NO130330B - - Google Patents

Description

Fleksibel rørbuntkabel til

bruk under vann.

Denne oppfinnelse angår undervannsledninger eller -kabler og

er mer spesielt rettet mot fleksible rørbuntkabler som kan tjene enten som strømningsledninger (flowlines) eller stigeledninger (risers) og som omfatter et flertall fleksible enkeltrør eller

-ledninger samlet til en spiralformet kabellignende konfigurasjon.

Det er tidligere blitt brukt undervannsledninger av to grunnleg-

gende typer. Den ene type har vært den stive enkeltkanalledning med massive vegger laget av stål eller et annet lignende metall.

Den annen type omfatter fleksible ledninger inneholdende opptil

tre individuelle kanaler. Fleksible ledninger innebærer visse fordeler sammenlignet med en stiv konstruksjon, spesielt i for-

bindelse med legging av slike ledninger der hvor bøyningspåkjen-ningene kan bli for store for stive ledninger. Ved anvendelse som stigeledning ned til omkring 30 meter er likeledes en flek-

sibel ledning i stand til å tåle store sideveis forskyvninger eller utsving uten å utsettes for skade i ledningen på grunn av bøy-ningsspenningene.

Når det er anordnet to eller tre fleksible kanaler sammen med sam-menføyning med gitte mellomrom, oppstår det ofte andre problemer.

Hvis sammenføyningene er stive og nær hverandre, kan de individuel-

le ledninger ikke fritt deformeres og bøyes på vilkårlig måte, men kan bare bøye seg og gli i det vesentlige samlet. Slike bøynings-bevegelser resulterer i innbyrdes gnidning og slitasje av lednings-kanalene, hvilket til slutt vil forårsake feil i en eller flere av disse. Når det anvendes fleksibel sammenføyning med stor innbyrdes avstand på ledningene, blir det liten motstand mot langsgående skjærforskyvninger, og de fleksible ledninger kan bøye seg helt til-feldig og derved utføre individuelle bevegelser i turbulent vann. i denne situasjon blir sammenføyningene utsatt for mange forskjellige periodiske strekkpåkjenninger, og sammenføyningene er ofte utsatt for feil eller svikt.

Som nevnt ovenfor er anvendelse av fleksible undervannsledninger

med flere rørledninger eller kanaler som stigeledning vært begren-

set til omkring 30 meter ved den tidligere kjente teknikk. En ny løsning vedrørende utførelsen av slike undervannsledninger eller -kabler med flere rørledninger kreves for å overvinne de ovenfor omtalte problemer og tillate bruk av mer enn to eller tre enkelt-ledninger for dannelse av en kabel. Foreliggende oppfinnelse til-veiebringer en slik løsning og omfatter generelt en fleksibel undervannskabel med mange ganger flere enkeltrørledninger og er i stand til å bli lagt på dybder opptil tusen meter samt kan anvendes som stigeledning for å arbeide på slike dybder. De nye og særegne oppfinneriske trekk som gjør dette mulig er nærmere angitt i patentkravene.

Denne oppfinnelse og dens formål, særlige trekk og resulterende fordeler vil fremgå ytterligere av den følgende detaljerte beskrivelse av en utførelsesform i henhold til oppfinnelsen slik som vist på

tegningene hvor:

Fig. i viser et flertall, langstrakte elementer som utsettes

for bøyning, hvilket resulterer i en økende grad av forskyvning av endene av elementene i forhold til hverandre, og

fig. 2 viser et flertall rørledningskanaler som er arrangert

i spiral-konfigurasjon for å danne en kabel, med hele konfigurasjonen utsatt for bøyning, og

fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en fleksibel rørbuntkabel

til bruk under vann,omfattende et flertall rørledninger i henhold til foreliggende oppfinnelse.

På fig. 1 er det vist et flertall langstrakte elementer 10 som be-finner seg i bøyet tilstand. Hensikten med denne illustrasjon er å vise hvordan endene av de enkelte elementer i økende grad forskyves med en lengde ^ L i forhold til hverandre under en slik bøyningstilstand. Det element som ligger lengst fra krumnings-senteret er forskjøvet i lengderetningen med størst lengde. I

en undervannsledning eller -kabel med et flertall kanaler eller rørledninger som er orientert i det vesentlige parallelt med hverandre, vil slik akkumulert lengdeforskyvning opptre periodisk og i takt med bevegelsen av den vannmasse i hvilken kabelen er plasert.

