NO340015B1 - System og fremgangsmåte med hybridstigerør - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår systemer av undervarmslednmgsstrukturer som strekker seg fra en flytende struktur på sjøoverflaten til sjøbunnen, og angår fremgangsmåtene for installasjon og bruk i slike systemer.

Flere konfigurasjoner for å forbinde flytende struktur (vert) til en rørledning på sjøbunnen har vært foreslått. Konfigurasjonene som brukes avhenger generelt av parametrene knyttet til vanndybde og de horisontale og vertikale bevegelser av den flytende struktur for å velge passende konfigurasjon og/eller type av tilkopling.

En konfigurasjon er det toppforankrete stigerør eller vertikale, stive stigerør. I denne konfigurasjon står stigerøret vertikalt på et fundament på sjøbunnen. Nær toppen er stigerøret trukket oppover av et streldcforankringssystem (eller et oppdriftssystem) på den flytende struktur. Strekkforankringssystemet (eller oppdriftssystemet) er konstruert slik at stigerørets øvre del følger den horisontale bevegelse av verten, men skyves i forhold til verten i den vertikale retning (slaget) for å kompensere for vertens hivbevegelser (vertikal). Vertens horisontale bevegelser kan fremdeles nå stigerørets bunn og bevirke store bøyningsbelastninger ved stigerørets bunn. Belastningsskjøter blir ofte bygd ved stigerørets bunn for å minske bøymngsbelastninger forårsaket av vertens horisontale bevegelse.

Nylig har en annen konfigurasjon kalt et hengende stigerør av stål (SCR) blitt brukt. Med toppen hengt på verten, danner et hengende stigerør en hengende konfigurasjon i vannet inntil den berører sjøbunnen og koples til strømnmgsledningen som ligger på sjøbunnen og som er knyttet til andre offshoreanlegg eller anlegg på land. Stigerørets bøyning ved bunnområdet må ikke få stigerøret til å belastes utover flytegrensen for metallmaterialet som SCR er fremstilt av. Vertsbevegelsen absorberes av de hengende konfigurasjoner. Kravene til fundamentet og streldcforankringssystemet blir eliminert. Hvis imidlertid verten har store svingninger, kan bevegelsen føres videre til stigerøret, spesielt til bunnområdet og minske det hengende stigerørs levetid.

Et fleksibelt rør kan også brukes på dypt vann i den fritthengende konfigurasjon. Det har fordeler i forhold til SCR ved at langt mindre loumningsradius blir tillatt langs stigerørets lengde. Det muliggjør større vertikale og horisontale bevegelser av verten ved vannflaten på grunn av bedre tretthetsegenskaper. Imidlertid har det enkelte ulemper med tyngde og høye kostnader.

En hybridkonfigurasjon av et stigerør består av et vertikalt stålrør og fleksible slanger (ledninger). Dets nedre del er et vertikalt stivt rør som står på sjøbunnfun-damentet og støttes av et oppdriftselement øverst. Den øvre del er en fleksibel slange som forbinder det stive stigerørets topp til verten. Stålrøret i den nedre del er nesten helt isolert mot vertens bevegelser av de korte forbindelsene, og dens bøyemoment i bunnen blir hovedsakelig bevirket av direkte bølge- og strømbelastning mot oppdriftselementet og stålrøret. Stigerøret kan stå alene og også frakoples fra verten under enkelte omstendigheter. Siden noe vekt av stigerøret i sjøvannet bæres av oppdriftselementet, blir vertens deWtbelastningskrav redusert. Dette er især viktig for en vert med liten dekklastkapasitet tilgjengelig.

Med fundamentet (og tilbehøret) og belastningsskjøt i bunnen og oppdriftselement og en fleksibel slange øverst, kan kostnaden av hybridstigerøret bli høyere enn for et konvensjonelt toppforankret stigerør eller et hengende stigerør. Den relative avstanden mellom verten og stålrørets topp kan ha ganske store variasjoner hvis verten har stor forskyvning og horisontale svingninger på grunn av den nesten fullstendige isolering av bevegelsen mellom dem. Den fleksible slange bør være tilstrekkelig lang, for eksempel 1500 fot for å unngå for stor bøynmgskrumning eller endeckeininger. Kostnaden for hybridstigerøret kan begrense antallet anvendelsesmuligheter.

I US-patent 5957074 beskrives et fortøynings- og stigerørsystem for bruk sammen med hydrokarbonproduksjonsfartøyer som omfatter et dreiehode-fortøyningssystem hvor fortøyningslinene er gruppert slik at de har åpne sektorer derimellom. Inkludert i den åpne sektor er et stigerørsystem som innbefatter et undervannsoppdriftselement. Hengende produksjonsstigerør av stål fra brønnhoder på havbunnen fører til det undersjøiske oppdriftselementet. Ved undervannsoppdriftselementet, blir de hengende stålproduksjonsstigerørene koblet til fleksible rørformede forbindelseselementer som deretter blir knyttet til dreiehodet av hydrokarbonproduksjonsfartøyet.

