NO167679B - Oppjekkbar oljerigg og hjoernesoeyle for fremstilling av samme. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en oppjekkbar oljerigg beregnet for operasjoner på store havdyp, og omfattende minst ett ben og et dekk med et jekkesystem, idet benet (eller benene) omfatter et antall hjørnesøyler samt tverrgående stag, og hvor hver hjørnesøyle omfatter et stort sett ringformig ytterrør hvori det er anordnet et stort sett ringformig innerør, og ringrommet mellom ytterrørets innervegg og innerørets yttervegg er fylt med et herdbart materiale såsom betong, med evne til overføring av krefter mellom rørene, idet ytterrørets ytterdiameter er tilnærmet konstant over hele søylens lengde.

Oljeriggen ifølge den foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for operasjoner på havdyp ned mot 200 meter.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en hjørnesøyle for fremstilling av ben i en oljerigg. Oppfinnelsen har således spesielt befatning med oppjekkbare plattformer som særlig benyttes som serviceplattformer for mere stedbundne rigger, men anvendes også til boring og produksjon av olje og gass.

For utvinning av olje og gass til havs er det vanlig å anvende oppjekkbare plattformer. Slike plattformer har vanligvis tre eller flere uavhengige ben som kan stå på varierende vanndyp. På grunnere havdyp såsom i Meksiko-gulfen er det vanlig at plattformene står på fra 20 til 60 meter, og plattformbenene er ofte forankret på bunnen ved hjelp av stål- eller betongfundamenter (mat support rig). Med slike fundamenteringer avstives de oppjekkbare plattformene og får bedre utmatningsegenskaper.

I nordsjøområdet har det vært anvendt oppjekkbare plattformer for dybder inntil 80-90 meter. I dette område er imidlertid miljøet mye hardere og plattformkonstruksjonene er derfor kraftigere enn i Mexicogulfen.

De oppjekkbare plattformer kan flyttes fra sted til sted innen det operasjonelle vanndyp slik som det forsåvidt skjer med flytende plattformer og boreskip. De oppjekkbare plattformer står imidlertid bunnfaste og er derfor mye mindre utsatt for be-vegelser, noe som er særlig viktig for bore- og produksjons-rørenes forbindelse mellom havbunnen og plattformdekket. Følgelig er det enklere å gjennomføre de nødvendige operasjoner i brønnen såsom ulike målinger, logging, vasking og annet vedlikehold fra en oppjekkbar rigg. Når bore- eller produksjonsrørene er opp-koblet er det mindre fare for avbrytelser pga. uvær enn for flytende plattformer.

Dessuten er oppjekkbare plattformer billigere å produsere enn flytende plattformer siden skrogfasongen er enkel og siden det som regel anvendes velutviklete, velprøvde og rimelige jekke-systemer, og det er dessuten ikke nødvendig å montere foran-kringssystemer. Derved blir også selve driften av plattformen rimeligere.

De fleste oppjekkbare plattformer har boretårnet plassert på en utkrager på dekket. Dette muliggjør at plattformen kan bevege boretårnet inn over en annen permanent plattform slik at bore-strengen kan føres gjennom dennes struktur. Følgelig trenger ikke den permanente plattform ha eget boreutstyr siden det da vil lønne seg å leie inn borearbeidet fra en spes ialplattform framfor å utruste den permanente plattform med utstyr som har svært kortere brukstid. Det stilles imidlertid strenge krav til de relative bevelser mellom en permanent plattform og den oppjekkbare plattform fordi disse gjerne er forbundet med stive borerør, produksjonsrør o.a. Slike problemer øker med økende vanndyp siden de oppjekkbare plattformer har større defleksjoner enn de spesialbygde permanente plattformer.

Flere oppjekkbare plattformer har forøvrig blitt ombygd for å kunne produsere olje og gass direkte, og siden plattformtypen er mobil kan slike ombygginger lett utføres på land samt at riggen uten noen problemer kan flyttes til et nytt felt etter at det gamle felt er tømt.

Hovedproblemet med denne plattf ormtypen, som vanligvis har tre ben, er at den ikke kan benyttes på større vanndyp enn 80-100 meter, og det er følgelig et ønske innen bransjen å utvide opera-sjonsområdet til større havdyp. Det er imidlertid hittil ikke frembrakt andre konstruksjoner enn de tidligere kjente oppjekkbare plattformer med tradisjonelle benkonstruksjoner med parallelle hjørnesøyler og horisontale og skråstilte avstivningsstag.

