NO800957L - System til overfoering av et fluidum fra en stasjon paa havbunnen til et fartoey, eller omvendt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system til overføring av et fluidum fra en stasjon på havbunnen til et fartøy, elleromvendt, hvilket fartøy er utstyrt med et dynamisk posisjonerings-utstyr, der en i neddykket tilstand og til'havbunnen forankret losse/laste-bøye bærer en ledningsforbindelse for tilkopling til fartøyet og har midler for regulering av sin neddykking.

Lastesystemet som anvendes eller planlegges be-nyttet for "offshore"-lasting av fluider på større dyp, er basert på at fartøyet fortøyes til en bøye, og at lasteslang-en føres ombord fra bøyen. For at fartøyet fritt skål kunne' dreie ettersom vind og sjø skifter retning, er som oftest fortøynings- og lastearrangementet plassert på fartøyets bakk.

Da de belastninger som kan aksepteres på fortøy-ningssystemet er begrenset, samtidig som operasjonen er sterkt avjengig av skipets bevegelse, vil lasteoperasjonen og utnyttelsesgraden være sterkt avhengig av værforholdene til enhver tid. Arbeidsoperasjonene vanskeliggjøres også

ved at de for det meste foregår på eller like ved havets overflate, hvor man finner de største bevegelser.

For at arbeidsoperasjonene skal kunne utføres i størst mulig grad også under ugunstige værforhold, og dermed øke utnyttelsesgraden, er bøyene etter hvert blitt store og kompliserte, med derav følgende økede investeringsbehov og høye driftsomkostninger.

Ved at bøyene er plassert på overflaten, vil det også være en fare for kollisjon mellom fartøy og bøye under fortøynings- og lasteoperasjonen. Det foreligger også en fare for kollisjon med en nærliggende plattform når en opp-fiskingsline må plukkes opp.

En vesentl-ig ulempe med de eksisterende fremgangs-måter er de begrensninger værforholdene gir for etablering av forbindelse og opprettholdelse av denne nødvendige tid for å fullføre lasteoperasjonene (ca. 20 timer).

For de eksisterende systemer som planlegges for de værharde strøk i Nordsjøen, antas generelt at det vil være mulig å etablere forbindelse ved signifikante bølge-, høyder på inntil 12 ft, og opprettholde forbindelse til signifikante bølgehøyder på 18 ft. Dette er bølgehøyder som vil eksistere under vindstyre på Beaufort 6, frisk bris. Med de værforhold som er på norsk sokkel vil derfor disse begrensninger overskrides en vesentlig del av tiden, og i vint-ersesongen den.vesentligste del av tiden.

Dette sammen med at lagringskapasiteten på prod-uksjonsplattformene er begrenset, ofte 3-4 dager produksjon, gjør at i perioder med dårlig vær må produksjonen reduseres og i verste fall stanses.

De ovenfor angitte begrensninger har sin årsak i de vansker som er forbundet med å etablere forbindelse, - fiske opp-, et fortøynings-arrangement som flyter på overflaten, ettersom sjøgangenøker. Disse problemer forsterkes ved at "oppfiskingen" foregår fra fartøyets baug.

Dessuten må fartøyet under etableringsfasen manøv-rere på tverd av vind og sjøretningen ved sakte fart tett opp til lastebøye. og produksjonsplattform. Dette vanskeliggjør-es betydelig ettersom vær- og sjøforholdene øker.

I tillegg til dette kommer de påkjenninger som fås i fortøyningsforbindelsen mellom skip og bøye. Foruten værpåkjenningene må denne oppta de krefter som forårsakes av résonansproblemer i det svingesystem skip og bøye utgjør.

Det er kjent at bølgebevegelsene avtar eksponen-sielt med økende dybde. Dette innebærer at bølgebevegelsene vil reduseres betydelig ved forholdsvis liten dybdeendring.

I en dybde av ca. 50 m vil bølgebevegelsene under de fleste værforhold være tilstrekkelig redusert til at man kan se bort fra den. Ut fra skipets bevegelse vil det væte gunstig at tilkoplingspunktet plasseres så nær midtskips som mulig. Et system basert på dynamisk posisjonering av far-tøyet over en neddykket bøye, skulle derfor by på vesent-lige tilkoplings- og bevegelsesmessige fordeler. De dynamiske posisjoneringssystemer som markedsføres i dag, opererer med en posisjonsnøyaktighet på under 5% av dybden.

