de overbrengingslijnen 4, 5 tot aan een afstand H vanaf de zeebodem welke ten hoogste gelijk is aan 300 meter, en welke bij voorkeur ligt tussen 50 en 200 meter.

20 De bovenste stukken 4a, 5a van de leidingen 4, 5 die om de verankeringslijn 2 worden vastgehouden door de vasthoudmiddelen 24 kunnen stijve leidingen zijn die worden gevormd door pijpstokken die met de einden aan elkaar zijn verbonden door verbindingsstokken van bekend type. Deze leidingstukken kunnen ook bestaan wit een 25 samengesteld materiaal zoals organische of minerale vezels die in-gebed zijn in een hars.

De onderste stukken 4b, 5b van de overbrengingslijnen 4, 5 worden gevormd door buigzame overbrengingslijnen, eventueel gewa-pend, van bekend type, en met een voldoende lengte om zeker te 30 stellen dat in elk punt de kromtestraal groter is dan de minimale kromtestraal die de overbrengingsleiding zonder beschadiging kan verdragen.

Fig. 5 toont in doorsnede de kolom ter hoogte van het vrije einde van de geieidingsmiddeien. Men ziet in deze figuur de aan-35 sluiting van het bovenste gedeelte 4a aan het onderste gedeelte 4b, die uitgevoerd wordt door een koppeling 21 van bekend type.

Het gedeelte 22 onmiddellijk grenzend aan de koppeling 21 8202329 t » - 7 - kan een uitwendige middellijn hebben die iets kleiner is dan de inwendige middellijn van de mantel 19, alsmede een lengte die minstens gelijk is aan de maxiraale variatie van de lengte van bet bovenste deel 4a van de overbrengingsleiding 4 gedarende het ge-5 broik van de kolom volgens de aitvinding.

Volgens een andere variant warden de vasthoudmiddelen 24 gevoxmd door flenzen of banden die de geleidingsmiddelen verbinden met de verankeringslijn. Deze flenzen of banden, die onderlinge afstanden hebben, bepalen stukken van de kolom 8. Om te voorkomen 10 dat ze vallen, zijn ze ofwel bevestigd aan de verankeringslijn, of-wel aan de geleidingsmiddelen 23. Ze laten, voorzover mogelijk, de vrije axiale verplaatsing toe van de geleidingsmiddelen 23 ten op-zichte van de verankeringslijn 2. Oit laatste is niet altijd mogelijk, want vanaf een zekere lengte van de geleidingsmiddelen, en 15 rekening howdend met het gebruikte materiaal, lopen deze het gevaar te broken onder invloed van hun eigen gewicht; ook moeten op de verankeringslijn de krachten warden overgebracht die worden veroor-zaakt door het gewicht van de geleidingsmiddelen. Dit zal met voor-deel worden gerealiseerd door tenminste een bepaald aantal flenzen 20 of banden te verbinden zowel met de verankeringslijn 2 als met de geleidingsmiddelen 23.

Volgens een andere aitvoeringsvorm, en als de verankeringslijn uit meerdere elementen is samengesteld, is het mogelijk tenminste sommige daarvan onderling te geleiden tot aan het veranke-25 ringspont 3. Hierdoor is het mogelijk ze te vervangen wanneer een of meer ervan zooden worden beschadigd,

Een van de voordelen is onder andere dat de geleidingsmiddelen een gemakkelijke plaatsing en een gemakkelijke vervanging mogelijk maken van zowel de overbrengingsleidingen als de elementen 30 van de verankeringslijn.

Eventoeel kan de verankeringslijn 2 beschermd worden tot aan het verankeringspunt 3 door een verlenging van de binnenbuis 17 van de geleidingsmiddelen.

Uiteraard kunnen binnen het kader van de uitvinding wijzi-35 gingen worden aangebracht.

Zo kan bijvoorbeeld het aantal overbrengingsleidingen 4 willekeurig zijn, en verschillend van het in de tekening 8202329 - 8 - weergegeven aantal. De geleidingsmiddelen konnen onderling ver-schillende middellijnen bebben, eventoeel afhankelijk van de over-brengingslijnen die erdoor worden geleid. De overbrengingsleidingen 4 of 5 konnen worden verbonden met elke instailatie die een fluidum 5 produceert en rust op de zeebodem of vast is ten opzichte van die bodem. In bet bijzander konnen de installaties aardoliepotten zijn, onder water gelegen reservoirs, een instailatie die aardolieproduk-ten afgeeft na het scbeiden van de vloeibare en de gasvormige kool-waterstoffen, enz.

10 De overbrengingsli j nen konnen, wanneer ze worden gevormd door leidingen 4, eenzelfde prodokt vervoeren of verscbillende prodokten.

