NO329288B1 - Verktoy og metode for forbindelse av rorledninger - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører et verktøy for forbindelse av en ende av en første rørledning (22) med en ende av en andre rørledning (3) som understøttes av en undervannsstruktur (1) og er forsynt med minst to føringselementer (11,12). Verktøyet innbefatter midler for forbindelse av rørledningene, og innbefatter en mottaksparti (32) for opptak av enden på den første rørledningen på en glidbar måte, og føringsmidler som innbefatter minst to føringsavsnitt (34, 35) som rager ut fra mottakspartiet (32). Hvert førings-avsnitt har en ende utformet med en tilknytningsdel (36, 37) for samvirke med føringselementene (11,12).

Description

Oppfinnelsen vedrører et verktøy for forbindelse av en ende av en første rørledning med en ende av en andre rørledning som understøttes av en undervannsstruktur og er forsynt med minst to føringselementer. Videre vedrører oppfinnelsen også en fremgangsmåte for forbindelse av endene til første og andre rørledninger, idet den andre rørledningen understøttes av en undervannsstruktur og er forsynt med minst to føringselementer, og et verktøy som innbefatter midler for forbindelse av rørledningsendene.

Undersjøiske installasjoner for olje- og gassutvinning blir vanligvis forbundet med hverandre ved hjelp av rør, vanligvis benevnt rørpasstykker. Forbindelsen kan eksempelvis være mellom en brønn og en manifold, eller en strømningsledning (med en T-overgang), eller mellom brønnrammesystemer. I slike tilfeller blir en rørlengde (rørpasstykke) tilveiebrakt på overflaten og blir i de enkelte tilfeller tilpasset avstanden mellom rørledningens koblingsender. Et avslutningshode blir vanligvis anordnet på hver ende av rørpasstykket. Det foreligger to hovedmetoder for installeringen av slike rørpasstykker. Ved en vertikal installasjon, en såkalt innstikk og dreiemetode, blir rørpasstykket plassert vertikalt og ført inn i et mottak i installasjonen. Deretter dreies rørpasstykket til en horisontal stilling og den første (dreie-)enden blir sammenkoblet med koblingsenden på den første installasjonen (vanligvis benevnt innenbordsenden), hvoretter den andre enden blir forbundet. Et eksempel på en slik fremgangsmåte er beskrevet i norsk patent 319639.

Fra GB 2382636 er det kjent en innretning for tilkobling av en rørledning til en undervannsinstallasjon. Innretningen omfatter en føring som er innrettet for å korrespondere med en føring på undervannsinstallasjonen.

US 6022421 beskriver installasjon av pigginnføringsutstyr på undervannsrørledning. Pigginnføringsutstyret er anordnet med føringselementer som ved nedsenking passer samvirkende med oppragende føringsstolper.

Ved horisontal installasjon henger rørpasstykket i en bæreramme i en horisontal posisjon og begge ender lander samtidig i installasjonenes mottaksavsnitt. Deretter trekkes avslutningshodet mot innenbordskoblingsenden og forbindelsen tilveiebringes. Se eksempelvis fig. 13 og 14 i PCT-søknad WO 0179736.

Vertikale installasjoner kan gi store belastninger på undervannsstrukturene når de landes og dreies. Det foreligger også et behov for føringsstrukturer som kan sikre riktig innretting før forbindelsen fullføres.

WO 0179736 beskriver en horisontal forbindelse hvor en bæreramme, eller vugge, kobles til hvert avslutningshode. Vuggen har en krave som lander på innenbordsenden. Avslutningshodet er nå riktig innrettet for forbindelse og kan beveges mot innenbordsenden, under utnyttelse av et ROV-verktøy. En ulempe med dette systemet er at det er komplisert og at hele vekten til rørpasstykket vil hvile (via kraven) på innenbordsenden.

