NO328199B1 - Anordning for avstottelse av et stigeror - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en anordning for avstøttelse av et stigerør (1 0) som er opphengt fra et fartøy (1). Stigerøret er opphengt via en slingrebøyle.Ifølge oppfinnelsen består slingrebøylen av to rammedeler (26, 28) som omslutter en mellomliggende rørformet ring (30) som er fylt med et fluid. Dermed kan man unngå store bøyemomenter på stigerøret forårsaket av fartøyets bevegelser.

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler en anordning for avstøttelse av et stigerør fra et flytende fartøy som omfatter et boredekk med en åpning igjennom hvilken det strekker seg et stigerør opphengt i en slingrebøyle

Et stigerør kan anses som en forlengelse av en brønn som strekker seg fra havbunnen og opp til et flytende fartøy. Stigerøret monteres ved at suksessive enkeltrør kobles sammen på fartøyet. Etter hvert som nye rør skal kobles til blir den monterte rørstreng avhengt fra fartøyet. Vanligvis benyttes en klave eller kiler som er anordnet i et rotasjonsbord på boredekket og som holder den allerede monterte stigerørstreng på plass mens et nytt rør hentes fra et rørlager og kobles til rørstrengen. Stigerør stren gen heves deretter litt opp slik at kilene kan løsne og senkes deretter ned hvoretter kilene igjen fastholder stigerøret når dette er ønskelig. Dette fortsetter til stigerøret har nådd sin fulle lengde og kan kobles til utstyret som er fastmontert på havbunnen (juletre, brønnhode eller BOP). Under hele denne prosessen blir stigerørets vekt tatt opp i rotasjonsbordet i fartøyet. Når monteringen er ferdig blir imidlertid stigerøret festet til en strekkompensator som holder stigerøret i strekk.

Et annet tilfelle hvor vekten av stigerøret henges av i rotasjonsbordet er i det tilfellet hvor den nedre delen av stigerøret må frakobles havbunnsinstallasjonen, eksempelvis et ventiltre på toppen av en brønn, i en nødssituasjon, en slik situasjon utløses som oftest av dårlige værforhold. 1 den nedre ende av stigerøret er det anordnet en nødfrakobler (EQDP - Emergency Quick Disconnet Package) som utløses i slike situasjoner, og stigerøret henger løst i vannmassene fra den flytende fartøyet eller plattformen.

Vekten av stigerøret som henger i rotasjonsbordet i disse tilfellene kan bli betydelig. Ettersom det letes etter hydrokarboner på stadig dypere vann og stigerørene dermed blir lengre, blir vekten større. Man kan unngå avhengingen av stigerøret ved å trekke stigerøret opp på fortøyet igjen, det vil si demontere stigerøret. Ved lange, men også for korte stigerør er det verken ønskelig eller praktisk å måtte trekke stigerøret og man ønsker derfor å kunne frakoble stigerøret kun ved så dårlig vær at man av sikkerhetsmessige grunner ikke kan være tilkoblet brønnen. Videre er det ønskelig at stigerøret kan henges av i et boredekk for større operasjonsområder enn tidligere, og dermed unngå å trekke stigerøret.

