NO176218B - Böyningsbegrensende anordning for et stigerör - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en bøyningsbegrensende anordning for et stigerør, omfattende en leddet konstruksjon som er forankret til havbunnen, et føringsrør som koaksialt omgir stigerøret, et antall føringer for fastholding av føringsrøret til konstruksjonen, og sentreringselementer for glidbart å holde stigerøret sentrert inne i føringsrør-et.

I søkerens FR-PS 2 307 949 er det beskrevet et stigerør for en leddet konstruksjon for petroleumutvinning på dypt vann. Et slikt stigerør, som er eksentrisk anbragt med hensyn til den leddede konstruksjon, er forbundet med et hovedrør ved en forbindelse svarende til en innrettet fitting, og er avstøttet mot brønnføringens indre vegg. Resultatet av dette er at den sone hvor de maksimale påkjenninger opptrer når den leddede konstruksjonen pendler (svinger) blir lokalisert mellom glidestempelet (som kan betraktes som en translatorisk bevegelig innrettet fitting) og fittingen på hovedrøret. En anordning for utøvelse av påkjenninger på stigerørets flate gjør det mulig å redusere bøyningspåkjen-ningene.

Da utmatting bare opptrer i det nedre element, er det funnet at på grunn av den sterke eksentrisitet (av arrange-mentet) vil det kunne skje en vesentlig deformasjon av dette element, med derav følgende alvorlige konsekvenser for dette elements oppførsel (styrke og stabilitet). For å eliminere disse problemer, blir det i søkerens norske patent nr. 156.422 foreslått en bøyningsbegrensende anordning av den innledningsvis nevnte type med en mekaniske føringsanordning for dette nedre element, hvilken anordning omfatter et ledd-parallellogramsystem som bevirker at dette nedre element utsettes for de samme påkjenninger som dem et stigerør som er anbragt langs leddkonstruksjonens akse utsettes for.

Skjønt denne mekaniske anordning byr på fordeler, er det nødvendig å vie kontinuerlig funksjon av de flatepåvirkende anordninger større oppmerksomhet. Den minste feil i disse anordningers funksjon kan medføre risiko for en slik grad av utbøyning, så vel over hele stigerøret som spesielt i dettes nedre element, at et brudd kan bli uunngåelig.

For å løse disse problemer blir det ifølge oppfinnelsen foreslått å anbringe det nedre element av stigerøret i et koaksialt elastisk føringsrør, som elementet avstøttes mot.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en bøyningsbegrensende anordning av den innledningsvis nevnte type, hvor det karakteristiske er at i det minste det nedre parti av føringsrøret er elastisk, at det er festet til en bunnplate og strekker seg bare gjennom den nedre av føringene, idet stigerøret ellers fastholdes glidbart av de øvrige føringer, og at føringsrøret har avtagende veggtykkelse nedenfra og oppover slik at føringsrørets elastisitet øker langs dets lengde.

I en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen omfatter den en glidebøssing i området hvor føringsrøret strekker seg gjennom den nedre føring.

Videre er det fordelaktig at føringsrøret strekker seg noe opp forbi den nedre føring av føringssettet, som er stivt festet til den leddede konstruksjon selv ved dennes maksimale helning i retning bort fra føringsrøret.

I visse utførelser av oppfinnelsen kan en flerhet stigerør være anordnet konsentrisk i føringsrøret.

Føringsrørets bunnplate kan innta forskjellige former, eksempelvis kan den utgjøres av en understøttelse for et brønnhode omfattende i det minste ett foringsrør, idet den nedre ende av føringsrøret er fiksert til en forsterket ende av foringsrøret ved hjelp av en kobling.

I en annen utførelse utgjøres føringsrørets bunnplate av forankringsmidler hvormed en undervannsrørledning er forankret til havbunnen, idet føringsrøret da er direkte forbundet med bunnplaten ved hjelp av en kobling.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av flere ikke-begrensende utførelseseksempler under henvisning til de vedføyede tegninger, hvor fig. 1 viser en installasjon med et kort føringsrør,

fig. 2 viser en installasjon med et langt føringsrør,

fig. 3 viser en detalj av installasjonen på fig. 1, og

fig. 4 viser en installasjon med en flerhet av konsentrisk monterte stigerør.

på fig. 1 og på detalrisset på fig. 3 er det skjematisk vist en leddet konstruksjon 1 som hviler på en bunnplate 2 ved hjelp av et universalledd 3, f.eks. et kardanledd. Bunnplaten 2 er fiksert til havbunnen 4 ved hjelp av kjente midler (ikke vist).

Den leddede konstruksjon 1 benyttes som avstøtning for ett eller flere opprettstående stigerør, så som stigerøret 5, som tilveiebringer forbindelse mellom en ledning 6, som henger ned fra en installasjon som er forbundet med havbunnen 4, og en oppragende evakueringsledning (ikke vist).

