NO171027B - Nedre stigeroerskobling for kobling av et stigeroer med en koblingsanordning til en installasjon paa havbunnen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en nedre stigerørskobling for kobling av et stigerør med en koblingsanordning til en installasjon på havbunnen, slik det er nærmere angitt i ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

En kritisk oppgave under produksjonen av hydrokarbonfluider fra marine avleiringer ligger i å tilveiebringe et fluidkom-munikasjonssystem fra sjøbunnen til overflaten etter at produksjonen er etablert. Et slikt system, vanligvis kalt et produksjonsstigerør, innbefatter vanligvis multiple rørled-ninger gjennom hvilke ulike fluider transporteres til og fra overflaten, innbefattende olje og gassproduksjonsledninger, betjeningsledninger, elektriske og hydrauliske styreled-ninger.

For produksjon til havs, kan et flytende anlegg anvendes som en produksjons- og/eller lagringsplattform. Siden anlegget er konstant utsatt for overflatforholdene og forholdene under overflaten, gjennomgår den ulike bevegelser. I en slik turbulent sone kan hiving, rulling, stamping, drift og så videre forårsakes av tilstandene på overflaten og nær overflaten. For at et produksjonsstigerørsystem skal fungere korrekt i et slikt anlegg, må det være tilstrekkelig føyelig til å kompensere for slike bevegelser over lange driftsperio-der uten svikt.

Eksempler på slike føyelige, marine stigerørsystemer er beskrevet og omtalt i US-patentene 4.182.584; 4.367.055; 4.400.109 og 4.423.984, og OTC-skrift 4512, "Deepwater Production Riser", Panicker og Yancey, presentert ved den 15. Offshore Technology Conference, Houston, Texas, 2.-5. mai 1983. Som vist i disse referanser, innbefatter et typisk, føyelig stigerørsystem 1) en vertikalt stiv seksjon som forløper fra sjøbunnen til et fast sted under den turbulente sone som eksisterer nær vannoverflaten, og 2) en fleksibel seksjon som innbefatter fleksible forbindelsesledninger som forløper fra toppen av den stive seksjon, gjennom den turbulente sone og til et flytende fartøy på overflaten. En neddykket bøye er festet til toppen av den stive seksjon for å opprettholde den stive seksjon 1 en hovedsakelig vertikal stilling i vannet.

På grunn av vanndybdene i disse produksjonsområder hvor føyelige stigerørsystemer er konstruert for bruk, oppstår vanskeligheter i å sikre den nedre ende av den stive seksjon til sjøbunnen og at med de dyber det dreier seg om, er bruken av dykkere i særlig utstrekning ikke praktisk gjennomførbart under installering, om overhodet mulig. Videre er dybdene slik at bruk av føringsliner for installering av stigerør og/eller senking av komponenter av dette svært begrenset. Følgelig må den nedre ende av den stive seksjon kunne bli installert ved fjernstyring uten særlig assistanse fra dykkere eller uten hjelp av føringsliner til overflaten. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en nedre stigerørs-kobling for kobling av et marint stigerør til en installasjon på sjøbunnen som kan fJerninstalleres uten særlig bruk av dykkere eller bruk av føringsliner.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en nedre stigerørskobling av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvsten-dige krav.

Den faktiske oppbygning av drift av og iboende fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil bedre forstås ved henvisning til tegningene der like tall identifiserer like deler og hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av et typisk ettergivende marint stigerør i en driftsstilling ved et produksjonssted til havs; Fig. 2 er et snittriss av stigerørskoblingen ifølge den foreliggende oppfinnelse i montert stilling; Fig. 3 er et snittriss av stigerørskoblingsenheten ifølge foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 er et snittriss av landingsfundamentet ifølge foreliggende oppfinnelse; Fig. 5 er et planriss tatt langs linje 5-5 i fig. 3; Fig. 6 er et planriss tatt langs linje 6-6 i fig. 4; Fig. 7 er et snittriss tatt langs linje 7-7 i fig. 6; Fig. 8 er et snitt av TV-enheten langs linje 8-8 i fig. 7; og

Fig. 9 er et snitt tatt langs linje 9-9 i fig. 8.

