NO177778B

NO177778B - System for offshore-produksjon av hydrokarboner

Info

Publication number: NO177778B
Application number: NO932460A
Authority: NO
Inventors: Martin Sigmundstad
Original assignee: Statoil As
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1995-08-14
Also published as: CA2166392A1; BR9406935A; ATE171127T1; ES2124418T3; GB2294671B; FI960060A0; NO177778C; WO1995001904A1; US5697732A; DE69413397T2; PL174718B1; RU2131823C1; CA2166392C; GB9526604D0; AU7196194A; KR100308741B1; EP0706471B1; DE69413397D1; JPH08512374A; GB2294671A

Description

Oppfinnelsen angår et system for offshore-produksjon av hydrokarboner ved hjelp av et fartøy som er innrettet for hurtig tilkopling til og fråkopling fra en neddykket bøye, hvor bøyen omfatter en ytre oppdriftsdel for innføring og frigjørbar fastgjøring i et neddykket, nedad åpent opptaksrom i fartøyet, og en i den ytre del roterbart lagret senterdel som er forankret til havbunnen og er forbundet med minst ett stigerør som strekker seg opp til bøyen, og hvor det ved bøyens øvre ende er anordnet en svivelanordning omfattende to koaksiale sviveldeler som avgrenser innbyrdes avtettede ringrom som kommuniserer med tilhørende fluidumbaner i sviveldelene, for overføring av prosessfluidum mellom stigerørene og et rørsystem på fartøyet.

Forskjellige systemer av ovennevnte type er vist og beskrevet i de norske utlegningsskrifter nr. 176 129, 176 130 og 176 131. Disse systemer er basert på det såkalte STL-system (STL = Submerged Turret Loading) som er vist og beskrevet bl.a. i norsk utlegningsskrift nr. 175 419. I dette system danner den neddykkede bøye et samlingspunkt for ett eller flere fleksible stigerør og kontrollkabler fra f.eks. et produksjonssystem på havbunnen. Bøyen er tilpasset til å heves og fastgjøres i opptaksrommet i det aktuelle fartøy, for å etablere et transport-system for petroleumsproduktene fra produksjonssystemet på havbunnen til lastetanker i fartøyet. Når bøyen er fastgjort i opptaksrommet, er fartøyet stivt festet til bøyens ytre oppdriftsdel og er dreibar om bøyens senterdel som er forankret til havbunnen ved hjelp av et passende forankringssystem. Selve bøyen utgjør således et dreielegeme ("turret") om hvilket fartøyet tillates å dreie under påvirkning av vind, bølger og vannstrøm-mer.

Tilpasning av STL-systemet til bruk på fartøyer for produksjon av hydrokarboner medfører en rekke vesentlige økonomiske og praktiske fordeler. For nærmere omtale av disse fordeler henvises det til de tre første av ovennevnte utlegningsskrifter .

Når det gjelder kjent teknikk angående svivelanordnin-ger, skal det nevnes at det fra GB 1 557 108 er kjent en svivelanordning omfattende et ringrom som på vanlig, måte er avtettet ved hjelp av tetninger som er trykkpåvirket av produkt-fluidumtrykket.

Videre viser GB 2 163 505 en svivelanordning som omfatter en flytende eller forskyvbar ring som er anbrakt i et ringspor eller ringformet hulrom mellom en indre og en ytre sviveldel, og som er avtet^et mot sviveldelene ved hjelp av pakninger.

EP 0 144 110 viser en tetnings- eller svivelanordning hvor det i et ringspor på hver side av et ringrom som skal avtettes, er anbrakt to tetningsringer, idet sporet har større bredde enn tetningsringene og det til mellomrommet mellom tetningsringene tilføres et jtrykkfluidum med et trykk som er høyere enn trykket av det Imedium som det skal tettet mot. Tetningsringene har U-formet tverssnitt og er anbrakt i ringsporet med U'ens ben vendende mot hverandre.

EP 0 154 395 viser en svivelkonstruksjon hvor det i et ringspor på hver side av et ringrom som skal avtettes, er anbrakt en klaringskontrollring med tilhørende tetningselementer og hvor det dessuten er anordnet kanaler for tilførsel til ringsporet av smøreolje med et trykk som er: høyere enn produkttrykket, og som sørger for rensing av tetningsflåtene for forurensninger.

Et generelt formål nied den foreliggende oppfinnelse er å videreutvikle et system av jden innledningsvis angitte type - som har kopling i bunnen av) fartøyet og unngår store dekks-monterte konstruksjoner - og tilveiebringe et system som sikrer rask til- og fråkopling og i som gir maksimal sikkerhet for fråkopling under alle forholdt

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et system med en kopling som gir en sikker tetning

t

mellom de aktuelle produksjon^fluida og omgivelsene.

Et annet formål erl iå tilveiebringe et system hvor koplingen mellom bøye og fart.øy kan settes med store klaringer og med minimal risiko for å skade koplingen.

i

Et ytterligere formal er å tilveiebringe et system som gir mulighet for enkel overvåkning av statiske og dynamisketetninger, idet det benyttes en barrierevæske med høyere trykk enn omgivelsestrykket..

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et system som er egnet for fjernstyrt operasjon av svivelanordningen og koplingsanordninger i forbindelse med denne. For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt et system av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at sviveldelene er utformet som en hunndel og en hanndel som kan innføres aksialt i eller uttrekkes fra hverandre, idet den ene del er permanent festet til bøyens senterdel og den andre del er tilkoplet til en manøveranordning på fartøyet, slik at sviveldelene kan sammenkoples med og frigjøres fra hverandre ved hjelp av manøveranordningen, idet sviveldelene i sammenkoplet tilstand avgrenser de nevnte ringrom, idet det på hver side av ringrommene er sørget for tetnings anordning er som kan aktiveres for å danne tetning mellom ringrommene, og som kan avlastes ved innbyrdes fråkopling av sviveldelene.

