NO174499B

NO174499B - OEvre forbindelsesstykke for spennstag ved flytende plattform

Info

Publication number: NO174499B
Application number: NO885588A
Authority: NO
Inventors: Charles E Jennings
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1994-02-07
Also published as: EP0323392A1; EP0323392B1; NO885588L; CA1330180C; DE3878205T2; NO174499C; NO885588D0; DE3878205D1; US4871282A

Description

Denne oppfinnelsen angår et øvre forbindelsesstykke ved en flytende plattform som har et flertall av spennstag som står i strekk fra sjøbunnen til plattforma, for å kople den øvre enden av hvert spennstag til plattforma, i samsvar med den innled-ende delen av patentkrav 1.

Ei strekkstagplattform er en type offshoreboring og produksjonsstruktur. Plattforma flyter og er sikret til havoverflata ved spennstenger. Spennstengene er store rør, rundt 20 tommer i diameter. Etter sikring av spennstengene til plattforma og til sjøoverflata, blir ballastvann pumpet ut slik at plattforma hever seg. Dette blir mot-stått av spennstengene, noe som plasserer spennstengene under høy strekkbelastning. Spennstengene under strekk gir en stabil plattform for drilling og oljeproduksjon.

I tidligere teknologi, er den øvre enden av spennstanga trukket igjennom et kjettingrør og er koplet til toppen over plattforma. Et avsluttende segment inne-holdende spiralformede gjenger er sikret til en øvre ende av spennstanga. En mutter er rotert på det avsluttende segmentet for å sikre den øvre forbindelsen.

En ulempe med denne typen forbindelse er at kolonne eller kjettingrørene må være utformet for å forhindre bulking på grunn av at strekkbelastninga det vil være gjennom kjettingrøret fra toppen. Lokalisering av toppforbindelsen ved bunnen av kolonnen ville forbedre plattformens stabilitet og unngå virkning av strekk-krafta igjennom kolonnen. Imidlertid, da forbindelsen vil være lokalisert under overflata av vannet, vil tilgang til installasjon av forbindelsen være mer vanskelig. Det har blitt foreslått å installere toppforbindelser under overflata av vannet, men forbedringer er ønskelige.

US 4 516 882 viser en øvre forbindelse mellom ei flytende plattform og et spennstag for denne, i samsvar med innledningen av det uselvstendige kravet.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å framskaffe et øvre forbindelsesstykke uten de ulemper som er forbundet med kjent teknikk. Oppfinnelsens formål oppnås med en anordning med trekk som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere trekk vil framgå av de tilhørende uselvstendige krav.

Den øvre forbindelse i samsvar med foreliggende oppfinnelse er lokalisert ved bunnen av en kolonne av en strekkstagplattform. Den er lokalisert under overflata av vannet. Et avsluttende segment av den øvre enden av hver spennstang strekker seg gjennom et hylster. Hylsteret har en utboring med ei konisk skulder lokalisert innenfor. Et antall festeelementer er båret i hylsteret på den koniske skuldra. Festeelementene kan bevege fra en tilbaketrukket posisjon nedover til en posisjon i inngrep sammen med de spiralformede gjengene på det avsluttende segmentet.

En kamring er roterbar i forhold til festeelementene for å bevege festeelementene mellom tilbaketrukketposisjon og inngrepsposisjon. Kamringen kan også anvendes for å rotere festeelementene etter at de har kommet i inngrepsposisjon for å sørge for at gjengene til festeelementene går i inngrep med gjengene til det avsluttende segmentet.

