NO154242B - Apparat til bruk ved utlegning av en konstruksjon, som en r!rledning, under overflaten av en vannmasse. - Google Patents

Description

Ved konstruksjons- og reparasjonsarbeider under vannet er det ofte påkrevet å påføre flyteorganer, såsom bøyer, for å lette anbringelsen av tunge konstruksjoner eller utstyrs-deler under vannet. På en slik måte blir den effektive under-vannsvekt redusert til en håndterbar verdi og reduserer sjan-sene for skader under installasjoner under vannet og reduserer behovene for overflatekraner etter utsetning og under senking og anbringelse av konstruksjonene. Forbindelser mellom bøyene og konstruksjonen lages ofte med bolter, løkker, haker og andre jernvarer. Hvis det er nødvendig å frigi bøyene kan dette gjøres ved direkte hjelp fra dykkere, men det anses tryggere å frigi forbindelsene ved fjernstyring under anvendelse av sprengstoffer eller akustisk utløste fri-gjøringsmekanismer. Uheldigvis kan effektivt utløste mekanis-mer utløses uforutsett og kan unnlate å løse ut når det er nødvendig.

Anvendelsen av flyteorganer er særlig interessant

for utlegging av en rørledning på dypt vann fra en pram. Det har vært vanlig praksis på dette område å skaffe stabilitet og understøttelse for en rørledningsstreng under en rørled-ningsutlegning på sjøen ved hjelp av en røravstiver som er en mekanisk konstruksjon som strekker seg fra en hengslet skjøt ved den bakre ende av prammen til eller henimot undervanns-bunnen. Imidlertid må en røravstiver være temmelig lang for å kunne legge ut en rørledning på dypt vann, f.eks. 60 - 300 m eller mer. Som følge av dette er en slik røravstiver kostbar, vanskelig å styre, og sårbar for klimatisk skade. Ved utlegning av en dypvannsrørledning anvendes følgelig bøyer som et alternativ til røravstivere for å understøtte rørlednings-strengen under utlegningsoperasjonen. US-PS 3 727 417 viser og beskriver et system for utlegning av undervannsrørlednin-ger, hvor flytende kuler anvendes som er forbundet med kab-ler som er festet til rørledningen med beregnede intervaller. Når rørledningen legges, danner den en hellende kurve og når rørledningen når bunnen, fjernes kulenes flytevirkning på rørledningen ved å frigi kulene som deretter flyter til overflaten .

US-PS 3 620 028 viser og beskriver et lignende system for utlegning av undervannsrørledninger, hvor wirekoblede flytelegemer er festet til rørledningen med valgte intervaller. Når rørledningen når bunnen fjernes oppdriften av flyte-legemene på rørledningen ved å frigi flottørene, og disse stiger til overflaten hvor de samles opp. Det er klart at de tidligere kjente apparater for utlegning av undervanns-rørledninger ikke omfatter den økonomisk forsvarlige og fullt pålitelige fjernelse av flytevirkningen eller oppdriften av flyteorganene på rørledningen. Imidlertid vil utlegning av rørledninger nå kunne utføres på en mer fordelaktig måte ved hjelp av foreliggende oppfinnelse som er et apparat til utlegning av en konstruksjon, som en rørledning, under overflaten av en vannmasse, kjennetegnet ved en lukket beholder, idet beholderen har et delvis sammenfalt, eller et bulket, parti, dette i den hensikt å lette en sammenklapning av resten av beholderen ved et visst vanntrykk.

Apparatet ifølge oppfinnelsen anvendes således for å feste flyteorganer ved hjelp av festeinnretninger til konstruksjonen som skal legges ut, tillate konstruksjonen å stige ned til en kritisk dybde under overflaten av vann-massen og fjerne oppdriften av flyteorganene på konstruksjonen ved at det er benyttet organer som vil falle sammen ved et trykk som opptrer ved den kritiske dybde. Konstruksjonen kan være en undervannsrørledning eller konstruksjons-elementer under varin for olje/gass-produksjon eller andre aktiviteter under vann.

I en første utførelse av oppfinnelsen omfatter apparatet flyteorganer og en festeinnretning for feste av flyteorganene til en konstruksjon som skal legges ut, idet flyteorganene omfatter et delvis knekket hult kar som kan knekkes ytterligere ved et på forhånd valgt vanntrykk.

