NO343279B1 - Navlestrengkabel - Google Patents

Description

NAVLESTRENGKABEL

Foreliggende oppfinnelse angår en navlestrengkabel (umbilikal) for bruk ved offshoreproduksjon av hydrokarboner, og særlig angår den en energinavlestrengkabel for bruk på dypt vann.

En navlestrengkabel består av en gruppe av én eller flere typer langsgående aktive navlestrengkabelelementer, som elektriske kabler, optiske fiberkabler, stålrør og/eller slanger, kablet sammen for fleksibilitet, overdekking og eventuelt armert for mekanisk styrke. Navlestrengkabler benyttes typisk for overføring av energi, signaler og fluider (for eksempel for fluidinjeksjon, hydraulisk energi, gassfrigivning, osv.) til og fra en undersjøisk installasjon.

Et navlestrengkabeltverrsnitt er generelt sirkulært der de langsgående elementene er viklet sammen enten i et skrueformet mønster eller i et S/Z-mønster. For å fylle det indre hulrommet mellom de forskjellige navlestrengkabelelementene, og å oppnå den ønskede konfigurasjonen, kan fyllkomponenter innarbeides i tomrommene.

ISO 13628-5/ API 17E "Specification for Subsea Umbilicals" gir standarder for konstruksjon og fremstilling av slike navlestrengkabler.

Undersjøiske navlestrengkabler installeres på økende vanndyp, vanligvis dypere enn 2000 m. Slike navlestrengkabler må motstå alvorlige belastningsbetingelser under deres installasjon og tjenesteliv.

De vesentlige belastningsbærende komponentene som er ansvarlige for å motstå aksialbelastninger på grunn av vekt (strekk) og bevegelser (bøyebelastninger) for slike navlestrengkabler er: stålrør (se for eksempel US 6472614, WO93/17176, GB2316990), stålstaver (US 6472614), komposittstaver (WO2005/124095, US2007/0251694), ståltau (GB2326177, WO2005/124095), eller strekkarmeringssjikt (se figur 1 i US 6472614).De andre elementene, som de elektriske og optiske kablene, de termoplastiske slangene, den ytre polymerhylsen og polymerfyllkomponentene, bidrar ikke i vesentlig grad til strekkstyrken for navlestrengkabelen.

De lastbærende komponentene for de fleste navlestrengkabler er fremstilt av stål, noe som gir styrke, men også vekt for strukturen. Etter hvert som vanndybden øker, øker også den opphengte vekten (for eksempel i en stigerkonfigurasjon) inntil det nås en grense hvor navlestrengkabelen ikke lenger er i stand til å bære sin egen, opphengte vekt. Denne grensen avhenger av strukturen og av de dynamiske betingelsene på (vann-)overflaten eller ‘toppsiden’. Denne grensen er rundt 3000 m for stålarmerte, dynamiske energinavlestrengkabler (dvs. navlestrengkabelstigere som omfatter store og tunge elektriske kabler med kobberledere).

Imidlertid er det ønskelig å tilveiebringe energinavlestrengkabler for ultradypt vann (som dybder (D) > 3000 m). Slike navlestrengkabler omfatter meget tunge kobberlederkabler og må være sterkt armert for å kunne være i stand til å motstå deres utover normale, suspenderte vekt og den dynamiske installasjonen og arbeidsbelastninger.

En enkel løsning vil være å armere slike navlestrengkabler med ytterligere stållastbærende styrkeelementer, som staver, vaiere, rør eller tau som beskrevet ovenfor. På grunn av den betydelige spesifikke vekten for stål vil imidlertid denne løsningen også bidra til en signifikant vekt for navlestrengkabelen, og løser ikke problemet ved sterkt forlengede lengder. Under statiske betingelser er for eksempel vanndybdegrensen for en slik løsning rundt D=3200 m, der den maksimale strekkbelastningen i kobberlederne i energikablene (som er det svake punktet ved strukturen) når sitt bruddpunkt (på oversidearealet nær overflaten). I enhver dynamisk betingelse er imidlertid denne dybdegrensen naturligvis lavere på grunn av tretthetsfenomenet. Videre er slike armerte navlestrengkabler meget tunge og krever i tillegg kostbare installasjonsfartøy med høy energi.

En foreslått løsning på dette problemet består i å benytte komposittmaterialstyrkeelementer som vist i WO2005/124095 og US2007/0251694. Imidlertid er slike navlestrengkabler vanskelige å fremstille, og er derved også meget kostbare.

