NO334961B1

NO334961B1 - grounding Connection

Info

Publication number: NO334961B1
Application number: NO20111577A
Authority: NO
Inventors: Michael Hilditch; Morten Heieren
Original assignee: Aker Subsea As
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2014-08-11
Also published as: NO20111577A1; WO2013073951A1

Description

UNDERVANNS PARDANNENDE JORDKONTAKT UNDERWATER PAIR-FORMING GROUND CONTACT

Område for oppfinnelsen Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører undervannsteknologi, spesielt undervanns petroleumsteknologi. Mer konkret, gjelder oppfinnelsen en jordings-eller bakkekontakt som tilveiebringer fordeler sammenlignet med tidligere kjente jordingskontakter. The present invention relates to underwater technology, in particular underwater petroleum technology. More specifically, the invention relates to an earthing or ground contact that provides advantages compared to previously known grounding contacts.

Bakgrunn for oppfinnelsen og kjent teknikk Background of the invention and prior art

Sjøvann i særdeleshet, og vann i alminnelighet, leder elektrisk strøm. De elektrolytiske egenskapene gir anledning til at elektriske felt vil kunne bli koplet mellom konstruksjoner som er plassert under vann. For å kunne unngå eller redusere de galvaniske effektene, og for å kunne unngå uønskede effekter fra eventuell lekkasjestrøm eller krypstrøm, som for eksempel er forårsaket av jordingsfeil eller en annen skade på elektriske systemer eller komponenter, er det fordelaktig å tilveiebringe jording for utstyret. Dette vil gi en mer likeverdig galvanisk spenning mellom konstruksjoner og komponenter, som derved vil forhindre eller redusere galvanisk korrosjon, og mulige jordingsfeil vil bli ledet langs en trygg elektrisk vei. Seawater in particular, and water in general, conducts electricity. The electrolytic properties give rise to electric fields being able to be connected between constructions that are placed under water. In order to be able to avoid or reduce the galvanic effects, and to be able to avoid unwanted effects from possible leakage current or creepage current, which are for example caused by grounding errors or other damage to electrical systems or components, it is advantageous to provide grounding for the equipment. This will provide a more equal galvanic voltage between constructions and components, which will thereby prevent or reduce galvanic corrosion, and possible grounding faults will be guided along a safe electrical path.

Uønskede galvaniske effekter knyttes til galvanisk korrosjon. Mer konkret, anodesiden i den galvaniske reaksjonen forårsaker svekkelser ved korrosjon, og dermed skade på en konstruksjon, katodesiden i reaksjonen innebærer vanligvis avsetninger med en hard avleiring på overflatene av de katodiske konstruksjonene eller den katodiske delen av en konstruksjon. Unwanted galvanic effects are linked to galvanic corrosion. More specifically, the anode side of the galvanic reaction causes weakening by corrosion, and thus damage to a structure, the cathode side of the reaction usually involves deposits with a hard deposit on the surfaces of the cathodic structures or the cathodic part of a structure.

