NO343555B1 - Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering - Google Patents

Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering Download PDF

Info

Publication number
NO343555B1
NO343555B1 NO20141447A NO20141447A NO343555B1 NO 343555 B1 NO343555 B1 NO 343555B1 NO 20141447 A NO20141447 A NO 20141447A NO 20141447 A NO20141447 A NO 20141447A NO 343555 B1 NO343555 B1 NO 343555B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
riser
pipe
actuator
actuation element
electromechanical actuator
Prior art date
Application number
NO20141447A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20141447A1 (no
Inventor
Egil Eriksen
Original Assignee
Electrical Subsea & Drilling As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electrical Subsea & Drilling As filed Critical Electrical Subsea & Drilling As
Priority to NO20141447A priority Critical patent/NO343555B1/no
Priority to EP15864349.4A priority patent/EP3227520B1/en
Priority to BR112017009890-3A priority patent/BR112017009890B1/pt
Priority to US15/523,911 priority patent/US10012037B2/en
Priority to PCT/NO2015/050233 priority patent/WO2016089217A1/en
Priority to AU2015355663A priority patent/AU2015355663B2/en
Publication of NO20141447A1 publication Critical patent/NO20141447A1/no
Publication of NO343555B1 publication Critical patent/NO343555B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E21B19/09Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods specially adapted for drilling underwater formations from a floating support using heave compensators supporting the drill string
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/002Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling
    • E21B19/004Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling supporting a riser from a drilling or production platform
    • E21B19/006Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables specially adapted for underwater drilling supporting a riser from a drilling or production platform including heave compensators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines Containing Plant Substances (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

FREMGANGSMÅTE VED AKTIV HIVKOMPENSERING
Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved hiv-kompensering mellom en flytende installasjon som har et boredekk, og i det minste et stigerør eller et rør som rager ned mot, eventuelt gjennom en BOP, hvor fremgangsmåten omfatter:
- å montere en elektromekanisk aktuator som omfatter festepunkter i form av et endelokk, henholdsvis et forankringspunkt, mellom den flytende installasjonen og stigerøret eller røret, idet endelokket er anordnet i et aktuatorhus, og forankringspunktet er anordnet i et endeparti av et aksielt forskyvbart aktueringselement, og en elektrisk motor er anordnet i aktuatorhuset og er i inngrep med aktueringselementet;
- å kople den elektromekaniske aktuatoren til en strømforsyning og et kontrollsystem;
å spenne opp stigerøret eller røret ved aksiell forskyvning av aktueringselementet inn i aktuatorhuset, og
- å hivkompensere for den relative vertikale forskyving mellom boredekket og det oppspente stigerøret eller røret ved å la kontrollsystemet regulere den elektromekaniske aktuatorens lengde og kraftpådrag.
Havbølger gir en opp-og-ned-bevegelse av fartøyet, kjent som hiv. For å motvirke dette benyttes ulike løsninger for hivkompensering der aktuatorer er knyttet til et aktivt eller passivt hivkompenseringssystem. Tradisjonelt har utstyr av denne art vært hydrauliske sylindere. Passiv kompensering blir gjort via et hydraulisk/-pneumatisk system.
Begrensninger ved hivkompenseringssystemene kan gi avbrudd i operasjoner ved dårlig vær og problemer med operasjoner. Mangelfull kontroll over kraftpådrag ved hivkompensering av stigerørsforankringssystem kan gi utmattingsproblemer på stigerør og brønnhode. Under boring kan variasjon i vekt på borekronen resultere i variasjon av rotasjonsmomentet, og dette kan gi økt slitasje og skade på borekronen og redusert penetreringshastighet ved boring.
Forbedringer av hivkompenseringssystemene kan således bidra til økt operasjonsværvindu for bore- og brønnintervensjonsfartøy og forbedret kontroll over kraftpådrag og bevegelser.
Hivkompensering gjøres aktivt, semiaktivt eller passivt.
Ved aktiv hivkompensering tilføres hydraulisk energi aktivt til systemet som funksjon av hivmålinger. Aktiv eller semiaktiv hivkompensering med sylindere benyttes for å isolere bevegelser i hengende last fra riggens bevegelser, blant annet ved låring av utstyr gjennom skvalpesonen i havoverflaten, landing av utstyr ved havbunnen, eller under boreoperasjoner, der man ønsker å holde konstant vekt på borekronen.
