NO321422B1 - Anordning, system og fremgangsmate for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter pa havbunnen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning, et system og en fremgangsmåte for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, som angitt i innledningen av respektive selvstendige krav 1, 9 og 17.

Det finnes i dag teknologier hvor vann og høytrykk brukes til denne type oppdrag. Imidlertid har disse begrensninger med henhold til hvilket vanntrykk som kan genereres. Normalt er det snakk om ca. 100bar maksimalt, og med beskjedne vannmengder i tillegg.

Fra patentlitteraturen viser blant annet GB 1312515 en anordning for å spyle vekk jordlag eller sedimenter for legging av for eksempel rør, omfattende et blandemunnstykke, hvori vann som kommer fra et drivmunnstykke og luft som strømmer inn fra et ringrom blandes og deretter drives inn i jordlaget. US 4,479,741 viser en selvdrevet anordning for å nedgrave og å grave opp led-ningsrør på havbunnen, omfattende et disintegreringselement som benytter høytrykks vannstråler for å lage en oppslemming av bunnmaterialet, grave-elementer som har sugeenheter for trekke opp oppslemmingen, og forflyttnings-enheter for å bevege anordningen på sjøbunnen langs ledningsrøret. Videre viser WO 03/102313 en løsning for fjerning av sedimenter på havbunnen, omfattende en senkbar og hevbar enhet med propeller som danner en vannstrøm ut av enheten for å bryte opp sedimentene.

Oppfinnelsen omhandler fortrinnsvis en anordning og et system for effektivt å fjerne leire og andre sedimenter med hardhet > 0,5Mpa. Dersom det er snakk om å fjerne masser på havbunn og dersom disse har en større hardhet enn 0,5Mpa kan ikke tradisjonell dredging (bruk av vakuum) benyttes. Da må en ta i bruk vann med trykk over 1Mpa (100bar) for å bryte opp disse sedimentene. For å gjøre dette mye mer effektivt enn tradisjonelle metoder omhandler fore-stående oppfinnelse et system som kombinerer ultrahøy- og lavtrykk.

Disse kombineres ved å føre begge disse tilførselsmedium inn i en kompakt enhet hvor ultrahøytrykk føres inn i senterdyse og hvor lavtrykk føres inn i en ytre dyse. Ultrahøytrykkdysen tilfører så høyt vanntrykk at sedimentene på havbunn trakteres. Ved så å tilføre vann med lavtrykk brytes så disse sedimentene ytterligere opp. Ved videre å kombinere flere slike dysesystemer i samme system kan man da effektivt grave grøfter på havbunn.

Det er følgelig et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en anordning og system som omtalt ovenfor.

Dette formålet oppnås blant annet med en anordning som angitt i det selvstendige krav 1, ved at anordningen omfatter et hovedlegeme med minst en høytrykksdyse og minst en lavtrykksdyse innrettet for mottak og videreformidling av henholdsvis fluid under høytrykk og fluid under lavtrykk, hvorved hovedlegemet er innrettet til å bli anordnet på havbunnen for tilførsel av nevnte fluid for å bryte opp tilstøtende sedimenter.

Alternative foretrukne utførelser av anordningen er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 2-8.

Hovedlegemet omfatter foretrukket en sentralt anordnet høytrykksdyse og en omliggende ytre lavtrykksdyse, hvor høytrykksdysen er innrettet til å tilføre fluid med tilstrekkelig høyt trykk til at sedimenter innen en avstand på opptil 1 m frakteres, og lavtrykksdysen er innrettet til å ytterligere bryte opp nevnte sedimenter. Foretrukket benyttes vann som arbeidsfluid. Hovedlegemet kan videre omfatte en hakeformet del innrettet til å ytterligere bryte opp og/eller å grave vekk nevnte sedimenter.

Anordning i følge oppfinnelsen kan være koblet til en eller flere frekvenskontrollerte fluidpumper for kontroll av hastighet på tilført fluid.

Nevnte anordning er videre koblet til en fleksibel multiledning, i hvilken ledning nevnte fluid under høytrykk og lavtrykk blir tilført anordningen.

