NO157196B - Hoeytrykks proevekappe for montering paa en flerroers roerledning samt fremgangsmaate for trykktesting av en undervanns flerroersledning. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en høytrykks prøvekappe for montering på en flerrørs rørledning, og beregnet på å anvendes til trykktesting av rørledningen under vann.

Ved den undervannsteknikk som idag benyttes anvendes et fundament som er forbundet med sjøbunnen for å danne et stabilt område for boring, komplettering og tilkopling av oljebrønner. Spredte brønnhoder kan forbindes med eksisterende produksjons-konstruksjoner , såsom en offshore-boreplattform eller flytende produksjonsenhet. Likeledes kan et brønn-grenrør i en tilfør-selsledning, for sammenkopling av flere brønn-rørledninger for tilkopling til et overflatefartøy eller liknende, anvende en rekke forskjellige fluidbehandlings- og tilkopling-delsystemer. Ofte er en rørledningsbunn som inneholder produksjonsledninger, hydrauliske styre- og betjeningsledninger, innkoplet mellom punkter under vann. Det kan dreie seg om en relativt stiv rørledning som er prefabrikert på land eller annet steds og slept i stilling mellom faste undervannsfundamenter. I visse tilfeller legges en lang, bøyelig rørledning ut fra et skip i fart og spoles ned på sjøbunnen. Rørledningene er konstruert med avanserte materialer og hjelpemidler og blir vanligvis utprøvet over vann før de installeres på sjøbunnen.

Imidlertid er der ikke tidligere utviklet noe tilfredsstil-lende system for utprøving av hvorvidt en rørledning er hel og tett in situ etter at den er lagt men før den tilkoples. Et slikt system ville være meget fordelaktig ettersom en rørled-ningsskade som er oppstått under transport og installering er vanskelig å oppdage uten å sette rørledningen under trykk når den er anbrakt på sin endelige plass, og ettersom tilkopling av rørledningen ofte er en irreversibel prosess eller i det minste en prosess som er uhyre kostbar og vanskelig å omgjøre.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en rørledning-prøvekappe og en trykktestemetode basert på bruk av denne prøvekappe, hvorved det blir mulig å utprøve helheten og fluidføringsevnen til en undervanns-rørledning in situ på sjøbunnen før tilkopling.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en høytrykks prøvekappe beregnet for montering på en flerrørs rørledning, karkterisert ved at den omfatter en prøvekappeblokk med en plan flate, en med åpen side utformet åkplate som er montert på blokken i avstand fra og generelt parallelt med dennes plane plate, hvilken åkplate har en C-formet åpning innrettet til å plasseres over en monteringskrage på en flerrørs rørledning på en slik måte at monteringskragen opptas mellom prøvekappeblokkens plane flate og åkplaten idet åkplaten hviler mot monteringskragens bakside, et antall i blokken utformet sylindriske kammere som hvert munner ut i den plane flate og kan innrettes koaksialt på linje med et respektivt ledningsrør i rørledning-monteringskragen som skal opptas i åkplaten, og et likt antall stempler som hvert er montert for aksialbevegelse i et av de sylindriske kamrene, samt en kanal som ved bruk gjør det mulig å sette hvert sylindriske kammer bak det innmonterte stempel under trykk i fluidforbindelse med et koaksialt innrettet ledningsrør og tvinge stemplet til anlegg mot rørlednings-monteringskragen, for å gjøre det mulig å kontrollere at ledningsrøret er helt og tett.

Kanalen som gjør det mulig å sette hvert sylindrisk kammer under trykk kan hensiktsmessig være én eller flere i lengderet-ningen gjennomgående fluidkanaler i hvert stempel, slik at trykkfluid fra ledningsrøret kan få adgang til sylinderkammeret.

