(12) PATENT (19) NO (11) 3370 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. E21B 17/06 (2006.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 20127 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 2012.09.18 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag 2012.09.18 (30) Prioritet 2012.08.29, NO, 20120972 (41) Alm.tilgj 2014.03.03 (4) Meddelt 201.01.26 (73) Innehaver Aker Subsea AS, Postboks 94, 132 LYSAKER, Norge (72) Oppfinner Knut Møgedal, Bleikerkollen 2, 1386 ASKER, Norge (74) Fullmektig Protector Intellectual Property Consultants AS, Oscarsgate 20, 032 OSLO, Norge (4) Benevnelse Hydraulisk sylinderanordning for en koblingssammenstilling på et undervanns brønnhode (6) Anførte publikasjoner NO 201380 A US 302299 A US 7490673 B2 CN 20179446 U (7) Sammendrag En undervanns hydraulisk sylinderanordning for en koblingssammenstilling på et undervanns brønnhode er konstruert for å få to konstruksjonsdeler til å være i stand til å forflytte seg mot og bort fra hverandre, slik som å låse og låse opp en undervannskonnektor, så som en EDP konnektor, ved å aktivisere en låseinnretning, er beskrevet. Den hydrauliske sylinderanordning innbefatter en stempelstang (6) designet til å bli festet til en av konstruksjonsdelene, og en sylinderdel (1) konstruert til å bli feste til den andre konstruksjonsdel, der aktiviseringen finner sted ved å levere hydraulisk fluid til vekslende kamre via respektive innløp og utløp. Stempelstangen (6) innbefatter en plungerinnretning (3) som delvis omskriver stempelstangen som danner et ringrom derimellom og et ringformet stempel () som utvendig omskriver plungerinnretningen, der sylinderdelen (1) innbefatter en øvre stempelstangpakkboks (2) som innvendig tetter mot plungerinnretningen (3), en hylseinnretning (4) opptatt i ringrommet og som utvendig tetter mot plungerinnretningen (3) og sylinderanordningen (1) tetter innvendig mot det ringformede stempel ().
Hydraulisk sylinderanordning 1 Den foreliggende oppfinnelse vedrører en hydraulisk sylinderanordning konstruert for å bevirke at to konstruksjonsdeler skal være i stand til å bevege seg mot og bort fra hverandre, slik som å låse og lås opp en undervanns konnektor, lik en EDP konnektor, ved å aktivisere en låseinnretning, hvilken hydraulisk sylinderanordning innbefatter en stempelstang designet til å bli festet til en av konstruksjonsdelene, og en sylinderdel konstruert til å bli festet til den andre konstruksjonsdel, der aktiviseringen finner sted ved å levere hydraulisk fluid til vekslende kamre via respektive innløp og utløp. 1 20 2 Selv om den foreliggende hydrauliske sylinderanordning er utviklet i forbindelse med en koplingsenhet tilrettelagt for oppkopling av to sirkulære eller rørformede elementer, der koplingen oppviser en forutbestemt forspenning, er andre anvendelser tenkelige. I dette bestemte eksempel er koplingsenheten en nødfrakoplingspakke (EDP) som ligger mellom komponenter i forbindelse med en undervannsbrønn, slik som mellom en nedre del av et stigerør og en øvre del av en nedre stigerørspakke (LPR). Det gis henvisning til NO 2011 0380 (PCT/EP/2012/004) for en slik EDP og LRP. Problemet som den foreliggende oppfinnelse skal løse er hvordan være i stand til å opprettholde at tetningsflater på en neddykket hydraulisk sylinder holdes ute av kontakt med sjøvann over lengre tidsperioder, dvs mange måneder og til og med år. Det er av vesentlig betydning å opprettholde tetningsflatene på en slik hydraulisk sylinder beskyttet fra sjøvannet og dermed fra korrosjon og/eller marin begroning. 30 Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en hydraulisk sylinderløsning hvor det trykkpådratte areal benyttet til å trekke ut sylinderen er større enn den benyttet til å kjøre ut sylinderen, og dermed sikre en større (lik omkring 2 %) opplåsningskraft enn låsekraft for å hindre konnektoren i å bli satt fast låst stilling.