I og med at bøyen er neddykket vil det ikke eksistere noen kollisjonsfare mellom bøye og skip. Dette vil også gjøre.manøvrering til og fra laste/losse-posisjonen lettere og dermed redusere dødtiden som er forbundet med til- og fråkopling. Neste fartøy vil også hurtigere kunne komme til.

En neddykket bøye vil kunne gjøres betydelig enklere enn en overflatebøye, uten at dette går ut over driftssikkerheten. Den neddykkede bøye vil ikke være utsatt for de samme vind-, sjø- og værforhold som en overflatebøye. Dessuten vil det ikke være nødvendig at den opptar fortøy-ningskrefter, og utstyr fir håndtering av ledning og for-tøyninger vil være unødvendig.

Hovedhensikten med oppfinnelsen er å komme frem-til et enkelt, rimelig og driftssikkert systen for "offshore-overføring av flytende og/eller gassformet last som kan massetransporteres i rør eller ledninger fra/til produksjons-anlegg til/fra fartøy. I samsvar med dette er det ifølge oppfinnelsen tilveiebragt et systen til overføring av et fluidum fra en stasjon på havbunnen til et fartøy, eller omvendt, hvilket fartøy er utstyrt med dynamisk posisjoneringsutstyr, der en i neddykket tilstand og til havbunnen forankret losse/lastebøye bærer en ledningsforbindelse med et tilkoplingspunkt for tilkopling til fartøyet og har midler for regulering av sin neddykking, og det som kjennetegner systemet ifølge oppfinnelsen er at tilkoplingspunktet er fiksert i horisontalplanet på bøyen og kan beveges opp og ned etter behov ved regulering av bøyens neddykking, slik at tilkoplingspunktet kommer på en dybde hvor påvirkning av bølgebevegelser unngås, og sammenkopling lettere kan finne sted.

Fra det britiske patentskrift nr. 1 177 926.er

det kjent et enpunkts fortøyningssystem for lasting/lossing . av fluider til/fra et fartøy. Det foreslås bl.a. at far-tøyet skal forankres ..til en undervannsbøye . Laste/losse-slangen hentes opp fra undervannsbøyen, derved at den fiskes opp fra én neddykket stilling, under utnyttelse av markerings-bøyer og oppfiskingskabler. En ulempe ved dette kjente system er at fartøyét forankres til bøyen og at oppfiskingen av slangen er tidskrevende, og kun kan utføres under gunstige værforhold. Systemet er følsomt overfor vær- og vindkrefter, fordi man må ta hensyn til det innbyrdes forhold mellom for-

tøyningsarrangement og laste/losse-arrangement. Manøvrer-ing til/fra lasteposisjon vanskeliggjøres på grunn av flyte-legemer på overflaten. Systemet har derfor alle de ulemper som reduserer utnyttelsesgraden for eksisterende systemer, og som foreliggende oppfinnelse har til hensikt å eliminere. . Fra det tyske offentliggjøringsskrift nr. 2 610 812 er det kjent å benytte en neddykket, til havbunnen forankret bøye. Fra bøyen etableres en ledningsforbindelse til et fartøy ved at ledningen fiskes opp av fartøyet. Far-tøyet forankres til en overf latebøye som ved hjelp av. en eller flere kabler er forbundet med den neddykkede bøye. Oppfiskingen av den neddykkede slange skjer på konvensjon-ell måte, under utnyttelse av overflatemarkeringsbøyer og oppfiskingsutstyr fra fartøyet. Slangens ende som er be-regnet for sammenkopling med fartøyet, holdés i overflate-stillihg ved hjelp av en bøye. En ulempe ved dette system er at fartøyet forankres til en bøye og at oppfiskingen byr på de kjente vanskeligheter. Under lasting/lossing må man hele tiden ta hensyn til at fartøyet er forankret til en bøye, slik at forankringskabler og laste/losseslangen ikke kommer . i konflikt med hverandre. Man har samme ulemper som nevnt foran i forbindelse med det britiske patentskrift nr. 1 177 926.

I begge foran nevnte kjente utførelser benyttes en undervannsslange som er plassert på en viss dybde med markeringsbøyer på overflaten... imidlertid vil vekten av slangen variere både som en følge av tom/full slange og på grunn av at oljen ved avkjøling trekker seg sammen. Slangens vekt og vektsfordeling vil derfor være variabel.

