NO138860B - Fremgangsmaate ved kopling av en roerledning til en undervannsledning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til kopling av en rørledning til en undervannsledning.

Et problem olje- og gassindustrien stadig står overfor er sammenkopling av undervannsledninger og andre rørledninger. Undervannsledninger er i alminnelighet brukt til transport av olje og gass fra olje- og gasskilde til havs og til produksjons-eller lageranlegg på land/ eller til samleterminaler utenfor kysten.

En vanlig fremgangsmåte er i denne forbindelse å legge en rørledning til den undervannsledning eller det anlegg den skal koples til. Ledningen legges så tett som mulig langs den annen seksjons lengdeakse og så nær som mulig inntil den annen seksjon. I alminnelighet utfører så dykker målingen av avstanden mellom endene på de to seksjoner som skal koples sammen/ og en av seksjonene løftes til overflaten/ hvoretter en tilpasning av ledningens lengde utføres ved forlengelse av ledningen eller ved at en del kappes av denne. Ledningen senkes så igjen til undervannsstilling og man forsøker en sammenkopling av de to seksjoner.

Sammenkopling av de to seksjoner av ledningen ved hjelp av denne teknikk krever en meget nøyaktig tilpasning av led-ningsseksjonenes lengde. Skjønt aksial feilinnretning av de to seksjoner kan korrigeres i en viss utstrekning ved å bevege den ene eller begge av seksjonene på tvers av deres lengdeakser, er et gap eller en overlapning mellom seksjonene,sett i akseret-ningen, meget vanskelig å korrigere. Bare et meget lite gap kan tillates, og når gapet blir større enn noen centimeter kan seksjonene ikke koples sammen uten ytterligere regulering eller justering. Nesten inge^overlapning av seksjonene kan tillates, og det kan da bli nødvendig å løfte, justere og senke røret flere ganger før en riktig tilpasning av seksjonene er kommet i stand.

På grunn av kravet om nøyaktig tilpasning av ledningsseksjonene er det i alminnelighet nødvendig å bruke dykkere til utførelse av en nøyaktig måling av rørledningsseksjonenes flukting og avstanden mellom dem. Denne teknikk er derfor stort sett begrenset til grunt vann der dykkere kan arbeide.

Selv om de to ledningsseksjoner kan være nøyaktig i flukt med hverandre og ha riktig avstand når seksjonene ligger på bunnen, kan etterfølgende hevning og senkning av en seksjon forårsake en forandring i dennes plasering. Som et resultat av dette kan man etter å ha justert lengde på en seksjon og seksjonen igjen senkes på bunnen, få et anseelig gap eller en overlapning mellom ledningsseksjonene. Denne forskyvning av ledningene øker vanskeligheten med å få i stand en riktig tilpasning av de ledningsseksjoner som skal skjøtes.

En annen fremgangsmåte har innbefattet anvendelse av mellomledd. Ved denne fremgangsmåte legges ledningen som skal legges ut, langs aksen til den seksjon den skal koples til, men legges med hensikt slik at den ikke rekker frem til en tilpasset forbindelse. En flens sveises på den frie ende av hver seksjon, og en dykker foretar, ved hjelp av en mellomleddsjigg, en bestemmelse av de to flensers vinkelorientering og avstanden mellom dem. Jiggen løftes så til overflaten og et mellomledd som stemmer med jiggens form og dimensjoner,fremstilles spesielt for seg og senkes så slik at den kan forbinde ledningsseksjonene. En presisjonstilpasning er også nødvendig ved denne fremgangsmåte idet avstanden mellom rørledningsseksjonene må bestemmes nøyaktig og mellomleddet må fremstilles med omhu og presisjon. Denne fremgangsmåte er derfor også stort sett begrenset til forholdsvis grunne steder, der dykkere kan arbeide uten problemer, og fremgangsmåten kan være ganske tidskrevende.

