NO313627B1 - Overföringssystem for produkter og hjelpemidler - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår et system for å overføre fluider, elektrisitet eller et optisk signal mellom to legemer som er i relativ bevegelse i forhold til hverandre. Mer spesielt angår den et system som gjør det mulig å overføre hydrokarboner og hjelpemidler hvis opprinnelse eller destinasjon er et fartøy eller en plattform mellom et fartøy og oljebrønner eller forgreningsrør eller rørledninger som befinner seg på sjøbunnen eller et andre fartøy.

En form for system som anvendes for å tømme eller utskipe offshore-oljeproduksjon skjer via et fartøy som er forankret i et enkelt punkt, men som har muligheten til å vende rundt dette punktet. Dette fartøyet, vanligvis et skip, mottar oljen via nedsenkede rør som hører til det. Etter passasje gjennom behandlingsanlegget blir oljen så lagret i tanker ombord på fartøyet inntil den tiden hvor det blir overført til et oppsamlingspunkt som f.eks. kan være en oljetanker som transporterer oljen til land. Utskipingen av oljen til fartøyet er et av de kritiske punktene i denne operasjonen siden det er nødvendig, dersom fartøyet kan vende om et punkt, å ha en mekanisk anordning som forhindrer de nedsenkede ledningene i å tvinnes i vesentlig grad.

To alternativer har blitt brukt for å oppnå denne overføringen uten tvinningen. Et av dem består av en gruppe roterende skjøter, som er delt i to, som er stablet vertikalt på hverandre og som tillater et fluid, elektrisitet eller et optisk signal å passere gjennom hvert av dem i begge retninger. De roterende skjøtene for fluid har pakningsringer mellom de to delene, som er i stand til å rotere i forhold til hverandre, for å opprettholde permanent kontakt. Denne typen roterende skjøt er kjent av spesialister som en "svivel". Dette alternativet har fordelen at det gjør det mulig for fartøyet å være i stand til å svinge fritt om forankringspunktet uten å påvirke produksjonen. Det har imidlertid den ulempen at det krever bruken av dynamiske pakninger, hvilke alltid oppviser en risiko for lekkasje.

Et ytterligere alternativ er beskrevet på s. 45 i "Marine Engineers Review", mars 1995, og består av et system som er grunnleggende tilformet av en horisontal spole på hvilken fleksible ledninger er viklet, og hvor disse ved den ene enden er tilkoblet ledningene som er festet til fartøyet og ved den andre enden til ledningene som løper via den sentrale delen av spolen og kommer fra forankringstårnet. De fleksible ledningene på spolen er innrettet vertikalt den ene oppe på den andre inne i en leddet struktur som blir avviklet eller påviklet ettersom fartøyet bøyer seg, i en retning eller den andre, om forankringspunktet. Dette systemet har den fordelen at det unngår bruken av dynamiske pakninger, men det medfører en alvorlig begrensning for fartøyets evne til å vende eller dreie seg, som generelt uttalt er begrenset til ±270°.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt et overføringssystem av den ovenfor beskrevne typen og som angitt i innledningen til de medfølgende krav 1 til 3. Overføringssystemet er således kjennetegnet ved de karakteriserende trekk som angitt i det selvstendige krav 1.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige kravene 2 og 3.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en ny løsning på problemet med å overføre produkter og hjelpemidler, og består av en foredling av spolealternativet, som medfører den fordel til dette at det tilveiebringes ubegrenset svinge- eller dreiemulighet tilveiebrakt av det stablede svivelsystemet, samt også andre egenskaper som gjør denne oppfinnelsen høyst attraktiv.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system som kan anvendes til å overføre fluider og hjelpemidler mellom et fartøy og sjøbunnen eller til et annet fartøy eller en plattform.

Dette formålet oppnåes med et overføringssystem for å overføre produkter og hjelpemidler mellom et fartøy og et andre sted slik som en oljebrønn, et forgreningsrør, en rørledning eller et andre fartøy som omfatter en struktur i form av en multippel spole med en sylindrisk sentral åpning og i det minste to grupper av fleksible ledninger eller rør opplagret av leddede strukturer og viklet om den multiple spolen, og hvor hver av gruppene opptar en av spolene; og hvor hver gruppe av fleksible ledninger er forbundet ved en av dets ender til en vegg som befinner i det sentrale området til den multiple spolen, hvor terminaler av stive ledninger eller rør og kabler som er forlengelser av produksjons- og hjelpemiddelledningene befinner seg; mens ved den andre enden er hver av gruppene av fleksible ledninger forbundet med en respektiv av et sett av langs omkretsen adskilte tilkoblingsblokker som er i stand til å bevege seg langs skinner; og hvor gruppene av fleksible ledninger tilveiebringer forskjellige strømningsbaner, i parallell, fra produksjonen og hjelpemiddelledningene til tilkoblingsblokkene.