En låseinnretning er plassert på toppen av feste-elementene etter at festeelementene er i inngrepsposisjon. Låseinnretningen har et antall låsesegmenter som er i inngrep med gjengene. Disse låsesegmentene er båret i en låsekrans. En kilering kiler låsesegmentet på plass, og sikrer dem til det avsluttende segmentet.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler med referanse til vedlagte tegninger, der: fig. 1 er en vertikal snitt av en øvre forbindelse for en strekkstagplattform konst-ruert i samsvar med oppfinnelsen.

fig. 2 er et snitt av en øvre forbindelse i fig. 1, som viser festeinnretningene i en tilbaketrukket posisjon;

fig. 3 er en detalj som viser en kamring på låseforbindelsen, tatt langs linja III-III i fig. 2;

fig. 4 er et snitt av låseforbindelsen i fig. 1, som viser festeelementene i en inngrepsposisjon og viser låseinnretningen i en låst posisjon; og

fig. 5 er et snitt av øvre forbindelse i fig. 1, som viser låseinnretningen i en tilbaketrukket posisjon.

Ved først å referere til fig. 1, vil en mottakssokkel 11-bli montert på strekkstag-plattforma (ikke vist) ved bunnen av kolonnen. Mottakssokkelen 11 vil være under vann. Mottakssokkelen 11 har et sete innenfor som støtter en base 13. Bøyeelementer 15 er montert til basen 13. Bøyeelementet 15 er en kombinasjon av elastomerer og metallplater. Et hylster 17 som er sikret til bøyeelementet 15 tillater hylster 17 å beveges på langs og på tvers av bølgebevegelsen.

Et avsluttende segmentet 19 strekker seg oppover igjennom hylsteret 17. Det avsluttende segment 19 er en rørformet arm sikret til den øvre enden av et strekkstag

(ikke vist). Den avsluttende segmentet 19 inneholder spiralformede gjenger 21 på utsida.

Ved nå å referere til fig. 2, har hylsteret 17 to avkortede kjegleformede skuldre 23, 25. Skuldrene 23, 25 går sammen nedover, hver fortrinnsvis ved en vinkel i område rundt 25 til 35° målt fra den vertikale aksen av hylsteret 17. Skuldrene 23, 25 er separert ved en sylindrisk del i en utboring i hylsteret 17.

Fire separate festeelementer 27 er båret på skuldrene 23, 25. Hvert festeelement 27 har en konisk overflate som tilsvarende passer med skuldrene 23, 25. Ei avlast-ningsgrop 28 er formet på den nedre sida av hvert festeelement 27 i nærheten av den nedre enden. Hvert festeelement 27 har interne gjenger 29 som er formet for å passe med gjengene 21 på det avsluttende segmentet 19. Festeelementet 27 vil gli mellom en øvre tilbaketrukket posisjon (fig. 2), til en nedre inngrepsposisjon, (fig. 4 og 5).

En splitt støttering 31 går rundt festeelementene 27 og holder dem sammen når de glir nedover fra tilbaketrukket posisjon til inngrepsposisjon. Låsepinner 33 strekker seg mellom sideoverflatene eller kantene av festeelementet 27 for å sikre at festeelementet 27 fortsatt er på linje med hverandre når de glir oppover og nedover. På grunn av skuldrene 23, 25 i hylsteret 17 er konisk, vil festeelementene 27 være anbrakt i større avstand fra hverandre når de er i tilbaketrukket posisjon enn når de er i inngrepsposisjon.

Hvert festeelement 27 har på sin øvre side en avskåret konisk overflate 35. Den koniske overflata 35 er på samme inklinasjon som skuldrene 23 og 25 i hylstret 17. Ei utoverrettet skulder eller kant 37 er lokalisert ved bunnen av den koniske overflata 35. En føringspinne 39 strekker seg oppover fra hver festeelement 27. Hver førings-pinne 39 er på tvers av den koniske overflata 35.

Ved nå å referere til fig. 3 er hver føringspinne 39 lokalisert innenfor en førings-sliss 41. Føringsslissen 41 er formet i en kamring 43. Føringsslissen 41 strekker seg rundt omkretsen en valgt distanse. Den har en øvre ende 41a og en nedre ende 41b. Den øvre enden 41a er høyere enn den nedre enden 41b, men en del av førings-slissen 41 mellom endene 41a, 41b strekker seg også høyere enn den øvre enden 41a.

