NO871006L

NO871006L - OFFSHORE LOAD / UNLOAD SYSTEM.

Info

Publication number: NO871006L
Application number: NO871006A
Authority: NO
Inventors: Jean Pinto; Arild Figenschou
Original assignee: Articulated Columns Norway A S
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1988-09-12
Also published as: NO871006D0

Description

Oppfinnelsen vedrører laste/lossesystemer for bruk i sjøen. The invention relates to loading/unloading systems for use in the sea.

Utviklingen av dynamiske posisjoneringssystemer for skip har i dag nådd et slikt nivå at dynamisk posisjonering har oppnådd almen anerkjennelse som et foretrukket system for holding av skip på ønsket sted under lasting/lossing i sjøen. Man vet også at undervannsinstallasjoner under det av bølger og strømmer påvirkede vanndyp har flere fordeler. The development of dynamic positioning systems for ships has today reached such a level that dynamic positioning has achieved general recognition as a preferred system for holding ships in the desired location during loading/unloading in the sea. It is also known that underwater installations below water depths affected by waves and currents have several advantages.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et laste/- lossesystem som gir mulighet for å utnytte de fordeler som er forbundet med dynamisk posisjonering og som gir mulighet for bruk av undervannsinstallasjoner under det område som påvirkes av bølger og strømmer, slik at man derved kan muliggjøre lasting/lossing i sjøen på en rask og fordelaktig måte. The purpose of the invention is to provide a loading/unloading system which makes it possible to utilize the advantages associated with dynamic positioning and which makes it possible to use underwater installations under the area affected by waves and currents, so that loading can thereby be made possible /unloading into the sea in a fast and advantageous way.

Denne hensikt oppnås med et system som definert i krav 1. This purpose is achieved with a system as defined in claim 1.

Plasseringen av en manifold ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å anordne den under påvirkningsområdet til bølger og strømmer samt skipstrafikk og gjør det også mulig å benytte et dynamisk posisjoneringssystem for et skip, med mulighet for å la skipet ligge på været. Slik plassering av skipet vil minimalisere energiforbruket mens skipet er under dynamisk posisjonering. The placement of a manifold according to the invention makes it possible to arrange it under the influence of waves and currents as well as ship traffic and also makes it possible to use a dynamic positioning system for a ship, with the possibility of leaving the ship on the weather. Such positioning of the ship will minimize energy consumption while the ship is under dynamic positioning.

Et viktig aspekt ved oppfinnelsen er kombinasjonen av flere fleksible stigeledninger og en lasteledning med en mellom-liggende manifold. Mens strømningsledninger som ligger på havbunnen vanligvis benyttes i dimensjoner opptil 40 tommer og mer er fleksible stigeledninger bare tilgjengelige i dimensjoner opp til 10-12 tommer, og en vanlig dimensjon er 8 tommer. Lasteledninger, eksempelvis en gummiledning, er kjent i dimensjoner opp til 24 tommer. An important aspect of the invention is the combination of several flexible riser lines and a load line with an intermediate manifold. While subsea risers are typically used in sizes up to 40 inches and more, flexible risers are only available in sizes up to 10-12 inches, and a common size is 8 inches. Cargo lines, for example a rubber line, are known in dimensions up to 24 inches.

Oppfinnelsen tilveiebringer et system hvor fleksible stigeledninger benyttes opp til et nivå i vannet hvorfra en lasteledning kan benyttes på en fordelaktig måte. Systemet gjør således bruk av potensialet som både strømningsled-ninger, fleksible stigeledninger og lasteledninger har. Fluidet som skal overføres kan således bringes fra en kilde på havbunnen og opp til et tankskip uten vesentlige trykktap. Dette skyldes at det benyttes flere fleksible stigeledninger opp til en neddykket manifold, hvorfra lasteledningen benyttes som overføringsmiddel. The invention provides a system where flexible ladder lines are used up to a level in the water from which a loading line can be used in an advantageous manner. The system thus makes use of the potential that both flow lines, flexible riser lines and load lines have. The fluid to be transferred can thus be brought from a source on the seabed up to a tanker without significant pressure losses. This is because several flexible riser lines are used up to a submerged manifold, from which the load line is used as a means of transmission.

Fordelaktige utførelseseksempler av systemet er angitt i de uselvstendige krav. Advantageous embodiments of the system are indicated in the independent claims.

