RO112385B1

RO112385B1 - Instalatie, dispusa pe o nava, pentru lansarea unei conducte

Info

Publication number: RO112385B1
Application number: RO94-02093A
Authority: RO
Inventors: Jesse Ray Wilkins
Original assignee: Mcdermott Int Inc
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1997-08-29
Also published as: US5464307A; GEP19970983B; CA2129867C; EP0661488B1; RU94042938A; NO942799D0; BR9403950A; CA2129867A1; NO942799L; AU7287194A; BG61351B1; ES2132347T3; TW284818B; NZ264168A; BG99298A; EP0661488A1; PH30407A; SG82536A1; AU674987B2; EP0661488B2

Description

Invenția de față se referă la o instalație, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte în zonele marine și, în special, pentru lansarea unei conducte, în poziție aproape verticală, în zone marine cu ape adânci.

Pentru lansarea unei conducte în zonele marine este cunoscută o instalație relativ simplă constând dintr-o barjă de lansare prevăzută cu o platformă pe care secțiunile de țeavă sunt adăugate pe rând la conducta aflată în poziție orizontală pe platforma barjei respestive. Conducta este apoi curbată peste pupa barjei, dirijată în jos spre fundul mării, curbată din nou la orizontală și lansată pe fundul mării. Profilul conductei, în porțiunea sa din barja de lansare până la fundul mării este de forma unui “S” alungit - ceea ce a condus la denumirea de lansare în S”. Procedeul respectiv de lansare este bine-cunoscut și utilizat de mai mulți ani fiind de altfel denumit, procedeul “S”.

Deși instalația respectivă a fost preferată pentru aproape toate lansările de conducte instalate până în prezent, există limitări fizice ale folosirii ei. Aceste limitări sunt determinate în primul rând de adâncimea apei. Pe măsură ce adâncimea crește, posibilitatea de deplasara a vasului, pe ancore, devine tot mai redusă, iar componenta orizontală a tensiunii din conductă este tot mai mare. Acest inconvenient a fost luat în considerare de specialiștii în domeniul respectiv și, ca urmare, ei au adoptat procedeul de lansare aproape de verticală, desemnat cu litera “J”, indicat deci pentru a fi aplicat în apele adânci. Trebuie însă precizat că, definiția de apă adâncă, atunci când se face referire la folosirea procedeului “J”, de lansare, este funcție directă de diametrul conductei. Această relație este dată de adâncimea minimă a apei necesară ca o conductă de un anumit diametru să atingă un anumit grad de îndoire în timpul operației de lansare verticală. Există, de asemenea o adâncime maximă pentru anumite diametre de țeavă. De exemplu: o țeavă de cca. 170 mm, diametru, (6,625 țoii), neumplută cu apă necesită o adâncime minimă a apei de cca.

38m (124 picioare). La celălalt capăt al gamei, țeava având un diametru de cca. 1070 mm (42 țoii), neumplută cu apă, necesită o adâncime minimă a apei de cca. 408m (1.337 picioare). Pe parcursul timpului, s-a desfășurat o activitate considerabilă în domeniul aspectelor teoretice, ale conceptului de lansare în “J”, procedeul fiind îmbunătățit în mai multe etape, dar s-a făcut foarte puțin în ceea ce privește echipamentele necesare pentru aplicarea procedeului respectiv. Cele mai multe din îmbunătățirile propuse utilizează ca utilaj unitățiile submersibile existente, adaptate însă corespunzător. Aceste unități adaptabile aplicării procedeului “J”, nefiind însă construite pentru a fi folosite drept lansatoare de conducte, nu sunt nici prea eficiente în acest sens.

