SE451080B - Rorelsekompensator med forbettrad legesindikator for borrnings- och produktionsarbete till havs - Google Patents

Description

451 080 delar. De var inte endast relativt komplicerade, vilket i sin tur gjorde dem dyra och svåra att underhålla eller att reparera, utan de var även otillräckliga med avseende på den noggrannhet med vilken de kunde bestämma de inbördes lägena för kompensator- kropparna, och således för de med varandra förbundna käll- och stödkonstruktionerna.

Enligt föreliggande uppfinning avser man att införliva ett relativt enkelt delsystem i en offshore-rörelsekompensator- anordning för att verka såsom lägesindikator för denna. Detta delsystem innefattar en i handeln tillgänglig anordning för alstrande av en elektrisk signal som är en funktion av hydraulisk tryçkhöjd. Närmare bestämt innefattar den ett flexibelt rör som har en vätskebehàllare vid en ände och en tryckkänslig givare i den andra änden. Röret är fyllt med vätska mellan dess två ändar. En ände är monterad på en av kompensatorkropparna, medan den andra änden, närmare bestämt den som är förbunden med givaren, är monterad på den andra kroppen huvudsakligen nedanför behållaränden. När kompensator- "'*J*/wñ_~\ÉÉɧEšïEâ“rör-sig 1 vertikal lea 1 förhållande till varandra förändras avståndet mellan det flexibla rörets två ändar, var- igenom den hydrauliska tryckhöjden i den nedre änden förändras och sàledes;även storleken på den signal som alstras av givar- en. Sistnämnda elektriska signal kan med híälp av välkända organ omvandlas till en visuell utläsning.

Tack vare att lägesindikatordelsystemet är så okompli- ceratärdetrelativtbilligtochenkelt att reparera på plats.

Det är även säkert eftersom varken den spänning som krävs för att driva givaren, eller dess utgångssignal, behöver vara sär- skilt starka. Dessutom kan vätskan som är innesluten i det flexibla röret vara av en oskadlig art. En annan utmärkande fördel ligger i att denna speciella typ av lägesindikator relativt enkelt kan införlivas i så gott som varje typ av rörelsekompensator utan att den senare behöver undergå någon väsentlig omkonstruktion. Oaktat detta är lägesindikatorn med all sin enkelhet och därmed sammanhängande fördelar, mycket mera exakt än de som exemplifierar teknikens ståndpunkt. Om exempelvis det maximala avståndet mellan rörets två ändar är 451 080 6 meter kan graden av noggrannhet vara så hög som É 12,7 mm.

Följaktligen är det ett grundläggande syfte med före- liggande uppfinning att åstadkomma en offshore-rörelsekompen- sator med förbättrat lägesindikatororgan.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en dylik rörelsekompensator i vilken lägesindikator- organet innefattar en anordning för att i densamma skapa och uppmäta en hydraulisk tryckhöjd och alstra en signal som är en funktion därav.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en dylik rörelsekompensator i vilken lägesindikatororganet är relativt enkelt och billigt men ändå säkert, mångsidigt och mycket noggrannt.

Med hänvisning till föredragna utföringsformer av upp- finningen beskrives ytterligare syften, kännetecken och för- delar därmed närmare nedan,i anslutning till bifogade ritningar pà vilka: fig. 1 är en schematisk vertikalprojektion av ett off- shore-stöd- och stigrör med därmed förbundna stigrörsspännan- ordningar som införlivar föreliggande uppfinning, fig. 2 är en förstorad vertikalprojektion av en av stig- rörsspännanordningarna enligt fig. 1, I fig. 3 är en vy tagen i rät vinkel i förhållande till fig. 2, i fig. 4 är en ytterligare förstorad vertikalprojektion, med vissa delar bortbrutna, av rörelseindikatordelsystemet till spännanordningen enligt fig. 2 och 3, fig. 5 är en vy delvis i tvärsnitt och delvis i vertikal- projektion tagen längs linjen 5-5 i fig. 4 och fig. 6 är en vertikalprojektion av en borrsträngkompen- sator vilken inbegriper en lägesindikator enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 1 visar i förenklad och schematisk form en flytande offshore-borrigg 10. Riggen eller plattformen 10 har ben 12 som uppbär konstruktionen på pontoner (visas ej) i vattnet 16.

