NO319918B1 - Forankringssystem til havs - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører forbedrede fremgangsmåter og anordninger for fortøyning av sjøfartøy. Oppfinnelsen angår spesielt, men ikke utelukkende forankringssysterner til havs for bruk ved gjenvinning av fluidprodukter (spesielt hydrokarbonprodukter så som olje og gass) fra en off-shore undervanns produktkilde. Den undervanns produktkilde er typisk en undervanns rørledningsterminal, men kan være et undervanns brønnhode, lagringsutstyr eller lignende. Oppfinnelsen kan også anvendes i andre situasjoner hvor det kreves pålitelig forankring av et tankskip eller lignende borte fra konvensjonelt forankringsutstyr, for håndtering av andre fluidtyper så som vann, væske- eller gassformede kjemikalier, eller for håndtering av kraftforsyninger ret-tet til eller fra sjøbunnen, eller ganske enkelt for å for-ankre store fartøy.

Nedsenkede forankringssystemer av typen som foreliggende oppfinnelse vedrører er beskrevet i US 3,670,686 og US 3,727,652. Forankringssystemet i US 3,670,686 omfatter en svivel som roterer rundt en vertikal akse idet en tankers kurs endres med endringer av vind og/eller strøm.

US 3,727,652 vedrører et nedsenket forankrings- og last-overføringssystem inkludert en stasjonær kanal koblet til en base og en bevegelig kanal svingbar rundt en vertikal akse. I hvert tilfelle forbinder en serie forbindelser en fortøyningsline til en baugslange som forbinder en tanker til forankringen.

Ifølge et første aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for forankring av et sjøfartøy omfattende en undervanns forankringsmontasje innbefattende ankerorganer for forankring av montasjen direkte eller indirekte til sjøbunnen og innbefattende svivelorganer innrettet til å dreie om en hovedsakelig vertikal akse; og i det minste én forankringsline som har en første ende forbundet med nevnte svivel og en andre ende innrettet til å forbindes, i bruk, med et sjøfartøy.

Anordningen innbefatter videre en fleksibel stigerørsled-ning med en første ende innrettet til å forbindes med en undervanns fluidproduktkilde, idet nevnte stigerør har en større lengde enn forankringslinen og er koblet med slakk til nevnte forankringsline i minst to punkter mellom forankrings linens første og andre ende. Oppdriftsorganer kan være tilveiebrakt mellom nevnte to punkter.

Anordningen innbefatter fortrinnsvis følerorganer innrettet til å overvåke strekk påført nevnte forankringsline. Anordningen innbefatter fortrinnsvis videre en senderinnret-ning for å sende signaler fra nevnte følerorganer og mottakerorganer innrettet til å plasseres på fartøyet i bruk for mottakelse av nevnte signaler.

Nevnte ankerorganer omfatter fortrinnsvis en pel, idet nevnte svivel er festet til nevnte pels øvre ende. Alternativt omfatter nevnte forankringsorgan en undervanns in-stallasjon som selv er innrettet til å forankres til sjø-bunnen. I en ytterligere alternativ utførelse er nevnte svivel montert på et oppdriftslegeme, og nevnte ankerorganer er festet til nevnte oppdriftslegeme og innrettet til i bruk å holde nevnte oppdriftslegeme i neddykket tilstand ved en forutbestemt høyde over sjøbunnen.

Forankringslinens andre ende er fortrinnsvis forbundet med oppdriftsorganer.

Nevnte stigerør har fortrinnsvis en andre ende innrettet til å forbindes med en flytende slangemontasje.

Ifølge et andre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for forankring av et sjøfartøy ved bruk av anordningen ifølge det første aspekt ved oppfinnelsen, omfattende festing av forankringslinens andre ende til nevnte fartøys baug og tilføre reversert drivkraft til nevnte far-tøy for å sette nevnte forankringsline under strekk. Fremgangsmåten, innbefatter også fortrinnsvis å overvåke strekket som påføres forankringslinen og å variere aksialkraften som tilføres fartøyet for å oppnå et hovedsakelig konstant, på forhånd bestemt strekk i forankringslinen.

Videre omfatter fremgangsmåten fortrinnsvis å forbinde nevnte stigerør med et fluidmanifold av fluidlagringsorganer plassert på fartøyet, via nevnte flytende slangemontasje.

