NO150771B

NO150771B - CABLET ROOM WITH WEIGHT CAP

Info

Publication number: NO150771B
Application number: NO811189A
Authority: NO
Inventors: Erik Brandtzaeg Meyer
Original assignee: Erik Brandtzaeg Meyer
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1981-04-07
Publication date: 1984-09-03
Also published as: NO150771C; NO811189L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår ledningsrør for transport The present invention relates to conduit pipes for transport

av fluider under vann, såsom petroleum fra en undervannsbrønn, særlig ledningsrør som er beregnet på å nedsenkes på havbunnen for å danne en sammenhengende rørledning, omfattende et stålrør belagt med en vektkappe for kombinert beskyttelse og nedtyng- of fluids under water, such as petroleum from an underwater well, in particular pipelines intended to be submerged on the seabed to form a continuous pipeline, comprising a steel pipe coated with a weight jacket for combined protection and weighting

ning av rørledningen. ning of the pipeline.

I henhold til vanlig kjent teknikk på området består kap- According to commonly known technology in the area, chap-

pen av en glassfiberarmert, bitumenholdig masse omgitt av armert betong (weight coating). made of a fiberglass-reinforced, bituminous mass surrounded by reinforced concrete (weight coating).

En ulempe ved denne konvensjonelle rørkappe er at der lett oppstår sprekker i betongen samtidig som bitumenmassen har en relativt dårlig vedheft både til stålrørets overflate og til "betongen. Dette, sammen med de relativt høye skjærkrefter som den brustne betongkappen forårsaker vil, såvel under selve rør-leggingsoperasjonen som etterpå, føre til at deler av betongkappen faller, av og etterlater større eller mindre sår hvor korrosjon kan angripe stålrøret. A disadvantage of this conventional pipe casing is that cracks easily occur in the concrete at the same time that the bitumen mass has a relatively poor adhesion both to the surface of the steel pipe and to the "concrete. This, together with the relatively high shear forces caused by the broken concrete casing, will, as well as under the pipe itself - the laying operation which, afterwards, causes parts of the concrete cover to fall off and leave larger or smaller wounds where corrosion can attack the steel pipe.

I GB patentskrift 1 573 814 er det foreslått ledningsrør In GB patent document 1 573 814, a conduit is proposed

med en .vektkappe av et elastisk materiale, f.eks. gummi, inneholdende pulverisert jern og eventuelt malm. Det vil være klart with a weight jacket made of an elastic material, e.g. rubber, containing powdered iron and possibly ore. It will be clear

at vektbelegget ifølge det britiske patentskrift, i og med at det vesentlig består av relativt dyre råmaterialer som gummi og jern, vil bli et uforholdsmessig dyrt produkt sammenlignet med de konvensjonelle betongkapper som idag benyttes, og derfor ikke utgjør noe praktisk realiserbart alternativ til betongkappene selv med de svakheter disse oppviser som ovenfor omtalt. Videre har kappen, som følge av sin gummiaktige konsistens, en meget lav kompresjonsstyrke og slagfasthet, og vedheften til stålrørets overflate vil ha en tendens til å svikte på grunn av de relativt store forskyvninger gummimaterialet gjennomgår i forhold til stålflaten når rørene utsettes for ytre påkjenninger, f.eks. that the weight coating according to the British patent document, as it essentially consists of relatively expensive raw materials such as rubber and iron, will be a disproportionately expensive product compared to the conventional concrete casings that are used today, and therefore does not constitute a practically realizable alternative to the concrete casings even with the weaknesses these show as discussed above. Furthermore, as a result of its rubbery consistency, the sheath has a very low compression strength and impact resistance, and the adhesion to the steel pipe's surface will tend to fail due to the relatively large displacements the rubber material undergoes in relation to the steel surface when the pipes are exposed to external stresses, e.g.

