NO313248B1

NO313248B1 - Device at suction anchor

Info

Publication number: NO313248B1
Application number: NO19985285A
Authority: NO
Inventors: Wilhelm Otto Hansen
Original assignee: Fmc Kongsberg Subsea As
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2002-09-02
Also published as: NO985285L; NO985285D0

Description

Oppfinnelsen angår en anordning ved er sugeanker hvor nevnte sugeanker har form av en sylinder med en åpen nedre ende og en lukket øvre ende. The invention relates to a device with a suction anchor where said suction anchor has the shape of a cylinder with an open lower end and a closed upper end.

Slike sugeankere er beregnet på inntrenging i havbunnen ved hjelp av undertrykk som skapes ved å pumpe ut massen inne i sylinderen. Dette gir en sugeeffekt som gjør at ankeret trenger ned i havbunnen. Such suction anchors are intended for penetration into the seabed by means of negative pressure created by pumping out the mass inside the cylinder. This produces a suction effect that causes the anchor to penetrate into the seabed.

Sugeankere benyttes for to formål Suction anchors are used for two purposes

1. som forankring for plattformer, skip eller lignende som flyter på overflaten. Slike ankere er et alternativ til tradisjonelle dødankere, klumpvekter osv. og benyttes når plattformen eller skipet skal være forankret over lengre tidsrom. Ved denne form for forankring er ankeret designet for å ha stor kapasitet i vertikalretningen, noe som oppnås ved summen av skjærkreftene eller friksjonskreftene av de innleirede vegger eller skjørt og av den 1. as an anchor for platforms, ships or similar that float on the surface. Such anchors are an alternative to traditional dead anchors, lump weights, etc. and are used when the platform or ship must be anchored for a longer period of time. With this type of anchoring, the anchor is designed to have a large capacity in the vertical direction, which is achieved by the sum of the shear forces or frictional forces of the embedded walls or skirts and of the

neddykkede vekten. submerged the scale.

2. som fundament for havbunnsinstallasjoner. Et slikt sugeanker skal i hovedsak motstå siderettede krefter. Det benyttes ved oljevirksomhet til havs og er spesielt fordelaktige der havbunnen er løs idet et sugeanker som penetrerer ned i havbunnen kan motstå store sidekrefter. Sugeankere er der mye brukt fordi de kombinerer lav vekt med høy motstand mot krefter. De er imidlertid dyrere og vanskeligere å installere og dermed blir det svært viktig at installasjonen går mest mulig smertefritt. 2. as a foundation for seabed installations. Such a suction anchor must mainly resist lateral forces. It is used in offshore oil operations and is particularly advantageous where the seabed is loose, as a suction anchor that penetrates into the seabed can withstand large lateral forces. Suction anchors are widely used there because they combine low weight with high resistance to forces. However, they are more expensive and more difficult to install, so it is very important that the installation goes as painlessly as possible.

Oppfinnelsen angår et sugeanker for sistnevnte formål. Når et sugeanker brukes i forbindelse med understøttelse av en undervannsstruktur er det evnen til å motstå sidekrefter som er det ønskelige. I foreliggende eksempel, hvor sugeankeret skal brukes til en beskyttelsesstruktur for en undervannsinstallasjon, skal ankeret motstå de sideveis rette krefter som oppstår når beskyttelsesstrukturen blir utsatt for sidekrefter, f eks hvis en trål treffer strukturen. The invention relates to a suction anchor for the latter purpose. When a suction anchor is used in connection with supporting an underwater structure, it is the ability to resist lateral forces that is desirable. In the present example, where the suction anchor is to be used for a protective structure for an underwater installation, the anchor must resist the lateral forces that occur when the protective structure is exposed to lateral forces, e.g. if a trawl hits the structure.

