NO20111572A1 - Termisk isolert oppvarmet rorledning satt sammen av seksjoner med dobbelte innfatninger, og leggingsprosessen for en slik rorledning. - Google Patents

Abstract

En seksjon (1) av en rørledning (2) for transport av hydrokarboner som er tilpasset til et undersjøisk miljø. Seksjonen utgjøres av minst en dobbel innfatning som omfatter en ytre innfatning (5) og en indre innfatning (6) der det mellom er anordnet et ringrom (104) som omfatter et termisk isolerende materiale (7), karakterisert ved at seksjonen omfatter minst en oppvarmingskrets (12) som er anordnet i ringrommet (104) og en tilkoblingsbase (8) festet til den ytre innfatningen (5) og tilsiktet at en tilkoblingsplugg (4) er koblet til en ekstern elektrisk strømkabel (9). Tilkoblingsbasene (8) lukker tilgangspassasjen (10) i kommunikasjon med ringrommet (104) og oppvarmingskretsen (12) som blir elektrisk drevet av tilkoblingsbase, danner en lukket elektrisk oppvarmingskrets for å varme opp seksjonen.

Description

Det teknisk området for foreliggende oppfinnelse er hydrokarbontransportrør utstyrt med midler for oppvarming, for å opprettholde temperaturen i hydrokarbonene.

Det er kjent at rør for transport av hydrokarboner kan oppvarmes ved hjelp av ulike oppvarmingsmetoder. Rørledninger installert under vann oppvarmes elektrisk for å unngå faststoffblokkeringer, dvs. plugger dannet av hydrokarbonene. Den elektriske oppvarmingen gjør at temperaturen i røret opprettholdes på 20 °C eller mer, som er temperaturen for hydratdannelse ved typiske trykkbetingelser for undervanns-oljebrønner (flere titalls til flere hundre bar), eller også selv ved en høyere temperatur enn 30, 40 eller 60 °C hvis fluidet inkorporerer parafin som har høye størknings-temperaturer.

Elektrisk oppvarming kan brukes på flere måter. Et magnetisk felt kan opprettes for å varme røret som følge av virvelstrømninger dannet ved rørveggene. En slik oppvarmingsmetode er beskrevet i patentet EP-0441814. En ulempe med fremgangs-måten gitt i patent EP-0441814 som krever en andre innfatning, er at den ikke kan være forbundet med høy effektivitet isolasjon (termisk varmevekslingskoeffisient ("U") mellom en fluidåre og undervannsmiljøet er mindre enn 2 eller til og med mindre enn 1 W / (m2.K). Den andre innfatningen er laget av karbonstål og danner egentlig en elektromagnetisk skjerm og forhindrer at hovedrøret dannet av den første indre innfatningen blir oppvarmet.

I henhold til en annen fremgangsmåte kan strøm injiseres direkte i metallveggen til røret som beskrevet i patentet US-3293407. Den elektrifiserte veggen i røret kan imidlertid medføre en fare der hvor en operatør kan få tilgang til røret. I tillegg vil strømlekkasje i vannet rundt rørledningen føre til korrosjon og for tidlig forringelse av røret.

Patent EP-1461559 beskriver et dobbeltvegget rør oppvarmet av joule-effekt via elektriske oppvarmingskabler. Bruken av et dobbeltvegget rør som er forbundet med en isolator muliggjør at termiske utvekslinger blir redusert til ovennevnte nivå (U mindre enn 2 eller 1 W / (m2.K) og gjør det mulig å varme store lengder av rør-ledningen med moderat kraft fra ca 3-50 W/m<2>.

Imidlertid er den dobbelveggede rørledningen som er beskrevet i EP 1461559 knyttet til såkalt trommel rørteknologi. Denne teknikken er mest fordelaktig ved installasjon av rør med liten diameter, der lengden på røret blir kort nok til ikke å overskride bæreevne av leggingsfartøyet.

Slike utleggmgsteknikker brukes dermed hovedsakelig for rørledninger som blir lagt over korte avstander for eksempel et par titalls kilometers avstand på det meste, og der bøyningsstivheten til rørene er kompatibel med deformasjonskapasiteten på opprullings- og avspolingssystemet til leggingsfartøyet. Bøyemomentet for å plastisk deformere hyckokarbon-rørledningen er proporsjonal med tykkelse multiplisert med dens diameter i kvadrat.

Kombinasjonen av dobbeltveggede rørledningen med isolert oppvarming er en fordel i form av kompakthet og energieffektivitet, siden det muliggjør at høy ytelse termisk isolering kombineres med en jevn fordeling av varme ved bruk av elektriske ledninger med liten diameter.

Når det opprullede røret har blitt rullet av må det tomme fartøyet returnere tilbake til havnen for å laste inn en annen spole. Fartøyet lastet med det nye opprullede røret og må deretter gå tilbake til leggingsområdet og gjenfinne delen av rørledningen som allerede er lagt for å lage forbindelse og rulle av det nye røret.

For viktig distanser er såkalte S- eller J-leggmgsteknikker mer fordelaktig, eller det eneste mulige for rør med stor diameter. Disse leggingsteknikker består i sammen-stillingen på leggingsfartøyet, av korte rette deler, målt for eksempel fra 12 til 72 m, for derved å legge den påkrevde lengden av rørledningen. Delene kan legges vannrett (S-lag) eller loddrett (J-lag) ved montering.

En annen ulempe ved den oppvarmede rørledningen beskrevet i EP 1461559 er i tilfelle av sammenbrudd i oppvarmingskretsen på et bestemt sted i den dobbeltveggede rørledningen, vil oppvarmingen av rørledningen kuttes helt nedstrøms sammenbruddet.

Formålet med foreliggende oppfinnelsen er å overvinne ett eller flere av ulempene med tidligere teknikker ved å skaffe en rørledningsseksjon som er installert med S-lags- eller J-lagsmetoden, hvor termisk isolasjon og oppvarming av rør-ledningen er optimalisert.

