NO340560B1 - Elektrisk oppvarmingssystem for en rørseksjon i et fluidtransportrør, rørseksjon og rør utstyrt med et slikt elektrisk oppvarmingssystem. - Google Patents

Description

Fagfelt

Det tekniske området til foreliggende oppfinnelse er oppvarmingssystemer for fluidtransportrør. Oppfinnelsen vedrører spesielt transport av hydrokarboner under vann eller på land over store avstander.

Bakgrunn

For å transportere fluider i kalde miljøer, for eksempel for undervannstransport av hydrokarboner, består én teknisk løsning i å varme opp rørene for å unngå dannelse av limdringer som følge av nedkjøling av fluidet. En minimumstemperatur må derfor opprettholdes ved å varme opp transportrøret. Elektrisk oppvarming kan bli anvendt for dette formålet.

Robustheten til oppvarmingsutstyret må være egnet for omgivelsesforholdene hvor transportrøret skal utplasseres. Rørledninger for transport av hydrokarbon under vann kan bli installert på dyp på opptil flere kilometer, noe som gjør dem veldig vanskelige å komme til for eventuelle vedlikeholds- eller reparasjonsoperasjoner. De samme vanskelighetene kan møtes for landbaserte rørledninger lagt i et aggressivt miljø.

Elektriske varmeledninger for transportrøret blir i alminnelighet plassert på hyckokarbonstrømningsrøret og anordnet under en beskyttende innkapsling. Et lag av varmeisolasjon under den beskyttende innkapslingen blir i alminnelighet plassert rundt de elektriske varmeledningene og rundt hyckokarbonstrømningsrøret, for å fremme varmeveksling med det indre røret og begrense tap til utsiden. Et dobbeltvegget rør, også kalt et "rør-i-rør", omfatter en ytre beskyttende metallinnkapsling anordnet rundt en indre metallinnkapsling som danner det indre hyckokarbonstrørnningsrøret.

Når de er installert kan hydrokarbontransportrørene være flere titalls kilometer lange. Som følge av dette er de elektriske oppvarmingskablene også flere titalls kilometer lang. De elektriske ledningene anordnet langs transportrøret kan spesielt være koblet i serie og således danne en linje som strekker seg langs rørledningen. Tre linjer drevet av en trefaset elektrisk lo-aftforsyning er for eksempel koblet i den ene enden av røret til de tre fasene av forsyningen, og er koblet sammen ved den andre enden av røret og for å danne en elektrisk balansert stjernesammenstilling. Hver av de tre linjene dannes i alminnelighet av et flertall elektriske kabler anordnet i serie og koblet sammen ved hjelp av elektriske koblmgsanordninger. Flere sett av tre linjer er således anordnet langs transportrøret og rundt dets periferi, som hvert danner en oppvarmingskrets. Her baserer oppvarmingssystemet seg på Joule-effekten, men dette er også anvendelig når oppvarmingen omfatter en magnetisk komponent (induktiv oppvarming).

Ett problem oppstår imidlertid dersom det er en defekt kobling mellom to varmeledninger. En hel linje blir uvirksom, og følgelig også oppvarmingskretsen som den er en del av. Oppvarmingen av transportrøret blir derfor dårligere til tross for det faktum at de elektriske sikringskomponentene gjør det mulig å deaktivere linjene med den defekte koblingen.

Problemet med feil i de elektriske koblingene kan oppstå for hvilke som helst typer rørseksjoner satt sammen ende etter ende for å danne en rørledning. For rette rørseksjoner som typisk er 12 meter, 24 meter eller 72 meter lange, og som blir satt sammen til sjøs på et rørleggingsskip for å danne rørledningen seksjon for seksjon, er problemet enda større ved at det er umulig å jobbe på røret etter at det er installert på havbunnen.

Det er videre kjent at feil i elektriske systemer i de fleste tilfeller er knyttet til feil i koblingene. Sammenstilling av varmeledninger og rørseksjoner for å skape en lang rørlengde fører således til systemer som inneholder titusenvis av koblinger, og øker med det totalrisikoen til et uakseptabelt høyt nivå.

For eksempel, for et 100 km langt rør dannet av rørseksjoner på 20 m, som hver innlemmer 60 varmeledninger, er det 3000 koblinger per kilometer, og derfor 300000 koblinger i alt.

Tidligere kjent teknik fremlegges av US 6292627, nærmere bestemt en anordning og fremgangsmåte til elektrisk å varme opp et segment av en undersjøisk rørledning. Elektrisk kraft kan leveres omkring et midtpunkt mellom endene av konsentriske rør. Ringrommet mellom rørene isolerer rørene elektrisk, men ved endene av segmentet er de konsentriske rør elektrisk sammenkoblet. Rørene kan være elektrisk sammenkoblet ved skott eller ved et isolerende skjøt. En ringtransformator kan plasseres i ringrommet for å trekke ut kraft ved et valgt sted langs rørledningen. Et isolerende skjøt tillater at kraft som skal tas ut fra endene av det oppvarmede segment.

Det foreligger således et behov, i forbindelse med rør oppvarmet av elektriske ledninger, for å bedre robustheten til det elektriske systemet med hensyn til feil i de elektriske koblingene.

Målet med foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe én eller flere av ulempene i kjent teknikk ved å tilveiebringe et elektrisk oppvarmingssystem for en rørseksjon hvor robustheten er forbedret med hensyn til feil i de elektriske koblingene.

Oppsummering

Dette målet oppnås ved hjelp av et elektrisk oppvarmingssystem for minst én rørlengde i et fluidtransportrør, røret omfattende en innkapsling i hvilken fluidet som skal transporteres strømmer, oppvarmingssystemet omfattende elektriske ledninger anordnet rundt innkapslingen og innrettet for å kraftforsynes, via koblingselementer, av en lo-aftforsyning omfattende flere faser, hvor de elektriske ledningene er anordnet i minst ett sett av flere grupper omfattende flere elektriske ledninger, hver av gruppene i settet innrettet for å forsynes av en bestemt fase, det elektriske oppvarmingssystemet omfattende en koblingsenhet for å skape en elektrisk forbindelse og koble sammen de elektriske ledningene i hver av gruppene. Hvert sett danner således en oppvarmingskrets.

