NO137656B - Apparat til bruk ved legging av r¦rledning fra et fart¦y ned i sj¦en - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat til bruk

ved legging av rørledning fra et fartøy ned i sjøen.

Utlegging av lange metallrørledninger ned på sjøbunnen

fra en flytende plattform, lektere eller lignende, har fått stadig økende betydning i forbindelse med produksjon og transport av petroleumsprodukter.

Ved en konvensjonell fremgangsmåte for utlegning av rørledninger blir rørledningen fremstilt på utleggerlekterens dekk ved sammensveising av rørseksjoner. Hvert rør har derved en leng-

de av ca. 12 meter. Ved en annen fremgangsmåte, kjent som rør-spolemetoden, blir ".ledningen, fortrinnsvis på land, spolet på

navet av en meget stor trommel som er dreibart montert på lekterdekket. Lekteren transporteres deretter til rørutlegningsfeltet i det aktuelle kystområde. Rørledningen vindes av trommelen, hvorved den del som spoles av blir strammet og denne strammede del nedsenkes i vannet.

Hver av disse metoder betinger en utleggerlekter som

er utstyrt med en lang rampe. Rampen er forsynt med et antall led-ningsstøtter eller stønnere (stanchions) som er anbrakt med innbyrdes mellomrom i langsgående retning. Hver støttes posisjon er regulerbar for å tilveiebringe en gradvis nedadskrånende lednings-bane. Det velges derved en spesiell hellningsbane for hver enkelt rørdiameter.

En annen støtteanordning, en såkalt "stinger" er fast-gjort til lekterens akterparti ved enden av.rampen. Stingeren understøtter det nedadhellende rørspenn mellom lekterens akter-,

ende og et utløpspunkt i stingeren. Fra dette utløpspunkt kan rør-ledningen uten risiko nedføres til sjøbunnen. Stingerens primære oppgave er å forhindre overdrevne kurvaturspenningskonsentrasjoner

i det nedadhellende rørspenn. Slike konsentrasjoner ville kunne forårsake bukling eller permanent bøyning av rørledningen. Det er kjent flere forskjellige typer av ledningsstingere. Enkelte av disse er rette og andre er forsynt med leddede skjøter.

En rett stinger er vanligvis utformet som en lang og stiv konstruksjon. Den består av to flytepontonger som er innbyrdes forbundet ved tallrike strevere som er forsynt med ruller som er anbrakt horisontalt og vertikalt. Rørspennet understøttes av disse ruller under sin bevegelse fra lekterens akterende til utløpspunktet.

De ulemper som er forbundet med de rette stingerne vil være velkjente. Således vil vesentlig forskjellige vanndybder betinge stingere av forskjellig lengde. Skifting av stingere er en tidskrevende prosess. Den ideelle lengde vil for en rettlinjet brodd utgjøre fire til seks ganger havdybden i det område hvor rørutlegning foregår. Lengden av disse stingere vil imidlertid i praksis ha en øvre grense av ca. 180 meter. Stingere av slike lengder må være istand til å tåle høye belastninger som følge av eksisterende strømforhold og relativ bevegelse mellom stinger og utleggerlekter. Stingerne må derfor være fremstilt av kostbare, høyverdige materialer, såsom høyverdig standardstål.

En del av ulempene ved en rettlinjet stinger kan eli-mineres ved anvendelse av en fritt svinbart leddet stinger, be-stående av flere segmenter som er forbundet i rekke ved hjelp av hengselledd. Selv om en frittleddet stinger er utformet for å følge den nedadskråne.nde rørlednings kurvatur, kan det imidlertid oppstå destruktive konsentrasjoner av rørkurvaturspenninger langs stingeren dersom stingerens oppdrift er uriktig fordelt. Bølge-bevegelse, samt lekterens stampebevegelse vil bevirke at stingeren under sjøgang heves og senkes, hvilket medfører en stor risiko for bukling av ledningen mellom to av stingersegmentene.

Det har som et kompromiss mellom en fritt svingbart leddet stinger og en rettlinjet, stiv stinger vært foreslått å anvende en begrenset svingbart leddet stinger. Ved en slik stinger er segmentene forbundet innbyrdes ved hjelp av spesielle hengselledd som tillater en begrenset grad av vertikal- og sidsbevegelse, samt vridningsbevegelse mellom segmentene.