De geleidingsmiddelen 23 konnen worden gevormd door een-voodige boisvormige mantels of eventoeel geperforeerde mantels ter 15 vermindering van bet gewicht ervan. Uiteraard kan deze mantel ook op een andere manier worden verkregen, zoals bijvoorbeeld door een netwerk met mazen.

Tenslotte kan de boei 1 een reservoir bevatten en/of materieel dat bestemd is voor bet bebandelen van het vloeibare 20 prodokt dat door de kolam vanaf de zeebodem wordt vervoerd.

Wanneer de verankeringsiijn opgeboowd is oit meerdere ele-menten is het oiteraard mogelijk minstens sommige daarvan in de geleidingsmiddelen 23 onder te brengen zonder dat deze noodzakelijk doorlopen tot aan bet verankeringspont 3.

8202329

Claims (16)

1. Kolom, bestemd voor het aansluiten van tenminste έέη vaste, onder water geiegen konstruktie op een tank met positief drijfver-mogen die met de waterbodem is verbonden door tenminste έέη ver-ankeringslijn, welke kolom in bet water wordt gedragen door de 5 tank, met het kenmerk, dat vasthoudmiddelen (24) can-wezig zijn die, vanaf de tank (1), over een lengte die kieiner is dan de afstand tussen de tank (1) en de bodem, tenminste een kontino geleidingsmiddel ¢23), waarin met een zekere speling tenminste een overbrengingsleiding (4) is ondergebracht die de onder 10 water geiegen konstruktie (6) met de tank verbindt, welke speling de vrije axial* verplaatsing van de overbrengingsleiding ten op-zichte van bet geleidingsmiddel toelaat, verbindt met tenminste έέη verankeringslijn (2) van de tank (1).

2. Kolom volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 15 de vasthoudmiddelen warden gevormd door een buisvormig omhulsel ¢16) dat de doorlopende geleidingsmiddelen (23) en de verankeringslijn (2) omgeeft.

3. Kolom volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het doorlopende geleidingsmiddel ¢23) wordt gevormd door een buis- 20 vormige mantel ¢19).

4. Kolom volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat het geleidingsmiddel zorgt voor de plaatsbepaling van de overbrengingsleiding tot een hoogte van hoogstens 300 meter vanaf de waterbodem.

5. Kolom volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het geleidingsmiddel zorgt voor de plaatsbepaling van de over-brengingslijn tot een hoogte die ligt op een afstand tussen 50 en 200 meter vanaf de waterbodem.

6. Kolom volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 30 de geleidingsmiddelen en de vasthoudmiddelen opgehangen zijn aan de boei en een centraal buisvormig element omvatten dat de verankeringslijn omgeeft, een buisvormig buitenste element dat coaxiaal is met het centrale buisvormige element zodat daarmee een ring-vormige ruimte ontstaat, tenminste een buisvormige mantel die in 35 die ringvormige ruimte is gepiaatst en bestemd is om met een zekere 8202329 - 10 - * » speling de overbrengingslij n op te nemen.

7. Kolom volgens conclusie 6, met het kenmerk, dot de mantel evenwijdig aangebracbt is aan de hartlijn van de buisvormige elementen.

8. Kolora volgens conclusie 6, m e t bet kennerk,· dat de mantel schroefvormig met grote spoed is aangebracht om de as van de buisvoxmige elementen.

9. Kolom volgens conclusie 6, met bet kenmerk, dat de ringvormige ruimte gesloten is en aan de geleidingsmiddelen 10 een schijnbaax gewicht in water geeft dat gering is of nihil.

10. Kolom volgens conclusie 1, toegepast op bet geval waar de verankeringslijn bestaat uit meerdere elementen zoals kabels, met het kenmerk, dat tenminste έέη van die elementen op doorlopende wijze wordt geleid vanaf de tank tot aan de omgeving 15 van het verankeringspunt.

11. Kolom volgens conclusie 1, met bet kenmerk, dat de vasthoudmiddelen worden gevormd door flenzen of banden die ge-plaatst zijn op een zekere onderlinge afstand.

12. Kolom volgens conclusie 2, met het kenmerk, 20 dat het buisvormige omhulsel wordt gevormd door een of meerdere buisvormige elementen.

13. Kolom volgens conclusie 3, met bet.kenmerk, dat de mantel wordt gevormd door een of meer buisvormige elementen.

14. Kolom volgens conclusie 1,met het kenmerk, 25 dat tenminste een overbrengingsleiding vervaardigd is uit tenminste een samengesteld materiaal dat wordt gevormd door dunne metalen vellen, of organische of minerale vezels die ingebed zijn in een bars.

15. Kolom volgens conclusie 1, met bet kenmerk, 30 dat tenminste een overbrengingslijn vervaardigd is uit titaanlege- ring.

16. Kolom volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat dat de mantel bestaat uit kunststof. 8202329