Ifølge ett trekk ved oppfinnelsen er koblingsenhetene anordnet i en mellomliggende sone mellom de to endene av rørseksjonen.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er koblingselementene, anordnet ved de to endene av rørseksjonene, knyttet til identifiseringselementer for varmeledningene som tilhører samme gruppe.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter settet like mange grupper som antallet faser i lo-aftforsyningen, i det hver gruppe i settet omfatter det samme antall elektriske ledninger og gruppene i settet alle har samme impedans.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter oppvarmingssystemet flere sett av flere grupper av flere elektriske ledninger.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er de elektriske varmeledningene, anordnet på den metalliske flmdtransportinnkapslingen, elektrisk isolert av en elektrisk isolerende, varmeledende mantel.

Et annet mål ved oppfinnelsen vedrører en rørseksjon i et fluidtransportrør omfattende en første innkapsling i hvilken fluidet som skal transporteres strømmer, utstyrt med et oppvarmingssystem ifølge oppfinnelsen.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter rørseksjonen en andre innkapsling rundt og i en avstand fra det første innkapslingen, slik at det dannes et ringrom for å inneholde koblingsenhetene og settet eller settene av grupper av elektriske ledninger.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter noen rørseksjoner langs røret en forsterkningsring som kobler sammen den første og den andre innkapslingen og som danner en ringformet vegg mellom den første og den andre innkapslingen, og i den ringformede veggen er det dannet passasjer for å motta koblingsenhetene for å koble sammen varmeledningene fra en samme gruppe. En slik forsterloiingsring blir kalt en "skillevegg".

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen danner forsterkningsringen forsynt med sine koblingsenheter en vanntett delevegg, som pneumatisk isolerer nedstrømsring-rommet fra oppstrømsringrommet.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er forsterkningsringene anordnet med et fast mellomrom langs rørledningen, for eksempel hver kilometer.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter rørseksjonen en utvendig markering for å angi tilstedeværelse av koblingsenhetene.

Et annet mål med foreliggende oppfinnelse vedrører et fluidtransportrør omfattende rørseksjoner utstyrt med elektriske varmeledninger koblet sammen av koblingselementene i overgangene mellom rørseksjonene, hvor koblingselementene anordnet ved den ene enden av røret er koblet til lo-aftforsyningen eller til et nøytralpunkt i en siste elektrisk koblmgsanordning, videre omfattende én eller flere rørseksjoner ifølge oppfinnelsen.

Et slikt rør kan for eksempel være et undervanns hydrokarbontransportrør.

Den siste elektriske koblmgsanordningen kan for eksempel være et nøytralpunkt for en stjernesammenstilling for en trefaset kraftforsyning.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen inneholder røret også rørseksjoner som ikke er utstyrt med koblingsenhetene som elektrisk kobler sammen de elektriske ledningene i en samme gruppe, og de to typene rørseksjoner er utstyrt med det samme antall elektriske varmeledninger koblet i serie i overgangen mellom to rørseksjoner.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen har lo-aftforsyningen, av trefasetypen, sine tre faser koblet ved den ene enden av røret og til de elektriske ledningene, i det alle de elektriske ledningene i alle gruppene i alle settene videre er koblet sammen ved den andre enden av røret og danner en stjernesammenstilling for hver oppvarmingskrets.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen omfatter hver oppvarmingskrets beskyttelse (for eksempel sikringer) og styreenheter, anordnet på et loaftforsyningskort på utsiden av røret.

Et annet mål ved oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å legge et hydrokarbontransportrør omfattende rørseksjoner, hver rørseksjon omfattende en indre innkapsling i hvilken fluidet som skal transporteres strømmer, og en ytre innkapsling, mellom hvilke det dannes et ringrom i hvilket et isolasjonsmateriale og elektriske ledninger anordnes rundt den indre innkapslingen som er innrettet for å bli forsynt med elektrisk kraft via koblingselementer, av en hovedloaftforsyning omfattende flere faser, fremgangsmåten omfattende trinn der: - den indre innkapslingen på en ende-rørseksjon blir sveiset fast til en indre ring av en forsterkningsring omfattende en ytre ring dannet i ett med dens indre ring, - koblingselementene for de elektriske ledningene blir koblet til koblingselementene for forsterkningsringen i henhold til minst ett sett av flere grupper av flere elektriske ledninger, hver av gruppene i settet innrettet for å drives av en bestemt fase av hovedb-aftforsyningen, - de elektriske varmeledningene blir midlertidig drevet av minst én hjelpeloaftforsyning omfattende flere faser som hver separat forsyner én av de elektriske ledningene i samme gruppe, - den ytre innkapslingen i røret blir koblet til den ytre ringen av forsterkningsringen ved sveising av et rørformet element dannet av en muffe eller av to halvskall, - de elektriske ledningene i hver av de nevnte grupper blir koblet sammen elektrisk.

Denne fremgangsmåten for å legge hydrokarbontransportrøret gjør det i tillegg mulig å forspenne rørandeler bestående av flere rørseksjoner og som hver er koblet til en forsterkningsring i begge ender. Forspenningen blir utført andel for andel. For dette formål, og kun under sammensettingsfasen, blir de elektriske oppvarmingskretsene anvendt for preferensielt å varme det indre røret slik at det utvider seg til en forbestemt lengde før det blir forankret ved at det sveises til det ytre røret. Den spesifikke anordningen av de elektriske ledningene gjør det mulig å selektivt varme opp en redusert rørlengde, under denne oppbyggingsfasen, for å bevirke forspenningen fra andel til andel. Denne leggemetoden er spesielt egnet for bruk på land.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen, når de elektriske varmeledningene midlertidig drives av hjelpelo-aftforsyningen, blir temperaturen til den indre innkapslingen overvåket, direkte eller ved måling av den tilhørende aksielle forlengelsen av den indre innkapslingen, for å styre oppvarmingen av den indre innkapslingen til en mellomliggende temperatur som er mellom en høyeste driftstemperatur og en laveste temperatur i omgivelsesmiljøet.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen forutgås trinnet hvor den ytre innkapslingen til røret kobles til den ytre ringen av forsterkningsringen av et trinn hvor et varmeisolerende materiale anordnes rundt den første innkapslingen radielt i henhold til installasjonssonen for det rørformede elementet.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen blir flere rørseksjoner lagt og koblet sammen mekanisk og elektrisk, i det disse rørseksjonene befinner seg mellom to forsterkningsringer hvor de elektriske ledningene i en samme gruppe er elektrisk sammenkoblet.