Målsetningen er oppnådd takket være en seksjon i en rørledning for transport av hydrokarboner som er tilpasset til et undersjøisk miljø, seksjonen utgjøres av minst en dobbel innfatning som omfatter av en ytre irmfatning og en indre innfatning der et ringrom som omfatter et termisk isolerende materiale er anordnet deri mellom,karakterisert vedat seksjonen omfatter minst én oppvarmingskrets som er anordnet i ringrommet og en tilkoblingsbase festet til den ytre innfatningen og de tilsiktet en tilkoblingsplugg koblet til en ekstern elektrisk strømkabel, tilkoblingsbasen lukker en tilgangspassasje i kommunikasjon med ringrommet, oppvarmingskretsen som blir elektrisk drevet av tilkoblingsbasen som danner en lukket elektrisk oppvarmingskrets for oppvarming av seksjonen.

Faktisk, er det viktig å bruke en S- eller J-leg<g>mgsteknikk for slike transportrør som kombinerer resistiv elektrisk oppvarming med utmerket termisk isolasjon, siden reduksjon av strømforbruket offshore genererer store innsparinger.

Ifølge en karakteristikk av oppfinnelsen, er ringrommet lukket og forseglet. Dette ringrommet er trykksatt på et forhåndsbestemt trykknivå optimalisert for termisk isolering.

Fordelaktig er ringrommet trykksatt til det optimaliserte forhåndsbestemte trykket på et trykkmvå mindre enn atmosfærisk trykket.

Ifølge en karakteristikk av oppfinnelsen er oppvarmingskretsen som omfatter for eksempel elektriske oppvarmmgsledninger, elektrisk isolert fra den ytre irmfatningen og fra den indre innfatningen.

Seksjonene muliggjør offshore tilkobling ved sveising av det indre røret, den ytre irmfatningen av seksjonene blir ikke sveiset sammen og bøyestivhet og termisk isolering rundt sveising blir forsterket av installasjonen av en fast isolerende hylse.

I henhold til en annen særegenhet ved oppfinnelsen er oppvarmingskretsen anordnet i ringrommet i seksjonen ment å bli drevet parallelt av den elektriske strøm-kabelen som er eksternt for seksjonen.

Det skilles mellom oppvarmmgsledningene internt i seksjonene og strøm-ledningene eksternt til seksjonene.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen omfatter oppvarmingskretsen en oppvarmingskrets for oppvarming ved joule-effekt ment å bli drevet i en-fasemodus av den eksterne strømkabelen.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen omfatter oppvarmingskretsen tre oppvarmmgsledninger delta- eller stjernekoblet til hverandre og drevet i trefasemodus av den eksterne strømkabelen.

Den eksterne trefase strømkabelen kan omfatte tre lo-aftledninger og muligens én eller flere ekstra ledninger for den nøytrale. En en-fase oppvarmingskrets kan være drevet i en-fasemodus av en en-fase eller tre-faset ekstern strømkabel. To ledninger med en tre-fase strømkabel, er for eksempel brukt for en en-fase oppvarmingskrets.

En fagperson på området vil gjenkjenne mange varianter som gir et globalt balansert ledningsnett, for eksempel ved å koble tre påfølgende seksjoner til forskjellige faser av den eksterne strømkabelen langs hele rørledningen.

Ifølge en annen særegenhet seksjonen ment å være montert ved å sveise de indre innfatningene, med to tilstøtende seksjoner, der dens oppvarmingskrets muliggjør oppvarming ved konduksjon av en sone rundt sveisen i henhold til en annen særegenhet av oppfinnelsen. Tilkoblingsbasen er tilknyttet et element for å kutte strøm-forsyningen i tilfelle kortslutning i det nevnte ringrommet.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen, omfatter seksjonene redundante oppvarmingskretser for utelukkende å varme nevnte seksjon. Disse oppvarmingskretsene som blir elektrisk drevet av tilkoblingsbasen eller av flere tilkoblingsbaser forbundet med flere tilgangspassasjer i kommunikasjon med ringrommet, der hver av tilkoblingsbasene lukker en av passasjene.

I henhold til en annen særegenhet av oppfinnelsen krever oppvarmingskretsen en energitilførsel på mellom 5 og 50 W/m<2>for å opprettholde temperaturen. Høyere effekt kan kreves for korte perioder for å varme opp rørlednings raskt. For å beregne krafttilførselen, refereres kraften til overflaten av det indre eller det ytre røret av den dobbeltveggede rørledningen (de to overflatene kan tas i betraktning avhengig av praksis).

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen er den termiske overførings-koeffisienten i seksjonen i området 0,1 til 2 W/(m<2>.K).

Et annet mål ved foreliggende oppfinnelse er at en rørledning for transport av hydrokarboner bestående av rette seksjoner sveiset sammen på et leggingsfartøy kjennetegnes ved at det omfatter et flertall av oppvarmede seksjoner i henhold til oppfinnelsen, disse oppvarmede seksjonene omfatter elektriske oppvarmingskretser som er koblet parallelt til den eksterne elektriske strømkabelen.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen, er varmen distribuert i rør-ledningen med midler for distribusjon av varme mellom de oppvarmede seksjonene og deres nærliggende ikke-oppvarmede seksjoner. Varmefordelingen utføres for eksempel ved at gass bobler gjennom rørledningen eller ved makroskopisk bevegelsen av fluidene grunnet naturlig konveksjon. Gass eller en annet fluid er for eksempel introdusert fira den ene enden av røret. En oppvarmet seksjon blir for eksempel ikke-oppvarmet ved et strømbrudd. Det kan også være et rør der hver av seksjonene varmes i henhold til oppfinnelsen. Redundante oppvarmingskretser er for eksempel gitt.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen er tilkoblingspluggen som er knyttet til den eksterne strømkabelen anordnet på slutten av en forgrening i elektrisk forbindelse med ledningene til den eksterne strømkabelen ved et element som kutter strømforsyning i tilfelle av en kortslutning nedstrøms i forgreningen.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen er den eksterne strømkabelen forsynt av en generator, den elektriske motstanden i oppvarmingskretsen i én av seksjonene har en verdi som reduseres i henhold til avstanden fra generatoren. Generatoren kan levere vekselstrøm eller likestrøm i henhold til kravene.

