NO155825B - Fremgangsmaate og innretning for styring av en gjenstands posisjon i vann, paa forskjellige dybder. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et opp-drif tssystem for styring av en gjenstands posisjon i vann ifølge kravenes innledninger.

På grunn av de stigende krav for å finne flere

og flere olje- og gasskilder, har utforskning og produksjon til havs beveget seg jevnt og sikkert ut på stadig dypere farvann.

Men samtidig som boring og produksjon blir forsøkt på dypere farvann, møter imidlertid industrien store vanskeligheter på

grunn av de høye hydrostatiske trykk dette fører med seg, og de store avstander som er nødvendige for styreledninger etc.

Et vanskelig og viktig problem i forbindelse med store havdyp

er håndtering og legning av lange rørledninger. Det er nå vanlig å anvende en stor rørledningslekter med stort og kostbart rør-behandlingsutstyr for å legge ut rørledningen, eller å sveise sammen store rørseksjoner på land og taue den sveisede rør-ledning til det sted hvor den skal senkes ned på havbunnen, vanligvis styrt av en stor flytekran.

For anvendelse i forbindelse med tidligere rørledningssystemer har det fra tidligere vært foreslått å

benytte forskjellige former for oppdriftssystemer for å styre senkningen av rørledninger som legges på havbunnen. Eksempler på sådanne oppdriftssystemer er vist i US-PS nr. 3 114 920,

3 181 182, 3 727 417, 3 835 55, 2 900 795, 3 620 028, 3 765 185, 3 136 133, 3 835 656, 3 309 879, 3 803 540 og F-PS 2 284 512. Alle disse systemer er imidlertid på den ene eller den annen måte uegnet for bruk ved styring av legning av store rørledninger på varierende dyp. I US-PS nr. 3 181 182, 3 114 920 og 3 126 559 er der f.eks. angitt store, stive bøyer som ikke er egnet for bruk i store antall på grunn av prisen, eller egnet for lett transport fra sted til sted på grunn av størrelsen og stivheten. Heller ikke er det i disse patenter angitt innretninger som enkelt og nøyaktig tilveiebringer hoved-sakelig nøyaktig fjern- eller intern styring av synke- eller stigehastigheten av den last som bæres av bøyene på alle dyp til hvilke de er nedsenket. Likeledes har det tidligere vært nødvendig å benytte meget store flytekraner eller meget store langdragere ("stringers") og innretninger for opptagelse av strekk av hvilke rørledningen er båret, på grunn av den manglende evne til praktisk å styre store laster på store dyp med bare ett bøyesystem.

Mange av de vanskeligheter som er forbundet

med de tidligere kjente oppdriftssystemer, spesielt i forbindelse med legning av lange rørledningsbaner er løst ved bruk av oppfinnelsen, som anvender et antall fyllbare, samme-foldbare bøyer og automatiske styreinnretninger for å styre trykkforskjellen mellom bøyenes fyllingstrykk og det hydrostatiske trykk som omgir bøyene på ethvert dyp til hvilket de er nedsenket under drift. Hver av de fyllbare bøyer kan være fremstilt av gummilignende materiale, som f.eks. naturlig eller syntetisk gummi, polyurethanelastomere, PVC-elastomere etc, armert med vanlige materialer som f.eks. glassfiber, nylon, polyester og andre sådanne armeringsmaterialer. Bøyene er bygget således at de kan rulles sammen og oppta et volum som er en meget liten prosentuell andel av det vloum de opptar i

fylt tilstand, og kan derfor lett transporteres fra sted til sted. Når de er fullstendig fylt, har de et maksimalt volum for således å tilveiebringe en gitt vannfortrengning som lett kan beregnes. Bøyen kan ha en hvilken som helst vanlig form, som f.eks. sfærisk, sylindrisk eller den kan være ellipsoide-formet. Graden av flyte-evnen for hver bøye styres av fyllings-graden, som bestemmer volumet av det vann som fortrenges av bøyen. I overensstememlse med oppfinnelsen er det tilveiebragt en innretning for automatisk styring av volumet eller fyllings-graden av bøyen for å tillate at bøyens oppdrift kan varieres til enhver prosentuell andel av dens maksimale oppdrift fra et fjernt beliggende sted, uten andre forbidelser mellom bøyen og det fjerntliggende sted enn den fluidumledning som fører fyllmediet.

De forannevnte mål oppnås med fremgangsmåten og oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen med de i kravenes karakteriserende deler beskrevne trekk.

Ved hjelp av oppfinnelsen kan også undervanns-kamerautstyr og mange andre typer utstyr håndteres sikrere og mer økonomisk enn ved hjelp av kjente fremgangsmåter og med adskillig mer nøyaktig styring.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor samme henvisningstall er benyttet for å angi like deler, og som viser foretrukne utførelsesformer ifølge oppfinnelsen, og hvor fig. 1 er et skjematisk riss av et oppdriftssystem som anvender oppfinnelsen for å understøtte en rørledning på en ønsket dybde til hvilken den er nedsenket i vann, fig. 2 viser et tverssnitt av en utførelsesform av en ventilinnretning som er benyttet for

