NO328494B1 - Isolert rorkobling - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved rørkobling for sammenkobling av to mot hverandre vendende rørflenser (1, 2). Rørkoblingen omfatter ett eller flere gripeelementer (3) som er forbundet med en andre rørflens (2). Gripeelementene (3) er innrettet for låsing med en første rørflens (1), og minst et låseelement (4) som er forskyvbart anordnet i den andre rørflensens (2) aksielle retning, for låsing av gripeelementene (3) til den første rørflensen (1) i en sammenkoblet tilstand av rørflensene (1, 2). Låseelementet (4) er fast forbundet med minst et isolerende element, fortrinnsvis et første isolerende element (6) som omgir rørflensen (2), og anordningen omfatter et verktøy (40) som er innrettet til å forskyve det første isolerende elementet (6), og dermed låseringen (4).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en kobling som er isolert og som benyttes for å koble sammen to mot hverandre vendende (rør)flenser, hvilken isolerte rørkobling omfatter gripe- og fastholdingselementer for låsing og sikring av flensene i en sammenkoblet tilstand av disse, der de isolerende elementer er forbundet med flensene.

I forbindelse med ulike typer operasjoner som utføres ved produksjon av hydrokarboner offshore, vil det av forskjellige grunner være nødvendig å kunne sammenkoble og frakoble det utstyret som benyttes. Dette kan eksempelvis være tilfelle ved forskjellig utstyr som er utplassert på havbunnen, der komponenter som manifolder, pumper, trykktanker etc er forbundet via rør og koblinger, enten seg imellom i et lukket system, eller også med en eller flere flytende eller faste installasjoner.

En rørkobling som kan benyttes i forbindelse med ovenstående operasjoner og/eller forhold, er beskrevet i NO 314.422. Rørkoblingen benyttes for å sammenklemme to rørflenser og omfatter fingre som er anordnet langs rørflensenes omkrets. Når rørkoblingen er lukket, holdes fingrene i en låst stilling ved hjelp av en glidering som ligger utenpå fingrene. Glideringen beveges i fingrenes lengderetning ved hjelp av en aktuator, hvor aktuatoren kan være anordnet i selve koblingen eller den kan være anordnet på et eksternt undervanns verktøy, eksempelvis en fjernstyrt undervannsfarkost (ROV).

I tillegg til ovenstående belastninger vil det utplasserte utstyret også, på grunn av dybden eller farvannet det er utplassert i, være utsatt for sjøvann som bare holder et par grader over frysepunktet. Dersom brønnen for eksempel strupes eller stenges av midlertidig, vil hydrokarboner som befinner seg i produksjonsrøret avkjøles til temperaturer ned mot vannets temperaturer, hvorved det kan oppstå hydratdannelse i utstyret. Dette kan medføre at gjennomstrømning gjennom produksjonsrøret blokkeres eller at utstyr ødelegges.

For å forhindre hydratdannelse på undervannsutstyr er det i US 6.889.770 foreslått en fremgangsmåte og en anordning som isolerer undervannsinstallasjoner, der dette gjøres ved at undervannsinstallasjonen omsluttes av et hus. Selve installeringen av huset foregår i flere trinn og krever bruk av dykkere, spesialutstyr etc. Ved vedlikehold eller ved utskifting av utstyr eller komponenter som befinner seg innenfor huset, må huset fjernes fra undervannsinstallasjonen, det nødvendige vedlikehold og/eller utskifting gjøres, hvorved huset deretter må monteres på plass igjen.

Videre er det fra US 2003/0168857, GB 1314816, GB 2296749, US 2004/0178626 kjent ulike type koblinger der det benyttes fingre som låses rundt motstående flenser.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse vil derfor være å tilveiebringe en isolert rørkobling, der isolasjonen som er anordnet rundt koblingen er mindre komplisert å installere, og gjør oppkoblingsprosessen enklere.

Enda en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en rørkobling der isolasjonen opptar krefter og/eller belastninger rørkoblingen utsettes for, spesielt under installasjon.

Nok en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en isolert rørkobling som forhindrer hydratdannelse i de isolerte områdene.

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en isolert rørkobling der isolasjonen blir påsatt rørene før disse senkes ned på havbunnen.

Enda en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en isolert rørkobling der isolasjonen beskytter rørflensene og et område rundt disse for slag, støt eller lignende.

Enda en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en isolert rørkobling der koblingen på en sikker måte fastholder de sammenkoblede komponenter.

