NO830213L - Stigeroersforbindelse. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et stigerørssystem på en offshore-produksjonsbrønn, og mer spesielt en ny og forbedret glideskjøt for bruk i et stigerørssystem.

Ved komplettering av offshore-oljebrønner som innbefatter råolje og gass er det nødvendig å tilveiebringe innretninger for oppsamling og/eller overføring av råoljen til tankskip fra samlepunktet for de kompletterte brønner. Et foreslått system for bruk i dypt vann er et flerlednings-stigerørssystem som ville innbefatte blant annet utstyr i en stigerørsbase for festing til sjøbunnen eller havbunnen, et antall stigerør med bestemt lengde, tilførselsrør, universal-forbindelser for forbindelse av stigerørene og fortøynings-bøyer eller toppbærebøyer sammen med mekanisme for bruk ved lossing av utstrømningen av produksjon til lagringsbeholdere eller skip.

Tidlig i utviklingen av råoljeutvinningen fra offshore-produksjonsutstyr ble faste plattformer benyttet i utvinningssystemet bare på grunt vann, og etter hvert som ut-vinningen ble utvidet til dypere vann ble det viktig å veiebringe en plattform med strekkben, som i US patent nr. 3934528. Foreliggende oppfinnelse er rettet mot bruken av stive søyler og stigerør med en universalforbindelse som kob-ler flere stive stigerør for å tilveiebringe en leddet søyle. Et produksjonsstigerør eller søyle er en rekke av vertikalt avstandsplasserte understøttelser som innbyrdes er forbundet med en universalforbindelse med en ende av søylen av stige-rør forbundet til en stiv eller fast basis og den andre ende av søylen av stigerøret forbundet til en bøye. Ved bruk her skal med uttrykket "produksjon" menes en komplettert brønn eller brønner, og uttrykket er rettet mot utvinning av råolje eller gass i motsetning til boring for råolje eller gass. Basisen for stigerørene tjener som samlepunkt for

flere brønner som er produserende. Stigerøret avstøtter et antall vertikalt forløpende rør for transport av olje. Uni-versalf orbindelsen forbinder endene på hosliggende stigerør og tillater en leddforbindelse mellom dem og understøtter

også glideskjøtene såvel som svivler som innbrydes forbinder

de stive rør fra ett stigerør til stive rør på hosliggende stigerør. Bruken av stive strømningsledninger, såsom rør, vil være avhengig av glideskjøt og svivelforbindelse for opptak av alle belastninger og krefter som er et resultat av vanskelige driftsbetingelser fra bølgevirkning og uvanlige værbetingelser.

Fleksible slanger er ikke egnet for marin anvendel-se på grunn av behovet for store diametre for overføring av fluider og muligheten til å motstå høye trykk.

Glideskjøten ifølge foreliggende oppfinnelse har avtetningsinnretninger som kan arbeide under høye indre trykk, mens de fremdeles er trykkbalansert. Slike tetningsinnretninger tillater forbindelsen å motstå meget store bevegelser som skyldes ytre krefter, mens de samtidig tillater osciller-ende bevegelser med rotasjonsfrihet og aksial bevegelse. Foreliggende oppfinnelse øker i stor grad romeffektiviteten for stigerørssystemet for offshore-produksjonsfelt.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en glideskjøt for bruk i offshore-marineomgivelser hvor et par aksielt for-løpende rørformede deler har elastiske tetningsinnretninger som er innsatt derimellom. En av de rørformede elementer er bundet til de elastiske tetningsinnretninger mens den andre rørformede del er i friksjonssamvirke og komprimerer tetningen mot en del av den første del.

Oppfinnelsen er i det følgende nærmere forklart ved hjelp -av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et skjematisk sideriss av et flerstigerørs-system i dypt vann,

fig. 2 et isometrisk riss av en universalforbindelse i flerstigerørssystemet,

fig. 3 et sideriss av en glideskjøt med en del fjernet for å vise i tverrsnitt de innbyrde forbundne rør-formede deler og deres tilhørende hjelpedeler,

fig. 4 et enderiss av endekappen til en glideskjøt, sett langs linjen 4 - 4 på fig. 3, og

fig. 5 et delfrontriss av en del av den indre rørformede del langs linjen 5 - 5 på fig. 3.

