NO174144B - Moduloppbygget verkt!yb{rer for ubemannede undervannsoperasjoner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en verktøybærer for forskjellige arbeidsoperasjoner ved ubemannet undervannsarbeide.

Ved utvinning av olje og gass til havs fra brønner

på havbunnen vil etterhvert utvinningen ved større vanndybder skje fra bunnplasserte installasjoner. Alternativt kan det være økonomisk fordelaktig å forbinde perifere funn med bunnplasserte såkalte satelittinstallasjoner frem til en eksisterende platt-form. Ved bunnplasserte installasjoner er det i mange henseender fordelaktig å anvende ubemannet utrustning for både montasje og vedlikehold. På større dyp er det helt nødvendig å benytte ubemannet utrustning for monteringen og vedlikeholdet av de bunnplasserte installasjoner for utvinning av olje og gass.

Det finnes et stort antall forskjellige konstruksjoner som tjener dette formål. Som et eksempel skal i det føl-gende kort beskrives noen utførelsesformer som fremgår innenfor patentlitteraturen: US 3 461 777 beskriver en metode og anordning for arbeide på undervanns rørledninger og som omfatter et ramme-verk forsynt med forskjellige spenninnretninger og et arbeids-kammer. Rammeverket er anordnet slik at det spenner omkring de rørledningsdeler som skal motta vedlikehold. Et antall spenn-anordnihger'griper fatt i rørdelene hvoretter disse ved hjelp av spennanordningene forflyttes slik at de sentreres i forholdet til hverandre. Arbeidskammeret plasseres over de innrettede rørdeler som derved får en kontrollert og relativt tørr atmos-fære hvor ledningsreparasjon, skjøting eller andre arbeidsoperasjoner kan finne sted.

US 3 717 000 omhandler en jigg eller et styreverktøy for arbeide i vektløst medium. Jiggen anvendes for posisjonering av et arbeidsverktøy på en slik måte i forhold til en allerede eksisterende installasjon at et bestemt arbeide kan ut-føres. Dette kan f.eks. gå ut på å bytte en ventil i et undervanns rørledningssystem. Jiggen er da forsynt med anordninger for å kunne festes i forhold til installasjonen og for å kunne forflyttes, delvis også for å kunne holde og manøvrere erstat-ningskomponenter.

US 4 030 309 beskriver et system av arbeidsarmer

som går ut fra et kammer nedsenket til havbunnen. Armene kan

ut fra kammeret dreies i forskjellige retninger og deres lengde

kan også varieres. Ved hver arms ende sitter verktøy av forskjellig type for å kunne utføre et antall forskjellige arbeidsoperasjoner. Kammeret er forankret til havbunnen via leddarmer og føringer som omslutter styreliner.

I US 4 786 209 redegjøres for en fremgangsmåte for utskifting av en ventil som inngår i et undervanns produk-sjonssystem for olje og gass. En manipulator styres ved hjelp av styreliner ned mot en bestemt plass på havbunnen. På mani-pulatoren finnes en teleskoparm i hvis ende det er anordnet et verktøy for innretting mot ventilen samt verktøy for å løsne den eksisterende ventil og fastskruing av en utskiftingsven-til.

For å kunne utføre flere ubemannede arbeidsoperasjoner til havs ved bunninstallerte anlegg for olje- og gassutvinning har man skaffet til veie en fleksibel og moduloppbygget verktøybærer. Den er tiltenkt anvendelse i forbindelse med inspeksjon, installasjon, reparasjon, komponentbytte, kontroll og vedlikehold etc. av bunninstallerte anlegg.

Verktøybæreren eller -holderen består hovedsakelig av et rammelignende stativ med ben samt feste og holdere for styreliner mellom en overflateinstallasjon og en installasjon plassent på havbunnen. Verktøybæreren er videre forsynt med manøvrerings-, kontroll-, styre- og kraftforsyningssystemer samt har et sjøsettingssystem anordnet på overflateinstallasjonen. Ved hjelp av en løfteline mellom verktøybæreren og overflateinstallasjonen kan verktøybæreren forflyttes mellom havflaten og havbunnen. Via en styreledning mellom overflateinstallert manøvreringsutrustning og verktøybærerbasert tilsvarende utrustning kan verktøybærerens arbeidsoperasjoner styres.

Den rammelignende stativdel med ben har et stort åpent areal forover og nedover slik at ulike arbeidsoperasjoner kan utføres innenfor et stort arbeidsområde når verktøy-bæreren er på plass.