Årsaken til at det benyttes en neddykket slange er at denne skal beskyttes mot overflatens vær- og sjøpåvirkning. For å sikre at denne holder sin neddykkede posisjon under varierende innholdsvekt, må dehderfor ha en betydelig negativ oppdrift, som må kompenseres ved variasjon av markeringsbøyens neddykking (oppdrift). Dette medfører at markeringsbøyen nødvendigvis må ha en viss størrelse, hvilket både gjør den vanskelig å håndtere for en tankbåt, samt risikobetont å manøvrere opp til.

Dersom slangen på grunn av varierende vekt endrer dypgang, vil det være en fare for at slange og wire til markeringsbøyen filtrer seg inn i hverandre. Likeledes dersom slangens stilling i vannet endres. Dette vil også skape påkjenninger i slangen som vanskelig kan beregnes på forhånd.

Tankskipets stilling i forhold til slangen både.

ved etablering av forbindelse og under lasteoperasjonen vil

være kritisk. Slangen kan eksempelvis trekkes under bunn, eller opphiving skjer i en retning slik at slangen ryker (britisk søknad). Dette på grunn av at slangens posisjon

i forhold til bøyen lett kan feilbedømmes fra fartøyet, da slangen ikke har noen fiksert undervannsposisjon.

For å unngå skade på slangen under etableringsfasen og manøvrering.opp til lasteposisjon er det også nødvendig at fartøyet ikke risikerer å komme i berøring med slangen.

Ved begge de foreslåtte systemer er det vanskelig å kunne etablere forbindelsen direlte fra en tankbåt, og under dårlige værforhol umulig.

Fra det tyske, offéntliggjøringsskrift nr. 2 505 721 er det kjent å benytte en fast undervannsstas jon hvor en tilstrekkelig slangelengde er lagret. Et fartøy holdes på plass over undervannsstasjonen under utnyttelse av dynamisk posisjonering, og slangen fiskes opp fra undervannsstasjonen ved hjelp av et gripehode som føres ned fra fartøyets sentrale bunnparti. En ulempe ved dette kjente system er at det benyttes en fast undervannsstasjon. Det betyr at oppfiskingen av slangen må skje over en vesentlig dybde, idet man ikke har noen mulighet for å redusere avstanden mellom undervannsstasjonen og fartøyet, slik man har nå man be-nytter en neddykket,-til havbunnen forankret bøye som har midler for regulering av sin neddykking. Det er forøvrig ikke beskrevet noen sammenkoplingsteknikk.

. Sammenlignet med den foran spesifiserte teknikk-ens stand har oppfinnelsen den fordel at man utnytter den dynamiske posisjonering, slik at man unngår bruk av for-tøyningskabler. Den neddykkede bøye medfører at fartøu og bøye ikke vil komme i konflikt med hverandre. Bøyens

dybde kan under til- og fråkopling og også under lasting/ lossing reguleres etter behov. Værforholdenes innvirkning reduseres betraktelig og tidsutnyttelsen blir meget bedre.

Ifølge oppfinnelsen er det såldes tilveiebragt

et system til overføring av et fluidum fra en stasjon på havbunnen til et fartøy eller omvendt, hvilket fartøy er utstyrt med dynamisk posisjoneringsutstyr, der en i neddykket tilstand og til havbunnen forankret losse/lastebøye bærer en ledningsforbindelse med tilkoplingspunkt til far-tøyet og har midler for regulering av sin neddykking, det som kjennetegner systemet ifølge oppfinnelsen er at tilkoplingspunktet er fiksert i horisontalplanet på bøyen og kan beveges opp og ned etter behov ved regulering av bøyens neddykking .

Fordelaktig kan systemet være utført slik at led-ningsf orbindelsen innbefatter en ved bøyen uttrekkbart opplagret ledningslengde. Ledningsforbindelsene kan fordelaktig gå gjennom en vertikal kanal i bøyen, med tilkoplingspunktet anordnet på bøyens overside. En seksjon av ledningsforbindelsen kan man henge i en eller flere slangesløyfer under bøyen, slik at en bruker vannet som lagringsplass.

Med systemet ifølge oppfinnelsen får man et fiksert koplingspunkt, hvis dybde kan reguleres etter behov, •■ for å redusere bevegelsen, og man har så godt som ubegrenset plass for lagring av den nødvendige ledningslengde i sjøen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under hen-visning til tegningen, som viser rent prinsippielt hvordan systemet kan bygges opp og benyttes.

