NO342834B1 - Måling av væskestrøm under bøyelasting - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å måle og kontrollere en fluidstrøm i et rørsystem for væsketransport, som oljestrømmen under bøyelasting, ved at det i hver ende av rørsystem et skjøtes inn en sensor (1) bestående av en rørseksjon (2) med en armertgummibelg (3) plassert som en innsnevring inne i transportrøret. Gummibelgen (3) presses radiell ut når det strøm mer olje gjennom transportrøret, og komprimerer et gassfylt volum i en trykkbeholder (4) via en rørforbindelse (4B) i forbindelse med et ringrom (5), og en trykktransmitter (6A/B) gir signaler til et styresystem (7). Sensoren (1) på plattformen og tankskipet måler relativ endring i væskestrømmen mellom de to målepunktene, idet målingene fra tankskipet mottas via et telemetrisystem, og signalene fra de to målerne sammenlignes kontinuerlig av plattformens kontrollsystem, som utløser alarm og stopper lasteprosessen automatisk ved avvik i målingen på tankskipet i forhold til referansemalenen på plattformen.

Description

MÅLING AV VÆSKESTRØM UNDER BØYELASTING

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å måle og kontrollere en fluidstrøm i et rørsystem for væsketransport,, hvor fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe i hvert endeparti av rørsystemet en sensor, idet hver sensor omfatter en gummibelg som er omgitt av en rørseksjon og som tildanner en innsnevring i rørsystemet, og rørseksjonen og gummibelgen avgrenser et ringrom, idet ringrommet står i fluidkommunikasjon med et gassfylt volum i en trykkbeholder via en rørforbindelse, og trykkbeholderen er forsynt med en trykktransmitter som er forbundet med et styresystem.

Det er behov for teknisk sikker og kontinuerlig overvåking av oljestrømmen ved å detektere slangebrudd eller en begrenset lekkasje under bøyelasting.

Onsdag 12. desember 2007 ble det sluppet store mengder råolje under bøyelasting av tankskipet Navion Britannica ved Statfjord A i Nordsjøen. Utslippet var en følge av et brudd i den øvre delen av lastebøyesystemet (OLS) på slangen som går fra bøyen til lasteskipet. Lastesystemet kan overføre opp til 7500 m<3>olje i timen. Statoil har oppgitt at det ble pumpet råolje til sjø i 45 minutter, og at utslippet var omkring 4000 m<3>. Systemet ble stengt da man fikk øye på oljen som strømmet opp ved skipet.

Et OLS-system består av en bunnramme, som er forbundet med plattformen via en rørledning. Fra bunnrammen går et vertikalt stigerør opp til en svivel som holdes oppe av et flytelegeme. Fra svivelen går et fleksibelt stigerør til en ny svivel, som igjen har et nytt fleksibelt stigerør, som trekkes inn i baugen på tankskipet. De fleksible stigerørene leveres blant annet av Coflexip. Det er montert en ventil som kan utløses hydroakustisk nederst på det vertikale stigerøret for å stoppe oljelastingen, dersom det skulle oppstå lekkasje.

En fylleoperasjon kan ta inntil tjue timer for de største shuttletankerne, og det kreves ekstra årvåkenhet for å sikre at det ikke er lekkasjer til sjø. Visuell inspeksjon er en del av rutinene, men dette er problematisk når det er mørkt. Lasteoperasjonene blir manuelt overvåket med sammenligning mellom målinger på plattformen og skipet. OLS-systemet er også overvåket med trykkfølere for å detektere lekkasjer.

Lasteoperasjonene offshore skjer manuelt. Målingene på skipet og plattformen er atskilte systemer, og sammenligning skjer ikke kontinuerlig. Sammenligningen er derved ikke sikker, siden målingene kan variere, selv om de over tid skal være like.

OLS-systemet er overvåket med trykkfølere for å detektere lekkasjer, men oljen har et meget lavt trykk idet den kommer om bord i tankskipet, og et trykkfall i oljestrømmen på grunn av lekkasje er derfor vanskelig å fange opp.

Det er overvåking av volumene som henholdsvis tømmes og fylles på plattformen og om bord på skipet. Det er en telemetriforbindelse mellom tanker og plattform for å overføre disse dataene, slik at forskjeller kan oppdages. Dette har imidlertid ikke fungert tilfredsstillende ved hendelsen på Statfjord-feltet.

Det finnes lekkasjeovervåkingssystemer for installasjoner under vann. Et system består av passiv og aktiv sonar. Lekkasjer avgir en lyd som kan fanges opp av en passiv sonar. Den aktive sonar detekterer bobler som følge av gasslekkasjer. Systemet fungerer på 500 m avstand eller mer. Det er ikke levert overvåkingsanlegg til undervanns lastebøyer, men slike systemer blir benyttet på rørledninger, og de kan også benyttes ved lasteoperasjoner. StatoilHydro har installert slike lekkasjeovervåkingssystemer på Troll Pilot, Tordis og Ormen Lange. Kompleksiteten og kostnaden er høyere enn for den omsøkte oppfinnelsen.

