NO333245B1

NO333245B1 - Anordning for operasjoner ved en undervannsinstallasjon

Info

Publication number: NO333245B1
Application number: NO20110537A
Authority: NO
Inventors: Gunnar Sunde
Original assignee: Oilfield Technology Group As
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2013-04-15
Also published as: WO2012138230A1; US20140060847A1; NO20110537A1; GB2504864A8; GB201317875D0; GB2504864A

Abstract

Manipulatoranordning (1) ved en sjøbunnsposisjonert undervannsinstallasjon (2) hvor undervannsinstallasjonen (2) omfatter prosessutstyr (3), og hvor undervannsinstallasjonen (2) ytterligere omfatter i det minste én føring (4) forsynt med manipulatoranordningen (1) og manipulatoranordningens (1) basis (10) er bevegelig anordnet til føringen. (4). Det beskrives også en undervannsinstallasjon (2) som omfatter manipulatoranordningen (1).

Description

ANORDNING FOR OPERASJONER VED EN UNDERVANNSINSTALLASJON

Oppfinnelsen vedrører en manipulatoranordning for å betjene en undervannsinstallasjon og dennes prosessutstyr. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en manipulatoranordning som er permanent installert på en undervannsinstallasjon for å kunne utføre undervannsinspeksjon, vedlikehold, modifikasjonsarbeid og overvåking av undervannsinstallasjonen og dens prosessutstyr.

Petroleumsindustrien anvender et økende antall fjernstyrte undervannsinstallasjoner for utvinning av olje og gass. Disse er til dels plassert på store havdyp. For å kunne utføre inspeksjon, vedlikehold og reparasjonsarbeid på slike installasjoner, samt bistå ved brønnintervensjoner, det vil si arbeid som skal utføres nede i brønnen, brukes det intervensjonsfartøy. Til hjelp i slikt arbeid anvendes det også fjernstyrte farkoster, såkalte ROV-er, som fjernstyres av en operatør fra et moderskip på overflaten. Inter-vensjonsfartøyet kan også være moderfartøy for ROV-en. Moderskipet med ROV må mobiliseres til riktig sted, det tar tid å styre ROV-en fra overflaten og ned og i retur, og værforholdene kan være dårlige slik at moderskipet/intervensjonsfartøyet blir lig-gende og vente. Dette kan gi flere typer operasjonelle avvik og økt risiko. Arbeid som skal utføres på slike installasjoner kan derfor ta uheldig lang tid i forhold til tilgjengeli-ge værvinduer med de ekstrakostnader dette medfører. Problemet forsterkes av at det typisk er mangel på tilpassede intervensjonsfartøyer til å betjene undervannsinstallasjoner av denne type. Alternativ teknologi som sterkt bidrar til å redusere fartøytid på den enkelte installasjon vil derfor være både kostnads- og risikoreduserende.

Arbeidsoppgaver som utføres av en ROV i samband med brønnintervensjoner på en undervannsinstallasjon, kan for eksempel være å klargjøre undervannsinstallasjonen før brønnintervensjonsverktøyet føres ned fra intervensjonsfartøyet og til brønnhodet. Slikt arbeid kan omfatte å åpne luker i undervannsinstallasjonen over brønnhodet, stenge av ventiler og åpne opp for ventiler. Tilsvarende arbeid, men i motsatt rekke-følge, kan utføres etter at brønnintervensjonen er ferdig. ROV-en anvendes også til å utføre undervannsinspeksjon, vedlikehold, modifikasjonsarbeid og overvåking, innen faget betegnet som subsea inspection, maintenance, modifications, surveillance, av undervannsinstallasjonen og dens prosessutstyr.