For hivkompensering av hengende last benyttes sylindere mellom kronblokka og boretårnet eller mellom løpeblokka og kroken. Passive hydrauliske/pneumatiske hivkompenseringssystemer har til felles at kompresjonssiden av sylinderstempelet til hydrauliske sylindere er hydraulisk koplet mot et høytrykks gassvolum som fungerer som en pneumatisk fjær. Den andre siden av sylinderstempelet er koplet til et lavtrykks gassvolum. Lastens bevegelse på grunn av hiv dempes ved at en gass komprimeres eller utvides.
Et passivt system vil ikke kunne kompensere hivbevegelser tilstrekkelig, hovedsakelig på grunn av friksjon, hydraulisk trykktap samt trykkvariasjon i det pneumatiske systemet. Aktiv kompensering vil fungere bedre, men krever mye hydraulisk energi. I et semiaktivt system tar et passivt system seg av mesteparten av bevegelsene, og man reduserer det hydrauliske energibehovet, mens et aktivt, hydraulisk tilleggssystem tar seg av de resterende bevegelsene. Det passive systemet er også et reservesystem ved eventuell feil med det aktive hivkompenseringssystemet, og systemet tar opp en del av hivbevegelsen.
Ved undervannsboring, brønnkomplettering og brønnoverhaling benyttes et hivkompensert stigerørssystem med den nedre enden tilkoplet en utblåsningssikring (eng. Blow Out Preventer, BOP) på havbunnsutstyret. Oppspenningssystemet skal opprettholde et strekk som holder stigerøret stabilt, samtidig som det passivt kompenserer for vertikal bevegelse av fartøyet. Når det ikke er bølger, står stempelet i en midtstilling. Idet riggen løftes opp, presses hydraulikkvæske ut av sylinderen og komprimerer høytrykksgassvolumet, mens gassen utvider seg og presser hydraulikkvæsken tilbake i sylinderen når riggen går nedover. Strekket skal holde stigerøret tilnærmet rett, sikre trygg frakopling fra BOP’en og skal ikke overføre strekk til brønnhodet. Det siste unngås ved hjelp av BOP’ens vekt. Retningslinjer for minimum toppstrekk i stigerøret er gitt av American Petroleum Institute (API 16Q).
Oppspenningssystemet for stigerøret er festet til en opphengsring (eng. Tension ring). Ved boreoperasjoner og brønnkomplettering er opphengsringen festet til den ytre delen av et teleskoprør (eng. Telescopic joint), som i nedre ende er koplet til selve stigerøret (eng. Marine Riser). I øvre enden er den indre delen av teleskoprøret festet til et fleksibelt ledd (eng. Upper flex joint). Teleskoprøret tar opp vertikale bevegelser mellom riggen og opphengspunktet for stigerøret. Alternativt benyttes et slankere stigerør (eng. Open Water Workover Riser) for overhaling av undervannsbrønner, koplet til toppen av et undervanns juletre med et brønnoverhalingssystem som består av brønnbarriereventiler og en frakoplingsanordning. I dette tilfellet er opphengsringen festet til en rørovergang på stigerøret, (eng. Riser Tension Joint).
Det finnes flere tekniske løsninger på stigerørsoppspenningssystemer. Tradisjonelt har disse vært basert på vaiere, som via kasteblokker koples til stigerørets opphengsring og er festet til kompenseringssylindere. En nyere løsning, som i stor grad benyttes på dypvannsrigger, er å kople hydrauliske sylindere direkte til opphengsringen. Dette bidrar til bedre tilkomst og plass for annet utstyr ombord på fartøyet, redusert kostnad, redusert vekt, høyere kapasitet, bedre respons, kontrollert stigerørsrekyl ved frakopling, redusert vedlikeholdsbehov og ingen vaierslitasje med fare for vaierbrudd. Typisk koples seks sylindere til opphengsringen, og systemet dimensjoneres slik at det er operativt om opptil to sylindere faller ut av drift.