Tilsynelatende finnes det ingen kommersielt tilgjengelig standard løsning eller utstyr, med unntak av forskjellige stikkontakter for operasjon med en ROV («Remotely Operable Vehicle» - fjernstyrt fartøy). Noen ROV - operatører har elektriske stikkontakter for operasjon med ROV. Imidlertid brukes ikke disse til jording og de må opereres av en ROV, eller alternativt en ROT («Remotely Operable Tool» - fjernstyrt verktøy), eller en dykker. Andre kontakter er slike som beskrives i patentpublikasjon WO 2008/075322 A2, som er en omfangsrik kontakt for høy strøm, og en kontakt benevnt som SpecTRON 2, for lavspent kontakt. Imidlertid vil begge disse kontaktene fortsatt kreve assistanse fra en ROV eller annen aktiv manipulering for operasjon. Det er et behov for undervanns pardannende elektrisk kontakt som er lettere å operere og som fortrinnsvis har en enkel og pålitelig utforming. Fra patentpublikasjon US 5333691 A er det kjent en elektrisk kobling, der den ene enheten omfatter mottaksåpninger med ledemansjetter og den andre enheten omfatter ledepinner. Apparently there is no commercially available standard solution or equipment, with the exception of various sockets for operation with an ROV (Remotely Operable Vehicle). Some ROV operators have electrical sockets for operation with the ROV. However, these are not used for grounding and must be operated by an ROV, or alternatively a ROT (Remotely Operable Tool), or a diver. Other contacts are those described in patent publication WO 2008/075322 A2, which is a bulky contact for high current, and a contact named SpecTRON 2, for low voltage contact. However, both of these contacts will still require the assistance of an ROV or other active manipulation for operation. There is a need for an underwater pair forming electrical contact which is easier to operate and which preferably has a simple and reliable design. An electrical connection is known from patent publication US 5333691 A, where one unit comprises receiving openings with guide cuffs and the other unit comprises guide pins.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Dette behovet imøtekommes med den foreliggende oppfinnelsen. Mer konkret, oppfinnelsen tilveiebringer en undervanns pardannende jordkontakt, hvilken jordkontakt er anordnet på en undervannsbrønnramme, med elektrisk kopling til brønnrammen og jord, hvilken jordkontakt omfatter en første kontaktdel anordnet på en_undervannsbrønnramme og en andre kontaktdel anordnet på en undervannsmodul som skal anbringes på undervannsbrønnrammen ved en installasjonsprosedyre, hvormed også kontaktdelene vil være pardannende med hverandre, den andre kontaktdelen er elektrisk koplet til undervannsmodulen som skal bli jordet, kontaktdelene etter pardannelse blir presset sammen for dermed å tilveiebringe elektrisk forbindelse. Jordkontakten særpreges ved at et antall av første jordkontaktdeler er anordnet på styrepinner på undervannsbrønnrammen, så som minst to av de styrepinnene som befinner seg diametrisk motstilt for hverandre, hvor hver av nevnte første kontaktdeler omfatter en lederplate, så som en kobberplate, boltet eller på annet vis festet til undervannsbrønnrammen ved området til styrepinnene, den andre kontaktdelen er anordnet som en vektbelastet koplingspinne installert på undervannsmodulen i en posisjon slik at koplingspinnen, ved pardannelse av undervannsbrønnrammen og undervannsmodulen med hverandre, treffer lederplaten og tilveiebringer elektrisk forbindelse mellom koplingspinnen og lederplaten. This need is met with the present invention. More specifically, the invention provides an underwater pair-forming ground contact, which ground contact is arranged on an underwater well frame, with electrical connection to the well frame and ground, which ground contact comprises a first contact part arranged on an_underwater well frame and a second contact part arranged on an underwater module to be placed on the underwater well frame at a installation procedure, with which the contact parts will also be paired with each other, the other contact part is electrically connected to the underwater module to be grounded, the contact parts after pairing are pressed together to thereby provide an electrical connection. The ground contact is characterized by the fact that a number of first ground contact parts are arranged on guide pins on the underwater well frame, such as at least two of the guide pins which are located diametrically opposite each other, where each of said first contact parts comprises a conductor plate, such as a copper plate, bolted or on other shown attached to the underwater well frame at the area of the guide pins, the second contact part is arranged as a weighted connecting pin installed on the underwater module in a position such that the connecting pin, when the underwater well frame and the underwater module are paired with each other, hits the conductor plate and provides electrical connection between the connecting pin and the conductor plate.

Den ene av kontaktordelene anordnet på en undervanns brønnramme, med elektrisk forbindelse til brønnrammen og jord, den andre kontaktdelen er anordnet på en undervannsmodul som skal anordnes på undervanns brønnrammen i en installasjonsprosedyre, så som en installasjonsprosedyre for myklanding, hvormed også kontaktdelene går i pardannelse med hverandre, den andre kontaktdelen blir elektrisk forbundet til det utstyret i undervannsmodulen som skal jordes. One of the contact parts is arranged on an underwater well frame, with an electrical connection to the well frame and earth, the other contact part is arranged on an underwater module which is to be arranged on the underwater well frame in an installation procedure, such as an installation procedure for soft landing, with which the contact parts are also paired with each other, the other contact part is electrically connected to the equipment in the underwater module to be grounded.

