NO125208B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for legging av en rørledning på

havbunnen fra et fartøy.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for legging av en rør-ledning på havbunnen fra et fartøy.

Forskjellige utleggingsmetoder for rørledninger eller andre lange fleksible gjenstander på havbunnen har vært kjent lenge. De metoder man hittil har utviklet har imidlertid bydd på forskjellige van-skeligheter. Mange metoder har vist seg usikre eller har vist seg å

ha en tendens til å skade rørene under utlegging av disse. Andre metoder har vært så kompliserte eller tungvinte at de ikke har vært kommersielt akseptable.

Por suksessfull legging av neddykkede rørledninger, særlig når rørledningene skal legges ned på flater på dyp opptil flere hundre meter, kreves oppfyllelse av et antall arbeidskriterier. Metoden må være slik at betjeningen kan ha kontinuerlig kontroll over senkingen av en rørledning gjennom vannet. Metoden må være sikker både med hen-syn til personellet og det utstyr som brukes. Det utstyr som brukes må konstruksjonsmessig være solid, lett transportabelt og pålitelig i drift. Utstyret og metodene som anvendes må være slik at antall be-tjeningspersonell reduseres til et minimum, og må lette kontrollen av rørleggingen fra konstrollstasjoner som ligger i avstand fra arbeids-stasj onene.

Metoden må, særlig når det gjelder legging av rørledninger, muliggjøre senking av disse fra et fartøy til havbunnen uten å bøye eller brekke ledningen og uten å indusere for store spenninger i ledningen. Det må også sørges for at fartøyets bevegelser som følge av bølgevirkningen kan motvirkes eller opptas i utleggingsinnretningen.

Ut fra det foreliggende behov er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte som i vesentlig grad tilfredsstiller de foran nevnte kriterier.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det er tilveiebragt en fremgangsmåte ved utlegging av en rørledning på havbunnen fra et overflatefartøy, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at det hele tiden utøves en ettergivende strékkraft på rørledningen, tilveiebragt ombord i fartøyet og utøvet i en retning motsatt rørledningens utleg-ningsretning, for derved å sette rørledningen under spenning og hindre en bevegelse av rørledningen under påvirkning av rørledningens vekt, idet strekkraften bibeholdes uavhengig av retningen av fartøyets langsgående bevegelse relativt rørledningen, slik at rørledningen tillates å bevege seg motsatt retningen av den utøvede strékkraft eller å bevege seg i retning av den utøvede strékkraft.

Fra tysk patentskrift nr. 636.595 er det kjent en anordning for utlegging av sjøkabler, og med anordningen kan kabelen trekkes

fremover eller bakover relativt utleggingsskipet. Med denne kjente anordning kan man imidlertid ikke utøve en ettergivende strékkraft på det legeme som utlegges, hvilken ettergivende strékkraft skal tilveiebrin-ges ombord og utøves i en retning motsatt utleggingsretningen for derved å sette legemet under spenning og hindre en bevegelse av legemet under påvirkning av dets egen vekt, som man tar sikte på med oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til teg-ningene .

Fig. 1' viser et skjematisk oppriss av en innretning for legging av en rørledning/ med et fartøy og en i det minste delvis neddykket rampe som er svingbart festet til fartøyet. Fig. 2 viser et skjematisk oppriss i større målestokk av fig. 1 og viser mer spesielt en mekanisme for utøvelse av spenningsvirknin-gen på en rørledning som skal legges ut. Fig. 3 viser et skjematisk grunnriss av mekanismen i fig. 2. Fig. 4 viser et skjematisk snitt gjennom fig. 3 etter linjen 4-4. Fig. 5 viser et skjema over en hydraulisk krets for styring av driften til mekanismen i fig. 3. Fig. 6 viser et skjema over en fjernstyringskrets som kan benyttes for overvåking og regulering av driften til kretsen i fig. 5-Fig. 1 viser rent skjematisk et arrangement for utlegging av en fleksibel rørledning 1 på en flate 2 som er tildekket av vann 3.

Den installasjon som er vist i fig. 1 er representativ for slike under-vannsinstallasjoner hvor rørledninger legges, som f. eks. er tilfelle i Mexicogolfen.