Stigerør til bruk ved komplettering og intervensjon (såkalt "workover" operasjoner) benyttes for å gjøre operasjoner i en brønn under trykk. De blir derfor svært mye tyngre enn marine stigerør (som kan være relativt tynnveggede fordi de ikke er utsatt for innvendig trykk). Fartøyet ved vannoverflaten, er utsatt for bølgebevegelser som forårsaker hiv, stamping og rulling. En stigerørstreng som henger i boredekket vil derfor være utsatt for bøyemomenter, grunnet de dynamiske bevegelsene til fartøyet. Videre vil eksempelvis også strømningsforhold rundt stigerøret påvirke dette. Bøyemomentene som dannes i stigerøret vil være avhengige av vekten av stigerøret, som henger i boredekket på fartøyet. Ved en frakobling, som følge av et stormvarsel kan det bli svært store bøyemomenter pga fartøyets bevegelser og det at stigerøret tillates å bevege seg i vannmassene. 1 GB patentsøknad nr. 2 336 382 er vist og beskrevet en anordning for å henge av stigerør som omfatter to kuleflater som kan bevege seg i forhold til hverandre. Den ene kuleflaten er satt inn i rotasjonsbordet i boredekket mens den andre kuleflaten er anordnet på et rørstykke som kan kobles inn i stigerøret. Hensikten med denne er å redusere bøyepåkjenninger når stigerøret er avhengt fra fartøyet. 1 en slik anordning vil funksjonen være avhengig av friksjon mellom de to kuleflatene. Ved økende vekt, det vil si lengre stigerør, vil friksjonen som må overvinnes for å få bevegelse mellom delene også øke.

I US patentskrift nr. 4 359 095 er vist og beskrevet en litt annen type støtteanordning. Denne består av en belg av elastisk materiale. En slik anordning vil ta opp noe bevegelser, imidlertid er det i beskrivelsen påpekt at anordningen i første rekke skal benyttes i forbindelse med strekkpåkjente plattformer (TLP's) som ikke i samme grad er utsatt for bølgebevegelser som et frittflytende fartøy.

Det er videre i publikasjonen US 4 694 909 beskrevet et system for understøttelse av et stigerør med en dreibar understøttelsesanordning og i publikasjonene US 4 199 847 er det beskrevet et system for understøttelse av et stigerør med et flertall elastomeriske lagre anordnet i ring rundt stigerøret.

Det er således et behov for en anordning for å henge av stigerør fra et fartøy på en slik måte at det unngås store bøyemomenter eller i det minste reduserer bøyemomentene på stigerøret.. Dermed kan man øke det tillatte "værvinduet" hvor stigerøret kan frakobles og henges av i stedet for å måtte trekkes. En slik anordning er også ønskelig for å øke operasjonsvinduet ved montering av stigerøret slik at man kan unngå å måtte stoppe arbeidet.

Disse hensikter oppnås med en anordning som definert i de etterfølgende krav.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen angår en avhengingsanordning for minst et stigerør, hvor stigerøret strekker seg fra et flytende fartøy som omfatter et boredekk med en åpning hvorigjennom stigerøret forløper. Fartøyet kan være en flytende plattform, et skip, en strekkstagsplattform eller annen innretning som flyter på vannmassene og som dermed påvirkes av bevegelse i vannmassene. Boredekket kan være anordnet sentralt eller i en ende av et skip eller plattform eller i forbindelse med en utrigger. Når det snakket om boredekk, skal det i denne søknaden forstås et dekk med en åpning hvorigjennom stigerøret forløper. Dette vil normalt omtales som et boredekke men det er også tenkelig i de tilfeller hvor det er flere dekk at et av disse, uavhengig om dette er boredekket eller ikke, tilordnes en anordning i henhold til oppfinnelsen for avhenging av stigrøret. Det er også tenkelig at anordningen anordnes på et dekk i forbindelse med strekkompenseringssystemet.

I henhold til oppfinnelsen omfatter anordningen en slingrebøyle omfatter to rammedeler, hvor en rammedel omfatter innretninger for fastgjøring til et stigerør og den andre rammedel omfatter innretninger for fastgjøres til et fartøy, hvor rammedelene er anordnet i en avstand fra hverandre og et mellomliggende, fleksibelt, rørformet element er anordnet mellom rammedelene, det rørformede elementet er videre fylt med et innkompressibelt fluid.

Med fastgjøring skal det her forstås at rammedelen i en avhengt tilstand av stigerøret er slik anordnet at det hovedsakelig følger bevegelsene til det elementet den er fastgjort til. Det vil ikke nødvendigvis si at de er fast og fiksert i forhold til hverandre, men at de samvirker.

