NO337945B1 - Fleksibel rørledning med et flertall rør beskyttet mot korrosjon - Google Patents

Description

FLEKSIBEL RØRLEDNING MED FLERE RØR BESKYTTET MOT KORROSJON

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fleksible flerrørs strømningsledninger, og spesielt forbedringer når det gjelder å beskytte visse sekundærrør mot korrosjon.

Disse fleksible strømningsledninger er beregnet brukt ved un-dervannstransport av hydrokarboner, og omfatter spesielt et fleksibelt midtelement, eller hovedrør, hvor nevnte hydrokarboner kan strømme, og perifere sekundærrør, idet hele sammen-stillingen er anbrakt i en fleksibel utvendig kappe eller mantel. Et ringrom mellom det fleksible midtelement og den utvendige mantel er utformet for å romme de perifere sekun-dærrør. Disse periferirør, laget av legert stål eller passivérbart metall, løper i ringrommets lengderetning, enten i spiral rundt det fleksible midtelement eller i sinusform rundt en generatrise i strømningsledningen, vanligvis kalt S/Z, slik at disse strømningsledninger kan bøyes.

Disse rør er utformet for å transportere fluider, for eksempel gass under trykk, mellom de to ender av en rørledning under vann, for eksempel én ved overflaten, på en plattform, og den andre nær havbunnen. Denne trykksatte gassen føres som regel fra plattformen til havbunnen for å injiseres i brønn-hodet, slik at råoljen lettere skal kunne stige oppover (kalt "gassløft").

Periferirørene blir imidlertid lett brutt ned av korrosjon, særlig fordi det sirkulerer sjøvann, som kan inneholde oksygen, i ringrommet, og som følge av trykket som utøves mot nevnte rør, kan disse over tid bli gjennomhullet. For å løse dette problemet har man allerede sett for seg at stålrørene kan få en elektrokjemisk beskyttelse ved hjelp av katodisk beskyttelse, ved at de settes i elektrisk forbindelse med of-feranoder av sink eller aluminium.

Leseren vil spesielt kunne konsultere dokument FR 2 752 908, som beskriver en slik beskyttelsesanordning.

Denne type beskyttelse kan imidlertid vise seg utilstrekkelig på grunn av at dette ringrommet er meget begrenset, og/eller det kan føre til at det produseres hydrogen, som lett forår-saker alvorlig sprøhet, kalt hydrogensprøhet, spesielt der hvor periferirørene er laget av rustfritt stål av høy kvali-tet .

Ett formål med den foreliggende oppfinnelse er derfor å til-veiebringe en fleksibel strømningsledning med periferirør laget av legert stål eller et passivérbart metall som ikke bare beskyttes mot generell korrosjon, men også mot hydrogensprø-het .

For dette formål foreslår den foreliggende oppfinnelse en fleksibel flerrørs strømningsledning som er utformet for

transport av hydrokarboner, hvor nevnte strømningsledning omfatter et fleksibelt midtelement i hvilket nevnte hydrokarboner strømmer, en utvendig mantel rundt nevnte fleksible midtelement, og minst ett periferirør laget av legert stål eller en passivérbar metallegering, og som strekker seg i lengderetningen i et ringrom som ligger mellom nevnte utvendige mantel og nevnte fleksible midtelement, idet nevnte ringrom videre innbefatter metallelementer som er i berøring med et

oksygenholdig vannmedium, hvor nevnte metallelementer kan oksideres og dermed binde oksygenet. I henhold til oppfinnelsen holdes nevnte oksidérbare metallelementer og nevnte periferi-

rør i avstand fra hverandre, slik at de er elektrisk avkoplet.

Ett trekk ved oppfinnelsen ligger altså i bruken av oksidérbare metallelementer i strømningsledningens ringrom, hvor disse elementer ikke er forbundet med periferirørene, men anbrakt med avstand til disse, slik at de forbruker oksygenet som finnes i ringrommet, gjennom korrosjon, og ikke slik at de forskyver korrosjonspotensialet til de av legert stål eller passivérbar metallegering fremstilte periferirør. På denne måten får man ved å senke oksygenkonsentrasjonen i det vannholdige medium som sirkulerer i ringrommet, en betydelig reduksjon i korrosjonshastigheten på de av legert stål eller passivérbar metallegering fremstilte periferirør.