Ett borrtorn 14 uppbärs på riggens 10 däck. Nedanför riggen 10 visas den övre änden av en sträng av stigrör 18 som sträcker sig nedåt till en källa under ytan. 451 080 Eftersom stigröret 18 av nödvändighet är flexibelt och är upprättstående i vattnet 16 kommer det att röra sig i för- hållande till ríggen 10. Av ännu större betydelse är att själva riggen kommer att hävas och kränga eftersom den flyter på vattnet 16.

I syfte att utjämna dylik relativrörelse är ett par mot- stående rörelsekompensatorer i form av borrsträngspännanord- ningar 20 anordnade. Även om två av spännanordníngarna 20 visas i fig. 1 kan varje lämpligt antal av dessa utnyttjas.

Var och en av spännanordningarna 20 är förbunden med riggen 10. Närmare bestämt innefattar var och en av spännanordningar- na övre och nedre monteringsplattor 22 och 24. Den nedre plattan 24 kan fastskruvas eller på annat sätt styvt fast- sättas vid resp. ben 12 medan den övre plattan 22 med hjälp av ett stöd 26 är förbunden med riggens 10 däck. Varje spänn- anordning 20 är vidare förbunden med den övre änden av stig- röret 18 med hjälp av varsin flexibel kabel 28. Ett par hål- lare 30 är utsträckta nedåt från undersidan av riggens 10 däck och varje hållare 30uppbär ett block 32. Var och en av kablarna 28 har en ände fastsatt vid den övre änden av stig- röret 18, är förd över resp. block 32 och är därefter utsträckt till den nedre änden av resp. spännanordning 20.

I fig. 2 och 3 visas en typisk spännanordning 20 närmare i detalj.Det.bör dock förstås att lägesindikatordelsystemet kan användas på ett otal olika typer av spännanordningar. Spänn- anordningen 20 innefattar en cylinder 34 som är anordnad huvudsakligen i vertikal led. När de används häri kommer ut- trycket "huvudsakligen i vertikal led" och liknande uttryck att utnyttjas för att ange att den längsgående centrumlinjen för föremålet i fråga är orienterad på ett sådant sätt att den har åtmintone en betydande vertikal riktningskomponent.

En kolv 36 är anordnad inuti cylindern 34 och den därmed för- bundna kolvstängen 38 sträcker sig uppåt och ut genom den övre änden av cylindern 34. Den övre änden av cylindern 34 är tätad gentemot kolvstången 38 med hjälp av konventionella organ (visas ej). Ett linskiveaggregat innefattande en monter- ingshållare 40 och linhjul 42 och 44, som är roterbart monter- 451 080 ade på hållaren 40 med hjälp av en axel 46, är styvt fastsatt i den nedre änden av cylindern 34..Monteringsplattan 24, som beskrivits ovan, är styvt fastsatt vid hållaren 40. Ett tämligen likartat linskiveaggregat, innefattande en monterings- hållare 48 och linhjul 50 och 52, som är roterbart monterade på hållaren 48 med hjälp av en axel 54, är fastsatt vid den övre änden av kolvstången 38.

Linan 28 är förd under linhjulet 42, över linhjulet 52, tillbaka nedåt och under linhjulet 44, tillbaka uppåt och över linhjulet 50, och är slutligen utsträckt tillbaka nedåt med sin ände säkrad vid hållaren 40 och således vid cylindern 34.

Emedan cylinder 34 är styvt fastsatt vid stödriggen 10 såsom beskrivits ovan, är således stigröret 18 effektivt, partiellt uppburet pà kolven 36 och dess kolvstång 38. Varje rörelse för stigröret 18 i förhållande till stödriggen 10 kommer att förorsaka eller sträva efter att förorsaka en motsvarande rörelse för kolvstången 38 och kolven 36 i förhållande till cylinden134. I syfte att förenkla denna diskussion kan det sägas att kolven 36 och kolvstången 38 är verksamt förbundna med stigröret 18, även om linskivaggregatens 48, 50,_52 kon- taktpunkter med den förbindande kabeln 28 kommer att variera.