Et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse frembringer et system som angitt i det selvstendige krav 9, ved at systemet for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, i forbindelse med offshore opprenskning og/eller graving av grøfter på nevnte havbunn, omfatter en undervannsmodul innbefattende et antall anordninger i samsvar med oppfinnelsen, hvor anordningene er anordnet ved siden av hverandre med innbyrdes avstand, oppsamlingsmidler innrettet til å samle opp sedimenter løsgjort av nevnte en eller flere anordninger, samt innretninger for å spre sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene.

Alternative foretrukne utførelser av systemet er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 10-16.

Foretrukket kan oppsamlingsmidlene omfatte minst et avsugningsrør anordnet tilstøtende nevnte anordning(er), og en pumpe koblet til nevnte rør, innrettet til å suge opp løsgjorte sedimenter. Avsugningsrøret kan være et fleksibelt rør.

Videre kan innretningene for å spre sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene omfatte et ejektorsystem. Oppsamlingsmidlene og innretningene for å spre sedimenter kan også være koblet til en eller flere frekvenskontrollerte elektriske motorer for drift av tilhørende pumper, samt ventilmidler for styring av nevnte pumper.

Undervannsmodulen kan omfatte en eller flere overvåkningsinnretninger som velges fra en gruppe omfattende videokamera, gyro, sonar, ekkosonde, MRU, lys, etc. Undervannsmodulen kan omfatte styreinnretninger, så som propeller, for å styre og kontrollere undervannsmodulens plassering i forhold til havbunnen. Undervannsmodulens styreinnretninger og overvåkningsinnretninger kan dessuten være koblet til et status og overvåkningssystem.

Et tredje aspekt av foreliggende oppfinnelse frembringer en fremgangsmåte som angitt i det selvstendige krav 17, ved at fremgangsmåten for effektiv

fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, i forbindelse med offshore opprenskning og/eller graving av grøfter på nevnte havbunn, omfatter trinnene å senke ned på havbunnen en undervannsmodul omfattende en eller flere anordninger i samsvar med oppfinnelsen, å tilføre fluid under høytrykk og fluid under lavtrykk til nevnte anordning(er), hvor nevnte fluid tilføres henholdsvis en respektiv høytrykksdyse og en lavtrykksdyse, å bryte opp tilstøtende sedimenter på havbunnen ved hjelp av nevnte fluid under høytrykk, og å tilføre nevnte fluid under lavtrykk på de samme sedimentene for å ytterligere bryte opp nevnte sedimenter.

Alternative foretrukne utførelser av fremgangsmåten er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 18-23.

Undervannsmodulen forflyttes frotrinnsvis langs havbunnen for å utføre nevnte opprenskning og/eller graving av grøfter. Høytrykksfluid tilføres med et ultra-høytrykk foretrukket over 200 bar, og mer foretrukket over 250 bar, hvor høytrykksfluid og lavtrykksfluid kan tilføres vekselvis, eller høytrykksfluid og lavtrykksfluid kan tilføres samtidig.

Løsgjorte sedimenter samles foretrukket opp ved hjelp av oppsamlingsmidler anordnet i eller tilstøtende undervannsmodulen, og sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene kan spres utover havbunnen i et område fjernt fra arbeidsområdet til undervannsmodulen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til de vedlagte tegninger, hvori: Figur 1 viser en perspektivtegning av en anordning i følge oppfinnelsen.

Figur 2 viser et snitt av anordningen vist i figur 1.

Figur 3 viser et system i følge oppfinnelsen, omfattende et antall anordninger i samsvar med figur 1 og 2. Figur 1 og 2 viser en anordning i følge oppfinnelsen for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, fortrinnsvis i forbindelse med offshore relaterte boreoperasjoner. Som det fremgår fra figurene omfatter foreliggende anordning et fortrinnsvis kompakt hovedlegeme 10 innbefattende minst en høytrykksdyse 12 og minst en lavtrykksdyse 14 innrettet for mottak og videreformidling av henholdsvis fluid under høytrykk og fluid under lavtrykk. Anordningen er følgelig innrettet til å bli anordnet på havbunnen for tilførsel av nevnte fluid for å bryte opp tilstøtende sedimenter.