Fra patentlitteraturen hitsettes som bakgrunnsteknikk:

- US 2007131297 A1 beskriver en fremgangsmåte for overvåking av en hydrokarbonvæskestrøm som strømmer gjennom et rør kombinert med slange med to lag for væsketransport til havs, hvor en optisk sensor detekterer eventuell lekkasje som samler seg i et tomrom ved slangens endeterminering dersom lekkasjer fra det indre laget strømmer ut i mellomrommet mellom det indre og ytre laget i slangen. Meldinger kan gis automatisk via telemetri til en overvåkingsstasjon. Oppfinnelsen fungerer etter et annet måleprinsipp enn det som er beskrevet i US 2007131297 A1, da denne også fungerer gjennom sammenlikning av to målinger for å indikere lekkasje mellom målepunktene.

- NO 180132 B beskriver en utvendig kombinert beskyttelses- og lekkasjeindikatoranordning for en sirkulær flenskopling og avviker vesentlig fra omsøkte oppfinnelse i formål og utførelse. Anordningen måler lekkasje direkte i et lekkasjepunkt, mens den omsøkte oppfinnelsen sammenlikner to målinger for å detektere lekkasje mellom målepunktene.

- NO 317072 B1 beskriver et system for overvåking av et rørledningssystem, hvor en første måleinnretning er anordnet ved et matepunkt og en andre måleinnretning er innrettet til å detektere en fluidmengde som tappes fra rørledningssystemet. Den fysiske utforming av måleinnretningen beskrives ikke.

- US 4511162A beskriver en rørledning for å forbinde tilstøtende ender av innrettede rør, idet skjøten er anordnet som en lekkasjeindikerende ledning for transport av fluid, idet den forbinder to rør. Den fleksible belgen som danner lekkasjeindikatoren, er laget av et indre rør og et ytre rør, hvor det indre røret er adskilt fra det ytre røret av et rom hvor et trykk med en forutbestemt verdi opprettholdes. En lekkasjeindikeringsanordning er i kontinuerlig forbindelse med rommet for å indikere en trykkendring i rommet fra den forutbestemte verdi. Indikeringsanordningen innbefatter et kammer hvor det er montert en ekspanderbar belg i forbindelse med rommet. Den ekspanderbare belgen innbefatter en bevegelig plate som støtter et indikatorelement innrettet til bevegelse mellom en skjult første posisjon for derved å indikere ingen endring av trykk fra den forutbestemte verdi, og en andre synlig posisjon for derved å indikere en trykkendring. Når lekkasjeindikeringsindikatoren brukes som en ekspansjonsskjøt, er endene av de indre og ytre rørene festet til rørene ved hjelp av ringformede festesveiser. Avsmalnende ringer er sveiset over festesveisene, og en åpning er avgrenset i det ytre røret under de avsmalnende ringene for å oppdage lekkasjer i festesveisene. Dokumentet lærer ingenting om at lekkasjeindikeringsrøret blir tvunget radialt utover og komprimerer et gassfylt volum i en trykkbeholder via en rørforbindelse fra et ringrom som omslutter ledningen. En radiell ekspansjon av ledningen inn i kragen kan ikke komprimere gassen (luft) som fyller ringrommet i kragen. Lekkasjeindikeringsanordningen påvirkes kun av trykkoppbygging i rommet (ringrommet) inne i den dobbeltveggede, lekkasjeindikerende ledningen.

- Fra US 2002113435 er det kjent et apparat for overvåking av en rørlednings ekspansjonsfeste, spesielt forholdene ved et trykkbalansert ekspansjonsfeste. En sensor er plassert slik at den registrerer en eller flere fysiske egenskaper ved en rørledningens fluidstrøm. Et signal generert av sensoren mottas av en styreenhet. Styreenheten er i sin tur forbundet med en strømningsreguleringsventil som er stillbar mellom minst en "av" eller "ikke-strømnings" -posisjon, og en strømningsåpen posisjon, som forbinder en kilde med komprimerbart medium og volumet som er avgrenset mellom to (eller flere) balanseringsbelger i ekspansjonsfestet. En akkumulator kan være tilkoplet via strømningskontrollventilen til det avgrensede volumet. Styreenheten vil være operativt konfigurert for å få ventilen til å bli flyttet som svar på signaler mottatt fra sensoren som svarer til lagrede numeriske data i kontrolleren som representerer forskjellige potensielle driftsforhold.

