NO309419B1 - Fremgangsmåte og anordning for utskiftning av utstyr på havbunnen - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for utskiftning av utstyr på havbunnen.

Utstyr som plasseres på havbunnen i forbindelse med utvinning av hydrokarboner fra forekomster som befinner seg til havs, kan ha behov for utskiftning eller opphenting i forbindelse med vedlikehold eller fordi utstyret svikter etter en tid.

Ved utskiftning må utstyret hentes opp til overflaten. Til dette kan benyttes en rørstreng eller vaier/kjettinger. Er det som skal hentes opp svært tungt, brukes vanligvis rørstreng. Det må i så fall benyttes en rigg eller borefartøy med boretårn. Slike fartøyer er imidlertid svært dyre. Dersom det er mulig, foretrekkes derfor å bruke mindre fartøyer utstyrt med en kran. Utstyret senkes da ned ved hjelp av en vaier, kjetting eller lignende.

En ulempe ved de nåværende metoder er at det må bli benyttet hivkompenseringssystemer. Et fartøy som flyter på vannet vil være utsatt for vær og vind samt bølgebevegelser. Bølger medfører at fartøyet beveger seg vertikalt i forhold til sjøbunnen og dette kan medføre at utstyr blir ødelagt under operasjonen. Hivkompenseringssystemer kompenserer for hiv eller bølgebevegelser. Slike systemer sørger derfor for at rørstrengen eller vaieren, og dermed utstyret, holdes noenlunde stasjonært i forhold til sjøbunnen. Det finnes to hovedtyper hivkompenseringssystemer, en aktiv type og en passiv type.

En annen ulempe ved de nåværende metoder er at utskifting av utstyr vanligvis må gjøres i flere trinn. Først må opphentingsanordningen senkes for å gripe tak i det utstyr som skal skiftes. Dette må bringes opp til overflaten, hvoretter det nye utstyr kan senkes og plasseres. Dette tar tid og er dermed kostbart.

Det er således et behov for utstyr som både kan benyttes ved hjelp av et mindre fartøy og som kan redusere tiden det tar å skifte ut utstyr på en installasjon på havbunnen. Ved oppfinnelsen ifølge søknaden har man kommet frem til et enklere å billigere system for slik operasjoner. Utstyret gjør at det ikke er behov for dyre hivkompenseringssystemer og man kan dermed benytte et mindre (og billigere) fartøy til arbeidet.

Fra US patentskrift nr. 4.167.215 er kjent en anordning for utskiftning av utstyr på havbunnen. Anordningen omfatter et lager for lagring av utstyr. Dette medfører at anordningen kan ta med seg nytt utstyr ned slik at dette kan skiftes ut med utstyret på installasjonen uten å bruke flere turer opp og ned. Imidlertid er anordningen komplisert og er avhengig av nøyaktig innretting av anordningen i forhold til installasjonen på havbunnen. Havbunnsinstallasjonen må også være forberedt for dette ved at den må ha mottales- og orienteringsorganer for anordningen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives med henvisning til tegningene, hvor

Fig. 1 - 8 er skjematiske skisser som viser trinnene i fremgangsmåten.

Fig. 9 er et vertikalsnitt gjennom anordningen.

Fig. 10 er et grunnriss av anordningen.

På fig 1 er det vist et fartøy 1 som flyter på vannet 2. Fartøyet er utstyrt med en kran 3 samt annet utstyr som måtte vare nødvendig for å utføre arbeid i forbindelse med utøvelsen av oppfinnelsen.

Kranen 3 kan gi ut og trekke inn en vaier 4. Anordningen 20 er beregnet på å festes til vaieren 4 for å kunne heves og senkes ved hjelp av kranen 3.