Nok en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en rørkobling som kan opereres, det vil si både sammenkobles og utløses, ved hjelp av et undervannsfartøy, for eksempel en ROV.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en anordning ved rørkobling for sammenkobling av to mot hverandre vendende rørflenser. Rørkobling omfatter ett eller flere gripeelementer som er forbundet med en andre rørflens. Gripeelementene er innrettet for låsing med en første rørflens. For å sikre at gripeelementene ikke utilsiktet utløses når rørkoblingen utsettes for bøye- og/eller strekkspenninger, er det i forbindelse med rørkoblingens gripeelementer anordnet minst et låseelement som er forskyvbart anordnet i den andre rørflensens aksielle retning, for låsing av gripeelementene til den første rørflensen i en sammenkoblet tilstand av rørflensene. Låseelementet er fast forbundet med minst et isolerende element, fortrinnsvis et første isolerende element, som omgir rørflensen og anordningen omfatter et verktøy som er innrettet til å forskyve det første isolerende elementet og dermed låseringen. Verktøyet kan omfatte en første del som er forbundet med det første isolerende elementet, en andre del som er forbundet med et andre isolerende element og at de to deler er forbundet med en aktuator.

Anordning ved rørkoblingen omfatter minst et isolerende element, men omfatter i en utførelse flere isolerende elementer som kan ha lik eller ulik form og utstrekning, eksempelvis et første, andre og/eller tredje isolerende element. De isolerende elementene vil være utformet og anordnet til rørflensene slik at de foruten å forhindre hydratdannelse også vil beskytte rørkoblingen ovenfor slag, støt eller belastninger koblingen utsettes for under installasjon og bruk, samt at de vil kunne oppta krefter og/eller belastninger rørkoblingen utsettes for under sammen-og frakobling.

Disse isolerende elementene kan være anordnet til og forbundet med hver av rørflensene. Dersom en eller begge av rørflensene er forbundet med eksempelvis et rør, kan ytterligere et langstrakt isolerende element være anordnet rundt røret og forbundet til det isolerende element som er forbundet til rørflensen, slik at det langstrakte isolerende elementet således vil strekke seg over en lengde av røret. De isolerende element som er forbundet til rørflensene, er videre på sidene som vender mot hverandre utformet med komplementære flater. Ved en sammenkoblet tilstand av rørflensene vil de isolerende elementer danne et "sammenhengende" element som vil tette mot varmetap gjennom konveksjon.

De isolerende elementene kan være fremstilt av et hvilket som helst egnet materiale, der materialet eksempelvis kan inneha egenskaper som gir det en lav termisk konduktivitet, at det opprettholder sine isolerende og mekaniske egenskaper under hydrostatisk sammentrykning, at det ikke slipper inn/opptar vann under høyt trykk, at det er fleksibelt og motstandsdyktig ovenfor støt og slag, at det har god heft mot flaten som ska isoieres/beskyttes etc. De isolerende elementene kan videre være fremstilt som egne separate elementer som påsettes gjenstanden som skal beskyttes. De isolerende elementene kan også ved hjelp av egnede metoder påstøpes gjenstanden som skal beskyttes.

For å tillate at låseelementet skal kunne forflyttes i rørets aksielle retning, er det isolerende elementet som er anordnet rundt flensen som omfatter låseelementet, fast forbundet med låseelementet og bevegelig anordnet relativt det langstrakte isolerende elementet. Dette er oppnådd ved at det langstrakte elementet i sin ende som vender mot det på rørflensen anordnede isolerende elementet, er utformet med en mindre diameter over en del av elementets lengde og dessuten fast forbundet til et hylseelement som er fast anordnet til rørflensen, slik at det isolerende elementet som er forbundet med låseelementet kan forskyves i rørets aksielle retning ved en sammen - eller frakobling av rørkoblingen.

Det langstrakte isolerende elementet som er anordnet rundt røret som er tilkoblet den ene rørflensen, er videre på sin ytre overflate utstyrt med forsterkede partier i form av ribber eller lignende som samvirker med hylseelementer anordnet på en monteringsanordning. Det langstrakte isolerende elementet omfatter videre en eller flere utsparinger som danner anlegg for et aktueringsverktøy, der disse utsparinger også er anordnet i det isolerende element som er tilkoblet låseelementet. Ved en til-eller frakobling av rørkoblingen vil da aktueringsverktøyet anordnes slik at det kommer i anlegg med utsparingene i de to isolerende elementene. Ved hjelp av et stempel vil da det isolerende element som er fast forbundet med låseelementet bevege låseelementet inn til anlegg mot gripeelementene, hvorved det oppnås en låsing av rørkoblingen, eller det isolerende element vil bevege låseelementet bort fra gripeelementene, hvorved det oppnås en frakobling av rørkoblingen.

