NO20140844A1

NO20140844A1 - Modularized seabed structures

Info

Publication number: NO20140844A1
Application number: NO20140844A
Authority: NO
Inventors: Terje Steingrimsen
Original assignee: Aker Subsea As
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-04

Description

MODULARISERT HAVBUNNSKONSTRUKSJON MODULAR SEAFLOOR CONSTRUCTION

Oppfinnelsens område Field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører undervannskonstruksjoner for petroleumsindustrien. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen modulariserte havbunnskonstruksjoner. The present invention relates to underwater constructions for the petroleum industry. More particularly, the invention relates to modularized seabed constructions.

Bakgrunn for oppfinnelsen og teknikkens stand Background for the invention and the state of the art

En undervannsramme er en stor stålkonstruksjon som brukes som et fundament for forskjellig undervannsutstyr så som brønn- og undervannstrær, manifolder, utstyr for prosessering og trykkforsterkning. Den typiske utformingen er stor stålkonstruksjon med en integrert beskyttelsesstruktur som dekker rammen og alt utstyret på rammen, for beskyttelse mot fiskeriaktiviteter så som tråling. A subsea frame is a large steel structure that is used as a foundation for various subsea equipment such as well and subsea trees, manifolds, processing and pressure boosting equipment. The typical design is large steel construction with an integrated protective structure covering the frame and all equipment on the frame, for protection against fishing activities such as trawling.

Undervanns petroleumsindustrien står nå overfor to alternativer ved bygging av systemer med mer funksjonalitet på havbunnen; enten store undervannskonstruksjoner eller økt antall komplekse/utfordrende forbindelser mellom de forskjellige konstruksjonene. The underwater petroleum industry is now faced with two alternatives when building systems with more functionality on the seabed; either large underwater structures or an increased number of complex/challenging connections between the various structures.

Undervannskonstruksjoner kan blir meget store dersom forskjellige typer utstyr og undersystemer som utgjør en del av et fullstendig system, som kompresjonsrekkene levert for Åsgard undervanns kompresjonssystem-prosjektet levert av Aker Solutions. Dette er spesielt tilfellet dersom systemet skulle bli modifisert eller utvidet etter den innledende installasjonen. Hensyntagen til alle potensielle fremtidige krav og muligheter for utstyr og sub-systemer, resulterer i en meget stor og komplisert struktur. Dersom det i det hele tatt er hensiktsmessig. Slike store undervannskonstruksjoner gjør det vanskelig å designe for ROV-tilgang og krever et tungløftfartøy for installasjon og fjerning. Underwater constructions can be very large if different types of equipment and sub-systems form part of a complete system, such as the compression arrays supplied for the Åsgard underwater compression system project supplied by Aker Solutions. This is especially the case if the system were to be modified or expanded after the initial installation. The consideration of all potential future requirements and possibilities for equipment and sub-systems results in a very large and complicated structure. If it is at all appropriate. Such large underwater structures make it difficult to design for ROV access and require a heavy-lift vessel for installation and removal.

Noen eksempler på mer eller mindre relatert teknologi kan finnes i patentpublikasjonene US 5025865, US 4194857, US 4120362, US 5040607, US 6409430, US 4554883 og US 8226326. Ingen av disse publikasjonene beskriver modulariserte undervannskonstruksjoner med rammer som er forbundet med brokonstruksjoner som gir en enkel tilkobling av kraft og signaler og tilgangen for ROVer (Fjernopererte fartøy). Some examples of more or less related technology can be found in patent publications US 5025865, US 4194857, US 4120362, US 5040607, US 6409430, US 4554883 and US 8226326. None of these publications describe modular underwater structures with frames connected to bridge structures providing a easy connection of power and signals and access for ROVs (Remotely Operated Vessels).

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Oppfinnelsen tilveiebringer en modularisert havbunnskonstruksjon som er kjennetegnet ved at konstruksjonen innbefatter flere rammer og broelementer; hvor et broelement har blitt anordnet mellom nærliggende rammer og sammenkobler naborammer; hvilke broelementer innbefatter konnektorer for enkel tilkobling av kraft og signaler mellom utstyr anordnet på rammene og broelementene har dimensjoner som er tilpasset for adgang for ROVer. The invention provides a modularized seabed structure which is characterized by the fact that the structure includes several frames and bridge elements; wherein a bridging element has been arranged between adjacent frames and interconnects neighboring frames; which bridge elements include connectors for easy connection of power and signals between equipment arranged on the frames and the bridge elements have dimensions adapted for access by ROVs.

