NO335807B1 - Innretning for øvre forbindelse mellom to fluidførende undervannsrørledninger. - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en øvre forbindelsesinnretning (5) som forbinder to endestykker (9, 10) på to fluidførende undervannsledninger (2, 4) for bruk ved hydrokarbonproduksjon off-shore, et stigerør (2) som blir holdt oppe ved hjelp av minst ett oppdriftselement (6), og et andre rør som forbinder stigerøret (2) med et produksjons- og/eller lagringsanlegg på overflaten, hvor innretningen (5) omfatter et mellomliggende forbindelsesrør (8) som, i forhold til endestykkene (9, 10) på stigerøret (2) og det andre røret (4), er innrettet til å kunne bevege seg mellom en driftsstilling hvori den ved sine to ender er forbundet med nevnte endestykker (9, 10) på stigerøret (2) og det andre rør (4), og en intervensjonsstilling hvori dens ender er koplet fra nevnte endestykker (9, 10).

Description

INNRETNING FOR ØVRE FORBINDELSE MELLOM TO FLUIDFØRENDE UNDERVANNS-RØRLEDNINGER

Den foreliggende oppfinnelse gjelder fagområdet som omhandler rørledninger for bruk ved produksjon offshore eller til havs, og for transport av fluider, spesielt hydrokarboner. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en forbindelsesinnretning mellom et sti-gerør som forbinder en undervannsinstallasjon på havbunnen med en mellomliggende overflate- eller undervannsinstallasjon, for eksempel en bøye, samt en forbindelsesledning som er utformet for å kunne forbinde en øvre ende av nevnte stigerør med et produksjons- og/eller lagringsanlegg på overflaten. Den vedrører også en konfigurasjon av det tilhørende stigerør, omfattende alle ledninger og forbindelsesinnretninger som forbinder undervannsinstallasjonen (for eksempel en brønnmanifold) med pro-duksjonsanlegget på overflaten.

Den kjente teknikk omfatter mange stigerørskonfigurasjoner som er utformet for å kunne forbinde en undervannsinstallasjon med en overflateinstallasjon. Her kan man som eksempel anføre ikke bare konfigurasjoner av nedhengende stigerør ("catenary risers"), hvilke omfatter enten fleksible eller stive ledninger, men også konfigurasjoner som omfatter vertikale stigerør. I sistnevnte tilfeller er konfigurasjonen som oftest i form av et gjennomstrømningsrør som er forbundet med et vertikalt stigerør ved hjelp av en nedre forbindelsesinnretning (slik som innretningen som er vist i patentpublika-sjon WO 02/103153). Den øvre ende av stigerøret er forbundet med en andre ledning, en såkalt forbindelsesledning ("jumper"), som vanligvis er fleksibel og kortere. Denne ledning utgjør en forlengelse av stigerøret og gjør det mulig for det transporterte fluid å strømme mot et produksjons- og/eller lagringsanlegg, vanligvis på overflaten. Den nedre ende av det vertikale stigerør er forankret ved den nedre forbindelsesinnretning, mens den øvre ende av stigerøret vanligvis blir holdt oppe ved hjelp av én eller flere bøyer som bærer vekten av nevnte ledning. I enkelte tilfeller er det også anordnet oppdriftsenheter langsetter stigerøret. Ved sin øvre ende er stigerøret forbundet med forbindelsesledningen ved hjelp av en øvre forbindelsesinnretning, som kan ha forskjellige utforminger.

Den kjente teknikk omfatter derfor øvre forbindelsesinnretninger hvor stigerøret henger ned under bøyen, idet innretningen er i form av en svanehals som er forbundet med begge ledninger (stigerør og forbindelsesledning) ved hjelp av flenslignende for-bindelser med eller uten svivelstykker. I dette tilfelle er bøyen forbundet med nevnte innretning ved hjelp av et holdeelement som er plassert mellom bøyens nedre ende og en bærende konstruksjon, hvilket holdeelement holder endene av de to ledninger samt svanehalsforbindelsen på plass. Denne type forbindelse er for øvrig beskrevet i patent FR 2.809.136, og i sammenheng med et nedhengende stigerør, eller i patent-publikasjon WO 02/103153, og i sammenheng med et vertikalt stigerør.

En annen kjent forbindelsesinnretning omhandler det å lage forbindelsen ved den øvre ende av bøyen. En slik innretning er beskrevet spesielt i patent US 4.423.984, som viser flere vertikale stigerør omgitt av to bøyer og forbundet med like mange forbin-delsesledninger ved bøyens øvre ende.

Fra publikasjonen US 4.367.055 er det kjent en øvre forbindelsesledning som forbinder to endestykker på to fluidførende ledninger for bruk ved hydrokarbonproduksjon offshore. Den ene av ledningene er et stigerør som holdes oppe av en oppdriftsenhet, mens den andre av ledningene strekker seg til for eksempel et lagringsanlegg på overflaten.