Ifølge en annen særegenhet ved oppfinnelsen, er at den eksterne strømkabelen er forsynt med en spenning mellom 5-1 kV.

Et annet mål med foreliggende oppfinnelse er knyttet til en prosess for å legge en rørledning i henhold til oppfinnelsen, der:

-en seksjon er plassert vannrett eller loddrett på et leggingsfartøy,

-denne seksjonen sveises til en del av rørledningen allerede montert,

-en termisk isolerende hylsen dras over sveisen,

-et raskstørknende materiale injiseres i et volum mellom de to seksjonene og under hylsen,

-tilkoblingsbasen er koblet til en forgrening av den eksterne strømkabelen.

En første fordel ved foreliggende oppfinnelse oppnås pga at leggingsprosessen er tilpasset til S- og J-rørlednings leggingsmetoder uten nødvendigheten å utføre elektrisk sveising langs hele av en elektrisk bane som er anordnet i et kontinuerlig ringrom og langs hele lengden av det dobbeltveggede røret.

Oppfinnelsen er tydelig forskjellig fra kjente teknikker på området ved at det ville være vanskelig eller umulig å gi serielle elektriske tilkoblinger for hver seksjon i henhold til tidligere kjent teknikk ved å bruke teknikker som å sette sammen korte seksjoner for å skape et sammenhengende ringrom der den elektriske ledningen er installert. Igjen i hypotesen av en montering av korte seksjoner for å skape et sammenhengende ringrom, for en rørledning i flere titalls kilometers avstand, for det første ville risikoen for feil være for høy og dernest ville et kumulativt spenningsfall til-svarende kontaktmotstanden av den serielle elektriske tilkoblinger opptre.

En annen fordel ved forliggende oppfinnelse er at den elektriske motstand i hver seksjon kan tilpasses slik at hver seksjon blir drevet optimalt.

En annen fordel til ved oppfinnelsen ligger i den parallelle elektriske til-koblingen av oppvarmingskretsene til rørledningen som gjør den mer robust i lys av eventuelle defekter eller sammenbrudd, siden strømbrudd i oppvarrmngsledningene i en seksjon bare vil påvirker den berørte seksjonen, og vil ikke påvirke oppvarmingen av tilstøtende seksjoner. Videre kan svikt i en oppvarmingskrets bli kompensert av seksjonene på tilstøtende sider, pga effekten av konduksjon og konveksjon, vil varmen overføres til den defekte seksjonen. Dette er viktig ved produksjonsstans. Ved å øke hovedstrømforsyningen er det også mulig å kompensere for lokale tap av oppvarming i en seksjon.

Varmeoverføring kan også forbedres ved å tilrettelegge bevegelsen av fluider i rørledningen. Således ved en produksjonsstans der linjen forblir trykksatt, kan inn-løpsventilen åpnes for en kort tid for å indusere bevegelse av fluidene eller å lette deres bevegelse ved å boble gasser fra den ene enden av røret.

En annen fordel ved foreliggende oppfinnelsen ligger i at diameteren på de oppvarmede dobbeltveggede rørene ikke utgjør en begrensning ved leggingen av rørene. Røret ifølge oppfinnelsen er nemlig tilpasset for en seksjon med en diameter som er større enn eller lik 400 mm. Diameteren på seksjonene kan for eksempel være i området fra 200 mm til 600 mm eller større.

Andre karakteristikker, fordeler og særegenheter ved oppfinnelsen vil bli mer tydelig fra beskrivelse av forskjellige utførelsesformer gitt ved eksempel og med referanse til tegningene, der: -Figur 1 viser snitt av en seksjon av et eksempel på en seksjon i henhold til oppfinnelsen, -Figur 2 viser snitt av en seksjon av et eksempel på en del av rørledningen i henhold til oppfinnelsen,

-Figur 3 viser et S-utleggingsdiagram

-Figur 4 viser et J-leggingsdiagram

-Figurer 5, 6 og 7 viser hver et snitt av en seksjon med et eksempel på en seksjon utstyrt med flere tilkoblingsbaser, -Figurer 8 og 9 viser snitt av seksjoner av eksempelarrangement med indre elektriske oppvarmmgsledninger anordnet rundt den indre innfatningen av en seksjon av dobbeltvegget rørledning, -Figur 10 viser et diagram av et eksempel på en enkelfase oppvarmingskrets -Fugurer 11 og 12 viser hver et diagram av et eksempel på en trefase oppvarmingskrets, -Figur 13 viser et eksempel på et diagram over en-fase oppvarmingskretser som er koblet til en tre-faset strømkabel, -Figur 14 viser et eksempel på et diagram over elektrisk oppvarming av en rør-ledning med varmekretser, -Figur 15 viser et seksjonsdiagram over et eksempel på en tre-faset kraftkabel-tilkobling i parallell med oppvarmingskretsene i en seksjon

-Figur 16 viser en rørledning der bobler omdistribuerer varme, og

-Figur 17 viser et eksempel på en prosess for å legge en rørledning i henhold til oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i mer detalj. Som indikert tidligere, en rør-ledning med doble vegger av betydelig lengde, skal bygges ved montering og sveising av rørseksjoner. Hver seksjon er for eksempel produsert separat med sine individuelle varmeelementer og er ment å bli krafttilført parallelt, med en ekstern kabel.

For å oppfriske rammen rundt oppfinnelsen, kan referanse refereres til patent FR-2721681, FR-2751721 og FR-2758872, som beskriver teknikker for legging av dobbeltveggede rørledningsseksjoner.