å opprettholde en konstant trykkforskjell i de primære bøyer som er benyttet i oppdriftssystemer ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser et snitt etter linjen 3 - 3 på fig. 2 av den på fig. 1. viste ventilinnretning, fig. 4 viser et snitt av en annen utførelsesform av en ventilinnretning som er benyttet i forbindelse med oppfinnelsen for opprettholdelse av en

på forhånd bestemt trykkforskjell mellom fyllingstrykket i en sekundær bøye og det hydrostatiske trykk omkring bøyen,

fig. 5 viser et snitt av en annen utførelsesform av en ventilinnretning som kan benyttes sammen med den på fig. 2 eller 4 viste innretning, fig. 6 viser en fremgangsmåte for uttrekning av en rørledning som skal legges på en havbunn under anvendelse av oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen, fig. 7 viser en fremgangsmåte for anvendelse av oppfinnelsen for å hjelpe til ved utlegning av en rørledning til havs fra en utlegningslekter, fig. 8 viser en fremgangsmåte for anvendelse av oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen for å hjelpe til ved utlegning av rørled-ningen fra en utlegningslekter og en vuggesammenstilling som strekker seg bort fra utlegningslekteren, fig. 9 viser anvendelse av oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen for å styre ned-senkningen av en rørledning, hvorved det er benyttet et bremse-systeiri for å regulere stillingen av hver av bøyene på rør-ledningen under nedsenkning, og fig. 10 er et skjematisk riss som viser anvendelse av oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen for å regulere nedsenkningsvinkelen for en rørledning.

Som vist på fig. 1 er oppdriftssystemet 10 ifølge oppfinnelsen benyttet for å bære en rørledning P under en vannoverflate S. Oppdriftssystemet 10 omfatter en kilde for et fluidum 11 under trykk, som f.eks. en luftkompressor (ikke vist) montert på en arbeidslekter B for å tilveiebringe fyllingstrykk, en primærbøye 12 som er fremstilt fyllbar og forbundet med rørledningen P via en slange 13, og en sekundær bøye 14 som også er fremstilt fyllbar og forbundet med rørledningen P via en slange eller en annen egnet for-bindelsesinnretning 15. Generelt vil systemet omfatte et antall primære og sekundære bøyer etter behov, for å styre en forholdsvis lang rørledning på forskjellige dybder til hvilke den kan være nedsenket. De primære bøyer 12 omfatter et innløp 16 for mot-tagelse av et fyllmedium og en sikkerhetsventil 17 for reduksjon av for høye trykk i bøyen for å forhindre brudd, spesielt når bøyen stiger opp til overflaten. Innløpet 16 er forbundet med et utløp 18a for en ventilinnretning 18 som skal beskrives i detalj senere, og ventilinnretningen 18 omfatter et fyllmedium-innløp 18b forbundet med kilden 11 via en fluidumledning 19 og en styreventil 20 som vist på fig. 1. Ventilinnretningen 18 omfatter også et innløp 21 sorr er utsatt for

det hydrostatiske trykk omkring bøyen 12, og et avløp 22 for tømning av fyllmedium fra bøyen 12.

Den sekundære bøye 14 er lik den primære bøye

12 og omfatter en sikkerhetsventil 23 og et innløp 24 for mot-tagelse av et fyllmedium fra en utløp 25a fra en ventilinnretning 25 som er forbundet med den sekundære bøye 14 via en ledning 26. Ventilinnretningen 25 omfatter også et avløp 30 og et innløp 31 som påvirkes av det hydrostatiske trykk omkring den sekundære bøye 14. Lufttilførselen for fylling av den sekundære bøye 14

er tilveiebragt gjennom et fyllmediuminnløp 32 som er forbundet med ventilen 20 via en ledning 33.

Rørledningen P kan ha stor lengde og være forbundet med et vilkårlig antall kombinasjoner av primære og sekundære bøyer for å styre dens senkning og hevning i vann,

og under operasjon av det på fig. 1 viste oppdriftssystem 10

holdes fortrinnsvis rørledningen P på en liten negativ oppdrift som søker å tillate rørledningen å synke i vannet når den bare er forbundet med de primære bøyer. Ved deretter ytter-ligere å forbinde rørledningen med de sekundære bøyer, kan disses oppdrift varieres under styring over et forholdsvis lite område for å tillate systemets oppdrift å variere fra en liten negativ oppdrift, hvilken er tilveiebragt av de primære bøyer alene, til en liten positiv oppdrift for å bevirke hevning av rørledningen til en på forhånd bestemt dybde. Oppdriften av de sekundære bøyer kan også innstilles for å tilveiebringe nøytral oppdrift på ethvert ønsket dyp til hvilket rørledningen er nedsenket, således at én ende av rørledningen kan befinne seg på større dybde i vannet e.- n- r, den annen ende, .og hele rør-ledningen kan holdes 'under kontrol over hele sin lengde på ethvert mellomliggende dyp.

I det på fig. 1 viste system er det mulig å er-statte de primære bøyer med bøyer som har fast oppdrift som tilveiebringer en oppdrift som såvidt er negativ når vekten av rørledningen er forbundet med disse og rørledningen er ned-nedsenket på et ønsket dyp. I den hensikt å tilveiebringe bedre styring og å tillate endring av det punkt hvor oppdriften av primærbøyene såvidt blir negativ, foretrekkes den innretning som er beskrevet for de på fig. 1 viste primære bøyer.