Fortrinnsvis innbefatter broelementene strukturelt beskyttede ledninger med eller for anordning av en eller flere av: kabler, rør, rørledninger, spoler, koblinger, og andre gjenstander, og innbefatter konnektorer som danner grensesnitt med rammene. Fortrinnsvis er ledningene beskyttet med en eller flere av: fagverkskonstruksjon, et ytre rør, eller annen konstruksjon som er glattbygget slik at ROV-linen eller andre slanger eller kontrollkabler ikke vil vikle seg inn når en ROV passerer over broen mellom rammemodulene. Preferably, the bridge elements include structurally protected conduits with or for the arrangement of one or more of: cables, pipes, pipelines, coils, connectors, and other items, and include connectors that interface with the frames. Preferably, the wiring is protected by one or more of: truss construction, an outer tube, or other construction that is smoothly built so that the ROV line or other hoses or control cables will not become entangled when an ROV passes over the bridge between the frame modules.

Konnektorene er fortrinnsvis en eller begge av: ROV-tilkoblbare konnektorer og konnektorer som er integrert i separate føringsstolper, konnektorer integrert i føringsstolpene som også brukes for å sammenkoble broelementet med rammen, konnektorer integrert i separate føringsstolpetrakter og konnektorer integrert i føringsstolpetrakter som også bruks for tilkobling av broelementet med rammen. For de kombinerte broelement føringsstolper/trakter og konnektorer, kan installasjon og dannelse av tilkoblingene gjøres i et enkelt trinn, hvilket medfører en forenkling. The connectors are preferably one or both of: ROV-connectable connectors and connectors integrated into separate guide posts, connectors integrated into the guide posts that are also used to connect the bridge element to the frame, connectors integrated into separate guide post funnels, and connectors integrated into guide post funnels that are also used for connection of the bridge element with the frame. For the combined bridge element guide posts/funnels and connectors, installation and formation of the connections can be done in a single step, resulting in a simplification.

Fortrinnsvis er konnektorene for kontroll og kommunikasjon en eller flere av: en spesifikk konnektor koblet til en spesifikk kommunikasjonsbuss, en standardisert konnektor koblet til en felles kommunikasjonsbuss til hvilken utstyret kobles i parallell med hvor hvert utstyr har en spesifikk adresse. En standardisert felles busskonnektor reduserer antallet kabler og konnektorer for kommunikasjon og kontroll. Fra for eksempel 10 kabler og 20 konnektorer til et minimum på en enkelt kabel med en enkelt konnektor i hver ene for hvert broelement. Preferably, the connectors for control and communication are one or more of: a specific connector connected to a specific communication bus, a standardized connector connected to a common communication bus to which the equipment is connected in parallel where each equipment has a specific address. A standardized common bus connector reduces the number of cables and connectors for communication and control. From, for example, 10 cables and 20 connectors to a minimum of a single cable with a single connector in each one for each bridge element.

Konnektorer for kraft er fortrinnsvis en eller flere av: en spesifikk konnektor koblet til en spesifikk elektrisk, hydraulisk eller elektrohydrauliske kraftkilde eller kraftarrangement, en standardisert elektrisk, hydraulisk eller elektrohydraulisk konnektor koblet til en felles krafttilførsel eller kraftarrangement. Connectors for power are preferably one or more of: a specific connector connected to a specific electrical, hydraulic or electrohydraulic power source or power arrangement, a standardized electrical, hydraulic or electrohydraulic connector connected to a common power supply or power arrangement.

Broelementet innbefatter fortrinnsvis en i hovedsak flat fagverkskonstruksjon, en eller flere tverrgående anordnede ledninger for kabler og rør beskyttet mot sammenfiltring med ROV-kabelen ved å ha en glatt ytre konstruksjon, eventuelt integrerte konnektorer i føringsstolper eller trakter, og føringsstolper, trakter eller annen konstruksjon for tilkobling av broelementet mellom rammer. Brokonstruksjonen kan alternativt være en plate eller gitterstruktur eller lignende, eventuelt i en ytre ramme. Broen innbefatter løfteører og andre konstruksjoner som er nødvendig for håndtering under installasjon og opphenting. The bridge element preferably includes a substantially flat truss construction, one or more transversely arranged conduits for cables and pipes protected from entanglement with the ROV cable by having a smooth outer construction, possibly integrated connectors in guideposts or funnels, and guideposts, funnels or other construction for connection of the bridge element between frames. The bridge structure can alternatively be a plate or lattice structure or the like, possibly in an outer frame. The bridge includes lifting lugs and other structures that are necessary for handling during installation and retrieval.

