Foreliggende oppfinnelse vedrører et fleksibelt stige-rørssystem beregnet på å benyttes på dypere isfarvann hvor det er nødvendig å beskytte deler, men ikke hele lengden til stigerøret Mer spesielt vedrører oppfinnelsen beskyttelse av fleksible stigerør eller lastesystem for overføring av hydrokarboner mellom en installasjon på en sjøbunn og et fartøy som flyter på havflaten, der stigerøret er beregnet på å senkes ned til en neddykket, beskyttet stilling under havflaten når stigerøret ikke er tilkoplet fartøyet

Utvinning av olje gjennomføres nå på dypere arktisk vann Bevegelsen til drivis utgjør ofte et meget vanskelig problem ved konstruksjon og planlegging av et produksjons-system for offshore laste- og ankersystemer i iseksponert farvann Det er av avgjørende betydning å designe systemer og utvikle metoder som eliminerer risikoen for forurensning, forårsaket av skader påført utstyret på grunn av slag og gnisning fra drivende is

Isens bevegelser styres hovedsakelig av vind, bølger, havstrømmer og tidevannskraften. Fra analyser for den østre delen av Barentshavet har en funnet at på lang sikt er isens bevegelse klart stokastisk og med unntak av perioder med heller rettlinjet bevegelse, ligner bevegelsen på en Brownsk bevegelse Siden isflakene generelt er store og tunge kan ikke retning og absolutte verdier på isflakenes hastighet endres plutselig Modeller forutsier jevn bevegelse på isen, men tidvis kan _lsdriftens retning skifte til motsatt retning omtrent i løpet av en halv time Dette skaper en vesentlig bekymring ved konvensjonelle lastekonsepter hvor tankeren, for eksempel 90 000 tonn dødvekt, ligger i kjølvannet bak en plattform eller et tårn som strekker seg opp over havflaten Om det i stedet benyttes et neddykket lastekonsept i slikt farvann med drivende is, og om tankeren samtidig tillates å dreie etter isen, kan fordeler oppnås

Tester utført i 1997 og 2000 ved skipsmodelltanken i Hamburg (HSVA), Tyskland, hvor et neddykket lastesystem med dreiebøye (STL) ble testet i vann med is, viste at installasjoner som ligger under kjølen ville komme i kontakt med is så snart isforholdene forverret seg, dvs samvirke med isrygger Følgelig må stigerørene beskyttes mot denne faren

US patentskrift nr 5,820,429 beskriver at arrangement for en laste-/lossebøye for bruk i grunne farvann hvor en bøye er anordnet for innføring i og løsbart frigjøring fra en, nedad åpen mottaksbrønn på et flytende fartøy Bøyen omfatter en bunnankret senterdel som tillater fluider å passere fra eller til en transportledning som er koplet til undersiden av senterdelen Bøyen omfatter videre en utvendig del som tillater rotasjon av fartøyet rundt senterdelen når den utvendige delen er festet i mottaksbrønnen Bøyen er utstyrt med en understøttende bunndel som er forbundet med bøyens senterdel og anordnet for understøttelse av bøyen på sjøbunnen når bøyen ikke er i bruk Et antall foranknngs-liner er koblet til bøyens senterdel Foranknngslinene strekker seg en vesentlig lengde ut fra bøyen og ned til sjøbunnen Et slikt system har nok innebygd elastisitet til å kunne heve bøyen fra sjøbunnen

Fra GB 2 377 237 er det kjent å benytte et skall for å beskytte et stigerør mot slag Skallet er dannet av to elementer som sammendanner en ring med et åpent, sentralt, gjennomgående kammer Elementene omslutter stigerøret For at skallet ikke skal belaste stigerøret vektmessig er dette gitt en utforming og laget av et materiale som til sammen utligner vekten av beskyttelses oppdrift

US 4 436 451 vedrører et stivt, stigerør som er selv-bærende Stigerøret består av et fundament, en stigerørs-søyle, en fleksibel forbindelse i form av et ledd mellom fundamentet og stigerørssøylen og anordninger som danner en løs kopling mellom toppen av stigerørssøylen og fartøyet Stigerøret er videre utstyrt med oppdriftskamre for å bidra til utligning av stigerørssøylens vekt

Et formål med oppfinnelsen er å oppnå beskyttelse for et fleksibelt stigerør som anvendes i isfarvann og som beskytter i det minste den øvre delen av et stigerør som strekker seg mellom sjøbunnen og en flytende plattform eller et fartøy