Vanndybden, dvs. avstanden mellom havbunnen 2 og vannflaten

4, kan være opptil flere hundre meter.

Det benyttes et lekterlignende fartøy 5 og en enhetlig og vertikalt fleksibel rampe 6 som har en viss oppdrift og er hovedsakelig neddykket. Den nedre enden til rampen 6 holdes i en høyde over flaten 2, som vist i fig. 1. Fartøyet 5 og rampen 6 utgjør i kombina-sjon innretninger for oppdriftsundersøkelse av rørledningens 1 øvre del.

En mekanisme 10 ombord i fartøyet 5 omfatter innretninger

for påtrykking, opprettholdelse og selektiv variering av spenning på rørledningen 1. Denne mekanisme utøver spenningspåkjenninger på rør-ledningen 1 i en retning som tenderer til å hindre rørledningsdelens ld glidende bevegelse nedover rampen 6 mot undervannsflaten 2.

Ved utleggingen av en rørledning vil fartøyet 5 bevege seg hovedsakelig vekk fra det kontaktpunkt f., hvor rørledningen 1 får kon-takt med undervannsflaten 2. Denne bevegelse skjer ved å vinsje inn ankerkablene 11 ved fartøyets fremre ende 5a>samtidig som ankerkablene ved fartøyets akterstevne 5b gis ut i tilsvarende grad. Ettersom utleggingen går fremover, kan nye rørledningsavsnitt tilskjøtes rørled-ningens frie ende ombord i fartøyet 5>dvs. ved punktet a. Denne forbindelse av nye seksjoner kan f. eks. skje ved hjelp av konvensjonell sveising.

Ettersom rørledningsleggingen går fremover, vil mekanismen

10 kontinuerlig utøve og bibeholde en spenningspåvirkning på rørled-ningsdelen la tilstrekkelig til å forhindre den skrå rørledningsdels ld nedadrettede glidebevegelse. Fortrinnsvis vil den påførte spenning ikke i vesentlig grad overskride den spenning som er tilstrekkelig til akkurat å forhindre slik glidning.

Under utleggingen vil mekanismen 10 kontinuerlig påvirke rør-ledningen 1 og bibeholde en selektiv variabel spenningspåvirkning i en retning som forsøker å hindre rørledningens bevegelse mot havbunnen 2.

Mekanismen 10 er vist i fig. 2, 3, 4, 5 og 6.

Mekanismen 10 er oppbygget med en hovedsakelig vertikalt frem- og tilbakebevegbar ramme 1001. I rammen 1001 er det opplagret flere roterbare tvillinghjul 1002, som vist i fig. 15 og 16. Hjulene er oppblåst med luft og er derfor elastisk sammentrykkbare, og de er fremstilt av gummi og har derfor friksjonsoverflate. Tvillinghjulene i rammen 1001 er anordnet slik at hvert hjul 1002 har en horisontal rotasjonsakse som strekker seg hovedsakelig i rett vinkel på et vertikalt midtplan som går gjennom rørledningsavsnittets la lengdeakse. Ro-tasjonsaksen til de forskjellige tvillinghjul 1002 ligger i et felles horisontalt plan, slik at tvillinghjulene er anordnet hovedsakelig i like avstander over rørledningsavsnittet la, som er vist med stiplede linjer i fig. 2, 3 og 4.

Som vist i fig. 3 er hvert tvillinghjul 1002 montert på en aksel 1003 som er opplagret i lagre 1004 og 1005. Lagrene 1004 og 1005 er montert på rammen 1001, som vist skjematisk i fig. 4.

Mekanismen 10 har dessuten nok en ramme 1006 som er stasjo-nær. Rammen 1006 danner understøttelse for pneumatiske gummitvilling-hjul 1007. Hvert tvillinghjul 1007 har en rotasjonsakse som forløper horisontalt hovedsakelig i rett vinkel på et midtplan som går gjennom rørledningsavsnittets la lengdeakse.

Aksene til tvillinghjulene 1007 på rammen 1006 har innbyrdes horisontale avstander i retning av lengdeaksen til rørledningsavsnittet la og ligger i et felles horisontalplan. Med denne anordning oppnås at rotasjonsaksene til tvillinghjulene 1007 har like avstander fra og ligger under rørledningsavsnittet la.