Foretrukket omfatter hovedlegemet 10 en sentralt anordnet høytrykksdyse 12 og en omliggende ytre lavtrykksdyse 14, men dysene kan være plassert på andre måter enn det som her er vist. Høytrykksdysen og lavtrykksdysen er av vanlige, kjente typer og vil derfor ikke bli beskrevet nærmere i det de anses kjent for en fagmann.

I en utførelse er høytrykksdysen 12 innrettet til å tilføre fluid med tilstrekkelig høyt trykk til at sedimenter innen en avstand på opptil 1 m trakteres. I en annen utførelse kan høytrykksdysen 12 være innrettet til å fraktere sedimenter også i en avstand på over 1m. Lavtrykksdysen 14 er følgelig innrettet til å ytterligere bryte opp nevnte sedimenter innen de samme avstandene. Foretrukket er fluid

som blir benyttet vann, men annet fluidum kan også benyttes.

Som det fremgår kan også hovedlegemet 10 omfatte en hakeformet del 16 innrettet til å ytterligere bryte opp og/eller å grave vekk nevnte sedimenter. Den hakeformete delen 16 er fortrinnsvis anordnet til undersiden av hovedlegemet, og i egnet avstand fra nevnte dyser.

Anordningen(e) i følge oppfinnelsen er foretrukket koblet til en eller flere frekvenskontrollerte fluid pumper for kontroll av hastighet på tilført fluid, så som for eksempel fluidpumpen 22 vist i forbindelse med systemet i figur 3, men dersom anordningen i følge oppfinnelsen skal benyttes alene, dvs. ikke i forbindelse med foreliggende system, kan fluidpumpen være anordnet på annen måte. Videre er hovedlegemet 10 koblet til en fleksibel multiledning 18, i hvilken ledning nevnte fluid under høytrykk og lavtrykk blir tilført anordningen gjennom separate kanaler 18a og 18b.

Foretrukket tilføres ultrahøytrykkdysen så høyt vanntrykk at sedimentene på havbunn frakteres i en rekkevidde på for eksempel ca 40-60cm dybde fra den posisjon dysen ligger i sedimentet. Ved så å tilføre vann med lavtrykk brytes så disse sedimentene ytterligere opp. Ved videre å kombinere flere slike dysesystemer i samme system kan man da effektivt grave grøfter på havbunn - i sedimenter > 0,5Mpa.

I utgangspunktet kan høytrykk på vann ligge mellom 250bar-1200ltr/min til 930bar- 230ltr/min. Lavtrykk kan være konstant på 8,5bar- 13300ltr/min. Dyser vil variere i størrelse etter trykk og vannmengde. Normalt dreier dette seg om variasjon på ø1,5mm-4,5mm på høytrykk. På lavtrykk kan dysestørrelse i en foretrukket utførelse ligge på ca. ø77mm indre diameter mot ø30mm ytre diameter på liten dyse i senter (dvs. arealet i anulus). Det må imidlertid være klart at dyser med andre karakteristikker kan benyttes, og at andre trykk og fluidmengder kan benyttes, både over og under det som her er nevnt.

Som nevnt omfatter foreliggende også et system for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, i forbindelse med offshore opprenskning og/eller graving av grøfter på nevnte havbunn, omfattende en undervannsmodul 20 innbefattende et antall anordninger i samsvar med det som er beskrevet ovenfor, hvor anordningene er anordnet ved siden av hverandre med innbyrdes avstand. Videre omfatter undervannsmodulen 20 oppsamlingsmidler 24 innrettet til å samle opp sedimenter løsgjort av nevnte en eller flere anordninger, samt innretninger 26 for å spre sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene 24.

Oppsamlingsmidlene omfatter fortrinnsvis minst et avsugningsrør 28 med et sugehode, anordnet tilstøtende nevnte anordning(er), og en pumpe koblet til nevnte rør, innrettet til å suge opp løsgjorte sedimenter. Avsugningsrøret 28 er fortrinnsvis et fleksibelt rør.

