NO322123B1 - Roroverforingssystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et overføringssystem for å overføre fluida fra en første flytende eller fast struktur til en armen flytende struktur, ifølge kravinnledningen.

Det er kjent å forbinde to flytende offshorestrukturer via et overføringskanalsystem for å overføre hydrokarboner fra en struktur til en annen. Andre flytende strukturer kan være en produksjons- eller lagringsstruktur så som en bøyestage, en delvis neddykkbar struktur, et fast tårn eller fortøyningsbøye hvor den andre struktur kan omfatte en flytende produksjon oppbevarings- og lossingsfartøy (FPSO), en skytteltanker og likende. Et slikt system er beskrevet i nederlandsk patentsøknad NL-A-8701849.1 den kjente utforming, er en produksjonsplattform forankret på sjøbunnen via radielle stramme fortøyningsliner, hvor plattformen er forbundet med et undersjøisk brønnhode via et stigerør. Produksjonsplattformen er forbundet med en fortøyningsbøye via fleksible kanalseksjoner. Kanalseksjonene er forankret på sjøbunnen via tjoringer. Fortøyningsbøyen er forbundet med sjøbunnen via en kabel som på enden bærer en klumpvekt. Klumpvekten er forankret til sjøbunnen via en ankerkjetting. Fortøyningsbøyen kan drive fritt innenfor et område som er definert ved lengden av ankerkjettingen mellom klumpvekten og sjøbunnen. Tankeren som er fortøyet til bunnen kan dreie seg rundt bøyen og er utsatt for drift i henhold til rådende vind- og strømforhold.

Fra US 4 339 002 er det kjent et uttømmingsmanifoldsystem hvor et fleksibelt rør strekker seg vertikalt nedover fra en produksjonsplattform til under vannivået, fortsetter horisontalt og strekker seg vertikalt oppover til en fortøyningsbøye som er forankret til sjøbunnen.

Det kjente system har den ulempe at kanalseksjonen kan være utsatt for bøyning/bulking på grunn av strømmer som kan forskyve systemet i sideretningen. Med tanke på forbindelsen av skytteltankeren til den fritt bevegelige fortøyningsbøye, er påvirkningen av det flytende systems dynamikk på overføringskanalene begrenset, men systemet er forholdsvis komplisert i betraktning av den ytterligere fortøyningsbøye som er nødvendig. Videre, i betraktning av friheten av bevegelse for tankeren, er det en risiko for at tankeren skader overføringsrørene.

Andre utførelser er kjent fra blant annet FR 2 420 475 og US 3 750 723.

Et alternativt valg for å forbinde to flytende strukturer er å føre overføringsrørene til sjøbunnen og tilbake opp for å unngå strømmer og flytende systeminduserte krefter. Et slikt system er imidlertid ikke praktisk på dypt vann, for eksempel en dybde på 1 000 m nedenfor sjønivået eller mer.

Det er derfor et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et overføringssystem i hvilket bøyning eller bulking på grunn av strømmer og flytende systemdynamikk er redusert, og som har en forholdsvis liten sving. Et annet mål for oppfinnelsen er å frembringe et overføringssystem som kan spenne over store avstander mellom sammenkoplede strukturer. Et ytterligere mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et overføringssystem som kan produseres på en økonomisk måte.

Overføringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse er karakterisert ved de horisontale deler, nær endene, er utstyrt med strekkdeler orientert i en hovedsakelig vertikal retning, hvor i det minste en strekkdel er skråstilt i en vinkel a, idet en strekkvekt er forbundet ved eller nær endene på den horisontale del for å frembringe en strekkraft på den tredje kanalseksjon.

På grunn av skråstillingen av minst en av de vertikalt plasserte strekkdeler, utøver ballastvekten en horisontal komponent på den i det vesentlige horisontale tredje kanalseksjon. Dermed blir den holdt fra bøyning eller bulking og har en redusert sving på grunn av gjenopprettelseskraften som skapes av motvekten når den er forskjøvet av likevektsposisjonen. Videre, systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse krever ikke ytterligere fortøyningskonstruksjoner, og tillater bruk av relativt lange, i det vesentlige horisontale kanalseksjoner som har en lengde på for eksempel 3 000 m.

