NO318001B1 - Fremgangsmate for fremstilling av et elektrisk kabelsystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å fremstille et elektrisk kabelsystem omfattende en elektrisk kabel inneholdende en lederkjerne, og for å installere det nevnte elektriske kabelsystem over et longitudinalt ekspanderbart-sammentrekkbart element, og angår også et slikt fremstilt elektrisk kabelsystem.

Undersjøiske rørledninger blir konvensjonelt brukt for å transportere fluidum så som gass eller olje fra en brønn til en plattform eller liknende. Når transportprosessen er operativ blir rørledningsveggen oppvarmet av det varme (150 til 200 °C) flytende fluidum. Rørledningsveggen vil under denne fase oppnå sin maksimale forlengelse.

Når transporten av fluidum har stoppet, for en eller annen grunn, vil fluidet inne i rørledningsveggen gradvis kjøles ned til en temperatur av den omliggende sjø (omkring 4 °C) hvilket resulterer i tilstopping av rørledningen ved hydratdannelse av fluidet. Under denne fase, vil rørledningen trekke seg samme og gjennomgå sin minimale forlengelse. Før den når denne fase er det vel kjent å varme rørledningen tilstrekkelig til å hindre den nevnte tilstopping av fluidum inne i den ikke-opererte rørledning ved bruk av et elektrisk oppvarmingssystem. For dette formål, omfatter varmesystemet en undersjøisk elektrisk kabel, klemt til rørledningens overflate ved mer eller mindre regelmessige intervaller parallelt med rørledningens akse. Under denne installasjonen, blir den undersjøiske elektriske kabel utsatt for trekkrefter - typisk omkring 20 kN - slik at den blir en kabel under strekk. Dessuten, mens rørledningen er i stand til å ekspandere og trekke sammen i aksiell retning, som et resultat av temperaturendringer, er dette ikke slik med den fastklemte undersjøiske elektriske kabel. Tvunget inn i den samme forlengelse under produksjon, vil typisk strekk i den undersjøiske elektriske kabel bli øket fra 20 kN til omtrent 120 kN, men et slikt høyt strekk er uforutsigbart å håndtere, og utover det som er akseptabelt for selve kabelen og kabelklemmene. Klemmene vil derfor sprekke eller bevege seg i forhold til den undersjøiske elektriske kabel og rørledningen, og i verste tilfelle skade begge.

Det er derfor et mål for oppfinnelsen å unngå disse problemene og å utvikle en forbedret fremgangsmåte som tillater en undersjøisk elektrisk kabel av et varmesystem å motstå mekaniske krefter tilført under installasjonen ved klemming til rørledningen, så vel som å ta vare på senere bevegelse på grunn av termiske sykler? av rørledningen uten skade. Videre er det et mål for oppfinnelsen å frembringe en fremgangsmåte som tillater en elektrisk kabel å motstå strekk under dens fremstilling og under installasjon på den ytre overflate av et longitudinalt ekspanderbart-sammentrekkbart element og videre å hindre at kabelen setter opp høyt strekk når lengden av den forlengbare, sammentrekkbare element varierer.

For dette formål, frembringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for å fremstille et elektrisk kabelsystem omfattende en elektrisk kabel inneholdende en lederkjerne, og for å installere det nevnte elektriske kabelsystem over det longitudinal ekspanderbare-sammentrekkbare element, karakterisert ved at den omfatter de suksessive trinn plassering av et sekundært element over den nevnte elektriske kabel for å gi den elektriske kabel betydelige festede bølger, installering ved klemming, minst to punkter på det nevnte elektriske kabelsystem til den longitudinalt ekspanderbare-sammentrekkbare element, og håndtering av det nevnte sekundære element etter den nevnte klemming for å utløse de nevnte festede bølger.

I hele beskrivelsen betyr vesentlig festede bølger, bølger som i det vesentlige konstant når det gjelder amplitude, form eller lengde. Det er en måte å hindre at den elektriske kabel strekker seg eller forlenger seg under fremstilling, transport og installasjon. Med andre ord, under fremstilling og installasjon danner festede bølger en ytterligere lengde sammenliknet med lengden av en rett elektrisk kabel.

Mens den elektriske kabel ifølge oppfinnelsen er i stand til å motstå strekk under fremstilling og installasjon, blir strekk fra installasjonen fjernet etter installasjon ved å håndtere det nevnte sekundære element. Så snart utløsningen er gjort, blir den ytterligere lengde omformet til en "fri til å brukes" overskuddslengde, den elektriske kabel er i stand til å forlenge seg mens den holder sin bølgede form, istedenfor å forlenges som en rett elektrisk kabel.