Den på fig. 2 og 3 viste ventilinnretning 18 for styring av den primære bøye 12 omfatter et hovedlegeme eller hus 40, som i sin tur omfatter en sentral, langsgående boring 41 som strekker seg i husets 40 lengderetning, og et antall tverrgående boringer 42, 43 og 44 som strekker seg fra den sentrale boring 41 til husets 4o utside. Av fig. 2 fremgår det at boringen 42 opptar en gjenget kobling eller fitting 42a for å danne utløpet 18a, at boringen 43 opptar en gjenget kobling eller fitting 4 3a for å danne innløpet 18b, og at boringen 44 opptar en gjenget kobling eller fitting 44a for å danne avløpet 22. Selv om det ikke er nødvendig, er det foretrukket at hver av boringene 41, 42, 43 og 44 er sirkulære for å lette fremstillingen.

Som vist på fig. 2 er en ende av boringen 41 lukket av en plate 45 som er montert på en ende av huset 40,

og et annet hus 46 er montert på den motsatt beliggende ende av huset 40 og omfatter en åpning 4 7 som kommuniserer med boringen 41. Huset 4 6 omfatter en bøyelig membran 4 8 som er montert på en med gjenger forsynt stang 49, og stangen 49 strekker seg gjennom åpningen 47 og inn i boringen 41 for å virke som styrestang for en ventildel som skal beskrives senere. Membranen 48 er fortrinnsvis fremstilt av et bøyelig materiale og anordnet i et sentralt kammer 50, og membranen 4 8 inndeler kammeret 50 i et første område 50a som kan ut-settes for det hydrostatiske trykk omkring den primære bøye med hvilken ventilinnretningen 18 er forbundet, og et kammer 50b som er utsatt for det innvendige trykk i bøyen. En åpning 51 er tilveiebragt i husets 46 vegg 52 som skiller kammeret 50a fra det hydrostatiske trykk, og innløpet 21 er festet til åpningen 51 som vist på fig. 2. Det i kammeret 50a herskende fluidumtrykk, som er lik det hydrostatiske trykk på utsiden av huset 46, virker mot membranen 48 og søker å tvinge denne og den gjengede stang 49 bort fra åpningen 51.

En glidbar ventildel 53 er anbragt i boringen

41 og omfatter et sentralt parti 54 med mindre diameter enn boringens 41 innvendige diameter, og forstørrede endepartier 55

og 56 med litt mindre diameter enn boringens 41 diameter for å tillate ventildelen 53 å gli i boringen 41. Hvert av endepartiene har hule indre partier. I den hensikt å anskueliggjøre oppfinnelsen er det antatt at alle de beskrevne partier av ventildelen 53 har sirkulære tverrsnitt og boringen 41 er også sylindrisk.

Dalens 53 sentrale parti 54 omfatter en innvendig boring 57 som er gjenget for å oppta den gjengede stang 49 som altså strekker seg gjennom det indre av ventilens 53 ytre parti 56. Når den gjengede stang 49 beveges som en reaksjon på bevegelsen av membranen 48 bevirkes derfor bevegelse av delen 53. Videre er en skruefjær 58 montert rundt den gjengede stang 49 mellom ventildelens 53 sentrale parti 54 og veggen 59 av huset 46 som er montert på huset 40. Fjæren 58 motvirker bevegelse av den gjengede stang 49 mot åpningen 51 og er forspent for å

utøve en kraft mot ventildelen 53 i den motsatte retning.

Når ventildelen 53 er sentrert i boringen 41,

som vist på fig. 2, er boringene 4 3 og 4 4 lukket av de respektive endepartier 55 og 56 av ventildelen, mens boringen 42 kommuniserer med boringen 41 ved hjelp av åpninger 60 i ventildelens 53

vegg. Åpningene 60 tilveiebringer kommunikasjon mellom det parti av boringen 41 som befinner seg rundt det sentrale parti 54 og det indre av hvert av endepartiene 55 og 56 av ventil-

delen.

Hensikten med den på fig. 2 beskrevne konstruksjon er at en liten negativ oppdrift tilveiebringes av kombinasjonen av den bøye som er forbundet med ventilen og den last som er forbundet med bøyen når ventilen 53 befinner seg i den på fig.

2 viste stilling. I denne stilling vil trykket i utløpet 42

og i boringen 41 og således trykket i kammeret 50b, på den side av membranen 48 som vender fra innløpet 51, være større enn trykket i kammeret 50a i hvilket det hersker hydrostatisk trykk.

Det er videre foretrukket at denne trykkforskjell bare er noen hundre g/cm 2 ' dvs. fortrinnsvis mindre enn 0,35 kp/cm 2, og denne trykkforskjell opprettholdes ved å velge en fjær 58 med egnet størrelse.

