NO20131103A1 - Dempeanordning for fallende rør i musehull - Google Patents

Description

Anordning ved musehull

Oppfinnelsen omhandler et apparat for demping av støt forårsaket av fallende rør eller sett av rør i et musehull.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Musehull benyttes som midlertidige hull på boredekk for sammenstilling av rørlengder før de føres ned i en brønn, og for fraskruing av de samme rørene etter at de er benyttet i brønnen. Musehulllet er vanligvis anordnet i nærheten av brønnsenter på boredekket, og forløper vertikalt ned fra boredekket mot havoverflaten. Et musehull er i prinsippet et hult rør som hjelper til under sammenstilling og demontering av 'stands', med eller uten et innebygget heisesystem, vanligvis referert til som en «rabbit». Musehull har utviklet seg fra å være ett enkelt hull i grunnen på landbaserte rigger, til mer teknisk avanserte løsninger på offshore-installasjoner slik som bore- eller intervensjonsfartøy eller rigger. En har erfart utfordringer med offshore-løsningene helt fra starten. Disse utfordringene relaterer seg til at rør anordnet i musehullet enkelte ganger har falt ned i hullet, enten som et resultat av en ulykke og/eller en uforsiktig operatør. Dersom et rør eller sett av rør faller ned i hullet, vil røret gå rett gjennom musehullet, og muligens gjennom alt som ligger under musehullet. Dette kan forårsake alvorlig skade på, for eksempel, en flytende installasjon, eller til og med et brønnhode anordnet på havbunnen. Dette kan igjen lede til utslipp av brønnfluider og, som en konsekvens av dette, alvorlige utslippsskader og/eller fare for personell på riggen.

Av denne grunn har det blitt utviklet ulike typer dempeanordninger for demping av støtet fra fallende rør eller sett av rør, hvor noen av disse er beskrevet i dokumentene NO 330793 Bl, WO 2010/050821, WO 2007043891, US 3689060, US 5468121 og US 3966054.

Dokumentet NO 330793 Bl omhandler en anordning for å dempe støtet forårsaket av et rør eller sett av rør som faller ned i en musehullanordning, hvor nevnte musehullanordning omfatter i det minste ett rør med en bunn som er satt opp for å motta et rør eller en stand med rør. Det minst ene røret er forbundet til en første ende av i det minste et strekkelement som ved sin andre ende er forbundet til et dekk eller en struktur som har en fast forbindelse til dekket. Det minst ene strekkelementet er satt opp for å gjennomgå plastisk deformasjon uten å brekke når det utsettes for et fallende rør eller stand av rør som overstiger en viss kinetisk energi.

Det finnes noen systemer som, i prinsippet, har den samme funksjonen - å absorbere et fallende rør inne i et musehull. Imidlertid, i disse systemene er enten den effektive fallhøyden for liten, og derfor kun kapable til å absorbere lave energier, eller, og som er tilfelle i NO 330793 Bl, kun mulig å installere på nye installasjoner av musehull uten inkorporerte heisesystemer (vinsj og vaier, eksterne hydraulikksylindre etc.) og sensitive for utmattelseslaster (Eng. fatigue loading), ved å reagere på operasjonslaster.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelsen å løse i det minste én av ulempene forbundet med den kjente teknikk.

Mer spesifikt er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en alternativ løsning for absorpsjon og eller frigjøring av energien fra et fallende rør eller sett av rør fra et tilfeldig (Eng. accidental) fall med høy kinetisk energi.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning som kan benyttes på alle typer musehull, med eller uten heisesystemer.

I tillegg er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en anordning som kan benyttes på musehull som allerede har blitt installert, i tillegg til på de musehullene som skal installeres på en rigg.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er fremlagt og beskrevet i det selvstendige arrangementskravet, mens de uselvstendige kravene beskriver andre karakteristikker ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen omhandler et arrangement for demping av støtet forårsaket av et rør eller et sett av rør som faller ned fra et dekk, arrangementet omfatter i det minste ett første sett barer og en bunnplate dannende en beholder for det fallende røret eller settet av rør, hvor barene i det i det minste første settet barer er bøyd. Begrepet «receptacle» skal forstås som enhver anordning med en beholder- eller containerutforming, hvilken anordning er egnet for å motta og holde et fallende obj ekt.

I en utførelse omfatter arrangementet i det minste et andre sett barer. Barene i det i det minste andre settet av barer, eller ethvert suksessivt tilleggs sett av barer, kan være bøyde eller rette, avhengig av den ønskede dempeeffekten.