2 Dette blir løst i samsvar med den foreliggende oppfinnelse med en hydraulisk sylinderanordning av den innledningsvis nevnte art, hvilken anordning er kjennetegnet ved at stempelstangen innbefatter en plungerinnretning som delvis omskriver stempelstangen som danner et ringrom derimellom og et ringformet stempel som utvendig omskriver plungerinnretningen, der sylinderdelen innbefatter en øvre stempelstangpakkboks som innvendig tetter mot plungerinnretningen, en hylseinnretning opptatt i ringrommet og som utvendig tetter mot plungerinnretningen og sylinderanordningen tetter innvendig mot det ringformede stempel. I en utførelse kan et avstandsstykke være satt på toppen av det ringformede stempel. 1 Hensiktsmessig befinner et hydraulisk fluidinnløp/utløp seg helt i bunnen av sylinderanordningen. Hensiktsmessig befinner også et hydraulisk fluidinnløp/utløp seg i toppen av sylinderanordningen, like under stempelstangpakkboksen. 20 Med fordel forløper stempelstangen gjennom en festemutter. Med fordel er ringrommet mellom plungerinnretningen og stempelstangen konstruert til å bli oversvømmet med sjøvann. 2 I en foretrukket utførelse er trykkarealet på undersiden av det ringformede stempel vesentlig større enn trykkarealet som virker på toppen av det ringformede stempel. 30 Utførelseseksempel Mens ulike sider ved den foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet i generelle termer ovenfor, vil et mer detaljert og ikke-begrensende eksempel på en utførelse bli beskrevet i det etterfølgende med henvisning til tegningene, hvor:
3 Fig. 1 viser et skjematisk riss av en undervanns konnektorenhet, inn i hvilken i det minste en hydraulisk sylinderanordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse kan bli installert; Fig. 2 viser et tverrsnittsriss av en øvre del av konnektorenheten; Fig. 3 viser et forstørret tverrsnittsriss av en del av en slik konnektor; Fig. 4 viser et tverrsnittsriss av konnektoren nedsatt på en rørstuss; Fig. viser en konnektor i likhet med konnektoren ifølge fig. 4, men ytterligere detaljert; og Fig. 6A og 6B viser et lengdesnitt gjennom den komplette hydrauliske sylinderanordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse i aktivisert og frigjort tilstand. 1 20 2 En mulig anvendelse av den hydrauliske sylinderanordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse er, som nevnt, på en undervannskonnektor, som er beskrevet her som et eksempel på en type anvendelse av den hydrauliske sylinderanordning ifølge oppfinnelsen. Med slik anvendelse, ville med fordel to eller flere, hydrauliske sylinderanordninger ha blitt installert i noe avstand fra hverandre. En slik undervannskonnektor kan være i form av en nødfrakoplingspakke (EDP) anordnet på den nedre enden av et stigerør og som foretar forbindelse mellom stigerøret og en nedre stigerørspakke (LRP). Fig. 1 viser et skjematisk riss av et slikt oppsett. Et brønnhode 3A forløper opp fra sjøbunnen 1A og er forbundet til et ventiltre A. På toppen av ventiltreet A er det anordnet en nedre stigerørspakke 7A og til den nedre stigerørspakke 7A er det forbundet et stigerør 9A som forløper opp til et overflatefartøy (ikke vist). En EDP 11A foretar oppkopling mellom stigerøret 9A og den nedre stigerørspakke 7A (LRP). 30 I oppsettet i figur 1 er kun en blant et antall mulige anvendelser av en hydraulisk sylinderanordning ifølge oppfinnelsen vist. Dermed kan en slik hydraulisk sylinder benyttes i mange forskjellige applikasjoner, som vil fremstå for fagmannen.
