(12) PATENT (19) NO (11) 329383 (13) B1 NORGE (51) Int Cl. B66C 13/04 (2006.01) B63B 27/00 (2006.01) B63B 27/08 (2006.01) B63B 27/10 (2006.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 20091604 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 2009.04.22 (85) Videreføringsdag (24) Løpedag 2009.04.22 (30) Prioritet 2008.04.22, NO, 20081906 (41) Alm.tilgj 2009.10.23 (45) Meddelt 2010.10.11 (73) Innehaver Aker Marine Contractors AS, Postboks 247 Lilleaker, 0216 OSLO, Norge (72) Oppfinner Knut Vasstrand, Lillehagveien 65 B, 1365 BLOMMENHOLM, Norge (74) Fullmektig Oslo Patentkontor AS, Postboks 7007 Majorstua, 0306 OSLO, Norge (54) Benevnelse Fremgangsmåte og apparat for utsettingsoperasjoner på dypt vann (56) Anførte NO 20073443, US 2005/0191165 A1, publikasjoner (57) Sammendrag En fremgangsmåte for utsetting av en gjenstand (14) på sjøbunnen på meget dypt vann fra et fartøy som har en hivkompensert dekkskran (12), omfatter nedsenkning av gjenstanden en distanse i sjøen mens den er opphengt i kranvaieren (16). I et første trinn blir en første fibertauseksjon (4a) av en første lengde forbundet med gjenstanden (14) via en første kobling (3a) på gjenstanden før nedsenkningen begynnes og las løpe fritt ut fra en lagringsspole (13) under nedsenkningen. Deretter bærer den første tauseksjon gjenstanden via en andre kobling (3b) plassert ved den øvre ende av den første tauseksjon (4a), hvilken andre kobling bæres av en bæremekanisme (1) på fartøyets dekk (8), etterfulgt av avlastning av kranvaieren (16) og frikobling av denne fra gjenstanden og oppheisning nevnte første lengde og tilkobling til den andre kobling (3b) på fartøyets dekk og overtaking av lasten fra gjenstanden. Deretter senkes gjenstanden (14) en andre lengde ned i vannet ved hjelp av kranen mens en andre tauseksjon (4b) som er forbundet til den andre kobling løper fritt ut fra en lagringsspole (13) inntil en tredje kobling (3c) plassert ved den øvre ende av den andre tauseksjonen understøtter lasten av gjenstanden i bæremekanismen (1), hvorpå krankroken kan frigjøres og bringes opp for tilkobling til den tredje koblingen (3c) for påfølgende nedsenkning, og hvor eventuell ytterligere nedsenkning kan utføres ved tilføyelse til taustrengen, slik at gjenstanden (14) kan nå et dyp på opp til 3000 meter eller mer.
1 OPPFINNELSENS OMRÅDE Foreliggende oppfinnelse vedrører utstyr og en fremgangsmåte for utsetting på sjøbunnen av en gjenstand som er en del av infrastrukturen i olje- og gassfelt som befinner seg på meget dypt vann, dvs. på mer enn 1000 meter. Konvensjonelle offshoreinstallasjonsmetoder er vanligvis basert på løfting av gjenstanden ned på sjøbunnen ved hjelp av en krankonstruksjon. Slike operasjoner stiller store krav til krankapasitet og kan være meget værfølsomme operasjoner. For meget dype installasjoner, dvs. på mer enn 1000 meters vanndybde, vil vekten av kranvaieren begynne å påvirke og begrense kranens nyttelast. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for hvorledes denne reduksjon av nyttelasten kan unngås, idet fremgangsmåte er definert i krav 1. Oppfinnelsen omfatter også et apparat som definert i krav 4. Fra en NO 20073443, som ikke var allment tilgjengelig på søknadens prioritetsdato, er det kjent en fremgangsmåte og et apparat stort sett som angitt i kravene 1 og 4. Imidlertid skiller oppfinnelsen seg fra det tidligere kjente ved at det benyttes en hivkompensert kran. Hivkompenseringen i kranen er viktig for å redusere sykliske påkjenninger i tauene og unngå resonans, samt å unngå at gjenstanden støter hardt mot landingspunktet på havbunnen under den siste del av nedsenkningen. US 2005/0191165 A1 viser et system med samme formål som foreliggende oppfinnelse, hvor lengdene av fibertau, som kan være fra 100 til 300 meter lange og ligger ferdig sammenkoblet på en trommel på fartøyets dekk, senkes ned ved at koblingene fastholdes på en plattform som kan senkes og heises opp ved hjelp av et taljesystem betjent av en vinsj på fartøyets dekk. Mens plattformene heises opp for å ta tak en ny kobling, holdes koblingen i en andre plattform som henger i to tau på fartøyets utside. Her er det ingen kranvaier som kan frigjøres, ei heller noen bæremekanisme på fartøyet som kan bære koblingen mens kranen skifter tak. Også når passiv hivkompensasjon benyttes i visse områder med ekstreme dønningsforhold, kan bæremekanismen forenkles da rondellen kan være festet direkte mellom linen fra hivkompensatoren og tauseksjonen som bærer gjenstanden når
2 krankroken frigjøres for forberedelse av neste nedsenkningstrinn, for derved å gjøre kranen unødvendig under disse omstendigheter. Når det passive hivkompensasjonssystem benyttes kan også dette være egnet for forbindelse med en vinsj, for derved å muliggjøre nedsenkning av gjenstanden til sjøbunnen ved hjelp av vinsjen via den passive hivkompensator, som et alternativ til nedsenkning i kranen i det siste nedsenkningstrinn. For å unngå at kranvaieren påvirker nyttelasten på dypt vann foreslås det å begrense bruken av kranvaieren til typisk 1000 meters vanndyp, mens fibertauet blir tatt i bruk for å nå ytterligere dyp. Fibertauet kan ha en egenvekt på 0,97-1,4, avhengig av tautypen, og er derfor omtrent nøytralt i vann, med minimal eller ingen påvirkning av kranlasten. Fibertauene har vanligvis en større styrke enn stål og en stivhet nær stålets for de foretrukne tau for denne bruk, slik at de under belastning oppfører seg på stort sett samme måte som en stålvaier. I denne fremgangsmåte ved utsetting av gjenstanden ved hjelp av kranen fra dekket av et fartøy, foreslås det å benytte kranvaieren for de første 1000 meter av utsettingen. Imidlertid er en første fibertauseksjon også forbundet med gjenstanden via en rondell på løftestroppene og kan avspoles fritt fra en lagerspole inntil gjenstanden når 1000 meter vanndyp. Ved 1000 meter vanndyp tar den første fibertauseksjon over lasten av gjenstanden og bærer denne fra en bæremekanisme plassert på kanten av fartøyets dekk. Denne bæremekanisme består av en bærekrybbe som understøtter en rondell forbundet med enden av fibertauet. Kranvaierkroken frigjøres så fra gjenstanden ved hjelp av en ROV og heises opp til overdekksnivå. Kranvaierkroken blir på nytt forbundet med gjenstanden via en forbindelse med rondellen ved den øvre ende av det første uthengte fibertau, fulgt av en nedsenkning av gjenstanden opphengt i kranvaieren og tauet ytterligere 1000 meter ned til et vanndyp på 2000 meter. En andre fibertauseksjon på lagringsspolen er forbundet med gjenstanden via rondellen i toppen av den første tauseksjon og spoles fritt ut inntil gjenstanden når denne vanndybde. På 2000 meter vanndyp tar fibertauene over lasten og bærer gjenstanden fra bæremekanismen plassert på kanten av fartøyets dekk. Kranvaierkroken frigjøres fra gjenstanden ved hjelp av en ROV og heises opp til overdekksnivå.
