NO20110047A1 - Havbunns ventiltresammenstilling med toppruting - Google Patents

Abstract

Havbunns ventiltresammenstilling omfattende et ventiltre, en ventiltreramme, en styringsmodul og aktuatorer med på havbunnen koblingsbare koblinger til hvilke en styringsmodul er koblet gjennom en eller flere ledninger. Ledningene er rutet hovedsakelig langs en øvre side av ventiltrerammen.

Description

Havbunns ventiltresammenstilling med toppruting

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en havbunns ventiltresammenstilling og særlig ledninger som tilveiebringer kommunikasjon mellom en styringsmodul og forskjellige ventiltreaktuatorer.

Bakgrunn

Det er vanlig å betjene havbunns ventiltreaktuatorer fra avstand, for eksempel fra en flytende installasjon. Slike ventiltrær kan omfatte forskjellige ventil-aktuatorer for åpning og lukking av fluidkommunikasjon. På grunn av mulig svikt i kommunikasjonen med aktuatorene eller ønske om å betjene en ventil uten å kommunisere et signal gjennom feltkommunikasjonsnetteverket, er det kjent å tilveiebringe aktuatorer med ROV-grensesnitt, og slik sette operatøren i stand til å betjene de relevante aktuatorene med en ROV (fjernstyrt undervannsfartøy). Ventiltrær kan omfatte låseanordningerfor låsing og opplåsing av havbunns-elementer til ventiltreet selv eller låsing av ventiltreet til brønnhodet. Spesielt kan operatøren overvåke parametre slik som temperatur og trykk i brønnen og i ventiltreet ved bruk av overvåkingsmålere.

Det er kjent å betjene aktuatorene fra avstand ved hjelp av elektrisitet eller hydraulisk fluid som tilveiebringes fra havbunns styringsmodulen anordnet til ventiltresammenstillingen.

Styringsmodulen er koblet til operatøren gjennom kommunikasjonslinjer og inneholder elektriske og/eller hydrauliske midler for å betjene aktuatorene. Styringsmodulen er koblet til de forskjellige aktuatorene gjennom ledninger.

Aktuatorene er typisk anordnet i en gruppe på én side av ventiltrerammen. Videre er det kjent å beskytte aktuatorene med et aktuatordeksel. Aktuatordekslet fremviser et flertall åpninger som gjør det mulig for en ROV å gå i inngrep med og betjene aktuatorene gjennom åpningene. I tillegg har aktuatordekslet markeringer for åpningene, som informerer ROV-operatøren om hvilken åpning som leder til hvilken aktuator.

På grunn av størrelsen på havbunns styringsmodulen er den anordnet på en motstående eller tilstående side av ventiltrerammen i forhold til gruppen av aktuatorerog aktuatordekslet. Ledningene som går fra styringsmodulen til aktuatorene må følgelig bli rutet mellom forskjellige komponenter til ventiltresammenstillingen. Denne rutingen blir foretatt under montering avventiltre-sammenstillingen, før den senkes ned til brønnen. Det er fordelaktig å ikke ha ledningene rutet lateralt utenfor ventiltrerammen, ettersom de da vil bli eksponert for skade, for eksempel ved kollisjon med en ROV eller andre havbunns-verktøy.

Dersom en ledning må erstattes, blir ventiltreet vanligvis trukket til overflaten. Dette er en tidkrevende prosess som er ønskelig å unngå. Det er følgelig et formål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en havbunns ventiltresammenstilling som er innrettet for å forenkle erstatning av en ledning ved en havbunnslokasjon ved hjelp av en ROV.

Oppfinnelsen

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en havbunns ventiltresammenstilling omfattende et ventiltre, en ventiltreramme og aktuatorer med på havbunnen koblingsbare koblinger til hvilke en styringsmodul er koblet gjennom én eller flere ledninger. I samsvar med oppfinnelsen er ledningene rutet hovedsakelig langsmed en øvre flate til ventiltrerammen.

I en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er den hovedsakelige horisontale delen av rutingsbanen til ledningene innrettet til å bli eksponert mot omgivelsene i oppoverrettet retning. Dette trekket gir operatøren tilgang til ledningene ved hjelp av en ROV ovenfra.