I boreområder som i Nordsjøen hvor havdybden som regel er over 10 0 meter utsettes nemlig slike plattformer for meget sterke utmatningskrefter både i dekket og i benene. Under vanskelige miljøforhold er oppjekkbare plattformer svært følsomme for store vekter på dekket, noe som øker utmatningsproblemet som følge av at de horisontale defleksjoner og svingeperioder øker sterkt. Slike defleksjoner skaper problemer for borestrenger, produk-sjonsrør o.l. når den oppjekkbare plattformen er plassert nær opptil en stasjonær plattform slik det er utredet foran. Problemet øker dessuten med økende vanndyp og plattformen kan følgelig ikke ta ombord alt det tunge utstyr som er ønskelig.

Slike problemer har lenge vært kjent, og i oljeindustrien har det med jevne mellomrom blitt lansert løsninger såsom å avstive hele konstruksjonen for å redusere de naturlige svingeperioder som sterkt påvirker strukturens utmatning. Dette kan gjøres ved å oppdimensjonere konstruksjonen slik at styrken øker. Imidlertid fører dette til større kostnader samt at det må anvendes stålkvaliteter som er kompliserte å bearbeide og sveise dersom godstykkelsen må økes. Dessuten gir dette kun en begrenset gevinst idet bruksområdet (havdypet) kun kan økes med ca. 10-20 meter. Videre er det (som det skal omtales senere i beskrivelsen) foreslått å fastgjøre benene til havbunnen såsom ved hjelp av peling, gjøre de nedre benpartier tykkere og/eller forankre benene i stål- og betongmatter for å gjøre plattformene stivere og mindre utmatningspåkjent. Det er imidlertid komplisert å posisjonere pelefundamentene samt at det er vanskelig å fjerne plattformen når den først er grundig fastgjort til havbunnen.

Videre har det vært foreslått å benytte nedsenkede betong-kasser som kunstig sjøbunn, men slike fundamentéringskonstruk-sjoner er vanskelige å håndtere og posisjonere samtidig som de er kostbare og krever lang byggetid. Videre er de svært kompliserte å fjerne når de først er plassert. Denne løsningen kan imidlertid være aktuell for felt hvor betongkassen kan benyttes for å drive et stort antall brønner, og når det er uaktuelt med tidlig produksjon av olje slik at senkekassen kan bli stående på sjø-bunnen etter at den oppjekkbare plattform har forlatt feltet.

For oppjekkbare oljerigger er det også lansert løsninger hvor en i steden for tre eller flere ben kun anvender ett ben. Dette er eksempelvis omtalt i US-patentskrift 4.265.568 og

NO-patentsøknader nr. 830569, 860304 og 843747. Felles for de tre førstnevnte publikasjoner er at de omfatter et fundament i betong ellers stål, et fagverkstårn i stål og et dekk som kan jekkes opp eller ned slik at det kan posisjoneres i en tilfredsstillende avstand fra havflaten enten plattformen står alene eller den borer over en annen permanent installasjon. Derved oppnås det større stivhet samtidig som utmatningsproblemene reduseres. Jekkesystemet som samvirker med benenes vertikale hjørnesøyler krever imidlertid at søylene har stort sett jevn tykkelse i hele benlengden siden jekkesystemet vanskelig kan kompensere for forandringer i søylenes diameter.

Ett-tårns plattformer er en videreutvikling av såkalte base-fundamenterte ("mat supported") oppjekkbare rigger som det finnes mange av på verdensbasis. Disse har tre eller flere ben og opererer i rolige farvann på 15-60 meters dyp, såsom i Mexicogulfen. I utsatte farvann såsom i Nordsjøen kan de ikke operere p.g.a. store miljøkrefter. Den påståtte fordel med ett-tårns-løsningene er at disse kan operere på dypere vann enn de konvensjonelle base-fundamenterte rigger. Slike plattformer er imidlertid ikke bygget.

Grunnen til den manglende suksess med slike konstruksjoner er at på dypt vann og i værharde områder må tårnkonstruksjonen forsterkes, noe som også er påvist ved beregninger. Slike beregninger viser således at denne plattformtype kan operere på maksimalt 90-110 meter vanndyp i rolige farvann og i beste fall på 70-90 meter i Nordsj.ø-liknende farvann. Denne gevinst er stor i forhold til de basefundamenterte plattformer, man kan allikevel ikke konkurrere med konvensjonelle oppjekkbare plattformer med 3 ben såsom vist i US-patentskrift 3.986.368. Denne type bygges i dag for Nordsjøforhold med et maksimalt vanndyp på 10 0 m med en dekklast på 15.000 tonn.

Den i US-patentskrift 4.265.568 foreslåtte ett-tårns plattform må utformes etter kompromisser som gjør den uegnet på store vanndyp i værharde strøk. Disse kompromisser går på den ene side på styrke og veltemoment mot store bølger, strøm og vind og på den andre side utmatning og stålkvalitet. For at jekkesystemet skal fungere må hjørnesøylene på slike plattformer ha lik diameter fra topp til bunn, og dette reduserer muligheten for kompromisser.

