NO862597L - Anordning ved stigeroer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører forbedring ved fleksible stigerør festet til en bøyelig konstruksjon som er anbragt på dypt vann for å gjennomføre arbeider under vann, spesielt for petroleumutvinning. De typer av bøyelige konstruksjoner det dreier seg om, omfatter f.eks. en leddet søyle, et oljetårn (med eller uten stag) og en plattform med en stram forankring.

Et stigerør som er translatorisk bevegelig i en brønnføring, som er stivt forbundet med den bøyelige marine konstruksjon, kan ytterligere være forsynt med sentreringsanordninger, spesielt for det nedre parti, for å eliminere risikoen for utbøyning. Således kan stige-røret betraktes som selvbærende.

På den annen side, i alle tilfeller hvor det nedre parti av stigerøret fritt kan deformeres når det følger svingebevegelsene av den bøyelige konstruksjon, er det nødvendig å anordne midler for utøvelse av strekk ved toppen, (hvilke midler i det følgende vil bli benevnt "strekkanordninger").

I alle tilfeller hvor den svingende konstruksjon 1 dreier om sitt dreiepunkt 2, kan man observere relative forskyvninger 4. ZV mellom et fast plan oi dJ i den svingende konstruksjon og et punkt på stigerøret 3 forbundet med den svingende konstruksjon 1, hvilket punkt har tilknytning til dette plan (fig. 1).

Forskyvningen er en funksjon av:

- lengden L av stigerørets bøyelige parti; - helningen 1%. av den svingende konstruksjon;

- posisjonen 1 av leddforbindelsen; og

- eksentrisiteten d av stigerøret i forhold til den svingende konstruksjons akse.

De relative forskyvninger A , A-' volder problemer for adkomsten til toppen av stigerørene når det gjelder det vedlikehold som er nødvendig ved slike installasjoner. Likeledes oppstår det problemer ved tilkoblingen til rør-ledningssystemet som er forbundet med konstruksjonen, spesielt på plattformen ved toppen av konstruksjonen (samlemanifold).

Disse ulemper blir ifølge oppfinnelsen eliminert eller redusert ved at stigerørene er inndelt i grupper av tilgrensende stigerør, og ved at det ifølge oppfinnelsen foreslås å anordne en arbeidsplattform for hver slik gruppe, hvorved forskyvningene i forhold til plattformen blir små. På denne måte. blir problemene i forbindelse med adkomst og rørledningstilkoblinger løst samtidig.

En anordning ifølge oppfinnelsen omfatter, for en gruppe av tilgrensende stigerør, en arbeidsplattform som er stivt forbundet met ett av stigerørene og som er forsynt med anordninger for å tillate translatorisk bevegelse parallelt med den bøyelige marine konstruksjons akse, samt har uttagninger for passasje av de andre stigerør i denne gruppe.

Som vanlig ved en bøyelig marin konstruksjon med et tverr-element forsynt med en samlemanifold (kalt hovedmanifold), er arbeidsplattformen som er tilordnet en gruppe av innbyrdes tilstøtende stigerør forsynt med en samlemanifold (kalt satelittmanifold), hvorved hvert av stigerørene i en bestemt gruppe er forbundet med sate-littmanif olden ved hjelp av en kort fleksibel kobling og hver satelittmanifold er forbundet med hovedmanifolden ved hjelp av en lang fleksibel kobling.

Ved flere utførelser består anordningene for å gjøre arbeidsplattformen translatorisk bevegelig parallelt med den bøyelige marine konstruksjons akse av føringsan-ordninger på skinner som forløper parallelt med den leddede konstruksjons akse, og som er stivt festet til den leddede konstruksjon.

Ved andre utførelser forbinder skinnene, som for-løper parallelt med aksen for den leddede konstruksjon og er stivt forbundet med denne, de øvre tverrelementer av den bøyelige konstruksjon med de nedre tverrelementer.

Ved mange utførelser er stigerørene selvbærende, i hvilket tilfelle det vanligvis antas at anordningene som benyttes for å gjøre dem selvbærende ikke omfatter anordninger for utøvelse av strekk på det stigerør som er stivt forbundet med arbeidsplattformen, hvilke anordninger måtte være beregnet for vekten av plattformen samt av utstyr som er festet til denne.

Hvis stigerørene ikke er selvbærende, er stige-røret som er stivt festet til arbeidsplattformen forsynt med strekkutøvende anordninger som er beregnet for vekten av stigerøret, plattformen og utstyr på denne, mens de andre stigerør i gruppen er forsynt med differensial-strekkanordninger montert på det respektive stigerør og på arbeidsplattformen.

I tilfellet av direkte aktiv strekkutøvelse, består strekkanordningene som er montert på det med arbeidsplattformen stivt forbundne stigerør av en regulerbar hydraulisk sylinder.

I tilfellet av direkte passiv strekkutøvelse, består strekkanordningene som er montert på det med arbeidsplattformen stivt forbundne stigerør av en vekt av på forhånd bestemt størrelse, som virker via en kabel og to lederuller.