De isolerende elementer er festet til de respektive deler ved hjelp av egnede festeinnretninger, så som bolter, hurtigkoblinger, gjenger, fastliming etc, der dette gjøres på en installasjon før rørkoblingen senkes ned mot havbunnen.

Den isolerte rørkoblingen vil således være en kobling der kreftene og/eller belastningene som rørkoblingen utsettes for under sammen- og frakobling ikke bare opptas av rørflensene og de tilhørende gripe- og fastholdingselementer, men også av de isolerende elementer som er anordnet rundt rørkoblingen.

De isolerende elementer kan være fremstilt av et hvilket som helst egnet materiale som gir en isolerende effekt og som samtidig vil være i stand til å oppta de kreftene som opptrer under installasjon og tilkobling. De forskjellige element kan således også være fremstilt av ulike materialer.

De isolerende elementer er i en foretrukket utførelse fremstilt i et stykke, men det kan også være ønskelig at de kan dannes av flere stykker, for eksempel to sylindriske halvdeler, som på egnet måte deretter forbindes til rørflenser, rør etc.

Ytterligere hensikter, konstruktive utførelser og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av en gjennomgang av den detaljerte beskrivelse og tegningene, hvor Fig. 1 viser et langsgående snitt gjennom en andre rørflens, rørkobling og rør ifølge foreliggende oppfinnelse,

Fig. 2 viser detaljer ved den andre rørflensen og rørkoblingen,

Fig. 3 viser en første rørflens og rørkoblingen,

Figur 4 viser rørkoblingen innrettet og klar til å sammenkobles, og

Figur 5 og 6 viser oppkoblingsprosessen.

På figur 1 og 2 er det vist et termineringshode som utgjør en endeterminering for en rørledning, navlestreng, kabel eller lignende som er innrettet til å forbindes en stasjonær struktur på havbunnen. Den omfatter en rørflens 2 som via en sveis 30 er forbundet til et rør 13. På rørflensen 2 er det anordnet ett eller flere gripeelementer 3, der disse gripeelementene 3 eksempelvis kan være fingre som er anordnet rundt den andre rørflensens 2 omkrets. Fingrene forløper hovedsakelig parallelt med rørets 13 aksielle retning.

Fingrene 3 er anordnet løst rundt omkretsen av den andre rørflensen 2, men holdes i sine stillinger av omkringliggende elementer. I tillegg vil ikke viste styringer, der dette eksempelvis kan være tapper i fingrene, sørge for at fingrene ikke vrir seg om radielle akser.

For at det skal oppnås en låsing ved sammenkobling av to mot hverandre vendende rørflenser 1, 2, er fingrene 3 på en side som skal ligge an mot en første rørflens 1

(vist på figur 2), utformet med fordypninger 21 som i det vesentlige svarer til selve flensenes 1, 2 form. Fordypningene 21 dannes av en bunnflate 22 og skrå indre og ytre sideflater 23, 24. Fingrenes motsatte sider (utsiden), det vil si siden som vender bort fra rørflensene 1, 2 er i sin ene ende utformet med en utsparing 25, i hvilken utsparing 25 er anordnet en holdering 26. Fra utsparingen 25 på den ene siden av fingrene 3 skråner fingrenes utsider svakt og jevnt utover til fingrenes andre ende, som danner et pressområde 27. En låsering 4 vil når rørkoblingen 1, 2 er låst ligge utenpå fingrene 3 i pressområdet 27. Når rørkoblingen 1, 2 skal frakobles, vil en aktuatorinnretning (se også figur 4) besørge at låseringen 4 beveges vekk fra ringenes 3 pressområder 27 og mot fingrenes 3 andre ende, hvilket vil tillate at fingrene 3 kan beveges radielt ut fra den første flensen 1 (og dermed også ut av inngrep) noe som medfører at rørkoblingen kan frakobles.

I den andre rørflensens 2 andre ende, det vil si enden som vender mot røret 13, er det sveiset fast et hylseelement 31, der dette hylseelementet 31 danner feste for en holdering 26 og en basisring 29. Holderingen 26 og basisringen 29 er via en skrueforbindelse festet til hylseelementet 31.

Et første isolerende element 6 er anordnet omkringliggende den andre rørflensen 2, slik at det første isolerende elementet 6 er fast forbundet til låseringen 4. Dette medfører at det første isolerende elementet 6 og låseringen 4 vil beveges sammen i rørets 13 aksielle retning, når et aktueringsverktøy 40 (se også figur 4) benyttes for å bevege elementet 6. Låseringen 4 vil dermed bevege seg vekk fra eller inn mot fingrenes 3 pressområder 27, for sammen- eller frakobling av rørflensene 1,2.