Stemplets frontflate er hensiktsmessig utstyrt med en O-ring ved hjelp av hvilken stemplet tetter mot flaten på monteringskragen rundt enden av det deri liggende ledningsrør. O-ringen er fortrinnsvis beliggende med avstand innenfor omkretsen av stemplets frontflate slik at stempelarealene oppviser et større overflateareal overfor trykkfluidet enn frontflaten inne i O-ringen, for å sikre at stemplet presses mot monteringskragen. Stemplet er også fordelaktig fjærbelaste.t mot monteringskragen og bærer hensiktsmessig én eller flere O-ringer i sin omkretsflate for avtetting mot sylinderkammeret.

Prøvekappen monteres på flerrørs rødledningen ved at den nedsenkes over rørledningens monteringskrage slik at åket hviler mot monteringskragens bakside. Prøvekappen fjernes enkelt ved å utføre ovennevnte trinn i omvendt regkkfølge. For å hindre utilsiktet eller for tidlig fjerning eller forskyvning av prøvekappen fra monteringskragen, er der imidlertid fortrinnsvis anordnet fastholdingsorganer for prøvekappen. Fastholdingsorganene er hensiktsmessig i form av én eller flere til prøvekappen festede bruddpinner som kan danne inngrep med en glidekrage på rørledningen eller rørledningens endemontasje, bak monteringskragen, og som vil hindre relativ sidebevegelse av prøvekappen og monteringskragen inntil prøvekappen utsettes for en kraft som er tilstrekkelig stor til å avskjære disse pinner og forflytte kappen.

I dette øyemed kan prøvekappen være utstyrt med en festeinnretning, f.eks. i form av en låsehylse, ved hjelp av hvilken prøvekappen kan senkes og heves inn og ut av stilling rundt monteringskragen, og som dessuten gjør det mulig å anvende en frigjøringskraft for avskjæring av pinnene som holder kappen på plass.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for testing av en undervanns flerrørs rørledning, som angitt i krav 9 i det etterfølgende kravsett.

Oppfinnelsen skal i det følgende eksempelvis beskrives nærmere i tilknytning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en undervanns-rørledning under nedtrekking,

Fig. 2 viser en rørlednings-endemontasje,

Fig. 3 viser en prøvekappe som er plassert på en rørled-nings-endemontas je , Fig. 4 er et frontriss av en prøvekappe ifølge oppfinnelsen, Fig. 5 er et frontriss av en første stempelenhet i prøvekappen vist i fig. 4,

Fig. 6 tr et snitt langs linjen 6-6' på fig. 5,

Fig. 7 er et frontriss av en annen stempelenhet i prøve-kappen vist i fig. 4,

Fig. 8 er et snitt langs linjen 8-8' på fig. 7,

Fig. 9 er et frontriss av en tredje stempelenhet i prøvekappen vist i fig. 4, og Fig. 10 er et snitt langs linjen 10-10' på fig. 9.

Nedtrekking av en marin rørledning er vist i fig. 1 (der et borhode 1 skal tilkoples et annet tilkoplingspunkt 2 på sjøbunnen) under anvendelse av to arbeidsfartøy 3a og 3b ved motsatte ender av en rørledning 10. Under sleping og installering kan rørledningen holdes oppe av adskilte bøyer 11. I motsatte ender av rørledningen 10 er festet kabler 4a og 4b for å trekke den flytende rørledning i stilling for tilkopling til henholdsvis brønnhodet 1 og tilkoplingspunktet 2. Prøvekapper 30 kan være anordnet Ved den ene eller begge ender av rørlednin-gen, løsbart montert på et endeparti av rørledningen, som nedenfor beskrevet. Bøyene 11 frigjøres når rørledningen legges mellom brønnhodet og det andre tilkoplingspunkt, på

kjent måte.

