NO177362B - Anordning ved en styrelinestyrt verktöyenhet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en styrelinestyrt verktøyenhet for utførelse av ulike ubemannede arbeidsoperasjoner på et undervannsproduksjonsanlegg f.eks. utskifting eller installasjon av komponenter, omfattende et hydraulisk og elektrisk styringssystem med tilkoblingspunkt for en kabel fra overflaten, en ramme med to ben og en mellomliggende bjelke, en senterenhet som er plassert mellom rammens ben og som kan gripe en modul i undervannsproduksjonsanlegget, og styrerør anordnet i nedkant av rammens ben innrettet for å entre styrestolper på undervannsproduksjonsanlegget, og styrelinehylser på benenes ytterside som kan åpnes eller omfatter spalter som muliggjør frigjøring av verktøyenheten fra stramme styreliner.

Tidligere kjente verktøyenheter har alle vært store og kompliserte og har følgelig også vært uhåndterlige og kostbare i operasjon. I tillegg har hver enkelt verktøyenhet hatt et meget begrenset anvendelsesområde. F.eks. har ikke et verktøy eller deler av et verktøy for utskifting av en ventil kunnet anvendes i forbindelse med et inntrekkingsverktøy for f. eks. en rørledning til et undervannsproduksjonsanlegg.

Fra f.eks. GB 1542691 er det kjent et system med verktøy for å plassere en ventil e.l. på et undervanns borehull. Ventilen er fast montert på en ramme som under installasjon orienteres på havbunnen ved hjelp av styrestolper. Det er denne rammen som er løsbart knyttet til verktøyet. Verktøyet, som bærer og plasserer ventilen, omfatter et fullt integrert styresystem, og kan derfor bare brukes til denne ene typen operasjon. Verktøyene blir følgelig hver for seg meget kostbare.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse at vesentlige komponenter så som styringsenheter, kabeltilkoblingsenheter for kabel til overflaten, hydraulisk kraftenhet og ventilpakke skal enkelt kunne tilkobles og benyttes på flere nokså forskjellige verktøyenheter.

Det er videre et formål å frembringe en enhet hvor disse vesentlige komponenter er samlet på en hensiktsmessig måte.

Det er et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret verktøyenhet for installasjon eller utskifting av en komponent på et undervannsproduksjonsanlegg.

Det er videre et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et verktøykonsept som er lite, lett, enkelt og at behovet for dekkshåndtering med kran blir redusert til et minimum og kan utføres raskt.

Alle disse formål er oppnådd ved anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse slik den er definert i det selvstendige krav 1.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli nærmere beskrevet under henvisning til de medfølgende tegninger hvori: Fig. 1 viser en kjent verktøyenhet i ferd med å bli ført ned til et undervannsproduksjonsanlegg.

Fig. 2a-2b viser en verktøyenhet ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser nærmere detaljer ved en utførelse av verktøyenheten.

Fig. 4a-c viser detaljer ved en verktøyrammebærer.

Fig. 5a-b viser detaljer ved nedre del av verktøyenheten.

Fig. 6a-d viser detaljer i forbindelse med montering av en kontrollmodul på et undervannsproduksj onsanlegg.

Fig. 7 viser verktøyenheten utstyrt med en annen senterenhet.

På figur 1 vises et i og for seg kjent verktøy 1 iferd med å bli ført ned til et undervannsproduksjonsanlegg 6. Verktøyet 1 er festet til en borestreng 2 og styres ned til riktig posisjon i undervannsproduksjonsanlegget 6 ved hjelp av styreliner 4. Den viste operasjonen styres fra en flytende plattform 3 og i det viste eksemplet bringer verktøyet 1 med seg en modul 5 som skal monteres i undervannsproduksjonsanlegget. Operasjonen overvåkes av en fjernstyrt undervannsfarkost 7. Undervannsproduksjonsanlegget 6 er forbundet til en fjerntliggende plattform 8 via rørledninger 9 som fører hydrokarboner og kabler 10 for tilførsel av elektrisk og hydraulisk kraft og overføring av signaler. Hele operasjonen som er vist på figur 1 tilhører teknikkens stand. Det er også kjent å utføre tilsvarende operasjoner ved hjelp av wirer i stedet for borestreng 2 som vist på skissen, og å utføre operasjonen fra et skip i stedet for fra en flytende plattform.