Det vises til fig. 1 hvor et typisk ettergivende marint stigerørsystem 10 er vist i en driftsstilling på et sted til havs. Stigerørsystemet 10 innbefatter en nedre stiv seksjon 11 og en øvre fleksibel seksjon 12. Den fleksible seksjon 12 innbefatter en eller flere fleksible rørledninger, som danner forbindelser til respektive strømningspassasjer i eller på den stive seksjon 11, og forløper fra bøyen 13 til vannoverflaten hvor de forbindes til et flytende anlegg 14.

Den stive seksjon 11 er festet til et fundament 15 som i sin tur er forhåndssatt på sjøbunnen 16. Som vist innbefatter fundamentet 15 en plattformstruktur 17a, (av og til kalt en "strongback") som er plassert over og spenner over det undersjøiske produksjonsutstyr 18, det vil si en undersjøisk atmosfærisk stigerørsmanifold (SARM) slik som beskrevet i US-patent 4.398.846. Produksjonen fra en eller flere under-sjøiske brønner 19 forbindes til SARM 18 med nedsenkede forbindelsesledninger 20 for produksjon gjennom stigerøret. Nå som et typisk føyelig marint stigerør har blitt kort beskrevet, vil den foreliggende oppfinnelse bli beskrevet, hvilken er rettet mot en ny og forbedret nedre kobling for å feste den nedre ende av det marine stigerør til sjøbunnen.

Det vises nå til fig. 2-4, hvor stigerørets nedre kobling 25 ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefatter et landings-fundament 15 og en koblingsenhet 26. Landingsfundamentet 15 innbefatter en brønnramme 27 og som omtalt ovenfor, kan være den øvre plattform 17a av en "strongback" som ligger over det undersjøiske utstyr slik som SARM 18 i fig. 1, eller brønnrammen 27 kan være et separat konstruksjonselement satt ned på forhånd og festet direkte til sjøbunnen 18.

En nedsettelsesdor 28 er festet i eller nær senteret av brønnrammen og forløper vertikalt oppad fra denne. I de tilfeller hvor brønnrammen er et separat konstruksjonselement, kan nedsettelsesdoren 28 også forløpe gjennom rammen 27 og ned i sjøbunnen for å hjelpe til forankring av rammen 27 på stedet (ikke vist). Doren 28 fungerer primært som hovedstyrkekomponenten for å låse den nedre ende av stigerø-ret til fundamentet 15, men dersom doren er hul, som vist, skal det forstås at den kan også gi en separat strømningsbane eller tilpasses til å ha en eller flere separate rør (ikke vist) som passerer gjennom og vil samvirke med respektive strømningsbaner i stigerørseksjonen.

Spredt rundt rammen 27 er en eller flere perifere rørled-ningskoblingshoder 29 (se fig. 2 - 4 og 5). Hvert koblings-hode 29 er forbundet til en produksjonskilde eller til en undersjøisk styre- og/eller tilførselsinnretning som vil være kjent av fagmannen. Som vist i fig. 6, kan koblingshodene være av ulike diametere avhengig av en bestemt produksjons-plan; det vil si koblingshodene 29a er forbundet til produksjonsforbindelsesledningene av ulike diametere, mens hodet 29b kan forbindes til styre- og/eller tilførselsutstyr. Montert på og forløpende utad derfra er dekkplaten 33 som har form av en omvendt konus (fortrinnsvis en konus på 45°). Dekkplaten 33 er plassert slik at doren 28 vil passere gjennom dens topp og den vil forløpe utover og dekke koblingshodene 29, 29a, 29b på rammen 27. Et antall åpninger 34 er anordnet i dekkplaten 33 og er plassert slik at en av åpningene vil være vertikalt opprettet med en av koblingshodene. Et beskyttende deksel, det vil si døren 35, er på hengslet måte montert til dekkplaten 33 ved hver åpning 34 for å åpne og lukke åpningen. Hver dør 35 har en innretning (for eksempel f Jaer 36) for vanligvis å presse dørene til sine lukkede stillinger.