I den på fig. 2 viste innretning vil enten fjæren 58 eller det hydrostatiske trykk i kammeret 50a, dersom bøyen befinner seg på tilstrekkelig stort dyp, bevirke bevegelse av ventildelens midtparti mot venstre på fig. 2 for å åpne inn-løpet 43 og tilveiebringe en strøm av luft eller et annet fyllmedium inn i en primær bøye via utløpet 42. Når bøyen således fylles og trykket i utløpet 42, boringen 41 og kammeret 50b stiger til det er lik det hydrostatiske trykk pluss den av fjæren 58 utøvede kraft, vil ventildelen 53 beveges til høyre på fig. 2 for å lukke åpningen 43.1 denne operasjon kan det forekomme noe hysterese som vil bevirke svingning av ventildelen inntil trykket er stabilisert. På grunn av kraften av fjæren 58 vil det trykk som tilføres bøyen alltid være litt større enn det hydrostatiske trykk, således at det ved hjelp av ventildelen på enhver gitt nedsenkningsdybde vil være tilveiebragt en liten negativ oppdrift. Når lasten er forbundet med den primære bøye og bevirker at den trekkes ned i vannet, reagerer derfor ventilinnretningen 18 overfor bøyen ved å tilføre luft til det system som bærer lasten for å utligne forandringen i hydrostatisk trykk.

Fig. 4 viser den ventilinnretning 25 som styrer de sekundære bøyer som er benyttet ved oppfinnelsen. På fig. 4 er de samme henvisningstall benyttet for å angi de deler som er identiske med den i forbindelse med fig. 2 ovenfor beskrevne konstruksjon, idet det vil forstås at hovedforskjellen mellom den ventilinnretning som er vist på fig. 4 og den som er vist på fig. 2 er at en andre membran er tilføyet for å tillate styring av ventildelens stilling ved hjelp.av et utvendig fluidumtrykk.

I stedet for platen 45 i den på fig. 2 viste utførelsesform, er det, som vist på fig. 4, tilveiebragt et hus 70 som omfatter en ytre vegg 71 i hvilken det er anordnet et innløp 27 for mot-tagelse av et styretrykk, og en indre vegg 72 omfatter en åpning 73 som kommuniserer med den sentrale boring 41 i huset 40, og gjennom hvilken det strekker seg en annen gjenget stang 74. Stangen 74 strekker seg også gjennom hull i to med denne fast forbundne plater 76, 77 mellom hvilke det er anordnet en membran 75. Membranen 75,som strekker seg gjennom et kammer 78 utformet i huset 70 og er fast forbundet med dette, deler kammeret 78 i to underkamre 78a som er påvirket av det trykk som hersker i innløpet 27 (og således styretrykket) og et underkammer 78b påvirket av det trykk som hersker i den sentrale boring 41 på samme måte som beskrevet i forbindelse med kammeret 50 på

fig. 2.

Den på fig. 4 viste innretning omfatter også

en annen fjær 79 som er anordnet mellom partiet 55 av ventildelen 53 og veggen 72, således at ventildelen 53 er sentrert som vist på fig. 4 når det i kammeret 78a herskende trykk som virker på membranen 75 er lik det i kammeret 50a herskende trykk som virker på membranen 48. Ventildelen 53 er automatisk selvsentrerende når disse trykk er like.

Ved den på fig. 4 viste innretning kan således styretrykket gjennom innløpet 27 benyttes til å regulere stillingen av ventildelen 53 med hensyn til boringene 42, 43 og 44, sammen med det hydrostatiske trykk. Dersom det hydrostatiske trykk på en kjent dybde er bestemt, kan således trykket i inn-løpet 27 innstilles for å tilveiebringe den nødvendige forandring i trykket i fyllmediet i den sekundære bøye for å tilveiebringe hevning eller senkning av bøyen til den ønskede nedsenkningsdybde.

Fig. 5 viser en alternativ utførelsesform

av en ventilinnretning og et ventillegeme som kan benyttes i den på fig. 2 og 4 beskrevne innretning. Det er i det vesentlige den samme konstruksjon som beskrevet ovenfor, og den omfatter en ventildel 80 glidbart anordnet i en sentral boring 81 i huset 4 0 for å styre luftstrømmen mellom innløpet 4 3 og utløpet 42,

og utløpet 42 og utløpet 44. Som vist på fig. 5 omfatter ventildelen 80 endepartier 82 og 83 med en diameter som er litt mindre enn diameteren av boringen 81, hvilke partier tilsvarer de utvidede endepartier 55 og 56, og et sentralt parti 84 med redusert diameter som tilsvarer det sentrale parti 54 av ventildelen 53 på fig. 2. Ventildelen 80 har imidlertid koniske s'kuldre 85 mellom hvert av endepartiene 82 og 83, og det sentrale

parti 84, og to på tvers av den sentrale boring 81 forløpende, sirkulære spor 86 er tilveiebragt i huset 40, idet sporene 86 har koniske sidevegger og kommuniserer med hhv. innløpet 4 3 og utløpet 44. Når ventildelen 80 i denne innretning beveges fra én stilling i hvilken kommunikasjon mellom utløpene 42 og 44

er stengt og således beveges til høyre på fig. 5, bygges strøm-ningen mellom utløpene gradvis opp når den nedre kant 88 av den koniske skulder 85 passerer over åpningen i utløpet 44, inntil full strømning er opprettet. Når ventildelen beveges til venstre igangsettes strømning fra innløpet 4 3 til utløpet 4 2

på samme måte langs kanten 89 av endepartiets 82 koniske skulder 85, og strømningen tiltar mens ventildelen fortsatt beveges mot venstre på fig. 5. Ved hjelp av denne innretning unngås plut-selige strømningsforandringer og hysterese minimaliseres under ventilens drift. Ved hjelp av de skråstilte og koniske skuldre 85 reduseres bevegelsesstrekningen for ventildelen 80

i begge retninger fra et midtre parti for å bevirke forandring i trykket i bøyen, og området for styring av ventilens drift økes.

