NO326235B1

NO326235B1 - Kutteapparat for rorledninger

Info

Publication number: NO326235B1
Application number: NO20016315A
Authority: NO
Inventors: Richard W Maccoy; Luis J Gutierrez
Original assignee: Oceaneering Int Inc
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2008-10-20
Also published as: GB2366541A; GB0128681D0; BR0011935A; NO20016315D0; BR0011935B1; WO2000078491A1; GB2366541B; US6267037B1; NO20016315L

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for å kutte en rørmantel av en undersjøisk rørledning med en ytre diameter, omfattende en basisramme fastgjørbar over mantelen, en kutterramme dreibart og roterbart montert til basisrammen med en kutter bevegbar i så mange som tre retninger, hvilke retninger er en lengderetning av en mantel til hvilken basisrammen er fastgjørbar, mot eller vekk fra en mantel til hvilken basisrammen er fastgjørbar og rundt en mantel til hvilken basisrammen er fastgjørbar.

Undervanns rørledninger trenger en gang i mellom reparasjoner. I mange installasjoner er rørledningen mantlet med en konsentrisk mantel som gir et ringrom mellom rørledningen og utsiden av mantelen. For å utføre vedlikehold på slike rørledninger måtte man tidligere ved benyttelse av kjente undervanns kutteinnretninger, skille hele rørledningen fra, ved å benytte et kutteapparat. Generelt ville disse innretningene bli senket ned til rørledningen og benytte en rammestøttet diamantvaier som kuttemekanisme. Tidligere kjente innretninger innretter diamantvaiern for å lage et kutt perpendikulært til lengdeaksen av rørledningen, gjennom rørledningen og den omgivende mantelen. Disse stegene vil bli repetert et annet sted slik at hele segmentet, som man tror har en lekkasje, kan fjernes og erstattes.

Tidligere kjente innretninger har ikke muligheten for å kutte vekk den ytre mantelen uten å også kutte gjennom røret. En fordel som er oppnådd ved den foreliggende oppfinnelse, som har muligheten av å uavhengig kutte den ytre mantelen uten å kutte gjennom røret, er at rørledningen kan avdekkes for å bekrefte og presist posisjonere enhver lekkasje og for kanskje å utføre reparasjoner uten å unødvendig måtte fjerne fullstendig seksjoner av rørledningen. Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til kutt i et enkelt plan på tvers avt til lengdeaksen av røret. Som et resultat kan et multiplant kutt redusere binding av kutteren siden det avkuttede stykket forblir i sin posisjon ved avslutning av kuttet.

Typiske tidligere kjente tilgjengelige kutteinnretninger er US patenter 5 685 996,

5 598 754, 5 361 748, 5 010 694, 4 777 723, 4 312 498, 4 143 862, 4 091 514, 3 578 233, 3 056 267, 2 762 621 ;US statlig oppfinnelsesregistrering H-45; europeisk patentsøknad 0540834A1; russisk patent 777 146; 659 687; 150 377; og japansk patent 2-59273. Videre omhandler en del patenter generelle kutteinnretninger og komponenter for dette, enten slike innretninger er benyttet undervanns eller for å kutte andre strukturer. Typisk for slike innretninger er US patenter 4 936 284, 4 765 307, 4 007 705, 3 479 830, 2 795 222, 2 674 238, og 1 689 829. US patent 4 109 480 viser en undervannskran som kan benyttes for reparasjon av undervanns rørledninger.

Videre er det kjent innretninger for å kutte rør fra US 2408517 og US3464685.

Ingen av disse tidligere kjente innretningene har mulighet for selektivt å fjerne en ytre mantel fra en dekket undervanns rørledning, koblet med allsidigheten ved å ha muligheten til å kutte perpendikulært til lengdeaksen eller i et flertall av plan, for en eller annen grunn en seksjon må skilles fra rørledningen for reparasjon. En av hensiktene til den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning som kan være økonomisk å lage og som arbeider effektivt ved å gi fleksibilitet for å lage et flertall av forskjellige typer kutt for å løse enhver bestemt undervannssituasjon. En annen hensikt med innretningen er å ha muligheten til å fjerne en seksjon av den ytre mantel uten å kutte den faktiske rørledningen for å få tilgang til rørledningen, for analyse av feilstedet og for mulig å utføre reparasjon uten å kutte gjennom rørledningen. Disse og andre fordeler ved apparatet i henhold til den foreliggende oppfinnelse vil komme klarere frem ved en gjennomgang av den detaljerte beskrivelsen nedenfor.