3 Kranvaierkroken blir nok en gang forbundet med gjenstanden ved forbindelse med en rondell ved den øvre ende av den andre fibertauseksjon, fulgt av en nedsenkning av gjenstanden opphengt i kranvaieren og tauene ytterligere 1000 meter ned til en vanndybde på 3000 meter. For plassering av gjenstanden på sjøbunnen blir hivkompensasjonssystemet på kranen aktivert for de siste 100 meter. Dette vil minimalisere støtet mot gjenstanden under den endelige landing. Ved installasjon i visse områder av verden, typisk vest-afrika, kan havdønninger forekomme. I disse områder introduseres et passivt hivkompensasjonssystem i bæremekanismen på kanten av fartøysdekket i den korte periode av midlertidig bæring av gjenstanden hvor den bæres av fibertauene mens krankroken frakobles. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE Foreliggende oppfinnelse skal beskrives i det følgende under henvisning til de vedføyde tegninger som illustrerer en foretrukket utførelse, hvor: Fig. 1 viser front- og sideriss samt et snitt gjennom bæremekanismen som omfatter en opphengningskrybbe som er i stand til å bære rondellplater som forbinder tauseksjonene på 1000 meter. Bæremekanismen er plassert på en strukturell ramme på kanten av fartøysdekket under dekkskranen. Fig. 2 er et tverrsnitt av fartøyet og viser den første sekvens av utsettingsoperasjonen, hvor kranen løfter gjenstanden fra fartøyets dekk ned til de første 1000 meter av nedsenkningen, med tauet forbundet med rondellen ved gjenstandens stropper, idet tauet fritt spoles av fra en lagringsspole på dekket som kan lagre to separate tauseksjoner, som hver har en lengde på 1000 meter. Bæremekanismen er vist anbrakt på kanten av fartøyets dekk. Fig. 3 er et tverrsnitt av fartøyet som viser den fullførte første sekvens hvor gjenstanden bæres av den første tauseksjon på 1000 meter fra bæremekanismen på kanten av fartøysdekket, og med krankroken frikoblet fra gjenstanden og heist opp. Den andre tauseksjon på 1000 meter befinner seg på lagringsspolen klar til å bli trukket ut for tilkobling til den første tauseksjon.
4 Fig. 4 er et tverrsnitt av fartøyet som viser den andre sekvens av utsettingsoperasjonen, hvor krankroken er forbundet med rondellen i toppen av den første tauseksjon og gjenstanden senkes de neste 1000 meter, mens den andre tauseksjon har blitt forbundet med den samme topp av den første tauseksjon og fritt spoles ut fra lagringsspolen på dekket. Fig. 5 er et tverrsnitt av fartøyet og viser den andre sekvens fullført med gjenstanden hengende i de to første 1000 meter tauseksjoner fra bæremekanismen på kanten av fartøyets dekk, og med krankroken frigjort fra gjenstanden og hevet opp. Lagringsspolen på dekket er nå tom. Fig. 6 er et tverrsnitt av fartøyet og viser den tredje sekvens av utsettingsoperasjonen og med senkning av gjenstanden de siste 1000 meter til sjøbunnen. Fig. 7 er et side- og frontriss av bæremekanismen og viser et elevatortårn som tas i bruk når nødvendig under spesielle havdønningstilstander for å kunne koble en passiv hivkompensator til opphengingskrybben når rondellen med lasten fra gjenstanden understøttes i krybben. Fig. 8 er et side- og frontriss samt en forstørret detalj av bæremekanismen med hovedvekt på elevatortårnet vist på Fig. 7, men uten krybben. Dette arrangement benyttes når nødvendig under spesielle havdønningsforhold og muliggjør direktekobling av rondellen mellom hivkompensatoren og tauseksjonen som bærer gjenstanden. En frigjørbar adkomstplattform på rondellen er innrettet for å lette riggearbeidet på rondellen. DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE Fig. 1 viser bæremekanismen 1 satt sammen av opphengningskrybben 2 som bærer rondellplaten 3 som er forbundet med tauseksjonene 4 på 1000 meter. Rondellen 3 har et antall hull langs omkretsen for tilkobling av tau og krankrok via kauser 5 og sjakler 7. Opphengningskrybben har en vertikalspalte i sideplaten slik at tauet 4 kan føres sideveis inn i opphengningskrybben 2 og rondellen 3 kan senkes ned i krybben for bæring. Fibertauene 4 er forbundet med rondellen 3 ved hjelp av en kause 5, og krankroken 11 er forbundet med samme ved hjelp av en taustropp 6 og sjakkel 7.