I syfte att eftergivligt uppbära kolven 36 inuti cylin; dern 34 och att därigenom fjädrande motverka en relativrörelse mellan kolven och cylindern i en första riktning, nämligen en nedåtriktad rörelse hos kolven och/eller en uppåtriktad rörelse för cylindern, är en kompressibel fluid, företrädes- vis en komprimerad gas, anordnad i den nedre delen av cylindern 34 under kolven 36. En dylik gas under tryck tillförs från en tank 56 som är monterad på cylindern 34 med hjälp av fästen 58, 60 och som står i förbindelse med den nedre änden av cylindern 34 med hjälp av en ledning 62. Genom att inställa gasens tfyck inuti tanken 56 och i den nedre delen av cylindern 34 kan spännanordningen 20 inställas till att åstadkomma en önskad grad av motstånd mot en relativrörelse mellan kolven 36 och cylindern 34 i den ovannämnda första riktningen, och därigenom också mot en relativrörelse mellan stigröret 18 och stödriggen 10. Eftersom gasen är kompressibel och motståndet 451 080 motrörelsen sålundaär fjädrande, tillåts samtidigt en dylik rörelse när krafterna når en viss storlek; detta förhindrar brott på linan 28 eller andra skador eller olyckshändelser.

Sålunda kan det sägas att verkan av spännanordningen 20 är att hålla spänningen i linan 28 inom givna gränser.

Med hänvisning åter till fig. 1 framgår det att de två spännanordningarna 20 är motsatta varandra och strävar efter att i motsatta riktningar motverka rörelser i sidled för stig- röret 18. Följaktligen håller de två spännanordningarna 20, vilka arbetar tillsammans, stigröret 18 huvudsakligen centrerat med avseende på stödriggen 10 såväl som med avseende på källan därunder.

Såsom ett skydd mot en för snabb förflyttning av kolven 36, i synnerhetihändelseaven olycka där exempelvis en av fluidledningarna eller någon annan del av apparaten går sönder, kan en lågtrycksfluid tillföras cylinderns 34 stångände på ett sätt som är välkänt inom tekniken. Kortfattat kan denna fluid vara en vätska, såsom olja, som pressas in i cylindern av en gas, såsom luft, som satts under ett lågt tryck. En tank 64 som är monterad på cylindern 34 med hjälp av fästen 66 och 68, och som står i förbindelse med cylínderns 34 stångände via en ledning 70, innehåller luften under tryck och oljan och åstadkommer en överströmning av olja när kolven 36 rör sig uppåt inuti dess cylinder 34.

I drift är det önskvärt för operatören att kunna be- stämma läget för kolven 36 inuti cylindern 34. För detta ända- mål är spännanordningen 20 i enlighet med föreliggande upp- finning försedd med en förbättrad lägesindikator vilken allmänt betecknas med hänvisningssiffran 72.

Lägesindikatorn 72 visas närmare i detalj i fíg. 4 och 5.

Lägesindikatorn innefattar en vätskebehållare 74 som med hjälp av ett lämpligt fäste 76 är monterad på den större hållaren 48 som uppbärs av kolvstången 38. En ände av ett flexibelt rör 78 är med hjälp av en lämplig anslutning kopplad till behållaren 74 så att en förbindelse uppstår däremellan. Den andra änden av röret 78 är i och för upprättande av en för- bindelse kopplad till en halva av en kammare 80 som är av- 451 080 delad med hjälp av ett membran (visas ej). Den del av kammaren som ligger på motstående sida om membranet 82 är operativt förbunden med en givare 84. Delaggregatet 80, 84 är av en typ som är tillgänglig i handeln, exempelvis från Fisher & Porter under namnet “Electronic Differential Pressure Transmitter typ 5ODPF 100". Sålunda kommer dess konstruktion och operation inte att beskrivas i detalj häri. Kortfattat tillförs elkraft till givaren 84 via en ledning som schematiskt antyds vid 86.

Enheten 80 avkänner trycket som utövas på membranet däri, och sålunda den hydrauliska tryckhöjden vid eller nära den intill- liggande änden av röret 78, och givaren 84 omvandlar detta variabla tryck till en motsvarande elektrisk signal som är en funktion av nämnda tryck. Den elektriska signalen överförs med hjälp av en ledning,som schematiskt antyds vid 88, till en lämplig utläsningsanordning, såsom mätaren 90, vilken kan vara placerad på varje lämplig plats på stödplattformen 10 för att kontrolleras av en operatör. Både reservoaren 74 och kammaren 80 är försedda med lämpliga ventilationsöppningar (visas ej).