På figur 2a er det vist en verktøyenhet i henhold til foreliggende oppfinnelse. Verktøyenheten er plassert på et dekk 17 på et skip sammen med håndteringssystemet for verktøyenheten. Håndteringssystemet omfatter i første rekke en ramme 15 som benyttes i forbindelse med skifte av verktøyer eller verktøyenheter og for opplagring av styreliner, løftewire, kabler etc. for verktøyenheten. Rammen 15 er svingbart opplagret til dekket 17 ved svingpunktet 25, over en brønn 11 og holdes i korrekt, fortrinnsvis vertikalt posisjon ved hjelp av hydrauliske stempel-sylinderanordninger 16.1 tilknytning til rammen 15 er det på dekket 17 anordnet skinner 18 som en vogn 19 løper på. En verktøyenhet eller deler av denne kan plasseres på vognen og skyves et stykke bort fra rammen 15, f.eks. i forbindelse med skifte av verktøydel.

Som bedre illustrert på fig. 2b er det på vognen 19 anordnet en arbeidsramme 80 som er stivt festet til vognen 19. Opp fra arbeidsrammen rager to styreposter 81 som verktøyenheten kan settes ned på. Herved står verktøyenheten stødig i forhold til skipsdekket 17. Oppe på arbeidsrammen plasseres et modulfundament 82 som er spesielt utformet i forhold til den modulen som er opphengt i verktøyenheten. Modulfundamentet 82 er forskyvbart i forhold til vognens 19 arbeidsramme 80 ved at det kan skyves på sleider 83.

Fra styreposter på undervannsproduksjonsanlegget og via en øvre kasteblokk 27b og en nedre kasteblokk 27a løper det styreliner 20 som holdes under konstant strekk ved hjelp av styrelinevinsjer 26. Verktøyenheten består generelt av en øvre verktøyrammebærer 21 som er løsgjørbart festet til en nedenforliggende verktøydel 22. Fra verktøyrammebæreren 21 løper en løftewire 23 til en kran 24.1 en foretrukket utførelse løper løftewiren 23 via et styrespor på øvre bjelke i rammen 15. Fra verktøyrammebæreren 21 løper det også en kabel 28 via en blokk festet i øvre del av rammen 15 og videre ned i en kabelkurv 29 hvor kabelen 28 holdes oppkveilet. Ytterligere detaljer ved bruk av håndteringssystemet og utskifting av verktøydeler vil bli mer detaljert beskrevet senere.

På figur 3 er verktøyenhetens detaljer vist nærmere. Verktøyenheten står i samme posisjon på skipsdekket 17 som vist på figur 20. På verktøyrammebæreren 21 ses mer tydelig løftewiren 23 og kabelen 28.1 verktøyrammebærerens 21 hovedramme 30 er det plassert elektronikkbeholder 31, ventilpakker 32 og hydraulisk kraftenhet 33. Verktøyrammebæreren 21 er i den viste utførelse festet til verktøydelen 22 via koblingsboker 34. Verktøydelen 22 omfatter en hovedramme 35 med to ben 35a, 35b. I nedkant av hvert rammeben 35a, 35b er det anordnet styrerør 36. Styrerørene 36 er plassert på styrestolper 38. Verktøydelen 22 omfatter videre en verktøyelevator 37 som utgjør opplagring for en senterenhet. På figur 3 er det vist en kontrollmodul 39 som håndteres av denne senterenhet. Ytterligere detaljer ved verktøydelen 22 vil bli beskrevet i forbindelse med figurene 5-7.