Utmatting av undervanns brønnhoder grunnet belastning fra BOP’er har vist seg å være en utfordring for brønnintegritet. Brønnhodet og den øvre delen av fôringsrøret til brønnen påvirkes av krefter fra riggen via stigerøret. Først og fremst er det sidekrefter som gir problemer. Oppspenningssystemets hysterese kan bidra til belastning av brønnhodet. Globale stigerørsmodeller som brukes i bransjen for stigerørsanalyse har generelt ikke innlemmet dynamikken i oppspenningssystemet, bare inkludert toppstrekket gjennom en forenklet tilnærming. Strekket varierer på grunn av strømningsmotstand gjennom det hydrauliske rørsystemet, laminær eller turbulent strømning av mediet avhengig av hastighet, mediets viskositet, temperatur, gassdynamikk, stempelfriksjon, (som varierer med stempelhastigheten) og massekrefter i systemet.
Stigerøret koples fra BOP’en når det er dårlig vær eller ved uforutsette situasjoner. Det oppstår en stigerørsrekyl når elastisk energi i det oppspente stigerøret frigjøres. Vaiere i et vaierbasert oppspenningssystem blir automatisk slakke ved en stigerørsrekyl.
Kreftene øker med vanndypet, og dette stiller større krav til optimal rekylkontroll. For dypvannsrigger er det vanlig med direktekoplede sylindere som muliggjør kontrollert bremsing av stigerøret. Det hydrauliske systemet i oppspenningssystemet er forsynt med en rekylventil (eng. Recoil valve). Under normal operasjon er ventilen fullt åpen, men ved frakopling opereres den via et kontrollsystem slik at den struper ned væskestrømmen til aktuatoren. Oppbremsingen hindrer at stigerøret slår opp i boredekket og må være kontrollert for å hindre stuking av rørlengdene og bukling av øvre delen av stigerøret på grunn av massekrefter i den nedre delen. Bevegelsen skal stoppes før det indre teleskoprøret bunner ut i det ytre. Samtidig skal nedre enden av stigerøret trekkes høyt nok opp til å unngå at frakoplingsutstyret, (eng. Lower Marine Riser Package, LMRP) slår ned i BOP’en etter frakopling.
En begrensning med dagens løsninger er at på grunn av vekten bør de hydrauliske aktuatorene lagres stående, for å unngå press på pakkboks og stempelpakninger, med mulige lekkasjeproblemer under drift på grunn av pakningsdeformasjon.
WO 2013/119127 A1 beskriver en elektromekanisk aktuator for anvendelse under vann i petroleumsvirksomhet. Oppfinnelsen er beregnet på operasjon av en koplings anordning, eller et ringformet barriereelement, i begge tilfeller via et ringstempel, innvendig i et aktuator-hus. Den forelig gende oppfinnelse skiller seg vesentlig fra denne, ved forskjellig applikasjon og funksjon, kjennetegnet av at;
Innretningen opereres i en overvanns applikasjon.
En ende av et aktueringselement stikker ut av et aktuatorhus og er koplet til en ytre last. Ringstempel aktuatorer opererer en funksjon i selve aktuatorhuset og påvirkes ikke av ytre krefter.
Innretningen er beregnet på aktiv hiv kompensering og aktueringselementet kjøres med stor hastighet inn og ut av aktuatorhuset, med regenerativ motor-bremsing i den ene bevegelsesretningen.
US 8,157,013 B1 beskriver et direktekoplet, hydraulisk/-pneumatisk oppspenningssystem for stigerør med lokalt montert rekylventil og hydraulikkvolum.
US 5,209,302 A beskriver et semiaktivt hiv kompenserings system.
WO 2008/068445 A1 beskriver et kontrollsystem for aktiv hiv kompensering.
Fra US 2009/053030 er det kjent en stableinnretning som omfatter en gaffelinnretning konfigurert til å bevege materialer fra en banestasjon til en heiseanordning for derved å danne en materialstabel. Stableinnretningen inkluderer en regenerativ aktuator som er konfigurert til å gi regenerativ bremsekraft til en av heiseutstyret, gaffelinnretningen og en avtrekkerenhet.
