NO136243B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en leddet stigerør-anordning som er satt sammen iav en rekke gass- eller væske-førende ledninger som går fra en installasjon under vann og opp mot vannflaten.

Under leting etter olje og naturgass i farvann av stadig større dybde har det oppstått et behov for en anordning hvorved det kan overføres store volumer av fluider mellom undervannsinstallasjoner og havflaten. Det er økonomisk uhensikts-messig å installere faste plattformer som stikker over havflaten på de havdyp hvor det nå for tiden letes etter olje og naturgass. En løsning som har vært foreslått for å strekke multiple fluidumledninger fra undervannsinstallasjoner og til havflaten på store dyp, er å anbringe ledningen i selvbærende stigerøranordninger som består av en lang, slank søyle som kan Være leddet ved bunnen og som har tilstrekkelig oppdrift i sin øvre ende til at den går oppover fra havbunnen og mot havover-flaten. En slik stigerøranordning vil når den er stivt festet til et fartøy i vannflaten, utsettes for store mekaniske spen-ninger fra strøm, fartøydrift eller fartøyets bevegelse. Det er derfor et behov for en stigerøranordning som er tilstrekkelig fleksibel til å tåle fartøyets bevegelser på vannflaten og som vil motstå de påkjenninger som den utsettes for på stor havdyp.

Dette problem er i henhold til oppfinnelsen løst ved hjelp av en leddet stigerøranordning som består av minst to konstruksjoner anbrakt ende mot ende, og hver omfattende minst tre stive fluidumførende ledninger som er stivt forbundet med konstruksjonene, og konstruksjonene er satt sammen med universalledd som tjener til å overføre de aksiale påkjenninger mot sammen-støtende konstruksjoner, og som dessuten har forbindelser til sammenkopling av de stive fluidumførende ledninger i sammen-

støtende konstruksjoner.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 er et skjematisk riss av en leddet stigerør-anordning i henhold til oppfinnelsen, i kombinasjon med en fundamentkonstruksjon på sjøbunnen, og et fartøy som ligger for anker,

fig. 2 er et tverrsnitt av en av rammekonstruksjonene som utgjør den leddede stigerøranordning,

fig. 3 er et skjematisk riss av en leddet stigerør-anordning i henhold til oppfinnelsen, i kombinasjon med en selvbærende stigerøranordning, og forbundet med et fartøy som har et dreiefeste,

fig. 4 viser en utførelsesform av et fleksibelt

ledd for en fluidumførende ledning,

fig. 5 er en annen utførelsesform av et fleksibelt ledd for en fluidumførende ledning.

Foreliggende oppfinnelse kan kort beskrives som en leddet stigerøranordning. Mer spesielt er oppfinnelsen rettet mot en leddet stigerøranordning som omfatter minst to ramme-strukturer bestående av flere fluidumførende ledninger og en rekke fluidumførende, fleksible ledd forbundet mellom ramme-strukturene.

På fig. 1 er vist en leddet stigerøranordning 10 i henhold til oppfinnelsen, som går fra sjøbunnen og opp mot et flytende fartøy. Stigerøranordningen 10 består av en rekke ramme- eller fagverkskonstruksjoner 11 innbyrdes forbundet med fleksible ledd 12. En leddet stigerøranordning 10 i henhold til oppfinnelsen består av et vilkårlig antall rammekonstruksjoner 11, men har minst to slike rammer 11 som innbyrdes er forbundet med et fleksibelt ledd 12 for en fluidumførende ledning.

Som vist på fig. 1 går stigerøranordningen 10 fra en fundamentkonstruksjon 13 som befinner seg på sjøbunnen 14. Fundamentkonstruksjonen 13 kan være en manifoldanordning hvor

et flertall fluidumførende ledninger løper sammen til et enkelt punkt som enten kan være et samlepunkt for olje eller gass-ledninger, eller ledninger til.brønner, lageranordninger, rør-ledninger eller andre formål i forbindelse med produksjon av

råolje eller naturgass. Den annen ende av den leddede stigerør-anordning 10 er forbundet til et fartøy 15 som er forankret i minst to punkter.