På tegningen er det benyttet like henvisningstall på like deler på de forskjellige figurer. På fig. 1 er sjø-bunnen betegnet med 10, til hvilken det på egnet måte er for-ankret en basis 11. Basisen 11 innbefatter en manifold eller lagringsinnretning for råolje som er pumpet dit via rørledninger 12 fra satellittproduksjonsutstyr. Et antall vertikalt innrettede stigerør 15 som innbyrdes er forbundet med en universalforbindelse 16 er forbundet til basisen ved hjelp av en leddforbindelse 17. Den øverste universalforbindelse 16 er forbundet med en bøye 18 som bærer en søyle 19 og en huskonstruksjon 20.

Som det fremgår av fig. 2 har universalforbindel-sen 16 en øvre åkdel 21 og en nedre åkdel 22. Åkdelen 21 har to nedhengende bendeler 24, 25 som bærer en i sideretning forløpende lagerdel 2 6 mellom seg. Åkdelen 2 2 har et par oppover forløpende bendeler 27 - 28 som bærer en i sideretning forløpende lagerdel 29. Med lagerdelene 26 og 29 innbyrdes forbundet ved deres tilslutning tillates de respektive åkdeler 21 og 22 å dreie seg i rette vinkler til hverandre på deres respektive lagerdeler om akser som er vinkelrett til hverandre.

Åkdelen 22 har en hul nedre del som er beregnet på å bære et antall ledninger vertikalt gjennomført. Bare fire ledninger 30, 31, 32, 33 er vist på fig. 2, selv om mange flere ledninger kan anvendes. Bare fire ledninger er vist for å gi en klarere forståelse av oppfinnelsen. Ledningen 31 er forbundet med en ledning 41, hvilken ledning 41 utstrekker seg utover på utsiden fra åket 22 for tilknytning til en svivelforbindelse 42. Svivelforbindelsen 42 er på sin side forbundet via en vertikalt forløpende ledning 43, 44 til en glideskjøt 45 som på sin side er forbundet via egnede ledninger til en svivelforbindelse 46, hvilken svivelforbindelse 4 6 er forbundet med en ledning 48 som utstrekker seg gjennom lagringsdelen .2 9 til lagringsdelen 26 for tilknytning til en horisontalt forløpende ledning 50. Glideskjøten 45 tillater

begrenset aksial bevegelse mellom hosliggende ledninger. Ledningen 50 er tilknyttet til en svivelforbindelse 51, der-etter til ledningen 52 og glideskjøten 53. Glideskjøten 53 tillater en begrenset aksial bevegelse mellom ledningen 52

og ledningen 54.

Ledningen 54 er forbundet til en ende av en svi-velf orbindelse 55, som på sin side er tilknyttet til en ledning 56, hvilken ledning 56 utstrekker seg inn i åkdelen 21 for transport av olje via en ledning 31' til en derpå følg-ende ledning gjennom stigerørene 15 for eventuell tilknytning til lagringsutstyr i bøyen 18 for uttømming til et vent-ende tankskip som er fortøyet til bæresøylen 19. På til-svarende måte er ledninger 30, 32, 33 i åket 22 forbundet med ledninger, svivler og glideskjøter til respektive ledninger 30', 32', 33' i åket 21 for eventuell tilknytning over egnede ledninger gjennom de respektive stigerør 15 til lagringsutstyr i bøyen 18 for derpåfølgende eller øyeblikkelig lasting til et tankskip som er fortøyet til bæresøylen 19.

Alle glideskjøter, såsom forbindelsene 45 og 53

er like i konstruksjon, og bare en slik glideskjøt vil bli beskrevet. Glideskjøten 53 (fig. 3) har en indre rørformet del 58 og en ytre rørformet del 59.

Den ytre rørformede del 59 har en ringformet eller flensforsynt endedel 60 med et antall rundt omkretsen avstandsplasserte boringer 61 for å tilveiebringe en innretning for forbindelse av en ende på en slik glideskjøt 53 til den hosliggende ledning 54. Den rørformede del 59 har et antall avtrappede boringer 63 og 64 som utstrekker seg innover fra den flensforsynte endedel 60. De respektive boringer 63 og 64 er av etter hverandrefølgendé-større diameter sett fra flensdelen 60.