En felles ulempe ved samtlige stingere er at tilkopling, drift og fråkopling representerer meget tidskrevende prosesser, særlig under storm eller andre ugunstige forhold. Dersom en stinger svikter under rørutlegningen kan dette påføre lekteren en "dødtid" av betydelig omfang med derav følgende betraktelige øko-nomiske tap.

Konvensjonelle rørutlegningsmetoder betinger utlegger-lektere som er utstyrt med lange ramper. De ramper som vanligvis bygges kan vanskelig fremby tilstrekkelig plass for inspeksjon, prøving og, om nødvendig, reparasjon av den nedadløpende rørledning. Det er dessuten forbundet med vanskeligheter for arbeiderne å

holde balansen, særlig under sjøgang.

Det foreligger følgelig et stort behov for en ny metode for utlegning av undersjøiske rørledninger fra en utleggerlekter som hverken betinger en rampe eller stinger.

I en publikasjon i desember 1967 av D.A. Dixon i "Ocean Industry", under tittelen "Utlegning i dype farvann av rørledning under strekkspenning uten anvendelse av stinger", er det foreslått at rørledningen nedføres direkte fra dekket av en utleggerlekter, idet det derved forutsettes at rørledningen er konstruert for bevegelse under strekkspenning i retning ovenfra-nedad og i en av-passet vinkel, den såkalte utløpsvinkel. Ved den konvensjonelle rørutlegningsmetode fremføres rørledningen stort sett horisontalt over lekterdekket. En slik horisontalbevegelse er blitt ansett som uforenlig med den nesten vertikale bevegelse som er foreslått av Dixon.

U.S. patentskrift nr. 3 266 256 beskriver anvendelsen

av en vertikalt utadragende ramme som er anbrakt ved utleggerlekterens akterende. I denne ramme fremstilles rørledningen ved sammensveising av en rekke vertikalt plasserte standardrørlengder. Den nøyaktige utløpsvinkel som betinges av det rørledningsparti

som er fritthengende mellom utleggerlekteren og sjøbunnen kan ikke oppnås ved benyttelse av denne ramme, hvilket medfører at denne rørutlegningsmetode blir meget tidskrevende og følgelig uegnet for økonomisk, kommersiell anvendelse.

Det er tidligere kjent ved utlegging av rørledninger :.. å sørge for at røret kontinuerlig påføres en strekkspenning for derved å sørge for at røret utrettes ved nedleggingen, og det er også kjent metoder for å gi rørledningen en bestemt avgående vinkel i forhold til horisontalplanet. Som illustrerende for denne teknikk kan vises til britisk patentskrift nr. 1 107 541. Ifølge dette patentskrift benyttes en roterbar rørlagringsenhet for å sette røret under strekk under utleggingen.

Det vesentlig nye ved foreliggende oppfinnelse kan generelt sies i at rørledningen etter avvikling fra forrådstrom-melen påvirkes av to atskilte organer. Apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse er av den art hvor det på fartøyets dekk er anordnet en forrådstrommel for oppviklet rørledning, og videre en innretning for utretting av rørledningen som leveres fra trommelen før avleveringen fra fartøyet, og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse karakteriseres ved at det omfatter en første anordning for å utføre fortløpende plastisk bøyningsdeformasjon av rørledningen slik at den antar en tilnærmet ensartet nedover buet form fra en innledningsvis horisontal utrettet form etter avviklingen fra trommelen slik at rørledningen bøyes i retning mot sjøbunnen, hvilken første anordning er plassert på fartøyet slik at den strekker seg ut over kanten eller relingen på dette, samt en andre anordning for å utvirke påfølgende motsatt rettet bøyning av rørledningen slik at denne derved tilnærmet utrettes og antar ønsket form før avleveringen ned i sjøen, idet den første anordning innbefatter en omledersko med buet anleggsflate mot rør-ledningen på slik måte at anordningen fortløpende fordeler bøye-kreftene over en viss lengdeutstrekning av rørledningen og ved at den andre anordning strekker seg i retning nedover fra den første anordning og således er plassert mellom den første anordning og sjøen og innbefatter minst ett organ bestemt for å ligge til fortløpende anlegg mot rørledningen for å kunne fungere som et utretterorgan, og ved at den første anordning og den andre anordning er bevegelsesmessig sammenkoplet på en felles opplagring på fartøyet.

En foretrukket utførelsesform for et apparat ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at den første og den andre anordning er montert for samlet eller enkeltvis regulerbar vinkelmessig bevegelse om en horisontal akse.