Det har vist seg at ved økende dybde blir havhunnen løsere og det blir stadig vanskeligere å fremskaffe fundamenter for de ulike strukturer som skal stå på havbunnen. Tidligere har slike strukturer hatt stor vekt for å motstå krefter, men det er ønskelig å redusere vekten mest mulig på slike havbunnsinstallasjoner, særlig fordi de da krever spesialfartøy, kraner o 1, noe som kan bli svært dyrt. It has been shown that with increasing depth the seabed becomes looser and it becomes increasingly difficult to provide foundations for the various structures that will stand on the seabed. In the past, such structures have had a lot of weight to withstand forces, but it is desirable to reduce the weight as much as possible on such seabed installations, especially because they then require special vessels, cranes o 1, which can be very expensive.

Et anker av den type som omhandles i søknaden er beregnet på å plasseres på havbunnen og, dersom havbunnen er myk nok i forhold til vekten, vil ankeret sige vertikalt ned i havbunnen. Skal man være helt sikker på at ankeret skal synke ned i havbunnen av sin egen vekt må det imidlertid være svært tungt. Som anført ovenfor er det imidlertid ønskelig å redusere vekten på installasjoner. Havbunnen kan også være av en slik beskaffenhet at penetrering blir vanskelig, f eks kan store steiner innleiret i grunnen stoppe penetrering eller også gjøre at ankeret blir stående skjevt. Dersom ankeret gjøres lettere må det hjelpes til å penetrere ned i havbunnen og dette gjøres ved å skape et undertrykk inne i ankeret. Undertrykket skapes ved at en pumpe evakuerer vannet inne i ankeret, og dette trykker ("suger") ankeret ned i havbunnen, derav navnet sugeanker. An anchor of the type referred to in the application is intended to be placed on the seabed and, if the seabed is soft enough in relation to the weight, the anchor will sink vertically into the seabed. However, if one is to be absolutely sure that the anchor will sink to the seabed under its own weight, it must be very heavy. As stated above, however, it is desirable to reduce the weight of installations. The seabed can also be of such a nature that penetration becomes difficult, for example large stones embedded in the ground can stop penetration or cause the anchor to be left crooked. If the anchor is made lighter, it must be helped to penetrate the seabed and this is done by creating a negative pressure inside the anchor. The negative pressure is created by a pump evacuating the water inside the anchor, and this presses ("sucks") the anchor into the seabed, hence the name suction anchor.

Et stort problem ved installasjon av sugeankere, er "lekkasje", dvs at det blir skapt en passasje for sjøvann mellom det indre av ankeret og havbunnen. En slik lekkasje vil gjøre at undertrykket reduseres eller endog blir helt borte. Dette kan bl a skyldes utvasking ved nedsetting av ankeret (for stor lårehastighet), men kan også forekomme hvis ikke sugepumpen reguleres korrekt, spesielt hvis det er for høyt trykk i den innledende fase av penetreringen. Et annet tilfelle er når havbunnen heller. Ankeret skal fortrinnsvis føres ned og settes vertikalt. På oversiden vil da sugeankeret penetrere et stykke ned pga sin egen vekt, mens den på nedsiden kanskje bare vil penetrere et kort stykke. Når da pumpen startes for å pumpe ut vannet inne i sugeankeret, kan det skje at vann og slam trekkes inn på nedsiden. Dermed blir det ikke noe undertrykk inne i ankeret og den forventede penetrering uteblir. A major problem with the installation of suction anchors is "leakage", i.e. that a passage for seawater is created between the interior of the anchor and the seabed. Such a leak will cause the negative pressure to be reduced or even disappear completely. This can, among other things, be due to washing out when lowering the anchor (too high thigh speed), but can also occur if the suction pump is not regulated correctly, especially if there is too much pressure in the initial phase of penetration. Another case is when the seabed either. The anchor should preferably be brought down and set vertically. On the upper side, the suction anchor will then penetrate a short distance due to its own weight, while on the lower side it may only penetrate a short distance. When the pump is started to pump out the water inside the suction anchor, it can happen that water and sludge are drawn in on the underside. This means that there is no negative pressure inside the anchor and the expected penetration does not occur.

