NO336281B1 - Undersjøisk innretning - Google Patents

Description

Undersjøisk innretning

Oppfinnelsens område og kjent teknikk

Foreliggende oppfinnelse vedrører en undersjøisk innretning som omfatter en ekstern kapsling som omslutter et innvendig volum inneholdende fluid, og en trykkutjevningsventil for utjevning av fluidtrykket i nevnte volum.

I forbindelse med installasjoner som produserer olje og gass er det velkjent at hurtig avkjøling av produksjonsfluidet under normal produksjon og spesielt under midlertidig avbrudd i produksjonen kan føre til at det dannes hydrater, og disse kan forårsake tilstopping av rør og rørforbindelser. For å forsinke avkjøling av produksjonsfluidet i tilfelle av et avbrudd i produksjonen trengs det en eller annen form for termisk isolasjon og varmelagringsmedium i det elementet som produksjonsfluidet flyter gjennom. Nevnte element vil for eksempel kunne være et rør, en manifold, en ventil, en konnektor osv. WO 01/63088 Al ogWO 2006/106406 Al beskriver bruken av et såkalt varmelager (heat bank) for å isolere termisk ett eller flere elementer inkludert i en undersjøisk installasjon. Varmelageret omfatter en kapsling som er innrettet til å omslutte et fluid som har varmelagringskapasitet, for eksempel sjøvann, og som har et innvendig volum med plass for nevnte element eller elementer og nevnte fluid, slik at fluidet omgir det respektive elementet og gjør at fluidet kan forsinke avkjøling av elementet ved hjelp av varmen som er lagret i fluidet. På denne måten vil varmelageret beskytte vedkommende element mot for hurtig avkjøling, ved hjelp av varmen som er lagret i fluidet inne i kapslingen. Fluidet i varmelageret blir oppvarmet av varme avgitt fra det/de beskyttede elementet/elementene under normal drift.

Når et varmelager, eller hvilken som helst annen innretning som er beregnet til å inneholde fluid innelukket i en kapsling blir nedsenket i sjøen, vil kapslingen bli utsatt for en ekstern belastning som følge av det hydrostatiske trykket av det omgivende sjøvannet. Det hydrostatiske trykket og dermed den eksterne belastningen på kapslingen vil øke gradvis med økt dybde. For å unngå at kapslingen kollapser på større havdyp på grunn av denne eksterne belastningen, må trykket av fluidet inne i kapslingen bli balansert mot trykket fra det omgivende sjøvannet ved hjelp av en trykkbalanseringsinnretning. Det er behov for en enkel og pålitelig trykkbalanseringsinnretning som passer for bruk i et varmelager eller hvilken som helst annen undersjøisk innretning som skal senkes ned i havet.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en undersjøisk innretning som har en enkel og pålitelig trykkutjevningsventil for å balansere trykket av et fluid, inne i en kapsling i den undersjøiske innretningen, med trykket fra det omgivende sjøvannet.

I henhold til oppfinnelsen blir denne hensikten oppnådd ved en undersjøisk innretning som har de trekkene som er definert i krav 1.

Den undersjøiske innretningen i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter en ekstern kapsling som omslutter et innvendig volum inneholdende fluid samt en trykkutjevningsventil for utjevning av fluidtrykket i nevnte volum. Trykkutjevningsventilen omfatter en svingarm og et ventilelement innrettet inne i kapslingen, idet ventilelementet er festet til svingarmen. Svingarmen har en første ende som er dreibart koblet til kapslingen ved hjelp av et ledd, slik at den er dreibar i forhold til kapslingen om en horisontal, eller i det minste i hovedsak horisontal, dreieakse. Ventilelementet er festet til svingarmen på en avstand fra denne første enden av svingarmen. Svingarmen er dreibar om nevnte dreieakse i en første retning, under påvirkning av et eksternt fluidtrykk som virker på ventilelementet, fra en hvilestilling der ventilelementet dekker over en åpning som finnes i kapslingen og hindrer fluid-strømning gjennom denne åpningen, til en hevet stilling der ventilelementet åpner nevnte åpning og tillater fluidstrømning gjennom åpningen fra omgivelsene inn i nevnte interne volum, for utjevning av fluidtrykket der inne når den undersjøiske innretningen blir nedsenket i sjøen. Svingarmen er dreibar i den motsatte retningen under påvirkning av tyngdekraften, fra den hevede stillingen til hvilestillingen.

