Key information

Title
Anordning og fremgangsmåte ved aktiv hiv kompensering
Application number
20141447
Case type
National
Status
01.04.2019 Patent meddelt (B1)
Filed
02.12.2014
Effective date
02.12.2014
Publicly available
03.06.2016
Next annual fee due
31.12.2026
Applicant
ELECTRICAL SUBSEA & DRILLING AS (NO)
Owner
ELECTRICAL SUBSEA & DRILLING AS (NO)
Inventor
Egil Eriksen (NO)
Agent
HÅMSØ PATENTBYRÅ AS (NO)
Granted
01.04.2019
Patent number
343555
Expiry date
02.12.2034

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.
Anordning og fremgangsmåte ved elektromekanisk aktuator (1) for anvendelse i en overvanns applikasjon i petroleums virksomhet til hiv kompensering av fartøys-bevegelser hvor i det minste en elektrisk motor (26), som omfatter en stator (27) og en rotor (28), via transmisjonselement (32,34) er innrettet til å kunne bevege en ytre ende av et aktueringselement (35) inn og ut av et aktuatorhus i forhold til hivbevegelser, karakterisert ved at den elektriske motors (26) rotor (28) omkranser og er koplet til en aktuatormutter (32) som er i gjenget inngrep med aktueringselementet (35) og at aktueringselementets kraftpådrag og posisjon reguleres via et kontrollsystem. Kinetisk energi fra fartøyets oppadgående bevegelse omdannes til elektrisk energi via regenerativ motorbremsing og lagres ved hjelp av elektriske batterier, slik at energien i neste omgang brukes til aktivt motorpådrag når riggen beveger seg i nedadgående retning.

Publications

B1A1
Checking availability of the latest published version...

Documents

 Expand Download files (37)
Date
 Date Doc. No. Process Case number In/Out Journal description To/from
 05.04.2019 11-01 Saksbehandling 20141447 UT PT Registreringsbrev Nasjonal Patent (15) (PT20141447)
21.01.2019 10-01 Saksbehandling 20141447 UT PT Meddelelse om patent HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 10.12.2018 09-01 Saksbehandling 20141447 UT Realitet patent HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 29.05.2018 08-04 Saksbehandling 20141447 INN Beskrivelse merket HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 29.05.2018 08-03 Saksbehandling 20141447 INN Beskrivelse ren HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 29.05.2018 08-02 Saksbehandling 20141447 INN Hovedbrev HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 29.05.2018 08-01 Saksbehandling 20141447 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 22.03.2018 07-01 Saksbehandling 20141447 UT Realitet patent HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
 19.12.2017 06-04 Saksbehandling 20141447 INN Krav merket Håmsø Patentbyrå AS
 19.12.2017 06-03 Saksbehandling 20141447 INN Hovedbrev Håmsø Patentbyrå AS
 19.12.2017 06-02 Saksbehandling 20141447 INN Krav ren Håmsø Patentbyrå AS
 19.12.2017 06-01 Saksbehandling 20141447 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) Håmsø Patentbyrå AS
 27.09.2017 05-02 Saksbehandling 20141447 UT PT report 10:21:20
27.09.2017 05-01 Saksbehandling 20141447 UT Realitet patent Håmsø Patentbyrå AS
 05.09.2016 04-01 Saksbehandling 20141447 UT PT Batch Varsel om betaling av første årsavgift (3317)
15.06.2016 02-01 Overdragelse av søknad/rettighet 2016/06189 UT GH Forespørsel Håmsø Patentbyrå AS
 07.06.2016 01-04 Overdragelse av søknad/rettighet 2016/06189 INN Fullmakt Håmsø Patentbyrå AS
 07.06.2016 01-03 Overdragelse av søknad/rettighet 2016/06189 INN Overdragelsesdokument Håmsø Patentbyrå AS
 07.06.2016 01-02 Overdragelse av søknad/rettighet 2016/06189 INN Overdragelse eller navn adresseendring Håmsø Patentbyrå AS
 07.06.2016 01-01 Overdragelse av søknad/rettighet 2016/06189 INN Generell henvendelse Håmsø Patentbyrå AS
 08.12.2015 02-01 Endring av fullmektig 2015/16175 UT GH Forespørsel Håmsø Patentbyrå AS
 26.11.2015 03-04 Saksbehandling 20141447 INN Krav Håmsø Patentbyrå AS
 26.11.2015 03-03 Saksbehandling 20141447 INN Fullmakt Håmsø Patentbyrå AS
 26.11.2015 03-02 Saksbehandling 20141447 INN Hovedbrev Håmsø Patentbyrå AS
 26.11.2015 03-01 Saksbehandling 20141447 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) Håmsø Patentbyrå AS
 26.11.2015 01-02 Endring av fullmektig 2015/16175 INN Fullmakt Håmsø Patentbyrå AS
 26.11.2015 01-01 Endring av fullmektig 2015/16175 INN Generell henvendelse Håmsø Patentbyrå AS
 28.05.2015 02-02 Saksbehandling 20141447 UT PT report 02:09:40
28.05.2015 02-01 Saksbehandling 20141447 UT Realitet patent TOOL TECH AS
 02.12.2014 01-08 Saksbehandling 20141447 INN Fig.2
02.12.2014 01-07 Saksbehandling 20141447 INN Beskrivelse
02.12.2014 01-06 Saksbehandling 20141447 INN Kopi av hovedbrev vedr. trekning av 20140565
02.12.2014 01-05 Saksbehandling 20141447 INN Fig.3
02.12.2014 01-04 Saksbehandling 20141447 INN Overdragelsesdokument
02.12.2014 01-03 Saksbehandling 20141447 INN Fig.1
02.12.2014 01-02 Saksbehandling 20141447 INN Fig.4
02.12.2014 01-01 Saksbehandling 20141447 INN Søknadsskjema Patent