I US-patent 5305703 beskrives et fartøy med en fortøymn<g>sforsenloiing på undersiden av skroget som fortøyer til et neddykket oppcMftsfortøyningselement som er forankret til havbunnen ved heising av fortøyningselementet fra en stuet posisjon ved en dybde på netto nøytral oppdrift av fortøyningselementet og dets forankringssystem i kontakt med fortøymn<g>sforsenloiingen.

Det er et behov i teknikken for en ny form for hybridstigerør.

Det er videre et behov i teknikken for en ny form for hybridstigerør som kan brukes med et rør i en hengende konfigurasjon.

Det er videre et behov i teknikken for en ny form for hybridstigerør uten behov for en stigerørsbunn og/eller forankring.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et flytende system som angitt i krav 1 og en fremgangsmåte for å modifisere et flytende system som angitt i krav 15.1 et aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et flytende system anbrakt i et vannlegeme med en vannbunn, idet systemet omfatter et vertselement som flyter på en overflate av vannet og en flotasjonsmodul som flyter under overflaten av vannet, en fleksibel slange som forbinder vertselementet til flotasjonsmodulen og en langstrakt undervarmslednmgsstruktur som omfatter en øvre del forbundet til flotasjonsmodulen, en bunndel som strekker seg til havbunnen som kan forbindes til en strørnnmgsledning som ligger på havbunnen, og minst en av den øvre del og bunndelen omfatter en hengende konfigurasjon.

I et aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for å modifisere et flytende system, omfattende en vert som flyter i et vannlegeme med en vannbunn, en langstrakt undervannstruktur med en første ende, en andre ende, og et legeme anbrakt mellom den første og andre ende, idet den første ende er forbundet til verten, og legemet strekker seg gjennom vannet, og den andre ende nær vannbunnen, idet fremgangsmåten videre omfatter å frakople den første ende fra verten, forbinde den første ende til en flotasjonsmodul, kople en fleksibel slange til flotasjonsmodulen og verten, og holde flotasjonsmodulen i en dybde under vannflaten.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene. Fig. 1 er et skjematisk riss av et gjeldende system med et hengende stigerør av stål (SCR) 106 i hengende konfigurasjon fra vertsfartøyet 100 forbundet til den horisontale rørledning 105 med bunnområdet 110 på vannbunnen 104. Fig. 2 er en utvikling av det hengende stigerør av stål med ekstra oppdriftsmoduler 207 festet til et rørsegment 206. Svingningene (vist som piler 211 og 208) av fartøyet 200 vil være atskilt fra den nedre del 206 av stigerørets tretthetsskade på bunnområdet 210 kan minskes. Fig. 3 er en hybrid av konsepter av et stivt vertikalt stigerør og en fleksibel slange. Det vertikale rør 306 står på vannbunnen 304 med bunnen festet til fundamentet 320 der røret 306 er forbundet til sjøbunnens strørnnmgsledning 305. Røret 306 blir vertikalt båret av oppdriftselementet 307 til fartøyet 300 av den fleksible slange 309. Horisontale forskyvninger og horisontale og vertikale svingninger (pilene 311 og 308) av fartøyet 300 blir absorbert av den fleksible slange 309. Fig. 4 viser et hengende rør av stål 406 som når vannbunnen 404 ved bunnpunktet 410. Dets topp blir båret av oppdriftselementet 407 og er forbundet til fartøyet 400 av den fleksible slange 409. Bunnforankringen som kreves av den hengende konfigurasjon blir levert av vektene av den fleksible slange 409 og kjeden 415. Den vertikale last til fartøyet 400 blir mye mindre enn vekten av hele lednmgsstrukturene under vann. Den vertikale svingning (pilen 408) blir isolert fra bunnområdet 410. Oppdriftselementet 407 beveger seg horisontalt med fartøyet 400 (pil 411) og lengden av den fleksible slange 409 kan være relativt kort. Fig. 5 er en variasjon av fig. 4 hvor kjeden 415 er erstattet av en stram line 515. Bunnforankringen som kreves av den hengende konfigurasjon levert av strekket i den stramme line 515. Fig. 6 viser røret 606 støttet øverst av oppdriftselementet 607 og forankret i punktet 613 til sjøbunnens fundament 614 gjennom en kabel 612. Forankringspunktet 613 deler røret 606 til en vesentlig vertikal ledning 606a og den hengende konfigurasjon 606b med en bunnforankring 610 i vannbunnen 604. Denne lange fleksible slange 609 forbinder oppdriftselementet 607 til fartøyet 600. Røret 606 er isolert mot både horisontale og vertikale bevegelser (ved piler 611 og 608) fra fartøyet 608. Fig. 6a viser et annet trekk ved systemet på fig. 6. Undervarmslednings-strukturen kan være frittstående når slangen 609 er frakoplet fartøyet 600. Fig. 7 viser den normale arbeidstilstand av systemet hvor forankringskabelen 712 er slakk og de horisontale laster som kreves for en hengende konfigurasjon av røret 706 leveres av kjeden 715 og den fleksible slange 709. Når fartøyet 700 er frakoplet, står stålrøret 706 av seg selv med kjeden 715 og den fleksible slange 709 hengt på oppdriftselementet 707. Fig. 7a viser systemet i en ikke-arbeidende tilstand hvor det mangler væske i røret 706. I denne tilstand stiger oppdriftselementet 707 opp og strammer forankringskabelen 712, slik at toppen av oppdriftselementet 707 fremdeles befinner seg på bunnen av passerende båter.