Foreliggende oppfinnelse er en forbedring av dette systemet, har færre deler og er enklere i bruk. Istedenfor å bruke et spesielt ROV-verktøy for å bevege avslutningshodet mot innenbordsenden (så som vist i fig. 5 i WO 0179736), kan det benyttes et enkelt slaglengdeverktøy, så som en sylinder/stempelinnretning, eller hydrauliske sylindere eller skruesylindere. Slike innretninger kan betjenes med enkle verktøy som bæres av ROVen.

Arbeidene kan gjennomføres med en ROV-manipulator med verktøy som tas fra en undervannskurv. Det er derfor ikke nødvendig å ha sammenkoblingsverktøy som er fast montert under ROVen, slik det er vist i WO 0179736. Derved reduseres grenseflatearbeidet mot installasjonskontraktøren, og ROVen vil være mer anvendbar. Det er ingen andre løse gjenstander enn RO V-verktøykurv en/kurvene som må settes ut og bringes tilbake på dekk. Samtlige ROV-verktøy kan derfor gjøres enkle å "forstå" og å bruke. Denne lave brukerterskelen kan redusere opplærings- og treningsbehovet for fartøysmannskapet. Verktøylogistikken kan derfor være enkel, særlig hva angår operasjoner på verdensbasis, dvs. at de enkle verktøyene ikke behøver å bli tatt tilbake til fabrikanten for overhaling og lagring, men kan håndteres lokalt. Systemutformingen er beregnet til å dekke samtlige relevante rørledningsdimensjoner, særlig standard 12" ID-rør med isolasjon og opptil 14" ID-rør uten isolasjon.

I samsvar med oppfinnelsen innbefatter verktøyet midler for forbindelse av rørledningene, og et mottaksparti for opptak av enden på den første rørledningen på en glidbar måte, samt føringsmidler som innbefatter minst to føringsavsnitt som rager ut fra mottakspartiet, idet hvert føringsavsnitt har en ende som er anordnet med en tilknytningsdel som samvirker med føringsavsnittene. Ytterligere utførelsesformer av verktøyet er angitt i de uselvstendige kravene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter: senking av den første rørledningen til undervannsstrukturen slik at føringsmidler på den første rørledningen vil samvirke med føringselementene, feste av et slaglengdeverktøy mellom to rørledninger for å muliggjøre at den første rørenden kan beveges mot den andre rørenden, og en tilveiebringelse av en aktuator for å fullføre forbindelsen. Føringsmidlene på den første rørledningen kan inngå i det verktøy som er definert i det selvstendige kravet. De uselvstendige fremgangsmåtekravene angir ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 er et sprengriss som viser sammenkoblingsanordningen ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2-5 viser trinn under installeringen, og

Fig. 6-7 viser monteringsarmene mer detaljert.

Fig. 1 er et sprengriss som viser de verktøy og strukturer som brukes i sammenkoblingssystemet for forbindelse mellom to rørledningsender (rørpasstykkeender), hvilke ender kan være utformet som koblingsender. En havbunnstruktur 1 innbefatter en ramme 2 som understøtter et rør 3 som har en sammenkoblingsende 5 (fig. 2). Røret kan være isolert, slik det er vist i fig. 1. Denne koblingsenden betegnes også vanligvis som en innenbordsende. Forankringsmidler 4 så som forankringstapper er festet til innenbordsenden 5 og rager i retning oppover. På rammen 2 er det også anordnet føringselementer 11, 12, her i form av føringsstolper som er anordnet på hver side av innenbordsenden. Hvert føringselement (stolpe) 11, 12 strekker seg i retning oppover og ender i en spiss. Ved basisen har de en del 15, 16 som virker som understøttelse. Hensikten med dette vil bli beskrevet nedenfor. I utførelsen i fig. 5 er de vist som koniske elementer, men de kan også være utformet som plater eller som andre strukturer som vil kunne gi støtte eller bæring for føringselementene, fortrinnsvis ved at de er utført med et større tverrsnittsareal. I utførelsen i fig. 1 er én føringsstolpe lengre enn den andre. Dette bidrar til å lette sammenføring og muliggjør at føringsringer kan dreies og rettes inn i forhold til føringsstolpen.

