NO149539B - Fremgangsmaate og apparat for undervannsarbeide - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for arbeide under vann og et apparat for utførelse av fremgangs-måten.

Det er et problem ved arbeide under vann med montering og vedlikehold av installasjoner såsom brønnhoder på havbunnen. Med konvensjonelle dykkermetoder og dykkerklokke-teknikk utsettes arbeiderne for den hydrostatiske trykkhøyde som tilsvarer vanndybden og på grunn av behovet for dekompresjon for å unngå de ved slikt arbeid kjente leddskader,

blir arbeidsdagen meget kort. Det har vært foreslått å bygge inn deler av havbunnsanlegg i kapsler fylt med luft eller annen gass ved atmosfæretrykk og å bringe personalet ned til en slik kapsel inne i en annen kapsel fylt med luft ved atmosfæretrykk. Overføringen av personalet mellom kapslene medførte at man måtte ha koblingsorganer på de to kapsler som dannet en vannfylt forbindelseskapsel som måtte pumpes ut og fylles med luft eller annen gass ved atmosfæretrykk. Denne pumping medfører overføring av et stort vannvolum tilsvarende volumet av forbindelseskapselen mot hele den hydrostatiske trykkhøyde. Denne utpumping er et pumpebehov med høy ytelse som medfører store kraftmengder og store pumper, slik at det er vanskelig å gjøre transittkapselen for personellet uav-hengig og det er nødvendig å tilføre kraft fra et forsyningsskip på overflaten foruten at pumpingen tar betydelig tid. Eventuelle deler som skal installeres, må transporteres i personal-transittkapselen eller slik at de er inne i forbindelseskapselen. Alternativet er å fylle installasjonsdelens kapsel som deretter må pumpes ut igjen. Når en rørledning eller elektrisk forbindelse skal utføres gjennom veggen av installasjonsdelens kapsel, er det nødvendig å fylle kapse-

len med etterfølgende utpumping eller anvende omstendelige sluseorganer.

Videre vil eventuell oljelekkasje fra installasjonsdelen ha en tendens til å samle seg i bunnen av installasjonsdelens kapsel med den følge at hvis kapselen deretter fylles, vil oljen smøres utover installasjonsdelen. Dessuten, hvis eventuell lekkasje forekommer i kapselveggen når folk er innenfor kapselen, vil lekkasjen få. form av en høytrykks-stråle av havvann.

I etterfølgende deler av foreliggende beskrivelse betyr atmosfæretrykk ethvert trykk som aksepteres av medi-sinsk sakkyndige som sikkert for arbeide uten behov for lang-varig dekompresjon og som typisk inkluderer opp til et trykk tilsvarende 10 m dybde fratrukket dybden av vann i kapslene.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse er en av dens karakteristiske trekk en fremgangsmåte for arbeide under

vann som er kjennetegnet ved at man reduserer trykket i forbindelseskapselen og anleggskapselen uten å fjerne vannet fra disse kapsler, og derpå entrer kapslene for utførelse av arbeidet på delen mens denne er omgitt av vann ved atmosfæretrykk.

Selv om det er mulig å la den nevnte annen kapsel inneholde installasjonsdelen, foretrekkes det å ha en permanent vannfylt kapsel som omslutter installasjonsdelen og ut-former nevnte annen kapsel som en forbindelseskapsel.

I samsvar med et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse er således en fremgangsmåte ved arbeide under vann kjennetegnet ved at undersøkelse med hensyn til forurensning fra olje- og gasslekkasjer i anleggskapselen og eventuell utspyling av forurensningene, som skjer ved hjelp av vann fra den omgivende sjø, foretas før trykket i anleggskapselen reduseres.

Mens det når der foreligger en forbindelseskapsel er mulig å la installasjonsdelens kapsel være ved atmosfæretrykk, er det foretrukket at normalt er alle vannfylte kapsler ved det utvendige trykk når en transittkapsel ikke er tilstede.

Da vann er hovedsakelig ikke sammentrykkbart er den vannmengde som må overføres for å redusere trykket fra det utvendige trykk til atmosfæretrykket liten og kan besørges ved hjelp av normale ballastjusteringspumper for en under-vannsanordning, hvormed er ment et selvstendig fartøy i lik-het med en liten undervannsbåt. I virkeligheten er strengt tatt ikke noen pumpe nødvendig fordi trykket kan slippes ut i transittkapselen og ny trykkøkning kan oppnås ved å for-bindes med det ytre havvann.

