NL1009277C2 - Werkwijze en inrichting voor het nauwkeurig plaatsen van relatief zware voorwerpen op en wegnemen van zware voorwerpen van de zeebodem. - Google Patents

Description

Titel: Vaartuig en werkwijze voor het nauwkeurig plaatsen van relatief zware voorwerpen op de zeebodem en voor het wegnemen van zware voorwerpen van de zeebodem.

5 De onderhavige uitvinding betreft een vaartuig voorzien van tenminste eerste en tweede hefmiddelen, waarbij de eerste hefmiddelen een heikabel omvatten, waarvan het uiteinde gekoppeld kan worden aan een last, en waarbij de tweede hefmiddelen tenminste een hulpkabel omvatten.

10 Olie en gas kunnen op zee worden gewonnen met behulp van drijvende productieplat- forms of vaartuigen. Een dergelijke exploitatie van de olie- en gasvelden vereist dat er tal van zware voorwerpen op de zeebodem geplaatst worden. Deze voorwerpen moeten bovendien met een relatief grote nauwkeurigheid op de zeebodem worden geplaatst.

15 Gezien het feit dat er op steeds grotere diepte wordt gewonnen, wordt het bereiken van de gewenste diepte steeds moeilijker. Een van de problemen die daarbij moet worden overwonnen is het feit dat de heikabels die worden gebruikt kunnen gaan draaien.

20 In de stand van de techniek wordt voor het behalen van de vereiste nauwkeurigheid veelal gebruik gemaakt van een hef-/hijsvaartuig met behulp waarvan de voorwerpen worden afgezonken in de richting van de zeebodem, terwijl de positie van de af te zinken last mede wordt geregeld met behulp van hulpkabels die zijn bevestigd op een of meer hulpvaartuigen. De inzet van dergelijke hulpvaartuigen is zeer kostbaar.

25

Het doel van de uitvinding is daarom te voorzien in een inrichting en een werkwijze voor het op een nauwkeurige manier positioneren van zware voorwerpen op de zeebodem die minder kostbaar is dan de bekende inrichtingen en werkwijzen, en waarbij bovendien slechts een vaartuig nodig is.

30

Dat doel wordt bereikt doordat de hulpkabel kan worden gekoppeld aan de heikabel of aan de last en dat de hulpkabel is uitgerust met tenminste een op afstand bestuurbaar vaartuig (Eng: Remote Operable Vehicle, ofwel ROV), met behulp waarvan de 1009277 2 positie van de last onder water kan worden gemanipuleerd.

Het is daarbij mogelijk dat de hulpkabel een tweede heikabel vormt, waarbij de hulpkabel ten minste een gedeelte van het gewicht van de last kan opnemen.

Door deze maatregelen wordt het mogelijk dat met de tweede heikabel het af te zin-5 ken voorwerp en een gedeelte (het uiteinde daarvan) van de eerste heikabel kan worden opgeheven. Het gewicht dat de tweede heikabel daarmee draagt zal veel lager zijn dan het totale gewicht van de eerste heikabel en het af te zinken voorwerp. Dat betekent dat het totale gewicht en de traagheidskrachten op dat gedeelte dat de tweede heikabel draagt relatief laag zijn. Door de ROV kan vervolgens het door de twee-10 de heikabel gedragen gedeelte van de last (bijvoorbeeld het voorwerp samen met een klein gedeelte van de eerste heikabel) met een relatief hoge nauwkeurigheid worden gemanipuleerd in de gewenste richting. Op die manier wordt bereikt, dat vanaf een vaartuig, met behulp van relatief eenvoudige middelen nauwkeurig zware en of grote voorwerpen op de zeebodem kunnen worden gepositioneerd.

15 Begrepen moet worden dat met de heikabel in deze beschrijving ook een met een lier te bedienen ketting, ankerketting of enige andere geschikte lijn bedoeld kan worden.

Verder is het volgens de uitvinding mogelijk dat het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) als dragend bestanddeel in de hulpkabel is opgenomen.

20 Dat betekent dat de ROV zelf de krachten die op de tweede heikabel staan kan door leiden. Dat maakt het mogelijk om zowel aan de bovenzijde als aan de onderzijde van de ROV een part van de heikabel te verbinden.

Verder is het volgens de uitvinding mogelijk dat de hulpkabel een voedingslijn (eng: 25 umbilical) is.