I en utførelse er det tilveiebrakt et flytende system anbrakt i et vannlegeme som har en vannbunn, idet systemet omfatter et vertselement som flyter på en overflate av vannet, en flotasjonsmodul som flyter under overflaten av vannet, en fleksibel slange som forbinder vertselementet til flotasjonsmodulen og en langstrakt undervarmslednmgsstruktur som omfatter en øvre del forbundet til flotasjonsmodulen, en bunndel som strekker seg til vannbunnen og som forbindes til en strørnnmgsledning som ligger på vannbunnen og minst én øvre del og en nedre del som omfatter en hengende konfigurasjon. I enkelte utførelser omfatter den langstrakte undervannsstruktur et hengende stigerør av stål. I enkelte utførelser omfatter systemet også en line som forbinder vertselementet til flotasjonsmodulen. I enkelte utførelser omfatter ledningen en tung kjede eller kjetting eller et annet tungt ledningselement med tilstrekkelig masse for å produsere en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konstruksjon av den langstrakte undervarmslecmmgsstruktur. I enkelte utførelser omfatter systemet også et forankringselement koplet til den langstrakte undervarmslednmgsstruktur. I enkelte utførelser omfatter den fleksible slange en tilstrekkelig masse for å produsere en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervarmslednmgsstruktur. I enkelte utførelser omfatter systemet også en stram line som forbinder vertselementet til flotasjonsmodulen for å frembringe en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervarmslednmgsstruktur. I enkelte utførelser omfatter systemet også flere forankringselementer koplet til den langstrakte undervarmslednmgsstruktur. I enkelte utførelser omfatter systemet også en betongklokkemontering som hviler på sjøbunnen og som gjør at bunndelen i et nødstilfelle kan stå av seg selv på sjøbunnen uten forbindelse til verten og som fører til en plastisk bøynmgsdeformering uten materialbrudd. I enkelte utførelser er flotasjonsmodulen flytende i en dybde mellom 25 og 100 meter under vannflaten. I enkelte utførelser omfatter den langstrakte undervarmslednings struktur enten krummet avstivningsrør, en innløpstrakt en bøyningsbegrenser, en avskrånet belastningsskjøt, en titanbelastningsskjøt, en fleksibel slange og en fleksibel dyptvanns skjøt. I enkelte utførelser omfatter systemet også et sett av bøyningsbegrensere som hviler på vannbunnen og som gjør at bunndelen, i et nødstilfelle, kan stå selv i vannet uten forbindelser til verten og føre til en plastisk bøyningsdeformering uten materialbrudd. I enkelte utførelser omfatter bunndelen en hengende konfigurasjon. I enkelte utførelser er den langstrakte undervarmslecmmgsstruktur tilpasset for å koples fra vertselementet og stå av seg selv i vannet. I enkelte utførelser blir vertselementet beveget vekk på grunn av miljøforholdene eller andre situasjoner med fråkopling av den fleksible slange og den langstrakte undervarmslednmgsstruktur blir da båret av flotasjonsmodulen vertikalt og et anker horisontalt. I enkelte utførelser omfatter systemet også et ankerelement forbundet til et foranlaingspunkt i den langstrakte undervarmslednmgsstruktur som er slakk under normale forhold og ikke brukes.

I en utførelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å modifisere et flytende system som omfatter en vert som flyter i et vannlegeme med en vannbunn, en langstrakt undervannsstruktur med den første ende, en andre ende og et legeme anbrakt mellom den første og andre ende, idet den første ende er forbundet til verten, og idet legemet strekker seg gjennom vannet og den andre ende nær vannbunnen, idet fremgangsmåten omfatter å kople fra den første ende fra verten, kople den første ende til en flotasjonsmodul, kople en fleksibel slange til flotasjonsmodulen og verten og oljeflotasjonsmodulen i en dybde under vannflaten. I enkelte utførelser omfatter fremgangsmåten også å forankre legemet av den langstrakte undervannsstruktur til vannbunnen. I enkelte utførsler er en ankerline koplet til legemet av den langstrakte undervannsstruktur fra 25 meter til 250 meter over vannbunnen. I enkelte utførelser omfatter den langstrakte undervannsstruktur et hengende stigerør av stål. I enkelte utførelser befinner flotasjonsmodulen seg i en dybde mellom 5 til 50 meter under vannflaten.

Et toppforankret stigerør har bunndelen festet til stigerørsbunnen på sjøbunnen og toppen båret av et forankringssystem av verten (eller oppdriftselementene vertikalt ført av verten). Forankringssystem (eller det førte oppdriftssystem) kan levere et nesten konstant strekk til stigerøret for å hindre bukling. Stigerørets topp kan skyves vertikalt i forhold til verten, men stigerøret beveger seg med verten i de horisontale retninger. Vertens horisontale bevegelser under bølger/strømmer/vind sammen med belastninger fra bølger/strømmer ved stigerørets øvre del, kan føres til stigerørets hunndeler for å bevirke store bøynmgsbelastninger. Belastningskjøter ved stigerørets bunn kan brukes for å minske nivået av bøyningsbelastningen.