Et system av denne typen er grunnleggende tilformet av en multippel spole som er fastgjort horisontalt på toppen av et sylindrisk forankringstårn som er sammenkoblet med fartøyet og av grupper av fleksible ledninger viklet på hver av spolene. Hver gruppe fleksible ledninger løper inne i en leddet struktur som opplagrer ledningene individuelt og reduserer kreftene som påvirker dem som et resultat av bevegelse av ledningene og den multiple spolen ettersom fartøyet vender eller slynger om aksen til det sylindriske forankringstårnet, som er sammenfallende med aksen til den multiple spolen.

Hver gruppe ledninger holdes ved en ende på en tilkoblingsblokk som kan bevege seg på skinner anordnet som et sirkulært spor ved periferien av den multiple spolen. Når en tilkoblingsblokk er koblet til en tilkoblingsplate holdt på et tilkoblingstårn, blir den tvunget til å følge den sirkulære bevegelsen til platen som beveger seg sammen med fartøyet.

Det sylindriske forankringstårnet har fri rotasjonsbevegelse i forhold til fartøyet. Disse gruppene fleksible ledninger er rikelige og kan tilkobles forbindelses- eller tilkoblingsplatene, på i det minste et tilkoblingstårn fastgjort til fartøyet, via tilkoblingsblokker montert på skinner, som gir gruppen total rotasjonsfrihet.

Når blokken er frakoblet platen, kan den så, ved virkningen av en motor installert i den, bevege seg sammen med gruppen av fleksible ledninger som den tjener som terminal for, inntil disse ledningene er reposisjonert i en mer egnet konfigurasjon. Koblingen mellom blokken og platen i front av denne kan så utføres.

Når dette er gjort, kan ventilene som overfører produksjonsstrøm og strømmen av hjelpemidler til gruppen av de nettopp tilkoblede ledningene betjenes, og så kan den andre tilkoblingsblokken frakobles. Tilkoblingsblokkkene, platene og tilkoblingstårnet har ventiler og utstyr som tillater å tilkoble, frakoble og teste tetningen til forbindelsene eller tilkoblingene.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert med henvisning til de medfølgende tegningene som kun har illustrasjonsformål, og i hvilke: fig. 1 er et sideoppriss av et flytende fartøy for offshore-produksjonen, lagring og utskiping av olje, og som anvender overføringssystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen; fig. 2 er et mer detaljert sideoppriss av det samme systemet, og viser det sylindriske forankringstårnet og over dette overføringssystemet med en dobbel spole og to tilkoblingstårn; fig. 3 er et topp planriss som viser overføringssystemet med en av gruppene av fleksible ledninger med dens tilordnede tilkoblingsblokk i mellomposisjonen på sporet og den andre gruppen i den ikke-koblede og stasjonære tilstanden; og fig. 4 viser fartøyet etter en sving med klokken på nesten 220° i forhold til posisjonen vist på fig. 3, hvor gruppen av ledninger som er vist frakoblet på fig. 3 nå er vist tilkoblet, og gruppen av ledninger som er tilkoblet på fig. 3 nå er vist frakoblet. Fig. 1 viser et fartøy 1 med systemet 2 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen for å overføre produkter og hjelpemidler. I denne utførelsen er overføringssystemet vist anordnet ved baugen av et skip. Selv om dette er en tilfredsstillende plassering, må den ikke ansees som en begrensning på bruken av systemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, siden dette kan anvendes på et hvilket som helst sted på et fartøy. Fig. 1 viser også ankerliner 3 og produksjons- og hjelpemiddelledningene 4 som er sammenkoblet med overføringssystemet 2. Fluider, elektrisitet og optiske signaler er i stand til å passere gjennom produksjons- og hjelpemiddelledningene 4. Sammenkoblingen mellom de fleksible produksjons- og hjelpemiddelledningene 4 og

overføringssystemet 2 oppnåes ved hjelp av stive ledninger som, for forenklingens skyld og siden de ikke danner noen del av den foreliggende oppfinnelsen, ikke er vist på fig. 1.