Kort omtale av figurene

Andre detaljer, fordeler og trekk ved oppfinnelsen vil tydeliggjøres av den nærmere beskrivelsen nedenfor av utførelsesformer, som er gitt som et eksempel og med støtte i tegningene, hvor: Figur 1 viser en rørseksjon ifølge oppfinnelsen; Figur 2 viser et rør ifølge oppfinnelsen; Figur 3 viser et elektrisk oppvarmingssystem for et rør ifølge oppfinnelsen; Figur 4 viser en forsterkningsring; Figur 5 viser et tverrsnitt av et hus i forsterkningsringen hvor en koblingsenhet ifølge oppfinnelsen er plassert; Figur 6 viser en splittegning av en koblingsenhet ifølge oppfinnelsen som elektrisk kobler sammen tre varmeledninger;

Figur 7 og

Figur 8 viser endene av to rørseksjoner installert ende etter ende; Figur 9 viser to rørseksjoner sammenstilt før sammenkobling av deres ytre innkapslinger; Figur 10 viser installasjon av to halvrør for å koble sammen de ytre innkapslingene av to dobbeltveggede rørseksjoner; Figur 11 viser matching av koblingselementene, ordnet etter gruppe, den ene med den andre; Figur 12 viser måling av impedansen mellom to varmeledninger i henhold til hvorvidt de hører til samme gruppe eller til forskjellige grupper; Figur 13 viser de forskjellige trinn ved legging av et forspent rør; Figur 14 viser et tverrsnitt av en forsterkningsring anordnet vendt mot en endeseksjon; Figur 15 viser et tverrsnitt som illustrerer midlertidig oppvarming av den siste

rørandelen installert;

Figur 16 viser et tverrsnitt av enden av et rør i hvilket den siste andelen installert er

forspent.

Detaljert beskrivelse

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer i detalj.

Figur 1 viser en rørseksjon 1 innrettet for å settes sammen med andre rørseksjoner for å danne et rør 2 for transport av fluider, så som hydrokarboner. Rørseksjonen 1 omfatter en første innkapsling 3, eller en indre innkapsling, hvor fluidet som skal transporteres strømmer.

En andre innkapsling 11 er anordnet rundt og i en avstand fra den første innkapslingen 3. De to innkapslingene 3 og 11 avgrenser et ringrom 26. Dette ringrommet 26 inneholder for eksempel oppvarmingssystemet og varmeisolasjon for den første innkapslingen 3. Den første innkapslingen 3 og den andre innkapslingen kan begge være av metall. Den første og den andre innkapslingen er for eksempel laget av stål eller et annet metall. Den andre innkapslingen 11 er vist gjennomsiktig for at oppvarmingssystemet skal være synlig, og ikke noe isolerende materiale er vist i figur 1.

Et rør med én enkelt innkapsling eller vegg er også tenkelig, med elektriske varmeledninger presset mot den utvendige veggen av metallinnkapslingen og holdt på plass av en holdeanordning, så som en stropp eller en plastmuffe.

Oppvarmingssystemet omfatter elektriske ledninger 4 anordnet rundt den første innkapslingen 3. Disse ledningene vil bli kraftforsynt via koblingselementer 21 og 22 ved anvendelse av en kraftforsyning med flere faser. Fasene til lo-aftforsyningen vil fastsette forsyningspunktene som forsynes av kraftforsyningen. En nulleder kan også bli anvendt som en fase i loaftforsyningen. Fagmannen vil se at en likestrømbasert kraftforsyning også kan bli anvendt og at beskrivelsen her er basert på fasebegrepet for å lette forklaringen.

De elektriske ledningene 4 er anordnet i et sett 9 med flere grupper 10a, 10b, 10c, hver med flere elektriske ledninger 4. Hver gruppe i dette settet 9 vil bli forsynt av en bestemt fase. Oppvarmingssystemet omfatter videre koblingsenheter 7 som skaper en elektrisk forbindelse og kobler sammen de elektriske ledningene 4 i hver av gruppene 10a, 10b og 10c.

Som kan sees i figur 1 blir ringrommet 26 i den dobbeltveggede rørseksjonen anvendt for å inneholde en del av oppvarmingssystemet, herunder koblingsenhetene 7 for å koble sammen de elektriske ledningene 4 i hver gruppe.

Et utvendig indikatormerke 15 er dannet for å angi tilstedeværelse av koblingsenhetene 7 som kobler sammen ledningene i én gruppe. Dette indikatormerket 15 er dannet slik at det er synlig fra utsiden av rørseksjonen 1. Merket 15 kan for eksempel være malt på eller inngravert i utsiden av den ytre innkapslingen 11.

Koblingselementene på den ene enden 8a kan for eksempel være hunnkoblinger 22, og koblingselementene på den andre enden 8b kan være hannkoblinger 21. Rørseksjonene sveiset sammen ved sine indre fluidtransportrør 3 har således tilhørende elektriske kabler 4 elektrisk koblet i serie. Et dobbeltrør beskytter oppvarmingssystemet og varmeisolasjonssystemet.

Koblingsenhetene 7 kan for eksempel være anordnet i et mellomliggende område mellom de to endene 8a og 8b av rørseksjonen 1, som vist i figur 1, men koblingsenhetene 7 kan også være anordnet på høyde med koblingselementene 21 og 22.

Figur 2 viser et rør 2 ifølge oppfinnelsen. Dets oppvarmingssystem omfatter et sett 9 av tre grupper 10a, 10b og 10c, hver med tre ledninger 4. Hver av disse gruppene blir forsynt av en bestemt fase. Hver av terminaler 29a, 29b og 29c anordnet på utsiden av den ytre innkapslingen 11 er koblet til en gruppe 10a, 10b eller 10c ved den ene enden av røret 17. Hver av disse terminalene 29a, 29b og 29c er også koblet til en lo-aftforsyningsfase 6a, 6b og 6c.