Når en rørbuntkabel har et flertall rørledninger som er forbundet

med hverandre med mellomrom i lengderetningen, blir forbindelsene utsatt for store påkjenninger når kabelen bøyes, og de individuelle elementer blir stadig gnidd eller slitt mot hverandre når disse forskyves i forhold til hverandre. Hvis de innbyrdes forbindelser eller sammenføyninger har en tilstrekkelig avstand fra hverandre til å tillate individuell bevegelse av de separate rør- eller kanalelementer, vil en rørledning kunne bøye seg i den ene retning, mens en annen rørledning bøyer seg i en annen retning, og sammen-føyningspunktene utsettes for den konstante påkjenning av slike virkninger.

Når det kreves en integrerende undervannskabel med et flertall ledninger, og det er ønsket at den opptrer som en enkeltledning med de individuelle kanaler eller rørledninger forenet med hverandre,

kan det brukes en løsning som illustrert på fig. 2.

På fig. 2 er det vist en undervannsledningskonstruksjon 12 omfattende et flertall rørledninger 13, 14, 15, 16 og 17. Disse er i fellesskap arrangert i en spirallignende konfigurasjon for å danne en enkelt, integrert kabel 12 med flere kanaler. Kabelen 12 er vist i bøyet tilstand for å illustrere den fordel som blir oppnådd med en slik konfigurasjon. Den fordel som blir oppnådd med denne er å eliminere den akkumulerende lengdeforskyvnihg av elementene i forhold til hverandre under påvirkningen av en bøyningstilstand. F.eks. vil rørledningen 17 der hvor den ligger på oversiden av utsnittet på fig. 2, ligge ved den ytre radius av kabelen. på

dette punkt er rørledningen 17 utsatt for strekkspenning og en viss grad av lokal lengdeforskyvning eller -deformasjon vil være til-stede, i en avstand på en halv spiraldreining fra dette punkt,

nemlig på undersiden av kabelen 12, som vist på fig. 2, er rør-ledningen 17 utsatt for trykkraft, hvilket bevirker en motvirk-

ende lengdeforskyvning. Følgelig vil rørledningen 17, når hele lengden av bøyningen i kabelen 12 betraktes, ikke være forskjøvet i forhold til de øvrige rørledninger. På tilsvarende måte vil hver rørledning i kabelen 12 være underkastet den sammen veks-

ling mellom strekkpåkjenning og trykkpåkjenning med varierende grader av lokal deformasjon eller forskyvning innenfor lengden av hver spiralomdreining av kabelen 12.

En undervanns-rørbuntkabel kan utformes på tilsvarende måte som

den omtalte kabel 12 og kan inneholde et stort antall fleksible rørledninger av varierende dimensjoner. En slik konstruksjon er vist på fig. 3.

På fig. 3 er det vist et tverrsnitt gjennom en undervannskabel

20. Det er vist en sentral kjernedel 22 som her er illustrert i form av en rørformet kanal som kan være et stålrør eller et annet metallrør eller eventuelt en form for fleksibel slange. Når det kreves evne til å motstå høye strekkpåkjenninger i kabelen 20,

f.eks. ut over det som et stålrør kan oppta, kan kjernedelen 22

være dannet av en stålkabel.

Rundt kjernedelen 22. er det vist et flertall fleksible rørledninger

24 som kan ha varierende diametere. Rørledningens 24 kan være fleksible slanger for høyt trykk eller rør av plast eller metall som kan brukes til å transportere mange forskjellige stoffer.

Under drift av undersjøiske oljekilder er det ofte nødvendig å levere gass under trykk gjennom en ledningskanal for å presse oljen i en motsatt retning gjennom en annen rørledning til en over-flateinstallasjon. Samtidig kan det være nødvendig å føre bort av-fallsgasser, og andre rørledninger i kabelen er tilgjengelige for dette formål. Et flertall rørledninger som danner en enkelt kabel muliggjør disse anvendelser med tillegg av andre som omstendighetene måtte kreve.

