NO175909B - Hurtigkobling for tilförsel av mörtel til en plattform - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en hurtigkopling for tilførsel av mørtel til en plattform, ifølge kravinnledningen.

Offshorekonstruksjoner i form av store offshoreplatt-former reises på havbunnen for å bore et stort antall brønner inn i sjøbunnen for å utnytte olje og/eller gassfelt. Typisk har en plattform form av en rektangulærkonstruksj on med flere ben som strekker seg oppover fra sjøbunnen til et punkt over vannflaten hvor plattformdekket bæres av benene. For å forankre konstruksjonen til sjøbunnen og hindre at den vipper over, er konstruksjonen vanligvis forsynt med flere korte hylserør i form av avlange sylindriske elementer sveiset til den nedre ende av plattformen og som strekker seg vesentlig parallelt med platt-formbenene. En pæl med mindre diameter blir drevet gjennom hylserørene inn i sjøbunnen, den øverste del av pælen blir kuttet av og pælen og hylserøret blir så sementert sammen.

En vanlig fremgangsmåte for å sementere pæler inne i hylserør ifølge kjent teknikk, er å bruke et sementeringsrør sveiset til hver av plattformens ben. Hvert sementeringsrør strekker seg fra toppen til bunnen av plattformen hvor et siderør strekker seg til ett eller flere hylserør som befinner seg utenfor plattformens ben. Etter at en pæl har blitt revet og avkuttet til ønsket lengde, blir mørtel pumpet ned på sement-eller mørtel-ledningens utside av benet og gjennom siderøret som står i forbindelse med hylserørets indre og fyller et ringrom mellom pælen og hylserøret.

US 4 740 110 viser bruken av et utstyr som anvender seg av en fleksibel mørtelslange fra en service-lekter. I denne kjente fremgangsmåte blir en forsyning av mørtel, en mørtelpumpe, og ett eller flere fjernstyrte undervannsfartøy, sammen med nedsenkningsvinsjer og styrestasjoner for fartøyet på service-lekteren. Videre er hvert hylserør forsynt med én eller flere innløpsporter med ventiler. Tilkopling blir etablert nederst på mørtelslangen og mørtelinnløpsportene i hylserørene, og en mørtelmasse blir pumpet gjennom mørtelslangen og inn i ringrommet mellom pælen og det omliggende hylserør.

Fartøyet vil så kople mørtelslangen fra injiseringspor-ten og seile videre over vannet med den fleksible mørtelslangen på slep etter seg for å endre den neste innløpsport og så videre gjennom alle innløpsportene og pælehyIsene i konstruksjonen. Om ønskelig kan en rekke injiseringsporter anordnes vertikalt i avstand fra hverandre langsetter pælehylsen som kan være 100 m eller mer i høyde, slik at de enkelte seksjoner av ringrommet kan injiseres separat. Fortrinnsvis blir mørtelslangene først tilkoplet den nederste innløpsport på hylserøret slik at mørtelen strømmer oppover til ringrommet inne i hylserøret og ut fra toppen av dette.

Således vil det fremgå at praktiseringen av et slikt injiseringsutstyr krever et stort antall tilkoplinger som flyttes 09 gjenetableres mellom innløpsportene og den nederste ende av mørtelslangen. Imidlertid er slike forbindelser som mellom mørtelslangen og innløpsportene, vanskelig å etablere på dypt vann. Dette er især tilfelle ved dybder hvor bruken av dykkere ikke er mulig og hvor man må stole på fartøyets operasjoner. Derfor er det et behov for et injiseringsventilsystem for en plattform som er spesielt tilpasset drift med fjernstyring av fartøy. Videre må et injiseringsventilsystem som passer til slike tilkoplinger også gi effektiv fråkopling for å underlette gjentatte plasseringer, tilkoplinger, injisering og utspredning ettersom hver pæl blir injisert rundt plattformens bunn.

Derfor er det et formål med oppfinnelsen å frembringe et hurtig utløsende ventilsystem for plattformsinjisering som gir en sikker utspredning og hurtig fråkopling for gjenbruk.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å frembringe et koplingssystem for injisering fra en plattform, med en hurtigkopling som er spesielt tilpasset fjernstyring. Dette oppnås med hurtigkoplingen ifølge oppfinnelsen, slik den er beskrevet med de i kravene anførte trekk.