Røret 2 strekker seg mellom en fluidkilde (for eksempel et brønnhode) og en fluidmottaker 27 (for eksempel en separasjonsenhet for olje og vann).

Røret 2 vist i figur 2 omfatter rørseksjoner 1 utstyrt med koblingsenheter 7 for ledningene i en samme gruppe. Disse rørseksjonene 1 er angitt av en utvendig markering 15 som for eksempel svarer til en forsterkningsring 12 integrert i rørseksjonen 1, men andre typer markeringer kan være tilveiebragt og anordnet hvor som helst langs rørseksjonen. En rørseksjon utstyrt med koblingsenheter 7 og merket kan bli satt inn med jevne mellomrom etter hvert som rørledningen 2 settes sammen.

Røret 2 omfatter også, for eksempel, rørseksjoner 16 som ikke er utstyrt med koblingsenheter 7 for elektrisk å koble sammen de elektriske ledningene 4, og de to typene rørseksjoner er utstyrt med det samme antall elektriske ledninger 4 for oppvarming, og disse ledningene 4 er koblet to og to, i serie, i overgangen 25 mellom to rørseksjoner 16 eller 1.

Et elektrisk nøytralpunkt 24, også kalt et stjernepunkt, er dannet ved enden av røret. For veldig store lengder kan flere elektriske loaftforsynmgspunkter være anordnet i en innbyrdes avstand langs rørledningen.

En loaftforsyning 5 av trefasetypen kan også være tilveiebragt, hvis tre kraftfaser 6a, 6b og 6c er koblet i den ene enden 17 av røret 2 til de elektriske ledningene 4. Ved den andre enden 18 av røret 2 er alle de elektriske ledningene 4 i alle gruppene 10a, 10b og 10c i alle settene 9 videre elektrisk koblet sammen og danner et nøytralpunkt 24 i en elektrisk stjernesammenstilling.

Figur 3 viser et oppvarmingssystem for et fluidtransportrør. Koblingene mellom ledningene på de suksessive rørseksjonene er representert skjematisk av to motstående punkter. Her leverer lo-aftforsyningen 5 tre faser 6a, 6b og 6c av en balansert trefaseforsyning. Fasene kan således bli koblet sammen ved enden 18 motsatt for enden 17 hvor forsyningen er tilkoblet for å danne en balansert stjernesammenstilling.

Oppvarmingssystemet omfatter flere sett 9 med flere grupper 10a, 10b og 10c, hver med flere elektriske ledninger 4. Kun to sett 9 er vist her av praktiske årsaker, men flere kan være tilveiebragt. Koblingselementene for regulering og beskyttelse anordnet mellom generatoren 5 og oppvarmingskretsene 9 er ikke vist.

Hvert sett 9 omfatter like mange grupper 10a, 10b og 10c som det er faser 6a, 6b og 6c i kraftforsyningen 5. Hvert sett 9 omfatter her tre grupper. Hver gruppe 10a, 10b og 10c i hvert sett 9 omfatter det samme antall elektriske ledninger 4, og gruppene 10a, 10b og 10c har derfor samme impedans.

I det elektriske diagrammet i figur 3 er rørseksjonene 16 som ikke er utstyrt med koblingsenheter 7 knyttet til rørseksjoner 1 som er utstyrt med disse koblingsenhetene 7. Et rør kan også dannes hvor alle rørseksjonene er utstyrt med koblingsenheter 7 ifølge oppfinnelsen, men koblingsenhetene 7 er imidlertid fortrinnsvis tilknyttet jevnt fordelte forsterkningsringer 13 med en innbyrdes avstand på fra omtrent 1 km for å begrense den relative forskyvningen mellom den indre og den ytre innkapslingen som følge av oppvarmingsperiodene i overgangene. Denne avstanden kan være kortere i nærheten bøyer i forbindelse med retningsendringer.

Dersom en kobling mellom koblingselementer 21 og 22, i overgangen 25 mellom to rørseksjoner, er defekt, blir strømmen i ledningene tjenlig kuttet kun frem til nærmeste koblingsenhet 7 på hver side av denne defekte koblingen. Siden andelen av ledninger som ikke kraftforsynes kun er en kort lengde i forhold til hele lengden til en linje som strekker seg hele veien langs røret 2, blir impedansen til ledningsgruppen veldig lite endret og settet forblir balansert og virksomt.

Koblingsenheten 7 sikrer kraftforsyning til alle nedstrøms ledninger i gruppen tilknyttet denne enheten 7. Kraften blir forsynt av minst én av ledningene i gruppen oppstrøms, frem til koblingsenheten 7.

De elektriske varmeledningene 4, anordnet på metallinnkapslingen 3, er elektrisk isolert av en mantel. Denne mantelen er elektrisk isolerende og varmeledende, og muliggjør avgivelse av varme ved Joule-effekten. De elektriske ledningene er for eksempel laget av kobber og den elektriske isolasjonen er laget av PVC, silisium (silicon) eller en fluorpolymer.

Rørseksjonene satt sammen ende etter ende er for eksempel rette lengder. Slike rørseksjoner måler typisk 12m, 24m eller 72m. En kveilet rørseksjon, typisk med en lengde på 1 km, kan være forsynt med flere koblingsenheter 7 ifølge oppfinnelsen jevnt fordelt langs den kveilede rørseksjonen.

Oppvarmingssystemet ifølge oppfinnelsen er således i stand til å takle defekte elektriske koblinger og andre skader, så som brudd i en elektrisk ledning 4. Oppvarmingen holdes virksom for alle varmeledningene hele veien rundt røret ved å forsyne en forbestemt oppvarmingseffekt.

Det er også mulig å tilveiebringe grupper som hver består av to ledninger eller fire ledninger eller fem ledninger, eller enda flere.

Antallet sett med grupper som omfatter ledninger og antallet ledninger i gruppene i et sett vil bli valgt for eksempel som funksjon av det totale antall ledninger forsynt på rørseksjonen for å danne grupper med tilsvarende impedans.

Antallet grupper kan være et multiplum av antallet faser.

