NO335199B1

NO335199B1 - Rør-i-røranordning

Info

Publication number: NO335199B1
Application number: NO20005524A
Authority: NO
Inventors: Jr Leland Harris Taylor
Original assignee: Mentor Subsea Tech Serv Inc
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2014-10-20
Also published as: AU5656100A; US6349976B1; GB2359605B; NO20005524L; GB2359605A; NO20005524D0; BR0004881A; ID29362A; GB0021972D0; AU741319B2

Abstract

En rør-i-røranordning. En kopling (10) benyttes til sammenføyning av endene av det indre rør (12). Det indre rør (12) er sentrert i det indre rør (14) for å skape aksial motstand men minimum begrensning på tvers av anordningens akse. Dette gir tilstrekkelig fleksibilitet til det indre rør (12) for å muliggjøre de nødvendige toleranser som tillater bruk av koplingen (10). Det indre rør (12) kan være sentrert i det ytre rør (14) ved bruk av et skum (24) som sprøytes inn mellom det indre (12) og ytre rør (14) og en hylse (22) av korrugert baneformet materiale rundt endene av det indre rør (12). Det indre rør (12) kan også være sentrert i det ytre rør (14) ved bruk av et skott (l 8) av korrugert baneformet materiale som passer rundt det indre rør (12) og inn i det ytre rør (14).

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsesfeltet.

Oppfinnelsen angår hovedsakelig bruken av rør til transport av hydrokarboner og mer bestemt rør-i-rørutførelser som benyttes til havs.

2. Generell bakgrunn

Utvikling og produksjon av hydrokarbonreserver til havs kan kreve at visse temperatur-nivåer opprettholdes i den tilhørende undersjøiske rørledning og i nettverk av stigerør for å sikre at de transporterte fluider flyter i den riktige tilstand og med det rette drifts-trykk. For å oppnå god varmeisolasjon i undersjøiske rørledninger, som regel ved store dybder, benyttes det en dobbeltvegget "rør-i-rør"-konstruksjon. Det ringformede rom mellom det ytre rør og det indre rør kan fylles med et isolerende lag av enten et vakuum eller et materiale med egnede isolerende egenskaper som for eksempel lavdensitets-polyuretanskum. I noen utførelser er skott anbragt i på forhånd bestemte avstander langs rørledningen for å begrense overflømning som kan oppstå på grunn av lekkasje i det ytre rør. Disse skott er som regel laget av maskinelte støpestykker av stål eller ringer sveiset av plate. Skottene kan også benyttes til det indre rør aksialt med det ytre rør for å overføre aksiale belastninger mellom det indre og ytre rør knyttet til varme-utvidelse eller andre belastnings forhold.

Andre utgaver av isolerende rørledninger omfatter bruk av polymeriske belegg som sørger for isolasjon. Isolasjonseffektiviteten ved disse materialer er mindre enn rør-i-rør. På større dybder særlig der høye nivåer for isolasjon er nødvendig er beleggene kostbare om de ikke er upraktiske å installere.

Hittil har installasjon av rør-i-rør til havs gått ut på skjøting på feltet av seksjoner av prefabrikerte rør-i-rørskjøter ved sveising. En rør-i-rørskjøt blir fremstilt av rør av vilkårlig lengde med de nødvendige diametre og veggtykkelser som kommer fra valse-verket. Flere skjøtlengder på rør kan være satt sammen for å danne en lenger rør-i-rør-skjøt for å redusere det antall rør-i-rørfeltskjøter som det er nødvendig å sveise på feltet.

I alle tilfeller hittil blir det indre rør sveiset på feltet ved buttsveising. De ytre rør blir føyet sammen ved en av to fremgangsmåter: Bruk av et glidende ytre rør eller bruk av hylser/halvskjell. Et glidende ytre rør kan gli langs aksen for det indre rør etter at den indre rørbuttsveis er fullført slik at de ytre rør kan bli rettet inn og sveiset som en buttsveis. Når bevegelse av det ytre rør ikke er mulig på grunn av skott som forbinder det indre og ytre rør blir de sammenstøtende ytre rørskjøter føyet sammen ved bruk av sveisede hylser eller halvskjell som ligger over gapet mellom de sammenstøtende ytre rør der den nødvendige adgang til sveis i det indre rør finnes.