To føringsstolper 30 er festet til rammen 27 og forløper vertikalt gjennom dekkplaten 33. Stolpene 30 er plassert slik at de ikke ligger motsatt hverandre på rammen 27 for et formål som vil omtales nedenfor. Også montert på rammen 27 er en mottager 31 tilpasset til å motta et fjernbetjent televisjonskamera (TV) enhet 50 (fig. 7-9) som vil bli omtalt i nærmere detalj nedenfor. Et vindu 31a er utskåret eller på annen måte anordnet i dekkplaten 33 for å ligge over TV-kameramottageren 31 eller holderen (fig. 6) for å tillate uhindret TV-overvåking i en vertikal retning fra rammen 27.

Koblingsenheten 26 (fig. 2, 3 og 5) er tilpasset for forbindelse til den nedre del av stigerørskjernen 38 på den stive seksjon 11 i det ettergivende stigerørsystem 10. Koblingsenheten innbefatter en hydraulisk kobling 135 som er tilpasset for mottak over doren 28 og samvirker med denne for å feste stigerørskjernen 38 til brønnrammen 27. Den hydrauliske kobling 135 er vist skjematisk siden detaljene i denne ikke danner del av den foreliggende oppfinnelse, men vil forstås av fagmannen som en type blant mange allerede kommersielt tilgjengelige koblinger (for eksempel de brukt på BOP-stabler) hvilke har paler 136 eller lignende som blir hydraulisk innsatt for å låse til en flens 37 eller lignende på doren 28.

Hengende ned fra koblingen 135 og festet til denne er en omvendt trakt 40, (fortrinnsvis 45" konus) som har en hellende flate 40a og en flat, ringformet perifer, flat overflate 40b. Trakten 40 samsvarer i hovedsak med dimensjon-ene til dekkplaten 33, slik at trakten 40 effektivt passer over dekkplaten 33 når den er i montert stilling. Bruken av den omvendte trakt 40 og dekkplaten 33 for å orientere og montere stigerøret, eller for "gjeninntredning" dersom stigerøret fjernes og gjeninnsettes, avviker fra de fleste andre kjente "gjeninntredelses"- eller koblingsenheter av denne type siden i de tidligere kjente enheter posisjoneres trakten i en normal stilling i motsetning til en omvendt stilling. Det betyr at i de fleste kjente tidligere systemer vender den store åpning i trakten oppad for å gi et større mål eller oppfanger for den nedre ende av stigerøret etter hvert som det senkes ned. Et antall vertikalt forløpende forbindelsesledningsføringsåpninger 42 er plassert på trakten 40 for slik å bli opprettet med respektive åpninger 34 i dekkplaten 33 og dermed koblingshodene 29 på rammen 27, når koblingsenheten 26 monteres på fundamentet 15.

To føringsmottageråpninger 41 (fortrinnsvis koniske i sine nedre ender) er festet til periferien av trakten 40 og er plassert for å motta føringsstolper 30 når bunnkoblingsen-heten 26 senkes på fundamentet 15. Siden både stolpene 30 og føringsmottagerne 41 ikke er diamentralt motstående, kan det ses (fig. 5 og 6) at det kun er en mulig orientering mellom stigerøret og fundamentet og følgelig kan det ikke bli noen utilsiktet misorientering av stigerøret på fundamentet ved montering. Imidlertid, for at stolpene 30 bevirker den endelige orientering, må koblingsenheten 26 først manipuleres fra overflaten til å innrette enheten 26 til innenfor ± 5° fra dens ønskede, endelige orientering i forhold til fundamentet 15. Hvordan dette gjøres vil forklares nedenfor.