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content. Description
FREMGANGSMÅTE VED AKTIV HIVKOMPENSERINGOppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved hiv-kompensering mellom en flytende installasjon som har et boredekk, og i det minste et stigerør eller et rør som rager ned mot, eventuelt gjennom en BOP, hvor fremgangsmåten omfatter:- å montere en elektromekanisk aktuator som omfatter festepunkter i form av et endelokk, henholdsvis et forankringspunkt, mellom den flytende installasjonen og stigerøret eller røret, idet endelokket er anordnet i et aktuatorhus, og forankringspunktet er anordnet i et endeparti av et aksielt forskyvbart aktueringselement, og en elektrisk motor er anordnet i aktuatorhuset og er i inngrep med aktueringselementet;- å kople den elektromekaniske aktuatoren til en strømforsyning og et kontrollsystem;å spenne opp stigerøret eller røret ved aksiell forskyvning av aktueringselementet inn i aktuatorhuset, og- å hivkompensere for den relative vertikale forskyving mellom boredekket og det oppspente stigerøret eller røret ved å la kontrollsystemet regulere den elektromekaniske aktuatorens lengde og kraftpådrag.Havbølger gir en opp-og-ned-bevegelse av fartøyet, kjent som hiv. For å motvirke dette benyttes ulike løsninger for hivkompensering der aktuatorer er knyttet til et aktivt eller passivt hivkompenseringssystem. Tradisjonelt har utstyr av denne art vært hydrauliske sylindere. Passiv kompensering blir gjort via et hydraulisk/-pneumatisk system.Begrensninger ved hivkompenseringssystemene kan gi avbrudd i operasjoner ved dårlig vær og problemer med operasjoner. Mangelfull kontroll over kraftpådrag ved hivkompensering av stigerørsforankringssystem kan gi utmattingsproblemer på stigerør og brønnhode. Under boring kan variasjon i vekt på borekronen resultere i variasjon av rotasjonsmomentet, og dette kan gi økt slitasje og skade på borekronen og redusert penetreringshastighet ved boring.Forbedringer av hivkompenseringssystemene kan således bidra til økt operasjonsværvindu for bore- og brønnintervensjonsfartøy og forbedret kontroll over kraftpådrag og bevegelser.Hivkompensering gjøres aktivt, semiaktivt eller passivt. Ved aktiv hivkompensering tilføres hydraulisk energi aktivt til systemet som funksjon av hivmålinger. Aktiv eller semiaktiv hivkompensering med sylindere benyttes for å isolere bevegelser i hengende last fra riggens bevegelser, blant annet ved låring av utstyr gjennom skvalpesonen i havoverflaten, landing av utstyr ved havbunnen, eller under boreoperasjoner, der man ønsker å holde konstant vekt på borekronen.For hivkompensering av hengende last benyttes sylindere mellom kronblokka og boretårnet eller mellom løpeblokka og kroken. Passive hydrauliske/pneumatiske hivkompenseringssystemer har til felles at kompresjonssiden av sylinderstempelet til hydrauliske sylindere er hydraulisk koplet mot et høytrykks gassvolum som fungerer som en pneumatisk fjær. Den andre siden av sylinderstempelet er koplet til et lavtrykks gassvolum. Lastens bevegelse på grunn av hiv dempes ved at en gass komprimeres eller utvides.Et passivt system vil ikke kunne kompensere hivbevegelser tilstrekkelig, hovedsakelig på grunn av friksjon, hydraulisk trykktap samt trykkvariasjon i det pneumatiske systemet. Aktiv kompensering vil fungere bedre, men krever mye hydraulisk energi. I et semiaktivt system tar et passivt system seg av mesteparten av bevegelsene, og man reduserer det hydrauliske energibehovet, mens et aktivt, hydraulisk tilleggssystem tar seg av de resterende bevegelsene. Det passive systemet er også et reservesystem ved eventuell feil med det aktive hivkompenseringssystemet, og systemet tar