En foretrukken utførelsesform er en hvor manlfolden benyttes som det direkte oppankrede legeme. En universalkopling mellom den neddykkede bøye og manlfolden muliggjør en fordelaktig stabil plassering av manlfolden, under utnyttelse av slakke eller forspente ankerkabler, uten at denne stabile stilling påvirkes vesentlig av eventuelle bølge- og strøminduserte bøyebevegelser. A preferred embodiment is one where the manfold is used as the directly anchored body. A universal connection between the submerged buoy and the manfold enables advantageously stable placement of the manfold, using slack or pre-tensioned anchor cables, without this stable position being significantly affected by any wave and current induced buoy movements.

Et videre foretrukket system ifølge oppfinnelsen er et hvor svivelforbindelsen ombord i skipet har den utførelse som er angitt i kravene 5 og 6. Under lasting vil skipet nødven-digvis dreie seg og dette vil bevirke en snoing av lasteledningen, indusert av den iboende friksjon i svivelforbindelsen. Drivenheten vil i aktivert tilstand være i stand til å kompensere for slik snoing. A further preferred system according to the invention is one where the swivel connection on board the ship has the design specified in claims 5 and 6. During loading, the ship will necessarily turn and this will cause a twisting of the cargo line, induced by the inherent friction in the swivel connection . In the activated state, the drive unit will be able to compensate for such twisting.

Et vesentlig aspekt ved oppfinnelsen er bruk av den ledning som strekker seg opp gjennom vannet under lasting (og lossing), idet denne ledning senkes ned i og lagres i vannet når den ikke er i bruk. I lagringsstillingen vil ledningen være upåvirket av bølger, strømmer og trafikk. Dette for-lenger levetiden til en slik ledning. An important aspect of the invention is the use of the line that extends up through the water during loading (and unloading), as this line is lowered into and stored in the water when it is not in use. In the storage position, the cable will be unaffected by waves, currents and traffic. This extends the lifetime of such a cable.

Et fordelaktig lagringsarrangement for ledningen er definert i krav 7. An advantageous storage arrangement for the cord is defined in claim 7.

Den spesifike fordel ved dette arrangement er den letthet hvormed slangen kan oppfiskes når et skip er ankommet og en fluidumoverfringsforbindelse skal etableres mellom manlfolden og skipet. Geometrien i lagringsarrangementet muliggjør lett oppfisking og tilkopling. Etter lastefasen kan ledningen frigjøres og senkes ned i vannet igjen på en måte som sikrer at ledningen bringes tilbake til den opprinnelige lagrings-tilstand. Dette er et viktig trekk fordi man derved er sikret at så snart man har etablert en fordelaktig lagringsstilling, såkan denne reetableres igjen og igjen. The specific advantage of this arrangement is the ease with which the hose can be fished out when a ship has arrived and a fluid transfer connection is to be established between the manfold and the ship. The geometry of the storage arrangement enables easy fishing and connection. After the loading phase, the line can be released and lowered into the water again in a way that ensures that the line is returned to its original storage condition. This is an important feature because it ensures that as soon as you have established an advantageous storage position, this can be re-established again and again.

Plasseringen av manlfolden på et vanndyp utenfor påvirkningen av bølger og strømmer, men ikke spesielt dypere enn nød-vendig, muliggjør naturligvis også inspeksjon og vedlikehold ved hjelp av dykkere. Dette gjelder naturligvis også for den fleksible ledning og dens forbindelse med manlfolden. Det skal nå vises til tegningene, hvor: The location of the manfold at a water depth outside the influence of waves and currents, but not particularly deeper than necessary, naturally also enables inspection and maintenance with the help of divers. This of course also applies to the flexible cable and its connection with the manlfold. It must now be shown to the drawings, where:

Fig. 1 viser et lastesystem ifølge oppfinnelsen,Fig. 1 shows a loading system according to the invention,

fig. 2 viser den neddykkede bøye og manifold i større fig. 2 shows the submerged buoy and manifold in a larger scale

målestokk,yardstick,

fig. 3 viser en modifisert utførelse avbøye og manifold, fig. 3 shows a modified design deflector and manifold,

fig. 4 viser et forskjøvet arrangement mellom bøye og fig. 4 shows a staggered arrangement between buoy and

manifold,manifold,

fig. 5 viser en svivelforbindelse som benyttes i fig. 5 shows a swivel connection used in

systemet, ombord i et tankskip, ogthe system, on board a tanker, and

fig. 6-9 viser ulike faser av et foretukket lagringsarrangement for lasteledningen. fig. 6-9 show various phases of a preferred storage arrangement for the load line.