Patentpublikasjon EP 1691378 beskriver en elektrisk signalkabel omfattende minst to isolerte ledere, idet hver av de isolerte lederne er anordnet i et spor av et langsgående sentralt element som består av et elastisk materiale som lar de isolerte lederne bevege seg i radial retning når den elektriske signalkabel utsettes for langsgående krefter.

En gjenstand for oppfinnelsen er å overvinne én eller flere av de ovenfor angitte begrensningene og å tilveiebringe en navlestrengkabel som kan benyttes ved større vanndyp (opptil 3000 m og mer) og/eller under større eller tyngre dynamiske belastninger.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en navlestrengkabel omfattende et antall langsgående styrkeelementer, hvor minst ett styrkeelement omfatter et tau omfattende aromatiske heterosykliske polymerfibre (PBO) med en strekkmodul >180GPa, og hvor nevnte tau er innelukket i en polymerhylse

Det beskrives også en navlestrengkabel omfattende et antall langsgående styrkeelementer, der minst ett langsgående styrkeelement omfatter et tau omfattende høystyrkeorganiske fibre med en strekkmodul >100 GPa.

På denne måten, der det eller hvert langsgående styrkeelement er et slikt tau (eller ‘taustyrkeelement(er)’), oppnås den synergistiske fordelen av gunstige mekaniske egenskaper i aksialretningen med samtidig vektreduksjon og andre gunstige mekaniske egenskaper, spesielt under strekk eller liknende av kontrollkablene, og særlig under fremstilling, installasjon og/eller reparasjon. Med vektreduksjon kan det også fremstilles og benyttes lengre navlestrengkabler for dypere vann.

Fortrinnsvis forløper det eller hvert slikt taustyrkeelement langs hele eller i det vesentlige hele lengden av navlestrengkabelen, helst som et kontinuerlig styrkeelement uten endringer.

Slike ett eller flere taustyrkeelementer ifølge oppfinnelsen tilveiebringer minst noen, og eventuell all lastbæring for navlestrengkabelen i bruk, og er generelt dannet som viklinger i navlestrengkabelen langs de andre navlestrengkabelelementene, men er generelt ikke kjernen av navlestrengkabelen.

I én utførelsesform av oppfinnelsen har tauet et forhold styrke:vekt på minst 1,0 x 10<6>Nm/kg. Fortrinnsvis har tauet et styrke:vektforhold høyere enn 1,5 x 10<6>Nm/kg, og aller helst høyere enn 2,0 x 10<6>Nm/kg.

I henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen omfatter navlestrengkabelen et antall langsgående styrkeelementer omfattende tau omfattende organiske fibre med høy styrke som definert heri. Eventuelt omfatter hvert slikt tau ett eller flere av materialene fra gruppen omfattende: aromatiske polyamid-(aramid-)fibre, aromatiske polyesterfibre, flytende krystallfibre, høyytelsespolyetylenfibre, og aromatiske heterosykliske polymerfibre (PBO); fortrinnsvis aromatiske heterosykliske polymerfibre (PBO). Eventuelt kan ett eller flere av slike taustyrkeelementer være tildannet fra fibre forskjellige fra ett eller flere andre slike taustyrkeelementer.

Fortrinnsvis omfatter navlestrengkabelen ett eller flere langsgående styrkeelementer omfattende et tau der fibrene har en strekkmodul >150GPa, og eventuelt >180GPa eller >200GPa.

Tauet eller tauene omfatter generelt et antall strenger, for eksempel minst 5 eller minst 10 strenger, eventuelt i området 10-50 strenger. Tau som er formet til strenger, er velkjente i teknikken og kan stå i kontrast til ‘faste’ styrkeelementer som generelt dannes fra et enkelt, fast materiale, eller av fibre som må forenes med en harpiks eller et annet adhesiv for å danne en "i det vesentlige fast" enkel enhet for å gi tilstrekkelig styrke.

I én utførelsesform av oppfinnelsen omfatter tauet ett eller flere av materialene fra gruppen omfattende: aromatiske polyamid-(aramid-)fibre, aromatiske polyesterfibre, flytende krystallfibre, høyytelsespolyetylenfibre, og aromatiske heterosykliske polymerfibre (PBO).

