NO343093B1 - Høytetthets-fyllelement i en undersjøisk navlestreng - Google Patents

Abstract

Et fyllelement for en navlestreng laget i et materiale som tilfører masse til navlestrengen der den tilførte massen er ut over massen til et plastfyllelement, og der fyllelementet som tilfører masse til navlestrengen er forhåndsformet for å fylle tomme rom i navlestrengen.

Description

Introduksjon

Foreliggende oppfinnelse vedrører navlestrenger (umbilicals). Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen et fyllelement og en navlestreng tilveiebrakt med et fyllelement for å oppnå et spesifikt forhold mellom vekt og diameter for en navlestreng.

Bakgrunn

En navlestreng er en kabel med mange formål som forbinder to installasjoner med hverandre, f.eks. undersjøisk installasjon og installasjon lokalisert på toppsiden. En navlestreng gir typisk nødvendig kraft og kontrollsignaler til en undersjøisk installasjon. Kraften som overføres kan være både hydraulisk kraft og elektrisk kraft. Kontrollsignalene kan f.eks. bli overført via fiberoptikk. Når den er tilkoblet kan en toppsideinstallasjon via nevnte navlestreng kontrollere den undersjøiske installasjonen i tillegg til å tilveiebringe den nødvendige energien.

Det finnes flere ulike typer navlestrenger som har ulike formål og behov.

Undersjøiske installasjoner er ofte lokalisert langt vekk fra en installasjon som kontrollerer dem. Hoveddelen av en navlestreng som forbinder en undersjøisk installasjon med en installasjon som kontrollerer denne er lokalisert på sjøbunnen. I slike applikasjoner bør en navlestreng ha en viss vekt for å motstå løftetrykk oppover og for å ligge stille på havbunnen.

De ulike elementene som er omfattet i en navlestreng, slik som rør, optiske og elektriske ledninger er normalt anbrakt symmetrisk og fyllmidler blir benyttet for å fylle åpne tomrom mellom dem for å oppnå en fylt, sirkulær symmetri.

Fyllmaterialet er typisk laget av plast. Nevnte konfigurasjon er spesielt viktig for navlestrenger benyttet ved dypvannsoperasjoner der det er høye trykk. Med et symmetrisk tverrsnitt og ingen tomrom inne i navlestrengen vil eksterne krefter bli fordelt likt rundt tverrsnittet til den ytre overflaten til navlestrengen. Deformasjon eller kollaps av navlestrengen vil da bli unngått.

I noen applikasjoner er det ønskelig å gjøre en navlestreng sterkere og mer robust ved å inkludere ekstra vektelementer og armering. Dette vil blant andre faktorer bidra til å øke stabilitet ved installasjon på sjøbunnen. Tilførsel av vekt til en navlestreng er velkjent. Noen navlestrenger er konstruert med eksterne lag med armeringstråder for å være ekstra robust for å motstå eksterne, dynamiske krefter over en lang levetid og også for å gi ekstra vekt. Denne typen konstruksjon vil imidlertid bidra til en økt diameter for en navlestreng som i noen applikasjoner er et uønsket trekk. Det vil også øke produksjonskostnaden.

Økning av vekten uten å øke diameteren til en navlestreng er ønskelig i flere applikasjoner, f.eks. stigerør-applikasjoner. Dette vil gjør en navlestreng mer stabil uten å øke dens tverrsnitt.

US 6,472,614 B1 beskriver én måte å gjøre en navlestreng tyngre på uten behovet for ekstern armering, og slik uten å øke diameteren. Stålstaver blir benyttet for å erstatte noen eller alle fyllelementene. Stålstavene som benyttes kan ha ulik diameter.

Dersom stålstaver skal erstatte alle fyllelementene må stålstaver med flere ulike dimensjoner bli benyttet. Til og med da vil det være vanskelig å fylle alle tomrom mellom rør og tråder. Det vil også være vanskelig nøyaktig å bestemme et spesifikt forhold mellom vekt og diameter mens man også fyller tomrommene.

US 2010/0054677 A1 beskriver en annen måte å gjøre en navlestreng tyngre på uten å øke diameteren. Fyllmidler med dedikerte belastningsbærende elementer blir benyttet i en kraft-navlestreng for å overføre store mengder elektrisk kraft.

Stålvaiere eller karbonstaver er foreslått implementert som elementer som bidrar med vekt i området mellom fyllelementene og den ytre, beskyttende kappen.