Patentskrift NO 160736 viser en undervannsinstallasjon uten en beskyttende ramme over undervannsinstallasjonens utstyr. Undervannsinstallasjonen er i sitt nedre parti forsynt med en langstrakt skinnegang. Et forholdsvis stort, lastbærende, bemannet autonomt undervannsfartøy kan føres inn over installasjonen og posisjoneres oppå skinnegangen med nedragende bein fra undervannsfartøyet. Undervannsfartøyet kan forflytte seg sidelengs langs skinnegangen på de nedragende beina. Undervannsfar-tøyet er ikke innrettet til å kunne utføre arbeid på en undervannsinstallasjon som er forsynt med en beskyttende ramme over undervannsinstallasjonen.

Patentskrift NO 149931 viser en undervannsinstallasjon med en beskyttelsesfender, men uten beskyttende ramme over undervannsinstallasjonens utstyr. Undervannsinstallasjonen er i sitt nedre parti forsynt med en skinne innenfor beskyttelsesfenderen og som omgir produksjonssamlerør. En bøye frigjøres fra skinnen og fører med seg en line opp til overflaten. En manipulator kan senkes ned til undervannsinstallasjonen ved at den drar seg ned langsetter linen for å treffe skinnen, og den fastgjøres bevegelig oppå skinnen. Manipulatoren kan utføre flere typer arbeidsoppgaver på undervannsinstallasjonen.

Patentskrift NO 139323 viser også en undervannsinstallasjon uten beskyttende ramme over undervannsinstallasjonens utstyr. Undervannsinstallasjonen er i sitt nedre parti forsynt med en skinnegang som omgir undervannsinstallasjonens utstyr. En bøye fri-gjøres fra skinnegangen og fører med seg en line opp til overflaten. En manipulator kan senkes ned til undervannsinstallasjonen ved at den drar seg ned langsetter linen for å treffe skinnegangen, og den fastgjøres bevegelig oppå skinnegangen. Manipulatoren kan utføre flere typer arbeidsoppgaver på undervannsinstallasjonens utstyr.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen vedrører en sjøbunnsposisjonert undervannsinstallasjon som omfatter prosessutstyr; undervannsinstallasjonen er forsynt med i det minste én føring og i det minste én manipulatoranordning; manipulatoranordningens basis er bevegelig anord net til den minst ene føringen, og hvor undervannsinstallasjonen ytterligere omfatter en ramme som strekker seg over prosessutstyret.

Manipulatoranordningens basis kan være løsbart fastgjort til føringen. Føringen kan utgjøres av i det minste ett langstrakt føringselement.

Rammen beskytter undervannsinstallasjonen. Rammen kan i sitt øvre parti være forsynt med luker. Føringen kan være fastgjort til rammens, i bruksstilling, øvre parti.

Manipulatoranordningen kan forsynes med energi fra undervannsinstallasjonens energikilde. Manipulatoranordningen kan være forsynt med kommunikasjonsmidler innrettet til å kunne fjernstyre manipulatoranordningen.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et perspektivriss av en skjematisk tegnet undervannsinstallasjon posisjonert på en havbunn hvor undervannsinstallasjonen er forsynt med en manipulatoranordning i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 viser, sett ovenfra, et forenklet skjematisk riss av en undervannsinstalla-sjons øvre rammeparti og med to manipulatoranordninger posisjonert i en alternativ utførelse i forhold til den som er vist i figur 1;

Fig. 3 viser en alternativ utførelse i forhold til figur 2; og

Fig. 4 viser en ytterligere alternativ utførelse i forhold til figur 2.

På figurene angir henvisningstallet 1 en manipulatoranordning i henhold til oppfinnelsen. En undervannsinstallasjon 2 som er posisjonert på en sjøbunn 9, omfatter en ramme 20. Rammen 20 omgir ett eller flere prosessutstyr 3. Rammen 20 er i sitt øvre parti 21 forsynt med en langstrakt føring 4. Manipulatoranordningen 1 omfatter en basis 10 som er løsbart fastgjort til føringen 4 og innrettet til å kunne beveges langs føringen 4 i dennes lengderetning slik det er antydet med en åpen dobbelpil i figurene 2-4.