Den ene ende av den indre rørformede del 58 har en ytre diameter som tillater en glidetilpasning til boringen 64. Den andre ende av den rørformede del 58 har en ringdel eller en flensendedel 7 0 med et antall rundt omkretsen avstandsplasserte boringer 71.

En slik flensendedel 70 er sveiset til den rør-formede del 58 etter sammensetting med den ytre rørformede del 59. En slik flensendedel 70 danner en innretning for festing av glideskjøten 53 til den hosliggende ledning 52. Plassert mellom flensendedelene til den indre rørformede del

58 er et ringformet anslag 7 2 som virker som et stempel med en hylse 73 som har sin ene ende festet til den rørformede del 59. Den ytre ende av hylsen 73 samvirker i anlegg med en flensforsynt hylse 75. Flenshylsen 75, hylsen 73 og den rørformede del 5 9 har et antall innrettede boringer som opp-tar gjengede bolter 7 6 for å tilveiebringe et sammenhengende ytre rørformet hus innenfor hvilket den indre rørformede del 58 er beregnet på å føres frem og tilbake. Hylsen 73, flenshylsen 75 og den ytre rørformede del 59 samvirker med den indre rørformede del 58 for å avgrense et kammer 7 9 innenfor hvilket anslaget 72 er plassert. Stemplet eller anslaget 72

er beregnet på samvirke med det ringformede anslag eller skulderen 74 på den ytre rørformede del 59 eller et ringformet anslag eller skulder 62 på flenshylsen 75. Endeflatedelen til den ytre rørformede del 59 som ligger i anlegg mot en ende av hylsen 73 har et antall åpninger 78 som ventilerer den del av kammeret 7 9 som er plassert mellom stemplet 7 2 og ringskulderen 74 mot den omgivende atmosfære gjennom åpnnin-ger 78, mens den del av kammeret 7 9 som er plassert mellom stemplet 72 og ringskulderen 74 er ventilert til boringen i den indre rørformede del 58 ved hjelp av innretninger som er angitt nedenfor. Kammeret 7 9 er således bestemt som ring-rommet som er plassert mellom hylsen 73 og den ytre mellom-liggende del av den indre rørformede del 58. Anslaget eller stemplet 72 arbeider i kammeret 79. Den indre rørformede del 58 har et antall rundt omkretsen plasserte utlignings-åpninger 8 0 som utjevner trykket i kammeret 7 9 i forhold til trykket på innsiden av den rørformede del 58 når anslaget 7 2

er i den øverste stilling, som vist på fig. 3, og frilegger åpningen 80 mot dette kammer. Den ytterste omkretskant av anslaget 72 er utstyrt med spor, som vist ved 82.

En ring 84 av elastomert materiale som er egnet for frilegging for vedlikehold såvel med hensyn til smøre-oljer som sjøvann er fastklebet eller på annen måte festet til den ytre omkretsflate av sporet 82 på anslaget 72.

Uttrykket elastomer betyr her en substans som kan strekkes ved romtemperatur til minst to ganger sin opprinne-lige lengde og etter å ha blitt strukket og strekkbelastnin-gen fjernet går tilbake med kraft til tilnærmet sin opprinne-lige lengde i løpet av en kort tid. (Se "Glossary of Terms" som utgitt av "ASTM Committee D-ll", "Rubber and Rubber-like Materials", publisert av "the American Society for Testing Materials").

De elastomere materialer eller gummimaterialene som kan benyttes innbefatter en naturgummi, copolymerer av butadien og akrylnitril, kopolymerer av butadien og styren, kopolymerer av butadien og alkylakrylater, butylgummi, ole-fingummier, såsom etylen-propylen og EPDM-gummi, fluorkarbon-gummi, fluorsilikongummi, silikongummi, klorsulfonert polyety-len, polyakrylater, polybutadien, polykloropren og lignende.

Foretrukkede elastomere materialer innbefatter naturgummi, kopolymerer av butadien/akrylnitril og kopolymerer av butadien og styren, som ofte betegnes som SBR.