Figurene 4a-c viser verktøyrammebærerens detaljer, idet fig. 4a viser verktøyrammebæreren 21 i perspektiv, fig. 4b viser verktøyrammebæreren 21 sett fra siden og fig. 4c viser verktøyrammebæreren sett forfra. Som antydet tidligere er verktøyrammebæreren 21 festet til verktøydelen 22 ved hjelp av koblingsboker 34. På koblingsdelenes ytre ende er det anordnet håndtak 40. Håndtaket 40 er praktisk ved manuell tilkobling/frakobling av øvre verktøyrammebærer når verktøyenheten er plassert på et dekk, men er også slik utformet at verktøyrammebæreren kan frakobles ved hjelp av en fjernstyrt undervannsfarkost når verktøyenheten befinner seg på havbunnen. Verktøyrammebærerens 21 hovedramme 30 omfatter en øvre bjelke 45 og en nedre opplagerflate 46. Løftewiren 23 er festet til den øvre bjelken 45, fortrinnsvis via et justerbart feste 47. På den nedre opplagerflate 46 er elektronikkbeholderne 31, ventilpakken 32 og den hydrauliske kraftenhet 33 plassert. I tillegg befinner kabelens 28 innfestingspunkt 43 seg på denne flate. Kabelen 28 overfører bl.a. elektrisk kraft til en elektrisk pumpe i den hydrauliske kraftenhet. På den nedre opplagerflatens 46 underside er det plassert et koblingsorgan 41 som tilkobles et koblingshode på nedre verktøydel 22. Via koblingsorganet 41 kan det overføres elektrisk kraft, signaler og hydraulisk væske via flere ledninger/kanaler. Til rammen 30 er det ved hver side festet styrelinerammer 42 som er gjort teleskopisk forskyvbare i forhold til rammen 30. På styrelinerammenes ytre sider er det i en foretrukket utførelse anordnet styrelinehylser 44a. Hver styrelinehylse 44a består av to halvbueformete deler hvor den ene delen er stivt festet til styrelinerammen 42 ved sin ene side og den andre halvdelen er dreibart festet til første halvdels frie ende og kan ved sin andre ende festes til innfestings-punktet på styrelinerammen 42 ved hjelp av en boltforbindelse. Derved oppnås at verktøyrammebæreren 42 ved å åpne styrelinehylsene 44a, kan frigjøres fra styrelinene 21 uten at disse må løsnes.

På opplagerflatens 46 underside er det i tillegg anordnet støtdempere, særlig for å redusere mot harde støt i forbindelse med sammenkobling av verktøyrammebæreren i forhold til en verktøydel.

Ved at verktøyrammebæreren omfatter elektroniske styringssystemer, ventilpakke, hydraulisk kraftenhet og er tilknyttet en kabel til overflaten, kan enheten enkelt benyttes sammen med mange forskjellige verktøydeler. Ettersom styrelinerammene er gjort fleksible i forhold til rammen 30 er denne verktøyrammebæreren også gjort nokså uavhengig av størrelsen på den tilkoplede verktøydel. Det gjør også at verktøyrammebæreren kan benyttes på forskjellige undervannsproduksjonsanlegg selv om avstanden mellom anleggenes styreposter skulle variere.

På figur 5a-b er det vist detaljer ved nedre verktøydel 22. På hovedrammens øvre bjelke 35c er det anordnet et koblingshode 50 som skal tilkobles koblingsorganet 41 på øvre verktøyrammebærer 21. Selve koblingen for overføring av elektrisk kraft, signaler og hydraulisk væske er kjent og kommersielt tilgjengelig.

Videre er det på oversiden av bjelken 35c anordnet løfteører 52 fortrinnsvis innrettet for å sammenkobles via koblingsbokene 34. Ved styrerørenes 36 overside er det plassert en støtdemper 51, slik at når nedre verktøydel føres ned på en styrepost 38 vil verktøyenheten få en dempet landing når øvre del av styreposten støter an mot støtdemperen 51. På yttersiden av rammebenene 35a, 35b er det anordnet styrelinehylser 44b av samme type som styrelinehylsene 44a på verktøyrammebæreren. Nedenunder disse, plassert bak støtdemperne 51 er det anordnet styrelinehylser 44c hvor styrelinene 20 løper gjennom og inn i styrerørene

36. Ved styrelinehylsene 44c er det anordnet en vertikal spalte som muliggjør innføring av

en stramm wirer til styrelinehylsene 44c. Styrerørene 36 omfatter en spalte 44d med

klemmer 44e. Når klemmene 44e er åpne, kan verktøydel sideveis frigjøres også fra styreliner som holdes i strekk.