Manipulatoranordningens 1 basis 10 er av for så vidt kjent type og kan utgjøres av en sokkel eller en transportvogn. Basisen 10 er forsynt med en arm 11.1 armens 11 frie endeparti 13 er armen 11 forsynt med et håndledd 15 og en verktøyholder 17 som er fastgjort til håndleddet 15. Basisen 10 og/eller armen 11 er dreibart anordnet i forhold til føringen 4 slik det er antydet med buet dobbelpil i figurene 2-4. Armen 11 kan være leddet og dreibart fastgjort til basisen 10. Armen 11 kan være sammensatt av flere enheter slik som for eksempel en to-leddet arm 11 med en proksimal arm og en distal arm. Armen 11 kan også være en tre-leddet arm 11 med en proksimal arm, en midtre arm og en distal arm. Armen 11 kan være innrettet til å kunne foldes sammen slik at armens 11 sammenfoldede lengde tilsvarer lengden til den lengste av den distale, midtre eller proksimale armen. Ved å dreie armens 11 enheter relativt til hverandre og til basisen 10, kan verktøyholderen 17 forflyttes fram og tilbake i forhold til basisen 10 som vist med rett dobbelpil i figurene 2-4. Verktøyholderen 17 kan også forflyttes opp og ned i forhold til basisen 10. Armen 11 kan dermed forflytte verktøyholderen langs x-y-z aksene. Håndleddet 15 kan være anordnet til å dreie verktøyholderen 17 i forhold til én, to eller tre akser på for så vidt kjent måte. I figurene er basisen 10, armen 11, håndleddet 15 og verktøyholderen 17 kun vist skjematisk.

En undervannsinstallasjon 2 av denne typen er kjent fra og anvendes i petroleumsindustrien. Prosessutstyret 3 kan omfatte brønnhoder med produksjonsventiler, strupe-ventiler, avstengingsventiler og utblåsningsventiler. Prosessutstyret 3 kan også omfatte separasjonsutstyr, kompressorer og pumper. Prosessutstyret 3 kan være forsynt med en egen bunnfast struktur (ikke vist) som omgis av en ramme 20, eller prosessutstyret 3 kan være fastgjort til rammen 20 som vist i figur 1. Rammen 20 gir be-skyttelse for prosessutstyret 3 mot for eksempel skader som kan påføres fra en trål. Rammen 20 kan forsynes med en trålbeskytter 23, noe som gjør at undervannsinstallasjonen 2 kan være overtrålbar når undervannsinstallasjonen er plassert på dybder hvor det forekommer tråling. Rammens 20 øvre parti 21 kan være forsynt med luker 25 som vist på figur 1. Disse lukene 25 er utelatt på de skjematiske figurene 2-4. Lukene 25 kan være hengslet til det øvre partiet 21, og manipulatoranordningen 1 med sin arm 11 og verktøy plassert i verktøyholderen 17, kan åpne og lukke lukene 25 fra innsiden av rammen 20.

Føringen 4 i rammens 20 øvre parti 21 kan omfatte ett føringselement 40 som vist i figur 2 og 4.1 en alternativ utførelse kan føringen 4 omfatte to føringselement 40, 40' side om side, som vist i figur 1 og 3. Rammen 20 kan også være forsynt med to fø-ringer 4 som vist i figur 2. Manipulatoranordningens 1 basis 10 er løsbart og bevegelig fastgjort til føringen 4 med for eksempel en løpekatt (ikke vist) av for så vidt kjent type som er innrettet til å føres langs et føringselement 40 eller i et føringselement 40, som for eksempel en profilert skinne. Basisen 10 kan i en alternativ utførelse være forsynt med en vogn (ikke vist) som løper langs to føringselement 40, 40'. Manipulatoranordningen 1 kan være innrettet til å kunne løsgjøres fra føringen 4 ved hjelp av for eksempel en fjernstyrt undervannsfarkost, en såkalt ROV. Deretter bringer ROV-en manipulatoranordningen 1 opp til overflaten slik at det skal kunne utføres for eksempel inspeksjon, vedlikehold, reparasjon og/eller modifikasjon av manipulatoranordningen 1. Manipulatoranordningen 1 kan deretter settes på plass i undervannsinstallasjonen 2 ved hjelp av en ROV.

