NO151756B - Marin stigeroerkonstruksjon omfattende en sokkel som er understoettet paa havbunnen - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en marin stigerørkonstruksjon, omfattende en sokkel som er understøttet på havbunnen og som bærer minst én fluidførende rørledning, en langstrakt konstruksjon som er tilpasset for hovedsakelig vertikal plassering i vannet og en fleksibel forbindelse omfattende en univer-salkobling, som forbinder sokkelen med den nedre ende av konstruksjonen på en måte som tillater konstruksjonen å svaie i vannet, hvilken universalkopling er forsynt med en øvre koplingsdel for forbindelse av universalkoplingen med den nedre ende av den langstrakte konstruksjon og med en nedre koplingsdel som er påmontert en ramme og som er tilpasset for kopling av universalleddet til sokkelen, hvilken forbindelse videre omfatter minst én fluidførende rørledningsseksjon forsynt med et organ for kopling av den nedre ende av rørlednings-seksjonen i fluidkommunisering med den fluidførende rørledning som bæres av sokkelen, og med et organ for kopling av den øvre ende av rørledningsseksjonen i fluidkommunisering med en i det vesentlige rett rørledning som strekker seg oppad hovedsakelig parallelt med konstruksjonen.

Slike marine stigerørkonstruksjoner er allerede i bruk for diverse formål, såsom for boring av borehull i ut-forsk ningsøyemed og/eller for utvinning avfluida (såsom olje eller gass), for betjening av brønner og for understøt-telse av plattformer som bærer utstyr for behandling og transport av fluida, såsom fluida utvunnet av undervannsbrønner eller lagret i utgravede rom under havbunnen.

Den langstrakte konstruksjon kan være forsynt med flyteinnretninger og/eller være koplet til en flytende konstruksjon såsom en halvt nedsenkbar konstruksjon. Alternativt kan den øvre ende av den langstrakte konstruksjon holdes oppe av en fast, tårnlignende konstruksjon forankret til havbunnen. En plattform over havoverflaten kan være båret oppe av den langstrakte konstruksjon, den flytende konstruksjon eller den tårnlignende konstruksjon, og boreutstyr og/eller produk-sjonsutstyr (såsom utstyr for behandling og transport av gass og/eller olje) kan være montert på plattformen.

Røret som strekker seg oppad hovedsakelig parallelt med den langstrakte konstruksjon, kan utgjøre en del av et transportsystem for fluidum. Alternativt kan røret danne en oppadrettet forlengelse av et borehull eller en brønn som strekker seg ned i havbunnen. Operasjoner for boring av bore-hullet og operasjoner for utvinning fra brønnen (for produk-sjon av fluida såsom olje og/eller gass) kan foretas gjennom røret.

Stigerørsystemer er allerede kjent bl.a. fra britisk patent nr. 987 309 og norsk patentsøknad nr. 78 0622, men har ikke de samme fordeler som oppfinnelsens konstruksjon.

Koplingen som føyer den langstrakte konstruksjon sammen med sokkelen kan være av en hvilken som helst egnet type som tillater den langstrakte konstruksjon å svaie i alle retninger under innvirkning av bølger, vind og strøm. Sokkelen er forankret til havbunnen for å forhindre sideveis og/eller vertikal forskyvning under slike svaiebevegelser av den langstrakte konstruksjon.

Det er et mål med oppfinnelsen å utforme stigerør-konstruks jonen slik at den effektivt og enkelt kan monteres på havbunnen.

Dette oppnås med en marin stigerørkonstruksjon av ovennevnte art som er kjennetegnet ved at den fluidførende rørledningsseksjon er en stiv rørledningsseksjon som strekker seg oppad hovedsakelig parallelt med universalkoplingen og i den nedre ende er stivt forbundet med rammen og nær rammens øvre ende passerer gjennom en føringshylse som bæres av den øvre koplingsdel, hvilken føringshylse tillater et avvik på høyst 3° mellom hylsens senterakse og rørledningsseksjonens senterakse.

Ytterligere trekk ved stigerørkonstruksjonen er fremhevet i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert ved hjelp av eksempler, under henvisning til tegningen, som viser to utførelsesformer av oppfinnelsen. Fig. 1 viser skjematisk et sideriss av en marin konstruksjon ifølge oppfinnelsen, i det stadium hvor forbindelsen senkes ned på sokkelen.

Fig. 2 viser konstruksjonen ifølge fig. 1 i det

neste stadium av montasjen.

Fig. 3 viser skjematisk et sideriss av en marin konstruksjon tilsvarende den på fig. 1 viste, men hvor forbindelsens rørseksjoner har en annen form.