På fig. 6 er det illustrert en fremgangsmåte ved hvilken oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen benyttes for å trekke eller legge en rørledning P i vann, hvilken rørledning kan være sammensatt i seksjoner på land og slept fra kysten ut i vannet til en posisjon for å sammenføyes. Rørledningen taues ut av en lekter B av hvilken bare en del er vist på fig. 6. For anskueliggjørelse omfatter det på fig. 6 viste system et antall primære bøyer 12 og et antall sekundære bøyer 14 som er tilkoblet langs rørlednings P lengde ved hjelp av en løsbar kobling 90 som vist i detalj på fig. 7. Når rørledningen P trekkes i vannet av lekteren B er den derfor understøttet av bøyene inntil den når og blir lagt langs havbunnen SB, til hvilken tid bøyene på havbunnen fjernstyrt kan frigjøres fra rørledningen og bringes opp og returneres til lekteren for fortsatt bruk under rekkefølgen av operasjoner eller under en etterfølgende operasjon.

Ved hjelp av det på fig. 6 viste system kan f.eks. rørledningsseksjoner med lengder på 1,6 km eller lengre slepes over store avstander på vannoverflaten eller på et ønsket nivå under vannets overflate til en posisjon til havs hvor disse seksjoner kan sammenføyes for å utgjøre en hel rørledning. Rør-ledningsseksjonene med sine beskyttende belegg, vekt-dekklag etc, kan beregnes med hensyn til sin negative oppdrift i vann. Det riktige antall primærbøyer kan festes til rørledningsseksjonen for fremdeles å bibeholde en liten negativ oppdrift, og det nødvendige antall sekundærebøyer for å tilveiebringe en liten positiv oppdrift for seksjonen når de er fullstendig fylt,

kan med mellomrom festes til rørledningsseksjonene mellom de primære bøyer. De primære og sekundære bøyer kan forbindes med den felles høytrykksledning 19 som funksjonerer som en primær luftledning. Trykket i denne ledning vil bli opprettholdt på en litt høyere verdi enn det hydrostatiske trykk som hersker på de største dyp ledningen senkes til. Den sekundære eller styretrykk-luftledning 28 strekkes også fra lekteren B og er bare festet til de sekundære bøyers styreventilinnretning 25. Trykket i ledningen 28 vil variere i overensstemmelse med de dybder som ønskes av det personell som legger ledningen eller tauer ledningen. Trykket i ledningen 2 8 er på overflate-styringsstasjonene vanligvis innstilt på forhånd for det dyp på hvilket rørledningsseksjonen skal holdes, og dersom det skulle væ ~e ønskelig å bringe rørledningsseksjonen P til et dyp av 30,5 m og holde den på dette dyp i lengre tid, som f.eks. ved utslepning, ville trykket i styretrykkledningen bli satt til tilnærmet 3,3 kp/cm 2. Når det til slutt er ønskelig å senke rørledningen til bunnen ville trykket i styretrykkledningen 28 bli øket i trinn, hvilket tillater rørledningen å synke med en gitt styrt hastighet inntil den har nådd havbunnen, hvoretter styreinnretninger på overflaten (ikke vist) ved et hvilket som helst tidspunkt vil tillate brukeren å utløse innretningen 90 for å frigjøre noen eller alle flytebøyer sammen med luftledningene og annet hjelpeutstyr og bringe dem til overflaten hvor de" kan tas opp, tømmes, og rullet sammen, således at de opptar liten plass for å returneres til land hvor de kan benyttes pånytt. Styreventilinnretningen tillater bøyene å returnere til overflaten fra enhver dybde, idet bøyenes trykk

senkes når de stiger opp for således å opprettholde et maksimalt overtrykk på f.eks. 0,35 kp/cm 2 i bøyen på ethvert gitt sted under oppstigningen.

Ved hjelp av det på fig. 6 viste system kan rørledningsseksjoner med lengder opp til 1,6 km eller lengre sammenstilles på land og deretter slepes ut til havs under styrt sammenføyning.