På denne måten vil trykkutjevningsventilen automatisk åpne åpningen i kapslingen under påvirkning av det eksterne hydrostatiske trykket som virker på ventilelementet når den under-sjøiske innretningen blir nedsenket i sjøen, og derved tillate at sjøvann kan strømme inn i det interne volumet i kapslingen. Derved blir trykket av fluidet i det interne volumet i kapslingen balansert mot trykket fra det omgivende sjøvannet under nedsenkingen av den undersjøiske innretningen i sjøen. Når den undersjøiske innretningen er installert i en undersjøisk installasjon, vil ventilelementet i trykkutjevningsventilen under påvirkning av tyngdekraften holde åpningen i kapslingen stengt og derved forhindre fluidstrømning inn i eller ut av nevnte interne volum gjennom denne åpningen. Denne trykkutjevningsventilen har en svært enkel og pålitelig konstruksjon, og den kan brukes i hvilken som helst undersjøisk innretning hvor en strømning av sjøvann inn i et internt volum i den under-sjøiske innretningen kan godtas under nedsenkingen av den undersjøiske innretningen i sjøen. Når den undersjøiske innretningen er blitt installert på ønsket dybde i sjøen, har trykkutjevningsventilen oppfylt sin trykkutjevningsfunksjon, og ytterligere bevegelse av ventilelementet er unødvendig. Ventilelementet skal da bare forbli i hvilestilling og dekke åpningen i kapslingen, og svingarmen er derfor ikke lenger til noen nytte og kan få lov å ruste bort. Derfor kan svingarmen og dens ledd være laget av billige materialer og ha en enkel konstruksjon.

Ytterligere fordeler så vel som fordelaktige trekk ved den undersjøiske innretningen i henhold til foreliggende oppfinnelse vil fremgå av de avhengige kravene og følgende beskrivelse.

Kort beskrivelse av tegningsfigurene

Med henvisning til de vedlagte tegningsfigurene følger en spesifikk beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, gjengitt i form av eksempler nedenfor. Tegningsfigurene viser som følger: Figur 1 er en skjematisk illustrasjon av en undersjøisk innretning i henhold til oppfinnelsen, sett i et lengdesnitt med trykkutjevningsventilen i lukket stilling, og Figur 2 viser den undersjøiske innretningen på figur 1 med

trykkutjevningsventilen i åpen stilling.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen En undersjøisk innretning 1 i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse er illustrert på figurene 1 og 2.

Den undersjøiske innretningen 1 omfatter en ekstern kapsling 2 som omslutter et internt volum 3 beregnet å inneholde fluid. Den undersjøiske innretningen 1 er utstyrt med en trykkutjevningsventil 10 for utjevning av fluidtrykket i nevnte volum 3. Trykkutjevningsventilen 10 omfatter en svingarm 11 og et ventilelement 12 innrettet inne i kapslingen 2. Svingarmen 11 er i en ende lia, her benevnt første ende, dreibart koblet til kapslingen 2 ved et ledd 13 som danner en horisontal eller i det minste stort sett horisontal dreieakse 14 for svingarmen. Svingarmen 11 er dreibar i forhold til kapslingen 2 om denne dreieaksen 14. Ventilelementet 12 er holdt av svingarmen 11 og er festet til svingarmen i en avstand fra nevnte første ende lia av svingarmen, dvs. i en avstand fra leddet 13. I det illustrerte eksempelet er ventilelementet 12 festet til den ytre, andre enden 11b av svingarmen. Ventilelementet 12 kan alternativt være festet til svingarmen 11 i en passende posisjon mellom endene Ila og 11b på denne.

I det illustrerte eksempelet er svingarmen 11 dreibart montert på en bunnvegg 4 i kapslingen 2 på innsiden av denne bunnveggen.

Svingarmen 11 er dreibar om dreieaksen 14 i en første retning under påvirkning av et eksternt fluidtrykk som virker på ventilelementet 12, fra en hvilestilling (se figur 1) der ventilelementet 12 dekker over en åpning 5 innrettet i bunnveggen 4 på kapslingen 2 og hindrer fluidstrømning gjennom denne åpningen, til en hevet stilling (se figur 2) der ventilelementet 12 åpner nevnte åpning 5 og tillater fluidstrømning gjennom åpningen fra omgivelsene og inn i det interne volumet 3 for utjevning av fluidtrykket der når den undersjøiske innretningen 1 blir senket i sjøen. Svingarmen 11 er dreibar i den motsatte retningen under påvirkning av tyngdekraften, fra den hevede stillingen til hvilestilling. Trykkutjevningsventilen 10 virker som en enveisventil (non-return valve) og hindrer at fluid i det interne volumet 3 i kapslingen fra å strømme ut i omgivelsene gjennom åpningen 5 i bunnveggen 4 i kapslingen, mens ventilen tillater fluid å strømme fra omgivelsene og inn i det interne volumet 3 i kapslingen gjennom nevnte åpning 5 når trykket som virker på utsiden av ventilelementet 12 overstiger trykket som virker på innsiden med en forhåndsbestemt verdi. Herved blir differansen mellom fluidtrykket inne i kapslingen 2 og fluidtrykket på utsiden av kapslingen utjevnet, og den eksterne belastningen på kapslingen forårsaket av det hydrostatiske trykket av det omgivende sjø-vannet blir dermed eliminert.