Den marine konstruksjon ifølge fig. 1 og 2 omfatter

en sokkel 21, en langstrakt konstruksjon 22 og en forbindelse 20. Forbindelsen 20 er anordnet mellom sokkelen 21 og den langstrakte konstruksjon 22. I denne utførelse utgjøres den langstrakte konstruksjon av en strømningskanal av større tverrsnittsdimensjon enn rørene 23, som er anordnet hovedsakelig parallelt med konstruksjonens 22 lengdeakse.

Forbindelsen 20 består av en ramme i form av et ekstra sokkelelement 26, en fleksibel kopling 27, rørsek-sjoner 28, en hylseføringsinnretning 29 og et par kabel-føringer 30. De nedre ender av koplingen 27 og rørseksjonene 28, samt kabelføringene 30, er solid festet til sokkelelementet 26. Føringsinnretningen 29 er solid festet til den øvre, ende av den fleksible kopling 27.

Den fleksible kopling 27 har et koplingsorgan i hver ende. Det nedre koplingsorgan 31 er tilpasset kanalens 33 koplingsorgan. Koplingsorganet 32 bæres av sokkelen 21, og kanalen 33 er anbragt på havbunnen 34 og leder til en kyststasjon (ikke vist). Den fleksible koplings 27 øvre koplingsorgan 35 er tilpasset for kopling til koplingsorganet 36 i den nedre ende av den langstrakte konstruksjon, som i den foreliggende utførelse utgjøres av kanalen 22.

Rørseksjonene 28 er nær deres nedre ende solid festet til sokkelelementet 26, og hver av dem blir i den øvre ende styrt av en føringshylse 37 med ytterst liten klaring. Hver føringshylse 37 tillater således bare en liten avvikelse (mindre enn 3°, og fortrinnsvis" mindre enn 1°) mellom senter-aksen av rørseksjonen 28 som er ført gjennom den, og hylsens senterakse. Føringshylsene 37 inngår i hylseføringsinnret-ningen 29, som er solid festet til den øvre del av den fleksible kopling 27. Hver rørseksjon 28 er i begge ender forsynt med et koplingsorgan. Det nedre koplingsorgan 38 er tilpasset for kopling til koplingsorganet 39 på en av kanalene 40. Koplingsorganene 39 bæres av sokkelen 21, og kanalene 4 0 er anbragt på havbunnen 34 og leder til undervannsbrønner (ikke vist). Det øvre koplingsorgan 41 på hver rørseksjon 28 er tilpasset koplingsorgan 42 i den nedre ende av rørene 23. Koplingsorganene 31, 32, 35, 36, 38, 39 og 41, 42 kan betjenes av fjernstyringsinnretninger, hvilke (i likhet med koplingsorganene) er i og for seg kjent og derfor ikke krever noen detaljert beskrivelse her.

Sokkelen 21 er forankret i havbunnen 34 på i og for seg kjent måte (ikke vist på tegningen). Til sokkelen 21 er det solid festet to styrestolper 43. Hver av disse er forbundet med den halvt nedsenkbare plattform 24 ved hjelp av en styrekabel 44 som holdes stramt i posisjon på i og for seg kjent måte. Kablene 44 strekker seg gjennom kabelføringene 30 i forbindelsen 2 0 og styrer denne på plass på sokkelen 21

når innretningen senkes ned mot havbunnen 34. Sammen med kabelføringene 45 (se fig. 2), som er solid festet til røret 22, tjener kablene 44 til å styre dette rør når det senkes ned til en stilling hvor dets koplingsorgan 36 kommer i koplingskontakt med forbindelsens 20 koplingsorgan 35.

Den langstrakte konstruksjon 22 kan være forsynt med flyteinnretninger (ikke vist) som holder konstruksjonen i hovedsakelig vertikal stilling i vannet. Toppen av konstruksjonen er koplet til en plattform 24 som bærer utstyr (ikke vist) såsom fluidumbehandlingsutstyr, hvilket utstyr via fleksible rørledninger er koplet til de øvre ender av rørene 23. Rørene 23 er anordnet parallelt med røret 22 og støttes mot sideveis forskyvning av støtteinnretninger 4 7 som er festet til røret 22 ved hjelp av armer 4 6 anordnet med regelmessige mellomrom oppover langs røret. Disse mellomrom er valgt slik at det unngås knekk på rørene 23. Støtteinnretningene har relativt liten høyde (ca. halvparten av den ytre diameter av røret som er ført gjennom*dem), og relativt liten indre diameter (ca. 1,5 ganger den ytre diameter av røret som er ført gjennom dem). De har en utvidet øvre ende, som er beregnet på å skulle fange opp den nedre ende av et rør når dette senkes ned fra plattformen. Hvert rør består av flere rør- seksjoner som er skjøtet sammen ende mot ende (f.eks. ved sammenskruing), Hvert rør 23 senkes ned gjennom samtlige støtteinnretninger 47, inntil den nedre ende av røret kommer i koplingskontakt med koplingsorganet 41 på den rørseksjon som det skal kommunisere med.

