NO313969B1 - Stigerör strekkanordning - Google Patents

Description

STIGERØR STREKKANORDNING

Denne oppfinnelse vedrører en anordning for å etablere og å opprettholde strekk i et stigerør av den art som typisk anvendes ved petroleumsutvinning til havs hvor stigerøret ut-gjør en forbindelse mellom havbunnen og en installasjon på havoverflaten.

Ved etablering av en petroleumsbrønn til havs ved hjelp av

et borefartøy, er det vanlig relativt tidlig i borefasen å sette et stigerør som forløper mellom havbunnen og borefar-tøyet. Stigerøret anvendes foruten som en styring for bore-verktøy, også til å lede borevæske mellom brønnen og borefar-tøyet..

Stigerør er vanligvis utformet som en til borefartøyet tele-skopisk forbundet rørlengde, hvor stigerøret ved sitt nedre parti er forbundet til utstyr ved havbunnen. Stigerørets di-mensjoner og vekt er betydelig, og det er avgjørende for sti-gerørets funksjon at det etableres og opprettholdes et strekk i røret slik at røret bare i ubetydelig grad utsettes for trykkspenninger. Stigerøret vil umiddelbart knekke dersom det utsettes for lasten fra sin egen masse som typisk kan utgjøre flere hundre tonn.

For å etablere og opprettholde en tilstrekkelig strekkraft i stigerøret, er det vanlig å forbinde en kompenseringsanord-ning mellom borefartøyet og stigerørets øvre parti. Kompenseringsanordningen omfatter typisk en eller flere hydrauliske sylindere, hvor sylindrenes trykkside kommuniserer med en hydraulikkpumpe og hydrauliske akkumulatorer gjennom til-hørende rør og ventilsystem.

Borefartøyets hivbevegelse samt havnivåforandringer opptas i den teleskopiske forbindelse mellom borefartøyet og stigerø-ret. Kompenseringsanordningen må være slik utformet at et tilnærmet konstant strekk opprettholdes i stigerøret også under de nevnte bevegelser, og kompenseringsanordningens akkumulatorer er således utformet til å motta og å avgi den ve-sentligste del av det trykkfluid som må dreneres og tilføres kompenseringssylindrene under borefartøyets bevegelse.

Det er innlysende at hydrauliske pumpe- og akkumulatoranlegg av den art det her er tale om er meget omfattende og kompli-serte, samtidig som de er kostbare både i anskaffelse, installasjon og drift. Det er dessuten en fare at et eventuelt bortfall av energi til pumpeanlegget etter en tid vil kunne medføre fare for at det blir utilstrekkelig tilførsel av trykkvæske til de hydrauliske kompenseringssylindere, hvorved stigerøret kan skades.

Oppfinnelsen hår til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

I en hivkompenseringsanordning ifølge oppfinnelsen frembring-es den nødvendige trykkdifferanse mellom de to fluider som virker på kompenseringssylindrenes to stempelsider ved hjelp av det hydrostatiske trykk som er tilstede under havoverflaten.

I én utførelsesform hvor kompenseringssylindrene befinner seg ved havoverflaten, er en klokke i form av en beholder anbrakt i havet på en forutbestemt dybde under havoverflaten. Klokken er forsynt med en åpning i sitt nedre parti hvor vann kan strømme inn og ut. Ved sitt øvre parti er klokken ved hjelp av et forbindelsesrør/slange/kanal kommuniserende forbundet til kompenseringssylindrenes trykkside. Det nevnte forbindel-sesrør er også forbundet til en kompressor eller annen trykk-kilde som er innrettet til å forsyne klokken med luft eller annet fluid som har vesentlig lavere tetthet enn vann.

Ved å tilføre et slikt relativt lett fluid til røret og trykklokken, etableres det ved havoverflaten et fluidtrykk i forbindelsesrøret og kompenseringssylindrenes trykkside som tilsvarer den hydrostatiske trykkdifferanse i vannet utenfor klokken og i fluidet i klokken.