En slik elastomer ring eller tetning 84 av anslaget 7 2 er under kompresjon når det er anbragt i hylsen 78 til den ytre rørformede del 59. Før sammensettingen av glideskjøten ekspanderer ringen 82 radielt til normal ukomprimert tilstand, slik at det er en vesentlig klaring til hver side av ringen 84 på anslaget 72. Som det fremgår av fig. 5, utstrekker den ringformede elastomere tetning 84 seg i normal tilstand før sammensetningen også radielt utover om en avstand som er noe større enn den ytre omkrets av sporet 82, slik at i komprimert tilstand vil tetningen 84 effektivt være avtettet i sporet 82. En ring eller tetningsring 85 fremstilt av et materiale, såsom polytetrafluoretylen er hensiktsmessig festet f. eks. ved fastklebing til den indre omkretsflate av hylsen 73 på det ytre røformede hus. I komprimert tilstand for den elastomere ring 84 vil dens ytre flate komme i frik- sjonskontakt med tetningen 85 og kantene av sporet 82, slik at sporet gir understøttelse for tetningen mot trykkforskjel-ler. En andre elastomer ring 8 6 er anbragt på den ytre omkretsflate av den indre rørformede del 58 nær hosliggende til flensenden på den ytre rørformede del 59 i et egnet spor, slik at den virker på samme måte som ringen 84. Den andre endedel av den indre rørformede del 58 mellom flensen 7 0 og åpningene 80 er hensiktsmessig sporforsynt for opptak av en tredje elastomer ring 88 som virker på samme måte som ringen 84. Flaten til den indre boring 64 og den indre boringsflate til flenshylsen 75 har en ring eller tetningsring 89 og 90 respektivt, av et materiale, såsom polytetrafluoretylen, som er festet f. eks. ved klebing. Den ene endedel av flenshylsen 75 er avtrappet for opptak av en lagring 91 som har en indre flate som friksjonsmessig samvirker med den ytre flate på den indre rørformede del 58. Den ytre rørformede del 59 hosliggende til hylsen 73 er avtrappet for opptak av en lagring 92, hvis indre flate friksjonsmessig samvirker med den ytre flate av en ende av den indre rørformede del 58.

Ved bruk av glideskjøten 53, som tillater relativ aksial bevegelse mellom ledningene 52 og 54 ute av senter-linjen for hosliggende stigerør 15, er det antatt at anslaget eller stemplet 72 er i den stilling som er vist på fig. 3, hvor anslaget 72 er i anslagssamvirke med et ringanslag 74

i den ytre rørformede del 59. I denne tilstand blir kammeret 7 9 satt under trykk via åpningene 80 med fluidum som strømmer gjennom de rørformede deler 58 og 59. Ved forskyv-ning av stigerørene 15 i retning oppover på grunn av ytre krefter, såsom bølgevirkning, vil stigerørene 15 ha en ten-dens til å bevege seg i en oppoverrettet retning, hvilken virkning bevirker en bevegelse av ledningen2 52 og 54 aksielt bort fra hverandre og derved bevege anslaget 7 2 nedover, som vist på fig. 3. Fluidet i kammeret 7 9 beveges innover inn i den rørformede del 58 via åpningene 80, mens den del av kammeret 7 9 som er over stemplet eller anslaget 72, som sett på fig. 3, settes under trykk via åpningene 78 fra de ytre fluider som omgir glideskjøten 53 for således å gi en trykk-

balansert glideskjøt. Under denne aksiale bevegelse for de respektive rørformede deler 58 og 59, vil de respektive ring-tetninger 84, 86 og 88 absorbere aksial elastisk deformasjon. Ved enhver utstrakt aksial bevegelse mellom de rørformede deler 58 og 59, vil ringtetningene 84, 86 og 88 bevege seg i den indre rørformede del 58, mens deres ytre omkretsflate vil gli på de respektive flater av hylsen 73, den indre flate av boringen 89 og den indre flate av boringen til den flensforsynte hylse 75. De elastomere tetninger eller gummitetninger 84, 86 og 88 absorberer aksial belastning i gummien til be-lastningen utjevner friksjonskreftene som utøves av polytetra-fluoretylenmaterialene 89, 85 og 90. Ved dette punkt vil gummien gli på flaten til polytetrafluoretylenmaterialet.

Forskjellige modifikasjoner vil kunne gjennomføres . av fagmannen innenfor oppfinnelsens samme.