WO2014090944A2 beskriver en anordning som kopler inn eller ut et aktivt hivkompenseringssystem eller en passiv tilleggshivkompensator fra en passivt hivkompensert lastbærende enhet under aktiv virksomhet og i statisk tilstand. Hensikten er å redusere slitasjen på det aktive hivkompenseringssystemet. Anordningen omfatter et koplingsarrangement som er operativt koplet til en kronblokk. Koplingsarrangementet er tilpasset til selektivt å gripe et tilslutningshode på en hivkompensatoraktuator. Anordningen omfatter videre et sikkerhetsarrangement som er innrettet til selektivt å gripe tilslutningshodet på hivkompensatoraktuatoren når den ikke er i inngrep med koplingsarrangementet. Anordningen omfatter også et støttearrangement som er innrettet til å støtte hivkompensatoraktuatoren når den ikke er forbundet med kronblokka. Den aktive hivkompensatoren, som typisk kan være en lineæraktuator med et arbeidsområde på ca.8 meter, kan være hydraulisk eller elektrisk drevet. Et styresystem regulerer strekket og plasserer last basert på sanntidsmålinger fra en akseleratorsensor på fartøyet.
Grunnet de nevnte og andre ulemper tilknyttet hydraulisk/-pneumatiske system for hivkompensering er det utviklet elektromekaniske aktuatorer for henholdsvis aktivt styrt stigerørsforankring og aktiv hivkompensering av hengende last. Flere parallelle aktuatorer styres fra et elektronisk kontrollsystem med tilpasset programvare for optimalt kraftpådrag, kompensering av hiv og omstilling av operasjonen ved behov. Aktuatorene monteres på tilsvarende måte som dagens hydrauliske sylindere, tilpasset fartøyets utstyr og den aktuelle anvendelsen. Aktuatorene forsynes med elektrisk kraft, kjølemedium, smøremedium og signalkommunikasjon via fleksible slanger og kabelforbindelser til det tilordnede utstyret ombord.
Når riggen løftes opp, blir motorene tvunget til å spinne i baklengs retning, mens de skal opprettholde et kontrollert kraftpådrag gjennom regenerativ bremsing. Motorene fungerer i denne situasjonen som generatorer og lader en batteripakke som er tilordnet det elektriske kraftforsyningssystemet.
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 trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.
Det er tilveiebrakt en vertikalt montert, elektromekanisk aktuator for aktiv hiv kompensering, hvor i det minste en elektrisk drivmotor som omfatter en stator og en rotor anordnet i et motorhus, via transmisjonselement er innrettet til å kunne bevege et aktueringselement som er forsynt med en ytre og en indre ende og er opplagret innvendig i et aktuatorhus. Motorene konstrueres og dimensjoneres for å gi høyt dreiemoment kombinert med høy omdreiningshastighet. Ved normal drift er effektbehovet mindre enn det som kreves av utstyret motorene er dimensjonert for, og overflødig motorkraft er utkoplet. Motorene kan omfatte minst to individuelle sett viklinger for å gi redundans.
Det elektriske kraftforsyningssystemet innrettes for regenerativ bremsing under riggens oppadgående bevegelse og for lagring av den elektriske energien som blir generert fra riggens bevegelsesenergi.
Aktuatorhuset er forsynt med et første forankringspunkt i en øvre ende og et motorhus med en roterbar aktuatormutter med elektrisk motordrift i en nedre ende. Den ytre enden av aktueringselementet, som stikker ut av motorhuset, er forsynt med et andre forankringspunkt.
Aktueringselementets bevegelsesretning er parallell med motorens dreieakse. Aktuatoren kjennetegnes ved at motorenes rotorer omkranser og er koplet til en aktuatormutter som befinner seg i gjenget inngrep med aktueringselementet via flere gjengede ruller. Aktuatormutterens utvendige diameter kan tilsvare rotorenes innvendige diameter. Konstruksjonen muliggjør en kompakt byggeform der aktuatormutteren praktisk talt utgjør en enhet med rotorene og hvor det kan oppnås relativt store aktueringskrefter. Løsningen, kjent fra for eksempel SKF’s kataloger, kan tilpasses aktuatoren og utgjør maskinelement hvor relativt store krefter kan overføres ved forholdsvis lite friksjon mellom maskinelementene.
Motorhuset forsynes med en første kjølekappe som omkranser statorene. Et andre kjøleelement blir anbrakt innvendig i det sylindriske aktueringselementet.
Motorhuset blir sertifisert for bruk i eksplosjonsfarlig område. Eksempelvis kan Exp-prinsippet benyttes. Kapslingen blir spylt før oppstart og trykksatt under drift med beskyttende gass, f.eks. ren luft eller inert gass, alternativt benyttes væske. Innsiden av kapslingen er definert som sikker sone.