På de kjente plattformer kan stor styrke oppnås ved at søy-ler og stag utformes med stor diameter og veggtykkelse. Teoretisk sett er dette mulig idet nederste del av hjørnesøylene vil bli dimensjonerende for styrken både hva angår søylediameter og veggtykkelse. På 150 meter vanndyp vil en slik konstrukjson ha behov for rør med veggtykkelse i størrelsesorden 250 mm dersom hjørne-søylenes diameter skal være 1800 mm og konstruksjonen skal ha tilfredstillende stivhet/styrke og veltemoment.

Det er følgelig ikke frembragt noen tilfredsstillende konstruksjon for oppjekkbare rigger med benlengder opp imot 2 50 meter, slik at disse kan benyttes på mye større havdyp, dvs. ned mot ca. 200 meter, enn det som er vanlig i dag for slike benkonstruksjoner.

Betong er et velkjent materiale i offshore-konstruksjoner og har den egenskap at det tåler store trykkpåkjenneinger. EP-patentsøknad nr. 0.096.650 omhandler eksempelvis bruk av betong i form av en kappe som er innebygget i en stålhylse for å kunne oppta fullt hydrostatisk trykk og gi en ballasterende effekt. Typisk veggtykkelse for armert betong på f.eks. 150 m vanndyp er minimum 60 til 70 cm i en neddykket sylinder med diameter 15 m. Slike konstruksjoner kan imidlertid ikke avhjelpe de problemer som man tar sikte på å løse med den foreliggende oppfinnelse.

For å oppnå en ekstra bunnfundamentering har det på permanente stålplattformer, slik det eksempelvis omtales i US-patentskrifter 3.601.999, 3.564.856 og 4.273.474, vært vanlig å benytte en spesiell pælemetode som går ut på at det gjennom konstruk-sjonens hjørnesøyler, som kan være vertikale og parallelle eller skråstilte, innføres konsentrisk en pel i form av et rør som ved hjelp av en egnet pelehammer slås ned i havbunnen og hvor det til slutt innføres betong i rommet mellom rørene slik at pelen fastgjøres forsvarlig til hjørnesøylen. Etter at betongen er stivnet kan stålstrukturen motstå sterke påkjenninger som følge av miljøkrefter fra bølger, strøm og vind. Formålet med pelingen er at plattformen sikkert skal kunne forankres til havbunnen samt at den i noen grad avstives. Ifølge det sistnevnte US-patent-skrif t frembringes det en konstruksjon som tar sikte på å løse problemet med ujevn fordeling av krefter fra pelene og inn i stålkonstruksjonen. Dette løses ved at pelene ikke innstøpes i hele sin lengde mot lederøret. De omtalte pel-plasseringer skal ifølge de nevnte patentskrifter imidlertid skje etter at riggen er plassert på havbunnen, og konsentrerer derfor oppmerksomheten mot sikre metoder til å fylle mellomrommet mellom søyle og pel med betongblandinger. Siden dette gjelder stasjonære plattformer som permanent skal stå bunnfaste på mindre havdyp, er de problem-stillinger som denne peling skal løse, helt andre enn for oppjekkbare oljerigger. Peleelementene, f.eks. slik de beskrives i US-patentskrift 4.273.474, skal dessuten ikke ha noen spesielle lastbærende egenskaper.

På disse permanent plasserte stålrigger er det dessuten kjent (se f.eks. US-patentskrift 4.273.474) å montere ekstra vertikale eller skråstilte lederør, og gjennom lederørene slås det pelerør eller søyler ned i havbunnen og disse bindes til lederørene ved hjelp av betong på samme måte som nevnt ovenfor. Ifølge dette patentskrift tar en sikte på å løse problemet med ujevn fordeling av krefter fra pelene og inn i den øvrige del av stålkonstruksjonen. Dette løses ved at pelene ikke innstøpes i hele sin lengde mot lederøret

Disse patentpublikasjoner vedrører stasjonære bunnfaste plattformtyper hvor det ikke er nødvendig å ta hensyn til jekkesysterner under konstruksjonen og utformingen av benfagverket.

I plattformenes bølgesoner er det videre kjent å installere et kortere rør inne i hjørnesøyler for å øke den stasjonære plattformens styrke ved eventuelle sammenstøt med fartøyer.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en oppjekkbar plattformkonstruksjon som har tilstrekkelig styrke og gode nok bruks- og manøvreringsegenskaper til at den kan anvendes på større vanndyp enn det som er vanlig i dag, dvs. at den således skal kunne anvendes på havdyp ned mot 200 meter. Det er også et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en ny konstruksjon for en hjørnesøyle.

Den oppjekkbare oljerigg ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at innerrørets ytterdiameter er tilnærmet konstant mens dets veggtykkelse t^ øker fra hjørnesøylens øvre seksjon til hjørnesøylens nederste seksjon.

