NO306826B2 - Anordning ved stigeror - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår en anordning ved stigerør, særlig for transport av fluider mellom en første konstruksjon ved havbunnen og en andre konstruksjon ved eller nær havoverflaten, omfattende en øvre i det vesentlige vertikalt forløpende del koblet i sin øvre ende til konstruksjonen ved havoverflaten, en midtre del av stigerøret tilknyttet et eller flere oppdriftslegemer langs i det minste en del av sin lengde, og en nedre del som har et vesentlig horisontalt forløp, idet den nedre ende av den nedre del er tilknyttet den første konstruksjonen ved havbunnen.

Det er kjent en rekke typer stigerør for overføring av fluider fra havbunnen til havoverflaten. Vanlig konfigura-sjoner er for eksempel ""Lazy S<1>' og ""Steep S", der stigerøret strekker seg mot havbunnen via et mellomliggende område. I det mellomliggende området er stigerøret tilknyttet et eller flere oppdriftslegemer som løfter den aktuelle delen av stigerøret og danner en bue med konkavitet rettet mot bunnen.

Fra det mellomliggende området strekker et stigerør i ""Lazy S<1>' konfigurasjonen seg i en slak bue mot havbunnen, mens et stigerør i "Steep S" konfigurasjon strekkes i en rettere linje mot en forankring på havbunnen, som også omfatter en kobling til et rør som strekker seg mellom forankringen og konstruksjonen på havbunnen.

En ulempe med ""Lazy S<M> konfigurasjonen er at den er relativt plasskrevende, slik at det er en fare for at stigerør kommer i nærheten av hverandre og skades. Dette gjør den vanskelig å bruke ved større installasjoner som omfatter flere stigerør, og ved stor dyp.

Den forankrede ""Steep S1' løsningen gir bedre kontroll over stigerøret, både med hensyn til vertikale og horisontale bevegelser, men koblingen i forbindelse med forankringen mot havbunnen er relativt komplisert og det kreves spesielt utstyr for å gjennomføre koblingen. Dessuten er den i utgangspunktet ustabil ved at stigerøret kan flyte opp til overflaten dersom forankringen ryker.

En løsning som legger seg mellom disse to alternativene er vist i US 4.906.137. I dette tilfellet er en forankring festet til den nedre delen av stigerøret for å oppnå et strekk mellom oppdriftslegemene koblet til mellomdelen og havbunnen, slik at stigerøret har et like veldefinert og lite plasskrevende forløp som vvSteep S'<1> løsningen. Forankringen er koblet til stigerøret på en slik måte at stigerøret danner en gradvis, krum overgang fra et vertikalt forløp til et horisontalt forløp, med en forutbestemt krumning. Stigerøret kan deretter strekke seg videre mot bunnkonstruksjonen, eller kobles til et rør på havbunnen på konvensjonell måte. På grunn av forankringen er også denne løsningen utsatt dersom bunnforholdene eller forankringen svikter. Dessuten vil tilkoblingspunktet for forankringen på stigerøret være utsatt for påkjenninger i form av strekk og bøyninger, og dermed eventuelt brudd, dersom fartøyet eller plattformen introduserer store bevegelser i toppen av stigerøret.

Ulempen med løsningen beskrevet i US-patentet er at den er lite fleksibel med hensyn til store bevegelser i stigerøret. Dessuten kreves det en relativt komplisert operasjon for å plassere forankringen tilkoblet stigerøret på havbunnen. En tilsvarende løsning er vist i GB 2.311.503 der en vekt, koblet til stigerøret med en vaier, fungerer som forankring mot havbunnen.

Fra EP 330584 er det kjent en anordning ved et stigerør for transport av fluider frå en installasjon på havbunnen. I en utførelsesform forløper stigerøret gjennom en vekt, betegnet som "deadman" , som også har til oppgave å forankre stigerøret til havbunnen. EP 330584 beskriver imidlertid ikke vekter som tillater en bevegelse av den vektbelastede delen av stigerøret. En slik bevegelse er ikke mulig å oppnå med løsningen ifølge EP 330584, og er heller ikke tilsiktet ved denne utførelsen.

GB 2142788 omhandler en bøyebegrenser for undervanns-kabler, der en søker å unngå for mye bend i kabelen, ikke å vektbelaste denne. Heller ikke denne publikasjonen viser vektelementer som omslutter stigerøret uten å knytte det fast til havbunnen.

Den foreliggende oppfinnelsen angår således en enkel løsning for å oppnå en tilnærmet """Steep S<M> konfigurasjon på et stigerør uten at det kreves kompliserte operasjoner for sammenkobling av rør eller forankring av stigerøret til havbunnen, idet vektelementene som er festet til stigerøret kan monteres over havflaten på et installasjonsfartøy under installasjonen av stigerøret.