Fortrinnsvis er et antall med første jordkontaktdeler anordnet på hjørnene, eller på styrepinner når det er grunt vann, til en undervannsbrønnramme, så som minst to av styrepinnene plassert diametrisk motsatt for hverandre, eller mer foretrukket alle styrepinnene, idet hver av nevnte første kontaktdeler omfatter en lederplate, så som en kobberplate, boltet eller på annet vis festet til brønnrammekonstruksjonen på området til styrepinnene, den andre kontaktdelen er anordnet som en vektlastet forbindelsestapp installert på modulen i en posisjon slik at tappen ved pardannelsen av modulene treffer lederplaten og tilveiebringer elektrisk forbindelse mellom forbindelsestappen og lederplaten. Mer spesifikt, er den andre kontaktordelen anordnet tilgrensende styretrakter i den undervannsbrønnrammen som vil bli installert på styrepinner på brønnrammen, den andre kontaktordelen omfatter en vekt som er vertikalt bevegelig innenfor en sylindrisk huskonstruksjon. Vekten er for eksempel omtrent 20 kg og har i en nedre ende en forbindelsestapp festet eller integrert, forbindelsestappen har en skarp nedre ende, en kontakttapp, festet eller integrert, den skarpe kontakttappens nedre ende butter i mot lederplaten ved pardannelse, slik at vekten virker på den og presser den gjennom en eventuell beskyttende film på lederplaten for å tilveiebringe elektrisk kontakt, kontakttappen er direkte eller indirekte via vekten koplet til en fleksibel leder-wire i kontakt med undervannsmodulen og dens utstyr. Preferably, a number of first ground contact parts are arranged on the corners, or on guide pins when there is shallow water, of an underwater well frame, such that at least two of the guide pins are placed diametrically opposite each other, or more preferably all the guide pins, each of said first contact parts comprising a conductor plate, such as a copper plate, bolted or otherwise attached to the well frame structure in the area of the guide pins, the second contact part is arranged as a weighted connection pin installed on the module in a position such that when the modules are paired, the pin strikes the conductor plate and provides electrical connection between the connection pin and the conductor plate. More specifically, the second contact member is arranged adjacent to guide funnels in the underwater well frame which will be installed on guide pins on the well frame, the second contact member comprises a weight which is vertically movable within a cylindrical housing structure. The weight is, for example, approximately 20 kg and has a connecting pin attached or integrated at a lower end, the connecting pin has a sharp lower end, a contact pin, fixed or integrated, the sharp contact pin's lower end butts against the conductor plate when paired, so that the weight acts on it and presses it through any protective film on the conductor plate to provide electrical contact, the contact pin is directly or indirectly via the weight connected to a flexible conductor wire in contact with the underwater module and its equipment.

Alternativt omfatter den første eller andre kontaktdelen et fjærbelastet kontaktelement, de øvrige kontaktdelene omfatter et lederelement anordnet for å butte mot kontaktelementet. Fjærvirkningen er enten vertikal, skråstilt eller horisontal, fortrinnsvis vertikal eller horisontal, lederelementet omfatter fortrinnsvis en overflate som er orientert vesentlig ortogonalt med retningen til fjærens virkning. Kontaktelementet presses og/eller skrapes til elektrisk kontakt med lederelementet. Fortrinnsvis anordnes fjærbelastede kontaktelementer og tilsvarende lederelementer i eller ved koplende elementer, så som respektive styrepinner og -trakter for gruntvannsmoduler eller -utstyr, av de modulene eller utstyret som skal gå i pardannelse med hverandre. Alternatively, the first or second contact part comprises a spring-loaded contact element, the other contact parts comprise a conductor element arranged to butt against the contact element. The spring action is either vertical, inclined or horizontal, preferably vertical or horizontal, the guide element preferably comprises a surface which is oriented substantially orthogonally to the direction of the spring's action. The contact element is pressed and/or scraped into electrical contact with the conductor element. Preferably, spring-loaded contact elements and corresponding conductor elements are arranged in or near connecting elements, such as respective control pins and funnels for shallow water modules or equipment, of the modules or equipment that are to pair with each other.