For å ha et kompakt tverrsnitt uten tomrom er det ofte ikke rom for vektelementer implementert i fyllelementene.

US 2012/125652 A1 beskriver en navlestreng med et permeabelt deksel for sjøvann og hule fyllelementene med flere perforeringer for derved å la sjøvann fylle det indre av fyllelementene samt mellomrommene mellom kabelen, røret og fyllelementene og dekselet når navlestrengen blir nedsenket.

US2012/0234596 A1 beskriver en navlestreng innebefattende langstrakte faser for overføring av elektrisk strøm, aksiale langstrakte strukturelle komponenter tilpasset å gå gjennom deformasjon for å motstå aksiale spenninger og bøyespenninger som påføres navlestrengen under drift. Videre har navlestrengen et ytre beskyttende lag. Mellomrommene mellom den ene eller de flere strukturelle komponentene og den ene eller de flere fasene er fortrinnsvis i det minste delvis fylt med avstandsholdere (fyllmateriale) av et polymermateriale.

Det er et behov for et kostnadseffektivt fyllelement og en navlestreng der et eksakt forhold mellom vekt og diameter kan bli bestemt.

Foreliggende oppfinnelse presenterer et nytt fyllelement og navlestreng som kan bli tilpasset for å oppnå et spesifikt forhold mellom vekt og diameter for en

navlestreng.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse beskriver et fyllelement for oppnåelse av et nødvendig forhold mellom vekt og diameter for en undersjøisk navlestreng. Oppfinnelsen tilveiebringer en kostnadseffektiv navlestreng der fyllelementet er laget slik at et eksakt forhold mellom vekt og diameter for navlestrengen kan bli bestemt.

Oppfinnelsen er definert ved et fyllelement for en undersjøisk navlestreng der fyllelementet er laget av stål- og eller blytråder som er deformert til å være tilpasset formen av tomrommet, eller polymergarn med innlagte stål- og/eller blyvaiere, som gir ekstra masse til navlestrengen der den ekstra massen er ut over massen til et plastfyllelement, og der fyllelementet som gir masse til navlestrengen er forhåndsformet for å fylle tomrom i navlestrengen slik at fyllelementets form er tilpasset til formen av tomrommet slik at navlestrengen oppnår et fylt sirkulært tverrsnitt.

Oppfinnelsen er ytterligere definert ved en undersjøisk navlestreng med et fyllelement for en navlestreng der fyllelementet er laget slik angitt over.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj. Oppfinnelsen har blitt realisert for å tilveiebringe et kostnadseffektivt fyllelement og en undersjøisk navlestreng der et eksakt forhold mellom vekt og diameter kan bli bestemt. Oppfinnelsen vil gjøre det mulig å oppnå en spesifikk vekt for en navlestreng uten å øke dens ytre diameter. Det primære formålet med et fyllelement er å fylle åpne tomrom mellom rør og vaiere for å oppnå en fylt navlestreng, dvs., fylt sirkulært tverrsnitt for en navlestreng.

For å oppnå en spesifikk vekt for en navlestreng uten å øke dens ytre diameter definerer oppfinnelsen et fyllelement for en navlestreng som er laget av et materiale som gir mer masse til navlestrengen enn massen som tilføres ved f.eks. å benytte et plastfyllmateriale.

Et fyllelement er vanligvis laget i plast som er et lett materiale. I noen applikasjoner er det imidlertid avgjørende å tilføre og kontrollere forholdet vekt til diameter for en navlestreng, dvs., å øke vekten til en navlestreng ut over vekten som tilføres ved å benytte et plastfyllmiddel og uten å øke dens diameter.

Tidligere kjente løsninger beskriver undersjøiske navlestrenger som er konstruert med eksterne lag med armeringsvaiere for å tilføre vekt. Denne typen konstruksjon vil imidlertid bidra til en økt diameter på en navlestreng som i noen applikasjoner er et uønsket trekk. Dette vil også øke produksjonskostnader.

Andre kjente løsninger beskriver anvendelse av stålstaver for å erstatte noen eller alle fyllelementene. Ved kun å benytte stålstaver vil det være vanskelig å fylle alle tomrom mellom rørene og vaierne.

Anvendelse av stålvaiere eller karbonstaver plassert i områder mellom fyllelementer og den ytre beskyttende kappen er også kjent fra den kjente teknikken. Denne konstruksjonen er imidlertid ikke fleksibel med hensyn på å velge et optimalt forhold mellom vekt og diameter. Flere navlestrengkonstruksjoner vil videre ikke ha plass for både vektelementer og fyllelementer.