Broelementet har en lengdedimensjon som er anpasset til spesifikk rammedimensjon eller en standard rammedimensjon eller en fraksjon derav, og bredde anpasset til å muliggjøre tilgang for ROVer for installasjon, vedlikehold, utbytting eller opphentingsoppgaver. I det minste bredden er tilstrekkelig til at ROVer kan bevege seg frem og tilbake og broelementene og mellom rammen, men mest foretrukket tilstrekkelig bredde til a ROVer kan snu, slik at dimensjonen (lengde x bredde) er f.eks. 6x2m,6x3m,8x2m,8x3m, 10x 3 m eller 10x4 m (?). The bridge element has a length dimension adapted to specific frame dimension or a standard frame dimension or a fraction thereof, and width adapted to enable access by ROVs for installation, maintenance, replacement or retrieval tasks. At least the width is sufficient for ROVs to move back and forth and the bridge elements and between the frame, but most preferably sufficient width for ROVs to turn, so that the dimension (length x width) is e.g. 6x2m, 6x3m, 8x2m, 8x3m, 10x 3m or 10x4m (?).

Konstruksjonen i henhold til oppfinnelsen, i et område mellom fire rammer og broelementer, innbefatter fortrinnsvis et området som er tilstrekkelig stort til at en ROV kan snu. Dette området er minst så stort som fotavtrykket til ROVen som brukes eller i det minste så stort i diameter eller korteste diagonal som den største dimensjonen til ROVen som skal brukes, f.eks. 3 m eller 4 m. The construction according to the invention, in an area between four frames and bridge elements, preferably includes an area that is sufficiently large for an ROV to turn. This area is at least as large as the footprint of the ROV being used or at least as large in diameter or shortest diagonal as the largest dimension of the ROV to be used, e.g. 3 m or 4 m.

Konstruksjonen i henhold til oppfinnelsen kan innbefatte ytterligere trekk eller trinn som her er beskrevet eller vist, i enhver operativ kombinasjon, og hver slik kombinasjon er en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. The construction according to the invention may include additional features or steps that are described or shown here, in any operative combination, and each such combination is an embodiment of the present invention.

Figurer Figures

Oppfinnelsen er vist med to figurer, nemlig The invention is shown by two figures, viz

Figur 1 viser en utførelsesform av en konstruksjon i henhold til oppfinnelsen, innbefattende trekk eller trinn som foretas for installasjon, og Figur 2 viser en tidligere kjent undervanns rammekonstruksjon, ikke i henhold til oppfinnelsen, side ved side med en modularisert undervanns rammekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen. Figure 1 shows an embodiment of a structure according to the invention, including moves or steps that are made for installation, and Figure 2 shows a previously known underwater frame structure, not according to the invention, side by side with a modularized underwater frame structure according to the invention .

Detaljert beskrivelse Detailed description

Som det er klart for en fagmann, tilveiebringer oppfinnelsen en modularisert konstruksjonsløsning på havbunnen, f.eks.: flere rammekonstruksjoner i et undervanns prosessystem, f.eks. en undervanns fabrikk, eller ethvert annet undervanns prosessystem, som kan være utvidet og utformet med forskjellig utstyr og systemer som er delt i noen få eller flere rammekonstruksjoner. As will be clear to a person skilled in the art, the invention provides a modularized construction solution on the seabed, for example: several frame structures in an underwater process system, e.g. an underwater factory, or any other underwater process system, which may be extended and designed with various equipment and systems divided into a few or more frame structures.

Konstruksjonene er broforbundet eller hengslet sammen (andre beskrivende ord kan være; sammenlenket, sammenkoblet eller tilkoblet) mekanisk med broelementer (2), heretter også betegnet som «bro(er)», som kan understøtte kabler, rør, ledninger, spoler, koblingsrør, utstyr og andre deler for å utvide og tilkoble systemer kraft, kontroll og prosessgrensesnitt. The constructions are bridged or hinged together (other descriptive words can be; linked, connected or connected) mechanically with bridge elements (2), hereinafter also referred to as "bridge(s)", which can support cables, pipes, wires, coils, connecting pipes, equipment and other parts to extend and connect systems power, control and process interfaces.

Ved å ha broelementer i henhold til oppfinnelsen, er det mulig å unngå store konstruksjoner og håndtere de komplekse/utfordrende grensesnittene mellom separate konstruksjoner. Få eller flere konstruksjoner kan brukes for å begrense størrelsen til hver undervannskonstruksjon, mens «broene» gir støtte eller beskyttelse for forbindelsene mellom konstruksjonene. By having bridge elements according to the invention, it is possible to avoid large constructions and handle the complex/challenging interfaces between separate constructions. Few or more structures can be used to limit the size of each underwater structure, while the "bridges" provide support or protection for the connections between the structures.