I slike tilfelle vil man først prøve å fylle masse rundt ankeret for om mulig å fremskaffe den tetning som er nødvendig for å oppnå tilstrekkelig undertrykk. Dersom dette ikke går må man fylle sement i ankeret, eventuelt også legge på grov masse (stein, metall eller lignende) for å, om mulig, gi ankeret den vekt som er nødvendig for at det skal kunne utøve sin funksjon. Det sier seg selv at slike operasjoner blir svært tidkrevende og vil medføre store kostnader. In such cases, one will first try to fill mass around the anchor to, if possible, provide the seal necessary to achieve sufficient negative pressure. If this does not work, cement must be filled in the anchor, possibly also adding coarse mass (stone, metal or the like) to, if possible, give the anchor the weight necessary for it to be able to perform its function. It goes without saying that such operations will be very time-consuming and will entail large costs.

Oppfinnelsen søker å forbedre og gjøre mer effektiv tettingen av sugeankeret slik at undertrykket ikke tapes i ankeret. Dette oppnås ved at ankeret omfatter en brem eller lignende som omgir ankeret og strekker seg radielt fra dette i et tilnærmet horisontalplan, hvilken brem er anordnet glidbart på ankeret og omfatter organer for tettende anlegg mot ankerets yttervegg. The invention seeks to improve and make more efficient the sealing of the suction anchor so that the negative pressure is not lost in the anchor. This is achieved by the anchor comprising a breech or similar which surrounds the anchor and extends radially from it in an approximately horizontal plane, which breech is slidably arranged on the anchor and comprises organs for sealing against the outer wall of the anchor.

Fortrinnsvis er bremmen anordnet slik at det kan gli oppover langs ytterflaten av ankeret etter hvert som ankeret synker ned, slik at bremmen alltid vil ligge an mot havbunnen under nedsettingen.. Preferably, the brake is arranged so that it can slide upwards along the outer surface of the anchor as the anchor descends, so that the brake will always rest against the seabed during lowering.

Bremmen er fortrinnsvis fremstilt av gummi, men kan også være av et annet materiale med tilfredsstillende elastisitet og mykhet. The brake is preferably made of rubber, but can also be of another material with satisfactory elasticity and softness.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives med et utførelseseksempel hvor In the following, the invention will be described with an embodiment example where

Fig 1 viser en perspektivtegning av en beskyttelsesstruktur på havbunnen. Fig 1 shows a perspective drawing of a protective structure on the seabed.

Fig 2 viser en perspektivtegning av et sugeanker. Fig 2 shows a perspective drawing of a suction anchor.

Fig 3 viser et snitt igjennom et sugeanker ifølge oppfinnelsen. Fig 3 shows a section through a suction anchor according to the invention.

Fig 4 viser et detalj snitt av oppfinnelsen. Fig 4 shows a detailed section of the invention.

På fig 1 angir 1 en beskyttelsesstruktur 1 som står på havbunnen for å beskytte en havbunnsinstallasjon 2. Beskyttelsesstrukturen 1 hviler på fire ben 3 som hver er festet til et sugeanker 4 som har trengt ned et stykke 4' (fig 2) ned i havbunnen. In Fig. 1, 1 indicates a protective structure 1 which stands on the seabed to protect a seabed installation 2. The protective structure 1 rests on four legs 3, each of which is attached to a suction anchor 4 which has penetrated a piece 4' (Fig. 2) into the seabed.

Havbunnsinstallasjonen kan f eks være en undervanns produksjonsmanifold. The seabed installation can, for example, be an underwater production manifold.

På beskyttelsesstrukturen 1 er anordnet en opphentbar pumpe (ikke vist) som via rør 5 står i forbindelse med det indre av sugeankeret 4 for evakuering av luft. A liftable pump (not shown) is arranged on the protective structure 1 which is connected via pipe 5 to the interior of the suction anchor 4 for the evacuation of air.

I fig 3 ses at sugeankeret 4 har form av en sylinder som er lukket i sin øvre ende 6 mens dets nedre 7 ende er åpen. In Fig. 3 it can be seen that the suction anchor 4 has the shape of a cylinder which is closed at its upper end 6 while its lower end 7 is open.

Rundt sugeankeret 4 er anordnet en brem eller skjørt generelt betegnet med 10. Around the suction anchor 4, a brim or skirt is arranged, generally denoted by 10.