Fortrinnsvis omfatter tauet aromatiske, heterosykliske polymerfibre (PBO), mer spesielt et Xylon®-tau.

I denne forbindelse er typiske strekkstyrkeverdier for visse materialer som kan benyttes, som føl ger:

Slike egnede organiske høystyrkefibre som er tildannet som tau, er lette, og har høy styrke og høy styrkemodul, og inkluderer forskjellige høystyrke-lavstyrke syntetiske fibertau fremstilt med enten Xylon®-fibre eller aramidfibre som Kevlar eller Twaron høymodulfibre, eller flytende krystallfibre som Vectrafibre, eller andre syntetiske høystyrke- og høymodulfibre.

Kevlarfibre som K-29- og høymodul K-49-fibre, er kjent.

Twaron- og Technora-para-aramidene gir også en kombinasjon av egenskaper som høy styrke, lav vekt og høy modul (tilsvarende Kevlar, som Kevlar 49). På grunn av denne kombinasjonen av egenskaper blir aramidfibre benyttet i beskyttelsesplagg. Twaron D2200 fibre er en spesiell høymodulfiber (110-115 GPa) sammenliknet med normale, standard aramidfibre. Aramidfibrene har høy styrke og høy modul, god kjemisk resistens og hydrolyseresistens, høy temperaturresistens, er ikke utsatt for korrosjon, har god dimensjonsstabilitet, er ikke-magnetiske og ikke-ledende, og er lette.

Vectran er et høyytelsestermoplastisk multifilamentgarn som er spunnet fra Vectran® flytende krystallpolymer (LPC). Fiberen har høy styrke og modul; utmerket krypresistens og slitasjeresistens; lav fuktighetsabsorpsjon og lav termisk ekspansjonskoeffisient (CTE) samt høy slagresistens.

Zylon®-fiberen er et handelsnavn for poly-(p-fenylen-2,6-benzobisoksazol)-fibre (PBO-fibre) som er en stiv-stav isotropisk krystallpolymer. Den har en styrke og en modul som er omtrent det dobbelte av den til enkelte para-aramidfibre. PBO-molekylet blir generelt syntetisert ved å kondensere 4,6-diamino-1,3-benzendioldihydroklorid med tereftalsyre (TA) eller et derivat av TA som tereftaloylklorid i en polyfosforsyre-(PPA-)oppløsning. "Zylon" er et registrert varemerke for Toyobo Co. Ltd. i Japan.

Det er forstått at de generelt utmerkede, mekaniske egenskapene for høystyrkepolymerfibre er et resultat av den stive art av polymermolekylene i oppløsning, noe som gjør at molekylene retter seg inn i form av en nematisk flytende krystallfase som beskrevet ovenfor. Under spinningen av fiberen blir molekylene ytterligere innrettet parallelt med fiberaksen, og koagulering sikrer at denne høye graden av orientering opprettholdes i polymerfiberen.

De vedlagte tabellene 1 og 2 oppsummerer noen av egenskapene for flere høystyrke- og høymodulsyntetiske fibre for fremstilling av tau som er egnet for bruk ifølge oppfinnelsen, både generelt (tabell 1), og for enkelte spesifikke kommersielle fiberprodukter (tabell 2). Så oppsummerer tabellene 3 og 4 noen egenskaper for flere høystyrke- og høymodultau som er egnet for bruk ifølge oppfinnelsen.

"The handbook of composites" av Georges Lubin et al (1998) definerer ‘aramidfibre’ som det generiske uttrykket for en spesifikk type ‘aromatiske polyamidfibre’. Det angis at "US Federal Trade Commission" definerer en aramidfiber som en "fremstilt fiber hvori den fiberdannende substansen er et syntetisk langkjedepolyamid hvori minst

85 % av amidbindingene er bundet direkte til to aromatiske ringer". I et aramid er således mesteparten av amidgruppene direkte forbundet med to aromatiske ringer, uten at noe annet kommer i mellom.

Et tau som kan benyttes ifølge oppfinnelsen kan bestå av mange nivåer av komponenter, og kan være fremstilt av mange fibre og definert som et strukturelement som er konstruert ved å tvinne alle komponentene i hierarkisk orden. Tauet kan være ‘nakent eller dekket’. Dekkede tau har en ekstrudert polymerkappe for maksimal slitasjeresistens, og for å forbedre resistensen mot hydrolyse, for eksempel en polyuretan- eller polyetylenkappe.