Daarbij is het mogelijk dat nabij het uiteinde van de eerste hefmiddelen een of meer op afstand bedienbare vaartuigen (ROV’s) zijn bevestigd, zodanig dat hiermee in het gebruik een tangentiële kracht kan worden uitgeoefend op de heikabel.

De voedingslijn maakt de toevoer mogelijk vanaf het vaartuig naar de ROV. De ROV 30 (of meerdere ROV’s) kan bijvoorbeeld ook worden bevestigd op de eerste heikabel. Door de ROV’s of de aandrijfinrichtingen die daarin zijn opgenomen aan weerszijden van de eerste heikabel te plaatsen kan op de kabel een torsiekracht gezet worden, met behulp waarvan het twisten van de kabel kan worden tegengegaan.

1009277 3

De uitvinding betreft bovendien een werkwijze voor het plaatsen van een voorwerp op de bodem van de zee, vanaf een vaartuig, waarbij - men dat voorwerp met behulp van een eerste heikabel in de richting van de zeebodem laat bewegen of laat zakken, 5 - men met behulp van een tweede heikabel een kracht uitoefent op het voorwerp of op de eerste kabel, nabij het beneden uiteinde daarvan, en - men met behulp van een in de nabijheid van het voorwerp en bij voorkeur aan de tweede heikabel bevestigd op afstand bedienbaar vaartuig (ROV) de positie van het voorwerp manipuleert.

10

Het is daarbij mogelijk dat - men de eerste heikabel zover uitviert, dat deze tenminste gedeeltelijk op de zeebodem komt te liggen, - men met behulp van de tweede heikabel het voorwerp en een gedeelte van de eerste 15 hefkabel van de bodem optilt of opgeheven houdt, en - men met behulp van het op afstand bedienbaar vaartuig (ROV) de positie van het voorwerp manipuleert.

Bovendien is het volgens de uitvinding mogelijk dat 20 - men het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) zodanig bevestigd dat met behulp van het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) een tangentiële kracht is uit te oefenen op de eerste heikabel.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van een aantal 25 figuren, waarin:

Figuur 1 een schematisch overzicht toont van een drijvend productieplatform, voor de offshore winning van olie of gas.

30 Figuur 2 een hefvaartuig toont volgens de stand van de techniek en een last, die met een relatief lange kabel met het vaartuig is verbonden.

Figuur 3 een hefvaartuig toont volgens de stand van de techniek en een last, die 1 0 0 9 2 7 7 4 tevens met behulp van een heikabel is bevestigd aan dat vaartuig en tevens met behulp van een hulpkabel is verbonden met een tweede vaartuig.

Figuur 4 een hefvaartuig toont volgens de onderhavige uitvinding, en een last die 5 zowel met een heikabel als een hulpkabel aan het vaartuig is verbonden.

i

Figuur 5 het hefvaartuig toont volgens figuur 3, met behulp waarvan een zwaar voorwerp op de bodem van de zee wordt geplaatst.

10 Figuur 6 een hefvaartuig toont waarbij de heikabel voorzien is van een anti-twist inrichting.

In figuur 1 is schematisch de layout weergegeven voor de winning van olie of gas op zee. Vanaf een drijvend productie-platform of vaartuig 1, met daarop de boortoren ; 15 11, lopen leidingen 2 naar een put 3, op de bodem van de zee 4. Tijdens de productie van olie of gas is het belangrijk dat het vaartuig 1 op zijn plaats gefixeerd blijft. Het vaartuig 1 is daarom met de zeebodem verbonden met behulp van kabels 5, de zogenaamde ’mooring legs’. Deze mooring legs zijn met behulp van ankers 6 gefixeerd in de zeebodem 4.

20

De winning van olie of gas volgens figuur 1, met behulp van een productievaartuig 1 vereist dat tal van relatief zware voorwerpen met een relatief grote nauwkeurigheid op de zeebodem 4 worden gepositioneerd.

Om een goede en veilige verankering te bewerkstelligen met behulp van de mooring 25 legs, bijvoorbeeld, is het vereist dat de lengte van deze kabels 5 nagenoeg gelijk is. In de praktijk worden voor deze toepassing ankers gebruikt van 50 ton en meer, die op de zeebodem geplaatst moeten worden met een nauwkeurigheid van soms slechts enkele meters. Daarbij komt dat het anker 6 zelf zwaar is, maar de aan het anker 6 bevestigde kabel 5 weegt vaak nog een veelvoud daarvan weegt.