Oppfinnelsen muliggjør bruk av et standard tankskip som er forbundet med forankringslinen ved hjelp av dets standard baugforankringsutstyr, eller med minimal modifikasjon eller forbedring av dets baugforankringsutstyr. Ved anvendelser som innebærer gjenvinning av et fluid fra en kilde på hav-bunnen, kan dette gjøres via fartøyets standard midtskips manifold. Den flytende slangemontasje som anvendes for dette formål kan også være av standard type. Anordningen ifølge oppfinnelsen er forholdsvis enkel sammenlignet med eksisterende forankringssystemer med ekvivalent funksjon, og foreliggende system unngår behovet for spesialtilpassede fartøyer, og krever høyst minimal modifikasjon av standard fartøyer.

Utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet kun som eksempel under henvisning til vedføyde tegninger, hvor

fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et forankringssystem som innbefatter oppfinnelsen; og

fig. 2 er en skjematisk illustrasjon av et strekkovervåk-ningssystem som utgjør del av systemet på fig. 1.

Det skal nå vises til tegningene, hvor en undervanns rør-ledning 10 for transport av hydrokarbonprodukter ender ved en undervanns forankringsmontasje 12 ifølge oppfinnelsen. I dette eksempel omfatter forankringsmontasjen 12 en ankerpel 14 som har en forankringssvivel 16 montert på sin øvre ende over sjøbunnen 18. Pelen 14 kan f .eks. være en konvensjonell rørformet pel eller kan være av sugetypen. Svivelens 16 rotasjonsakse er hovedsakelig vertikal.

Produktledningen 10 avsluttes ved forankringsmontasjen 12 av enhver egnet innretning, med en gjennomstrømningsforbin-delse til en fleksibel stigerørsledning 20, ved hjelp av hvilken produktet kan transporteres til vannflaten for las-ting i et tankskip 22 som er forankret til forankringsmontasjen 12 ved hjelp av en forankringsline 24. Fluidbanen kan strekke seg gjennom svivellegemet slik at stigerøret 20 kan rotere fritt med sviveiens roterende del. Svivelen kan være utformet for å tilveiebringe flere fluidbaner fra flere undervanns ledninger til flere stigerørsledninger. Forankringslinens 24 øvre ende er forbundet med en bøye 26, ved hjelp av hvilken linens 24 ende bæres på vannflaten når den ikke er i bruk, for at fartøyet 22 skal finne den igjen når det er nødvendig. Bøyen 26 er innrettet til å tas opp og forbindes med fartøyets konvensjonelle (eller hensiktsmessig forsterkede) baugforankringsutstyr.

Bøyens forbindelse med fartøyets forankringsutBtyr innbefatter en in-line belastningscelle 50 (fig. 2) for at strekket i forankringslinen 24 skal kunne overvåkes, slik det skal beskrives nærmere nedenfor.

Stigerøret 20 er forbundet med forankringslinen 24 i et første punkt forholdsvis nær forankringsmontasjen 16 og i et andre punkt forholdsvis nær bøyen 26 ved hjelp av for-bindelseskraver 28 og 30, idet stigerørets 20 lengde mellom forbindelseskravene 28 og 30 er forsynt med oppdriftskraver 32, som er velkjent på området. Den øvre ende av stigerø-ret 20 er forbundet med en flytende slange 34, som kan være av konvensjonell type som også er velkjent på området. Den flytende slange 34 er innrettet til å tas opp av et konvensjonelt midtskips boretårn 36 montert på tankskipet 22 for

forbindelse med en standard midtskipsmanifold 38 for å mu-

liggjøre lossing av produktet til (eller, avhengig av an-vendelsen, fra) tankskipet 22.

Systemet omfatter videre et arrangement for overvåking av strekket i forankringslinen 24, som skjematisk vist på fig. 2. Dette arrangementet innbefatter belastningscellen 50, som genererer et signal som representerer forankringslinens 24 strekk. Signalet som genereres av belastningscellen 50 føres til en bærbar senderenhet 52 for belastningsovervåk-ning montert nær skipets baug som sender signalet, eller et annet signal utledet fra belastningscellesignalet, til en bærbar mottakerenhet 54 for belastningscelleovervåkning montert på skipets bro. Sendingen av signalene fra baugen til broen skjer fortrinnsvis ved hjelp av radiolink 42. Andre trådløse elektromagnetiske senderinnretninger kan anvendes hvis formålstjenlig. En kabelforbindelse eller lignende kan selvsagt også anvendes, men vil vanligvis være mindre hensiktsmessig i praksis. Sender- og mottakerenhe-tene 52 og 54 er fortrinnsvis konstruert slik at de lett kan bæres mellom forskjellige fartøyer. Belastningscellen 50 kan forbli installert på forankringslinen når den ikke er i bruk, eller den kan også være bærbar.

