NO321806B1

NO321806B1 - Undervannsverktoy for inntrekking av rorender

Info

Publication number: NO321806B1
Application number: NO20016058A
Authority: NO
Inventors: Knut Von Trepka; Sverre Caspersen
Original assignee: Aker Kvaerner Subsea As
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-07-03
Also published as: US20050063786A1; US6997645B2; NO20016058L; WO2003050443A1; MXPA04005699A; AU2002348546A1; NO20016058D0

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et undervannsverktøy beregnet på å trekke rørender mot hverandre, hvilket verktøy innbefatter en første og en andre hoveddel som er forfiyttbare mot og fra hverandre, der den første hoveddel omfatter en rammekonstruksjon med innretninger for nedføring på og fast innfesting til en av rørendene, og den andre hoveddel omfatter en rammestruktur med innretninger for nedføring over og fastholdelse av den andre rørenden og en trekkinnretning anordnet mellom den første og andre hoveddel.

Når en rørledning, for transport av så som olje og gass, er utlagt på sjøbunnen og skal koples opp mot et fast koplingspunkt, har det vært vanlig å benytte et "tie-in and connecting tool" som senkes ned fra overflaten. Verktøyet settes ned over koplingspunktet og en wire blir ført ut fra verktøyet og festet til den rørenden som skal trekkes inn før oppkopling kan skje. Når rørendene, som har respektive flenser, er brakt mot hverandre foretas selve oppkoplingen ved hjelp av en klem-konnektor. Klem-konnektoren har innvendige skråfiater som samvirker med utvendige skråflater på rørflensene. Når klem-konnektoren aktiviseres bevirker de respektive skråflater at rørendene trekkes aksielt mot hverandre med stor kraft og endelig oppkopling skjer. Dette gir kun ett koplingspunkt på sjøbunnen.

I det senere har det blitt mer vanlig å legge ut rørledningen slik at rørenden terminerer i god avstand fra koplingspunktet, for eksempel med en avstand på 30 meter. Deretter legges nok en rørlengde ned i en sløyfe, så som en ekspansjonssløyfe, mellom koplingspunktet og rørledningens ende. Dermed introduseres nok et koplingspunkt som isolert sett ikke er noen fordel. Imidlertid oppnår man den fordel at et betraktelig mindre, enklere, lettere og dermed rimeligere verktøy kreves for å foreta mntrekking av en rørende på denne rørsløyfe med begrenset lengde og vekt. Den nevnte utføring av wire med påfølgende inntrekking kan ses bort fra. Som en forutsetning for det foreliggende undervannsverktøy må likevel rørsløyfen tilvirkes og utplasseres med god presisjon, fortrinnsvis så god at rørendene terminerer ved en avstand mindre enn ISOmm fra koplingspunktene.

Med det foreliggende undervannsverktøy oppnås også den fordel at rørendene ligger lavt i verktøyet og stort sett der de skal bli liggende etter oppkoplingen.

Et eksempel på teknikkens stand er vist i US Re. 31 265.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et undervannsverktøy av den innledningsvis nevnte type som er kjennetegnet ved at den første og den andre hoveddel via trekkinnretningen er løst sammenkoplet med i alle retninger begrenset bevegelsesfrihet i forhold til hverandre, at et antall styreorganer er anordnet på den første hoveddel for samvirke med komplementære styreorganer anordnet på den andre hoveddel, i det trekkiimretaingen er beregnet på å trekke hoveddelene med respektive rørender mot hverandre samtidig som styreorganene innretter og orienterer rørendene i forhold til hverandre.

I en foretrukket utførelse kan rørendene omfatte koniske ringflenser der den ene rørenden innbefatter en tilordnet i og for seg kjent klem-konnektor beregnet på endelig oppkopling mellom rørendene når disse er brakt inntil hverandre.

I en andre utførelse kan rørendene omfatte respektive standard flenser med tilhørende boltforbindelser for å foreta endelig oppkopling mellom rørendene når disse er brakt inntil hverandre.