Det hengende stigerør av stål er en konvensjonell form for stigerørsystem. På fig. 1 er det vist et fartøy 100 som flyter i et vannlegeme 102. Vannlegemet har en bunn (sjøbunnen 104). Strørnnmgsledningen 105 ligger på bunnen 104. Det hengende stigerør av stål 106 er opphengt på fartøyet 100 og strekker seg inn i vannet i en hengende konfigurasjon for å berøre området 110 i vannbunnen 104 for å koples til strørnnmgsledningen 105.

Bølger/strømmer/vind kan få fartøyet til å svinge vertikalt (dvs. hivsvingninger som vist av pilen 108) og horisontalt forskyves og svinge (som vist av pilene 111) og dreie. Etter hvert som fartøyet 100 beveges, kan det hengende stigerøret 106 bøyes og beveges og bunnpunktet 110 kan bevege seg etter hvert som stigerøret 106 beveges. For en vert med store svingninger, kan levetiden av SCR nær punktet være lavere enn det som kreves, på grunn av tretthetsskade.

På fig. 2 er fartøyet 200 vist flytende i et vannlegeme 202. Vannlegemet 202 har en bunn 204. Strørnnmgsledningen 205 er på eller nær bunnen 204 og går over til styrerørets første del 206a til styrerørets andre del 206b til stigerørets styrerørdel 206c. Bunnpunktet 210 er overgangen fra strørnnmgsledningen 205 til stigerøredelen 206a. Fartøyet 200 kan løftes opp og ned (vist av pilene 208) i tillegg til horisontale bevegelser (vist av pilen 211) og foreta en dreiende bevegelse. Oppdriftsmoduler 207 som kan motstå vanntrykket i en dybde av delene 206b er festet til stigerørsdelen 206b. Oppdriftsmodulen 207 er konstruert for å isolere stigerørsdelen 206a mot hivbevegelsen 208, slik at bare stigerørsdelene 206c og 206b bøyer seg med hivet 208. Bunnivået av stigerøret er beskyttet. Stigerør med oppdriftsmoduler påfestet kan ha vanskelighet i utleggingsposisjoner.

På fig. 3 er det vist et hybridstigerørsystem som er en kombinasjon av en fleksibel slange og et vertikalt stivt stigerør. Fartøyet 300 er vist flytende i vannlegemet 302. Vannlegemet har bunn 304. Strørnnmgsledningen 305 befinner seg på eller nær bunnen 304 og er forbundet med avstiverforbindelser til stigerørbunnsammenstillingen 320 som er festet til bunnen 304. Stigerøret av stål 306 er stivt forbundet til stigerørsammenstillingen 320 og er båret av oppdriftsmodulen 307. Det kortere røret 309 forbinder toppen av stålrøret 306 til fartøyet 300.

Fartøyet 300 kan ha forskyvninger og svingninger som vist av pilene 308 og 311 som forårsaker bevegelse av det korte rør 309, men fartøyets bevegelser kan isoleres fra oppdriftsmodulen 307 og stigerøret 306. Stigerøret av stål 306 motstår med liten bevegelse fartøyets bevegelser. Imidlertid kan den direkte bølge/strømbelastning mot oppdriftsmodulen 307 og den øvre del av røret 306 føres mot bunnen 306 og fremdeles forårsake uakseptable bøynmgsbelastninger. Belastningsskjøter kan være nødvendige for å redusere belastningen. Stigerørsystemet kan stå fritt frakoplet vertsfartøyet 300. Stigerørsystemet kan stå i vannet uten å falle sammen, hvilket er ett av de viktigste trekk i forhold til andre stigerørformer. Det frittstående rør kan brukes for en forhåndsinstallering før vertsfartøyet ankommer. I tilfellene den fleksible slange 309 er frakoplet når fartøyet beveges vekk for å unnslippe alvorlig miljøforhold, kan stigerøret 306 fremdeles stå på bunnen.

I enkelte utførelser er det tilveiebrakt en kombinasjon av en fleksibel slangekopling til et hengende stigerør av stål. Stålrøret med en hengende konfigurasjon kan henges på et oppdriftselement med en fleksibel slange som forbinder toppen av stålrøret til vertsfartøyet.

For å danne en hengende konstruksjon, kan den horisontale kraft (som kalles bunnspenningen) leveres av en øvre horisontal last. På fig. 4 er fartøyet 400 vist flytende i vannlegemet 402. Vannlegemet 402 har bunn 404. Strørnnmgsledningen 405 befinner seg ved eller nær bunnen 404, idet strørnnmgsledningen 405 går over til bærerrøret 406. Røret 406 henger på oppdriftsmodulens 407 hengende konfigurasjon. Den fleksible slange 409 forbinder toppen av røret 406 ved hjelp av en svalehals, et Y-rør eller annen passende form for tilkopling. I den andre ende er den fleksible slange 409 forbundet til fartøyet 400 for kommunikasjon av innholdet i røret 406 og vertsfartøyet. På fartøyet 400 og oppdriftselementet 407, i begge ender, leverer slangen 409 en horisontal kraft til røret 406 for å danne en hengende konstruksjon av røret 406. Hvis den fleksible slange 407 alene ikke kan levere den tilstrekkelige horisontale kraft (f.eks. mellom 10 og 100 tonn), kan den fleksible slange 407 festes til vekter eller vikles inn i en kjede. Kjeden 415 kan henges på fartøyet 100 og oppcMftsanordningen 407 for å tilveiebringe en ekstra kraft for å danne den hengende konfigurasjon. Den hengende linje av kjeden 415 kan gjøres litt høyere enn den hengende linje av slangen 407 for å unngå forstyrrelser.

