NO161342B

NO161342B - PROCEDURE FOR PUBLISHING A UNDERWATER PIPE PIPE, AND A PIPE PIPE FOR UNDERWATER PIPING.

Info

Publication number: NO161342B
Application number: NO863103A
Authority: NO
Inventors: Kurt J Hjelset
Original assignee: Liaaen Eng As
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1989-04-24
Also published as: NO863103D0; NO161342C; NO863103L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved utlegging av en undervanns rørledning, samt en rørledning for undervanns utlegging, idet rørledningen består av rølengder som er forbundet med hverandre gjennom kuleledd som kan vinkelinnstilles og sperres i ønsket vinkel. The present invention relates to a method for laying an underwater pipeline, as well as a pipeline for underwater laying, the pipeline consisting of lengths of pipe which are connected to each other through ball joints which can be angularly adjusted and locked at the desired angle.

Rørtransport av hydrokarboner fra produksjonssteder på hav-bunn og til land spiller en stadig større rolle. Pipeline transport of hydrocarbons from production sites on the seabed and to land plays an increasingly important role.

Legging av grove rørledninger på større havdyp og med ujevne bunnforhold gjør det vanskelig å unngå lange frie spenn. Laying rough pipelines at greater sea depths and with uneven bottom conditions makes it difficult to avoid long free spans.

Fleksible rørledninger, eksempelvis fra Coflexip, Dunlop, etc, kan løse spenningsproblemene, men fyller ikke kravene til størrelse, og/eller disse typer er ikke aktuelle p.g.a. materialmessige årsaker i forbindelse med det medium de skal transportere. Flexible pipelines, for example from Coflexip, Dunlop, etc., can solve the voltage problems, but do not meet the requirements for size, and/or these types are not applicable due to material reasons in connection with the medium they are to transport.

Rørlegging skjer idag vanligvis etter "S"-metoden i grunnere farvann, eller etter "J"-metoden som egner seg for store havdyp. Ved legging vil røret i alle tilfeller bli utsatt for store strekk- og bøyebelastninger. Today, pipe-laying usually takes place according to the "S" method in shallower waters, or according to the "J" method, which is suitable for great ocean depths. When laying, the pipe will in all cases be exposed to large tensile and bending loads.

Etter at røret er lagt i sin trasé på havbunnen kan det, p.g.a. sin stivhet, bli utsatt for store bøyepåkjenninger. Spesielt ved lange frie spenn eller når røret ligger tungt på en høyderygg med frie spenn på hver side, kan belastningene bli uakseptable. After the pipe has been laid in its route on the seabed, it can, due to its stiffness, be exposed to large bending stresses. Especially with long free spans or when the pipe lies heavily on a ridge with free spans on each side, the loads can become unacceptable.

Tiltak for å underbygge frie spenn for rørledningen, og/eller planering av trasé kan være tidkrevende og svært kostbare. Measures to substantiate free spans for the pipeline, and/or route planning can be time-consuming and very expensive.

Det har hittil ikke vært mulig å forene de tildels motstrid-ende betingelser en har til en rørledning av angjeldende type: Until now, it has not been possible to reconcile the partly conflicting conditions for a pipeline of the type in question:

Ved legging skal røret være stivt og rett. When laying, the pipe must be rigid and straight.

På havbunnen skal røret forme seg etter sitt underlag. Etter rørets tilpassing skal røret igjen være låst i sin On the seabed, the pipe must conform to its substrate. After fitting the pipe, the pipe must again be locked in its place

nye form. new form.

Tetningene skal være av "metall til metall" type. The seals must be of the "metal to metal" type.

Fullt pigge-program skal kunne gjennomføres i begge ret-ninger . The full spike program must be able to be carried out in both directions.

Et rørledd skal kunne innsveises i rørledningen og legges A pipe joint must be able to be welded into the pipeline and laid

fra leggefartøy over "stinger". from laying vessels over "stingers".

Rørleddets dimensjoner og form må ikke skape ekstra The dimensions and shape of the pipe joint must not create extra

vanskeligheter for rørleggeoperasjonen. difficulties for the plumbing operation.

Fra DE-OS 1650030 er kjent et kuleledd for rørledninger, hvilket kuleledd kan vinkelinnstilles. Kuleleddet kan imidlertid ikke sperres i noen vinkel, men er fritt bøyelig. A ball joint for pipelines is known from DE-OS 1650030, which ball joint can be angularly adjusted. However, the ball joint cannot be locked at any angle, but is freely flexible.

