NO20130615A1 - Undersjøisk fjernstyrt kjettingstrammings- og slakkingssystem - Google Patents

Abstract

Et system til strammingsjustering av fortøyningstau omfatter en sammenkoblingsanordning som forbinder og låser to tilstøtende kjettingavsnitt av et fortøyningstau, og en betjeningsanordning, som flytter ett av kjettingavsnitlene inne i sammenkoblingsanordningen fora endre strammingen av fortøyningstauet. Systemet har det oppfinneriske trekk at betjeningsanordningen er fra avstand tilkoblingsbartil sammenkoblingsanordningen før en strammeoperasjon og frigjørbar fra sammenkoblingsanordningen etter strammingsoperasjonen. Oppfinnelsen fremlegger også en fremgangsmåte hvordan å bruke strammingssystemet.

Description

Oppfinnelsens saksområde

Foreliggende oppfinnelse angår offshore fortøyningssystemer. Nærmere bestemt vedrører den et undersjøisk, fjernstyrt streldcspenningsjusteringssystem for fortøynings-tau hvor tauene omfatter kjettingavsmtt.

Introduksjon og bakgrunn

Definisjoner og forkortelser

Forkortelsene som brukes i dette dokumentet er:

DFF konstruksjonsmessig utmattingsfaktor

EOL levetidsslutt

ESD nød-nedstenging

FPSO flytende produksjon lagring og lossing

FSO flytende lagring og lossing

FSU flytende lagringsenhet

HPU høytrykksenhet

HS hotspot

MBL minste Bruddlast

MLBE fortøyningstauoppdriftselement

MSL midlere sjøvannslinje

MTF mekanisk transferfunksjon

ROV fjernstyrt vehikkel

STL nedsenket turret-lasting

STP nedsenket turret-produksjon

SWL trygg arbeidslast

TBD må bestemmes

WROV arbeids-ROV

Definisjonene som brukes i dette dokumentet skal forstås som følger:

Bøye: Fullstendig STL/STP-bøye som omfatter: oppdriftskon, lager, turret, ESD- ventiler, bøyedel av hydrauliske og signalkonnektorer, stigerør oppheng og

tilkoblinger, fortøyningsforbindelser og opptaks sammenstilling. Sammenkoblmgsanordning: kjettmgsammenkoplmgsanordning som er permanent/fast plassert i fortøyningstauet; også enkelt konnektor'

Betjenmgsanordning: verktøy til å betjene sammenkoblmgsanordningen under strekk-spenningsjusteringsoperasjon; tilkoblingsbar til og frigjørbar fra sammenkoblmgsanordningen.

Strammingssystem: system som omfatter sammenkoblmgsanordning og betjeningsanordning; også benevnt med 'strammer'.

Fortøyningssystem: fullstendig fortøyningssystem som omfatter: ankere, kjetting, vaier,

polyestertau, fortøyningstau-oppdriftselementer og tilkoblinger, stigerørsystem: fleksibelt stigerør- og navlestrengsystem fra havbunnen til fartøy. Stigerør: fleksibelt stigerør for overføring av væsker og gasser.

Undersjøisk system: feltrelatert system som omfatter: fortøyning, bøye samt

stigerør/navlestrengsystem.

Navlestreng: fleksibel navlestreng for kraft/hydraulikk og signalledninger.

Fortøyningssystemer på dypt og meget dypt vann krever ofte bruk av polyestertau pga vektforhold og fartøyoffsett-begrensninger. Én ulempe med polyestertau er imidlertid at det kryper i løpet av tiden når utsatt for uavbrutt belastning. Det kryper også når det opplever laster som er større enn det har opplevd tidligere. En del av denne klypingen kan bli dempet ved å strekke tauet til en høy streWtspenning under offshore installa-sjonsprosessen, men av praktiske grunner (installasjonsfartøyets kapabiliteter og sikkerhet) finnes en øvre grense på hvor mye streWtspenning som kan anvendes. Derfor vil etterstramming av polyestersystemer overveiende sannsynlig være regelmessig nød-vendig over den forventede levetiden av feltet.