opp en del av hivbevegelsen.Ved undervannsboring, brønnkomplettering og brønnoverhaling benyttes et hivkompensert stigerørssystem med den nedre enden tilkoplet en utblåsningssikring (eng. Blow Out Preventer, BOP) på havbunnsutstyret. Oppspenningssystemet skal opprettholde et strekk som holder stigerøret stabilt, samtidig som det passivt kompenserer for vertikal bevegelse av fartøyet. Når det ikke er bølger, står stempelet i en midtstilling. Idet riggen løftes opp, presses hydraulikkvæske ut av sylinderen og komprimerer høytrykksgassvolumet, mens gassen utvider seg og presser hydraulikkvæsken tilbake i sylinderen når riggen går nedover. Strekket skal holde stigerøret tilnærmet rett, sikre trygg frakopling fra BOP’en og skal ikke overføre strekk til brønnhodet. Det siste unngås ved hjelp av BOP’ens vekt. Retningslinjer for minimum toppstrekk i stigerøret er gitt av American Petroleum Institute (API 16Q).Oppspenningssystemet for stigerøret er festet til en opphengsring (eng. Tension ring). Ved boreoperasjoner og brønnkomplettering er opphengsringen festet til den ytre delen av et teleskoprør (eng. Telescopic joint), som i nedre ende er koplet til selve stigerøret (eng. Marine Riser). I øvre enden er den indre delen av teleskoprøret festet til et fleksibelt ledd (eng. Upper flex joint). Teleskoprøret tar opp vertikale bevegelser mellom riggen og opphengspunktet for stigerøret. Alternativt benyttes et slankere stigerør (eng. Open Water Workover Riser) for overhaling av undervannsbrønner, koplet til toppen av et undervanns juletre med et brønnoverhalingssystem som består av brønnbarriereventiler og en frakoplingsanordning. I dette tilfellet er opphengsringen festet til en rørovergang på stigerøret, (eng. Riser Tension Joint). Det finnes flere tekniske løsninger på stigerørsoppspenningssystemer. Tradisjonelt har disse vært basert på vaiere, som via kasteblokker koples til stigerørets opphengsring og er festet til kompenseringssylindere. En nyere løsning, som i stor grad benyttes på dypvannsrigger, er å kople hydrauliske sylindere direkte til opphengsringen. Dette bidrar til bedre tilkomst og plass for annet utstyr ombord på fartøyet, redusert kostnad, redusert vekt, høyere kapasitet, bedre respons, kontrollert stigerørsrekyl ved frakopling, redusert vedlikeholdsbehov og ingen vaierslitasje med fare for vaierbrudd. Typisk koples seks sylindere til opphengsringen, og systemet dimensjoneres slik at det er operativt om opptil to sylindere faller ut av drift.Utmatting av undervanns brønnhoder grunnet belastning fra BOP’er har vist seg å være en utfordring for brønnintegritet. Brønnhodet og den øvre delen av fôringsrøret til brønnen påvirkes av krefter fra riggen via stigerøret. Først og fremst er det sidekrefter som gir problemer. Oppspenningssystemets hysterese kan bidra til belastning av brønnhodet. Globale stigerørsmodeller som brukes i bransjen for stigerørsanalyse har generelt ikke innlemmet dynamikken i oppspenningssystemet, bare inkludert toppstrekket gjennom en forenklet tilnærming. Strekket varierer på grunn av strømningsmotstand gjennom det hydrauliske rørsystemet, laminær eller turbulent strømning av mediet avhengig av hastighet, mediets viskositet, temperatur, gassdynamikk, stempelfriksjon, (som varierer med stempelhastigheten) og massekrefter i systemet.Stigerøret koples fra BOP’en når det er dårlig vær eller ved uforutsette situasjoner. Det oppstår en stigerørsrekyl når elastisk energi i det oppspente stigerøret frigjøres. Vaiere i et vaierbasert oppspenningssystem blir automatisk slakke ved en stigerørsrekyl.Kreftene øker med vanndypet, og dette stiller større krav til optimal rekylkontroll. For dypvannsrigger er