For å montere den nedre stigerørskobling ifølge den foreliggende oppfinnelse, settes landingsfundamentet 15 på sjøbunnen 16 og produksjonsrør fra undersjøiske brønner, såvel som hydrauliske og andre styrelinjer, kompletteres til de respektive koblingshoder 29 på rammen 27. Deretter senkes koblingsenheten 26 på den nedre ende av stigerørskjernen 38 til en stilling omkring 10 meter direkte over fundamentet 15. Ved å bruke et fjernoperert fartøy (ROV), det vil si et lite neddykkbart, fjernstyrt fartøy med manipulatorarmer som er vel kjent til undervannsoperasjoner, posisjoneres en fjernsynskameraenhet (TV) 50 (fig. 7-9) i mottageren eller holderen 31 på brønnrammen 27.

Enheten 50 innbefatter en ramme 51 som har et TV-kamera 52 og et lys 53 påmontert for slik å peke vertikalt oppad når enheten 50 er i stilling. Også montert på rammen 50 er låseinnretninger 54. Når en manipulatorarm (ikke vist) på ROV griper holdeflaten 55 på låsen 54, vil den tvinge den øvre del av låseelementet 56 innad mot fjærtrykket for å bevege låsen til åpen stilling. Når rammen 51 beveges på fasthol-dingsstaven 57 på mottageren 31, heves manipulatorarmen og fjærtrykket spenner låseelementet 56 til en lukket stilling for å låse enheten 50 til mottageren 31. TV-kameraet 52 og lyset 53 kan være batteridrevet eller bli drevet gjennom en styrekabel fra ROV.

Stigerørskjernen 38 med enheten 26 blir så senket til et punkt omkring 3 meter over fundamentet 15. Ved dette sted utføres den endelige senking og orientering ved bruk av TV-kameraet 52 for å overvåke et spesialkonstruert mål 60 (fig.

5) malt eller på annen måte innpreget på den nedre flate 40a, 40b av trakten 40. Mens andre mønstre kan brukes for målet 60, dannes målet fortrinnsvis av fire konsentriske sirkler 61 med omtrent 15 cm avstand (den ytterste sirkel har en diameter på omlag 61 cm) med sirkelsenteret plassert for direkte å overligge TV-kameraet 52 når stigerøret korrekt monteres på fundamentet. Tre solide stag 62a, 62b, 62c er anordnet på den nedre flate av trakten 40 som alle vil forløpe fra senteret av sirklene 61. To stag 62b, 62c vil være horisontale og et stag 62a vil være vertikalt når stigerøret er korrekt orientert. To smale linjer 63a, 63b er anordnet, en på hver side av det vertikale stag 62a for å indikere vinkeltoleransegrensene (for eksempel + eller - 5") som kan kompenseres for med føringsstolpene 30. Når man ser på bilder som overføres fra TV-kameraet 52, dersom senteret av overføringsskjermen er hvor som helst innenfor de fire sirkler 61 og dersom den virkelige vertikal på skjermen er innenfor de smale linjer 63a, 63b, er systemet orientert adekvat for sluttmontering.

Når orientert, senkes koblingsenheten 26 på landingsdoren 28 og koblingen (135) aktiveres for å sikre de to sammen. Deretter senkes forbindelsesledningene 68 (kun en er vist i fig. 2) som passerer gjennom føringene bragt i avstand på stigerørskjernen 38, gjennom deres respektive forbindelses-ledningsføringer 42 på trakten 40 og til kontakt med en dør 35 for en respektiv åpning 34 i dekkplaten 33. Fortsatt nedad bevegelse på forbindelsesledningen 68 vil bevirke at døren 32 åpner hvorved forbindelsesledningen 68 kan entres inn i og/eller på annen måte forbindes til de respektive koblingshoder 29. Når alle forbindelsesledninger eller styrelinjer 68 er forbundet til deres respektive koblingshoder, er monterin-gen fullendt. TV-enheten 50 kan fjernes med ROV eller kan etterlates på stedet om ønskelig.