Bøyer har ofte ingen etterstrammingsmulighet fordi dette trekk ville øke størrelsen og

kompleksiteten av bøyen. Etterstramming har derfor blitt gjort som en kombinasjon av stramming under installasjon (til typisk 20-30 % av MBL-en for polyestertauet), og ved å åpne linjen, å kappe kjettingen og å stenge linjen igjen dersom senere etterstramming er nødvendig. Sistnevnte operasjon kan imidlertid være kostbar siden den typisk krever store fartøy(er) med signifikant vinsj/kran-kapasitet, ROV, værbegrensninger, lang planlegging på grunn av begrensede antall fartøy som kan gjøre operasjonen, osv.

Det eksisterer derfor behov for et nytt strammingssystem for å forenkle og å redusere prisen/risiko for foreliggende streldcspermmgsjustermgsmetodikk.

Oppsummering

Foreliggende oppfinnelse er et system til strammingsjustering av fortøyningstau omfatter en sammenkoblmgsanordning som forbinder og låser to tilstøtende kjettingavsmtt av et fortøyningstau og en betjenmgsanordning, som flytter ett av kjertingavsnittene inne i sanimenkoblmgsanordningen for å endre strammingen av for- tøyningstauet. Systemet har det oppfinneriske trekk at betjenmgsanordningen er fra avstand tilkoblingsbar til sammenkoblmgsanordningen før en strammeoperasjon og frigjørbar fra sammenkoblmgsanordningen etter strammingsoperasjonen.

Ett av de deler omfattet i systemet er en sammenkoblmgsanordning, som omfatter et første sammenkoblingsoppsett for en første kjetting og et andre sammenkoblingsoppsett for en andre kjettingkarakterisert vedat det første sammenkoblingsoppsettet tilveiebringer en permanent fast forbindelse mellom den første kjettingen og det andre sammenkoblingsoppsettet tilveiebringer en sammenkobling som kan modifiseres av en betjenmgsanordning. Sammenkoblmgsanordningen omfatter et første dokkingelement - for eksempel en tapp - for å gjøre det mulig for betjenmgsanordningen stabilt å feste seg til sammenkoblmgsanordningen forut for utførelsen av en strekkspennings-justeringsoperasjon.

Systemets andre del av er en betjeningsanordning med et andre dokkingelement som er kompatibel med det første dokkingelementet for å gjøre det mulig for betjeningsanordningen å stabilt feste seg til sammenkoblmgsanordningen for å utføre en strekkspen-ningsjusteringsoperasjon.

Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å spenne fortøynings-tauet med streldcspenningsjusteringssystemet lagt frem ovenfor. Fremgangsmåten omfatter

a. å posisjonere et overflatefartøy over fortøyningstauet, litt ved siden av en sammenkoblmgsanordning, hvor to avsnitt av fortøyningstauet er sammenkoblet med sammenkoblmgsanordningen;

b. å feste én ende av en første kjetting eller lignende langstrakt element til ett av to fastgjøringspunkter tilveiebrakt på en føring på en nedre ende av betjeningsanordningen og å feste en første vektstang til den andre enden av den første kjettingen;