Som vist på fig. 1 har den ledende stigerøranordning 10 tilstrekkelig bøyelighet til å kunne kompensere for bevegel-sen av fartøyet 15 som forårsakes av bølgene, vind, strømmer, tidevann eller andre krefter som kan virke på fartøyet 15. Dette er antydet på tegningen med stigerøranordningens posisjon 10'

og fartøyet 15'. Den leddede stigerøranordning 10 i henhold til oppfinnelsen vil følgelig tillate fartøyet 15 å bevege seg innen visse grenser som er gitt av forankringssystemet. Videre vil stigerøranordningen 10 ha tilstrekkelig konstruktiv styrke til å motstå de statiske og dynamiske belastninger som den utsettes for som følge av bølgebevegelse og strøm. Dersom forholdene gjør det nødvendig, kan stigerøranordningen 10 løses fra far-tøyet 15, slik at dette kan forflyttes i sikkerhet. Når den leddede stigerøranordning 10 er utløst, vil en bøye 16 på en line 17 festet til det øvre parti av stigerøranordningen - vist ved 10" - markere stigerøranordningens posisjon og holde denne oppe. De øvre rammekonstruksjoner 11 kan være konstruert med tilstrekkelig oppdrift, slik at den øvre ende av stigerøranord-ningen 10 er lett å komme til når den er blitt løst fra far-tøyet 15.

Rammekonstruksjonene 11 består av et flertall fluidum-førende ledninger. Som vist i tverrsnitt på fig. 2, kan det f.eks. være åtte fluidumførende ledninger. Skjønt disse fortrinnsvis også tjener som konstruktive rammeelementer, er det klart at det også kan foranstaltes egne konstruktive elementer, slik at de fluidumførende ledninger blir ikke-lastbærende. Disse fluidumførende ledninger kan ha enhver passende innvendig diameter,og de kan enten alle ha samme diameter eller ha forskjel-lige diametere, avhengig av funksjonskravet til vedkommende ledning. Ledningene kan imidlertid fortrinnsvis ha konstant diameter gjennom hele lengden av stigerøranordningen for å muliggjøre gjennomføring av rensebørster eller andre redskaper, alt etter hva som er nødvendig. Den innvendige diameter av de fluidumførende ledninger kan være fra en opp til tredve centi-meter eller større, og hver av de fluidumførende ledninger i rammekonstruksjonen kan ha en lengde på opp til femten meter eller mer. Man har faktisk tatt sikte på lengder opptil seksti meter eller mer. Det behøver selvsagt ikke være åtte slike fluidumførende ledninger anbrakt i en sirkel som vist på fig. 2, men et hvilket som helst antall i en hvilken som helst passende konfigurasjon.

På fig. 3 er vist den ledende stigerøranordning 10 bestående av rammekonstruksjonene 11 forbundet med de multiple fluidumførende fleksible ledningsledd 12, i forbindelse med en selvbærende stigerøranordning 20. Den selvbærende stigerøranord-ning .20 er den konstruksjon som er anbrakt på sjøbunnen 21 og utgjør en anordning for å samle opp et antall fluidumførende ledninger som går inne i konstruksjonen fra fundamentet 22 på sjøbunnen 21 til et oppdriftskammer 23 som holder den selvbærende stigerøranordning 20 i oppstående posisjon. Oppdriftskam-meret 23 befinner seg fortrinnsvis over et dybdenivå som en dykker lett kan nå, og gjør det mulig å montere den leddede stigerøranordning 10 i henhold til oppfinnelsen. Den selvbærende stigerøranordning 20 som er vist på fig. 3, har en fleksibel forbindelse 24 til basen 22. Stigerøranordningen 20 har også

en vekt 25 som utbalanserer den oppadgående vertikale kraft mot basen 22 som følge av.det store oppdriftskammer 23. Imidlertid er det klart at det også kan benyttes en selvbærende stigerør-anordning med en stiv base. For ytterligere å illustrere oppfinnelsen har fartøyet 26 et dreiefeste 27 hvortil den øvre ende av stigerøranordningen 10 er festet. Formålet med dreiefestet 27 er å foranstalte en anordning hvorved den leddede stigerøranordning holdes i en posisjon som vil forhindre drei-ning av stigerøranordningen 10, mens fartøyet 26 kan bevege seg omkring dreiefestet 27. Forankringslinene 28, omfattende fjær-ingsbøyler 29, går fra dreiefestet 27 til sjøbunnen og mulig-gjør at fartøyet 26 kan rotere uten å forstyrre forankringen. Fjæringsbøyene 29 gir en vertikalt oppadgående kraftkomponent som vil redusere støtbelastningen og bidra til å stabilisere fartøyets posisjon. De bidrar også til å forhindre kontakt mellom forankringslinene 28 og stigerøranordningen.

