NO871005L

NO871005L - OFFSHORE LOAD / UNLOAD SYSTEM.

Info

Publication number: NO871005L
Application number: NO871005A
Authority: NO
Inventors: Jean Pinto; Gunnar Arnessen
Original assignee: Articulated Columns Norway A S
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1988-09-12
Also published as: NO871005D0

Description

Oppfinnelsen vedrører laste/lossesystemer for offshore-bruk. The invention relates to loading/unloading systems for offshore use.

Utviklingen av dynamiske posisjoneringssystemer for skip hari dag nådd et slikt nivå at dynamisk posisjonering har oppnådd generell anerkjennelse som et foretrukket system for holding av skip på ønsket sted under lasting/lossing i sjøen. Man vet også at undervannsinstallasjoner under det av vanlige bølge-og strømpåvirkninger frie vanndyp har mange fordeler. The development of dynamic positioning systems for ships has today reached such a level that dynamic positioning has achieved general recognition as a preferred system for holding ships in the desired location during loading/unloading at sea. It is also known that underwater installations below water depths free from normal wave and current influences have many advantages.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et laste/losse-system som muliggjør at man kan utnytte de fordeler som er tilknyttet bruk av dynamisk posisjonering og bruk av undervannsinstallasjoner under det av bølger og strøm påvirkede område, slik at lasting/lossing i sjøen derved kan mulig-gjøres på en rask og fordelaktig måte. The purpose of the invention is to provide a loading/unloading system which makes it possible to utilize the advantages associated with the use of dynamic positioning and the use of underwater installations below the area affected by waves and currents, so that loading/unloading in the sea can thereby be possible - is done in a fast and advantageous way.

Denne hensikt tilfredsstilles av et system som definert i krav 1. This purpose is satisfied by a system as defined in claim 1.

Plasseringen av en svivelinnretning på toppen av undervannsbasisen gjør det mulig å plassere svivelkonstruksjonen under påvirkningsdypet til bølger, strøm, såvel som skipstrafikk, og gjør det også mulig å benytte et dynamisk posisjonerings-system for et skip, med mulighet for skipet å ligge på været. Slik plassering av skipet vil minimalisere energiforbruket når skipet er under dynamisk posisjonering. The placement of a swivel device on top of the underwater base makes it possible to place the swivel structure below the depth of influence of waves, currents, as well as ship traffic, and also makes it possible to use a dynamic positioning system for a ship, with the possibility of the ship lying on the weather. This positioning of the ship will minimize energy consumption when the ship is under dynamic positioning.

Basisen kan være en hvilket som helst egnet undervanns-struktur beregnet til å danne en stasjonær basis for svivelinnretningen. The base can be any suitable underwater structure intended to form a stationary base for the swivel device.

Basisen kan således være en basisplattform som hviler på havbunnen, under forutsetning av at vanndypet ikke er for stort. Blant annet avhengig av vanndybden kan basisen være i form av en tårnstruktur som hviler på havbunnen, et raono-eller flerleddet tårn eller til og med en neddykket bøye som holdes på plass av ankerkabler - slakke eller forspente. The base can thus be a base platform that rests on the seabed, provided that the water depth is not too great. Among other things, depending on the water depth, the base can be in the form of a tower structure resting on the seabed, a raono or multi-joint tower or even a submerged buoy held in place by anchor cables - slack or pre-tensioned.

Et vesentlig aspekt ved oppfinnelsen er bruken av svivelinnretningen i kombinasjon med den fleksible ledning som strekker seg opp gjennom vannet under lasting (og lossing), idet denne ledning senkes ned og lagres i vannet når denikke er i bruk, i hvilken stilling ledningen vil være frifor påvirkninger fra bølger, strøm og trafikk. Dette bidrar naturlignok til å forlenge en slik lednings levetid. An important aspect of the invention is the use of the swivel device in combination with the flexible line that extends up through the water during loading (and unloading), as this line is lowered and stored in the water when it is not in use, in which position the line will be free of influences from waves, currents and traffic. This naturally contributes to extending the lifetime of such a cable.

Et foretrukket lagringsarrangement for den fleksible ledning er definert i krav 2. A preferred storage arrangement for the flexible cord is defined in claim 2.