Ved nå å referere til figur 2, er kamring 43 en hel ring som har ei nedre konisk overflate som passer med den koniske overflata 35 på hver festeelement 27. En fordypning eller sliss 45 er formet i den øvre kanten av kamringen 43 for å tillate en skrunøkkel (ikke vist) å bli plassert der for å rotere kamringen 43. En støttering 47 holder kamringen 43 og hylse 17, men tillater rotasjon av kamringen 43 i forhold til hylsteret.

Et hull (ikke vist) vil være lokalisert i minst den ene av festeelementene 27 for å motta en del eller ei klo på den overfornevnte skrunøkkel (ikke vist). Ei annen klo i skrunøkkelen er i inngrep med slissen 45. Skrunøkkelen er plassert slik at klørne kan beveges i forhold til hverandre. Skrunøkkelen vil rotere kamringen 43 i forhold til festeelementet 27 til føreslissen 41 beveges til en posisjon der førepinnen 39 er ved den nedre enden 41b. Fortsatt rotasjon av kamringen vil så rotere alle festeelementene 27 sammen med kamringen 43. På grunn av at enden 41b er lavere enn enden 41a ved føringsslissen 41, vil festeelementet 27 gli ned på skuldrene 23, 25 når kamringen 43 roteres i forhold til festeelementene 27.

Ved nå å referere til fig. 5, er låsemidler vist for låsing av festeelementene 27 i inngrepsposisjon. Kamringen 43 har en konisk øvre overflate 49, og låsemidlene er lokalisert mellom denne overflata og det avsluttende segmentet 19. Låsemidlene omfatter en sylindrisk låsekrans 51. Låsekransen 51 har ei avhengig skulder 52 som er lokalisert på utsida og i kontakt med kransen 37 til festeelementene 27. Låsekransen 51 har et antall åpninger 53 anbrakt rundt omkretsen. Et låseelement eller låsesegment 55 er gjensidig båret i hver åpning 53. Hvert segment 55 har et segment med gjenger 56 på den indre overflata for inngrep med gjengene 21 på det avsluttende segmentet 19.

En solid kilering 57 er lokalisert på utsida av hvert låsesegment 55. Kileringen 57 er bevegelig mellom en øvre posisjon vist i fig. 5 og en nedre stengt posisjon vist i fig. 4. Kileringen 57 er sikret til låsekransen 51 ved et antall bolter og muttere 61 (bare en vist). Kileringen 57 har en konisk overflate 65 på den nedre enden som passer ved den ytre siden av hvert låsesegment 55. Konheten er rundt 4° i forhold til den vertikale aksen på hylstret 17.1 øvre posisjon er den koniske overflata 65 lokalisert innenfor en fordypning 67 formet på den ytre sida av hvert låsesegment 55. En fordypning 69 er også formet på den indre sida av kileringen 57 for å motta en del av hvert låsesegment 55 lokalisert over fordypninga 67. I den nedre posisjonen er den gjengete overflata 65 på kileringen 57 i inngrep med den koniske overflata på låsesegmentet 55 for å skyve dem innover i inngrep med de avsluttende segment-gjengene 21.

I operasjon vil en kran (ikke vist) holde det avsluttende segmentet 19 mens basen 13, hylster 17 og liknende utstyr blir senket på plass i posisjon vist i fig. 1. Vann i flytetanker på plattforma vil lokalisere hylsteret 17 på det omtrentlige riktige stedet i forhold til avsluttende segmentet 19.