Et typisk endeparti på en undervanns-rørledning, innrettet for tilkopling til en prøvekappe og andre tilkoplinger, er vist i fig. 2 som er et sideriss av rørledningen, delvis i snitt for å vise innvendige kanaler. Enkeltrør 10, 12 i rørledningen er fastskrudd til en dorseksjon 20 som har en ytre splittkrage 22 og en indre monteringskrage 24. Doren har et plant endeflate-parti anordnet vinkelrett på rørledningens lengdeakse. Et antall fluidkanaler 10a, 12a er anordnet som kontinuerlige forlengelser av henholdsvis rørene 10, 12, idet deres innvendige diametere er koaksialt innrettet for rettlinjet gjennomstrømning. Disse strømningskanaler er også innrettet i flukt med de motsvarende prøvekappestempler etter montering av kappen.

Den ringformede monteringskrage 24 er innrettet til å opptas i et C-formet åk på prøvekappen 30, idet åket innføres bak monteringskragen i direkte anlegg mot dennes bakside.

Dette forhold er vist i fig. 3 som viser prøvekappen 30 i sideriss festet til en rørledningsdor 20. Prøvekappen 30 omfatter en høytrykksmantel som innbefatter en rettlinjet metall-sideplate 32 til hvilken er festet en front-åkplate 34, f.eks. ved fastskruing eller sveising. En bakre tetningsplate eller blokk 36 og topplate 38 er likeledes fast festet til hverandre, til sideplaten 32 samt til de andre huselementer.

En låsehylse 39 kan være fastsveiset til topplaten 38 for befestigelse av en trekkline til prøvekappen under fjerning.

Et par bruddpinner 35 som er festet til åket 34 er beliggende diametralt motsatt i dorens 20 splittkrage 22 og hindrer sideveis bevegelse av prøvekappen før den skal fjernes fra doren.

Prøvekappe-tetningsblokken 36 har en plan innvendig overflate som er innrettet til å ligge an mot dorens endeflate eller forside, idet et antall sylindriske kamre er utboret i forsiden til ønsket dybde for å oppta motsvarende tetningsenheter av stempeltype som er koaksialt innrettet med motsvarende rørstrømningskanaler i doren. Den bakre blokk 36 har i fig. 3 et utsnitt som viser en typisk stempelenhet 50 i et forsenket kammer som er innrettet i flukt med motsvarende rørlednings-endekanal 10a.

Et typisk flerrørs-prøvekappe-arrangement er vist i fig. 4 som er et frontriss av prøvekappen 30. Åkplaten 34 har en C-formet åpning som er innrettet til å plasseres over en rørled-nings-monteringskrage ved vertikal forskyvning. Bruddpinner 35 er festet til åkplaten ved fastskruing av en pinnemontering 35a til dennes forside, idet bruddpinnene strekker seg i lengderet-ningen fra åket som skal fastholdes av de rørmonterte avskjæ-ringsorganer, hvorved en tverrkraft overføres til bruddpinnene for å bevirke brudd i disse fastholdingsorganer under frigjøring av prøvekappen.

Som vist i fig. 4 er åkplaten 34 og topplaten 38 ved hjelp av en rekke forsenkede hodeskruer festet til hverandre og til tilstøtende plater som danner prøvekappehuset. Kappen er en med åpen bunn utformet mantel som har tilstrekkelig styrke til å tåle høye trykkspenninger. Innenfor dorsirkelens omriss er der utboret et antall forsenkninger innrettet til å oppta stempeltetningsenhetene. Disse kan innbefatte forholdsvis store hull 40, 41 og 42 som er innrettet på linje med henholdsvis produksjons-samleledning og serviceledninger. En rekke mindre sylindriske kammere 43 kan være utformet for å oppta hydraulikk-lednings-tetningsenheter. Disse kammere kan være boret til en forutbestemt dybde som er noe større enn den aksielle dimensjon på deres tilhørende tetningselementer eller stempler. Pilene 3-3' i fig. 4 angir utsnittet i fig. 3.

