NO171543B - System for fjernstyrt strekking og forankring av enden avet langstrakt element - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et system for fjernstyrt strekking og forankring av endene av et langstrakt element på en bæreinnretning, som angitt i ingressen til det etterfølgen-de krav 1.

Foreliggende oppfinnelse kan særlig anvendes for å feste den øvre ende av en marin rørledning for utstrømmende petrole-um til en undervannsinstallasjon, idet rørledningens nedre ende er festet til et bunn-utstyr såsom et brønnhode eller et bunngrenrør.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes for å plassere alle de ledninger som tjener til å utgjøre et marint stigerør for petroleumsproduksjon såsom produksjonsledninger, gass-injeksjonsledninger, vannledninger, ledninger for testing, for elektrisitetsfordeling, for fjernstyring, for overføring av verktøy såsom ledninger som generelt betegnes ved forkortelsen TFL, etc.

I fransk patent FR-A-2 136 317 er det foreslått et system for å forbinde en rørledning med et neddykket rør. Den fore-slåtte anordning tillater imidlertid hverken kontinuerlig regulering av strekkingen og forankringen eller skjøting av to koaksiale rør ende mot ende.

Videre er det i US-patent US-A-3 452 815, US-A-3 330 341, US-A-3 393 926 beskrevet forankringsanordninger for å holde to koaksiale elementer sammenskjøtet. Disse anordninger har imidlertid ingen strekkmidler. Dette gjelder også anordninge-ne ifølge NO-patenter 152 121, 153 840, 154 223 og 158 610, hvorfra det er kjent festemidler innrettet til å forbinde en ende av et langstrakt element med forankringer, for anvendelse ved forankring av en plattform til sjøbunnen.

De nye og særegne trekk ved systemet ifølge oppfinnelsen er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1.

Festemidlene kan være beliggende på utsiden av enden av det langstrakte element.

I det tilfelle hvor denne ende er hul kan festemidlene være beliggende på innsiden av denne ende.

Forankringsmidlene kan omfatte et sirkulært spor som er utformet innvendig i enden av det langstrakte element og minst én knast som er forbundet med strekkmidlene, hvilken knast har en profil som er innrettet til å samvirke med det sirkulære spor for å bevirke befestigelse av strekkmidlene til enden av det langstrakte element.

Denne knast kan være opptatt i en åpning utformet i et sylindrisk rør i hvilket et stempel er anordnet forskyvbart mellom to posisjoner. I den ene av disse posisjoner skyver stempelet knasten utad til en posisjon som låser festeknasten i sporet.

Dette stempel kan være forbundet med stangen til en hydraulisk donkraft.

Forankringsmidlene kan være beliggende på utsiden av enden av det langstrakte element.

Forankringsmidlene kan omfatte minst én låseknast som er opptatt i en åpning utformet i en holder som er forbundet med bæreinnretningen. Dessuten kan enden av det langstrakte element i det minste om en del av sin omkrets omfatte en profil som er innrettet til å samvirke med låseknasten for å sammen-låse bæreinnretningen og enden av det langstrakte element.

Holderen kan omfatte et første låseorgan som glir mellom to stillinger. I den ene av disse stillinger skyver dette organ knasten eller knastene mot enden av det langstrakte element, for derved å låse forankringsmidlene på enden av det langstrakte element til bæreinnretningen.

Dette låseorgan kan påvirkes av en donkraft.

Likeledes kan strekkmidlene omfatte en donkraft. Denne donkraft kan omfatte et ringformet kammer som er stort sett koaksialt i samvirke med enden av det langstrakte element.

Foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått og dens fordeler fremtre klarere ut fra følgende beskrivelse av spe-sielle eksempler som på ingen måte er begrensende og som er vist på de medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 til 3 viser tre utføringsformer av systemet ifølge oppfinnelsen og,

figur 4 til 8 viser rekkefølgen av de forskjellige faser under sammenkopling av systemet ifølge oppfinnelsen.