Ved bruk av forankringssysternet tar fartøyet 22 opp forankringslinen 24 og forbindes med denne og den flytende slange 34. Fartøyet 22 holder seg på avstand fra undervanns for-ankringspunktet ved bruk av sakte reversert drivkraft for å påføre forankringslinen 24 strekk. Linestrekket kan kont-rolleres dynamisk ved bruk av lastsignaler fra den in-line-monterte belastningscelle 50, idet lastsignalene sendes fra senderenheten 52 på fartøyets baug til mottakerenheten 54 på fartøyets bro 40. Stigerøret 20 har større total lengde enn forankringslinen 24, idet en slakkhetsgrad tilveie-bringes i stigerøret 20 mellom forankringsmontasjen 12 og den nedre koblingskrave 28 og mellom koblingskravene 28 og 30, slik at strekket i forankringslinen 24 ikke overføres til stigerøret 20.

Med forankringslinen 24 under kontrollert strekk, kan far-tøyet dreie om sviveiens 16 akse, enten under innflytelse av omgivelsesforholdene (vind og/eller sjøens bevegelser) eller under fartøyets 22 kontroll (ved hjelp av rorde-fleksjoner) ifølge skipsmannskapets vurdering.

Eksempelvis kan forankringslinen 24 være et polyestertau med en diameter på 192 mm, og svivelens 16 belastningslagre kan benytte vannsmurte metallflater av sintret bronse. Mottakerenheten 54 kan innbefatte hørbare og/eller synlige alarmorganer, for å få mannskapet på broen til å iverksette hensiktsmessige tiltak for å holde strekket i forankringslinen innenfor på forhånd bestemte grenser. Mottakerenheten kan alternativt eller i tillegg kobles til et automatisk eller halvautomatisk kontrollsystem 56 for å kontrol-lere aksialkraften, fartøyets kurs etc. slik at strekket holdes innenfor nevnte grenser. Det vil forstås at beskaf-fenheten av systemene for lastovervåkning og signalbehand-ling og sending kan variere meget, hvilket vil være åpen-bart for fagmannen på angjeldende område.

Det vil forstås at når undervanns forankringsmontasjen anvendes som del av et undervanns produkteksportsystem, kan den være montert på eller tilordnet undervannsinstallasjoner så som brønnhoder eller manifolder, med eller uten forbindelse med ytterligere produktledninger som fører fra andre undervannsinstallasjoner. I en mulig variasjon kan svivelen monteres på en bøye, idet bøyen forankres til sjø-bunnen ved hjelp av kabler og peler eller lignende slik at den holdes på en på forhånd valgt høyde over sjøbunnen og under vannflaten. I dette tilfelle ville produktkilden være forbundet med bøyen ved hjelp av en fleksibel ledning.

Arrangementet av undervannssvivelen og forankringslinen i kombinasjon med et enkelt, bærbart strekkovervåkningssys-tem, og dets anvendelsesmåte tilveiebringer basis for et forankringssystem med mange forskjellige mulige anvendelser, innbefattende undervanns produkteksport, men også innbefattende vanlige forankringsanvendelser, eller håndtering av andre produkter for andre formål. Det muliggjør sikker og pålitelig forankring av store fartøyer så som tankskip på steder uten konvensjonelt forankringsutstyr, samtidig som det er vesentlig mindre komplisert enn eksisterende systemer med ekvivalent funksjon og som også krever vesentr lige modifikasjoner av fartøyene og/eller bruk av mer raf-finerte fartøyer.

Spesielt eliminerer systemet kravet om et fartøy med dynamisk posisjoneringsevne (dvs. flere datastyrte thrustere med variabel asimut), og eliminerer også fartøyets behov for å holdes under konstant, aktiv, manuell kontroll. Med fartøyet under sakte reversert drivkraft for å strekke forankringslinen, vil fartøyet dreie sikkert om undervannssvivelen og med minimale krav til manuell innblanding.

Forbedringer eller modifikasjoner kan innlemmes uten å av-vike fra oppfinnelsens ramme.