I den utførelsen som er vist på tegningen har rørledningen 22 et avslutningshode 20 på enden. I den etterfølgende beskrivelse av oppfinnelsen er avslutningshodet 20 festet til rørenden, men en fagperson vil vite at den nedenfor gitte beskrivelse også vil gjelde for utførelser av oppfinnelsen hvor det ikke brukes et avslutningshode, idet enten avslutningshodet er erstattet med et element som egner seg for formålet, eller at rørenden kan brukes uten et slikt ekstra element. Sammenkoblingsanordningen kan brukes både for en klemkonnektor så vel som for en spennkonnektor. I fig. 1 er det vist en spennkonnektor med spennfingre (ikke vist), anordnet foran avslutningshodet 20.1 en slik utførelse vil konnektoren innbefatte en aktueringsring 24 og et aktueringsverktøy 60 som brukes for påvirkning av fingrene slik at konnektoren lukkes. Når konnektoren er en klemme, vil klemmen 100 vanligvis være installert på forhånd på koblingsenden, slik det er vist i fig. 1.

Avslutningen har en del 26 med konstant diameter og med en relativt glatt overflate. På denne delen er det montert et første forankringsmiddel 28, så som en forankringstapp, som rager i retning oppover.

Verktøyet, her vist som en monteringsarm (se også fig. 6 og 7), innbefatter et mottaksparti 32 som er utformet som et hylseavsnitt, og to føringsavsnitt 34, 35, her i form av utragende armer. Hver slik utragende arm avsluttes med en tilknytningsdel 36, 37, eksempelvis utformet som en trakt beregnet for samvirke med føringselementene (stolpene) 11, 12. Disse tilknytningsdelene 36, 37 vil i montert tilstand hvile mot understøttelsene 15, 16, som i figurene er vist som koniske stoppelementer. Hylseavsnittet har en spalte 33 hvis lengderetning følger avslutningshodets akse. Hylseavsnittet 32 har en U-form, idet U'ens innerdiameter er tilpasset ytterdiameteren til avslutningshodet 26 eller rørenden, og hylseavsnittet kan beveges lineært i forhold til rørendedelen 26. Det kan brukes en låsearm for lukking av hylsen rundt avslutningshodet. Dette muliggjør at monteringsarmen kan frigjøres og hentes tilbake til fartøyet etter at sammenkoblingen er ferdig. I den foretrukne utførelsen er det imidlertid over åpningen i U'en anordnet stag 38 for understøttelse av avslutningshodet og en plate 39 som er festet til tappen danner forankringsmidlet 28 og holder hylseavsnittet 32 slik at verktøyet/monteringsarmen kan bevege seg i forhold til avslutningshodet, men festet til dette, slik det er vist i fig. 1. På hvert føringsavsnitt (arm), like bak traktene, kan det være anordnet understøttelseselementer 31, 42, eksempelvis i form av faste braketter beregnet til å hvile mot rammen 6, for understøttelse og opptak av vekten til avslutningshodet i rammen.

Et slaglengdeverktøy 40 er anordnet for tilveiebringelse av en relativ bevegelse mellom endene til de første og andre rørledninger 22 og 5.1 figurene er slaglengdeverktøyet 40 vist som en sylinder, eksempelvis en hydraulisk sylinder, med en stang 41 og en sylinder 43. Stangen har et festemiddel 42, så som en ring, ved enden, for montering av stangen til det andre forankringsmidlet 4, her en tapp. Tilsvarende har sylinderen 43 et festemiddel 44 ved enden, for montering av sylinderen til det første forankringsmidlet 28, her en tapp. Verktøyet betjenes ved hjelp av et ROV-verktøy som har midler for tilføring av et trykkfluid, eksempelvis et hydraulisk fluid, til aktuatoren 40, gjennom koblingen 48. Selv om det i tegningen er vist en hydraulisk sylinder, så tør det være klart at det også kan brukes andre innretninger som gir samme virkning, eksempelvis en skrue/mutter-mekanisme.