Et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe et stigerør og en beskyttelse for et stigerør som raskt kan trekkes tilbake til en neddykket, in-operativ posisjon, som tillater rask frakobling av stigerøret fra dets tilkoblingspunkt på fartøyet eller plattformen og for ned-senking til et dyp hvor stigerøret ikke vil utsettes for sammenstøt med drivende is Tilsvarende er det et formål å fremskaffe et lastesystem hvor lasteoperasjonen raskt kan avbrytes og hvor den oppankrede tanker raskt kan frigjøres fra forankringssystemet Systemet også kan benyttes for over-føring av hydrokarboner til eller fra en flytende plattform og utstyr på sjøbunnen

Ifølge oppfinnelsen er systemet utstyrt med anordninger for å opprettholde et nedad rettet strekk eller drag i beskyttelsen for stigerøret for derved å sikre den nødvendige beskyttelse av det fleksible stigerør når dette utsettes for krefter og belastninger fra isflak, vrakgods eller lignende

For sikre stigerørets integritet under slike opera-sjoner, og for å sikre at beskyttelsesinnretningen for stige-røret beskytter stigerøret tilstrekkelig er det anordnet en spesiell strekkanordning i stigerørsløsningen I følge en foretrukket utførelsesform kan denne anordningen ha form som et ringformet legeme som er festet til den nedre neden av beskyttelsesinnretningen og som omgir det fleksible stige-røret Strekkanordningen er hengt opp i beskyttelsesinnretningen og sikrer derved at denne forblir i utstrukket til-stand

Strekkanordningen vil også fungere som et dempeorgan for stigerørets bevegelse, om og når beskyttelsesinnretningen treffes av isflak Strekkorganet vil følgelig inneha to funksjoner Den vil gi den nødvendige beskyttelse for det fleksible stigerøret gjennom å sikre at beskyttelsesinnretningen er strukket ut og den vil dessuten fungere som en dempeanordnmg som begrenser bevegelsen til det fleksible stigerøret, inklusive beskyttelsesinnretningen, for de tilfeller hvor beskyttelsesinnretningen kommer i inngrep med et isflak

Det skal videre anføres at stigerøret i stor grad vil kunne utsettes for slitasje og belastninger i det område hvor stigerøret passerer gjennom strekkanordningen Det er derfor fordelaktig å utsyre stigerøret i dette området med en gummiforing eller lignende

Ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås formålene ved hjelp av en beskyttelsesinnretnmg som beskrevet i kravene

Oppfinnelsen skal beskrives i større detalj nedenfor i tilknytning til en foretrukket utførelsesform og med henvisning til tegningene hvor

figur 1 viser modellert bevegelse av isens bevegelse, idet alle distansene er angitt i meter,

figur 2 viser et typisk lastesystem ifølge tidligere kjent teknikk,

figur 3 viser lastesystemet ifølge oppfinnelsen, idet stigerøret og en STL-bøye er koplet til et fartøy,

figur 4 viser detaljer ved stigerørets beskyttelsesinnretning,

figur 5 viser lastesystemet i større detalj og utstyrt med beskyttelsesinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelsen, og

figur 6 viser et vertikalsnitt i forstørret målestokk av strekkanordningen ifølge oppfinnelsen

Det refereres til søkerens norske patentsøknader nr 2002 4584 og 2002 4585, som begge vedrører fleksible stigerør beregnet på bruk i isfarvann Innholdet av disse to søknadene er herved inntatt som referanse Ovennevnte to søknader ved-rører spesielt til stigerør for grunnere farvann og inkluderer spesielt en silo på sjøbunnen, i hvilken stigerøret er lagret når dette ikke er i bruk Hele lengden til stigerøret er beskyttet ved hjelp av en beskyttelsesmnretning i form av bøtter, for derigjennom å sikre stigerørets fleksibilitet Bøttene er stablet i hverandre når stigerøret er koblet fra fartøyet og er senket ned på sjøbunnen

Figur 1 viser modellerte bevegelser av isens bevegelse

Sprangene mellom hvert punkt på linjen representerer et tids-spenn på 10 minutter Figuren gir et inntrykk av bevegelsen i løpet av en 24-timers periode Som indikert på figuren forutsier modellen jevn bevegelse av isen Tidvis kan imidlertid

endringer til motsatt retning skje i løpet av om lag en halv time

Ifølge figur 2 er et tankskip 10 eller et flytende produksjonsskip fortøyd til en fast plattform 11 og fluider lastes fra plattformen 11 til fartøyet 10 gjennom en fleksibel slange 12 Den fleksible slangen 12 er opphengt i en roterbar lastearm 13 Siden fartøyet bare er fortøyd til plattformen, er mulighetene for kollisjon mellom fartøyet 10 og plattformen 11 stor, om og når bevegelsesretningen på den drivende is plutselig endres Ved et slikt tilfelle må lasteoperasjonen avbrytes umiddelbart og tankeren må raskt frigjøres fra sitt forankringssystem