Lastesystemet i fig. 1 innbefatter en neddykket bøye 1 oppankret ved hjelp av flere ankerkabler 2. Bøyen bærer en fluidumoverføringsmanifold 3 ved hjelp av et universalledd 4 (fig. 2). The loading system in fig. 1 includes a submerged buoy 1 anchored by means of several anchor cables 2. The buoy carries a fluid transfer manifold 3 by means of a universal joint 4 (fig. 2).

En strømningsledning 5 på havbunnen er ved hjelp av en bunnmanifold 6 satt i fluidumoverføringsforbindelse med tre fleksible stigeledninger 7 som går opp gjennom vannet til den nevnte neddykkede manifold 3, hvorfra en lasteledning strekker seg videre over til et tankskip 14. A flow line 5 on the seabed is, by means of a bottom manifold 6, set in fluid transfer connection with three flexible riser lines 7 that go up through the water to the aforementioned submerged manifold 3, from which a cargo line extends further over to a tanker 14.

Som vist i fig. 2 er ankerkablene 2 tilknyttet den neddykkede manifold 3 ved 8,9 og 10. En kabel 11 går fra bøyen 1 og opp til en markeringsbøye 12 på overflaten. As shown in fig. 2, the anchor cables 2 are connected to the submerged manifold 3 at 8,9 and 10. A cable 11 runs from the buoy 1 up to a marking buoy 12 on the surface.

I fig. 3 er en neddykket bøye 1' oppankret ved hjelp av flere ankerkabler 2'. Bøyen bærer en fluidumoverføringsmanifold 3' ved hjelp av en stiv forbindelse 41. In fig. 3 is a submerged buoy 1' anchored by means of several anchor cables 2'. The buoy carries a fluid transfer manifold 3' by means of a rigid connection 41.

For å oppnå balanse i systemet er bøyens 1' senterlinje 42 forskjøvet relativt manifoldens senter 43, i retning mot de fleksible stigeledninger 7'. Denne forskyvning x er valgt som et kompromiss mellom stand-by- og lastesituasjonen. In order to achieve balance in the system, the center line 42 of the bend 1' is shifted relative to the center 43 of the manifold, in the direction of the flexible riser lines 7'. This displacement x is chosen as a compromise between the stand-by and load situations.

Forskyvningen mellom bøyen og manlfolden gjelder naturligvis også for utførelsen i fig. 2. The displacement between the bend and the manlfold naturally also applies to the design in fig. 2.

Svivelforbindelsen i fig. 5 er montert i baugen på et skip 14. Skipets baug er forsynt med en utsparing 15 hvis tak 16 danner et monteringsområde for en fluidumoverførings-svivel-skjøt 17. Svifelskjøten 17 har en øvre stasjonær del 18 som er fastgjort i en åpning 19 i utsparingens tak 16. Denne stasjonære sviveldel 18 kan f.eks. være fiksert i åpningen 19 ved hjelp av konvensjonelle fastgjøringsmidler, såsom bolter 20. The swivel connection in fig. 5 is mounted in the bow of a ship 14. The ship's bow is provided with a recess 15 whose roof 16 forms a mounting area for a fluid transfer swivel joint 17. The swivel joint 17 has an upper stationary part 18 which is fixed in an opening 19 in the recess ceiling 16. This stationary swivel part 18 can e.g. be fixed in the opening 19 by means of conventional fastening means, such as bolts 20.

Svivelskjøtens andre hoveddel er den nedre, roterbare sviveldel 21. De to sviveldeler er således roterbare relativt hverandre om en svivelakse 22. The other main part of the swivel joint is the lower, rotatable swivel part 21. The two swivel parts are thus rotatable relative to each other about a swivel axis 22.

Den nedre roterbare sviveldel 21 er forsynt med en koplings-anordning 23 for løsgjørbar kopling av ledningen 13 som kommer i fra undervannsinstallasjonen. Ledningens øvre del er forsynt med en påflenset adapter 24. Denne adapter 24 har en øvre flens 26 beregnet for sampassing med en nedre flens 25 på den roterende sviveldel. Klemmer 27 er svingbart montert på den roterende sviveldel for samvirke med baksiden av flensen 26. Den her viste kopling er naturligvis en av mange mulige løsninger for løsgjørbar kopling mellom svivelskjøten og ledningen, og slike koplinger er velkjente for fagmannen. The lower rotatable swivel part 21 is provided with a coupling device 23 for releasable coupling of the cable 13 coming in from the underwater installation. The upper part of the cable is provided with a flanged adapter 24. This adapter 24 has an upper flange 26 intended for matching with a lower flange 25 on the rotating swivel part. Clamps 27 are pivotally mounted on the rotating swivel part for cooperation with the back of the flange 26. The coupling shown here is of course one of many possible solutions for releasable coupling between the swivel joint and the wire, and such couplings are well known to those skilled in the art.