Et stopp-element (ikke vist) vil kunne være innrettet i det interne volumet 3 i kapslingen for å begrense bevegelsen av svingarmen 11 i den ovenfor nevnte første retningen.

En utluftningshull 6 er innrettet i en øvre del av kapslingen 2 for å tillate utslipp av luft fra det interne volumet 3 gjennom utluftningshullet når sjøvann trenger inn i volumet 3 gjennom åpningen 5 under en nedsenking av den undersjøiske innretningen 1 i sjøen.

Et tetningselement 15 som omgir åpningen 5 er innrettet mellom ventilelementet 12 og kapslingen 2 når svingarmen 11 er i hvilestilling med ventilelementet 12 som dekker åpningen 5. I det illustrerte eksempelet er tetningselementet 15 montert på ventilelementet 12, men det kan som alternativ være montert på bunnveggen 4 i kapslingen.

En eller flere vekter 16 kan være montert på ventilelementet 12 for å øke virkningen av tyngdekraften for å holde ventilelementet 12 i lukket posisjon. Alternativt kan ventilelementet 12 selv være gitt en konstruksjon med tilstrekkelig masse. Ventilelementet 12 er tilvirket av korrosjonsresistent materiale, for eksempel rustfritt stål. I det illustrerte eksempelet har ventilelementet 12 form av en plate, med en vekt 16 montert på oversiden side av platen og et ringformet tetningselement 15 montert på undersiden av platen.

Ventilelementet 12 omfatter fortrinnsvis en komponent 17 av varmeisolerende materiale som blir mottatt på og/eller innenfor åpningen 5 når svingarmen 11 er i hvilestilling med ventilelementet 12 som dekker åpningen 5. I det illustrerte eksempelet er en slik komponent 17 av varmeisolerende materiale innrettet på undersiden av ventilelementet og dimensjonert til å bli mottatt innenfor åpningen 5 når svingarmen 11 er i hvilestilling med ventilelementet 12 dekkende åpningen 5.

Når den undersjøiske innretningen 1 blir nedsenket i sjøen og når en slik dybde at den eksterne belastningen på ventilelementet 12 forårsaket av at det hydrostatiske trykket fra det omgivende sjøvannet overstiger virkningen av tyngdekraften på ventilelementet, vil ventilelementet 12 automatisk stige fra bunnveggen 4 på kapslingen sammen med svingarmen 11 og åpne åpningen 5 i kapslingen og tillate at sjøvann strømmer inn i det indre volumet 3 i kapslingen. Når sjøvann kommer inn i det interne volumet 3 i kapslingen, får luft som finnes i nevnte volum 3 mulighet for å unnslippe til omgivelsene gjennom utluftningshullet 6 i øvre del av kapslingen 2. Herved blir fluidtrykket i det interne volumet 3 i kapslingen balansert mot det omgivende sjøvannstrykket. Under påvirkning av tyngdekraften vil ventilelementet 12 automatisk gå tilbake til lukket stilling og dekke åpningen 5 i kapslingen 2 når fluidtrykket i det interne volumet 3 i kapslingen er kommet i balanse med det omgivende sjøvannstrykket. Når den undersjøiske innretningen 1 er blitt installert på en undersjøisk installasjon, vil fluidtrykket i det interne rommet 3 i kapslingen være stort sett lik trykket av det omgivende sjøvannet, og ventilelementet 12 vil, under påvirkning av tyngdekraften, holde åpningen 5 stengt og derved forhindre fluidstrømning inn i eller ut fra det interne rommet 3 gjennom denne åpningen.

I den illustrerte utførelsen utgjør den undersjøiske innretningen 1 et varmelager for termisk isolering av ett eller flere elementer 7 av en undersjøisk installasjon. I dette tilfellet er det interne volumet 3 i kapslingen 2 innrettet til å inneholde et fluid som har kapasitet for varmelagring, for eksempel sjøvann, og nevnte element eller elementer 7 blir mottatt i nevnte interne rom 3 med fluidet som omgir elementet eller elementene, slik at fluidet kan tjene til å forsinke avkjøling av elementet eller elementene ved hjelp av varme som er lagret i fluidet. Kapslingen 2 forhindrer fluidet i volumet 3 fra å strømme ut i omgivelsene, Kapslingen 2 består fortrinnsvis av termisk isolerende materiale og/eller utstyrt med lag av termisk isolerende materiale. Fluidet inne i kapslingen 2 er beregnet å bli oppvarmet av varme avgitt fra elementet eller elementene 7 under normal drift. Dersom varmen som er tilført elementet eller elementene 7 og dermed temperaturen av dette/ disse skulle bli redusert av en eller annen årsak, vil varmen som er lagret i det innesluttede fluidet forsinke avkjølingen av elementet eller elementene 7 som skyldes omgivende kaldt sjøvann. Varmelageret kan for eksempel være innrettet til å beskytte en undersjøisk installasjon eller en del av denne mot avkjøling, slik som for eksempel et rør, en rørseksjon, en rørforbindelse, en ventil eller en ventilseksjon i en under-sjøisk olje- og/eller gassproduserende installasjon. Følgelig kan elementet mottatt i det interne volumet 3 i kapslingen for eksempel utgjøre en del av et undersjøisk rørsystem for pro-sessering eller transport av olje og/eller gass.

