NO311639B1 - Fremgangsmåte og anordning for å flytte på stein og lösmasser under vann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte av den type som er beskrevet i ingressen til patentkrav 1. Oppfinnelsen angår dessuten en anordning for gjennomføring av fremgangsmåten som angitt i ingressen til krav 6.

Bakgrunn

Ved arbeider på undersjøiske olje- og gassinstallasjoner eller forbindelser til slike anlegg, for eksempel i form av reparasjonsarbeider, er det ofte et behov for å flytte på stein- og løsmasser som delvis måtte dekke de installasjoner som reparasjon skal utføres på. Dette kan dreie seg om rørledninger, ventilhoder og lignende.

Tilsvarende kan det være behov for å fjerne masser i forbindelse med plassering av nytt utstyr på havbunnen, eller for fjerning av oppsamlet borekaks inntil plattformer o.l.

Lignende behov kan også forekomme i forbindelse med arbeid under vann, for eksempel ved eller i nærheten av kai-, havne- eller damanlegg.

Kjent teknikk

Den vanlige måten å fjerne løsmasser på i forbindelse med undersjøisk anleggsarbeid, består i hovedsak av store "vifter", større og tyngre sugeinnretninger med stort effektbehov, og ombygde gravemaskiner. Ulemper er at de er svært kraft- og/ eller ressurskrevende, krever store fartøy på overflaten, lite fleksible, tilnærmet stasjonære, eller de er slett ikke egnet til store havdyp.

Fra norsk patent nr. 302 043 er det kjent et mudringsapparat innrettet til å arbeide på havbunnen, spesielt for fjerning eller flytting av borekaks, hvilket apparat omfatter en drivmotor, en pumpeanordning og en ejektor, hvor motoren er innrettet til å drive pumpen som på sin side leverer en vannstrøm til ejektoren som er plassert i den rørledning gjennom hvilken borekaksen e.l. forutsettes transportert. Apparatet forutsettes å stå på havbunnen og blir tilført energi fra overflaten, mens munnstykket på rørledningen forutsettes å kunne beveges f. eks. ved bruk av en fjernstyrt miniubåt, en såkalt ROV.

Dette apparatet er ikke egnet til å flytte på masse som inneholder forholdsvis store steiner bl.a. fordi rørledningen mister mye av sitt effektive tverrsnitt på grunn av ejektorens utforming og plassering. Videre har den et svært geografisk begrenset arbeidsområde, ettersom den er forutsatt å stå rolig på havbunnen, selv om riktignok rørledningen er forutsatt å kunne beveges noe.

Fra japanske patentsøknader 043 25 799 A og 043 25 800 A er det kjent et ejektorpumpe-system hvor ejektoren er plassert utvendig i forhold til rørledningen, slik at ejektoren ikke begrenser den effektive diameter av rørledningen. Det er fra de sammendrag vi har av ovennevnte patenter ikke mulig å se i hvilken brukssammenheng disse systemer er foreslått. Vi har av ovennevnte

sammendrag ikke noen indikasjon på dimensjoner eller effektbehov for disse systemene.

Fra "Remotely Operated Vehicles of the World", Oilfield Publications Limited, s. 136 og 196, er det generelt kjent ulike fartøyer for å gjennomføre arbeidsoppgaver under vann.

Formål

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å komme frem til en fremgangsmåte for forflytning av stein- og løsmasser under vann, spesielt på store dyp.

Det er et spesielt formål å komme frem til en fremgangsmåte for forflytning av steinmasser med en typisk maksimal diameter på 250 - 500 mm.

Det er videre et formål å tilveiebringe en anordning for gjennomføring av ovennevnte fremgangsmåte, hvilken anordning bør være fleksibel i bruk, spesielt ved at den enkelt kan flyttes omkring nede ved havbunnen.

Det er videre et formål å tilveiebringe en slik anordning som er enkel å betjene, og som ikke krever annen tilførsel av energi enn den som kan forsynes fra overflaten gjennom for eksempel en elektrisk kabel.