Det mellomliggende, fleksible rørformede og ringformede elementet kan i en utførelse danne en hel ring, mens det i en annen utførelse kan være slik anordnet at det kan deles på i det minste ett punkt slik at en installasjon, demontering blir

enklere. Elementet kan være formet med et hovedsaklig jevnt tverrsnitt på det indre hulrommet sett i en retning langs omkretsen av elementet. Alternativt kan elementet i en retning langs en omkrets være formet med varierende tverrsnitt, slik at det med jevne eller ujevne mellomrom danner kammer, som har et større tverrsnitt enn

forbindelsene mellom kammerene. Det er også tenkelig at det i forbindelsene mellom kammerene innsettes styringsmidler, eksempelvis i form av ventiler. Eksempelvis kan en av disse ventilene være av en slik type at den kan demonteres slik at man får en åpning i det ringformede elementet for montering og demontering av dette.

Det ringformede elementet kan omfatte innretninger for å styre fluidtrykket innvendig i det ringformede elementet. Det ringformede elementet kan dannes av et fleksibelt materiale som er forsterket med armeringsmateriale. Det ringformede elementet kan også ha en hovedsakelig jevn veggtykkelse. Det ringformede elementet kan også ha en hovedsakelig jevn elastisitet rundt omkretsen i et tverrsnitt. Alternativt kan det ringformede elementet formes med minst et parti med mindre elastisitet, hvilke partier vil ligge an mot en flate av den første og andre rammedel respektivt. De resterende partier av et tverrsnitt av det ringformede elementet vil i et slikt tilfelle normalt være frie til å deformere og dermed oppta relativ bevegelse mellom de to rammedelene. Anordningen kan i henhold til et aspekt også omfatte innretninger for å deaktivere tillatelsen av den relative bevegelse mellom de to rammedelene. En mulig variant av en slik innretning for deaktivering, kan omfatte en låseinnretning som låser de to rammedelene til hverandre og dermed hindrer relativ bevegelse mellom delene. En annen mulig variant av innretningene vil være å ha anordninger slik at man kan tappe ut fluidet inne i det fleksible elementet og dermed ikke lenger ha mulighet for å oppnå relativ bevegelse mellom rammedelene. Disse innretningene må i et slikt tilfellet også omfatte innretninger for å igjen fylle det ringformede elementet.

Anordningen ifølge oppfinnelsen har lav eller ingen rotasjonsmessig stivhet og vil dermed kunne fungere i de tilfeller fartøyet vendes opp mot vinden. Anordningen i henhold til oppfinnelsen vil minske eller eliminere bøyemomenter som oppstår i høyde med boredekket. Idet bøyemomentene minsker vil også faren for tretthetsbrudd minske. Innretningen gjør det mulig å øke "værvinduet" for operasjoner, dvs. maksimal tillatt bølgehøyde og andre betingelser. Den gjør det også mulig å la stigerøret bli hengende under en storm hvor det ellers ville vært krevet at stigerøret måtte trekkes helt opp på fartøyet.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger hvor; Fig. 1 er en prinsippskisse som viser situasjonen under montering ("kjøring") av stigerøret,

Fig. 2 er en prinsippskisse som viser situasjon etter en nødfrakobling,

Fig 3 er en skisse som viser et snitt igjennom en slingrebøyle ifølge oppfinnelsen,

Fig. 4 viser snitt gjennom fire alternative konfigurasjoner for en slingrebøye,

Fig. 5 viser et snitt i omkretsretning av en første mulig utførelse av en slingrebøye, og Fig. 6 viser et snitt i omkretsretning gjennom en andre mulig utførelse av en slingrebøye.

I fig. 1 er vist et fartøy 1 som flyter på en vannmasse 2. Fartøyet 1 omfatter pongtonger 3 og er fortrinnsvis dynamisk posisjonert men kan alternativt være forankret ved hjelp av kjettinger eller vaiere på vanlig kjent måte. Fartøyet omfatter et dekk 5 og et tårn 4.