Fortrinnsvis vil hvilke av første og andre kontaktdeler, som anordnes på en pardannende måte på den undervannsbrønnrammen eller fundamenteringskonstruksjonen og undervannsmodulene eller -utstyret som skal gå i pardannelse med hverandre, vil være utskiftbare så lenge arrangementet er slik at første og andre kontaktdeler er pardannende med hverandre når modulene går i pardannelse med hverandre. Posisjonene på kontaktdelene justeres slik at kontaktdelene går i pardannelse med hverandre når undervannsmodulene går i pardannelse med hverandre. Preferably, which of the first and second contact parts, which are arranged in a pair-forming manner on the underwater well frame or foundation structure and the underwater modules or equipment, will be interchangeable as long as the arrangement is such that the first and second contact parts are pair-forming with each other when the modules are paired with each other. The positions of the contact parts are adjusted so that the contact parts pair with each other when the underwater modules pair with each other.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for jording av undervannsmoduler og undervannsbrønnrammer, særpreget ved å anordne den undervanns pardannende kontakten i henhold til oppfinnelsen, ved å arrangere en av kontaktdelene, som skal være pardannende med hverandre, på undervannsbrønnrammen eller undervannsmodulen, og arrangere den andre kontaktdelen, som skal gå i pardannelse med nevnte undervannsmodul eller nevnte undervannsbrønnramme, på undervannsmodulen eller undervannsbrønnrammen og la nevnte undervannsmodul gå i pardannelse med nevnte undervannsbrønnramme, hvormed jordkontakten også vil være pardannende. The invention also provides a method for grounding underwater modules and underwater well frames, characterized by arranging the underwater pair-forming contact according to the invention, by arranging one of the contact parts, which must be paired with each other, on the underwater well frame or the underwater module, and arranging the other contact part, which is to pair with said underwater module or said underwater well frame, on the underwater module or underwater well frame and let said underwater module pair with said underwater well frame, with which the ground contact will also be paired.

Pardannelsen vil fortrinnsvis være en installasjonsprosedyre, så som en prosedyre for myklanding, hvormed pardannelse av kontaktdelene finner sted automatisk uten assistanse fra ROV, ROT eller dykkere. The pairing will preferably be an installation procedure, such as a procedure for soft landing, whereby pairing of the contact parts takes place automatically without assistance from ROV, ROT or divers.

Figurer Figures

Oppfinnelsen illustreres med tre figurer, hvorav: The invention is illustrated with three figures, of which:

Figur 1 illustrerer en kontakt i henhold til oppfinnelsen før pardannelse, Figure 1 illustrates a contact according to the invention before pairing,

Figur 2 illustrerer kontakten i henhold til Figur 1 under pardannelse, og Figure 2 illustrates the contact according to Figure 1 during pairing, and