Sammenkobling med en forankring vil også være enklere enn i ovennevnte patent fordi forankringen kan monteres i slak tilstand på stigerøret.

Dette oppnås ved hjelp av en anordning ved et stigerør slik som angitt ovenfor, og som kjennetegnet slik som angitt i krav 1.

På denne måten oppnås en løsning som har samme fleksibilitet som ""Lazy S'<1> konfigurasjonen, og samtidig er tilnærmet like kompakt som ""Steep S<1>' konfigurasjonen.

Den foreliggende oppfinnelsen vil bli beskrevet mer i detalj nedenfor under henvisning til de vedlagte tegningene, som viser én mulig utførelse av oppfinnelsen.

Figur la viser stigerørskonfigurasjonen ifølge oppfinnelsen

i sin helhet.

Figur lb viser en annen konfigurasjon ifølge oppfinnelsen. Figurene 2a og 2b viser en detalj av figur lb, sett ovenfra. Figur 3 viser en detalj av den nedre delen av stigerøret

med vektelementer.

Figur 4 viser et tverrsnitt av to vektelementer påmontert stigerøret.

På figur la er det vist en flytende plattform 1. Fra denne plattformen er det tilkoblet et stigerør 2 som er tilkoblet en kobling på installasjonens dekk. Selve plattformen 1 er ikke vesentlig for denne oppfinnelsen, og den øvre delen av stigerøret kan selvsagt også kobles til andre konstruksjoner, for eksempel fartøyer, særlig et produksjons- eller bøyelastefartøy.

I figuren henger stigerørets øvre del 2a stort sett vertikalt. Et mellomparti 2b omfatter på kjent måte et antall oppdriftselementer 8 bevirker at stigerøret på i og for seg kjent måte får en krummet form over det partiet hvor oppdriftselementene er plassert.

Stigerøret omfatter dessuten en nedre del 2c på nedsiden av oppdriftselementene. Den nedre delen 2c strekker seg i det minste ned til havbunnen og fortrinnsvis også et stykke langs havbunnen. Et antall vektelementer 3 er plassert på den

nedre delen slik at de balanserer oppdriften fra oppdriftselementene, og som samtidig begrenser stigerørets

forskyvning i forhold til havbunnen i vertikal retning. Fortrinnsvis ligger minst ett av vektelementene på havbunnen og bidrar dermed til å begrense horisontale forskyvninger på tvers av stigerøret, slik at faren for kollisjoner mellom stigerør reduseres. Dette bidrar dessuten til å stabilisere stigerørets vertikale- plassering i vannet ved at en heving av stigerøret vil løfte vektelementet opp fra havbunnen og dermed øke vekten på den delen av stigerøret som flyter i vannet, noe som igjen trekker stigerøret ned igjen.

I en spesiell utførelse vist i figur lb kan et eller flere av vektelementene 3b, som er løftet opp over havbunnen, kobles via en første kjetting eller lignende 11 til et oppdriftslegeme 12 som i sin tur er forankret til havbunnen via en andre kjetting eller lignende 13 til et anker 14. Dette gir den øvre delen av vektelementene en ekstra forankring som hindrer stigerøret i å bevege seg i horisontal retning, samtidig som det bidrar til å begrense de mulige endringene i krumningsradien til stigerørets nedre del 2c. Når toppen av stigerøret strekkes, for eksempel dersom plattformen 1 driver, i samme retning som den nedre delens 2c krumningsretning, vil normalt krumningsradien bli mindre. Denne oppankringen vil derimot dempe minskningen i krumningsradius ved at kjettingen som ligger på havbunnen trekkes opp fra bunnen, og kjettingen som er festet til vektelementet bidrar dermed med en gradvis økende horisontal kraft mot stigerørets bevegelse. Dette vil sammen med stivheten til konstruksjonsutformingen til vektelementene bidra til å unngå at stigerørets nedre del får en krumningsradius som er under den kritiske grensen.

Den ekstra forankringen 11,12,13,14 er særlig for-delaktig når konstruksjonen ved overflaten plasseres rett over bunnkonstruksjonen, slik som vist i figur lb, der for eksempel et borerør 15 strekker seg rett ned fra en plattform 1 til et brønnhode 7. En strøm med retning inn eller ut av papirplanet i figuren vil, uten den ekstra forankringen, bøye stigerøret i en retning inn eller ut av papirplanet. Denne bøyningen vil kunne gi kollisjoner med andre stigerør som er plassert ved siden av det viste stigerøret og derved skade stigerøret. Det ovennevnte forankringssystemet 11,12,13,14 plassert på den konvekse siden av stigerørets nedre del 2c vil kunne redusere denne bøyningen.