Tauet kan bestå av to eller flere forskjellige fibre. Fibrene eller garnet kan behandles ved en overflatefinishprosess, for eksempel en harpiks- eller uretanimpregneringsteknologi eller en annen belegningsteknologi, før de bringes inn i taufremstillingsprosessen for ytterligere å forbedre fiberegenskapene inkludert resistensen mot hydrolyse.

Navlestrengkabelstyrken for slike tau kan tilveiebringes ved hjelp av forskjellige taustrukturer avhengig av den ønskede anvendelse og størrelse, for eksempel 1x7, 1x19 eller 7x19. En enkelt taustruktur er en 1x7 streng som består av 7 strenger. Hver streng inneholder mange garn, og hvert garn inneholder mange fibre. For eksempel har et typisk 7-streng OD6.7 mm Zylon®-tau 7 strenger; hver streng inneholder ca.27 garn. Hvert garn består av opptil 1000 HM-fibre. Et OD14.35mm 19-strengers tau kan ha 41 garn i hver streng. Hvert garn kan inneholde rundt 1000 høymodul (HM) Zylon®-fibre.

Idet de virker som et lastbærende element kan ett eller flere taustyrkeelementer føyes til et hvilket som helst navlestrengkabelsystem og forskjellige tverrsnitt for navlestrengkabler etter behov. Tauet eller tauene kan være lokalisert i hvilke som helst bunter eller underbunter som individuelle tau som er fordelt i navlestrengkabeltverrsnittet, eller like nær hverandre, eller i kombinasjon sammen eller buntet sammen med andre komponenter til en delbunt. De kan også lokaliseres nær hverandre sammen i en fyllermatriks. Slike tau kan også være lokalisert i sentrum av et navlestrengkabeltverrsnitt, enten som et individuelt enkeltstyrketau eller som et antall styrketau i kombinasjon.

Ett eller flere slike tau kan føyes til innen navlestrengkabeltverrsnittet i så stort antall som er nødvendig. Slike tau kan settes sammen i samme navlestrengkabelfremstillingsprosess som konvensjonelle komponenter. De kan også settes sammen som en kombinasjonsbunt for en navlestrengkabelfremstillingsprosess.

Det kan være nødvendig å anvende en pre-strekk- eller pre-deformeringsprosess for hvert tau, under eller før enhver fremstillingsprosess. Det eller hvert tau kan in-line forenes under navlestrengkabelprosessen ved bruk av en skjøtingsteknologi. For eksempel kan et tau strekkes på forhånd i en prosesslinje der tauene passerer over eller mellom to strekkhjul med pålagt spenning i området mindre enn 10 % bruddbelastning; deretter tas tauet opp på en avleveringsspole. Denne pre-strekkprosessen kan også legges til i taufremstillingsprosessen som en sluttprosedyre for taufremstillingen, eller føyes til i navlestrengkabelfremstillingsprosessen som en pre-prosedyre for navlestrengkabelfremstillingsprosessen.

En navlestrengkabel omfattende ett eller flere taustyrkeelementer som definert her gjør også en reparasjon av navlestrengkabelen lettere. Når for eksempel en reparasjonsoperasjon eller in-line skjøteoperasjon er krevet, kan tauet skjøtes ved én av de tre metodene som er beskrevet nedenfor:

(a) En spleiseteknologi der to ender av skjøtede tau spleises sammen. Den totale spleiselengden vil avhenge av taustørrelsen og vil opprettholde det opprinnelige tauets diameter, eller ha en noe større diameter. Etter spleisingen vil en tauoverflate først omhylles av en vannresistent teip og en varmeisolert teip; til slutt vil en ytre omhylling dekke det hele og forsegle reparasjonsområdet.

(b) En harpiksfyllteknologi der in-line skjøteområdet innføres mellom to skjøtede tau, og de to endene av de skjøtede tauene ligger innenfor denne skjøtedelen og fylles med spesiell harpiks.

(c) En adhesjonsteknologi der overflaten av to ender av det skjøtede tauet først spesialbehandles hvoretter de to endene av de skjøtede tauene bringes sammen ved bruk av lim.

Limene og en relativ primer eller en ren oppløsning velges i henhold til fibermaterialene i tauet. Etter spleising blir tauoverflaten så omhyllet med en vannresistent teip og en varmeisolert teip; til slutt blir en ytre omhylling lagt på for å forsegle reparasjonsområdet.