I de viste eksempler svarer det langstrakte element til en spesiell ledning i samlingen av ledninger som utgjør et marint stigerør. Denne ledning kan være en petroleum-utstrømnings-produksj onsledning.

Henvisningstallet 1 i figur 1 betegner bæreinnretningen som en produksjonsledning må være forankret til etter strekking.

! Denne bæreinnretning kan f.eks. være en neddykket bøye. Henvisningstallet 2 betegner øvre ende av produksjonsledningen.

Denne ende har en krage 3 som muliggjør befestigelse av produksjonsledningen, samt et midtre parti 4 med en serratert profil beregnet på å samvirke med forankringsknastene 5.

Forankringsknastene 5 er opptatt i åpninger 6 som er utformet i en holder 7 som er forbundet med bæreinnretningen 1.

På figur 1 er denne holder en sylindrisk hylse.

Produksjonsledningens krage 3 samvirker med en koplingsdel 8 med knaster 9 som muliggjør befestigelse av produksjonsledningen. Systemet for befestigelse av enden av produksjonsledningen til strekk-systemet kan også utgjøres f.eks. av et bajonettlås-system. Koplingsdelen 8 er festet til et opphengningselement 10 som er forbundet med en installasjon beliggende over enheten vist i figur 1 og hvorfra denne enhet nedsenkes. En slik installasjon kan være en flytende marin installasjon. Dette opphengningselement kan f.eks. være et rør, som vist i figuren. Dette rør har den fordel at det i vesentlig grad letter posisjoneringen av feste- og strekk-systemet på det langstrakte element og eventuelt tillater transport av fluider til eller fra produksjonsledningen. En kabel kunne også f.eks. anvendes som opphengningselement.

I eksemplet på figur 1 settes produksjonsledningen under strekk ved hjelp av strekkmidler 11 som i det vesentlige kan bestå av en hydraulisk donkraft omfattende et hovedkammer 12 beregnet på å motta eller avgi en væske under trykk.

Henvisningstallene 13 og 14 betegner de to under bruk for-skyvbare deler av denne donkraft og benevnes som donkraftens henholdsvis sylinder og stancf.

I eksemplet vist på figur 1 er donkraftens 11 hovedkammer 12 ringformet og avgrenses av stangens 14 yttervegger og sylinderens 13 innervegger, idet stangen 14 er beliggende innvendig i sylinderen 13, samt en første ytre krage 15 som danner et stempel festet til enden av stangen 14 og en indre krage 16, som danner en trykkpakning, festet i sylinderen 13.

Strekk-donkraften 11 kan være en dobbeltvirkende donkraft og kan omfatte et tilleggskammer 17 som avgrenses av den indre krage 16 og en annen, ytre krage 18 festet til stangen 14.

Den indre krage 16 ligger mellom den første og andre ytre krage 15 og 18. De forskjellige krager er dimensjonert for å holde hoved- og tilleggskamrene 12 og 17 i det vesentlige tette. Denne tetning kan forsterkes ved hjelp av pakninger 18', 19 og 20.

Hoved-donkraftens 11 sylinder 13 kan ved 21 ligge an mot holderen 7 som, i tilfellet vist på figur 1, er i form av en sylindrisk hylse.

I eksemplet vist på figur 1 er strekk-donkraftens stang 14 forbundet med koplingsdelen 8 og opphengningselementet 10.

Systemet ifølge oppfinnelsen kan omfatte et organ for låsing av forankringsknastene 5 i stillingen hvor de forankrer enden av produksjonsledningen 2.

Dette låseorgan omfatter en låsemuffe 22 som glir mellom to stillinger.

Muffens innvendige diameter er slik bestemt at når muffen er i en nedre stilling hindrer den frigjøring av forankringsknastene 5 fra den serraterte profil 4. Dette er vist i figur 1 hvor muffen er i låsestilling. Det fremgår av denne figur at låsemuffen 22 på sitt indre parti 23 oppviser en innvendig diameter som er større enn den tidligere bestemte, for å tillate frigjøring av forankringsknastene 5 når låsemuffen 22 er i øvre stilling.