Så vil en dykker roterer kamringen 43 i forhold til festeelementene 27. Han vil anvende et redskap eller nøkkel som lokaliseres i slissen 45 (fig. 2) og i et hull lokalisert innenfor minst en av festeelementene 27 slik at det tillates at dette roteres i forhold. Når han roterer kamringen 43, vil festeelementene 27 gli nedover. Når føringspinnen 39 kommer i kontakt med den nedre enden 41b av føringsslissen 41 (fig. 3), vil festeelementet 27 ha glidd ned i kontakt med det avsluttende segmentet 19. Det er trolig at gjengene 29 på festeelementene 27 ikke vil passe med gjengene 21 på det avsluttende segmentet 19 ved dette tidspunkt på grunn av at presis tilpas-ning vil være vanskelig å oppnå. Dykkeren fortsetter derfor å rotere kamringen 43. Nå vil festeelementene 27 rotere sammen med kamringen 43. På grunn av avbøyinga av gjengene 21 på det avsluttende segmentet 19, etter mindre enn en omdreining, vil gjengene 21 og 29 passe sammen. Festeelementene 27 vil så komme i kontakt med hverandre langs den ene sideoverflata og lokalisert i posisjon vist i fig. 4 og 5.

Så kan låseinnretningen bli installert. Den er plassert på toppen av festeelementet 27 og kamringen 43 som vist i fig. 5. Først vil låsesegmentene 55 bli trukket tilbake og kileringen 69 vil være i en øvre posisjon som vist i fig. 5. Mutterene 61 roteres for å skyve kileringen 57 nedover. Den koniske overflata 65 vil komme i kontakt med den koniske overflata på låsesegmentet 55, og skyve den innover. Gjengene 56 vil komme i inngrep med gjengene 21 på det avsluttende segmentet 19. Når den er helt beveget ned vil kileringen 57 være som vist i fig. 4, med sin nedre koniske overflate liggende over den øvre koniske overflata 49 på kamringen 43. Skuldra 52 på låsekransen 51 bærer mot flensen 37.

Vann kan så pumpes ut av flyttankene på plattforma for å gi den nødvendige mengde strekk i spennstagene. Ved nå å referere til fig. 1, vil lastvegen på trekket gå forbi det avsluttende segmentet 19 gjennom festeelementene 27, til hylstret 17, gjennom det bøyelige elementet 15 og base 13 til beholder 11, som er støttet ved en kolonne av plattforma. Hvis bølgebevegelser i sjøen resulterer i at hylstre 17 beveges nedover fra festeelementet 27, vil festeelementene 27 fortsatt være i inngrep med det avsluttende segment-gjengene 21. Skuldra 52 på låsekransen 51 vil forhindre at festeelementene 27 beveges utover. Kileringen 57 vil være i låsesegment 55 låst til terminalsegment 19 hele tida.

Forbindelsesstykket kan løses ved å rotere mutterene 61 i den motsatte retningen for å trekke kileringen 57 tilbake. Låseinnretningen kan så trekkes oppover. Kamringen 43 kan så roteres i motsatt retning for å lokalisere føringspinnen 39 på den øvre enden 41a på føringsslissen (fig. 3). Festeelementene 27 er så fri for å beveges oppover på skuldrene 23, 25.

Oppfinnelsen har betydelige fordeler. Det øvre forbindelsesstykket kan installeres under vannets overflata av en dykker. Den nødvendige rotasjon vil være mindre enn en omdreining. Festeelementene kan positivt stenges for å forhindre fråkopling under bevegelse av sjøen.

Claims

1. Et øvre forbindelsesstykke ved en flytende plattform (11) som har et flertall av spennstag som står i strekk fra sjøbunnen til plattforma (11), for å kople den øvre enden av hvert spennstag til plattforma, omfattende et hylster (17) støttet ved plattforma (11), hvilket hylster (17) har en utboring med ei skulder (23 eller 25) formet innenfor; et avsluttende segment (19) på den øvre enden av hver spennstang, som har ytre spor (21) og strekker seg gjennom utboringa i hylstret; et flertall av festeelementer (27) båret på skuldra (23 eller 25) i hylstret (17), hvor hvert av festeelementene (27) har ei indre overflate som inneholder spor (29) for å passe med sporene (21) på det avsluttende segmentet (19); karakterisert ved å omfatte midler (39,41,43) støttet av hylstret (17) for å holde festeelementene (27) i en øvre, ytre posisjon utenfor sporene (21) på det avsluttende segmentet (19) og bevege festeelementene fra den ytre posisjonen til en indre posisjon i kontakt med sporene i det avsluttende segmentet; og midler (43) for å rotere festeelementene (27) i forhold til det avsluttende segmentet (19) og i forhold til hylsteret (17) når segmentet (19) er i indre posisjon for at sporene (29) på festeelementene skal gripe inn i sporene (21) på det avsluttende segmentet.