c. å feste en andre kjetting eller liknende element, lengre enn den første kjettingen til et andre fastgjøringspunkt på føringen ved den nedre enden av betjeningsanordningen og å feste en andre vektstang til den andre enden av den andre kjettingen; d. å feste et løfte-/håndteringsutstyr til et tredje fastgjøringspunkt ved en øvre ende av betjenmgsanordningen; e. å koble en navlestreng til et kraftsystem av betjenmgsanordningen, og til et kraft-forsyningssystem ombord overflatefartøyet; f. å løfte over bord betjenmgsanordningen med navlestrengen og tilbehør og senke denne til litt ovenfor den samme dybden som sammenkoblingsanordningen anbrakt i fortøyningstauet; g. å flytte fartøyet slik at den andre kjettingen treffer sammenkoblingsanordningen, og ved å flytte fartøyet litt forbi men uten at den andre kjettingen hopper over betjenmgsanordningen, bør rotere slik at den orienterer seg riktig i forhold til sammenkoblmgsanordningen; h. å senke betjenmgsanordningen slik at sammenkoblmgsanordningen ligger mellom den første og den andre kjettingen; i. å fortsette å senke betjenmgsanordningen til den er plassert på toppen av sammenkoblmgsanordningen; j. etter at den nedre enden av betjeningsanordningen har koblet seg på sammenkoblmgsanordningen, å skli den ned langs sammenkoblmgsanordningen til den stanser mot et første dokkingelement hvor et andre dokkingelement på betjeningsanordningen kobler rundt det første dokkingelement; k. å betjene betjenmgsanordningen gjennom navlestrengen for å presse fortøynings-tauet i en strammende retning; å gjenta dette trinn til en krevd strekkspenning er oppnådd; 1. å løfte betjenmgsanordningen opp fra sammenkoblmgsanordningen ved å hekte av fra det første dokkingelement.

Kort beskrivelse av tegningene

Nedenfor beskrives oppfinnelsen med alle detaljer med henvisning til de vedføyde figurene. Innhold i figurene er som følger: Figur 0.1 typisk fortøynmgstau-sammensetning omfattende både tau og kjetting- deler. Det oppfinneriske strammingssystem kan erstatte OS, UCS2 og SP Figur 0.2 plasseringen av strammingssystemet/konnektor i fortøyningssystemet Figur 0.3 sammenstilling av sammenkoblmgsanordningen og betjeningsanordningen

av strammingssystemet

Figur 0.4 fast strammerdel med illustrasjon av kraftretning fra kjetting på låseele-menter

Figur 0.5 sammenkoblmgsanordning av strammingssystem

Figur 0.6 generelt oppsett av sammenkoblmgsanordningen av strammingssystemet

Figur 0.7 betjenmgsanordning av strammingssystemet

Figur 0.8 generelt oppsett av betjenmgsanordning av strammingssystem

Figur 0.9 fastgjøring av betjenmgsanordning på sammenkoblmgsanordning

Figur 0.10 illustrasjon av fast anordning og betjenmgsanordning innbefattet strekk- spent kjetting og fri ende Figur 0.11 illustrasjon av fastgjøring av betjenmgsanordning på sammenkoblingsanordning

Figur 0.12 strammeoperasjon

Figur 0.13 strammingsreduksjonsoperasjon

Figur 4.1 strammingssystem i midten av tauet

Figur 4.2 strammeforbmdelsesanordning i midten av tauet

Figur 4.3 fjernbart verktøy i midten av tauet

Figur 4.4 låseelement i sammenkoblmgsanordning

Figur 4.5 skyveelement i betjenmgsanordning

Detaljert beskrivelse

Hovedmål med dette oppfinneriske konsept er å styre regelmessige strammingsjuste-ringer av fortøyningstau - både stramming og slakking - for å bli innenfor design-rammen av fortøyningssystemet. Strammingssystemet skal ikke kreve en meget stor offshoreoperasjon, og operasjonen skal gjøres med et forholdsvis lite fartøy i kombinasjon med et ROV uten å åpne fortøyningstauet. Nystrammingsoperasjonen er planlagt å bli utført med et fartøy med minimum kran- eller A-ramme-kapasitet, men utstyrt med et ROVAVROV som kan observere operasjonen og drive lo-afrforsyningen (normalt hydraulikk) for strammingssystemet. Alternativt kan lo-aftforsyningen drives gjennom en navlestreng mellom strammeren og fartøyet.