På fig. 7 er vist et system i hvilket en rør-ledning P legges til havs fra en utlegningslekter B.' Rørled-ninger med lengder på opp til flere hundre kilometer legges ofte fra utlegningslektere og rør av enhver størrelse kan håndteres. Dette er vanligvis en kontinuerlig operasjon med mannskaper i arbeide 24 timer pr. døgn. Ved den fremgangsmåte som vanligvis benyttes idag anvendes en stor lekter som er forsynt med et antall ankere foran og på sidene av lekteren. Ankervinsjer anbringer lekteren i stilling og trekker den fremover etterhvert som arbeidet skrider frem. Arbeidsbåter tar opp ankrene og beveger dem slik det er nødvendig. På grunt vann representerer ikke legningen av rørledningen fra lekterens bakre parti noen vanskelighet, men etterhvert som vannet blir dypere blir det vanskelig å holde rørledningen i en vinkel i hvilken den og dens dekkmaterialer ikke ødelegges. En langdrager ("stringer") er vanligvis anordnet på skrå fra lekterens bakre parti for å bære noe av rørledningens vekt, og et antall strekk-bærende innretninger er anordnet slik at de bærer en del av vekten. Etterhvert som vannet blir dypere og dypere er imidlertid slike fremgangsmåter som er tilveiebragt av oppfinnelsen en nødvendighet. Ved bruk av systemet for denne anvendelse beregnes den nødvendige størrelse av oppdriften, og et antall primære bøyer festes til rørledningen for å tilveiebringe den ønskede vinkel under hvilken rørledningen synker til havbunnen, uavhengig av dybden. Ved denne anvendelsestype kan fylluftkilden utgjøres av bare én eneste høytrykksluftledning 19 da alle bøyer er primære bøyer. Da noen av disse bøyer vil befinne seg på overflaten samtidig som andre vil befinne seg på alle dybder mellom overflaten og havbunnen, vil selvsagt hver bøye eller sett av bøyer kreve forskjellige trykk for å motstå de hydrostatiske trykk og allikevel opprettholde et overtrykk i hver bøye til enhver tid. Dersom havbunnen f.eks. befinner seg 305 m under overflaten og det er nødvendig å senke rør-ledningen under en vinkel av 30°, kan ca. 18 oppdriftsstasjoner anordnet med mellomrom på 30 m være nødvendig, eller kanskje 36 stasjoner anordnet med mellomrom på 15 m. Hver oppdriftsstasjon ville kreve tiltagende høyere trykk med tiltagende dybder,

men alle må allikevel styres fra én eneste lufttrykkilde med et trykk som vil utligne det hydrostatiske trykk på 305 m, dvs. 30,5 kp/cm 2, pluss det lille overtrykk i bøyen. Ventilsystemet

18 ifølge oppfinnelsen tillater hver oppdriftsstasjon å motta sitt lufttrykk fullstendig automatisk fra én eneste luftkilde som leverer et lufttrykk på 35 kp/cm 2, og bare opprettholde

et innvendig trykk som er lik det omgivende hydrostatiske trykk pluss en trykkforskjell på 0,07 - 0,35 kp/cm 2 for å forbli fullstendig fylt og opprettholde sin maksimale oppdrift. Ved den på fig. 7 illustrerte fremgangsmåte blir bøyene 12 kontinuerlig forbundet med rørledningen etterhvert som den legges, og når rørledningen når havbunnen frigjøres bøyene automatisk idet de vender tilbake til overflaten for å benyttes påny.

På fig. 8 er vist en annen anvendelsesmåte for oppdriftssystemet ifølge oppfinnelsen for å legge en rørledning P til havs. Ved hjelp av denne fremgangsmåte bæres rørledningen P til bunnen ved hjelp av et antall bæreinnretninger 100 som omfatter et antall primære bøyer 12 som er forbundet med en langstrakt stiv avstiver 101 som omfatter et antall ruller 102 via hvilke rør-ledningen P kan passere når den senkes. Bæreinnretningene 100 er innbyrdes forbundet ende mot ende og strekker seg nedad fra en lekter B. Ved denne fremgangsmåte forblir de samme bøyer på rørledningen under hele rørleg<*>ningsarbeidet, selv om det vil bli anbragt tilleggsbøyer når vannet blir dypere og bøyer vil bli fjernet på grunnere vann. Rørledningen vil kontinuerlig passere via rullene i hver oppdriftsstasjons bæreinnretninger. I stedet for en stiv avstiver 101, anvendes det i forbindelse med den fremgangsmåte og det system som er vist på fig. 8 to bakenfor anordnede ankere (ikke vist) for å holde oppdriftsstasjonene i deres respektive stillinger, idet hvert anker vekselvis beveges ved hjelp av en hjelpearbeidsbåt. Strengt ifølge den spesielle anvendelsesmåte kan avstiveren i dette tilfelle såvel benyttes som ikke benyttes da kraften vil bli utøvet fra havbunnen og ikke fra overflaten. Ved en ytter-ligere utførelse av den fremgangsmåte og det system som er vist på fig. 8, benyttes det et bremsesystem i forbindelse med oppdriftsstasjonene for å fjernstyre posisjonen av hver opp-drif tsstas jon langs røret. Som tidligere kan avstiverne benyttes eller ikke benyttes i overensstemmelse med andre spesielle betingelser. Flere typer av bremsesysterner kan benyttes, om-fattende pneumatisk drevne, pneumatisk/hydraulisk drevne,

bare hydrauliske, og elektromagnetiske bremser. Alle er konstruert således at de ikke ødelegger beskyttende skikt og/eller vekt-dekkskikt på røret. Bremsesystemer må ikke nødvendigvis anbringes på hver flytestasjon, men snarere ved hver 75 - 100 m langs rørledningen, avhengig av rørledningens vinkel. Jo mindre vinkelen er, desto mindre holdekraft vil være nødvendig, og omvendt, jo større vinkelen er, desto større holdekraft er nødvendig. Da utlegningslekteren nesten hele tiden beveges fremover, vil flytesystemet også nesten hele tiden beveges langs røret. Bremsevirkningen kan automatisk samordnes med den frem-adrettede bevegelse av utlegningslekteren.

