NL8100564A

NL8100564A - Beweeglijk leidingsysteem voor een drijvend lichaam.

Info

Publication number: NL8100564A
Application number: NL8100564A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1981-02-05
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-09-01
Also published as: ES509279A0; EP0057950A1; NO153801B; DE3261010D1; ES8301801A1; CA1172938A; AU8015382A; JPS57163700A; EP0057950B1; KR880002646B1; NO820328L; NO153801C; AU546586B2; KR830009411A; US4459066A

Description

BEWEEGLIJK LEIDINGSYSTEEM VOOR EEN DRIJVEND LICHAAM

De uitvinding Heeft betrekking op een beweeglijk leidingsysteem voor het verbinden van leidingaansluitingen nabij de waterbodem met leidingaanslnitingen op een aan het wateroppervlak drijvend lichaaam.

5 Bij het produceren van olie of gas uit een onder water ge legen olie- of gasveld via een aan het wateroppervlak drijvend lichaam, zoals een drijvende produktie-inrichting of een drijvende landinrichting, is het veelal noodzakelijk om een groot aantal op de waterbodem gelegen leidingen te verbinden 10 met het drijvende lichaam. Deze leidingen kunnen transportleidingen zijn voor de olie of het gas, meet- en regelleidingen voor de bediening van putapparatuur, signaalleidingen voor de bewaking van het produktieproces, elektriciteitsleidingen voor de energietoevoer naar apparatuur, of leidingen voor het injec-15 teren van water, stoom, gas of chemicaliën in de putten.

Het drijvende lichaam wordt veelal op de lokatie gehouden door middel van ankerkabels, waarbij niet voorkomen kan worden dat het drijvende lichaam zal bewegen ten gevolge van wind-, golf- of stromingskrachten. Hierbij doet zich het probleem voor 20 de op de waterbodem gelegen leidingen te verbinden met het ten opzichte van de waterbodem bewegende drijvende lichaam.

Het is het doel van de uitvinding om een beweeglijk leidingsysteem te verschaffen dat geschikt is om met een groot aantal leidingen een verbinding te vormen tussen het drijvende lichaam 25 en de waterbodem, zodanig dat het drijvende lichaam -vrij kan bewegen en zodanig dat de kans op beschadiging van de leidingen ten gevolge van de bewegingen van het drijvende lichaam minimaal is.

Hiertoe is het leidingsysteem opgebouwd rit een eerste 30 leidinggroep waarvan de leidingen enerzijds scharnierbaar zijn verbonden met de corresponderende leidingaanslritingen nabij de 8100564 f » 2 waterbodem, zodanig dat scharnieren om een eerste in hoofdzaak horizontale schamieras mogelijk is en waarvan de leidingen anderzijds schamierbaar zijn verbonden met de corresponderende leidingen van een tweede zich naar het drijvende lichaam uit-5 strekkende leidinggroep, zodanig dat scharnieren om een tweede in hoofdzaak horizontale schamieras mogelijk is, waarbij de eerste, leidinggroep zodanig torsieslap is uit gevoerd, dat de tweede schamieras kan verdraaien ten opzichte van de eerste schamieras,'waarbij de leidingen van de tweede leidinggroep 10 schamierbaar zijn verbonden met het drijvende lichaam.

Bij voorkeur zijn de leidingen van de tweede leidinggroep schamierbaar verbonden met de corresponderende leidingaan-sluitingen op het drijvende lichaam, zodanig dat scharnieren om een derde in hoofdzaak horizontale schamieras mogelijk is, 15 waarbij de tweede leidinggroep zodanig torsieslap is uitgevoerd, dat de derde schamieras kan verdraaien ten opzichte van de tweede schamieras.

