NO814436L - Lukkeanordning for hule ben eller lign. i en marin konstruksjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en lukkemembran for offshore-plattformer som benyttes for brønnboring og -produksjon.

Offshore-plattformer fremstilles ofte i et havneområde eller

i en dokk, på et verft eller lignende og slepes ut til opp-stillingsstedet i sjøen, hvor den utslepte konstruksjon vippes over og senkes ned på plass på havbunnen. Plattformbenene er hule konstruksjoner med åpne ender, slik at man kan drive ned peler gjennom benene og inn i havbunnen, for derved å forankre plattformen på plass.

Ved plasseringen av plattformer ønsker man å kunne utnytte plattformbenene og/eller pelehylsene for tilveiebringelse av oppdriftskrefter under monteringen av plattformen på oppstil-lingsstedet. Det er også ønskelig å kunne hindre.at fremmedmaterialer trenger inn i plattformbenet og/eller pelehylsene under oppstillingen av plattformen, slik at man derved hindrer at .ringrommet mellom den senere plasserte pel og det omgivne ben eller lignende, forurenses med fremmedmaterialer s:om eventuelt ville kunne hindre eller forstyrre den etterfølgende utfylling av ringrommet med en egnet sementmasse eller -velling. Plattformbenene og/eller pelehylsene stenges derfor ofte med

et lukke som lett kan gjennomtrenges ved pelneddrivingen.

Som eksempler på tidligere kjente lukkeanordnihger, vanligvis betegnet som lukker eller membraner, for avstenging eller lukking av et plattformben og/eller en pelehylse i én offshore-plattform, skal det her vises til US-patentskriftene 3.533.241, 4.024.723, 4.178.112, 4.220.422 og 4.230.424. Disse kjente lukkeanordninger er i det alt vesentlige tilfredsstillende,

men felles for. dem er at de er bygget opp med lag av armeringsmateriale bestående av enhetlige vevnadsstykker.

Et. slikt lukke vil, når det er plassert på et plattformben

eller lignende, utsettes for en hydrostatisk belastning under nedsettingen av plattformen på havbunnen, slik at lukket eller membranen deformeres til en i hovedsaken halvsfærisk form.

Da membranen er forsterket med enhetlige lag av vevet type, med varptråder og vefttråder, eller i form av stoffer hvor man i hovedsaken bare har langsgående trader (varptråder) innesluttet i en matrise av elastomert materiale, det vil si kalandrert med et gummibelegg, vil stofflagene også deformeres til en i hovedsaken halvsfærisk form under den hydrostatiske belastning. Da noen av trådene i de anvendte stoffer vil strekke seg langs linjer som avviker fra radiallinjene i et horisontalplan gjennom membranen, tør det være klart at belast-' ningen på membranen ikke vil være jevnt fordelt i de enkelte stofflag.

For, ideelt sett, å få en jevn fordeling av belastningen i

de enkelte stofflag når membranen utsettes for en hydrostatisk belastning som tenderer til å deformere membranen til halvsfærisk form, bør hvert stofflag være bygget opp med tråder som har en radiell orientering i et horisontalplan gjennom membranen. I-de tidligere kjente membraner har man forsøkt å oppnå en radiell orientering av stofftrådene ved å foreta en vinkel-dreiing av hvert stofflag i forhold til hverandre i forhold til membranen ■. Den innbyrdes dreievinkel mellom de enkelte lag bestemmes ved en fordeling av det totale antall i lag over en vinkel på 180°.

Til forskjell fra den oppbygging som benyttes ved de kjente membraner, hvor man har lag av armeringsmateriale bestående av enhetlige stoffstykker, foreslås det ifølge oppfinnelsen en membran av armert elastomert materiale med armeringslag som er bundet eller festet til ett eller flere armeringselementer i membranens ytre omkrets, idet hvert armeringslag er bygget opp av flere stoffstrimler. De enkelte strimler er vinkelstilt i forhold til hverandre i samme armeringslag1 og i forhold til hverandre i hosliggénde lag, slik at det opp-

nås en maksimering av antall langsgående tråder i strimlene i hvert lag med orientering langs radielle linjer i et

horisontalplan gjennom membranen. Når membranen påvirkes av en hydrostatisk belastning som deformerer membranen til en i hovedsaken halvsfærisk form, vil belastningen i hvert lag bli mere jevn enn ved de kjente membraner, fordi man vil ha et større, antall tråder som er orientert langs radielle linjer i et horisontalplan gjennom membranen..

