NO333620B1

NO333620B1 - Umbilikal for store havdyp

Info

Publication number: NO333620B1
Application number: NO20065740A
Authority: NO
Inventors: Arild Figenschou
Original assignee: Aker Subsea As
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2013-07-22
Also published as: US20120263539A1; NO20065740L; GB2429108B; BRPI0512190A; WO2005124213A1; AU2005255346A1; US8653361B2; US9127793B2; AU2005255346B2; GB2430221B; BRPI0512191A; WO2005124095A1; RU2368755C2; US7754966B2; BRPI0512190B1; RU2362937C2; GB0624012D0; RU2006146880A; GB2429108A; GB2430221A

Description

Umbilikal for store havdyp

Foreliggende oppfinnelse vedrører en umbilikal for overføring av fluider og elektrisk strøm/signaler mellom havoverflaten og utstyr plassert på sjøbunnen, spesielt på store havdyp, omfattende et antall rørledninger og elektriske ledere/ledninger samlet i en bunt, et fyllmateriale som ligger i det minste delvis omkring og mellom rørledningene og lederne/ledningene, og en beskyttende kappe som omgir rørledningene, lederne/ledningene og fyllmaterialet.

En umbilikal av denne typen er kjent fra US 6046404. Ytterligere eksempler på kjent teknikk innenfor dette området er vist i WO 99/57413 Al, US 6940054 og US 6472614B1.

Umbilikaler av denne type er oppbygd som en sammensatt konstruksjon som er i stand til å overføre hydraulisk væske, kjemikalier, elektriske og optiske signaler og elektrisk kraft/strøm mellom utstyr på havbunnen og på havoverflaten. En tidlig versjon av slike umbilikaler er kjent fra WO 93/17176. Typisk for denne er at det meste av lastbæringen skjedde i et sentralt beliggende rør av vesentlige dimensjoner. Ytterligere eksempler på teknikkens stand er vist i GB 2 326 177 A og GB 2 326 758 A, samtlige med samme innehaver som den foreliggende oppfinnelse.

De ovenfor nevnte grove rør tilfører umbilikalen betydelig mervekt på grunn av sin egenvekt. Rørene behøver disse grove dimensjoner nettopp fordi de fungerer som lastbærende elementer, og ikke fordi at mediet de transporterer krever dette. Dermed vil det være begrenset hvilken havdybde umbilikalen kan anvendes til med sin tradisjonelle oppbygning.

Umiddelbart kan det synes som om stålwire skulle kunne benyttes som lastbærende elementer. Men dette løser ikke problemet i vesentlig grad. Stålwire tilfører også betydelig vekt og i kombinasjon med de tunge rørene når man ikke store dybder før umbilikalen oppnår flytespenninger og slites av på grunn av sin egen tyngde.

Det har vært lagt betydelige krefter og ressurser i å forsøke å finne en løsning på hvordan man skal kunne benytte disse umbilikaler ned til sjøbunnen på riktig store havdyp, så som 2500 meter og dypere.

Dette har man nå løst ved å kombinere en teknikk som er utviklet av søkeren til den foreliggende oppfinnelse, nemlig den teknikk som brukes for strekkstag til flytende plattformer. Se for eksempel WO 02/057560 Al.

Således er det i samsvar med den foreliggende oppfinnelse tilveiebrakt en umbilikal av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at umbilikalen omfatter separate lastbærende elementer, hvilke lastbærende elementer er lettvektige stenger av komposittmateriale. De lettvektige stenger av komposittmateriale kan med fordel være karbonstaver med innleirete styrkefibere. Stengene kan enten samles i bunter eller opptre enkeltvis eller en kombinasjon av dette.

Komposittmateriale har den gode egenskap at det har like stor lastbærende kapasitet som stål, samtidig som vekten er redusert til om lag 10 % av stål. De lastbærende elementer bidrar altså ikke vesentlig til umbilikalens totalvekt som derved gir mulighet for å benytte umbilikalen på store havdyp. Man kan gå så mye dypere som vektreduksjonen tilsier. Et typisk eksempel på komposittmateriale er karbonstaver med innleirete styrkefiber.

Fyllmaterialet, rørledningene og lederne/ledningene kan i en utførelse være lagt i en spiralform om umbilikalens lengdeakse.