For J-leggeinstallasjon har det glidende ytre rør vist seg som det mest effektive til fullførelse av en rør-i-rørskjøt. Alternativer til det glidende ytre rør eller hylser er fabrikkmerkede koplinger (som de som er fremstilt av Snamprogetti) som forbinder de indre og ytre rørender ved en rør-i-rørskjøt til en enkel tykkere vegg. Dette gjør det mulig å ha skjøten mellom rør-i-rørskjøter bare som en enkel buttsveis. De sammen-førte veggkoplinger må oppta de belastningsforandringer som kan oppstå i rørledningen som et resultat av den dramatiske forandring i seksjonens egenskaper som oppstår ved koplingen. Bruken av kopling innvirker også på de ensartede isolasjonsegenskaper.

Sammenføyning av enkeltrørledninger på land og under vann ved bruk av andre fremgangsmåter enn sveising er blitt utviklet. Disse alternative fremgangsmåter innbefatter: gjengede forbindelser, kaldvalset sammenføyning og forbindelser med presspasning (som for eksempel Jetair International Positive Seal Coupling System) som bruker en polymer til å frembringe binding og tetningsegenskaper for koplingen. Kritisk for den fysiske ytelse ved denne kopling er dimensjonstoleranser og innretning av rørene for å muliggjøre presspasning av koplingen.

Når det gjelder undervannsrørledninger innebærer installasjon av disse ved bruk av enten S-legnings- eller J-legningsinstallasjonsteknikker anvendelse av omfattende spesialisert marineutstyr og personale. De høye omkostninger ved dette krever at utformningen av skjøter på undervannsrørledninger som utføres på feltet må fullføres på så kort tid som mulig uten at dette går utover integriteten ved utformningen av rør-ledningens skjøt. Den nuværende teknologi som benyttes til sammenføyning av rør-i-rørskjøter på feltet er, selv om den er teknisk tilfredsstillende, tidkrevende og kostbar.

De eksisterende utformninger for sammenføyning av rør-i-rørledninger på feltet resulterer i at installasjonsomkostningene for undervanns rør-i-rørledninger i høy grad overskrider omkostningene ved enveggede rørledninger. Når det gjelder skjøter på feltet av dobbeltveggede rør oppstår betydelige omkostninger under installasjonen på grunn av behovet for utførelse av to eller flere sveiser, innbefattende den nødvendige ikke-destruktive prøving og belegning mot korrosjon. Når det gjelder koplinger med sammenførte vegger skyldes de høye omkostninger fremstillingen og anbringelse av koplingen på rør-i-rørskjøtene og den større veggtykkelse som som regel kreves for å håndtere nivåene på påkjenninger i koplingen.

Det fremgår av det ovenstående at den nuværende teknikkens stand har et behov for forbedring av utformningen av rør-i-rørkonstruksjon og sammenføyning på feltet av rør-i-rørledninger for å oppnå visse tekniske og økonomiske resultater.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen angår det ovenstående behov. Det som er frembragt er en rør-i-rør-anordning der koplingen benyttes til sammenføyning av endene av det indre rør. Det indre rør blir stort sett sentrert i det ytre rør på en måte som skaper aksial motstand, men minimal begrensning på tvers av anordningens akse. Dette gir tilstrekkelig fleksibilitet til det indre rør for å muliggjøre de nødvendige toleranser som tillater bruk av koplingen. Det indre rør kan sentreres i det ytre rør ved bruk av skum som innføres mellom det indre og ytre rør og en hylse av korrugert båndmateriale rundt endene av det indre rør. Det indre rør kan også sentreres i det ytre rør med et skott av korrugert baneformet materiale som passer rundt det indre rør og inn i det ytre rør.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For en ytterligere forståelse av naturen og formålet med foreliggende oppfinnelse vises det til den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene, der like deler har samme henvisningstall og der: Figur 1 viser to ender av separate innvendige rørskjøter med et ytre rør, forbundet med hverandre med en kopling. Figur 2 viser et snitt som gjelder en anordning for sentrering av det indre rør i det ytre rør.

