NO960900L - Hydrostatisk utligningsanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt offshore-platt-former fremstilt av rørformede elementer, som er rørvarer, og nærmere bestemt problemet med å redusere eller eliminere virkningen av hydrostastisk trykk på formen av rørformede elementer neddykket i sjøvann såvel som en fremgangsmåte ved deballastering av rørvarer.

Som godt kjent for fagmannen er konstruksjonselementene i en offshoreplattform som blir neddykket i sjøvann vanligvis rørvarer og må være beregnet på å motstå netto ytre hydrostatisk trykk i kombinasjon med andre laster som måtte bli påsatt elementene. Konstruksjonene må vanligvis være beregnet på å flyte slik at de kan installeres ved bruk av kontroller-te ballasteringsteknikker. Under installasjon har således de fleste elementer en trykksatt atmosfære på innsiden og blir utsatt for omgivelsestrykket på utsiden. Etter installasjon blir elementene vanligvis etterlatt tomme fordi det ville være uønsket og upraktisk å fylle elementene etter installa-sjonen. Således er de fleste elementer som blir neddykket i sjøvann utsatt for hele det omgivende, hydrostatiske trykk under installasjon og under konstruksjonens levetid.

Det hydrostatiske trykk fremkaller ringkompresjon i rørvare-ne. Den hydrostatiske endekraft fremkaller også aksiell kompresjon i rørvarene. Spenningene i elementene forårsaket av det hydrostatiske trykk krever ekstra veggtykkelse og krever ofte at kompresjon-armeringsringer blir festet til elementene i intervaller langs deres lengde. Disse ringer hindrer ustabilitet og påfølgende flatgjøring av rørvaren under virkningen av det hydrostatiske trykk. Jo dypere vannet er og jo større elementdiameteren er, desto større er kostnaden med hensyn til hydrostatikken. Tilslutt, i tilstrekkelig dype farvann, blir det ugjennomførbart å bruke tomme elementer, hvilket betyr at ekstra oppdrift må tilveiebringes høyere opp i konstruksjonen for å flyte strukturen. I korthet blir beregningen av konstruksjonen for hydrostatikken økende kostbar med økende dybde og blir tilslutt prohibitiv.

En annen tilnærming mot det hydrostatiske problem har vært betraktet, med det har blitt avvist på grunn av hensynet til sikkerhet. Dersom elementene som blir mest påvirket av hydrostatikken ble fyllt med trykkluft i fabrikasjonsverftet, så kunne de indre og ytre trykk som virker på rørvarene etter installasjon bli utbalansert, som dermed eliminerte hydrosta-tikkproblemet. For å tilfredsstille hensynet til sikkerhet ville imidlertid disse rørvarer måtte bli beregnet og gradert som trykktanker, hvilket gjorde ideen for kostbar å bruke.

Det er også kjent å utnytte installasjonsplaner som krever forsettelig oversvømmelse av visse rørstrukturer, etterfulgt av deballastering eller utblåsing av de oversvømte rørvarer. Vanligvis blir ett eller to kammere i hvert rørben i en konstruksjon fyllt, skjønt ethvert element kan velges avhengig av egenskapene til konstruksjonen satt sammen av rørelementer. Som vist i fig. 2 foretas deballastering ved å blåse vann, vist ved 32, ut med trykkluft eller nitrogen 100, levert av en for formålet bestemt båt gjennom et rørsystem 110 bygget for dette formål. Understellsben 112 er vist å ha øvre og nedre lukkeanordninger 114 og 116, og vann 32 tømmes ut gjennom en nedre ventil 118 i sjøen. Trykkstørrelsen som blir pådratt luften eller nitrogenet 100 avhengig av hvor langt rørvaren 112 forløper under sjønivået, vist ved 120.

Under fremstilling av offshorekonstruksjonen anbringes et kjemikalie av ønskede egenskaper på innsiden av elementene som skal bli hydrostatisk utlignet under installering. Kjemikaliet blir tilført hvert element i den nødvendige mengde for å skape et gassvolum som vil skape et trykk på innsiden av elementet som vil være likt med det omgivende trykk på utsiden av elementet, når konstruksjonen er i sin endelige sluttposisjon. Et slikt element sies å være hydrostatisk utlignet. Den kjemiske reaksjon som genererer gassen blir initiert med en anordning som aktiviseres ved trykkforskjell mellom innsiden og utsiden av elementet. I den foretrukne utførelse er initieringsinnretningene innstilt ved trykkforskjeller som vil initiere gassgenereringsreaksjonen når konstruksjonen daler ned til sin sluttposisjon under installeringen. Således er elementene ikke trykksatt under fremstillingen på land eller under installeringen når elementene er over havoverflaten, hvilket betyr at personell aldri blir utsatt for noen fare fra en trykksatt ugradert rørvare. Faktisk kan de innstilte trykkforskjeller velges slik at rørelementene ikke blir utsatt for netto indre eller ytre trykk som ville styre elementets konstruksjon.