Hvert tvillinghjul 1007 er opplagret på en roterbar aksel 1008. Hver slik aksel 1008 er lagret i lagrene 1009 og 1010, hvilke lagre er montert på rammen 1006, som vist i fig. 4.

Som vist i fig.. 2, 3 og 4 er hvert tvillinghjul 1002 anordnet over et tvillinghjul 1007. Tvillinghjulene 1002 og 1007 er anordnet slik at et felles medianvertikalplan som strekker seg mellom de pneumatiske dekk i hvert tvillinghjul 1002 og 1007 går gjennom rørlednings-avsnittets la lengdeakse.

Som vist i fig. 4 er dekkene i hvert tvillinghjul 1002 koaksialt montert på en aksel 1003. På samme måte er dekkene i hvert tvillinghjul 1007 koaksialt anordnet på en aksel 1008.

Selektivt styrt vertikal frem- og tilbakegående bevegelse av rammen 1001 i forhold til rammen 1006 frembringes ved hjelp av et par hydraulisk betjente arbeidssylindre 1011 og 1012. I det viste utførel-seseksempel i fig. 2 er sylinderkomponentene 1013 og 1014 til arbeidssylindrene forbundet med fartøyets dekk 511• Stempelstengene 1015 og 1016 til arbeidssylindrene er forbundet med de motliggende ender av rammen 1001, som vist i fig. 2.

Stabilisering av den vertikale bevegelsen til rammen 1001 oppnås ved hjelp av føringssøyler 1017 og 1018 som rager vertikalt oppover fra dekket 511. Føringssøylene 1017 og 1018 opptas teleskopisk i hovedsakelig sylindriske deler 1019 og 1020 i rammen 1001.

Tvillinghjulene 1002 er innbyrdes drivforbundet ved hjelp av et drivkjede 1021. En hydraulisk betjent rotasjonsmotor 1022 på rammen 1001 tjener til overføring av dreiemomentet til en av akslene 1003, som vist i fig. 3 og 4. Denne overføring av dreiemomentet skjer ved hjelp av den viste kjedeoverføring 1023.

Den-andre gruppe med tvillinghjul 1007 er innbyrdes drivforbundet ved hjelp av det viste drivkjede 1024. En hydraulisk betjent rotasjonsmotor 1025 overfører dreiemoment til en av akslene 1008 ved hjelp av drivkjedet 1026. Som vist er den hydrauliske motor 1025 montert på rammen 1006.

Fig. 5 og 6 viser rent skjematisk hydrauliske betjenings- og styrekretser som benyttes for drift og fjernstyring av mekanismen 10.

Drivkretsen som er vist skjematisk i fig. 5 innbefatter en sump eller hydraulikkilde 1027. Et par pumper 1028 og 1029 kan benyttes for overføring av det hydrauliske trykkfluidum gjennom ledningen 1030 til en konvensjonell høytrykksreguleringsventil 1031- En grenled-ning 1032, foran ventilen 1031, tjener til overføring av høytrykksflui-dum, hvis trykk bestemmes av ventilen 1031, til en konvensjonell, manuelt betjent sleideventil 1033» En returledning 1034 går fra sleideventilen 1033 til sumpen 1027.

En ledning 1035 går fra sleideventilen 1033 og har grener som går til de øvre ender av sylindrene 1013 og 1014. En annen ledning 1036 går fra sleideventilen 1033 og grener ut til de nedre ender av sylindrene 1013 og 1014.

Som vist skjematisk i fig. 5 kan ledningen IO36 forsynes med en strømningskontrollinnretning som består av en kontrollventil 1037, hvilken ventil tillater strømning mot de nedre ender av sylindrene 1013 og 1014, men forhindrer strømning i motsatt retning. En konvensjonell trykkventil 1038 tillater strømning fra de nedre ender av sylindrene 1013 og 1014 til sleideventilen 1033 når fluidumtrykket som utøves på de øvre ender av de med stempelstengene 1015 og 1016 forbundne stemp-ler er tilstrekkelig til å overvinne et hydraulisk baktrykk som virker under stemplene i sylindrene 1013 og 1014 og utbalanserer vekten til rammen 1001 og de tilhørende komponenter. På denne måten tjener ventilen 1038 til å hindre at rammen 1001 faller ned når hydraulisk trykkfluidum ikke tilføres de nedre.ender av sylindrene 1013 og 1014.