Fig. 4 viser nærmere detaljer ved bremmen. En metallplate bøyes og sveises til dannelse av en hylse 11. Hylsen har en diameter større enn sugeankerets diameter. På innsiden av hylsen 11 er det ved hjelp av skruer 13 festet et antall avtstandsholdere 12. Disse er fortrinnsvis fremstilt som strips av et egnet materiale f eks nylon. Det kan eksempelvis være tre slike strips anordnet med 120° avstand rundt ytterflaten av sugeankeret. Disse er fremstilt slik at de lett skal kunne gli langs ankerets ytterflate. Fig. 4 shows further details of the brake. A metal plate is bent and welded to form a sleeve 11. The sleeve has a diameter larger than the diameter of the suction armature. On the inside of the sleeve 11, a number of spacers 12 are attached by means of screws 13. These are preferably produced as strips of a suitable material, e.g. nylon. There can be, for example, three such strips arranged at 120° intervals around the outer surface of the suction anchor. These are manufactured so that they can easily slide along the outer surface of the anchor.

Hylsen 11 er øverst forsynt med et første tetningsorgan 14 som fortrinnsvis er en leppetetning. Bremmen 10 er festet nederst på ringen (ved 15) og er anordnet slik at dets forlengelse innover danner et andre tetningsorgan 16, som fortrinnsvis er en leppetetning, der det ligger an mot sugeankerets ytterside og strekker seg derfra radielt ut fra sugeankeret. Bremmen kan være fremstilt av et relativt mykt materiale, såsom gummi eller lignende materiale. Dette materialet må være stivt nok til å beholde sin generelle bremlignende form rundt sugeankeret, men samtidig fleksibelt nok til at det kan forme seg etter ujevnheter på havbunnen. The sleeve 11 is provided at the top with a first sealing member 14 which is preferably a lip seal. The brake 10 is attached at the bottom of the ring (at 15) and is arranged so that its extension inwards forms a second sealing member 16, which is preferably a lip seal, where it rests against the outside of the suction anchor and extends from there radially outward from the suction anchor. The brake can be made of a relatively soft material, such as rubber or similar material. This material must be stiff enough to retain its general brim-like shape around the suction anchor, but at the same time flexible enough to conform to irregularities on the seabed.

Hylsen med bremmen er anordnet aksielt glidbart på sugeankeret. Avstandsholderne 12 kan som nevnt være laget av nylon eller tilsvarende materiale med liten friksjonsmotstand slik at de lett kan gli langs yttersiden av sugeankeret. The sleeve with the brake is arranged axially slidably on the suction anchor. As mentioned, the spacers 12 can be made of nylon or similar material with low frictional resistance so that they can easily slide along the outside of the suction anchor.

Ved nedsetting av sugeankeret tres skjørtet på ankeret og festes løsbart ved ankerets øvre ende. Hylsen 11 sørger for avstivning av bremmen slik at den beholder sin form under nedføringen til havbunnen. When lowering the suction anchor, the skirt is threaded onto the anchor and releasably attached at the upper end of the anchor. The sleeve 11 ensures that the brake is stiffened so that it retains its shape during the descent to the seabed.

Når sugeankeret treffer bunnen vil det av sin egen vekt penetrere et stykke ned i sjøbunnen. Hvor dypt ned det vil penetrere avhenger selvsagt av sjøbunnens beskaffenhet. Når sugeankeret ikke lenger penetrerer vil man, ved hjelp av en ROV eller på annen måte, løsne hylsen 11 og sørge for at den glir nedover langs sugeankerets ytterflate til bremmen 10 ligger på havbunnen 20. Nå kan man starte pumpene for evakuering av vannet inne i sugeankeret. Den økede tetningsflaten som bremmen gir vil medføre at det ikke kan trekkes inn "falskluft" rundt sugeankeret. Undertrykket vil også medføre at bremmen vil presse seg hardere ned mot sjøbunnen. Etter hvert som sugeankeret synker ned i havbunnen, vil bremmen gli oppover langs sugeankerets ytterflate. Når sugeankeret har nådd riktig dybde, stoppes pumpene. When the suction anchor hits the bottom, it will penetrate some distance into the seabed due to its own weight. How deep it will penetrate obviously depends on the nature of the seabed. When the suction anchor no longer penetrates, one will, with the help of an ROV or in some other way, loosen the sleeve 11 and ensure that it slides down along the outer surface of the suction anchor until the brake 10 lies on the seabed 20. Now one can start the pumps for evacuating the water inside the suction anchor. The increased sealing surface that the brake provides will mean that "false air" cannot be drawn in around the suction anchor. The negative pressure will also mean that the brake will press down harder against the seabed. As the suction anchor sinks into the seabed, the brake will slide upwards along the outer surface of the suction anchor. When the suction anchor has reached the correct depth, the pumps are stopped.