Et undervannsapparat for vedlikehold av undervanns rørledninger omfatter en teleskopisk ramme som kan senkes ned i nærheten av rørledningen. Rammen har en åpen seksjon slik at den kan omfavne rørledningen og den ytre mantelen, og fastholde seg selv løsbart slik at den selektivt kan reposisjoner. Et kutteapparat er fastgjort til en teleskopisk underramme. Kuttestrukturen kan roteres om lengdeaksen til underrammen, i tillegg til beveges fremover langs retningen av lengdeaksen av rammen på grunn av de teleskopiske trekk ved underrammen. Kuttestrukturen kan også beveges svingbart om en akse for rotasjon som er utvendig og generelt perpendikulær til lengdeaksen av rørledningen. Kombinasjonen av de teleskopiske trekk med det svingbare trekk og trekk for å muliggjøre rotasjon om lengdeaksen muliggjør et flertall av forskjellige kutt. Den prinsippielle fordelen med apparatet er å ha muligheten for å kutte gjennom en ytre mantel av en mantlet rørledning på tvers av og i lengderetningen for å fjerne mantelen i biter, uten å kutte gjennom rørledningen.

Fig. 1 viser apparatet mens det senkes ned til rørledningen.

Fig. 2 viser apparatet satt ned på rørledningen.

Fig. 3 viser rammen av apparatet fastgjort til den ytre mantelen av rørledningen.

Fig. 4 viser starten av et kutt gjennom mantelen.

Fig. 5 viser det samme som fig. 4, med kuttestrukturen rotert i forhold til den langsgående aksen av rørledningen. Fig. 6 viser det samme som fig. 5, som viser ferdigstillelsen av et første kutt gjennom mantelen til rørledningen. Fig. 7 viser det samme som fig. 6, som viser ferdigstillelsen av det første kutt i mantelen. Fig. 8 viser rammen relokalisert i forhold til det første kutt i mantelen og progresjonen av et langsgående kutt fra det første kutt gjennom den ytre mantelen.

Fig. 9 viser avslutningen av det langsgående kutt i den ytre mantelen.

Fig. 10 viser kuttestrukturen fjernet fra den ytre mantelen ved avslutningen av et annet kutt perpendikulært til den langsgående aksen av mantelen. Fig. 11 viser at de to seksjonene av mantelen kan fjernes mens den underliggende rørledningen forblir ukuttet.

Apparatet A er i fig. 1 vist i den posisjon det vil ha når det er senket ned fra et overflatefartøy, ved bruk av kranen som er montert på et slikt fartøy. Støttende kabler og hydrauliske ledninger fra fartøyskranen til apparatet A er ikke vist for å klargjøre forståelsen av oppfinnelsen. Apparatet A omfatter en basisramme 10. Basisrammen 10 har en U-formet struktur med en åpen bunn slik at apparatet A kan senkes ned på en mantlet rørledning 12. Den mantlede rørledningen 12 er en sammenstilling av en reell rørledning 14, som gjennom en serie av utragende støtter 16, lokalisert periodisk langs dens lengdeakse, støtter den ytre mantelen 18. Den mantlede rørledningen må mulig løftes før basisrammen 10 kan omfavne den.

Basisrammen 10 omfatter et flertall drivruller 20, hvor hver av disse er motorisert ved en motor 22. Rullene 20 er vist på én side av basisrammen 10 og et speilvendt arrangement finnes på den motstående side, men er ikke vist i tegningen på fig. 1. En bevegelig stang 24 er forbundet til en aktuator 26 slik at forlengelsen av et stempel ut av sylinderen i aktuator 26 resulterer i roterende bevegelse av den bevegbare stangen 24 for å bevege rullene 20 fra en stilling som vist i fig. 1 og fig. 2 til en stilling som vist i fig. 3. Med stempelet forlenget fra sylinderen i aktuator 26, som vist i fig. 3, er rullene 20 beveget under mantelen 18 for å fastgjøre posisjonen av basisrammen 10 i forhold til mantelen 18.

En fagmann vil forstå at en lignende innretning forekommer på baksiden av basisrammen 10 slik at rullene 20 i hovedsak er rotert til en stilling under fundamentet 18 (eller den bare rørledningen 14) for å fastholde posisjonen til basisrammen 10 inntil det er ønskelig å flytte basisrammen 10 ved drivrullene 20, som illustrert i fig. 8.