«Broene» mellom konstruksjonene kan også brukes for tilkoblinger og landing av utstyr. Kabler og rør kan være formontert på en kabelgate og plassert på «broen» før tilkoblingene gjøres. For de mest foretrukne utførelsesformene er kabler, slanger og konnektorer preinstallert og tilkobling og installasjon av broelementene kan utføres i et enkelt trinn. The "bridges" between the structures can also be used for connections and landing of equipment. Cables and pipes can be pre-assembled on a cable tray and placed on the "bridge" before the connections are made. For the most preferred embodiments, cables, hoses and connectors are pre-installed and connection and installation of the bridge elements can be done in a single step.

Forbedret ROV tilgang og redusert sannsynlighet for kabelsammenfiltring utgjør en betydelig fordel sammenlignet de nåværende to alternative planløsningene. Improved ROV access and reduced probability of cable entanglement constitute a significant advantage compared to the current two alternative layouts.

«broer» kan være enkle å installere med begrensede krav til installasjonstoleranser. Installasjon gjøres uten føringsliner eller ved bruk av føringsstolper og føringsliner som eksemplifisert i figur 1. Installasjon som beskrevet i figur 1 viser at konstruksjonene blir installert først, før «broene» deretter blir installert. Med denne metoden, kan broelementene fremstilles/modifiseres på grunnlag av virkelige målinger av de installerte konstruksjonene. "Bridges" can be easy to install with limited requirements for installation tolerances. Installation is done without guide lines or by using guide posts and guide lines as exemplified in Figure 1. Installation as described in Figure 1 shows that the structures are installed first, before the "bridges" are then installed. With this method, the bridge elements can be manufactured/modified on the basis of real measurements of the installed structures.

«Bro»-løsningen er hensiktsmessig sammenlignet med separate mellomkonstruksjoner som vil kreve sine egne fundamentkonstruksjoner 6. The "Bridge" solution is appropriate compared to separate intermediate structures that will require their own foundation structures 6.

Låsing av «broen» til konstruksjonene kan gjøres med bolter, magneter, føringskonstruksjoner eller andre innretninger for ytterligere festing om nødvendig. Locking the "bridge" to the structures can be done with bolts, magnets, guide structures or other devices for additional fastening if necessary.

Noen fordeler med foreliggende oppfinnelse er: Some advantages of the present invention are:

- Intet eller redusert behov for tungløftefartøy under installasjon, intervensjon og fjerning. - Enklere tilkobling av de nødvendige grenseflatene mellom konstruksjonene og utstyr, kortere installasjonstid. - No or reduced need for heavy lifting vessels during installation, intervention and removal. - Easier connection of the necessary interfaces between the structures and equipment, shorter installation time.

- Beskyttelse av kabler og rør mellom konstruksjonene. - Protection of cables and pipes between the structures.

- Bedre ROV tilgang og mindre fare for sammenfiltring av ROV kabel. - Better ROV access and less risk of ROV cable entanglement.

- Mer fleksibilitet for modifikasjoner og senere utvidelser. - More flexibility for modifications and later extensions.

- Redusert behov for å tilpasse fremtidige modifikasjoner eller utvidelser i tidligere prosjektfaser. - Reduced need to adapt future modifications or extensions in earlier project phases.

- Midlertidig lagringsområde for komponenter som ROC utstyr. - Temporary storage area for components such as ROC equipment.

- Redusert antall kabler, slanger og konnektorer. - Reduced number of cables, hoses and connectors.

