NO311686B1 - Konnektor beregnet til bruk på strekkstagplattform - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en konnektor, spesielt beregnet til bruk på strekkstagplattform, innbefattende en hanndel og en hunndel med en anleggsring med innvendig kontinuerlig nedad rettet anleggsskulder, der hanndelen er beregnet på entring i hunndelen og har et antall låsesegmenter som ligger glidbart an mot en dor på hanndelen og låsesegmentene er i stand til å foreta inngrep med anleggsskulderen uten at en av delene må dreie i forhold til den andre.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte ved løsgjøring av den ovenfor angitte konnektor.

Under leting etter olje- og gassressurser på store havdyp blir strekkstagplattformer, eller TLP, stadig mer brukt. En slik plattform består av en flytende installasjon fortøyd til sjøbunnen med vertikale forankringstag kalt strekkstag. Disse strekkstag undertrykker, for en stor del, tre av de seks frihetsgrader til et flytende fartøy. En strekkstagplattform kan ikke hive, stampe eller rulle, men kan jage, slingre og gire. Et vesentlig trekk ved strekkstagene er konnektorene i toppen og bunnen av hvert strekkstag. Disse må overføre forankringsbelastningene i strekkstagene mens de tillater en vinkelbevegelse i forbindelse med jaging, slingring og giring.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en ny konstruksjon av strekkstagets nedre konnektordel som forbinder strekkstaget til en konnektordel i et fundament på havbunnen.

Hovedfunksjonene til en slik nedre konnektor er at den tillater den nevnte vinkelbevegelse, at den kan overføre forankringskrefter til sjøbunnsfundamentet og at den kan innkoples og frakoples.

Et antall konstruksjoner for denne type nedre konnektorer er tidligere kjent. En konstruksjon krever at hele strekkstaget må bli dreid for å foreta inngrep med låsemekanismen i konnektoren.

En tidlig utførelse av en nedre konnektorkonstruksjon benyttet et system med fjærbelastede kravefmgre som krevde at strekkstaget ble nedsatt på bunnen av sjøbunn-konnektoren med forutbestemt belastning for å aktivisere låsemekanismen.

En konstruksjon som nylig er blitt brukt i Nordsjøen krever ingen låsemekanisme når den nedre konnektor blir innført i fundamentet på havbunnen ved sideveis innføring, idet det er en spalt i siden av den lastbærende konstruksjon.

En konstruksjon som ofte blir brukt i Mexicogolfen er en variant av konseptet med den dreibare lås. Denne konstruksjon krever imidlertid ikke at hele strekkstaget blir dreid. Hanndelen av konnektoren har en dreibar ring som blir dreid ved at hanndelen blir senket ned i hunndelen av konnektoren og så hevet opp. Hunndelen har et system med knaster og føringer som bringer låsemekanismen inn i korrekt orientering. Nedsenking og heving av konnektorens hanndel en andre gang dreier systemet igjen slik at det kan frigjøres.

Den foreliggende oppfinnelse forbedrer de eksisterende konstruksjoner ved å muliggjøre en vertikal innføring og eliminerer samtidig behovet for å dreie strekkstaget eller noen del av dette. Videre slipper man behovet for en vertikal låsekraft. Behovet for et system med føringer og knaster på innsiden av hunndelen opphører også.

De vesentlige trekk som oppnås med den foreliggende oppfinnelse er at hanndelen kan bli entret i hunndelen vertikalt. Hanndelen låser seg i hunndelen automatisk når den er entret. Konnektoren behøver ikke å bli dreid for å foreta selve inngrepet. Låsingen blir foretatt ved hjelp av strekkstagets egen vekt. Når hanndelen først er kommet i inngrep i hunndelen kan konnektoren igjen kun bli frigjort ved å bruke eksterne verktøy. Således blir konstruksjonen sviktsikker ettersom når den er under belastning kan låsingen ikke bli frigjort.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en konnektor av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at låsesegmentene står i løs forbindelse med hverandre og danner en diskontinuerlig, segmentert ring, der hvert enkelt låsesegment er begrenset uavhengig bevegelig langs en skrå flate på doren.