Basisrammen 10 har innvendig en teleskopisk underramme 28. Underrammen 28 er i fig. 1 vist i en stilling inne i basisrammen 10, men kan aktiveres til en forlenget stilling i forhold til basisrammen 10 som vist i fig. 8. Underrammen 28 støtter en tannhjulsramme 30. En drivmotor 32 betjener tannhjul 34. En åpen fortanning 36 er dreibart montert til underrammen 28, den er generelt U-formet og har en serie av utvendige tenner 38. Tannhjul 34 griper inn med tennene 38 slik at drift av motoren 32 vil rotere den åpne fortanningen 36 om lengdeaksen til den mantlede rørledningen 12, som vist, f.eks. ved sammenligning av fig. 1 i forhold til fig. 5 og 6. Tannhjulene 40, 42, 44 og 46 er støttet av tannhjulsrammen 30, og alle har tenner for å gripe inn med tennene 38. Driften er gjort direkte gjennom tannhjul 34 og gjennom et belte 50 ved å bruke tannhjulene 40, 42, 44 og 46, mens den åpne fortanningen 36 er holdt tilbake for å forhindre dennes bevegelse i lengderetningen slik at tannhjul 34 holdes i inngrep med tenner 38, slik at rotasjon i begge retninger, med eller mot klokken, i forhold til lengdeaksen av den mantlede rørledning 12 kan oppnås. En fagmann innen området vil forstå at et fullstendig 360° kutt kan oppnås ved at den åpne fortanningen 36 kan roteres videre selv om ett av tannhjulene 40 eller 44 mister kontakt med tennene 38. Dette kan ses i fig. 6 hvor den åpne fortanningen 36 er rotert til det punkt hvor tannhjul 42 ikke lenger er i kontakt med den åpne fortanningen 36. Imidlertid kan de andre tannhjulene fortsatt drive den åpne fortanningen 36. Fig. 6 viser en ekstrem posisjon i én retning for den åpne fortanningen 36 i forhold til tannhjul 34. Den andre ekstreme posisjon kan nås når enden 48 av den åpne fortanningen 36 kommer nær tannhjul 34. Denne posisjonen er ikke vist i figurene. Kuttet er gjort ved å rotere den åpne fortanningen 36 med klokken noe i overkant av 180° og så reversere og rotere mot klokken for i overkant av 360° for å ferdigstille kuttet. Kontinuerlig rotasjon i en retning, er mulig, men kan medføre sammenfiltring av de hydrauliske kablene.

Også vist i fig. 1 er et kontinuerlig belte 50 som kan benyttes av motor 32 til å drive tannhjulene 40, 42, 44 og 46, i motsetning til å la dem være som løsruller og drive den åpne fortanningen 36 kun ved tannhjul 34.

Også fastgjort til den åpne fortanningen 36 for tandembevegelse med denne, er vaier kutterrammen 52, som har en drivmotor 54 som driver en diamantvaier 56 langs en serie av trinser 58, 60, 62 og 64. En aktuator 66, anordnet på motstående sider av vaierkutterammen 52 og den åpne fortanningsrammen 68, tillater dreiebevegelse av vaierkutterammen 52 i forhold til hengselstappene 70 på den åpne fortanningsrammen 68. Hengselstapper 70 definerer en akse generelt perpendikulært til lengdeaksen av rørledningen 14, for å definere en bueformet bevegelse av vaier 56 mot og vekk fra rørledningen 14 eller mantelen 18.

De vesentlige komponentene til apparatet A er nå blitt beskrevet og sekvensen av operasjoner for å fjerne et parti av den ytre mantelen 18 uten å kutte rørledningen 14 vil nå bli beskrevet med henvisning til figurene. Som det tidligere er forklart, er apparatet A senket ned over den mantlede rørledningen 12 og rullene 20 er beveget på begge sider av basisrammen 10 i kraft av drift av aktuator 26. Apparatet A er nå fastholdt til den ytre mantelen 18 ved rullene 20, som vist i fig. 3.