Man har videre utviklet lengderegulerbart tilkoplings-utstyr for å forbinde rørledningsseksjoner. En slik anordning anvender en dobbel svingskjøt mellom to rørledningsseksjoner med to hydraulisk betjente koplinger med svingeledd i de motstående ender av seksjonene. Hele utstyret senkes i styrelinjer til gapet mellom rørledningsseksjonene som skal skjøtes,og da hydrauliske koplinger tvinger frem en forbindelse mellom utstyret og de frie ender på rørledningsseksjonene. En slik anordning krever ikke en nøyaktig tilpasning, men anordningen kan allikevel bare reguleres i lengde innenfor visse grenser. Svingskjøtene kan også ha en forholdsvis kort levetid uten leK-kasje, særlig i høytrykksrørledninger. Ennvidere er denne fremgangsmåte på grunn av utstyrets komplekse natur meget kostbar å utøve.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte til kopling av en rørledning til en undervannsledning og til reparasjon av undervannsledninger som måtte ha sviktet. I en utførelse ligger de rørledningsseksjoner som skal koples sammen stort sett i rett vinkel på hverandre, bt rør-bend festes så til den frie ende av den ene seksjon og rørbendet har en lengde og en form som passer mellom endene på de to led-ningsseks joner som skal koples sammen. Rørbsndet og den tilstøt-ende seksjon av rørledningen senkes så til det sted der en annen seksjon befinner seg under overflaten, og den frie ende av rør-bendet styres slik at det kommer i riktig stilling overfor den annen seksjon. Med hensiktsmessige koplingsanordninger koples så rørbendets frie ende og den tilstøtende rørledning sammen. Oppfinnelsen muliggjør skjøtning av rørledningsseksjonen på dybder der dykkere ikke kan arbeide, og den muliggjør skjøting av rør-ledninger med stor diameter som ikke kan skjøtes ved hjelp av tidligere Kjente fremgangsmåter. Som nevnt kan fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen også anvendes til reparasjon eller til å erstatte en seksjon av en undervannsledning.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk.

Fig. 1 viser, i perspektiv, en plattform til havs og to seksjoner av en rørledning som skal skjøtes,

fig. 2 viser, i perspektiv, den samme plattform der skjøtingen av de to seksjoner er i gang, og

fig. 3 viser rørledningen ferdig koplet.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet i forbindelse med kopling av en undervannsledning til en produksjons-plattform til havs, men det skal pekes på at oppfinnelsen like godt kan anvendes ved sammenkopling av hvilke som helst rørled-ninqsseksjoner. For eksempel han fremgangsmåten anvendes til sammenkopling av to rørledninger som ligger på omtrent samme sted under vann. DessuV^n kan fre/ngangsmåten anvendes til kopling av en rørledning til en lednings- eller kanalflens på en produk-sjonsenhet under vann, et samlesystem under vann eller et under-vannsbrønnhode. I det følgende vil den ledning som ligger på havbunnen bli betegnet som undervannsledning, mens den seksjon som ligger nærmest plattformen og som skal koples til undervannsledningen, er betegnet som rørledning. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan også benyttes ved reparasjon eller utskiftning av en rørledningseksjon som er brutt sammen, er blitt skadet eller trenger utskiftning av andre årsaker.

Plattformen er på fig. 1 generelt betegnet med 15 og den står i en vannmasse 12. Havbunnen er betegnet med 13 og vannets overflate med 14, og plattformen 11 holdes oppe av bære-konstruksjonen 15 som har forsterkende støttedeler 16 og 17 og et stigerør 18 som er festet til støttedelene ved hjelp av fastspenningsanordninger 19. Rørledningen 18 er en enkel ledning for overføring av væsker mellom havbunnen 13 og havets overflate 14. Stigerøret går ved sin nedre ende over i en rørled-ning 20 som følger havbunnen 13 og er omtrent horisontal. Rør-ledningen 20 har en lengdeakse 21 som står omtrent i rett vinkel på stigerøret 18 og er på passende måte fastspent til en koplingsramme 22 som er festet i havbunnen 13. Den øvre del av stigerøret 18 går opp til utstyr som befinner seg på plattformen 11, men som for oversiktens skyld ikke er vist. Utstyret kan imidlertid være av en hvilken som helst art.

Som vist på fig. 1 er en undervannsledning 23 lagt på havbunnen 13 tilnærmet horisontalt fra en rørledningslekter 24 etter en hvilken som helst passende fremgangsmåte. Undervannsledningen er lagt slik at dens frie ende 25 kommer så tett som mulig opp til lengdeaksen 21 for. rørledningen 20. Undervannsledningen 23 er forbundet med lekteren 24 ved hjelp av en trekk-klemme 26 som er festet til en fleksibel heisedel 27, f.eks. en vire eller en kabel. Trekklemmen 26 sitter tilstrekkelig langt inne på den frie ende 25 av undervannsledningen 23, slik at det blir mulig å kappe av eller skjøte på undervannsledningen 23. Når undervannsledningen 23 legges, rettes den inn slik at dens lengdeakse 28 med hensikt ligger i en avstand X fra enden 29 av rørledningen 20. Formålet med denne avstand vil bli behandlet nærmere i det følgende.