Figur 4 viser en forsterloiingsring 12 innrettet for mekanisk å koble sammen de indre og ytre innkapslingene 3 og 11. En slik forsterkningsring 12 omtales også som en "skillevegg". Denne forsterkningsringen 12 deler tjenlig inn en rørseksjon i to halvdeler som er sveiset på hver side av denne forsterkningsringen 12; imidlertid kan den også bli plassert i enden av en rørseksjon. Forsterkningsringen omfatter en indre ring 30 og en ytre ring 31 forbundet av en ringformet vegg 13. Passasjer 14 er dannet i denne veggen 13.

Når et rør blir dannet blir de indre innkapslingene i en rørseksjon først sveiset fast på hver side av den indre ringen 30. De ytre innkapslingene i en rørseksjon blir så sveiset fast på hver side av den ytre ringen 31. På den måten dannes en rørseksjon 1 utstyrt med en forsterkningsring 12. Den ytre ringen 31 kan sees på utsiden av rørseksjonen og danner således en markering 15, som beskrevet tidligere.

Figur 5 viser et tverrsnitt gjennom en passasje 14 forsynt med en koblingsenhet 7. Koblingsenheten 7 kan være plassert i passasjen 14. Videre svarer mellomrommet mellom den øvre ringen 31 og den nedre ringen 30 til høyden til ringrommet 26 hvor de elektriske ledningene 4 er anordnet. Ledige passasjer 14 kan bli anvendt for å danne en kontinuerlig kommunikasjonskanal langs lengden til ringrommet 26 i rørledningen.

Figur 6 viser ett eksempel på en koblingsenhet 7 som kobler sammen tre elektriske ledninger 4. Enheten 7 omfatter en midtre sylindrisk andel 32 med dimensjoner som gjør at den kan holdes i passasjen 14 beskrevet over og dannet i forsterloiingsringen 12.

Andelen 32 gjør det mulig å hermetisk lukke forsterloiingsringen, og med det gjøre ringrommene oppstrøms og nedstrøms uavhengige av hverandre. Denne vanntette forseglingen begrenser konsekvensene av en eventuell fluidlekkasje inn i ringrommet.

Den midtre andelen 32 forlenges av tre hannplugger 33 på hver side av den midtre delen 32. Disse seks hannpluggene 33 er alle elektrisk sammenkoblet. Utsiden av andelen 32 og av hannpluggene 33 er elektrisk isolerte, og kun endene av hannpluggene er strømledende.

Hunnplugger 32 i enden av de elektriske ledningene 4 blir ført inn på hannpluggene 33 for å danne en elektrisk forbindelse. Sammenkoblingen av de tre ledningene 4 i en gruppe er dermed fullført. Denne elektriske sammenkoblingen kan tjenlig skje inne i rørseksjonene, og de elektriske koblingene er i dette tilfellet mer pålitelige enn de som dannes til sjøs når rørseksjonene blir satt sammen for legging av rørledningen. Den elektriske sammenkoblingen av ledningene i samme gruppe som skjer inne i rørseksjonen gjør det også mulig å teste denne koblingen umiddelbart etter tilvirkning av den aktuelle rørseksjonen. Påliteligheten vil derfor også bedres. Figur 7 viser sammenkobling av to rørseksjoner la og lb i en dobbeltvegget rørledning. Hver rørseksjon omfatter en ytre innkapsling 11 som omgir et lag av isolerende materiale 19 anordnet på elektriske varmeledninger 4 plassert på en indre innkapsling 3. Endene av varmeledningene 4 er utstyrt med en koblingsanordning 21 eller 22. En hannplugg 21 på rørseksjonen la vil bli plugget inn i en hunnplugg 22 på den andre rørseksjonen lb. Koblmgsanordningene 21 og 22 er alle utstyrt med et identifiseringselement 20. Figur 8 viser de to endene av de indre innkapslingene 3 koblet sammen av en sveis lagt i overgangen 25 mellom de to indre innkapslingene. De elektriske ledningene 14 er koblet sammen. På den måten kan den elektriske strømmen bli ledet fra én rørseksjon til en annen. De elektriske ledningene 4 er således koblet sammen to og to av et koblingselement i form av hannpluggen 21 eller hunnpluggen 22. Figur 9 viser tildekking av de elektriske ledningene, i sammenkoblingspunktet, av et varmeisolerende materiale 19. Det isolerende materialet 19 er således anordnet hele veien langs røret rundt den indre innkapslingen. Figur 10 viser hvordan de to halvsylindrene 23 som skal koble sammen de to ytre innkapslingene 11 blir satt på plass. På denne måten dannes en kontinuerlig ytre innkapsling langs hele den dobbeltveggede rørledningen. Her er den indre

innkapslingen i en rørseksjon lengre enn dens ytre innkapsling.

En rørseksjon kan også dannes som har en ytre innkapsling av samme lengde som dens indre innkapsling, og i dette tilfellet blir den ytre innkapslingen forskjøvet slik at den går klar av sonen hvor forbindelsen 25 skal dannes mellom de indre innkapslingene. Etter at de elektriske forbindelsene er dannet og isolasjonen er satt på plass, kan den ytre innkapsling bli forskjøvet for å kobles, ved sveising, til den ytre innkapslingen på den andre rørseksjonen.

Merk at dersom rørseksjoner på omtrent 24 meter og omfattende 60 ledninger blir satt sammen ende etter ende for å danne et 2 km langt rør, antallet elektriske koblinger i forbindelsespunktene mellom rørseksjonene er rundt 5000. Viktigheten av å kompensere for eventuelle elektriske feil her er lett å innse.

Figur 11 viser plasseringen av koblingselementene 21 og 22 i forhold til hverandre. Koblingselementene 21 og 22, anordnet ved de to endene av rørseksjonen, har identifiseringselementer 20 for varmeledningene 4 som tilhører samme gruppe. For sett 9 som hvert omfatter tre grupper 10a, 10b og 10c, hver av gruppene inneholdende tre ledninger, vil et samme element 20 som angir hvilken gruppe hver ledning tilhører være gjentatt tre ganger, og så blir et annet element 20 gjentatt tre ganger, osv. To suksessive grupper har således forskjellige indikatorelementer 20.

Identifiseringselementet 20 som angir tilhørighet til en samme gruppe kan være anordnet på én side av koblingselementet 21 eller 22. Identifiseringselementet 20 som angir tilhørighet til en samme gruppe kan for eksempel dannes av en markering som er malt på eller preget inn.