I det illustrerte eksempelet løper et element 7 i form av et rør gjennom det interne volumet 3 i kapslingen.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke på noen måte begrenset til de utførelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert imot vil mange mulige modifikasjoner være åpenbare for en person med vanlig kjennskap til teknikken, uten at de avviker fra grunnideen for oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte patentkravene.

Claims (10)

1. Undersjøisk innretning sorti omfatter en ekstern kapsling (2) , som omslutter et internt volum (3) inneholdende fluid, og en trykkutjevningsventil (10) for utjevning av fluidtrykket i nevnte rom (3),karakterisert ved: - at trykkutjevningsventilen (10) omfatter en svingarm (11) og et ventilelement (12) innrettet inne i kapslingen (2), der ventilelementet (12) er festet til svingarmen (11); - at svingarmen (11) har en første ende (lia) som er dreibart koblet til kapslingen (2) ved et ledd (13) slik at det er dreibart i forhold til kapslingen (2) om en horisontal eller i det minste i hovedsak horisontal dreieakse (14), der ventilelementet (12) er festet til svingarmen (11) i en avstand fra den første enden (lia) av svingarmen; og - at svingarmen (11) er dreibar om nevnte dreieakse (14) i en første retning, påvirket av et eksternt fluidtrykk som virker på ventilelementet (12), fra en hvilestilling der ventilelementet (12) dekker over en åpning (5) som er innrettet i kapslingen (2) og forhindrer fluidstrømning gjennom denne åpningen, til en hevet stilling der ventilelementet (12) åpner nevnte åpning (5) og tillater fluidstrømning gjennom åpningen fra omgivelsene inn i nevnte interne volum (3) for å utjevne fluidtrykket der inne når den undersjøiske innretningen (1) blir nedsenket i sjøen, idet svingarmen (11) er dreibar i motsatt retning, under påvirkning av tyngdekraften, fra den hevede stillingen til hvilestillingen,

2. Undersjøisk innretning i henhold krav 1,karakterisert vedat et tetningselement (15) som omgir nevnte åpning (5) blir plassert mellom ventilelementet (12) og kapslingen (2) når svingarmen (11) er i hvilestilling der ventilelementet (12) dekker over åpningen (5).

3. Undersjøisk innretning i henhold krav 2,karakterisert vedat tetningselementet (15) er montert på kapslingen (2).

4. Undersjøisk innretning i henhold krav 2,karakterisert vedat tetningselementet (15) er montert på ventilelementet (12).

5. Undersjøisk innretning i henhold til hvilket som helst av kravene 1-4,karakterisert vedat en eller flere vekter (16) er festet til ventilelementet (12) ,

6. Undersjøisk innretning i henhold til hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat ventilelementet (12) omfatter en komponent (17) av varmeisolerende materiale som blir mottatt på og/eller inne i nevnte åpning (5) når svingarmen (11) er i hvilestilling der ventilelementet (12) dekker over åpningen (5) .

7. Undersjøisk innretning i henhold til hvilket som helst av kravene 1-6,karakterisert vedat et utluftningshull (6) er innrettet i en øvre part av kapslingen (2) for å tillate utslipp av luft fra nevnte interne rom (3).

8. Undersjøisk innretning i henhold til hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisert vedat svingarmen (11) er dreibart montert på en bunnvegg (4) i kapslingen (2) via nevnte ledd (13) .

9. Undersjøisk innretning i henhold til hvilket som helst av kravene 1-8,karakterisert vedat ventilelementet (12) har form av en plate.

10. Undersjøisk innretning i henhold til hvilket som helst av kravene 1-9,karakterisert vedat den undersjøiske innretningen (1) utgjør et varmelager for termisk isolering av ett eller flere elementer i en undersjøisk installasjon, idet nevnte interne volum (3) er innrettet til å romme et fluid som har varmelagringskapasitet, for eksempel sjøvann, der nevnte element eller elementer kommer inn i nevnte interne volum (3) med fluidet som omgir elementet eller elementene, slik at fluidet er i stand til å forsinke avkjøling av elementet eller elementene ved hjelp av varme som er lagret i fluidet.