For å besørge den begrensete bevegelsesfrihet mellom den første og andre hoveddel, kan en fordelaktig utførelse, i tillegg til trekkinnretningen, også omfatte et åk som er innfestet til respektive endepartier av trekkinnretningen og som er løst opplagret i rammekonstruksjonen og rammestrukturen respektivt. TrekJdnnretningen kan med fordel være en lineærmotor, så som en arbeidssylinder.

Andre og ytterligere formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av for tiden foretrukne utførelser av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål, uten derved å være begrensende, og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig.l viser i perspektiv undervannsverktøyet ifølge den foreliggende oppfinnelse, og som er satt sammen av en første og en andre hoveddel med begrenset bevegelsesfrihet i forhold til hverandre, Fig.2A viser et sideriss av verktøyet ifølge fig.l under nedføring over to rørender som skal trekkes sammen,

Fig.2B viser et riss sett i retning av pilen A-A i fig.2A,

Fig.3A-7A viser i sideriss verktøyet ifølge fig.2A i påfølgende faser under nedføring, inntrekking og oppkopling,

Fig.3B viser et riss sett i retning av pilen B-B i fig.3A,

Fig.4B viser et riss sett i retning av pilen C-C i fig.4A,

Fig.5B, 5C, 6B, 6C, 7C viser verktøyet i et riss ovenfra sett i retning av pilen D-D i fig.5A i påfølgende faser under inntrekking og oppkopling, Fig.7B viser verktøyet i et riss sett fra venstre ende i fig.7A når rørendene er trukket sammen, Fig.8 viser verktøyet når det er løsgjort fra klem-konnektoren og i ferd med å bli heiset opp til overflaten, og

Fig.9 viser rørendene og klem-konnektoren ferdig installert på sjøbunnen.

Det vises først til fig.l som viser hoveddelene av et verktøy 10 som er utviklet og konstruert med tanke på inntrekking av en andre rørende PE2 mot en første rørende PEi som er utlagt på sjøbunnen. Det er på figurene vist rørender med koniske flenser. Det skal imidlertid forstås at verktøyet også kan benyttes til inntrekking av rørender med standard ringflenser som endelig forbindes til hverandre med skruer og muttere. Fig.l har utelatt å vise en omsluttende rammekonstruksjon 5 for at hoveddelene skal komme tydelig fram i denne perspektiviske avbildning. For den videre beskrivelse av det komplette verktøy 10, vises det i tillegg til fig.2A.

Undervannsverktøyet 10 er satt sammen av en første hoveddel 1 og en andre hoveddel 2. De to hoveddeler 1,2 er løst forbundet til hverandre via en trekkinnretning i form av en lineærmotor, så som en arbeidssylinder 3, og et åk 4 (ikke vist i fig.l). Denne løse forbindelsen gir hoveddelene 1,2 en begrenset bevegelsesfrihet i alle retninger i forhold til hverandre.

Den første hoveddel 1 omfatter en rammekonstruksjon 5 bestående av en ryggplate 11, en støtteplate 12, en topplate 13 og en frontplate 14. Ryggplaten 11, støtteplaten 12 og frontplaten 14 er forbundet til og står i hovedsak vinkelrett på topplaten 13. Et rom er avgrenset mellom støtteplaten 12 og frontplaten 14. Den andre hoveddel 2 er opptatt i dette rom.

Den andre hoveddel 2 omfatter en rammestruktur 6 omfattende en bæreplate 17 med et organ 18 for opptak av en rørende PE2. Hoveddelen 2 har et antall stivere 19 som forløper mellom bæreplaten 17 og opptaksorganet 18. Bæreplaten 17 står i hovedsak vinkelrett på opptaksorganet 18.

Støtteplaten 12 står i noe avstand fra ryggplaten 11.1 tillegg til forbindelsen via topplaten 13, står støtteplaten 12 i forbindelse med ryggplaten 11 via et nedre par med grovposisjonerende føringsorganer 15 og et øvre par med finposisjonerende føringsorganer 16.