En fordelaktig utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen, hvor den ene av sviveldelene på hver side av hvert av ringrommene er forsynt med et periferisk ringspor som opptar et radialt bevegelig ringelement med tilhørende tetningsanordninger, er kjennetegnet ved at tetningsanordningene er innrettet for statisk tetning mot den andre sviveldel og for dynamisk tetning mellom ringelementet og det periferiske ringspors sidevegger, idet tetningsanordningene er innrettet til å opereres hydraulisk ved hjelp av en barrierevæske som har høyere trykk enn omgivelsestrykket, idet sviveldelen med de periferiske ringspor er forsynt med en tilførselskanal for barrierevæsken.

Selv om de ovennevnte publikasjoner viser svivelkon-struksjoner som dels oppviser radialt bevegelige ringelementer med tilhørende tetningselementer, og dels oppviser tilførsel til tetningselementene av et smørende trykkfluidum, viser de ikke den ovenfor angitte, spesielle svivelkonstruksjon hvor det radialt bevegelige ringelement er anbrakt i et ringspor i den ene sviveldel og er forsynt med trykkfluidumaktiverbare tetninger som er innrettet for statisk tetning mot den andre sviveldel og for dynamisk tetning mellom ringelementet og ringsporets sidevegger.

Systemet ifølge oppfinnelsen er generelt beregnet for anvendelser hvor det eller de aktuelle stigerør strekker seg mellom bøyen og et sted for tilførsel av produksjonsfluidum (brønnstrøm). Dette sted kan være en produksjonsbrønn på havbunnen, men det kan også være f.eks. en nærliggende plattform fra hvilken brønnstrøm overføres til et fartøy ved hjelp av det foreliggende system.

Oppfinnelsen skal ii det følgende beskrives nærmere i forbindelse med utførels^seksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk, gjennomskåret sideriss av den fremre del av et fartøy hvor en bøye er innført i et opptaksrom i bunnen av fartøyet, fig. 2 viser et delvis gjennomskåret sideriss av en bøye i forbindelse med en første utførelse av et system ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser et forstørret snittriss av systemet på fig. 2 i sammenkoplet tilstand, fig. 4 viser et tilsvarende snittriss som fig. 3, men av systemet i frakoplet tilstand, fig. 5 og 6 viser grunnriss av en aktuator for dreining av deler av systemet mellom en lagrings-stilling og en driftsstilling, fig. 7 viser et forstørret

i

tverrsnittsriss av de statiske og dynamiske tetningsanordninger i utførelsen ifølge fig. 2-4; fig. 8 viser et skjematisk, delvis gjennomskåret sideriss av en|andre utførelse av et system ifølge oppfinnelsen, fig. 9 viser et I ufullstendig, langsgående snittriss

i

av arrangementet i bøyen i !utførelsen ifølge fig. 8, fig. 10 viser et langsgående snittriss av en del av hanndelen i utførel-sen ifølge fig. 8, fig. 11 viser et forstørret tverrsnittsriss av de statiske og dynamiske tetningsanordninger i utførelsen ifølge fig. 8-10, fig. 12 jviser et skjematisk, delvis gjennomskåret sideriss av en utførelse som i prinsipp svarer til utførelsen ifølge fig. 2-4, inen som benytter en annen utførelse av armanordningen og anordningen for tilkopling til fartøyets rørsystem, og fig. 13 viser e't skjematisk grunnriss etter linjen XIII-XIII på fig. 12. i

i

Fig. 1 viser et skjematisk, gjennomskåret sideriss av baugpartiet av et fartøy 1 som forutsettes å være utrustet for å arbeide som produksjonsskip^, og som for dette formål er utstyrt med et system ifølge oppfinnelsen. Fartøyet har et nedad åpent opptaksrom 2 i hvilket det ér innført og fastgjort en bøye 3. Bøyen omfatter en ytre oppdrif tsdel 4 som er frigjørbart fastgjort i opptaksrommet,<p>g en i den ytre del 4 roterbart lagret senterdel 5 som er forankret til sjø- eller havbunnen ved hjelp av ankerliner 6. Over opptaksrommet 2 har fartøyet en sjakt 7 som strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk 8. På fartøyets dekk vil det værejanordnet en passende vinsj (ikke vist) med en opptaksline som kan fires ned i vannet via sjakten, for sammenkopling med en line fra bøyen og oppheising av bøyen 1 når denne skal heves fra sin neddykkede stilling og innføres i opptaksrommet.

På fig. 1 er systemet ifølge oppfinnelsen bare skjematisk antydet og er vist å omfatte en svivelanordning 9 med en ytre del i form av en hunndel 10 som er permanent festet til bøyens senterdel 5, og en indre del i form av en hanndel 11 som er anordnet i den nedre ende av sjakten 7 og kan nedsenkes i og oppløftes fra hunndelen 10 ved hjelp av en passende manøveranord-ning (ikke vist), f.eks. en hydraulisk sylinder. I prinsipp består systemet således av en todelt svivelanordning med en opptaksdel eller hunndel som utgjøres av en del av bøyen, og en indre del eller hanndel som er anordnet på fartøyet for å tilkoples til eller frakoples fra bøyen på rask og driftssikker måte. Når hanndelen er sammenkoplet med hunndelen, opptar den dannede svivelanordning all relativ bevegelse mellom fartøyet og bøyen.