I en beslektet applikasjon kan deballastering av ballastkam-rene bli gjennomført med kjemikaliegassgenerering. Den korrekte kjemikaliemengde anbringes i elementene som forventes å bli forsettelig oversvømmet under installering. For å deballastere kammere initieres reaksjonen for kjemikaliegassgenerering, sannsynligvis med direkte inngrep av personell og trykket som skapes presser vannet ut fra kammeret gjennom en åpning i bunnen av kammeret.

Oppfinnelsen kan benyttes til alle rørformede elementer av hvilken som helst type marine konstruksjoner hvor det er ønskelig å utligne de indre og ytre trykk som virker på rørelementene, eller for å deballastere elementene. De som har fagkunnskap vil innse at oppfinnelsen kan bli benyttet med fordel på understell og ettergivende tårn, blant andre typer marine konstruksjoner.

De ulike nyhetstrekk som karakteriserer oppfinnelsen er påpekt spesielt i de etterfølgende krav som danner del av denne beskrivelse. For en bedre forståelse av oppfinnelsen, dens operative fordeler og bestemte formål som oppnås ved dens bruk, gis henvisning til de vedlagte tegninger og beskrivende stoff hvor foretrukne utførelser av oppfinnelsen er vist.

Fig. 1 viser et skjematisk sideriss av en fagverksrad i et understell hvor den foreliggende oppfinnelse er utøvet; Fig. 2 viser et skjematisk snittriss av et understellsben eller rørformet element ifølge den tidligere kjente teknikk; Fig. 3 viser et bruddstykkevis riss av en del av fagverks-raden vist ved 3 i fig. 1, som viser en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 4 viser et sideriss av et rørformet element som skal deballasteres i samsvar med nok en utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Det vises spesielt til fig. 1, hvor rørformede ben 12 og rørformede fagverkselementer 20 omfatter en offshorekonstruksjon generelt betegnet 10. Selvom et understell 10 er vist har man også tenkt på ettergivende tårn eller andre marine konstruksjoner som innbefatter i helhet eller delvis rørvarer. Som det godt kjent er for fagmannen, tilveiebringer benene 12 og fagverkselementene 20 oppdrift til konstruksjonen 10 og er derfor tomme, dvs. ikke oversvømmet og ved atmosfærisk trykk. I enkelte tilfeller, for å hjelpe til ved installasjon, må partier av benene 12 eller fagverkselementene 20 bli oversvømmet under installasjon og deretter deballastert, som vist på fig. 2.

Den foreliggende oppfinnelse unngår dette å utsette utvalgte rørvarer for betydelige netto ytre hydrostatiske trykk ved å trykksette innsiden av rørvaren etterhvert som det senkes ned til sin endelige slutthøyde under installasjon. Ved den foreliggende oppfinnelse lagres et kjemikalie på innsiden av hvert av de utvalgte rørvarer under fremstillingen av konstruksjonen. Kjemikaliet er passivt inntil det blir aktivert under nedsenkingen av rørvaren til sin slutthøyde mens konstruksjonen blir installert. Når aktivert genererer kjemikaliet gass som frembringer trykk i rørvaren som motvirker det ytre hydrostatiske trykk. Oppfinnelsen innbefatter også bruken av kjemikaliegassgenerering for å deballastere et element som har tidligere blitt oversvømmet.

En fagmann kan velge blant et utvalg kjemikalier som vil generere gasser som ikke er skadelige for konstruksjonen eller for omgivelsen, dersom gassen unnslipper til miljøet. Det finnes også et utvalg aktuatorer som kan bli brukt for å initiere den gassgenererende kjemiske reaksjon. De mest pålitelige av aktuatorene føler trykkforskjellen mellom innsiden og utsiden av det rørformede element og initierer reaksjonen når en forutbestemt trykkforskjell nås.