I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen er minst ett taustyrkeelement, eventuelt et flertall av taustyrkeelementene, innelukket i et rør eller en hylse. Røret eller hvert rør eller hylse kan omfatte ett eller flere av materialene fra gruppen omfattende: karbonstål, rustfritt stål eller ekstrudert polymer. Et slikt rør kan tilveiebringe en vanntett omhylling for helt eller i det vesentlige å forhindre vanntilgang, spesielt sjøvann, til tauet. Der således egenskapene for tauet kan påvirkes på grunn av nærværet av vann, og særlig sjøvann, tilveiebringer bruken av et omhyllingsrør den ytterligere fordel av å overvinne slike problemer. Spesielt, hvis røret kan påvirkes av én eller flere av de følgende faktorene: aldring, tretthetsresistens, temperaturresistens og/eller korrosjonsresistens, vil bruken av et omhyllingsrør rundt tauet minimalisere og optimalt forhindre enhver slik nedbrytning av egenskapene i tauet, og derved øke påliteligheten for tauet, som ellers ikke er åpent eller på annen måte tilgjengelig for inspeksjon når det først er installert og/eller i bruk.

Uttrykket "styrke:vektforhold" slik det benyttes her, henviser til den spesifikke strekkstyrken som også er lik forholdet mellom strekkstyrken og densiteten.

Uttrykket "strekkstyrke" som benyttet her er definert som den ultimate strekkstyrken for et materiale eller en komponent, som er den maksimale strekkraft som materialet eller komponenten kan motstå uten brudd.

Uttrykket "tretthetsresistens" slik det benyttes her angår gjentatt pålegging av en syklus av en belastning på et materiale eller en komponent som kan involvere én eller flere faktorer inkludert amplitude, midlere alvorlighet, hastighet for syklisk belastning og temperatureffekt, generelt til den øvre grensen for et spenningsområde som materialet eller komponenten kan motstå i det uendelige.

Uttrykket "temperaturresistens" slik det benyttes her angår evnen for styrkeelementet til å motstå forandringer i temperaturomgivelsene. For eksempel kan det være signifikant høyere temperaturer når toppsiden av en stigernavlestrengkabel inne i et varmt I-rør eller J-rør.

Uttrykket "korrosjonsresistens" slik det benyttes her angår resistensen mot dekomponering for styrkeelementet etter interaksjon med vann. Uttrykket "korrosjon" anvendes både på metalliske og ikke-metalliske materialer. Hydrolysealdringen av polymermaterialer anses som et korrosjonsfenomen.

I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen er taustyrkeelementet eller hvert av disse ifølge oppfinnelsen viklet i skrueform eller i et S/Z-mønster langs navlestrengkabelen. Mer spesielt har hvert slikt styrkeelement en konstant eller S/Z-mønstervikling langs navlestrengkabelen, spesielt en konstant stigning eller vikling eller liknende, noe som tillater bruken av det samme utstyret eller den samme maskinen for å vikle opp hele lengden av taustyrkeelementet langs navlestrengkabelens lengde.

Generelt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en navlestrengkabel med både en høy strekkstyrke og en høy kompresjonsstyrke. For eksempel kan toppsiden eller overflateendeforbindelsen av navlestrengkabler som for eksempel dynamiske stigere, som generelt involverer en kombinasjon av høyt strekk og bøying (som kan føre til hurtig tretthetsskade), utstyres med høyere strekk- og kompresjonsstyrke basert på oppfinnelsen, for å øke styrke- og tretthetsresistensen for den delen eller enden av navlestrengkabelen, uten å øke den totale vekten og prisen for den gjenværende lengden.

Med utførelsesformen med slike styrkeelementer kan oppfinnelsen tilveiebringe en navlestrengkabel for bruk på dybder over 2000 m, og fortrinnsvis helt til 3000 m og utover denne verdi.

Navlestrengkabelen ifølge oppfinnelsen kan videre omfatte én eller flere ytterligere langsgående styrkeelementer, inkludert kjente slike.

Foreliggende oppfinnelse omfatter alle kombinasjoner av forskjellige utførelsesformer eller aspekter av oppfinnelsen som beskrevet heri. Det skal være klart at enhver og alle utførelsesformer av oppfinnelsen kan tas i forbindelse med en hvilken som helst annen utførelsesform for å beskrive ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen. Videre kan alle elementer av en utførelsesform kombineres med et hvilket som helst og alle andre elementer fra en hvilken som helst utførelsesform for å beskrive ytterligere utførelsesformer.