Videre kan hunndelen i sitt øvre innføringsparti ha en traktform for aksiell og innad, radiell føring av den segmenterte ring på hanndelen under dens innføring i hunndelen. Med fordel kan anleggsskulderen også være avfaset skrått nedad og utad og danne en kileflate. Hanndelen kan innbefatte en entringsdel som er tilspisset nedad for innføring i hunndelen. Videre kan hvert segment stå i løs forbindelse med et kontinuerlig ringlegeme via føringsbolter eller stag. Doren på hanndelen kan være tilspisset oppad, eller konisk, og danner en kileflate. Hvert segment kan ha en utad vendt flate som korresponderer med anleggsskulderens nedad vendte flate, samt en innad vendt flate som korresponderer med doranleggsflaten, hvilke to segmentflater konvergerer oppad for dannelse av en kile.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende fremgangsmåtekrav.

Ytterligere trekk, formål og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av en for tiden foretrukken utførelse av oppfinnelsen som er vist i de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser i perspektiv strekkstagets nedre konnektordel i det øyeblikk den bringes over et på sjøbunnen nedsatt fundament med en andre konnektordel ved hjelp av et verktøy og en ROV-betjent vinsj anordnet på verktøyet,

fig. 2 viser i perspektiv og i nærmere detalj den nedre konnektordel på strekkstaget,

fig. 3 viser konnektoren i innkoplet tilstand slik at strekkstaget er i fast forbindelse med fundamentet på havbunnen, og

fig. 4 viser den innringede del av fig. 3 i nærmere detalj og viser låsesystemet.

Figur 1 illustrerer en situasjon der den nedre del 1 av et strekkstag 10 er i ferd med å bli entret i en bunnforankret konnektordel 2 som utgjør hunndelen av konnektoren. Delen med henvisningstallet 1 utgjør hanndelen. Til sammen utgjør de en konnektor for å forbinde et strekkstag på en strekkstagplattform til en bunnforankring enten i form av en påle eller i form av sugeanker. Hanndelen kan, som i den viste utførelse, innbefatte en tilspisset entringsdel 11 for å lette innføringen av hanndelen 1 i hunndelen 2. For å bistå under entringsprosessen, festes et verktøy 12 stasjonært til hunndelen 2. Verktøyet 12 innbefatter en ROV-betjent vinsj 15 som står i forbindelse med strekkstagets 10 nedre del via en trekkline 16. På figur 1 vises en serie med offeranoder 21 anordnet omkretsmessig rundt hunndelen 2. Disse skal hindre korrosjon av hunndelen over lang tid og har i og for seg lite med selve oppfinnelsen å gjøre. Figur 2 viser hanndelen 1 av konnektoren i nærmere detalj. Den er festet til strekkstagets 10 nedre del og innbefatter en segmentert ring der hvert enkelt ringsegment 8 er begrenset uavhengig bevegelig, både aksielt og radialt. Den segmenterte ring 5, eller i og for seg hvert enkelt segment 8, ligger glidbart an mot en dor 9. Helt i nedkant av figur 2 vises en liten del av entringsdoren 11 og entringsdoren II står i forbindelse med doren 9 via et fleksibelt element 7. Hvert enkelt segment 8 står i forbindelse med en løftering 3 via føringsbolter eller stag 6. Hver føringsbolt 6 er i sin nedre ende skrudd fast eller på annen måte innfestet til segmentet 8. Boltens 6 øvre i/iiub si ivun11001i^oisi m iKJiiuniigi^ii uaii/uso upjjiiai iiiaii ai augmtiutiit; o nai en viss, men begrenset bevegelsesfrihet. Videre blir føringsboltene 6 ledet gjennom åpninger i en ringkonstruksjon 13 som igjen er utstyrt med et ringformet rekkverk 14. Videre er det tilrettelagt for senere anbringelse av et frigjøringsverktøy 17 som kan settes ned på hanndelen 1 slik det fremgår av figuren når tiden er inne for igjen å løsne eller frigjøre konnektorens hanndel 1 fra dens hunndel 2. Frigjøringsverktøy et er i stand til å gripe tak i løfteringen 3 og heve denne opp sammen med føringsboltene 6 og de enkelte segmenter 8. Dette kan imidlertid kun skje når strekkstaget er fullstendig avlastet og ført noe ned i hunndelen 2. Figur 3 viser hunndelen 2 i snitt og hanndelen 1 innført og i inngrep med hunndelen 2. Som det fremgår av figuren, innbefatter hunndelen 2 en skulder 4 med en nedad vendende anleggsflate 4a. I figuren er strekkstaget 10 illustrert i en hovedsakelig vertikal stilling. Det skal imidlertid forstås at strekkstaget 10 kan innta opptil flere graders vinkelawik i forhold til vertikalen ved hjelp av det elastomere element 7 som er i stand til å oppta slike vinkelawik. Figur 4 viser den innsirklede del i figur 3 i nærmere detalj. Hunndelens 2 skulder 4 har en nedad rettet skrånende anleggsflate 4a. Doren 9 har en oppad skrånende anleggsflate 9a. Tilsvarende har segmentet 8 en oppad vendende skråflate 8a som er beregnet for anlegg mot skulderens 4 anleggsflate 4a. Segmentets 8 innvendige flate 8b er rettet innad og nedad og er beregnet å ligge an mot den utad og oppad rettede flate 9a på doren 9. Flatene 8a og 8b konvergerer mot hverandre tilsvarende flatene 4a og 9a og danner en form for kileflater. Bolten 6 er også vist innskrudd i segmentet 8. Anleggsskulderen 4 på hunndelen 2 er en kontinuerlig skulder i motsetning til det som har vært vanlig hvor skulderen har hatt diskontinuiteter for å kunne foreta innføring av hanndelen. Den kontinuerlige skulder 4 gir stor aksiell og radiell styrke og samtidig gir dette en glatt og jevn innvendig overflate i hunndelen 2.