under håndtering ombord på rørlegningsfartøyet. Også av rent mekaniske årsaker er derfor vektkappen ifølge ovennevnte GB patentskrift et urealistisk forslag. Også i DE 2 544 194 er det foreslått gummi som basismateriale for en rør-vektkappe hvor tyngdematerialet er i form av innstøpte stålstenger. Denne vektkappe har følgelig de samme ulemper som gummi-vektkappen ifølge det britiske patentskrift. during handling on board the pipe-laying vessel. Also for purely mechanical reasons, the weight cover according to the above-mentioned GB patent document is therefore an unrealistic proposal. Also in DE 2 544 194, rubber is proposed as the base material for a tube-weight jacket where the weight material is in the form of cast-in steel rods. This weight jacket consequently has the same disadvantages as the rubber weight jacket according to the British patent document.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til ledningsrør med en mer holdbar og korrosjonsbeskyttende vektkappe enn de vanlige betongkapper, og som ikke fordyrer lédnings-røret i nevneverdig grad. The purpose of the present invention is to arrive at a conduit with a more durable and corrosion-protective weight cover than the usual concrete covers, and which does not increase the cost of the conduit to an appreciable extent.

Ledningsrøret ifølge oppfinnelsen har en vektkappe som i likhet med kappen ifølge ovennevnte GB patentskrift består av et komposittmateriale inneholdende tunge partikler såsom granulert tungmetallmalm, innstøpt i en matriks, omgitt av en beskyttende ytterkappe. Det som skiller ledningsrøret ifølge oppfinnelsen fra det kjente ledningsrør er at malmen utgjør hoveddelen, f.eks. 85 - 9 5 vekt%, av komposittmaterialet, bundet i en hard herdeplast såsom epoksy-, polyuretan- eller akrylharpiks. The conduit according to the invention has a weight jacket which, like the jacket according to the above-mentioned GB patent document, consists of a composite material containing heavy particles such as granulated heavy metal ore, embedded in a matrix, surrounded by a protective outer jacket. What distinguishes the conduit according to the invention from the known conduit is that the ore forms the main part, e.g. 85 - 95% by weight, of the composite material, bound in a hard thermosetting plastic such as epoxy, polyurethane or acrylic resin.

Ved bruk av en matriks basert på herdeplast av ovennevnte art oppnås en vesentlig bedre vedheft til stålrøret såvel som til tyngdepartiklene, og det blir mulig å la tyngdematerialet utgjøre en vesentlig større andel av komposittmaterialet enn hva tilfellet er ved bruk av gummi som matriksmateriale, hvilket i sin tur muliggjør bruk av billigere tyngdemateriale som f.eks. jernmalm. Ved at man således ifølge foreliggende oppfinnelse kan benytte et komposittmateriale inneholdende 85 % jernmalm eller mer, får man en tilsvarende billig vektkappe som prismes-sig kan sammenlignes med de konvensjonelle, mangelfulle betongkapper, men som funksjonsmessig er disse langt overlegne. Med gummi eller gummilignende materiale som matriks i vektkappen, slik som foreslått i det britiske patentskrift, ville det over-hodet ikke være mulig å benytte jernmalm eller annen relativt billig malm som hovedbestanddel i vektkappen."When using a matrix based on thermosetting plastic of the above type, a significantly better adhesion to the steel pipe as well as to the weight particles is achieved, and it becomes possible to let the weight material make up a significantly larger proportion of the composite material than is the case when using rubber as matrix material, which in in turn enables the use of cheaper weight material such as iron ore. By the fact that, according to the present invention, a composite material containing 85% iron ore or more can be used, a correspondingly cheap weight cover is obtained which, prism-wise, can be compared with the conventional, defective concrete covers, but which are far superior in terms of function. With rubber or rubber-like material as a matrix in the weight jacket, as proposed in the British patent document, it would not be possible to use iron ore or other relatively cheap ore as the main component of the weight jacket."

Riktignok er det fra GB patentskrift 1 192 980 kjent led-ningsrør med.korrosjonsbeskyttende belegg av herdeplast tilsatt sand eller grus. Disse ledningsrør er imidlertid beregnet på nedlegning i jorden. Behovet for nedtyhgnirig er følgelig ikke tilstede og ikke omtalt i patentskriftet. Ifølge patentskriftet skal belegget påføres i en tykkelse på bare noen få millimetéf hvilket selvsagt ikke kan gi noen merkbar tyngdeeffekt. Admittedly, from GB patent document 1 192 980, conduit pipes with a corrosion-protective coating of thermosetting plastic with added sand or gravel are known. However, these conduits are intended for laying in the ground. The need for a depressant is therefore not present and not mentioned in the patent document. According to the patent document, the coating must be applied to a thickness of only a few millimeters, which of course cannot produce any noticeable weight effect.

