NO830472L

NO830472L - PROCEDURE FOR APPLICATION OF A WIRE UNDER THE WATER SURFACE

Info

Publication number: NO830472L
Application number: NO830472A
Authority: NO
Inventors: James Truett Coleman
Original assignee: Mobil Oil Corp
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1983-08-15
Also published as: FR2521684A1; JPS58149490A; AU1078883A; GB2114700A; GB2114700B; GB8303470D0

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for plassering av en ledning, særlig en oljeledning, under vannflaten. The invention relates to a method for placing a line, in particular an oil line, below the surface of the water.

Undervannsoljebrønner blir mer vanlig etterhvert som landbaserte oljereserver blir uttømt. Når en undervanns-ol jebrønn er boret, fremkommer problemet med transport av oljen fra brønnen til et sted hvor den kan lastes på et tank-skip og bringes til et raffineri. Generelt innbefatter tran-sportsystemet flere ledninger eller strømningsledninger som hver er forbundet til en brønn og som er sammenbuntet og lagt på sjøbunnen. Strømningsledninger er derfor en viktig og selvfølgelig en dyr komponent ved ethvert undervannskompleter-ingssystem. Historisk sett har kostnadene for strømningsled-ninger overskredet 50 % av de totale budsjettvurderinger for undervannskompleteringer. Subsea oil wells are becoming more common as land-based oil reserves are depleted. When an underwater oil well is drilled, the problem arises of transporting the oil from the well to a place where it can be loaded onto a tanker and taken to a refinery. In general, the transport system includes several lines or flow lines, each of which is connected to a well and which are bundled together and laid on the seabed. Flow lines are therefore an important and of course an expensive component of any underwater completion system. Historically, the costs of flow lines have exceeded 50% of the total budget estimates for underwater completions.

En kjent måte for utlegning av en strømningsled-ningsbunt innbefatter først en sammensetning på land og så tauing av bunten til stedet hvor den skal benyttes. En ende av bunten blir så trukket ned til punktet hvor den skal forbindes, hvoretter den andre ende senkes til sjøbunnen og trekkes til det punkt hvor den' skal forbindes på sin side. Under hele prosedyren blir bunten utsatt for store krefter som kan bevirke en bøyning og sammenbrudd for ledningsbunten. Ingen av de to eksisterende metoder for legging av rørlednin-ger, dvs. den vanlige utlegningslekter og den mer sofisti-kerte spolelekter, er i stand til å legge en strømningsled-ning i dypt vann, hvor lengden er mindre enn vanndybden. A known way of laying out a flow line bundle includes first a composition on land and then towing the bundle to the place where it is to be used. One end of the bundle is then pulled down to the point where it is to be connected, after which the other end is lowered to the seabed and pulled to the point where it is to be connected on its side. During the entire procedure, the bundle is subjected to large forces that can cause a bending and collapse of the wire bundle. Neither of the two existing methods for laying pipelines, i.e. the usual laying barge and the more sophisticated coil barge, is capable of laying a flow line in deep water, where the length is less than the water depth.

Problemene som foreligger ved legging av oljerør-ledninger blir stadig tydeligere etterhvert som offshore-boring forflytter seg til dypere vann. Bruken av de vanlige-'rørledningsteknikker, hvorved det skal forstås at rørled-1:. ningsstrekkreftene styrer bøyning og sammenbruddsbelastnin-ger, er vanndybderelatert, og de er derfor beheftet med be-stemte- praktiske vanndybdebegrensninger. I tillegg vil forbindelse ved den andre ende uten dykkere være ekstremt kompli-sert ved dypt vann. The problems that exist when laying oil pipelines become increasingly apparent as offshore drilling moves into deeper water. The use of the usual-'pipeline techniques, by which it is to be understood that pipe-1:. the tensile forces control bending and collapse loads, are water depth-related, and are therefore subject to certain practical water depth limitations. In addition, connection at the other end without divers will be extremely complicated in deep water.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for installering av en strømningsledning eller en bunt av strømningsledninger med en lengde opp til 3 660 m i vanndybder større enn 3 05 m. En strømningsledningsbunt er definert som to eller flere strømningsledninger i en felles bærer med en flerboringsendeavslutning i form av et enkelt stykke. The present invention provides a method for installing a flowline or a bundle of flowlines with a length of up to 3,660 m in water depths greater than 3,05 m. A flowline bundle is defined as two or more flowlines in a common carrier with a multi-bore end termination in the form of a single piece.