Den nederste del av strekkstaget 10 kan sveises til resten av staget eller skjøtes med andre egnede mekaniske innretninger. Det fleksible, elastomere element 7 er gjeme oppbygd av gummi og stål innlagt i gummien, og er skrudd til strekkstaget og gir mulighet for en form for sfærisk bevegelse av staget 10 i forhold til de øvrige komponenter. Doren 9 med sine anleggsflater er skrudd fast til det fleksible, elastomere element 7 og overfører belastningene til selve låsemekanismen i form av ringsegmentet 5 med tilhørende komponenter. Samtlige av de ovenfor nevnte er lastbærende komponenter.

Som nevnt er et antall segmenter 8, som danner en segmentert ring 5, montert til doren 9 rundt dens ytre diameter. Segmentene 8 ligger an på dorens 9 koniske flate 9a med en nedre avsats 9b i bunnen av den koniske flate 9a.

Den nominelle, låste posisjon av segmentene 8 er i bunnen av den koniske flate 9a med vekten av segmentene 8 hvilende på avsatsflaten 9b. I denne nedre posisjon stikker segmentene 8 utenfor den største diameter av hanndelen 1 slik at de gjør inngrep med den innvendige skulder 4 mot anleggsflaten 4a på innsiden av hunndelen 2 som hanndelen 1 blir innført i. Med en slik løsning oppnår man en kontinuerlig anleggsring 4 som øker styrkeforholdet betraktelig i forhold til tidligere kjente løsninger. På denne måte blir segmentene 8 klemt mellom doren 9 og skulderen 4. Når staget 10 blir satt under strekk, blir belastningen overført fra doren 9, gjennom segmentene 8 og til anleggsringen 4.

Denne konstruksjon blir dermed sviktsikker fordi så lenge som den står under belastning kan segmentene 8 ikke frigjøres.