Stativdelen med ben er dimensjonert for stor bære-evne og er slik anordnet at den tillater fleksibel plassering av verktøy og disses forsyningssystemer.

Særlig kjennetegnende for en verktøybærer ifølge oppfinnelsen er den moduloppbygging som det rammelignende stativ med ben, feste, holdere m.m. består av. Moduliseringen er videre utført slik at stor fleksibilitet oppnås for tilpasning til aktuelle og forskjelligartede undervannsinstallasjoner og -konstruksjoner.

Eventuell sjøhevning av den overflateinstallasjon som styrelinene går ut fra kan innenfor vide grenser kompen-seres med manøvreringssystemer som hører til overflateinstallasjonen.

En fordel med denne type verktøybærere er at den

kan bringes til eksakt posisjon i forhold til den bunnplasserte installasjon ved hjelp av styrelinene for. utførelse av en arbeidsoperasjon. En fritt bevegelig verktøybærerenhet vil ha store begrensninger når det gjelder manøvrerbarhet, på grunn av undervannsstrømmer, til tross for at det kan være anordnet driv- og navigasjonspropeller. Løfteevnen vil også være sterkt begrenset, siden det trengs rikelig dimensjo-nerte flytelegemer for å oppnå stor løftekraft. Med løfte-

og styreliner vil en verktøybæreenhet kunne bli lett manøvrer-bar innenfor området og oppnå stor løfteevne.

Fig. 1 viser en verktøybærer ifølge en grunnform av den foreliggende oppfinnelse, fig. 2 viser verktøybæreren forsynt med et' verktøy for bytte av en innstikkenhet for en bunnplassert ventil, og fig. 3 viser verktøybæreren forsynt med en verktøyanordning for inntrekking av rør mot et ventiltre.

En verktøybærer ifølge oppfinnelsen består av en rammelignende stativdel med tilhørende ben. Stativdelen bærer en manøvreringsenhet og en kraftforsyningsenhet. Til stativdelen eller alternativt til bena er styrelineholdere løsbart forbundet. Manipulatorarmer kan være tilkoblet bena. I stativdelen er anordnet organer for verktøyforbindelse og til-koblingsorganer for signal- og kraftoverføring til verktøyet. Bena er slik anordnet at verktøy kan settes fast og at ekstra støtteben kan tilpasses.

Med verktøybæreren sammen med forskjellig verktøy kan en rekke arbeidsoperasjoner utføres, f.eks. montering og demontering av horisontalt og vertikalt anordnede ventiler, montering og demontering av kontroll/styreenheter, inspeksjon, trykkprøving, maskinbearbeiding, sammenkobling av rør, kapping av rør, inntrekking av rør eller kabler, fjerning av sement rundt rør, og forskjellig håndtering av ulike detaljer,, f.eks. i forbindelse med ventiltreet. Verktøybæreren er slik anordnet og dimensjonert at den sammen med de ulike verktøy kan løfte og håndtere enheter innenfor et stort vektomfang.

På overflatefartøyet eller plattformen forsynes verk-tøybæreren med det verktøy som er egnet for arbeidsoppgaven. Siden senkes verktøybæreren med verktøy ned til installasjonen på bunnen. Med en manøvreringsutrustning på fartøyet eller plattformen styres og overvåkes arbeidsforløpet nede på bunnen via den forbindelseskabel som forbinder verktøybæreren med overflaten. Etter avsluttet arbeide tilbaketrekkes verktøy-bæreren med forbindelseskabel til overflatefartøyet eller plattformen.

På fig. 1 vises en grunnutførelse av en verktøy-bærer ifølge oppfinnelsen. Grunnutførelsen består av en hori-sontal og rammelignende stativdel 1 på hvilken to parallelle, vertikale ben 2 er festet. Avstanden mellom bena kan variere for tilpasning til forskjellige bunninstallerte anlegg. Verk-tøybærerens ben er forsynt med utoverrettede åpne føringer 3 for styreliner 4 mellom installasjonen på bunnen og plattformen' på overflaten eller et tilsvarende overflatefartøy.

I styrelinesystemet inngår også sammenkoblingsrør 5 på den nedre del av bena. Rørene er nedentil utformet som trakter for å forenkle verktøybærerens posisjonering i forhold til bunnmonterte tilsvarende styresøyler.