Figur 3 viser en alternativ utførelse av sentreringsanordningen på figur 2.

Figur 4 er et lengdesnitt delvis bortskåret gjennom sentreringsanordningen på figur 2 eller 3. Figur 5 er et lengdesnitt gjennom en alternativ utførelse av en anordning til sentrering av det indre rør i det ytre rør.

Figur 6 viser et snitt tatt etter linjen 6 - 6 på figur 5.

Figur 7 viser et snitt tatt etter linjen 7 - 7 på figur 5.

Figur 8 viser en rør-i-røranordning med koplingen og skottet av korrugert båndformet materiale som er benyttet sammen. Figur 9 viser anordningen på figur 8 der adskilte seksjoner av det ytre rør er sveiset sammen. Figur 10 viser rør-i-røranordninger som er ført sammen for å forbinde de innvendige rørender sammen med koplingen. Figur 11 viser en rør-i-røranordning der koplingen og det korrugerte båndformede materiale er benyttet sammen for å danne anordningen. Figur 12 viser en rør-i-røranordning som har en kombinasjon av både skottet av korrugert båndmateriale og hylse av korrugert båndmateriale og skum i koplingen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKKET UTFØRELSE

Figur 1 viser bruk av en kopling 10 for å forbinde endene av to separate skjøter på det indre rør 12. Enhver type kopling som danner en væsketetning og har den nødvendige styrke ville være egnet. En kopling som benytter presspasning og polymer for å frembringe sammenbinding og tetning av skjøten er foretrukket. To skjøter på det ytre rør 14 vil bli sveiset sammen ved sine ender som angitt ved henvisningstallet 16.

Anordning for vesentlig sentrering av det indre rør 12 i det ytre rør 14 på en måte som gir aksial motstand, men minimum begrensning på tvers av anordningens akse er nødvendig. Dette er nødvendig for å skape tilstrekkelig fleksibilitet for det indre rør av hensyn til de nødvendige toleranser som tillater bruk av koplingen 10.

Figur 2 viser en slik sentreringsanordning i form av et skott 18 av korrugert baneformet materiale som er lagt inn mellom det indre rør 12 og det ytre rør 14. Skottet ligger an mot en ytre diameter av det indre rør 12 og den indre diameter av det ytre rør 14. Korrugeringene i skottet 18 er beregnet på å gi fleksibilitet til skottet slik at det tillater bevegelse av det indre rør 12 radialt i det ytre rør 14 når de to indre rør 12 forbindes med hverandre med en kopling 10. Skottet 18 kan være av et hvilket som helst egnet

materiale med høy styrke som for eksempel metall. Tykkelsen på veggene og avstanden mellom bølgene i det båndformede skott er valgt basert på styrken på det materiale som benyttes i skottet og styrken på det materiale som benyttes til å binde skottet til det indre og det ytre rør og den belastning som skottet skal bære. Korrugeringenes høyde er basert på det ringrom som ligger fast mellom de indre og ytre rør. Den lengde skottet skal strekke seg over langs de indre og ytre rør, som vist på figur 4, blir bestemt av bindingsstyrken for det polymer som benyttes og skjærbelastningskapasiteten for bånd-materialets tykkelse. Det er fordelaktig at bindingspolymeret som benyttes til å binde skottet til de indre og ytre rør har en overlapningsskjærfasthet av størrelsesordenen 210 kg/cm<2>og en strekkfasthet på 210 kg/cm<2>. På figur 2 er veggene 20 på skottet 18 som strekker seg mellom det indre og ytre rør radiale i forhold til det felles sentrum for de indre og ytre rør. I den alternative utførelse på figur 3 er veggene 20a i skottet ikke radiale i forhold til det felles sentrum for de indre og ytre rør.

