NO160221B - Konstruksjon av typen strekkbenplattform for boring og produksjon utenfor kysten. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår konstruksjoner utenfor kysten for boring- og produksjonsoperasjoner. Oppfinnelsen befatter seg særlig med en elastisk konstruksjon egnet for bruk på vanndybder større enn 300 m.

Anvendelsen av konstruksjoner utenfor kysten til borings- og produksjonsoperasjoner er blitt forholdsvis alminnelig i de senere år. Imidlertid, etter hvert som flere oljefelter utvikles på dypere vann, fortsetter be-strebelsene for å skaffe konstruksjoner som er istand til å tåle de sterke vind- og bølgekrefter som opptrer, uten å medføre prohibitive omkostninger.•

Tre konstruksjoner som har vært foreslått innen-

for teknikkens stand for arbeider på vanndybder større enn 300 m, er det bardunavstivede tårn, plattformen med strekk-

ben og det leddete oppdriftstårn. Det bardunavstivede tårn,

er en avstivet konstruksjon som hviler på havbunnen med en "spud can" eller med peler. Barduner går fra dekket gjennom slitetrosser under vannflaten til vekter på havbunnen. Da tårnet eller riggen vil svaie noen få grader ved passerin-gen av høye bølger, må brønnens rør kunne bøye seg ved bunnen av tårnet. Slitetrossene er fortrinnsvis anbragt i samme høyde som trykksenteret for de beregnede bølge- og vindbelastninger. De omgivende krefter er derfor mer eller mindre på linje med fortøyningssystemet og det til tårnets bunn overførte moment er redusert til et minimum. Utenfor vektene er fortøyningslinene festet til hensiktsmessig fik-serte ankere. Således kan vektene løftes fra bunnen ved kraftige stormbølger hvorved tillates ytterligere forskyv-

ning av tårnet.

Et leddet oppdriftstårn avviker fra den ovenstå-

ende ubevegelige konstruksjon i flere viktige henseender.

En leddet skjøt, såsom en universalskjøt eller et kuleledd fester tårnet til en pelebunn og tillater derved tårnet å vippe som følge av omgivende krefter. Et sett flytekammere skaffer det nødvendige opprettingsmoment og den oppadrettede opp-driftskraft blir effektivt motvirket av et ballastkammer anbragt nær bunnen av tårnet. Den primære innvending mot slike leddete systemer fremkommer som en følge av tårnets begrensede redundans og vanskeligheten med inspeksjon og/eller utskifting av leddskjøten.

En plattform med strekkben er en ved oppdrift fly-tende konstruksjon som holdes på plass ved hjelp av vertikale strekk-kabler forankret i havbunnen. Flytekamrene er konstruert for å redusere til et minimum plattformens reaksjon på vær-

og bølgeforhold.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å kombinere fordelene fra disse kjente konstruksjoner for å frembringe en ny konstruksjon for borings- og produksjonsoperasjoner utenfor kysten, av den type som fremgår av den innledende del av det etterfølgende krav 1, og dette er søkt oppnådd med en konstruksjon som har de trekk som fremgår av den karakteriserende del av dette krav. I samsvar med oppfinnelsen strekker et antall aksiale belastningspeler montert på havbunnen seg oppover fra denne til en viss høyde over vannflaten. En stiv plattform er anordnet med et antall hylser med åpne ender festet til samme, hvilke strekker seg nedover fra denne med hovedsakelig vertikal orientering utenpå hver av de aksiale peler. Oppdrifts-eller flyteorganer festet til hylsene under vannflaten benyt-tes til å gi en oppadrettet oppdrift eller flytekraft som er større enn det som tilsvarer vekten av plattformen, det til-hørende utstyr og hylsene. Det er også anordnet organer for utbalansering av de oppdriftskrefter som overstiger det som tilsvarer plattformens vekt og som virker ved hver av de aksiale belastningspeler. Disse sistnevnte organer omfatter fortrinnsvis stempler som er festet til endene av de aksiale peler og strekker seg nedover, inn i hydrauliske sylindre festet til plattformen. Det er også anordnet organer for injisering av hydraulisk fluidum i hver av sylindrene og fortrinnsvis er grupper av sylindrene forbundet med en enkelt hydraulisk krets.