Claims (6)

1. Universalforbindelse for bruk ved sammenkobling av et par aksielt avstandsplasserte stigerør som er utsatt for torsjonsdreiekrefter, hvor hvert av stigerørene har et antall ledninger, svivelinnretninger og glideskjøtinnretnin-ger som innbyrdes forbinder ledningene i et stigerør til ledningene i et hosliggende stigerør, hvilke:, glideskjøtinnret-ninger er plassert ute av sentrum for nevnte stigerør, hvor hver av glideskjøtinnretningene har en indre rørformet del og en ytre rørformet del, hvor hver rørformet del har en flensforsynt ende for tilknytning til hosliggende ledninger, hvilken indre rørformede del har et ringformet anslag på en mellomdel, hvilken indre rørformede del har et rundt omkret-..., sen forløpende spor på den respektive endedel derav, et rundt omkretsen forløpende spor på omkretsen til det ringformede anslag, en ringformet tetningsdel av elastisk deformerbart materiale fastklebet til hvert av sporene, at hver av de ringformede tetningsdeler har en ytre flate som er i friksjonssamvirke med en hosliggende indre flate på den ytre rørformede del, hvilken ytre rørformede del har en forstørret mellomdel som samvirker med nevnte indre rørformede del for avgrensning av et kammer med aksielt avstandsplasserte.;ringskuldre, hvilket ringformede anslag på den indre rørformede del opptas av nevnte kammer og under drift valgvis kommer i anleggssamvirke med nevnte ringformede skuldre.

2. Universalforbindelse som angitt i krav 1,karakterisert vedat den ytre rørformede del har et antall radielt forløpende åpninger som sammenkobler kammeret med atmosfæren via den ytre flate av den ytre rørformede del og at den indre rørformede del har et antall rundt omkretsen avstandsplasserte radielt forløpende åpninger mellom nevnte anslag derpå og den flensforsynte ende derav for å sammenkoble kammeret med den indre boring av nevnte indre rørformede del.:

3. Universalforbindelse som angitt i krav 2,karakterisert vedat den ringformede tetningsdel er en ring av elastomert materiale som kontakter en ring av materiale på den indre flate av nevnte ytre rørformede del valgt fra en gruppe som består av polytetrafluoretylenmate-riale.

4. Universalforbindelse som angitt i krav 3,karakterisert vedat det ringformede anslag i kammeret har like flatearealer frilagt for hver av de ringformede skuldre for å danne en trykkbalansert glideskjøt.

5. Glideskjøt for innbyrdes sammenkobling av to aksielt avstandsplasserte ledninger som har innbyrdes osciller-ende og aksial bevegelse,karakterisert vedat skjøten har en ytre rørformet del og en indre rørformet del beregnet på å forbindes til separate ledninger, at en endedel av den indre rørformede del er hosliggende til en flensendedel på den ytre rørformede del, at den andre endedel av den indre rørformede del har en flensdel, at den ytre rør-formede del har en gjennomgående boring, at den mellomste boringsdel på den ytre rørformede del har en forstørret boring som bestemmer to aksielt avstandsplasserte ringskuldre, at en av ringskuldrene er plassert nærmere den nevnte flensdel på den ytre del, at den ytre rørformede del har et antall åpninger som bringer kammeret i forbindelse med atmosfæren, at den indre rørformede del har et antall radielt forløpende boringer som danner en forbindelse mellom det indre av denne og kammeret, at den indre rørformede del har et ringanslag plassert i nevnte kammer mellom de radielt forløpende boringer på den indre rørformede del og det ringformede anslag for til-veiebringelse av et trykkbalansert stempel, at den indre rør-formede del har et spor på den ene ende og et spor på den andre ende mellom nevnte flensendedel på den indre rørformede del og de. radiélt forløpende spor, at det er anordnet en ringformet tetningsdel av elastisk deformerbart materiale i hvert av sporene, at hver av tetningsdelene har en indre flate forbundet med den indre omkrets av sporet, at den ytre omkretsflate av den ringformede tetningsdel er i friksjonssamvirke med den indre boringsflate til den ytre rørformede del i radiell kompresjon for. å danne en tetning derimellom, men tillate rota-sjon og aksial bevegelse mellom delene.

6. Glideskjøt som angitt i krav 5,karakterisert vedat anslaget har et ringformet spor på sin ytre omkretsflate og en ringformet tetningsdel av elastisk deformerbart materiale som har sin indre omkrets forbundet med nevnte spor i anslaget, og at den ytre omkrets av ring-tetningsdelen til anslaget er i friksjonssamvirke med den indre flateboring av den forstørrede boring i den ytre rør-formede del.