Patentsøknad FR-2721681 beskriver først en prosess for å bygge rør som brukes til å transportere petroleumsprodukter offshore, og dernest rør og rørkoblingsenheter som brukes til å implementere denne prosessen. Patentsøknad FR-2751721 beskriver først en prosess for å bygge rørledninger ved suksessivt å montere rør sammen og dernest rør for implementering av denne prosessen. Patentsøknad FR-2758872 beskriver et termisk isolasjonslag for å bygge undersjøiske rørledninger for transport av petroleumsprodukter.

Figur 1 viser snitt av en langsgående seksjon av en rørledningsseksjon. Seksjon 1 omfatter en ytre irmfatning 5 plassert rundt en indre innfatning 6.

Lengden på en seksjon er for eksempel i området 12 m til 72 m.

Seksjon 1 omfatter et termisk isolasjonsmateriale 7 anordnet i ringrommet 104 mellom den ytre irmfatningen 5 og den indre innfatningen 6.

En tilkoblingsbase 8 lukkes og tetter passasjen 10 en i kommunikasjon med ringrommet 104. Tilkoblingsbase 8 fast til den ytre irmfatningen 5 i seksjonen 1 er et elektrisk forbindelseselement for elektrisk tilkobling med en tilkoblingsplugg 4 knyttet til en strømkabel 9, som vil forklares senere. Tilkoblingsbasen 8 vil bli sveiset, for eksempel på utsiden av den ytre irmfatningen 5.

Tilkoblingsbasen 8, som vist i Figur 1, stikker ut fra den ytre irmfatningen 5.

Passasjen 10 muliggjør tilkobling av en oppvarmingskrets 12 i ringformet 104. Oppvarmingskretsen 12 omfatter for eksempel en elektrisk ledning 17.

Tilkoblingsbase 8 er forbundet med et elementet 11 som kutter strømmen ved en kortslutning i ringformet 104. Elementet 11 som kutter strømmen er for eksempel en bryter eller et sett med sikringene som kutter av strømmen av sikkerhetsmessige grunner ved kortslutning eller ved overoppheting. Strømmen kuttes dermed hvis kortslutning oppstår nedstrøms tilkoblingsbasen 8.

Alternativt, som det vil bli beskrevet senere, kan et slikt strømkuttingselement 26 også plasseres i begynnelsen av en forgrening 13 knyttet til den eksterne strømkabelen 9. Det er en innsmalning (swaging) 3 i enden av den ytre irmfatningen 5 som er sveiset til den indre innfatningen 6. Ringrommet 104 mellom den ytre innfatningen 5 og den indre innfatningen 6 er dermed lukket og forseglet ved en sveis 14b. Innsmalning 3 på den ytre innfatningen 5 er laget på land når delene produseres og før de er lastet inn på leggingsfartøyet. Den ytre innfatningen 5, i utgangspunktet rørformet, er mekanisk innsmalnet slik at endene kommer i kontakt med den indre innfatningen 6. Innsmalning 3 er vesentlig konisk.

Seksjonen 1 beskrevet i Figur 1 er en åpen seksjon ment å være monter for å danne en rørledning i henhold til en leggingsmetode kalt S-lag eller J-lag. I en S-lagsmetode som vist i Figur 3 er seksjonene posisjonert vannrett for å kobles sammen for å danne en rørledning. S-lagsmetoden brukes vanligvis for grunne dybder. I J-lagsmetoden, som vist i Figur 4, er seksjonene posisjonert loddrett for å kobles sammen. J-lagsmetoden brukes vanligvis for dype dybder.

Seksjon 1 som vist i Figur 1 er koblet til andre seksjoner for å danne et dobbeltvegget rør 2 som vist i Figur 2. Samme referanser brukes til å angi de samme elementene i Figur 1 og Figur 2.

Som vist i Figur 2 er de forskjellige seksjonene 1 koblet sammen ved sveising. Således er det laget en sveising 14a mellom to interne innfatninger 6 av to etter- følgende seksjoner. En rørledning 2 kan omfatte for eksempel noen hundre til noen tusen av seksjonene 1. Kun fire seksjoner 1 er vist i Figur 2.

En termisk isolasjonshylse 16 er trukket over sveisingsområdet 14a. Hylsen 16 er installert mellom to seksjoner og beskytter to ytre irinfatninger 5 av seksjonene ved siden av innsmalningen 3. Dermed er hylsen 16 anordnet radielt og i en avstand rundt sveising-14a.

Et lukket rom dannes dermed under hylsen 16 mellom to etterfølgende seksjoner 1. Dette volumet er avgrenset til de indre innfatningene 6 forlenget av rørinnsmal-ningen 3, hylsen 16 blir sammenkoplet til bøyningen av den ytre irinfatning 5 ved basen av to rørirmsmalninger 3. Et raskherdende materiale 15 blir injisert under hylsen 16, dette størknede materialet 15 forsterker fastheten av monteringen til de to seksjonene. For eksempel injiseres harpiks under hylsen 16.

Tilkoblingsbasen 8 til en seksjon 1 er elektrisk tilkoblet via en tilkoblingsplugg 4 knyttet til en strømkabel 9. Tilkoblingsbasen 8 og plugg 4 danner en elektrisk kobling. Ved tilkobling til pluggen 4, danner tilkoblingsbase 8 og plugg 4 en forseglet kobling som er elektrisk isolert fra det eksterne miljøet. Strømkabelen 9 er fastspent til rør-ledningen under installasjonen og er dermed fastholdt til rørledningen 2.1 henhold til faglig praksis og avhengig av eventuelle utilsiktede eksterne påkjenninger, kan denne strømkabelen være installert med en mekanisk beskyttelsesstruktur. En slik utilsiktet ekstern belastning er for eksempel et sammenstøt med et anker eller skroget på et skip.

Tilkoblingsbasen 8 kan for eksempel være tilkoblet undersjøisk, og koblingen er i det tilfellet angitt som "våt-tilpasset".