Som vist i fig. 4 og 5, er vaierkutterammen 52 rotert i en bueformet bane om hengseltapper 70 nedover inntil kontakt med den ytre mantel 18. Dreiebevegelsen av vaierkutterammen 52 kan kombineres med forskyvning av underrammen 28 i forhold til basisrammen 10 slik at bevegelsen av vaier 56 er helt perpendikulært til lengdeaksen av den mantlede rørledningen 12. Alternativt kan vaier 56 beveges fremover i en bueformet bane ved rotasjon av rammen 52 til det punkt hvor en kort korde er laget av vaier 56 når den penetrerer gjennom veggen av den ytre mantelen 18. Vaiern 56 er rotert enten kontinuerlig eller sporadisk for å avslutte kuttet. Deretter, som vist i fig. 5 og 6, er motor 32 aktivert for å dreie i én eller to retninger for å ferdigstille et kutt gjennom den ytre mantelen 18. Igjen, mens denne prosessen pågår, som vist i fig. 5 og 6, kan den kombineres med bevegelse langs lengdeaksen av underrammen 28 i forhold til basisrammen 10, slik at hele kuttet hele veien rundt den ytre mantelen 18 er i ett plan perpendikulært til lengdeaksen av den mantlede rørledningen 12. Imidlertid er det ikke obligatorisk at det første kutt illustrert i fig. 5 og 6 er i ett eneste plan. Det kan være fordelaktig å ha kuttet i mer enn ett plan slik som når kuttet 72 er bølgeformet eller buet. Fordelen ved å kutte den ytre mantelen 18 utenfor et eneste plan perpendikulært til lengdeaksen av den mantlede rørledningen 12, er at ved avslutning av kuttet vil spenninger i den ytre mantelen 18 ikke klemme eller blokkere vaier 56 fordi de to kuttesegmenter av den ytre mantel 18 vil forbli på plass inntil det andre kutt er gjort, såvel som et langsgående kutt slik at to seksjoner av den ytre mantel 18 kan tas bort fra rørledningen 14.

Med henvisning til fig. 7 og 8, kan det ses at basisrammen 10 er forskjøvet vekk fra det første kuttet 72 ved drift av rullene 20. Et langsgående kutt 74 er gjort med vaier 56 driftet av motor 54, mens underrammen 28 teleskopisk trekkes inn i basisrammen 10. Fortanning 36 er ikke rotert for å gjøre dette kuttet rett. Hvis et bølgeformet kutt er ønskelig, kan fortanning 36 roteres frem og tilbake når underrammen 28 trekkes tilbake inn i basisrammen 10. Fig. 9 og 10 illustrerer ferdigstillelsen av kutt 74 og begynnelsen av kutt 76 som kan være parallelt med kutt 72. Vaiern 56 er i fig. 10 vist idet den trekkes opp og ut av den ytre mantel 18. Dette finner sted ved avslutningen av kutt 76. En fagmann vil forstå at ved avslutning av det langsgående kutt 74, er motor 32 aktivert og prosessen for å utføre kutt 76 er en repetisjon av prosessen for å gjøre kutt 72. Kuttene 72 og 76 kan være identiske eller de kan være forskjellige så lenge de går helt rundt og gjennom den ytre mantelen 18 uten å penetrere gjennom rørledningen 14. Som vist i fig. 11, kan de to delene 78 og 80, ved avslutning av kuttet 76, fjernes eller de kan tillates å falle ned på havbunnen.

Apparatet A kan også benyttes for å kutte gjennom rørledningen 14 ved en kombinasjon av teleskopbevegelsen mellom underrammen 28 og basisrammen 10 mens dreiebevegelse forekommer i forhold til vaierkutterrammen 52, idet motor 32 samtidig aktiveres. Kutterammen 52 behøver ikke å være dreibart anordnet og kan være fastgjort for bevegelse i et enkelt plan på tvers av den langsgående aksen av røret 14. Det kan kombineres med den teleskopiske funksjonen av underrammen 28 for å oppnå kutt som er i mer enn ett plan. Kutt gjort av apparatet A kan gå helt gjennom rørledningen 14. Kutt kan utføres i et enkelt plan perpendikulært til lengdeaksen av røret 14, eller det kan ha en bue eller annen form ettersom alle grader av frihet er tilveiebragt av de forskjellige bevegelsene beskrevet ovenfor.

I den foretrukkede utførelsen er kutt gjennom den ytre mantel 18 eller gjennom selve rørledningen 14 fortrinnsvis utført av motsatte bevegelser av tilnærmet 180° i motsatte retninger for å unngå sammenfiltring av forskjellige hydrauliske kontrollkabler som er brukt, f.eks. for å drive motor 54. Det skal merkes at den åpne fortanningsrammen 68 og den åpne fortanningen 36 er ledet for å forhindre deres langsgående bevegelse fra underrammen 28. På dette vis forblir tennene 38 til den åpne fortanningen 36 på linje med de forskjellige tannhjulene 34, 40, 42, 44 og 46.