I en andre utførelse kan fyllmaterialet, rørledningene og lederne/ledningene være lagt i en hovedsakelig rettlinjet form uten vesentlig snoing.

Umbilikalens lastbærende elementer kan være samlet i en tvunnet eller snodd bunt som ligger sentralt som et kjerneelement i umbilikalen.

Umbilikalens lastbærende elementer kan som et alternativ være fordelt på et antall bunter som ligger perifert i forhold til umbilikalens lengdeakse.

Umbilikalen kan også som et alternativ innbefatte vektelementer for å tilføre umbilikalen masse/vekt, enten i hele sin lengde eller på visse strekk.

Fyllmaterialet, rørledningene og lederne/ledningene kan legges i flere lag sett i radiell retning.

De lastbærende elementer kan i en utførelse bestå av enkeltstaver som er fordelt rundt i tverrsnittet, eventuelt at noen ligger inntil hverandre uten å være samlet i en bunt.

Selv om ikke strengt tatt nødvendig, vil fyllmaterialet i en hensiktsmessig utførelse være i form av langstrakte kanalelementer som er i stand til i det minste delvis å omslutte respektive rørledninger og kabler for å holde disse i posisjon i forhold til hverandre.

Andre og ytterlige formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av for tiden foretrukne utførelser av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en første utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen med det lastbærende element sentralt plassert, Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom en andre utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom nok en utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen med flere lastbærende elementer perifert plassert, Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom nok en utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen med det lastbærende element sentralt plassert, Fig. 5 viser et tverrsnitt gjennom nok en utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen med det lastbærende element sentralt plassert, Fig. 6 viser et tverrsnitt gjennom nok en utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen med det lastbærende element sentralt plassert, Fig. 7 viser et tverrsnitt gjennom nok en utførelse av umbilikalen ifølge oppfinnelsen med det lastbærende element sentralt plassert, Fig. 8 viser et tverrsnitt gjennom en variant av umbilikalen ifølge oppfinnelsen uten de karakteristiske langstrakte kanalelementer, og Fig. 9 viser et tverrsnitt gjennom en variant av umbilikalen ifølge oppfinnelsen der de lastbærende elementer består av et antall enkeltstaver som ikke er samlet i bunt.

Det skal forstås at det er mulig med to varianter av umbilikaltverrsnittene vist i fig. 1 -9 og som ikke fremgår av figurene, nemlig én der enkeltelementene i umbilikalen ligger med en viss slagningslengde om umbilikalens lengdeakse og en variant der enkeltelementene ligger mer eller mindre i rett linje i hovedsak parallelt med umbilikalens lengdeakse. For den detaljerte oppbygning av en tradisjonell umbilikal og hvordan den blir produsert vises det til tidligere nevnt WO 93/17176.

Umbilikalen ifølge figur 1 er grunnleggende oppbygd av følgende elementer: lastbærende element 7 bestående av en bunt med stenger 7' av komposittmateriale, indre kanalelementer 3', for eksempel av polyvinylklorid (PVC), elektriske ledere/ledninger 6, 6', fluidrør 4 som normalt er av stål, vektelementer 8, eller ytterligere styrkeelementer 8, for eksempel i form av ståltau og en ytre kappe 1, for eksempel av polyetylen (PE). Henvisningstallet 9' kan angi et friksjonsmateriale, så som en gummikappe, som ligger rundt det lastbærende element 7. Henvisningstallet 9 kan angi et rør med større diameter enn fluidrørene 4 slik som illustrert i figur 3. Henvisningstallet 10 representerer et fyllstoff forskjellig fra kanalelementene 3' og kan være et skumstoff eller liknende. I en praktisk utførelse er stengene 7' karbonstaver med innleirete styrkefibere. Diameteren på slike staver er i størrelsesorden 6mm uten at denne dimensjon skal anses som noen begrensning.

Umbilikalen ifølge figur 2-6 er grunnleggende oppbygd av følgende elementer: lastbærende element 7 bestående av en bunt med stenger 7' av komposittmateriale, indre kanalelementer 3', midtre kanalelementer 3, ytre kanalelementer 2, elektriske ledere/ledninger 6, 6', fluidrør 4 som normalt er av stål, vektelementer 8, eller ytterligere styrkeelementer 8, for eksempel i form av ståltau og en ytre kappe 1. Henvisningstallet 9' kan angi et friksjonsmateriale, så som en gummikappe, som ligger rundt det lastbærende element 7.