Tilkoblingsbasen må kanskje også kobles sammen i åpne luft eller bruker en lekkasjetett omslutning, og koblingen angis i dette tilfellet som "tørr-tilpasset".

Tørr-tilpassede koblinger er vanligvis montert på dekk av leggingsfartøyet, eller i forbindelse med oppretting kan en lekkasjetett omslutning installeres rundt koblingen.

En våt-tilpasset kobling kan skiftes ut under vann uten at det kreves installasjon av en lekkasjetett omslutning.

Tørr-tilpassede koblinger, økonomisk mer fordelaktig enn våt-tilpassede koblinger, foretrekkes. Koblingene som er beskrevet tidligere er godt kjent i olje- og undervannsindustrier.

Etter montering er oppvarmingskrets 12 elektrisk koblet via tilkoblingsbase 8 til den eksterne elektriske kraftkabelen 9. Tilkoblingsbasen 8 er deretter elektrisk koblet til en tilkoblingsplugg 4 anordnet på slutten av en forgrening 13.

Oppvarming kan gjøres for å opprettholde en minste sikkerhetstemperatur eller etter kjøling slik at væsken sirkulere ved å gjøre den flytende ved å heve temperaturen. En minimumstemperatur i området fra 18 til 25 °C kan opprettholdes for å unngå dannelse av gasshydrater. Oppvarming kan også nå 30 eller 40 °C eller selv 60 °C hvis dannelsen av parafin skal unngås på de indre veggene av hovedrøret dannet av den indre innfatningen 6.

Et strømkuttingselementet 26 plassert på punktet av forgreningen 13 der forgreningen er koblet til den eksterne strømkabelen 9 beskytter mot svikt i forgreningen 13. Strømmen kuttes dermed hvis det er en kortslutning nedstrøms for strømkutte-elementet 26, for eksempel i midten av forgreningen 13.

De forskjellige oppvarmingskretsene 12 i de forskjellige seksjonene 1 er parallellkoblet til den eksterne strømkabelen 9. En elektrisk forbindelsesforgrening 13 er installert mellom den eksterne strømkabelen 9 og tilkoblingsbasene 8. Oppvarmingskretsen 12 er elektrisk koblet til tilkoblingselementer internt til tilkoblingsbasene 8 for å danne en lukket elektrisk oppvarmingskrets for oppvarming av de enkelte seksjonene 1, når tilkoblingsbasen får tilført kraft fra den eksterne elektriske strømkabelen 9. Tilkoblingselementene til tilkoblingsbasen 8 er brakt i kontakt med tilkoblingselementene i pluggen 4. Tilkoblingselementene til tilkoblingsbase 8 og pluggen 4 er kjent og vises ikke. Således er en seksjon 1 individuelt oppvarmet av dens oppvarmingskrets(er) 12.

Imidlertid kan varmen også overføres fra én seksjon til en annen ved konveksjon eller global bevegelse av fluidene via hyckokarbonblandingen i seksjon 1, for eksempel ved svikt i oppvarmingskretsen 12. Dette er nemlig mulig takket være at rørene er effektivt isolert. Rørene er for eksempel isolert slik at u<lW/(m<2>.K) eller u<0,5W/(m<2>.K). U er energien som spres i form av varme når det gjelder utvekslings-overflaten og temperaturforskjellen. Den gode isolasjonen som oppnås ved den dobbelveggede strukturen sikrer overføring av varme over en signifikant avstand som dekker minst én seksjon eller til og med flere seksjoner.

Temperatursensorer kan være gitt på en ikke-begrensende måte. Sensorene er for eksempel i kommunikasjon med en ekstern kontrollinje, denne linjen installeres for eksempel langs rørledningen 2 og festes til rørledningen 2. Sensorene og kontroll-linjen, ikke vist, er for eksempel ordnet slik for å kunne måle temperaturen i hver seksjon 1 i rørledningen 2 eller ved hver tilkobling mellom to seksjoner 1 i rørledning 2. Sensorene vil dermed fremskaffe driftsparametere for overvåkning av rørledningen. Flere tilkoblingsbaser 8 kan også installeres på en seksjon 1 som vist i Figurene 5 og 6. Tilkoblingsbasene 8, er for eksempel anordnet på motstående sider av hverandre eller nær hverandre. Hver tilkoblingsbase 8 er for eksempel utstyrt med en enhet 11 for å kutte strømforsyningen. Hver tilkoblingsbase 8 lukker en passasje 10 i kommunikasjon med rommet 104 anordnet mellom den ytre irmfatningen 5 og den indre innfatningen 6.

En tilkoblingsbase 8 kan dermed brukes til å elektrisk koble én eller flere oppvarmingskretser 12 til den eksterne strømkabelen 9.

Som vist i Figurene 5, 6 og 7 kan ekstra oppvarmingskretser 12 anordnes redundant for oppvarming av en enkel seksjon.

Flere oppvarmingskretser 12 er for eksempel elektrisk tilkoblet til den eksterne strømkabelen 9 av samme tilkoblingsbase 8 som vist i Figur 7.

Disse ekstra oppvarmingskretsene 12 muliggjør den elektriske oppvarmingen av seksjon 1 til å bli gjort redundant. Dermed, hvis én elektrisk ledning 17 brytes får seksjon 1 oppvarmingsenergi av en fungerende oppvarmingskrets 12.

En redundans er fremskaffet for eksempel ved bruk av tre oppvarmingskretser som vist i Figur 8.1 Figur 9 er en redundans fremskaffet av fem oppvarmingskretser 12. Antall elektrisk oppvarmmgsledninger 17 eller oppvarmingskretser 12 i en seksjon

1 kan reduseres eller økes i henhold til behovet uten noen problemer.

På en ikke-begrensende måte kan oppvarmmgsledningene 17 plasseres langs den indre innfatningen 6, som vist i Figur 5, 8 og 9 eller viklet rundt den indre innfatningen 6 som vist i Figurene 6 og 7.