Ovennevnte korte beskrivelse samt andre mål, egenskaper og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den følgende detal-jerte beskrivelse av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, sammen med tegningene der figur 1 viser et sideriss av en injiseringsoperasjon hvor et hurtigkoplingssystem for plattformsinjisering ifølge oppfinnelsen er vist, figur 2 viser et sideriss av en injiseringsport med en fast del av et hurtigkoplingssystem for plattformsinjisering ifølge oppfinnelsen, figur 3 viser et i perspektiv en bevegelig del av hurtigkoplingssystemet for plattformsinjisering ifølge oppfinnelsen, figur 4 viser et delsnitt av et hurtigkoplingssystem for - injisering fra plattform ifølge oppfinnelsen idet den bevegelige del festes til den faste del, figur 5 viser et delsnitt av et hurtigkoplingssystem ifølge oppfinnelsen hvor den bevegelige del er festet til den faste del, og figur 6 viser et delsnitt av et hurtigkoplingssystem for injisering fra plattform ifølge oppfinnelsen, umiddelbart etter løsgjøring for fråkopling.

Figur 1 viser et ben 10 av en offshoreplattform anordnet på en sjøbunn 11. Utenfor benet 10 er et hylserør eller pælehylse 12 fast forbundet med benet 10 og andre elementer av plattformen med tverrstag 13. Tverrstagene 14 er vist å sammen-kople de nærliggende ben. Hylserøret 12 har en utvidet topp 15 som letter innsetting av pælen 16 i hylserøret. Med jevne mellomrom langs hylserøret 12 er det anordnet flere injiseringsporter som utgjør en fast koplingsdel 17 av et hurtigkoplingssystem 68 for plattforminjisering.

En sementeringslekter 21 er anbrakt nær plattformstedet på vannflaten 20 og frembringer injiseringsmørtel eller sement-mørtel for å sementere pælen i hylserøret 12.

Lekteren 21 har en hydraulisk vinsj 22 med en enkel trommel for å håndtere mørtelslangen 23 som nederst har en fleksibel ende 23A. En slangeblokk 24 er anordnet ved kanten av lekteren 21 for å lette nedsenking av mørtelslangen i vannet. Videre må mørtelslangen kunne bære sin egen vekt når den gis ut i vannet fra den forankrede lekter 21. Lekteren har også en eller flere kabelvinsjer 25 for å kunne senke ett eller flere fjernstyrte bur 28 i vannet til den aktuelle dybde fartøyene 30 skal benyttes. Fartøyene 30 er koplet til sine respektive bur 28 via fortøyninger 31 som kan overføre spenning gjennom kablene 27 til fartøyene 30 og retursignaler tilbake til kontrollstasjonene 26 på lekteren 21. Undervanns fartøy av denne type sammen med bur og kontrollstasjoner er velkjent for fagmannen og er bare brukt for å utføre visse deler av inj i ser ings fremgangsmåten som underlettes av denne oppfinnelse. Hvert fartøy har en eller flere manipule-rings- eller betjeningsarmer 32 for å utføre operasjoner under vann sammen med tv-kamera og lys for å følge operasjonene.

For å redusere sideveis bevegelse av mørtelslangen 23 på grunn av strømninger i vannet, er det å foretrekke at mørtelslangen utstyres med en slangeklemme 33 som klemmes rundt mørtelslangen på et passende sted over sjøbunnen og som forsynes med en sjakkelmontering hvorfra en vaier 35 strekkes nedover til en klumpvekt 29 av passende størrelse for å kunne operere på havbunnen 11.

Den nedre ende av mørtelslangens fleksible del 23A har en bevegelig koplingsdel 37 i ventilsystemet ifølge oppfinnelsen, som passer til de samvirkende faste koplingsdeler 17 festet til utsiden av hylserøret 12. Således føres fartøyet 30 ned og bringer den bevegelige koplingsdel 37 til å flukte med den faste koplingsdel 17.