Fremgangsmåten som benyttes for montering av marin konstruksjonen ifølge fig. 1 og 2 på havbunnen, skal nå beskrives.

Sokkelen 21 forankres til havbunnen 34 (se fig. 1), og tilkopling til kanalene 33 og 40 foretas. Styringskablene 4 4 monteres, slik at de strekker seg opp til den halvt nedsenkbare plattform 24, fra hvilken operasjonene utføres. Deretter senkes forbindelsen 20 langs styringskablene 44 (som går gjennom kabelføringene 30) ned på sokkelen 21. Denne ned-senkning kan foretas ved hjelp av en for formålet hvilken som helst kjent teknikk, f.eks. ved hjelp av en kabel (ikke vist) som er løsbart festet til forbindelsens 20 koplingsorgan 35.

Kabelføringene 30 glir tilslutt ned over sokkelens

21 styrestolper 43, og koplingsorganene 38 og 31 trenger ned i de motsvarende koplingsorganer 39 og 32. Deretter akti-veres fjernstyringsinnretningen for disse koplingsorganer, hvoretter den fleksible kopling 2 7 og rørseksjonene kommuniserer med henholdsvis kanal 33 og kanal 40, og forbindelsen 20 er solid forankret i sokkelen 21. Kabelen ved hjelp av hvilken forbindelsen 20 ble senket ned, frigjøres deretter fra koplingsorganet 35 og trekkes opp til den halvt nedsenkbare plattform 24.

I det neste trinn av operasjonen senkes røret 22

(se fig. 2) ned på forbindelsen 20. Røret 22 består av flere rørseksjoner som skrus eller sveises sammen ende mot ende på toppen av røret 22 når dette senkes ned fra plattformen 24. Under denne nedsenking styres den nedre ende av røret av kabelføringene 45, som er festet til dette, og som virker sammen med kablene 44. Med regelmessige mellomrom er støtte-innretningene 4 6 festet til røret 22 (f.eks. ved sveising) på en slik måte at senteraksene av styringsinnretningene 4 7 på hver side av røret 22 blir sammenfallende. Avstanden mellom tilgrensende støtteinnretninger 46 velges slik at det unngås knekk på rørene 23 (som tilslutt skal monteres langsmed

røret 22) når disse belastes aksialt. Støtteinnretningenes 46 styringsinnretninger 4 7 har tilstrekkelig stor indre diameter til at rørene 2 3 kan passere gjennom dem.

Røret 22 senkes så langt at dets nedre ende, som er forsynt med koplingsorganet 36, kommer i kontakt med forbindelsens 20 koplingsorgan 35. Organene 35, 36 koples deretter sammen ved fjernstyring, og den øvre ende av røret 22 holdes opphengt fra plattformen 24 ved hjelp av i og for seg kjente hivkompenserende innretninger (ikke vist) som holder røret 22 opphengt uten å overbelaste det når plattformen 24, som gjennom sin oppdrift holder røret oppe, hever og senker seg på grunn av bølger og/eller tidevann. Den øvre ende av røret 22 bringes til å kommunisere med utstyret (ikke vist) som er montert på plattformen 24, og som er beregnet for transport og behandling av olje og gass som utvinnes fra brønner.

Sluttelig senkes rørene 23 fra plattformen 24 gjennom de to sett koaksialt anordnede styringsinnretninger 47 i støtteinnretningene 46, som er montert på røret 22. Rørene 22 består av seksjoner som skrues eller sveises sammen ende mot ende etterhvert som rørene senkes. Rørene senkes til deres nedre ender, som er forsynt med koplingsorganene 42, kommer i kontakt med koplingsorganene 41, hvoretter disse organer koples sammen ved fjernstyring. Rørene 23 holdes deretter på hen-siktsmessig måte opphengt fra plattformen 24, f.eks. ved hjelp av hivkompenserende innretninger, og deres øvre ender bringes til å kommunisere med utstyret (ikke vist) på plattformen, hvilket utstyr kommuniserer med røret 22.