Dessuten, for å lette frigjøring av forankringsknastene 5 kan låsemuffen 22 i sin nedre del omfatte en tapp eller tapper 24 som samvirker med i forankringsknastene 5 utformede fordyp-ninger 24a under heving av låsemuffen 22.

I tilfellet vist på figur 1 styres låsemuffens 22 stilling av en dobbeltvirkende donkraft 25 som benevnes låse-donkraft.

Stangen 2 6 til denne donkraft er forbundet med hoved-donkraftens sylinder 30 og dessuten kan disse to elementer være utformet i ett stykke som vist på figur 1.

Låse-donkraftens 2 5 hovedkammer 27 avgrenses av stangen

26 til den samme donkraft og av en sylinder 29 samt av en utvendig på stangen 26 anordnet krage 3 0 og av en innvendig i sylinderen 29 anordnet krage 31.

Tilleggskammeret 3 2 avgrenses av innerkragen 31, av stangen 26, sylinderen 29 samt en annen ytterkrage 33 som er forbundet med stangen 26.

Arrangementet samt geometrien og utstyret til disse forskjellige krager er stort sett de samme som for strekk-donkraf ten 11.

Låse-donkraftens 25 sylinder 29 hviler ved 34 på låsemuffen 22.

For å tillate tilbaketrekning eller oppheving av organet som låser forankringsknastene 5, kan systemet ifølge oppfinnelsen omfatte midler som benevnes opphevings- eller tilbake-trekningsmidler og som er innrettet til å tillate tilbaketrekning av låsemuffen 22 fra dens låsestilling.

Disse midler omfatter et spor 3 5 som er utformet i låsemuffen 22. Tapper 3 6 samvirker med dette spor.

Disse tapper 3 6 er forbundet med en donkraft 3 7 som benevnes tilbaketreknings-donkraft for låsemuffen.

Denne donkraft 3 7 omfatter en stang 3 8 som, i tilfellet vist i figur 1, er utformet i ett med låse-donkraftens 25 sylinder 29. Den omfatter likeledes en sylinder 39 hvis nedre del 140 har en første sone med en diameter slik at når denne sone er i knastenes 3 6 nivå låser den sistnevnte i låsemuffens 22 spor 35.

Hovedkammeret 40 i denne donkraft avgrenses av samme donkrafts stang 3 8 og sylinder 39, samt av en første krage 41 utvendig på stangen 38 og en krage 42 innvendig i sylinderen 39.

Denne donkraft kan eventuelt omfatte et tilleggskammer 43 slik at den blir dobbeltvirkende. Dette kammer avgrenses av stangen 38, sylinderen 39, den indre krage 42 og en annen krage 42 utvendig på stangen 38.

på figur 1 har den serraterte sone 4 en konstant høyde i forhold til knastenes høyde for å tillate regulering av lengden eller strekk-kraften som virker på produksjonsledningen over et stort verdi-område.

I utformingsvarianten vist på figur 1 er endepartiet til produksjonsledningens ende 2, som omfatter en krage 3, såvel

som koplingsdelen 8 beliggende under strekk-donkraften 11.

I varianten vist på figur 2 er derimot endepartiet til produksjonsledningens ende 2, såvel som koplingsdelen 8, beliggende over strekk-donkraften 11, ved hjelp av en forlengelse 45 beliggende mellom kragen 3 og den serraterte profil 4.

I tilfellet vist på figur 2 er dessuten strekk-donkraften en enkeltvirkende sylinder.

Utføringsvarianten av systemet ifølge oppfinnelsen vist i figur 3 viser det tilfelle hvor festemidlene er beliggende innvendig i produksjonsledningens ende 2.