Som vist skjematisk i fig. 5 er den sentrale delen 1033a til sleideventilen 1033 utført slik at tilføringen av trykkfluidum til ledningene 1035 og 1036 forhindres. Når denne nøytrale stilling til ventilen 1033 er innsjaltet, kommuniserer ledningene 1035 og 1036 innbyrdes. Dersom rammen 1001 skulle bevege seg mens ventilen er i denne nøytrale stilling, vil trykkfluidum overføres fra en ende av sylindrene til den andre og forhindre dannelsen av luftlommer i kretsen.

Når ventildelen 1033a kommuniserer med ledningene 1032, 1034, 1035 og IO36, tilføres hydraulisk trykk til de øvre ender"av sylindrene 1013 og 1014, slik at stempelstengene 1015 og 1016 beveges ned, hvorved rammen 1001 senkes. Når ventildelen 1033c er i forbindelse med ledningene 1032, 1034, 1035 og 1036, tilføres hydraulisk trykkfluidum til de nedre ender av sylindrene 1013 og 1014, slik at stempelstengene 1015 og 1016 og derved rammen 1001 løftes.

En ledning 1039 strekker seg fra foran trykkreguleringsven-tilen 1031 til en manuelt betjenbar sleideventil 1040. Sleideventilen 1040 tjener til kontroll av tilførselen av trykkfluidum til rotasjonsmotorene 1025 og 1022.

I ledningen 1039 holdes et relativt lavt trykk, dvs. et trykk som er lavere enn i ledningen 1032, og ventilen 1041 sørger for dette. Ventilen er en konvensjonell trykkreguleringsventil. Lavtrykksreguleringsventilen 1041 er anordnet i en ledning 1042 som grener ut fra ledningen 1039 og kommuniserer med returledningen 1034.

En returledning 1043 strekker seg fra sleideventilen 1040 til returledningen 1034.

En ledning 1044 går fra sleideventilen 1040 og grener ut til hver av de to rotasjonsmotorer 1022 og 1025. En annen ledning 1045 går fra sleideventilen 1040 og grener ut til andre tilførselsporter i rotasjonsmotorene 1022 og 1025. På en konvensjonell måte vil trykkfluidum som tilføres gjennom ledningen 1044 bevirke motsatt rettet ro-tering av disse motorer, slik at rørledningen strekkpåvirkes i én retning, og når fluidum tilføres gjennom ledningen 1045, vil motorene gå den andre veien hvorved rørledningen utsettes for strekk i en motsatt retning.

Den sentrale eller nøytrale del 1040a i sleideventilen er ut-ført slik at den forhindrer tilføring av trykkfluidum fra ledningen 1039 til ledningene 1044 eller 1045. Når delen 1040b i sleideventilen er plasert i forbindelse med ledningene 1039, 1043, 1044 og 1045, til-føres trykkfluidum til ledningen 1045 og derfra i parallell til motorene 1022 og 1025, hvorved motorene roterer i motsatte retninger. Når den andre del 1040c i sleideventilen 1040 er bragt i forbindelse med ledningene 1039, 1043, 1044 og 1045, vil trykkfluidum tilføres til ledningen 1044 og derfra i parallell til motorene 1022 og 1025, slik at motorene derved roterer i de respektive motsatte retninger i forhold til det som var tilfelle når trykkfluidet ble tilført gjennom ledningen 1045.

Rotasjonsmotorene 1022 og 1025 kan være forsynt med konvensjonelle sikkerhetsmekanismer, deriblant bremser, som virker automatisk i samsvar med svikt i det hydrauliske system. Dersom f. eks. det hydrauliske system svikter, vil således tvillinghjulene 1002 og 1007 ha en viss gripeeffekt på rørledningen 1.