Den spesielle fordel med dette arrangement er den letthet hvormed ledningen kan fiskes opp når et skip er ankommet og en fluidumoverføringsforbindelse skal etableres mellom svivelinnretningen og skipet. Lagringsarrangementets geometri bidrar til lett oppfisking og sammenkopling. Etter lastefasen kan ledningen løskoples og senkes ned i vannet igjen på en måte som sikrer at ledningen bringes tilbake til den opp-rinnelige lagringsstilling. Dette er et vesentlig trekk fordi man derved vil være sikret at når en gang en fordelaktig lagringsstilling er etablert, kan denne reetableres igjen og igjen. The particular advantage of this arrangement is the ease with which the line can be fished up when a ship has arrived and a fluid transfer connection is to be established between the swivel and the ship. The geometry of the storage arrangement contributes to easy fishing and connection. After the loading phase, the line can be disconnected and lowered into the water again in a way that ensures that the line is brought back to the upright storage position. This is an important feature because it will thereby ensure that once an advantageous storage position has been established, this can be re-established again and again.

Fordelaktig kan svivel innretningen være løsgjørbart koplet til basisen, slik at det derved muliggjøres en lett utbytting av innretningen. En slik løsgjørbar kopling gjør det naturligvis også mulig å sette innretningen på plass når det er behov for den, med etterfølgende eventuell fjerning av innretningen. Advantageously, the swivel device can be releasably connected to the base, so that easy replacement of the device is thereby made possible. Such a detachable coupling naturally also makes it possible to put the device in place when it is needed, with subsequent possible removal of the device.

Plasseringen av svivel innretningen på et vanndyp utenfor påvirkningsområdet til bølger og strømmer, men ikke spesielt dypere enn nødvendig, gjør det naturligvis også mulig å benytte dykkere for inspeksjon og vedlikehold. Dette gjelder naturligvis også for den fleksible ledning og dens forbindelse med svivelinnretningen. The location of the swivel device at a water depth outside the area of influence of waves and currents, but not particularly deeper than necessary, naturally also makes it possible to use divers for inspection and maintenance. This of course also applies to the flexible cable and its connection with the swivel device.

En foretråkken utførelsesform av oppfinnelsen er enn hvor den eneste forbindelse mellom skipet og undervannssvivelen er via den fleksible ledning. Oppfinnelsen utelukker imidlertid ikke bruk av et fortøyningsarrangement som innbefatter en trosse for et åk på svivelinnretningen og til skipsbaugen. A preferred embodiment of the invention is than where the only connection between the ship and the underwater swivel is via the flexible line. However, the invention does not preclude the use of a mooring arrangement which includes a rope for a yoke on the swivel and to the ship's bow.

Det skal nå vises til tegningene, hvor:It must now be shown to the drawings, where:

Fig. 1 viser et lastesystem ifølge oppfinnelsen,Fig. 1 shows a loading system according to the invention,

fig. 2-5 viser et annet foretrukket lastesystem ifølge fig. 2-5 show another preferred loading system according to

oppfinnelsen,the invention,

fig. 6 viser et foretrukket lagringsarrangement ifølge fig. 6 shows a preferred storage arrangement according to FIG

oppfinnelsen,the invention,

fig. 7-9 viser ulike faser under klargjøringen av fig. 7-9 show various phases during the preparation of

ledningen i fig. 6 for lasting,the line in fig. 6 for loading,

fig. 10 viser en foretrukken svivel innretning ifølge fig. 10 shows a preferred swivel device according to FIG

oppfinnelsen,the invention,

fig. 11 viser den foretrukne svivel innretning med et fig. 11 shows the preferred swivel device with a

fortøyningsåk, ogmooring yoke, and

fig. 12 viser et arrangement hvor åket er forskjøvet i fig. 12 shows an arrangement in which the yoke is shifted

forhold til lasteledningen.relation to the load line.

Lastesystemet i fig. 1 innbefatter en lav basis 1 plassert på havbunnen 2. På basisen 1 er det plassert en svivelinnretning 3. Gjennom basisen 1 har svivelinnretningens 3 stasjonære del fluidumoverføringsforbindelse med en strømningsledning 4. Svi vel innretningens roterende del er forbundet med en fleksibel ledning 5 som strekker seg opp gjennom vannet til et tankskip 6. Ledningens 5 øvre ende er forsynt med en koplingsanordning for kopling til en tilsvarende koplingsanordning ombord i tankskipet ved 7. The loading system in fig. 1 includes a low base 1 located on the seabed 2. On the base 1 is placed a swivel device 3. Through the base 1, the stationary part of the swivel device 3 has a fluid transfer connection with a flow line 4. The rotating part of the swivel device is connected to a flexible line 5 which extends up through the water to a tanker 6. The upper end of the cable 5 is provided with a coupling device for connection to a corresponding coupling device on board the tanker at 7.