Oppfinnelsen består i en fremgangsmåte for plassering av en strømningsledning under vannflaten, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: a) festing av første og andre strømningsledningsbasiskon-struksjoner ved avstandsplasserte steder under vannflaten, The invention consists in a method for placing a flow line below the water surface, which method comprises the following steps: a) fixing first and second flow line base constructions at spaced locations below the water surface,

b) tauing av strømningsledningen til basiskonstruksjonene,b) towing the flow line to the base structures,

c) forbindelse av en første ende og en andre ende av strøm-ningsledningen til første og andre strømningslednings-konstruksjoner, hver ved hjelp av en kabel, d) trekking av kabelen gjennom første og andre strømnings-ledningsbasiskonstruksjoner samtidig for å trekke første og andre ender inn til første og andre strømningsled-ningsbasiskonstruksjoner respektivt, og e) forbindelse av første ende og andre ende til første strømningsledningsbasiskonstruksjon og andre basiskon-struks jon respektivt. c) connecting a first end and a second end of the flow line to the first and second flow line structures, each by means of a cable, d) pulling the cable through the first and second flow line base structures simultaneously to pull the first and second ends into first and second flow line base structures respectively, and e) connection of first end and second end to first flow line base structure and second base structure respectively.

Tegningene illustrerer et utførelseseksempel for oppfinnelsen. Tegningen viser: fig. 1_et skjematisk riss av et trinn under utleg-ningen av en strømningsledningsbunt, og The drawings illustrate an embodiment of the invention. The drawing shows: fig. 1_a schematic drawing of a step during the laying out of a flow line bundle, and

fig. 2A, 2B og 2C vektordiagrammer for krefterfig. 2A, 2B and 2C are vector diagrams of forces

som anvendes ved fremgangsmåten vist på fig. 1.which is used in the method shown in fig. 1.

;Pa fig. 1 er det vist en fleksibel strømningsled-ningsbunt 10 som er utstyrt med bøyer 12 med tilhørende dybdeindikatorer 14. Endene 16 og 18 av strømningslednings-bunten 10 er avsluttet i koniske konstruksjoner 20 og 22. Den koniske konstruksjon 20 er permanent festet til strekk-kabelen 24 som går fra baug til akterende av fartøyet 26 og utstrekker seg som en nedtrukket kabeldel 27 til strømnings-ledningens basiskonstruksjon 28 og til den koniske konstruksjon 20 med strekket 29. Tilsvarende er den koniske konstruk- ;Pa fig. 1 shows a flexible flow line bundle 10 which is equipped with buoys 12 with associated depth indicators 14. The ends 16 and 18 of the flow line bundle 10 are terminated in conical structures 20 and 22. The conical structure 20 is permanently attached to the tension cable 24 which runs from the bow to the stern of the vessel 26 and extends as a pulled-down cable part 27 to the flow line's base construction 28 and to the conical construction 20 with the stretch 29. Correspondingly, the conical construction