Claims (21)

1. Anordning for forankring av et sjøfartøy (22) omfattende: en undervanns forankringsmontasje (12) innbefattende ankerorganer (14) for forankring av montasjen direkte eller indirekte til sjøbunnen og innbefattende svivelorgan (16) innrettet til å dreie om en hovedsakelig vertikal akse; og i det minste én forankringsline (24) som har en første ende forbundet med nevnte svivel (16) og en andre ende innrettet til i bruk å forbindes med et sjøfartøys (22) baug, og videre omfatter en fleksibel stigerørsledning med en første ende innrettet til å forbindes med en undervanns fluidproduktkilde, karakterisert ved at stigerøret (20) har større lengde enn forankringslinen (24) og er koblet med slakk til nevnte forankringsline (24) ved minst to punkter (28, 30) mellom forankringslinens (24) første og andre ende.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter følerorganer (50) innrettet til å overvåke strekk påført nevnte forankringsline (24).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at følerorganene (50) er innrettet til å overvåke strekk påført nevnte forankringslines (24) andre ende ved bruk av anordningen ved nevnte sjøfartøys (22) reverserte drivkraft.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at følerorganene (50) er plassert på eller i tilslutning til nevnte forankringslines (24) andre ende.

5. Anordning ifølge ethvert av kravene 2-4, karakterisert ved at den videre innbefatter senderorganer (52) for sending av signaler fra følerorgane-ne (50) og mottakerorganer (54) innrettet til å plasseres på fartøyet (22) i bruk for å motta nevnte signaler.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at senderorganene (52) er innrettet til å plasseres nær fartøyets (22) baug.

7. Anordning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at mottakerorganene (54) er innrettet til å plasseres på fartøyets (22) bro.

8. Anordning ifølge ethvert av kravene 5-7, karakterisert ved at mottakerorganene (54) innbefatter organer for generering av utgangssignaler når strekket i forankringslinen (24) faller utenfor på forhånd bestemte verdier.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at utgangssignalene innbefatter hørbare og/eller visuelle alarmsignaler.

10. Anordning ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at nevnte signaler innbefatter kontrollsignaler.

11. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte ankerorganer (12) omfatter en ankerpel (14), idet svivelen (16) er festet til pelens (14) øvre ende.

12. Anordning ifølge ethvert av kravene 1-10, karakterisert ved at forankringsorganene (12) omfatter en undervannsinstallasjon som er innrettet til å forankres til sjøbunnen.

13. Anordning ifølge ethvert av kravene 1-10, karakterisert ved at nevnte svivel (16) er montert på et oppdriftslegeme og at nevnte ankerorganer (12) er festet til oppdriftslegemet og innrettet til å holde oppdriftslegemet i neddykket tilstand på en på forhånd bestemt høyde over -sjøbunnen i bruk.

14. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte forankringslines (24) andre ende er forbundet med oppdriftsorganer (26) .

15. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert vedat nevnte stigerør er forsynt med oppdriftsorganer mellom to punkter.

16. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte stigerør (20) har en andre ende innrettet til å forbindes med en flytende slangemontasje (34).

17. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte ankerorganer (12) innbefatter fluidledningsorganer som stigerørets (20) første ende er forbundet med ved anordningens bruk.

18. Fremgangsmåte for forankring av et sjøfartøy (22) ved bruk av anordningen for forankring av et sjøfartøy, omfattende en undervanns forankringsmontasje (12) innbefattende ankerorganer (14) for forankring av montasjen direkte eller indirekte til sjøbunnen og innbefattende et svivelorgan (16) innrettet til å dreie om en hovedsakelig vertikal akse; og i det minste én forankringsline (24) som har en første ende forbundet med nevnte svivel (16) og en andre ende innrettet til å forbindes, i bruk, med et sjøfartøys baug (22), og videre omfattende en fleksibel stigerørskanal (20) med en første ende innrettet til å forbindes med en undervanns fluidproduktkilde karakterisert ved at stigerøret (20) har større lengde enn forankringslinen (24) og forbindes med slakk til forankringslinen (24) ved minst to punkt (28, 30) mellom forankringslinens første og andre ende, idet fremgangsmåten omfatter å feste nevnte forankringslines (24) andre ende til nevnte fartøys (22) baug og å tilføre reversert drivkraft til nevnte fartøy (22) for å sette nevnte forankringsline (24) under strekk.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at den videre omfatter å overvåke strekket som påføres forankringslinen (24) og å variere drivkraften som tilføres fartøyet (22) for å holde strekket innenfor på forhånd bestemte grenser.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18 eller 19, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter å forbinde nevnte stigerør (20) med en fluidmanifold av fluidlagringsorganer plassert på fartøyet (22), via en flytende slangemontasje (34).

21. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 18 - 20, karakterisert ved at anordningen for å for-ankre et sjøfartøy (22) som anvendes i fremgangsmåten omfatter anordningen ifølge ethvert av kravene 1-17.