Oppfinnelsen

Disse og andre fordeler er ivaretatt gjennom en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av krav 1. Fordelaktige utførelsesformer ved fremgangsmåten fremgår av de uselvstendige krav 2-5.

Ovennevnte fordeler er likeledes ivaretatt gjennom en anordning som angitt i krav 6. Foretrukne utførelsesformer ved anordningen fremgår av de uselvstendige krav 7-15.

I det følgende er det beskrevet nærmere et eksempel på en anordning ifølge oppfinnelsen under henvisning til den medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 viser en prinsippskisse av en første utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen Figur 2 viser en prinsippskisse av en andre utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen. Figur 3 viser en forenklet prinsippskisse av en tredje utførelsesform av en anordning ifølge oppfinnelsen. Figur 4a-c viser detaljer av en anordning ifølge oppfinnelsen i henhold til en hvilken som helst av utførelsesformene vist på fig. 1-3. Figur 1 viser en anordning 1 egnet til å bevege seg på sjøbunnen S ved hjelp av belter 2 med drift forsynt med energi fra overflaten gjennom en kabel 3. Anordningen omfatter et rør 5, fortrinnsvis

med et fleksibelt parti 8, hvilket rør har en innløpsende 6 og en utløpsende 7. Til røret er det knyttet en ejektordyse 11 som forsynes med vann fra en pumpe 12 som drives av en hydraulisk enhet 13. Alt utstyret bæres av et understell F som igjen hviler på beltene 2. Det er foretrukket at røret 5, når det omfatter et fleksibelt parti 8, også omfatter en styreinnretning 9 som er i stand til å bevege armen med visse frihetsgrader. På figur 1 består styreinnretningen 9 av en flerleddet arm som styres hydraulisk fra en hydraulikk-enhet 16. Anordningen er innrettet til å flytte løsmasser 14 inkludert steiner med en størrelse opp til diameteren på røret 5 fra et sted til et annet, ved at ejektordysen 11 setter opp en trykkgradient i røret som gir et "sug" i røret fra venstre mot høyre på figuren.

Figur 2 viser en alternativ utførelse av en anordning ifølge oppfinnelsen. Ved denne utførelsesform er det ikke drift på hjul eller belter, idet anordningen står på fritt rullende hjul 2' som er i stand til å dreie i flere retninger, og fortrinnsvis i enhver retning. Tegningen viser to hjul, men det skal forstås at det finnes ytterligere hjul skjult bak disse to, idet den mest typisk vil omfatte fire hjul, men også kan ha for eksempel 3 eller 5 hjul. I stedet for fritt rullende hjul kan det tilsvarende benyttes fritt rullende belter e.l.

Ved anordningen ifølge fig. 2, består styreinnretningen 9' av en fjernstyrt undervannsbåt (ROV) som styrer røret 5, og som eventuelt, hvis terrenget tillater det, kan trekke hele anordningen 1 etter seg i ønsket retning. Det skal forstås at de fritt rullende hjul 2' ikke trenger å ha den form som er vist på figuren, men kan ha andre former egnet for transport under vann.

På figur 3 er det vist en ytterligere utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, hvilken utførelsesform kan betraktes som en variant av utførelsesformen vist på figur 2. Figur 3 er forenklet og viser ikke på nytt alle detaljer som er vist på figur 2. Det sentrale aspekt ved denne utførelsesvariant ligger i detaljene vist med henvisningstall 2", som kan betegnes som "vannputer"

(jfr. luftputer for overflatefartøyer), som anordningen kan bringes til å sveve på rett over sjøbunnen. De såkalte vannputene tilføres en vannstrøm fra en kraftig vannpumpe, for eksempel samme pumpe som driver ejektordysen 11. På figuren er dette vist skjematisk i form av en særskilt tilførselsledning 18 fra pumpen 12. Bevegelse av rør 5 og eventuelt hele anordningen 1 kan som vist på figur 2, skje gjennom påført trekkraft i røret 5 fra en ROV.