Fig. 9 viser et system som ligner det som er vist på fig. 8, men som ikke har den langdrager som forbinder bøyene 12 innbyrdes, hvilke bøyer forsynes med fylltrykk fra ledningen 19 via styreventilen 18. En kombinert rulle- og bremseinnretning 110 som er forbundet med hver av bøyene 12 spenner over rørledningen P og kan etter ønske, ved utøvelse av en bremsekraft, transporteres med røret, eller ved frigjøring av bremsekraften, tillate at røret passerer gjennom innretningen. Når rørledningen senkes kan således hver av bøyene 12 senkes

av rørledningen til en på forhånd bestemt dybde og ønsket mellomrom langs rørledningen. Når denne dybde er nådd kan bremse-kreftene frigjøres for å tillate rørledningen å bli båret under en ønsket vinkel i vannet, ført og støttet av bøyene. Dersom rørledningen heves i vannet kan de øverste bøyer fjernes og omvendt, dersom rørledningen senkes kan tilleggsbøyer for-

bindes med rørledningen nær vannoverflaten. Fylltrykket i

i bøyene 12 vil selvsagt bli opprettholdet på den egnede verdi av 0 - o,35 kp/cm over det hydrostatiske trykk på en hvilken som helst nedsenkningsdybde og under senkning og hevning, på grunn av den styring som tilveiebringes av ventilinnretningen 18.

På fig. 10 er vist en annen utførelse av systemet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for understøttelse av den på skrå anordnede rørledning P i vann. I denne utførelse er et antall sekundære bøyer 14 med mellomrom, f.eks. på 15 m, forbundet med rørledningen P. Hver bøye 14 omfatter dens til-hørende styreventil 25 som er forbundet med en hovedluftledning 33 som tilveiebringer hovedfylltrykket for bøyene 14. Det er også anordnet en styretrykkledning 28 som er forbundet med hver av styreventilinnretningene 25, og som også omfatter en retur-ledning 28a. Det er også i ledningen 28 anordnet innretninger for å tilveiebringe suksessivt høyere styretrykk til hver bøye på suksessivt større dyp. En regulator 2 8b er f.eks. innkoblet i ledningen 28 mellom hver av de respektive styreventilinnretninger, som vist på fig. 10. Det fulle styretrykk tilføres den dypest beliggende ende av systemet, dvs. innløpet til den laveste regulator 2 8b, og dette trykk senkes ved hjelp av hver av de suksessive regulatorer 28b og føres tilbake til overflaten gjennom ledningen 2 8a med en lavere verdi enn verdien av trykket i ledningen 28. Ved egnet justering av hver av regulatorene 28b kan det således tilveiebringes et forskjellig styretrykk for hver av styreventilinnretningene 25 for hver bøye 14,

hvilket trykk tilsvarer det som er nødvendig for å bevirke at hver bøye stabiliseres på en ønsket dybde. Ved hjelp av denne anordning kan således forskjellige styretrykk tilføres automatisk til et stort antall styreventilinnretninger ved hjelp av bare to ledninger.

Andre anvendelsesmåter for oppfinnelsen er tallrike, spesielt i forbindelse med leting etter og produksjon av olje og gass til havs, legning av undervannskabler og håndtering av tungt utstyr eller andre gjenstander på dypt vann. En ut-førelsesform vil være å senke et ventiltre eller annet brønn-styringsutstyr til havbunnen. Flytesystemet kan etterlates på ubestemt tid, om ønsket forbundet med dette utstyr, således at utstyret på et senere tidspunkt kan bringes opp til overflaten igjen uten bruk av kraner, vinsjer etc. Det vil bare være nødvendig å etterlate en luftledning forbundet med oppdrifts-systernet, hvilken lednings ene ende etterlates på overflaten forbundet med en overflatebøye for enhver mulig fremtidig operasjon. En annen utførelsesform vil angå annet under-vannsutstyr, som f.eks. bemannede eller ubemannede fartøyer, undervannskameraer og annet verktøy industrien har måttet fjernstyre fra overflaten.

Videre kan mange andre enn de beskrevne utførelsesformer av fetyreventilinnretningene anvendes så lenge den ønskede funksjon tilveiebringes. Selv om det er foretrukket at den forholdsvis lille trykkforskjell mellom bøyens fyllingstrykk og det hydrostatiske trykk kan begrenses til maksimalt 0,35 kp/cm 2 for å beskytte bøyen mot brudd, anvendes allikevel denne oppfinnelses prinsipper dersom det oppblåste materiale kan motstå høyere trykk, dvs. 1,4 kp/cm eller mer, så lenge sådanne trykk er forholdsvis små i forhold til fyllingstrykket og det hydrostatiske trykk.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for styring av en gjenstands (P) posisjon i vann, med flere i vannet nedsenkbare og i det vesentlige sammenfoldbare bøyer (12, 14) som er forbundet med og plassert i avstand over gjenstandens lengde, idet bøyene har ventilanordninger (18) for å variere de enkelte bøyers fylling, karakterisert ved når bøyene (12, 14) befinner seg i vann å la ventilanordningene (18) påvirkes av variasjoner i det hydrostatiske trykk som omgir ventilanordningene, til automatisk å styre de enkelte bøyers fylling for å opprettholde en i det vesentlige konstant og relativt liten trykkforskjell mellom hver bøyes indre trykk og det omgivende vanns hydrostatiske trykk, og automatisk å styre valgte bøyers (14) oppdrift for selektivt å heve og senke gjenstanden til en fastlagt dybde og å understøtte gjenstanden ved denne dybde.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED med primære bøyer å holde gjenstanden slik i vannet at primærbøyene og gjenstanden har en forholdsvis liten negativ oppdrift, å holde gjenstandens resterende vekt med minst én fyllbar, sekundær bøye (14) med variabel oppdrift, og å variere fyllingen av de sekundære bøyer (14) for å regulere bøyenes fortrengningsvolum, for således å styre heving og senking av gjenstanden i vannet.