Ifølge en særlig foretrukket utførelse av den foreliggende oljerigg øker innerrørets veggtykkelse t^ trinnvis fra hjørne-søylens øvre seksjon (I) til hjørnesøylens nedre seksjon (VI). Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse er ytterrørets veggtykkelse tilnærmet konstant over hele søylens lengde.

Ved kombinasjonen av de ovennevnte trekk er det frembrakt en oppjekkbar oljerigg som har tilstrekkelig styrke til at den kan operere på store havdyp. Anvendelsen av den i og for seg kjente doble rørkonstruksjon i kombinasjon med de spesifikke rørdia-meterforhold og veggtykkelser gjør at en rigg med eksempelvis ett ben får meget akseptable og mindre svingeperioder som følge av vind- og bølgepåvirkninger, enn tilsvarende oljerigger uten de nevnte kjennetegn. At innerrøret får en gradvis økende veggtykkelse samtidig som at dets ytterdiameter holdes konstant med-fører at riggens bunnparti kan tåle den økede vekt last som følger av de store søyle- og benlengder.

Hjørnesøylen ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at innerrørets ytterdiameter er tilnærmet konstant

mens dets veggtykkelse t^ øker fra hjørnesøylens øvre seksjon (I) til dens nederste (VI). Øvrige foretrunkne utførelser av hjørne-søylen ifølge oppfinnelsen fremgår av de andre uselvstendige krav rettet på hjørnesøylen.

Den maksimale platetykkelse som leveres kommersielt i dag, og som benyttes for den nederste seksjon av det indre rør i løsningen ifølge oppfinnelsen (se tabellen), er på ca 150 mm siden dette i bærende konstruksjoner representerer yttergrensen for hva som er tilrådelig å sveise med tilfredstillende etter-kontroll av sveisene.

Selv om det i fremtiden skulle bli mulig å rulle og sveise stålrør med 2 50 mm veggtykkelse, vil likevel skråstagene inn mot hjørnesøylene måtte sveises direkte mot dette tykkveggete røret som danner hjørnesøylen, noe som vil gi en uhyre komplisert konstruksjon sveiseteknisk sett og gi utmatningsforhold i knutepunktene som vanskelig kan kontrolleres. Utmatning opptrer over tid som sprekker i konstruksjonen og inspeksjon/reparasjon av stål med knutepunkter som involverer disse veggtykkelser er bortimot umulig å få gjort forskriftsmessig, ikke minst når denne delen av plattformen befinner seg under vann og utmatningsleve-tiden for slike konstruksjoner vil derved bli svært lav.

En vesentlig fordel med løsningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er at en med kombinasjonen med doble rør som er støpt sammen med betong kan benytte konvensjonell fabrikasjonsteknikk under byggingen. Det indre røret som har en veggtykkelse opp mot det maksimale f abrikas j.onsmessig, har kun langsgående sveisesømmer når de produseres som røreelementer. Ved sammensveising av disse elementer brukes enkle rundsømmer. Det indre røret er ikke en del av knutepunktene idet kun det ytre røret av hjørnesøylen sveises inn mot skråtagene. Dette røret har, ifølge den foreliggende løsning, en veggtykkelse på 63 mm noe som er konvensjonelt fabrikasjonsmessig. Veggtykkelsen på det ytre røret gjør at det kan repareres med kjente teknikker dersom det skulle oppstå utmatningssprekker. Utmatningssprekker som måtte oppstå vil dessuten ikke spre seg innover til det indre røret fordi dette er adskilt med et ringrom fylt med betong eller annet herdbart materiale.

I plattformen som beskrives i US-patentskrift 4.265.568 er disse problemer omgått ved å anvende store veggtykkelser og dia-metre. Ved en diameter på hjørnesøylen på 3,5 mm vil en eksempelvis kunne benytte veggtykkelser på 150 mm dersom alt annet er konstant. Således ville toppen av hjørnesøylene fått en diameter på 1,3 m dersom dette gjaldt en konvensjonell, pelet stålplatt-form. Dette kompromiss medfører imidlertid et høyt veltemoment for en oppjekkbar plattform med en hjørnesøylediameter på 3,5 m på dypt vann og ved høye bølger, siden jekkesystemet krever lik diameter på hjørnesøylene. Dette vil gjøre plattformen anvendelig i rolige farvann med middels vanndyp, men uegnet i værharde strøk med høye bølger.

For en ett-tårnsplattform med søyler som ifølge den foreliggende oppfinnelse kan det benyttes stål med konvensjonell fasthet og høy stivhet, og dette gir den egenperioder på ca. 4 sekunder. Denne bølgeresponsperioden gir plattformen svært gode utmatningsegenskaper fordi bølgeenergien i dette området er lavt. Det indre røret i betongen i mellomrommet stivner i tillegg opp knutepunktene og gjør disse mer resistente mot utmatning.