Figur 4 viser detaljer ved innløpsmunnstykket 6. Figur 4a viser at munnstykkets 6 ytre del kan skyves ut teleskopisk med teleskopenheter 21. Figur 4b viser videre at det til munnstykket kan

være koblet en ringformet "lanse" 21 som er hul og kan spyle vann gjennom et antall utløp 22 såvel radielt innover som radielt utover i forhold til rørmunningen, idet selve utløpsdysen er slik skjermet at den ikke lett vil kunne tettes når munnstykket presses i kontakt med løsmassene. Vannet tilføres lansen bakfra gjennom tilførsel 23, som kan stå i kontakt med for eksempel vannpumpen 12 eller

annen egnet vannpumpe.

Ved rørets 5 inngående munning 10 kan det være anordnet en dyse (ikke vist) for tilbakespyling for fjerning av steiner etc. som måtte sette seg fast i munningen.

Det er videre foretrukket at den inngående rørmunning 10 er avrundet og at tverrsnittet på røret 5 er konstant, samt at eventuelle bend på røret 5 har tilstrekkelig stor radius til at stein ikke vil kile seg fast. Det er likeledes foretrukket at utløpsenden 7 er utformet som en diffusor, da dette reduserer friksjonstapet gjennom røret.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan i hovedsak være fremstilt av et plastmateriale med en egenvekt nær vannets, slik at den blir lett å bære.

Beregningseksempel

I det følgende beregningseksempel er det forutsatt at det benyttes en eller to vannpumper, hver drevet av en motor med effekt på 75 kW. Det er forutsatt at røret har en innvendig diameter på 300 mm. For tilfellet hvor en har to pumper er det også utført beregning for 500 mm rør. De øvrige data er gitt i tabellen nedenfor:

Praktisk eksempel

Oppdrag som er utført viser at oppfinnelsen fungerer i praksis. Under oppdrag sommeren 1999 ble 1500 m<3> (d,^ = ca. 150 mm) stein flyttet ved hjelp av tilsvarende sugemekanisme, båret av en fjernstyrt ubåt, ROV. Oppdraget ble utført i Tengsfjorden, på oljeledning på 540 m havdyp. Til drift av vannpumpene ble det brukt to hydraulikkmotorer med en samlet effekt på ca. 24 kW. Røret var 10 m langt og hadde en innvendig diameter på 250 mm. I løpet av 36 effektive driftstimer ble ca. 1500 m<3> stein flyttet, noe som gir en kapasitet på ca. 60 tonn/ time. Det ble observert minimal slitasje på røret som var av PE-plast. Senere er flere vellykkede oppdrag gjennomført med denne teknologien.

I mars 2000 ble foreliggende oppfinnelse benyttet på Draugen-feltet, på 300 m havdyp. Oppdraget ble utført fra båten Seaway Kingfisher. Det ble avdekket 5 m rørledning i løpet av 40 minutter før oppdraget måtte avbrytes. Dette tilsvarer ca. 20 m<3> masse, eller 45 tonn/ time. Tatt i betraktning at steinen ble fjernet fra et område hvor det var påkrevet med hyppig omposisjonerering av anordningen, var resultatet meget tilfredsstillende. Det ble her benyttet en 75 kW pumpe og 15 m langt rør med innvendig diameter på 300 mm.