Manipulatoranordningen 1 kan være innrettet til å forsynes med energi fra samme energiforsyning som betjener undervannsinstallasjonen 2. Energiforsyningen kan tilfø-res gjennom en elektrisk kabel 5. Overføring av energi fra undervannsinstallasjonen 2 og til manipulatoranordningen 1 kan skje via kabel (ikke vist) eller ved induksjon.

Manipulatoranordningen 1 kan være innrettet til å fjernstyres. Dette kan gjøres på for så vidt kjent måte gjennom radiokommunikasjon eller gjennom kablet kommunika-sjon. Figur 1 viser en kommunikasjonskabel 6 til dette formål. Manipulatoranordningen 1 kan være innrettet til å fungere autonomt i den betydning at den på signal eller arbeidsordre utfører et på forhånd bestemt sett med handlinger eller operasjoner etter et tidsmønster. Manipulatoranordningen 1 kan også være innrettet til å kunne styres i sann tid av en operatør på land eller om bord i et fartøy (ikke vist). Til dette formål kan manipulatoranordningen 1 eller undervannsinstallasjonen 2 være forsynt med minst ett kamera (ikke vist). Fagpersonen vil forstå at manipulatoranordningen 1 er forsynt med de nødvendige motorer, aktuatorer og annet utstyr for å kunne utføre sine arbeidsoppgaver. Dette omtales ikke nærmere.

Når det er behov for å utføre arbeid på undervannsinstallasjonen 2, sendes en arbeidsordre til manipulatoranordningen 1. Dette kan for eksempel være å klargjøre undervannsinstallasjonen 2 for brønnintervenering. Manipulatoranordningen 1 vil da med sin arm 11 og verktøy på verktøyholderen 17 utføre de samme arbeidsoppgaver som en ROV. Dette kan gjøres uavhengig av vær på overflaten. Manipulatoranordningen 1 kan forflytte seg langs føringen 4 og vil med den bevegelige armen 11 være i stand til å utføre alle aktuelle arbeidsoperasjoner over hele undervannsinstallasjonen. Dermed kan et intervensjonsfartøy begynne direkte med brønnintervensjonsarbeidet ved ankomst til arbeidsstedet.

Claims

1. Sjøbunnsposisjonert undervannsinstallasjon (2) som omfatter prosessutstyr (3); undervannsinstallasjonen (2) er forsynt med i det minste én føring (4) og i det minste én manipulatoranordning (1); manipulatoranordningens (1) basis (10) er bevegelig anordnet til den minst ene føringen (4),karakterisert vedat undervannsinstallasjonen (2) ytterligere omfatter en ramme (20) som strekker seg over prosessutstyret (3).

2. Undervannsinstallasjon (2) i henhold til krav 1,karakterisertved at manipulatoranordningens (1) basis (10) er løsbart fastgjort til fø-ringen (4).

3. Undervannsinstallasjon (2) i henhold til krav 1,karakterisertved at føringen (4) utgjøres av i det minste ett langstrakt føringselement (40, 40').

4. Undervannsinstallasjon (2) i henhold til krav 1,karakterisertved at rammen (20) i sitt øvre parti (21) er forsynt med luker (25).

5. Undervannsinstallasjon (2) i henhold til krav 1,karakterisertved at føringen (4) er fastgjort til rammens (20), i bruksstilling, øvre parti (21).

6. Undervannsinstallasjon (2) i henhold til krav 1,karakterisertved at manipulatoranordningen (1) forsynes med energi fra undervannsinstallasjonens (2) energikilde.

7. Undervannsinstallasjon (2) I henhold til krav 1,karakterisertved at manipulatoranordningen (1) er forsynt med kommunikasjonsmidler innrettet til å kunne fjernstyre manipulatoranordningen (1).