Ved hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen kan man ut-føre kontinuerlig utlegging av rørledningen uten bruk av stinger og med styring og kontroll av leggeretningen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til vedlagte tegninger som viser en foretrukket utførelses form for et apparat ifølge oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 viser et skjematisk sideriss av apparatet under legging av en rørledning fra en lekter. Fig. 2 viser et øvre planriss av apparatet vist på fig. 1. Figurene viser en lekter 10 med et dekk 13 som under-støtter en trommel, generelt betegnet med 12. Trommelens 12 nav 15 er anordnet for rotasjon om en horisontal aksel 11. Trommelen 12 opptar en meget lang rørledning 14 som er påspolet i flere lag i en kveil 28. Hvert rørlag i kveilen 28 består av mange ringer 30. Når trommelen roterer i urviserretning, slik som vist i fig. 1, avspoles et bøyd rørspenn 16.

Dersom det utadløpende rørspenn 16 utgår fra det innerste lag 32, vil det ha en relativt skarp kurvatur, og det vil omvendt ha en svak kurvatur når det utgår fra det ytterste lag 34. I motsetning til h<y>a som kunne antas er det konstatert at hverken røret eller dets eventuelle plastbelegg påføres skade ved den fortløpende bøye- og utrettingsprosess som er forutsatt ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Det avspolede rørspenn 16 har derfor en permanent residualkurvatur hvis størrelsesorden varierer med det lag i kveilen 28 hvorfra rørspennet 16 utgår.

Røromlederanordningen, generelt betegnet med 18, bevirker omledning av det utadløpende rørspenn 16 fra en stort sett horisontal retning til en stort sett vertikal retning. Anordningen 18 er anbrakt på en plattform 24 som hviler på horisontale bjelker 26 og som derved er bevegelig i frem- og tilbakegående retning.

Røromlederanordningen 18 omfatter en rørbøyer, generelt betegnet med 20. Rørspennet 16 fremføres til'rørbøyeren i varierende vinkler med hensyn til horisontalplanet og med varierende residualkurvatur, avhengig av diameteren i det lag i kveilen 28 hvorfra rørspennet utgår. Ved hjelp av rørbøyeren 2 0 blir rør-spennet 16 bøyet med konstant bøyningsradius, hvis størrelse velges slik at den ikke understiger rørets plastiske minimumsbøy-ningsradius. &

Ved den.foretrukne utførelsesform omfatter rørbøyeren

20 en omledersko 40, hvis periferi flate som bringes i anlegg mot røret bevirker at dette bøyes i den ønskede kurveform. Omleder-skoens 40 bøyningsradius er valgt slik at den største del av rør-stålets tverrsnitt deformeres plastisk. Da rørledningen ankommer til rørbøyeren 2 0 med varierende spenningsfordeling i overens-stemmelse med dens kurvaturvariasjoner, vil røromlederskoen 40 følgelig fungere både som residualspenningsutjevner og som kur-vaturomformer.

Rørspennet 16 vil, etter å ha passert røromlederskoen

40, ha et stort sett ensartet residualspennings-fordelingsmønster i forhold til lengdeaksen og følgelig en konstant residualkurvatur.

For å fjerne den konstante residualkurvatur fra rør-spennet 16 anvendes en rørutretter 21 som av hensyn til konstruk-sjonens enkelhet, kan bestå av en rørutrettersko 42 og en styre-

sko 44. Omlederskoen 40, utretterskoen 42 og styreskoen 44 dan-

ner sammen en trehjuls-utretteranordning hvis virkemåte vil være vel-kjent for fagmannen. Rørutretterskoen 42 bevirker en motsatt-rettet ombøyning av rørspennet 16 i tilstrekkelig grad til at rørspennet 16, etter utgangen fra skoen 42 ved et punkt 54, har en tilnærmet nullkurvatur. Et rør med nullkurvatur er et rettlinjet rør.

Fra styreskoen 44 løper rørspennet 16 nedad langs en hellende bane 50 som danner en utløpsvinkel A med horisontalplanet. Vinkelen A kan derved ha en verdi fra noen få grader opp til 90°, beroende på vanndybden til sjøbunnen.

For å lette opprettholdelsen av den ønskede strekkspenning i den synkende rørledning, kan det være anordnet en sup-plerende ledningsstrammer. Selv om denne ledningsstrammer kan bestå av selvstendig virkende elementer, kan den ønskede spenning oppnås på konvensjonell måte ved anbringelse av en strekksko 22

rett overfor rørutretterskoen 42, slik at rørspennet 16 passerer mellom de motsatt beliggende skos 22 og 42 perifere anleggsflater.