Tegning og eksempler er bare illustrasjoner av foreliggende oppfinnelse, som kun er begrenset av de etterfølgende patentkrav.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for forflytning av stein- og løsmasser under vann og gjerne på store vanndyp, for eksempel i forbindelse med fjerning av beskyttelsesstein på eller rundt installasjoner hvor der skal gjøres vedlikehold, med tilførsel av nødvendig effekt gjennom en eller flere kabler fra overflaten, idet man benytter et stivt eller i det minste delvis fleksibelt rør som fortrinnsvis kan fjernstyres med en særskilt styreinnretning, og påfører en trykkgradient i røret gjennom å tilkoble en ejektordyse som tilføres vann fra en vannpumpe, karakterisert ved at nevnte rør, ejektordyse og pumpe anordnes på et i og for seg kjent understell egnet til å beveges langs havbunnen, og at nevnte ejektordyse anordnes helt utvendig i forhold til røret.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man utstyrer understellet med belter eller hjul og forflytter det langs bunnen ved anvendelse av drift på beltene henholdsvis hjulene.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det som særskilt styreinnretning benyttes en flerleddet, hydraulisk påvirkbar styrearm.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man utstyrer understellet med belter eller hjul som kan rulle fritt i flere retninger, at man benytter en ROV som den særskilte styreinnretning, og at man benytter ROVen både til å styre røret og til å transportere understellet.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at man utstyrer understellet med "vannputer" som tilføres vann fra en eller flere vannpumper, hvilke vannputer lar anordningen delvis sveve over havbunnen, at man benytter en ROV som den særskilte styreinnretning, og at man benytter ROVen både til å styre røret og til å transportere understellet.

6. Anordning for forflytning av stein- og løsmasser under vann og gjerne på store vanndyp, for eksempel i forbindelse med fjerning av beskyttelsesstein på eller rundt installasjoner hvor der skal gjøres vedlikehold, hvilken anordning omfatter kabel (3) for tilførsel av nødvendig effekt fra overflaten, et stivt eller i det minste delvis fleksibelt rør (5) som fortrinnsvis er innrettet til å kunne fjernstyres med en særskilt styreinnretning (9, 9'), mens en ejektordyse (11) tilkoblet en vannpumpe (12), er tilsluttet røret (5) slik at det kan settes opp en trykkgradient gjennom røret (5), karakterisert ved at nevnte rør (5), ejektordyse (11) og pumpe (12) er anordnet på et i og for seg kjent understell (F) egnet til å transporteres langs (hav-) bunnen, og at ejektordysen (11) er anordnet helt utvendig i forhold til røret (5).

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at den særskilte styreinnretning (9, 9') er en flerleddet, hydraulisk påvirkbar styrearm (9).

8. Anordning som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at understellet (F) hviler på belter (2) eller hjul (2') og er anordnet til å transporteres langs bunnen med drift på beltene (2) eller hjulene (2').

9. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at den særskilte styreinnretning (9,9') er en ROV (9') som styres i prinsippet uavhengig av anordningen (1) for øvrig.

10. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at understellet (F) står på fritt rullende belter (2) eller hjul (2') som eventuelt kan dreies i alle retninger, og er anordnet til å transporteres langs bunnen ved hjelp av trekkraft påført fra ROVen (9') via røret (5).

11. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at understellet (F) mot underlaget har "vannputer" (2") som blir tilført vann fra pumpen (12) eller fra særskilte pumper (ikke vist), slik at understellet (F) delvis svever over bunnen (S), og er anordnet til å transporteres langs bunnen ved hjelp av trekkraft påført fra ROVen (9') via røret (5).

12. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at røret (5) ved dets innløpsende (6) er teleskopisk (21) forlengbart.

13. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at røret (5) ved dets innløpsende (6) har utstyr for penetrering (21) og høytrykks vannspyling (22) for å disintegrere kompakte eller sementerte masser for derved å bedre anordningens sugeevne.

14. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at det ved anordningens inngående rørmunning (10) er anordnet en dyse (ikke vist) for tilbakespyling for fjerning av steiner etc. som måtte sette seg fast i munningen.

15. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at anordningens inngående rørmunning (10) er avrundet og at tverrsnittet på røret (5) er konstant, og at eventuelle bend på røret (5) har tilstrekkelig stor radius lii at stein ikke kan kile seg fast, og at utløpsenden (7) er utformet som en diffusor.