Tilsvarende har bæreplaten 17 et nedre par organer 20 og et øvre par organer 21 for komplementært samvirke med de respektive grovposisjonerende føringsorganer 15 og finposisjonerende føringsorganer 16 på rammekonstruksjonen 5.1 den viste utførelsen er de nedre grovposisjonerende føringsorganer 15 utformet som halve rørstusser som ender i halve trakter som vender mot og skal oppta de nedre organer 20. De er utformet som halvdeler fordi paret til sammen kompletterer hverandre og virker som om de var hele.

I den viste utførelsen er en klem-konnektor 7 tilordnet den første hoveddel 1. Klem-konnektoren 7 omslutter den første rørende PEi.

Fig.2A viser en situasjon der verktøyet 10 blir senket ned over de to rørender PEi, PE2 som skal trekkes mot hverandre for påfølgende oppkopling. På den første rørenden PEi er klem-konnektoren 7 allerede installert. En styreinnretning 8 med form som ligner en hestesko, se fig.2B, er installert nær inntil klem-konnektoren 7. Styreinnretningen 8,

med et utvendig, utad vendende V-formet profil 8a, er fast forbundet til den første rørenden PE|. Ryggplaten 11 har en utsparing 1 lb med et V-formet spor som er komplementært til den hesteskoformete styreinnretning 8 og profilet 8a. Over denne styreinnretning 8 blir ryggplaten 11 glideført til det V-formete spor langs kanten av utsparingen 1 lb danner fast inngrep med profilet 8a på styreinnretningen 8. Dermed

holdes den første hoveddel 1 av verktøyet 10 fast i aksiell retning, samt mot rotasjon. I tillegg har ryggplaten 11 et par låseinnretninger lic som er plassert på hver sin side av utsparingen 1 lb. Hver låseinnretning er beregnet på samvirke med respektivt hakk 8b på hver side av styreinnretningen 8. Dermed kan den første hoveddel 1 også holdes fast mot uttrekking.

Som vist i fig.2A, er arbeidssylinderens 3 stempelstang 3a forbundet til ryggplaten 11 ved hjelp av en første leddforbindelse 3c. En andre leddforbindelse 3d forbinder den andre enden 3b av arbeidssylinderen 3 til bæreplaten 17 på den andre hoveddel 2. På grunn av leddforbindelsene 3c, 3d kan den andre hoveddel 2 bevege seg i alle retninger i forhold til den første hoveddel 1, dog innenfor visse grenser. Aktivisering av arbeidssylinderen 3 vil besørge en sammensatt bevegelse, men hovedsakelig i aksiell retning av rørenden PE2.

Som også vist i fig.2A, er det anordnet et åk 4 mellom arbeidssylinderens 3 endepartier. Aket 4 passerer gjennom en åpning 1 la i ryggplaten 11 og en åpning 12a i støtteplaten 12. Åpningene 1 la og 12a er noe lengre enn bred for at åket 4 skal kunne foreta en understøttet vippebevegelse i åpningene lia, 12a. Fig.2B viser et riss sett i retning pilen A-A i fig.2A og følgelig mot støtteplaten 12. Klem-konnektoren 7 omslutter rørenden PEi og står i uaktivisert tilstand. Klem-konnektoren 7 kan innspennes ved hjelp av en til ryggplaten 11 innfestet motor 22 som blir satt i forbindelse med en skrue 23 som motoren 22 kan rotere. Skruen 23 løper gjennom den ene enden av klem-konnektorens 7 øvre arm 7a og gjennom et gjenget parti av enden til klem-konnektorens 7 nedre arm 7b. Klem-konnektoren 7 er av alminnelig kjent konstruksjon og blir ikke nærmere bekrevet her. Fig.3 A viser den første hoveddel 1 når den er nedsatt over og i inngrep med profilet 8a på føringsinnretningen 8. Føringsinnretningen 8 sikrer den første hoveddel 1 både i aksiell retning og mot rotasjon. Den andre hoveddel 2 er i ferd med å plassere seg over den andre rørenden PE2. Som det fremgår av fig.3B, som viser en avbildning i retning av pilen B-B i fig.3 A, er opptaksorganet 18 utformet med skråflater 18a som leder rørenden PE2 inn i posisjon i opptaksorganet 18. Rørenden PEj kan med fordel ha passende profilelementer E som sikrer rørenden PE2 til opptaksorganet IS med hensyn til rotasjon.