I et aspekt kan hvert sett av barer omfatte minst én bar, to barer eller et flertall barer, fortrinnsvis fire barer. For å kunne ha så lav reaksjon som mulig på hoveddekket, benyttes fortrinnsvis et veldig duktilt stål, for slik å tillate en stor grad av elongasjon, dvs. plastisk deformasjon, før brudd. For å forhindre slagbelastning på hoveddekket, som på grunn av høy hastighet på det fallende objektet kan være veldig skadelig, omfatter det foreliggende arrangementet minst to sett bøyde barer, hvor hvert sett bøyde barer har et ulikt antall bøyer. Det oppfinneriske arrangementet absorberer energien fra støtet under utfoldingen av bøyene i det første settet barer ved å utnytte bøyestivheten, i tillegg til at når noen av barene allerede er i strekk, dvs. utfoldet (Eng. unfolded), vil barene i det andre settet av barer fortsatt være bøyd, hvilket gir en mye «mykere» absorpsjon, i tillegg til en trinnvis dempeeffekt.

Antallet bøyer i hver bar kan variere og bøyene kan følge suksessivt langs lengden til baren med eller uten noen rette deler mellom hver bend.

I et aspekt kan det første settet av barer være tilveiebrakt for elastisk deformasjon før plastisk deformasjon.

I et aspekt kan det andre settet av barer være tilveiebrakt for elastisk deformasjon før plastisk deformasjon.

Det første settet av barer kan være tilveiebrakt for en to-trinns deformasjon, først kan det utsettes for elastisk deformasjon og deretter kan det utsettes for plastisk deformasjon.

Det andre settet av barer kan være tilveiebrakt for elastisk deformasjon etter at det første settet av barer utsettes for elastisk deformasjon.

I et aspekt kan barene i de ulike settene av barer være anordnet i en avstand fra hverandre rundt en omkrets som danner beholderen, for eksempel annenhver fra ulike sett av barer, eller, alternativt, gruppert.

I en utførelse av arrangementet kan hvert sett av barer omfatte et likt antall barer.

Arrangementet kan omfatte midler for bølgebeskyttelse av i det minste det første settet av barer. I en utførelse, kan midlene for bølgebeskyttelse omfatte en struktur som omslutter det i det minst første settet av barer, for slik å redusere støtet fra bølger på arrangementet.

I et aspekt kan barene være laget av stål, fortrinnsvis en austenittisk komposisjon, for å ha en så lav reaksjon som mulig på hoveddekket, som tillater høy elongasjon før brudd.

Fra tester har man fått veldig gode resultater på det austenittiske stålet i den herdete typen (Eng. annealed condition type) X2CrNiMol7-12-3 (Nummer 1.4432). Dette materialet har bevist å tillate en veldig høy elongasjon (rundt 45 %) med en ultimat strekkstyrke på minimum 520MPa.

Dette materialet kan sveises til karbonstål ved å benytte en høy nikkeltype (Eng. high nickel type) av austenittisk metall, slik som type 309 eller Inconel 625. Fyllmaterialet kan mikses med omtrent 30% av karbonstål et, men fortsatt ha nok nikkel til å forbli austenittisk. Ved store sveisefuger er karbon stål si den påsmurt med høy nikkel og den gjenværende sveisefugen kan ferdigstilles med ordinær fylltype 316L. Sveising gjøres fortrinnsvis i de ikke-forlengbare delene til materialet.

Arrangementet kan videre omfatte en ramme for forbindelse til et dekk. I et aspekt kan rammen forbindes til dekket og til det i det minste første settet av barer. Rammen kan benyttes som en forbindelse mellom de bøyde barene og dekket for å kunne spre reaksjonskreftene over et større område av dekket. Forbindelsen mellom barene og rammen og hoveddekket kan være som sveisede forbindelser, etter følgende anbefalinger: 1. Sveisematerialet skal være med det samme austenittiske materialet som barene, slik at elastisiteten kan være den samme og ingen høyspenningspunkter oppstår i kontaktflaten mellom bar og sveis. 2. De sveisede bar-endene bør være bredere og overgangen bør være glatt, som en test-bar (Eng. test bar), for å forsikre at forbindelsen ikke er et svakt punkt, og elongasjonen er på barens frie lengde.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet i ulike aspekter og utførelser, er det klart at ethvert aspekt eller utførelse av oppfinnelsen kan kombineres med enhver av de andre aspektene eller utførelsene. Det er eksempelvis mulig å anordne et tredje, fjerde, femte, sjette etc. antall sett, for slik å tilveiebringe enda mer trinnvis dempeeffekt av det fallende objektet.