For å overkomme slike problemer er det nødvendig med et neddykket lastesystem, hvilket reduserer mulig påvirkning fra drivende is samtidig som at tankeren 10 tillates å dreie, avhengig av isens bevegelsesretning

Figur 3 viser i prinsippet en foretrukket utførelsesform av et lastesystem ifølge oppfinnelsen Som vist på figur 3 flyter et fartøy 10 (eller en flytende plattform) på havflaten 14 Fartøyet 10 er utstyrt med en "moon-pool" 15 og er roterbart oppankret til sjøbunnen 16 ved hjelp av et flertall forankringsliner 17 Et fleksibelt stigerør 18 strekker seg mellom sjøbunnen 16 og fartøyet 10 Som vist på figur 3 er det fleksible stigerøret 18 utstyrt med en saggbøy og en hoggbøy ved hjelp av bøyer 28, for på den måten å kompensere for vertikal bevegelse forårsaket av fartøyet. Ved sin øvre ende er stigerøret 18 koplet til en neddykket dreiebøye 19 Ved sin nedre ende er stigerøret 18 koplet til et brønnhode eller en manifold 29 på sjøbunnen 16 Forankringslinene 17 er koplet til den neddykkede dreiebøyen 19 slik at fartøyet tillates å dreie etter vind, bølger og strøm Dreiebøyen 19 kan være av en type som er beskrevet i søkerens US patentskrift nr 5,820,429 som herved er inntatt som referanse Stigerørets 18 øvre ende er ved hjelp av en svivelkopling (ikke vist) løsbart koplet til en tilsvarende rørledning om bord på fartøyet

Ifølge oppfinnelsen er stigerøret 18 beskyttet av en beskyttelsesmnretning 20 Ifølge utførelseseksemplet vist på figurene 3, 4 og 5 er den øvre ende av beskyttelsesinnretningen 20 opphent i den neddykkede dreiebøyen 19 ved hjelp av et flertal kjettinger, vaiere eller lignende 21 Den nedre enden av stigerørets beskyttelsesmnretning 20 er koplet til en strekkanordnmg 22 som har en stor nok vekt til frembringe det nødvendige nedadrettede strekk i beskyttelsesinnretningen 20 Strekkanordningen kan vare dannet av et ringformet legeme som omgir det fleksible stigerøret 18

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter beskyttelsesinnretningen 20 et flertall hule, rettavkortede koniske elementer 23 med en mindre øvre diameter og en større nedre diameter eller vice versa, ref figur 4

Figur 4 viser hoveddeler av beskyttelsesinnretningen 20 Som vist på figuren omfatter beskyttelsesinnretningen et flertall hule, rettavkortede koniske elementer 23 Hvert element er åpent i begge ender Elementene 23 er opphengt i hverandre ved hjelp av kjettinger eller vaiere 21 Stigerøret strekker seg gjennom et sett med elementer 23

En slik beskyttelsesmnretning 20 vil motstå krefter og belastninger forårsaket av is som passerer under kjølen på fartøyet Utformingen av elementene 23 i beskyttelsesinnretningen 20, (ref figurene 3 og 4), vil gi den nødvendige bøyekapasitet i og med at de separate elementene er opphengt i hverandre ved hjelp av vaiere eller kjettinger 21 En slik opphengningsmåte vil følgelig beskytte stigerøret 18 mot for stor utbøyning

I og med at elementene 23 er opphengt i hverandre vil elementene 23 når beskyttelsesinnretningen 20 senkes til in-aktiv stilling, stables i hverandre Dette muliggjør at beskyttelsesinnretningen 20 alltid vil kunne ha en tilpasset lengde

Om elementene 23 er opphengt fra fartøyet eller fra STL-bøyen 19 uavhengig av stigerøret 18, vil stigerøret 18 følge fartøyets 10 bevegelser og vil til en viss grad gli fritt inne i de nederste elementene 23

En mulig utforming av elementene 23 er vist på figur 4 Denne utformingen kan varieres uten derved å fravike den opp-finneriske tanke Utførelsesformen er kun vist for å gi en ide om elementenes 23 funksjon Som vist på tegningen er elementene 35 innbyrdes forbundet med kjettinger 21 Det skal imidlertid anføres at vaiere eller andre typer opphengning kan benyttes Tegningene antyder videre at fire kjettinger 21 benyttes for opphenging av elementene 23 Det skal imidlertid anføres at antallet kjettinger kan varieres Eksempelvis kan tre kjettinger være egnet