2. Forbindelsesstykke i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de ytre sporene (21) er ytre spiralformete gjenger, og sporene (29) på den indre overflata av nevnte festeelementer er spiralformete gjenger.

3. Forbindelsesstykke i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at skuldra (23 eller 25) er ei konisk skulder formet i huset, idet hvert festeelement har ei skrå overflate (35); hvor midlene (43) for rotasjon omfatter en kamring montert roterbart på huset (17) rundt festeelementene (27), hvor kamringen har ei skrå overflate som passer med den skrå overflata (35) på hvert av festeelementene (27), og midler for å bevege festeelementene omfattende en skrå føringssliss (41) i en av de skrå overflatene (35), og en pinne (39) som strekker seg fra de andre av de skrå overflatene (35) for inngrep med føringsslissen (41), slik at hvert festeelement (27) kan gli ned den koniske skuldra (23 eller 25) i kontakt med sporene på spennstaget når kamringen (43) er rotert i en retning i forhold til festeelementene (27,) og slik at hvert festeelement (27) kan gli oppover på den koniske skuldra og gå ut av inngrep fra sporene på spennstaget når kamringen er rotert i den andre retningen i forhold til festeelementene.

4. Forbindelsesstykke i samsvar med krav 3, karakterisert ved at hvert festeelement (27) har ei skrå overflate og dens øvre ende har vesentlig samme helling som den koniske skuldra (23 eller 25); føringsslissen (41) har en øvre ende (41a) som er lokalisert en valgt distanse lavere enn, og rotert i forhold til en nedre ende (41b) av føringsslissen (41); pinnen (39) er posisjonerbar i føringsslissen (41) mellom en øvre posisjon ved den øvre enden (41a) av føringsslissen og nedre posisjon ved den nedre enden (41b) av føringsslissen; kamringen (43) er rotererbar i forhold til festeelementene (27) en valgt lengde for å medvirke til at hvert festeelement glir nedover den koniske skuldra (23 eller 25) i kontakt med sporene på segmentet på spennstaget når føringsslissen (41) og pinnen (39) er beveget i forhold til hverandre fra den øvre posisjon til den nedre posisjon; og festeelementene (27) er roterbare sammen med kamringen (43) i forhold til spennstagene ved fortsatt rotasjon av kamringen etter at pinnen er i nedre posisjon, for å passe sporene på festeelementene med sporene på segmentet på spennstaget.

5. Forbindelsesstykke i samsvar med krav 1-4, karakterisert ved at det videre omfatter låsemidler (51,55,57) sikret til det avsluttende segmentet på toppen av festeelementene (27) når festeelementene er i nedre posisjon for å forhindre at festeelementene (27) glir oppover på den koniske skuldra (23,25), idet låsemidlene (51,55,57) har spor som går i inngrep med sporene (21) i det avsluttende segmentet (19).

6. Forbindelsesstykke i samsvar med krav 5, karakterisert ved at låsemidlene (51,55,57) omfatter en låsekrans (51) posisjonerbar på toppen av festeelementene (27) når festeelementene er i nedre posisjon; låsekransen har et flertall av åpninger (53); et låsesegment (55) lokalisert i hver åpning (53) av kransen (51) og har ei indre overflate som inneholder et flertall av spor (56) for inngrep med sporene (21) på det avsluttende segmentet; og kilemidler (57) for å bevege hvert låsesegment (55) innover i forhold til kransen (51) i inngrep med sporene (21) på terminalsegmentet og for sikring av kransen (51) til terminalsegmentet for å forhindre at festeelementet (27) glir oppover på den koniske skuldra.