det vanlig med direktekoplede sylindere som muliggjør kontrollert bremsing av stigerøret. Det hydrauliske systemet i oppspenningssystemet er forsynt med en rekylventil (eng. Recoil valve). Under normal operasjon er ventilen fullt åpen, men ved frakopling opereres den via et kontrollsystem slik at den struper ned væskestrømmen til aktuatoren. Oppbremsingen hindrer at stigerøret slår opp i boredekket og må være kontrollert for å hindre stuking av rørlengdene og bukling av øvre delen av stigerøret på grunn av massekrefter i den nedre delen. Bevegelsen skal stoppes før det indre teleskoprøret bunner ut i det ytre. Samtidig skal nedre enden av stigerøret trekkes høyt nok opp til å unngå at frakoplingsutstyret, (eng. Lower Marine Riser Package, LMRP) slår ned i BOP’en etter frakopling.En begrensning med dagens løsninger er at på grunn av vekten bør de hydrauliske aktuatorene lagres stående, for å unngå press på pakkboks og stempelpakninger, med mulige lekkasjeproblemer under drift på grunn av pakningsdeformasjon.WO 2013/119127 A1 beskriver en elektromekanisk aktuator for anvendelse under vann i petroleumsvirksomhet. Oppfinnelsen er beregnet på operasjon av en koplings anordning, eller et ringformet barriereelement, i begge tilfeller via et ringstempel, innvendig i et aktuator-hus. Den forelig gende oppfinnelse skiller seg vesentlig fra denne, ved forskjellig applikasjon og funksjon, kjennetegnet av at;Innretningen opereres i en overvanns applikasjon.En ende av et aktueringselement stikker ut av et aktuatorhus og er koplet til en ytre last. Ringstempel aktuatorer opererer en funksjon i selve aktuatorhuset og påvirkes ikke av ytre krefter.Innretningen er beregnet på aktiv hiv kompensering og aktueringselementet kjøres med stor hastighet inn og ut av aktuatorhuset, med regenerativ motor-bremsing i den ene bevegelsesretningen.US 8,157,013 B1 beskriver et direktekoplet, hydraulisk/-pneumatisk oppspenningssystem for stigerør med lokalt montert rekylventil og hydraulikkvolum.US 5,209,302 A beskriver et semiaktivt hiv kompenserings system.WO 2008/068445 A1 beskriver et kontrollsystem for aktiv hiv kompensering.Fra US 2009/053030 er det kjent en stableinnretning som omfatter en gaffelinnretning konfigurert til å bevege materialer fra en banestasjon til en heiseanordning for derved å danne en materialstabel. Stableinnretningen inkluderer en regenerativ aktuator som er konfigurert til å gi regenerativ bremsekraft til en av heiseutstyret, gaffelinnretningen og en avtrekkerenhet.WO2014090944A2 beskriver en anordning som kopler inn eller ut et aktivt hivkompenseringssystem eller en passiv tilleggshivkompensator fra en passivt hivkompensert lastbærende enhet under aktiv virksomhet og i statisk tilstand. Hensikten er å redusere slitasjen på det aktive hivkompenseringssystemet. Anordningen omfatter et koplingsarrangement som er operativt koplet til en kronblokk. Koplingsarrangementet er tilpasset til selektivt å gripe et tilslutningshode på en hivkompensatoraktuator. Anordningen omfatter videre et sikkerhetsarrangement som er innrettet til selektivt å gripe tilslutningshodet på hivkompensatoraktuatoren når den ikke er i inngrep med koplingsarrangementet. Anordningen omfatter også et støttearrangement som er innrettet til å støtte hivkompensatoraktuatoren når den ikke er forbundet med kronblokka. Den aktive hivkompensatoren, som typisk kan være en lineæraktuator med et arbeidsområde på ca.8 meter, kan være hydraulisk eller elektrisk drevet. Et styresystem regulerer strekket og plasserer last basert på sanntidsmålinger fra en akseleratorsensor på fartøyet.Grunnet de nevnte og andre ulemper tilknyttet hydraulisk/-pneumatiske system for hivkompensering