Fig. 2 viser overføringssystemet 2 mer detaljert. Det er muligå se den multiple spolen 5, som i den for tiden foretrukne utførelsen er en dobbelt spole.

Den multiple spolen 5 er festet direkte til og koaksialt på det sylindriske forankringstårnet 6. På fig. 2 er denne imaginære aksen representert med linjen 12. Den multiple spolen 5 har en sylindrisk åpning 7 i dens sentrale del. I avhengighet av diametrene til overføringssystemet og forankringstårnet 6 er det mulig gjennom denne åpningen å utføre passende operasjoner som involverer undervannsutstyr. Det sylindriske forankringstårnet 6 har total rotasjonsbevegelsesfrihet i forhold til fartøyet.

Grupper av fleksible ledninger løper inne i leddede strukturer 8, 9 som har tilsvarende natur som sykkelkjeder. I tillegg til å opplagre gruppene av fleksible ledninger reduserer disse strukturene belastningene som virker på dem som et resultat av vendingen eller dreiningen av fartøyet. De to gruppene av fleksible ledninger kan påvikles eller avvikles fra den multiple spolen 5 i avhengighet av de relative rotasjonsbevegelsene mellom fartøyet og det sylindriske forankringstårnet 6.

Gruppene av fleksible ledninger opplagret av strukturene 8, 9 er hver ved en ende forbundet med den sylindriske veggen 20 som befinner seg i det sentrale området av den multiple spolen 5 hvor endene til de stive ledningene og terminalene som sammenkobles til de fleksible produksjons- og hjelpemiddelledningene 4 befinner seg.

Ved den andre enden er hver gruppe av de fleksible ledningene forbundet med den respektive tilkoblingsblokken 10, 11 som løper på skinner 19. Disse skinnene er anordnet i sirkler hvis symmetriakse faller sammen med den vertikale aksen 12, og således holdes bevegelsesbanen til hver tilkoblingsblokk 10,11 konstant sirkulær og i den samme avstanden fra den vertikale aksen 12.

Tilkoblingsblokkene 10, 11 kan være forbundet med tilkoblingsplatene på tilkoblingstårn 13,14 som er festet direkte til fartøyet og integrert med dette. I den foreliggende utførelsen er det for å kunne utvide rotasjonsbanen til overføringssystemet i henhold til oppfinnelsen to tilkoblingstårn 13, 14 anordnet i diametralt motstående posisjoner, som vist på fig. 2, 3 og 4. Det er imidlertid mulig å anvende ethvert annet antall tilkoblingstårn, i avhengighet av de spesielle omstendigheter i hver situasjon.

Siden alle gruppene av fleksible ledninger opplagret av de leddede strukturene 8, 9 er viklet på multippelspolen 5 i forskjellige nivåer, idet det første er over det andre, i dette tilfellet med det første ved toppen og det andre ved bunnen, har tilkoblingstårnene 13, 14 tilkoblingsplater som befinner seg på forskjellige nivåer for å gjøre det mulig å oppnå perfekt kobling av tilkoblingstårnene 13,14 til tilkoblingstårnene 10, 11.

På denne måten kan tilkoblingsblokken 10 i den foreliggende utførelsen kobles til tilkoblingstårnet 13 ved hjelp av tilkoblingsplaten 15, eller til tilkoblingstårnet 14 ved hjelp av tilkoblingsplaten 17. Også tilkoblingsblokken 11 kan være tilkoblet tilkoblingstårnet 13 ved hjelp av tilkoblingsplaten 16, eller til tilkoblingstårnet 14 ved hjelp av tilkoblingsplaten 18.

Alle tilkoblingsblokkene og platene er utformet for å garantere at, når koblingen er foretatt, strømningene i de fleksible produksjons- og hjelpemiddelledningene 4 blir riktig styrt til de tiltenkte stedene av de fleksible ledningene og opplagret av de leddede strukturene 8, 9. Med andre ord må det f.eks. være garantert at strømmen av olje med utspring i en undervannsbrønn eller fra et undervannsforgreningsrør blir riktig styrt til det primære behandlingsanlegget.

Tilkoblingene som besørges av gruppene av fleksible ledninger er forbundet med tilkoblingsblokkene 10,11 er rikelige. Det er derfor mulig mens fartøyet foretar vinkelbevegelser om aksen til multippelspolen 5, å reposisjonere en gruppe av fleksible ledninger mens den andre gruppen er frakoblet, uten på uheldig måte å påvirke produksjon eller andre vesentlige funksjoner.