For de konvensjonelle løsninger ville en løsning være å lage et slankt ståltårn med svært høyfast stål. Dette stålet er imidertid lite benyttet på off-shore installasjoner p.g.a. sveise og inspeksjonsproblemer. Selv om dette skulle la seg løse vil en slik konstruksjon likevel være utmatningspåkjent fordi den vil være myk. Den vil få høye egenperioder og dermed havne i den delen av bølgespekteret som har mye engergi, f.eks. i Nordsjøen over 6 sekunder.

En annen stor fordel med denne utforming av den lagdelte hjørne søylekonstruksjon ligger på den produksjonsmessige side. Slike doble rørkonstruksjoner ifølge den foreliggende oppfinnelse kan således fremstilles ved at innerrøret prefabrikeres i hele sin lengde før det innføres i det ferdig fremstilte ytterrør som omfatter innvendige avstandsstykker slik at innerrøret orienteres konsentrisk. Deretter kan betong eller mørtel pumpes inn i rør-mellomrommet. En oppnår derved store fordeler ved at arbeidet kan foretas på verkstedet, at det kan anvendes identiske komponenter og man oppnår en stor repetisjonsgevinst. Ved at den trinnvise økning av innerrørets veggtykkelse kun skjer inn mot dets langsgående akse, kan produksjonsutstyret anvendes for fremstilling av samtlige av hjørnesøyleseksjonene uten at det er behov for noen tidkrevende eller kostbare justeringer av utstyret. Det blir kun tale om å foreta et hensiktsmessig valg av innerrør med korrekte dimensjoner.

Over hele hjørnesøylens lengde kan det videre anvendes skråstag og og horisontalstag som masseproduseres med like eller tilnærmet like dimensjoner såsom rørlengder og diameter, og rent produksjonsmessig oppnår man en sterk forenkling når søyler og stag skal sammenmonteres til et fagverk.

Anvendelse av en hjørnesøyle med denne utforming med doble rør med betong eller mørtel i ringrommet mellom rørene gir videre en drastisk økning i den statiske styrke i knutepunktene mellom søyler og stag sammenliknet med hjørnesøyler med kun en enkelt-vegg. Videre nedsettes spenningskonsentrasjonene i knutepunktene.

Bølgebelastningen på en plattform er nær proporsjonal med summen av de rør som skjærer vannflaten. Ved at det ved den foreliggende oppfinnelse relativt sett kan anvendes rør med mye mindre og konstant diameter, dvs ned mot 1,8 meter, fører til nedsatt benvekt og følgelig reduseres belastningen både på benkonstruksjonen og på betongfundamentet. (På kjente oljerigger har det nemlig vært vanlig at hjørnesøylens diameter øker gradvis fra ca 1,3 meter øverst og opp mot 3,5 meter nederst). Utmatningsbe-lastningene på søylekonstruksjonen fra større bølger nedsettes også som følge av den mindre søylediameter. Dette forhold vil i enda sterkere grad gjelde for mindre bølger som gir det største bidraget til utmatningen. Belastningene er inertiadominert og derved nær proporsjonale med summen av kvadratene av rørdia-metrene på de rør som skjærer vannflaten.

Forøvrig er forutsetningen for å kunne benytte et ukompli-sert jekkesystem, at benets hjørnesøyler anordnes innbyrdes parallelt langs hele benlengden og at hver søyle har konstant diameter. Riggbenet ifølge den foreliggende oppfinnelse oppfyller disse krav. Ved en foretrukket utførelse av den doble søylekon-struksjon ifølge oppfinnelsen, hvor det anvendes et pinn i hull jekkesystem (pin in hole) og hvor jekketappenes anleggshull i hver søyle er jekkesystemets anlegg mot hjørnesøylen utformet slik at jekketappene kun danner anlegg mot søylens ytterrør og danner fortrinnsvis ikke kontakt med betongen i ringrommet eller innerrøret. Dersom det skjer lokal oppsmuldring av betongen rundt hver jekketapp, spiller dette liten eller ingen rolle siden kraftoverføringen i alle fall skjer via ytterrøret og gjennom betongen og til innerrøret og resten av betongen. Det har vist seg at den lagdelte konstruksjon medfører en sterkt nedsatt belastning fra jekketappene på metallgodset i ytterrøret som følge av at den lokale stivheten i jekkenes innfestingspunkter på søylene øker. Det har således vist seg at betongen effektivt kan oppta og foredele punktbelastninger fra jekketappene på ytter-røret og inn til innerrøret samt videre ut i resten av fagverket. Derved nedsettes faren for lokale deformasjoner i rørene. Benlengden for denne plattformtype kan følgelig forlenges samtidig som at søylediameteren fortsatt kan holdes relativt lav (ca 1,8 meter).