Med "i det vesentlige horisontal" er det ment at den tredje kanalseksjon ikke gjør en større vinkel med horisontalretningen enn høyst 45°.

Ifølge oppfinnelsen er det mulig enten å integrere strekkdelen i hver av de første og andre kanalseksjoner eller å benytte strekkdelen som en separat gjenstand. Dette oppnås med overføringssystemet ifølge oppfinnelsen slik det er definert med de i kravene anførte trekk.

I den første utførelse, på grunn av strekk, vil de relaterte første og andre kanalseksjoner generelt strekke seg i henhold til en rett linje. I den andre utførelse, kan de første og/eller andre kanalseksjoner ha hvilken som helst form.

Dette er avhengig av dens lengde i forhold til lengden av strekkdelen, så vel som dens vekt. For eksempel kan de relaterte første og andre kanalseksjoner omfatte tre deler, en i det vesentlig vertikal del, og andre i det vesentlig horisontal del forbundet ved en overgangsdel.

I en utførelse er både første og andre strekkdeler skråstilt i forhold til vertikalretningen, idet en strekkvekt er anordnet ved eller nær hvert forbindelsespunkt av de første og andre kanalseksjoner med en tredje kanalseksjon. Ved å bruke to strekkvekter, en på hver ende av den horisontale kanalseksjon, kan en jevn strekkraft bli utøvet på den horisontale kanalseksjon.

De første og andre kanalseksjoner og/eller strekkdeler er fortrinnsvis festet til den tredje kanalseksjon via en leddskjøt, som for eksempel en fleksibel skjøt eller en dreibar skjøt. I en utførelse er kanalseksjonene laget av stivt rør som tillater en forholdsvis økonomisk fremstilling. Bruken av stivt rør er i dette tilfelle mulig siden bøying og bulking i det foreliggende system er redusert på grunn av strekkeffekten av vektene. Når stivt rør er brukt, kan systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse brukes i forholdsvis store vanndybder, så som 100-150 m under overflaten og dypere. Det er imidlertid mulig å bruke en kombinasjon av stive og fleksible rørseksjoner. Flere overføringssystemer ifølge den foreliggende oppfinnelse kan strekke seg på en radiell måte fra en enkelt flytende struktur, så som for eksempel en bøyestake, til respektive FPSO-tankere eller bøyer for eksport. Oppdriften av strekkvektene kan justeres for eksempel ved å ballastere motvektene med vann eller deballastere ved bruk av komprimert luft. Ytterligere vekt kunne også tillegges eller fjernes. Den tredje kanalseksjon kan være utstyrt med oppdrift slik at den har en nøytral eller til og med positiv oppdrift i vann.

Utførelser av overføringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse, skal gjennom eksempel beskrives i detalj med henvisning til tegningene, hvor figur 1 viser et sideriss av et overføringssystem ifølge en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse, figur 2 viser et grunnriss sett ovenfra av systemet på figur 1 i fravær av en sidestrøm, figur 3 viser et grunnriss sett ovenfra av systemet på figur 1, hvor den horisontale kanalseksjon er forskjøvet med en sidestrøm, og figur 4 viser skjematisk et sideriss av et videre overføringssystem ifølge en ytterligere utførelse av den foreliggende oppfinnelse, figur 5 viser en utførelse hvor den horisontale kanalseksjon er forbundet med en flytedel, og figur 6 viser en alternativ strekkonstruksjon.

Figur 1 viser et midtdybde-overføringssystem 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse som forbinder en bøyestake 2 med et flytende produksjonsoppbevarings- og låsningsfartøy (FPSO) 3.

Bøyestaken 2 er forankret med sjøbunnen 4 via forankringsliner 5. Ett eller flere stigerør 6 forbinder bøyestaken med en undersjøisk hydrokarbonbrønn. Fartøyet 3 omfatter et biostasjonært tårn 7. Tårnet 7 er via en kjettingkabel, som strekker seg nær kjølnivået for fartøyet 3, forbundet med sjøbunnen 4 via forankringsliner 8. Fartøyet 3 kan dreie seg rundt tårnet 7.