Hver av reguleringsventilene 1031 og 1041 kan forsynes med trykkinnstillingsmekanismer av de vanlige og kommersielt tilgjengelige typer. Den hydraulisk betjente styremekanisme 1046 kan således forbindes med høytrykksreguleringsventilen 1031 ved hjelp av ledningen 1047. På samme måte kan den hydrauliske styreinnretning 1048 forbindes med lavtrykksreguleringsventilen 104l ved hjelp av en ledning 1049• Fra styreenhetene 1046 og 1048 kan det føres ledninger 1050 og 1051 til en ikke vist kilde for hydraulisk betjeningsfluidum.

Styreinnretningene 1046 og 1048 er fortrinnsvis anordnet langt fra mekanismen 10, på et sted hvor hele rørledningsleggingen kan

observeres. Styreinnretningene 1046 og 1048 kan således monteres på

et kontrollpanel 1052. Kontrollpanelet 1052 kan, sammen med de før-nevnte kontrollpaneler 622, 917, 925, 1201 og 1202, anordnes i et tårn 512, som vist i fig. 1 og 2. En maskinfører i dette tårn kan således styre hele rørledningsleggingen og kan observere hele utleggingen fra tårnet.

Sleideventilene 1033 og 1040, som er manuelt betjenbare, kan anordnes nær mekanismen 10. F. eks. kan sleideventilene monteres i et kontrollpanel 1053 som er anordnet umiddelbart hosliggende mekanismen 10.

De viste reguleringsinnretninger og hydrauliske motorer som er vist skjematisk i fig. 5 og 6 er helt konvensjonelle og er alle kommersielt tilgjengelige konstruksjoner. Av den grunn skal det her ikke gåes nærmere inn på oppbyggingen av disse komponenter.

Dobbelthjulene 1002 utgjør roterende organ beregnet til samvirke med oversiden av rørledningsavsnittet la. Tvillinghjulene 1007 utgjør roterende organ beregnet for samvirke med undersiden av rørled-ningsavsnittet la. Arbeidssylindrene 1011 og 1012 utgjør innretninger for selektiv tilnærming og fjerning av tvillinghjulgruppene i forhold til hverandre. De hydrauliske motorer 1022 og 1025 utgjør innretninger for overføring av dreiemoment til de respektive tvillinghjul 1002 og 1007-

Når en rørledning legges, senkes rammen 1001 slik at tvillinghjulene 1002 og 1007 klemmer rørledningsavsnittet la mellom seg og får friksjonssamvirke med rørledningen. Tvillinghjulene drives ved hjelp av de hydrauliske motorer 1022 og 1025, slik at tvillinghjulene 1002 og 1007 utøver en serie kontinuerlig effektive strekkrefter over og under rørledningsavsnittet.

Størrelsen til kompresjonskraften som tvillinghjulene 1002 og 1007 utøver mot rørledningsavsnittet la,'og størrelsen til dreiemoment-kreftene som disse tvillinghjul utøver på rørledningsavsnittet kan re-guleres etter behov ved betjening av styreinnretningene 1046 og 1048, for å bibeholde den ønskede holdeeffekt og spenningseffekt i rørlednin-gen 1. Fortrinnsvis skal tvillinghjulene ha samvirke med rørledningen og utøve strekkrefter på denne som et resultat av driften av tvillinghjulene, og strekkreftene skal helst være akkurat så store at de forhindrer fri glidning av rørledningen 1 langs rampen 6. Derved hindres at rørledningen beveger seg fritt ned rampen 6 under innvirkning av sin egen vekt. Dersom rørledningen kan bevege seg fritt nedover, så vil rørledningen slå bukt på seg eller bøye seg i nærheten av undervannsflaten 2.

Under visse forhold kan det være nødvendig å trekke opp igjen endel av den nedlagte rørledning, dvs. at man f. eks. skal bringe endel av ledningen tilbake ombord i fartøyet 5- Dette kan lett utføres ved at man lar tvillinghjulene 1002 og 1007 utøve tilstrekkelig dreiemo-mentkrefter på rørledningen, hvorved rørledningen trekkes tilbake ombord i fartøyet 5.

Andre ganger kan det være behov for å reversere retningen til trykkfluidet gjennom de hydrauliske motorer 1022 og 1025, slik at man positivt mater rørledningen 1 nedover rampen 6.