sjon 22 permanent festet til strekkabelen 30 som går fra baugen til akterenden av fartøyet 32 og utstrekker seg som nedtrukket kabelseksjon 33 til strømningsledningens basiskonstruksjon 34 og til den koniske konstruksjon 27 som den strukkede kabelseksjon 35. Strømningsledningens basiskon-struks jon 28 og 34 er permanent montert på sjøbunnen 36, selv om, som alternativ, en flyttbar anordning av strømningsled-ningsbasiskonstruksjonen 28 og 34 kan bli benyttet, forutsatt at den er stabil og i stand til å motstå de belastninger som utøves av oppdriften til strømningsledningsbunten 10. Strøm-ningsledningsbasiskonstruksjonen 28 og 34 har koniske fester 38 og 40, som er beregnet til å motta de koniske konstruksjoner 20 og 22. section 22 permanently attached to the tension cable 30 which runs from the bow to the stern of the vessel 32 and extends as a pulled-down cable section 33 to the flow line base structure 34 and to the conical structure 27 as the stretched cable section 35. The flow line base structure 28 and 34 are permanently mounted on the seabed 36, although, alternatively, a movable arrangement of the flowline base structure 28 and 34 may be used, provided it is stable and capable of withstanding the stresses exerted by the buoyancy of the flowline bundle 10. The flowline base structure 28 and 34 has conical mounts 38 and 40, which are intended to receive the conical constructions 20 and 22.

Strømningsledningsbasiskonstruksjonen 28, respek-..^tivt 34 er passive undervannskonstruksjonsbasiser, som er festet til sjøbunnen med peler.' Strømningsledningsbasiskon-struksjonene 28 og 34 er utformet for å motstå.trekk og inn-rettingkrefter under nedtrekking og forbindelse av strøm-ningsledningsbunten 10. De konisk formede mottagelseskon-struksjoner 38 og 40 danner inngangskonusen for de koniske konstruksjoner 20 og 22 som er forbundet ved to ender 16 og 18 av strømningsledningsbunten 10. De koniske mottagelses-konstruksjoner 38 og 4 0 kan innbefatte fjærbelastede gripere (ikke vist) for å samvirke med spor (ikke vist) i de koniske konstruksjoner 20 og 22 for å gi en positiv mekanisk forbindelse mellom strømningsledningsbasiskonstruksjoner 28 og 34 The flowline base structure 28, respectively 34 are passive underwater structure bases, which are attached to the seabed with piles. The flowline base structures 28 and 34 are designed to resist pull and alignment forces during pulling down and connection of the flowline bundle 10. The conically shaped receiving structures 38 and 40 form the entrance cone for the conical structures 20 and 22 which are connected at two ends 16 and 18 of the flowline bundle 10. The conical receiving structures 38 and 40 may include spring-loaded grippers (not shown) to engage with slots (not shown) in the conical structures 20 and 22 to provide a positive mechanical connection between flowline base structures 28 and 34

og strømningsledningsbunt 10. En strømningsledningsforbind-else (ikke vist) med to korte vertikale føringsstolper, en på hver side, kan bli benyttet for å plassere forbindelses-anordningen, som omfatter de koniske konstruksjoner 20 og 22 og de koniske mottagere 28 og 40. and flow line bundle 10. A flow line joint (not shown) with two short vertical guide posts, one on each side, may be used to locate the connector assembly, which includes the conical structures 20 and 22 and the conical receivers 28 and 40.

Det vises nå til fig. 2A, 2B og 2C, som illustrerer vektordiagrammer for reelle og tenkte krefter som utøves på strømningsledningsbunten 10 før nedtrekkingsprosedyren. Reference is now made to fig. 2A, 2B and 2C, which illustrate vector diagrams of real and imaginary forces exerted on the flow line bundle 10 prior to the pull-down procedure.

TT er strekkraften og T er nedtrekkingskraften. TRer vist som resultantkjedelinjestrekkraft ved hver ende 16 og 18 av strømningsledningsbunt ten 10. • B er oppdriftskraften for såvel strømningsledningsbunten 10 som bøyene 12. Av oversiktsgrun-ner er oppdriftskraften for strømningsledningsbunten 10 illustrert ved flere steder, selv om i praksis den er jevnt for-delt over hele lengden av strømningsledningsbunten 10. TT is the tensile force and T is the pull-down force. TR is shown as the resultant chain line tension force at each end 16 and 18 of the flow line bundle 10. • B is the buoyancy force for both the flow line bundle 10 and the buoys 12. For overview reasons, the buoyancy force for the flow line bundle 10 is illustrated at several places, although in practice it is uniformly split over the entire length of the flow wire bundle 10.