Ved den foreliggende løsning kan hjørnesøylene fremstilles med mindre veggtykkelse enn tidligere og dette gir en gunstigere utmatningskurve som jo anhenger av veggtykkelsen, idet den (utmatningen) blir strengere med økende tykkelse. Ved å benytte doble rør oppnås det en markert økning av veggstivheten noe som nedsetter faren for knekningsbrudd som følge av utvendig vanntrykk.

Når et skip støter borti et riggben er den lokale styrke av rørveggen avgjørende for om det oppstår buler o.l. skader. Lokale buler minsker den plastiske treledds bruddmekanisme og minsker muligheten for større deformasjoner i hjørnesøylene siden man oppnår betydelige høyere styrke i den lagdelte rørkonstruksjoner ifølge oppfinnelsen.

Som følge av den økende statiske styrke i knutepunktene vil det som regel være mulig å utforme plattformen slik at knute-punktforbindelsen blir sterkere enn grenrørene, noe som vil ha avgjørende betydning for plattformens duktilitet. Også ved vur-deringer av f.eks. reststyrken i forbindelse med skader får ofte knutepunktenes økende statiske styrke avgjørende betydning. På grunn av den økende veggstivheten som oppnås ved doble rør, er det ikke lenger et så sterkt behov for ringavstivere for å unngå flatklemming eller ovalisering av hjørnesøylen i knutepunktene. Videre har en nå redusert eller helt eliminert behovet for ringavstivere eller langsgående avstivere på hjørnesøylene for å unngå feilmoder som følge av utvendig vanntrykk.

Ytterligere trekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av etterfølgende beskrivelse og krav under hen-visning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig 1 viser et et sidesnitt av en oppjekkbar oljerigg med

ett ben.

Fig. 2 viser et sidesnitt av selve benkonstruksjonen til en

slik plattform idet plattformen er inndelt i flere seksjoner.

Fig. 3 viser et planriss av plattformen, og antyder jekk-systemets festepunkter til benet. Fig. 4 viser et tverrsnitt av en hjørnesøyle med en lagdelt rørkonstruksjon ifølge oppfinnelsen, langs linjen IV-IV på fig. 5. Fig. 5 viser et sidesnitt av hjørnesøylen, idet jekkesystemet er utelatt. Fig. 6 viser et sidesnitt av hjørnesøylen på samme måte som fig. 5, idet det er vist hvordan et jekkesystem kan samvirke med søylekons tru ks jonen.

På fig. 1 vises det et sidesnitt av en oppjekkkbar oljerigg 12 utformet med en benkonstruksjon omfattende hjørnesøyler 24

ifølge den foreliggende oppfinnelse. Riggen 12 omfatter et dekk 16, et ben 2 2 som er forankret såsom ved innstøping i en bunn-sokkel 14 som videre danner riggens fundament mot havbunnen, og et jekkesystem (ikke vist i detalj på figuren) som, når dekk-

konstruksjonen flyter, kan løfte eller senke riggbenet 22 inklu-dert sokkelen 14 i forhold til havbunnen 15. Når benet 22 står på havbunnen 15 kan dekket 16 løftes oppad og nedad i forhold til havoverflaten 13, og det er i en slik posisjon riggen er vist på figur 1. Siden dekket 16 kan flyte på havoverflaten 13, kan hele riggkonstruksjonen flyttes fra sted til sted.

Av figur 1 fremgår det at riggen omfatter et tårn 20 plassert på en utkrager 18 av dekket, og dette kan f.eks. være et boretårn. Riggen ifølge fig. 1 er vist med kun ett ben 22, men det er åpenbart at den like gjerne kan være konstruert med to eller flere ben. Mest foretrukket er det at riggen omfatter 3 eller 4 uavhengige ben som alle er utstyrt med hver sin jekkean-ordning.

Fig. 2 viser et forstørret snitt av selve riggbenet 22.

Benet 2 2 er konstruert av et antall hjørnesøyler 24, i dette til-fellet fire søyler (se også fig. 3.) som knyttes sammen ved hjelp av avstivningsstag i form av skråstag 30 og til et tårnfagverk. I den nedre del av benet 22 (se også fig. 1) er det også innsatt horisontale avstivningsstag 31, mens det øverst i benet er inn-montert en ramme 32. På fig. 2 er forøvrig riggbenet 22 inndelt i seks seksjoner I-VI. Hver seksjon utgjør eksempelvis en benlengde på 40 meter slik at riggbenkonstruksjon får en lengde på ca. 240 meter. Rent produksjonsmessig er det en fordel at seksjons-lengden, for kvadriske benkonstruksjoner slik det vises på på fig. 3, er den samme som avstanden mellom søylene siden skråstagene derved kan monteres i en vinkel på 45°. Hensikten med denne inndeling, som kun er tatt med for å illustrere prinsippet ved oppfinnelsen, skal omtales nærmere senere i denne be-skr ivelse.