Fra produksjonstreet ved dekknivå på bøyestaken 2, strekker det seg ett eller flere rør 9, for eksempel via en føring 10 ved det ytre perimeter av bøyestaken, til en skråstilt kanalseksjon 11. Den skråstilte kanalseksjon 11 er forbundet med en horisontal kanalseksjon 12 som ved sin andre ende er forbundet med en annen skråstilt kanalseksjon 13. Den skråstilte kanalseksjon 13 er forbundet med tårnet 7 på fartøyet 3. De skråstilte kanalseksjoner 11, 13 er forbundet med hhv bøyestaken 2 og fartøyet 3 via fleksible skjøter 21,22.

Den horisontale kanalseksjon 12 er forbundet med de skrå kanalseksjoner 11,13 via dreieskjøter eller fleksible skjøter 14, 15. Ved eller nær skjøtene 14, 15 er strekkvekter 16, 17 festet via kabler 18, 19. Strekkraften som utøves av hver vekt 16, 17 er proporsjonal med sinus a, hvor a er skråvinkelen for de i det vesentlige vertikale kanalseksjoner 11, 13. Skjønt det er vist på figuren 1 at vinklene a av kanalseksjonene 11, 13 er like, er ikke dette nødvendig, og forskjellige skråvinkler kan brukes hvor forskjellige vekter 16,17 er brukt. Videre, er det ikke nødvendig at kanalseksjonen 12 er nøyaktig horisontal, men kan være forskjøvet fra horisontalretningen. Den horisontale kanalseksjon 12 kan være plassert fra noen få meter, opp til 150 m eller mer under sjøoverflaten 20.

Skråvinkelen a kan for eksempel være omkring 30°. Høyden Hl mellom de fleksible skjøter 21, 22 og festepunktet for vektene kan for eksempel være 115 m. Den horisontale avstand mellom de fleksible skjøtene 21,22 kan være omkring 2173 m, mens lengden av den horisontale kanalseksjon 12 kan være omkring 2 000 m. Lengden av hver skrå kanalseksjon 11, 13, er omkring 173 m. Vekten av hver strekkvekt 16,17 kan for eksempel være 100 t. Diameteren av kanalene 11, 12 og 13 kan være for stivt rør for eksempel 0,5 m.

Siden de dynamiske bevegelser av flytende fartøyer under stormer kan være store, kan den vertikale bevegelse som overføres til kanalene 12 gjennom kanalene 11 og 13 forårsake uakseptable bøyningspåkjenninger nær endene av kanalen 12. For å redusere denne bøying, skal en ytterligere leddet dreieskjøt eller fleksibel skjøt 20, 21 installeres, for eksempel 10 til 100 m fra de fleksible skjøter 14, 15.

Som vist på figur 2, i fravær av en sidelengs strøm vil alle kanalseksjoner 11,12 og 13 strekke seg langs en i hovedsak rett linje.

På grunn av sidelengs strøm i retning av pilen c, som vist på figur 3, blir den horisontale kanalseksjon 12 noe forskjøvet, og avstanden L mellom de to strekkvekter 16, 17 blir redusert i sammenlikning med avstanden L i fravær av strøm, hvilket er indikert med brutte linjer på figur 3. Herved vil den horisontale kanalseksjon 12 innta en buet eller bøyd form. Avstanden L av seksjonen 12 kan for eksempel være mellom 1 000 og 10 000 m.

Siden strekkvektene 16, 17 utøver en strekkraft på den horisontale kanalseksjon 12, vil mengden av bulking forbli begrenset. Videre, vandringen av den horisontale kanalseksjon fra sin rette posisjon vil bli begrenset på grunn av den ytterligere strekk-gjenopprettingskraft fra strekkvektene 16, 17 når de er plassert i deres forskjøvne posisjon, som vist på figur 3. For denne avstand L på 2173 m, kan mengden av sidelengs avvik B være omkring 300 m ved en sidelengs strøm på omkring 1 m/s. I dette tilfelle vil skråvinkelen a øke fra 30° til omkring 35°. Den horisontale strekkraft i horisontal kanalseksjon 12 er omkring 52 t, mens den vertikalt rettede komponent av strekkvekten 16,17 er omkring 311.