O altă problemă întâlnită la lansarea de conducte în mare, este legată de depozitarea, transportul și transferul țevilor spre vasul de lansare. în operațiunile normale, secțiunile de conducte sunt transportate în șantier în bucăți lungi de cca. 12m (4ϋ picioare). Vasul de transport, care este de regulă o barjă mică de materiale sau o ambarcațiune de transportat țevi cu destinație specială este legat de marginea vasului de lansare pe măsură ce țevile sunt transferate spre acesta din urmă. Transferul țevilor în ritmul de o îmbinare într-o unitate de timp poate dura mai multe zile, și întrucât acest transfer are loc între nave supuse mișcărilor induse de mare el este hazardant pentru personal și echipamente, în condiții bune ale mării, devenind însă imposibil în condiții reale. Pentru eliminarea acestui neajuns este cunoscut un dispozitv ce include o rampă care poate fi ajustată din poziția orizontală la cea verticală. El include și niște tensiometre de mare capacitate pentru fixarea țevii și aplicarea tensiunii necesare, dar nu a fost niciodată aplicat la construcția de conducte în ape adânci.

Instalațiile de lansare a conductelor în mare, atât cele folosite în mod curent (S), cât și propunerile teoretice (J), au anumite caracteristici comune. Ele pot sau nu pot utiliza ansambluri de țeavă formate

RO 112385 Bl din mai multe țevi asamblate în afara instalației pentru a asigura lungimi de țeavă mai mari decât cele normale, de 12m (40 picioare). Teoretic, s-a propus și utilizarea unor lungimi de țeavă de 24m (80 picioare) sau chiar mai mari. Pentru efectuarea sudurii, a testării nedistructive și a acoperirii de protecție a îmbinărilor se folosește un singur post de lucru. De asemenea, la instalațiile ce lucrează după procedeul de tip “J”,este necesar un mijloc de transfer a țevii dintr-o poziție orizontală, de pe vasul de lansare, într-o poziție apropiată de verticală, pe linia de lansare, precum și mijloace pentru coborârea țevii pe măsură ce vasul înaintează. □ problemă deosebită în acest sens o constituie crearea unui dispozitiv eficient de transfer a greutății conductei spre un mecanism de susținere astfel, încât mijloacele de coborâre să poată fi ridicate pentru pregătirea primirii următoarei greutății de țevi. Descrierea de brevet de invenție patent U.S. nr. 5464307/07 noiembrie 1995 depusă în S.U.A. sub nr.08/154320 la data de 18 noiembrie 1993 descrie o instalație pentru lansarea aproape de poziția verticală a unei conducte. Această instalație înclude o turlă plasată pe o barjă de lansare ce sprijină greutatea conductei imersată în mare și folosește o macara mobilă și un ansamblu suport ce permite un transfer corespunzător al greutății conductei din macara spre piedestal în timpul coborârii conductei, după adăugarea unei noi îmbinări de țevi. Dezavantajul acestei instalații este acela că o mare parte din greutatea conductei se transferă prin compresie asupra turlei, în timpul coborârii. Se adaugă astfel sarcini mari deasupra platformei vasului, pe o suprafață continuă, ceea ce provoacă ridicarea centrului de greutate al întregului sistem deasupra centrului de greutate al vasului.

Problema tehnică rezolvată de prezenta invenție constă în realizarea unei instalații, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte în zonele marine și, în special, pentru lansarea unei conducte, în poziție aproape verticală, în zone marine cu ape adânci, instalații al cărei centru de greutate, pe timpul lansării conductei, să coboare sub centrul de greutate al navei.