In een aantrekkelijke uitvoeringsvorm van het leidingsysteem volgens de uitvinding is de derde schamieras in hoofdzaak even-20 wij dig aan de tweede schamieras, waarbij de leidingen van de tweede leidinggroep in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar lopen, zodanig dat de snijpunten van de hartlijnen van de twee buitenste leidingen met de tweede en derde schamieras de hoekpunten vormen van een rechthoek, en waarbij de tweede leidinggroep zodanig ver-25 vormbaar is, dat de derde schamieras in hoofdzaak in zijn lengterichting kan bewegen ten opzichte van de tweede schamieras, zodanig dat dan de genoemde snijpunten de hoekpunten vormen van een parallellogram.

In een geschikte uitvoeringsvorm van het leidingsysteem 30 volgens de uitvinding is de eerste leidinggroep gecombineerd met een freem met een relatief geringe torsiestijfheid, welk freem aan de einden is voorzien van scharnieren waarvan de schamierassen samenvallen met de eerste respectievelijk de tweede schamieras. Daarbij is bij voorkeur de tweede leiding-35 groep voorzien van een of meer trekorganen, die in hoofdzaak 8 1 0 0 56 4 4- b 3 evenwijdig zijn aan de leidingen van de tweede leidinggroep, welke trekorganen een verbinding vormen tussen de eerste leidinggroep en het drijvende lichaam.

In het nu volgende zal de uitvinding nader worden toegelicht 5 aan de hand van de tekeningen.

Fig. 1 toont een ruimtelijk aanzicht van een drijvend lichaam, dat door middel van twee beweeglijke leidingsystemen verbonden is met een aantal op de waterbodem gelegen leidingen.

Fig. 2 toont op grotere schaal een ruimtelijk aanzicht van 10 een deel van een beweeglijke leidingsysteem volgens fig. 1,

Fig. 3 toont op grotere schaal een ruimtelijk aanzicht van een detail van de tweede leidinggroep, dat in fig. 2 is omcirkeld.

Fig. k toont een ruimtelijk aanzicht op dezelfde schaal als fig. 2 van een andere uitvoeringsvorm van een deel van het be-* 15 weeglijke leidingsysteem.

Fig. 5 toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het beweeglijke leidingsysteem volgens fig. 1 en fig. 2 gezien in een horizontale richting loodrecht op de schamierassen.

Fig. 6 toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het be-20 weeglijke leidingsysteem van fig. 5 ia een vervormde toestand ten gevolge van een rotatie van het drijvende lichaam om een horizontale as.

Fig. T toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het beweeglijke leidingsysteem van fig. 5 in een vervormde toestand ten 25 gevolge van een horizontale translatie van het drijvende lichaam.

Fig. 8 toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het beweeglijke leidingsysteem in dezelfde toestand als in fig. 5 doch gezien in een horizontale richting evenwijdig aan de scharnier-assen.

30 Fig. 9 toont het leidingsysteem van fig. 8 in een vervormde toestand ten gevolge van een rotatie van het drijvende lichaam om een vertikale rotatieas.

Fig. 10 toont het leidingsysteem van fig. 8 waarbij de derde scnaraieras is verplaatst in een richting loodrecht op de lengte-35 richting van de derde schamieras.

8100564 k

Fig. 1 toont een drijvend lichaam in de vorm van een produktie-inrichting 8, welke door middel van twee beweeglijke leidingsystemen 12 verbonden is met de op de waterbodem gelegen leidingen 11.

5 Het beweeglijke leidingsysteem 12 gelegen, aan de voorzijde van de pro dokt ie-inrichting 8 is gelijk aan het beweeglijke leidingsysteem 12 gelegen aan de achterzijde van de produktië-inrichting 8.

In het volgende zal het eerstgenoemde beweeglijke leiding-10 systeem 12 worden beschreven.

Dit leidingsysteem 12 is aangesloten op een aantal op de waterbodem liggende leidingen 11 door middel van leidingaan-sluitingen U.. Het leidingsysteem 12 is opgebouwd uit een eerste leidinggroep A en een tweede leidinggroep B. De leidingen 2 van 15 de tweede leidinggroep B zijn door middel van leidingaansluitingen 3 met de produktie-inrichting 8 verbonden.