Figur 4 viser en videre utførelse av oppfinnelsen hvor midtdybde-overføringssystemet er henvist til ved 31 og forbinder to fartøyer 32 og 33. Fra produksjonstreet ved dekknivået på fartøyet 32 med ett eller flere rør 39 som strekker seg til en kanalseksjon 41. Denne kanalseksjon 41 er forbundet med en horisontal kanalseksjon 42 omfattende en lang flerrørs bunt som kan være enten stiv eller fleksibel. Den horisontale kanalseksjon 42 er ved sin andre ende forbundet med en annen kanalseksjon 43 som er forbundet med fartøyet 33. Fra fartøyet 32 og 33 er det strekkdeler 34, 35 som strekker seg til en forbindelse 36, 37 på den tredje kanalseksjon. Disse strekkdelene kan omfatte en kjedekabel eller hvilket som helst andre strekkdeler som er kjent i teknikken. Den lange flerrørbunt 42 er utstyrt med ytterligere forbindelser 38, 39 med hvilke vekter 67 og 47 er forbundet.

Hver av de første og andre kanalseksjoner er ikke lenger under strekk som i utførelsene ifølge figurene 1 til 3 hvor strekkdelene er integrert i første og andre kanalseksjon. På grunn av at første og andre kanalseksjoner vil ha den form som er vist, dvs omfattende en første i hovedsak vertikal del og en tredje i hovedsak horisontal del forbundet med den tredje kanalseksjon. I mellom er det en overgangsdel.

I utførelsen på figur 5, omfatter den horisontale, tredje del langstrakt flyteelement 50, med flere kamre som er under strekk ved strekkdelene 34,35 og vektene 46, 47. Flyteelementet 50 tjener som en strukturell understøttelse for kanalene 42. I utførelsen på figurene 6 omfatter strekkdelene 34, 35 polyesterkabler, festet på sjøbunnen. Kabelen 55 er forbundet med en vinsj 51 og fartøyet 33.

Claims (4)

1. Overføringssystem (1,31) for å overføre fluida fra en første fast eller flytende struktur (2, 32) til en annen flytende struktur (3, 33), hvor overføringssystemet omfatter en første og en andre kanalseksjon (11, 41, 13, 43) forbundet med hhv første og andre struktur, og en i det vesentlige horisontal, neddykket del (12, 42, 50) som forbinder de første og andre kanalseksjoner (11,41, 13, 43), karakterisert ved at den i det vesentlige horisontale del (12, 42, 50) omfatter en tredje kanalseksjon som er forbundet med de første og andre kanalseksjoner og nær sine ender er utstyrt med støttedeler (11, 13, 34, 35) orientert i en i det vesentlige vertikal retning, hvor i det minste en støttedel er skråstilt med en vinkel a i forhold til vertikalretningen, og hvor et strekkelement (16, 17, 46, 47) er forbundet ved eller nær endene på den horisontale del for å frembringe en nedadrettet kraft på den nevnte i det vesentlige horisontale del (12,42,50).

2. Overføringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at støttedelene (11, 13, 34,35) og strekkelementene (16,17,46,47) er forbundet med en tredje kanalseksjon (12, 42).

3. Overføringssystem ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at støttedelen er utformet ved minst en av de første og andre kanalseksjoner (11,13), er orientert i en i det vesentlige vertikal posisjon, og skråstilt i en forutbestemt vinkel a i forhold til vertikalretningen, hvor en strekkvekt (16, 17) er forbundet med overføringssystemet ved eller nær forbindelsespunktet (14, 15) av den skrå kanalseksjon (11, 13) og den i det vesentlige horisontale tredje kanalseksjon (12) for å frembringe strekkraften på den tredje kanalseksjon.

4. Overførinsgssystem (31) ifølge krav 1, karakterisert ved at støttedelen (34, 35) omfatter en line, som forbinder den horisontale del (42) med sin respektive struktur (32, 33).