NO-patentansøkning nr. 84.4035 viser et kuleledd som kan vinkelinnstilles i ett eneste plan. NO patent application no. 84.4035 shows a ball joint which can be angularly adjusted in a single plane.

Hvert av disse kjente kuleledd oppfyller bare noen få av disse betingelser, og er ikke brukbare i denne forbindelse. Each of these known ball joints meets only a few of these conditions, and is not usable in this connection.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte og en rørledning som muliggjør at de nevnte betingelser oppfylles. The purpose of the present invention is to arrive at a method and a pipeline which enables the aforementioned conditions to be fulfilled.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd med en fremgangsmåte og en rørledning angitt i de etterfølgende patentkrav. According to the invention, this has been achieved with a method and a pipeline specified in the subsequent patent claims.

Foreliggende oppfinnelse går således ut på at det benyttes rørledd, med ett element som er opplagret i andre elementer i rørleddet på en slik måte at en kuleflate på det ene element er mekanisk forspent mot en kuleflate i de andre elementer så lenge det ikke tilføres noe trykkmedium mellom kuleflatene. Friksjonskraften p.g.a. forspenningen er av slik størrelse at den gir rørleddet et motstandsmoment mot bøyning, f.eks. minst så stort som normalt for røret ellers. The present invention thus involves the use of a pipe joint, with one element which is stored in other elements in the pipe joint in such a way that a ball surface on one element is mechanically biased against a ball surface in the other elements as long as no pressure medium is supplied between the ball surfaces. The friction force due to the prestress is of such magnitude that it gives the pipe joint a moment of resistance against bending, e.g. at least as large as normal for the pipe otherwise.

Forspenningskraften er bygget inn i rørleddet ved produk-sjonen . The prestressing force is built into the pipe joint during production.

Avstanden mellom rørleddene kan selvsagt velges etter traseen på havbunnen. The distance between the pipe joints can of course be chosen according to the route on the seabed.

Ved f.eks. fjernstyring kan det utløses en høytrykksinjek-sjon av trykkmedium, f.eks. trykkolje, mellom kuleflatene i hvert enkelt kuleledd. Derved kan friksjonskreftene i et enkelt kuleledd eller flere kuleledd oppheves. Ved en slik operasjon vil rørledningen, ved sin egen vekt, "forme seg" etter havbunnen, hvoretter trykket kan oppheves og kuleleddet eller -leddene igjen blir stive. By e.g. remote control, a high-pressure injection of pressure medium can be triggered, e.g. pressure oil, between the ball surfaces in each individual ball joint. Thereby, the frictional forces in a single ball joint or several ball joints can be cancelled. In such an operation, the pipeline will, by its own weight, "form" to the seabed, after which the pressure can be lifted and the ball joint or joints become rigid again.

Trykket mellom kuleflatene kan eventuelt etterhvert reduseres gjennom naturlig lekkasje slik at forspenningen mellom kuleflatene igjen vil øke, og rørleddene vil .til slutt bli låst i den nye posisjon. The pressure between the ball surfaces can eventually be reduced through natural leakage so that the pretension between the ball surfaces will increase again, and the pipe joints will eventually be locked in the new position.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser et kuleledd som inngår i oppfinnelsen, sett henholdsvis i lengdesnitt og aksialt. Fig. 2 viser utlegging av en rørledning med stive kuleledd fra et fartøy. Fig. 3 viser et parti av den utlagte rørledning, fremdeles med stive kuleledd, idet rørledningen er litt nedbøyd i for-dypninger i sjøbunnen. Fig. 4 viser et parti av rørledningen etter at kuleleddene er gjort bøyelige, slik at rørledningen har formet seg etter sjøbunnen. The invention will be explained in more detail below, with reference to the attached drawings. Fig. 1 shows a ball joint which forms part of the invention, viewed respectively in longitudinal section and axially. Fig. 2 shows the laying of a pipeline with rigid ball joints from a vessel. Fig. 3 shows a section of the laid out pipeline, still with rigid ball joints, the pipeline being slightly bent in depressions in the sea bed. Fig. 4 shows a section of the pipeline after the ball joints have been made flexible, so that the pipeline has been shaped according to the seabed.

Kuleleddet vist i fig. 1 omfatter en muffe på en rørende og en kuledel 5 på en annen rørende. I det viste eksempel er muffen dannet av en ring 3 som er påkrympet på en rørflens 9 på den ene rørenden etter at kuledelen 5 er satt på plass. The ball joint shown in fig. 1 comprises a sleeve on one touching end and a ball part 5 on another touching end. In the example shown, the sleeve is formed by a ring 3 which is crimped onto a pipe flange 9 on one pipe end after the ball part 5 has been put in place.