Ledningen 5 holdes i en slakk S-kurve ved hjelp av opp-driftsmidler på i og for seg kjent måte. The line 5 is held in a slack S-curve by means of buoyancy means in a manner known per se.

Tankskipet 6 er dynamisk posisjonert og kan ligge på været innenfor en sirkel om svivelens 3 akse. The tanker 6 is dynamically positioned and can lie aloft within a circle around the swivel's 3 axis.

I fig. 2 er basisen i form av et tårn 9 som strekker seg opp i fra havbunnen 10. En svivelinnretning 12 er plassert på toppen av tårnet 9. Svivelens stasjonære del har fluidum-overføringsforbindelse med en stigeledning (ikke vist) som strekker seg opp i tårnet 9, mens svivelens 12 roterende del er forbundet med en fleksibel ledning 13 som strekker seg opp gjennom vannet til et tankskip 14. Den fleksible ledning er her utført som en ledning som følger en kjedelinje. Som i fig. 1 kan tankskipet være dynamisk posisjonert, med mulighet for å ligge på været innenfor en sirkel om svivelaksen. In fig. 2, the base is in the form of a tower 9 that extends up from the seabed 10. A swivel device 12 is placed on top of the tower 9. The stationary part of the swivel has fluid transfer connection with a riser (not shown) that extends up into the tower 9 , while the rotating part of the swivel 12 is connected to a flexible line 13 which extends up through the water to a tanker 14. The flexible line is here designed as a line that follows a chain line. As in fig. 1, the tanker can be dynamically positioned, with the possibility of lying on the weather within a circle around the swivel axis.

Arrangementet i fig. 3 er som i fig. 2, med den eneste unntagelse at tårnet 15 er et leddtårn. Ford e andre kompo-nentene er det benyttet samme henvisningstall som i fig. 2. The arrangement in fig. 3 is as in fig. 2, with the only exception that the tower 15 is an articulated tower. For the other components, the same reference numbers as in fig. 2.

Arrangementet i fig. 4 er et hvor basisen dannes av en forankret neddykket bøye. Bøyens 16 venstre del er vist med slakke ankerkabler 17 (bare en av flere slike kabler fordelt The arrangement in fig. 4 is one where the base is formed by an anchored submerged buoy. The left part of the buoy 16 is shown with slack anchor cables 17 (just one of several such cables distributed

rundt omkretsen er vist),mens bøyens høyre side er vist med forspente kabler 18. around the circumference is shown), while the right side of the buoy is shown with pre-tensioned cables 18.

En stigeledning (ikke vist) går fra havbunnen 19 opp til bøyen 16 og har fluidumoverføringsforbindelse med den stasjonære delen til en svivel innretning 20 på toppen av bøyen. Fra svivelens 20 roterende del går en fleksibel ledning 21 til et tankskip 22. Som i fig. 1-3 kan tankskipet ligge på været om svivelaksen 23. A riser (not shown) runs from the seabed 19 up to the buoy 16 and has a fluid transfer connection with the stationary part of a swivel device 20 on top of the buoy. From the rotating part of the swivel 20, a flexible line 21 goes to a tanker 22. As in fig. 1-3, the tanker can lie on the weather about the floating salmon 23.

I arrangementet i fig. 5, som forøvrig tilsvarer det som er vist i fig. 2, er svivelen 12' forsynt med et åk 24 for en fortøyningstrosse 25. Åket er svingbart forbundet med svivelens 12' roterende del slik at det kan svinge om en horisontalt akse. In the arrangement in fig. 5, which otherwise corresponds to what is shown in fig. 2, the swivel 12' is provided with a yoke 24 for a mooring line 25. The yoke is pivotally connected to the rotating part of the swivel 12' so that it can swing about a horizontal axis.