Et slikt stigerør, bestående av seksjoner av produksjonsrør som er innbyrdes forbundet ved hjelp av leddforbindelser, omfatter et nedre fleksibelt parti 7 som er forbundet med produksjonsrørledningen 6 ved hjelp av en gjenget fitting 8, som kan manøvreres fra overflaten for å tilveiebringe tilkobling eller frakobling. (Kjent som "tie back"). Stigerøret 5 er translatorisk bevegelig inne i et sett 9 av adskilte føringer 9a, 9b etc, som er stivt festet til den leddede konstruksjon ved hjelp av et sett 10 av supporter 10a, 10b etc. Den translatoriske bevegelighet av stigerøret er sikret ved hjelp av en flerhet av bøssinger, f.eks. 11, som er fiksert til stigerøret og står i kontakt med de indre vegger av føringen 9 (dvs. 9a, 9b, etc).

Det nedre fleksible parti 7 av stigerøret 5 på fig. 1 er anordnet inne i et elastisk føringsrør 12 som er koaksialt med stigerøret. Dette føringsrør 12 er fiksert ved hjelp av en fitting som tjener til å montere føringsrørets 12 nedre ende 13 til en konstruksjon 14 som er festet til et brønnhode 15 e.l. Denne konstruksjon 14 kan f.eks. være en bunnplate som er festet til havbunnen 4.

Det elastiske føringsrør 12 tjener, som vist på fig. 1, til å avstøtte stigerøret 5, spesielt det nedre fleksible parti 7 av dette, ved hjelp av en flerhet av supporter 16, som f.eks. kan ha form av sentreringsanordninger. Den nedre support 16 utgjøres av en tilpasset bøssing 17 som er festet til partiet 7 og glir på en innvendig lagerflate 18 på det elastiske føringsrør 12, og danner derved en innrettet fitting for det nedre parti 7 av stigerøret 5, i det nedre parti av føringsrøret 12. Én av supportene, 16a, som utgjøres av en sentreringsanordning, er anbragt på nivå med den nedre føring 9a, som er stivt festet til den leddede konstruksjon 1 ved hjelp av supporten 10a.

Antallet av supporter 16 som er montert på det nedre, fleksible parti 7 av det oppad forløpende stigerør 5, dvs. mellom den tilpassede bøssing 17 og supporten 16a, er variabelt, avhengig av lengden av dette parti 7 og av karakteristika av materialet som benyttes for de rørformede elementer. Dette antall må tillate god overføring av påkjenninger fra stigerøret til det elastiske føringsrør 12. Når lengden av partiet 7 er i størrelsesordenen 30 m, kan dette monteres under bruk av fire jevnt fordelte sentreringsanordninger, men antallet er ikke begrenset til fire.

Det elastiske føringsrør 12 avstøttes mot den nedre føring 9a ved hjelp av en bøssing 19 som glir mot en polert innvendige lagerflate 20 på den nedre føring 9a.

Denne sylindriske bøssing 19 har tilstrekkelig lengde til å komme i kontakt med den polerte innvendige ringformede lagerflate 20 på føringen 9a selv når helningsvinkelen til høyre eller venstre for den leddede konstruksjon er betydelig.

Når det elastiske føringsrør 12 er av den korte type, som vist på fig. 1, er lengden slik at bøssingen 19, uavhengig av den leddede konstruksjons 1 helningsvinkel, befinner seg inne i det polerte ringformde parti 20 av den nedre føring 9a.

Når det elastiske føringsrør 12 er av den lange type, som vist på fig. 2, strekker det seg lenger oppad enn nødvendig for å sikre at bøssingen 19 har føring i det polerte parti 20, og det kan til og med strekke seg til overflaten. Fordelen ved at det strekker seg til overflaten er bl.a. at det kan tilføres (fylles) med et fluidum som tilveiebringer god smøring av de flater av føringsrøret 12 som har kontakt med stigerørets 5 forskjellige supporter 16. I dette tilfelle utgjør røret 12 en forlengelse av huset 15 og kan fungere som antydet under boring eller gjenoppstart-ing av brønndriften etter overhaling ("workover"), ved hjelp av teknikker som er kjent og derfor ikke vil bli beskrevet her.

Det lange føringsrør 12 avstøttes da mot føringene 9 ved hjelp av støtte-elementer 21.

Fig. 3 viser hvordan det elastiske føringsrør 12 er tilkoblet et brønnhodet 15 ved hjelp av en kobling 22, samtidig som brønnhodet 15 også er koblet til en konstruksjon 14, vanligvis kalt "bunnplaten", ved kjente midler (ikke vist).

Hovedrøret 6 holdes sentrert i brønnhodets rør ved hjelp av opphengningsmidler (ikke vist) og avtetningsmidler, så som en ring 23, kjent innen faget.

Det øvre parti av det elastiske føringsrør 12 er vanligvis av en tykkelse som tillater at det bøyer seg under virkning-en av bevegelsene av stigerørets 5 nedre parti 7 via supportene 16.

Denne tykkelse øker progressivt mot bunnen, hvorved det nedre parti 13, hvori stempelet 17 beveger seg, ned til fittingen, som dannes av koblingen 22, har betydelig stivhet.