De leidingen 1 van de eerste leidinggroep A zijn enerzijds verbonden met de corresponderende leidingaansluitingen ^ nabij de waterbodem door middel van zich op een eerste scharaieras I 20 bevindende beweeglijke leidingverbindingen 5, en anderzijds verbonden met de corresponderende leidingen 2 van de tweede leidinggroep B door middel van zich op een tweede schamieras II bevindende beweeglijke leidingverbindingen 6.

De leidingen 2 van de tweede leidinggroep B zijn verbonden 25 met de leidingaansluitingen 3 van de produktie-inrichting 8 door middel van zich op een derde scharaieras III bevindende beweeglijke leidingverbindingen 7·

De aan het wateroppervlak drijvende produktie-inrichting 8 is verankerd door middel van ankerlijnen 9· Aan de produktie-30 inrichting 8 is een ejcporttanker 10 afgemeerd.

Fig. 2 toont een detaillering van een deel van het beweeglijke leidingsysteem uit fig. 1. In deze uitvoeringsvorm worden de nabij de waterbodem gelegen leidingaansluitingen k ondersteund door een aan de waterbodem verankerd relatief star fundatiefreem 35 15. Het fundatiefreem 15 is door middel van scharnieren 16, 8 1 0 0 56 4 5 waarvan de schamierassen samenvallen met de eerste scharnier as I, verbonden met twee langsliggers 17 van een freem 27 dat de eerste leidinggroep A onderstemt.

De langsliggers 17 lopen evenwijdig aan de leidingen 1 van 5 de eerste leidinggroep A en staan in hoofdzaak loodrecht op de eerste schamieras I. De langsliggers 17 zijn enerzijds met elkaar verbonden door kruiselings aangebrachte verstijvings-organen 18 en anderzijds door afstandsorganen 19 welke ten opzichte van de lengterichting van de langsliggers 17 dwars zijn 10 aangebracht. De afstandsorganen 19 zijn schamierbaar verbonden met de leidingen 1 van de eerste leidinggroep A. De verst ij vings-organen 18 en de afstandsorganen 19 zijn met hm einden scharnierend verbonden met de langsliggers 17·

De langsliggers 17 zijn verbonden met trekelementen 21 van 15 de tweede leidinggroep B door middel van scharnieren 20, die in alle richtingen kunnen verdraaien, en waarvan het scharnierpunt op de tweede schamieras II ligt.

Trekelementen 21 vormen tezamen met schakelelementen 23 trekorganen 28 van de tweede leidinggroep B, welke trekorgaaen 28 20 enerzijds schamierbaar verbonden zijn met de langsliggers 17» en anderzijds schamierbaar zijn verbonden met het (niet getekende) drijvende lichaam door middel van scharnieren die in alle richtingen kunnen verdraaien en waarvan het scharnierpunt op de derde schamieras III ligt.

25 Fig. 3 toont het in fig. 2 omcirkelde detail van de tweede leidinggroep B van het in fig. 2 weergegeven beweeglijke leidingsysteem.

Afstandsorganen 2b zijn ten opzichte van de lengterichting van de leidingen 2 dwars aangebracht. De leidingen 2 zijn 30 schamierbaar verbonden met de afstandsorganen 2b door middel van flexibele verbindingselementen 25, zodanig dat de leidingen 2 ten opzichte van de afstandsorganen 2b in alle richtingen verdraaibaar zijn.

Aan de uiteinden van de afstandsorganen 2b zijn de schakel-35 elementen 23 bevestigd, die elk aan de bovenzijde en aan de 8100564 6 onderzijde zijn verbonden met de trekelementen 21 door middel van scharnieren 22 die in alle richtingen kunnen verdraaien.

De trekelementen 21 zijn in dit geval trekstangen, doch indien gewenst kunnen deze vervangen worden door kabels of 5 kettingen.

Fig. 4 toont een andere uitvoeringsvorm van het beweeglijke leidingsysteem 12. De leidingen van de eerste leidinggroep A zijn hier ondersteund door een H-vormig freem 41, dat is opgebouwd uit een T-vormig element k2 en een hieraan schamierbaar bevestigde 10 dwarsbalk 35·

Het starre T-vormig element b2 is opgebouwd uit een dwarsbalk 32, waaraan het ene einde van een- langsbalk 34 is bevestigd, waarbij verstijvingsbalken 33 zijn aangebracht ter verstijving van het T-vormig element k2.