Ved hjelp av en løfteline 6a som sentralt er festet til verktøybærerens stativdel kan hele anordningen føres og styres ned fra overflateinstallasjonen til den bunnplasserte installasjon, henholdsvis tilbake til overflateinstallasjonen.

I basisutførelsen inngår også en plate 8 som via gjengede bolter 7 er forankret til stativdelen 1, som basis for forskjellige verktøyholdere. Platen kan ved hjelp av boltene parallellforskyves i forhold til stativdelen.

Til basisutførelsen hører en manøvreringsenhet 9, en kraftforsyningsenhet 10 og en hydraulikkenhet 11, og disse enheter er festet til stativdelen og innrettet for sammen med de ulike verktøy å styre og overvåke aktuelle arbeidsoperasjoner og forløp. En forbindelseskabel 6b er koblet til manøvreringsenheten for overføring av styre- og kontrollsigna-ler mellom overflateinstallasjonen og verktøybæreren.

Til basisutførelsen av verktøybæreren hører også enheter for overvåking av arbeidsoperasjoner, posisjonering m.m. , i form av fjernsynskameraer, posisjonsgivere av forskjellig slag, belysningsinstallasjoner etc. Disse hjelpeenheter kan plasseres på en rekke forskjellige steder på verktøybære-ren og vises derfor ikke på fig. 1.

Behovet for å kunne utføre en rekke ulike arbeidsoperasjoner på en bunnplassert olje- og gassutvinningsinstalla-sjon er meget stort. En del av disse er innledningsvis allerede nevnt under redegjørelsen av utførelsesformer innenfor patentlitteraturen. Slike arbeider krever en rekke forskjellige spesialutformede verktøy som skal kunne plasseres på og manøvreres fra verktøybæreren. Dessuten tilkommer krav på og behov for å kunne anvende aktuelt verktøy på riktig posisjon i forhold til den del av den bunnplasserte installasjon som det skal utføres arbeider på. Selv om man har kommet frem til visse standardiseringsbestemmelser med hensyn til hvordan de bunnplasserte installasjoners ventiltre, rørtrekkinger, styresøyler etc. er utført, finnes en rekke forskjellige utførelser og konstruksjoner.

For å kunne betjene ulike bunninstallerte anlegg med disses forskjellige inngående deler kreves derfor en verktøy-bærer som har en meget fleksibel oppbygging. Den bør også

være moduloppbygget med utskiftbare deler, ut fra en grunn-utf ørelse .

Innenfor en arbeidsoperasjon på havbunnen anordnes først på overflatefartøyet eller plattformen på overflaten selve verktøybæreren. Dens endelige sammenstilling bestemmes av hvor på havbunnen arbeidsoperasjonen skal finne sted og hvilket verktøy som skal komme til anvendelse. Deretter mon-teres det aktuelle verktøy og tilhørende manøvrerings- og styreledninger. Verktøyholderen med verktøy er nå klar for nedsenkning til havbunnen.

Moduliseringen ifølge oppfinnelsen omfatter hovedsakelig den rammelignende stativdel 1, bena 2, verktøyholder-platen 8, enheter 9 for manøvrering og plassert på stativet, kraftforsyningsenhet 10 og hydraulikkenhet 11, alle vist på

fig. 1.

Moduliseringen tjener tre hovedformål. Dels skal den muliggjøre tilpasning mellom verktøybæreren og de forskjellige bunninstallerte anlegg, dels skal de enkelte deler av en bunnplassert installasjon kunne nås, og dels må bæreren være slik innrettet at en rekke forskjellige arbeidsverktøy kan festes til den.

Moduliseringen av stativdelen 1 omfatter flere forskjellige stativlengder, og for å kunne la bena 2 få forskjellig avstand fra hverandre er det sørget for at de kan festes forskyvbart til stativet. Moduliseringen omfatter også forskjellige plasseringsmuligheter på stativdelen for de ulike velgbare utførelsesformer av manøvrerings-, kraftforsynings-

og hydraulikkenheten eller -enhetene. Løftelinen 6a og for-bindelseskabelen 6b kan dannes av separate eller felles løfte-og styreledninger, og stativdelen er derfor tilpasset feste av alternativt en kombinert kabel eller line, såvel som separat løfteline og styreline, eventuelt med tillegg av forbindelseskabel .

Platen 8 med skruebolter 7 ifølge utførelsesformen vist på fig. 1 kan erstattes av andre holdere og/eller løfte-anordnihger' som kan være hydraulisk manøvrerbare.