Et foretrukket lagringsarrangement for den fleksible ledning i forbindelse med et tårn som i fig. 2 er vist i fig. 6-9. Fig. 6 viser stand-by-situasjonen eller lednings-lagrings-situasjonen. Fra tårnet 9 går den fleksible ledning 13 ned i vannet med en J-fasong fra svivelen 12. Ledningens 13 frie ende er ved 26 forbundet med en kjedelinje-kabel 27 som ved 28 er forbundet med en ankerkabel 29 som går til et anker 30 på sjøbunnen 10. Fra 28 går en bøyekabel 31 opp til en overflatebøye 32. En pilotkabel 33 går fra bøyen 23 til en pilotbøye 34. Ved hjelp av det beskrvne arrangement holdes ledningen 13 vekk fra tårnet 9 under stand-by-perloden. Ledningen 13 som rager ned fra svivelinnretningen 12, holdes således lagret under påvirkningsområdet til bølger og strømmer og uten fare for at ledningen skal slite mot tårnet. Ledningen er derfor sikret en lang levetid. A preferred storage arrangement for the flexible cable in connection with a tower as in fig. 2 is shown in fig. 6-9. Fig. 6 shows the stand-by situation or the cord-storage situation. From the tower 9, the flexible line 13 goes down into the water with a J-shape from the swivel 12. The free end of the line 13 is connected at 26 to a catenary cable 27 which at 28 is connected to an anchor cable 29 that goes to an anchor 30 on the seabed 10. From 28, a buoy cable 31 goes up to a surface buoy 32. A pilot cable 33 goes from the buoy 23 to a pilot buoy 34. By means of the described arrangement, the line 13 is kept away from the tower 9 during the stand-by perlode. The line 13 which projects down from the swivel device 12 is thus kept stored under the influence of waves and currents and without the risk of the line rubbing against the tower. The cable is therefore guaranteed a long service life.

Når et skip 14 ankommer vil en servicebåt 35 fiske opp pilotkabelen 33 og vinsje kabelen 31 ombord. Kabelen 27 løskoples ved 28 og kabelen 31 senkes ned igjen som vist i fig. 8. Kabelen 27 bringes til skipet 14 og ved hjelp av en vinsk ombord i skipet bringes så ledningen 13 ombord og tilknyttes et rørledningsarrangement ombordi skipet. Lastingen kan nå begynne. When a ship 14 arrives, a service boat 35 will fish up the pilot cable 33 and winch the cable 31 on board. The cable 27 is disconnected at 28 and the cable 31 is lowered again as shown in fig. 8. The cable 27 is brought to the ship 14 and with the help of a winch on board the ship, the line 13 is then brought on board and connected to a pipeline arrangement on board the ship. Loading can now begin.

Ved løskopling etter lastingen reverseres de ovenfor nevnte operasjoner. When disconnecting after loading, the above-mentioned operations are reversed.

Ledningen 13 løskoples ombord i skipet og kabelen 27 gis ut og gis over til servicebåten. Servicebåten går til oppfisk-ingsbøyen og vinsjer kabelen 31 ombord .hvorved punktet 28 bringes opp til servicebåten. Kabelen 27 tilknyttes ved punktet 28 og kabelen 31 gis så ut, hvorved punktet 28 bringes ned til havbunnen igjen. The cable 13 is disconnected on board the ship and the cable 27 is released and handed over to the service boat. The service boat goes to the fishing buoy and winches the cable 31 on board, whereby point 28 is brought up to the service boat. Cable 27 is connected at point 28 and cable 31 is then released, whereby point 28 is brought down to the seabed again.

Hele operasjonen kan naturligvis utføres direkte fra tankskipet, idet man da eliminerer behovet for en servicebåt. The entire operation can of course be carried out directly from the tanker, eliminating the need for a service boat.

Det viktige trekket ved dette arrangement ligger i geometrien til kabel systemet, hvilken geometri gjør det mulig å løfte punktet 228 til overflaten og senke det ned igjen, hvorved man vil være sikret at stillingen til punktet 28 ikke endrer seg. Med andre ord: Arrangementet i fig. 6 er slik at ledningen vil holdes i den viste stilling. Etter lasting, når punktet 28 senkes ned igjen, vil situasjonen i fig. 6 være etablert igjen. Derved vil man være sikret at ledningen bringes tilbake til nøyaktig samme lagrings- eller stand-by-stilling som tidligere. The important feature of this arrangement lies in the geometry of the cable system, which geometry makes it possible to lift point 228 to the surface and lower it back down, thereby ensuring that the position of point 28 does not change. In other words: The arrangement in fig. 6 is such that the wire will be held in the position shown. After loading, when point 28 is lowered again, the situation in fig. 6 be established again. This will ensure that the cable is returned to exactly the same storage or stand-by position as before.