Motorene forsynes med minst to uavhengige posisjonsgivere som via tilkopling og signalbehandling i et styresystem gir informasjon om aktueringselementets relative posisjon i aktuatoren. Aktueringskraften som motorene utøver mot aktueringselementet, styres ved regulering av tilført effekt. Kraftpådraget måles via tilført motoreffekt og eventuelt også med måling fra en lastbolt i aktuatorhusets forankringspunk, med signalkommunikasjon via kabelforbindelse til kontrollsystemet. Kontrollsystemet kan således fortløpende regulere aktuatorens kraftpådrag og styre den relative posisjonen av aktueringselementet i aktuatoren. Hysterese og andre begrensninger ved hydraulisk/pneumatiske systemer unngås.
Aktuatoren er forsynt med tilkoplinger for kabler og slanger som forbinder utstyret med strømforsyning, luft, kjølemedium, smøremedium og kontrollsystem.
Det er mulig å kompensere for bortfall av én, eventuelt flere aktuatorer ved at man dimensjonerer aktuatorene med reservekapasitet slik at pådraget i de aktive aktuatorene kan økes for å utligne manglende strekk fra utkoplede aktuatorer.
For lengre tids oppheng av stigerøret kan aktuatoren forsynes med en elektronisk aktivert brems.
Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en framgangsmåte ved hiv-kompensering mellom en flytende installasjon som har et boredekk, og i det minste et stigerør eller et rør som rager ned mot, eventuelt gjennom en BOP, hvor fremgangsmåten omfatter:
- å montere en elektromekanisk aktuator som omfatter festepunkter i form av et endelokk, henholdsvis et forankringspunkt, mellom den flytende installasjonen og stigerøret eller røret, idet endelokket er anordnet i et aktuatorhus, og forankringspunktet er anordnet i et endeparti av et aksielt forskyvbart aktueringselement, og en elektrisk motor er anordnet i aktuatorhuset og er i inngrep med aktueringselementet;
- å kople den elektromekaniske aktuatoren til en strømforsyning og et kontrollsystem;
å spenne opp stigerøret eller røret ved aksiell forskyvning av aktueringselementet inn i aktuatorhuset, og
- å hiv-kompensere for den relative vertikale forskyving mellom boredekket og det oppspente stigerøret eller røret ved å la kontrollsystemet regulere den elektromekaniske aktuatorens lengde og kraftpådrag, kjennetegnet ved at fremgangsmåten videre omfatter trinnene:
- ved hjelp av den elektromekaniske aktuatoren å kontrollere rekyl forårsaket av frigjøring av elastisk energi ved frakopling av det oppspente stigerøret eller røret ved rotasjon av motoren generert av aksiell forskyvning av aktueringselementet;
- å heise stigerøret eller røret til øvre posisjon; og
- å låse stigerøret eller røret i øvre posisjon ved elektronisk styrt innkopling av en brems.
Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnet
- ved rotasjon av motoren å regenerere elektrisk energi ved at en hivbevegelse av boredekket tilveiebringer en aksiell forskyvning av aktueringselementet inn i aktuatorhuset.
Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnet
- å anordne den elektriske motoren med både sin stator og rotor omkransende den elektromekaniske aktuatorens aktueringselement.
I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:
Fig.1 illustrerer skjematisk et eksempel på bruk av aktuatorene til kompensering av hengende last og oppspenning av et stigerørs forankringssystem;
Fig.2 viser et oppspenningssystem for stigerør med øvre innfesting av flere aktuatorer som i nedre enden er festet til stigerørets opphengsring;
Fig.3 viser en elektromekanisk aktuator utvendig; og
Fig.4 viser et snitt av aktuatoren med detaljer av motorhuset og aktueringselementet.
På tegningene betegner henvisningstallet 1 elektromekaniske aktuatorer for aktiv hivkompensering, på figur 1 vist henholdsvis tilkoplet ei løpeblokk 2 og en opphengsring 3 for en ytre del 4A av et teleskoprør.