er det utviklet elektromekaniske aktuatorer for henholdsvis aktivt styrt stigerørsforankring og aktiv hivkompensering av hengende last. Flere parallelle aktuatorer styres fra et elektronisk kontrollsystem med tilpasset programvare for optimalt kraftpådrag, kompensering av hiv og omstilling av operasjonen ved behov. Aktuatorene monteres på tilsvarende måte som dagens hydrauliske sylindere, tilpasset fartøyets utstyr og den aktuelle anvendelsen. Aktuatorene forsynes med elektrisk kraft, kjølemedium, smøremedium og signalkommunikasjon via fleksible slanger og kabelforbindelser til det tilordnede utstyret ombord.Når riggen løftes opp, blir motorene tvunget til å spinne i baklengs retning, mens de skal opprettholde et kontrollert kraftpådrag gjennom regenerativ bremsing. Motorene fungerer i denne situasjonen som generatorer og lader en batteripakke som er tilordnet det elektriske kraftforsyningssystemet.Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.Det er tilveiebrakt en vertikalt montert, elektromekanisk aktuator for aktiv hiv kompensering, hvor i det minste en elektrisk drivmotor som omfatter en stator og en rotor anordnet i et motorhus, via transmisjonselement er innrettet til å kunne bevege et aktueringselement som er forsynt med en ytre og en indre ende og er opplagret innvendig i et aktuatorhus. Motorene konstrueres og dimensjoneres for å gi høyt dreiemoment kombinert med høy omdreiningshastighet. Ved normal drift er effektbehovet mindre enn det som kreves av utstyret motorene er dimensjonert for, og overflødig motorkraft er utkoplet. Motorene kan omfatte minst to individuelle sett viklinger for å gi redundans.Det elektriske kraftforsyningssystemet innrettes for regenerativ bremsing under riggens oppadgående bevegelse og for lagring av den elektriske energien som blir generert fra riggens bevegelsesenergi.Aktuatorhuset er forsynt med et første forankringspunkt i en øvre ende og et motorhus med en roterbar aktuatormutter med elektrisk motordrift i en nedre ende. Den ytre enden av aktueringselementet, som stikker ut av motorhuset, er forsynt med et andre forankringspunkt.Aktueringselementets bevegelsesretning er parallell med motorens dreieakse. Aktuatoren kjennetegnes ved at motorenes rotorer omkranser og er koplet til en aktuatormutter som befinner seg i gjenget inngrep med aktueringselementet via flere gjengede ruller. Aktuatormutterens utvendige diameter kan tilsvare rotorenes innvendige diameter. Konstruksjonen muliggjør en kompakt byggeform der aktuatormutteren praktisk talt utgjør en enhet med rotorene og hvor det kan oppnås relativt store aktueringskrefter. Løsningen, kjent fra for eksempel SKF’s kataloger, kan tilpasses aktuatoren og utgjør maskinelement hvor relativt store krefter kan overføres ved forholdsvis lite friksjon mellom maskinelementene.Motorhuset forsynes med en første kjølekappe som omkranser statorene. Et andre kjøleelement blir anbrakt innvendig i det sylindriske aktueringselementet. Motorhuset blir sertifisert for bruk i eksplosjonsfarlig område. Eksempelvis kan Exp-prinsippet benyttes. Kapslingen blir spylt før oppstart og trykksatt under drift med beskyttende gass, f.eks. ren luft eller inert gass, alternativt benyttes væske. Innsiden av kapslingen er definert som sikker sone.Motorene forsynes med minst to uavhengige posisjonsgivere som via tilkopling og signalbehandling i et styresystem gir informasjon om aktueringselementets relative posisjon i aktuatoren. Aktueringskraften som motorene utøver mot aktueringselementet, styres ved regulering av tilført effekt. Kraftpådraget måles via tilført motoreffekt og eventuelt også med måling fra en lastbolt i aktuatorhusets forankringspunk, med