Mellom rammens ben 35a, 35b er det plassert en senterenhet 53 som på i og for seg kjent måte f.eks. kan gripe en kontrollmodul 39 som vist på fig. 5a. Senterenheten er opplagret i verktøyelevatoren 37.1 en foretrukket utførelse er senterenheten manuelt dreibar i forhold til verktøyelevatoren 37. Verktøyelevatoren 37 er forskyvbart anordnet i forhold til to vertikalt orienterte føringsbjeiker 54. Nærmere bestemt har bjelkene 54 en rektangulær tverrsnittsform hvor sideflatene som vender inn mot senterenheten er fjernet. Verktøyelevatorens 37 sider er plassert i føringsbj eikenes 54 rom og kan føres opp og ned. På yttersiden av hver føringsbjelke 54 er det plassert stempel-sylinderanordninger 56. Øvre del av hver stempel-sylinderanordning 56 er festet på undersiden av øvre rammebjelke 35c, mens nedre del er festet til et løfteøre 49 på verktøyelevatoren 37 ved hjelp av lett fjernbare bolter. Ved manøvrering av stempel-sylinderanordningene kan verktøyelevatoren 37 med senterenhet og f.eks. en kontrollmodul beveges kontrollert opp eller ned. På figurene 5a-b er verkøtyelevatoren 37 vist i en øvre posisjon.

Det foretrekkes videre at det til rammens ben 35 a, 35b er anordnet beskyttelsesbøyler 57, slik at en eventuell enhet som transporteres ned til et undervannsproduksjonsanlegg i noen grad er beskyttet mot sideveis støt f.eks. mot undervannsproduksjonsanlegget i tilknytning til transporten/installasjonen. Beskyttelsesbøylene 57 omfatter fortrinnsvis hengsel-forbindelser 59 ved den ene side, slik at de enkelt kan åpnes ved f.eks. skifte av en komponent eller av en elevator.

På figur 5b er dette nærmere illustrert. En kontrollmodul 39 for et ventiltre på et undervannsproduksjonsanlegg skal skiftes ut. Etter at kontrollmodulen er brakt opp til overflaten kan den plasseres i en lagringsramme, i den posisjon som f.eks. er vist på figur 2. Deretter frigjøres senterenheten fra kontrollmodulen og selve modulrammen 82 skyves bort fra rammen 15 ved at den skyves på vognens 19 arbeidsramme 80 etter at en av beskyttelsesbøylene 57 er åpnet. Kontrollmodulen 39 er nå lett tilgjengelig og kan enkelt byttes med en ny kontrollmodul 39. Deretter skyves kontrollmodulens lagringsramme 82 tilbake under rammen 15, den åpne beskyttelsesbøylen 57 lukkes og senterenheten kobles til den nye kontrollmodul 39.

Montering av en ny kontrollmodul 39 på et undervannsproduksjonsanlegg vil nå bli detaljert beskrevet under henvisning til figurene 6a-6d. Når den nye kontrollmodul 39 skal transporteres ned til produksjonsanlegget 6 løftes først verktøyenheten et lite stykke opp ved hjelp av kranens 24 løftewire 23 slik at kontrollmodulen 39 går klar av sin modulramme 82. Vognen 19 skyves til side og verktøyenheten med den nye kontrollmodul 39 er nå klar til å føres gjennom skipets brønn 11 og kan via styrelinene 20 føres ned til det undersjøiske produksjonsanlegg (Fig. 6a). Fig. 6b illustrerer verktøyet med kontrollmodul på vei ned til produksj onsanlegget.

Den samme kontrollmodul 39 opphengt i verktøyenheten ankommer på fig. 6c et ventiltre 61 på et undervannsproduksjonsanlegg. Verktøyrammens styrehylser 36 entrer to styreposter på undervannsproduksjonsanlegget. Selve landingen dempes av støtdemperne 51 som er beskrevet tidligere. Etter at verktøyenheten har landet beveges verktøyelevatoren 37 nedad ved hjelp av stempel-sylinderanordninger 56 som mottar hydraulisk kraft og styres fra verktøyrammebæreren 21. Kontrollmodulen 39 bringes deretter i inngrep med en koblings-plate 60 for kontrollmodulen 39, senterenheten frakobles og verktøyelevatoren 37 føres tilbake til sin øvre posisjon. Verktøyenheten kan nå trekkes opp til overflaten igjen. Opphenting av en komponent fra et undervannsproduksjonsanlegg og opp til overflaten vil foregå på samme måte, men i omvendt rekkefølge.