Figur 2 og 3 viser det hurtigutløsende koplingssystem ifølge oppfinnelsen med en første koplingsdel 37A og en andre koplingsdel 17 hvor en koplingsdel er bevegelig og den andre er festet til hylserøret og hvor koplingsdelene er sammenkoplet for å danne en mørtelrørledning 104. Se festestillingen for koplingssystemet på figur 5. Den første koplingsdel har en låseanordning 70 og et utløsningshåndtak 47 som er forbundet med låseanordnin-gene nær et stasjonært håndtak 48 som er festet til et hus 71 i den første koplingsdel for å frembringe en festeanordning for fartøyet som kan utløse forbindelsen som etablerer mørt-elrørledningen.

I den foretrukne utførelse utgjør den andre koplingsdel en fast koplingsdel 17 ved hylserøret 12 i form av en hannkopling 17B med en fatning 46A som griper inn i låseanordningen i den første koplingsdel 37A. I den foretrukne utførelse har den første koplingsdel videre en bevegelig koplingsdel 37 med en hunnkopling i form av en festehylse 74. Hannkoplingen i den faste koplingsdel 17 passer inn i hunnkoplingen for den bevegelige koplingsdel 37 når sistnevnte skyves på denne ved å betjene fartøyets 30 arm 32. Koplingssystemet 68 har anordninger 70 for å låse forbindelsen mellom den bevegelige og den faste koplingsdeler.

Siden det er foretrukket å ha den bevegelige koplingsdel av koplingssystemet 68 vertikalt entret som en hunnkopling på den faste koplingsdel 17, er den faste koplingsdel vist montert vertikalt på hylserørene og den bevegelige koplingsdel er vist som en hunnkopling på den nederste ende av mørtelslangen. Videre er det praktisk at låseanordningen er anordnet i hunnkoplingen for å kunne betjenes fra hannkoplingens utside. Imidlertid må det forstås at første og andre koplingsdeler liksom

hann- og hunndelene kan byttes om på det viste utstyr.

Den faste hanndel i koplingssystemet 68 i den foretrukne utførelse, har et låsespor 46 hvor passende haker, klemanordninger, fjærer eller låsekuler passer inn i låsestil-lingen. Koplingsdelen 37 har et utløsningshåndtak 47 som kan gripes av klør 32A plassert på enden av manipuleringsarmer 32 på fartøyet 30 og som klemmer mot et stasjonært håndtak 48 for å kunne flytte en låsehylse oppover inne i den bevegelige koplingsdel 37. Håndtakene 47 og 48 gjør også fartøyet i stand til å løfte den bevegelige koplingsdel 37 opp fra den faste koplingsdel 17.

Den foretrukne utførelse på figur 3 gjør bruk av et f jærhus 88 som er plassert 90° i forhold til det stasjonære håndtak 48 og utløsningshåndtaket 47 og som frembringer et sirkulært beskyttelseshåndtak 102 i en radius ut fra og omkring den bevegelige hunndel for å beskytte disse elementer.

En innsnevret del 50 kopler den bevegelige koplingsdel 37 til mørtelslangen 23 via en T-kopling 49 som har en tømmeven-til 52 tilkoplet utløpet av T-koplingen for å tømme mørtel fra mørtelslangen etter at sementeringsoperasjonen er utført. Tømmeventilen 52 kan være av passende type, men er fortrinnsvis av den type hvor den åpne og lukkede stilling lett kan observeres av en operatør via et tv-kamera montert på fartøyet.

Den faste koplingsdel 17 er festet til hylserøret 12 på passende måte, fortrinnsvis med en ventil 53 innsatt like utenfor festet hylserørets vegg slik at den selektivt kan åpnes og stenges. En passende ventil kan brukes, men fortrinnsvis er en pluggventil brukt som vist, med et håndtak 54 som er festet med en vaier 55 til et horisontalt bæreelement 56 for å holde den lukket og som gir beskyttelse for utstyret under sjøsettingen av plattformunderstellet.