Dersom det er ønskelig kan bremmen nå skjæres opp og fjernes ved hjelp av en ROV, men det vil sannsynligvis kunne etterlates på havbunnen da det ikke kan ses å være forurensende eller på annen måte til skade for miljøet. If desired, the break can now be cut open and removed with the help of an ROV, but it will probably be possible to leave it on the seabed as it cannot be seen to be polluting or otherwise harmful to the environment.

Dersom havbunnen heller vil bremmen ha vanskeligheter med å legge seg ned på havbunnen rundt hele sugeankeret. For å unngå dette kan hylsen 11 fremstilles fra en plate med form av et skjewinklet rektangel (ikke vist). Når platen bøyes til for å fremstille ringen vil denne også fa en skjevstilling og når bremmen festes på ringen vil det kunne innta en skjevstilling tilsvarende havbunnens helning. Det er i så fall viktig at havbunnen er kartlagt på forhånd slik at skjevstillingen kan bestemmes. If the seabed is flat, the brake will have difficulty settling down on the seabed around the entire suction anchor. To avoid this, the sleeve 11 can be made from a plate in the shape of a slanted rectangle (not shown). When the plate is bent to produce the ring, this will also take on a skewed position and when the brake is attached to the ring, it will be able to assume a skewed position corresponding to the slope of the seabed. In that case, it is important that the seabed is mapped in advance so that the tilt can be determined.

Alternativt kan man, i stedet for en plate som formes til en hylse, fremstille hylsen 11 av segmenter. Dette kan gi større fleksibilitet, men kan ha bakdeler ved at man mister stivheten i konstruksjonen. Alternatively, instead of a plate which is formed into a sleeve, the sleeve 11 can be made from segments. This can provide greater flexibility, but can have drawbacks in that you lose the rigidity of the construction.

Oppfinnelsen er i det ovennevnte beskrevet med henvisning til bruk på en beskyttelsesstruktur. For en fagmann vil det imidlertid umiddelbart ses at den kan brukes i hvilken som helst sammenheng der sugeankere benyttes. The invention is described above with reference to use on a protective structure. For a professional, however, it will immediately be seen that it can be used in any context where suction anchors are used.

Claims

1. Device for a suction anchor, which suction anchor (4) has the shape of a cylinder with an open lower end (7) and a closed upper end (6), characterized in that the suction anchor (4) comprises a brim (10) or similar that surrounds the suction anchor and extends radially from this in an approximately horizontal plane, which brim (10) is slidably arranged on the suction anchor and comprises organs (14,16) for sealing against the outer wall of the suction anchor.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that one of the sealing members (16) is a lip-shaped seal with a downward-facing lip.

3. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that a sleeve (11) is attached to the brake (10), which sleeve (11) extends upwards from the brake and is arranged at a distance from, and coaxial with, the suction anchor (4).

4. Device as stated in claim 3, characterized in that a second of the sealing members (14) is a lip-shaped seal which is arranged at the upper end of the sleeve (11).

5. Device as stated in claim 3, characterized in that the sleeve (11) comprises a number of segments.

6. Device as specified in claim 3, characterized in that spacers (12) are arranged between the sleeve (11) and the outer wall of the suction anchor (4).

7. Device as stated in claim 1, characterized in that the brake (10) is made of a relatively soft material.

8. Device as specified in claim 7, characterized in that the brake is made of rubber.