Med rørledningen 20 og undervannsledningen 23 liggende som vist på fig. 1, bestemmes avstanden og orienteringen mellom den frie ende 29 av rørledningen 20 og den frie ende 25 av undervannsledningen 23, det vil si avstanden X, fra rørledningens 20 ende til det punkt der undervannsledningens lengdeakse 28 skjærer aksen 21 for rørledningen 20. På samme måte bestemmes avstanden Y fra den frie ende 25 av undervannsledningen 23 til skjæringspunktet mellom aksene 21 og 28. På fig. 1 ligger undervannsledningens 23 frie ende 25 like foran lengdeaksen 21 for rørledningen 20. Man skal imidlertid merke seg at undervannsledningen 23 kan gå opp til og til og med forbi lengdeaksen 21. Den overskytende lengde av undervannsledningen 23 kan senere fjernes som forklart nedenfor.

Målingen av de nevnte avstander og orienteringen av undervannsledning og rørledning i forhold til hverandre kan fore-gå på en hvilken som helst hensiktsmessig måte. På grunt vann med god sikt kan arbeidet utføres av dykkere mens man på vanske-ligere tilgjengelige steder og hvor det er dårlig sikt i vannet kan utføre målingene ved hjelp av vanlige sonaranordninger, såsom modell "340 High Resolution Scanning Sonar System" fremstilt av Edo Western Corporation, Salt Lake City, Utah. Avstanden mellom ledningene og orienteringen kan dessuten beregnes på forhånd, og man kan foreta overflatemåling etterat undervannsledningen 23 er heist opp til overflaten. Videre kan, når undervannsledningen legges fra en lekter, det utføres målinger før ledningen senkes til undervannsstilling. Skjønt en overflatemåling ikke kan ut-føres med samme nøyaktighet som den nevnte målemetode vil overflatemåling i alminnelighet være tilfredsstillende fordi fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ikke krever den nøyaktige tilpasning som man må ha ved tidligere kjente fremgangsmåter. Denne fleksibilitet ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil.korrigere for store aksialforskyvninger og avstander mellom endene av undervannsledningen og rørledningen.

Når avstanden under vann og orienteringen av de for-skjellige punkter er målt og fastlagt, heises rørledningen 23 opp til overflaten, som vist på fig. 2. Dette kan passende gjøres ved hjelp av en vire eller kabel 30 som festes til undervannsledningen ved kabelklemmen 26. Kabelen 30 går gjennom en davit 31 på en arbeidslekter 32 og løftes og senkes av ikke viste vinsj-anordninger på lektererh Det er å foretrekke at man under opheis-

ingen av undervannsledningen 23 holder kabelen 27 strammet.

Når stramningen i kabelen 27 avpasses slik at den gir en omtrent konstant horisontal kraftkomponent på trekklemmen 26 under heise- og senkeoperasjonen vil formen på undervannsledningen 23 være omtrent en kjedelinje. Denne form vil hjelpe til med å hindre bulking av undervannsledningen 23 mens den henger uten at det er nødvendig med flere støtteanordninger langs undervannsledningens hengende lengde. Den måte dette arbeid ut-føres på er velkjent for fagfolk og skal ikke gjennomgås i detalj her.

Etterat undervannsledningen 23 er heist opp til overflaten, festes et rørbend 33, 34 til den frie ende 25 av undervannsledningen 23 også på vanlig måte, f.eks. ved sveising. Hvis man på overflaten har utført bestemmelse av avstanden under vann og orienteringen før man senker undervannsledningen til undervannsstilling, vil rørbendet 33 selvfølgelig være festet til den frie ende av undervannsledningen før den senkes.

Rørbendet har en slik lengde og form at det vil spenne over avstanden' mellom og passe til orienteringen av enden 25

på undervannsledningen og enden 29 på rørledningen 20. I den

utførelse som er vist på fig. 2 kan rørbendet passende bestå av en seksjon 34 som sammen med kneet 35 er lik avstanden Y, og et midtparti 36 som sammen med kneet 35 er omtrent lik avstanden X. I de tilfelle der den frie ende 25 av undervannsledningen 23 strekker seg opp til eller forbi lengdeaksen 21 vil seksjonen 34 være unødvendig, og det kan i virkeligheten være ønskelig å fjerne den del av undervannsledningen 23 som stikker forbi lengdeaksen 21.