Det oppfinneriske strammingssystem omfatter to hoveddeler; se figur 2.1 for en gene-rell illustrasjon og figurene 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 for detaljer: - sammenkoblmgsanordning; denne komponenten blir en permanent/fast del i for-tøyningstauet - betjenmgsanordning; dette er et verktøy som brukes (kun temporært) i stram-mings-/slakkingsprosessen, også benevnt med fjernbar del'

Betjenmgsanordningen av strammeren kan monteres/koble seg på toppen av sammenkoblmgsanordningen gjennom en krok eller lignende oppsett ved den nedre enden. Under strammingsprosessen presser skyveelementet av betjenmgsanordningen den øvre kjettingen mot den nedre enden av konnektoren. Bevegelsen av kjettingen låser opp låseelementet av sammenkoblmgsanordningen, som forblir ulåst til kjettingen har beveget seg langt nok for at låseelementet faller ned av tyngdekraften og på denne måten å låse kjettingen på nytt. Skyveelementet kan deretter bli trukket tilbake, slik at det kan ta et nytt grep og gjenta sekvensen inntil fortøyningstauet har blitt kortet til den ønskede lengden. Hver syklus vil typisk flytte to kjettingledd.

En tilsvarende operasjon kan også brukes til å forlenge fortøyningstauet for på denne måten å redusere strammingen, men dette krever at låseelementene av sammenkoblmgsanordningen løftes av ROV-et når skyveelementet har avlastet kontakten mellom kjettingen og låseelementene. Ellers vil det låse kjettingen fra å bli flyttet i omvendt retning.

Strammeren skal overveiende sannsynlig posisjoneres ovenfor eller under fortøynings-tauets oppdriftselement (MLBE), som vist i figur 1.1 og figur 1.2.

Grunnen for å dele strammeren inn i en stasjonær og en fjernbar del er å minimere den permanente vekten i fortøyningssystemet og på denne måte å minimere den påkrevde oppdriften av MLBE-et og STL/STP-bøya. Det ville også redusere den totale kostnad fordi den samme fjernbare delen kan brukes til samtlige fortøyningstau, og vedlikehold av de hydrauliske delene og de mekaniske komponentene kommer til å bli enklere.

Et fast lodd for eksempel en hengslet stang festes til sammenkoblmgsanordningen for å senke det totale tyngdepunktet og på denne måten å sikre at sammenkoblingsanordningen alltid henger oppreist. Dette loddet er muligens ikke nødvendig.

Låseelementene for kjettingen kan bli holdt på plass av plater på hver side så vel som en én-sidet bolt med gjenger på én side og uten gjenger og uten hode på den andre siden. Denne bolten føres inn gjennom den ytre strammerveggen inn i låseelementet og låst inne i elementet fortrinnsvis med en ZipNut; se figur 2.6.

Når bolten er helt fiksert, er den slett med den ytre strammerveggen og fri til å rotere inne i hullet i veggen. Det finnes klaring mellom veggåpningen og bolten slik at lasten fra kjettingen inn i låseelementet og videre inn i støttestrukturen ikke stresser bolten. Viktigste grunn for å bruke ZipNut-teknologien er å kunne relativt lett erstatte låseelementet med et WROV.

Hydraulisk opererte sylindre for eksempel, kan monteres på betjeningsanordningen, fortrinnsvis én på hver side av verktøyet, for å tilveiebringe den påkrevde kraften for å skyve kjettingen. Totalt tilgjengelig kraft fra to hydrauliske sylindre kunne være 150 ton, som betyr at hver enhet ville måtte tilveiebringe minimum 75 ton. Sylinderenhete-ne ville bli koblet sammen slik at de tilveiebringer den samme skyvingen samtidig. Hydraulisk trykk kunne blitt tilveiebrakt av en WROV eller direkte gjennom en navlestreng fra overflaten.

Streldcspenningsjusteringssystemet kan bli beskyttet mot korrosjon for å unngå degra-dering av funksjonaliteten grunnet det marine miljø. Imidlertid trenger denne beskyttel-sen kun å bli vurdert å bli påført sammenkoblm<g>sanorclningen fordi betjeningsanordningen typisk brukes kun midlertidig.