30 Ook voor andere voorwerpen zoals de ’templates’, ’gravity riser bases’, ’production manifolds’ en dergelijke geldt dat deze met een relatief grote nauwkeurigheid op de zeebodem moeten worden geplaatst.

1009277 5

De voorwerpen die voor de in figuur 1 weergegeven manier voor het exploiteren van olie en gas op zee op de zeebodem geplaatst moeten worden, zijn naast zwaar vaak ook erg kostbaar. Zo is de bovenzijde van de put 3 doorgaans afgesloten met behulp van een Blow Out Preventer (B.O.P.) (niet weergegeven). Een dergelijke B.O.P. moet 5 met een nauwkeurigheid van soms minder dan een halve meter op de grond geplaatst worden.

Figuur 2 toont een vaartuig 20, volgens de stand van de techniek, met daarop hefmid-delen, zoals een kraan 21. De kraan 21 is uitgerust met een heikabel 22, met behulp 10 waarvan een voorwerp of een last 4 op de bodem 5 van de zee geplaatst kan worden. Aangezien de heikabel 22 en de last 4 onderhevig zijn aan invloeden zoals de stroming van het zeewater, zal worden dat de last niet loodrecht omlaag zal bewegen, wanneer de heikabel 22 zal worden uitgevierd. Ook de deining van het vaartuig, het rollen van het vaartuig en dergelijke zal een negatieve invloed hebben op de te berei-15 ken nauwkeurigheid. Daarbij geldt dat hoe langer de heikabel zal zijn, des te groter de afwijking van de beoogde positie (weergegeven in stippellijnen).

In Figuur 3 is een oplossing weergegeven volgens de stand van de techniek om meer controle te kunnen uitoefenen op de positie van de last 23, bij het uitvieren van de 20 heikabel 22. De last is daartoe bovendien verbonden met een hulpkabel 31 die wordt bediend vanaf een hulpvaartuig 31. Bovendien kan de last 23 met een tweede hulpkabel 32 worden verbonden met het vaartuig 20.

Het is duidelijk dat de last 23 door de gekozen oplossing volgens figuur 3 met meer controle op de zeebodem kan worden geplaatst. Het zal echter ook duidelijk zijn dat 25 de oplossing door de inzet van het hulpvaartuig 30 erg kostbaar is.

Figuur 4 toont een hefvaartuig 40 volgens de onderhavige uitvinding. Het vaartuig 40 omvat eerste hefmiddelen, bijvoorbeeld een lier 41, waaraan een eerste heikabel, bijvoorbeeld een ankerketting 42 is verbonden. Met behulp van deze heikabel 42 kan 30 een last, bijvoorbeeld een anker 43 op de bodem van de zee worden geplaatst.

Het vaartuig 40 omvat verder tweede hefmiddelen, bijvoorbeeld een tweede lier 44, voorzien van een tweede heikabel 45. De tweede heikabel wordt bijvoorbeeld met behulp van een A-frame overboord geleid. De tweede hefmiddelen 44 en de tweede Ί o o 9 2 7 7 6 heikabel 45 zullen doorgaans lichter uitgevoerd worden dan respectievelijk de eerste hefmiddelen 41 en de eerste heikabel 42. In het gebruik, zeker in het geval van ee)i anker ketting 42 met daaraan een anker 43, zal het grootste deel van het gewicht dat overboord is gezet worden gevormd door het gewicht van de ankerketting 42 zelf. 5 Daarom zal het grootste gedeelte van de trekkracht worden geleverd door de eerste heimiddelen 41 en de eerste heikabel 42. De heikabel 45 kan echter wel een gedeelte van het gewicht van de last 43 opnemen.

Zoals in figuur 4 te zien is, is de tweede heikabel 45 bovendien voorzien van een 10 Remote Operable Vehicle (ROV) 70. Een mogelijke uitvoeringsvariant wordt hieronder besproken aan de hand van figuur 7. Een ROV 70 wordt op afstand bediend en omvat aandrijfmiddelen zoals schroeven, een straalaandrijving of een ander geschikt aandrijfmiddel. De ROV 70 is doorgaans met het vaartuig 40 verbonden door middel van een zogenaamde voedingslijn of umbilical 46. Deze umbilical 46 kan op de 15 heikabel 45 zijn geklemd of kan afzonderlijk vanaf een derde lier 47 worden uitgevierd. In de umbilical lopen ondermeer de elektriciteitsdraden voor de energie voorziening van de ROV 70. In de ROV 70 zijn doorgaans middelen voorhanden om de elektrische energie om te zetten in hydraulische druk. De hydraulische druk wordt vervolgens gebruikt voor het aansturen van onder andere de aandrijfmiddelen.