Anordningen 20, som er nærmere vist på fig. 9 og 10, er en firkantet eller kasseformet konstruksjon som i hovedsak består av ett eller flere oppdriftselementer samt nødvendige rammeelementer og avstivere for nødvendig styrke og stivhet. Oppdriftselementet er konstruert for å gi anordningen en tilnærmet nøytral eller en liten positiv oppdrift i vann med last.

I kassen er anordnet en rekke vertikale, gjennomgående passasjer. I en sentralt anordnet passasje 21 befinner det seg en stang 9. Kassen har en begrenset bevegelse i forhold til stangen. To ytterligere passasjer 25a og 25b befinner seg på hver side av passasjen 21 og er beregnet på å oppta moduler eller annet utstyr. På oversiden av kassen er det anordnet vinsjer 22a og 22b med tilhørende vaiere 26a og 26b som via blokker 23a og 23b kan føres inn i sin tilhørende passasje 25a, 25b. Vinsjene kan være elektrisk eller hydraulisk drevet og kan motta kraft fra ledninger som medfølger vaieren. Alternativt kan vinsjene drives ved hjelp av en ROV, enten ved at de far forsyning av elektrisk kraft via ROVens kraftkabel, eller at ROVens rotasjons verktøy kobles direkte på drivakselen på vinsjen.

Vaierene 26 er utstyrt med kroker eller lignende slik at moduler kan festes til vaierne slik at de kan anbringes hengende inne i passasjen. På fig. 9 er en modul 18 vist opphengt i vaieren 26b i passasjen 25b.

Alternativt kan passasjen være utstyrt med tilbaketrekk-bare klosser eller fingre 27 for fastholding av modulen 18 i passasjen.

Passasjene 25 er således innrettet til å fungere som lagerplasser for moduler som skal plasseres henholdsvis hentes opp fra en havbunnsinstallasjon. Havbunnsinstallasjonen er typisk en oljebrønn eller en bunnramme og er på fig. 1 antydet ved 10. Utstyr som skal skiftes ut kan eksempelvis være en kontrollmodul, et elektrisk batteri, en akkumulator for lagring av hydraulisk energi, en ventilaktuator eller hvilket som helst annet utstyr som benyttes ved oljeinstallasjoner på havbunnen.

På fig. 1 og 9 ses at den ene lagerplassen 25a er tom mens det i den andre 25b er plassert en kontrollmodul 18 Kontrollmodulen 18 skal skiftes ut med en kontrollmodul 28 (fig. 1) som befinner seg på havbunnsinstallasjonen, og som er i ustand eller skal hentes opp for vedlikehold.

En ROV 8 benyttes til å overvåke arbeidet samt til eventuelt å styre utstyret på plass.

Kassen 20 har i den foretrukne utførelsesform som vist på fig. 10, en rektangulær grunnform (sett ovenfra). Andre grunnformer er også mulige, men det er fordelaktig med grunnformer som gjør det mulig å ha et like antall lagerplasser, dvs. Kvadratiske, sekskantede, åttekantede osv., slik at en lagerplass er tom, mens den på motsatt side er i bruk Dette gjør at moduler kan skiftes ut i en operasjon. Andre former er imidlertid også mulige, eksempelvis sirkulære.

Stangen 9 er anordnet glidbart i passasjen 21 slik at kassen fritt kan bevege seg vertikalt i forhold til stangen. Anordningen kan eventuelt være forsynt med styreknaster som samvirker med et spor i stangen, slik at det unngås at den roterer i forhold til stangen under bruk. Nederst er stangen 9 utstyrt med en flens 11. Når anordningen henger fritt i vaieren 4 vil dets nedre ende være avstøttet på flensen 10.

Nederst er stangen 9 forsynt med en flens 11 med en diameter som er større enn diameteren av passasjene 21. Kjettinger 24a og 24 b er festet til flensen 11 og undersiden av kassen. Dette begrenser bevegelsen av kassen opp og ned langs stangen 9.