Fra publikasjonen EP 0459649 er det kjent et utstyr for stigerør som omfatter opp-blåsbare oppdriftsblærer og en fråkopling nær overflaten slik at et borefartøy kan hurtig frakobles fra stigerøret og etterlate stigerøret i en frittstående stilling.

Fra publikasjonen US 4.396.046 er det kjent et fortøynings- og fluidoverføringssystem som omfatter et kryssåk (yoke) som bærer en fluidledning, og som i sine endepartier er dreibart forbundet til henholdsvis en bøye og et skip. Forbindelsene dreies om hori-sontale dreieakser. Bøyens flytelegeme bærer en fluidledning som strekker seg ned-over fra bøyen. Bøyens flytelegeme er dreiefast anordnet omkring en vertikalakse. Skipet, og dermed også kryssåket, vil under påvirkning av for eksempel vind, dreies om verti ka laksen. En svivel benyttes for å kunne opprette fluidforbindelse mellom den om vertikalaksen dreiefast anordnede fluidledning, og fluidledningen som er innrettet til å kunne lede fluid fra bøyen, via åket og om bord i skipet.

Fra publikasjonen US 5.651.709 er det kjent en fortøyningsbøye som er forbundet til havbunnen ved hjelp av flere kjettinger.

Disse kjente øvre forbindelsesinnretninger er imidlertid ikke fullt ut tilfredsstillende når det gjelder de mange problemer man lett støter på med disse innretninger. Enkelte innretninger medfører i realiteten lange, kostbare installasjonsprosedyrer, og de tilla-ter ikke, eller har store vanskeligheter med å utføre, vedlikeholdsintervensjoner av standard eller ekstraordinær art. For eksempel må den øvre forbindelsesinnretning gjøre det mulig å foreta en effektiv innføring av en mindre sekundærledning i stigerø-ret for vedlikeholdsarbeider på havbunnsinstallasjoner (såkalte kveilrørsoperasjoner), eller innføring av ulike verktøyer, slik som inspeksjonspigger. I patent FR 2.809.136 utføres dette ved å bruke et element som danner en sekundærledning som et holdeelement mellom bøyen og stigerøret. I et annet tilfelle utføres kveilrørsoperasjoner direkte ved forbindelsesinnretningen, for eksempel ved svanehalsen, idet svanehalsen omfatter et stykke omløpsledning som gir direkte sekundæratkomst til stigerøret.

Den øvre forbindelsesinnretning må videre gjøre det mulig å skifte ut forbindelsesledningen dersom dette blir nødvendig, og uten at det dermed blir behov for en lengre produksjonsstopp. Likeledes må koplingen av forbindelsesinnretningen til de to ledninger være enkel og ikke komplisere installasjonen av stigerøret og den tilhørende bøye.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er således å overvinne ovennevnte ulem-per ved den kjente teknikk. Oppfinnelsen fremlegger derfor en øvre forbindelsesinnretning mellom et stigerør som blir holdt oppe ved hjelp av en bøye, samt en forbindelsesledning som forbinder stigerøret med et produksjons- og/eller lagringsanlegg på overflaten, hvilken innretning muliggjør enkel installasjon og gir mulighet for både vedlikehold og hurtig intervensjon.

Ifølge oppfinnelsen er den øvre forbindelsesinnretning utformet for å kunne forbinde endestykker på to fluidførende undervannsledninger for bruk ved hydrokarbonproduksjon offshore, og for å sikre kontinuitet; en første ledning (dvs. et stigerør) som blir holdt oppe ved hjelp av minst én oppdriftsenhet; samt en forbindelsesledning som forbinder stigerøret med et produksjons- og/eller lagringsanlegg på overflaten. Det særegne ved den øvre forbindelsesinnretning er at den omfatter et mellomliggende forbi ndelsesrør som, i forhold til endestykkene på stigerøret og forbi ndelsesled ni ngen, er innrettet til å kunne dreie mellom en driftsstilling hvor forbindelsesrøret ved sine to ender er forbundet med nevnte endestykker på stigerøret og forbindelsesslangen, og en intervensjonsstilling hvor forbindelsesrørets ender er skilt fra nevnte endestykker.

Oppfinnelsen vedrører også en stigerørskonfigurasjon, hvor forbindelsen mellom stige-røret og en forbindelsesledning som er forbundet med en overflateinstallasjon, er sik-ret ved hjelp av en forbindelsesinnretning som er i overensstemmelse med oppfinnelsen, hvor nevnte konfigurasjon omfatter en oppdriftsenhet som holder stigerøret oppe, og som omfatter en bøye hvis omdreiningsakse blir krysset av nevnte stigerør, idet endestykket på nevnte stigerør kommer ut av nevnte bøyes overside.