Enheterna 80, 84 är monterade på den övre änden av ett hus 92 som i sin tur är förbundet med cylindern 34 i ett sådant läge att, under förutsättningen av de normala begräns- ningarna för kolvens 36 förflyttning, kommer enheten 80, 84 och den därmed förbundna änden av röret 78 alltid att befinna sig lägre än den andra änden av röret 78 och den därmed för- bundna behållaren 74. Eftersom den övre änden av röret 78 är förbunden med kolvstången 38 medan den nedre änden är för- bunden med cylindern 34 kommer emellertid relativrörelsen mellan kolven och cylindern att förändra det vertikala av- ståndet mellan de två ändarna på röret 78, och således den hydrauliska tryckhöjden vid den nedre änden av röret. Följ- aktligen kommer det tryck som avkännes av enheten 80 och den signal som alstras av givaren 84 att variera såsom en funk- tion av avståndet mellan kolven 36 och cylindern 34.

I syfte att ta upp slack i röret 78 är detta fört över en rörlig blockenhet 96, innefattande ett linhjul 96b och en hållare 96a som är glidbart anordnad inuti huset 92. Detta 451 080 hjälpmedel kvarhåller även en väsentlig del av röret 78 inuti huset 92 där det ytterligare skyddas från att skadas, att trasslas in etc. Vätskan inuti behållaren 74, vilken i sin tur fyller röret 78, kan vara av ett relativt oskadligt slag, så- som etylenglykol. Om sålunda röret 78 skulle brista eller lossna leder detta inte till några skador. Dessutom kan varje dylik olyckshändelse repareras enkelt och billigt. Icke desto mindre är lägesindikatorns grad av noggrannhet extremt hög, i synnerhet jämfört med tidigare kända anordningar. Om exempel- vis den övre gränsen på variationsvidden för avstånden mellan rörets 78 två ändar är 6 meter kan utläsningen vid mätaren 90 vara så noggrann som omkring É 12,7mm. , Med hänvisning till fig. 6 visas uppfinningen anbringad vid en annan typ av rörelsekompensator, nämligen en borrsträng- kompensator. För ytterligare detaljer vad gäller konstruktio- nen, omgivningenför och driften av dylika kompensatorer, kan hänvisning göras till amerikanska patentskrifterna 3 877 680 och 3 804 183. Kortfattat innefattar kompensatorn en ram 98 som med hjälp av ett rörligt block 100 och tackel 102 är upp- hängd från en offshore-stödkonstruktion, såsom ett bortorn upp- buret av ett borrfartyg, till hälften dränkbart eller liknande.

Styvt fastsatta vid ramen 98 är ett par parallella cylindrar 104 av vilka var och en inrymmer en kolv. av vilka en visas _ vid 106. Kolvstängerna 108 är utsträckta utåt från cylindrarnas 104 övre ändar och uppbär resp. linhjulsaggregat 110. För varje kolv och cylinderaggregat finns en lina 112. Varje lina 112 har en ände fastsatt vid ramen 98 och sträcker sig uppåt därifrån över linhjulet i resp. aggregat 110, och därefter nedåt, varvid dess andra ände är fastsatt vid ett tvärstycke 114 som är rörligt' i förhållande till ramen es. Tvärstyckec 114 uppbär en krok 116 från vilken borrsträngen slutligen är upphängdf Följaktligen framgår det att ramen 98 och de därvid fastsatta cylíndrarna 104 är förbundna med stödkonstruktionen, medan borrsträngen effektivt uppbäres av kolvarna 106 och sålunda för ifrågavarande syfte kan sägas vara förbunden med nämnda kolvar. Såsom i fallet med stígrörsspännanordningen som w 451 080 beskrivits ovan, är cylinderns 104 blinda eller nedre ände försörjd med tryckluft för att fjädrande uppbära kolven 106, och för att därigenom motarbeta en relativrörelse mellan kolven och cylindern på ett sätt som innefattar en nedåt- ríktad förflyttning av kolven eller en uppåtriktad förflytt- ning av cylindern. Såsom en säkerhetsåtgärd kan likaledes den övre änden eller stångänden till varje cylinder 104 inne- hålla en lâgtrycksfluid som kan flöda över in i ett kärl 118 vid en uppåtriktad förflyttning av kolven 106.