Kjeden 415 sammen med slangen 409 har en horisontal stivhet for å tvinge oppdriftselementet 407 (og toppen av stålrøret 406) til å bevege seg omtrent i tandem med fartøyet 400 i horisontal retning. Den fleksible slange 407 kan ha en relativt liten lmmining langs lengden og mindre (keininger i endene.

Vertikale svingninger (pilen 108) av fartøyet 400 blir for en stor del opptatt av slangen 409 og kjeden 415. Bunnområdet 410 er beskyttet mot tretthetsskade. Vekten av slangen 409 og kjeden 415 som skal støttes av fartøyet 400 er mye mindre enn vekten av røret 406 som er viktig for et fartøy med liten tilgjengelig dekkbelastningskapasitet.

Sammenliknet med et hybridstigerør som beskrevet på fig. 3, eliminerer denne utførelse behovet for en stigerørsbunn 320, støtteforbindelser og belastningsskjøter.

Vekten av røret 407 kan støttes av oppdriftselementet 407. Denne utførelse av linjestrukturen kan vanskelig være frittstående uten å koples til et fartøy 400. Hvis det ikke er noen forbindelse til fartøyet 400, kan røret 406 slå mot sjøbunnen 404 med alvorlig bøyning på grunn av mangelen av bunnspenning som er nødvendig for en hengende konfigurasjon. Bøyningen kan være så alvorlig at røret begynner å lekke. For å unngå dette kan en tung blokk (fremstilt av betong) med en traktliknende åpning som hviler på sjøbunnen 404 hindre røret i å bøye ved sjøbunnen ved en fråkopling av fartøyet 400. Bøynmgslmidringer, slik som et antall krager på utsiden av røret 406 langs lengden på 20 til 50 meter, kan også begrense bøynmgsbelastninger til under bruddstyrken. Formålet med disse fremgangsmåter er at røret da kan ha faste deformeringer (permanent) uten å brytes i en situasjon hvor fartøyet 400 må frakoples fra ledningsstrukturen.

Kjeden 415 kan erstattes av vaier, kabel, rep med eller uten påfestete vekter for å oppnå en tilstrekkelig horisontal kraft som kreves for den hengende konfigurasjon av røret 406. En alternativ fremgangsmåte er å få den fleksible slange 407 til å ha tilstrekkelig vekt.

Ethvert oppdriftsmateriale kan brukes, for eksempel skum eller oppdriftsbeholder. Oppdriftselementet 407 kan ha materialer med en tetthet som egner seg for å levere oppdrift og/eller kan ha tomrom eller hule elementer for å tilveiebringe oppdriften.

I enkelte utførelser er en installeringsmåte å legge ned røret 406 ved hjelp av en leggingslekter til sjøbunnen som et første trinn. I samsvar med planen, kan senere en lekter løfte toppen av et av rørene med en vinsj til overflaten og samtidig trekke det horisontalt for å danne en hengende konfigurasjon. Rørtoppen blir forbundet til oppdriftselementet 407 og et fleksibelt rør 409 og kjeden 415. Deretter kan den andre ende av den fleksible slange 409 og kjeden 415 forbindes til fartøyet 400.

I enkelte utførelser som vist på fig. 5, blir den horisontale kraft for å danne den hengende konfigurasjon av røret 506 levert av en stram kabel 515 (eller rep, kjede eller ledning). Passende materialer omfatter metaller og polymerere, for eksempel stål eller polyester. De vertikale belastninger til fartøyet 500 og opprisselementet 507 kan reduseres når en kjede erstattes med en stram kabel.

I enkelte utførelser som vist på fig. 6 er det vist en annen mulighet for å levere horisontal kraft fra en forankret kabel. Fartøyet 600 er vist flytende i et vannlegeme 602. Røret 606 er nesten vertikalt opphengt på oppdriftselementet 607 og strekker seg ned mot vannet. Toppen av røret 606 er forbundet til fartøyet 600 av en fleksibel slange 609. Spissen 613 i den nedre del 606b av stålrøret 606 er forankret til fundamentet 614 av en ankerline 612. Ankerlinen skråner fra vertikalt, fra omtrent 15 til omtrent 60 grader, og tilveiebringer en horisontal kraft til foranlaingspunktet 613. Under foranlaingspunktet 613 danner røret 606 en hengende konfigurasjon til bunnområdet ved 610 der røret 606 når vannbunnen 604 for å koples til strørnnmgsledningen 605 som ligger på sjøbunnen. I enkelte utførelser deler foranlaingspunktet 613 røret 606 til en vesentlig vertikal del 606a og en hengende del 606b.