Fig. 3 viser et planriss av benet 22 og viser de fire hjørnesøylene 24 som innbyrdes er sammenknyttet av avstivningsstag 30. og skråstagenes kryss- eller knutepunkter er vist ved 33. Stagene er nødvendige for å avstive konstruksjonen. For å endre dekkets 16 plassering i forhold til benet 22 anvendes det som nevnt et jekkesystem. Det finnes en rekke slike velkjente jekkesysterner hvorav de mest vanlige er et tannstangsystem, tannhjul systemer, og et pinn-i-hull-system. Ved det sistnevnte jekkesystem kan jekkene i dekkskonstruksjonen via jekketapper danne sitt anlegg mot utboringer 29 som lengdeveis er utformet i hjørnesøylens 24 yttervegg. Alternativt kan inngrepshullene utformes direkte i skinner som er fastsveiset lengdeveis på rør-ytterveggen.

Fig. 4 viser et tverrsnitt av en hjørnesøyle 24 ifølge oppfinnelsen langs linjen IV-IV på fig 5. Hjørnesøylen 24 omfatter et ytterrør 26 som stort sett har et sirkelformig tverrsnitt. Ytterrøret 26 har av hensyn til jekkesystemet en stort sett konstant diameter over hele søylelengden. I ytterrøret er det dessuten utformet utboringer 29 for jekketappene. Materialet i ytterrøret omfatter forøvrig en vanlig lett sveisbar stålkvalitet, og videre har ytterrøret 26 (som utgjør hjørnesøylens 24 ytterside) fortrinnsvis en diameter på ca. 1,8 meter og en

konstant veggtykkelse t på ca 6,0 cm i hele benets 22 lengde. Inne i ytterrøret 26 er det konsentrisk anordnet et innerrør 28, eksempelvis av samme lett sveisbare stålkvalitet som ytterrøret, og fortrinnsvis konsentrisk med ytterrøret 26. Innerrørets 28 ytterdiameter er konstant over hele søylens lengde, og er mindre enn ytterrørets 26 innerdiameter slik at det mellom rørene er dannet et hulrom i form av et ringrom 27. Ringrommet har hensiktsmessig en bredde på ca. 5,0 cm og er stort sett konstant i hele benets 2 2 (dvs. søylens 24) lengde. I ringrommet er det videre ifylt et herdbart materiale såsom betong eller mørtel slik at søylen utgjør en ringformet, lagdelt og forsterket konstruksjon.

Fig. 5 viser et lengdesnitt av hjørnesøylen ifølge fig. 4 og viser overgangen fra en seksjon av benet til en påfølgende seksjon slik det antydes i forbindelse med fig. 2. Innerrøret 28 har en gradvis økende veggtykkelse t^ idet innerrørets 28b (se

figuren) nedre seksjon har større veggtykkelse enn innerrørets øvre seksjon 28a. Eksempelvis kan innerrørets veggtykkelse øke trinnvis nedover langs benet fra seksjon til seksjon slik at veggtykkelsen øker fra ca 3 cm i den øverste seksjon I til ca. 15,0 cm i den nederste seksjon VI. Fortrinnsvis øker tykkelsen trinnvis slik det fremgår av den etterfølgende tabell I.

hvor t angir godstykkelsen på ytterrøret i mm, ti angir godstykkelsen på innerrøret i mm mens seksjonsnummerét er som angitt langs benet på fig. 2.

For så store benlengder som det her er tale om, nemlig opp mot 2 50 meter, er det foretrukket med den i tabellen viste økning i godstykkelsen på innerrøret for at konstruksjonen skal kunne bære den økende statiske vertikalbelastning.

På fig. 6 er det forenklet skissert hvordan et jekkestystem 36 i form av et pinn i hull-jekkesystem kan tilpasses til riggens

12 hjørnesøyler 24 idet jekkesystemet i forbindelse med hver søyle omslutter og danner anlegg mot stort sett diametralt mot-satte søylesider. I hjørnesøylen 24 er det i ytterrøret 26 ut-boret en rekke hull 29 som jekkesystemets 36 jekketapper 42 kan passe inn i og danne anlegg mot ytterrøret, idet hullene er ut-boret med innbyrdes regelmessig avstand parallelt med rørets lengdeakse. Selv om jekketappene (i virksomhet), kommer til å be-røre betongsjiktet og oppsmuldre og knuse dette lokalt, så skjer dette kun punktvis og får ingen negativ betydning for rørkon-struksjonens kraftfordelende funksjon. I alle tilfelle vil jekke-tappen vektbelaste ytterrøret slik at dette danner grunnlaget for kraftfordelingen via betongen og innerrøret og til resten av fagverket. På figur 6 vises det som eksempel at jekketappene 42a

danner anlegg mot ytterrøret inn i hull 29, mens den nedenfor-liggende tapp 42b er tilbaketrukket i forhold til hullet 29b.