Lägesindikatordelaggregatet kan vara förbundet med endera av eller, om så önskas, med båda kolv- och cylinder- aggregaten 104, 106. Lägesindikatorn är huvudsakligen identisk med den som visas i fig. 4 och 5.Kortfattat innefattar den ett hus 92' som är styvt fastsatt vid cylindern 104 och som vid sin övre ände uppbär en tryckkänslig givare som schematískt antyds vid 84'. En vätskebehållare 74' uppbärs av linhjuls- aggregatet 110 för förflyttning tillsammans med kolven 106 och kolvstången 108. Behållaren 74' och enheten 84' är för- bundna med varandra med hjälp av ett flexibelt rör 78'. Mitt- delen av röret 78' sträcker sig nedåt, in i ett hus 92' där den är förd över en rörlig blockenhet 96'. Liksom vid det före- gående utföringsexemplet kommer förändringen i den hydrauliska tryckhöjden vid den nedre änden av röret 78, när skillnaden _ mellan rörets 78' två ändar varierar tack vare den relativa rörelsen mellan kolven 106 och cylindern 104, att med hjälp av enheten 84' omvandlas till en elektrisk signal som med hjälp av en ledning (visas ej) överförs till en lämplig ut- läsningsanordning.

Claims (10)

451 080 10 PATENTKRAV

1. l. Lägesindikator vid en rörelseutjämningsanordning (20) för användning vid borrnings- och produktionsarbete till havs och för placering mellan en offshore~stödkonstruktion (10) och en offshore-källkonstruktion (18) som är rörlig i förhållande till nämnda stödkonstruktion, k ä n n e t e c k n a d av första och andra kompensatorkroppar (34, 36) som är förbundna med nämnda stödkonstruktion (10) och med nämnda källkonstruk- tion (18) på ett sådant sätt att en relativrörelse mellan nämnda konstruktioner (10, 18) förorsakar en relativrörelse mellan nämnda kompensatorkroppar (34, 36), varvid kropparna vidare är förbundna med varandra för relativrörelse i huvud- sakligen vertikala riktningar, av organ förbundna med nämnda kompensatorkroppar för att fjädrande motverka relativrörelse däremellan i en första riktning, av lägesindikatororgan (72) förbundet med nämnda kroppar (34, 36) och innefattande ett flexibelt kärl (78) vars ena ände är förbunden med en av nämnda kompensatorkroppar (34, 36) och vars andra ände är för- bunden med den andra av nämnda kompensatorkroppar (34, 36) huvudsakligen nedanför nämnda ena ände, varvid kärlet (78) är fyllt med en vätska mellan nämnda ändar odh av en tryckkänslig givare (84) som är förbunden med nämnda andra ände av kärlet (78) och som är verksam till att alstra en signal som är en funktion av den hydrauliska tryckhöjden vid nämnda andra ände av kärlet (78L

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att signalen är elektrisk och att anordningen vidare innefattar kraftförsörjningsorgan (86) funktionellt förbundet med nämnda givare (84).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av ett utläsningsorgan (90) som är funktionellt förbundet med givaren (84) för att prestera en utläsning som är variabel med nämnda signal. n .få 451 080 ll

4. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att kärlet är ett flexibelt långsträckt rör (78).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av en fluidbehållare (74) förbunden med nämnda ena ände av kärlet (78).

6. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att ett organ (96) för upptagning av slack i nämnda rör (78) inne- fattar ett rörligt block (96) varvid röret (78) är fört runt det rörliga blockets linhjul (96bL

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av ett hus (92) som innesluter det rörliga blocket (96) och en del av röret (78).

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att huset (92) uppbärs av den andra (34) av nämnda kompensator- kroppar (34, 36) och att givaren (84) är monterad på nämnda hus.

9. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ena kompensatorkropp innefattar en kolv (36) och att den andra kompensatorkroppen innefattar en cylinder (34) som mottar nämnda kolv (36).

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att organet för fjädrande motverkan av rörelse innefattar en kom- pressibel fluid inplacerad mellan kolven (36) och en ände av nämnda cylinder (34).