Som videre vist på figur 4 kan den nedre kanten 24 på hvert element 23 være utstyrt med en stablekant 25 som også inkluderer festeøyer 26 for kjettingene 21 Figur 4 viser videre et skjematisk oppriss av en utførelsesform av strekkanordningen 22 Figur 5 viser i større detalj systemet for beskyttelse av stigerøret vist på figur 3 Som vist er stigerøret 18 opphengt i en STL-bøye 19 som er plassert i en dertil egnet åpning i et fartøy 10 som flyter på havflaten Videre er beskyttelsesinnretningen 10 opphengt i STL-bøyen 19 ved hjelp av kjettinger 21 Stigerøret 18 er videre i området for den nedre enden av beskyttelsesinnretningen 20 utstyrt med en gummiforing 27 eller lignende anordninger Formålet med gummiforingen 27 er blant annet å beskytte stigerøret 18 mot slitasje og belastninger forårsaket av strekkanordningen 22 på grunn av bølger, strøm, drivende isflak og drivgods eller fra vind Foringen 27 kan ha en hvilken som helst egnet form eller dimensjoner og kan være dannet av et hvilket som helst egnet materiale som gir beskyttelse mot slitasje eller slag på stigerøret 18 Foringen 27 bidrar også til en kontrollert fordeling av kreftene som virker på stigerøret 18, forårsaket av den ringformede strekkanordningen 22 Figur 6 viser et vertikalsnitt gjennom en utførelsesform av oppfinnelsen Figuren viser den ringformede strekkanordnmg 22 opphengt ved hjelp av kjettinger fra beskyttelsesinnretningen 20 (ikke vist) Som vist er det nedre, innvendige hjørnet i den ringformede strekkanordning 22 avtrappet, mens foringen 27 er anordnet rundt stigerøret

18 Formålet med denne utførelsesformen er å minimere mulighetene for å påføre stigerøret skade, forårsaket av relativ bevegelser mellom stigerøret 18 og strekkanordningen 22

Den ringformede strekkanordning 22 kan ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen være utstyrt med kjettinger eller vaiere 20 for å øke den nedad virkende kraften på beskyttelsesinnretningen 20, slik at strekket i beskyttelsesinnretningen 20 forsterkes

Beskyttelsesinnretningen 20 kan for eksempel være opphengt i STL-bøyen 20 også når denne er i en in-aktiv posisjon, frigjort fra fartøyet Alternativt kan beskyttelsesinnretningen være midlertidig lagret i en stablet stilling ombord i fartøyet 10, enten i tilknytning til en dreiebøye og en moon-pool eller i tilknytning til et arrangement ved fartøyets baugområde, i fall et slikt ett-punkts opplagrings-system benyttes

For dypere farvann er det ikke nødvendig å dekke stige-røret 18 med en beskyttelsesmnretning 20 langs hele stige-rørets lengde Her vil det være tilstrekkelig kun å dekke den øvre delen, dvs den del som er utsatt for belastninger og krefter fra is Å begrense lengden på beskyttelsesinnretningen 20 til kun å dekke den øvre del av stigerøret 18 vil gjøre det mulig å gjøre systemet ytterligere kompakt når dette lagres på sjøbunnen 16

En viktig fordel ved dette systemet er systemets evne til å operere under ulike isforhold Så lenge fartøyet 10 og forankringssystemet5 17 kan motstå isforholdene, så vil også stigerøret 18 kunne det, siden dette delvis er beskyttet under fartøyet 10 Den vertikale elastisiteten i systemet gjøre det mulig å fungere selv i ganske grov sjø Et slikt lastesystem vil følgelig ha en høy operasjonsgrad

Lastesystemet er uavhengig av metodene som benyttes for tilkobling til fartøyet 10 Systemet er for eksempel egnet for tilknytning til STL-systemer, men kan også anvendes i forbindelse med andre systemer Systemet kan for eksempel tilpasses et ett-punkts forankringssystem, egnet for farvann med letter isforhold eller for farvann med for eksempel drivende garn eller drivtømmer

Lastesystemet ifølge oppfinnelsen kan installeres på forskjellige havdyp, fortrinnsvis på dyp som overstiger 20 m

Systemet beskrevet ovenfor, og som inkorporerer strekkanordningen, kan anvendes i forbindelse med alle typer flytende installasjoner Løsningen er særlig attraktiv som en integrert del av e STL-lastebøyesystem for større havdyp utsatt for is Løsningen kan imidlertid også anvendes som en integrert del av et hvilket som helst egnet offshore lastesystem Videre kan systemet anvendes i forbindelse med en flytende produksjons- eller boreplattform hvor det kan være behov for en eller annen form for beskyttelse av noen elller alle plattformens stigerør Det skal anføres at systemet i prinsippet også kan benytte stigerørsbeskyttelsen mot en hver forventet last i tillegg til laster fra isflak. Slike type laster kan være laster fra krappe, store bølger, brottsjøer, flytende vrakgods eller drivtømmer eller slag eller laster fra fartøy