20

Met behulp van de ROV 70 kan de positie van de last worden gemanipuleerd. Aangezien het gewicht van de heikabel, bijvoorbeeld de ankerketting 42, wordt gedragen door de eerste hefmiddelen 41 en slechts een relatief klein gewicht wordt gedragen door de tweede heikabel 45, is de bewegingsvrijheid van de ROV 70 relatief groot. 25 Dat betekent, dat ondanks het grote gewicht van zowel de heikabel 42 samen met het gewicht van de last 43, deze last 43 met een relatief hoge nauwkeurigheid op de plaats van bestemming kan worden gebracht.

De combinatie van een tweede heikabel 45 en een ROV 70, maakt dat taken, zoals het leggen van een anker, met een hoge nauwkeurigheid kan worden uitgevoerd, door 30 veel kleinere vaartuigen dan op dit moment in de stand van de techniek gebruikt worden.

Zoals gezegd is in figuur 4 het geval weergegeven dat een anker 43 met daaraan een 1009277 7 ankerketting 42. Een in de stand van de techniek bekende ankerketting heeft bijvoorbeeld een gewicht van 250 kg per meter. Wanneer een dergelijke ketting 2000 met§r wordt uitgevierd heeft de totale ketting een gewicht van niet minder dan 500 ton. Wanneer aan de ketting een anker wordt bevestigd van bijvoorbeeld 75 ton is het 5 gewicht van het anker maar een fractie van het totale gewicht van het anker en de ketting samen.

In figuur 5 zijn de voordelen van de onderhavige uitvinding nog duidelijker te zien, bijvoorbeeld voor het geval dat op de zeebodem een anker 43 wordt geplaatst. In de 10 buurt van de plaats van bestemming wordt zoveel ankerketting 42 uitgevierd, dat de ketting op de bodem 4 van de zee komt te rusten. Vervolgens wordt het anker 43, met daaraan een kleine lengte ankerketting opgeheven. Met behulp van de ROV 70 kan het anker vervolgens naar de plaats van bestemming worden gebracht. De lengte van de ankerketting vanaf het anker tot aan de zeebodem 4 bepaald daarbij de straal 15 van het werkgebied waar het anker 43 kan worden geplaatst.

In figuur 6 is het vaartuig volgens de onderhavige uitvinding te zien, vervolgens een verdere uitvoeringsvorm. In dit geval wordt gebruikt gemaakt van een ROV 70, en een tweede ROV 71. In plaats van de tweede ROV kan ook een dubbel uitgevoerd 20 ROV worden gebruikt of er kan een hulp-ROV aan de ROV worden toegevoegd. De ROV’s 70, 71 zijn zodanig geplaatst (bijvoorbeeld geklemd op het blok aan de onderzijde van de hefkabel) dat een tangentiële kracht kan worden uitgevoerd op de heikabel 42. Dat betekent dat de ROV’s of de aandrijfmiddelen daarvan zich aan weerszijden van de hefkabel 42 bevinden. Daardoor kan op de hefkabel 42, naar keuze, in 25 beide richtingen een torsiekracht worden uitgeoefend. Op die manier is door de ROV’s dus een anti-twist inrichting gevormd.

Om de anti-twist werking te verbeteren kan de afstand tussen de ROV of de ROV’s en de hefkabel te vergroten. Dat kan bijvoorbeeld gebeuren door de ROV(’s) op telescoop-armen te plaatsen.

30

Aangezien op steeds grotere diepte wordt gewerkt, is het in de stand van de techniek een steeds groter probleem dat de lange heikabels 42 kunnen draaien of twisten. Omdat aan de onderzijde van de heikabels zware lasten zijn bevestigd, kan dat twis- *09277 δ ten met z’n grote wrijving gepaard kan dat ernstige schade optreedt aan de heikabels. Die slijtage kan zo hevig zijn dat daardoor de heikabel 42 breekt en de last 43 verlóren gaat. Een ander probleem is dat door de enorme twist in de kabels, de kabels op het vaartuig uit de kabelschijven kunnen lopen.

5 Door het gebruik van de ROV’s 70, 71 kan het twisten worden tegengegaan.

Het is duidelijk dat ook de ROV-configuratie volgens figuur 6 kan worden gecombineerd met de tweede hulplijn volgens de figuren 4 en 5, en dat in een dergelijke uitvoering de voordelen van beide uitvoeringen kunnen worden gecombineerd.