Overskuddslengden blir derfor produsert etter klemming, og tillater den nevnte elektriske kabel å ta vare på lengdevairasjoner av det utstrekkbare-sammentrekkbare element uten å øke strekken, ulik noen elektrisk kabel ifølge tidligere teknikk.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan med fordel omfatte det trinn å bruke en radielt ekspanderbar slange som det nevnte sekundære element og plasseringstrinnet kan bestå av å plassere den radielt ekspanderbare slange og den nevnte elektriske kabel sammen i en spiralliknende konfigurasjon.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fortrinnsvis omfatte det trinn å radielt ekspandere den rette slange ved å frembringe høye interne trykk inne i slangen før leggingsprosessen.

I tillegg, kan fremgangsmåten omfatte det trinn å opprettholde det nevnte høye interne trykk under klemmingsprosessen og håndteringsprosessen kan bestå av å redusere det interne trykk, slik at slangen blir radielt ikke-strekk ekspandert.

Videre, kan fremgangsmåten omfatte det trinn å anordne en felles ytre skjede som omgir slangen og den elektriske kabel.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer naturligvis et elektrisk kabelsystem omfattende en elektrisk kabel inneholdende en lederkjerne, karakterisert ved at den videre omfatter det nevnte sekundære element som er plassert over den nevnte elektriske kabel og blir fremstilt ved den fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor.

I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen, er det nevnte sekundære element den nevnte slange ved det nevnte justerbare interne trykk.

Det interne trykk er høyt under fremstilling og installasjon og lavere interne trykk etter håndtering.

Leggingsprosessen sikrer den elektriske kabel så vel som sekundærelementets bølgede form.

Det elektriske kabelsystem kan omfatte den nevnte felles ytre skjede som omgir sekundærelementet og den elektriske kabel.

Den nevnte lederkjerne er fortrinnsvis kopperkjerne, og dekket med en polymer isolasjonsskjede.

Oppfinnelsen frembringer også et oppvarmingssystem omfattende et elektrisk kabelsystem som beskrevet tidligere, for å bli klemt til to punkter på en undersjøisk rørledning. Det ovenstående og andre mål, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå tydeligere i den følgende detaljerte beskrivelse av de foretrukne utførelser som illustrert i de medfølgende figurer, hvor figur 1 er et delvis perspektiv og longitudinalt riss av et elektrisk kabelsystem ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen, figur 2 viser et oppvarmingssystem med et elektrisk kabelsystem på figur 1, figur 3a er en skjematisk tegning (ikke i målestokk) som viser delvis og i longitudinalt snitt det elektriske kabelsystem under klemming på to nabopunkter på den undersjøiske rørledning, figur 3b beskriver skjematisk (ikke i målestokk) et tverrsnitt av det elektriske kabelsystem på figur 3a, figur 4a er en skjematisk tegning (ikke i målestokk) som viser i et longitudinalt snitt, det elektriske kabelsystem under varm væsketransport i den undersjøiske rørledning, og figur 4b beskriver skjematisk (ikke i målestokk) et tverrsnitt av det elektriske kabelsystem etter klemming.

Elementer som har den samme funksjon blir henvist til med samme tall i alle figurene.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen.

Figur 1 beskriver et delvis perspektiv og longitudinalt snitt av et elektrisk kabelsystem 1 ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen. Det elektriske kabelsystem 1 omfatter en elektrisk kabel 10 inneholdende en lederkjerne som fortrinnsvis er en stor kopperkjerne 2 (typisk på 630 mm<2> - 1 200 mm<2>) og fortrinnsvis dekket av en polymer isolasjonsskjede 4, en slange 3 med et høyt internt trykk frembrakt ved å fylles med komprimert fluidum (ikke vist) så som olje, vann eller liknende, og fortrinnsvis en felles ytre skjede 5 (delvis kutt?(cut)? på figur 1) som omgir den elektriske kabel 10 på slangen 3 og laget av polyetylen eller annet materiale.

Slangen 3 er en høytrykkshydraulisk slange fortrinnsvis med syntetisk fletting (ikke vist). Den indre foring er fleksibel og flettingen er ikke tett ved én atmosfære.

Når under trykk, er slangen 3 radielt ekspandert, og den syntetiske fletting tilstrammet. Den elektriske kabel 10 er i stand til å motstå høyt trykk uten strekking eller forlenging.

Under fremstilling av det nevnte elektriske kabelsystem 1, blir slangen 3 satt under trykk, så blir slangen 3 og den elektriske kabel 10 lagt sammen i en spiralliknende form og den felles ytre skjede 5 blir anordnet.

Hensikten med denne felles ytre skjede 5 er å beskytte den elektriske kabel 10 og slagne 3 under transport, under installasjon av det elektriske kabelsystem 1 over en undersjøisk rørledning.

Bølgeformen av den elektriske kabel 10, bestående av bølger 100 festet ved slangen 3, skaper en ytterligere lengde sammenliknet med lengden av en rett elektrisk kabel. Denne elektriske kabel 10 blir i det vesentlige hindret fra å bevege seg. Dimensjonen av den ytterligere lengde blir satt av lengden og forholdet mellom diameteren av kobberkjernen 2 og slangen 3.