Funksjonsprosedyre

Det følgende tilveiebringer en mulig høy-nivå beskrivelse av strammingsoperasjonen. Hovedtrinnene i strammingsoperasjonen vil være: 1) Plasser et overflatefartøy over fortøyningstauet, litt ved siden av sammenkoblmgsanordningen. 2) Fastgjør en kjetting eller liknende til ett av festepunktene på den V-formede føringen ved enden av betjenmgsanordningen. Fastgjør en vektstang til enden av kjettingen. 3) Fastgjør en lengre kjetting eller liknende til det andre festepunkt på den V-formede føringen ved enden av betjenmgsanordningen. Fastgjør en vektstang til enden av kjettingen. 4) Fastgjør en løfte/håndteringsvaier til festepunktet ved betjenmgsanordningens øvre ende. 5) Koble den (typisk hydrauliske) navlestrengen til kraftsystemet av betjeningsanordningen og til effektgivende enhet ombord overflatefartøyet. 6) Slippe overbord betjenmgsanordningen med navlestrengen, kjettingstilbehør og vektstenger og senke dette til nesten samme dybde som sammenkoblingsanordningen anbrakt på fortøyningstauet. Gi ut navlestrengen tilsvarende. Betjeningsanordningen bør nå være plassert litt til siden (siden avhenger av på hvilken side av betjenmgsanordningen den lengre kjettingen er festet) av sammenkoblingsanordningen med den nedre enden av vektstangen koplet til den korte enden ovenfor sammenkoblmgsanordningen og den andre stangen nedenfor den faste stangen. 7) Flytt fartøyet slik at den lengre kjettingen treffer sammenkoblingsanordningen.

Ved å flytte fartøyet litt forbi men uten at den lange kjettingen hopper over, bør betjenmgsanordningen rotere slik at den orienterer seg riktig i forhold til sammen-koblm<g>sanorclningen. 8) Senke betjenm<g>sanorclningen slik at sammenkoblm<g>sanorclningen ligger mellom de to kjettingsegmentene; se figur 3.1 og figur 3.3. Fortsett å senke den til be-tjenm<g>sanorclningen er plassert på toppen av sammenkoblm<g>sanorclningen. Etter at den nedre enden av betjenmgsanordningen har koblet seg på sammenkoblingsanordningen vil den skli ned langs sammenkoblmgsanordningen til den stanser mot tappen, mot hvilken kroken skal koble seg. Fortsett å gi ut til betjeningsanordningen har koblet seg helt, og kroken er helt i inngrep rundt tappen. Kroken ville koble til tappen ved en relativ vinkel på 30° til 45° mellom den faste og betjenmgsanordning; 0° grader er når de er fullt lasket sammen. 9) Med overvåkningen av et ROV, operer de hydrauliske enheter gjennom navlestrengen til overflatefartøyet for skyvingen av kjettingen. Antallet av sykler av 2- ledd-skyvninger avhenger av hvor mye total lengde justering som kreves, se skyvesekvensen vist i figur 3.4 10)Når strammingen har blitt avsluttet løftes betjenmgsanordningen opp fra sammen- koblm<g>sanorclningen og enten løftes ombord overflatefartøyet eller flyttes til neste fortøyningstau.

For å slakke systemet kan samme prosedyre benyttes, men sylinderstemplene drives i motsatt retning, se figur 3.5. En annen forskjell er at når skyveelementet slipper stresset på låseelementene ved å skyve ved den andre enden av 2-ledd-grepet, må låseelementene på sammenkoblm<g>sanorclningen bli løftet/åpnet av ROV-et; ellers vil låseelementene hindre kjettingen fira å bli flyttet i omvendt retning. ROV-et ville la låseelementene gå i inngrep med fortøyningskjettingen så snart det første ledd har passert under elementet.

Claims (1)

1 System til strammingsjustering av fortøyningstau, som omfatter - en sammenkoblmgsanordning, som forbinder og låser to tilstøtende kjettingavsnitt av et fortøyningstau, og - en betjenmgsanordning, som flytter ett av kjettingavsmttene inne i sammenkoblings anordningen for å øke eller slakke en strekkspenning av fortøyningstauet,karakterisert vedat betjenmgsanordningen er fra avstand tilkoblingsbar til sammenkoblmgsanordningen ved å bruke dockingelementer tilveiebrakt på både sammenkoblmgsanordning og betjenmgsanordning før en strammejusteringsoperasjon, og frigjørbar fra sammenkoblmgsanordningen etter strammingjusteringsoperasjonen.