Undervannsmodulens 20 innretninger 24 for å spre sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene 24 omfatter et ejektorsystem, som kan bestå av for eksempel to, eller flere, utløp 30 som er anordnet tversgående til arbeids-retningen, og som sprer nevnte sedimenter utover havbunnen i en avstand tilstrekkelig langt fra undervannsmodulen til at nevnte sedimenter ikke kommer i konflikt med arbeidsområdet. I den viste utførelsen er utløpene 30 vist mer eller mindre inne i undervannsmodulen, men utløpene kan være forskjøvet slik at de er langt foran eller på siden av undervannsmodulen.

Oppsamlingsmidlene 24 og innretningene 26 for å spre sedimenter er fortrinnsvis koblet til en eller flere frekvenskontrollerte elektriske motorer for drift av tilhørende pumper. Pumper og motorer er fortrinnsvis anordnet tilstøtende fluidpumpen henvist til som 22, men alle pumper og motorer kan være anordnet på andre måter enn det som er vist i figur 3, i det plasseringen ikke er vesentlig for utøvelse av oppfinnelsen.

For å lette drift av undervannsmodulen 20 kan den omfatte en eller flere overvåkningsinnretninger som velges fra en gruppe omfattende videokamera, gyro, sonar, ekkosonde, MRU, lys, etc. Videre omfatter undervannsmodulen styreinnretninger for å styre og kontrollere undervannsmodulens plassering i forhold til havbunnen. Styreinnretningene kan for eksempel omfatter et antall propeller 32 som kan være plassert på ulike steder på undervannsmodulen for å styre dens bevegelse i alle nødvendige retninger.

Undervannsmodulens styreinnretninger og overvåkningsinnretninger kan være koblet til et status- og overvåkningssystem over havoverflaten.

I bruk senkes undervannsmodulen 20 ned på havbunnen, fortrinnsvis omfattende en eller flere anordninger i samsvar med oppfinnelsen, hvorpå fluid under høytrykk og fluid under lavtrykk tilføres til nevnte anordning(er), hvor nevnte fluid tilføres henholdsvis en respektiv høytrykksdyse og en lavtrykksdyse. Tilstøtende sedimenter på havbunnen brytes opp ved hjelp av nevnte fluid under høytrykk, og tilførsel av nevnte fluid under lavtrykk på de samme sedimentene bryter ytterligere opp nevnte sedimenter, samtidig som undervannsmodulen forflyttes langs havbunnen for å utføre nevnte opprenskning og/eller graving av grøfter.

Som nevnt tilføres høytrykksfluid med et ultrahøytrykk foretrukket over 200 bar, og mer foretrukket over 250 bar. Høytrykksfluid og lavtrykksfluid kan tilføres vekselvis, eller høytrykksfluid og lavtrykksfluid kan tilføres samtidig.

Claims (23)

1. Anordning for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen,karakterisert vedå omfatte et hovedlegeme (10) med minst en høytrykksdyse (12) og minst en lavtrykksdyse (14) innrettet for mottak og videreformidling av henholdsvis fluid under høytrykk og fluid under lavtrykk, hvorved hovedlegemet (10) er innrettet til å bli anordnet på havbunnen for tilførsel av nevnte fluid for å bryte opp tilstøtende sedimenter.

2. Anordning i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hovedlegemet (10) omfatter en sentralt anordnet høytrykksdyse (12) og en omliggende ytre lavtrykksdyse (14).

3. Anordning i samsvar med krav 2,karakterisert vedat høytrykksdysen (12) er innrettet til å tilføre fluid med tilstrekkelig høyt trykk til at sedimenter innen en avstand på opptil 1m trakteres.

4. Anordning i samsvar med krav 3,karakterisert vedat lavtrykksdysen (14) er innrettet til å ytterligere bryte opp nevnte sedimenter.

5. Anordning i samsvar med et eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat fluid som blir benyttet er vann.

6. Anordning i samsvar med et eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat hovedlegemet (10) omfatter en hakeformet del (16) innrettet til å ytterligere bryte opp og/eller å grave vekk nevnte sedimenter.

7. Anordning i samsvar med et eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte anordning er koblet til en eller flere frekvenskontrollerte fluidpumper (22) for kontroll av hastighet på tilført fluid.