Figurene 10, 11 og 12 viser flere mulige elektriske kretser. Oppvarmingen skaffes av joule- effekt, elektriske ledninger 17 hvor strøm passerer gjennom, og tilfører varme.

Som vist i Figur 10 er en elektrisk ledning 17 som danner oppvarmingskrets 12, elektrisk isolert fra den ytre irmfatningen 5 og fra den indre innfatningen 6. Dvs. en elektrisk ledning omfattende en elektrisk isolerende kappe 18. Ledingen 17 danner en oppvarmingssløyfe for oppvarming ved joule-effekt, og er drevet av en-fasetypen ekstern strømkabel 9. Den eksterne strømkabelen 9 omfatter to kraftledninger 32a og 32b som er koblet sammen med sikkerhets- eller tilkobling selementer til kretsen dannet av oppvarmmgsledningen 17. Et sikkerhetselement 26 er plassert i begynnelsen av forgreningen 13. Tilkobling av pluggen 4 og tilkoblingsbase 8 muliggjør en elektrisk forbindelse mellom oppvarmmgsledning 17 og kraftledninger 32a og 32b.

Ifølge Figur 11 omfatter oppvarmingskrets 12 tre elektriske oppvarmings-ledninger 17. Disse tre elektriske ledningene 17, koblet sammen som en stjerne-montering, er ment å være drevet av den eksterne tre-fase strømkabelen 9. Ledningene 32 c, 32d og 32e, som hver forsyner én fase av tre-fasestrømmen er elektrisk tilkoblet til oppvarmingskrets 12 av sikkerhetselementer 26 eller tilkoblings elementer 13, 4 og

8. De tre oppvarmmgsledningene 17 er hver koblet til en separat fase.

En deltamontering som er vist i Figur 12 er drevet av en tre-faset strømkabel 9. Som i Figur 11 omfatter strømkabelen 9 tre ledninger 32 c, 32d og 32e der hver leverer én fase av en tre-faset elektrisk strøm. Hver av oppvarmmgsledningene 17 er koblet til to av de tre strømledningene 32c, 32d og 32e.

I motsetning til det som er beskrevet i for eksempel patent EP 1641559 er transport av energi og oppvarming sikret av separate elementer. Det vil si at opp-varmmgsfunksjonen av joule-effekt og elektrisk lo-aftelførselsfunksjonen ikke er utført av de samme elektrisk ledningene, men av separate elektrisk ledninger.

Et høyt forhold mellom motstand i oppvarmmgsledninger 17 og motstanden i strømledningene i den eksterne strømkabelen 9 kan fordelaktig muliggjøre optimalisering av tapet av energi på grunn av transport av elektrisitet og tap lik strømoppvarming i hver seksjon 1. Således kan spenningsfallet minimaliseres i strømkabelen 9.

Som vist i Figur 13 kan de tre fasene i en elektrisk strømkabel 9 brukes suksessivt to og to slik at monteringen er globalt balansert. En første seksjoner er for eksempel drevet av de første og andre fasene, en andre del blir drevet av de første og tredje fasene og en tredje seksjon blir drevet av andre og tredje faser og så videre for de etterfølgende seksjonene. Oppvarmingskretser 12 er elektrisk tilkoblet til strøm-ledninger 32 c, 32d og 32e ved tilkobling til elementene 13, 4 og 8 og til sikkerhetselementer 26 og 11.

Ledningsnettdiagram i Figur 14 representerer oppvarmingsimpedansen i hver seksjon 1, med referanse 100, 101, 102 og 103 anordnet med impedans 19 og 20 til delene av strømledningene til den eksterne strømkabel 9. En en-fase eller tre-fase generator 33 leverer nettstrømmen til elektrisk kabel 9.

I Figur 14 er eksempelet på en en-fase strømkabel 9 med to tilførselsledninger på en ikke-begrensende måte gitt. De to ledningene har for eksempel identiske eller forskjellig impedans 19 og 20. Identisk impedans skyldes for eksempel at de elektriske strømledningene er identiske.

Stiømledningene kan også være forskjellige, for eksempel i form av deres diameter og kabelledningene vil dermed ha forskjellige impedans.

Den elektriske kretsen kan ytterligere optimaliseres ved å justere elektrisk motstand i den elektriske oppvarmingskretsen 12 i hver av seksjonene slik at oppvarmingskretsene installert nær en generator 33 tilfører strømkabelen 9 som har høyere motstand enn oppvarmingskretser 12 lengre fra generatoren. Impedans 100, 101, 102 og 103 reduseres gradvis, for eksempel er første impedans 100 større enn den siste 103. Oppvarmingskretsene installert i en avstand fra generator 33 som tilfører strømkabelen 9 har derfor mindre motstand enn oppvarmingskretsene installert nærmere kraftgeneratoren 33, og kan produsere den samme oppvarmingseffekten. Faktisk reduseres spenningen i seksjoner som er levert av strømkabelen 9 på grunn av kabelens egen motstand. Motstanden i oppvarmingskretsene kan reduseres i henhold til spenningsfallet i strømkabelen for derved å oppnå et konstant strømtap i hver av seksjonene.

Motstanden kan variere mellom to etterfølgende seksjoner eller mer praktisk, tatt i betraktning bygningen, etter grupper av for eksempel hundre seksjoner.

Forholdet mellom oppvarmingsmotstand mellom den nærmeste og mest fjernt-liggende seksjonen drevet av den samme eksterne strømkabelen 9 vil typisk være fra 5 for 1 eller til og med 2 til 1, dette forholdet blir større enn eller lik 1.