Den på forhånd installerte faste koplingsdel 17 er plassert på utsiden av hylserøret 12 på valgte steder, for å lette sementer ingen og for å frembringe en plassering og en stilling for hver av de faste koplingsdeler 17, som minimerer sjansene for at fortøyningene 31 til fartøyet 30 (se figur 1) henger seg opp ved fartøyets sidebevegelse når den bevegelige koplingsdel 37 flyttes mellom de faste koplingsdeler 17. Videre må det bemerkes at den faste koplingsdel 17 kan ha en beskyt-telsesanordning eller hette som kan fjernes av et fartøy under installasjon av plattformen for å hindre oppsamling av avfall under bygging og installering, som kan blokkere mørtelportene.

Figur 3 viser koplingssystemets 68 bevegelige koplingsdel 37, som nærmer seg for å entre den faste koplingsdel 17. Klørne 32A på fartøyets manipuleringsarmer 32 (ikke vist på denne figur) griper den bevegelige koplingsdel og fører denne i stilling for tilpasning. Et ytre hus 73 i den bevegelige koplingsdel har fortrinnsvis en nedad vendende utvidet åpning eller innføringskjegle 60 for å lette flukting av den bevegelige koplingsdel i den faste koplingsdel, som vist på figur 4.

Den bevegelige koplingsdel 37 kan passende gripes av den nærliggende tømmeventil 52 for plassering av den bevegelige hunndel på den faste hanndel i ventilsystemet som vist på figur 1. Alternativt kan fjærhuset 88 innta en gripestilling nærmere overgangen mellom elementene. I den foretrukne utførelse griper låseanordningen 70 automatisk og behøver ingen ytre manipulering av utløsningshåndtaket 47. Når flukting er oppnådd, nedsettes fartøyets oppdrift og tyngdekraften kan benyttes til å utføre koplingen.

Tverrsnittet av den foretrukne utførelse på figur 4 viser elementene som utgjør huset 71 i den bevegelige koplingsdel 37 i koplingssystemet 68, inkludert det ytre hus 73, det indre hus 75, leddet 69 og det øvre hus 77. En tetning 79 holder det indre og det ytre hus tettende sammen.

Anordningen 70 for å låse den bevegelige koplingsdel 37 til den faste koplingsdel 17 samvirker med en mottaksanordning som er frembrakt av låsesporet 46 på den faste hanndel og, i den foretrukne utførelse på figur 4, har låseanordningen en låsekule-sammenstilling 72 i det ytre hus i den bevegelige koplingsdel.

Låsekulesammenstillingen 72 inkluderer en låsehylse 74 i det ytre hus 73. Låsehylsen er dannet av den nedre ende av det indre huselement 75 og har flere åpninger 67 for låsekuler med en slik diameter at låsekulene 76 kan rage frem, men ikke passere gjennom og inn i det indre av låsehylsen. En glidende låsehylse 78 mottas glidende mellom det ytre og indre hus og er forspent nedover av en hylsefjær 80. Den glidende låsehylse holdes borte fra det ytre hus 73 med en friksjonsnedsettende ring 82.

Figur 4 viser den bevegelige koplingsdel 37 i koplingssystemet 68 i en stilling før låsning, hvor en avskrånet kant 83 for kulen på innsiden og på den nederste kant av den glidende låsehylse 78, holder låsekulene 76 til låsekuleåpningene 67, men får låsekulene til ikke å rage inn i låsehylsen 74. Den glidende låsehylse 78 holdes i denne stilling mot forspenningen fra hylsefjæren 80 av en kant 84 på en kamlås 86. Bunnen av kamlåsen er glidende mottatt i et f jærhus 88 sammen med en låsef jær 90 som forspenner kamlåsen 86 mot det indre av det ytre hus 73. Den nedre kant av kamlåsen 86 frembringer en kamflate 92 anordnet for å forflytte kamlåsen inn i fjærhuset 88 ved inngrep mot låseringen 94 i den faste koplingsdel 17 i koplingssystemet 68. Fortrinnsvis er endehettene 89 gjenget til fjærhuset 88 og muliggjør justering av sammenpressingen av låsefjæren 90. Videre er glidebevegelsen av kamlåsen 86 begrenset av tappen 96 som er festet til kamlåsen som glir inne i en åpning 98 i f jærhuset 88 for å holde holdekantens 84 og kamflatens 92 stillinger.