Ethvert av tallrike oppdriftsmaterialer kan brukes for oppdriftselementet 607, for eksempel syntaktisk skum eller oppdriftsbeholder. Oppdriftselementet 607 kan inneholde materialer med en tetthet som egner seg for å tilveiebringe oppdrift og/eller kan ha tomrom eller hule elementer for å tilveiebringe oppdriften.

Det vil fremgå at utformingen av foranloingsledningen 612 ikke er kritisk, mens snarere et spørsmål om konstruksjonspreferanse. Ledningen 612 kan være en kabel, vaier, kjede, rep eller stang eller liknende.

Forskyvningene og svingningene i horisontal retning (som pilen 611) og den vertikale oscillering (pilen 608) av fartøyet 600 kan effektivt opptas av den fleksible slange 609 og ytterligere isoleres ved forarilaingspunktet 613. Tretthetslevetiden ved bunnområdet 610 kan være ganske lang, for eksempel opptil 500, 1000 eller 2000 år.

I enkelte utførelser kan røret 606 fritt stå i vannet 602 når det frakoples fra verten 600. Røret 606 kan installeres før verten 600 ankommer. Under ekstreme miljøforhold eller andre situasjoner, kan fartøyet 600 frakople den fleksible slange 609 og bevege seg vekk og etterlate røret 606 stående i vann 602 av seg selv.

I enkelte utførelser under henvisning til fig. 6a, er en avkoplingsmodus vist hvor den fleksible slange 609 er frakoplet fartøyet 600 og hengt på oppdriftselementet 600. Røret 606 henger vertikalt øverst på oppdriftselementet 607 og festet ved foranlaingspunktet 613 til fundamentet 614 gjennom kabelen 612. Forankringsstrekket frembringer en hengende konfigurasjon til den nedre del 606b av stålrøret 606 til bunnområdet 610 på vannbunnen 604.

I enkelte utførelser er forankringspunktet 613 en gjennomskjæring av det vesentlig vertikale rør 606a og bærerrøret 606b, der bøymngsbelastningen kan bli et problem. For å minske bøyningsbelastninger til akseptable nivå, kan ett eller flere av følgende tiltak brukes. (1) Avskråne belastningsskjøter ved forankringspunktet 617 for å minske bøyningsbelasning, (2) Traktforming eller andre bøynmgshindringer nær forankringspunktet 613 for å begrense bøynmgslaumningen under en akseptabel øvre grense, (3) Belastningsskjøter av titan eller annet materiale som tillater en større bøynmgskrumning enn rørets 606 materiale ved forankringspunktet 613, (4) En prefabrikkert bøyningsskjøt ved forankringspunktet 613 for å frembringe et nullgjennomsnittlig bøyningsmoment, (5) Innføre plastbøyning (permanent) på et kort segment nær forankringspunktet 613 under installering og frembringe et nullgjennomsnittlig bøyningsmoment.

I enkelte utførelser vil innholdsvariasjonen i røret 606 og oppcMftsendringen av oppdriftselementet 607 ikke påvirke konfigurasjonen av lednmgsstrukturen. Oppdriftselementet 607 er alltid godt under vannflaten 602 for å unngå kollisjoner med passerende båter.

I enkelte utførelser har den horisontale forskyvning og fartøyets svingninger 600 (vist som pilen 611) liten vkkning på oppdriftselementets 607 bevegelser og stålrøret 606. Forskyvningen og bevegelsen av oppdriftselementet 607 bestemmes for en stor del av bølge/strømbelastninger. De relative bevegelser mellom oppdriftselementet 607 og fartøyet 600 kan være store. Avstanden mellom oppdriftselementet 607 og fartøyet 600 kan være stor, fra omtrent 100 til omtrent 1000 meter, slik som 500 meter, for å sikre tolererbart endeckeiningsområde for den fleksible slange 609.

I enkelte utførelser er en passende installeringsmåte å legge ned alle rørene 606 av en leggelekter til sjøbunnen som det første trinn. I samsvar med planen, kan senere toppen av ett av rørene 606 løftes med en vinsj til overflaten og forbindes til oppdriftselementet 607. Foranloingsledningen 612 kan koples til røret 606 av en ROV. Undervarmslednmgsstrukturen kan deretter stå fritt i vannet. Etter at vertsfartøyet 600 ankommer, kan den fleksible slange 609 koples til fartøyet 600.

I enkelte utførelser som vist på fig. 7, er det vist et annet system. Etter at den fleksible slange 709 og kjeden 715 er koplet til fartøyet 700, blir foranloingsledningen 712 slakk. Under normale arbeidsperioder, forblir foranloingsledningen slakk og den fleksible slange 709 og kjede 715 kan brukes for å føre horisontal forskyvning og bevegelse (pil 711) for fartøyet 700 til oppdriftselementet 707 og isolere den vertikale svingning (pil 708). Avstanden mellom oppdriftselementet 707 og fartøyet 700 er mindre variert og kan være kort, eller den nødvendige lengde av den fleksible slange 709 kan være relativt kort.

Under frakoplingsmodus, slik som ved forhåndsinstallering eller alvorlige værforhold hvor fartøyet 700 kan være borte fira stedet, kan den fleksible slange 709 og kjede 715 frakoples fartøyet 700 og løst hengt på oppdriftselementet 700. Røret 706 er vertikalt opphengt øverst på oppdriftselementet 707 og forankret ved foranlaingspunktet 713 til fundamentet 714 gjennom ledningen 712. Ledningen 712 er stram og forankringslasten frembringer en hengende konfigurasjon på den nedre del 706b av stålrøret 706 inntil bunnen 710 på vannbunnen 704.