Polymerisolasjonsskjeden 4 omfatter fortrinnsvis et indre halvlederlag som en indre skjerm, et isolasjonslag og et ytre halvledende lag som en ytre skjerm.

På figur 2 er et varmesystem som omfatter det elektriske kabelsystem 1 vist skjematisk. Et isolert metallrør 1' (dvs. rørledningen) forbinder en plate 20 på sjøbunnen 30 med en prosesseringsenhet 40 installert på en plattform 50. Røret 1' har en ytre termisk isolasjon som sikrer at fluidum så som råolje som kommer fra platen 10 har tilstrekkelig lav viskositet til den når plattformen 50. Hvis oljestrømmen blir stoppet, vil dannelse av hydratplugger og voksavleiringer skje, som kan blokkere rørledningen når oljetransporten skal begynne igjen.

For å unngå dette problemet kan røret 1' bli oppvarmet. Én eller flere seksjoner 6 av røret 1' er forbundet med en kraftforsyningsenhet 70 installert på plattformen 50 med en stigekabel 8 som forbinder én eller flere lederpar med en isolert mater- og returledning. Stigekabelen 8 er beskyttet med en armering og en ytre skjede.

Ved den nedre ende av stigekabelen 8 er forbindingselementer 11, 12 anordnet henholdsvis til å forbinde det elektriske kabelsystem 1 og en enkel lederkabel 9 med en returleder og en materleder i stigekabelen 8. Dessuten er det elektriske kabelsystem 1 og den enkelte lederkabel 9 forbundet med seksjon 6 av røret 1'. Isolasjonsflenser 13, 14 isolerer seksjonene 6 av en rørledning fra hverandre.

Under installasjon blir det elektriske kabelsystem 1 klemt i parallell med rørledningens akse og ved mer eller mindre regulære intervaller i den oppvarmede seksjon 6 av en rekke klemmer 7 og fortrinnsvis stropper.

En kraftforsyningsenhet 70 genererer en elektrisk vekselstrøm, fortrinnsvis i området fra 500 til 2000 A, og en spenning som fortrinnsvis er i området fra 5 til 40 kV. Strømmen blir matet via stigekabelen 8, den elektriske kabel av det elektriske kabelsystem 1 og lederkabelen 9 gjennom en seksjon 6 av røret 1. Vekselstrømmen forårsaker oppvarming av røret 1' i seksjon 6 og sikrer en tilstrekkelig lav viskositet av materialet inni.

Figur 3a viser en skjematisk tegning (ikke i måtestokk) som viser delvis og i et lengdesnitt det elektriske kabelsystem 1 under klemming til den undersjøiske rørledning i seksjon 6.

Det er klart at det elektriske system 1 strekker seg til begge sider fra stroppene 7a og 7b. Avstanden mellom de to stroppene er gjennom en vei?by way of? på for eksempel seks til ti meter.

Slangen 3 og den elektriske kabel 10 er lagt sammen i en spiralliknende konfigurasjon.

dl er avstanden mellom de to stropper 7a og 7b. De festede bølger 100 av den elektriske kabel 10 inne i den felles skjede 5 gir åpenbart tilleggslengde høyere til den nevnte avstand di. Seksjonen 6 av rørledningen 1' er kald, og har sin minste forlengelse.

Figur 3 beskriver skjematisk (ikke i målestokk) et tverrsnitt av det elektriske kabelsystem 1 på figur 3 a.

Trykkslangen 3 har et sirkelliknende tverrsnitt. Senteret B av den elektriske kabel 10 med kopperkjernen 2 og polymerisolasjonsskjeden 4 er skiftet fra senteret A definert ved den felles beskyttende skjede 5.

Etter klemming blir det interne trykk i slangen 3 fjernet (trinn ikke vist) og gir slangen et tverrsnitt som illustrert på figur 4b. Slangen 3 er nå fleksibel både i radiell og longitudinell retning. Følgelig er den innebygde tilleggslengden derfor omformet til en "fri til å brukes" overskuddslengde siden bølgene i den elektriske kabel 10 ikke lengre er festet og den elektriske kabel kan virke som et senterelement.

Figur 4a er en skjematisk tegning (ikke i målestokk) som viser i et lengdesnitt det elektriske kabelsystem 1 under transport av varmt fluidum i den undersjøiske rørledning r.

Den trykkfrie slange 3 er bare lagt rundt den elektriske kabel 10.