signalkommunikasjon via kabelforbindelse til kontrollsystemet. Kontrollsystemet kan således fortløpende regulere aktuatorens kraftpådrag og styre den relative posisjonen av aktueringselementet i aktuatoren. Hysterese og andre begrensninger ved hydraulisk/pneumatiske systemer unngås.Aktuatoren er forsynt med tilkoplinger for kabler og slanger som forbinder utstyret med strømforsyning, luft, kjølemedium, smøremedium og kontrollsystem.Det er mulig å kompensere for bortfall av én, eventuelt flere aktuatorer ved at man dimensjonerer aktuatorene med reservekapasitet slik at pådraget i de aktive aktuatorene kan økes for å utligne manglende strekk fra utkoplede aktuatorer.For lengre tids oppheng av stigerøret kan aktuatoren forsynes med en elektronisk aktivert brems.Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en framgangsmåte ved hiv-kompensering mellom en flytende installasjon som har et boredekk, og i det minste et stigerør eller et rør som rager ned mot, eventuelt gjennom en BOP, hvor fremgangsmåten omfatter:- å montere en elektromekanisk aktuator som omfatter festepunkter i form av et endelokk, henholdsvis et forankringspunkt, mellom den flytende installasjonen og stigerøret eller røret, idet endelokket er anordnet i et aktuatorhus, og forankringspunktet er anordnet i et endeparti av et aksielt forskyvbart aktueringselement, og en elektrisk motor er anordnet i aktuatorhuset og er i inngrep med aktueringselementet;- å kople den elektromekaniske aktuatoren til en strømforsyning og et kontrollsystem;å spenne opp stigerøret eller røret ved aksiell forskyvning av aktueringselementet inn i aktuatorhuset, og- å hiv-kompensere for den relative vertikale forskyving mellom boredekket og det oppspente stigerøret eller røret ved å la kontrollsystemet regulere den elektromekaniske aktuatorens lengde og kraftpådrag, kjennetegnet ved at fremgangsmåten videre omfatter trinnene:- ved hjelp av den elektromekaniske aktuatoren å kontrollere rekyl forårsaket av frigjøring av elastisk energi ved frakopling av det oppspente stigerøret eller røret ved rotasjon av motoren generert av aksiell forskyvning av aktueringselementet; - å heise stigerøret eller røret til øvre posisjon; og- å låse stigerøret eller røret i øvre posisjon ved elektronisk styrt innkopling av en brems.Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnet- ved rotasjon av motoren å regenerere elektrisk energi ved at en hivbevegelse av boredekket tilveiebringer en aksiell forskyvning av aktueringselementet inn i aktuatorhuset.Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnet- å anordne den elektriske motoren med både sin stator og rotor omkransende den elektromekaniske aktuatorens aktueringselement.I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor:Fig.1 illustrerer skjematisk et eksempel på bruk av aktuatorene til kompensering av hengende last og oppspenning av et stigerørs forankringssystem;Fig.2 viser et oppspenningssystem for stigerør med øvre innfesting av flere aktuatorer som i nedre enden er festet til stigerørets opphengsring;Fig.3 viser en elektromekanisk aktuator utvendig; ogFig.4 viser et snitt av aktuatoren med detaljer av motorhuset og aktueringselementet.På tegningene betegner henvisningstallet 1 elektromekaniske aktuatorer for aktiv hivkompensering, på figur 1 vist henholdsvis tilkoplet ei løpeblokk 2 og en opphengsring 3 for en ytre del 4A av et teleskoprør.Løpeblokka 2 heises opp og ned ved hjelp av et heisespill 5 (eng. Crown block). Fra løpeblokka 2 henger en rotasjonsanordning 6 (eng. Top drive) for et borerør 7 i en krok/svivel 8 og stag 9 (eng. Lifting bails). Løpeblokka 2 og rotasjonsanordningen 6 føres opp og ned langs en