Imidlertid medfører ikke dimensjonen og vekten av en pumpe for overføring av den lille vannmengde det her dreier seg om, noen alt for stor ulempe sammenlignet med høytrykks-pumper for stort volum og med stor ytelse nødvendig for utpumping av en kapsel og det blir mulig for transittkapselen å få sin oppdrift justert for å gi ytterligere sikkerhet.

Et annet trekk ved oppfinnelsen skaffer en transittkapsel for å transportere arbeidere til en del av et undervannsanlegg, på hvilket der skal utføres et arbeide og kjenne-tegnes ved at den har organer for å sette vannet i forbindelseskapselen og i anleggskapselen i forbindelse med luften i transittkapselen og derved redusere trykket i disse kapsler til atmosfæretrykk.

Ennå et trekk ved oppfinnelsen er at organene for avlastning av trykket til atmosfæretrykk omfatter en tank for opptak av en liten mengde vann fra forbindelseskapselen, hvilken mengde representerer økningen i det vannvolum som var sammentrykket i kapselen, når trykket reduseres til atmosfæretrykk, samt et føleorgan for detektering av en eventuell lekkasje inn i den annen kapsel etter sammenkoblingen med anleggskapselen.

Som eksempel på trekk som kunne indikere at kapselen var tilpasset for å bli vannfylt, skal vises til ventiler for avlastning av for høyt trykk i kapselen og oljedetek-teringsutstyr i den øvre del av kapselen.

For bedre forståelse av oppfinnelsen skal i det føl-gende beskrives noen utførelser som rene eksempler under hen-visning til tegningene, hvor fig. 1 viser en del av et anlegg på havbunnen innelukket i en kapsel, fig. 2 viser en tran-sittmodul, fig. 3 er et kretsdiagram som viser organer for regulering av trykk i de forskjellige kapsler vist skjematisk på denne figur, fig. 4 er en skjematisk fremstilling av en foretrukket anordning for å skaffe tilførsel av innånd-ningsluft til personell som arbeider i anleggsdelens kapsel, og fig. 5 viser en forenklet annen utgave av oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en del av havbunnen 11, fra hvilken brønnhodeforingen 12 rager opp. På foringen ér montert et "juletre", hvormed menes det vanlige utstyr av ventiler og-tilbehør og som i foreliggende tilfelle er betegnet med 14

og utstyret er innelukket i en tett kapsel 15. Rørledninger

16 er ført gjennom egnede tilkoblinger 17 i kapselens vegg for tilkobling til "juletreet". En luke 18 er. anordnet på toppen av kapselen. Brønnhodeforingene ender på kjent måte i en kobleinnretning 110 og en overgang 111. Tetningene mellom foringene og overgangen kan lekke. I utførelser av foreliggende oppfinnelse er disse tetninger anordnet på yttersiden av kapselen. Overgangen er en massiv blokk som trenger gjennom kapselveggen og inneholder en hovedventil 12 som kan betjenes manuelt eller ved fjernstyring med hydrauliske organer som er anordnet slik at de ikke forstyrrer hverandre.

Fig. 2 viser en transitt-modul 20 som kan bli ført

ned til kapselen 15 ved hjelp av hvilke som helst kjente organer, såsom føringswirer (ikke vist). Ved bunnen av denne modul er det en innføringstrakt 21 for opptak av luken 18 og f or føring av tetningsflåtene omkring luken mot en komplementær tetningsflate 23 på modulen 20.

Modulen 20 omfatter et øvre kammer eller transittkapsel 24 og et nedre kammer 25 som normalt er åpent ved sin nedre ende ved trakten 21, men som tettes ved samvirke av tetningsflåtene 22 og 23 for å danne en tredje, forbindende kapsel.