o o

Ved regulering av strekket på hver av...buntene og måling av buntutformingen vil rørbelastningene være kjent og under styring hele tiden. TT og TD må reguleres nøyaktig for å gi en resultant T som er nødvendig for å styre bøyebelast-ningene i bærerøret innenfor godtagbare grenser. Gradvise forandringer i størrelse og retning for den resulterende kjedelinjestrekkraft (T ) omformer strømningsledningsbunten 10 fra dens rettlinjede form ved overflaten, som vist på fig. 2A, til en omvendt kjedelinjeform, som vist på fig. 2C. By regulating the tension on each of the bundles and measuring the bundle design, the pipe loads will be known and under control at all times. TT and TD must be precisely regulated to give a resultant T which is necessary to control the bending loads in the carrier pipe within acceptable limits. Gradual changes in the magnitude and direction of the resulting warp line tension (T ) transform the flow conduit bundle 10 from its rectilinear shape at the surface, as shown in FIG. 2A, to an inverted chain line shape, as shown in FIG. 2C.

På fig. 2A er TRlik TT, og vinkelen 0 mellom vek-torene TRog TT er lik null, da i utgangsstilling strømnings-ledningsbunten 10 er flytende og ingen kraft utøves på nedtrekkingskabelseksjonene 29 og 35. Resultatet er at TQer lik null. Når kraft utøves på nedtrekkingskabelseksjonene 29 og 35, øker T U og vinkelen 0, vinkelen mellom T 1 og TRøker, mens vinkelen 4>, vinkelen mellom T og T avtar. For-andringen fortsetter til vinkelen er lik null og T R blir lik TQved maksimum for vinkelen hvor strømningslednings-bunten 10 inntar en omvendt kjedelinjeform, som er illustrert på fig. 2C. In fig. 2A is TR equal to TT, and the angle 0 between the vectors TR and TT is equal to zero, since in the initial position the flow wire bundle 10 is floating and no force is exerted on the pull-down cable sections 29 and 35. The result is that TQ is equal to zero. When force is applied to the pull-down cable sections 29 and 35, T U and the angle 0, the angle between T 1 and TRøker, increase, while the angle 4>, the angle between T and T decreases. The pre-change continues until the angle equals zero and TR becomes equal to TQ at the maximum of the angle where the flow line bundle 10 assumes an inverted catenary shape, which is illustrated in FIG. 2C.

Strømningsledningsbuntstrekket og nedtrekkings-kreftene som er nødvendig for å oppnå denne omforming er en funksjon bare av strømningsledningens oppdrift og stivhet og er derfor ikke avhengig av vanndybden. Ved drift vil forbind-elsene overføre strømningsledningstverrkrefter (se fig. 2A, The flowline bundle tension and pull-down forces necessary to achieve this reshaping are a function only of the flowline buoyancy and stiffness and are therefore not dependent on water depth. During operation, the connections will transmit flow line transverse forces (see fig. 2A,

2B og 2C) til strømningsledningsbasiskonstruksjonene. 28 og 34 under den endelige forbindelse av strømningsledningsbuntens ender 16 og 18. Endene 16 og 18 på strømningsledningsbunten 10 trekkes til strømningsledningskonstruksjonene 28 og 34 ved hjelp av nedtrekkingskablene 29 og 35. Flottører 12 holder en oppdrift for hele strømningsledningsbunten 10 og tilføyer oppdrift som er nødvendig for å gi en kjedelinjeform for strømningsledningsbunten 10 når den trekkes til sjøbunnen. 2B and 2C) to the flow line base structures. 28 and 34 during the final connection of the flowline bundle ends 16 and 18. The ends 16 and 18 of the flowline bundle 10 are pulled to the flowline structures 28 and 34 by the pull-down cables 29 and 35. Floats 12 maintain a buoyancy for the entire flowline bundle 10 and add buoyancy as necessary to provide a catenary shape for the flowline bundle 10 as it is pulled to the seabed.