Ifølge en spesielt gunstig utførelse av oppfinnelsen innbefatter de fleksible strømningsledninger minst ett par holdere som er anbrakt i lengderetningen i nevnte ringrom, hvor nevnte holdere har to motsatte lagerflater som er utformet for å ligge an mot henholdsvis det fleksible midtelement og nevnte utvendige mantel, og konkave sideflater, idet nevnte holderpar er utformet for å holde nevnte periferirør mellom to mot hverandre vendende sideflater og i avstand fra både nevnte fleksible midtelement og nevnte utvendige mantel.

Holderparet er altså utformet for å holde periferirørene i en fast stilling. Fortrinnsvis er det en flerhet av holdere og perifere rør som strekker seg i ringrommets lengderetning rundt hele omkretsen av dette, idet holderne og rørene ligger tangentielt an mot hverandre.

På denne måten er holdere og periferirør helt låst til hverandre langs hele ringrommets omkrets, og det er en fordel dersom nevnte metallelementer er festet til nevnte holdere. Således holdes de oksidérbare metallelementer vekk fra peri- ferirørene uten mulighet for berøring. Følgelig er det ingen mulighet for elektrisk forbindelse mellom rørene og metallelementene, som likevel kan oksideres og forbruke oksygenet i det vannholdige medium i ringrommet.

I henhold til en spesielt gunstig utførelse av oppfinnelsen har nevnte holdere mellom nevnte lagerflater og nevnte konkave sideflater fritt utragende deler, hvor nevnte fritt utragende deler på et holderpar er innrettet slik at de vender mot hverandre, og nevnte oksidérbare metallelementer løper langs nevnte fritt utragende deler. En holder har altså to fritt utragende deler på hver side av én av disse to konkave sideflater, og de to fritt utragende deler på ett par holdere, mellom hvilke det ligger et rør, løper henholdsvis slik at de vender mot hverandre på hver sin side av røret. På denne måten kan man, ved å anbringe de oksidérbare metallelementer langs disse fritt utragende deler, redusere oksygeninn-holdet i det vannholdige medium nær røret og dermed gjøre det mulig å beskytte det enda bedre mot korrosjon.

Det er en fordel dersom nevnte oksidérbare metallelementer

har en forankringsdel som er forsenket i nevnte lagerflate på en slik måte at den utvendige mantel, som ligger an mot nevnte sider, klemmer metallelementene helt fast, idet nevnte metallelementer da ikke kan bevege seg tangentielt i forhold

til strømningsledningen og ikke kan komme i berøring med pe-rif erirørene .

I henhold til enda en spesielt gunstig utførelse av oppfinnelsen har nevnte oksidérbare metallelementer riller som gir en større kontaktflate mot det vannholdige medium og dermed øker oksygenforbruket gjennom korrosjon. Nevnte metallelementer er fortrinnsvis laget av stål, slik at de kan fremstilles til en gunstig pris ved hjelp av de midler som til vanlig brukes til å fremstille fleksible strømningsledninger. Videre er nevnte holdere laget av et plastlignende, elektrisk isolerende materiale, spesielt for å forhindre at det oppstår en elektrisk forbindelse mellom periferirørene og metallelementene dersom periferirørene ikke er dekket av et isolerende beskyttelseslag.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå ved le-sing av den etterfølgende beskrivelse av enkeltstående utfø-relser av oppfinnelsen, som gis som en indikasjon, men ikke innebærer noen begrensning, og under henvisning til de ved-føyde tegninger, hvor: Fig. 1 er en perspektivisk, skjematisk avbildning av en del av en fleksibel flerrørs strømningsledning i henhold til én utførelse av oppfinnelsen, delvis gjennomskåret; og Fig. 2 er en detaljert skjematisk snittegning av elementer

vist på figur 1.

Figur 1 viser delvis en fleksibel strømningsledning i henhold til oppfinnelsen, hvilken ledning er innrettet for under-vannstransport av hydrokarboner og som regel installert mellom en overflateinstallasjon og en havbunnsinstallasjon. Den omfatter, innenfra og utover:

- en tettende foring 10 som dekker en metallstamme (ikke vist); - en trykkhvelving 12; - et sjikt av strekkarmeringslag, omfattende to armerings-lag 14 og 16 som er kryssviklet i motsatte retninger med en i all hovedsak lik leggevinkel; - en innvendig tetningsmantel 18; - et sjikt som vil bli forklart nærmere i det etterfølgen-de, bestående av en flerhet av varmekabler 20 og perife-rirør 22, som alternerer med holdere 24, idet nevnte holdere 24 utgjør trykkraftoverførende elementer; og

- en utvendig mantel 26.