Ifølge denne variant omfatter festemidlene et spor 4 6 som er utformet innvendig i produksjonsledningens ende 2 og en koplingsdel 47 som omfatter knaster 48 innrettet til å samvirke med sporet 46.

Knastene 48 holdes i inngrepsstilling i sporet 46 ved hjelp av et stempel 49.

I tilfellet vist på figur 3 påvirkes stempelet 49 av donkraftens 51 stang 50.

på denne figur er vist to aksler 52 og 53 som gir stemp-let 49 to frihetsgrader med hensyn til dreiebevegelse.

Muffen 2 2 kan omfatte en anordning som hindrer den fra å gli under påvirkning av sin egen tyngde når den er i hevet stilling. En slik anordning kan omfatte en klemtetning eller et mekanisk system som selv innbefatter en tapp som samvirker med et hus utformet i øvre del av holderen 7. Innkopling og utkopling av en slik anordning kan styres av en stang som strekker seg fra låsemuffens 22 øvre kant og som kan påvirkes ved sylinderens 29 anlegg 34 mot muffen 22.

Selvsagt er der ledninger for overføring av hydraulikkvæske til og fra de forskjellige kamre i de forskjellige don-krafter. Disse ledninger er ikke vist for ikke å komplisere tegningene.

Videre kan hydraulikkvæske-mateledningen 52 for hoved-donkraftens 11 hovedkammer 12 omfatte en trykkføler 53 som tillater registrering av trykket i kammeret 12 for regulering av strekket i produksjonsledningen.

Ledningen 54 for mating av hydraulikkvæske til hovedkammeret 27 i låse-donkraften 2 5 kan være forbundet med en akkumulator 55. En slik anordning eliminerer behovet for permanent kontroll av trykket i denne ledning 54. Dette skal forklares nærmere i den ikke-begrensende beskrivelse av virke-måten til systemet ifølge oppfinnelsen.

Denne virkemåte vil bli beskrevet i forbindelse med ut-føringsformen på figur 1.

Figur 4 viser nedsenkingen av produksjonsledningen 55' hvis øvre endé er festet til en koplingsdel 8. Denne ned-senking fortsetter inntil en nedre ende av produksjonsledningen 55' er forbundet med en bunn-installasjon.

Ved enden av denne forbindelse er systemet ifølge oppfinnelsen stort sett i den i figur 5 viste posisjon.

I figur 4 og 5 er strekk-donkraften 11, låsedonkraften 3 og donkraften 3 7 i tilbaketrekningsmidlene for låsemuffen 2 2 vist med sylindrene hevet, hvilket svarer til et minste volum i de forskjellige hovedkamre. Dette er på ingen måte begrensende. F.eks. vil det være mulig å nedsenke denne enhet når hovedsylinderen 13 i hoved-donkraften 11 er i den nedre stilling. Videre kan den i dette tilfelle virke for dempning av støtet på grunn av dens anslag ved 21 mot holderen 7, på grunn av hovedkammeret 12.

Så snart nedre ende av produksjonsledningen. er festet

til bunn-installasjonen, påvirkes hoved-donkraften 11 ved å innføre en væske i denne donkrafts hovedkammer 12 inntil nedre ende av sylinderen 13 i hoveddonkraften kommer til anslag,

i det tilfelle hvor hoveddonkraften er i hevet stilling. Innføring av væske i kammeret 12 fortsettes for strekking av produksjonsledningen. Slik væskeinnføring fortsetter inntil man når den strekk-kraft som ønskes påført produksjonsledningen eller inntil den ønskede forlengelse er oppnådd.

Fra dette øyeblikk innføres trykkvæske i hovedkammeret 2 7 til låse-donkraften 25. Sylinderen 29 til denne donkraft går nedover, kommer ved 34 til anlegg mot låsemuffen 22 og bevirker nedadbevegelse av denne inntil kanten 56 av sonen på denne del som har en diameter bestemt for låsing av forankringsknastene 5 i inngrepsstilling møter disse forankringsknaster 5.