For utførelse av påkrympingen har ringen 3 radiale boringer 11, 14 for tilførsel av,et trykkmedium, f.eks. olje, til mellomrommet mellom koniske anleggsflater 13 innvendig i ringen 3 og utvendig på rørflensen 9- Samtidig med at trykket virker presses ringen 3 og rørflensen 9 aksialt mot hverandre, og når trykket opphører er ringen 3 og rørflensen 9 sammenføyd i en krympeforbindelse i flatene 13, mens kuledelen 5 er fastklemt inne i ringen 3 og rørflensen 9, idet ytterdimensjonen til kuledelen 5 er slik tilpasset at det også dannes en krympeforbindelse mellom kuledelen 5 og henholdsvis ringen 3 og rørflensen 9. Kuledelen 5 og rørflensen 9 kan f.eks. sveises til hver sin rørende, og dette kan ut-føres før eller etter at kuleleddet sammenføyes. To carry out the shrinking, the ring has 3 radial bores 11, 14 for supplying a pressure medium, e.g. oil, to the space between the conical contact surfaces 13 on the inside of the ring 3 and on the outside of the pipe flange 9 - At the same time as the pressure is applied, the ring 3 and the pipe flange 9 are pressed axially against each other, and when the pressure ceases, the ring 3 and the pipe flange 9 are joined in a shrink connection in the surfaces 13 , while the ball part 5 is clamped inside the ring 3 and the pipe flange 9, the outer dimension of the ball part 5 being adapted in such a way that a crimp connection is also formed between the ball part 5 and respectively the ring 3 and the pipe flange 9. The ball part 5 and the pipe flange 9 can e.g. are welded to each touching end, and this can be done before or after the ball joint is joined.

Muffen kan imidlertid også dannes på annen måte enn ved krympeforbindelse. F.eks. kan ringen 3 festes til rørflensen 9 ved hjelp av bolter eller ved sveising. Det vesentlige er at kuledelen 5 er fastklemt i muffen etter monteringen, slik at kuleleddet er stivt, ved at ytterflaten 2 på kuledelen 5 trykker mot innerflatene 12 og 7 i henholdsvis ringen 3 og rørflensen 9- However, the sleeve can also be formed in a different way than by crimping. E.g. the ring 3 can be attached to the pipe flange 9 by means of bolts or by welding. The essential thing is that the ball part 5 is clamped in the sleeve after assembly, so that the ball joint is rigid, by the outer surface 2 of the ball part 5 pressing against the inner surfaces 12 and 7 in the ring 3 and the pipe flange 9, respectively.

I den tilstand som er beskrevet ovenfor er kuleleddene an-ordnet på passende steder på en rørledning 17,18 som skal legges ut på sjøbunnen., Utleggingen kan utføres på i og for seg kjent måte, vist i fig. 2, ved hjelp av et fartøy 20 i vannoverflaten 19, og rørledningen blir liggende på sjøbunnen 15 f.eks. slik som vist i fig. 3, med kuleleddene 16 liggende på passende steder i forhold til sjøbunnens form, d.v.s. på steder der det er ønskelig at rørledningen danner en vinkel. In the condition described above, the ball joints are arranged in suitable places on a pipeline 17,18 which is to be laid out on the seabed., The laying can be carried out in a manner known per se, shown in fig. 2, by means of a vessel 20 in the water surface 19, and the pipeline will lie on the seabed 15 e.g. as shown in fig. 3, with the ball joints 16 lying in suitable places in relation to the shape of the seabed, i.e. in places where it is desirable for the pipeline to form an angle.

For at kuleleddene skal kunne gjøres bøyelige er hvert kuleledd utstyrt med kanaler 6, 8 for injisering av et trykkmedium mellom kuleflatene 2, 7 og 12, slik som vist i fig. 1. Til kanalene 6, 8 er koblet ledninger for trykkmediet, og injiseringen kan skje ved fjernstyring, f.eks. ved at et akustisk signal styrer en ventil som utløser en hydraulisk akkumulator som via en ventil injiserer olje under trykk gjennom kanalene 8 og 6 inn mellom kuleflatene. Trykket for-deler seg gjennom en oljefilm som driver kuleflatene fra hverandre og opphever friksjonen i kuleleddet eller -leddene så mye at røret kan forme seg etter underlaget ved endring av vinklene mellom rørlengdene. In order for the ball joints to be made flexible, each ball joint is equipped with channels 6, 8 for injecting a pressure medium between the ball surfaces 2, 7 and 12, as shown in fig. 1. Lines for the pressure medium are connected to the channels 6, 8, and the injection can take place by remote control, e.g. in that an acoustic signal controls a valve which triggers a hydraulic accumulator which via a valve injects oil under pressure through channels 8 and 6 into between the ball surfaces. The pressure is distributed through an oil film that drives the ball surfaces apart and cancels the friction in the ball joint or joints to such an extent that the pipe can shape itself according to the substrate by changing the angles between the pipe lengths.