For å beholde den balanserte konfigurasjonen av oppdrifts- og vektelementer 3,8 tilpasses oppdriften til oppdriftslegemet 12 slik at den første kjettingen 11 kun bidrar med i det vesentlige en horisontal kraft på vektelementene 3. Dermed vil forankringen 13,14, inkludert oppdriftslegemet 12 kunne plasseres på havbunnen uavhengig av stigerøret, og kobles til dette uten å påvirke likevekts-situasjonen, samtidig som egenskapene utenfor likevekt-situasjonen, som ved bevegelse av overflatekonstruksjonen 1, forbedres. Oppdriftslegemet kan forankres ved en valgt posisjon, og den første kjettingen kan deretter enkelt kobles til et av vektelementene ved hjelp av en ROV (Remote operated vehicle). Dessuten vil stigerøret holde i det vesentlige samme vertikale posisjon dersom forankringen svikter.

Oppdriftslegemet 12 gir, på samme måte som tilsvarende, velkjente forankringssystemer for overflatefartøyer, en mykere forankring enn en direkte forankring til havbunnen noe som tillater større drift i installasjonene på overflaten, og begrenser samtidig vekten som må løftes av ROV en når den første kjettingen 11 kobles til vektelementene 3.

Figurene 2a og 2b viser forankringsdelen av figur lb sett ovenfra, der figur 2a viser bruk av ett oppdriftslegeme 12 koblet til stigerøret 2, mens figur 2b viser tilsvarende bruk av to oppdriftslegemer 12 med tilhørende kjettinger 11,13 koblet til stigerøret 2. Løsningen i figur 2b gir en forbedret stabilitet for bevegelser i horisontale retninger.

En detalj er vist i figur 3, som illustrerer den nedre delen av stigerøret påmontert vektelementer 3, hvorav ett 3b omfatter en festeanordning for tilkobling til forankringen 11,12,13,14. I tillegg til det forankrede vektelementet 3b viser tegningen en gradvis avtagende størrelse på de øvre vektelementene 3a for å gi en gradvis overgang mellom stigerøret og vektelementene. Vektelementene kan anordnes tilsvarende på de nederste vektelementene som ligger på sjøbunnen.

Figur 3 viser hvordan vektene er anordnet på stigerøret på en slik måte at dets fleksibilitet beholdes, ved at de er plassert langs stigerøret med en viss innbyrdes avstand, med avstandsstykker 10 mellom vektelementene 3.

Fortrinnsvis festes bare ett av vektelementene, fortrinnsvis det nederste, på stigerøret, mens de påfølgende vektelementene kun festes til hverandre, slik at stigerøret gis en relativt fri bevegelse i lengderetningen inne i vektelementene. Dermed påføres ikke stigerøret ekstra strekk når krumningsradien endres.

For å unngå for små krumningsradier lokalt på stigerøret på grunn av bøyninger kan vektelementene, og de mellomliggende avstandsstykkene, utformes med en jevn stivhet. Stivheten avtar mot endene for å gi en gradvis overgang til stigerørets egen stivhet.

For å hindre krumning over en viss grense kan vektelementene 3 dessuten utformes slik at de har en radiell utstrekning som er større enn avstanden mellom vektene 3. Forholdet mellom vektelementenes radius og avstanden mellom dem reguleres slik at vektelementene berører hverandre ved en viss krumning, og hindrer dermed ytterligere krumning av røret 2.

Alternativt kan avstandsstykker 10 legges inn mellom vektelementene 3 som kan justere vektelementets bøyestivhet slik at operasjonell bøyestivhet under installasjon eller drift ikke underskrider stigerørets kritiske bøyeradius. Dersom stigerøret, med vektelementene bøyes tilstrekkelig til at vektelementene 3 kommer i berøring med hverandre kan dessuten avstandsstykkene oppta det påfølgende strekket på krumningens ytterside.

I tillegg til de ovennevnte fordelene ved bruk av vektelementer ifølge oppfinnelsen vil de dessuten gi stigerøret en viss beskyttelse mot slitasje når det er utsatt for forskyvninger i forhold til havbunnen.

Figur 4 viser et tverrsnitt av et eksempel på hvordan vektelementene 3 kan utformes. Vektene 3 kan utformes som ringer, for eksempel av bly, som festes til ledningen 2 med en viss avstand fra hverandre. Dermed beholdes stigerørets fleksibilitet.

I en alternativ utførelse består vektelementet i en væske med høy egenvekt, for eksempel borevæsken. Dersom vektelementene 3 er væskefylte kan de dessuten gjøres relativt fleksible, og dermed gi en dempet økning i bøyestiv-heten ved bøying av stigerøret, ved at vektelementene presses gradvis mer mot hverandre. Væsken kan fylles på etter at vektelementene er montert, noe som kan forenkle håndteringen av dem.