Disse og andre karakteristikker ved det oppfinneriske arrangementet for demping av støtet forårsaket av fallende rør eller sett av rør inn i et musehull vil tydeliggjøres fra den etterfølgende beskrivelsen av en foretrukket utførelsesform, gitt som et ikke-begrensende eksempel, med referanse til de vedføyde tegningene hvor;

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. IA viser en oversikt over oppfinnelsen som en del av et offshore arrangement; Fig. IB er en forstørret visning av den markerte seksjonen på Fig IA, som viser en utførelse av det oppfinneriske arrangementet; Fig. 2A viser et eksempel på en bar med 7 bøyer; Fig. 2B viser et eksempel på en bar med 5 bøyer; Fig. 3A er en detaljert visning, sett fra toppen, av forbindelsesrammen for forbindelse mellom barene og hoveddekket; Fig. 3B er en visning langs seksjon A-A på Fig. 3A; Fig. 4A er en sidevisning av det oppfinneriske arrangementet; Fig. 4B er en visning langs seksjon C-C på Fig. 4A, som viser detaljer ved en bunnplate i det oppfinneriske arrangementet;

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelse

Fig. IA viser en oversikt over oppfinnelsen som en del av et offshore-arrangement, hvor det oppfinneriske arrangementet 5 for demping av støtet forårsaket av et fallende rør eller sett av rør er uthevet i rektanglet på figuren. Den øvre delen av musehullet er forbundet til et boredekk 8 (vist som en plate på figuren). Den totale lengden til det viste musehullet er i størrelsesorden ca. tjue en meter, hvor dempearrangementet utgjør omtrent fire meter av den totale lengden. Videre danner en ramme 4 en øvre del av dempearrangementet 5 og kan forbindes til et dekk (ikke vist) på en plattform. I den viste utførelsen er arrangementet 5 tilveiebrakt med midler for bølgebeskyttelse 9 av barene 2, 3, eksemplifisert som en hul struktur omsluttende de bøyde barene 2, 3. Den hule strukturen kan ha en rektangulær eller en sylindrisk form. En bunnplate lukker bunnen av musehullet. Fig. IB viser en utførelse av det oppfinneriske arrangementet 5. Arrangementet 5 omfatter en stiv bunnplate 1 forbundet til to eller flere bøyde barer 2, 3. De bøyde barene 2, 3 er forbundet til et dekk (ikke vist) med en ramme 4. Hver bøyde bar 2, 3 utgjør en del av et sett barer med det samme antallet bøyer 6 og eller den samme lengden i ikke-utfoldet tilstand og i utfoldet tilstand, dvs. etter elastisk deformasjon (og muligens plastisk deformasjon) har funnet sted. De bøyde barene 2, 3 kan være spesialdesignet for å oppnå den nødvendige (Eng. requested) energi absorpsjonen, avhengig av fallhøyden og vekten på standene.

For å kunne kople oppfinnelsen til eksisterende dekk eller plattformer, er det tilveiebrakt en stiv ramme 4, hvilken ramme tillater spredning av reaksjonskraften på dekket (ikke vist). Rammen kan være designet for å forminske trykkspenningen (Eng. compression stress) på dekket til så lavt som mulig, avhengig av antallet barer 2, 3 og dimensjonene til bunnplaten 1.

De bøyde barene 2, 3 kan variere i sin geometri og profil. Den viste utførelsen viser et arrangement med to sett av barer 2, 3, som utgjøres av det første settet barer med fem bøyer 3 og det andre settet barer med sju bøyer 2, i et symmetrisk arrangement, hvor annenhver bar 2, 3 er fra de ulike settene av barer, slik at en unngår tilting av bunnplaten 1.

Fig. 2A viser et eksempel på en bar 2 med sju bøyer 6, mens fig. 2B viser et eksempel på en bar 3 som har fem bøyer 6. Som klart fremgår fra figurene, kan barene 2, 3 ha den samme lengden når de er i den ikke-utfoldede/bøyde posisjonen, men, på grunn av det ulike antallet bøyer 6, kan barene 2, 3 ha ulik lengde i den ikke-utfoldede posisjonen. Dersom et arrangement 5 omfatter to ulike sett av barer 2, 3 med to ulike antall bøyer, eksempelvis fem og sju bøyer, vil settene av barer omfattende barene 3 med fem bøyer 6 deformeres elastisk, og mens de fem barene er i sin utfoldede/ikke-bøyde posisjon, vil barene 2 med sju bøyer 6 være i bøy edeformasj on.