Et tannhjul 28 er anordnet på den roterbare sviveldel 21. Dette tannhjul 28 har inngrep med et tannhjul 29 som er i drivforbindelse med en drivenhet 30 ombord i skipet 14. A gear wheel 28 is arranged on the rotatable swivel part 21. This gear wheel 28 meshes with a gear wheel 29 which is in drive connection with a drive unit 30 on board the ship 14.

En føler 31 er plassert under utsparingens tak. Denne føler 31 er av en type som kan måle rotasjonsstillingen til sviveldelen 21 og derved rotasjonsstillingen til ledningen 13 med en referansevinkel. Når en gitt forskjell for denne vinkel er nådd, her kalt 0, så aktiveres drivenheten 30 og vil da via giroverføringen 29,28 dreie sviveldelen 21 en vinkel -0. Det nødvendige styresystem kan være anordnet og styrt i fra skipets hoved-kontrollrom. A sensor 31 is placed under the roof of the recess. This sensor 31 is of a type that can measure the rotational position of the swivel part 21 and thereby the rotational position of the wire 13 with a reference angle. When a given difference for this angle has been reached, here called 0, the drive unit 30 is activated and will then via the gear transmission 29, 28 turn the swivel part 21 an angle -0. The necessary control system can be arranged and controlled from the ship's main control room.

Når ledningen er snodd eller dreiet en vinkel over en viss verdi, hvilken verdi er definert ut fra behovet for å unngå uønsket torsjon i ledningen, vil denne snoing avføles ved hjelp av egnede følere, som måler ledningens rotasjonsvinkel. Når en gitt rotasjonsvinkel er nådd vil drivenheten aktiveres og bevirke en rotasjon av den sviveldel som er koplet til ledningen. Sviveldelen roteres i motsatt retning og det oppnås derved en kompensasjon for ledningssnoingen. When the wire is twisted or turned an angle above a certain value, which value is defined based on the need to avoid unwanted torsion in the wire, this twisting will be sensed using suitable sensors, which measure the wire's rotation angle. When a given angle of rotation is reached, the drive unit will be activated and cause a rotation of the swivel part which is connected to the wire. The swivel part is rotated in the opposite direction and a compensation for the cable twist is thereby achieved.

Fig. 6 viser stand-by-situasjonen eller lednings-lagrings-situasjonen. Fra manlfolden 3 går ledningen 13 nedover i vannet i J-form. Ledningens 13 frie ende er ved 26 forbundet med en kj edel inj e-kabel 32 som ved 33 er forbundet med en ankerkabel 34 som går til et anker 35 på sjøbunnen 36. Fra 33 går det en bøyekabel 37 opp gjennom vannet og til en over- flatebøye 38. En pilotkabel 39 går fra bøyen 38 til en pilotbøye 40. Ved hjelp av det beskrevne arrangement holdes ledningen 13 vekk fra ankerkablene 2 (fig. 1) under stand-by-perioden. Ledningen 13 er således lagret under påvlrknings-området til bølgene og strømmene og uten fare for sliting mot ankerkablene 2, og vil derfor være sikret en lang levetid. Fig. 6 shows the stand-by situation or the cord-storage situation. From the manlfold 3, the line 13 goes down into the water in a J shape. The free end of the line 13 is connected at 26 to a boiler injection cable 32, which at 33 is connected to an anchor cable 34 that goes to an anchor 35 on the seabed 36. From 33, a buoy cable 37 goes up through the water and to a - flat buoy 38. A pilot cable 39 runs from the buoy 38 to a pilot buoy 40. By means of the described arrangement, the wire 13 is kept away from the anchor cables 2 (Fig. 1) during the stand-by period. The cable 13 is thus stored under the area of exposure to the waves and currents and without danger of wear against the anchor cables 2, and will therefore be guaranteed a long life.

Når et skip 14 ankommet vil en servicebåt 14 fiske opp pilotkabelen 29 og vinsje kabelen 37 ombord (fig. 7). Kabelen 32 løskoples ved 33 og kabelen 37 senkes ned igjen, som vist i fig. 8. Kabelen 32 bringes til skipet 14 og ved hjelp av vinsj ombord i skipet bringesledningen 13 ombord og forbindes med rørledningsarrangementet ombord i skipet. Nå kan last-ingen påbegynnes (fig. 9). When a ship 14 has arrived, a service boat 14 will fish up the pilot cable 29 and winch the cable 37 on board (fig. 7). The cable 32 is disconnected at 33 and the cable 37 is lowered again, as shown in fig. 8. The cable 32 is brought to the ship 14 and by means of a winch on board the ship the line 13 is brought on board and connected to the pipeline arrangement on board the ship. Now no load can be started (fig. 9).