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til teg-ningene, hvor.

fig. 1 viser et oppriss av en marin plattform med rørformede bæreben og med pelhylser mellom benene,

fig. 2 viser et snitt gjennom et ben eller en pelhylse, fig. 3 viser et forstørret.utsnitt etter linjen 3-3 i fig.2, og fig. 4 viser et grunnriss av en membranoppbygging.

I fig. 1 er det vist en marin plattform 1 med rørformede bæreben 2. Mellom bærebenene er det plassert horisontale avstiv-ningsstag 3. Mellom de nedre benpartier er det plassert rør-formede pelhylser 4 med traktformede innføringsender:5.

Såvel ben som pelhylser er beregnet til å hvile på eller trenge litt. ned i havbunnen.

Hylsene 4 og benene 2 fastgjøres til havbunnen ved nedriving av peler 6, til anslag eller i en bestemt dybde. Etter at pelingen er ferdig fyller man de enkelte ringrom mellom pelene og den respektive hylse eller det respektive ben med sementmasse, for derved å tilveiebringe en enhetlig basiskonstruk-sjon.

I bunnen av hvert ben 2 og hver pelhylse 4 er det plassert en gjennombrytbar lukkeanordning 7.

I fig. 2 er vist en lukkeanordning hvor det anvendes en membran 10. Over membranen er det plassert en oppblåsbar pakning 100 inne i benet eller pelhylsen.

Membranen 10 fastgjøres ved hjelp av to ringer 13 som .holdes sammen ved hjelp av bolter 14, 15. Den øvre ring 13 kan eksempelvis fastsveises til enden av pakningshuset 101, men man kan naturligvis også benytte andre forbindelsesmetoder. Dersom det ikke forefinnes noen oppblåsbar pakning i bunnen

av benet eller pelhylsen, kan naturligvis ringen 13 festes til bunnenden av benet eller pelhylsen.

I den viste utførelsen er lukkeanordningen plassert slik at den lukker den nedre enden av en oppblåsbar pakning 100, 101, som er festet til.et plattformben eller en pelhylse hvori-gjennom senere en pel skal drives ned. Ved at man på denne måten lukker benet eller pelhylsen oppnår man at benet eller pelhylsen kan benyttes for tilveiebringelse av ønskede oppdriftskrefter og samtidig hindres at sandmasse eller andre fremmedmaterialer trenger inn i benet eller pelhylsen under montering av plattformen. Når plattformbenene og pelhylsene skal plasseres på havbunnen, fylles noen eller samtlige ben/ pelhylser med vann. Når en pel drives ned og gjennom mebranen 10, vil membranen og det over denne forhåndenværende;vann virke til å hindre at fremmedmateriale trenger, inn i benet elier pelhylsen, selv om en viss mengde av fremmedmateriale ofte vil kunne trenge inn under pelingen.

Selv om en slik utførelse ikke er- vist, tør det være klart at membranen naturligvis kan festes til benet eller pelhylsen ved hjelp av andre ringutførelser enn den viste, eksempelvis ved at det benyttes to ringer med plane motstående flater som skrår innover, slik at derved membranen formklemmes mellom ringene.

Snittet i fig. 3 er lagt gjennom en foretrukken utførelses-form av oppfinnelsen. Membranen 10 er utformet som et fleksibelt element av gummi, syntetisk gummi eller av annet egnet elastomert materiale. Membranen er armert med flere stofflag 16 som er bundet eller festet inne i membranen, med ytterpartiene til lagene 1 6 viklet rundt og forbundet med eller . f estet' til metallarmeringselementer 12, idet lagendene 17 strekker seg inn mot membranens indre parti. Et hvilket som helst egnet antall lag kan benyttes for armering av membranen 10, avhengig av den ønskede styrke i membranen.. Armeringslagene 16 kan være av et hvilket som helst egnet materiale, såsom rayon, nylon, polyester, stål, et stoff som markedsføres under vare-merket Kevlar av DuPont Company, etc., selv om et nylonstoff foretrekkes. <r[