Et oversiktsriss av arrangementet i forbindelse med en første utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 2. I den viste utførelse er det i bøyens 3 senterdel 5 innført tre stigerør 12, 13, 14 for transport av prosessfluidum, f.eks. ett rør for brønnstrøm (hydrokarboner), ett rør for vanninjeksjon og ett rør for gassinjeksjon. Stigerørene er via stengeventiler 15 koplet til respektive fluidumbaner (ikke vist) i svivelanordningens 9 ytre del 10. Svivelanordningens indre del eller hanndel 11 (ikke synlig på fig. 2) er montert ved den frie ende av en armanordning 16 som er svingbart opplagret ved sin andre ende, slik at hanndelen kan svinges mellom en stilling ved siden av fartøyets opptaksrom 2 og en stilling med hanndelen sentrert over bøyen 3. En manøver anordning 17 er anordnet for å nedsenke hanndelen i hunndelen, eller løfte opp hanndelen fra hunndelen, når armanordningen 16 er anbrakt med hanndelen i den sentrerte stilling. Slik som nærmere vist på fig. 3 og 4, er hanndelen 11 glidbart montert i en. føringshylse 18 som er festet til armanordningens 16 frie ende. Føringshylsen 18 understøtter et hus 19 som er beregnet for opptakelse av en øvre del av hanndelen når denne er i den oppløftede stilling, og som understøtter manøver-anordningen 17. Armanordningen 16 omfatter kanaler eller rør 20 som står i forbindelse med svivelanordningen 9 via føringshylsen 18, og som videre står i forbindelse med et på fartøyet anordnet rørsystem 21 for prosessfluida, idet det ved den dreibart lagrede ende av armanordningen er anordnet en dreiekopling 22 som er konstruert for dette formål, og som samtidig danner armanordningens opplagringsanordning. Systemet på fig. 2 er vist mer detaljert på fig. 3 og 4 hvor svivelanordningens hunndel 10 og hanndel 11 er vist i sammenkoplet tilstand eller driftsstilling på fig. 3, og i frakoplet tilstand på fig. 4. I sammenkoplet tilstand danner sviveldelene 10, 11 på konvensjonell måte felles ringrom som kommuniserer med tilhørende fluidumbaner i sviveldelene. Antallet av ringrom og fluidumbaner svarer til antallet av stigerør som benyttes i det aktuelle tilfelle. I det viste eksempel med tre stigerør er det således anordnet tre ringrom 23, 24, 25, f.eks. for hhv. brønnstrøm, vanninjeksjon og gassinjeksjon, idet ringrommene kommuniserer med hver sin av tre fluidumbaner 26, 27, 28 i hunndelen 10, og med hver sin av tre fluidumbaner 29, 30, 31 i hanndelen 11. I det viste tilfelle er ringrommene dannet av periferiske ringkanaler som er dannet i hunndelen 10, men de kan alternativt være dannet i den indre del eller hanndelen 11, eller også i begge deler, f.eks. for å danne ringrom med stort sett sirkulært tverrsnitt.

På hver side av hvert av ringrommene er hanndelen 11 forsynt med et periferisk ringspor 32 som opptar et radialt bevegelig ringelement 33. Ringelementet er forsynt med tetningsanordninger 34, 35 som er innrettet for hhv. statisk tetning mot hunndelen og for dynamisk tetning mellom ringelementet 33 og sideveggene av det periferiske ringspor 32. Disse tetningsanordninger kan aktiveres for under drift å danne tetning mellom ringrommene, og kan avlastes i tilfelle av innbyrdes fråkopling av sviveldelene 10, 11. Tetningsanordningene er hensiktsmessig innrettet til å opereres hydraulisk ved hjelp av en barrierevæske som har høyere trykk enn omgivelsestrykket, dvs. trykket i de aktuelle prosessfluida. Barrierevæsken tilføres via en passende tilførselskanal 36 som er anordnet i den sviveldel som er forsynt med ringsporene 32, dvs. i det viste tilfelle hanndelen 11. Slik som tydeligere vist på fig. 7, munner tilfør-selskanalen 36 for barrierevæske ut i et buffervolum som er begrenset av ringsporets 32 bunnområde og det tilhørende ringelement 33, og som står i forbindelse med ringelementets tetningsanordninger 34 og 35. Tetningsanordningenes konstruksjon og virkemåte skal beskrives nærmere senere under henvisning til fig. 7.

Ved hjelp av denne ringelementkonstruksjon oppnås at ringelementene 33 sentrerer seg inne i hunndelen innenfor forholdsvis store toleranser, f.eks. ± 12 mm. Dette er mulig da ringelementet eller ringelementene kan flyte fritt i radial retning og således absorbere eventuelle senterawik eller senterforskyvninger mellom hunndelen og hanndelen.

Slik som foran nevnt, er hanndelen 11 glidbart montert i føringshylsen 18 som er festet til armanordningens 16 frie ende. Hanndelen omfatter en nedre innstikksdel 37 og en toppdel 38, og toppdelen er beliggende i føringshylsen 18 når innstikks-delen er innført i hunndelen 10, slik det fremgår av fig. 3. I denne stilling avgrenser føringshylsen 18 og toppdelen 38 tre felles ringrom 39, 40, 41 som kommuniserer med respektive av hanndelens 11 fluidumbaner 29, 30, 31 og med armanordningens 16 kanaler 20, idet føringshylsen 18 har gjennomgående hull mellom ringrommene og de tilhørende kanaler. Mellom ringrommene er toppdelen 38 forsynt med hydraulisk påvirkede, statiske tetningsanordninger 42 som svarer til tetningsanordningene 34 og som aktiveres av barrierevæsken via tilførselskanalen 36.