Kapselen 24 har dobbelte luker 26 ved sin øvre og nedre ende. Den øvre dobbelte luke er for inngang av personell og utstyr ved overflaten og den nedre dobbelte luke skal gi adgang til den forbindende kapsel. De dobbelte luker er konstruert med et ytre element 27 som skal tåle det ytre trykk, og et indre element 28 som skal tåle det innvendige trykk i kapselen 24. Dette gjør det mulig å anvende kapselen normalt og som et dekompresjonskammer hvis kapselen på grunn av et eller annet uhell blir satt under trykk mens den inneholder personell, hvilket kan forekomme hvis en lekkasje skulle starte mens personellet er i kapselen 15 og den nedre dobbelte luke måtte forbli åpen for å tillate dem å tre inn i kapselen 24 igjen. Personellet kunne tette seg selv inne i kapselen 24 ved hvilket som helst foreliggende trykk og unn-slippe til overflaten ved å stole på luften i kapselen og mulige utvendige kobleinnretninger for å gjøre det mulig for et forsyningsskip å tilføre ytterligere luft når kapselen er på overflaten men før det er trygt å forlate kapselen på grunn av utilstrekkelig trykkreduksjon. Elementene i hver dobbelt luke svinger om en enkelt tapp 101 som er parallell med lukens akse.

Luken 18 kan være konstruert for å tåle hovedtryk-ket i kapselen 15 bare fordi kapselen fortrinnsvis er ved fullt hydrostatisk trykk unntatt når trykket over denne luke er utjevnet.

"Juletreet" 14 rager gjennom kapselen 15 og er ube-vegelig tettet til bunnen av kapselen og forskyvbart tettet i en åpning 31 ved toppen av kapselen for å tillate ekspan-sjon og for å tillate forbindelse av wireutstyr eller andre hjelpeenheter 110 som må være ved toppen av treet. Utførelsen av denne glidende tetning er en stiv krave 32

fast forbundet med åpningen, inne i hvilken foreligger et stempel 33 som kan benyttes som et hydrostatisk lager og som en løftesylinder for å løfte elementer av treet opp fra sitt sete før de fjernes.

Fig. 3 viser et kretsskjema for organene til regulering av trykkene. Figuren er temmelig komplisert på grunn av den store mengde overtallige sikkerhetskomponenter. Det antas at figuren best beskrives ved å forklare hvordan syste-met anvendes. Det skal først antas at de tre kapsler 15, 24 og 25 som vist på denne figur med brutte linjer, er fylt, kapselen 24 med luft ved atmosfæretrykk og de andre to kapsler med vann ved det omgivende trykk. En lufteventil 51 er forbundet med en ekspansjonstank 52 ved hjelp av ventiler 53. Denne lufteventil er anordnet i den nedre dobbelte luke 26 eller ført utenom denne dobbelte luke. Ekspansjonstanken er en trykktank og dens trykk stiger til å begynne med som det kan avleses på et manometer 54. Hvis der er en lekkasje på tetningsflåtene 22 og 23 vil trykket stige til det ytre trykk. Normalt vil imidlertid trykkstigningen indikere fraværet av noen lekkasje og ekspansjonstanken kan åpnes til transitt-kapselens atmosfære gjennom ventiler 55. Den dobbelte luke kan nå åpnes og man kan få adgang til den forbindende kapsel for å gjøre det mulig å fremstille fleksible forbindelser 56 med kapselen 15 gjennom eller ved å gå utenom luken 18. En av disse forbindelser er en lufteventil og denne styres igjen åv ventilene 53 til ekspansjonstanken 52 unntatt at den innledende strømning føres forbi av. ventiler 57 gjennom et

inspeksjonsglass 58, slik at strømningens art kan iakttas og eventuelt gjennom ventiler 59 til et analyseapparat 60. Hvis strømningen er olje eller gass, er det mulig å spyle ut eventuell gjenværende olje eller gass fra kapselen 15 ved å

pumpe vann gjennom den annen av de fleksible forbindelser 56 til et avløp 61 under det ventede laveste nivå for gass eller olje ved hjelp, av en kraftdrevet pumpe 62 eller en hånddrevet pumpe 63. Denne olje eller gass kan skrive seg fra en lekkasje fra brønnhodeanlegget og kan være begrenset ved organer 65 som omfatter en hvilken som helst eller en kombinasjon av en oljedetektor, en gassdetektor, en differensialtrykkdetek-tor, en trykkavlastningsventil, og en sprengbar membran.