Ifølge et ytterligere trekk er stigerørskonfigurasjonenkarakterisert vedat bøyen har et innfestingselement hvori endestykket på forbindelsesledningen er innrettet til å kunne festes for å fastgjøre forbindelsesslangens ende til bøyen.

Andre spesielle trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå ved lesing av nedenstå-ende beskrivelse av en bestemt utførelse av oppfinnelsen, idet denne beskrivelse kun er ment som informasjon, og uten å skulle begrense, med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk perspektivtegning av en stigerørskonfigurasjon som gjør bruk av den øvre forbindelsesinnretning ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 er en skjematisk, perspektivisk deltegning av den øvre forbindelsesinnretning i en driftsstilling; og Fig. 3 er en skjematisk, perspektivisk deltegning av den øvre forbindelsesinnretning i en intervensjonsstilling. Figur 1 forestiller en stigerørskonfigurasjon i henhold til oppfinnelsen. Den omfatter et strømningsrør 1 som er forbundet med et vertikalt stigerør 2 gjennom en nedre forbindelsesinnretning 3. Nevnte innretning 3 sikrer at det vertikale stigerør 2 er forankret til havbunnen 100. Ved sin øvre ende blir stigerøret 2 holdt oppe ved hjelp av en bøyelignende oppdriftsenhet 6 som bærer vekten av stigerøret og holder dette i posi-sjon.

En øvre forbindelsesinnretning 5 forbinder den øvre ende av stigerøret 2 med en forbindelsesledning 4 som er utformet for å kunne overføre fluider fra stigerøret 2 til et overflateanlegg 7 beregnet på produksjon og/eller lagring av hydrokarboner, for eksempel en plattform eller et flytende produksjons-, lagrings- og lossefartøy (et såkalt "FPSO" fartøy). Denne forbindelsesledning 4 ("jumper") kan med fordel være av en fleksibel type ledning. Denne konfigurasjon gjør det i særdeleshet mulig å beskytte stigerøret mot krefter som sannsynligvis vil bli skapt av overflateanleggets bevegelser, hvilke krefter således vil bli tatt opp hovedsakelig av forbindelsesledningen 4.

Den øvre forbindelsesinnretning 5 kan med fordel omfatte et stivt mellomliggende for-bindelsesrør i form av et vinkelrør 8 som er forsynt med forbindelseselementer ved hver ende av dette, hvilket gjør det mulig for vinkelrøret 8 å bli koplet til endestykke ne 9, 10 på ledningene som skal forbindes med hverandre; henholdsvis stigerøret 2 og forbindelsesledningen 4. Forbindelseselementene (ikke vist) kan være av en hvilken som helst type, og vil være velkjente for en fagperson på området. De kan med fordel være forbindelseselementer som ikke fordrer noen dykkerintervensjon for å kunne fullføre sammenkoplingsoperasjonen.

Dette mellomliggende forbindelsesrør 8 er innrettet til å kunne bevege seg i forhold til de ledninger 2, 4 som skal forbindes, og mellom en såkalt driftsstilling og en såkalt intervensjonsstilling, vist henholdsvis på figur 2 og 3. I driftsstillingen er røret 8 sine to ender forbundet med henholdsvis stigerøret 2 og forbindelsesledningen 4. I intervensjonsstillingen er røret 8 sine to ender koplet fra endestykkene 9, 10 på ledningene 2, 4, hvilket gir fri atkomst til disse ledninger. Dermed blir det mulig å få atkomst direkte til stigerøret 2 gjennom dets endestykke 10, som med fordel er plassert på den øvre del av bøyen 6. Endestykket 9 på forbindelsesledningen 4 er tilgjengelig på tilsvarende vis.

Ifølge den viste utførelse av oppfinnelsen blir stigerøret 2 holdt oppe ved hjelp av bøye 6 som stigerøret 2 krysser langs bøyen 6 sin dreieakse YY', slik at stigerøret 2 sitt endestykke 10 kommer ut av nevnte bøye 6 sin overside. Bøyen 6 har også en innskjæring eller et festeelement 11 hvori endestykket 9 på forbindelsesledningen 4 er innrettet til å kunne festes for å fastgjøre forbindelsesledningen 4 til bøyen 6. Det bør også bemerkes at endestykket 9 i intervensjonsstillingen lett kan koples fra elementet 11 uten at de forskjellige elementer i den øvre forbindelsesinnretning 5 besværliggjør dette. Likeledes kan man oppnå atkomst til stigerøret 2 sitt endestykke 10, for eksempel ved såkalte kveilrørsoperasjoner, direkte langs aksen av nevnte stigerør og gjennom nevnte endestykke 10.