En typisk samlelednings-tetningsenhet er vist i fig. 5 og 6. Et sylindrisk stempel 50 med en plan frontflate 52 er

utformet med en rekke styrehull 53 som opptar en rad med ansats utformede fastholdingsskruer 54 som holder tetningsstemplet 50 i stilling idet de tillater aksiell bevegelse og begrenser stempelflaten 52 til en stilling i det vesentlige i flukt med tetningsblokkens 36 forside. En midtre kanal 56 i stemplet 50

danner fluidforbindelse mellom den tilstøtende rørdorkanal 10a og kammeret 40 bak stemplet 50 for trykkutligning mellom rørfluidkanalen og kammeret. Fjærorganer 60 trykker stemplet 50 aksielt mot røret, idet stemplets plane frontflate 52

presses mot dorflaten. Et forsenket sirkulært spor 64 i stempelflaten 52 opptar en første O-ringtetning 70, idet et parti av den fjærende O-ring rager utad fra stempelflaten mot rørendedoren. Det forholdsvis store bakre nette areal på stemplet 50 som utsettes for trykkfluid i en aksiell vektor og det mindre nettoareal som omskrives av flatetetningen 70 vil under utprøving danne et kraftutlignings-fluidsystem rundt stemplet, som tvinger O-ringtetningen 70 i stempelflaten 52 mot røroverflaten med en nettokraft mot røret.

For tetning mellom stempelsiden og veggen i kammeret 40 er én eller flere ringformede O-ringtetninger 72 anordnet i respektive konsentriske O-ringspor.

I tillegg til den større stempel-prøveenhet som er vist i fig. 5 og 6, kan der være anordnet en mellomstor enhet som vist i fig. 7 og 8 og en mindre enkeltstyrings- og fjærenhet som vist i henholdsvis fig. 9 og 10. Disse alternative enheter er fordelaktige varianter for bruk på steder med begrenset plass.

Den mellomstore enhet vist i fig. 7 og 8 er stort sett lik den som er vist i fig. 5 og 6, og innbefatter en sylinder 42

som opptar et stempel 250 som fastholdes mot trykkfjær 260 ved hjelp av skruer 254 opptatt i styrehull 253. Stemplet innbefatter en midtre fluidkanal 256, en O-ringtetning 270 i dets frontflate 252 og rundtløpende O-ringtetninger 272 i dets sidevegg. Som det fremgår av fig. 7 og 8 opptar den midtre fluidkanal en senterbolt 280 hvis oppgave forklares nedenfor..

Enheten vist i fig. 9 og 10 er også stort sett lik den som er vist i fig. 5 og 6, bortsett fra at stemplet 150, på grunn av sin mindre størrelse, fastholdes i sylinderen 43 ved hjelp av en enkelt skrue 154 som er opptatt i et midtre styrehull 153 og omslutter en enkelt trykkfjær 160. I dette tilfelle er der anordnet flere fluidkanaler 156. Som i den større og mellomstore enhet innbefatter stemplets frontflate 152 en O-ringtetning 170, og dets omkretsvegg innbefatter et par O-ringtetninger.

I den ovenfor beskrevne prøvekappe kan en bakre inngangs-åpning være utboret i prøvekammeret bak stemplet for overføring av fluidtrykk til kammeret fra en ytre trykkfluidkilde. Under utprøvingen av et antall serviceledninger for pumpeservice (TFL)-verktøy vil sammenkoplede inngangsåpninger som tillater fluidforbindelse mellom et par åpninger muliggjøre innpumping av fluider i prøvekappen gjennom en ledning og ut gjennom en annen. Ved å tvinge et TFL-verktøy med en fremre trykkraftregi-strerende innretning mot en pregeinnretning mot senterboltens 280 (fig. 7 og 8) frontflate kan man før den endelige opphuking sikre at der er tilstrekkelig klaring for gjennomføring av TFL-verktøy. Etter registrering av en innpreging reverseres fluidstrømmen for opphenting av TFL-verktøyet for gjenanvendelse i den videre servideledningsprøve.