Disse organer eller innretninger er anbragt i den øvre del av kapselen 15 som er slik arrangert at den danner et fangområde for olje og gass omkring organene. Eventuelle detektorer som anvendes i disse organer, er innrettet for å stenge brønn-hodet og unngå ytterligere lekkasje enten ved direkte meka-nisk funksjon eller ved elektrisk eller hydrauliske tilkoblinger. Organene eller noen av dem er fortrinnsvis anbragt tilgjengelige for avstengningsformål fra den forbindende kapsel. Hvis det anvendes en trykkavlastningsventil eller membran, benyttes en ventil 66 som kan betjenes innenfra kapselen 25, til å isolere avlastningsventilen eller membranen fra det ytre trykk for å tillate betjening av trykkavlastningsventilen eller membranen. Vannet som pumpes gjennom av-løpet 61, trekkes fra en havtilkobling 67 eller eventuelt fra tanken 52 og tømmes gjennom en annen havtilkobling 68 eller trykkavlastningsventilen i organene 65. Hvis oljeforurensnin-gen skal reduseres, er det mulig å lagre den utspylte olje i tanken 52 eller en annen tank. I de tilfelle hvor det er umulig å begrense mengden av oljelekkasje, ville det være mulig å ha en dykkerklokkelignende samleinnretning som mot-tar eventuell olje som kommer fra havtilkoblingen 68. Når all oljen og gassen er spylt ut,.kan trykket i kapselen 15 reduseres som beskrevet i forbindelse med kapselen 25, og luken åpnes. Man kan da få adgang til brønnhodeinstallasjonen. Da denne fortsatt er neddykket i vann som kan være opp til 5 m dypt, er det nødvendig å anordne understøttende organer for dykking på grunt vann, dvs. et lufttilførselssystem inklusive en kompressor 102 (fig. 4), slik at personellet ikke skal behøve å suge inn luft mot vanntrykkhøyden i kapselen 15. Hver person har en behovsventil i sitt pusteutstyr for å redusere lufttrykket til det som'er nødvendig ved hans arbeidsbyrde. Da også kapselen 15 blir satt under trykk mens den er i bruk, vil trykket i de øvrige kapsler øke i samme grad, men trykkhøyden frembragt av kompressoren behøver ikke være stor. Kompressoren 102 trekker inn luft fra transittkapselen og leverer den til beholderen 103 som styres av en innstillbar avlastningsventil 104, og derfra til en innånd-ningsmanifold 105 gjennom filteret 106 og organer 107 for absorbsjon av karbondioksyd. Trykket i denne manifold styres ved hjelp av en ventil 108. Hensiktsmessige tilkoblingspunk-ter 109 for å trekke ut luft er anordnet på manifolden.

Fig. 3 viser også fleksible forbindelser 69 som kan anvendes til spyleutstyr inne i kapselen 15 hvis nødvendig, manometeret 70 og utvendige tilkoblinger 71 som gjør det mulig for kapselen 2 4 å bli anvendt som et dekompresjonskammer eller en dykkerklokke.

Det har hittil vært antatt at trykkene i kapselen 25 kan reduseres. Den eneste grunn til at trykket i kapselen 25 ikke skulle bli redusert er en lekkasje på tetningsflåtene 22 og 23. En av disse flater inneholder en sammentrykkbar tetning som er innrettet for å bli tilstrekkelig trykket sam-men til at flatene 22 og 23 begrenser mengden av' lekkasje hvis tetningen svikter.

Det kan utføres forskjellige funksjoner fra vedlikehold og opp til montering av "juletreet" og utførelse av ytre forbindelser. Når kapselen 15 til å begynne med er installert under anvendelse av dykkere eller dykkerklokker, vil den be-stå av et rent skall som festes av dykkerne til brønnhode-foringen 12, idet "juletreet" ennå ikke er montert. Hullene i skallet, såsom åpningen 31 og åpningene for innføring av rørledninger, blindes av fra yttersiden ved hjelp av avtag-bare dekselplater, hvis festeorganer er tilgjengelige fra innersiden av skallet. Disse dekselplater er slik anordnet at også i mangel av festeorganer vil utvendig trykk bevirke at platene danner en tetning med resten av skallet. Således kan skallet umiddelbart etter monteringen anvendes til å danne en sikker omgivelse for personell som skal montere "juletreet" . Når en ny del av "juletreet" skal bringes inn i skallet, er det mulig å bringe den nye delen ned i transittkapselen som på allerede kjent måte. På grunn av den korte tid som er nødvendig til trykkreduksjon, er det mulig for personell fra transittkapselen å frigjøre festeorganene for pla-ten over f.eks. en åpning, løfte opp dekselplaten ved hjelp av eh trosse, og en øyebolt og feste en nedhalingstrosse til en øyebolt. De kan da vende tilbake til og forsegle seg selv i transittkapselen og sette kapselen 15 på nytt under trykk, slik at dekselplaten løftes fra sitt sete og kan gjenvinnes av