Figur 11 viser, ikke uttømmende, forskjellige identifiseringsmerker eller - symboler på de forskjellige hann- og hunnpluggene, så som trekanter, stjerner, firkanter eller sirkler. Forskjellige farger kan også bli anvendt.

Dette gjør det tjenlig mulig å identifisere varmeledningene fra samme gruppe.

Figur 11 viser ett eksempel på koblinger dannet i overensstemmelse med angivelsene gitt av de forskjellige identifiseringselementene 20.1 dette eksempelet består hver gruppe av et samme antall varmeledninger, uansett hvilken gruppe den tilhører. På den måten kan én gruppe bli koblet sammen uavhengig av en annen, forutsatt at alle varmeledningene i en samme gruppe er koblet til de i en annen samme gruppe.

Identifiseringselementene 20 gjør det tjenlig mulig å unngå sammenkobling av to forskjellige grupper.

Koblmgsanordningene kan også bli koblet sammen mekanisk etter gruppe, slik at alle varmeledningene i én gruppe kan bli koblet til en annen gruppe i én bevegelse. Dette reduserer antallet operasjoner og opprettholder kontinuiteten til hver gruppe hele veien langs røret.

Som vist i figur 12 er det også mulig å teste linjene elektrisk for å slå fast hvilke som tilhører samme gruppe. En slik elektrisk test er for eksempel måling av impedans. Impedansen målt av et Ohmmeter Ml mellom to varmeledninger fra samme gruppe er således lavere enn impedansen målt med et Ohmmeter M2 mellom to varmeledninger som tilhører forskjellige grupper, bortsett fra i realiseringen av røret fra stjernepunktet til den første koblingen 7.

Ett eksempel på installasjon av et forspent rør vil nå bli beskrevet. Suksessive mstallasjonstrinn er illustrert i figur 13, og diagrammer av enden av røret under prosessen med å installere dette er vist i figurene 14 til 16, som illustrerer de suksessive trinnene.

Som vist i figur 14 har enden av rørandelen som allerede er installert en indre innkapsling 3 rundt hvilken det befinner seg en ytre innkapsling 11. Disse to innkapslingene 3 og 11 danner et dobbeltvegget rør. Et ringrom dannes mellom de to innkapslingene 3 og 11. Et varmeisolerende materiale 19 er anordnet inne i dette ringrommet sammen med elektrisk isolerte varmeledninger. Et element for å måle temperaturen, så som en optisk temperaturmålingsfiber, kan også være anordnet i dette ringrommet. De elektriske ledningene anordnet mot den indre innkapslingen 3 er dimensjonert for å muliggjøre oppvarming av hydrokarbontransportrøret.

Den indre innkapslingen 3 rager utover i forhold til den ytre innkapslingen 11 ved den enden av røret som allerede er installert. Denne indre innkapslingen 3 kan således bli sveiset fast til den indre ringen 30 av en forsterkningsring 12.

Forsterkmngsringen 12 (skilleveggen) omfatter en ytre ring 31 i ett med den indre ringen 30. Ringene 30 og 31 er koblet sammen av vegg forsynt med passasjer 14 rundt sin diameter. Disse passasjene 14 gjør det mulig å danne en forbindelse med de elektriske ledningene som befinner seg i ringrommet.

Etter at den indre innkapslingen er sveiset fast til den indre ringen 30 av forsterkningsringen 12, blir koblingselementene for de elektriske ledningene 4 koblet til de elektriske koblingselementene i forsterkningsringen 12. Disse forbindelsespunktene 40 er vist i figur 15.

Etter at endene av de elektriske ledningene 4 er koblet sammen, blir de elektriske ledningene koblet gruppevis til fasene av en hjelpeloaftforsyning 35. Denne hjelpe-kraftforsyningen 35 omfatter for eksempel tre faser 36a, 36b og 36c som hver er koblet til én av de tre ledningene i en samme gruppe av ledninger. Siden de elektriske ledningene 4 er koblet sammen i hver gruppe på høyde med forsterkningsringen 12 installert tidligere, blir den siste andelen av hver gruppe av varmeledninger derfor kraftforsynt i en stjemeanordning. Tre grupper 10a, 10b og 10c er vist, hver omfattende tre elektriske varmeledninger 4 koblet sammen ved forsterloiingsringen 12 av elektriske koblingsenheter 7.

Forsyning av elektrisk kraft til de motstandsoppvarmede elektriske ledningene muliggjør avgivelse av varme ved Joule-effekten. Røret, og hovedsakelig dets indre innkapsling, blir varmet opp ved ledning.

En enfaset hjelpeloaftforsyning kan bli anvendt for å varme opp de siste andelene av hver gruppe av elektriske ledninger. Den elektriske koblingsenheten 7 for ledningene i hver gruppe muliggjør retur av elektrisk strøm.

Oppvarmingen av hjelpeloafftorsyningen 35 er bare midlertidig. Oppvarmingstemperaturen kan bli overvåket av et optisk fiber 39 anordnet i ringrommet liggende mot den indre innkapslingen 3. Det optiske fiberet 39 er således midlertidig koblet til en temperaturovervåkningsanordmng 38.

Det er også mulig å måle den aksielle forlengelsen av den indre innkapslingen, i det denne forlengelsen er representativ for temperaturen i den indre innkapslingen.

Etter at de elektriske ledningene 4 har blitt koblet til hjelpeloafftorsyningen 35, blir den siste andelen av det installerte røret varmet opp. Returen av den elektriske oppvarmingsstrømmen skjer via de elektriske koblingsenhetene 7 mellom ledningene i samme gruppe, i det disse elektriske koblingsenhetene 7 er anordnet i forsterloiingsringene 12 installert tidligere.

Det at en er i stand til å anvende elektrisk energi til oppvarmingen for å forspenne røret bedrer røroppvarmingens effektivitet. Oppvarmingseffektiviteten ved anvendelse av ikke gjenbrukte fluider er for eksempel 20 %, mens effektiviteten ved elektrisk oppvarming for eksempel er 90 %.

Videre er fluidbasert oppvarming mer komplisert å realisere som følge av behovet for midlertidig å installere en sirkuleringskrets for oppvarmingsfluid.