4 1 20 Fig. 2 viser en konnektor 0. Konnektoren 0 kunne for eksempel bli brukt som EDP 11A vist med henvisning til fig. 1. Uansett hva dens bestemte anvendelse måtte være, vil funksjonen og komponentene til konnektoren 0 bli beskrevet i det etterfølgende. Konnektoren 0 har en hoveddel 1 som i sin øvre ende er tilrettelagt for å bli koplet til en nedre ende av en stigerørseksjon (ikke vist), eller annet utstyr, ved hjelp av et antall bolter 3. I det nedre parti av hoveddelen 1 forløper et spor omkring dens periferi. Sporet er tilpasset til å motta de øvre deler av et antall kravefingre 7. I denne utførelsen er det anordnet 12 kravefingre 7 omkring den nedre omkrets av hoveddelen 1. Kravefingrene 7 oppviser et låseprofil 9 i deres nedre del. Låseprofilene 9 vender radialt innad og er tilpasset til å gripe med en motvendende profil på en rørstuss til hvilken konnektoren 0 vil forbinde. Dette vil bli beskrevet videre nedenfor. Mellom kravefingrene 7 er føringsplater 111 anordnet, hvilke plater 111 bidrar til å holde kravefingrene 7 på plass og lede dem når de beveger seg radialt. Som det vil fremgå av beskrivelsen lenger ned, er kravefingrene 7 arrangert til å svinge omkring deres inngrepseksjon med sporet i hoveddelen1. I fig. 2 er kravefingrene 7 vist i en posisjon hvor deres nedre del er svingt radialt utad. 2 For å svinge kravefingrene 7 radialt innad og utad er det anordnet en aktiviseringshylse 113. Aktiviseringshylsen 113 er tilpasset til å bli beveget oppad og nedad som derved svinger kravefingrene 7, særlig låseprofilet 9 på kravefingrene 7, utover og innover. 30 I fig. 2 og fig. 3 er aktiviseringshylsen 113 vist i en øvre stilling. I denne stilling kontakter en opplåsningsskulder 113a (Fig. 3) en opplåsningsskulder 7a på kravefingeren 7, som derved tilveiebringer en utad svingende bevegelse av kravefingeren 7, omkring dens inngrep med sporet i hoveddelen 1.
Fig. 4 viser et tverrsnittsriss av konnektoren 0, langs et annet plan enn vist i fig. 2 og fig. 3. I denne tegning er konnektoren 0 vist nedsatt på en landingsflate 203 på en koplingsdel, imidlertid fortsatt ikke koplet til den. Her er koplingsdelen i form av en rørstuss (hub) 201. Her kan man se hvordan aktiviseringshylsen 113 har svingt ut kravefingrene 7. Man kan også se hele tverrsnittsprofilet til kravefingrene 7, uten ledeplatene 111 i forkant. Rørstussen 201 omfatter låseprofiler 209 som forløper omkring dens øvre periferi, tilpasset til å gripe med låseprofilene 9 på kravefingrene 7. 1 Aktiviseringshylsen 113 omfatter en skrå aktiviseringsflate 113b som er tilpasset til å skli mot en motvendende og skrå aktiviseringsflate 7b på kravefingeren 7. Disse skråflater 113b, 7b tilveiebringer den innad svingende bevegelse av kravefingeren 7 når aktiviseringshylsen 113 beveges nedover. Kravefingeren 7 og aktiviseringshylsen 113 har også vertikale flater som vender mot hverandre når de er i en låst stilling. 20 2 Fig. viser i hovedsak det samme som fig. 4, men nå er den hydrauliske sylinderanordning 11 og konnektorenheten 0 mer detaljert. Fig. viser de hydrauliske sylinderanordninger 11 i snittriss. Også en tetning og en tetningsholderinnretning er installert. Tetningsholderinnretningen er installert i en boring 6 boret inn i konnektorens 0 hoveddel 1. Videre, innbefatter hovedkonstruksjonsdelen 1 en passasje 9 som fører inn i boringen 6 for å kunne levere hydraulisk trykk inn i boringen 6 for å muliggjøre aktivisering av tetningsholderinnretningen. Dette er ytterligere detaljert i en samtidig innlevert patentsøknad. 30 I fig. 6A og 6B er en isolert undervanns hydraulisk sylinderanordning 11 vist i aktivisert og frigjort tilstand, respektivt. Disse hydrauliske sylindere 11 er designet til å få to konstruksjonsdeler til å være i stand til å bevege seg mot og bort fra hverandre. I det foreliggende tilfellet, betyr dette å være i stand til å låse og låse opp en undervannskonnektor, lik en EDP konnektor, ved å aktivisere en låseinnretning.