Fluidum (såsom olje og gass) som utvinnes fra et antall undervannsbrønner (ikke vist), strømmer nå gjennom kanalene 40, passerer gjennom rørseksjonene 28 og rørene 23

og videre til transport- og behandlingsutstyret som er montert på plattformen 24. Etter å være blitt behandlet, føres fluidumet inn i røret 22. Det strømmer nedover, forbi den fleksible kopling 27, og inn i kanalen 33 som fører fluidumet til en kyststasjon (ikke vist).

Vind og bølger som virker på den halvt nedsenkbare

plattform 24 vil forskyve plattformen sideveis med den følge at røret 22 vil utsettes for svaiebevegelser. Slike bevegelser vil tillates av forbindelsen 20, som forbinder røret 22 fleksibelt

med sokkel 21. Ved at forbindelsen 20 er fleksibel, tvinges rørseksjonene 28 til å anta en buet stilling, bestemt av svaievinkelen, føringshylsene 37 og den ikke-fleksible forbindelse mellom de nedre ender av rørseksjonene 28 og sokkelen 21 .

Det vil forstås at som et resultat av den langstrakte konstruksjons 22 svaiende bevegelser vil rørseksjonene bli utsatt for bøyemomenter. Da imidlertid de nedre ender av disse seksjoner er festet til det ekstra sokkelelement, og seksjonene, nær deres øvre ender, styres med ytterst liten klaring av føringshylsene 37, vil størrelsen av det maksimale bøyemoment som kan oppstå i hver av rørseksjonene, være relativt lite. Stor klaring mellom rørseksjonen og den tilhørende føringshylse vil resultere i et relativt stort maksimalt bøye-moment i rørseksjonen. Ved å anvende forbindelsen 20 blir det mulig på forhånd å montere rørseksjonene 28 i den riktige stilling, slik at deres nedre ender blir solid festet til sokkelelementet 26 (og følgelig også til sokkelen 21 når forbindelsen er montert på denne), og slik at de blir ført med liten klaring gjennom føringshylsene 37. Montert i denne stilling vil bare relativt små maksimale bøyemomenter kunne oppstå i rørseksjonene når den langstrakte konstruksjon 22 svaier i vannet.

Rørene 23 vil gli uhindret gjennom styringsinnretningene 47 når det sentrale rør 22 utsettes for svaiende bevegelser. Det vil forstås at styringsinnretningenes 4 7 innven-dige diameter er betydelig større enn den utvendige diameter av rørene 23, for derved å redusere friksjonskreftene som ut-øves på rørene 23, og som vil belaste, rørsegmentene mellom styringsinnretningene 47 aksialt, hvorved rørledningenes til-bøyelighet til å knekke vil reduseres. Fordi tverrsnitts-arealet av den fleksible del av den fleksible kopling 27 er relativt stort, er avstanden mellom rørseksjonenes 28 senterakser og den fleksible koplings 27 senterakse større enn den avstand som er nødvendig mellom rørenes 23 senterakser og rørets 22 senterakse.

Om ønskes, kan de øvre ender av rørseksjonene være dobbelt krummede, som vist på fig. 3. Denne figur viser en marin konstruksjon svarende til den på fig. 2, bortsett fra at rørseksjonene 50 er forsynt med et dobbeltkrummet parti 51, og at støtteinnretningene 52 er mindre enn de tilsvarende støtteinnretninger 4 6 som er benyttet i konstruksjonen ifølge fig. 2.

Det vil forstås at marin-konstruksjonen, såsom vist på fig. 2, med små endringer vil kunne benyttes for utførelse av boreoperasjoner. Utstyret som bæres av den halvt nedsenkbare plattform 24 erstattes i så fall med en borerigg, med et rotasjonsbord anordnet koaksialt med et av rørene 23. Boreutstyr føres da gjennom røret 23, som i dette tilfelle ut-gjøres av et lederør. Lederøret koples i den nedre ende til et undervannsborehull som strekker seg nedover fra koplingen 39. Rørene 4 0 erstattes da av foringsrør som strekker seg fra koplingene 39 og ned i havbunnen.

Skjønt de to utførelser som er vist på tegningen, , begge kun viser to rør som løper parallelt med den langstrakte konstruksjon, vil det forstås at det kan gjøres bruk av oppfinnelsen i en hvilken som helst marin-konstruksjon av den viste type, som kan ha et hvilket som helst antall rørled-ninger anordnet rundt den langstrakte konstruksjon.