Prezenta invenție elimină dezavantajele de mai sus prin aceea că, instalația, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte în poziție aproape verticală, în cadrul unui prim exemplu de realizare, este alcătuită, dintr-o bază de sprijin montată pe un vas, un cadru ce se extinde în sus și este montat pe baza de sprijin, o turlă de aliniere a secțiunilor de țeavă, atașată de baza de sprijin și de cadru, cu posibilitatea de pivotare, o turlă de sprijin atașată de bază, cu posibilitea de pivotare și extinzându-se totodată în jos, din niște mijloace amplasate în turla de sprijin cu rolul de a prelua și susține greutatea coloanei și din niște mijloace de transfer a unei secțiuni de țevi din vas în turla de aliniere, care pot fi de orice tip dar care trebuie să fie prevăzute cu un braț mobil prin intermediul căruia să se realizeze transferul; mijloacele pentru preluarea și susținerea greutății conductei cuprind o macara, mobilă de-a lungul turlei de sprijin și un postament amplasat la capătul inferior al turlei de sprijin adaptat pentru a prelua și susține greutatea conductei din macara. Conform unui alt exemplu de realizare a invenției, instalația este alcătuită dintr-o bază de sprijin montată pe un vas, un cadru ce se extinde în sus și este montat pe baza de sprijin, o turlă de aliniere a secțiunilor de țeavă, atașată de baza de sprijin și de cadru, cu posibilitatea de pivotare, un cadru de susținere a unui element de sprijin, atașat de bază, un postament atașat de cadrul de susținere adaptat pentru a prelua cu posibilități de a elibera și de a sprijini greutatea conductei, un element de sprijin, ce se extinde în jos, atașat de capătul inferior al cadrului de susținere și o macara amplasată în elementul de sprijin, mobilă de-a lungul acestuia, destinată a prelua cu posibilitatea de a elibera și de a susține greutatea conductei împreună cu postamentul respectiv; elementul de sprijin este articulat la porțiunea sa inferioară pentru a permite bascularea în sus a porțiunii respective, într-o poziție pliată, de repaus.

RO 112385 Bl

Instalația, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte în zonele marine, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- permite coborârea centrului de greutate al întregului ansamblu sub centrul de greutate al navei;

- macaraua este singurul element mobil al instalației, cufundat în apă.

Se dau, în continuare, două exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1-7, care reprezintă:

-fig. 1, vedere generală a instalației, potrivit prezentei invenții, realizată conform unui prim exemplu;

- fig. 2, vedere de detaliu care ilustrează ansamblul - bază de sprijin, turla de aliniere, și turla de sprijin;

-fig. 3, vedere de detaliu ilustrând capătul inferior al turlei de sprijin;

-fig. 4, vedere de detaliu ilustrând capătul inferior al turlei de sprijin cu macaraua mobilă lângă piedestal;

- fig. 5, un alt exemplu de realizare a instalației, conform invenției;

- fig. 6, vedere de detaliu a ansamblului de cadre al elementului de sprijin și capătul superior al elementului de sprijin din cea de a doua variantă a instalației conform invenției;

-fig. 7, vedere de detaliu a capătului inferior al elementului de sprijin din cel de al doilea exemplu de realizare al invenției, având macaraua dispusă la capătul de jos al acestuia.

Instalația, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte în poziție aproape verticală, conform, invenției, este indicată în fig. 1 printr-un reper poziția 10. în general, ea este compusă dintr-o bază de sprijin 12, un cadru vertical de lucru 14, o turlă de aliniere a îmbinărilor de țevi 16, o turlă de sprijin 18, și niște mijloace amplasate în aceasta din urmă pentru a prelua greutatea unei coloane 20. Baza 12 este atașată rigid de puntea unei nave 22, denumită în continuare vas de lansare, într-o variantă preferată a invenției, prezentată în fig. 1-4, această bază, 12 este astfel configurată, încât de ea sunt atașate, cu posibilități de pivotare, atât turla de aliniere a îmbinărilor de țevi 16, cât și turla de sprijin 18. Baza 12 și instalația 10 sunt ilustrate în fig. 1 și 2, ca fiind poziționate în mijlocul vasului de lansare 22, într-o configurație denumită în mod obișnuit “moon pool”. Totuși, trebuie avut în vedere faptul că, instalația 10 poate, de asemenea, să fie poziționată lateral sau pe pupa vasului 22, pentru a putea corespunde necesităților specifice ale operației de lansare a conductei.