De ovennevnte periferirør 22 er utformet for å overføre fluider under trykk fra en overflateinstallasjon og til havbunnen, for gassløft. Disse fluider, som regel gasser som er gjenvunnet fra hydrokarbonene på overflaten, reinjiseres ved bunnen av røret i havbunnen for å defragmentere og/eller spesielt trekke med seg de voksplugger som eventuelt er blitt dannet. Selve varmekablene 2 0 har til oppgave å varme opp hydrokarbonene for om mulig å smelte disse voksplugger.

Disse rør er installert i lengderetningen i ringrommet 28 i strømningsledningen, og ligger mellom den innvendige tetningsmantel 18 og den utvendige mantel 2 6, i spiral- eller sinusform, og holdes på plass, både i avstand fra hverandre og vekk fra den innvendige tetningsmantel 18 og den utvendige mantel 26, takket være holderne 24 som nå vil bli beskrevet nærmere under henvisning til figur 2. Enn videre trenger det sjøvann inn i ringrommet 28, slik at holderne 24 og rørene er nedsenket i et vannholdig medium som gjerne inneholder oksygen. Periferirørene er laget av rustfritt stål, eventuelt be-lagt med et beskyttende plastlag, og vil lett kunne korrodere når de utsettes for kombinasjonen vann/oksygen. Sjøvann, som inneholder natriumklorid og ulike andre elektrolytter, er mer ledende enn ferskvann, og følgelig vil de kjemiske forbindel-sers diffusjonshastighet til overflaten være høyere, og dermed også korrosjonshastigheten.

Figur 2 viser et snitt gjennom en del av ringrommet 28 i strømningsledningen i henhold til oppfinnelsen, samt den inn vendige tetningsmantel 18 og den utvendig mantel 2 6, mellom hvilke holderne 24 og periferirørene 22 befinner seg.

Hver holder 24 er laget av et fleksibelt element med to motsatte bæreflater, nemlig en første flate 30 som ligger an mot den innvendige tetningsmantels 18 utside, og en andre flate 32 som ligger an mot den utvendige mantels 2 6 innside. Den har også to motsatte konkave sideflater 34 avgrenset av to respektive fritt utragende deler, nemlig en innvendig fritt utragende del 36 og en utvendig fritt utragende del 38.

De motsatte konkave sideflater 34 danner i tverrsnitt et bue-formet parti med en lengde som er mindre enn halve omkretsen av periferirørene 22, slik at ethvert holderpar 24 som griper et periferirør 22, med fordel har to innvendige fritt utragende deler 36 og to utvendige fritt utragende deler 38 som vender mot hverandre og befinner seg i avstand fra hverandre, på hver sin side av nevnte periferirør. Nevnte holderpar av-grenser således to motsatte åpninger, nemlig en innvendig åpning 37 og en utvendig åpning 39, som vannet kan strømme inn i .

Videre er disse holdere 24 laget av plast, for eksempel poly-etylen eller polyamid, spesielt for å kunne motstå trykkref-ter og overføre disse videre. Enn videre strekker de seg, vekselvis med periferirør 22, over hele omkretsen av ringrommet 28. Følgelig forhindres rørene 22 og holderne 24 fra å bevege seg tangentielt og radialt i forhold til hverandre.

I henhold til et viktig trekk ved oppfinnelsen er det montert oksidérbare metallelementer 40, 42 rundt de fritt utragende deler 36, 38 av holderne 24.

I henhold til én bestemt utførelse er de oksidérbare metallelementer 40, 42 laget av en U-profil i lavlegert stål, for eksempel karbonstål. Galvanisert stål, sink eller aluminium er imidlertid også meget velegnet. Metallprofilen har to flenser, en første flens 44 som er forsenket i den andre lagerflate 32 på holderne 24, nær den fritt utragende del 38, og en andre flens 46 som strekker seg langs denne fritt utragende del 38 mot periferirøret 22. Denne andre flens 46 kom-mer selvsagt ikke i berøring med periferirøret, slik at man unngår all elektrisk forbindelse.

Altså vender de andre flenser 46 på hver av profilene 40, 42 i et holderpar 24 mot hverandre i åpningen, nær røret 22. Bruken av profilene 40, 42 er blitt beskrevet for de utvendige åpninger 39, som korresponderer med den utvendige fritt utragende del 38, men den er nøyaktig den samme hva angår de innvendige fritt utragende deler 36, og dette vil ikke bli beskrevet på nytt.

På denne måten er de oksidérbare metallelementer som er utformet fra profilene 42, 40, i det minste delvis neddykket i vannet som sirkulerer i åpningene 37, 39, og oksygenet i dette vannet vil dermed føre til at disse oksiderer. Det vannholdige medium tappes så for oksygen, som følgelig ikke leng-er kan bidra til oksidasjon av andre elementer, i særdeleshet periferirørene.