En utføringsform av oppfinnelsen skal i det følgende be-skrives nærmere med henvisning til tegningen hvor fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom et ledningsrør med en vekt/beskyttelses--kappe ifølge oppfinnelsen, mens fig. 2 viser et ut- An embodiment of the invention will be described in more detail in the following with reference to the drawing where fig. 1 shows a longitudinal section through a conduit with a weight/protective jacket according to the invention, while fig. 2 shows an out-

snitt av rørveggen i større målestokk. section of the pipe wall on a larger scale.

På tegningen er 1 det indre stålrør, som er forsynt med In the drawing, 1 is the inner steel tube, which is provided with

den beskyttende og vektøkende kappe ifølge oppfinnelsen. Denne kappen omfatter et ytre plastrør 4 som omgir et lag 3 av et komposittmateriale som ovenfor beskrevet. Med et komposittmateriale 3 bestående av f.eks. 90 vekt% magnetitt i en matriks the protective and weight-increasing coat according to the invention. This cover comprises an outer plastic tube 4 which surrounds a layer 3 of a composite material as described above. With a composite material 3 consisting of e.g. 90% by weight magnetite in a matrix

av epoksyharpiks får rørkappen en egenvekt på ca. 2,8 g/cm 3. of epoxy resin, the tube jacket has a specific weight of approx. 2.8 g/cm3.

Til sammenligning har betongkappen som idag benyttes som In comparison, the concrete cover that is used today as

"weight coating" en egenvekt på ca. 2,2 g/cm^. "weight coating" a specific weight of approx. 2.2 g/cm^.

Ytterrøret 4 er fortrinnsvis av et plastmateriale med stor evne til å motstå hård mekanisk påvirkning, såsom slag, støt, The outer tube 4 is preferably made of a plastic material with a high ability to withstand hard mechanical impact, such as impact, impact,

trykk og strekk. Et foretrukket materiale for ytterrøret 4 er som førnevnt tverrbundet polyetylen, som også er meget bestan- press and stretch. A preferred material for the outer tube 4 is, as mentioned above, cross-linked polyethylene, which is also very stable.

dig. you.

Ytterrøret 4 er langs sin innvendinge omkrets fortrinnsvis utformet med innbyrdes adskilte, radielt innadrettede knaster eller utspring 5 som virker til å sentrere ytterrøret på stål-røret 1 med innbyrdes radiell avstand tilpasset ønsket tykkelse på komposittlaget 3. Knastene 5 virker samtidig til å forankre plastrøret 4 i komposittmaterialet 3 som igjen hefter til stål-rørets 1 overflate slik at relativ forskyvning mellom stålrøret 1 og kappen 3, 4 er praktisk talt utelukket. The outer tube 4 is preferably designed along its inner circumference with mutually separated, radially inwardly directed knobs or protrusions 5 which act to center the outer tube on the steel tube 1 with a mutual radial distance adapted to the desired thickness of the composite layer 3. The knobs 5 also act to anchor the plastic tube 4 in the composite material 3 which in turn adheres to the surface of the steel pipe 1 so that relative displacement between the steel pipe 1 and the jacket 3, 4 is practically excluded.

Den nødvendige tykkelse på komposittmateriallaget 3 vil The required thickness of the composite material layer 3 will

kunne variere avhengig åv forholdene på det sted rørledningen skal legges..Generelt vil en tykkelse på 3-4 cm være til-strekkelig. Også ytterrørets 4 nødvendige tykkelse vil avhenge av forholdene, med 5-15 -mm som et typisk område. could vary depending on the conditions at the place where the pipeline is to be laid. In general, a thickness of 3-4 cm will be sufficient. The required thickness of the outer tube 4 will also depend on the conditions, with 5-15 mm being a typical range.

For oppnåelse av best mulig korrosjbnsbeskyttelse og samtidig en optimal binding mellom stålrøret 1 og komposittmaterialet 3 er stålrørets 1 utvendige overflate ved en foretruk- To achieve the best possible corrosion protection and at the same time an optimal bond between the steel pipe 1 and the composite material 3, the outer surface of the steel pipe 1 is preferably

ket utføringsform av oppfinnelsen belagt med et tynt, f.eks. ket embodiment of the invention coated with a thin, e.g.