Ledningene er fortrinnsvis anordnet i det minste delvis under en bevegelig beskyttende struktur som utgjør en del av den øvre flaten til ventiltrerammen. Operatøren er således i stand til å nå ledningene ved å bevege den beskyttende strukturen ut av sin lukkete eller beskyttende posisjon. Ledningene kan fortsatt være beskyttet mot mulige kollisjoner, så som mot kolliderende havbunnsutstyr, når den bevegelige beskyttende strukturen er lukket over ledningen eller ledningene.

Den bevegelige beskyttende strukturen er fortrinnsvis festet til ventiltrerammen ved hjelp av hengsler. På denne måten kan operatøren enkelt dreie den beskyttende strukturen mellom en åpen og lukket stilling uten å måtte ta hensyn til hvor den skal lagres når den ikke er i den lukkete og beskyttende posisjonen.

I en særlig fordelaktig utførelsesform omfatter ventiltresammenstillingen en ledningsføringsanordning, så som en føringskanal, anordnet i den øvre delen av ventiltrerammen. Føringsanordningen kan fordelaktig være anordnet i kombina-sjon med en beskyttende struktur anordnet over den, så som en bevegelig struktur som beskrevet ovenfor. Man kan også forestille seg en føringsstruktur uten den beskyttende strukturen. Føringsstrukturen kan for eksempel være i form av en forholdsvis dyp og smal kanal, hvorved dens øvre deler vil utgjøre tilstrekkelig beskyttelse for ledningene og således gjøre en bevegelig beskyttende struktur unødvendig.

I en annen fordelaktig utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen omfatter en kobling mellom aktuatorene og styringsmodulen enkeltvise ledninger som er koblet mellom aktuatorene og en fordeleranordning, hvilken fordeleranordning forbinder dem til et lavere antall ledninger som er koblet til styringsmodulen. Med en slik utførelsesform behøver kun en enkelt ledning å bli erstattet dersom en feil oppstår, for eksempel ved stedet til en aktuator. Videre, en erstatning av én av det lavere antallet ledninger blir forenklet, ettersom operatøren kun behøver å re-koble en ledning mellom styringsmodulen og fordeleranordningen. Dette trekket vil bli ytterligere beskrevet i eksemplet på utførelsesform nedenfor.

Trekket med å ha ledningene rutet hovedsakelig langs en øvre flate av ventiltrerammen vil fortrinnsvis bety at det meste av rutingsdelen av ledningene som er i den laterale retningen (dvs. horisontalkomponent) blir foretatt langsmed den

øvre flaten til ventiltrerammen eller ventiltresammenstillingen, og at ledningen eller ledningene i denne rutingsdelen ikke er dekket av en komponent av sammenstillingen, bortsett fra kanskje av en eventuell beskyttende struktur.

Følgelig vil operatøren fortrinnsvis være i stand til å legge ned en ledning ovenfra, inn i sin tilsiktede rutingsbane, i den nevnte rutingsdelen, uten å måtte fjerne en komponent av ventiltresammenstillingen (bortsett fra den eventuelle beskyttende strukturen, så som en luke) eller å måtte tre en ledning gjennom åpninger eller under komponenter til ventilresammenstillingen. Operatøren vil være i stand til å foreta ruting ved hjelp av en ROV i havbunnsposisjonen.

Eksempel på utførelsesform

Idet de generelle trekkene ved oppfinnelsen er beskrevet ovenfor, vil et mer detaljert, ikke-begrensende eksempel på utførelsesform bli beskrevet i det følgende med henvisning til tegningene, i hvilke

Fig. 1 er et perspektivriss av en ventiltresammenstilling i samsvar med oppfinnelsen, omfattende en ventiltrerørstuss (Xmas tree spool) og en ventiltre ramme; Fig. 2 er et perspektivriss av ventiltresammenstillingen i Fig. 1, vist fra en annen vinkel; Fig. 3 er et perspektivriss av ventiltresammenstillingen i Fig. 1, vist fra en tredje vinkel; Fig. 4 er et perspektivriss av ventiltresammenstillingen i Fig. 1, vist fra en fjerde vinkel; Fig. 5 er et toppriss av ventiltresammenstillingen i Fig. 1;

Fig. 6 er et forstørret perspektiv-delriss av risset i Fig. 3; og

Fig. 7 er et perspektivriss av en ledningsføringsanordning.