Disse elementer gjenfinnes på de fleste figurer og blir betegnet med samme henvisningstall på de respektive figurer. Imidlertid skal det bemerkes at figur 4 og 5 mangler vektelementene/styrkeelementene 8 som er erstattet av PVC profiler 8'. Figur 6 har ett enkelt vektelement 8. Figur 7 viser spesielt en variant med noe mindre totaltverrsnitt, men med fluidrørene 4 samlet sentralt omkring et enkelt lastbærende element 7 og et antall lastbærende elementer 7 i form av enkeltstaver spredt rundt fluidrørene 4. Inne i blant enkeltstavene kan det plasseres vektelementer 8, her typisk staver 8" av bly. Videre har den kanalelementer 2, 3 og en ytre kappe 1. Dette gir en kompakt umbilikal som har mindre plassbehov. Figur 8 viser nok en spesiell variant av umbilikalen der det ikke er benyttet kanalelementer, men et fyllstoff 10 så som et skumstoff. Ellers har den de øvrige elementer som beskrevet ovenfor, dog annerledes plassert i tverrsnittet. Figur 9 viser spesielt en variant av en umbilikal med vesentlig forskjellig tverrsnitt, med enkelte større fluidrør 4, noen mindre fluidrør 4', enkelte mindre kraftkabler 6 og et antall lastbærende elementer 7 som er i form av enkeltstaver 7' og ikke bunter med staver. Videre har den kanalelementer 2, 3, 3', som går helt inn til senter av umbilkalen og en ytre kappe 1. Dette gir en umbilikal som er enklere og rimeligere å produsere.

Claims

1. Umbilikal for overføring av fluider og elektrisk strøm/signaler mellom havoverflaten og utstyr plassert på sjøbunnen, spesielt på store havdyp, omfattende et antall rørledninger (4, 4') og elektriske ledere/ledninger (6, 6') samlet i en bunt, et fyllmateriale (10,2, 3, 3') som ligger i det minste delvis omkring og mellom rørledningene (4,4') og lederne/ledningene (6, 6'), og en beskyttende kappe (1) som omgir rørledningene, lederne/ledningene og fyllmaterialet,karakterisert vedat umbilikalen omfatter separate lastbærende elementer (7), hvilke lastbærende elementer (7) er lettvektige stenger (7') av komposittmateriale.

2. Umbilikal som angitt i krav 1,karakterisert vedat de lettvektige stenger (7) av komposittmateriale er karbonstaver med innleirete styrkefibere.

3. Umbilikal som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat fyllmaterialet (10,2, 3, 3'), rørledningene (4, 4') og lederne/ledningene (6, 6') er lagt i en spiralform om umbilikalens lengdeakse.

4. Umbilikal som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat fyllmaterialet (10,2, 3, 3'), rørledningene (4,4') og lederne/ledningene (6, 6') er lagt i en hovedsakelig rettlinjet form uten vesentlig snoing.

5. Umbilikal som angitt i ett av kravene 1 -4,karakterisert vedat umbilikalens lastbærende elementer (7) er samlet i en tvunnet eller snodd bunt som ligger sentralt som et kjerneelement i umbilikalen.

6. Umbilikal som angitt i ett av kravene 1-4,karakterisert vedat umbilikalens lastbærende elementer (7) er fordelt på et antall bunter som ligger perifert i forhold til umbilikalens lengdeakse.

7. Umbilikal som angitt i ett av kravene 1 -6,karakterisert vedat den innbefatter vektelementer (8) for å tilføre umbilikalen masse/vekt.

8. Umbilikal som angitt i ett av kravene 1-7,karakterisert vedat fyllmaterialet, rørledningene og lederne/ledningene er lagt i flere lag sett i radiell retning.

9. Umbilikal som angitt i ett av kravene 1-8,karakterisert vedat de lastbærende elementer (7) er enkeltstaver (7') fordelt rundt i tverrsnittet.

10. Umbilikal som angitt i ett av kravene 1 -9,karakterisert vedat fyllmaterialet er i form av langstrakte kanalelementer (2, 3,3') som er i stand til i det minste delvis å omslutte respektive rørledninger (4, 4') og ledere/ledninger (6, 6') for å holde disse i posisjon i forhold til hverandre.