Rørbendet må selvfølgelig ha en form som vil rekke over avstanden og passe til beliggenheten av enden 25 på undervannsledningen og enden 29 av rørledningen 20. Det er fordelaktig å anvende et rørbend som er L-formet med en vinkel på ca. 90°.

En slik form kan lett fremstilles, men hva som er mer viktig

er imidlertid at en slik form lettere vil tillate bøyning av rørbendet, noe som også vil lette innretningen av rørbendets grener i forhold til de ledninger det skal koples til. Vinkelen mellom undervannsledningen 23 og rørbendet kan imidlertid ligge mellom 45° og 135° .med tilfredsstillende fleksibilitet for de fleste tilfelle.

Avstanden mellom undervannsledningen og rørledningen (avstanden X) og dermed lengden på en seksjon av rørbendet kan variere adskillig. En hovedbetraktning gjelder rørets fleksibilitet som en funksjon av dets diameter og veggtykkelse. Ved mer fleksible rør vil man trenge mindre avstand. Andre betrakt-ninger som bestemmer denne avstand omfatter nøyaktigheten hvor-med avstanden og orienteringen kan bestemmes og størrelsen og an-tall arbeidslektere som er til rådighet for å heve undervannsledningen og rørbendet til overflaten. Den riktige avstand i et gitt tilfelle kan lett bestemmes idet man, som forklart tidligere, anvender vanlig ingeniørteknikk, og det vil bestemme hvor undervannsledningen 23 først legges av lekteren 24.

Rørbendet har i sin annen ende en koplingsbøssing 37, en bæredel 38 og styrehylser 39. Med undervannsledningen 23 og rørbendet 33 hengende over vannet tres styrekabler 40 gjennom styrehylsene 39, som vist på fig. 2. Ytterligere klemmer 41 og 42 anbringes på rørbendet 33 og bæres av kabler 4 3 og 44 som henger fra tilsvarende daviter på lekteren 32.

Undervannsledningen 23 og dens rørbend 33 senkes så

til havbunnen, som vist på fig. 2, med rørbendet holdt i omtrent horisontal stilling. Fortrinnsvis slakkes styrekablene 40, som vist på fig. 2, når undervannsledningen og rørbendet begynner å senkes. Under senkeoperasjonen økes spenningen på styrekablene 40 ved hjelp av kabelheiseanordningen 45, og aksialspenningen opprettholdes i undervannsledningen 23 ved hjelp av kabelen 27 som tidligere beskrevet. Ettersom undervannskabelen 23 og dens rørbend 33 senkes til havbunnen 13, glir styrehylsene 39 ned langs styrekablene 40. Når ledningene nærmer seg bunnen, økes spenningen i styrekablene 40 inntil de er nesten rette og styrehylsene 39 kommer da i inngrep med styretappene 46 på koplings-rammen 22. Koplingsbøssingen 37 bringes i inngrep med tilsvarende koplingsbøssing 47 på stigerøret 18, og disse bøssinger kan settes sammen manuelt ved hjelp av dykkere, der vanndybden til-later det, eller ved hjelp av egnede fjernbetjente koplingsanordninger på større dyp.

Med en gang forbindelsen mellom bøssingene 37 og 47 er fullført som vist på fig. 3, trykkprøves installasjonen, styre-linene tas opp og installasjonen er ferdig.

En hovedfordel^med foreliggende oppfinnelse fremgår av fig. 2. I den stilling som denne figur viser har undervannsledningen 23 et kontaktpunkt med havbunnen 13 ved 48. Fordi en del av rørledningen 23 er opphengt kan en viss grad av side-bevegelse i forhold til undervannsledningens lengdeakse 28 tillates. Denne bevegelse vil muliggjøre innretning langs

lengdeaksen 21 for rørledningen 20. Dessuten er bevegelse på tvers av lengdeaksen 21 mulig på grunn av rørbendet 33. Fordi dette rørbend er opphengt under senkeoperasjonen og er fleksibel i en viss grad vil det tillate en viss justering av

tverretningen i forhold til lengdeaksen 21. Man behøver bare utøve en minimal kraft på styrehylsene 39 for å oppnå en slik justering. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil derfor gL en større grad av fleksibilitet for en ledningsseksjon som skal skjøtes til en annen idet seksjonen får bevegelsesfrihet både på langs og på tvers av sin lengdeakse. Til sammen-likning gir tidligere kjente fremgangsmåter liten eller ingen bevegelsesfrihet langs ledningens lengdeakse.