15 De dwarsbalk 32 loopt evenwijdig aan de eerste schamieras I

en is schamierbaar verbonden met een aan de waterbodem verankerd fundatiefreem 30 door middel van scharnieren 31, waarvan de schamierassen samenvallen met de eerste scharnieras I.

De langsbalk 34 loopt evenwijdig aan de leidingen T van de 20 eerste leidinggroep A. Aan het andere einde van de langsbalk 34 is een dwarsbalk 35 bevestigd door middel van een scharnier 36, waarvan de scharnieras evenwijdig is aan of samenvalt met de hartlijn van de langsbalk 34. Tussen de einden van de dwarsbalk 32 en de einden van de dwarsbalk 35 zijn twee kettingen 3T aan-25 gebracht, welke kettingen tevens verbonden zijn met de einden van afstandsorganen 38 van de eerste leidinggroep A. De twee afstands-organen 38 zijn schamierbaar verbonden met de leidingen 1 van de eerste leidinggroep A en met de langsbalk 34, waarbij de 'afstandsorganen 38 ten opzichte van de lengterichting van de leidingen 1 30 van de eerste leidinggroep A dwars zijn aangebracht.

De dwarsbalk 35 loopt evenwijdig aan de tweede schamieras II, en is schamierbaar verbonden met trekorganen 43 van de tweede leidinggroep B. De dwarsbalk 35 is zodanig met de trekorganen 43 verbonden dat elk trekorgaan 43 kan scharnieren om een punt 39 35 gelegen op de tweede schamieras II.

8 1 0 0 56 4 τ

Kettingen Uo vormen tezamen met schakelelementen 23 de trek-organen 4-3 van de tweede leidinggroep B, welke trekorganen U3 een s charaierbare verbinding vormen tussen de dwarst)alk 35 en de drijvende prod.uktie-inrieh.ting 8. De (niet getekende) einden van 5 de trekorganen U3 die aan de drijvende produktie-inriehting 8 zijn bevestigd liggen op de derde scharaieras III.

De schakelelementen 23 zijn bevestigd aan de einden van de ten opzichte van de lengterichting van de leidingen 2 van de tweede leidinggroep B dwars aangebrachte afstandsorganen 2k.

10 De afstandsorganen 2h zijn schamierbaar verbonden met de leidingen 2 van de tweede leidinggroep B op eenzelfde wijze als in fig. 3 weergegeven.

Fig. 5 toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het beweeglijke leidingsysteem in de uitvoeringsvorm van fig. 1 en 2.

15 De eerste scharaieras I en de tweede scharaieras II staan loodrecht op de lengterichting van de leidingen 1 van de eerste leidinggroep A, zodanig dat de genoemde scharnierassen I en II en de leidingen 1 in een plat vlak liggen, welk vlak schuin geprojecteerd is op het vlak van tekening.

20 De leidingen 2 van de tweede leidinggroep B, de tweede scharaieras II, de derde scharaieras III, en de leidingaan-sluitingen 3 liggen in het vlak van tekening.

De leidingen 2 van de tweede leidinggroep B lopen in vertikale richting; de afstandsorganen 2k, de tweede scharaieras 25 II en de derde scharaieras III lopen in horizontale richting.

De in fig. 5 getoonde situatie doet zich voor wanneer de produktie-inriehting 8 in vlak water ligt.

Fig. 6 toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van hetzelfde beweeglijke leidingsysteem dat in fig. 5 is weergegeven.

30 De in fig. 6 getoonde situatie doet zich voor indien de derde scharaieras III roteert om een horizontale rotatieas loodrecht op het vlak van tekening. Dit kan zich voordoen wanneer de produktie-inriehting 8 gaat slingeren door golfbewegingen van het water waarin de produktie-inriehting 8 drijft.