I enkelte utførelser, og i tilfelle tap av fluidinnhold i røret 706 (se fig. 7a), vil oppdriftselementet 707 stige og foranlomgsledningen 712 strammes for å holde oppdriftselementet 707 under bunnen av passerende båter.

Det vil fremgå at flotasjonsverten (400, 500, 600 og 700) kan være enhver type flytende struktur med et ledningselement som strekker seg mot vannbunnen. Ved offshorehyckokarbonutvinning, boring, produksjon, behandling eller transportering omfatter for eksempel ikke-begrensende eksempler på flytende verter, skip, båter, lektere, rigger, plattformer, FPSO (flytende produksjonslager og avlastningssystemer), halvt nedsenkbare plattformer, FSRU (flytende lagrings- og gjengassifiseringsenheter), og liknende.

En langstrakt imdervarmsledningsstruktur kan være enhver struktur som strekker seg fra en flytende vert, som kjent innen offshoreforing. Vanligvis vil undervamslednmgsstrukturen være en type rørelement, generelt kalt et "stigerør", for hvilke ikke-begrensende eksempler omfatter umbilikaler, rør, kanaler, ledningsrør, men kan også være et ikke-rørformet element, for eksempel kabler, ledninger, forankringer og liknende.

Selv om oppfinnelsen kan brukes for installering av en ny undervarmslednmgsstruktur, vil den også kunne finne anvendelse i en fremgangsmåte for å modifisere en eksisterende undervarmsstruktur.

Selv om de viste utførelser av oppfinnelsen har blitt beskrevet, vil det fremgå at forskjellige andre modifikasjoner vil fremgå for og kan foretas av en fagmann uten at oppfinnelsens ånd og omfang fravikes. Følgelig er det ikke tenkt at omfanget av kravene vedlagt her skal være begrenset av eksemplene og beskrivelsene, men snarere at kravene forstås som å omfatte alle trekk av den patenterbare nyhet som oppfinnelsen innebærer, herunder alle trekk som kan behandles som ekvivalenter for en fagmann som denne oppfinnelse gjelder for.

Eksempel 1:

Et produksjonsrør 8,625" (0,22m) OD og l,51"(0,038m) vegg kan brukes for å levere oljeproduksjon til en produksjonsoffshore plattform på 1000 meter dyp. Belastningen for å støtte et konvensjonelt bærestigerør av stål er omtrent 136 tonn som er over den resterende dekkbelastningshastighet av plattformen. Hvis et hybrid stigerør på fig. 3 brukes, blir dekkbelastningen bare 41 tonn, men krever en stigerørbunn og foranloing.

Oppfinnelsen vist på fig. 4 vil omfatte en 180-meter fleksibel slange og 140-meter lang kjede (95 mm i diameter) og en luftbeholder på 130 tonn netto oppdrift. Deretter kan dekklasten være så liten som 36 tonn. Under normal oljeproduksjon blir toppen av luftbeholderen 72 meter under vannflaten. Når røret er tomt kan luftbeholderen stige, men dens topp vil fremdeles være 41 meter under vannflaten og under bunnen av passerende båter. Andre responser som for eksempel belastningsnivåer, tetthets levetid, bevegelse av den fleksible slange osv., blir alle oppfylte. Denne konfigurasjon kan tilveiebringe en vesentlig kostnadsbesparelse og forenklet installasjon sammenliknet med det hybride stigerøret beskrevet på fig. 3.

Eksempel 2:

Et produksjonsstigerør på 10,75" X 0,875"(0,27 X 0,022 meter) kreves for å koples til et tårn FPSO på 1760 meter vanndybde. Hivsvingningene av tårnet er så store at levetiden av en konvensjonell SCR-konfigurasjon som vist på fig. 1, bare kan vare noen timer på bunnområdet. Konfigurasjonen av småbølgestigerøret på fig. 2 kan forlenge levetiden i bunnivået med et offer av en tretthetslevetid på den øvre del og vanskelig installasjon. Hybridstigerøret beskrevet på fig. 3 kan med høy kostnad omfatte en skummodul på 215 tonn netto oppdrift, stigerørsbunn, foranloinger osv.

Utførelsen på fig. 6 kan brukes med en 400 meter fleksibel slange og en luftbeholder på 190 tonn netto oppdrift. Et bøyd rørsegment rundt foranlaingspunktet kan formes under installering. Etter at forankringskabelen er koplet til, vil en opptrekking ved stigerørets topp tvinge et kort segment av røret ved forankringspunktet til å bøyes permanent (plastisk). Det elastiske belastningsnivå nær forankringspunktet blir lavt. Tretthetslevetiden i bunnområdet er så lenge som 5000 år med en sikkerhetsfaktor på 10. Denne konfigurasjon kan tilveiebringe vesentlig kostnadsbesparelser og forenklet installasjon sammenliknet med hybridstigerøret beskrevet på fig. 3.