Figur 15 viser en ekstern strømkabel 9 som omfatter tre strømledninger 32 c, 32d og 32e der hver tilfører en ulik fase av den tre-fasede strømforsyningen og tre ledninger 32f for den nøytrale av den tre-fasede strømforsyningen. Seksjonen omfattende for eksempel flere en-fase oppvarmingskretser 12 tilført først av en distinkt fase og hver tilkoblet dernest til den nøytrale. En-fase oppvarmingskretsene er tilkoblet sammen og til den nøytrale, retur via den nøytrale kan elimineres, for eksempel hvis monteringen som består av disse tre kretsene er balansert. Et sikkerhetselementet 26 er angitt for eksempel i tillegg til tilkoblingselementene 13, 4 og 8.

Seksjonene til oppvarmmgsledningene er for eksempel i området 0,1 til 1 mm<2>og er laget av resistive legeringer, som for eksempel krom og nikkellegering eller en jern, krom og alummiumlegering. Den eksterne elektriske strømkabelen 9, utformet for å minimere tap av spenning og vil dermed bli produsert med stor seksjon ledende ledninger av kobber eller aluminium, vanligvis av 100-1000 mm<2>. Forholdet mellom motstand i oppvarmingskretsen og motstand i en seksjon av eksterne elektriske strømledingen anordnet mellom to tilkoplings stykker for to tilstøtende seksjoner er, for eksempel fra 10<5>til IO9. Et gjennomsnittlig forhold på IO<7>, velges for eksempel for et rør som omfatter forskjellige oppvarmingsmotstander i henhold til avstanden til oppvarmingskretsen med hensyn til kraftgeneratoren.

Effektiv nettspenning i hovedkabelen er for eksempel mindre enn 10 kV eller mindre enn 3 kV. Generelt sett er størrelsen til strøm, spenning eller effekt i beskrivelsen, effektiv størrelse.

Den eksterne elektrisk strømledningen gir, for eksempel en strømforsyning mindre enn 1 MWatt å opprettholde et 400 mm diameter rør på 20 °C, over en avstand på mer enn 10 km med termisk isolering av 0,5 W/(m2 K) og i et miljø med 4 °C. En 48 m seksjon som beskrevet ovenfor, opprettholdes for eksempel ved 20 °C med en kraft av 500 watt.

Figur 16 viser en dobbeltvegget rørledning 2 for transport av hydrokarboner omfattende et flertall av seksjoner 1 hver oppvarmet av sin egen oppvarmingskrets. Hydrokarbontransportrørledningen 2, som er sammensatt av seksjoner sveiset sammen på en leggingsfartøy, kan være sammensatt av seksjoner som alle er utstyrt med en oppvarmingskrets som drives via en tilkoblingsbase 8, ellers er noen seksjoner ikke oppvarmet, og varmen sprer seg gjennom to naboseksjoner som tidligere forklart.

Én seksjon la er for eksempel uten noen oppvarmingskrets. Oppvarmingskrets i seksjon lb, er for eksempel ikke forsynt med energi. Et brudd 25 forårsaker et elektrisk sammenbrudd, er for eksempel vist i diagrammet, ved en brutt forgrening 13.

Hvis det er et oppvarmingsbrudd eller hvis én seksjon ikke omfatter noen opp-varmingsmidler, kan oppvarmingen av seksjonen som ikke oppvarmes gjøres ved hjelp av tilstøtende oppvarmede seksjoner.

Når væske stagnerer inni rørledningen, kan en helling 21 av rørledningen muliggjøre naturlig konveksjonsoppvarming, for eksempel når væsken oppvarmes i naboseksjonen under den ikke-oppvarmete seksjonen la.

Når hydrokarbonene sirkulerer i den dobbeltveggede rørledningen 2, er varme-overføring produsert av fluidet i bevegelse.

Bobler kan også dannes for å forårsake at væsken sirkulere gjennom røret. Hydrokarboninnløpsventil 22 og hydrokarbonutløpsventil 23 på driftsplattformen, åpnes raskt for foreksempel for å tillate gass 24 å bli introdusert i den indre innfatningen av rørledningen 2. Gassen 24 sirkulerer i den indre innfatningen og væske beveger seg opp og sprer dermed varmen.

De forseglede seksjonene 1 muliggjør fordelaktig at ringrommet 104, anordnet mellom den indre innfatningen 6 og den ytre irmfatningen 5, er trykksatt med et forhåndsbestemt trykk optimalisert for termisk isolasjon. Trykksettingen er tilrettelagt på grunn av den reduserte lengden på de forseglede seksjonene. Et trykk optimalisert for termisk isolasjon er for eksempel mindre enn atmosfærisk trykk. Isolasjonen som brukes er for eksempel et mikroporøst materiale. Trykksettingen er gjort for eksempel før seksjonene er lastet inn på leggingsfartøyet, under produksjonen.

Således omfatter legging av S-lags eller J-lags-metoden for dobbeltveggede rørledninger et trinn 34 der en seksjon er plassert vannrett eller loddrett.

Etter posisjonering kommer et festetrinn trinn 35. Den indre innfatningen av seksjonen sveises til den delen av rørledningen som allerede er installert.

Når seksjonen har blitt sikkert plassert, installeres en termisk isolerende hylse 36. Hylsen medfører at varmetapet reduseres ved skjøten mellom to seksjoner.

Etter at hylsen er satt på plass, er det for eksempel et trinn 37 for innsprøyting av et forsterkningsmateriale. Forsterkningsmaterialet er for eksempel raskstivnende harpiks. Dette muliggjør at alle variasjoner i stivhet på skjøten mellom to seksjoner kan utjevnes. Fyllmaterialet er for eksempel polyuretan eller en epoksytype harpiks eller betong.

Etter at forsterkningsmaterialet har størknet, er det et trinn 37 for å koble tilkoblingsbasen 8 i seksjon 1 til den eksterne elektriske strømkabelen 9, via en plugg 4 på enden av en forgrening 13. Flere tilkoblingsbaser 8 kan også kobles til flere plugger 4 hvis seksjonen er utstyrt med flere tilkoblingsbaser 8.