Under operasjonen blir hvert hylserør på plattformen forsynt med mørtelporter før plattformen senkes til havbunnen. Etter at plattformen er plassert blir pæler drevet gjennom hvert hylserør og et ringrom etableres mellom hver pæl og dens hylserør. Injiseringsutstyr blir brakt til nær plattformen på lekteren 21 og en ende av mørtelslangen 23 senkes i vannet til hylserøret som skal injiseres, se figur 1. Den øvre ende av mørtelslangen blir tilkoplet en mørtelpumpe på lekteren 21 og den fleksible nedre ende 23A blir tilkoplet den bevegelige hunndel 37 i koplingssystemet. Mørtel blir så pumpet ned gjennom mørtelslangen 23 etter at den bevegelige koplingsdel 37 er ført sammen med den faste koplingsdel 17 i vent il systemet 68 og inn i ringrommet mellom hylserøret og pælen gjennom innløpsporten i hylserøret 12 inntil ringrommet er fylt med mørtel av en passende minimumstetthet. Figur 3-6 viser tilkoplingen og utløsningen av det hurtigkoplingssystemet 30 for plattformsinjisering. Figur 3 viser et fartøy som plasserer en bevegelig hunndel 37 i stilling for inngrep med en fast hanndel 17 i koplingssystemet 68. I den foretrukne utførelse er dette en - operasjon med høydeendring hvor endringskjeglen 60 hjelper til å føre den bevegelige hunndel i riktig stilling, først med den øvre kant av den faste hanndel 17 og deretter i en mer nøyaktig

flykting med feste over låseringen 94. Se figur 4.

Videre senkning av den bevegelige hunndel 37 vil få låsehylsen 74 til å omsluttes den øvre faste hanndel 17 og skuldrene på låseringen 94 vil ligge an mot kamlåsens 86 kamflate 92 og derved drive kamlåsen inn i fjærhuset 88 mot låsefjærens 90 kraft og derved få kanten 84 til å trekke seg tilbake fra feste mot glidehylsen 78. Se også figur 5. Når holdekanten er trukket tilbake blir glidehylsen 78 fri for å kunne falle under forspenningen av hylsefjæren 80. Glidehylsen faller når låsekulene 76 er i stilling mot låsesporene 46 for den faste hanndel 17 og den glidende låsehylse tvinger låsekulene inn mot låsehyl-sens indre og inn i låsesporet ettersom de rager gjennom åpningene 67 for låsekulene.

Den nedsenkede stilling av den glidende låsehylse 78 fastholder låsekulene i denne stilling og derved sikres den bevegelige hunndel 37 til den faste hanndel 17 i koplingssystemet 68. En 0-ring 100 fester pakningen på innsiden av låsehylsen 74 til den ytre omkrets av den faste hanndel 17 for passasje av mørtel gjennom mørtelrørledningen.

Nedsenkingen og låsningen av den glidende låsehylse 78 kan registreres av stillingen på utløsningshåndtaket 47 i forhold til det stasjonære håndtak 48. Det stasjonære håndtak er tilkoplet den bevegelige hunndel 37 ved det ytre hus og ut-løsingshåndtaket er tilkoplet den glidende låsehylse via slisser 101 i det ytre hus 73 og den glidende låsehylses nedsenking kan ses etter hvert som utløsningshåndtaket 47 beveges bort fra det stasjonære håndtak 48.

Etter at den bevegelige og faste del av koplingssystemet 68 er koplet sammen, blir vaieren 55 kuttet og håndtaket 54 dreiet for å åpne ventilen 53 som fører gjennom mørtelporten til ringrommet mellom pælene 16 og hylserøret 12. Se figur 2. Mørtel blir så pumpet gjennom mørtelslangen 23 og koplingssystemet 68 for å fylle ringrommet.