Det skal bemerkes at den eneste relative bevegelse mellom hanndelen 11 og føringshylsen 18 er aksial. Bevegelsen finner sted bare under sammenkopling og fråkopling av hanndelen og hunndelen. Under denne operasjon er det indre barriere-væsketrykk lavt, og tetningssystemet er avlastet.

Slik det fremgår av fig. 4, er hanndelens toppdel 38 beliggende i det av føringshylsen 18 understøttede hus 19 når hanndelens innstikksdel 37 er trukket opp fra hunndelen 10 ved hjelp av manøveranordningen 17. Således er hele hanndelen 11 i denne stilling beskyttet av føringshylsen 18 og huset 19.

Manøveranordningen 17 er hensiktsmessig en hydraulisk aktuator, f.eks. en sylinder/stempelstangenhet slik som vist.

Dreiekoplingen 22 som er anordnet ved armanordningens 16 dreibart lagrede ende, omfatter en stasjonær, indre del 43 som er stivt festet til fartøyet, og en på denne dreibart anordnet, ytre del 44 som er festet til armanordningens 16 tilstøtende ende. Den ytre del 44 er i form av en hylse som konstruksjonsmes- sig svarer til føringshylsen 18. De indre og ytre deler avgrenser felles ringrom 45, 46, 47 som kommuniserer med armanordningens 16 kanaler 20 og med respektive fluidumbaner 48, 49, 50 som er anordnet i den indre del 43 og står i forbindelse med fartøyets rørsystem 21 (se fig. 2). På hver side av ringrommene 45, 46, 47 er det anordnet hydraulisk påvirkede, statiske tetninger 51 som svarer til tetningsanordningene 34 og som aktiveres av barrierevæsken via en tilførselskanal 52 i den indre del. Både tilførselskanalen 52 og kanalen 36 er på ikke nærmere vist måte koplet til et forråd for barrierevæske (ikke vist).

Armanordningens 16 kanaler 20 kan hensiktsmessig være dannet av et antall rør 53, 54, 55 som ved sine ender er festet på passende måte, f.eks. ved sveising, til hhv. føringshylsen 18 og dreiekoplingens 22 ytre del 44.

Når hanndelen 11 er frakoplet fra hunndelen 10, kan den ved hjelp av armanordningen 16 og dreiekoplingen 22 svinges til side og opp mot veggen av sjakten 7, for å tømme/frigjøre det sentrale område av opptaksrommet 2, med henblikk på senere inntrekking av en bøye i opptaksrommet. For svinging av armanordningen er det anordnet en passende aktuator, f.eks. en hydraulisk sylinder/stempelenhet 56, som vist på fig. 5 og 6.

Når hanndelen er frakoplet og løftet opp fra hunndelen 10, er hunndelen etterlatt åpen og ubeskyttet. Før bøyen frigjøres fra fartøyet og slippes ned fra opptaksrommet, er det derfor fordelaktig å anbringe en beskyttelsesplugg i hunndelen, for å beskytte koplingsflater, hindre begroing og lekkasje, etc. En sådan beskyttelsesplugg kan anbringes eller fjernes ved benyttelse av samme prinsipp som for svivelanordningen, eller operasjonene kan utføres manuelt dersom tilstrekkelig tid er tilgjengelig.

En utførelse av systemets statiske og dynamiske tetningsanordninger 34, 35 er vist på fig. 7. Figuren viser et utsnitt av hunndelen 10 og hanndelens 11 innstikksdel 37 med delene i sammenkoplet stilling og vist i lengdesnitt gjennom svivelanordningens akse, slik som på fig. 3.

Den statiske tetningsanordning 34 består av to U-formede leppetetninger 57 som er anbrakt i et periferisk spor 58 i ringelementet 33 som også kan benevnes som statisk tetningshus. Ringelementet består av to stålringer som er sammensatt og festet til hverandre slik som vist på fig. 7, slik at tetningselementene kan anbringes i sporet 58 før stålringene monteres til hverandre. De U-formede leppetetninger består av et passende, elastomert materiale og har aksialt rettede ben 59, hvor det ytre ben under påvirkning av barrierevæsken presses utover til friksjonsmessig låsende inngrep med den motstående tetningsf late av hunndelen 10. Barrierevæsken tilføres som nevnt via kanalen 36 og buffervolumet i bunnen av ringsporet 32, idet ringelementet 33 er forsynt med passende åpninger for dette formål.

Den dynamiske tetningsanordning 35 består også av to elastomere, U-formede leppetetninger 60, men disse tetningselementer er anbrakt i separate ringspor 61 i det periferiske ringspors 32 sidevegger, idet de skal danne tetning mellom ringelementet 33 og det tilstøtende parti av hanndelen 11 ved dreining av denne i hunndelen. De U-formede tetningselementer 60 har radialt rettede ben 62 som under påvirkning av barrierevæsken presses til dynamisk tetning mot hhv. ringelementet 33 og ringsporene 61.

De elastomere tetningselementer 57, 60 vil i praksis være forsynt med innstøpte støtteringer, for å hindre ekstrusjon av tetningselementmateriale mellom innbyrdes tilstøtende tetningsflater, under trykkpåvirkning fra barrierevæsken.