En klokkeformet bøye 1 holdes på ønsket, dybde

ved hjelp av et variabelt volum 3. som er fylt med en væske eller.en gass med en .egenvekt forskjellig fra det omgivende sjøvann. Ved å variere volumet vil den resulterende oppdrift kunne varieres og styres. I dette tilfelle benyttes det som oppdriftsmedium luft som tilføres gjennom en til-førselsslange 4 som munner ut i luftlommens 3 øvre. del.

Bøyen er forsynt med åpninger 5 som begrenser luftputens størrelse.

Bøyen er forankret til havbunnen 7. ved hjelp av

kabler 8.

For å sikre stabiliteten er bøyen nedentil forsynt med ballast 9. Ballasten vil også motvirke krengingen på grunn av strømpåvirkning. I farvann hvor strømpåvirkningen forventes å bli stor, kan det være nødvendig med spesielle trimkamre 10 med. separat styring.

Bøyen har en sentral åpning i form av et førings-rør 2.

Fra en undervannsstasjon 11 går det en fleksibel laste/losseledning 12 opp til bøyen 1. Ledningen 12 er i dette tilfelle ført gjennom et fast punkt 13 i underkant av bøyen og er vektbelastet med en vekt 14. Ledningen 12 strekker seg så opp gjennom det sentrale føringsrør 2 til en tilkoplingsdel 15. Tilkoplingsdelen 15 er vektbelastet ved hjelp av vekter 16 som henger i kabler 17.

Over bøyen 1 er det vist et fartøy 18 som holdes

i posisjon ved hjelp av dynamisk posisjonering. Fartøyet innbefatter en heis 19,. i dette tilfelle representert ved to kabler hvori det henger et gripehode 20. På gripehodet 20 er det anbragt et televisjonskamera 21 og en posisjonerings-enhet. 22 (motordrevet propell) .

Når tilkoplingen skal skje bringes fartøyet 18

i posisjon over bøyen 1. Bøyens dybde kan reguleres etter behov. Således kan bøyen, dersom vind- og værforhold og bølgebevegelser tillater det, tvinges tett oppunder far-tøyets bunn, og tilkoplingsdelen 15 eventuelt kan føres direkte ombord. Dette letter naturligvis en sammenkopling..

Ved hjelp av heisen 19 senkes så gripehodet 20

ned og koples sammen med tilkoplingsdelen 15. Slangen 12 heises så opp ved hjelp av heisen 19 og ombord i fartøyet skjer så en sammenkopling med fartøyets, ledningssystem.

Ved fråkopling senker man tilkoplingsdelen 15

ned til bøyen 1 og frigjør gripehodet 20. Nedsenkingen lettes av vektbelastningene 14 og 16, slik at man hele tiden er sikret at tilkoplingsdelen.15 i frakoplet tilstand vil befinne seg i fiksert stilling på bøyens overside.

Som nevnt kan bøyens dybde varieres under til- og fråkopling. Bøyens dybde kan naturligvis også varieres etter værforhold og bølgebevegelser også under lastoverføring.

Den delen av slangen som henger i sjøen under bøyen kan henge i en eller flere sløyfer. Den viste vekt-belastning av slange og tilkoplingsdel er bare ment som et eksempel (vektbelastningen kan eventuelt være innebygget i slangen) og vektbelastningen kan eventuelt utelates, hvis forholdene tillater dette. Bøyen kan naturligvis utføres

på mange andre, i og for seg kjente måter. Man kan også tenke seg utførelser hvor gripehodet 20 er tilkoplet en ledningsforbindelse til fartøyet. Denne ledningsforbindelse kan da være fleksibel eller teleskopisk.

Claims (4)

1. System til overføring av et fluidum fra en stasjon . på havbunnen til et fartøy, eller omvendt, hvilket fartøy er utstyrt med dynamisk posisjoneringsutstyr, der en i ned- ' dykket tilstand og til havbunnen forankret losse/lastebøye bærer en ledningsforbindelse med tilkoplingspunkt for tilkopling til fartøyet og har midler for regulering av sin neddykking, karakterisert ved at tilkoplingspunktet er fiksert i horisontalplanet på bøyen og kan beveges opp og ned etter behov ved regulering av bøyens neddykking.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at ledningsforbindelsen innbefatter en ved bøyen uttrekkbart opplagret ledningslengde.

3. Systen ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ledningsforbindelsen går gjennom en vertikal kanal i bøyen, med tilkoplingspunktet anordnet for tilkopling ovenfra.

4. System ifølge ét av kravene 1-3, karakterisert ved åt en seksjon av.ledningsfrobindelsen . henger i en eller flere slangesløyfer under bøyen.