Ved vanlig rørledningslegging tilføres tvillinghjulene 1002 og 1007 et forutbestemt dreiemoment, slik at det kontinuerlig bibeholdes en forutbestemt spenning i rørledningen 1. Når fartøyet 5 er sta-sjonært, vil tvillinghjulene 1002 og 1007 klemmes mot rørledningen for å forhindre rotasjon av tvillinghjulene. Selv i denne stasjonære til-stand vil imidlertid tvillinghjulene kontinuerlig utøve spenningspå-virkninger på rørledningen. Denne spenning opprettholdes selv når far-tøyet 5 beveger seg under rørledningsleggingen. Slike bevegelser av fartøyet vil bevirke rotasjon av de normalt stasjonære tvillinghjul 1002 og 1007- Når en slik rotasjon forekommer, vil rotasjonsmotorene 1022 og 1025 bare funksjonere som pumper og vil bibeholde den forutbe-stemte rørledningsspenning.

Under spenningspåvirkningen av rørledningen, kan det hende at en utspart rørledningsdel, såsom f. eks. avsnittet lg, som er vist med stiplede linjer i fig. 2, må gå gjennom mekanismen 10. Som vist er avsnittet lg en sveiseforbindelse i en belagt rørledning, f. eks. en rørledning som er belagt med sement unntatt akkurat i sveiseforbind-elsen. Avsnittet lg er utspart rundt om og vil normalt ikke få samvirke med tvillinghjulene i strekkmekanismen. De andre tvillinghjul i mekanismen 10 vil imidlertid ha normalt samvirke med rørledningen og utøve en tilstrekkelig kraft.

I det tilfelle at ett eller flere av tvillinghjulene skades eller på annen måte kommer ut av drift som et resultat av rørlednings-leggingen, vil de resterende tvillinghjul virke og gi den nødvendige spenningspåvirkning i rørledningen 1. Dersom ett eller flere tvillinghjul blir skadet eller satt ut av drift, kan det naturligvis være nød- vendig å øke trykket til det hydrauliske fluidum som tilføres motorene 1022 og 1025 bg/eller de hydrauliske arbeidssylindrene 1011 og 1012.

Mekanismen 10 er særlig effektiv ved at den utgjør en innretning for kontinuerlig spenningspåvirkning av en rørledning under legg-ingen. Ved å utøve en serie i lengderetningen avstandsplaserte1 strekk-krefter på rørledningen oppnår man at man ved hjelp av mekanismen kan bibeholde en effektiv spenningspåvirkning selv om ett eller flere av de spenningspåvirkende elementer faller ut av drift, og selv om rørlednin-gens periferi har irregulariteter.

De ettergivende, komprimerbare og friksjonsutøvende pneumatiske dekk som benyttes i mekanismen 10 muliggjør et meget effektivt, stivt og likevel økonomisk strekkarrangement for rørledningen. I tillegg kommer at de tvillinghjul som benyttes er utført slik at eventuel-le reparasjoner, når et tvillinghjul ødelegges, er lettet i vesentlig grad. Reparasjoner kan foretas med samme letthet.som når man reparerer et notmalt punktert dekk.

I mekanismen 10 kan det benyttes andre roterende organ enn de viste og beskrevne pneumatiske tvillinghjul. I tillegg kommer at ori-enteringen til de roterende organs rotasjonsakser kan varieres. F. eks. kan det benyttes tre tvillinghjul for kompressivt samvirke mot hovedsakelig motliggende sider av rørledningen, hvorhos to slike tvillinghjul har innbyrdes skråttstilte rotasjonsakser, slik at det på undersiden av rørledningen dannes en slags vugge-rulle for rørledningen.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved utlegging av en rørledning på havbunnen fra et overflatefartøy, karakterisert ved at det hele tiden utøves en ettergivende strékkraft på rørledningen, tilveiebragt ombord i fartøyet .og utøvet i en retning motsatt rørledningens utlegningsret-ning, for derved å sette rørledningen under spenning og hindre en bevegelse av rørledningen under påvirkning av rørledningens vekt, idet strekkraften bibeholdes uavhengig av retningen av fartøyets langsgående bevegelse relativt rørledningen, slik at rørledningen tillates å be^ vege seg motsatt retningen av den utøvede strékkraft eller å bevege seg i retning av den utøvede strékkraft.