Segmentene 8 kan også innta en hevet posisjon i toppen av den koniske flate 8b. I denne posisjon ligger segmentene 8 innenfor den ytre diameter av hanndelen 1 og kan passere gjennom den minste diameter av hunndelen 2, dvs. skulderen 4. Segmentene 8 kan bringes til hevet posisjon på en av to måter. Når hanndelen 1 blir senket inn i hunndelen 2, kontakter segmentene 8 som hviler naturlig i sin nedre stilling, den øvre flate 2a av skulderen 4 og segmentene 8 blir skjøvet oppad. Når segmentene 8 blir skjøvet oppad, følger de den koniske flate 9a på doren 9 og ledet av staget eller bolten 6 som er festet i hvert segment 8, og passerer gjennom en hylse med løs innfesting, for slik å innta deres øvre stilling og således passere gjennom skulderen 4. Den andre måte er å benytte et spesialkonstruert verktøy 17 som gjør inngrep med en kontinuerlig løftering 3 montert under hodene på boltene 6 omtalt ovenfor. Ringen 3 blir løftet med verktøyet og når dette gjøres, løfter boltene 6 og segmentene 8 som er festet til dem. Ringen 3 blir holdt i den løftede stilling slik at segmentene 8 forblir i løsgjort stilling. Dette tillater at hanndelen 1 kan løftes ut av hunndelen 2. For å kunne gjennomføre denne operasjon må konnektoren være avlastet, dvs. strekkstaget må avlastes for all strekkbelastning.

Den vesentlige forskjell mellom disse to manøvreirngsmåter er at i den første er segmentene 8 frie til å bevege seg individuelt mens i den andre blir de tvunget til å bevege seg unisont. I det første tilfellet er segmentene 8 frie til å falle tilbake i iiiiigispopuaiajvjii^ii oa oiiaii ouiu ut uax jvaiiLVsii -ru ain^ggui uiiiiuuciuai i muliggjør snepplåsing av konnektoren.

Segmentene 8 er lastbærende elementer. Ledeboltene 6 og løfteringen 3 er ikke lastbærende elementer.

Selv om segmentene 8 danner en nesten kontinuerlig ring 5 rundt den ytre diameter av hanndelen 1, er det et gap 5 a mellom hvert segment 8 når segmentet 8 er i den nedre, låste stilling. Dette er nødvendig for at segmentene 8 kan trekkes tilbake til den øvre stilling uten å komme i konflikt med hverandre.

Føringsboltene 6 og hylsen er av en slik lengde at det gir tilstrekkelig styring for segmentene 8 slik at det unngås forkiling av mekanismen i tilfelle av at segmentet 8 blir skjøvet opp av kun ett hjørne og ikke jevnt over hele dens flate.

Føringsboltene 6 er skråstilt i forhold til hanndelens 1 lengdeakse og ved i hovedsak den samme vinkel som konusvinkelen for den koniske flate 9a som styrer segmentene 8.

Løfteringen 3 har huller 3 a med overstørrelse i forhold til føringsboltene 6 og som boltene 6 passerer gjennom. Disse overdimensjonerte huller 3a tjener to funksjoner. For det første, når ringen 3 blir hevet og løfter føringsboltene 6 og segmentene 8, endrer den relative radielle posisjon av boltene og ringen 3 seg på grunn av føringsboltenes 6 skråvinkel. For å oppta dette er hullene 3 slisseutformede, dvs. langstrakte, i den radielle retning. For det andre, for å tillate at løfteringen kan heve seg noe spent, er hullene utvidet tangentielt slik at løfteringen kan samtidig heves fullstendig på en side og fullstendig være nedsenket på den andre side uten å sette mekanismen i klem eller forkiling. For å sikre jevn kontakt mellom bolthode og løfteringen 3, har bolthodets skulder et sfærisk profil og den øvre flate av løfteringen 3 har et profil som passer sammen.

Frigjøring av hanndelen 1 fra hunndelen 2 oppnås ved bruk av det tidligere nevnte, dertil beregnede frigjøringsverktøy 17.

Frigjøringsverktøyet 17 blir satt på plass i hanndelen 1 med en fjernstyrt

undervannsfarkost, en såkalt ROV. Hanndelen 1 holdes under belastning mot skulderen 4 på hunndelen 2. Dette letter det å anordne verktøyet 17 ettersom hunndelen 2 ikke er under bevegelse. Frigjøringsverktøyet 17 benytter en fjærbelastet mekanisme, enten en mekanisk fjær eller en hydraulisk fjær som benytter et jekke-/akkumulatorsystem.