På fig. 4 er det vist en utførelsesform av et multiple fleksibelt ledd 12 for en fluidumførende ledning som forbinder to av rammekonstruksjonene 11. De fleksible ledd 12 er det essensielle trekk i den leddede stigerøranordning i henhold til

oppfinnelsen. Som nevnt ovenfor består rammekonstruksjonene 11

av et flertall fluidumførende ledninger. Disse ledninger kan ha forskjellig størrelse, men vil være innbyrdes forbundet i lengder av femten meter eller mer, og krever en viss fleksibilitet mellom segmentene for å muliggjøre tilstrekkelige bevegelser og utløse de meget store bøyemomenter og krefter som vil induseres inne i en stiv konstruksjon. De fleksible ledd 12

kan fortrinnsvis være et universalledd, og i henhold til ut-førelsesformen på fig. 4, kan det benyttes fleksible fluidum-førende ledninger 30 til å forbinde de fluidumførende ledninger i en rammekonstruksjon 11 til de tilsvarende fluidumførende ledninger i en annen rammekonstruksjon 11'. I utførelsesformen på fig. 4 består leddet 12 av en U-formet konstruksjon -31 festet til den ene ende av rammekonstruksjonen 11. En tilsvarende U-formet konstruksjon 32 er festet til en ende av ramme-konstruks jonen 11'. De U-formede konstruksjoner 31 og 32 er an-.brakt i 90° vinkel med hverandre og er festet til et tverrstykke forsynt med en åpning i form av en ring 33. Den U-formede del 31 er festet til ringen 33 slik at den kan dreie seg 180° omkring en akse A-A. Den U-formede konstruksjon 32 er festet til ringen 33 i punkter gjennom en akse B-B, også for 180° bevegelse. Aksen A-A kan fortrinnsvis danne 90° med aksen B-B ettersom dette arrangement av aksene muliggjør leddbevegelse i enhver retning. Man har funnet at det er hensiktsmessig at de fleksible fluidumførende ledninger 30 føres i spiral fra en rammekonstruksjon 11 og forbindes med de tilsvarende fluidumførende ledninger i rammekonstruksjonen 11" fra en posisjon som er geometrisk motsatt. Dette innebærer at de fluidumførende ledninger 30 vil gå i spiralformet bane fra en posisjon i en rammekonstruksjon til en annen ramme over i det minste et område på mellom 140° til 220° gjennom spiralen. Når det er et lite antall fluidum-førende ledninger som danner rammekonstruksjonen 11, er spiral-ens rotasjon fortrinnsvis 180°.

I utførelsesformen på fig. 5 er igjen en rammekonstruksjon 11 forbundet ved hjelp av et fleksibelt ledd. 12 til enden av en annen rammekonstruksjon 11'. I denne utførelsesform er det et tverrstykke i form av. en ring 4 0 som danner en manifold for de fluidumførende ledninger. En U-formet konstruksjon 41 er festet til en ende av en ramme 11. Likeledes er en U-formet konstruksjon 42 festet til en ende av rammen 11'. Som vist i denne utførelsesform kan den U-formede konstruksjon være satt sammen av en rekke enkeltelementer 43, 4 4 og ringen 45, som alle utgjør den U-formede konstruksjon 41, og ringen 45 kan være en del av rammen 11 eller et eget element som inngår i den U-formede konstruksjon 41. Den U-formede konstruksjon 41 er festet til ringen 40, slik at den kan dreie om aksen A-A. Den U-formede konstruksjon 42 er festet til ringen 40 i et annet plan slik at den kan dreie omkring aksen B-B som fortrinnsvis er loddrett på aksen A-A. Skjønt de U-formede konstruksjoner 41 er vist i for-skjellige plan, kan de være festet til ringen 40 slik at aksene A-A og B-B er i samme plan, men loddrett på hverandre. For å gi fleksibilitet i de fluidumførende ledninger kan ledningene gå

fra rammen 11 til aksen A-A, hvori svivler 46 i flukt med aksen A-A muliggjør rotasjon om denne akse og forbinder ledningene