Det mellomliggende rør 8 kan med fordel være innrettet til å kunne dreie på bøyen 6, og mellom en driftsstilling og en intervensjonsstilling. Dreiningen styres ved hjelp av et undervannsintervensjonsfartøy, som er kjent under akronymene ROV ("Remote Operated Vehicle" eller AUV ("Autonomous Underwater Vehicle"), idet nevnte fartøy kan utløse en ikke vist låsemekanisme samt styre og overvåke dreiebevegelsen ved å virke omkring en dreieakse 21 for det mellomliggende forbindelsesrør 8. I henhold til den viste utførelse av forbindelsesinnretningen 5 er det mellomliggende rør 8 forbundet med sin dreieakse 21 ved hjelp av en arm 12, slik at det er mulig for dreiemeka-nismen å være plassert et stykke fra endestykkene 9 og 10. Det bør bemerkes at lå-sing av det mellomliggende forbindelsesrør 8 kan sikres gjennom en lav stilling som er vist på figur 2, hvor dreiningen er låst, og en høy stilling hvor dreiningen kan styres ved hjelp av undervannsroboten for å føre røret 8 til intervensjonsstillingen som er vist på figur 3. I intervensjonsstillingen vil én av forbindelsesrøret 8 sine ender plasse-re seg fordelaktig på et fremspringende element 15, slik at røret 8 kan låses i intervensjonsstillingen og dermed sikre fri atkomst til endestykkene 9, 10 under vedlikehold eller andre arbeider som operatøren utfører.

I enkelte tilfeller kan den konfigurasjonen som er vist på figur 1, også omfatte såkalte sekundærledninger, for eksempel gassløftledninger. Disse ledninger kan forbindes med stigerøret 2 og forbindelsesledningen 4. Følgelig kan det anordnes en forbindelsesinnretning 13 for disse sekundærledninger, slik som vist på figur 2. Imidlertid har ikke denne forbindelse nødvendigvis den dreiebevegelighet som den øvre forbindelsesinnretning 5 har.

Stigerørskonfigurasjonen ifølge oppfinnelsen omfatter en nedre forbindelsesinnretning 3 som forbinder enden av strømningsrøret 1 med stigerøret 2. For eksempel omfatter denne innretning et fundament 22 som er forankret på havbunnen 100, og som holder den nedre ende av stigerøret 2 forbundet med en forbindelsesledning 23 av i og for seg kjent type, også kalt et "rørpasstykke" ("spool piece"). Dette rørpasstykke er sta-tisk og lagt horisontalt på havbunnen 100, og er spesielt utformet for å kunne ta opp variasjoner i lengden av strømningsrøret 1 som rørpasstykket er forbundet med via forbindelsen 30. Ved sin andre ende er dette rørpasstykke 23 forbundet med en svanehals 31 som er festet til fundamentet 22 for å sikre kontinuitet med stigerøret 2.

Det er åpenbart at selv om den foreliggende oppfinnelse med fordel kan anvendes sammen med såkalte vertikale stigerør, ligger det innenfor oppfinnelsens anvendel-sesområde å anvende en tilsvarende øvre forbindelsesinnretning for nedhengende sti-gerør.

Claims (3)

1. Øvre forbindelsesinnretning (5) som forbinder endestykker (9, 10) på to fluidfør-ende undervannsledninger (2, 4) for bruk ved hydrokarbonproduksjon offshore, hvor ett av endestykkene (10) er anordnet på et stigerør (2) som blir holdt oppe ved hjelp av minst én oppdriftsenhet (6),hvor det andre av endestykkene (9) er anordnet på en forbindelsesledning (4) som forbinder stigerøret (2) med et produksjons- og/eller lagringsanlegg på overflaten,karakterisertved at innretningen (5) omfatter et mellomliggende forbindelsesrør (8) som, i forhold til endestykkene (9, 10) på stigerøret (2) og forbindelsesledningen (4), er innrettet til å kunne dreie mellom en driftsstilling hvor forbindelsesrøret (8) ved sine to ender er forbundet med nevnte endestykker (9, 10) på stigerøret (2) og forbindelsesledningen (4), og en intervensjonsstilling hvor forbindelsesrørets (8) ender er skilt fra nevnte endestykker (9, 10).

2. Stigerørskonfigurasjon for bruk av en øvre forbindelsesinnretning (5) i henhold til krav 1,karakterisert vedat oppdriftsenheten (6) er en bøye som langs sin omdreiningsakse YY' blir krysset av stigerøret (2), idet endestykket (10) på stigerøret (2) kommer ut av nevnte bøyes overside.

3. Stigerørskonfigurasjon i henhold til krav 2,karakterisertved at bøyen (6) har et festeelement (11) hvori endestykket (9) på forbindelsesledningen er innrettet til å kunne festes for å fastgjøre forbindelsesledningen (4) sin ende til bøyen (6).