Verktøy 17 blir satt på plass og fjæren aktivisert. Når hanndelen 1 er i inngrep med skulderen 4, er segmentene 8 ikke i stand til å bevege seg og løfteringen 3 kan ikke heves og konnektordelene forblir i inngrep med hverandre.

Når frigjøringsverktøyet er satt inn og aktivisert, kan den aksielle belastning på hanndelen 1 bli avlastet og delen senket ned fra inngrep med skulderen 4. Så snart som segmentene 8 mister kontakt med skulderen 4, løfter det fjærbelastede verktøy løfteringen 3 som igjen løfter segmentene 8 til deres øvre løsgjorte stilling. Hanndelen 1 kan nå trekkes ut av hunndelen 2.

For igjen å klargjøre hanndelen slik at den på nytt kan gjøre inngrep i hunndelen 2, er det tilstrekkelig å fjerne frigjøringsverktøyet 17 som tillater at løfteringen 3 og segmentene 8 faller ned under sin egen vekt. Konnektoren er da i sin utgangsstilling og kan nok en gang bli entre-låst, eller snepplåst, inn i en hunndel 2 av konnektoren.

Claims (9)

1. Konnektor, spesielt beregnet til bruk på strekkstagplattform, innbefattende en hanndel

(1) og en hunndel (2) med en anleggsring med innvendig kontinuerlig nedad rettet anleggsskulder (4), der hanndelen (1) er beregnet på entring i hunndelen (2) og har et antall låsesegmenter (8) som ligger glidbart an mot en dor (9) på hanndelen (1) og låsesegmentene (8) er i stand til å foreta inngrep med anleggsskulderen (4) uten at en av delene må dreie i forhold til den andre,karakterisertv e d at låsesegmentene (8) står i løs forbindelse med hverandre og danner en diskontinuerlig, segmentert ring (5), der hvert enkelt låsesegment (8) er begrenset uavhengig bevegelig langs en skrå flate (9a) på doren (9).

2. Konnektor ifølge krav 1,karakterisert vedat hunndelen (2) i sitt øvre innføringsparti har en traktform for aksiell og innad, radiell føring av den segmenterte ring (5) på hanndelen (1) under dens innføring i hunndelen (2) .

3. Konnektor ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat anleggsskulderen (4) er avfaset skrått nedad og utad og danner en kileflate (4a).

4. Konnektor ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisertved at hanndelen (1) har en entringsdel (11) som er tilspisset nedad for innføring i hunndelen (2).

5. Konnektor ifølge et av kravene 1 til 4,karakterisertv e d at hvert låsesegment (8) står i løs forbindelse med et kontinuerlig ringlegeme (3) via stag eller føringsbolter (6).

6. Konnektor ifølge et av kravene 1 til 5,karakterisertv e d at den skrå flate (9a) på doren (9) er tilspisset oppad og danner en kileflate.

7. Konnektor ifølge et av kravene 1 til 6,karakterisertv e d at hvert låsesegment (8) har en utad vendt flate (8a) som korresponderer med anleggsskulderens (4) nedad vendte flate (4a), samt en innad vendt flate (8b) som korresponderer med den skrå flaten (9a) på doren (9), hvilke to låsesegmentflater (8a, 8b) konvergerer oppad for dannelse av en kile.

8. Konnektor ifølge et av kravene 1 til 7,karakterisertv e d at doren (9) innbefatter en tilnærmet horisontal anleggsflate (9b)

9. Fremgangsmåte ved løsgjøring av en konnektor ifølge ett av kravene 1-8, ved bruk av et verktøy (17) som anbringes ved hjelp av en undervannsfarkost (ROV),karakterisert vedat verktøyet (17) aktiviseres mot en løftering (3) som er løst forbundet med låsesegmentene (8) mens hanndelen (1) er i inngrep med skulderen (4) i hunndelen (2), at løfteringen (3) hever alle låsesegmentene (8) samtidig såsnart som belastningen mellom hanndelen (1) og hunndelen (2) avlastes og at hanndelen (1) deretter kan trekkes ut fra hunndelen (2) så lenge som låsesegmentene (8) er hevet opp med verktøyet (17).