Løpeblokka 2 heises opp og ned ved hjelp av et heisespill 5 (eng. Crown block). Fra løpeblokka 2 henger en rotasjonsanordning 6 (eng. Top drive) for et borerør 7 i en krok/svivel 8 og stag 9 (eng. Lifting bails). Løpeblokka 2 og rotasjonsanordningen 6 føres opp og ned langs en vertikal styreanordning 10 (eng. Dolly track). Borerøret 7 går vertikalt gjennom et boredekk 11, rotary/diverter/øvre flex joint 12, en indre del 4B av teleskoprøret, teleskoprørets ytre del 4A, et stigerør 13, nedre flex joint 14, Lower Marine Riser Package 15, en BOP 16, et brønnhode 17, et fôringsrør 18, og nederst ender borerøret 7 i ei borekrone 19.
Figur 2 viser et aktivt oppspenningssystem for et stigerør (ikke vist) med et øvre oppheng 20 (eng. Trip saver) for innfesting av et antall elektromekaniske aktuatorer 1 som i en nedre ende er festet til stigerørets 13 opphengsring 3. Opphengsringen 3 er festet til den ytre delen 4A av teleskoprøret (ikke vist). Hver aktuator 1 er tilkoplet flere slanger og kabler 21 med fleksibelt oppheng og er knyttet tilordnet utstyr på fartøyet.
Et aktuatorhus 22 er anordnet mellom et endelokk 23 med et første forankringspunkt, og et motorhus 24 som aktuatorhuset 22 er festet til ved hjelp av bolter 25 (se figur 4).
Det henvises så særlig til figur 4. Motorhuset 24 omfatter i det minste en elektrisk motor 26 med en utvendig stator 27 og en innvendig rotor 28. Statorene 27 passer i motorhuset 24 og er festet til motorhuset 24 på en slik måte at den er forhindret fra å kunne bevege seg relativt motorhuset 24.
Motorene 26 er forsynt med ett, eventuelt flere sett viklinger (ikke vist) som forsynes med elektrisk strøm via hver sin kabel 29 som forløper tettende gjennom hver sin kabelgjennomføring 30 i et endelokk 31A i motorhusets 24.
En aktuatormutter 32 er anordnet innvendig i rotoren 28 og er festet til rotoren 28. Rotoren 28 sammen med aktuatormutteren 32 er opplagret i radial og aksial retning ved hjelp av lager 33A, 33B som er anordnet ved rotorens 28 og aktuatormutterens 32 endepartier. Aktuatormutteren 32 samroterer således med rotoren 28.
I dette foretrukne utførelseseksempelet er aktuatormutteren 32 forsynt med et antall aksialt anordnede, opplagrede gjengeruller 34 som er fordelt om et sylindrisk aktueringselement 35. Gjengerullene 34 som er innrettet til å kunne dreie fritt om sin egen lengdeakse i aktuatormutteren 32, er i inngrep med utvendige gjenger 36 på aktueringselementet 35. Aktuatormutteren 32, gjengerullene 34 og aktueringselementet 35 utgjør derved transmisjonselementet for overføring av kraft fra motoren 26 og til aktueringselementet 35 som i en ytre ende er forsynt med et andre forankringspunkt 37.
Motorhuset 24 er forsynt med en første kjølekappe 38 som omkranser statorene 27. Tilførsel og utløp av et kjølemedium er ikke vist. Et andre kjøleelement 39 anbringes innvendig i det sylindriske aktueringselementet 35. Kjøleelementet 39 og tilførsel og utløp av kjølemediet er ikke vist.
Motorhuset 24 kan sertifiseres for bruk i eksplosjonsfarlig område. Eksempelvis benyttes Expprinsippet. Motorhuset 24 kan spyles med beskyttende gass før oppstart og trykksatt under drift med ren luft eller inert gass. Eventuelt benyttes væske. Innsiden av kapslingen er definert som sikker sone. Endelokket 31A er forsynt med henholdsvis en port 40 for lufttilførsel og en port 41 for måling av overtrykk i motorhuset 24.
Motoren 26 forsynes med minst to uavhengige posisjonsgivere (ikke vist) som via tilkopling og signal-behandling i et styresystem (ikke vist) gir informasjon om aktueringselementets 35 relative posisjon i aktuatoren 1.
Det innvendige partiet av aktuatorhuset 22 utgjør en føring for aktueringselementet 35 og er forsynt med støttehylser 43 og avstandsrør 44.
Motorhuset er forsynt med støttehylser 45A, 45B i hver ende for aktueringselementet 35.