Ved løskopling etter lasting reverseres de ovenfor nevnte arbeidsoperasj oner. When disconnecting after loading, the above-mentioned work operations are reversed.

Ledningen 13 koples løs ombord i skipet og kabelen 32 gis ut og overleveres til ser v i cebåt en. Servicebåten går til oppfiskingsbøyen og vinsjer kabelen 37 ombord, hvorved punktet 33 bringes opp til servicebåten. Kabelen 32 forbindes ved punktet 33 og kabelen 37 gis så ut, hvorved punktet 33 bringes ned til havbunnen igjen. The cable 13 is disconnected on board the ship and the cable 32 is released and handed over to the ser v i ce boat. The service boat goes to the fishing buoy and winches the cable 37 on board, whereby point 33 is brought up to the service boat. The cable 32 is connected at point 33 and the cable 37 is then released, whereby point 33 is brought down to the seabed again.

Hele operasjonen kan naturligvis utføres direkte fra tank-skipet, hvorved man eliminerer behovet for en servicebåt. The entire operation can of course be carried out directly from the tanker, thereby eliminating the need for a service boat.

Det viktige trekk ved dette arrangement ligger i geometrien i kabelsystemet, hvilken geometri muliggjør at punktet 33 kan løftes til overflaten og senkes igjen, idet man herunder er sikret at punktets 33 stilling ikke endres. Med andre ord: arrangementet i fig. 6 er slik at ledningen vil holdes i den viste stilling. Etter lasting, når punktet 33 er senket igjen, vil situasjonen i fig. 6 igjen være etablert, og man har således sikret at ledningen vil være bragt tilbake til nøyaktig samme lagrings- eller stand-by-stilling som tidlig-ere . The important feature of this arrangement lies in the geometry of the cable system, which geometry enables the point 33 to be raised to the surface and lowered again, thereby ensuring that the position of the point 33 does not change. In other words: the arrangement in fig. 6 is such that the wire will be held in the position shown. After loading, when point 33 is lowered again, the situation in fig. 6 again be established, and it has thus been ensured that the line will be brought back to exactly the same storage or stand-by position as earlier.

Claims

1. Offshore loading/unloading system including one or more flowlines (5) on the seabed, multiple flexible risers (7) rising from the seabed through the water, a submerged buoy (1), a flood transfer manifold (3) carried by the submerged buoy (1), several anchor cables (2) which keep the buoy (1) submerged, the flexible riser lines (7) having a flow-transmitting connection with the manfold (3) and the aforementioned flow line (5), and a cargo line (13) with a first end and a second end, the first end having a fluid transfer connection with the manfold (3) while the other end is intended for a fluid transfer connection with a swivel coupling arrangement (17) on board a dynamically positioned ship (14).

2. System according to claim 1, characterized in that the anchor cables (2) are pre-tensioned.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the manlfold (3) is carried by the buoy (1) by means of a universal coupling (4).

4. System according to one of claims 1-3, characterized in that the anchor cables (2) are connected (8,9,10) to the manfold (3).

5. System according to one of the claims 1-4, characterized in that the swivel connection (17) includes (2) rotatable parts (18, 21) relative to each other about a swivel axis, the one swivel part (21) being designed for a detachable connection (23) to the load line (13) said other end.

6. System according to claim 5, characterized in that the said swivel part (21) has driving cooperation with a drive unit (30) on board the ship, the arrangement being such that the drive unit (30) when activated will cause a rotational movement of the said swivel part (21 ) about the spiny salmon.

7. System according to one of the preceding claims, characterized in that the stand-by or storage arrangement of the aforementioned cord (13) is such that the cord is held hanging in a J-shape or catenary form from the manlfold (3), the arrangement including a catenary cable ( 32) from the free end (26) of the cable (13) and to a point (33) where it is connected with an anchor cable which extends from there and in the direction of the cable to an anchor (35) in the seabed, and is further connected with a buoy cable (37) which goes up to a surface buoy (38), the geometry of the cable system being such that the connection point (33) can be lifted to the surface and lowered again to the same position on the seabed (36).

8. System according to claim 7, characterized in that the mentioned surface buoy (38) is connected to a pilot buoy (40) on the surface by means of a pilot cable (39).