Kassen har en relativt stor grunnflate, noe som gjør at den har en høy strømningsmotstand i vann. Da stangen er festet til vaieren 4 vil den bevege seg opp og ned i vannet, pga fartøyets bevegelser. Kassens strømningsmotstand, sammen med dens begrensede frihet til å bevege seg i forhold til stangen, gjør at den vil være tilnærmet stasjonær i forhold til havbunnen. Denne konstruksjonen gjør at det ikke blir nødvendig med dyre og kompliserte hivkompenseringsanordninger på fartøyet, da hivkompenseringen vil oppnås ved den beskrevne konstruksjon.

Fremgangsmåten for utskiftning av en modul 28 som befinner seg på en undervannsinstallasjon, skal nå beskrives med henvisning til fig. 1-8. Anordningen 20 klargjøres på fartøyet ved at stangen 9 tres inn i kassen i den sentrale passasje 21. Kjettingene (eller liner) 24 festes mellom kassen og flensen som tidligere beskrevet. En modul plasseres i en av passasjene 25 og fastholdes der enten opphengt i vaier 26 eller hvilende på knastene 27. Til slutt blir vaieren 4 festet til stangens 9 øvre ende. Ved hjelp av kranen 3 på fartøyet heves verktøyet fra dekket og svinges over siden på båten for å senkes i sjøen. Under denne operasjon hviler verktøyet på flensen 11.

Når anordningen 20 senkes i vannet, vil den økede strømningsmotstand samt oppdriften medføre at verktøyet glir oppover langs stangen 9 til bevegelsen stoppes av kjettingene 24. Dette er situasjonen vist i fig. 1.

Nedsenkningen stoppes en passende avstand fra havbunnen. Når kranen 3 stoppes vil stangen 9 bevege seg opp og ned i takt med fartøyets bevegelser. Kassens bevegelser vil imidlertid etter hvert stoppe, på grunn av sin større treghet mot bevegelser, som tidligere forklart. Kassen vil komme til ro omtrent midt på stangen 9 slik det er vist på fig. 2. Kassens oppdrift beregnes slik at tyngden av modulen 18 og kjettingene 24 gir kassen en tilnærmet nøytral oppdrift i vannet. Vinsjen 22a kjøres, enten fra fartøyet eller ved hjelp av ROV 8, slik det er vist på fig. 2.

I ett alternativ gis all vaier 26a ut fra vinsjen 22a, slik det er vist i fig. 2. RO Ven 8 vil nå forlate vinsjen og bevege seg til undersiden av anordningen 20 for å gripe fatt i enden av vaieren 26a. Denne ende er forsynt med en festeinnretning, dvs. krok eller lignende. Kranen 3 påvirkes nå til å senke anordningen 20 forsiktig videre, mens ROVen styrer kroken til inngrep med et feste (bøyle eller lignende) på modulen 28. Anordningens konstruksjon gjør, som tidligere nevnt, at bølgebevegelsene ikke overføres til kassen. Dette er situasjonen vist i fig. 3.

Etter at vaieren 26a er festet til modulen 28, påvirkes igjen kranen 3 til å heve anordningen oppover et stykke. Modulen 28 vil dermed trekkes opp fra havbunnsinstallasjonen og henge fritt i vannet, slik det er vist i fig. 4. ROVen går nå tilbake til vinsjen 22a. Vinsjen 22a startes for å løfte modulen opp og inn i passasjen 25a, jf fig. 4. Modulen 28 er nå parkert inne i kassen, se fig. 5.

Anordningens 20 oppadgående bevegelse sammen med kassens økede tyngde pga modulens vekt, har nå medført at kassen .igjen hviler på flensen 11, slik det fremgår av flg. 4 og 5.

ROVen beveges nå over til vinsjen 22b og påvirker denne til å senke modulen 18 mot havbunnen. Hevingen av anordningen har nå medført at kassen hviler på flensen. Kassen vil dermed følge med den oppadgående bølgebevegelse, men vil ikke følge med den tilsvarende nedadgående bølgebevegelse. Fartøyets hiv blir således kompensert, selv om kassen nå har en. svakt negativ oppdrift pga den tilleggsvekt som modulen 28 har forårsaket.