5 Opphengningskrybben 2 bæres på kanten av fartøysdekket 8 av en strukturell ramme 9 utkraget på fartøyets side 10. Fig. 2 viser utførelsen av den første sekvens av utsettingsoperasjonen, hvor gjenstanden 14 med stroppene 15 og den tilhørende første rondell 3a senkes ned de første 1000 meter av vanndyp i kranvaieren 16 med krankroken 11 og kranbommen 12, mens de første 1000 meter av fibertauseksjonen 4a som er forbundet med den første rondell 3a, fritt løper ut fra lagringsspolen 13 plassert på fartøyets dekk 8. Gjenstanden 14, som er en konstruksjon eller prosessenhet, er opphengt i rondellen 3a ved hjelp av sjakkelforsynte stropper 15. Taulagringsspolen 13 er typisk i stand til å lagre to tauseksjoner på hver 1000 meter. Utførelsen av den første sekvens av utsettingsoperasjonen er vist fullført på Fig. 3, hvor nedsenkningen av de første 1000 meter av fibertauseksjonen 4a er fullført og denne er blitt opphengt i krybben 2 ved at den andre rondell 3b, som er blitt forbundet med den første tauseksjonen, anbringes i krybben. Krankroken 11 og stroppen 6 er frigjort fra den første rondell 3a og heist opp og anbrakt under kranbommen 12. Den andre fibertauseksjon 4b forblir på lagringsspolen 13, klar til å bli trukket ut og forbundet via den andre rondell 3b med den første tauseksjon 4a. Fig. 4 viser utførelsen av den andre sekvens av utsettingsoperasjonen, hvor krankroken 11 er forbundet med den andre rondell 3b i toppen av den første tauseksjon 4a, ved senkning av gjenstanden 14 de neste 1000 meter mens den andre tauseksjon 4b forbundet med den samme rondell 3b spoles fritt ut fra lagringsspolen 13 på dekket. Gjenstanden 14 vil derved nå et dyp på 2000 meter. Fig. 5 viser den andre sekvens av utsettingsoperasjonen i fullført tilstand med gjenstanden 14 båret av de to første tauseksjoner 4a og 4b på 1000 meter fra bæremekanismen på kanten av fartøyets dekk 8, og med krankroken 11 frikoblet fra gjenstanden 14 og heist opp. Lagringsspolen 13 på dekket er nå tom. Fig. 6 viser utførelsen av den tredje sekvens av utsettingsoperasjonen, hvor krankroken 11 er forbundet med den tredje rondell 3c i toppen av den andre tauseksjon 4b, ved senkning av gjenstanden 14 de siste 1000 meter ned til sjøbunnen. Gjenstanden 14 vil derved ha nådd et dyp på 3000 meter.
6 Fig. 7 er side- og frontriss av bæremekanismen 1 og viser et elevatortårn 17 som benyttes når det er nødvendig under spesielle havdønningsforhold, for derved å tillate tilkobling av en passiv hivkompensator (ikke vist) til opphengningskrybben 2 når rondellen 3 med lasten fra gjenstanden bæres i krybben. Den passive hivkompensator er forbundet med krybben via en sjakkel 20 og en vaier 18 som løper over skiver 19. Krybben er forsynt med en styresko 21, som gjør det mulig for enheten å løpe vertikalt langs elevatorføringen 22 med en typisk slaglengde på 2-3 meter. Fig. 8 er side- og frontriss samt en forstørret detalj av bæremekanismen 1 hvor vekten nå er på et elevatortårn 17, men uten krybben. Når spesielle havdønningstilstander krever passiv hivkompensering, kan dette arrangement muliggjøre direkteforbindelse av en rondell 3 mellom en passiv hivkompensator (ikke vist) og en tauseksjon 4, uten bæring fra en krybbe 2. Den passive hivkompensator forbindes med rondellen via en sjakkel 20 og en vaier 18 som løper over skiver 19 til den passive hivkompensator og eventuelt også en vinsj dersom dette er nødvendig. Rondellen vil bevege seg vertikalt langs elevatorføringen 22 og typisk tillater en slaglengde på 2-3 meter. En adkomstplattform 24 vist med stiplet linje er forbundet med rondellen 3 for å lette adkomsten for riggearbeid på rondellen. Plattformen er gjort frigjørbar ved hjelp av en dobbel låsemekanisme med nøkkel 25 og nøkkelhull 26, som antydet på rondellen 3. En liten hjelpekran vil sannsynligvis være tilstrekkelig for å bistå riggepersonellet ved rerigging av rondellen for hvert nedsenkningstrinn.