8. Anordning i samsvar med et eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte anordning er koblet til en fleksibel multiledning (18), i hvilken ledning nevnte fluid under høytrykk og lavtrykk blir tilført anordningen.

9. System for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, i forbindelse med offshore opprenskning og/eller graving av grøfter på nevnte havbunn,karakterisert vedå omfatte en undervannsmodul (20) innbefattende et antall anordninger i samsvar med et eller flere av kravene 1-8, hvor anordningene er anordnet ved siden av hverandre med innbyrdes avstand, oppsamlingsmidler (24) innrettet til å samle opp sedimenter løsgjort av nevnte en eller flere anordninger, samt innretninger (26) for å spre sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene (24).

10. System i samsvar med krav 9,karakterisert vedat oppsamlingsmidlene (24) omfatter minst et avsugningsrør (28) anordnet tilstøtende nevnte anordning(er), og en pumpe koblet til nevnte rør, innrettet til å suge opp løsgjorte sedimenter.

11. System i samsvar med krav 10,karakterisert vedat avsugningsrøret (28) er et fleksibelt rør.

12. System i samsvar med krav 9,karakterisert vedat innretningene (26) for å spre sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene (24) omfatter et ejektorsystem (34).

13. System i samsvar med et eller flere av kravene 10-12,karakterisert vedat oppsamlingsmidlene (24) og innretningene (26) for å spre sedimenter er koblet til en eller flere frekvenskontrollerte elektriske motorer for drift av tilhørende pumper, samt ventilmidler for styring av nevnte pumper.

14. System i samsvar med et eller flere av kravene 9-13,karakterisert vedat undervannsmodulen (20) omfatter en eller flere overvåkningsinnretninger som velges fra en gruppe omfattende videokamera, gyro, sonar, ekkosonde, MRU, lys, etc.

15. System i samsvar med et eller flere av kravene 9-14,karakterisert vedat undervannsmodulen (20) omfatter styreinnretninger (32), så som propeller, for å styre og kontrollere undervannsmodulens plassering i forhold til havbunnen.

16. System i samsvar med et eller flere av kravene 9-15,karakterisert vedat undervannsmodulens (20) styreinnretninger og overvåkningsinnretninger er koblet til et status og overvåkningssystem.

17. Fremgangsmåte for effektiv fjerning av leire og andre sedimenter på havbunnen, i forbindelse med offshore opprenskning og/eller graving av grøfter på nevnte havbunn,karakterisert ved: å senke ned på havbunnen en undervannsmodul (20) omfattende en eller flere anordninger i samsvar med et eller flere av kravene 1-8, å tilføre fluid under høytrykk og fluid under lavtrykk til nevnte anordning(er), hvor nevnte fluid tilføres henholdsvis en respektiv høytrykksdyse (12) og en lavtrykksdyse (14), å bryte opp tilstøtende sedimenter på havbunnen ved hjelp av nevnte fluid under høytrykk, og å tilføre nevnte fluid under lavtrykk på de samme sedimentene for å ytterligere bryte opp nevnte sedimenter.

18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 17,karakterisert vedat undervannsmodulen (20) forflyttes langs havbunnen for å utføre nevnte opprenskning og/eller graving av grøfter.

19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 18,karakterisert vedat høytrykksfluid tilføres med et ultrahøytrykk foretrukket over 200 bar, og mer foretrukket over 250 bar.

20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 19,karakterisert vedat høytrykksfluid og lavtrykksfluid tilføres vekselvis.

21. Fremgangsmåte i samsvar med krav 19,karakterisert vedat høytrykksfluid og lavtrykksfluid tilføres samtidig.

22. Fremgangsmåte i samsvar med krav 20 eller 21,karakterisertved at løsgjorte sedimenter samles opp ved hjelp av oppsamlingsmidler (24) anordnet i eller tilstøtende undervannsmodulen (20).

23. Fremgangsmåte i samsvar med krav 22,karakterisert vedat sedimenter som er oppsamlet av oppsamlingsmidlene (24) spres utover havbunnen i et område fjernt fra arbeidsområdet til undervannsmodulen (20).