De øvrige statiske tetningsanordninger 42 og 51, som er anordnet hhv. i hanndelens 11 toppdel 38 og i dreiekoplingens 22 indre del 43, er konstruert på tilsvarende måte som den statiske tetningsanordning 34.

Når hanndelen og hunndelen er i sammenkoplet stilling, har som nevnt ringelementene 33 sentrert seg inne i hunndelen, idet de er fritt bevegelige i radial retning. Barrierevæsken (f.eks. hydraulisk olje eller vann) er satt under trykk, og barrierevæsketrykket tvinger de statiske tetningselementer 57 til å ekspandere mot hunndelens tetningsf late og låser ringelementene eller tetningshusene i sin stilling. Når det gjelder den dynamiske tetning, er hanndelen og tetningselementet i fellesskap hydraulisk utbalansert. En liten spalte mellom ringelementets 33 og ringsporets 32 tetningsflater leder barrierevæsken frem til den dynamiske tetning. Trykkforskjellen mellom barrierevæsken og prosessfluidumet bringer den dynamiske tetning i fast kontakt med ringelementets tetningsflate.

Når tetningsanordningene 34 og 35 er aktivert, låser altså de statiske tetningselementer 57 ringelementene 33 friksjonsmessig til hunndelen 10, mens ringelementenes 33 og ringsporenes 32 tilstøtende sidevegger danner innbyrdes bevegelige glideflater som er avtettet ved hjelp av de dynamiske tetningselementer 60. For tetningsfunksjonen til den statiske tetning er det av avgjørende betydning at det oppnås et solid og kraftig friksjonsfeste mellom tetningselementet og hunndelens tetningsflate. Bevegelse mellom tetningselementet og hunndelen vil forårsake lekkasje på grunn av de store trykkforskjeller over tetningen. Trykket og friksjonskoeffisienten vil være avgjørende, og som tetningsmateriale vil man velge et elastomermateriale som gir størst mulig friksjon. For den dynamiske tetning vil man derimot velge et elastomermateriale som gir lav friksjon mellom glideflatene, for å oppnå god tetning med lav friksjon.

Når hanndelen og hunndelen skal frakoples fra hverandre, avlastes barrierevæsketrykket, slik at ringelementene 33 ikke lenger er låst i sin stilling. Hanndelen kan nå trekkes ut av hunndelen. Selv om tetningene under denne operasjon er avlastet, er de fremdeles i kontakt med sine tetningsflater.

Ved å benytte en barrierevæske med høyere trykk enn det fluidum som det skal tettes mot (f.eks. 10 bar høyere trykk), oppnås en kontrollert lekkasjevei fra rent til "skittent" medium. Man kan kontrollere lekkasjeretningen, og tetningsflåtene kan beskyttes ved å la meget små kvantiteter av ren barrierevæske lekke ut i det aktuelle prosessfluidum. Ved å kontrollere volumet og/eller trykket av barrierevæsken over tid, kan man altså kontinuerlig overvåke svivelens tetninger.

En andre utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 8-10. Denne utførelse og utførelsen ifølge fig. 2-4 svarer til hverandre med hensyn til svivelanordningens hunndel og hanndel eller innstikksdel, men den konstruktive løsning er forskjellig når det gjelder arrangementet for manipulering av hanndelen, og anordningen for overføring av prosessfluida mellom svivelanordningen og fartøyets rørsystem.

I utførelsen ifølge fig. 8-10 omfatter svivelanordningen 71 en hunndel 72 som på fig. 9 er vist å være festet til - og nærmere bestemt montert i - senterdelen 73 av en bøye 70 som er løsbart fastgjort i opptaksrommet i det aktuelle fartøy. Bøyen er skjematisk vist å omfatte en ytre oppdriftsdel 74 i hvilken senterdelen 73 er opplagret ved hjelp av to radiallagre 75, 76 og et aksiallager 77. Hunndelen 72 omfatter to fluidumbaner 78, 79 som er koplet til respektive stigerør 80, 81 som er innført i bøyen.

En hanndel 82 er stivt festet til den frie ende av en armanordning 83, og dens fluidumbaner 84, 85 (se fig. 10) er koplet til respektive rør 86 (bare ett rør vist) som forløper langs armanordningen 83 til indre fluidumbaner i en koplingsdel eller koplingsplugg 87 som er stivt festet til armanordningens dreibart opplagrede ende. Hanndelen er også forsynt med en umbilical- eller kontrollkabelkopling omfattende en sentralt anbrakt pluggdel 88 som er beregnet for sammenkopling med et kontrollkabel-stigerør 89 som også er koplet til bøyen 70.Kontrollkabelen inneholder de nødvendige elektriske og hydrauliske styreledninger som er tilkoplet via elektriske kontaktbånd 90 og hydrauliske koplinger (ikke vist) ved pluggdelens 88 nedre ende.

Det skal bemerkes at en kontrollkabelkopling med en passende kontrollkabel-pluggdel i praksis normalt også vil være anordnet i forbindelse med svivelutførelsen ifølge fig. 2-4. Pluggdelen vil da være anordnet ved den nedre kant av hanndelen, for tilkopling i et tilsvarende koplingspunkt i hunndelen.

Det skal også bemerkes at utførelsen på fig. 9 er konstruert slik at stigerørene sammen med hunndelen 72 kan trekkes opp gjennom bøyens senterdel og inn i fartøyet. Dette vil være fordelaktig for vedlikeholdsformål.