Figur 3 illustrerer kontakten i henhold til Figur 1 etter pardannelse. Figure 3 illustrates the contact according to Figure 1 after pairing.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Det henvises til Figur 1, som illustrerer en kontakt 1 i henhold til oppfinnelsen før den går i pardannelse. Mer spesifikt, er den undervanns tilpasningsdyktige jordkontakten 1 anordnet som to deler, en første del 1f er anordnet på en første undervannsmodul 2, en basis, og en andre del 1f er anordnet på en andre modul 3 som skal gå i pardannelse med den første modulen undervann. Kontaktdelene 1f, 1s er anordnet slik at når de første og andre modulene 2, 3 går i pardannelse med hverandre, vil også første og andre kontaktdelen 1f, 1s gå i pardannelse med hverandre. Reference is made to Figure 1, which illustrates a contact 1 according to the invention before it goes into pairing. More specifically, the underwater adaptable ground contact 1 is arranged as two parts, a first part 1f is arranged on a first underwater module 2, a base, and a second part 1f is arranged on a second module 3 to pair with the first module underwater. The contact parts 1f, 1s are arranged so that when the first and second modules 2, 3 pair with each other, the first and second contact parts 1f, 1s will also pair with each other.

Den første kontaktdelen 1f omfatter en lederplate, fortrinnsvis en kobberplate festet med bolter, nagler, sveising eller andre måter som tilveiebringer god elektrisk kontakt med basisen 2. Fortrinnsvis omfatter platen et beskyttende belegg for korrosjonsbeskyttelse, belegget penetreres av den andre kontaktdelens ledende koplingspunkt eller -element, mer spesifikt en skarp kontaktpinne 4. Den andre kontaktdelen 1s omfatter en vekt 5 som er vertikalt bevegelig innenfor en sylindrisk huskonstruksjon 6, vekten vil for eksempel være omtrent 20 kg og har koplingspinnen festet på eller integrert med nedre enden, koplingspinnen har en skarp kontaktpinne 4 festet på eller integrert med nedre ende, den skarpe kontaktpinnens 4 nedre ende butter mot lederplaten ved pardannelsen slik at vekten virker på den, og presser den gjennom en eventuell beskyttende film på lederplaten for å tilveiebringe elektrisk kontakt, kontaktpinnen er direkte eller indirekte via vekten koplet til en fleksibel ledende ledning 7 som er i kontakt med undervannsmodulen og dens utstyr. Figur 2 illustrerer kontakten i henhold til Fig. 1 under pardannelse, og viser hvordan kontaktpinnen 4 butter mot lederplaten til den første kontaktdelen 1f. Figur 3 illustrerer kontakten i henhold til Fig. 1 etter tilpasning, og illustrerer tydelig hvordan vekten 5 på den andre kontaktdelen har blitt løftet, og forspenner eller presser kontaktpinnen 4 til elektrisk kontakt med lederplaten, for derved å tilveiebringe jordingsforbindelse mellom de to modulene samtidig og automatisk når modulene er pardannende med hverandre, og holder på pardannelseskraften og går i pardannelse over tid. The first contact part 1f comprises a conductor plate, preferably a copper plate fixed by bolts, rivets, welding or other means which provide good electrical contact with the base 2. Preferably the plate comprises a protective coating for corrosion protection, the coating is penetrated by the conductive connection point or element of the second contact part , more specifically a sharp contact pin 4. The second contact part 1s comprises a weight 5 which is vertically movable within a cylindrical housing structure 6, the weight will for example be approximately 20 kg and has the connecting pin attached to or integrated with the lower end, the connecting pin has a sharp contact pin 4 fixed on or integrated with the lower end, the sharp contact pin 4 lower end butts against the conductor plate at the pairing so that the weight acts on it, and presses it through any protective film on the conductor plate to provide electrical contact, the contact pin is directly or indirectly via the weight connected to a flexible conductive sheath dning 7 which is in contact with the underwater module and its equipment. Figure 2 illustrates the contact according to Fig. 1 during pairing, and shows how the contact pin 4 butts against the conductor plate of the first contact part 1f. Figure 3 illustrates the connector according to Fig. 1 after adaptation, and clearly illustrates how the weight 5 on the second contact part has been lifted, biasing or pressing the contact pin 4 into electrical contact with the conductor plate, thereby providing a ground connection between the two modules simultaneously and automatically when the modules are paired with each other, and maintains the pairing power and goes into pairing over time.