Som vist i fig.3B, er det også utspart en åpning 17a i bæreplaten 17 som åket 4 passerer gjennom med vesentlig bevegelsesfrihet. For åket 4 har åpningen 17a en tilsvarende funksjon som åpningen 1 la i ryggplaten 11.

I fig.4A er den andre hoveddel 2 fullstendig senket ned over og omslutter delvis den andre rørenden PE2. Opptaksorganet 18 har innvendige spor (ikke vist) som samvirker med en eller flere skuldre 24, se fig.3 A, på rørenden PE2. På denne måten er den andre hoveddel 2 i stand til å bringe rørenden PE2 med seg aksielt. Åket 4 kan begrenses i sin bevegelsesfrihet ved hjelp av en stropp 25 eller lignende.

Fig.4B viser den samme situasjon som i fig.4A, men sett i retning av pilen C-C i flg.4A. Rørenden PE2 er innfanget i opptaksorganet 18, men som illustrert, kan hele den andre hoveddel 2 tilte noe i forhold til vertikalen.

Som illustrert i fig.5A og 5B, er det ikke alltid slik at man har klart å legge ut rørendene PEi, PE2 slik at de flukter. I steden har de blitt lagt ned med et vinkelawik i forhold til hverandre. Vinkelawik i alle retninger på om lag 3° og en sideforskyvning i alle retninger mellom rørendenes akser på om lag 150mm kan tolereres.

Innrettingen mellom rørendene PEi og PE2 skjer ved at en spiss 20a på et av de nedre organer 20 støter mot den traktformede føring 15a på enden av en av de respektive grovposisjonerende føringsorganer 15. Se fig.SA. Ved videre fremføring av den andre hoveddel 2 mot den første hoveddel 1 entrer de nedre organer 20 inn i de respektive grovposisjonerende føringsorganer 15 som bringer hoveddelene 1,2 på linje i et vertikalplan. Se fig.5B og 5C.

Fig.6A viser den siste fase av inntrekkingen der en spiss 21a på de øvre par organer 21 på den andre hoveddel 2 er i ferd med å støte mot de respektive finposisjonerende føringsorganer 16 på den første hoveddel 1. Fig.6B viser at rørendene støter mot hverandre, men de kan fortsatt ha et vinkelawik i horisontalplanet. Arbeidssylinderen 3 har en virkelinje som befinner seg i området mellom de fin- og grovposisjonerende føringsorganer 16,15. Dette gir grunnlag for et moment til bæreplaten 17 om de grovposisjonerende føringsorganer 15. Dermed vil de øvre par organer 21, ved aktivisering av arbeidssylinderen 3, svinge inn mot de finposisjonerende føringsorganer 16 inntil spissen 21a kontakter og finposisjonerer bæreplaten 17 og dermed den andre rørenden PE2 i forhold til den første rørenden PEi. Den endelige posisjonering i vertikal- og horisontalplanet, dvs når rørendene PEi, PE2 er brakt på linje og ligger an mot hverandre, er oppnådd når det er etablert fast anlegg med spissene 21a mot de finposisjonerende føringsorganer 16. Fig.6B viser også at klem-konnektoren 7 fortsatt står i utgangsposisjonen i åpen beredskapsstilling. Fig.6C viser klem-konnektoren 7 fremført i sin åpne beredskapsstilling over rørflensenes koniske flater og klar for den endelige oppkoplingsoperasjon. Fig.7A viser i nærmere detalj den endelige posisjonen til rørendene PEi, PE2 der rørflensene ligger butt i butt mot hverandre, men før klem-konnektoren 7 blir fremført. I fig.7B og fig.7C er klem-konnektoren 7 forflyttet langs rørenden PEi bort fra føringsinnretningen 8 og mot den andre rørenden PE2. Klem-konnektoren 7 er forflyttet så langt at den omslutter begge de koniske rørflenser på respektive rørender PEi, PE2. Klem-konnektoren 7 trekker seg sammen rundt rørflensene ved rotasjon av skruen 23 ved hjelp av motoren 22. Som vist har klem-konnektoren 7 innvendige skråflater 7c som samvirker med de respektive koniske flater på rørflensene. Når motoren 22 roterer skruen 23 blir de respektive armer 7a, 7b trukket sammen og de innvendige kilevirkende skråflater vil trekke de koniske rørflenser mot hverandre med stor aksiell kraft. Figuren viser også en klomekanisme 25 som holder den andre rørenden PE2 i fast inngrep med opptaksorganet 18.