7 P A T E N T K R A V 1. Fremgangsmåte for utsetting av en gjenstand (14) på sjøbunnen på meget dypt vann fra et fartøy som har en kran (12), omfattende nedsenkning av gjenstanden en strekning ned i sjøen mens den er opphengt i kranens vaier (16), hvor en første fibertauseksjon (4a) av en første lengde forbindes med gjenstanden (14) via en første kobling (3a) på gjenstanden før nedsenkningen startes og føres fritt ut fra en lagringsspole (13) under nedsenkningen og bringes deretter til å bære gjenstanden via en andre kobling (3b) plassert ved den øvre ende av den første tauseksjon (4a), hvilken andre kobling bæres av en bæremekanisme (1) på fartøyet (8), hvor kranvaieren (16) avlastes og frikobles fra gjenstanden og hives opp nevnte første lengde for tilkobling til den andre kobling (3b) på fartøyet og overtakning av lasten av gjenstanden, hvor gjenstanden (14) senkes en andre lengde ned i vannet ved hjelp av kranen mens en andre tauseksjon (4b) forbundet med den andre kobling føres fritt ut fra en lagringsspole (13) inntil en tredje kobling (3c) plassert ved den øvre ende av den andre tauseksjon understøtter lasten av gjenstanden i bæremekanismen (1), hvorpå kranvaieren kan frigjøres og bringes opp for fornyet forbindelse med en tredje kobling (3c) for den påfølgende utsetting, og hvor eventuell ytterligere utsetting utføres ved tilførselen av tau til strengen av tau, idet kranen som benyttes er en hivkompensert kran (12). 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor gjenstanden (14) plassert på sjøbunnen på meget dypt vann hentes opp til fartøyet ved å løfte gjenstanden ved hjelp av kranen (12) fra sjøbunnen opp til fartøyet ved å reversere sekvensen av beskrevne operasjoner. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor et akselerometer (23) plassert på gjenstanden (14) og forbundet med den hivkompenserte kran (12) akustisk eller via en kabel til en ROV eller et fartøy, overvåker mulig resonansoppførsel i tauseksjonene (4) og gjenstanden (14), spesielt forut for plasseringen av gjenstanden på sjøbunnen på dypt vann for å minimalisere støtet mot gjenstanden ved den endelige anbringelse på sjøbunnen. 4. Apparat for bæring av lasten av en neddykket gjenstand (14) opphengt fra et fartøy, hvilket apparat omfatter en heiseanordning (12) som er anordnet på fartøyet og har en vaier (16) for bæring av gjenstanden via en kobling (3), hvor apparatet (1) videre omfatter en hivkompensert bæreanordning som er anordnet på eller nær en side av fartøyet (8) og er forsynt med en opphengningsanordning (2) som kan bære koblingen (3), idet koblingen er forbindbar med i det minste en fibertauseksjon
8 (4a,b) som er nedsenkbar sammen med nevnte vaier for påfølgende bæring av lasten av gjenstanden (14), hvor nevnte heiseanordning er en hivkompensert kran (12). 5. Apparat ifølge krav 4, hvor opphengninsanordningen har form av en krybbe (2) som har et vertikalt spor som vender bort fra fartøyets side for å gjøre det mulig å føre tauet (4a,b) sideveis inn i krybben for påfølgende senkning av koblingen ned i krybben (2) for bæring av lasten av gjenstanden (14). 6. Apparat ifølge krav 4 eller 5, hvor koblingen er en rondell (3) som har et antall hull langs sin omkrets for å muliggjøre tilkobling av tauseksjoner (4a,b) via kauser (5) og tilkobling av krankroken (11) via en sjakkel (7) og taustropp (6). 7. Apparat ifølge krav 4, 5 eller 6, hvor den hivkompenserte kranen (12) samvirker med et akselerometer anbragt på gjenstanden (14). 8. Apparat ifølge krav 4 eller 5, hvor koblingen er en rondell (3) laget av platemateriale. 9. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 4-8, hvor systemet omfatter et elevatortårn (17) med to skiver (19) som tillater at en vaier (18) fra en passiv hivkompensator på dekket (8) av fartøyet kan kobles til, bærer og styrer krybben (2), som er forsynt med styresko (21), langs elevatorføringer (22) på den ene side av tårnet (17) med en vertikal slaglengde på 2-3 meter når koblingen (3) med lasten av gjenstanden (14) bæres av krybben (2), for derved å la koblingen bevege seg vertikalt og begrenser virkningen av fartøyets hivbevegelse og unngå slakk i tauene (4a,b) og spesielt unngå eventuelle rykkbelastninger mens koblingen bæres av krybben (2). 10. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 4-8, hvor bæreanordningens bevegelseskompensasjonssystem omfatter et elevatortårn (17) med to skiver (19) som tillater at en vaier (18) fra en passiv hivkompensator på fartøyet forbindes med nevnte kobling (3), hvilken kobling styres på den ene side av tårnet (17) med en vertikal slaglengde på 2-3 meter når koblingen (3) bæ- r
9 er gjenstanden (14), for derved å gjøre det mulig for koblingen å bevege seg vertikalt og begrenser effekten av fartøyets hivbevegelse og unngå slakk i tauene (4a,b) og eventuelle rykkbelastninger.