med de tilsvarende fluidumførende ledninger i ringen 40. Likeledes er det foranstaltet svivler 47 for å oppnå den ønskede rotasjorismulighet omkring aksen B-B. Bruk av svivler 46 og 47 muliggjør at de fluidumførende ledninger som går gjennom det fleksible ledd 12 kan lages av metall i stedet for av et fleksibelt materiale. Imidlertid kan fleksible fluidumførende ledninger benyttes slik som i utførelsesformen vist på fig. 4, der de ledninger som går gjennom leddet 12, kan ha tilstrekkelig lengde og fleksibilitet for den ønskede rotasjonsmulighet omkring, aksen A-A eller B-B. De fleksible fluidumførende ledninger går fra ringen 45 i den U-formede konstruksjon 41 til en fast mon-tert stållednings-manifold i ringen 40, og likeldes fra ringen

i den U-formede konstruksjon 42 til den faste stålmanifold

i ringen 40. Videre kan det benyttes såvel svivler som fleksible ledninger, og avhengig av funksjonskravene til ledningene som utgjør stigerøranordningen 10 i henhold til oppfinnelsen, kan en kombinasjon av svivler og fleksible ledninger være å foretrekke .

Skjønt de utførelsesformer av fleksible ledd for multiple fluidumførende ledninger som er vist på fig. 4 og 5, er å foretrekke, er det klart at fleksibilitet i flere retninger i et leddet stigerørsystem i henhold til oppfinnelsen også kan oppnås ved fleksible ledd som kan bøyes kun i en retning, eller kun omkring en akse. For eksempel kan et fleksibelt ledd av den type som er vist på fig. 5, men med kun en rotasjonsakse, benyttes mellom to rammekonstruksjoner for å gi fleksibilitet i én retning. Deretter kan et annet liknende fleksibelt ledd med fleksibilitet om en akse som danner 90° med den første akse, anbringes mellom en av de to rammer og den neste ramme i stige-rørsystemet. Dette arrangement med alternativ bruk av fleksible ledd med en enakset bøyningsmulighet i innbyrdes avvekslende 90° forhold, vil totalt sett gi stigerørsystemet fleksibilitet i alle retninger.

I utførelsesformen på fig. 5 er det også vist stoppere 48 og stoppeflater 49. Formålet med stopperne 48 er å begrense dreiebevegelsen av et ledd. Bruk av slike stoppere 48 kan vasre hensiktsmessig, særlig mellom de nederste rammer 11, for å forhindre at en del av de nederste rammer 11 blir liggende på sjøbunnen. Videre er det, hvor fleksible ledninger benyttes, ønskelig å holde ledningene med store krumningsradier for å forhindte skade på disse og for å lette gjennomføringen av rensebørster og annet utstyr dersom slikt benyttes. Slike stoppeanordninger kan også inkluderes i utførelsesformen på fig. 4.

Claims (4)

1. Leddet stigerøranordning (10) for bruk til havs, karakterisert ved minst to langstrakte konstruksjoner (11) som står ende mot ende, der hver konstruksjon (11) har minst tre stive fluidumførende ledninger som er stivt forbundet med konstruksjonen og strekker seg over dennes lengde, et universalledd (12) som forbinder sammenstøtende par av de langstrakte konstruksjoner (11) ved det punkt, der konstruksjonenes lengdeakser skjærer hverandre, der hvert universalledd (12) tjener til å overføre aksiale påkjenninger mellom sammenstøtende konstruksjoner (11), og minst tre fluidum-førende forbindelsesledninger (30) som forbinder de tilsvarende stive fluidumførende ledninger i de sammenstøtende langstrakte konstruksjoner (11) .

2. Leddet stigerøranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at de fluidumførende forbindelsesledninger består av fleksible slanger (30) som strekker seg gjennom universalleddet (12).

3. Leddet stigerøranordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at de fleksible slanger (30) er lagt i slynger gjennom universalleddet (12) for å forbinde en stiv fluidumførende ledning i en konstruksjon (11) med en stiv fluidumførende ledning i en annen konstruksjon (11) som står geometrisk motsatt.

4. Leddet stigerøranordning som angitt i krav 1, karakterisert ved åt hver av forbindelses-ledningene omfatter et par svivler (46/ 47), der hver svivel (46, 47) er koaksialt innrettet med en av svingeaksene (A-A og B-B) for universalleddet.