Et annet trinn 34 for posisjonering av en annen seksjon er for eksempel utført og leggingen av rørledningen fortsetter, seksjonene kobles suksessivt parallelt med den eksterne strømledningen 9.

Det må være åpenbart for en fagperson på området at foreliggende oppfinnelse muliggjør forskjellige variasjoner av utførelsesformer. Følgelig må foreliggende utførelsesformer betraktes som illustrasjoner på oppfinnelsen som er definert i kravene.

Claims (19)

1. En seksjon (1) i en rørledning (2) for transport av hydrokarboner, som er tilpasset til et undersjøisk miljø, seksjonen utgjøres av minst en dobbel innfatning som omfatter en ytre irmfatning (5) og en indre innfatning (6) der et ringrom (104) som omfatter et termisk isolerende materiale (7) er anordnet deri mellom, karakterisert vedat seksjonen omfatter minst én oppvarmingskrets (12) som er anordnet i ringrommet (104) og en tilkoblingsbase (8) festet til den ytre innfatningen (5) og tilsiktet en tilkoblingsplugg (4) koblet til en ekstern elektrisk strømkabel (9), tilkoblingsbasen (8) lukker en tilgangspassasje (10) i kommunikasjon med ringrommet (104), oppvarmingskretsen (12) blir elektrisk drevet av tilkoblingsbasen som danner en lukket elektrisk oppvarmingskrets for oppvarming av seksjonen.

2. Seksjon ifølge krav 1, karakterisert vedat den er tilpasset slik at rørledningen installeres i henhold til S-lags eller J-lags-metoden.

3. Seksjon ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat ringrommet (104) er lukket og forseglet.

4. Seksjon ifølge krav 3, karakterisert vedat ringrommet (104) er trykksatt på et forhåndsbestemt trykknivå optimalisert for termisk isolering.

5. Seksjon ifølge krav 4, karakterisert vedat ringrommet (104) er trykksatt til nevnte optimaliserte forhåndsbestemte trykk på et trykkmvå lavere enn atmosfærisk trykk.

6. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert vedat oppvarmingskrets (12) som er anordnet i ringformet (104) i seksjonen (1) er ment å bli drevet parallelt av elektrisk strømkabel (9) eksternt til seksjonen.

7. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 6, karakterisert vedat oppvarmingskretsen (12) omfatter en oppvarmingskrets for oppvarming ved joule-effekt og ment å bli drevet i en-fase modus av den eksterne strømkabelen (9).

8. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 6, karakterisert vedat oppvarmingskretsen (12) omfatter tre oppvarmmgsledninger, delta- eller stjernekoblet til hverandre og drevet i tre-fasemodus av den eksterne strømkabelen (9).

9. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 8, karakterisert vedat den er montert ved å sveise (14a) den indre innfatningen (6), med to tilstøtende seksjoner, dens oppvarmingskrets muliggjør at en sone rundt sveisen blir oppvarmet ved konduksjon.

10. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 9, karakterisert vedat tilkoblingsbasen (8) er tilknyttet et element (11) for å kutte strøm-forsyningen ved en kortslutning i ringrommet (104).

11. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 10, karakterisert vedat seksjonen ytterligere omfatter redundante oppvarmingskretser (12) for utelukkende å varme seksjonen (1), disse oppvarmingskretsene (12) som blir elektrisk drevet av tilkoblingsbasen (8) eller av flere tilkoblingsbaser (8) tilknyttet flere tilgangspassasjer (10) i kommunikasjon med ringrommet (104), der hver av tilkoblingsbasene (8) lukker en av passasjene (10).

12. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 11, karakterisert vedat oppvarmingskrets (12) krever en strømforsyning på mellom 5 og 50 W/m2 for å opprettholde dens temperatur.

13. Seksjon ifølge ett av kravene 1 til 12, karakterisert vedat den termiske overføringskoeffisient i seksjon (1) er i området 0,1 til 2 W/(m2.K).

14. En rørledning for transport av hydrokarboner omfattende rette seksjoner sveiset sammen på et leggingsfartøy karakterisert vedat den omfatter et flertall av oppvarmede seksjoner (1) ifølge ett av kravene 1 til 13, disse oppvarmede seksjonene(l) som omfatter elektriske oppvarmingskretser (12) koblet parallelt til den eksterne elektriske strømkabelen(9).

15. Rørledning ifølge krav 14 karakterisert vedat varmen er fordelt i rørledningen (2) med midler for fordeling av varme mellom de oppvarmede seksjonene(l) og deres tilstøtende ikke-oppvarmede seksjoner.

16. Rørleclning ifølge krav 14 eller 15 karakterisert vedat tilkoblingspluggen (4) koblet til den eksterne strømkabelen (9) er anordnet ved enden av en forgrening (13) elektrisk forbundet til ledningene i den eksterne strømkabelen (9) av et element (26) som kutter strømforsyningen ved kortslutning nedstrøms forgreningen (13).

17. Rørledning ifølge ett av kravene 14 til 16 karakterisert vedatkarakterisert vedat den eksterne strømkabelen (9) er forsynt av en generator (33), den elektriske motstanden til oppvarmingskrets (12) i en av seksjonene (1) har en verdi som avtar med avstanden fra generator (33).

18. Rørledning ifølge ett av kravene 14 til 17 karakterisert vedat den eksterne strømkabelen (9) er forsynt med en spenning i området 5-1 kV.

19. Fremgangsmåte for å legge en rørledning ifølge ett av kravene 14 til 18,karakterisert vedat: -en seksjon (1) er posisjonert vannrett eller loddrett på et leggingsfartøy, -seksjonen (1) sveises til en del av rørledningen som allerede er montert, -en termisk isolerende hylse trekkes over sveisen, -et raskstørknende materiale blir injisert i et volum som ligger mellom de to seksjonene (1) og under hylsen, -tilkoblingsbasen(8) er koblet til en forgrening (13) av den eksterne strømkabelen (9).