I tilfellet av indirekte strekkutøvelse, kan strekkanordningene montert på det med arbeidsplattformen stivt forbundne stigerør utgjøres av motoriserte føringer som opererer langs skinner som forløper parallelt med konstruksjonens akse. Alternativt kan disse anordninger også utgjøres av motoriserte skinner som løper parallelt med konstruksjonens akse og som virker på føringene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av en del ikke-begrensende eksempler under henvisning til de vedføyede tegninger, hvor

fig. 1 viser det foreliggende mekaniske problem,

fig. 2 viser elementene ifølge oppfinnelsen for løsning av problemet,

fig. 3 viser en anordning for selvbærende stigerør,

fig. 4 viser et tilfelle av direkte aktiv strekk-utøvelse ,

fig. 5 viser et tilfelle av direkte passiv strekk-utøvelse ,

fig. 6 viser et tilfelle av indirekte strekkut-øvelse, og

fig. 7 viser en andre tilfelle av indirekte strekk-utøvelse .

Av fig. 1 vil det ses at den totale forskyvning av toppenden av stigerøret mellom to ytterpunkter A og B er lik A + /l 1 .

Fig. 2 viser at for to tilgrensende stigerør 3, 3' med en innbyrdes avstand a mellom de respektive feste-punkter til bunnplaten, hvilken avstand a er liten sammenlignet med utbøyningsstrekningen d, er den relative forskyvning mellom de to stigerørs toppender å + <j ' , hvilket er meget lite sammenlignet med A + .

Istedenfor å benytte et referanseplan oc c*J som ligger fast i den leddede konstruksjonen, vil man benytte et plan som ligger fast i ett av stigerørene, heretter betegnet "referanse-stigerøret", og planet vil bli betegnet "referanseplanet" for gruppen av tilgrensende stigerør. Da vil forskyvningen av toppenden av et stige-rør, som ikke er referanse-stigerøret, være S + S'<hvorved det er tilveiebragt en løsning på problemet.

Fig. 3 viser en anordning for et selvbærende stige-rør, dvs. et stigerør i hvis topparti det ikke utøves strekk.

På fig. 3 ses hovedstigerøret 3 og et stigerør 3', hørende til gruppen av tilgrensende stigerør. En arbeidsplattform 4 er perpendikulært fiksert til stigerøret 3. Plattformen 4 er forsynt med føringsanordninger 5 langs skinner 6, som er stivt festet til et nedre tverrelement 7 og et øvre tverrelement 8 av den leddede konstruksjon (eller svingende søyle) 1.

Stigerøret 3' går gjennom arbeidsplattformen 4 i en åpning 9 forsynt med føringsorganer 10.

Det øvre tverrelement 8 bærer en manifold 11, heretter kalt "hovedmanifold". Arbeidsplattformen bærer en manifold 12, heretter kalt "satelittmanifold".

Satelittmanifolden 12 er forbundet med hovedmanifolden 11 ved hjelp av et langt fleksibelt forbindelses-stykke 14.

I denne utførelse er stigerørene 3, 3' selvbærende og stigerøret 3 er dimensjonert og utstyrt for ikke bare å bære sin egen vekt, men også den ytterligere vekt av arbeidsplattformen 4, satelittmanifolden 12, de korte, fleksible forbindelser 13 og forskjellig annet tilbehør. Hvis stigerøret 3 ikke er beregnet for å kunne bære all denne ytterligere belastning, må det være utstyrt med strekkanordninger (begrenset til virkningene av disse ytterligere belastninger), idet slike kjente anordninger ikke var tatt med i beregningen for de selvbærende stigerør .

En slik modifikasjon hvor det benyttes hjelpeut-styr, er ikke begrenset til en installasjon hvor det er montert en flerhet av selvbærende stigerør. Den kan også benyttes for å anordne ytterligere egnede hydrauliske, pneumatiske eller mekaniske strekksystemer hvor det er montert en flerhet av stigerør som krever strekkpå-virkning.

Fig. 4-7 viser utførelser hvor strekkanordninger 14 er anbragt ved toppenden av stigerøret 3 eller direkte på arbeidsplattformen 4 til hvilken stigerøret er stivt festet.

På fig. 4 består de direkte aktive strekkanordninger av en hydraulisk sylinder 14.

Fig. 5 viser direkte passive strekkanordninger i form av motvekter 14 som er forbundet med stigerøret 3 ved hjelp av lederuller 16 og 17.

De indirekte strekkanordninger på fig. 6 består av motoriserte føringer 5 som er stivt forbundet med arbeidsplattformen 4, og som glir langs føringsskinnene eller føringssøylene 6 som er stivt festet til det nedre tverr-element 7 samt også til det øvre tverrelement 8. De motoriserte føringer tilføres kraft fra en enhet 18, som kan være anbragt på det nedre element 7. Enheten 18 omfatter en styreanordning 19 for styring av den relative forskyvning av elementet 7 og stigerøret 3.