2 Sammenkoblmgsanordning til bruk i et system til strammingsjustering av for-tøyningstau ifølge krav 1, som omfatter et første sammenkoblingsoppsett for en første kjetting og et andre sammenkoblingsoppsett for en andre kjettingkarakterisert vedat det første sammenkoblingsoppsett tilveiebringer en permanent fast forbindelse mellom den første kjettingen og det andre sammenkoblingsoppsettet tilveiebringer en sammenkobling som kan modifiseres av en betjenmgsanordning, karakterisert vedat sammenkoblmgsanordningen omfatter et første dokkingelement for å gjøre det mulig for betjenmgsanordningen å stabilt feste seg til sammenkoblingsanordningen forut for utførelsen av en streldcspenningsjusteringsoperasjon.

3 Betjenmgsanordning til bruk i et system til streldcspenningsjustering av fortøy-ningstau ifølge krav 1, karakterisert vedet andre dokkingelement som er kompatibel med et første dokkingelement på en sammenkoblm<g>sanorclning ifølge krav 2, for å gjøre det mulig for betjenmgsanordningen å stabilt feste seg til sammenkoblmgsanordningen for å utføre en streldcspenningsjusteringsoperasjon.

4 Fremgangsmåte for å spenne et fortøyningstau med et streWtspennings-justeringssystem ifølge krav 1, hvor systemet omfatter en sammenkoblm<g>sanorclning som forbinder to kjettinger og en betjenmgsanordning, idet fremgangsmåten omfatter trinnene: a. å posisjonere et overflatefartøy over fortøyningstauet, litt ved siden av en sammenkoblmgsanordning, hvor to avsnitt av fortøyningstauet er sammenkoblet med sammenkoblmgsanordningen; b. å feste én ende av en første kjetting til ett av to fastgjøringspunkter tilveiebrakt på en føring på en nedre ende av betjenmgsanordningen og å feste en første vektstang til den andre enden av den første kjettingen; c. å feste en andre kjetting, lengre enn den første kjettingen til et andre fastgjørings-punkt på føringen ved den nedre enden av betjenm<g>sanorclningen og å feste en andre vektstang til den andre enden av den andre kjettingen; d. å feste et løfte-/håndteringsutstyr til et tredje fastgjøringspunkt ved en øvre ende av betjenmgsanordningen; e. å koble en navlestreng til et kraftsystem av betjenm<g>sanorclningen, og til et kraft-forsyningssystem ombord overflatefartøyet; f. å slippe overbord betjenmgsanordningen med navlestrengen og tilbehør og å senke dette til litt ovenfor den samme dybden som sammenkoblmgsanordningen anbrakt i fortøyningstauet; g. å flytte fartøyet slik at den andre kjettingen treffer sammenkoblingsanordningen, og ved å flytte fartøyet litt forbi men uten at den andre kjettingen hopper over, bør betjenmgsanordningen rotere slik at den orienterer seg riktig i forhold til sammen-koblm<g>sanorclningen; h. å senke betjenmgsanordningen slik at sammenkoblmgsanordningen ligger mellom den første og den andre kjettingen; i. og videre senke betjenmgsanordningen til den er plassert på toppen av sammen-koblm<g>sanorclningen; j. etter at den nedre enden av betjeningsanorclningen har koblet seg på sammenkoblmgsanordningen, å skli den ned langs sammenkoblmgsanordningen til den stanser mot et første dokkingelement, hvor et andre dokkingelement på betjenmgsanordningen kobler til det første dokkingelement; k. å betjene betjenmgsanordningen gjennom navlestrengen for å presse fortøynings-tauet i en strammende retning; å gjenta dette trinn til en krevd strekkspenning er oppnådd; og

1. å løfte betjenmgsanordningen opp fra sammenkoblmgsanordningen ved å hekte av fra det første dokkingelement.