' ■ ■ ( i , I. Hvert lag 16 er bygget opp av flere stoffstrimler. Hver strimmel er vinkeldreiet i forhold til en annen strimmel i samme lag, og i forhold til en annen strimmel i et hosliggende lag, slik at derved antall langsgående tråder i strimlene i hvert lag som strekker seg hovedsaken langs radielle linjer i et typisk horisontalplan A-A gjennom membranen, maksi-meres. I den viste membranen.10 er hvert lag 16 bygget opp av fem strimler som er dreiet 36° i forhold til hverandre i samme lag 16, er dreiet 18° i forhold til en annen strimmel i et hosliggende lag 16 som er viklet og forbundet med eller festet til samme armeringselement 12, og er dreiet 9° i forhold til en strimmel og hosliggende lag 16 som er viklet og forbundet med eller festet til et annet, hosliggende armeringselement 12. Da det som nevnt forefinnes fire stofflag 16 i membranen 10, med to slike lag 16 viklet rundt et armeringselement 12, og det er fem stoffstrimler i hvert lag, vil det i membranens 10 sentrale parti 18, hvor strimlene i hvert lag 16 overlapper hverandre, forefinnes tyve strimler. Selv om der er fire lag 16 i membranen 10, så vil det spesielle arrangement av strimlene i hvert lag medføre at det kan se ut som mere enn to lag 16 ér viklet om et armeringselement 12, alt avhengig av hvordan tverrsnittet legges. I det tverrsnitt som er vist i fig. 3 er det således vist tre strimler, som utgjør deler av to lag, viklet rundt et armeringselement 12, mens det rundt det andre armeringselement 12 bare er vist to strimler, som utgjør deler av to lag 16.

Som nevnt er det typiske utførelseseksempel bygget opp med

fire lag, idet hvert lag består av fem strimler. Antall strimler i hvert lag kan naturligvis variere, avhengig av membranens dimensjon og antall tråder.i hver strimmel som man ønsker plassert langs i hovedsaken radielle linjer i et horisontalplan

gjennom membranen 10, og antall lag 16 vil også kunne variere avhengig av den ønskede styrke i membranen. Dess større antall tråder i hver strimmel som strekker seg langs i hovedsaken radiale linjer i horisontalplanet gjennom membranen 10, gir mer jevn belastning og som resultat herav oppnås en lukkeanordning med større styrke.

De viste av metall fremstilte armeringselementer 12 har et

i hovedsaken rektangulært tverrsnitt, og er forsynt med flere gjennomgående hull 19. Selv om tykkelsen til armeringselement-et 12 kan variere, så bør tykkelsen være relativt liten i forhold til tverrsnittsbredden. Dersom imidlertid tverrsnitts-tykkelsen til elementet 12 er for liten, så vil elementet eller ringen 12 kunne bukle seg innover under høye påkjenninger, ■■■ hvilket vil medføre en rynke i membranen 10, slik at dervéd'" fluidum kan gå inn i det avstengte ben eller den avstengtéi"-pelhylse, og fluidum-inntregningen kan bli så sterk at det utøves en så kraftig belastning på membranen 10 at lagene 16 rives istykker. Hele membranen 10 vil da svikte, og man vil ikke lenger bare få en lekkasje mellom monteringsringene 13.

Monteringsringene 13 er forsynt med flere gjennomgående hull

20, og ringene har. avrundede kanter 21, slik at membranen 10. møter en glatt overgangsflate under belastning. Det skal her bemerkes at det er riktig, at lagenes ender 17 føres litt inn i det indre av membranen når de bringes på plass og innfestes.

Når membranen 10 avbøyes under påvirkning av vannkraften vil et indre avsnitt av det ytre parti 11 få kontakt med den avrundede kant 21 på den øvre monteringsring 13. Ved at lagenes ender 17 er ført et stykke inn tilbake i membranen, får man en forsterkning av membranen 10 i dette området, og dette bidrar til å hindre ødeleggelse av membranen 10 som følge av en overgiving av lagene 16 i dette påkjente område.