Figur 5-7 viser en alternativ utførelse for en sentreringsanordning som angitt ovenfor. En hylse 22 av korrugert plastbånd er anbragt rundt hver ende av det indre rør 12, men stikker ikke ut så langt at den kommer i anlegg mot det ytre rør 14. Båndhylsen 22 er korrugert for å gi fleksibilitet som beskrevet ovenfor til skottet 18 for å muliggjøre sammenføyning av separate innvendige rør 12 med en kopling 10. Et skummateriale 24 er sprøytet inn i ringrommet som dannes mellom de indre og ytre rør rundt og mellom de korrugerte båndhylser 22, mens de indre og ytre rør holdes i en jigg (ikke vist) slik at det indre rør 12 holdes stort sett konsentrisk med det ytre rør 14. Anordningen med de indre og ytre rør frigjøres fra jiggen etter at skummet er herdet og gir den nødvendige støtte til fastholdelse av det indre rør i sin konsentriske stilling i forhold til det ytre rør. Figur 8 viser en rør-i-røranordning med koplingen 10 og det korrugerte skott 18 av båndmaterialet benyttet sammen for å danne anordningen. Som angitt ved henvisningstallet 13 er endene av det indre rør 12 som skal innføres i en kopling 10 klargjort. Et utvalgt antall seksjoner av det indre rør 12 blir sveiset sammen ende mot ende som angitt ved 26. Den nødvendige lengde ytre rør 14 føres over det indre rør 12. Et eller flere skott 18 av korrugert båndmateriale blir innført på det indre rør 12 ved de bestemte stillinger og festet på plass. Ytterligere seksjoner av det ytre rør 14 blir så ført over det indre rør og forbundet med skottet 18 av korrugert båndmateriale. Figur 9 viser anordningen på figur 8 der de separate seksjoner av det ytre rør 14 er sveiset sammen som angitt ved henvisningstallet 28. Dette danner en seksjon som er lett å tilføye andre lignende seksjoner ute på havet. Dette foregår ved å anbringe en tilsvarende ende av en annen anordning ved siden av den første anordning. Anordningene føres sammen som vist på figur 10 for å binde sammen de indre rørender med koplingen 10. Endene av de ytre rør 14 blir så sveiset sammen. Gripejekker 30 kan benyttes til å drive anordningene sammen der det finnes et skott. En endejekk 32 kan benyttes ved enden av anordningen der det ikke finnes noen skott 18 i skjøten. Figur 11 viser en rør-i-røranordning med koplingen 12 og hylse 22 av korrugert båndmateriale benyttet sammen for å danne anordningen. Figur 12 viser en rør-i-røranordning som benytter en kombinasjon av både skottet 18 av korrugert båndmateriale og hylse 22 av korrugert båndmateriale samt skum 24 i koplingen 10.

Oppfinnelsen byr på en rekke fordeler. Omkostningene ved installasjon av rør-i-rør-ledninger er redusert. Tidsanalyser for sammenligning av oppfinnelsen og buttsveising av det indre rør og bruk av et glidende ytre rør for å muliggjøre en buttsveis av den utvendige rørskjøt angir en besparelse av syklustid av størrelsesordenen 40% for J-rør-leggeoperasjoner. I tillegg til den forbedrede syklustid eliminerer oppfinnelsen behovet for å bibeholde et glidende ytre rør, noe som reduserer fremstillingsomkostningene for rør-i-rørskjøten.

Bruken av utførelsen av festet korrugert skott eliminerer behovet for bruk av skott av metall som er kostbare når det gjelder materiale og komplisert å sette sammen og kan føre til konsentrasjoner av spenninger på grunn av den brå og stive radiale forbindelse mellom de indre og ytre rørtverrsnitt.

Det korrugerte skott av metall ifølge oppfinnelsen vil skape en stiv aksial forbindelse, mens det blir en mindre stiv avstøtning på tvers på grunn av membranegenskapene for det aksialt utstikkende båndformede korrugerte materiale.

Skottet av korrugert metall ifølge oppfinnelsen vil skape en stiv aksial forbindelse som frembringer en maksimal strømningsbane og tilgang gjennom det ringformede rom i rør-i-røranordningen som gjør det mulig å kontrollere temperaturen på det indre rør ved hjelp av aktive anordninger.