Størrelsen av den strekkspenning som påføres ledningen vil av-henge av den kraft som strekkskoen 2 2 utøver mot rørutretter-skoen 42. Det kan anvendes dertil egnede hydrauliske sylindre (ikke vist), for etter ønske å føre strekkskoen og utretterskoen mot eller fra hverandre.

De forskjellige sko er anbrakt med innbyrdes mellomrom på plattformen 24 og er tilpasset for innbyrdes, relativ bevegelse. Hver skos perifere røranleggsflate omfatter fortrinnsvis en bevegelig kjede (ikke vist) som er sammensatt av buefor-mede klosser som er tilpasset for å oppta og derved bringes fast i anlegg mot den utadløpende lednings sidevegg. Utretterskoens 42 og strekkskoens 22 kjeder beveger seg derved i den retning som er angitt ved piler 52.

Det vil være innlysende at strekkskoen kan utelates. Strammeanordningens funksjon kan utføres av den slepebåt (ikke vist) som bugserer lekteren under rørutlegningsprosessen, samt av trommelens drivanordning på kjent måte.

Enhver hensiktsmessig drivanordning 56 kan anvendes for frembringelse av den horisontale bevegelse av plattformen 24 i frem- og tilbakegående retning. Denne frem- og tilbakegående bevegelse er på kjent måte synkronisert med trommelens

12 rotasjonshastighet. Plattformen 24 omfatter fortrinnsvis to svingbart sammenkoplede seksjoner 24a og 24B. Seksjonen 24B

kan derved dreies med eller mot urviserretningen, samt fastholdes på kjent måte i enhver ønsket vinkelposisjon for justering av utløpsvinkelen A, som vist ved strekede linjer i fig. 1.

Claims (5)

1. Apparat til bruk ved legging av rørledning fra et fartøy ned i sjøen,av den art hvor det på fartøyets dekk er anordnet en forrådstrommel for oppviklet rørledning og en innretning for utretting av rørledningen som leveres fra trommelen, før avlevering fra fartøyet,karakterisert vedat apparatet omfatter en første anordning (20) for å utføre fort-løpende plastisk bøyningsdeformasjon av rørledningen slik at den antar en tilnærmet ensartet nedover buet form fra en innledningsvis horisontal utrettet form etter avviklingen fra trommelen slik at rørledningen (16) bøyes i retning mot sjøbunnen, hvilken første anordning (2 0) er plassert på fartøyet slik at den strekker seg ut over kanten eller relingen på dette, samt en andre anordning (21) for å utvirke påfølgende motsatt rettet bøyning av rørled-ningen slik at denne derved tilnærmet utrettes og antar ønsket form før avleveringen ned i sjøen, idet den første anordning (2 0) innbefatter en omledersko (40) med buet anleggsflate mot rørled-ningen på slik måte at anordningen fortløpende fordeler bøye-kreftene over en viss lengdeutstrekning av rørledningen og ved at den andre anordning (21) strekker seg i retning nedover fra den første anordning (20) og således er plassert mellom den første anordning og sjøen og innbefatter minst ett organ bestemt for å ligge til fortløpende anlegg mot rørledningen for å kunne fungere som et utretterorgan, og ved at den første anordning (2 0) og den andre anordning (21) er bevegelsesmessig sammenkoplet på en felles opplagring (24) på fartøyet (10).

2. Apparat som angitt i krav 1,karakterisertved at den første og den andre anordning er montert for samlet eller enkeltvis regulerbar vinkelmessig bevegelse om en horisontal akse.

3. Apparat som angitt i krav 1 og/eller 2,karakterisert vedat den andre anordning innbefatter strekksko og utrettersko (22,42) som mellom seg danner en passasje for rørledningen.

4. Apparat som angitt i ett eller flere av foregående krav,karakterisert vedat den andre anordning innbefatter rørføringsorganer (44) som kan samvirke med rørutretterorga-nene og bidra til avlevering av rørledningen ned i sjøen i ønsket retning.

5. Apparat som angitt i hvilket som helst av foregående krav,karakterisert vedat den andre anordning innbefatter strekksko (22) som kan beveges tvangsmessig mot og fra hverandre og derved fastholde røret mellom seg, hvilke strekksko (22) videre kan beveges i rørets lengderetning for å kunne utsette rørledningen for strekk.