300 - 500 ^im, skikt 2 av epoksytjære som har enestående vedheft til både stålrøret 1 og plastmatriksen i komposittmaterialet 3. 300 - 500 µm, layer 2 of epoxy tar which has exceptional adhesion to both the steel pipe 1 and the plastic matrix in the composite material 3.

Den ovenfor beskrevne vekt/beskyttelseskappe ifølge oppfinnelsen påføres stålrøret 1 ved at ytterrøret 4 tres inn over stålrøret med knastene 5 i anlegg mot stålrørets overflate, eventuelt etter at denne først er sandblåst og belagt med et. The above-described weight/protective cover according to the invention is applied to the steel pipe 1 by threading the outer pipe 4 over the steel pipe with the lugs 5 in contact with the surface of the steel pipe, possibly after this has first been sandblasted and coated with a.

skikt av epoksytjære som får -herdne før plastrøret påtres, layer of epoxy tar which is allowed to harden before the plastic pipe is applied,

hvoretter komposittmassen på i og for seg kjent.måte injiseres after which the composite mass is injected in a manner known per se

i og fullstendig fyller ringrommet mellom plastrøret 4 og stål-røret 1, hvor det herdner eller stivner til et fast og samtidig elastisk materiale med sterk binding til stålrørets overflate. in and completely fills the annulus between the plastic pipe 4 and the steel pipe 1, where it hardens or solidifies into a firm and at the same time elastic material with a strong bond to the surface of the steel pipe.

Alternativt kan om ønskes det jernholdige granulat i et.; Alternatively, if desired, iron-containing granules in et.;

første trinn innføres særskilt i ringrommet mellom de to .rør;1 og 4, hvoretter matriksharpiksen i et påfølgende trinn injiseres i tyntflytende form i granulatet som fyller ringrommet.., y the first stage is introduced separately into the annulus between the two tubes; 1 and 4, after which the matrix resin is injected in a subsequent stage in thin liquid form into the granulate that fills the annulus.., y

Sélv om' jernmalm for øyeblikket ser ut til. å være. det, mest ; Even if' iron ore at the moment seems to. to be. the most ;

praktiske og økonomisk gunstigste materiale å bruke som,yekt-økende bestanddel i komposittmaterialet 3, ligger det innenfor oppfinnelsens ramme å benytte andre hensiktsmessige materialer med relativt stor egenvekt, f.eks. bly-,, sink- eller titan- ,.. holdige mineraler..; . ,rc. practical and economically most favorable material to use as a strength-increasing component in the composite material 3, it is within the scope of the invention to use other appropriate materials with a relatively high specific gravity, e.g. lead-,, zinc- or titanium-,.. containing minerals..; . ,rc.

Det skal forstås at anvendelsen av ledningsrøret ifølge^ oppfinnelsen ikke utelukkende er beregnet på rørledninger som It should be understood that the use of the conduit pipe according to the invention is not exclusively intended for pipelines which

i sin helhet er nedsenket på havbunnen.. E.eks. kan lednings,-;; is entirely submerged on the seabed.. E.g. can wire,-;;

røret med" fordel benyttes som. stigerør f ra., brønnhodet til;.enr.3 produserende undervannsbrønn opp til. én produksjonsplattform^-j eller liknende på overflaten. ,; >••..;:! 64the pipe is advantageously used as a riser pipe from the wellhead to a producing underwater well up to one production platform or similar on the surface. ,; >••..;:! 64

Claims

Conduit for the transport of fluids under water, comprising a steel pipe, (1). with a weight coat; in the form of a composite material^ (3) comprising granulated jheavy metal ore ^embedded-in éh■ mat^?' rich, surrounded by a protective .outer mantle (4) V v-v.i-a k a r a k t e r ,..i, s-e, r. t .in that, the ore forms the Main part,'ie'f5 approx. 85 - 95% by weight of the composite material, blinded in a hard thermosetting plastic such as epoxy; Polyurethane or acrylic resin? -"'"'••<*>