Dersom konnektoren er en spennkonnektor, så monteres en aktuator 60 på avslutningshodet (eller rørledningsenden), slik det er vist i fig. 1-6. Aktuatoren innbefatter en første del 62 utformet til å gripe rundt spennhodet 24, og en andre del 64 utformet til å gripe rundt avslutningshodet (eller rørledningsenden), og holdes fast ved at den hviler mot en hylsedel 35. De to delene er forbundet med hverandre ved hjelp av sylindre 65, 66, eksempelvis hydrauliske sylindre, som muliggjør at den første delen kan beveges i forhold til den andre delen ved at det tilføres et trykksatt fluid fra ROVen gjennom koblingen 68. Når den første delen 62 beveges, vil den bevege spennringen 24 forover og på denne måten lukke spennfingrene rundt koblingsenden 2.

En fagperson vil vite at dersom konnektoren er en klemme, så vil det bli benyttet en annen type aktuator.

Ved installeringen av rørpasstykket, festes en løfteramme (se WO 0179736) til rørpasstykket. Ved den enden som er vist i fig. 1, kan det første forankringsmidlet (tappen) 28 brukes idet en løftekrok 50 kobles løsbart til tappen. Langs rørpasstykket vil det være flere slike løftekroker, slik det er vist i WO 0179736. Rørpasstykket senkes horisontalt slik at derved tilknytningsdelen 37, her i form av en styretrakt, føres ned på føringselementene 12. For å sikre riktig føring kan rørpasstykket nå dreies slik at derved den andre tilknytningsdelen 36, her vist som en føringstrakt, føres ned på føringselementet 11. Samme prosedyre gjennomføres ved rørpasstykkets andre ende. Rørpasstykket senkes så videre helt til armene, som utgjør føringsavsnittene 34, 36, hviler mot understøttelsene 15, 16. Rørledningsenden har nå den stillingen som er vist i fig. 2. Understøttelseselementene 31, 42, som er utformet som braketter, hviler mot rammen 6 slik at de vil bære føringsavsnittene 34, 36 og derved avlaste bøyebelastningen på understøttelsene 15, 16. Når rørpasstykket hviler mot understøttelsen, frigjøres løftekrokene (så som løftekroken 50). En ROV henter aktuatoren 60, vanligvis fra en kurv anordnet på forhånd på havbunnen, og monterer aktuatoren på avslutningshodet. Deretter henter ROVen slaglengdeverktøyet 40 og fester dets ender 42, 44 til forankringsmidlene (tappene) 4 og 28 (fig. 2). ROVen brukes nå for betjening av slaglengdeverktøyet for å trekke avslutningshodet 22 mot rørledningen 3/innenbordsenden 5. Vanligvis stoppes denne bevegelsen når koblingsendene er brakt til en liten innbyrdes avstand, slik at ROVen derved kan bruke et verktøy for å rense koblingsendene og montere en pakning. Når dette er gjort, påvirkes slaglengdeverktøyet igjen slik at de to koblingsendene bringes sammen, slik at man får den situasjonen som er vist i fig. 3. Aktuatoren 60 brukes så for å lukke forbindelsen, se fig. 4.1 den viste utførelsen, når konnektoren er en spennkonnektor med fingre som griper rundt innenbordsenden, brukes verktøyet for å bevege spennringen 24 forover for derved å lukke fingrene rundt innenbordsenden.

Dersom konnektoren er en klemkonnektor, så vil ROVen bruke et momentverktøy for å lukke klemmen rundt koblingsendene, slik det er vist i NO 319639.