Systemet omfatter videre en anordning for oppløfting av armanordningen 83 med hanndelen 82 og koplingsdelen 87 som en enhet, og for dreining av den nevnte enhet i den oppløftede stilling, slik at hanndelen kan svinges mellom en stilling ved siden av fartøyets opptaksrom og en stilling sentrert over bøyen. I den nedsenkede stilling hvor hanndelen 82 er sammenkoplet med hunndelen 72, er koplingsdelen 87 anbrakt i et koplingsstykke i form av en koplingshylse 91 for tilkopling av koplingsdelens indre fluidumbaner (ikke vist) til fartøyets rørsystem 92 for prosessfluida.

I svivelanordningen 71 er hunndelen 72 på konvensjonell måte forsynt med periferiske kanaler 93, 94 (fig. 9) for dannelse av ringrom for kommunikasjon med hanndelens fluidumbaner 84, 85 (fig. 10). På tilsvarende måte er koplingshylsen 91 forsynt med ringrom (ikke vist) som danner forbindelse mellom koplingsdelens 87 fluidumbaner og fartøyets rørsystem 92. Som vist på fig. 10, er hanndelens 82 fluidumbaner 84, 85 avgrenset innenfor kon-sentriske rørelementer 95, 96, idet disse fluidumbaner via åpninger i rørveggene står i forbindelse med hunndelens til-hørende ringrom 93, 94. Koplingsdelens 87 fluidumbaner kan være dannet på tilsvarende måte.

Slik det vil være klart ut fra en betraktning av fig. 10, kan hanndelens lengde og diameter reduseres vesentlig dersom bare ett medium skal overføres.

For oppløfting, nedsenking og dreining av armanordningen 83 med hanndelen 82 og koplingsdelen 87 er armanordningen i den dreibart lagrede ende forsynt med en oppstående akseldel 97 som er dreibart og aksialt glidbart lagret i en lageranordning 98. Lageranordningen 98 er anordnet i et stativ 99 som er passende understøttet på fartøyet. For oppløfting og nedsenking av armanordningen og de av denne understøttede elementer er akseldelen 97 koplet til en hydraulisk drevet manipulator 100 som kan ha en forutbestemt opp/ned-bevegelse. For den horisontale dreie- eller svingebevegelse av armanordningen kan det hensiktsmessig være anordnet en egen aktuator (ikke vist), f.eks. en hydraulisk sylinder/stempelanordning av liknende utførelse som aktuatoren 56 på fig. 5 og 6.

I den viste utførelse er akseldelens 97 og dermed armanordningens 83 dreieakse 101 konsentrisk med koplingsdelens 87 og dermed koplingshylsens 91 lengdeakse. Dette koaksiale arrangement kan være fordelaktig når geometriske og/eller dimensjoneringsmessige grunner tilsier en plassering av dreie-akselen ved den motsatte ende av armanordningen i forhold til hanndelen 82. Armens dreieakse kan imidlertid også tenkes plassert på et passende sted mellom hanndelen og koplingsdelen, idet dette kan gi en fordelaktig utbalansering av armanordningen og de av denne understøttede elementer, og dermed reduserte belastningsmomenter og belastningskrefter på bl.a. lageranordningen 98.

Svivelanordningen 71 i systemet ifølge fig. 8-10 er konstruert på tilsvarende måte som i den foran beskrevne utførelse, både når det gjelder radialt bevegelige ringelementer for opptakelse av forholdsvis store toleranser og senterawik, og når det gjelder statiske og dynamiske tetningsanordninger som aktiveres ved hjelp av en barrierevæske med høyere trykk enn omgivelsestrykket. Det henvises derfor her til den foregående beskrivelse når det gjelder den generelle konstruksjon og funksjon av disse anordninger, og av de oppnådde fordeler.

Også i den andre utførelse er de kombinerte ringelement- og tetningsmontasjer anordnet i hanndelen, for plassering på hver side av hunndelens 72 ringrom 93 og 94 når hanndelen er innført i hunndelen. På fig. 10 er disse montasjer bare vist skjematisk som blokker 102. Barrierevæske til disse montasjer tilføres via en ikke vist tilførselskanal som står i forbindelse med den på fig. 8 viste ledning 103 for barrierevæske. (Denne ledning er vist delvis sammenfallende med en kontrollkabelledning 104 som er tilkoplet ved toppen av hanndelen 82. ) Barrierevæske tilføres også via en ikke vist tilførselsled-ning til statiske tetningsanordninger som er anordnet i koplingsdelen 87, på prinsipielt tilsvarende måte som i toppdelen 38 av hanndelen 11 i utførelsen ifølge fig. 2-4.

En alternativ utførelse av en ringelement- og tet-ningsmontasje er vist på fig. 11. På figuren er mellomroms-avstander og klaringer mellom enkelte elementer for tydelighetens skyld til dels vist sterkt overdrevet. I denne utførelse er et radialt bevegelig ringelement 104 anordnet i et periferisk ringspor 105 i hanndelens rørelement 95. I ringelementet er det anbrakt en statisk tetningsanordning i form av et U-formet leppetetningselement 106 med lepper som er rettet mot hunndelens 72 tilgrensende tetningsflate. Barrierevæske tilføres via en kanal 107 til et buffervolum i bunnen av ringsporet 105. Når barrierevæsken trykksettes, presses tetningsleppene utover til friksjonsmessig låsende inngrep med den motstående tetningsflate av hunndelen.