Cadrul 14 este atașat rigid la bazai2 și se extinde deasupra acesteia, asigurând sprijinirea turlei 16 de aliniere a secțiunilor de țeavă. Turla 16 de aliniere a secțiunilor de țeavă este structurată din cadre ușoare, întrucât ea suportă numai greutatea uneia sau a mai multor secțiuni de țeavă, a ansamblului interior de aliniere și a sistemului de transfer. Turla 16 este configurată ca un cadru în formă de “U”, deschis pe de o parte, pe lungime, fiind destinată să suporte greutatea secțiunilor de țeavă în timpul operațiunilor de sudare a conductei. Conform fig. 1, pozițiile reprezentate cu linie întreruptă, turla 16 se atașează astfel încât, să se sprijine pe baza 12 și pe cadrul vertical de lucru 14 ocupând, selectiv, diferite poziții unghiulare conform necesităților ridicate de operația de lansare a conductei. Turla 16 de aliniere a îmbinărilor de țevi se aliniază cu turla de sprijin 18.

Turla 18 se sprijină cu capătul său superior, având și posibilitatea de pivotare, pe baza 12, prin intermediul unui cadru de sprijin 24 ilustrat și poziționat în fig.

2. Conform fig. 2, cadrul de sprijin 24 asigură pivotarea selectivă a turlei de sprijin 18 în funcție de necesitățiile opereției de lansare, ca și în cazul menționat mai sus al turlei de aliniere 16. Turla de sprijin 18 este destinată să preia greutatea conductei imersate, pe timpul operațiunilor de lansare. Elementul de preluare a greutății conductei este concretizat de o macara mobilă, translatabilă, 26 și un postament 28, reprezentate în fig. 2- 4. Macaraua mobilă 26 și postamentul 28 sunt folosite împreună pentru susținerea și coborîrea conductei după adăugarea unei noi îmbi

RO 112385 Bl nări. Postamentul 28 sprijină greutatea conductei prin intermediul unui scut opritor 30 în timp ce la aceasta se adaugă o nouă îmbinare. După adăugarea secțiunii respective, macaraua mobilă se ridică, translatând în interiorul turlei de sprijin, pentru a prelua greutatea conductei, iar postamentul 28 se deschide, operații urmate de coborîrea macaralei 26 în turla de sprijin 18 prin intermediul unui troliu 32, un cablu 34 și un geamblac 36; greutatea conductei este iar preluată de postamentul 28, după care macaraua 26 se ridică înapoi spre capătul superior al turlei de sprijin 18, în pregătire, pentru adăugarea unei noi îmbinări de țevi la conductă, în timp ce postamentul 28 sprijină conducta. Deși pentru realizarea operațiunilor efectuate de macaraua 26 și de postamentul 28 se pot folosi orice echipamente adecvate, este totuși preferabilă folosirea ansamblului descris în descrierea de brevet de invenție patent U.S. nr. 5464307/07 noiembrie 1995, întrucât acesta asigură transferul greutății conductei într-un mod eficient și cu economie de timp.

Transferul îmbinărilor de țeava din poziție orizontală, de pe un rastel pregătit în acest scop în turla 16 de aliniere a lor, se poate efectua prin utilizarea unui braț de aliniere 38 atașat cu posibilități de pivotare de turla 16 de aliniere a îmbinărilor de țeava. Este de la sine înțeles că se poate utiliza orice alt mijloc de transfer a îmbinărilor de țeavă, adecvat, de tipul brațului mobil. în timpul utilizării, turla 16 de aliniere a îmbinărilor de țeavă și turla de sprijin 18 sunt aliniate una cu alta și fixate la un unghi necesar pentru realizarea operațiunilor de lansare, funcție de dimensiunea țevii și adâncimea apei. Pe rastelul de țevii se transferă o îmbinare de țevi având capetele pregătite pentru sudarea la conductă.