Som det fremgår av fig.8 blir klem-konnektoren 7 stående igjen på sjøbunnen som en varig kopling mellom rørendene PEi, PE2. Undervannsverktøyet 10 kan løsgjøres fra rørendene PEi, PE2 ved å aktivisere klomekanismen 25 slik at den løsner på grepet med den andre rørenden PE2. Samtidig aktiviseres låseinnertningene 1 lc til å frigjøre seg fra hakkene 8c i førmgsinmetningen 8. Nå kan det komplette undervannsverktøyet 10 trekkes opp til overflaten og bli benyttet igjen for en senere koplingsoperasjon.

Fig.9 viser den endelige kopling mellom rørendene PE1,PE2 slik den blir liggende på sjøbunnen. Et innvendig tetningselement 26 kan med fordel være plassert mellom rørflensene. Føimgsinnretningen 8 og klem-konnektoren 7 står igjen på koplingen og kan tas i bruk igjen ved en senere anledning om koplingen skal frigjøres.

Claims

1. Undervannsverktøy (10) beregnet på å trekke rørender (PE1JPE2) mot hverandre, hvilket verktøy (10) innbefatter en første og en andre hoveddel (1,2) som er forflyttbare mot og fra hverandre der den første hoveddel (1) omfatter en rammekonstruksjon (5) med innretninger (1 lb) for nedføring på og fast innfesting til en av rørendene (PEi), og den andre hoveddel (2) omfatter en rammestruktur (6) med innretninger (18) for nedføring over og fastholdelse av den andre rørenden (PE2) og en trekkinnretning (3) anordnet mellom den første og andre hoveddel (1,2), karakterisert ved at den første og den andre hoveddel (1,2) via trekkmnretningen (3) er løst sammenkoplet med i alle retninger begrenset bevegelsesfrihet i forhold til hverandre, at et antall styreorganer (15,16) er anordnet på den første hoveddel (1) for samvirke med komplementære styreorganer (20,21) anordnet på den andre hoveddel (2), i det trekkirairetningen (3) er beregnet på å trekke hoveddelene (1,2) med respektive rørender (PEi,PE2) mot hverandre samtidig som styreorganene (15,16,20,21) innretter og orienterer rørendene (PEi,PE2) i forhold til hverandre.

2. Undervannsverktøy som angitt i krav 1, karakterisert ved at rørendene (PE1JPE2) omfatter koniske ringflenser der den ene rørenden (PE[) innbefatter en tilordnet i og for seg kjent klem-konnektor (7) beregnet på endelig oppkopling mellom rørendene (PEi,PE2) når disse er brakt inntil hverandre.

3. Undervannsverktøy som angitt i krav 1, karakterisert ved at rørendene (PEi,PE2) omfatter respektive standard flenser med tilhørende boltforbindelser for å foreta endelig oppkopling mellom rørendene (PEi,PE2) når disse er brakt inntil hverandre.

4. Undervannsverktøy som angitt i ett av kravene 1-3, karakterisert ved at et åk (4) er innfestet til respektive endepartier av trekkiniuetningen (3) og er løst opplagret i ranunekonstniksjonen (S) og rammestrukturen (6) respektivt, idet nevnte åk (4) og trekkinnretningen (3) besørger den begrensete bevegelsesfrihet mellom den første og andre hoveddel (1,2).

5. Undervannsverktøy som angitt i krav 4, karakterisert ved at trekkinnretningen er en arbeidssylinder (3) som er leddet innfestet til den første og andre hoveddel (1,2).