6 Hver hydrauliske sylinderanordning innbefatter en stempelstang 6 konstruert for å bli festet til en av konstruksjonsdelene, og en sylinderdel 1 konstruert eller designet for å bli festet til den andre konstruksjonsdel. Selve aktiviseringen finner sted ved å levere hydraulisk fluid til vekslende kamre C 1, C 2 inne i de hydrauliske sylindrene via respektive innløp og utløp I 1, I 2. 1 20 Hver stempelstang 6 innbefatter en plungerinnretning 3 som delvis omskriver stempelstangen 6 og dermed danner et ringrom A mellom stempelstangen 6 og plungerinnretningen 3. Et ringformet stempel omslutter utvendig plungerinnretningen 3. Sylinderdelen 1 innbefatter en øvre stempelstangpakkboks 2 som innvendig tetter mot plungerinnretningen 3. Videre er en hylseinnretning 4 opptatt i ringrommet og tetter utvendig mot plungerinnretningen 3 og sylinderanordningen 1 tetter innvendig mot det ringformede stempel. Videre er et avstandsstykke 8 satt på toppen av det ringformede stempel. Ett eller flere hydrauliske fluidinnløp/utløp I 2 befinner seg helt i bunnen av sylinderanordningen 1. Ett eller flere hydrauliske fluidinnløp/utløp I 1 befinner seg i toppen av sylinderanordningen 1, like under stempelstangpakkboksen 2, også. Stempelstangen 6 forløper gjennom en festemutter 7 for å feste den hydrauliske sylinderanordning 11 til konnektorkonstruksjonen. 2 Det skal videre bemerkes at ringrommet A mellom plungerinnretningen 3 og stempelstangen 6 er designet eller konstruert for å bli oversvømmet med sjøvann. 30 Det skal videre bemerkes at trykkarealet på den undersiden av det ringformede stempel er vesentlig større enn trykkarealet som virker på toppen av det ringformede stempel, i en utførelse omkring 2 %. Den foreliggende sylinderanordning 11 er primært konstruert for å kunne være i stand til å låse og låse opp en undervannskonnektor, slik som den nevnte EDP
7 konnektor, ved å aktivisere en låseanordning; typisk en låsehylse festet til stempelstangen. I sin utkjørte stilling, stillingen som konnektoren vil være låst i, vil alle tetningsflater være beskyttet mot sjøvann og dermed fra korrosjon og marin vekst eller begroning. Det trykksatte areal brukt til å trekke tilbake sylinderen er større enn det brukt til å kjøre ut sylinderen, som sikrer en større (omtrent 2 %) opplåsningskraft enn låsekraften for å hindre konnektoren i å sette seg fast i låst stilling. Sylinderen kan bli brukt i sett for å tilveiebringe et sekundært (reserve) sett, uavhengig av det primære sett.
P a t e n t k r a v 8 1 1. Undervanns hydraulisk sylinderanordning konstruert for å få to konstruksjonsdeler til å være i stand til å forflytte seg mot og bort fra hverandre, slik som å låse og låse opp en undervannskonnektor, så som en EDP konnektor, ved å aktivisere en låseinnretning, hvilken hydrauliske sylinderanordning innbefatter en stempelstang (6) designet til å bli festet til en av konstruksjonsdelene, og en sylinderdel (1) konstruert til å bli feste til den andre konstruksjonsdel, der aktiviseringen finner sted ved å levere hydraulisk fluid til vekslende kamre via respektive innløp og utløp, karakterisert ved at stempelstangen (6) innbefatter en plungerinnretning (3) som delvis omskriver stempelstangen som danner et ringrom derimellom og et ringformet stempel () som utvendig omskriver plungerinnretningen, der sylinderdelen (1) innbefatter en øvre stempelstangpakkboks (2) som innvendig tetter mot plungerinnretningen (3), en hylseinnretning (4) opptatt i ringrommet og som utvendig tetter mot plungerinnretningen (3) og sylinderanordningen (1) tetter innvendig mot det ringformede stempel (). 20 2. Undervanns hydraulisk sylinderanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at et avstandsstykke (8) er satt på toppen av det ringformede stempel (). 2 3. Undervanns hydraulisk sylinderanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at et hydraulisk fluidinnløp/utløp befinner seg helt i bunnen av sylinderanordningen (1). 30 4. Undervanns hydraulisk sylinderanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at et hydraulisk fluidinnløp/utløp befinner seg i toppen av sylinderanordningen (1) like under stempelstangpakkboksen (2).
9. Undervanns hydraulisk sylinderanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at stempelstangen (6) forløper gjennom en festemutter (7). 6. Undervanns hydraulisk sylinderanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at ringrommet mellom plungerinnretningen (3) og stempelstangen er konstruert til å bli oversvømmet med sjøvann. 7. Undervanns hydraulisk sylinderanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at trykkarealet på undersiden av det ringformede stempel () er vesentlig større enn trykkarealet som virker på toppen av det ringformede stempel (). 1
7/7 3 A 11 2 I 1 8 C1 I 2 1 4 7 6 FIG. 6B