En annen fordel ligger i det faktum at bare den siste rørandelen installert blir varmet opp for å muliggjøre forspenningen. På den måten lettes installasjonen av det forspente røret. Den målrettede oppvarmingen av den siste andelen installert bedrer også effektiviteten.

Oppvarmingen kan bli aktivert for en forbestemt varighet eller avhengig av en målt temperatur eller observert forlengelse.

En operatør kan aktivere hjelpeloaftforsyningen 35 avhengig av dataene lest fra temperaturovervåknmgsanordningen 38. Når den nødvendige temperaturen er nådd, kutter operatøren hjelpeloafrforsyningen 35.

En operatør kan også måle den aksielle forlengelsen av den indre innkapslingen.

Når den indre innkapslingen er forlenget en forbestemt lengde, som målt av operatøren, kan operatøren kutte hjelpeloaftforsyningen 35. For en 1 km lang rørandel installert i et miljø ved 0°C og ment for å drives ved en temperatur på 150°C, varmer operatøren opp denne andelen inntil den har en aksiell forlengelse på rundt lm. Denne aksielle

forlengelsen svarer til en mediantemperatur på 75°C.

Oppvarming av den indre innkapslingen 3 blir således aktivert for å skape en mellomliggende temperatur mellom en maksimal driftstemperatur og en laveste utvendig omgivelsestemperatur. For eksempel kan en mediantemperatur bli valgt. Oppvarmingen forårsaker i hovedsak en forlengelse av den indre innkapslingen, og mellomrommet E41 mellom den ytre innkapslingen og forsterkningsringen 12 øker med den økte temperaturen. Et bredere mellomrom E42 svarende til den ønskede mellomliggende temperaturen er vist i figur 16.

Når den mellomliggende temperaturen er nådd, blir et isolerende materiale 19 plassert rundt den indre innkapslingen 3. Det isolerende materialet blir holdt på plass for eksempel av en tynn stålplate festet rundt det.

Etter at det isolerende materialet 19 er lagt på plass blir den ytre innkapslingen 11 av røret koblet til den ytre ringen 31 av forsterkningsringen 12. Dette gjøres ved sveising av et rørformet element.

Det rørformede elementet kan være dannet av en muffe 37 hvis innvendige diameter svarer til den utvendige diameteren til røret og til den utvendige diameteren til forsterkningsringen 12.

Det rørformede elementet kan også være dannet av to halvsylindriske halvskall hvis utvendige diameter er den samme som den til røret og forsterkmngsringen 12. Slike halvskall er beskrevet over i forbindelse med figur 10.

Oppvarming til den mellomliggende temperaturen gjør det mulig å forspenne røret. I et spesielt kaldt omgivelsesmiljø er således absoluttverdien til de maksimale spenningene som følge av variasjonene i temperatur redusert. En mellomliggende forspermingstemperatur justert til middeltemperaturen mellom en laveste omgivelsestemperatur og en høyeste driftstemperatur gjør det mulig å redusere absoluttverdiene til de mekaniske spenningene til omtrent halvparten.

Etter at det rørformede elementet er festet i posisjon blir den nyinstallerte rørandelen gravet ned. Det forspente røret blir således lagt ned i grunnen. Oppvarmingen av den indre innkapslingen kan fortsette til røret er på plass.

Etter at den siste forspente rørandelen er lagt ned blir den elektriske hjelpekraft-forsyningen 35 koblet fra. Temperaturovervåknmgsanorclriingen 38 blir også koblet fra.

Etter at den elektriske hjelpeloaftforsyningen 35 er koblet fra, blir de elektriske ledningene fra hver gruppe 10a, 10b og 10c koblet sammen ved hjelp av den elektriske koblingsenheten 7, som vist i figur 16.

Enden av røret er således klar til å bli koblet til ytterligere rørseksjoner utstyrt med varmeledninger.

Ifølge en variant som ikke er illustrert er det også mulig at nedgravingstrinnet blir utført etter at den elektriske lo-aftforsyningen har blitt koblet fra og etter at de elektriske varmeledningene har blitt koblet sammen i hver av gruppene.

Den indre innkapslingen i den neste rørseksjonen blir sveiset fast til den indre ringen 30 av forsterkningsringen 12. De elektriske koblingene 21 på forsterkningsringen blir koblet til de på rørseksjonen. Den ytre innkapslingen på rørseksjonen blir sveiset fast til den ytre ringen av forsterkningsringen.

Flere rørseksjoner blir så koblet sammen ende etter ende elektrisk og mekanisk. De indre innkapslingene blir sveiset sammen. De elektriske koblingene blir dannet to og to. De ytre innkapslingene blir sveiset sammen.

Deretter kan trinnet hvor den indre innkapslingen på ende-rørseksjonen sveises fast til den indre ringen i en forsterkningsring 12 bli gjentatt, som beskrevet over.

Det vil være klart for fagmannen at foreliggende oppfinnelse tillater andre utførelsesformer. Følgelig er de foreliggende utførelsesformene kun å anse som eksempler på oppfinnelsen, som definert av de vedføyde kravene.

Claims (17)

1. Rørseksjon (1, la, lb) i et fluidtransportrør (2),karakterisert veden første innkapsling (3) i hvilken fluidet som skal transporteres strømmer, hvor den er utstyrt med et oppvarmingssystem omfattende elektriske ledninger (4) anordnet rundt innkapslingen (3) og innrettet for å kraftforsynes, via koblingselementer (21, 22), for å koble sammen to og to de elektriske ledningene i to sammenføyde rørseksjoner, hvor de elektriske ledningene (4) blir kraftforsynt av en elektrisk kraftforsyning (5) omfattende flere faser (6a, 6b, 6c) og de elektriske ledningene (4) er anordnet i minst ett sett (9) med flere grupper (10a, 10b, 10c), hver omfattende flere elektriske ledninger (4), hver av gruppene i settet innrettet for å bli forsynt av en bestemt fase (6a, 6b, 6c), det elektriske oppvarmingssystemet omfattende koblingsenheter (7) for å danne en elektrisk forbindelse og koble sammen de elektriske ledningene (4) i hver av gruppene.

2. Rørseksjon ifølge krav 1, hvor koblingsenhetene (7) er anordnet i en mellomliggende sone mellom de to endene (8a, 8b) av rørseksjonen.