Fig. 1 viser en havbunns ventiltresammenstilling 1 med en ventiltreramme 3 og ventiltre 5 anordnet i dette. Ventiltreet 5 har en ventiltrerørstuss 7 som rager oppover fra ventiltrerammen 3. Ventiltrerammen 3 har en hovedsakelig rektan-gulær form, med en hjørnestolpe 9 typisk anordnet ved hvert av de fire hjørnene.

For hensikten å beskrive det viste eksemplet på utførelsesform er ventiltresammenstillingen 1 definert til å ha en frontside 3a, en bakside 3b, og to flanke-sider 3c. I tillegg har den en toppside 3d.

En styringsmodul 11 er anordnet ved baksiden 3b av ventiltreet 5. Styringsmodulen 11 er koblet til en overflatelokasjon, så som en flytende installasjon (ikke vist). Styringsmodulen 11 vist i denne utførelsesformen har fire våtkobling-er (wet-mate connections) 11a som er innrettet til å bli koblet til ledningene 101 ved hjelp av en ROV (fjernstyrt undervannsfartøy). Ledningene 101 inneholder elektriske og/eller hydrauliske ledere for kommunikasjon med et flertall ventiltreaktuatorer 13 anordnet på den motsatte siden av ventiltreet 5, nemlig på frontsiden 3a til ventiltresammenstillingen 1.

Ventiltreaktuatorene 13 kan således bli fjernstyrt av operatøren gjennom styringsmodulen 11 og tilkoblete ledninger 101. Aktuatorene 13, vist på bildene, er ventiltreaktuatorer for styring av forskjellige fluidpassasjer, men ledningene 101 kan også være tilkoblet ventiltretrykk- og ventiltretemperatur-sensorer, eller spjeldventilsystemer, fordelerbokser eller annet utstyr med hvilket effekt og/eller signalkommunikasjon er nødvendig.

Som noe indikert i Fig. 1 er to ledninger 101 rutet fra baksiden 3b mot frontsiden 3a langs en øvre del av ventiltresammenstillingen 1.1 den øvre delen til toppsiden 3d til ventiltrerammen 3 er det anordnet en beskyttende struktur i form av en beskyttelsesluke 15. Beskyttelsesluken 15 er anordnet over banen til ledningene 101 mot aktuatorene 13. Som illustrert i Fig. 2 er beskyttelseslukene 15 koblet til ventiltrerammen 3 med hengsler, slik at en ROV er i stand til å bevege den mellom en åpnet og lukket stilling. Når den er i den lukkete stillingen er beskyttelsesluken 15 i plan med en tilstøtende topplate, slik at den utgjør en hovedsakelig plan toppflate til ventiltrerammen 3.

I utførelsesformen vist i figurene er to ledninger 101 rutet til en fordeleranordning 105 (beskrevet lengre ned), fra hvilken ytterligere ledninger 103 er ført til aktuatorene 13. Det skal imidlertid bemerkes at utførelsesformene med ledninger som er rutet direkte fra styringsmodulen 11 til aktuatorene 13 også faller innenfor omfanget av den foreliggende oppfinnelsen.

Det henvises nå også til Fig. 2 og Fig. 3. Flertallet av aktuatorer 13 er anordnet ved frontsiden 3a til ventiltresammenstillingen 1. Foran aktuatorene 13 er det anordnet et øvre ROV-deksel 17a og et nedre ROV-deksel 17b. Det øvre ROV-dekslet 17a er festet til ventiltrerammen 3 ved hjelp av hengsler 19. Det øvre ROV-dekslet 17a kan således bli beveget mellom en åpen og lukket stilling ved hjelp av en ROV. I tillegg fremviser ROV-dekslene 17a, 17b åpninger 21 gjennom hvilke en ROV kan få tilgang til en aktuator 13. Følgelig, i et tilfelle ved svikt i kommunikasjonslinjen mellom en operatør og en ventiltreaktuator 13, kan operatøren anvende en ROV til å betjene aktuatoren 13, gjennom nevnte åpninger 21.