forsyningsskip. En ny del og dekselplaten, f.eks. en rørled-ning kan deretter anordnes på trossen av forsyningsskipet og trossen trekkes inn ved hjelp av en vinsj i kapselen 25 be-tjenet inne fra kapselen 24, slik at dekselplaten eller rør-ledningsflensen trekkes tett tilbake mot sitt sete med den nye del inne i kapselen 15. Personellet kan deretter redusere trykket i og på ny få adgang til kapselen 15 for å feste rør-flensen eller på ny feste dekselplaten og montere den nye del.

Noen deler av brønnhodeinstallasjonen kan ved hjelp av fleksible ledninger være forbundet med "juletreet" og være løsbare, slik at de kan trekkes opp og inn i transittkapselen for vedlikehold i tørre omgivelser. En slik del er et styrepanel 119 (fig. 1).

For undervannsanlegg av en enkel art, såsom en rør-ledningsventil 120 (fig. 5) er det mulig å gi avkall på en separat kapsel som permanent omslutter denne og å la ven-tilen normalt være åpen mot det åpne hav og omslutte den i en forbindende kapsel for betjening.

Når vedlikeholdsoperasjonen er fullført, vender personellet tilbake til transittkapselen og tetter lukene bak seg og setter på ny anleggsdelkapselen og den forbindende kapsel under trykk.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte i forbindelse med utførelse av arbeid under vann, hvor man ved hjelp av en transittkapsel (24), fylt med luft av atmosfæretrykk, lar seg senke ned til en installasjonsdel (14), som er omgitt av en anleggskapsel (15), og hvor det skal utføres arbeid, idet transittkapselen (24) på sin underside er påsatt en forbindelseskapsel (25), som til å begynne med er åpen mot den omgivende sjø og fylt med vann, idet det ved den nedre ende av forbindelseskapselen er anbragt et sammenkoblingsorgan (21), beregnet på å samvirke med en luke (18) på oversiden av anleggskapselen (15), hvilken fremgangsmåte omfatter sammenkobling ved hjelp av de nevnte sammenkoblingsorganer, reduksjon av trykket i anleggskapselen (15) til atmosfæretrykk, og nedstigning til installasjonsdelen (14), idet man entrer forbindelseskapselen (25) gjennom en luke (nedre 26) som fører til denne og derpå entrer anleggskapselen (15) gjennom luken (18) til denne, karakterisert ved at man reduserer trykket i forbindelseskapselen (25) og anleggskapselen (15) uten å fjerne vannet fra disse kapsler, og derpå entrer kapslene (25, 15) for tilførelse av arbeidet på delen (14) mens denne er omgitt av vann ved atmosfæretrykk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at undersøkelse med hensyn til forurensning fra olje- og gasslekkasjer i anleggskapselen (15) og eventuell utspyling av forurensningene, som skjer ved hjelp av vann fra den omgivende sjø, foretas før trykket i anleggskapselen (15) reduseres.

3. Transittkapsel (24) for anvendelse ved fremgangs-måten ifølge krav 1, hvilken kapsel på undersiden er påsatt en forbindelseskapsel (25) som ved sin nedre ende har et sammenkoblingsorgan (21), beregnet på å samvirke med en luke (18) på oversiden av en anleggskapsel (15), karakterisert ved at den har organer (som på fig. 3) for å sette vannet i forbindelseskapselen (25) og i anleggskapselen (15) i forbindelse med luften i transittkapselen (24) og derved redusere trykket i disse kapsler (25, 15) til atmosfæretrykk.

4. Transittkapsel ifølge krav 3, karakterisert ved at organene for avlastning av trykket til atmos færetrykk omfatter en tank (52) for opptak av en liten mengde vann fra forbindelseskapselen (25), hvilken mengde representerer økningen i det vannvolum som var sammentrykket i kapselen, når trykket reduseres til atmosfæretrykk, samt et føleorgan (54) for detektering av en eventuell lekkasje inn i den annen kapsel (25) etter sammenkoblingen med anleggskapselen (15).