Ved det på forhånd valgte vanntrykk vil flyteorganene bli gjort flate og således tape det meste av sin oppdrift. Flyteorganene kan være forholdsvis lange lengder av tynnveggede rørledninger med delvis knekkede endelukker med tykkere vegger. Flyteorganene vil etter sammenfalling forbli på konstruksjonen og øke vekten av denne for stabilitetsfor-mål, men reduserer til et minimum de krefter som skyldes tverrgående strømmer på grunn av det avflatede profil av flyteorganene. Slike flyteorganer kan anvendes ved olje- og gassutvinningsarbeider ute på sjøen medregnet konstruksjoner og reparasjonsarbeider, for å utløse en hvilken som helst type prosess såsom detonering av en sprengladning \ ed en på forhånd bestemt vanndybde eller ved utlegning av en lang streng av med bøyer forsynt rørledning mens strengen holdes stram ved hjelp av en pram eller lignende slepefartøy. Når et bestemt segment av rørledningen når den på forhånd bestemte dybde, vil de til denne rørledning festede flyteorganer falle sammen og bevirke at segmentet av rørledningen blir tyngre. Dette vil igjen bevirke at det tilstøtende øvre segment av rørledningen beveger seg lenger ned og bevirker det neste flyteorgan til å falle sammen når prosessen gjentas kontinuerlig mens rørledningen legges ut. Som et alternativ kan flyteorganene være sammenhengende eller i lange strenger.

I en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter apparatet for utlegning av en konstruksjon under, overflaten av en vannmasse flyteorganer, en festeinnretning for løsbart feste av flyteorganene til konstruksjonen som legges ut, og delvis knekkede påvirkningsorganer som kan knekke ytterligere ved et på forhånd valgt vanntrykk for selektivt å frigi de nevnte festeinnretninger. I denne ut-førelse av oppfinnelsen gjøres bruk av en mekanisme med utvendig trykk som knekker en rørledning eller sylindrisk beholder eller trykkar som utløsning for å frigi flyteorganene. En anvendelse av ovennevnte apparat er å frigi bøyer fra en rørledning som legges ut på forholdsvis dypt vann. Bøyene kan være festet med mellomrom langs rørledningen og etter hvert som vann får trenge inn i rørledningen vil de festede bøyer bevege seg mot bunnen sammen med rørledningen. Når et på forhånd valgt utvendig trykk eller vanndybde føles av trykknekkingen av rørledningen osv., blir utløsningen satt igang og mekanismen frigir og adskiller bøyene fra rørlednin-gen etter hvert som bøyene etter tur når det valgte (samme eller forskjellige) trykk eller vanndybde.

For ytterligere å illustrere anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse, skal omtales de arbeidsoperasjoner som vil være typiske i forbindelse med utlegningen, nemlig bulking av den midtre seksjon av en sylindrisk beholder, ut-bredelse av bulken med fluidumtrykk utenfor den sylindriske beholder for å redusere tverrsnittområdet for den midtre seksjon av i det minste en del av beholderen uten hoved-sakelig sammenfall av beholderen, gjennomskjæring av beholderen i to deler ved det reduserte midtre seksjonsareal og lukking av de gjennomskårne ender av de to deler av beholderen, såsom en oppdelt rørledning, kan være mekanisk bulket nær midten, anbragt i et trykkar og fluidum sluppet inn i dette for å utvide bulken litt videre ved å pumpe hydraulisk fluidum eller vann inn i karet. Det trykk som er nødvendig for å utvide bulken eller fordypningen bemerkes, fordi dette vil være det trykk som bevirker ytterligere sammenklemming av beholderen. Rørledningen skjæres deretter i to og endene kan være lukket med hette eller på annen måte sveiset lukket.

Foreliggende oppfinnelse skal i det følgende be-skrives i form av et eksempel mer detaljert under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 viser- en utlegning av en rørled-ning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et første alternativ av utleggingen vist på fig. 1, fig. 3 viser et annet alternativ av rørledningsutleggingen på fig. 1, fig. 4 viser fri-gjøringsmekanismen vist på fig. 3 i større målestokk, fig. 5A og 5B viser en kraveformet utløsermekanisme og fig. 6A, 6B og 6C viser trinn under fremstilling av organer ifølge oppfinnelsen, som kan knekke ved et på forhånd valgt trykk.