Aktuatoren 1 kan forsynes med en elektronisk aktivert brems (ikke vist) som holder stigerøret 13 i oppheist posisjon etter frakopling.
Systemene koples via fleksible slange- og kabelforbindelser til tilordnet utstyr for tilførsel av signalkommunikasjon, kjølemedium, smøremedium, luft og strøm.
Strømforsyningen til aktuatorene kan suppleres med en batteripakke (ikke vist) som leverer strøm til aktiv motordrift og som lagrer elektrisk energi som blir generert gjennom regenerativ bremsing med motorene 26 når riggen løftes opp i en hivbevegelse.
Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.

Claims (3)

Patentkrav
1. Framgangsmåte ved hiv-kompensering mellom en flytende installasjon som har et boredekk (11) og i det minste et stigerør (13) eller et rør (7) som rager ned mot, eventuelt gjennom en BOP (16), hvor fremgangsmåten omfatter:
- å montere en elektromekanisk aktuator (1) som omfatter festepunkter i form av et endelokk (23), henholdsvis et forankringspunkt (37), mellom den flytende installasjonen og stigerøret (13) eller røret (7), idet endelokket (23) er anordnet i et aktuatorhus (22), og forankringspunktet (37) er anordnet i et endeparti av et aksielt forskyvbart aktueringselement (35), og en elektrisk motor (26) er anordnet i aktuatorhuset (22) og er i inngrep med aktueringselementet (35);
- å kople den elektromekaniske aktuatoren (1) til en strømforsyning og et kontrollsystem;
å spenne opp stigerøret (13) eller røret (7) ved aksiell forskyvning av aktueringselementet (35) inn i aktuatorhuset (22), og
- å hiv-kompensere for den relative vertikale forskyving mellom boredekket (11) og det oppspente stigerøret (13) eller røret (7) ved å la kontrollsystemet regulere den elektromekaniske aktuatorens (1) lengde og kraftpådrag, k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten videre omfatter trinnene:
- ved hjelp av den elektromekaniske aktuatoren (1) å kontrollere rekyl forårsaket av frigjøring av elastisk energi ved frakopling av det oppspente stigerøret (13) eller røret (7) ved rotasjon av motoren (26) generert av aksiell forskyvning av aktueringselementet (35);
- å heise stigerøret (13) eller røret (7) til øvre posisjon; og
- å låse stigerøret (13) eller røret (7) i øvre posisjon ved elektronisk styrt innkopling av en brems.
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvor fremgangsmåten videre omfatter trinnet
- ved rotasjon av motoren (26) å regenerere elektrisk energi ved at en hivbevegelse av boredekket (11) tilveiebringer en aksiell forskyvning av aktueringselementet (35) inn i aktuatorhuset (22).
3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 3, hvor fremgangsmåten videre omfatter trinnet - å anordne den elektriske motoren (26) med både sin stator (27) og rotor (28) omkransende den elektromekaniske aktuatorens (1) aktueringselement (35).
NO20141447A 2014-12-02 2014-12-02 Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering NO343555B1 (no)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20141447A NO343555B1 (no) 2014-12-02 2014-12-02 Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering
EP15864349.4A EP3227520B1 (en) 2014-12-02 2015-12-01 Heave compensation method
BR112017009890-3A BR112017009890B1 (pt) 2014-12-02 2015-12-01 Método de compensação de arfagem
US15/523,911 US10012037B2 (en) 2014-12-02 2015-12-01 Heave compensation method
PCT/NO2015/050233 WO2016089217A1 (en) 2014-12-02 2015-12-01 Heave compensation method
AU2015355663A AU2015355663B2 (en) 2014-12-02 2015-12-01 Heave compensation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20141447A NO343555B1 (no) 2014-12-02 2014-12-02 Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20141447A1 NO20141447A1 (no) 2016-06-03
NO343555B1 true NO343555B1 (no) 2019-04-01

Family

ID=56092058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20141447A NO343555B1 (no) 2014-12-02 2014-12-02 Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10012037B2 (no)
EP (1) EP3227520B1 (no)
AU (1) AU2015355663B2 (no)
BR (1) BR112017009890B1 (no)
NO (1) NO343555B1 (no)