Brațul de aliniere 38, sau orice alt echipament similar, preia înbinarea de țevi din macara fiind rotit în sus, în sensul săgeții și a liniei întrerupte din fig. 1, pentru a transfera îmbinarea de țevi spre turla de aliniere 16. Niște elemente de prindere prevăzute în turla 16 preiau îmbinarea de țevi și o țin în poziția necesară pe timpul sudării ei la conducta 20. Elementele de prindere prevăzute în turla 16 sunt de preferință ajustabile pentru a permite alinierea corectă a îmbinării de țevi cu conducta. Pentru personal și pentru amplasarea echipamentelor necesare efectuării operațiunilor de sudură și de testare, instalația este prevăzută cu o platformă de lucru 40. în timpul adăugării îmbinării de țeavă, postamentul 28 sprijină conducta prin intermediul scutului opritor 30 amplasat pe el. Un element interior de prindere și aliniere trebuie de regulă să fie prevăzut la capătul superior al turlei de aliniere a îmbinărilor de țeavă cu conducta. De-a lungul conductei sunt prevăzute, la diferite intervale, niște scuturi opritoare pentru a se preveni alunecarea ei în timpul operațiunilor de lansare. După realizarea operațiunilor de sudură, testare și acoperire a conductei, macaraua mobilă, translatabilă, 26 preia greutatea de pe postamentul 28 și este coborâtă în turla de sprijin 18, pe măsură ce vasul de lansare a conductei se deplasează înainte.

Fig. 3 ilustrează un opritor 30 așezat pe postamentul 28 care sprijină conducta 20 pe timpul sudării următoarei îmbinări de țevi și a ridicării macaralei 26 în timp ce fig. 4 prezintă momentul imediat următor unui transfer între macaraua 26 și postamentul 28, în care macaraua 26 începe să fie ridicată înapoi spre capătul superior al turlei de sprijin 18 în pregătire pentru atașarea unei noi secțiuni de țevi. Macaraua 26 este deplasată spre capătul superior al turlei de sprijin 18 și utilizată pentru sprijinirea conductei pe un opritor, după efectuarea operației de sudură. După aceea o îmbinare de țeavă deja poziționată în turla de aliniere 16 este sudată la conducta 20, operația fiind repetată. în afara asigurării coborârii centrului de greutate, amplasarea macaralei sub suprafața de lucru elimină necesitatea de a aștepta ca macaraua să elibereze spațiul înainte de a trece la o nouă fază de atașare a îmbinării următoare la conductă.

RO 112385 Bl în fig. 5- 8 este ilustrat un alt exemplu de realizare a instalației, conform invențieii, pentru lansarea, în mare, a unei conducte în poziție aproape verticală. Principala diferență constă în aceea că turla de sprijin este înlocuită cu un alt element de sprijin, postamentul este amplasat deasupra apei, iar macaraua se deplasează de-a lungul elementului de sprijin și în afara apei. Conform fig. 5, turla de sprijin ilustrată în fig. 1 este înlocuită cu un cadru de susținere 42 și un element de sprijin 44. Așa cum este cel mai bine ilustrat în fig. 6, cadrul de susținere 42 este atașat, cu posibilități de pivotare, de baza 12, printr-un cadru de sprijin 24. Un suport de bază 4S este prevăzut cu un element de prindere 48 ce ocupă o poziție deschisă în care nu susține greutatea conductei și o poziție închisă în care susține această greutate.