Skissen på fig. 1 viser en situasjon hvor et stigerør 10 under montering henger fra en fastholdingsinnretning 12. Stigerøret omfatter en stresskjøt 14, en nødfrakopler (EQDP) 16 og en trykksikring 18, eksempelvis en BOP. Stigerøret er innrettet til å kunne tilkoples et ventiltre 20 (fig. 2) som er tilknyttet en brønn 21 som strekker seg ned til en hydrokarbonproduserende sone (ikke vist). Fig. 2 er en skisse som viser situasjonen hvor stigerøret er frakoplet ventiltreet 20 og henger med sin fulle vekt fra boredekket 5, ved hjelp av en fastholdingsinnretning (kiler eller klaver) 12.1 denne utførelse omfatter stigerøret 10 også en øvre stresskjøt 15 ved innfestingen til boredekket 5. Fig. 3 er en skisse som viser en anordning i henhold til en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen, hvor anordningen i dette tilfellet kan kalles en slingrebøyle. Boredekket 5 har en forsenkning 22 som avgrenser en åpning 24. Forsenkningen 22 er normalt innrettet for plassering av et rotasjonsbord (ikke vist). Slingrebøylen består av et hus som omfatter en nedre rammedel 26 og en øvre rammedel 28. Imellom disse er anordnet en rørformet ring 30. Ringen 30 er foretrukket av et elastisk materiale så som et gummimateriale eller annen elastomer og omfatter midler (ikke vist) for tilførsel av et fluid. Ringen kan være forsterket ved hjelp av karbon-, glass- eller kevlarfibre, metaller eller annet for å kunne tåle høye innvendige trykk. Den øvre rammedel 28 omfatter en innad (mot senter av åpningen) vendende flens 29. Flensen 29 tjener som avstøtting av en klave 32. På vanlig kjent måte har klaven 32 en sentral åpning 33 igjennom hvilken et stigerør 10 kan passere. Åpningen i klaven har imidlertid en størrelse som er mindre enn skulderen som danner en del av koblingen som utgjør en stigerørende (tapp/muffeenden). Dermed kan et stigerørs endeskulder hvile mot klaven og være avstøttet av denne i forhold til boredekket. Stigerøret 10 er dermed avhengt og boredekket 5 opptar kreftene av stigerøret 10, men grunnet den fleksible ringen 30 tillates det relativ bevegelse mellom den øvre rammedel 28 og den nedre rammedel 26 og dermed også mellom stigerøret 10 og boredekket 5.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen, slingrebøylen kan omfatte låsemidler slik at bøylen kan låses fast, det vil si at stigerøret 10 låses fast til boredekket 5 og man dermed får overføring av krefter mellom boredekke og stigerøret og disse også holdes relativt i ro i forhold til hverandre. Dette kan eksempelvis være nødvendig i de tilfeller man skal gjøre en jobb i forbindelse med toppen av stigerøret 10. Låsemidlene kan være låsetapper slik som vist på fig. 3 som kan beveges mellom en åpen stilling (høyre side på fig. 3) og en låst stilling (venstre side på fig. 3). Slingrebøylen kan dermed låses i en inaktiv stilling.

Ved bruk fylles ringen 10 i det minste delvis av et fluid, fortrinnsvis et innkompressibel fluid så som olje, men den kan også fylles med gass. Når et stigerør 10 er avhengt fra boredekket 5 på riggen eller fartøyet 1 og avstøttet av en anordning i henhold til oppfinnelsen, slik som den beskrevne slingrebøylen vil eventuelle siderettede bølgebevegelser medføre en deformasjon av ringen på siden med høyest påkjenning men denne vil være begrenset pga det lukkede systemet. I tillegg vil det at den øvre rammedel er "flytende" på den nedre rammedel medføre at fartøyet vil ha mulighet til å rotere i forhold til stigerøret eller omvendt. En øket vekt vil bare resultere i et øket trykk inne i ringen. Mengden av fluid, dvs. trykket inne i ringen reguleres i forhold til vekten den skal bære.