De nedre delene av barene 2, 3 kan være forsterket, eksempelvis ha et tykkere materiale dvs. større tverrsnitt, for forbindelse til bunnplaten (jf element 1 fig. IA). På samme måte kan de øvre delene av barene 2, 3 også være forsterket for forbindelse til rammen (jf. element 4, fig. IA) eller dekket. Fig. 3A er en detaljert visning, sett fra toppen, av forbindelsesrammen 4 for forbindelse mellom barene 2, 3 og dekket. Rammen 3 er vanligvis en solid ramme med en rektangulær form, fabrikkert i normalt karbonstål. Et antall forbindelseshull 7 er anordnet i avstand fra hverandre rundt omkretsen til rammen 4. Forbindelseshullene 7 er tilveiebrakt for forbindelse til dekket (ikke vist i den spesifikke figuren). På samme måte er forbindelsene mellom de i-avstand-fra-hverandre barene 2, 3 og rammen illustrert. Rammen 4 er utformet med en sentral gjennomgående åpning. Fig. 3B er en visning langs seksjon A-A på fig. IA og viser en sidevisning av rammen 4. Fig. 4A er en sidevisning av det oppfinneriske arrangementet 5, og viser et første og et andre sett av bøyde barer 2, 3, hvor kun to av barene 2, 3 i hvert sett er vist. Fig. 4B er en visning langs seksjon C-C på fig. 4A, og viser detaljer ved en bunnmottaksdel, feks. en bunnplate 1 i det oppfinneriske arrangementet. Forbindelsespunktene mellom de bøyde barene 2, 3 og bunnplaten 1 er også illustrert. Forbindelsene kan være hvilke som helst forbindelser kjent for fagmannen på området.

Med utførelsen av oppfinnelsen som vist på figurene har søkeren tilveiebrakt en løsning på i det minste et av de nevnte formålene, ved å ha tilveiebrakt en løsning som demper fallende objekter, slik som rør eller sett av rør, i et musehull. Den beskrevne løsningen er også mulig å benytte på enhver type musehull, med eller uten heisesystemer, både eksisterende og nye installasjoner.

I den foregående beskrivelsen har ulike aspekter ved arrangementet ifølge oppfinnelsen blitt beskrevet med referanse til den illustrerte utførelsen. Av hensyn til klargjøring har spesifikke numre, systemer og konfigurasjoner blitt forklart for å gi en inngående forståelse av arrangementet og dets virkemåte. Imidlertid, denne beskrivelsen er ikke ment å skulle tolkes på en begrensende måte. Ulike modifikasjoner og varianter av den illustrerte utførelsen, i tillegg til andre utførelser av arrangementet, som vil være åpenbare for de med fagkunnskap på det fagområdet som innholdet tilhører, er ment å falle innenfor rammen av oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte kravene.

Claims (15)

1. Arrangement (5) for demping av støtet forårsaket av et rør eller et sett av rør som faller ned fra et dekk, arrangementet (5) omfatter i det minste ett første sett barer (2, 3) og en bunnplate (1) dannende en beholder for det fallende røret eller settet av rør,karakterisert vedat barene (2, 3) i det i det minste første settet barer (2, 3) er bøyd.

2. Arrangement (5) ifølge krav 1, hvor arrangementet (5) omfatter i det minste et andre sett barer (2, 3).

3. Arrangement (5) ifølge krav 2, hvor barene (2, 3) i det andre settet barer er bøyd.

4. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor det første settet barer (2, 3) er anordnet for elastisk deformasjon før plastisk deformasjon.

5. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor det andre settet barer (2, 3) er anordnet for elastisk deformasjon før plastisk deformasjon.

6. Arrangement (5) ifølge krav 4, hvor det første settet barer (2, 3) er anordnet for en to-trinns deformasjon, først utsettes det for elastisk deformasjon og deretter utsettes det for plastisk deformasjon.

7. Arrangement (5) ifølge krav 6, hvor det andre settet barer (2, 3) er anordnet for elastisk deformasjon etter at det første settet barer (2, 3) utsettes for elastisk deformasjon.

8. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor barene (2, 3) i de ulike settene av barer (2, 3) er anordnet i en avstand fra hverandre rundt omkretsen som danner beholderen.

9. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor hvert sett av barer omfatter minst én bar (2, 3), to barer (2, 3) eller et flertall barer (2, 3), fortrinnsvis fire barer (2, 3).

10. Arrangement (5) ifølge krav 9, hvor hvert sett av barer omfatter et likt antall barer (2, 3).

11. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor arrangementet (5) videre omfatter en ramme (4) for forbindelse til et dekk.

12. Arrangement (5) ifølge krav 11, hvor rammen (4) er forbundet til dekket og til i det minste det første settet barer (2, 3).

13. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor arrangementet (5) omfatter midler (9) for bølgebeskyttelse av i det minste det første settet barer (2, 3)

14. Arrangement (5) ifølge krav 13, hvor midlene (9) for bølgebeskyttelse omfatter en struktur omsluttende minst det første settet barer (2, 3).

15. Arrangement (5) ifølge hvilket som helst av de foregående kravene, hvor barene (2, 3) er laget av stål, fortrinnsvis en austenitt-sammensetning.