I tilfelle ved en feilfungerende aktuator 13, kan den erstattes med en erstatningsaktuator ved bruk av en ROV når ROV-dekslet 17a er i den åpne stillingen. Operatøren behøver følgelig ikke å trekke hele ventiltresammenstillingen 1 til overflaten for å erstatte aktuatoren 13.

For å forhindre ROV-dekslet 17a fra å bevege seg utilsiktet, for eksempel som følge av vannstrømning, omfatter ventiltresammenstillingen fordelaktig en sikringslåseanordning (ikke vist) som bibeholder dekslet i sin lukkete stilling. En slik låseanordning kan for eksempel være en enkel krok på ventiltrerammen 3 som operatøren kan dreie inn i og ut av en løkke i ROV-dekslet 17a for å låse og låse opp, ved hjelp av ROV-en. Den kan også, for eksempel, være en holdende klemmeanordning som vil bibeholde ROV-dekslet i den lukkete eller en forutbestemt åpen stilling, til en forutbestemt kraft blir påført dekslet. En annen utførelsesform omfatter å anordne motor til dekslet, som gjør operatøren i stand til å åpne eller lukke dekslet fra avstand og å bibeholde det i den ønskete stillingen ved hjelp av motoren.

Aktuatorene 13 er forsynt med våtkoblingsbare koblinger (wet-mateable connections) 13a som er koblet til ledningene 103. Ledningene 103 utgjør en del av kommunikasjonslinjen mellom operatøren og aktuatorene 13. Det er kjent i teknikken å koble ledninger direkte mellom en aktuator 13 og styringsmodulen 11.1 denne utførelsesformen er et flertall av første ledninger 103 imidlertid koblet mellom aktuatorene 13 og en fordeleranordning 105, mens et par andre ledninger 101 er koblet mellom fordeleranordningen 105 og styringsmodulen 11. Dette vil nå bli forklart i nærmere detalj.

Fordeleranordningen 105 er anordnet nær aktuatorene 13, ved frontsiden 3a til ventiltresammenstillingen 1. Dette er illustrert i Fig. 3, som viser ventiltresammenstillingen 1, med beskyttelsesluken 15 og den tilstøtende topplaten fjernet for illustrasjonsformål. Fordeleranordningen 105 har et flertall første våtkoblingsbare koblinger 105a som er koblet til de første ledningene 103 som er koblet til aktuatorene 13. I tillegg som vist i topprisset i Fig. 5, har den andre våtkoblingsbare koblinger 105b koblet til de andre ledningene 101, som er koblet til styringsmodulen 11. Fordeleranordningen 105 kobler således et antall første ledninger 103 til et lavere antall andre ledninger 101. Kun én andre ledning 101 vil fordelaktig være tilstrekkelig for å etablere kommunikasjon mellom styringsmodulen 11 og de tilkoblete aktuatorene 13. Imidlertid, i tilfelle feilfunksjon ved den andre ledningen 101 er det anordnet en redundant ledning 101 i parallell med den andre, slik at en erstatning blir unngått i tilfelle én av de to svikter.

Det vil nå være åpenbart for en fagmann på området at den beskrevne ventiltresammenstillingen 1 er særlig godt innrettet for erstatning av en ledning 101,103 og/eller en aktuator 13 ved hjelp av en ROV. I stedet for, som i samsvar med kjent teknikk, å måtte erstatte en ledning som forløper fra én aktuator til en fjernt anordnet styringsmodul ved hjelp av en ROV, kan man nå erstatte enten en kort første ledning 103 anordnet ved frontsiden 3a av sammenstillingen 1, eller den andre ledningen 101 anordnet ved toppsiden 3d til sammenstillingen 1. Dette gjør det unødvendig å rute en ledning på en måte i samsvar med kjent teknikk, langs utsiden av ventiltrerammen 3, eller å trekke hele sammenstillingen til overflaten for å erstatte ledningen.