Ved valg av materialer for konstruksjon av prøvekappen og tilknyttede apparater, bør fasthetsegenskaper og korrosjonsmot-stand tas i betraktning. Stål, aluminiumlegeringer, titan og andre metaller av høy kvalitet foretrekkes for prøvekappeblokken, endeplatene, åket, stemplene og fjærene. 0-ringtetningene er i handelen i en rekke forskjellige elastomermaterialer, innbefat-tende silikon og butylgummier.

Forskjellige modifikasjoner av den ovenfor beskrevne prøvekappekonstruksjon kan utføres. F.eks. kan rørledningen omfatte flere ledningsrør som er anordnet i en rad med parallelle ledningsrør istedenfor å være opptatt i en kompakt konstruksjon. Vanligvis er endepartiet et plant koplingsstykke vinkelrett på samleledningen og prøvekappen er montert i direkte anlegg. Imidlertid er det mulig å variere de geometriske forhold samtidig som prøvekappens vesentlige funksjoner opprettholdes og løsbar montering av anordningen muliggjøres.

Ved bruk av prøvekappen på undervannsinstallasjoner er en typisk, halvstiv rørledning av fast lengde utstyrt med en prøvekappe på hver ende. Før installasjonen settes ut med bøyer, fylles hvert ledningsrør med en ukomprimerbar væske. Trykmålere er tilknyttet via gjengehull på baksiden av en av prøvekappene inn til stempelkamrene. Etter at de enkelte hydraulikkstyre-, produksjons- og serviceledninger er satt under trykk, utprøves systemet ved høye trykk (f.eks. ca. 1 000 til 50 000 kPa, fortrinnsvis minst 5 000 kPa) og forsegles under transport til installasjonsstedet. Den i bøyer opphengte line holdes på plass mellom koplingspunktene mens nedtrekkings-kablene festes og benyttes til å trekke rørledningsendene til deres respektive stillinger. Når bøyene frigjøres vil rørled-ningen legge seg langs sjøbunnen i stilling for tilkopling. Prøvemålerne kan så avleses for å avgjøre hvorvidt ledningsrørene har opprettholdt trykk under transport og installering.

Etter at rørledningen er trukket på plass på sjøbunnen og flytebøyene er frigjort, kan de enkelte ledningsrør kontrolleres for bestemmelse av deres evne til å holde på høye trykk.

Dersom ingen lekkasjer påvises kan en ende tilkoples en produksjonsenhet eller et liknende tilkoplingspunkt. Ved å

lage åpning til stempelkammeret gjennom prøvekappens bakside er det mulig å pumpe fluid gjennom de enkelte ledningsrør. Dette er et vesentlig trekk for bestemmelse av hvorvidt en service-ledning er istand til å slippe gjennom TFL-verktøy under påfølgende produksjon. Pumping av TFL-verktøy fra en produk-sjonsstasjon gjennom en tilkoplet ende av den delvis installerte rørledning til prøvekappen på en motsatt ende gir verdifull informasjon om rørledningens kontinuitet og sikrer produksjons-evne. Ved å reversere fluidstrømmen gjennom prøvekappen kan TFL-verktøyet tilbakeføres til den tilkoplede ende. Etter fullført utprøving med henblikk på lekkasjer og funksjonering, kan den gjenværende prøvekappe avlastes for trykk. En oppha-lingsline blir så festet til prøvekappens låsehylse og tilstrekkelig sidekraft anvendes for å avskjære bruddpinnene. Ettersom stempeltetningsenhetene ikke rager forbi prøvekappeblokkens frontplate, kan kappen lett fjernes uten å skade rørledningens endeparti, som deretter på kjent måte driftsmessig tilkoples den motsvarende permanente koplingsdel. Prøvekappen kan så trekkes opp for gjenanvendelse.

Dersom rørledningen er skadet før tilkopling, unngår man kostbar installering av en rørledning som oppviser feilfunksjon eller risiko.