De individuelle forbindelsesledninger 68 kan fjernes og skiftes ut når det måtte ønskes og stigerørskjernen 38 kan fjernes og erstattes om og når behovet oppstår.

Claims (9)

1. Nedre stigerørskobling for kobling av et stigerør med en koblingsanordning (26) til en installasjon på havbunnen, innbefattende et fundament (15) tilpasset for nedsettelse på sjøbunnen, hvor fundamentet innbefatter en brønnramme (27), en nedsettelsesdor (28) festet til og som forløper vertikalt oppad fra brønnrammen, og minst en koblingsdel (29) på brønnrammen tilpasset for forbindelse med produksjonen fra en undervannsbrønn, karakterisert ved en dekkplate (33) som er festet gjennom sin spiss til nedsettelsesdoren (28) og forløper utad og nedad fra denne slik at dekkplaten (33) dekker koblingsdelene (29), men har åpninger gjennom seg som er vertikalt innrettet over koblingsdelene (29), idet koblingsanordningen (26) har en form tilpasset dekkplatens form for styring av koblingsanordningen mot installasjonen under sammenkobling.

2. Nedre stigerørskobling ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter minst en dør (35), innretninger for svingbart feste av dørene (35) over respektive åpninger (34) i dekkplaten (33), og innretninger (36) for vanligvis å presse hver dør til lukket stilling med hensyn til en åpning.

3. Nedre stigerørskobling ifølge krav 1-2, karakterisert ved at den innbefatter to føringsstolper (30) festet nær omkretsen av brønnrammen (27) og som rager vertikalt oppad fra denne gjennom dekkplaten (33).

4. Nedre stigerørskobling ifølge krav 3, karakterisert ved at de to stolper (30) er avstandsplassert fra hverandre, men er ikke diamentralt motstående i forhold til hverandre.

5. Nedre stigerørskobling ifølge krav 1-4, karakterisert ved at den innbefatter en mottaker eller beholder (31) plassert på brønnrammen (27) og tilpasset til å oppta et fjernstyrt televisjonskamera (52), og at dekkplaten (33) har en åpning (42) gjennom seg som er vertikalt på linje med mottakeren (31) på brønnrammen (27).

6. Nedre stigerørskobling ifølge krav 1-5, karakterisert ved at koblingsanordningen (26), innbefatter koblingsorganer (135) tilpasset for kobling til den nedre ende av en kjerne (38) av det marine stigerør og tilpasset for mottak av og forbindelse til nedsettelsesdoren (28) for å feste stigerørkjernen til fundamentet (15), og at koblingsorganet innbefatter en omvendt, konisk trakt festet til og forløpende utad og nedad fra koblingsorganet, hvilken trakt er hovedsakelig av samme størrelse og form som dekkplaten og tilpasset for mottak over dekkplaten (33) når koblingsorganet er forbundet til fundamentet, og minst en forbindelses-ledningsføring som åpner gjennom trakten og er posisjonert til å være vertikalt på linje med minst en åpning i dekkplaten når koblingsorganet er korrekt orientert på fundamentet .

7. Nedre stigerørskobling ifølge krav 6, karakterisert ved at den innbefatter to føringsstolper (30) festet nær omkretsen av brønnrammen (27) og som forløper vertikalt oppad fra denne gjennom dekkplaten (33), og to føringsmottakeråpninger (42) gjennom trakten (40) og plassert for å være vertikalt på linje over og tilpasset til å motta føringsstolpene på brønnrammen.

8. Nedre stigerørskobling ifølge krav 7, karakterisert ved at den innbefatter et fjernbetjent televisjonskamera (52) montert på mottakeren på brønnrammen.

9. Nedre stigerørskobling ifølge krav 8, karakterisert ved at den innbefatter et mål (60) på undersiden (40a,40b) av trakten (40) og plassert for å kunne sees av televisjonskameraet (52) når koblingsorganet senkes mot fundamentet (15) for derved å orientere koblingsorganet i forhold til fundamentet.