Dersom andre komponenter i et undervannsproduksjonsanlegg skal hentes opp til overflaten, vil det ofte være aktuelt å anvende en annen senterenhet. I en foretrukket utførelse er hver senterenhet festet til en elevator som enkelt kan skiftes ut etter behov. Utskifting av en verktøyelevator med verktøy foregår ved at stempelsylinderanordningene 56 senkes ned til en ytre posisjon hvoretter de løsgjøres fra løfteørene 49 og senterenheten kan ytterligere senkes noe ned og ut av inngrep med de teleskopiske opplagerbjeiker 54 og i kontakt med et jekkebord. Bevegelse av verktøyelevatoren med verktøy etter at stempel-sylinderanordningen 56 er frakoblet, foregår ved anvendelse av et skyvbart fundament som fordelaktig kan være hydraulisk operert.

På figur 7 er verktøyenheten vist med en senterenhet spesielt utformet for utskifting av en chokeventil på et undervannsproduksjonsanlegg. Den i og for seg kjente senterenheten omfatter en sentral senterenhet 72 som bringes i inngrep med et hode på chokeventilen, mens tre utenforliggende sylindre benyttes for låsing henholdsvis åpning av en låse-mekanisme på chokeventilen. Også denne senterenheten kan manøvreres via verktøy-rammebærerens styringskomponenter.

Claims (6)

1. Styrelinestyrt verktøyenhet for utførelse av ulike ubemannede arbeidsopérasjoner på et undervanns produksjonsanlegg f eks. utskifting eller installasjon av komponenter, omfattende et hydraulisk og elektrisk styringssystem med tilkoblingspunkt for en kabel (28) fra overflaten, en ramme (35) med to ben (35A, 35B) og en mellomliggende bjelke (35C), en senterenhet (53) som er plassert mellom rammens ben (35A, 35B) og som kan gripe en modul i undervannsproduksjonsanlegget, og styrerør (36) anordnet i nedkant av rammens ben (3 5A, 35B) innrettet for å entre styrestolper på undervannsproduksjonsanlegget, og styrelinehylser på benenes ytterside (3 5 A, 35B) som kan åpnes eller omfatter spalter som muliggjør frigjøring av verktøyenheten fra stramme styreliner (20) karakterisert ved at verktøyenheten består av to hoveddeler, en verktøydel (22) og en verktøyrammebærer (21), som er løsbart koblet til hverandre, idet verktøy-delen omfatter nevnte ramme (35) og senterenheten (53), idet verktøyrammebæreren (21) er montert på oversiden av verktøydelen og omfatter nevnte styringssystemer og tilkoblingspunkt, og at koblingen mellom delene omfatter midler for å tilføre den nødvendige hydrauliske og elektriske kraft fra verktøyrammebæreren (21) til verktøydelen (22), og omfatter en manuelt opererbar bolttilkobling for tilkobling/ frigjøring av verktøyenhetens hoveddeler på overflaten eller ved ROV-frigjøring under vann.

2. Verktøyenhet ifølge krav 1 karakterisert ved at det på verktøydelens (22) overside er anordnet et koblingshode for hydraulisk væske og elektroniske signaler for tilkobling til et motsvarende koblingsorgan på verktøyrammebæreren.

3. Verktøyenhet ifølge krav 1 karakterisert ved at det på øvre del av verktøydelens (22) overside er anordnet løfteører for tilkobling med verktøyramme-bærerens bolt-tilkobling.

4. Verktøyenhet ifølge krav 1 karakterisert ved at verktøyrammebæreren består av en hovedramme med en øvre bjelke (45) og en opplagerplate (46) som bærer kontrollmoduler, elektronikkbeholdere, ventilpakke, hydraulisk kraftenhet, kabeltilkoblingspunkt for kabel til overflaten og koblingsorgan for en underliggende verktøydel.

5. Verktøyenhet ifølge krav 1 karakterisert ved at det er anordnet styrelinehylser (44A,C) på henholdsvis verktøyrammebærerens og verktøydelens ytterside.

6. Verktøyenhet ifølge krav 5 karakterisert ved at det på verktøydelens ytterside av rammebenene (3 5 A, 35B) er anordnet styrelinehylser som kan åpnes, idet de består av to halvdeler som er hengslet sammen og hvor den ene delen er stivt festet til et av rammebenene (3 5A, 35B), og at det er anordnet ytterligere styrelinehylser (44C) som løper inne i styrerørene (36) og har en vertikal spalte som muliggjør innføring av en stram styreline (20) til styrelinehylsen (44C), og at rørene omfatter en spalte (44D) med klemmer (44E), slik at når styrelinehylsene (44B) og klemmene (44E) er åpne kan verktøydelen frigjøres fra eller kobles til stramme styreliner.