Den dynamiske tetningsanordning består her av to tetningselementer 108 som er tettende anbrakt i respektive ringspor 109 på hver side av ringelementet 104, i tettende inngrep med en tilstøtende tetningsflate av ringelementet. Hvert ringspor 109 er som vist forbundet med tilførselskanalen 107 for barrierevæske, og i ringsporets bunnparti er det også anbrakt en trykkf jaer 110 som virker på tetningselementet i tillegg til trykket fra barrierevæsken. Hvert tetningselement 108 er også påvirket og fastholdt av en i ringsporet anbrakt 0-ring 111. Med passende valg av O-ringdiameter, f jærtrykk etc. kan tetningstryk-ket avbalanseres slik at optimal dynamisk tetningsfunksjon oppnås.

Slik det vil innses, er virkemåten og de funksjonsmes-sige egenskaper ved utførelsen på fig. 11 i hovedsaken de samme som for de foran beskrevne utførelser, og det henvises derfor i denne henseende til den foregående beskrivelse.

I de foran beskrevne utførelser er den ende av systemets armanordning som ligger motsatt av svivelanordningen, koplet enten til en dreiekopling eller til en koplingsdel som er spesialkonstruert og forsynt med fluidumbaner for tilveiebringe av forbindelse mellom armanordningens rørledninger og fartøyets rørsystem. En alternativ løsning for tilveiebringelse av den nevnte forbindelse er vist på fig. 12 og 13. Utførelsen svarer i prinsipp til utførelsen ifølge fig. 2-4, bortsett fra dreiekoplingen 22, og tilsvarende elementer er derfor betegnet med de samme henvisningstall som på fig. 2-4. I denne utførelse omfatter armanordningen et antall rør 115 som ved sin svingbart lagrede ende er forsynt med respektive flenskoplinger 116 for løsbar tilkopling til tilhørende koplingsstykker 117 på enden av rør som er koplet til fartøyets rørsystem 21. Koplingsstykkene 117 kan være av kommersielt tilgjengelig type, f.eks. såkalte "Collett"-koplingsstykker. Rørene 115 er understøttet av en passende støtteanordning 118 og er svingbart lagret om et dreiepunkt 119. Ved hjelp av en ikke vist aktuator kan rørene 115 med hanndelen 11 og de øvrige elementer svinges til side til den stilling som er vist stiplet på fig. 13, når rørene er frakoplet fra koplingsstykkene .

Claims

1. System for offshore-produksjon av hydrokarboner ved hjelp av et fartøy (1) som er innrettet for hurtig tilkopling til og fråkopling fra en neddykket bøye (3; 70), hvor bøyen omfatter en ytre oppdriftsdel (4; 74) for innføring og frigjørbar fastgjøring i et neddykket, nedad åpent opptaksrom (2) i fartøyet (1), og en i den ytre del (4; 74) roterbart lagret senterdel (5;

73) som er forankret til havbunnen og er forbundet med minst ett stigerør (12-14; 80, 81) som strekker seg opp til bøyen (3; 70), og hvor det ved bøyens øvre ende er anordnet en svivelanordning (9; 71) omfattende to koaksiale sviveldeler (10, 11; 72, 82) som avgrenser innbyrdes avtettede ringrom (23-25; 93, 94) som kommuniserer med tilhørende fluidumbaner (26-31; 78, 79, 84, 85) i sviveldelene, for overføring av prosessf luidum mellom stigerør-ene (12-14; 80, 81) og et rørsystem (21; 92) på fartøyet, KARAKTERISERT VED at sviveldelene (10, 11; 72, 82) er utformet som en hunndel (10; 72) og en hanndel (11; 82) som kan innføres aksialt i eller uttrekkes fra hverandre, idet den ene del er permanent festet til bøyens (3; 70) senterdel (5; 73) og den andre del er tilkoplet til en manøveranordning (17; 100) på fartøyet, slik at sviveldelene kan sammenkoples med og frakoples fra hverandre ved hjelp av manøveranordningen (17; 100), idet sviveldelene (10, 11; 72, 82) i sammenkoplet tilstand avgrenser de nevnte ringrom (23-25; 93, 94), idet det på hver side av ringrommene er sørget for tetningsanordninger (34, 35; 106, 108) som kan aktiveres for å danne tetning mellom ringrommene, og som kan avlastes ved innbyrdes fråkopling av sviveldelene-

2. System ifølge krav 1, hvor den ene (11; 82) av sviveldelene (10, 11; 72, 82) på hver side av hvert av ringrommene (23-25; 93, 94) er forsynt.med et periferisk ringspor (32; 105) som opptar et radialt bevegelig ringelement (33; 104) med tilhørende tetningsanordninger (34, 35; 106, 108), KARAKTERISERT VED at tetningsanordningene (34, 35; 106, 108) er innrettet for statisk tetning mot den andre sviveldel (10; 72) og for dynamisk tetning mellom ringelementet (33; 104) og det periferiske ringspors (32;

105) sidevegger, idet tetningsanordningene (34, 35; 106, 108) er innrettet til å opereres hydraulisk ved hjelp av en barrierevæske som har høyere trykk enn omgivelses trykket, idet svi veldelen (11;

82) med de periferiske ringspor (32; 105) er forsynt med en tilførselskanal (36; 107) for barrierevæsken.

3. System ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at hanndelen (11; 82) er montert ved den ene ende av en armanordning (16; 83) som er svingbart opplagret på avstand fra den nevnte ende, slik at hanndelen (11; 82) ved hjelp av armanordningen (16;

83) kan svinges mellom en stilling ved siden av fartøyets (1) opptaksrom (2) og en stilling med hanndelen sentrert over bøyen (3; 70), slik at manøveranordningen (17; 100) kan heve eller senke hanndelen (11; 82) i forhold til bøyen (3; 70) når armanordningen (16; 83) er anbrakt med hanndelen i den sentrerte stilling.