Utførelsesformer ifølge oppfinnelsen skal nå beskrives som eksempel, og under henvisning til de vedlagte figurer, der:

Figur 1 er et skjematisk diagram over en navlestrengkabel ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen i en undersjøisk kjedekonfigurasjon;

Figur 2 er et tverrsnitt av navlestrengkabelen i figur 1 langs linjen AA;

Figur 3 er en graf over en sammenlikning av tre navlestrengkabler;

Tabellene 1 og 2 oppsummerer egenskaper for flere syntetiske høystyrkestrekk- og høymodulfibre som er egnet for tildanning av tau ifølge oppfinnelsen;

Tabell 3 oppsummerer egenskapene for flere kommersielt tilgjengelige produkter som er egnet for styrkeelementer, som fibertau og karbonfiberkompositt-staver; og

Tabell 4 oppsummerer egenskapene for flere høystyrke- og høymodultau som er egnet for oppfinnelsen.

Under henvisning til figurene viser figur 1 et skjematisk diagram over en første navlestrengkabel 1 i kjedekonfigurasjon mellom en flytende produksjonsenhet 4 ved havets overflate 2, eller generelt ved ‘toppsiden’, og sjøbunnen 3 med en dybde D mellom overflate og bunn.

Som kjent i teknikken er de høyeste strekk- og bøyepåkjenninger i toppdelen av navlestrengkabelen 1 etter hvert som denne nærmer seg den flytende produksjonsenheten 4, vist i figur 1, ved delen D1 av dybden D. Tradisjonelt og der dybden D er signifikant (som ved >2000 m) blir lastbærende elementer som stålstaver tilveiebrakt langs hele lengden av navlestrengkabelen, generelt for å opprettholde regulær og konstant produksjon på enkel måte.

Mens imidlertid slike lastbærende elementer motvirker strekk- og bøyebelastninger i området D1, blir de mindre nyttige og derfor ufordelaktig uttrykt ved vekt og pris, når navlestrengkabelen 1 fortsetter mot sjøbunnen 3. Desto lenger navlestrengkabelen er, desto større er ulempene.

Der dybden D er større, spesielt mot 2000 m og sågar 3000 m og dypere, øker vekten av det tunge kobberet for de ledende kablene ytterligere behovet for sterkere forsterkninger ved eller nær den flytende produksjonsenheten 4, for å motstå den økende, opphengte vekt, og de dynamiske installasjons- og driftsbelastningene.

Figur 2 viser et tverrsnitt av navlestrengkabelen 1 i figur 1 langs linjen AA. I dette eksempelet på en energistigernavlestrengkabel omfatter navlestrengkabelen 1 tre store energiledere, hver med tre elektriske energikabler 11, som, med tre andre separerte energikabler 11a, utgjør til sammen 12 energikabler. I tillegg er det åtte rør 12, tre optiske fiberkabler 13, og tre elektriske signalkabler 14.

Både i energilederne som nevnt ovenfor, og i de omgivende omkretsdelene, er det et antall taustyrkeelementer 16 omfattende syv strenger av Zylon®-fibre som utgjør et Zylon®-tau 16a, dekket av et ekstrudert rør eller en polymerhylse 17 for korrosjons- og slitasjebeskyttelse. Disse taustyrkedelene 16 forløper langs hele, eller i det vesentlige hele lengden av navlestrengkabelen 1.

I tillegg er det et antall polymerfyllstoffer 15 i navlestrengkabelen 1 som vist i figur 2, og som nok en gang befinner seg helt, eller i det vesentlige langs hele lengden av navlestrengkabelen 1.

Slike navlestrengkabler kan fremdeles tildannes med konvensjonell konstruksjon og konvensjonelt fremstillingsmaskineri og tilsvarende teknikker, fortrinnsvis ved å opprettholde en konstant ytre diameter langs lengden av navlestrengkabelen, og fortrinnsvis ved at det eller hvert langsgående styrkeelement i navlestrengkabelen også har en konstant ytre diameter for å opprettholde enkel forming med de andre elementene av navlestrengkabelen på i og for seg kjent måte.