I en.annen utførelsesform hvor stigerørets teleskopdel og. kompenseringssylindrene befinner seg på en betydelig dybde under havoverflaten, forsynes sylinderenes trykkside med sjø-vann gjennom en åpning i sylindrene, eller med annen fluid gjennom et forbindelsesrør til havoverflaten. Sylindrenes avlastede side er forbundet til havoverflaten via et forbindel-sesrør som er under vakuum eller er fylt med et relativt lett

fluid.

Anordningens virkemåte forklares nærmere i beskrivelsens spe-sielle del under henvisning til vedføyde tegninger.

En videreutvikling av oppfinnelsen kan være at det i sylinderens fluidtilførsel anbringes en skilletank/sylinder som er innrettet til å forsyne sylinderen med et fluid som er ulik trykkfluidet.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en flytende installasjon hvor havets hydrostatiske trykk utnyttes til å trykksette en hydraulikksylinderlignende aktuator som er tildannet ved at installa-sjonens gjennomgående boring utgjør et sylinderhus og stige-røret utgjør sylinderens stempelstang; Fig. 2 viser det samme som fig. 1, men her er den flytende installasjon forsynt med kompenseringssylindre av konvensjo-nell art; og Fig. 3 viser skjematisk én installasjon hvor stigerørets te-leskopforbindelse er anbrakt i en betydelig dybde under havoverflaten, og hvor flere hydrauliske sylindre forløper mellom og er forbundet til stigerørets øvre og nedre parti.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et stigerør av i og for seg kjent art som er forankret i havbunnen 2. Stigerø-ret 1 rager opp til en vanligvis flytende installasjon 4 som befinner seg på havoverflaten 6. I en foretrukket utførelses-form, se fig. 1, utgjøres den flytende installasjon 4 av en bøye som er forsynt med en gjennomgående boring 8, og hvor en gavlplate 10 er tettende forbundet til boringens 8 nedre parti. Gavlplaten 10 er forsynt med en pakning 11 som forskyvbart tetter mot stigerørets 1 utvendige rørflate. Boringen 8 kan ved sitt øvre endeparti være forsynt med en tilsvarende gavlplate 12 og pakning 13. Stigerøret 1 er i en posisjon noe over gavlplaten 10 forsynt med et stempel 14 som ved hjelp av en pakning 16 forskyvbart tetter mot boringen 8.

Boringen 8, gavlene 10, 12, stempelet 14 og stigerøret 1 ut-gjør en hydraulikksylinderlignende aktiiator 19 hvor sylindervolumet mellom stemplet 14 og gavlen 10 utgjør sylinderens 19 trykkside 18, mens sylindervolumet mellom stemplet 14 og gavlen 12 utgjør sylinderens avlastede side 17.

Sylinderens 19 trykkside 18 er via et rør/slange/kanal 22 forbundet til en klokke 20 som befinner seg på en betydelig avstand under havoverflaten 6. Et rør 24 er forbundet til en avstengningsventil 26 og koplet til røret 22. Sylinderens 19 avlastede side 17 er forbundet til atmosfæren via en åpning 27.

Når stigerørets 1 last skal opptas av bøyen 4, pumpes et fluid som er betydelig lettere enn vann inn gjennom ventilen 26 og rørene 22 og 24 til sylinderkammeret 18 og klokken 20..Etter at en tilstrekkelig mengde fluid er pumpet inn, danner det seg et væskespeil 26 i klokken 20 som er forsynt med en åpning 28 i sitt nedre parti. Ventilen 26 stenges deretter. Fluidtrykket i røret 22 ved havoverflaten 6 tilsvarer den hydrostatiske trykkdifferanse i vannet utenfor klokken 20 og i fluidet i klokken 20 og røret 22. Stempelets 14 areal er tilpasset slik at nødvendig strekkraft overføres til stigerøret 1.