En foretrukken svivel innretning er vist i fig. 10. Svivelinnretningen innbefatter enstasjonær del 36 montert på en basis 37. Den stasjonære del 36 bærer en roterende sviveldel 38. En brakett 39 strekker seg sideveie fra den roterende del og ender i en klemmeanordning 40 for et rørledningselement 41 som strekker seg radielt i fra en svivelskjøt (ikke vist) og til klemmen 40. En fleksibel ledning 42 er tilknyttet rørledningselementet 41 ved 43. Fikseringen av rørlednings-elementet 41 ved 40 er viktig av to grunner. Den tilveie-bringer den nødvendige mekaniske momentarm (den eneste rotasjonsbevegelse induseres via den fleksible ledning 42) og sikrer at kreftene ikke overføres gjennom svivelskjøten. A preferred swivel device is shown in fig. 10. The swivel device includes a stationary part 36 mounted on a base 37. The stationary part 36 carries a rotating swivel part 38. A bracket 39 extends laterally from the rotating part and ends in a clamping device 40 for a pipeline element 41 which extends radially in from a swivel joint (not shown) and to the clamp 40. A flexible line 42 is connected to the pipeline element 41 at 43. The fixing of the pipeline element 41 at 40 is important for two reasons. It provides the necessary mechanical torque arm (the only rotational movement is induced via the flexible line 42) and ensures that the forces are not transmitted through the swivel joint.

Utførelsen av svivel innretningen i fig. 11 er en hvor det forefinnes et åk 44 for en fortøynlngstrosse 45, se i denne forbindelse fig. 5. Den konstruktive utførelse er som i fig. 10, med den unntagelse at den fleksible ledning 42' her strekker seg ned fra svivelen. For å unngå interferens (sliting) mellom trossen 45 og ledningen 42 kan åkets 44 horisontale svingeakse 46 fordelaktig være litt forskjøvet i forhold til den viste orientering i rett vinkel på rørled-ningselementet s radielle utstrekning. Dette er vist i fig. 12. The design of the swivel device in fig. 11 is one where there is a yoke 44 for a mooring line 45, see in this connection fig. 5. The constructive design is as in fig. 10, with the exception that the flexible cord 42' here extends down from the swivel. In order to avoid interference (wear) between the rope 45 and the wire 42, the horizontal pivot axis 46 of the yoke 44 can advantageously be slightly shifted in relation to the orientation shown at right angles to the radial extent of the pipeline element. This is shown in fig. 12.

I fig. 12 er ækets 44 svingeakse 46 orientert med en vinkel cp relativt rørledningselementets 41 radielle orientering. In fig. 12, the pivot axis 46 of the yoke 44 is oriented at an angle cp relative to the radial orientation of the pipeline element 41.

Claims

x .

Off shore loading/unloading system comprising an underwater base (1), with a top under the normal influence of waves and currents, a fluid transfer swivel device (3) on said base top, and a flexible conduit (5) extending from the swivel device, which wire (5) has a free end provided with a coupling device intended for connection with a corresponding device on board a dynamically positionable ship (6).

2.

System according to claim 1, characterized in that the stand-by or storage arrangement of the said flexible cord (13) is such that the cord is held hanging in a J-like or chain-line-like form from the swivel device (12), the arrangement including a chain-line cable ( 27) from the free end (26) of the cable (13) and to a point (28) where it is connected to an anchor cable (29) which extends from there and in the direction of the said cable to an anchor (30) in the seabed, and further is connected by a buoy cable (31) which extends up to a surface buoy (32), the geometry of the cable system being such that the connection point (28) can be lifted to the surface and lowered back down to the same position on the seabed (10).

3.

System according to claim 2, where the surface buoy is connected to a pilot buoy (34) on the surface by means of a pilot cable (33).

4.

System according to one of the preceding claims, where the swivel device includes a stator (36) intended for mounting on the underwater base (37), a rotor (38) rotatably mounted on the stator and with a rotor axis, a fluid passage in the stator and a fluid passage in the rotor, as these fluid passages are pivotally connected coaxially with the rotor axis, the rotor fluid passage includes a pipeline element (41) fixed radially outside the rotor axis in the rotor (38,39), and the pipeline element (41) extends freely from the fixing point (40) and to the said swivel joint.

5.

System according to claim 4, where the rotor (38) carries a vertically pivotable yoke (44) in front of the mooring line (45).

6.

System according to claim 5, where the pivot axis (46) of the yoke (44) is offset in relation to a direction at right angles to the extent of the pipeline element (41).