På fig. 7 (høyre side av figuren) består strekkanordningene av en fast skruespindel eller en tannstang 6 som samvirker med de motoriserte føringer 5, som er stivt festet til arbeidsplattformen 4 og får tilført kraft fra enheten 18. Alternativt (venstre side av fig. 7) kan strekkanordningene bestå av en motorisert skruespindel 6 som samvirker med en føring 5 som er stivt forbundet med arbeidsplattformen 4, og som omfatter en mutter e.l. Spindelen 6 beveges ved hjelp av en mekanisme 20 som får tilført kraft fra. enheten 18 og styres ved hjelp av anordningen 19 for forskyvningsstyring.

Anordningen ifølge oppfinnelsen virker som følger: Et stigerør festet til en leddet konstruksjon blir naturlig utsatt for kontinuerlige forskyvningsbevegelser, Utstyret ved toppenden av slike stigerør, hvilket utstyr omfatter forskjellige ventilsystemer og fleksible forbindelsesanordninger for samlemanifolden som er stivt forbundet med den leddede konstruksjon, utgjør en kompleks montasje som er omfangsrik og tung. Videre er utstyret ved toppen av stigerøret (så vel som den leddede konstruksjon) utsatt for virkningen av ytre dynamiske påkjen-ninger. Dette utstyr kan bli tvunget til bevegelser som er uønsket fordi de er uforenlige med normal drift og effektivt vedlikehold.

Anordningen ifølge oppfinnelsen medfører følgende driftsfordeler: - Effektiv føring av stigerøret ved hjelp av én eller flere føringssøyler eller -skinner som er forbundet med den leddede konstruksjon og forløper parallelt med stigerørenes bevegelse i forhold til sine føringsrør. - Muligheten for å utføre service og vedlikehold på en gruppe tilgrensende stigerør fra en felles arbeidsplattform, hvor også tilkoblingene for stigerørene til en satelittmanifold er anbragt, samt å oppnå en betydelig redusert forskyvningsstrekning i forhold til plattformen sammenlignet med forskyvningene i forhold til referanse-konstruksjonen bestående av de øvre og nedre tverrelementer . - Muligheten for føring av en flerhet av tilgrensende stigerør ved hjelp av én eneste føringsanordning, hvorved strekkutøvelse (hvis dette er nødvendig) kan tilveiebringes ved hjelp av et ytre aktivt eller passivt system.

- Muligheten for forbedring av systemet av fleksible forbindelsesanordninger ved å anordne separate, korte fleksible forbindelser mellom stigerørshodene og satelittmanifolden og en lang, fleksibel forbindelse mellom satelittmanifolden og hovedmanifolden.

Anvendelsen av anordningen ifølge oppfinnelsen er ikke begrenset til forbedring av adkomsten til toppen av petroleum-stigerør som er forbundet med bøyelige under-vannskonstruksjoner. Lignende anordninger kan benyttes i et hvilket som helst system med relativ forskyvning, så vel på landjorden som i sjøen, f.eks. kabler, hydrauliske ledninger, fiberoptikk etc. Slike anvendelser vil ligge innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

Claims (10)

1. Anordning ved hoder av stigerør som er festet til en bøyelig marin konstruksjon, karakterisert ved at anordningen, for en gruppe av tilgrensende stigerør, omfatter en arbeidsplattform som er stivt forbundet méd ett av stigerørene og som er forsynt med anordninger for å tillate translatorisk bevegelse av plattformen parallelt med den leddede konstruksjons akse, samt har uttagninger for passasje av de andre stigerør i gruppen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at arbeidsplattformen tilhørende en gruppe stigerør, hvor den leddede konstruksjon har et tverrelement forsynt med en samlemanifold, kalt hovedmanifolden, er forsynt med en andre samlemanifold, kalt satelittmanifold, og at hvert av stigerø rene i en bestemt gruppe er forbundet med satelittmanifolden ved hjelp av en kort, fleksibel kobling og hver satelittmanifold er forbundet med hovedmanifolden ved hjelp av en lang fleksibel kobling.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningene for å tillate translatorisk bevegelse av plattformen parallelt med den leddede konstruksjons akse består av føringsanordninger på skinner som forløper parallelt med denne akse og som er stivt forbundet med den leddede konstruksjon..

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at skinnene forbinder konstruksjonens øvre tverrelementer med et nedre tverrelement.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at stigerø rene er selvbærende.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert , ved at stigerø ret, som er stivt forbundet med arbeids plattformen, er forsynt med strekkanordninger som er dimensjonert for vekten av stigerøret og arbeidsplattformen samt utstyret på denne, og at hvert av de andre stigerør i gruppen er forsynt med differensial-strekk-midler montert på det respektive stigerør og på arbeidsplattformen.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at strekkanordningene som er montert på søylen som er stivt festet til arbeidsplattformen utgjøres av et skrue-spindelformet element e.l. med variabel påvirkning.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at de nevnte strekkanordningen utgjøres av en motvekt med på forhånd bestemt vekt som virker ved hjelp av en kabel og to lederuller.

9. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at de nevnte strekkanordninger utgjøres av motoriseringsanordninger for fø ringer som løper langs skinner som forlø per parallelt med konstruksjonens akse.

10. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at de nevnte strekkanordninger utgjøres av motoriseringsanordninger for skinner som forlø per parallelt med konstruksjonens akse, hvilke motoriseringsanordninger virker med hensyn på føringer på skinnene.