Claims (1)

1. Høytrykks prøvekappe (30) for montering på en flerrørs rørledning, karakterisert ved at den omfatter en prøvekappeblokk (36) med en plan flate, en med åpen side utformet åkplate (34) som er montert på blokken (36) i avstand fra og generelt parallelt med dennes plane plate, hvilken åkplate (34) har en C-formet åpning innrettet til å plasseres over en monteringskrage (24) på en flerrørs rørledning på en slik måte at monteringskragen (24) opptas mellom prøvekappeblokkens (36) plane flate og åkplaten (34) idet åkplaten hviler mot monteringskragens bakside, et antall i blokken (36) utformet sylindriske kammere (40) som hvert munner ut i den plane flate og kan innrettes koaksialt på linje med et respektivt ledningsrør (10,

12) i rørledning-monteringskragen som skal opptas i åkplaten, og et likt antall stempler (50) som hvert er montert for aksialbevegelse i et av de sylindriske kamrene (40), samt en kanal (56) som ved bruk gjør det mulig å sette hvert sylindriske kammer bak det innmonterte stempel under trykk i fluidforbindelse med et koaksialt innrettet ledningsrør (10, 12) og tvinge stemplet (50) til anlegg mot rørlednings-monteringskragen (24), for å gjøre det mulig å kontrollere at ledningsrøret (10, 12) er helt og tett.

2. Prøvekappe ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen (56) som gjør det mulig å sette hvert sylindrisk kammer under trykk omfatter én eller flere fluidkanaler som strekker seg aksielt gjennom hvert stempel.

3. Prøvekappe ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at stemplet er f jaerbelastet (60) mot hovedpartiet plane overflate.

4. Prøvekappe ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at hvert stempel (50) bærer en 0-ring i sin ytterflate for avtetning av stemplet mot rørled-ningens monteringskrage (24).

5. Prøvekappe ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at hvert stempel bærer én eller flere O-ririger (72) i sin omkretsflate for avtetning av stemplet mot det sylindriske kammer.

6. Prøvekappe ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at den også innbefatter bruddpinner (35) for fastholding av prøvekappen på monteringskragen.

7. Prøvekappe ifølge krav 6, karakterisert ved at fastholdingsorganene omfatter én eller flere bruddpinner (35) som strekker seg bakover fra åket og er innrettet til å danne inngrep med en glidekrage på rørledningen, og til å avskjæres av nevnte krage ved anvendelse av en sidekraft mot prøvekappen for å muliggjøre frigjøring av prøvekappen fra rørledningen.

8. Prøvekappe ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at den også omfatter en låsehylse (39) ved hjelp av hvilken en frigjøringskraft kan anvendes for å fjerne prøvekappen fra rørledningen.

9. Fremgangsmåte til trykktesting av en undervanns flerrørs rørledning under anvendelse av prøvekappen fra krav 1, karakterisert ved at prøvekappen settes over en monteringskrage (24) på rørledningen på en slik måte at monteringskragen opptas mellom prøvekappeblokkens (36) plane flate og åkplaten (34) idet åkplaten hviler mot monteringskragens bakside, at kamrene (40) innrettes koaksialt på linje med hvert ledningsrør (10, 12) i rørledningsmonteringskragen som skal opptas i åkplaten, rørledningen settes under prøvetrykk hvorved trykket i rørledningen gjennom kanalen (56) virker på baksiden av stemplene (50) og tvinger dem til anlegg mot rørledningsmon-teringskragen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at trykktesten skjer in situ etter at rørledningen er utlagt mellom et første og et andre tilkoplingspunkt og før rørledningen driftsmessig koples inn mellom tilkoplingspunktene.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det festes kapper til begge ender av rørledningen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det festes en kappe i den ene énde av rørledningen, mens den andre enden driftsmessig tilkoples det første eller andre tilkoplingspunkt, og at rørledningen og prøvekappen settes under trykk med fluid fra dette tilkoplingspunkt.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9 til 12, hvor rørledningen og prøvekappen(e) utsettes for trykk på mellom 1000 og 50 000 kPa.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at rørledningen og prøvekappen(e) utsettes for et trykk på minst 5000 kPa.