Bruken av et fast ytre rør eliminerer ved anvendelse av oppfinnelsen behovet for mekanismer til installasjon av skott ute på feltet, noe som kan være nødvendig for visse installasjoner av rør-i-rør som benytter utførelse med glidende utvendig hylse.

Bruken av ikke-sveiset kopling i det sveisede ytre rør skaper en sekundær oppsamling i tilfelle det oppstår lekkasje fra koplingen der utformningen av det ytre rør er innrettet til å føre arbeidstrykket for det indre rør.

Der korroderende omgivelser krever bruk av korrosjonsfast metall i det indre rør eliminerer anordningen med sammenføyning av det indre rør ifølge oppfinnelsen vanskelighetene og omkostningene ved sveising av eksotisk materiale uten å øke kompleksiteten eller den tid som kreves til å fullføre rør-i-rørskjøter på feltet.

Claims

1. Rør-i-røranordning,karakterisert vedat den omfatter: a. et ytre rør (14); b. et indre rør (12) som er anbragt i det ytre rør (14) og danner et ringrom mellom de indre og ytre rør; c. et korrugert skott (18) av baneformet materiale anbragt rundt det indre rør (12) og stikkende inn i det ringrom som er dannet mellom rørene i anlegg mot det ytre rør (14) for dermed å stille inn det indre rør (12) stort sett konsentrisk med det ytre rør (14); og d. en kopling (10) som er anbragt på enden av det indre rør (12) og er beregnet på å motta enden av et andre rør for å forbinde de indre rør (12) med hverandre.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat skottet (18) av korrugert baneformet materiale er laget av metall eller annet materiale som har tilstrekkelig stor styrke.

3. Rør-i-røranordning,karakterisert vedat den omfatter: a. et ytre rør (14); b. et indre rør (12) som er anbragt i det ytre rør (14) for å være stort sett konsentrisk med dette og danner et ringrom mellom de indre og ytre rør; c. en hylse (22) av korrugert baneformet materiale anbragt rundt hver ende av det indre rør (12) og stikkende delvis inn i ringrommet mellom de indre og ytre rør; d. et skummateriale (24) som er innført i ringrommet mellom de indre og ytre rør rundt og mellom hylsene (22) av korrugert baneformet materiale, hvilket skummateriale (24) holder det indre rør (12) i et stort sett konsentrisk forhold til det ytre rør (14); og e. en kopling (10) som er anbragt på enden av det indre rør (12) og beregnet på å motta enden av et andre indre rør for sammenføyning av disse indre rør.

4. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert vedat hylsen (22) av korrugert baneformet materiale er laget av plast.

5. Rør-i-røranordning,karakterisert vedat den omfatter: a. et ytre rør (14); b. et indre rør (12) som er innlagt i det ytre rør (14) og danner et ringrom mellom det indre og ytre rør; c. et skott (18) av korrugert banemateriale anbragt rundt en første seksjon av hver ende av det indre rør (12) og stikkende inn i ringrommet som er dannet mellom rørene i anlegg mot det ytre rør (14) for dermed å stille inn det indre rør (12) stort sett konsentrisk med det ytre rør (14); d. en hylse (22) av korrugert baneformet materiale anbragt rundt hver ende av en andre seksjon av det indre rør (12) og stikkende delvis inn i ringrommet mellom det indre og ytre rør; e. et skummateriale (24) som er innført i ringrommet mellom det indre og ytre rør og mellom hylsene (22) av korrugert baneformet materiale, hvilket skummateriale (24) holder det indre rør (12) stort sett konsentrisk i forhold til det ytre rør (14); og f en kopling (10) som er anbragt på enden av det indre rør (12) og innrettet til å motta enden av et andre indre rør for sammenkopling av de indre rør.

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat skottet (18) av korrugert baneformet materiale er laget av metall eller annet materiale med egnet høy styrke.

7. Anordning som angitt i krav 5 eller 6,karakterisertv e d at hylsen (22) av korrugert baneformet materiale er laget av plast.