På fig. 1 er vist en innretning for hurtig utlegging av en undervannsrørledning med bøyer av rør som kan falle sammen. Det vil forstås at andre konstruksjoner kan erstatte rørledningen ved utførelse av oppfinnelsen. Når rørledningen 1 går over akterenden av et fartøy (ikke vist) festes flyteorganer eller bøyer 2 og rørledningen og bøyene senkes ned under vannflaten 3 til en kritisk vanndybde 4 (vist med brutt linje) hvor bøyene vil falle sammen eller knekke. Rørledningen 1 legger seg til på havbunnen 5 med de festede sammenfallende bøyer 6 uten de påkjenninger som ellers ville opptre ved anvendelsen av en røravstiver eller plattform for rørutlegning.

Hver rørbøye 2 har delvis sammenfalt, eller knekket eller bulket endelukke 7 som er sveiset i ett stykke eller på annen måte festet til en beholder 8 med åpne ender med sylindrisk eller nesten sylindrisk form. Beholderne 8 med åpne ender har forholdsvis stor lengde, f.eks. fra en rør-ledningsdiameter til kontinuerlig, av tynnvegget rør, f.eks. med et forhold diameter/tykkelse større enn 30 (for stål, mindre for lettmetall). Endelukkene 7 har tykkelser som er lik eller større enn for beholderen 8. De delvis sammenfallende eller på forhånd videreførte endelukker 7 letter sammenklemmingen av hele bøyen 2 ved å drive knekkemekanis-men ved et valgt vanntrykk.

På fig. 2 er vist en streng oppbundet rørledning som legges ut. En på forhånd utlagt rørledningsstreng 10 løftes opp for forbindelse med en ytterligere rørledningsstreng 11 ved hjelp av et sammenbindingsfartøy 12. En rørforbinder 13 av hengseltypen som forsegler når den senker, er festet til og forbinder rørledningene 10 og 11. En delvis senket skjøt 14 (vist på fig. 2 bare som indikasjon) er den forseglede skjøt som tilsvarer forbindelsen 13 og holdes av en ledning 15 til fartøyet 12. Den tidligere utlagte rørledningsstreng 10 inntar da stillingen av ledningen 16 (vist med brutt linje) og den nye rørledningsstreng 11 synker til nivået for ledningen 17 (vist med brutt linje). Bøyer 18 er tilføyet til rørledningen 17 som holdes av en stramme-slepebåt 19 eller lignende innretning. Når bøyene 18 først har nådd den kritiske dybde 20 under vannflaten 21, vil bøyene 18 bli hoved-sakelig helt flate og senkes sammen med rørledningen til havbunnen 22.

Når en rørbøye faller sammen fra en ende til den annen stiger det pneumatiske trykk fra det omgivende ved innlednin-gen av knekkingen til en verdi, ved hvilken trykkdifferansen (utvendig minus det innvendige trykk) er tilstrekkelig til "å drive" bulken videre. Den progressive bulking eller sam-menfallet vil stoppe og etterlate litt luft innvendig. For å gjøre rørledningen tyngre på bunnen, kan en åpning i rør-bøyen være anbragt nær det sted hvor bulkingen vil stoppe. Denne åpning kan være dekket av et lokk som presses mot åpningen av et bånd omkring rørbøyen for å bevirke en tetning.

Når bulken passerer gjennom båndet, beveger åpningen seg

bort fra lokket og luften slipper ut fra bøyen ved relative oppdriftkrefter. Bøyen får således sin maksimale vekt på denne måte. Andre standard typer av luftfjerningsorganer, såsom fjærbelastede ventiler, kan like godt anvendes.

Med henvisning til fig. 3 er det vist et annet alternativ for rørutlegningsmetoden vist på fig. 1.

På fig. 3 legges en undervannsrørledning 30 fra akterenden av en pram 32. Vann slippes inn i rørledningen 30 på et vannfyllingssted 33 for å holde et vannivå 34 vedlike, hvilket varierer noe under utlegningsoperasjonen.

Når rørledningen 30 passerer over akterenden 31 av prammen 32, festes bøyer 35 og rørledningen 30 og bøyene 35 stiger ned under vannflaten 36 til en kritisk dybde 37 (an-tydet med en brutt linje)hvor utløsning av bøyene 35 fra rørledningen 30 finner sted. Når utløsningsmekanismen for festeorganet 38 settes igang, blir en bøye 39 frigjort og stiger til vannflaten idet festeorganet 38 fortsatt forblir festet til rørledningen 30. Deretter vil rørledningen etter hvert legge seg ned på havbunnen 40 uten de påkjennninger som ellers ville opptre med anvendelsen av bare en røravstiver.

På fig. 4 er det vist utløsermekanismen beskrevet ovenfor mer detaljert. En wire 50 er festet til en bøye (ikke vist på denne figur) og til en wireende 51 som på sin side er festet til en koblingsring 52 eller lignende organ som er festet til utløseren 53.