For å gi rørbuntkabelen 20 ytterligere strekkstyrke er det anordnet et flertall stålkabler 26 nær kjernedelen 22, Slike kabler kan være nødvendige eller ikke i avhengighet av det materiale som ut-gjør kjernedelen 22. Når det kreves, sørger slike kabler for tilstrekkelig strekkstyrke til å motstå strekkpåkjenninger som utøves på kabelen 20 når denne legges, eller i tilfelle av at den anvendes som stigeledning, kan stålkablene 26 motstå tilstrekkelige strekk til å gjøre det mulig å holde kabelen 20 i hovedsakelig rett, ver-tikal stilling.

Andre ledningselementer 28 er vist inkludert i undervannsledningen 20, Slike elementer 28 kan brukes til overføring av elektrisk energi og/eller kommunikasjonssignaler når omstendighetene krever dette. Tilførsler for menneskers opphold under vann er et eksempel på mulige anvendelser i denne forbindelse.

Hele konfigurasjonen eller arrangementet (bortsett fra stålkablene 26 som legges aksielt) av rørledninger 24 og ledningselementer 28 er som ovenfor nevnt anbragt rundt kjernedelen 22 på spirallignende måte. Mellomrommene mellom slike langsgående elementer er her vist oppfylt av to separate fyllstoffer 30 og 31.

Det er til disposisjon et stort utvalg av stoffer for anvendelse

i en slik konstruksjon som ledningen 20. Fyllstoffet 31 kan være et elastomer av polyvinylklorid, butyl, neopren eller polypropylen. Når rørledningene 24 legges i spiralform rundt kjernedelen 22,

blir de omsluttet av det elastomere stoff 31 som utgjør en pute mellom rørledningene og reduserer virkningene av lokal deformasjon

og bevegelser som fremdeles måtte oppstå under bøyning av kabelen.

En særlig fordelaktig stoffsammensetning er polypropylen i

fiberform. Fibrene eller fiberbuntene forbedrer i høy grad glide-

evnen mellom rørledningene og -elementene.

Fyllstoffet 3 0 kan være en elastomer fra de ovenfor angitte

grupper, men er tildannet i skumform for å gi kabelen 20 bedre oppdrift.

Rundt det elastomere fyllstoff 30 og for dannelse av en jevn og

glatt overflate på kabelen 20 er det anordnet en fleksibel plast-

mantel 32. Plastmaterialet kan også være valgt fra de ovenfor angitte grupper av elastomere materialer, bortsett fra at det bør være av større tetthet og ha en seigere overflate. Mantelen 3 2

utgjør et middel til å holde fast sammen hele konfigurasjonen av spiralkanaler, rørledninger og andre ledningselementer sammen med det omgivende fyllstoff 30.

Claims (3)

1. Fleksibel rørbuntkabel til bruk under vann og omfattende en kjerne (22) aksialt beliggende i kabelen, et flertall av rør-

ledninger (13-17, 24) anordnet i en skruelinjeformet konfigurasjon omkring kjernen, et fyllstoff (30) plasert omkring rørledningene for å isolere disse og danne isolasjon mellom dem, og en beskyt-tende mantel (32) som omgir rørledningene og fyllstoffet for å tilveiebringe en integrert kabelkonstruksjon, karakterisert ved at kabelen ytterligere omfatter organer (26) for å oppta strekkpåkjenninger, hvilke organer ligger aksialt langs den nevnte kjerne (22) og er inkorporert i fyllstoffet (30,31) og at den nevnte kjerne (22) er en rørledning med høy strekkfasthet.

2. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at det nevnte fyllstoff består av et ikke-skumformet, elastomert materiale (31) og et skumformet,elastomert materiale (30).

3. Kabel ifølge krav 2, karakterisert ved at det ikke -skumformede, elastomere materiale er utvalgt av den gruppe som omfatter polyvinylklorider, butyler, neoprener og polypropylener og er plasert i hovedsaken mellom kjernen (22) og det nevnte flertall av rørledninger (13-17, 24) og at det nevnte skumformede materiale er utvalgt av samme gruppe og er plasert i hovedsaken utenfor rørledningene.