I en foretrukket utførelse er det første isolerende elementet 6 på siden 18, som vender mot en motstående første rørflens 1, utformet med et fremspring 8. Fremspringet 8 dannes av en delkonisk flate 16 som begynner i en ytre hovedsakelig radiell flate 32 og avsluttes i en indre hovedsakelig radiell flate 17, hvorved fremspringet 8 anordnes inn mot sentrum av røret 13.

I den ytre radielle flaten 32 kan det være anordnet en eller flere tetningsinnretninger 15, der tetningselementene 15 ved mindre bøyning av rørkoblingen skal kunne forhindre en lekkasje mellom rørflensene 1,2.

Det første isolerende elemenett 6 omfatter videre på sin ytre overflate i det minste en utsparing 33, der denne kan strekker seg rundt hele det første isolerende elementets 6 omkrets, eller som del- eller punktutsparinger 33. Utsparingen 33 har videre en (rett) U-form, men kan selvsagt også innta andre former. Utsparingen 33 benyttes i forbindelse med sammen- eller frakobling av rørkoblingen, idet utsparingen 33 med sin form danner anlegg for et aktueringsverktøy 34.

Det første isolerende elementet 6 kan videre være fremstilt som en hel hylse, eller det kan også være sammensatt av flere deler, for eksempel to halvsirkler som sammen danner en fullstendig isolerende beskyttelse av den andre rørflensen 2. Det første isolerende elementet 6 er i en foretrukket utførelse påstøpt elementet den skal beskytte. Dette gjøres på en installasjon eller lignende, før rørkoblingen senkes ned mot havbunnen.

Et andre isolerende element 7 er anordnet over en del av rørets 13 lengde. I sin ende som vender mot det første isolerende elementet 6 er det andre isolerende elementet 7 utformet med et parti 11 med en mindre ytterdiameter. Denne ytterdiameter

tilsvarer innerdiameteren til det første isolerende elementet 6 slik at, når aktueringsverktøyet 40 opereres for å forskyve det første isolerende elementet 6, vil dette forskyves langs partiet 11.

Også det andre isolerende elementet 7 kan bestå av flere deler, for eksempel to halvsirkler som ved hjelp av skrueforbindelser, hurtigkoblinger, liming etc kan settes sammen til å danne en hel og isolerende beskyttelse for røret 13. Mest hensiktsmessig er imidlertid isolasjonen påstøpt over en lengde av røret 13.

Det det andre isolerende elementet 7 er videre på sin ytre overflate utstyrt med forsterkede ribbeelementer 12 som er beregnet for sammenpasning med hylseelementer 38 på et monteringsverktøy 34. På tilsvarende måte som på det første isolerende element 6 er det på det andre isolerende elementets 7 ytre overflate anordnet i det minste en utsparing 39, der denne kan strekker seg rundt hele det isolerende elementets 7 omkrets, eller som del- eller punktutsparinger 39. Utsparingen 39 har videre en (rett) U-form, men kan selvsagt også innta andre former. Utsparingen 39 benyttes i forbindelse med sammen- eller frakobling av rørkoblingen, idet utsparingen 39 med sin form danner anlegg for aktueringsverktøyet 40.

1 en utførelse kan det andre isolerende elementet 7 innvendig, over hele eller deler

av sin lengde, være utformet med en eller flere utsparinger 19, i hvilke utsparinger

19 eksempelvis ett eller flere isolerende lag er anordnet, jf. Fig. 4.

Figur 3 viser en første rørflens 1, der denne i samvirke med den andre rørflens 2 vil' danne en rørkobling ifølge foreliggende oppfinnelse.

Her vil den første rørflensen 1 omfatte en form på rørflensen som i det vesentlige samsvarer med fingrenes 3 fordypninger, slik at det oppnås en sikker kobling mellom den første og andre rørflens 1, 2.

På utsiden av den første rørflensen 1 er det anordnet et tredje isolerende element 5, der det tredje isolerende elementet 5 på egnet måte er festet til flensen 1.

En side 35 av det tredje isolerende element 5 som vender mot den andre rørflensen 2 er utformet med en utsparing 9, der denne utsparing 9 er komplementær med utsparingen 8 og gripeelementet 3 på den andre rørflensen 2.