3. Oppdriftssystem for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1-8, med flere fyllbare og sammenfoldbare bøyer (12, 14) for understøttelse av gjenstanden (P), hvor hver bøye har et inntak (16, 24) for mottak og uttømming av et fyllmedium, samt ventilanordninger (18) for å variere hver enkelt bøyes fylling, karakterisert ved at hver ventilanordning (18, 25) er innrettet til automatisk å styre bøyens fyllingsgrad for å opprettholde en relativt liten og i det vesentlige konstant trykkforskjell mellom bøyens indre trykk og det hydrostatiske trykk ved enhver vanndybde, idet utvalgte ventilanordninger på grunn-lag av det omgivende hydrostatiske trykk er innrettet til å variere oppdriften for vedkommende bøye (14) for selektivt å heve og senke gjenstanden til en fastlagt dybde og å under-støtte gjenstanden ved denne dybde.

4. Oppdriftssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at hver ventilinnretning (18, 25) omfatter et hus (40) med et indre kammer (41, 81) og en ventildel (53,.

80) anordnet i kammeret (41, 81), en første åpning (18a, 25a) i huset (40) for å danne fluidforbindelse mellom kammeret (41, 81) og innløpet (16, 24) i bøyeelementet, en annen åpning (18b, 32) i huset (40) for å danne fluidforbindelse mellom kammeret (41, 81) og en fluidkilde (11), og en tredje åpning (22, 30) i huset (40) for å danne et fluidavløp fra kammeret (41, 81), idet ventildelen (53, 80) er innrettet til å beveges til og fra en første stilling i kammeret (41, 81) i hvilken fluid strømmer fra den annen åpning (18b, 32) til og gjennom den første åpning (18a, 25a), en annen stilling hvor fluid kan strømme fra den første åpning (18a, 25a) til og gjennom den tredje åpning (22, 30) og en tredje stilling hvor fluidforbindelsen mellom de første, andre og tredje åpninger er sperret, samt tilkoblede manøvreringsinnretninger (48, 49, 50) for å bevirke bevegelse av ventildelen (53, 80) mellom den første, annen og tredje stilling som reaksjon på forskjellen mellom trykket i fluidet og bøyeelementet (12, 14) og det hydrostatiske trykk i vannet omkring bøyeelementet (12, 14).

5. Oppdrifts system ifølge krav 4, karakterisert ved at manøvreringsinnretningen omfatter en membran (48) som funksjonsmessig er forbundet med en ende av ventildelen (53, 80) for å bevege denne mellom de nevnte stillinger, idet en side av membranen (48) er påvirket av det fluidtrykk som hersker i den første åpning (18a, 25a) og den annen side av membranen (48) er påvirket av det hydrostatiske trykk i det omgivende vann.

6. Oppdriftssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at ventildelen (80) har endepartier (82, 83) med forholdsvis stor diameter og et sentralt parti (84) med liten diameter som forbinder endepartiene (82, 83) og innretninger (85, 86, 87, 88, 89) for tilveie-bringelse av forholdsvis gradvis reduksjon av ventildelens (80) diameter mellom endepartiene (82, 83) og det sentrale parti (48), for vesentlig å redusere hysterese under ventilens (18, 25) drift.

7. Oppdriftssystem ifølge krav 5, karakterisert ved at det omfatter fjærinnretninger (58) mellom ventildelen (53, 80) og huset (40) for å tvinge ventildelen (53), 80) fra den annen stilling til den første stilling, hvorved det fyllmediumtrykk som er nødvendig for å bevirke bevegelse av ventilen (53, 80) til den tredje stilling over-skrider det hydrostatiske trykk omkring bøyen med en verdi som hovedsaklig er lik trykket av fjæren.

8. Oppdriftssystem ifølge krav 4, karakterisert ved at manøvreringsinnretningene videre omfatter en annen membran (75) som funksjonsmessig er forbundet med den motsatt beliggende ende av ventildelen (53, 90) i forhold til den ende med hvilken den første membran (48) er forbundet, idet én side av den annen membran (75) er påvirket av det fluidtrykk som hersker i den første åpning (18a, 25a) og den annen side av membranen er påvirket av et styretrykk som kan varieres for å endre stillingen av ventildelen (53, 80 ) i huset (40).

9. Oppdriftssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at det omfatter primære bøyer (12) og sekundære bøyer(14) for hevingen og senkingen av gjenstanden (P) idet de primære bøyer (12) omfatter flere elementer med fast oppdrift og de sekundære bøyer (14) er fyllbare bøyer.

10. Oppdriftssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at det omfatter primære bøyer (12) og sekundære bøyer (14), hvor de primære bøyer (12) er innrettet til å bære vekten av gjenstanden (P) med en forholdsvis liten negativ oppdrift, og de sekundære bøyer (14) har variabel oppdrift for å styre hevingen og senkingen av gjenstanden (P) i vannet, og at de primære (12) og de sekundære (14) bøyer er anordnet med mellomrom langs gjenstandens (P) lengde.