Som tidligere nevnt kan fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen også anvendes til å erstatte en del av en eksi-sterende rørledning, f.eks. hvor rørledningen er brutt. En ende av den brutte ledning heves til overflaten, en koplingsbøssing og en koplingsramme med styretapper og styreliner festes på ledningen og den senkes til dens opprinnelige posisjon. Den frie ende av den annen seksjon av den brutte ledning heves til vannoverflaten ved hjelp av heiseanordninger slik at ledningen blir hengende etter en kjedelinje, mens den ødelagte del av ledningen skiftes ut. Den hengende rørledning skyves så ut av flukt med den annen seksjon så meget at man får omtrent den ønskede avstand mellom rørledningens frie ender. Den ønskede avstand beregnes idet man anvender vanlig teknikk, og idet man tar i betraktning slike faktorer som rørledningens diameter og veggtykkelse. Den hengende del av rørledningen kan så senkes til den forskjøvne posisjon på havbunnen og avstanden og orienteringen mellom endene på rørledningsseksjonene kan bestemmes for undervannsstedet. Målinger på overflaten og beregninger vil

i alminnelighet være tilstrekkelig nøyaktige på grunn av den justeringsmulighet som oppfinnelsen byr på. Etterat avstanden og orientering er bestemt, festes et rørbend med den riktige lengde og orientering til den frie ende på den hengende del, et

arbeid som utføres over vannflaten.

Rørbendet i denne utførelse vil være omtrent z-formet med et midtparti og et kne i hver ende. Et kne vil kople sammen den hengende rørledningsseksjon og rørbendets midtparti. På grunn av vinkelforholdet mellom rørledningens hengende seksjon og den annen seksjon vil vinkelen i dette kne i alminnelighet være mindre enn 90°. Denne vinkel vil selvfølgelig være avhengig av systemets generelle geometri, derunder også avhengig av vinkelen på kneet i den motstående ende av midtpartiet.

Som i den tidligere beskrevne utførelse kan den hengende seksjon av rørledningen forringes eller forkortes før man setter på rørbendet. Et kne festes altså til den motsatte ende av midtpartiet for å kople dette og den annen seksjon av rørledningen sammen. Dette kne må være utstyrt med en koplingsbøssing, en bæredel og styrehylser på samme måte som i den tidligere beskrevne utførelse. Rørbendet og den hengende seksjon av rørled-ningen senkes såsom tidligere beskrevet, og festes til den tilsvarende bøssing.på den annen rørledningsseksjon.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved kopling av en rørledning (23) til en undervannsledning (20), karakterisert ved at rørledningen (23), bortsett fra et fritt endeparti (25), anbringes på en linje (28) som krysser undervannsledningens (20) lengdeakse (21) og som ligger i avstand fra den frie ende (29) av undervannsledningen (20), at undervannsavstanden mellom den frie ende (29) av undervannsledningen (20) og den frie ende (25) av rørledningen (23) og den innbyrdes orientering av endene (25, 29) i forhold til hverandre bestemmes, og at det til rørledningens (23) frie ende (25) festes en vinkelformet forlengelse (33) med en lengde og en form som passer til avstanden mellom og til plaseringen av de nevnte ender (25> 29) av rørledningen (23) og undervannsledningen (20), hvilken forlengelse (33) senkes og styres til en stilling i flukt med undervannsledningen (20), hvoretter forlengelsen (33) forbindes med den frie ende (29) av undervannsledningen (20).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at rørledningen (23),bortsett fra dens frie ende (25), legges på bunnen langs linjen (28) og heves herfra før den vinkelformede forlengelse (33) festes.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at det utøves aksialt strekk på rør-ledningen (23) "under hevning av denne og under senkning av forlengelsen (33).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3s karakterisert ved at den horisontale komponent av det aksiale strekk holdes tilnærmet konstant under hevning av rørledningen (23) og senkning av forlengelsen (33).

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at forlengelsen (33) holdes stort sett horisontalt under sin senkning.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at undervannsavstanden og orienteringen mellom de frie ender (25, 29) av rørledningen (23) og undervannsledningen (20) bestemmes ved deres undervannsposisjoner.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved. at undervannsavstanden og orienteringen mellom de frie ender (25, 29) av rørledningen (23) og undervannsledningen (20) bestemmes når rørledningen (23) befinner seg ved overflaten.