Etter at forbindelsen er tilveiebrakt, blir aktueringsverktøyet og slaglengdeverktøyet løsnet fra røret og brukt for den andre endeforbindelsen. Dette resulterer i den situasjonen som er vist i fig. 5. Den eneste gjenstanden som blir igjen i sjøen er selve konnektoren. Alle andre gjenstander tas opp til overflaten og blir benyttet om igjen.

En fagperson vil forstå at oppfinnelsen også kan brukes ved en vertikal forbindelse. I et slikt tilfelle kan tilknytningsdelene 36, 37 (traktene) eksempelvis være anordnet i en vinkel på 90° i forhold til føringsavsnittene (armene) 34, 35, for derved å muliggjøre at tilknytningsdelene (traktene) kan gli ned langs føringselementene 11, 12 for holding av riktig orientering av avslutningshodet i forhold til koblingsenden. Oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med en rørledning, men kan også benyttes for sammenkobling av en umbilikal, en fluidledning eller en elektrisk kabel.

Claims (11)

1. Verktøy for forbindelse av en ende av en første rørledning (22) med en ende av en andre rørledning (3) understøttet av en undervannsstruktur (1) med minst to føringselementer (11, 12), hvilket verktøy innbefatter en mottaksdel (32) utformet for glidbart opptak av den første rørledningens ende, hvilken mottaksdel (32) er i form av en hylse, som eksempelvis har en U-form, og føringsmidler innbefattende minst to føringsavsnitt (34, 35) som rager ut fra mottaksdelen (32), idet hvert føringsavsnitt har en ende med en tilknytningsdel (36, 37) som samvirker med føringselementene (11, 12), karakterisert ved at den første rørledningen (22) har et første forankringsmiddel (28) og at den andre rørledningen (3) har et andre forankringsmiddel (4), og at et slaglengdeverktøy (40) innbefattende midler for forskyvning, er beregnet for montering mellom forankringsmidlene.

2. Verktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at slaglengdeverktøyet (40) innbefatter et stempel og en sylinder og har festemidler ved endene (42, 44) for feste til forankringsmidlene.

3. Verktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hylsen har en spalte (33) for samvirke med det andre forankringsmidlet (28).

4. Verktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at føringsavsnittene (34, 35) er utformet med understøttelseselementer (31, 32).

5. Verktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet en konnektor for forbindelse av de to endene på rørledningene (3, 22), hvilken konnektor er en klemmekonnektor, og at det brukes et momentverktøy for betjening av konnektoren.

6. Verktøy ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet en konnektor for forbindelse av de to endene på rørledningene (3, 22), hvilken konnektor er en spennkonnektor, og at det på rørledningsenden er montert et aktueringsverktøy (60) for betjening av spennfingrene for lukking av forbindelsen.

7. Verktøy innbefattende i det minste én av de følgende komponenter: et føringsavsnitt ifølge et av de foregående krav, et føringselement ifølge et av de foregående krav, et slaglengdeverktøy ifølge et av de foregående krav, et aktueringsverktøy ifølge krav 6, karakterisert ved at komponentene er løsbart forbindbare med rørledningen(e), fortrinnsvis i gjenbrukshensikt.

8. Fremgangsmåte for forbindelse av en ende av en første rørledning (22) til en ende av en andre rørledning (3) som understøttes av en undervannsstruktur og er forsynt med minst to føringselementer, og et verktøy som innbefatter midler for forbindelse av rørledningsendene, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter følgende trinn: a. den første rørledningen senkes til undervannsstrukturen, og føringsmidler på den første rørledningen samvirker med føringselementene, b. et slaglengdeverktøy anordnes mellom de to rørledningene for derved å muliggjøre at den første rørenden kan beveges mot den andre rørenden, og c. det tileiebringes en aktuator for lukking av forbindelsen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den første rørledningen senkes ved hjelp av en løfteramme.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at slaglengdeverktøyet betjenes med en ROV.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 8-10, karakterisert ved at aktuatoren betjenes med en ROV.