Under hele nedtrekkingsoperasjonen vil dybdedetektorer 14, som kan være av hvilken som helst kjent type, selv om akust-iske .dybdedetektorer er foretrukket, konstant måle dybden for strømningsledningsbunten 10 ved hver flottør 12. Dybdestill-ingene som måles av dybdemålerne 14 kan bli matet til en be-regningsenhet med et katodestrålefremvisningsrør for å illu-strere formen for strømningsledningsbunten 10 når den trekkes ned mot sjøbunnen 36. During the entire drawdown operation, depth detectors 14, which may be of any known type, although acoustic depth detectors are preferred, will constantly measure the depth of the flowline bundle 10 at each float 12. The depth readings measured by the depth detectors 14 may be fed to a calculator with a cathode ray tube to illustrate the shape of the flowline bundle 10 as it is drawn down towards the seabed 36.

I praksis blir bunten 10 fremstilt på land, utstyrt med de koniske konstruksjoner 20 og 22 og trykktestet før ut-legging. Bunten blir så sjøsatt og tauet nær overflaten, men fortrinnsvis under sonen for bølgeaktivitet, til installa-sjonsstedet. Nedtrekkingskablene som er dreibart festet på sjøbunnen, blir så festet til hver buntende og til overflate-vinsjer, hvoretter buntendene samtidig trekkes ned og mekanisk sperres til basiskonstruksjonene 28, 34. Bøyene 12 blir så selektivt frigitt for å tillate bunten å legge seg på sjøbun-nen og buntbæreren kan fylles med sjøvann. In practice, the bundle 10 is produced on land, equipped with the conical constructions 20 and 22 and pressure tested before laying out. The bundle is then launched and towed close to the surface, but preferably below the zone of wave activity, to the installation site. The pull-down cables, which are pivotally fixed on the seabed, are then attached to each bundle end and to surface winches, after which the bundle ends are simultaneously pulled down and mechanically locked to the base structures 28, 34. The buoys 12 are then selectively released to allow the bundle to settle on the seabed. nen and the bundle carrier can be filled with seawater.

Det skal forstås at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan benyttes til å legge en strømningsledning eller strømningsledningsbunt i vann, hvis dybde er større enn leng^den for strømningsledningen eller bunten. Likeledes kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen også anvendes for legging av strømningsledninger og strømningsledningsbunter med en lengde som overskrider vanndybden. It should be understood that the method according to the invention can be used to lay a flow line or flow line bundle in water, the depth of which is greater than the length of the flow line or bundle. Likewise, the method according to the invention can also be used for laying flow lines and flow line bundles with a length that exceeds the water depth.

Claims

1. Procedure for placing a flow line below the water surface, characterized in that it includes the following steps: a) fastening of first and second flow line base constructions at spaced locations below the water surface, b) towing the flow line to the base structures, c) connecting a first end and a second end of the flow line to first and second flow line base structures, each by means of a cable, d) pulling the cables through the first and second flowline base structures simultaneously to draw the first and second ends to the first and second flowline base structures respectively, and e) connection . of the first end and the second end to the first flow line base structure and the second flow line base structure respectively.

2. Method according to claim 1, characterized in that the pulling step includes forming an inverted chain line form with the flow line bundle.

3. Procedure for placing a flow line bundle below the water surface, characterized in that it includes the following steps: a) fastening at a distance from each other of flow line base structures on the seabed, b) towing the flow line bundle to the flow line base structures, c) connection of one end of: the flow wire bundle to a first cable and another end of the flow wire bundle to a second cable, d) passing the first cable through one of the flow line base structures and the second cable through another flow line base structure e) pulling down the first and second ends of the flowline bundle to the one and the other flowline base structure simultaneously, and f) connection of one end to one flow line base structure and the other end to the other flow line base structure.

4. Method according to claim 3, characterized in that pull-down step c includes the formation of an inverted chain line form of the flow line bundle.

5. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that it includes the step of removably attaching the buoy at spaced intervals along the flow line or flow line bundle to provide buoyancy.

6. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that it also includes the following steps: arrangement of depth sensors at distance intervals along the flow line or flow line bundle, and receiving and measuring depth indications from each of the depth sensors.