Fra dette øyeblikk er to tilfeller mulig:

a) Knastene 5 danner inngrep med den serraterte profil 4.

I dette øyeblikk fortsetter låsemuffen 22 sin nedadbevegelse og låser knastene 5 i inngrepsstilling.

b) Knastenes profil forskyves i forhold til serratering-ene og kanten 56 stanser mot skråflaten 57 som er utformet på

nedre del av knastene 5.

Anvendelsen av minst én hoved-donkraft for strekkmidlene gjør at de sistnevnte kan gjøres regulerbare for regulering av intensiteten av strekk- eller forlengelseskraften.

Den serraterte profil 4 såvel som forankringsknastenes 5 profil kan med fordel ha sagtannform.

Fra det øyeblikk hvor låsemuffen 22 stanser, fordi forankringsknastenes profil ikke samvirker med den serraterte profil 4, er det mulig enten å minske strekket som utøves på produksjonsledningens ende 2 eller å øke det, for en liten bevegelse av den serraterte profil 4 inntil forankringsknastene 5 kan danne inngrep med den serraterte profil og låsemuffen 22 vil da fortsette sin nedadbevegelse og låse forankringsknastene

5. Dette er det tilfelle som er vist i figur 1 og 7. Akkumulatoren 55 anvendes når knasten 56 stanser på knastens 5 skråflate 57. I dette tilfelle er det således tilstrekkelig å opprette et trykknivå i tilførselsledningen til akkumulatoren 55 og kammeret 27 og å isolere denne ledning ved overflaten og ikke bry seg mer om den. Når den serraterte profil 4 beveges og når knastene 5 danner inngrep med denne, er det akkumulatoren 5 5 som vil levere det nødvendige fluid-volum for mating av kammeret 27 uten forsåvidt å bevirke at trykket faller sammen. Så snart knastene 5 er låst overføres strekk-kreftene fra anleggsflaten 21 til forankringsknastene 5 ved avlasting av trykket i hoved-donkraftens 11 hovedkammer 12.

Figur 8 viser tilbaketrekkingen av de forskjellige don-krafter samt av koplingsdelen 8.

Under fasen for strekking og befestigelse av enden av det langstrakte element ble tilbaketrekkings-donkraften 37 ikke benyttet.

Denne donkraft 3 7 for tilbaketrekking av låsemuffen 22 anvendes for løsgjøring av produksjonsledningsenden 2.

I dette øyemed senkes enheten bestående av donkraftene 11, 25 og 37 samt koplingsdelen 8 inntil anlegg mellom koplingsdelen og kragen 3. Deretter låses festeknastene 9 og hoved-donkraftens 11 hovedkammer 12 tilføres væske for i det vesentlige å overføre strekk-kreftene fra forankringsknastene 5 til anleggsflaten 21.

Så snart det er gjort blir låse-donkraftens 25 hovedkammer 27 tilført væske inntil anlegg opprettes ved 34 mellom denne donkrafts sylinder 29 og øvre ende av låsemuffen 22. På dette tidspunkt er låseknastene 36 stort sett vis å vis sporet 35 i låsehylsen. Det er da tilstrekkelig å tilføre væske til hovedkammeret 4 0 i tilbaketreknings-donkraften 3/7 for å bevirke nedadbevegelse av sylinderen til denne donkraft for inngrep av knastene 36 i sporet 35. Tilleggskammeret 3 2 til låse-donkraften 25 må så tilføres væske for å bringe låsemuffen 22 til å bevege seg oppad igjen og frigjøre forankringsknastene 5.

Denne frigjøring kan lettes ved hjelp av tappene 24 som samvirker med fordypningen 24a beliggende i bunnen av forankringsknastene 5.

Frigjøring av knastene kan også lettes ved hjelp av pro-filformen til knastene og det serraterte parti, særlig dersom denne profil har sagtann-form og dersom den vinkel sagtannform-en danner med aksen 58 er forskjellig fra 90° og fortrinnsvis dersom den er lik 45°.