Styrekablene 44 som benyttes i konstruksjonen ifølge fig. 1 for å lede forbindelsen 20 til sokkelen 21, og for å lede røret 22 til forbindelsen 20, kan erstattes av et av de kjente sokkelsøkesystemer som benyttes for dette formål. Slike systemer innbefatter apparater som bestemmer posisjonen av et undervannslegeme ved hjelp av akustiske bølgesignaler.

Det vil forstås at føringshylsene 37 enten kan ha

en uavbrutt sylindrisk overflate som omslutter overflaten av rørseksjonene de styrer, eller kan være sammensatt av flere sylindrisk formede elementer som er anordnet aksialt med relativt små mellomrom, idet elementkombinasjonen innrettes slik at rørets senterakse avviker høyst 3° fra elementenes senterakser.

Forbindelsen 20 som anvendes i installasjonene ifølge oppfinnelsen, er av relativt begrenset lengde og kan under installasjonen lett håndteres ved hjelp av de fartøyer og flytende konstruksjoner som vanligvis benyttes for in-stallasjon av langstrakte undervannskonstruksjoner. En av fordelene med en slik forbindelse er dessuten den at dens rørseksjoners øvre koplingsorganer vil ha senteraksene nokså nær parallelle med senteraksene av støtteinnretningene, som er montert høyere opp, selv om den langstrakte konstruksjon skulle svaie. Dermed kan rørene lett smettes på plass i rørseksjonenes koplingsorganer, selv under vanskelige vær-forhold .

Claims (5)

1. Marin stigerørkonstruksjon, omfattende en sokkel (21) som er understøttet på havbunnen og som bærer minst én fluid-førende rørledning (40), en langstrakt konstruksjon (22) som er tilpasset for hovedsakelig vertikal plassering i vannet og en fleksibel forbindelse (20) omfattende en universalkopling (27), som forbinder sokkelen med den nedre ende av konstruksjonen (22) på en måte som tillater konstruksjonen (22) å svaie i vannet, hvilken universalkopling (27) er forsynt med en øvre koplingsdel (35) for forbindelse av universalkoplingen med den nedre ende av den langstrakte konstruksjon (22) og med en nedre koplingsdel (31) som er påmontert en ramme (26) og som er tilpasset for kopling av universalleddet (27) til sokkelen (21), hvilken forbindelse (20) videre omfatter minst én fluidførende rørledningsseksjon (28) forsynt med et organ (38) for kopling av den nedre ende av rørledningsseksjonen i fluidkommunisering med den fluidførende rørledning (40) som bæres av sokkelen, og med et organ (41) for kopling av den øvre ende av rørledningsseksjonen i fluidkommunisering med en i det vesentlige rett rørledning som strekker seg oppad hovedsakelig parallelt med konstruksjonen (22) ,karakterisert vedat den fluidførende rørledningsseksjon er en stiv rørledningsseksjon (28) som strekker seg oppad hovedsakelig parallelt med universalkoplingen (27) og i den nedre ende er stivt forbundet med rammen (2 6) og nær den øvre ende passerer gjennom en føringshylse (37) som bæres av den øvre koplingsdel (35), hvilken føringshylse tillater et avvik på høyst 3° mellom hylsens senterakse og rørlednings-seksjonens (28) senterakse.

2. Stigerørkonstruksjon ifølge krav 1,karakterisert vedat føringshylsen (37) tillater et avvik på høyst 1° mellom hylsens senterakse og rør-ledningsseks jonens (28) senterakse.

3. Stigerørkonstruksjon ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat universalkoplingen (27) er anordnet på et nivå omtrent halvveis mellom det nivå (29) hvor føringshylsen (37) er anordnet og den nedre koplingsdel (38) som forbinder rørledningsseksjonen (28) med sokkelens (21) fluidførende rørledning (40).

4. Stigerørkonstruksjon ifølge krav 1 - 3, hvor den langstrakte konstruksjon (22) er festet til en plattform som befinner seg over havflaten,karakterisertved at en rørledning (23) er tilpasset for føring av boreutstyr gjennom denne, idet den respektive fluidførende rør-ledning (40) i sokkelen (21) danner åpningen til et borehull.

5. Stigerørkonstruksjon ifølge krav 1 - 4, omfattende flere rørledninger (23) anordnet rundt den langstrakte konstruksjon (22) , karakter,i sert ved at hver rørledningsseksjon (50) (fig. 3) har et dobbeltkrummet parti (51) som befinner seg over føringshylsen (37), og som sam-virker med rørledningsseksjonen (50), slik at føringshylsens (37) senterakse befinner seg på en større avstand fra forbindelsens (20) senterakse enn koplingsorganets (41) senterakse ved den øvre ende av rørledningsseksjonen (50).