3. Rørseksjon ifølge krav 1 eller 2, hvor koblingselementene (21, 22), anordnet ved de to endene (8a, 8b) av rørseksjonen, er tilknyttet identifiseringselementer (20) for ledningene (4) som tilhører samme gruppe.

4. Rørseksjon ifølge ett av de foregående krav, hvor settet (9) omfatter like mange grupper (10a, 10b, 10c) som antallet faser (6a, 6b, 6c) i lo-aftforsyningen (5), hvor hver gruppe (10a, 10b, 10c) i settet (9) omfatter det samme antall elektriske ledninger (4) og gruppene (10a, 10b, 10c) i settet alle har samme impedans.

5. Rørseksjon ifølge ett av kravene 1 til 4, videre omfattende flere sett (9) med flere grupper (10a, 10b, 10c) av flere elektriske ledninger (4).

6. Rørseksjon ifølge ett av kravene 1 til 5, hvor de elektriske varmeledningene (4), anordnet på fluidtransportrøret (3) av metall er elektrisk isolert av en elektrisk isolerende, varmeledende mantel.

7. Rørseksjon ifølge ett av kravene 1 til 6, videre omfattende en andre innkapsling (11) anordnet rundt og i en avstand fra den første innkapslingen (3), som danner et ringrom for å inneholde koblingsenhetene (7) og settet eller settene (9) av grupper (10a, 10b, 10c) av elektriske ledninger (4).

8. Rørseksjon ifølge krav 7, videre omfattende en forsterkningsring (12) som kobler sammen de første og andre innkapslingene (3, 11) og som danner en ringformet vegg (13) mellom de første og andre innkapslingene (3,11), hvor den ringformede veggen (13) er forsynt med passasjer (14) for å motta koblingsenhetene (7).

9. Rørseksjon ifølge ett av kravene 1 til 8, hvor den er en rett rørseksjon (1, la, lb).

10. Rørseksjon ifølge ett av kravene 1 til 9, videre omfattende et utvendig merke (15) for å angi tilstedeværelse av koblingsenhetene (7).

11. Fluidtransportrør (2)karakterisert ved rørseksjoner utstyrt med elektriske varmeledninger (4) koblet sammen av koblingselementene (21, 22) i overgangen (8a, 8b) mellom rørseksjonene, hvor koblingselementene anordnet ved én ende (17, 18) av røret er koblet til lo-aftforsyningen (5) eller til et nøytralpunkt (24) i en siste elektrisk kontakt, videre omfattende én eller flere rørseksjoner (1, la, lb) ifølge ett av kravene 1 til 10.

12. Fluidtransportrør (2) ifølge krav 11, videre omfattende rørseksjoner (16) som ikke er utstyrt med koblingsenhetene (7) som elektrisk kobler sammen de elektriske ledningene (4), hvor de to typene rørseksjoner er utstyrt med det samme antall elektriske varmeledninger (4) koblet i serie i overgangen (25) mellom to rørseksjoner (16, 1, la, lb).

13. Fluidtransportrør ifølge krav 11 eller 12, hvor loafrforsyningen (5), av trefasetypen, omfatter tre faser (6a, 6b, 6c) koblet ved den ene enden (17) av røret (2) til de elektriske ledningene (4), i det alle de elektriske ledningene (4) i alle gruppene (10a, 10b, 10c) i alle settene (9) videre er koblet sammen ved den andre enden (18) av røret (2) og danner en stjernesammenstilling (24).

14. Fremgangsmåte for å legge et hydrokarbontransportrør omfattende rørseksjoner (16) , hver rørseksjon (16) omfattende en indre innkapsling (3) hvor fluidet som skal transporteres strømmer og en ytre innkapsling (11), mellom hvilke et ringrom (26) er dannet hvor et isolerende materiale og elektriske ledninger (4) er anordnet rundt den indre innkapslingen (3) som er innrettet for å bli forsynt med elektrisk kraft via koblingselementer (21, 22), av en hoveclloafrforsyning (5) omfattende flere faser (6a, 6b, 6c),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinn der: - den indre innkapslingen (3) i en ende-rørseksjon sveises fast til en indre ring (30) av en forsterkmngsring (12) omfattende en ytre ring (31) i ett med dens indre ring (30), - koblingselementene (21, 22) for de elektriske ledningene kobles til koblingselementene (21, 22) for forsterkningsringen (12) i henhold til minst ett sett (9) med flere grupper (10a, 10b, 10c) av flere elektriske ledninger (4), hver av gruppene i settet innrettet for å forsynes av en bestemt fase (6a, 6b, 6c) av hoveclkraftforsyningen, - de elektriske varmeledningene (4) forsynes midlertidig av minst én hjelpelo-aftforsyning (35) omfattende flere faser (36a, 36b, 36c) som hver separat forsyner én av de elektriske ledningene (4) i samme gruppe (10a, 10b, 10c), - den ytre innkapslingen (11) på røret kobles til den ytre ringen (31) av forsterkningsringen (12) ved sveising av et rørformet element dannet av en muffe (37) eller av to halvskall (23), - de elektriske ledningene (4) i hver av gruppene kobles elektrisk sammen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor, når de elektriske varmeledningene (4) midlertidig blir forsynt av hjelpelo-aftforsyningen (35), temperaturen til den indre innkapslingen (3) overvåkes, direkte eller gjennom måling av den tilhørende aksielle forlengelsen av den indre innkapslingen (3), for å styre oppvarmingen av den indre innkapslingen (3) opp til en mellomtemperatur mellom en maksimal driftstemperatur og en laveste omgivelsestemperatur.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14 eller 15, hvor det trinn hvor den ytre innkapslingen (11) på røret kobles til den ytre ringen (31) av forsterkningsringen (12) forutgås av et trinn hvor et varmeisolerende materiale (19) anordnes rundt den første innkapslingen (3) radielt i forhold til installasjonssonen for det rørformede elementet.

17. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 14 til 16, hvor et flertall rørseksjoner (16) kobles sammen mekanisk og elektrisk, i det disse rørseksjonene befinner seg mellom to forsterkningsringer (12) hvor den elektriske sammenkoblingen (7) av de elektriske ledningene (4) i en samme gruppe (10a, 10b, 10c) utføres.