Som vist i fig. 7 påvirkes så kranen 3 for å senke hele anordningen (med modulen hengende under) ned mot undervannsinstallasjonen. Pga strømningsmotstanden vil kassen "henge igjen" og dermed utligne hiv under nedsenkningen. ROVen styrer modulen slik at den kommer riktig på plass på undervannsinstallasjonen. Deretter løsner ROVen kroken fra modulen slik at vaieren kan trekkes opp igjen. Dette er vist i fig. 6. Anordningen kan nå trekkes tilbake opp til overflaten, som vist i fig, 8.

Ved en alternativ fremgangsmåte, dersom vinsjen har egen kraftforsyning, holdes anordningen 20 en avstand over havbunnen som er mindre enn vaiernes 26 lengde. Handlingene som foretas vil dermed være i rekkefølgen vist i figurene 1, 3 7 og 8b.

Det vil for en fagmann være innlysende at det finnes andre muligheter innenfor oppfinnelsens ramme. Eksempelvis kan kassen være sekskantet og dermed ta med seg tre moduler ned for utskiftning. En annen mulighet er å koble motstående vinsjer operativt sammen, slik at når den ene vinsj gir ut vaier, vil den andre vinsj trekke inn vaier. Dette gir en mulighet for bedre utbalansering av de krefter som påvirker anordningen.

I tillegg til de ovenfor beskrevne grunnformer kan også kassen være sylindrisk, eller ha en hvilken som helst annen form som gir en optimal størrelse i forhold til antall lagerplasser.

Claims (7)

1. Anordning for utskiftning av utstyr, spesielt en kontrollmodul (28), på en installasjon (10) på havbunnen, hvilken anordning omfatter en ramme og kan heves og senkes ved hjelp av en kran (3) som befinner seg på et fartøy (1) på havoverflaten (2), karakterisert ved at det i rammenanordningen er anordnet oppdriftselementer, minst en lagerplass (25) for utstyr samt en til lagerplassen tilordnet vinsj anordning (22) hvorved utstyret er bevegbart i forhold til rammen uavhengig av fartøyets bevegelser, og anordningen videre omfatter en stang (9) som er festet til kranens vaier (4), og at rammen er begrenset aksielt bevegbar i forhold til stangen (9).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at rammen er rektangulær.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at rammen er mangekantet med et like antall sider og et tilsvarende anfall lagerplasser.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at lagerplassene (25) er anordnet parvis overfor hverandre omkring stangen (9)

5. Fremgangsmåte for utskifting av utstyr, spesielt en kontrollmodul (28) på en installasjon (10) som står på havbunnen, omfattende en anordning (20) som i vann har tilnærmet nøytral oppdrift, hvilken anordning omfatter lagerplasser for utstyr samt vinsjer tilordnet hver lagerplass, karakterisert ved at det nye utstyr (18) plasseres på den ene lagerplassen (25b) mens en andre lagerplass (25a) er tom, at hele anordningen nedsenkes til havbunnen, at nedfiringen stoppes i en avstand over havbunnen, hvoretter den ene vinsj anordning (22a) først trekker opp det gamle utstyr (28) fra undervannsinstallasjonen og parkerer dette på den ledige lagerplass (25a), hvoretter en andre vinsj anordning (22b) senker det nye utstyret (18) for plassering på undervannsinstallasjonen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den delen av anordningen som omfatter lagerplassene holdes stasjonært i vannet, uavhengig av fartøyets bevegelser.

7. Fremgangsmåte ifølge krav , karakterisert ved at nevnte uavhengige bevegelse oppnås ved at nevnte del av anordningen er bevegbar i forhold til den delen av anordningen som er tilknyttet fartøyet.