Ved hjelp et jekkeaggregat, som er montert på dekket 16 og som ikke er vist på figurene, kan på kjent måte den innbyrdes plassering av dekket 16 relativt til benet 22 forandres. Når jekkesystemet drives slik at tappene beveges oppad i pilens 40 retning løftes benet 2 2 oppad når dekket 16 flyter, mens dekket isteden flytter seg nedad mot havflaten dersom benet 2 2 står på havbunnen 15 (fig. 1). Når jekketappene drives nedad i pilens 41 retning, senkes benet 22 når dekket flyter, mens dekket 16 løftes når benet 2 2 står på havbunnen 15.

Det har vist seg at anvendelse av lagdelte hjørnesøylekon-struksjoner bidrar til en overraskende sterk og gunstig fordeling av punktbelastningskreftene fra jekketappenes anlegg mot søylens ytterrør, og en unngår deformasjoner av metallgodset i området rundt søylens jekkehull. Siden jekken i utgangspunktet kun belaster ytterrøret skulle man dessuten anta at det ville oppstå sterke skjærkrefter (parallelle innbyrdes forskyvninger) i rørkonstruksjonen og følgelig tendenser til forskyvningsdeforma-sjoner mellom delene i den lagdelte konstruksjon. Slike deforma-sjonseffekter er imidlertid ikke påvist under de tester som er foretatt, og dette viser hvor effektivt den lagdelte konstruksjon har evne til å fordele og utjevne kreftene fra jekkesystemet.

En oppjekkbar rigg hvor hjørnesøylene er konstruert på denne måte har følgelig vist seg å ha meget gode og overraskende egenskaper slik det er utredet foran, og bruksområdet til de oppjekkbare rigger kan følgelig utvides sterkt, idet den nå kan anvendes på mye større dyp, dvs ned mot 200 meter, enn de kjente oppjekkbare oljerigger.

Claims (6)

1. Oppjekkbar oljerigg (12) beregnet for operasjoner på store havdyp, og omfattende minst ett ben (22) og et dekk (16) med et jekkesystem, idet benet (eller benene) omfatter et antall hjørne-søyler (24) samt tverrgående stag (30), og hvor hver hjørnesøyle (24) omfatter et stort sett ringformig ytterrør (26) hvori det er anordnet et stort sett ringformig innerrør (28), og ringrommet (27) mellom ytterrørets innervegg og innerrørets yttervegg er fylt med et herdbart materiale såsom betong, med evne til overføring av krefter mellom rørene, idet ytterrørets (26) ytterdiameter er tilnærmet konstant over hele søylens (24) lengde, karakterisert ved at innerrørets (28) ytterdiameter er tilnærmet konstant mens dets veggtykkelse t^ øker fra hjørnesøylens øvre seksjon (I) til hjørnesøylens nederste seksjon (VI).

2. Oljerigg i samsvar med krav 1, karakterisert ved at ytterrørets (26) veggtykkelse (ty) er tilnærmet konstant over hele søylens (24) lengde.

3. Oljerigg i samsvar med krav 1-2, karakterisert ved at innerrørets (28) veggtykkelse t^ øker trinnvis fra hjørnesøylens øvre seksjon (I) til hjørnesøylens nedre seksjon (VI) .

4. Hjørnesøyle (24) for fremstilling av ben i en oljerigg, hvor hver hjørnesøyle (24) omfatter et stort sett ringformig ytterrør (26) hvori det er anordnet et stort sett ringformig innerrør (28), og ringrommet (27) mellom ytterrørets innervegg og innerrørets yttervegg er fylt med et herdbart materiale såsom betong med evne til overføring av krefter mellom rørene, og hvor ytterrørets (26) ytterdiameter er tilnærmet konstant over hele søylens (24) lengde, karakterisert ved at innerrørets (28) ytterdiameter er tilnærmet konstant mens dets veggtykkelse t^ øker fra hjørnesøylens øvre seksjon (I) til dens nederste seksjon (VI). .

5. Hjørnesøyle i samsvar med krav 4, karakterisert ved at ytterrørets (26) veggtykkelse (ty) er tilnærmet konstant over hele søylens (24) lengde.

6. Hjørnesøyle i samsvar med krav 4-5, karakterisert ved at innerrørets (28) veggtykkelse t^ øker trinnvis fra hjørnesøylens (24) øvre seksjon (I) til hjørne-søylens nedre seksjon (VI).