Den på forhånd avflatede utløser 53 er vist før den blir aktivert, med massiv omkrets. Den avsluttende flate form av utløseren 53 etter aktivering er vist med brutte linjer for sidene 55. Vektarmer 56 viser posisjonen av disse med heltrukne linjer før utløsermekanismen aktiveres. Løse armer 57 vist med brutte linjer antyder posisjonen av armene 56 etter at frigjøringsmekanismen er aktivert og utløseren 53 er gjort flat. Således bevirker vanntrykket at utløseren 53 knekkes, armene 56 svinger om hegslene og armspissene 58 beveger seg fra hverandre og frigjør wireenden 59 som igjen er festet til konstruksjonen som er lagt ut under vannflaten, f.eks. en rørledning eller et annet oljeproduksjonsutstyr (ikke vist på denne figur).

En variant av oppfinnelsen som anvender en kraveformet frigjøringsmekanisme, er vist på fig. 5. Flytekraven 60 omslutter en rørledning (eller annen konstruksjon) 61. Utløseren 62 har en vektarm 63 forhåndsbelastet mot ut-løseren og forbundet med flytelegemet 60. Når utløseren 62

løser ut ved avflatning (se fig.5B) åpner armen 63 flyte-

kraven 60 om et hengsel 64 og slipper rørledningen 51 (eller annen konstruksjon, fleks, oljeproduksjonsutstyr).

På fig. 6A, 6B og 6C er vist trinnene for fremstil-

ling av et på forhånd bulket rør som kan bulkes ytterligere ved et valgt trykk. Først blir en beholder, såsom et rør 70

med hetter mekanisk bulket på midten (se fig. 6A). Et hvilket som helst sylindrisk trykkar med vilkårlig tverrsnitt kan benyttes og andre mekaniske teknikker for bulking av be-

holderen kan anvendes. Deretter anbringes røret 70 som er bulket og forsynt med endedeksler, i et trykkar 71 (se fig.

6B), og et hydraulisk fluidum 72 under trykk føres inn i trykkaret 71. Bulkingen som blir innledet i det første trinn,

føres videre ved hjelp av det hydrauliske fluidum 72. Det trykk som er påkrevet for å videreføre bulkingen, er notert fordi dette vil være utløsningstrykket som bevirker ytterlig-

ere bulking. Endelig skjæres røret 70 over i to deler og sveises eller lukkes på annen måte ved den midtre seksjon 73, se fig. 6C.

Claims (11)

1. Apparat til bruk ved utlegning av en konstruksjon, som en rørledning, under overflaten av en vannmasse, karakterisert ved en lukket beholder

(8, 53, 62), idet beholderen har et delvis sammenfalt, eller et bulket, parti, dette i den hensikt å lette en sammenklapning av resten av beholderen ved et visst vanntrykk.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den bulkede beholder (8) danner et flyteorgan (2, 18) for konstruksjonen/rørledningen som skal utlegges.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at en innretning er anordnet for å tømme oppfanget gass ut av det bulkede flyteorgan (6).

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at innretningen for å tømme ut oppfanget gass er en fjærbelastet ventil.

5. Apparat ifølge et av kravene 2-4, karakterisert ved at lengden av den bulkede beholder (8) i flyteorganet (2, 18) svarer i det minste til diameteren av rørledningen (1) som skal legges ut.

6. Apparat ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at den bulkede beholder (8) i flyteorganene (2, 18) har en diameter som tilsvarer fra omkring 1/10 - 10 ganger diameteren av den rørledning (1) som skal legges ut.

7. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den bulkede beholder (53, 62) tjener som et driv-organ for frigjøring av festeorganer. (38) som knytter flyteorgan (35) til konstruksjonen/rørledningen.

8. Apparat ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at den bulkede beholder (8, 53, 62) er en sylinder med minst ett delvis sammenfalt endelukke (7).

9. Apparat ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at den bulkede beholder (8, 53, 62) er laget av stål og har et forhold mellom diameteren og veggtykkelsen på mer enn 30. i

10. Apparat ifølge et av kravene 4-9, karakterisert ved at veggtykkelsen av et endelukke (7) er i det minste lik veggtykkelsen av beholderen (8, 53, 62).

11. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at festeorganene (38) omfatter en vektarm (56, 63) festet til beholderen (53, 62), hvilken vektarm kan betjenes ved ytterligere bulking av drivorganene.