Den undervanns pardannende jordkontakten i henhold til oppfinnelsen kan ha ulike utførelsesformer og likevel ligge innenfor beskyttelsesomfanget av den foreliggende oppfinnelsen, idet krav 1 definerer beskyttelsesomfanget. Likeledes kan fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan ha ulike utførelsesformer, idet det selvstendige fremgangsmåtekrav definerer beskyttelsesomfanget. For eksempel kan kontaktene være glidende kontakter, som også kan være fjærbelastede. The underwater pair-forming ground contact according to the invention can have different embodiments and still lie within the scope of protection of the present invention, as claim 1 defines the scope of protection. Likewise, the method according to the invention can have different embodiments, as the independent method requirement defines the scope of protection. For example, the contacts can be sliding contacts, which can also be spring-loaded.

Claims

1. Underwater pair-forming ground contact (1), which ground contact (1) is arranged on an underwater well frame (2), with electrical connection to the well frame and ground, which ground contact (1) comprises a first contact part (1f) arranged on an_underwater well frame (2) and a second contact part (1s) arranged on an underwater module (3) which is to be placed on the underwater well frame (2) by an installation procedure, with which also the contact parts (1f, 1s) will be paired with each other, the other contact part (1s) is electrically connected to that underwater module ( 3) which is to be grounded, the contact parts (1f, 1s) after pairing are pressed together to thereby provide an electrical connection, characterized in that a number of first ground contact parts (1f) are arranged on guide pins on the underwater well frame (2), such as at least two of the guide pins which are diametrically opposed to each other, where each of said first contact parts (1f) comprises a conductor plate, such as a copper plate, bolted or otherwise attached to the underwater well frame (2) at the area of the guide pins, the second contact part (1s) is arranged as a weighted connecting pin installed on the underwater module (3) in a position such that the connecting pin, when the underwater well frame and the underwater module are paired with each other, hits the conductor plate and provides electrical connection between the connecting pin and the conductor plate.

2. Contact according to requirement 1, characterized in that a number of first ground contact parts (1f) are arranged on all the guide pins on the underwater well frame (2).

3. Contact according to claim 1 or 2, characterized in that the second contact part (1s) is arranged adjacent to control funnels on the underwater module (3) which is to be installed on guide pins on the underwater well frame (2), the second contact part (1s) comprises a weight (5 ) which is vertically movable within a cylindrical housing structure (6), the weight is for example about 20 kg and has a connecting pin attached to or integrated with the lower end, the connecting pin has a sharp lower end, a contact pin (4), attached to or integrated with , the lower end of the sharp contact pin (4) butts against the conductor plate during pairing so that the weight acting on it pushes it through any protective film on the conductor plate to provide electrical contact, the contact pin (4) is directly or indirectly via the weight connected to a flexible conductive wire (7) which is in contact with the underwater module (3)..

4. Contact according to claim 3, characterized in that the spring action is either vertical, inclined or horizontal, the conductor element comprises a surface which is oriented essentially orthogonally with the direction of the spring action, the spring-loaded contact pins (4) and corresponding conductor elements are arranged in respective control pins and - funnels for the subsea modules and the subsea well frame which are to be paired with each other.

5. Contact according to any one of claims 1-4, characterized in that which first and second contact parts (1f, 1s) are arranged in a pair-forming manner on the underwater well frame (2) and the underwater modules (3) which are to be paired with each other, are interchangeable as long as the arrangement is such that the first and second contact parts (1f, 1s) pair with each other when the module (2) and the underwater well frame (3) pair with each other.

6. Procedure for grounding underwater modules (3) and underwater well frames (2), characterized by arranging the underwater mating contact (1) according to any one of claims 1-5, by arranging one of the contact parts (1f, 1s), which must be mating with each other, on the underwater well frame (2) or the underwater module ( 3), and arrange the second contact part (1s, 1f), which is to pair with said underwater module (3) or said underwater well frame (2), on the underwater module (3) or underwater well frame (2) and let said underwater module (3) go in pairing with said underwater well frame (2), with which the earth contact (1) will also be pairing.