Bruken av et rør eller en hylse 17 som omgir og inneslutter tauet 16a for å gi et langsgående taustyrkeelement 16 kan være til hjelp, spesielt under installering av navlestrengkabelen, mens tauet 16a kan ta aksiale belastninger uten å påvirkes av den marine omgivelsen. Røret 17 kan understøtte og opprettholde tverrsnittformen for taustyrkeelementene 16 under belastning, spesielt for å møte radialbelastninger, mens de har mekanisk ytelse for å møte høye krav til styrke, særlig i dypvannssituasjoner, og omgivelseskrav inkludert å forhindre aldring, og tetthetsresistens, temperaturresistens og korrosjonsresistens.

Det eller hvert tau i navlestrengkabelen kan tilføres i forskjellige konstruksjoner av navlestrengkabelsystemet for både statiske og dynamiske navlestrengkabler eller dypvannsanvendelser som ett eller flere lastbærende elementer. Ett eller flere slike tau har utmerket styrke ved omtrent samme lastbæreevne som et stålstyrkeelement, men vekten er redusert med rundt 10 % (av et stålprodukt med samme størrelse).

Således tilveiebringer et navlestrengkabelstyrketauselement en mulighet for anvendelse i dype eller dypere vannanvendelser. Ved bruk av denne styrken kan tauet i navlestrengkabelen forbedre strekkapasiteten for en navlestrengkabel, og derved tillate installering og kontinuerlig dynamisk bruk i dypere sjøvann; det kan også redusere belastnings-/påkjenningsnivået for andre komponenter, som stålrørene og kablene i et eksisterende navlestrengkabelsystem, noe som gir lengre levetid enn en konvensjonell navlestrengkabel.

Eksempel

Figur 3 er en graf over belastningssammenlikninger for tre navlestrengkabler, prøvene 1, 3 og 6, ved forskjellige belastninger (påkjenninger). Prøve 1 har syv konvensjonelle stålrør. Figur 3 viser at under de samme belastningsnivåene reduserer en tilføyelse av sågar kun ett OD14.35 mm Zylon®-tau i navlestrengkabelstrukturen (prøve 3) belastningsnivået med rundt 15-20 %. Ved å tilføye tre OD14.35-mm Zylon® styrketau (prøve 6) i en navlestrengkabelstruktur, blir belastningsnivåene i hvert belastningsnivå ytterligere redusert, noe som bekrefter at slike tauforsterkede navlestrengkabler kan virke helt ned til 2000 m vanndybder og derunder, mens den konvensjonelle konstruksjon (prøve 1) uten styrketautilføyelsen kun vil virke ned til en dybde på rundt 1000 m.

Claims (10)

Patentkrav

1. Navlestrengkabel (1) for bruk ved offshoreproduksjon av hydrokarboner omfattende et antall langsgående styrkeelementer (16), k a r a k t e r i s e r t v e d at minst ett styrkeelement (16) omfatter et tau (16a) omfattende aromatiske heterosykliske polymerfibre (PBO) med en strekkmodul >180GPa, og hvor nevnte tau (16a) er innelukket i en polymerhylse (17).

2. Navlestrengkabel (1) ifølge krav 1, hvor tauet (16a) har et styrke:vektforhold på minst 1,0 x 10<6>Nm/kg.

3. Navlestrengkabel (1) ifølge krav 1, hvor den omfatter Zylon®-tau.

4. Navlestrengkabel (1) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor fibrene har en modul >200GPa.

5. Navlestrengkabel (1) ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvor tauet (16a) videre omfatter høystyrkeorganiske fibre.

6. Navlestrengkabel (1) ifølge krav 5, hvor ett eller flere av taustyrkeelementene (16) er dannet av fibre forskjellige fra ett eller flere andre taustyrkeelementer (16).

7. Navlestrengkabel (1) ifølge krav 1, hvor hvert tau (16a) omfatter ett eller flere av materialene fra gruppen omfattende: aromatiske polyamid-(aramid-)fibre, aromatiske polyesterfibre, flytende krystallfibre, høyytelsespolyetylenfibre.

8. Navlestrengkabel (1) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, hvor den videre omfatter ett eller flere faste langsgående styrkeelementer.

9. Navlestrengkabel (1) ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvor navlestrengkabelen (1) er en stiger.

10. Navlestrengkabel (1) ifølge krav 9, hvor navlestrengkabelen (1) er en energistiger.