I fig. 3 er det vist et antall pakker med kjemikalier 26 som befinner seg inne i det rørformede fagverkselement 20. hver av disse pakker 26 er standardisert og vil generere en kjent gassmengde. Gitt volumet av rørvaren 20 og den omgivende stedstemperatur, kan konstruktøren beregne gassmengden som er nødvendig for hydrostatisk å utligne rør-fagverket 20. Så velger konstruktøren kombinasjonen av pakker 26 som vil frembringe den korrekte gassmengde. Tilslutt må konstruktøren bestemme den innstilte trykkforskjell ved hvilken aktuatoren 28 vil initiere den gassgenererende kjemiske reaksjon. Den innstilte trykkforskjell for hvert element er omhyggelig valgt slik at reaksjonen initieres under nedsenkingen av konstrukjonen ved en høyde som fører til gassgenerering som vil holde trykkforskjellen som virker på hvert element innenfor visse grenser. Gitt hastigheten på gassgenereringen og hastigheten for nedføring av konstruksjonen, må trykket på innsiden av elementet øke rimelig i balanse med den hydrostatiske trykkøkning som virker på utsiden av elementet. Dette vil hindre for stor netto trykkforskjell, ytre eller indre, i å utvikle seg og skade elementet.

Fig. 4 viser en alternativ utførelse av oppfinnelsen hvor et rørformet element 12 er delt med skott 34 og 36 i ballastrom som kan forsettelig oversvømmes med vann 32 ved å åpne ventilen 18. Under fremstilling blir gassgenererende kjemikaliepakker 26 festet i ballastrommet og forbundet til en reaksjonsinitierende anordning 38. Til en tid etter at ballastrommet er oversvømt vil installeringsplanen kreve at rommet blir deballastert. For å deballastere blir reak-sjonsinitieringsanordningen 38 aktivert ved personel1 inngrep, dvs. en dykker eller fjernstyrt farkost (ROV), eller fra overflaten ved bruk av en akustisk aktiviseringsanordning, eller annen innretning. Når reaksjonen er iverksatt, hever gassen 40 som blir generert trykket inne i ballastrommet og presser vannet ut fra ballastrommet gjennom ventilen 18.

Claims (10)

1. Anordning ved en offshorekonstruksjon som har en rørvare, som 1 bruk, er i det minste delvis neddykket og utsatt for innad rettet hydrostatisk trykk, karakterisert ved at anordningen omfatter: trykkgenererende innretninger i rørvaren som har en passiv tilstand som ikke utøver noe overskuddstrykk inne i rørvaren og en aktivert tilstand som genererer et mottrykk i rørvaren for å motvirke det hydrostatiske trykk; og aktiviserende innretninger operativt forbundet til den trykkgenererende innretning for å aktivere den trykkgenererende innretning for å generere mottrykket.

2 . Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den trykkgenererende innretning omfatter minst en kjemikaliepakke i rørvaren, aktiviseringsinnretningen omfatter en mekanisme for å initiere reaksjonen i kjemikaliet i pakken for å generere gass for å produsere mottrykket.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at aktiviseringsinnretningen er manuelt aktiviserbar.

4 . Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at aktiviseringsinnretningen er følsom overfor en forskjell i trykket mellom innsiden og utsiden av rørvaren.

5 . Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den innbefatter en ventil i rørvaren for å slippe ut vannet som holdes i rørvaren for å deballastere rørvaren når gass blir generert av den kjemiske pakke i rørvaren.

6. Fremgangsmåte for trykksetting av en rørvare i en offshorekonstruksjon når rørvaren blir installert og minst delvis neddykket, karakterisert ved at den omfatter: posisjonere minst en trykkgenererende innretning i rørvaren som har en passiv tilstand som ikke utøver trykk over omgivelsestilstanden i rørvaren, og en aktivert tilstand som genererer et mottrykk i rørvaren for å motvirke det hydrostatiske trykk; og aktivere den trykkgenererende innretning for å motstå det hydrostatiske trykk.

7 . Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den trykkgenererende innretning er et gassgenererende kjemikalie.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den innbefatter aktivere den trykkgenererende innretning når rørvaren blir utsatt for en forutbestemt trykkforskjell mellom innsiden og utsiden av rørvaren.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den innbefatter minst delvis oversvømming av rørvaren under installasjon av offshorekonstruksjonen og deretter aktivere den trykkgenererende innretning for å deballastere rørvaren.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 6 til 9, karakterisert ved at den innbefatter å anordne en ventil i rørvaren for å ventilere sjøvann under deballastering av rørvaren.