I tillegg, med muligheten for å åpne ROV-dekslet 17a med ROV-en, er opera-tøren også i stand til å erstatte en feilfungerende aktuator 13 ved havbunns-lokasjonen. I denne utførelsesformen er det nedre ROV-dekslet 17b boltet til ventiltresammenstillingen 1, og har små ventiler boltet til det. Man kan imidlertid også forestille seg en utførelsesform hvor ventilene var anordnet bak det nedre dekslet 17b og dekslet var bevegelig.

Fig. 6 viser en del av risset i Fig. 3 i nærmere detalj.

I toppdelen av ventiltresammenstillingen 1 er det fordelaktig anordnet en ledningsføringsanordning 201 (ikke vist i Fig. 6). Dette prinsippet er vist separat i Fig. 7, som viser en del av fordeleranordningen 105, styringsmodulen 11, og to andre ledninger 101 som er anordnet i en føringskanal 201. Den andre ledningen eller ledningene 101 vil følgelig være enkle å rute ved hjelp av en ROV, mellom fordeleranordningen 105 og styringsmodulen 11.1 tillegg vil ledningene være godt beskyttet av den bevegelige beskyttelsesluken 15, vist i

Fig. 1 og Fig. 2.

I stedet for føringskanal 201, som vist i Fig. 7, kan man også forestille seg andre typer ledningsføringsanordninger 201. For eksempel kan en rekke av U-formete buer være anordnet i den øvre delen av ventiltrerammen 3.

Som en alternativ utførelsesform av kommunikasjonssammenstillingen mellom styringsmodulen 11 og aktuatorene 13, er en andre ledning 101' ført fra styringsmodulen 11 og til en logisk fordeleranordning 105'. I denne utførelses-formen omfatter den andre ledningen 101' ikke flertallet av kommunikasjonslinjer som stammer fra aktuatorene 13 og som er kombinert i fordeleranordningen 105, som beskrevet ovenfor. I stedet har den bare én, to, tre eller et fåtall kommunikasjonslinjer med den logiske fordeleranordningen 105'. Operatøren kommuniserer således med en logisk enhet inne i den logiske fordeleranordningen 105', og fordeleranordningen er innrettet til å overføre eller å motta det ønskete elektriske signalet til eller fra en aktuator 13. Følgelig, ved å anordne en logisk enhet, så som en mikrokontroller, inne i fordeleranordningen 105', kan de(n) andre ledningen(e) 101' reduseres til en enkelt ledning eller en ledning med færre linjer enn den andre ledningen 101 i samsvar med utførelsen beskrevet ovenfor. En fordel ved dette er at våtkoblingsforbindelsen omfatter færre kontakter.

Claims (6)

1. Havbunns ventiltresammenstilling omfattende et ventiltre, en ventiltreramme og aktuatorer med på havbunnen koblingsbare koblinger til hvilke en styringsmodul er koblet gjennom én eller flere ledninger,karakterisert vedat ledningene er rutet hovedsakelig langs en øvre side av ventiltrerammen.

2. Havbunns ventiltre i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat den hovedsakelige horisontale delen av rutingsbanen til ledningene er innrettet til å være eksponert mot omgivelsene i den oppoverrettete retningen.

3. Havbunns ventiltre i samsvar med patentkrav 1 eller 2,karakterisert vedat ledningene er innrettet i det minste delvis under en bevegelig beskyttende struktur som utgjør en del av den øvre flaten til ventiltrerammen.

4. Havbunns ventiltre i samsvar med patentkrav 3,karakterisert vedat nevnte beskyttende struktur er festet til ventiltrerammen ved hjelp av hengsler.

5. Havbunns ventiltre i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat sammenstillingen omfatter en ledningsføringsanordning, så som en føringskanal, anordnet i den øvre delen av ventiltrerammen.

6. Havbunns ventiltresammenstilling i samsvar med et av de foregående patentkravene,karakterisert vedat forbindelsen mellom aktuatorene og styringsmodulen omfatter separate ledninger koblet mellom aktuatorene og en fordeleranordning, hvilken fordeleranordning forbinder dem til et lavere antall ledninger som er forbundet til styringsmodulen.