WO (1) WO2016089217A1 (no)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9631442B2 (en) 2013-12-19 2017-04-25 Weatherford Technology Holdings, Llc Heave compensation system for assembling a drill string
EP3719248B8 (en) * 2019-04-02 2023-03-22 Grant Prideco, Inc. System and method for improved heave compensation
CN110576941B (zh) * 2019-09-25 2021-03-02 大连理工大学 一种具有电磁阻尼的被动式波浪补偿装置
CN115818490B (zh) * 2022-11-22 2023-07-21 哈尔滨工程大学 一种rov释放回收的半主动升沉补偿装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090053030A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Humble Erik L Underlayment stickering stacker actuation
WO2013119127A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Electrical Subsea & Drilling As Device in a subsea electromechanical actuator and method for use of a subsea electromechanical actuator
WO2014090944A2 (en) * 2012-12-12 2014-06-19 Castor Drilling Solution As Device for connection and disconnection of an active heave compensator

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4962817A (en) * 1989-04-03 1990-10-16 A.R.M. Design Development Active reference system
US5209302A (en) 1991-10-04 1993-05-11 Retsco, Inc. Semi-active heave compensation system for marine vessels
US5557154A (en) * 1991-10-11 1996-09-17 Exlar Corporation Linear actuator with feedback position sensor device
US5894895A (en) * 1996-11-25 1999-04-20 Welsh; Walter Thomas Heave compensator for drill ships
US6688814B2 (en) * 2001-09-14 2004-02-10 Union Oil Company Of California Adjustable rigid riser connector
WO2007145503A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-21 Itrec B.V. Heave motion compensation
US8265811B2 (en) 2006-12-06 2012-09-11 Varco I/P, Inc. Method and apparatus for active heave compensation
US7851962B1 (en) * 2007-06-14 2010-12-14 Williams Kevin R Induction motor utilizing dual stators and a double squirrel cage motor
US8157013B1 (en) 2010-12-08 2012-04-17 Drilling Technological Innovations, LLC Tensioner system with recoil controls
JP5825700B2 (ja) * 2011-12-22 2015-12-02 トランスオーシャン セドコ フォレックス ベンチャーズ リミテッド ライザストリングのハイブリッド張力付与
SG11201405314VA (en) * 2012-03-05 2014-09-26 Cameron Int Corp Floating structure and riser systems for drilling and production

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090053030A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Humble Erik L Underlayment stickering stacker actuation
WO2013119127A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Electrical Subsea & Drilling As Device in a subsea electromechanical actuator and method for use of a subsea electromechanical actuator
WO2014090944A2 (en) * 2012-12-12 2014-06-19 Castor Drilling Solution As Device for connection and disconnection of an active heave compensator

Also Published As

Publication number Publication date
BR112017009890A2 (pt) 2017-12-26
EP3227520B1 (en) 2021-02-24
EP3227520A4 (en) 2018-07-11
NO20141447A1 (no) 2016-06-03
US20170321499A1 (en) 2017-11-09
WO2016089217A1 (en) 2016-06-09
AU2015355663B2 (en) 2018-07-26
AU2015355663A1 (en) 2017-07-13
EP3227520A1 (en) 2017-10-11
BR112017009890B1 (pt) 2022-03-22
US10012037B2 (en) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2220335B1 (en) Riser system comprising pressure control means
AU2012248862B2 (en) Backup heave compensation system and lifting arrangement for a floating drilling vessel
US10689922B2 (en) System and method for providing tension or heave compensation in an offshore drilling environment
US20080271896A1 (en) Device in Connection with Heave Compensation
NO335209B1 (no) Havbunnsbasert intervensjonssystem, fremgangsmåte for og komponenter i dette
NO343555B1 (no) Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering
NO20121302A1 (no) Apparat og fremgangsmåte for å tilveiebringe rør inn i en undervannsbrønn
AU2009260957B2 (en) Slip connection with adjustable pre-tensioning
NO335499B1 (no) Et bevegelseskompenseringssystem
NO20111616A1 (no) Trykkskjot
NO20140738A1 (no) Svakt ledd i stigerør
NO20101312A1 (no) Hivkompensert kran
NO332769B1 (no) Anordning ved sikkerhetskopling for rorstrengoppheng
CN105090157B (zh) 直接作用式补偿液缸及其隔水管张紧器
NO314360B1 (no) Anordning ved hivkompensator