Med denne tykkelsesvariasjon i føringsrøret oppnås på den mest praktiske måte den nødvendige elastisitet i det øvre parti av røret samt den ønskede stivhet i det nedre parti av dette. Tykkelsesvariasjonen går meget gradvis for å unngå en lokalisert brå endring av de elastiske egenskaper.

Fig. 4 viser en installasjon omfattende en flerhet av fleksible stigerør, f.eks. 5, 5', 5", i en utførelse med et langt elastisk føringsrør. Disse stigerør avstøttes mot hverandre, samt også mot det elastiske føringsrør ved hjelp av sentreringsanordninger, f.eks. 16, 16', 16", idet den nederste sentreringsanordning utgjøres av tilpassede bøssinger 17, 17', 17" som glir over innvendige lagerflater 18, 18', 18" på stigerørene, samt også på en innvendig lagerflate på det elastiske føringsrør 12.

Det elastiske føringsrør 12 avstøttes mot den nedre føring 9a ved hjelp av bøssingen 19. Sentreringsanordningene 16 og 16', bøssingene 17 og 17<1>og ringene 23 og 23' er forsynt med gjennomgående åpninger 24, 24' 24" for passering av fluida gjennom de respektive ringformede kanaler. Andre gjennomgående åpninger med retningsgivende karakter (ikke vist) kan også anordnes i bøssingene.

Anordningen ifølge oppfinnelsen virker som følger: Når det nedre parti av et fleksibelt stigerør er anordnet mellom en glideføring i det nedre endeområde av den leddede konstruksjon og en innrettet fitting på bunnplaten, vil dette nedre parti av stigerøret bli utsatt for betydelige påkjenninger som overføres ved pendling (svingning) av den leddede konstruksjon.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen er dette nedre parti av stigerøret anbragt i et elastisk føringsrør hvis nedre parti er forsynt med anordninger som gir det betydelig stivhet. Ved bunnen er føringsrøret montert på en bunnplate, og ved toppen er føringsrøret ført ved hjelp av føringsanordninger som er stivt festet til den leddede konstruksjon. Dette medfører den ønskede mekaniske fordel at det tilveiebringes avstøtning av stigerøret i dettes nedre parti, slik at man unngår bruk av anordninger for utøvelse av spenningskrefter ved toppen av stigerøret. Videre er stigerøret ved hjelp av en slik anordning glidbart montert i det nedre stive område av det elastiske førings-rør, hvilket monteringsarrangement forhindrer bøyningspå-kjenninger i å nå det gjengede forbindelsesområde av det fleksible stigerør på produksjonsrøret. Disse bøyningspå-kjenninger blir i stedet overført til bunnplaten, noe som gjør det mulig å bevare de mekaniske karakteristika av det gjengede område for dermed å lette fremtidige til- og frakoblingsoperasjoner.

Den type system som er beskrevet er ikke begrenset til bruk i forbindelse med fleksible stigerør som er anbragt på leddede konstruksjoner. Det vil kunne monteres på enhver ikke-fiksert konstruksjon, og det vil kunne benyttes for opprettstående rørledninger som fører fluida oppad eller nedad og også for et mekanisk system for overføring av bevegelse, f.eks. borspindler som utsettes for tvungen rotasjon.

Claims (6)

1 . Bøyningsbegrensende anordning for et stigerør (5), omfattende en leddet konstruksjon (1) som er forankret (ved 2) til havbunnen (4), et føringsrør (12) som koaksialt omgir stigerøret (5), et antall føringer (9,10) for fastholding av føringsrøret (12) til konstruksjonen (1), og sentreringselementer (16) for glidbart å holde stigerøret (5) sentrert inne i føringsrøret (12), karakterisert vedat i det minste det nedre parti av føringsrøret (12) er elastisk, at det er festet til en bunnplate (14) og strekker seg bare gjennom den nedre (9a,10a) av føringene, idet stigerøret (5) ellers fastholdes glidbart av de øvrige føringer (9,10), og at føringsrøret (12) har avtagende veggtykkelse nedenfra og oppover slik at føringsrørets elastisitet øker langs dets lengde.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter en glidebøssing (19) i området hvor føringsrøret (12) strekker seg gjennom den nedre føring (9a,10a).

3.Anordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat føringsrøret (12) strekker seg noe opp forbi den nedre føring (9a,10a) av føringssettet (9,10), som er stivt festet til den leddede konstruksjon (1) selv ved dennes maksimale helning i retning bort fra føringsrøret.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat en flerhet stigerør (5,5<*>5") er anordnet konsentrisk i føringsrøret (12).

5. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat føringsrørets (12) bunnplate (14) utgjøres av en understøttelse for et brønnhode (15) omfattende i det minste ett foringsrør, idet den nedre ende (13) av føringsrøret (12) er fiksert til en forsterket ende av foringsrøret ved hjelp av en kobling (22) .

6. Anordning ifølge et av kravene 1 - 4,karakterisert vedat føringsrørets (12) bunnplate (14) utgjøres av forankringsmidler hvormed en undervannsrørledning er forankret til havbunnen (4), idet føringsrøret (12) da er direkte forbundet med bunnplaten ved hjelp av en kobling.