De på stativdelen 1 plasserte enheter for manøvre-ring og kraftforsyning med hydraulisk trykk/fluid kan kon-strueres og anvendes forskjellig i avhengighet av behovet for manøvrerbarhet, elektrisk strømforsyning og hydraulisk trykk/ fluid osv. for forskjellig verktøy og arbeidsoperasjoner.

Den bunnplasserte installasjon består av anordnin-

ger som kan ha høyst varierende høyde i forhold til havbunnen. For å kunne utføre arbeidsoperasjoner på disse behøves derfor

en mulighet til å kunne montere verktøyet på verktøybæreren innenfor et relativt stort høydeomfang. Moduliseringen når det gjelder bena 2 innebærer derfor anvendelse av ben med en rekke ulike lengder.

Fig. 2 viser verktøybæreren forsynt med et verktøy

12 for utskifting av en innstikkenhet for en ventil. Platen

8 med bolter 7 ifølge fig. 1 har her blitt erstattet med en verktøyholder 13 som styres via enheter 14 rundt bena 2 og kan manøvreres i høyden ved hjelp av bolter 15 (bare én er vist).

Fig. 3 viser verktøybæreren forsynt med anordninger for å kunne trekke et rør eller en kabel inn mot for feste ved et ventiltre. Inntrekkingen skjer ved hjelp av en trekkline 16 og et vinssystem 17. Dette arbeide innebærer ofte et stort kraftforbruk og derfor må verktøybæreren forankres på et bestetryggende vis slik at den kan oppta de sidekrefter som kan oppstå. For dette formål finnes en kraftig rammebukk 18. Sammenkoblingsrørene 5 er i dette tilfelle plassert på den øverste del av styresøylene 19. Disses nedre del låses mot verktøybærerens ben ved hjelp av gripearmer 20. For å beskytte de deler som inngår omsluttes vinsjsystemet, lyskastere 21 m.m. av beskyttelsesbøyler 22.

Ved behov for større bevegelsesfrihet for verktøy-bæreren enn den som tillates av de bunninstallerte styresøyler kan den frigjøres fra styrelinene og forsynes med drivpropellaggregat for forskyvning og styring. Verktøybæreren kan også kompletteres med et ekstra ben i teleskoputførelse for å kunne senkes ned på havbunnen, f.eks. over en rørledning, uten derved å ha en forberedt landingsplass.

Claims (5)

1. Moduloppbygget verktøybærer for ubemannet undervannsarbeide og med en rammeliknende stativdel (1) med ben (2) utrustet med føringer (3) for styreliner (4) mellom en overflateinstallert og en bunnplassert installasjon, hjelpeliner, anordninger (9) for manøvrering, anordninger (10) for kraftforsyning, og en anordning (8) for verktøytilkopling, KARAKTERISERT VED en basisutførelse med den rammeliknende stativdel (1) horisontalt tilkoplet bena (2) som er vertikale og parallelle og kan stilles inn i horisont-al avstand fra hverandre, at føringene (3) er anordnet som åpne føringer for styrelinene, at utskiftbare sammenkoplingsrør (5) av forskjellig utførelsestype for tilkopling til bunninstallerte styresøyler (19) er festet til bena, at hjelpelinene som omfatter en løfteline (6a) og en forbindelseskabel (6b) for kraftoverfør-ing og manøvrering er tilkoplet den rammeliknende stativdel (1), med hvilken også anordningen (8) for verktøytilkopling, anordnet som en plate, er forbundet via løfteskruebolter (7), og at videre en anordning (9) for manøvrering i form av en manøvreringsenhet, en anordning (10) for kraftforsyning i form av en kraftforsyningsenhet, og en hydraulikkenhet (11) er anordnet på den rammeliknende stativdel (1).

2. Verktøybærer ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at til-koplingsanordningen for løfteline og styreline/forbindelseskabel (4, 6b) er anordnet med utskiftbar tilkopling for forskjellige utførelsesformer av linene/kabelen.

3. Verktøybærer ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at platen (8) på stativdelen (1) er innrettet for å kunne skiftes ut med andre verktøybærende anordninger eller løfteelementer.

4. Verktøybærer ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at manøv-rer ingsenheten (9) er innrettet for å kunne skiftes ut med en annen manøvreringsenhet tilpasset annet verktøy.

5. Verktøybærer ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at kraft-forsyningsenheten (10) er innrettet for å kunne skiftes ut med en hydraulikkenhet tilpasset annet verktøy.