Ved avslutning av kuttingen tillates delene 78 og 80 å bli separert, den underliggende rørledningen 14 er fri slik at reparasjoner kan utføres og den eksakte posisjonen for problemet med rørledningen kan bli nøyaktig bestemt. Apparatet A kan benyttes for å lage et flertall kutt av forskjellig type, enten gjennom den ytre mantelen 18 eller gjennom rørledningen 14 på et mangfold av steder. En fagmann vil forstå at den mantlede rørledningen 12 normalt befinner seg på havbunnen eller i noen grad er nedsunket, og nødvendigvis er løftet opp og støttet ovenfor havbunnen før apparatet A senkes ned til det segmentet av den mantlede rørledningen 12 som skal kuttes, enten gjennom mantelen 18 eller gjennom rørledningen 14.

Den forutgående redegjørelse og beskrivelse av oppfinnelsen er illustreringer og forklaringer av denne, og forskjellige endringer i størrelse, form og materiale, såvel som i detaljer av den illustrerte konstruksjonen, kan gjøres uten å fravike rammen av oppfinnelsen.

Claims

1. Apparat for å kutte en rørmantel av en undersjøisk rørledning med en ytre diameter, omfattende en basisramme fastgjørbar over mantelen, en kutterramme dreibart og roterbart montert til basisrammen med en kutter bevegbar i så mange som tre retninger, hvilke retninger er en lengderetning av en mantel til hvilken basisrammen er fastgjørbar, mot eller vekk fra en mantel til hvilken basisrammen er fastgjørbar og rundt en mantel til hvilken basisrammen er fastgjørbar, karakterisert ved at a. basisrammen omfatter en teleskopisk underramme; b. kutterrammen omfatter en første side og en andre side anordnet med en avstand fra hver andre hvilken avstand er større enn diameteren av mantelen som basisrammen er fastgjørbar til; c. en wirekutter med en første endeseksjon forbundet til den første side og en andre endeseksjon forbundet til den andre side, slik at kutteren har mulighet til å kutte tvers over den ytre diameteren av mantelen som basisrammen er fastgjørbar til; d. en posisjoneringsmekanisme for å kontrollere fremflyttingen av kutteren mot og vekk fra mantelen som basisrammen er fastgjørbar til, slik at kutteren kan beveges i de tre retningene samtidig, og e. en klemme- og krabbemekanisme forbundet til basisrammen, hvor mekanismen har mulighet til å klemme underrammen til en mantel, og hvilken mekanisme ytterligere omfatter i det minste to ruller som gir mulighet til å tillate hele basisrammen og underrammen å krabbe langs mantelen til hvilken basisrammen er fastgjørbar.

2. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at kutteren er en diamantvaierkutter.

3. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at kutterrammen omfatter: a. en første trinse anordnet på den første side; b. en andre trinse anordnet på den andre side; c. en drivmotor koblet til trinsene for å oppnå en rotasjonsbevegelse av trinsene; d. hvor kutteren er fastgjort til trinsene slik at når trinsene roteres, beveges kutteren i en kuttende bevegelse.

4. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at kutterrammen omfatter: a. et første par av trinser anordnet på den første side; b. et andre par av trinser anordnet på den andre side; c. en drivmotor koblet til det første og andre part av trinser for å oppnå en rotasjonsbevegelse av trinsene; og d. hvor kutteren er fastgjort til trinsene slik at når trinsene roteres, beveges kutteren i en kuttende bevegelse.

5. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at kutterrammen omfatter et gir med en åpen nedre ende av hvori underrammen omfatter i det minste et tannhjulspar for roterende bevegelse av kutteren om lengdeaksen av mantelen til hvilken apparatrammen er fastgjørbar.

6. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter et flertall av posisjoneringsmekanismer for kutteren hvilke har mulighet for operasjon i tandem for å tillate kutteren å kutte mantelen av et rør uten å kutte røret.

7. Apparat i henhold til krav 1, karakterisert ved at underrammen omfatter en motordrevet kjedehjulsammenstilling som tillater rotasjon av kutterrammen rundet en mantel eller rør til hvilket apparatrammen er fastgjørbar.