Med forankringsknastene 5 frigjort er det eventuelt mulig å kontrollere strekk-kraften som utøves av hoved-donkraften for å avlaste produksjonsledningen og eventuelt frakople produksjonsledningen ved dens nedre del.

Selvsagt må utløsningsknastene 36 frigjøres fra sporet 35 før enheten heves.

Dette kan utføres ved å innføre fluid i tilleggskammeret 43 i donkraften 3 7 og derved vil knastene 3 6 ikke lenger være låst. Ved å trekke i sylinderen 29 frigjøres utløsnings-knastene 3 6 fra sporet 3 5 på grunn av skråformen til kantene i dette spor.

Claims (11)

1. System for fjernstyrt strekking og forankring av enden av et langstrakt element på en bæreinnretning (1) omfattende: en på bæreinnretningen (1) anordnet holder (7) innrettet til å oppta det langstrakte element, idet holderen (7) omfatter åpninger (6) og knaster (5) som er bevegelig anbragt i åpningene (6); hvilket langstrakte element har et endeparti (2) som på en utvendig overflate har en serratert profil (4) som er innpasset i holderen (7) og innrettet på linje med knastene (5) ; karakterisert vedmidler for påføring av en strekkraft på endepartiet (2) innbefattende en på holderen (7) opplagret sylinder (13), samt en donkraft (11) med et stempel anordnet for frem- og tilbake-bevegelse i sylinderen (13); midler for tilføring av et trykkfluid til donkraften (11) for å bringe sylinderen (13) til å presse i en retning for påføring av en trykkraft mot bæreinnretningen (1) og for å bringe stempelet til å bevege seg i en retning for påføring av en strekkraft på nevnte endeparti (2); og midler som er forbundet med sylinderen (13) for å beveges sammen med denne, for å bevege knastene (5) til inngrep med den serraterte profil (4) for å tilveiebringe forankring av det langstrakte elementets endeparti (2) når trykkraften påføres bæreinnretningen (1).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at endepartiet (2) er hult, og at festemidler (46, 47, 48) er beliggende innvendig i det hule endeparti (2).

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at festemidlene omfatter et spor (46) utformet innvendig i enden (2) og minst én feste-knast (48) som er forbundet med strekkmidlene (11), hvilken knast har en profil innrettet til å samvirke med sporet.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at festeknasten (48) er opptatt i en åpning utformet i et sylindrisk rør i hvilket et stempel (49) glir mellom to stillinger, idet én av disse stillinger svarer til låsing av festeknastene (48) i sporet (46) .

5. System ifølge krav 1, karakterisert ved at både strekk-kraft-midlene og forankringsmidlene utgjøres av minst én donkraft (11, 25).

6. System ifølge krav 5, karakterisert ved at strekk-donkraften (11) omfatter et ringformet kammer (12) som, ved bruk, er stort sett koaksialt med det langstrakte elements endeparti (2).

7. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter et element for låsing av forankringsknasten (5) i stilling for enden av det langstrakte element.

8. System ifølge krav 6, karakterisert ved at midlene som er forbundet med sylinderen (13) omfatter en låse-donkraft (25) for låsing av forankringsknastene (5) som er montert for frem- og tilbake-bevegelse parallelt med det langstrakte elements lengdeakse.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at låse-donkraften (25) ved et nedre parti omfatter minst én tapp (24) som samvirker med en fordypning (24a) som er utformet i forankringsknastene (5).

10. System ifølge krav 8, karakterisert ved at det videre omfatter en donkraft-innretning (37) for tilbaketrekking av låse-donkraf ten (25) for derved å frigjøre forankringsknastene (5).

11. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det langstrakte element er et rør i en rørledning som strekker seg fra en sjøbunn for å danne en del av et marint stigerør beregnet for transport av ustrømmende oljeproduksjon, og at bæreinnretningen (1) er en neddykket bøye.