Prosedyren for installasjon av en rørledning og sammenkobling av denne med rørflensen 1 er som følger (se fig. 5 og 6): På overflaten, dvs. på et skip eller plattform, blir termineringshodet ført inn i en monteringsverktøy 34 slik at hylseelementet 38 kommer til anlegg mot et ben 45 i utsparingen 39. Dette sikrer at de samvirkende flater i ribbeelementet 12 og hylseelementet 38 er i riktig posisjon i forhold til hverandre for å fastholde termineringshodet i forhold til monteringsverktøyet 34. Eventuelt kan det tilveiebringes låseanordninger for å låse delene midlertidig sammen. Termineringshodet blir nå, sammen med monteringsverktøyet 34, ført ned til sjøbunnen og en tapp 46 på monteringsverktøyet 34 blir ført ned i en trakt (ikke vist) anordnet på en installasjon på havbunnen. Termineringshodet befinner seg nå i tilnærmet korrekt aksial posisjon for sammenkobling (se fig. 5).

Under denne fasen er det første isolerende elementet 6, og dermed låseringen, trukket tilbake slik at fingrene er åpne.

Ved hjelp av et egnet verktøy (ikke vist) blir nå termineringshodet beveget mot flensen 1. Dette medfører at ribbeelementenes flater 12 går ut av inngrep med hylsen 38 og termineringshodet vil dermed ha en frihet til å kunne bevege seg noe i forhold til monteringsverktøyet 34. Dette gjøres for å unngå uønskede belastninger på termineringshodet. Ved enden av denne bevegelsen vil rørflensen 2 være beliggende inntil flensen 1 og tilnærmet aksialt innrettet.

Nå blir et aktueringsverktøy 40, enten ved hjelp av dykkere eller også ved bruk av ROV, påkoblet utsparingene 33 og 39 i hhv. de isolerende elementer 6 og 7, hvorved to åk 41, 42 går i inngrep i utsparingene 33, 39. Åkene 41, 42 er forbundet med et stempel 43 og en sylinder 44. Ved å aktuere sylinderen 44 skyves det første isolerende elementet 6, og dermed også låseringen 4, mot den første rørflensen 1, idet dette fører til at fingrene 3 skyves over rørflensen 1 og går i inngrep med rørflensen 1.

Claims (10)

1. Anordning ved rørkobling for sammenkobling av to mot hverandre vendende rørflenser (1,2), hvilken rørkobling omfatter ett eller flere gripeelementer (3) som er forbundet med en andre rørflens (2), idet gripeelementene (3) er innrettet for låsing med en første rørflens (1), og minst et låseelement (4) som er forskyvbart anordnet i den andre rørflensens (2) aksielle retning, for låsing av gripeelementene (3) til den første rørflensen (1) i en sammenkoblet tilstand av rørflensene (1, 2), karakterisert ved at låseelementet (4) er fast forbundet med minst et isolerende element, fortrinnsvis et første isolerende element (6), som omgir rørflensen (2) og at anordningen omfatter et verktøy (40) som er innrettet til å forskyve det første isolerende elementet (6), og dermed låseringen (4).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at verktøyet (40) omfatter en første del (41) som er forbundet med det første isolerende elementet (6), en andre del (42) som er forbundet med et andre isolerende element (7) og at de to deler er forbundet med en aktuator (43, 44).

3. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det andre isolerende elementet (7) strekker seg over en lengde av et rør (13), i rørets (13) aksielle retning.

4. Anordning ifølge krav hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at en ende av det andre isolerende element (7) som vender mot første rørflens (1) er utformet med et parti (11) med en mindre ytterdiameter, slik at partiet (11) er anordnet innvendig for det isolerende element (6).

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det andre isolerende elementet (7) på sin ytterside er anordnet med en eller flere innretninger (12) for tilkobling av et monteringsverktøy (34).

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det første isolerende elementet (6) omfatter et fremspring (8) som er utformet som en del av en delkonisk flate (16) avsluttende i en indre hovedsakelig radiell flate (17), der fremspringet (8) er anordnet inn mot sentrum av røret (14).

7. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at en utsparing (9) også er utformet komplementært med gripeelementene (3), slik at både gripeelementer (3) og fremspring (8) opptas i utsparingen (9), når rørflensene (1, 2) er sammenkoblet.

8. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at minst en tetningsinnretning (15) er anordnet i siden (18) av det første isolerende elementet (6).

9. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det andre isolerende elementet (7) innvendig er utformet med en eller flere utsparinger (19) over deler av sin aksielle utstrekning, i hvilke utsparing(er) (19) ett eller flere isolerende lag (20) er anordnet i.

10. Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at de isolerende elementer (5, 6, 7) er påstøpt flensene (1, 2) og eller røret (13).