Stroppene 7a, 7b fulgte utvidelsen av rørledningen 1' (symbolisert ved pilene X-X') som vist ved de prikkede linjer som indikerer posisjonen av stroppene før strømming av varmt fluidum. Avstanden d2 som skiller de nevnte stroppene er økt. Den elektriske kabel 10 ved å bruke en del av den definerte overskuddslengde har dempet bølgene 110 med en felles ytre skjede 5. Hvis nødvendig kan den elektriske kabel 10 bli en rett elektrisk kabel ved maksimum temperatur av den undersjøiske rørledning. Overskuddslengden blir justert til forlengelse-sammentrekning av rørledningen 1' forårsaket ved temperaturvariasjoner.

Den ytre skjede 5 er fortrinnsvis lett ekspanderbar ved lavt nivå av strekk takket være en god elastisitet og forholdsvis lav modul.

Figur 4b beskriver skjematisk (ikke i målestokk) et tverrsnitt av det elektriske kabelsystem 1 når det interne trykk i slangen er utløst, - uansett om rørledningen er varm eller ikke.

Senteret B av den elektriske kabel 10 er nærmere senteret A av den ytre beskyttende skjede 5. Den trykkfrie slangen 3 har et ovalliknende tverrsnitt.

Ifølge oppfinnelsen er den elektriske kabel 10 i stand til å motstå trekkrefter på 20-30 kN før og under klemming. Etter fjerning av trykket blir strekket fra installasjonen fjernet. Den elektriske kabel 10 strekker seg istedenfor forlengelse, uten å sette opp for høy kraft, beregnet til rundt 3 kN. Derfor, under lengdevariasjoner av rørledningen, vil ikke stroppene bevege seg, og den elektriske kabel er trygg.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å fremstille et elektrisk kabelsystem (1) bestående av en elektrisk kabel (10) inneholdende en lederkjerne (2) og for å installere det nevnte elektriske kabelsystem over et longitudinalt utvidbart-sammentrekkbart element (6, 1') karakterisert ved at det omfatter de suksessive trinn av å disponere et sekundært element (3) over den nevnte elektriske kabel for å gi den elektriske kabel vesentlig festede bølger (100), og dermed danne en ytterligere lengde, installering ved klemming ved minst to punkter det nevnte elektriske kabelsystem til det longitudinalt utvidbare-sammentrekkbare element (6, 1') og håndtering av det nevnte sekundære element etter klemmingen for å utløse den festede bølge, og dermed konvertere den nevnte tilleggslengde til en fri til å bli brukt tilleggslengde.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter det trinn å bruke radielt ekspanderbar slange (3) som det nevnte sekundære element og ved at disponeringstrinnet består av å tvinne den nevnte radielt ekspanderbare slange og den nevnte elektriske kabel (10) sammen i en spiralliknende konfigurasjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter det trinn å radielt ekspandere den nevnte slange (3) ved å frembringe høyt internt trykk inne i slangen før den nevnte tvinneprosess, ved at fremgangsmåten omfatter det trinn å opprettholde det nevnte høye interne trykk under klemmingsprosessen, og ved at den nevnte håndteringsprosess består av å redusere det inteme trykk ved at slangen blir radielt ikke ekspandert.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 2 eller 3, karakterisert ved at den omfatter det trinn å anordne en felles ytre skjede (5) rundt den nevnte slange (3) og den elektriske kabel (10).

5. Elektrisk kabelsystem (1) omfattende en elektrisk kabel (10) inneholdende en lederkjerne (12) og egnet for å bli installert ved klemming over et elektrisk ekspanderbart-sammentrekkbart element (1\ 6), karakterisert ved at den omfatter et sekundærelement (3) som er plassert over den nevnte elektriske kabel på en måte som gir den elektriske kabel vesentlige festede bølger (100) før og under klemmingen og dermed danner en ytterligere lengde, og ved at det nevnte sekundære element kan håndteres til å utløse feste av bølgene etter klemmingen, og dermed omforme tilleggslengden til en fri til å brukes tilleggslengde.

6. Elektrisk kabelsystem (1) ifølge krav 5, karakterisert ved at det nevnte sekundærelement er en radielt utvidbar slange (3) med et justerbart internt trykk.

7. Elektrisk kabelsystem (1) ifølge krav 6, karakterisert ved at den nevnte utvidbare slange (3) og den elektriske .kabel (10) er tvinnet sammen i en spiralliknende konfigurasjon for å oppnå de nevnte festede bølger (100).

8. Elektrisk kabelsystem (1) ifølge krav 5-7, karakterisert ved at det omfatter en felles ytre skjede (5) som omgir det sekundære element (3) og den elektriske kabel (10).

9. Elektrisk kabelsystem (1) ifølge krav 5-8, karakterisert ved at ledningskjernen (2) er en kopperkjerne og er dekket med en polymer isolasjonsskjede (4).

10. Oppvarmingssystem omfattende et elektrisk kabelsystem (1) ifølge krav 5-9 som kan klemmes på minst to punkter til en undersjøisk rørledning (1').