- DE 2358848 beskriver fleksibel, korrugert, rørledningskopling tildannet av minst et indre lag og et ytre lag, og hvor mellomrommet står i forbindelse med en enhet for trykkovervåking. I mellomrommet er det tildannet et undertrykk som ved lekkasjen i det indre eller det ytre laget, endres. Trykkendringen registreres av trykkovervåkingsenheten.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

Foreliggende søknad vedrører en fremgangsmåte for å måle og kontrollere en fluidstrøm i et rørsystem for væsketransport, som oljestrømmen under bøyelasting, og fremgangsmåten er kjennetegnet ved de i patentkravet fremsatte karakteristikker.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en fremgangsmåte for å måle og kontrollere en fluidstrøm i et rørsystem for væsketransport, hvor fremgangsmåten omfatter trinnet:

- å tilveiebringe i hvert endeparti av rørsystemet en sensor, idet hver sensor omfatter en gummibelg som er omgitt av en rørseksjon og som tildanner en innsnevring i rørsystemet, og rørseksjonen og gummibelgen avgrenser et ringrom, idet ringrommet står i fluidkommunikasjon med et gassfylt volum i en trykkbeholder via en rørforbindelse, og trykkbeholderen er forsynt med en trykktransmitter som er forbundet med et styresystem, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter de ytterligere trinnene

- å skaffe tilveie i rørsystemet en fluidstrøm som presser gummibelgene radielt utover for derved å tilveiebringe en trykkendring i trykkbeholderne,

- å sammenligne trykkmålingen til en første sensor og trykkmålingen til en andre sensor ved hjelp av styresystemet, og

- å utløse en alarm og å stenge ned fluidstrømmen i rørsystemet ved avvik mellom målingene til den første sensoren og den andre sensoren.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:

Fig.1A viser en sensor 1 som monteres inn i en kort rørseksjon 2, som med endeflenser 2A og 2B skjøtes inn på hver ende av et rørsystem for oljetransport som løper mellom et tankskip og en plattform, vist på fig.1B. Sensorens 1 armerte gummibelg 3 plasseres som en innsnevring inne i røret, et gassfylt volum 4A står i en rørforbindelse 4B med et ringrom 5, og en trykktransmitter 6A/B gir et signal ut til et styresystem 7.

Sensoren 1 på henholdsvis plattformen og tankskipet måler relativ endring i væskestrømmen mellom de to målepunktene. Målingene fra skipet mottas via et telemetrisystem, og signalene fra de to målerne sammenlignes kontinuerlig av plattformens kontrollsystem. Dersom det oppstår avvik i målingen ombord på tankskipet i forhold til referansemåleren ombord på plattformen, vil dette indikere lekkasje, og kontrollsystemet vil utløse en alarm slik at lasteprosessen stoppes automatisk.

Sensoren 1 skal detektere endring i strømning og fungerer ved lavt trykk. Gummibelgen 3 komprimeres radielt av gass i ringrommet 5, når det ikke strømmer råolje gjennom røret og motstår krefter i strømningsretningen. Gummibelgen 3 presses ut når det strømmer olje gjennom røret og komprimerer det gassfylte volumet. Endring i gasstrykket måles og benyttes til sammenligning av væskestrøm.

Fig 2A viser i perspektiv utformingen av sensoren 1. Rørseksjonen 2 med flenser 2A, 2B er forbundet med en gassfylt trykkbeholder 4A, som er utstyrt med to trykktransmittere 6 A/B, hvorav den ene er tatt med for å gi redundans. Innfestingen av den innvendige gummibelgen 3 på flensen 2A er synlig innvendig i flensåpningen.

Fig.2B viser et snitt gjennom sensoren 1 med den utvendige rørseksjonen 2, gummibelgen 3 innfestet i flensene 2A, 2B, ringrommet 5 og en del av rørforbindelsen 4B som går til trykkbeholderen 4A.

Claims (1)

Patentkrav

1. Fremgangsmåte for å måle og kontrollere en fluidstrøm i et rørsystem (10) for væsketransport, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene:

- å tilveiebringe i hvert endeparti (10a, 10b) av rørsystemet (10) en sensor (1a, 1b), idet hver sensor (1a, 1b) omfatter en gummibelg (3) som er omgitt av en rørseksjon (2) og som tildanner en innsnevring i rørsystemet (10), og rørseksjonen (2) og gummibelgen (3) avgrenser et ringrom (5), idet ringrommet (5) står i fluidkommunikasjon med et gassfylt volum (4A) i en trykkbeholder (4) via en rørforbindelse (4B), og trykkbeholderen (4) er forsynt med en trykktransmitter (6) som er forbundet med et styresystem (7), k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten omfatter de ytterligere trinnene

- å skaffe tilveie i rørsystemet (10) en fluidstrøm som presser gummibelgene (3) radielt utover for derved å tilveiebringe en trykkendring i trykkbeholderne (4),

- å sammenligne trykkmålingen til en første sensor (1a) og trykkmålingen til en andre sensor (1b) ved hjelp av styresystemet (7), og

- å utløse en alarm og å stenge ned fluidstrømmen i rørsystemet (10) ved avvik mellom målingene til den første sensoren (1a) og den andre sensoren (1b).