Membranen 10 holdes fastspent mellom ringene 13 ved hjelp av bolter 14 med påsatte mutre 15. Ringene 13 kan ha andre tverrsnittsformer og dimensjoner, så lenge ringenes tverr-snittsbredde bare er minst like stor som tverrsnittsbredden til armeringselementene 12 i membranens 10 omkretsområde 11J.

Fig. 10 viser oppbyggingen med strimler. Hullene 19 er for enkelthets skyld utelatt, og de enkelte strimler er delvis vist med fullt opptrukne linjer, selv om de i praksis vil ha et dekkende belegg av elastomert materiale.

Av det foregående vil det gå frem at den nye membran byr på fordeler sammenlignet med de kjente.

Ved at man maksimerer antall tråder i hvert lag som er orientert i hovedsaken langs radielle linjer i et horisontalplan gjennom membranen, vil hvert lag oppta belastningen på en mer jevn måte enn et lag som består av et enhetlig stoffstykke.

Man får derfor en større styrke, fordi det vil være et større antall tråder i hyert lag med mer jevn belastning, slik at

man eventuelt kan redusere antall lag i membranen.

Fordi det benyttes strimler for oppbyggingen av hvert lag kan man redusere fremstillingsomkostningene for membranen sammenlignet med en membran hvor det benyttes, enhetlige armerings-stofflag, fordi slike stoffstrimler kan fremstilles av smale .nn stoff stykker som er billigere enn større enhetlige stof f stykker..

Fordi man kan oppnå samme styrke som i en konvensjonell membran, med bruk av færre lag, vil membranen også lettere kunne gjennomtrenges av pelen under pelens neddriving.

Membranen bygges opp på en enkel måte ved at man helt enkelt vikler armerings lagene rundt armeringselementene. Monteringsringene, som.benyttes for å holde membranen på plass, kan ha enkle utforminger, slik at maskineringsbehovet kan holdes lavt.

Membranen holdes godt fast mellom to planmonteringsringer.

De armeringselementer som benyttes i omkretsområdet av membranen kan ha enkle geometriske utforminger som kan tilveie-bringes uten særlig vanskelighet. Membranen kan benyttes i forbindelse med flere ulike monteringsringtyper for fastholding av membranen på et ben eller en pelhylse i en offshore -plattform.

Claims (5)

1. I kombinasjon, et lukke og et ringformet lukkeholdeanordning for fastholding av lukket for avstenging av løpet i et rørformet bæreelement i en marin plattform eller lignende, karakterisert ved at lukket innbefatter et sirkulært fleksibelt element, med et omkretsparti og et indre parti, et ringformet armeringselement anordnet i det nevnte omkretsparti, og en armeringsanordning med et omkretsparti og et indre parti inne i det sirkulære, fleksible element, hvilken armeringsanordning innbefatter minst ett armeringslag som består av flere strimler som hver er festet til hosliggende strimmel og til det ringformede armeringselement.

2. Kombinasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at armeringsanordningen innbefatter flere armeringslag, og ved at det forefinnes flere ringformede armerings-elémenter som hvert er omviklet av og sammenfestet med i det minste ett armeringslag.

3. Kombinasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at det indre parti av armeringsanordningen er plassert innenfor det indre parti av det sirkulære fleksible element, og ved at armeringsanordningens omkretsparti er plassert inne i omkretspartiet til det sirkulære fleksible element og er viklet om og festet til det ringformede armeringselement, med et avsluttende omkretsparti ført innover igjen i lukket, innenfor innerdiameteren til den ringformede lukkeholdeanordning, slik at en del av armeringsanordningens omkretsparti.overlapper en del av det indre parti.

4. Kombinasjon ifølge krav 3, karakterisert ved at det forefinnes flere ringformede armeringselementer med hovedsaken rektangulært tverrsnitt, og ved at armeringsanordningen innbefatter flere stofflag.

5. Kombinasjon ifølge krav 4, karakterisert ved at lukket holdes i lukkeholdeanordningen ved hjelp av flere fastgjøringsorganer som strekker seg gjennom lukkeholdeanordningen/ gjennom det sirkulære, fleksible element, gjennom det ringformede armeringselement, og gjennom armeringsanordningen. 1 - 'L