Fig. 6 ilustrează poziția în care se transferă greutatea conductei de pe suportul de bază spre macara. Așa cum, de altfel, s-a descris mai sus, macaraua mobilă, translatabilă 2B, este susținută și deplasată cu un cablu 34 ce trece peste un geamblac 36. Macaraua 26 preia greutatea conductei dintr-un element de susținere 48 prin contactul capătului superior al macaralei 26 cu opritorul 30 de pe conductă. Macaraua 26 este apoi coborâtă în elementul de sprijin 44 pe măsură ce vasul de lansare 22 se deplasează înainte pentru a coborâ și lansa conducta pe o porțiune egală cu lungimea îmbinării de țevi adăugată. Elementul de prindere 48 este apoi închis pentru a prelua un opritor de pe conductă și a susține greutatea acesteia în timp ce se adaugă o nouă îmbinare de țevi, iar macaraua 26 se deschide pentru a elibera conducta și este apoi ridicată din nou spre suportul de bază. Așa cum reiese din poziția redată prin linie întreruptă în fig. 5, care ilustrează o configurație imaginară a elementului 44, porțiunea inferioară a acestuia este articulată în așa fel, încât ea pivotează în sus și poate fi blocată într-o poziție de repaus, restrânsă, pentru a se reduce adâncimea de pătrundere în apă și a se reduce rezistența la mișcarea vasului de lansare 22 în timpul când nu se lansează conducta. Așa cum s-a descris mai sus, cea de a doua variantă redă o instalație care poate asigura un anumit domeniu de unghiuri adaptabile la dimensiunea țevii și adâncimea apei. Ea are, de asemenea, avantajul că elementul de sprijin este mai mare decât turla de sprijin, iar macaraua este singurul element mobil cufundat în apă sub vas. Amplasarea suportului de bază îl menține în afara apei și asigură întreținerea sa mai ușoară.

întrucât, în cadrul conceptului inventiv ilustrat mai sus se pot realiza mai multe variante modificate din punct de vedere constructiv, iar la variantele descrise se pot face multe modificări, conform legilor în vigoare, este clar că detaliile expuse trebuie interpretate drept ilustrative și nu limitative.

Claims

1. Instalație, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte, în poziție aproape verticală, în zone marine cu ape adânci, caracterizată prin aceea că, este alcătuită dintr-o bază de sprijin (12) montată pe un vas, un cadru (14) ce se extinde în sus și este montat pe baza de sprijin (12), o turlă (16) de aliniere a îmbinărilor de țeava, atașată de baza de sprijin (12) și de cadrul (14) , cu posibilitatea de pivotare, o turlă de sprijin (18) atașată de baza (12), cu posibilitea de pivotare și extinzându-se totodată în jos, și din niște mijloace amplasate în turla de sprijin (18) cu rolul de a prelua și susține greutatea coloanei și din niște mijloace de transfer a unei secțiuni de țevi din vas în turla de aliniere (16) care pot fi de orice tip dar care trebuie să fie prevăzute cu un braț mobil (38) prin intermediul căruia să se realizeze transferul.

2. Instalație, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, mijloacele pentru preluarea și susținerea greutății conductei cuprind o macara (26), mobilă, translatabilă de-a lungul turlei de sprijin (18) și un postament (28) amplasat la

RO 112385 Bl capătul inferior al turlei de sprijin (18) adaptat pentru a prelua și susține greutatea conductei din macaraua (26).

3. Instalație, dispusă pe o navă, pentru lansarea unei conducte, în poziție 5 aproape verticală, în zone marine cu ape adânci, caracterizată prin aceea că, în cadrul unui alt exemplu de realizare a invenției, este alcătuită dintr-o bază de sprijin (12) montată pe un vas, un cadru io (14) ce se extinde în sus și este montat pe baza de sprijin (12), o turlă (16) de aliniere a îmbinărilor de țeavă, atașată de baza de sprijin (12) și de cadrul (14), cu posibilitatea de pivotare, un cadru de 15 susținere (42) a unui element de sprijin (44), atașat de baza (12), un postament (46) atașat de cadrul de susținere (42) adaptat pentru a prelua cu posibilități de a eliberare și de a sprijini greutatea conductei, un element de sprijin (44) , ce se extinde în jos, atașat de capătul inferior al cadrului de susținere (42) și o macara (26) amplasată în elementul de sprijin (44), mobilă de-a lungul acestuia, destinată pentru a prelua cu posibilități de a elibera și de a susține greutatea conductei împreună cu postamentul (46).

4. Instalație, conform revendicării

3, caracterizată prin aceea că, elementul de sprijin (44) este articulat la porțiunea sa inferioară pentru a permite bascularea în sus a porțiunii respective, într-o poziție pliată, de repaus.