Fortrinnsvis består vektelementene 3 av halvsirkelformede deler som skrus sammen på stigerørets ytterside. Ringene 3 vist i figur 4 er sammenstilt av en innvendig ring 4 som kan være av et fleksibelt polymer- eller gummi-materiale. Den innvendige ringen 4 er limt eller vulkanisert til en utenforliggende ring 5 som er laget av et tungt vektmateriale, fortrinnsvis bly eller inneholdende en tung væske. På yttersiden kan det eventuelt være anordnet en kraveformet ring 6 som gir en ytre beskyttelse.

Stivheten i vektelementene og i koblingene mellom disse kan utføres på en rekke velkjente måter, for eksempel ved å bruke forskjellige gummiblandinger ved produksjonen av vektelementene og eventuelle avstandsstykker, gjerne kombinert med bruk av tunge væsker i vektelementene for å disse en viss mykhet.

Claims (16)

1. Anordning ved stigerør (2), særlig for transport av fluider mellom en første konstruksjon (7) ved havbunnen og en andre konstruksjon (1) ved eller nær havoverflaten, omfattende: en øvre i det vesentlige vertikalt forløpende del (2a) koblet i sin øvre ende til konstruksjonen ved havoverflaten, en midtre del (2b) av stigerøret (2) tilknyttet et eller flere oppdriftslegemer langs i det minste en del av sin lengde, og en nedre del (2c) som har et vesentlig horisontalt forløp, idet den nedre ende av den nedre del (2c) er tilknyttet den første konstruksjonen (7) ved havbunnen, karakterisert ved ett eller flere vektelementer (3), innrettet til å omslutte stigerøret (2), er anordnet ved stigerørets nedre del (2c), idet vekten på nevnte ett eller flere vektelementer er tilpasset slik at det nederste elementet blir liggende på eller nær sjøbunnen, mens det eller de øvrige elementene tillates å bli løftet noe over sjøbunnen av stigerørets oppdrift.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert vektelement (3) omfatter en del av et tungt materiale, f.eks. bly.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert vektelement (3) omfatter en væske med høy egenvekt av i og for seg kjent type.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at vektelementet(ne) (3) omfatter annulære ringer festet rundt stigerøret (2).

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at hvert vektelement (3) omfatter to halvsirkelformede ringdeler innrettet til å skrus sammen på stigerørets ytterside.

6. Anordning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at hvert vektelement (3) omfatter en innvendig ring (4)( fortrinnsvis av et fleksibelt materiale, festet til en utenforliggende ring (5) laget av et tungt materiale, for eksempel bly.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at hvert vektelement (3) omfatter en kraveformet ytre ring (6) som i det vesentlige dekker vektelementets øvrige deler (4,5).

8. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den nedre delen (2c) av stigerøret (2) omfatter to eller flere vektelementer (3) med en innbyrdes aksial avstand.

9. Anordning ifølge krav 8 karakterisert ved at to eller flere vektelementer (3) atskilt av avstandstykker (10).

10. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved vektelementene (3) er fordelt langs den nedre delen (2c) av stigerøret (2), og at den nedre delen av stigerøret derved har et krumt forløp fra en i det vesentlige vertikal del til en i det vesentlige horisontal del nær havbunnen.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at minst ett av vektelementene (3) ligger på havbunnen.

12. Anordning ifølge et av kravene 8-11, karakterisert ved at den nedre delen (2c) av stigerøret (2) har en minste krumningsdiameter definert av avstanden mellom vektelementene, og vektelementenes radielle utstrekning, hvilken radielle utstrekning er større enn den innbyrdes avstanden mellom vektelementene (3).

13. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter et antall sammenkoblede vektelementer med en kontinuerlig bøyestivhet i stigerørets lengderetning.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at bøyestivheten avtar mot endene av de sammenkoblede vektelementene.

15. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst ett av vektelementene er festet til et forankringssystem omfattende minst én første kjetting eller lignende (11), tilkoblet ett oppdriftslegeme (12) som via en andre kjetting eller lignende (14) er forankret til havbunnen, hvilket forankringssystem er plassert på den konvekse siden av stigerørets nedre del, der forholdet mellom oppdriftslegemets (12) oppdrift og kjettingenes (11,13) vekt og lengder er innrettet til å påføre stigerørets nedre del en i det vesentlige horisontal kraft.

16. Anordning ifølge krav 15, karakterisert ved at det omfatter to oppdriftslegemer forankret med en valgt vinkel relativt til hverandre.