35 Bij deze beweging zal de tweede leidinggroep 3 vervormen tot 8 1 00 56 4 ./.' 8 een parallellogram. De hoekverdraaiing van de tweede scharaieras II ten opzichte van de vaste eerste scharaieras I kan plaatsvinden omdat de eerste leidinggroep A torsieslap is.

Fig. T toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het be-5 weeglijke leidingsysteem van fig. 5» waarbij de produktie-inridating 8 tezamen met de derde scharaieras III in horizontale richting is verplaatst in de lengterichting van de scharaieras III. Door de verplaatsing vervormt de tweede leidinggroep B tot een parallellogram zoals in de figuur weergegeven.

10 De eerste leidinggroep A vervormt niet, omdat de tweede scharaieras II bij deze beweging horizontaal en evenwijdig aan de eerste scharaieras I blijft.

Door de verminderde vertikale afstand tussen de tweede scharaieras II en de derde scharaieras III zal de eerste leiding-15 groep A roteren om de eerste scharaieras I.

Fig. 8 toont een schematisch ruimtelijk aanzicht van het beweeglijke leidingsysteem van fig. 5> gezien in een horizontale richting evenwijdig aan de drie scharnierassen I, II en III. In dit aanzicht zijn de scharnierassen zichtbaar als de scharnier-20 punten I, II en III. Deze toestand doet zich voor wanneer de produktie-inrichting 8 in vlak water ligt.

Fig. 9 toont het leidingsysteem van fig. 8 in een vervormde toestand ten gevolge van een rotatie van de produktie-inrichting 8 tezamen met de derde scharaieras III om een-vertikale rotatieas.

25 Deze rotatie wordt veroorzaakt door een gierbeweging van de produktie-inrichting 8. Bij deze beweging roteert de tweede scharaieras II ten opzichte van de eerste scharaieras I en roteert de derde scharaieras III ten opzichte van de tweede scharaieras· II, hierbij vervormen de eerste leidinggroep A en de 30 tweede leidinggroep B. Deze vervorming is mogelijk omdat de eerste leidinggroep A en de tweede leidinggroep B torsieslap zijn uitgevoerd.

Fig. 10 toont het leidingsysteem van fig. 8, waarbij de derde scharaieras III door de beweging van de produktie-inrichting 35 8 in een richting loodrecht op de scharaieras III verplaatst is.

8 1 0 0 56 4 9

Bij deze verplaatsing roteren de eerste en tweede leidinggroep A en B en de leidingaanslnitingen 3 om de drie scharnierassen I, II en III5 de leidinggroepen A en B vervormen bij deze verplaatsing niet.

5 Het zal duidelijk zijn dat in de praktijk combinaties van de in de figuren 5 tot en met 10 getoonde verplaatsingen zullen optreden.

8 1 0 0 56 4

Claims

1. Beweeglijk leidingsysteem voor het verbinden van leidingaansluitingen nabij de waterbodem met leidingaansluitingen op een aan het wateroppervlak drijvend lichaam, met het kenmerk, dat het leidingsysteem is opgebouwd uit een eerste leidinggroep waarvan 5 de leidingen enerzijds scharnierbaar zijn verbonden met de corresponderende leidingaansluitingen nabij de waterbodem, zodanig dat scharnieren om een eerste in hoofdzaak horizontale schamieras mogelijk is en waarvan de leidingen anderzijds scharnierbaar zijn verbonden met de corresponderende leidingen van een tweede zich 10 naar het drijvende lichaam uitstrekkende leidinggroep, zodanig dat scharnieren om een tweede in hoofdzaak horizontale scharnieras mogelijk is, waarbij de eerste leidinggroep zodanig torsieslap is uitgevoerd, dat de tweede scharnieras kan verdraaien ten opzichte van de eerste scharnieras, waarbij de leidingen van de 15 tweede leidinggroep scharnierbaar zijn verbonden met het drijvende lichaam.

2. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de leidingen van de tweede leidinggroep scharnierbaar zijn verbonden met de corresponderende leidingaansluitingen op 20 het drijvende lichaam, zodanig dat scharnieren om een derde in hoofdzaak horizontale scharnieras mogelijk is, waarbij de tweede leidinggroep zodanig torsieslap is uitgevoerd, dat de derde scharnieras kan verdraaien ten opzichte van de tweede scharnieras.

3. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 2, met het ken-25 merk, dat de derde scharnieras in hoofdzaak evenwijdig is aan de tweede scharnieras, waarbij de leidingen van de tweede leidinggroep in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar lopen, zodanig dat de snijpunten van de hartlijnen van de twee buitenste leidingen met de tweede en derde scharnieras de hoekpunten vormen van een 30 rechthoek, en waarbij de tweede leidinggroep zodanig vervormbaar is, dat de derde scharnieras in hoofdzaak in zijn lengterichting kan bewegen ten opzichte van de tweede scharnieras , zodanig dat 8 1 0 0 56 4 dan de genoemde snijpunten de hoekpunten vormen van een parallellogram. k. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de eerste leidinggroep gecombineerd is met een freem. 5 met een relatief geringe torsiestijfheid, welk freem aan de einden is voorzien van scharnieren waarvan de scharaierassen samenvallen met de eerste respectievelijk de tweede schamieras.

5. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie ks met het kenmerk, dat het freem opgehouwd is uit ten minste twee langsliggers 10 die in hoofdzaak evenwijdig zijn aan de leidingen van de eerste leidinggroep, welke langsliggers onderling scharnierbaar zijn verbonden door kruiselings aangebrachte verstijvingsorganen. 6. 3eweeglijk leidingsysteem volgens conclusie U, met het kenmerk, dat het. freem ïï-vormig is, en is opgebouwd uit een T-vormig 15 element en een hieraan scharnierbaar bevestigde dwarsbalk.

7. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de leidingen van de eerste leidinggroep op een bepaalde onderlinge afstand worden gehouden door afstandsorganen, welke ten opzichte van de lengterichting van de leidingen van deze 20 leidinggroep dwars zijn aangebracht, waarbij de leidingen scharnierbaar zijn verbonden met de afstandsorganen.

8. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 1—'7, met het kenmerk, dat de tweede leidinggroep voorzien is van een of meer trek-organen, die in hoofdzaak evenwijdig zijn aan de leidingen van de 25 tweede leidinggroep, welke trekorganen een verbinding vormen tussen de eerste leidinggroep en het drijvende lichaam.

9. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat de leidingen van de tweede leidinggroep op een bepaalde onderlinge afstand worden gehouden door afstandsorganen welke ten 30 opzichte van de lengterichting van de leidingen van deze leidinggroep dwars zijn aangebracht, waarbij de leidingen scharnierbaar zijn verbonden met de afstandsorganen. IQ. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusies k, 8 en 9, met • liet kenmerk, dat elk. der trekorganen is samengesteld uit een 35 serie trekeiementen, welke scharnierbaar met elkaar zijn verbonden 8 1 0 0 56 4 /7' door aan de afstandsorganen bevestigde schakelelementen, en dat elk der trekorganen enerzijds is verbonden met het freem van de eerste leidinggroep door een op de tweede scharaieras gelegen scharnier en anderzijds is verbonden met het drijvende lichaam 5 door een op de derde scharnieras gelegen scharnier.

11. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 1-10, met het kenmerk, dat de leidingen van de eerste en de tweede leidinggroep in hoofdzaak starre leidingen zijn en dat de starre leidingen van de eerste leidinggroep enerzijds verbonden zijn met de correspon- 10 derende leidingaansluitingen nabij de waterbodem en anderzijds met de corresponderende leidingen van de tweede leidinggroep door middel van beweeglijke leidingverbindingen.

12. Beweeglijk leidingsysteem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de leidingen van de tweede leidinggroep verbonden zijn 15 met de corresponderende leidingaansluitingen op het drijvende lichaam door middel van beweeglijke leidingverbindingen. 8 1 0 0 56 4