10 In figuur 7 is een mogelijke uitvoeringsvorm weergegeven van een ROV 70. De ROV omvat een buitenframe 72 en een binnenframe (niet weergegeven). Het binnen-frame heeft bij voorkeur de vorm van een cilinder. Door het buitenframe te verbinden met het binnenframe kan een zeer sterke constructie gevormd worden. De sterkte is nodig aangézien de ROV doorgaans op grote diepte gebruikt zal worden.

15 De ROV is bijvoorbeeld gemaakt van staal of hoge sterkte staal en is daarbij bij voorkeur zo sterk uitgevoerd, dat de ROV als dragend deel in de tweede heikabel 45 kan worden opgenomen. Dat betekent dat de bovenzijde van de ROV 70 verbonden wordt met een part van de heikabel 45, en dat de onderzijde van de ROV 70 of verbonden wordt met een part van de heikabel 45 of direct aan de last wordt verbon-20 den. De trekbelasting op de heikabel wordt op die manier door de ROV 70 geleid. Zoals gezegd omvat de ROV 70 middelen voor het omvormen van de door de umbilical 46 aangevoerde stroom in hydraulische druk.

Een bijkomend voordeel van de inrichting en de werkwijze volgens de onderhavige 25 uitvinding is, dat er sprake is van het verminderen van de risico’s van het plaatsen van de zware voorwerpen.

Een ander belangrijk voordeel is, dat het voorontwerp van een aantal benodigde onderdelen nauwkeuriger kan worden uitgevoerd. Omdat er van te voren meer zekerheid is over het behalen van de vereiste nauwkeurigheid.

30

In de bovenstaande beschrijving is steeds met name sprake van het plaatsen van voorwerpen op de zeebodem. Begrepen moet worden dat de uitvinding ook met voordeel kan worden toegepast voor het optakelen of ophijsen van voorwerpen vanaf 1009277 9 de zeebodem.

r 1009277

Claims (8)

1. Vaartuig voorzien van tenminste eerste en tweede hefmiddelen, waarbij de eerste hefmiddelen een heikabel omvatten, waarvan het uiteinde gekoppeld kan worden aan 5 een last, en waarbij de tweede hefmiddelen tenminste een hulpkabel omvatten, met het kenmerk, dat de hulpkabel kan worden gekoppeld aan de heikabel of aan de last en dat de hulpkabel is uitgerust met tenminste een op afstand bestuurbaar vaartuig (Eng: Remote Operable Vehicle, ofwel ROV), met behulp waarvan de positie van de last onder water kan worden gemanipuleerd.

- 2. Vaartuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hulpkabel een tweede hefkabel vormt, waarbij de hulpkabel ten minste een gedeelte van het gewicht van de last kan opnemen.

3. Vaartuig volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) als dragend bestanddeel in de hulpkabel is opgenomen.

4. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hulpkabel een voedingslijn (eng: umbilical) is. 20

5. Vaartuig volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat nabij het uiteinde van de eerste hefmiddelen een of meer ROV’s zijn bevestigd, zodanig dat hiermee in het gebruik een tangentiële kracht kan worden uitgeoefend op de hefkabel. 25

6. Werkwijze voor het plaatsen van een voorwerp op de bodem van de zee, vanaf een vaartuig, waarbij - men dat voorwerp met behulp van een eerste hefkabel in de richting van de zeebodem laat bewegen of laat zakken, 30. men met behulp van een tweede hefkabel een kracht uitoefent op het voorwerp of op de eerste kabel, nabij het beneden uiteinde daarvan, en - men met behulp van een in de nabijheid van het voorwerp en bij voorkeur aan de tweede hefkabel bevestigde op afstand bedienbaar vaartuig (ROV) de positie van het ? j 0 9 2 7 7 voorwerp manipuleert.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij - men de eerste heikabel zover uitviert, dat deze tenminste gedeeltelijk op de zeebo-5 dem komt te liggen, - men met behulp van de tweede heikabel het voorwerp en een gedeelte van de eerste heikabel van de bodem optilt of opgeheven houdt, en - men met behulp van het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) de positie van het voorwerp manipuleert. 10

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, waarbij - men het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) zodanig bevestigd dat met behulp van het op afstand bedienbare vaartuig (ROV) een tangentiële kracht is uit te oefenen op de eerste heikabel. 15 1009277