vertikal styreanordning 10 (eng. Dolly track). Borerøret 7 går vertikalt gjennom et boredekk 11, rotary/diverter/øvre flex joint 12, en indre del 4B av teleskoprøret, teleskoprørets ytre del 4A, et stigerør 13, nedre flex joint 14, Lower Marine Riser Package 15, en BOP 16, et brønnhode 17, et fôringsrør 18, og nederst ender borerøret 7 i ei borekrone 19.Figur 2 viser et aktivt oppspenningssystem for et stigerør (ikke vist) med et øvre oppheng 20 (eng. Trip saver) for innfesting av et antall elektromekaniske aktuatorer 1 som i en nedre ende er festet til stigerørets 13 opphengsring 3. Opphengsringen 3 er festet til den ytre delen 4A av teleskoprøret (ikke vist). Hver aktuator 1 er tilkoplet flere slanger og kabler 21 med fleksibelt oppheng og er knyttet tilordnet utstyr på fartøyet. Et aktuatorhus 22 er anordnet mellom et endelokk 23 med et første forankringspunkt, og et motorhus 24 som aktuatorhuset 22 er festet til ved hjelp av bolter 25 (se figur 4).Det henvises så særlig til figur 4. Motorhuset 24 omfatter i det minste en elektrisk motor 26 med en utvendig stator 27 og en innvendig rotor 28. Statorene 27 passer i motorhuset 24 og er festet til motorhuset 24 på en slik måte at den er forhindret fra å kunne bevege seg relativt motorhuset 24.Motorene 26 er forsynt med ett, eventuelt flere sett viklinger (ikke vist) som forsynes med elektrisk strøm via hver sin kabel 29 som forløper tettende gjennom hver sin kabelgjennomføring 30 i et endelokk 31A i motorhusets 24.En aktuatormutter 32 er anordnet innvendig i rotoren 28 og er festet til rotoren 28. Rotoren 28 sammen med aktuatormutteren 32 er opplagret i radial og aksial retning ved hjelp av lager 33A, 33B som er anordnet ved rotorens 28 og aktuatormutterens 32 endepartier. Aktuatormutteren 32 samroterer således med rotoren 28.I dette foretrukne utførelseseksempelet er aktuatormutteren 32 forsynt med et antall aksialt anordnede, opplagrede gjengeruller 34 som er fordelt om et sylindrisk aktueringselement 35. Gjengerullene 34 som er innrettet til å kunne dreie fritt om sin egen lengdeakse i aktuatormutteren 32, er i inngrep med utvendige gjenger 36 på aktueringselementet 35. Aktuatormutteren 32, gjengerullene 34 og aktueringselementet 35 utgjør derved transmisjonselementet for overføring av kraft fra motoren 26 og til aktueringselementet 35 som i en ytre ende er forsynt med et andre forankringspunkt 37.Motorhuset 24 er forsynt med en første kjølekappe 38 som omkranser statorene 27. Tilførsel og utløp av et kjølemedium er ikke vist. Et andre kjøleelement 39 anbringes innvendig i det sylindriske aktueringselementet 35. Kjøleelementet 39 og tilførsel og utløp av kjølemediet er ikke vist.Motorhuset 24 kan sertifiseres for bruk i eksplosjonsfarlig område. Eksempelvis benyttes Expprinsippet. Motorhuset 24 kan spyles med beskyttende gass før oppstart og trykksatt under drift med ren luft eller inert gass. Eventuelt benyttes væske. Innsiden av kapslingen er definert som sikker sone. Endelokket 31A er forsynt med henholdsvis en port 40 for lufttilførsel og en port 41 for måling av overtrykk i motorhuset 24.Motoren 26 forsynes med minst to uavhengige posisjonsgivere (ikke vist) som via tilkopling og signal-behandling i et styresystem (ikke vist) gir informasjon om aktueringselementets 35 relative posisjon i aktuatoren 1.Det innvendige partiet av aktuatorhuset 22 utgjør en føring for aktueringselementet 35 og er forsynt med støttehylser 43 og avstandsrør 44.Motorhuset er forsynt med støttehylser 45A, 45B i hver ende for aktueringselementet 35. Aktuatoren 1 kan forsynes med en elektronisk aktivert brems (ikke vist) som holder stigerøret 13 i oppheist posisjon etter frakopling.Systemene koples via fleksible slange- og kabelforbindelser til tilordnet utstyr for tilførsel av signalkommunikasjon, kjølemedium, smøremedium, luft og strøm.Strømforsyningen til aktuatorene kan suppleres med en batteripakke (ikke vist) som leverer strøm til aktiv motordrift og som lagrer elektrisk energi som blir generert gjennom regenerativ bremsing med motorene 26 når riggen løftes opp i en hivbevegelse.Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.