Når trykket i oljefilmen oppheves eller etterhvert forsvin-ner gjennom lekkasje, vil den ytre del krympe og den indre del ekspandere slik at leddene blir låst, og rørledningen 21 kan f.eks. bli liggende slik som vist i fig. 4. When the pressure in the oil film is lifted or eventually disappears through leakage, the outer part will shrink and the inner part will expand so that the joints are locked, and the pipeline 21 can e.g. lie down as shown in fig. 4.

Injisering av trykkmedium kan også utføres på annen måte, f.eks. ved at trykk-kilden befinner seg i fartøyet 20 og manøvreres direkte. Injection of pressure medium can also be carried out in another way, e.g. in that the pressure source is located in the vessel 20 and is maneuvered directly.

Det vil forstås at det ikke trengs kanaler for trykkmediet både i ringen 3 og i kuledelen 5, idet det er tilstrekkelig å tilføre trykkmediet gjennom den ene av disse deler. It will be understood that no channels are needed for the pressure medium both in the ring 3 and in the ball part 5, since it is sufficient to supply the pressure medium through one of these parts.

Flere kuleledd i en rørledning, eventuelt alle kuleleddene, kan være sammenkoblet med hensyn til trykkmedium, eller kuleleddene kan tilføres trykkmedium hver for seg, eventuelt gruppevis. Several ball joints in a pipeline, possibly all the ball joints, can be interconnected with regard to pressure medium, or the ball joints can be supplied with pressure medium individually, possibly in groups.

I stiv tilstand er kuleleddene også tette, slik at fluider som transporteres i rørledningen ikke lekker ut gjennom kuleleddene. In a rigid state, the ball joints are also tight, so that fluids transported in the pipeline do not leak out through the ball joints.

Claims

1. Procedure for laying out an underwater pipeline (17, 18) which consists of pipe lengths which are connected to each other through ball joints (3,9, 5;16) which can be angled and locked at the desired angle, characterized in that a prestressing force that acts between the ball joint elements (3,9,5) and causes stiffness in the ball joints is counteracted by the introduction of a pressure medium between the construction rafts (2,7,12), for setting the ball joint connections corresponding to the desired change in the longitudinal direction of the pipe lengths according to that the pipeline is laid on the seabed (15)

2. Method as specified in claim 1, characterized in that the pressure medium is supplied to all ball joints of the pipeline at the same time.

3- Pipeline for underwater laying, comprising pipe lengths which are connected to each other through ball joints (3.9,

5;16) which can be angularly adjusted and locked at the desired angle, characterized in that the ball joint elements (3, 9, 5) are mechanically biased in relation to each other and are equipped with devices (6,8) for introducing a pressure medium between the construction rafts (2 ,7,12), to counteract the mechanical bias between the elements (3,9,5).

4. Pipeline as specified in claim 3, characterized in that each ball joint comprises a sleeve (3,9) which surrounds a ball part (5), the sleeve having bores (8) for introducing the pressure medium to the installation rafts between the sleeve and the ball part (5) .

5. Pipeline as stated in claim 3 or 4, characterized in that the pretensioning is achieved by a ring (3) which is part of the sleeve being pulled against a pipe flange (9) after the ball part (5) in the joint has been put in place.

6. Pipeline as stated in claim 5, characterized in that the devices (8) for introducing pressure medium are located in the ring (3)-

7. Pipeline as stated in claim 6, characterized in that the devices (8) are axial bores in the ring (3) as well as radial bores in the ring, from its inside, with openings in the contact surface against the ball part (5), the ring (3) and /or the ball part (5) has grooves in the surface for distribution of the pressure medium.

8. Pipeline as stated in claims 5-7, characterized in that boreholes (6) lead to the installation rafts between the ball part (5) and the pipe flange (9) in order to conduct pressure medium to these installation surfaces.

9- Pipeline as stated in claim 8, characterized in that the bores (6) are located in the ball part (5) and are in connection with the construction rafts between the ring (3) and the ball part (5).

10. Pipeline as specified in claims 3-9, characterized in that the sleeve is formed by a ring (3) which is in crimp connection with a pipe flange (9).