Når injiseringen er fullført ved en bestemt mørtelport, blir ventilen 53 stengt og den normalt stengte avløpsventil 52 blir åpnet for å spyle ut mørtel fra mørtelslangen 23. Se figur 3. Tømmeventilen 52 blir stengt og klørne 32A på fartøyet blir brakt i stilling for å trekke utløsningshåndtaket 47 mot det stasjonære håndtak 48 og derved heve den glidende låsehylse 78 og få låsekulene 76 som ruller mot kanten av låsesporet 46, til å trekke seg derfra. Se figur 6. Ettersom hunndelen 37 løftes fra den faste hanndel 17 ved hjelp av fartøyet 30, vil låseringen 90 bevege seg over kamlåsens 86 kamflate 92 og kamlåsen vil flytte seg fra fjærhuset 88 slik at utløsningskanten 84 kommer nedenfor den glidende låsehylse 78 for å returnere den bevegelige hunndel 37 til stillingen før inngrep. Sammenlikn figur 5 og 6 angående dette.

Den bevegelige hunndel er så klar til å entre den neste faste hanndel 17 og injiseringen gjéntas ved at fartøyet 30 overfører den bevegelige hunndel til hver følgende mørtelport.

Claims (7)

1. Hurtigkopling for tilførsel av mørtel til en plattform, innrettet for fjernstyrt drift på store dyp, ved å etablere en forbindelse for mørtelgjennomstrømming fra en mørtelslanges nedre ende til et ringrom mellom en pæle (16) og en pælehylse (12), KARAKTERISERT VED at en første koplingsdel (37) er forbundet med mørtelslangens (23) nedre ende og kan koples til en første ende av en ledning (17) hvis andre ende er forbundet med ringrommet, og omfatter et hus (71) med en låseanordning (70), et løsbart håndtak (47) som er forbundet med låseanordningen (46, 76) og rager ut fra huset, et til huset festet, stasjonært håndtak (48) som rager ut fra huset ved siden av det løsbare håndtak (47), og at en andre koplingsdel (17) er innrettet til å samvirke med låseanordningen (46, 76) for å feste første (37) og andre (17) koplingsdeler til hverandre, idet den første koplingsdel (37) kan forbindes med en av flere andre koplingsdeler (17) som alle er festet til pælehylsen (12).

2. Kopling ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den første koplingsdel (37) er bevegelig og omfatter et hunnkoplingselement og at den andre koplingsdel (17) omfatter et hann-koplingselement.

3. Kopling ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den første koplingsdel (37) er innrettet for vertikal senkning og at husets (71) nedre ende avsluttes i en oppad konvergerende innføringskj egle (60).

4. Kopling ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at huset (71) omfatter et ytre hus (73) som er forbundet med det stasjonære håndtak (48) og et indre hus (74) som omfatter et nedad ragende hunnkoplingselement.

5. Kopling ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at låseanordningen omfatter åpninger (67) for låsekuler (76) anordnet rundt hunnkoplingselementets nedre omkrets, en glidelåsehylse (78) innrettet til aksial bevegelse mellom de ytre og indre hus (73, 74), en hylsefjær (80) anordnet mellom det indre hus og glidelåsehylsen som dermed presses mot en inngrepsstilling, et hus (88) som er anordnet ragende radialt ut fra og forbundet med det ytre hus (73), en kamlås (86) som mottas glidende i f jærhuset (88) og hvis ene ende rager ut fra dette, idet kamlåsen omfatter en kjerne, en holdekant (84) på kjernens utragende ende, innrettet til å motta glidelåsehylsen når kamlåsen er utstrukket, en kamflate (92) på kjernens utragende ende, og en flate for anlegg av låsefjæren (90) mot kjernens ende, motsatt den utragende ende, idet låsefjæren er festet i fjærhuset og ligger an mot kamlåsen for å presse denne til utstrakt stilling, flere låsekuler (76) anordnet i åpningene for låsekuler mellom hunnkoplingselementet og glidelåsehylsen, en sliss (101) i han-nkoplingselementet som er innrettet til å motta låsekulene (76) som rager gjennom åpningene for låsekuler når de presses av glidelåsehylsen, og en anleggsring (94) på det andre ventilparti innrettet til å ligge an mot kamlåsens kamflate når den er mottatt i det første ventilparti.

6. Kopling ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at frigjør-ingshåndtaket (47) er forbundet med glidelåsehylsen (78) og rager i en sliss (101) gjennom det første ventilpartis hus (73).

7. Kopling ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at en T-kopling (49) er anordnet ved forbindelsen mellom det første ventilparti (37) og slangens nedre ende, med en normalt lukket utløpsventil (52) i en grenledning.