Det oppfinneriske fyllelementet som er laget av stål- og eller blytråder som er deformert til å være tilpasset formen av tomrommet, eller polymergarn med innlagte stål- og/eller blyvaiere som gir ekstra masse til en navlestreng ut over massen til et plastfyllmiddel er forhåndsformet for å fylle tomrom i navlestrengen. Alle tomrom i en navlestreng kan da bli fylt mens tilført masse til navlestrengen kontrolleres.

I én utførelsesform av oppfinnelsen er fyllelementet laget av deformert ståltråd. Ståltråd er deformert til en passende form for å fylle alle tomrom i en spesifikk navlestreng før sammensetting og produksjon av navlestrengen.

Et fyllelement kan være laget av stålvaiere som er forhåndsformet i en passende form for å fylle alle tomrom. De forhåndsformede stålvaierne har en ekstrudert geometri på sin overflate med den samme geometrien som de forhåndsformede stålvaierne. De forhåndsformede stålvaierne kan også ha ekstrudert geometri på sin overflate med en ulik geometri enn de forhåndsformede stålvaierne.

I én utførelsesform av oppfinnelsen er fyllelementet laget av deformert blytråd. På grunn av nettovekten til bly vil dette tilveiebringe et høyere forhold mellom vekt og diameter for en navlestreng enn ved å benytte stål.

I alle nevnte utførelsesformer kan fyllelementet som gir ekstra masse til en navlestreng være en kombinasjon av ulike materialer, f.eks. bly kombinert med stål for å oppnå et skreddersydd forhold mellom vekt og diameter.

I nok en annen utførelsesform av oppfinnelsen er fyllelementet laget av polymergarn med innlagte stål- og/eller blytråder, og der sammensetningen er forhåndsformet for å fylle tomrom i navlestrengen. Den spesifikke vekten kan bli justert ved å tilføre en valgt mengde stål- og/eller blyvaiere innlagt i polymergarnet.

Foreliggende oppfinnelse er også definert ved en undersjøisk navlestreng som omfatter et fyllelement som er laget av stål- og eller blytråder som er deformert til å være tilpasset formen av tomrommet, eller polymergarn med innlagte stål- og/eller blyvaiere som gir ekstra masse til navlestrengen, der den ekstra massen er ut over massen til et plastfyllelement, og der fyllelementet som gir ekstra masse til navlestrengen er forhåndsformet for å fylle tomrom.

En navlestreng med ulike forhold mellom vekt og diameter på sine ulike deler er også mulig innenfor omfanget av oppfinnelsen. Stigerørdelen av navlestrengen kan f.eks. ha et lavere forhold mellom vekt og diameter enn delen av navlestrengen som løper langs sjøbunnen. Dette betyr at diameteren på en slik navlestreng er den samme, men stigerørdelen er lettere enn delen som ligger på sjøbunnen. Denne spesifikke konfigurasjonen kan bli oppnådd ved å produsere en navlestreng med ulike vektøkende fyllelementer på sine ulike deler for å oppnå de ønskede forholdene mellom vekt og diameter.

Det oppfinneriske fyllelementet tilveiebringer et forbedret og kostnadseffektivt alternativ til kjente fyllelementer som er kombinert med vektøkende midler for å gi ekstra vekt til undersjøiske navlestrenger uten å øke diameteren på en navlestreng.

Claims (3)

PATENTKRAV

1. Fyllelement for en undersjøisk navlestreng, hvilken navlestreng innbefatter langstrakte kabelelementer med ett eller flere tomrom mellom kabelelementene, hvilke tomrommene har en form og hvilken navlestreng har et sirkulært tverrsnitt,

karakterisert ved at fyllelementet er laget av

a) ståltråd og/eller blytråd som er deformert til å være tilpasset til formen av tomrommet, eller

b) polymergarn med innlagte stål- og/eller blyvaiere,

som gir ekstra masse til navlestrengen der den ekstra massen er ut over massen til et plastfyllelement, og der fyllelementet som gir ekstra masse til navlestrengen er forhåndsformet slik at fyllelementets form er tilpasset til formen av tomrommet slik at navlestrengen oppnår et fylt sirkulært tverrsnitt.

2. Undersjøisk navlestreng omfattende et fyllelement ifølge krav 1.

3. Undersjøisk navlestreng ifølge krav 2, der ulike deler av navlestrengen omfatter fyllelementer med ulik tilført masse.