Når bøyen 4 hever seg reduseres volumet på trykksiden 18, hvorved fluid strømmer ut av sylinderen 19 og ned gjennom rø-ret 22 til klokken 20. Væskespeilet 26 i klokken 20 synker bare ubetydelig grunnet klokkens 20 i forhold til stemplets 14 store tverrsnittsareal. Trykkfluid strømmer tilbake til trykksiden 18 av sylinderen 19 når bøyen 4 synker, og det opprettholdes således en i hovedsak konstant kraft i stigerø-ret 1.

Oppfinnelsen er like velegnet om det anvendes konvensjonelle kompenseringsylindre 29 mellom den flytende installasjon 4 og stigerøret 1, se fig. 2.

I en annen utførelsesform befinner stigerørets 1 teleskopdel 38 seg i en betydelig dybde under havoverflaten 6# se fig. 3. En eller flere kompenseringssylindre 40 av i og for seg kjent art, men som er tilpasset undervannsanvendelse, er forbundet til stigerøret 1 over og under teleskopdelen 38 og innrettet til å etablere og å opprettholde en strekkraft i stigerøret 1. Kompenseringssylinderens 40 trykkside 42 som befinner seg på en side av sylinderens 40 stempel 41, kommuniserer med sjøvannet på sylinderens 40 utside gjennom åpninger 44, mens sylindrenes 40 avlastede side 46 kommuniserer med atmosfæren ved hjelp av et rør 48 og åpning 49.

Røret 48 er fylt med et fluid som er vesentlig lettere enn vann. Alternativt står røret under vakuum. Kompenseringssy-linderens 40 virkemåte under den flytende installasjons 1 vertikale bevegelse er analog med det som er beskrevet oven-for .

Anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør en vesentlig for-enkling av en flytende installasjons 1 hivkompenseringsanordning idet utnyttelse av havets eget væsketrykk i all hovedsak gjør kjente pumpe- og akkumulatoranordninger overflødige. Det kan således påregnes en redusert driftskostnad og en forbed-ret funksjonssikkerhet ved anvendelse av den nye teknikk.

Claims (8)

1. Anordning for lastoverføring ved hjelp av en eller flere hydraulikksylinderlignende aktuatorer (19, 26, 40) for å etablere og å opprettholde strekk i et stigerør (1) av den art som typisk anvendes ved petroleumsutvinning til havs, hvor stigerøret (1) utgjør en forbindelse mellom havbunnen (2) og en installasjon (4) på eller nær havoverflaten (6), karakterisert ved at den nødvendige trykkdifferanse mellom aktuatoren{e)s (19, 29, 40) trykkside(r) (18, 42) og avlastede side(r) (17, 46) utgjøres av en hydrostatisk trykkdifferanse.

2. Anordning i henhold krav 1, karakterisert ved at aktuatoren(e)s (19, 29) trykkside(r) (18) direkte eller indirekte via en rørforbindelse (22) er kommunisererbart forbundet til sjøvannet, i det en åpning (28) befinner seg i en betydelig dybde under havoverflaten (6), og hvor rørforbindelsen (22) i hovedsak er fylt med fluid som har en lavere tetthet enn vann.

3. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at aktuato-ren(e)s (.19, 29) avlastede side(r)(17) gjennom en åpning (27) er kommuniserbart forbundet til atmosfæren.

4. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at aktuato-ren(e)s (19, 29, 40) avlastede side(r) (17, 46) er luk ket og under vakuum.

5. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at rørforbindel-sen (22) kommuniserer med sjøvannet via en klokke (20).

6. Anordning i henhold krav 1, karakterisert ved at aktuatorens (40) trykkside (42) direkte eller indirekte er kommuniserbart forbundet til sjøvannet via en åpning (44) hvor åpningen (44) befinner seg i en betydelig dybde under havoverflaten (6).

7. Anordning i henhold til krav 1 og 6, karakterisert ved at aktuatorenes (40) avlastede sider (46) via en rørforbindelse (48) og gjennom en åpning (49) i rørforbindelsen (48) er kommunisererbart forbundet til atmosfæren, og hvor rørforbindelsen (48) i hovedsak er fylt med fluid som er har en lavere tetthet enn vann.

8. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at aktuatoren(e)s (40) avlastede sider (46) er lukket og under vakuum.