Development of ROV operated emergency cutting tool for 12" VCS

Английский. When Aker Solutions connects pipelines at the seabed, they use a connector called clamp connector. This clamp connector holds on to the flanged end on each pipeline end and locks them together with a separate seal in the middle of the pipe ends. The clamp connector is used for both horizontal connections and vertical connections. A ROV operated torque tool is used to turn the single jackscrew around to either lock or open the three-hinged connector. If the clamp connectors for some reason are to be opened on an already installed pipeline, for either maintenance or decommissioning it will be both time consuming and expensive if the jackscrew is completely stuck. This has so far not proven to be a problem, but to be on the safe side and to minimize any potential expenses Aker Solution wants to have emergency release tools for this. This particular master thesis illuminates the concept and development process for a ROV operated emergency cutting tool for the 12” vertical connection system.The initial development work started with a study of different metal cutting methods and the vertical connection system. The clamp connector and the termination structure were thoroughly studied to be able to come up with different ideas and concepts for attacking points, possible cutting methods and guiding and locking to the structure. Six different concepts were presented to Aker Solutions, which ended up with choosing a hole saw concept to be the preferred solution. At this time, concept development of an additional separation tool was also preferred. After contacting Sandvik Coromant Norge AS it was chosen to use a trepanning cutting head with two cutting inserts instead of using a hole saw as cutting method. This setup required 105.4 Nm of torque to perform the cut and a hydraulic motor delivering approximately 180 Nm of torque at a speed of 600 rpm was selected. A hydraulic cylinder as feeding device was chosen which resulted in the need for a quad port hot stab/receptacle system for the ROV to operate it. The total cutting time ended up at 4 minutes and 52 seconds. Locking the emergency cutting tool to the termination structure is done by moving one separate D-handle. The final cutting tool weighs 30.2 kg in water. The tool has been tested for different load cases and situations, which ended up with generally low stress and deformations. Including both development and prototyping, the cutting tool ended up costing approximately 1.3 million NOK.Ved sammenkobling av rørlinjer på havbunnen benytter Aker Solutions en rørkobling som blir kalt Clamp Connector. Clamp Connectoren holder flens-endene på rørene sammen med en egen tette-ring i midten. Denne koblingen blir både brukt ved horisontale og vertikale rørkoblinger. Clamp Connectoren består av tre hengslede deler som åpnes og lukkes ved at en ROV bruker et momentverktøy til å skru på en høyre- og venstregjenget skrue. Hvis koblingen må åpnes igjen på et allerede installert rørstrekk, enten for vedlikehold eller av andre grunner, vil det være både veldig dyrt og tidkrevende dersom skruen sitter fast. Foreløpig har ikke dette vært noe problem, men for å være på den sikre siden og for å minimere eventuelle fremtidige utgifter vil Aker Solutions ha et verktøy som kan åpne Clamp Connectoren hvis problemet skulle oppstå. Denne masteroppgaven belyser konsept- og utviklingsprosessen av et ROV-styrt kutteverktøy for et 12” vertikalt koblingssystem.Det innledende utviklingsarbeidet startet med å få en forståelse av forskjellige kuttemetoder for metall og et studie av selve koblingssystemet. Clamp Connectoren og tilhørende struktur ble nøye studert for å klare å komme opp med forskjellige ideer og konsepter for både angrepspunkt, mulige gjennomførbare kuttemetoder og festing til strukturen. Seks forskjellige konsepter ble presentert for Aker Solutions, hvilke som endte opp med å velge et hullsag-konsept for endelig løsning. Konseptutvikling av et ekstra separasjonsverktøy var også ønskelig på dette tidspunktet.Etter å ha vært i kontakt med Sandvik Coromant Norge AS ble det valgt å bruke en kutte-krone med to skjærplater i stedet for å bruke en hullsag. Dette oppsettet krevde et vridemoment på 105,4 Nm. Derfor ble en hydraulisk motor med et vridemoment på rundt 180 Nm ved en hastighet på 600 rpm valgt. En dobbeltvirkende hydraulisk sylinder ble vagt å bruke som mate-metode. Dette førte til at kutteverktøyet trengte et fire-ports hot stab/receptacle system for å kunne bli styrt av en ROV. Total kuttetid ble 4 minutter og 52 sekunder. For å låse verktøyet til strukturen må et enkelt D-håndtak opereres. Verktøyets totale vekt i vann ble 30,2 kg. Kutteverktøyet har blitt testet for forskjellige laster og situasjoner, noe som endte med generelt lave spenninger og deformasjoner. Ved å inkludere både utvikling- og prototypingkostnadene ble totalprisen nesten 1,3 millioner norske kroner.

M-MPP