Broelementene 2 er universal undervanns «broer» mellom undervanns konstruksjoner. Disse «broene» gir støtte og beskyttelse av de nødvendige grenseflatene mellom forskjellige konstruksjonene og et midlertidig lagringsområde uten å tilføre ytterligere fundamenteringskonstruksjoner. Broelementene kan ha oppdrift for å gi negativ nedsenket oppdrift i størrelsesorden -50 til -100 kg slik at ROVer enkelt kan hjelpe til ved installasjon av broelementene. Figur 1 viser en utførelsesform av en konstruksjon i henhold til oppfinnelsen, innbefattende rammer eller rammemoduler 1 med broelementer 2 mellom rammene, som vist sett ovenfra til venstre. Til høyre, sett fra siden, er det vist noen typiske trinn og trekk under installasjonen, innbefattende et fartøy på sjøen for installasjon, rammemoduler 1, et broelement 2, føringsliner 4, føringsstolper 5 og fundamentkonstruksjon 6, så som pæler eller sugefundamenter eller vektfundamenter. Figur 2 viser, til venstre, en tidligere kjent undervanns rammekonstruksjon, ikke i henhold til oppfinnelsen, side ved side med en modularisert undervanns rammekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen, begge sett ovenfra. Prosess og trykkforsterkningsevnen er lik for de to konstruksjonene. Det største enkelte løftet med en konstruksjon i henhold til oppfinnelsen er 500 metriske tonn. Med den tidligere kjente strukturen er det største enkelte løftete 1800 metriske tonn. Det midtre området i konstruksjonen i henhold til oppfinnelsen er større, tilstrekkelig stort til at en ROV lett kan snu. The bridge elements 2 are universal underwater "bridges" between underwater structures. These "bridges" provide support and protection of the necessary interfaces between the different structures and a temporary storage area without adding additional foundation structures. The bridge elements can have buoyancy to provide negative submerged buoyancy in the order of -50 to -100 kg so that ROVs can easily assist with the installation of the bridge elements. Figure 1 shows an embodiment of a construction according to the invention, including frames or frame modules 1 with bridge elements 2 between the frames, as shown seen from above to the left. On the right, viewed from the side, some typical steps and features during installation are shown, including a vessel at sea for installation, frame modules 1, a bridge element 2, guide lines 4, guide posts 5 and foundation construction 6, such as piles or suction foundations or weight foundations. Figure 2 shows, on the left, a previously known underwater frame structure, not according to the invention, side by side with a modularized underwater frame structure according to the invention, both seen from above. The process and the pressure amplification capability are similar for the two constructions. The largest single lift with a construction according to the invention is 500 metric tons. With the previously known structure, the largest single lift is 1,800 metric tons. The middle area of the construction according to the invention is larger, sufficiently large for an ROV to easily turn.

Den modulariserte undervannskonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen innbefatter fortrinnsvis modularisert overbygg for beskyttelse mot fiskeriaktiviteter, men modulariseringen er lik og for samme incentiver som beskrevet for den modulariserte undervannskonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. The modularized underwater construction according to the invention preferably includes modularized superstructure for protection against fishing activities, but the modularization is similar and for the same incentives as described for the modularized underwater construction according to the invention.

Claims

1. Modularized underwater construction, characterized by the fact that the construction includes several frames and bridge elements; in that a bridging element has been arranged between neighboring frames, interconnecting neighboring frames; the bridge elements include connectors for easy connection of power and signals between equipment arranged on the frames and the bridge elements have dimensions adapted to provide access for ROVs.

2. Construction according to claim 1, where the bridge elements include structurally protected wires with one or more of; cables, pipes, wires, coils, connecting pipes; and includes connectors that connect the frames.

3. Construction according to claim 2, where the wires are protected by one or more of: truss construction, an outer tube.

4. Construction according to any of claims 1 -3, wherein the connectors are one or more of: ROV-connectable connectors and connectors integrated into separate guideposts, connectors integrated into guideposts which are also used for connecting the bridge member to the frame, connectors integrated into separate guide post funnels and connectors integrated into guide post funnels which are also used to connect the bridge element to the frame.

5. Construction according to any of claims 1 -4, wherein the connectors for control and communication are one or more of: a specific connector connected to a specific communication bus, a standardized connector connected to a common communication bus to which equipment can be connected in parallel with each piece of equipment has a specific address.

6. Construction according to any one of claims 1 -5, wherein the connectors for power are one or more of" a specific connector connected to a specific electrical, hydraulic or electro-hydraulic power supply or power arrangement, a standardized electrical, hydraulic or electro-hydraulic connector connected to a common power supply or power arrangement communication bus to which equipment can be connected in parallel but each equipment has a specific address.

7. Construction according to any of claims 1-6, wherein the bridge element includes a substantially flat truss structure, one or more transversely arranged conduits for cables and pipes protected from entanglement with ROV cable by having a smooth outer structure, optionally integrated connectors in guide posts or funnels, and guide posts, funnels or another construction for connecting the bridge element between frames.

8. Construction according to any of claims 1 -7, wherein the bridge member has a length dimension adapted to specific frame dimension or a standard frame dimension, and width adapted to provide access for ROVs for installation, maintenance, replacement or removal, at least width sufficient for ROVs to turn, so that the dimension (length x width) is for example 6 x 2m, 6x3 m, 8x2 m, 8x3 m, 10x3m (?).

9. Construction according to any one of claims 1 - 8, wherein the construction, in an area between four frames and bridge elements, includes an area sufficiently large for an ROV to turn, which area is at least as large as the footprint of The ROV to be used or at least as large in diameter or shortest diagonal as the largest dimension of the ROV to be used, e.g. 3 m or 4 m.