Fig. 3 viser et topplanriss av overføringssystemet 2 i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. De leddede strukturene 8, 9 som opplagrer gruppene av fleksible ledninger er i forskjellige posisjoner. Hver tilkoblingsblokk 10,11 kan kobles til et hvilket som helst av tilkoblingstårnene 13,14, i avhengighet av hva som er passende ved tidspunktet tilkoblingen blir foretatt.

Tilkoblingsplatene 15,16, 17, 18 til tårnene 13, 14 kan fjernaktiveres for å bevege seg radielt mot den multiple spolen for å tillate deres tilkobling til tilkoblingsblokken 10,11 som de er tilordnet til. Når sarnmenklemming er utført, kan pakningen ved tilkoblingen av ledningene hvor oljen og gassen strømmer testes ved bruk av prosedyrer som er i vanlig bruk i oljeindustrien.

Etter å ha utført disse testene, kan produksjonsstrømmen og hjelpemiddelstrømmen svitsjes over for å passere gjennom de nettopp tildannede forbindelsene. Det er så mulig med å fortsette med frakobling av forbindelsesblokken som hittil var tilkoblet, med det siktemål å gi overføringssystemet en større rotasjonsbane. Før denne utkoblingen foretas, er det imidlertid nødvendig å drenere fluidene som er holdt tilbake mellom avstengningsventilene (ikke vist), og dermed forhindre lekkasje til omgivelsene under frakobling. Disse dreneringsprosedyrene er ikke beskrevet her siden de vil være familiære for spesialister og også siden de ikke er innlemmet i rammen av oppfinnelsen.

Tilkoblingsblokkenes 10, 11 evne til å bevege seg på skinnene 19 gjør det mulig å utføre de handlingene som er nødvendig for å koble tilkoblingsblokkene 10,11 til tilkoblingsplatene 15,16,17,18.1 den foreliggende utførelsen er en motor installert i blokkene for å tilveiebringe den nødvendige mekaniske effekten for å bevege dem over skinnene 19; dette kan f.eks. være en hydraulisk eller elektrisk motor. Tilkoblingsblokkene 10, 11, tilkoblingsplatene 15, 16, 17, 18 og tilkoblingstårnene 13, 14 har ventiler som tillater handlingene å tilkoble, frakoble og teste pakningen eller tetningen til forbindelsene eller tilkoblingene.

Bruken av grupper av fleksible ledninger som er sammenkoblet med tilkoblingsblokker og tilkoblingstårn med multiple tilkoblingsplater gir overføringssystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen stor fleksibilitet siden det sikres at det i ethvert øyeblikk vil vaere i det minste en tilkobling i drift, uten hensyn til posisjonen til fartøyet.

Claims (3)

1. Overføringssystem (2) for å overføre produkter og hjelpemidler mellom et fartøy og et andre sted slik som en oljebrønn, et forgreningsrør, en rørledning eller et andre fartøy, karakterisert ved at det omfatter en struktur i form av en multippel spole (5) med en sylindrisk sentral åpning (7), og i det minste to grupper av fleksible ledninger opplagret av leddede strukturer (8, 9) og viklet rundt den multiple spolen (5), hvor hver av nevnte grupper opptar en av spolene; og hvor hver gruppe av fleksible ledninger er sammenkoblet ved den ene av dens ender med en vegg (20) som befinner seg i det sentrale området av den multiple spolen (5), hvor terminalene av stive ledninger og kabler som er forlengelser av produksjons- og hjelpemiddelledningene (4) befinner seg; og hvor ved dens andre ende, hver gruppe av fleksible ledninger er tilkoblet en respektiv av et sett av langs omkretsen adskilte tilkoblingsblokker (10,11) som er i stand til å bevege seg langs skinner (19); og hvor gruppene av fleksible ledninger tilveiebringer forskjellige strømningsbaner, i parallell, fra produksjons- og hjelpemiddelledningene (4) til tilkoblingsblokkene (10,11).

2. Overføringssystem i henhold til krav 1, karakterisert v e d at tilkoblingsblokkene (10, 11) kan tilkobles tilkoblingsplater (15, 16, 17, 18) på i det minste et tilkoblingstårn (13, 14).

3. Overføringssystem i henhold til krav 2, karakterisert v e d at tilkoblingsplatene (15, 16, 17, 18) kan fjernaktiveres slik at de beveger seg radielt innover på den multiple spolen for å gjøre det mulig å forbinde dem til tilkoblingsblokken som de er tilordnet til.