Claims
Patentkrav1. Framgangsmåte ved hiv-kompensering mellom en flytende installasjon som har et boredekk (11) og i det minste et stigerør (13) eller et rør (7) som rager ned mot, eventuelt gjennom en BOP (16), hvor fremgangsmåten omfatter:- å montere en elektromekanisk aktuator (1) som omfatter festepunkter i form av et endelokk (23), henholdsvis et forankringspunkt (37), mellom den flytende installasjonen og stigerøret (13) eller røret (7), idet endelokket (23) er anordnet i et aktuatorhus (22), og forankringspunktet (37) er anordnet i et endeparti av et aksielt forskyvbart aktueringselement (35), og en elektrisk motor (26) er anordnet i aktuatorhuset (22) og er i inngrep med aktueringselementet (35);- å kople den elektromekaniske aktuatoren (1) til en strømforsyning og et kontrollsystem;å spenne opp stigerøret (13) eller røret (7) ved aksiell forskyvning av aktueringselementet (35) inn i aktuatorhuset (22), og- å hiv-kompensere for den relative vertikale forskyving mellom boredekket (11) og det oppspente stigerøret (13) eller røret (7) ved å la kontrollsystemet regulere den elektromekaniske aktuatorens (1) lengde og kraftpådrag, k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten videre omfatter trinnene:- ved hjelp av den elektromekaniske aktuatoren (1) å kontrollere rekyl forårsaket av frigjøring av elastisk energi ved frakopling av det oppspente stigerøret (13) eller røret (7) ved rotasjon av motoren (26) generert av aksiell forskyvning av aktueringselementet (35);- å heise stigerøret (13) eller røret (7) til øvre posisjon; og- å låse stigerøret (13) eller røret (7) i øvre posisjon ved elektronisk styrt innkopling av en brems.2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvor fremgangsmåten videre omfatter trinnet- ved rotasjon av motoren (26) å regenerere elektrisk energi ved at en hivbevegelse av boredekket (11) tilveiebringer en aksiell forskyvning av aktueringselementet (35) inn i aktuatorhuset (22).3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 3, hvor fremgangsmåten videre omfatter trinnet - å anordne den elektriske motoren (26) med både sin stator (27) og rotor (28) omkransende den elektromekaniske aktuatorens (1) aktueringselement (35).
Drawings

Priority

No priority

Patent classes

IPC classesE21B 19/00E21B 19/09H02K 7/06F16H 25/20CPC classesE21B 19/006E21B 19/09H02K 7/06

Citations

WO 2013119127 A1 (A1)US 2009053030 A1 (A1)WO 2013119127 A1 (A1)US 2009053030 A1 (A1)WO 2014090944 A2 (A2)

Applicants, owners and inventors

Owners
ELECTRICAL SUBSEA & DRILLING AS
Postboks 419 5343 STRAUME NO (ØYGARDEN Municipality, Vestland county)Org. number: 998049369Inventors
Egil Eriksen
Postboks 43 6847 VASSENDEN NO (SUNNFJORD Municipality, Vestland county)

Agent

HÅMSØ PATENTBYRÅ AS
HÅMSØ PATENTBYRÅ AS

Org. number: 918752900

Name and address are automatically synchronized with the Brønnøysund Register Centre.

Open in The Brønnøysund Register Centre
Postboks 9 4068 STAVANGER NO (STAVANGER Municipality, Rogaland county)
Org. number: 918752900
Reference: P27374NO00

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

No liens or licenses registered

Gazette entries

No Gazette entries foundOnly events from 2024.03.04 and onwards are shown.