Claims (19)

1. Flytende system anbrakt i et vannlegeme (402) med en vannbunn, omfattende: et vertselement (400) som flyter på en vannflate, en flotasjonsmodul (407) som flyter under vannflaten, en fleksibel slange (409) som kopler vertselementet til flotasjonsmodulen (407), og en langstrakt undervarmsledningsstruktur (406) omfattende: en øvre del koplet til flotasjonsmodulen (407), en bunndel som strekker seg til vannbunnen (404) og som er bestemt for tilkopling, til en strørnnmgsledning (405) som ligger på vannbunnen (404), og minst en av den øvre og den nedre del omfatter en hengende konfigurasjon, systemet omfatter videre en line som forbinder vertselementet til flotasjonsmodulen, hvor linen (i) omfatter en tung kjetting (415) eller annet tungt line-element med tilstrekkelig masse for å frembringe en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervarmslednmgsstruktur, og/eller (ii) en stram line (515) som frembringer en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervarmslednmgsstruktur.

2. Flytende system ifølge krav 1,karakterisert vedat den langstrakte undervarmstruktur (406) omfatter et bærestigerør av stål.

3. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-2,karakterisert vedat det videre omfatter et ankerelement (612) koplet til den langstrakte undervanns-lednmgsstruktur.

4. Flytende system ifølge krav 3,karakterisert vedat ankerelementet omfatter ankerline (612) som er på skrå i forhold til vertikalen.

5. Flytende system ifølge ett aller flere av kravene 1-4,karakterisert vedat den fleksible slange (409) omfatter en tilstrekkelig masse for å frembringe en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervarmslednmgsstruktur (406).

6. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-3,karakterisert vedat det videre omfatter flere ankerelementer (612, 614) koplet til den langstrakte undervarmslednmgsstruktur (406).

7. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-6,karakterisert vedat det videre omfatter en betongtrakt som hviler på vannbunnen (404) og som gjør at bunndelen, i et nødstilfelle, kan stå av seg selv i vannet uten tilkopling til verten, som fører til en plastisk bøyningsdeformering uten materialbrudd.

8. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-7,karakterisert vedat flotasjonsmodulen (407) er flytende ved en dybde mellom 25 og 100 meter under vannflaten.

9. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-8,karakterisert vedat den langstrakte undervarmslednmgsstruktur (409) omfatter minst en av et på forhånd krummet støtterør, en traktformet åpning, en bøyningsbegrenser, en konisk belastningsskjøt, en titanbelastningsskjøt, en fleksibel slange og en fleksibel skjøt for dypt vann.

10. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-9,karakterisert vedat det omfatter et sett av bøyningsbegrensere som hviler på vannbunnen og som gjør at bunndelen, i et nødstilfelle, kan stå i vannet av seg selv uten forbindelse til verten, som fører til en plastisk bøyningsdeformasjon uten materialbrudd.

11. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-10,karakterisert vedat bunndelen omfatter en hengende konfigurasjon.

12. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-11,karakterisert vedat den langstrakte undervarmslednmgsstruktur (406) er tilpasset for å kunne koples fira vertselementet (400) og stå i vannet av seg selv.

13. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-12,karakterisert vedat vertselementet (400) kan beveges vekk på grunn av alvorlige miljøforhold eller andre situasjoner med fråkopling av den fleksible slange, og den langstrakte undervarmslednmgsstruktur er båret av flotasjonsmodulen vertikalt og et anker horisontalt.

14. Flytende system ifølge ett eller flere av kravene 1-13,karakterisert vedat det videre omfatter et ankerelement (612) koplet til et foranlaingspunkt i den langstrakte undervarmslednmgsstruktur som er slakk under normale arbeidsforhold og ikke i bruk.

15. Fremgangsmåte for å modifisere et flytende system omfattende en vert (400) som flyter i et vannlegeme (402) med en vannbunn (404), en langstrakt undervarmsstruktur med en første ende, en andre ende, og et legeme anbrakt mellom den første og andre ende, med den første ende koplet til verten, hvor legemet strekker seg gjennom vannet, og den andre ende er nær vannbunnen, idet fremgangsmåten omfattende: å frakople den første ende fira verten (400), å kople den første ende til en flotasjonsmodul (407), å kople en fleksibel slange (409) til flotasjonsmodulen (407) og verten (400), å koble en line (415, 515) til flotasjonsmodulen (407) og verten (400), og hvor linen (i) omfatter en tung kjetting (415) eller annet tungt line-element med tilstrekkelig masse for å frembringe en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervarmslednmgsstruktur, og/eller (ii) er en stram line (515) som frembringer en horisontal kraft som kreves for å danne en hengende konfigurasjon av den langstrakte undervannslednings struktur, og å holde flotasjonsmodulen (407) på en dybde under vannflaten.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat den videre omfatter å forankre legemet av den langstrakte undervannstruktur til vannbunnen (404).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat ankerlinen (612) blir koplet til legemet av den langstrakte undervannsstruktur fra 25 meter til 250 meter over vannbunnen.

18. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15-17,karakterisert vedat den langstrakte undervarmsstruktur omfatter et bærestigerør av stål.

19. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 15-18,karakterisert vedat flotasjonsmodulen (400) er i en dybde fra 5-50 meter under vannflaten (402).