På fig. 4 er det vist en snittskisse gjennom fire alternative utførelser. Snittet er tatt i en retning som normalt under bruk vil være en hovedsakelig vertikal retning. I det på figuren øverste alternativet er det vist en ring 30 omfattende en ytre membran 301 med et indre fluid 302 anordnet mellom en øvre rammedel 28 og en nedre rammedel 26 hvor innretningen også har en senterakse 6 som forløper gjennom åpningen 24 i slingrebøylen i henhold til oppfinnelsen. Rammedelene 26,28 har en utstrekning slik at ringen 30 befinner seg innenfor en ytre imaginær boks dannet av rammedelene. I alternativet under denne første varianten er det vist et alternativ hvor ringen 30 er dannet av membrandeler 301' som er fastgjort til den øvre og nedre rammedel 26,28 slik at alle disse delene til sammen danner en ytre avgrensnings for fluidet 302 som befinner seg inne i ringen 20. Det tredje alternativet har mange likheter med det første alternativet men her har membranen 301 en utstreknings lik at den strekker seg utenfor den imaginære boksen dannet av den øvre og nedre rammedelen 26,28.1 det siste alternativet er den øvre og nedre rammedelen 28,26 formet som vinklede elementer, som i alternativet vist på fig. 3, men hvor det også er innført et bevegelseselement 35, som sikrer god bevegelse mellom rammedelene 28,26. Den øvre rammedelen 28 vil være fri til å rotere i forhold til den nedre rammedelen 26. Fluidet i ringen 30 vil normalt være et innkompressibelt fluid, som vann eller en olje. Selve slingringsbøyen kan være montert til stigerøret, være plassert i rotasjonsbordet på boredekket eller over rotasjonsbordet.

På fig. 5 og 6 er det vist et snitt gjennom en mulig utførelse av en slingrebøye, i disse figurene tatt i en under normal bruk horisontalretning. Man kan se at ringen 30 på fig. 6 er anordnet på den nedre rammedelen 26, hvor ringen 30 er dannet av en membran 301 som er fylt, i det minste delvis med et fluid 302. Membranen 301 danner således en smultringform. På fig. 5 omfatter ringen 30 et flertall av mindre membranelementer 301' anordnet rundt åpningen 24, det er vist fem membranelementer 301'. Disse membranelementene 301' er fylt i det minste delvis med et fluid 302'. Fluidet 302' i de forskjellige membranelementene 301' er forbundet med forbindelseslinjer 303.1 disse forbindelseslinjene kan det som vist være anordnet ventilelementer 304, for å regulere fluidstrømningen mellom de forskjellige membranelementene.

Innretningen kan gjøres så kompakt at den kan plasseres inne i rotasjonsbordet på samme måte som en ordinær bøssing. Alternativt kan den plasseres på boredekk ovenfor rotasjonsbordet.

Claims (6)

1. Avhengingsanordning for et minst et stigerør, hvor stigerøret strekker seg fra et flytende fartøy (1) som omfatter et boredekk (5) med en åpning (24) hvorigjennom stigerøret forløper, hvor den omfatter en slingrebøyle omfattende to rammedeler (26, 28), hvor en rammedel omfatter innretninger for fastgjøring til et stigerør og den andre rammedel omfatter innretninger for fastgjøres til et fartøy, karakterisert ved at rammedelene (26,28) er anordnet i en avstand fra hverandre og et mellomliggende fleksibel rørformet element (30) er anordnet mellom rammedelene (26,28) og hvor elementet (30) er fylt med et innkompressibelt fluid.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at elementet (30) omfatter anordninger for å regulere trykket i fluidet i ringen

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at elementet (30) er forsterket av et armeringsmateriale.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at armeringsmaterialet er valgt fra materialene karbon, kevlar, glass eller metall.

5. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at slingrebøylen omfatter innretninger for plassering i rotasjonsbordet i fartøyet (1).

6. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at slingrebøylen omfatter låseinnretninger for sammenkobling av den første og andre rammedel (26,28)