I henhold til én bestemt utførelse økes den aktive flaten på disse oksidérbare metallelementer ved å lage riller i elemen-tenes overflate. På denne måten får man, uten å øke metallelementene utvendige mål, et større overflateareal som kan re-agere med oksygen.

Oppfinnelsen begrenser seg selvsagt ikke til oksidérbare metallelementer som er utformet fra profiler. Altså kan man legge til rette for festing av metallstrips mot de fritt utragende deler 38, 36 av holderne 24 ved bruk av festeanord-ninger som er skrudd inn i de samme holdere 24.

Her vil igjen metallstripsene bli holdt vekk fra periferirø-rene 22 for å unngå all berøring, og dermed elektrisk forbindelse .

Enn videre kan rør rundt ringrommets omkrets med jevne mel-lomrom, for eksempel ett for hvert femte rør, være byttet ut med oksidérbare metallelementer som gjør det mulig å fange oksygen og bevirke fjerndiffusjon av oksygen mellom de til-støtende holdere.

I henhold til en siste utførelse (ikke vist) er det, i stedet for eller i kombinasjon med de oksidérbare elementer 40, 42, viklet et metallbånd rundt holderne 24 i en spiral med kort stigning, idet nevnte metallbånd har to oppgaver, nemlig å oksidere og dermed binde oksygenet, og å underlette overfø-ringen av varmeenergi som tilføres fra varmekablene 20.

Claims (8)

1. Fleksibel flerrørs strømningsledning utformet for transport av hydrokarboner, hvor nevnte strømningsled-ning omfatter et fleksibelt midtelement (18) i hvilket nevnte hydrokarboner strømmer, en utvendig mantel (26) rundt nevnte fleksible midtelement (18), og minst ett periferirør (22) som er laget av legert stål og strekker seg i lengderetningen i et ringrom (28) mellom nevnte utvendige mantel (26) og nevnte fleksible midtelement (18), idet nevnte ringrom (28) videre inneholder metallelementer (40, 42) som er i kontakt med et oksygen- og vannholdig medium, idet nevnte metallelementer kan oksideres og dermed binde oksygenet ,karakterisert vedat de oksidérbare metallelementer (40, 42) og nevnte periferirør (22) holdes fra hverandre, slik at de er elektrisk avkoplet.

2. Fleksibel strømningsledning i henhold til krav 1,karakterisert vedat den innbefatter minst ett par holdere (24) som er montert i lengderetningen i nevnte ringrom (28), idet nevnte holdere (24) har to motsatte lagerflater (30, 32) som er innrettet for å ligge an mot henholdsvis det fleksible midtelement (18) og nevnte utvendige mantel (26), og konkave sideflater (34), idet nevnte par holdere (24) er innrettet for å holde nevnte periferirør (22) mellom to mot hverandre vendende sideflater (34) og vekk fra bå-de nevnte fleksible midtelement (18) og nevnte utvendige mantel (26).

3. Fleksibel strømningsledning i henhold til krav 2,karakterisert vedat nevnte metallelementer (40, 42) er festet til nevnte holdere (24)

4. Fleksibel strømningsledning i henhold til krav 2 eller 3,karakterisert vedat nevnte holdere (24) mellom nevnte lagerflater (32, 30) og nevnte konkave sideflater (34) har fritt utragende deler (36, 38), idet nevnte fritt utragende deler på et par holdere (24) er innrettet for å vende mot hverandre, og ved at nevnte oksidérbare metallelementer (40, 42) strekker seg langs nevnte fritt utragende deler (36, 38) .

5. Fleksibel strømningsledning i henhold til et hvilket som helst av krav 2 til 4,karakterisertved at nevnte oksidérbare metallelementer (40, 42) har en forankringsdel som er satt ned i nevnte lagerflater (30, 32) .

6. Fleksibel strømningsledning i henhold til et hvilket som helst av krav 2 til 5,karakterisertved at nevnte oksidérbare metallelementer (40, 42) har riller.

7. Fleksibel strømningsledning i henhold til et hvilket som helst av krav 2 til 6,karakterisertved at nevnte oksidérbare metallelementer (40, 42) er laget av stål.

8. Fleksibel strømningsledning i henhold til et hvilket som helst av krav 2 til 7,karakterisertved at nevnte holdere (24) er laget av et plastlignende, elektrisk isolerende materiale.