4. System ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at hanndelen (11) er glidbart montert i en føringshylse (18) som er festet til armanordningens (16) nevnte ene ende, idet hanndelen (11) omfatter en nedre innstikksdel (37) og en toppdel (38) hvor toppdelen (38) er beliggende i føringshylsen (18) når innstikks-delen (37) er innført i hunndelen (10), og idet føringshylsen og toppdelen i denne stilling avgrenser felles ringrom (39-41) som kommuniserer med hanndelens (11) fluidumbaner (29-31) og med kanaler (20) som forløper langs armanordningen (16) og står i forbindelse med fartøyets rørsystem (21).

5. System ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at toppdelen (38) på hver side av ringrommene (39-41) er forsynt med hydraulisk påvirkede, statiske tetninger (42) for tetning mellom toppdelen (38) og føringshylsen (18).

6. System ifølge krav 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at det ved armanordningens (16) nevnte ene ende er anordnet et av føringshylsen (18) understøttet hus (19) i hvilket hanndelens (11) toppdel (38) kan trekkes opp ved oppløfting av hanndelen (11) fra hunndelen (10).

7. System ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at manøveran-ordningen (17) er en hydraulisk aktuator som er anordnet på toppen av huset (19).

8. System ifølge ett av kravene 4-7, KARAKTERISERT VED at armanordningens (16) svingbare opplagring omfatter en dreiekopling (22) omfattende en stasjonær, indre del (43) og en på denne dreibart anordnet, ytre del (44) som er festet til armanordningen (16), idet de indre og ytre deler (43, 44) avgrenser felles ringrom (45-47) som kommuniserer med armanordningens (16) kanaler (20) og med fluidumbaner (48-50) i den indre del (43) som står i forbindelse med fartøyets rørsystem (21).

9. System ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at den indre del (43) på hver side av ringrommene (45-47) er forsynt med hydraulisk påvirkede, statiske tetninger (51) for tetning mellom den indre (43) og den ytre (44) del.

10. System ifølge krav 5 og 9, KARAKTERISERT VED at de statiske tetninger (42, 51) aktiveres ved hjelp av den nevnte barrierevæske, idet toppdelen (38) hhv. dreiekoplingens (22) indre del (43) er forsynt med en tilførselskanal (36 hhv. 49) for barrierevæsken.

11. System ifølge ett av kravene 4-10, KARAKTERISERT VED at armanordningen (16) består av et antall rør (53-55) som ved sine ender er festet til hhv. føringshylsen (18) og dreiekoplingens (22) ytre del (44).

12. System ifølge ett av kravene 4-10, KARAKTERISERT VED at armanordningen omfatter et antall rør (115) som ved sin svingbart lagrede ende er forsynt med respektive flenskoplinger (116) for løsbar tilkopling til tilhørende koplingsstykker (117) på enden av rør i fartøyets rørsystem (21).

13. System ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at hanndelen (82) er stivt festet til armanordningens (83) nevnte ene ende og dens fluidumbaner (84, 85) er koplet til rør (86) som forløper langs armanordningen (83) til indre fluidumbaner i en koplingsdel (87) som er stivt festet til armanordningen på avstand fra den nevnte ende, og at det er tilveiebrakt en anordning (100) for oppløfting av armanordningen ( 83 ) med hanndelen ( 82 ) og koplingsdelen (87) som en enhet, og for dreining av den nevnte enhet i den oppløftede stilling, idet koplingsdelen (87) i den nedsenkede stilling er anbrakt i et koplingsstykke (91) for tilkopling av koplingsdelens (87) indre fluidumbaner til fartøyets rørsystem (92) for prosessfluida.

14. System ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at koplingsdelen (87) er konsentrisk med armanordningens (83) dreieakse (101).

15. System ifølge krav 13 eller 14, KARAKTERISERT VED at løfte- og senkeanordningen (100) er en hydraulisk drevet manipulator med forutbestemt opp/ned-bevegelse.

16. System ifølge ett av kravene 13-15, KARAKTERISERT VED at det omfatter en hydraulisk sylinder/stempelanordning for horisontal dreining av armanordningen (83).

17. System ifølge ett av kravene 13-16, KARAKTERISERT VED at hanndelen (82) og koplingsdelen (87) er anbrakt ved respektive ender av armanordningen (83), og at armanordningens (83) dreieakse (101) er beliggende mellom hanndelen og koplingsdelen.

18. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den statiske tetningsanordning (34) omfatter en U-formet leppetetning (57) med aksialt rettede ben (59), hvor det ytre ben under påvirkning av barrierevæsken presses utover til friksjonsmessig låsende inngrep med den motstående sviveldel (10).

19. System ifølge krav 2 eller 18, KARAKTERISERT VED at den dynamiske tetningsanordning (35) består av to elastomere, U-formede leppetetninger (60) som er anbrakt i respektive ringspor (61) på hver side av ringelementet (33), og som har radialt rettede ben (62) som under påvirkning av barrierevæsken presses til dynamisk tetning mot hhv. ringelementet (33) og ringsporet (61).

20. System ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at den dynamiske tetningsanordning består av to tetningselementer (108) som er tettende anbrakt i respektive ringspor (109 ) på hver side av ringelementet (104), idet ringsporets (109) bunnparti er forbundet med tilførselskanalen (107) for barrierevæske, og det i ringsporets bunnparti også er anbrakt en mekanisk fjær (110) som påvirker tetningselementet (108) i tillegg til trykket fra barrierevæsken.