Det er anordnet lågere mellom de aksiale peler og hylsene for å muliggjøre vertikal bevegelse av hylsene og plattformen i forhold til de ubevegelige aksiale peler. Flyte-organené kan være kammere som er inndelt i rom for å hindre at en kompresjonsbelastning pådras de aksiale peler i tilfelle

av en sprekk i kamrene. Hvis det er påkrevet kan også pele-skjørt monteres nær bunnen av konstruksjonen for å skaffe

ytterligere sidestøtte.

Med henvisning til tegningen som rent skjematisk viser et anlegg egnet for anvendelse av oppfinnelsens konstruksjon skal denne beskrives. På figuren er vist en slik konstruksjon 10 med flere aksiale belastningspeler 12, fortrinnsvis i et antall av minst tre og som drives ned i havbunnen 14 til passende dybde for å gi en egnet motstand mot de omgivende krefter som kan opptre, først og fremst vind- og bølgekrefter. Som vist strekker pelene seg oppover fra havbunnen til over vannflaten 16.

En plattform 18 som gir den nødvendige arbeids-plass for operasjoner med boring og produksjon og som også

kan omfatte rom for opphold og kontorer for mannskapene, befinner seg over vannflaten utenfor høyden av de maksimale stormsjøer som kan ventes.

Et antall hylser 20 er stivt festet på en hvilken som helst konvensjonell måte på plattformen 18 og strekker seg vertikalt nedover utenpå hver av de aksiale peler. Hylsene bør fortrinnsvis strekke seg nedover under vannflaten til minst 75% av avstanden til havbunnen. Hylsene er også fortrinnsvis tverravstivet med avstivere 22, hovedsakelig langs den delen som befinner seg under vann.

Lågere 24 er anordnet mellom hylsene 20 og pelene 12 for å lette relativ aksial bevegelse mellom dem. Lagrene kan være av en hvilken som helst egnet og konvensjonell konstruksjon for å minske den friksjon som ellers ville hindre bevegelsene,og lagrene gir dessuten sidestøtte til de aksiale peler. Driftsforholdene nødvendiggjør at lagrene fortrinnsvis bør være konstruert som et permanent system som ikke vil kreve utskifting under konstruksjonens levetid. Der hvor dette ikke er mulig, bør tilstrekkelig adgang anordnes til komponentene i lagersystemet slik at det er mulig å erstatte kritiske ele-menter med minimal demontering av tilstøtende komponenter.

Det foretrekkes at en oppadrettet flytekraft som tilsvarer 101 - 105 % av vekten av hele konstruksjonen inklu-sive plattformen og dens tilhørende utstyr, men eksklusive pelene, tilveiebringes av flyteorganene som i den viste ut-førelse er utformet som flytekammere 26, og som hensiktsmessig er festet til hylsene under vannflaten. Flytekamrene 26 sørger for at tårnet alltid får opprettingsmoment når det får tendens til å svaie bort fra en sann vertikal orientering på grunn av omgivende krefter. Disse kammere bør være delt inn i rom, slik at uventede tetningsfeil ikke utilbørlig vil belaste fundamentpelene.

Normalt vil to sett flytekammere bli anvendt for konstruksjonens sleping og installasjon på borestedet. Kamrene som er anordnet for å bære den nedre del av hylsene under transporten, kan fylles med vann for neddykking av konstruksjonen eller fjernes eller forskyves mot den øvre ende av enheten.

Den øvre ende av hver aksial pele strekker seg gjennom sin tilhørende hylse som vist på tegningen, og er forbundet med stempler 30 ved hjelp av tverrgående armer 28. Hvert stempel befinner seg inne i en hydraulisk sylinder 32 festet til plattformen i et lastbærende forhold. Fortrinnsvis er minst én av sylindrene som er festet til hver aksial pele tilført hydraulikkfluidum gjennom ledninger fra en enkelt fluidumbeholder 36 som befinner seg på plattformen. Som vist på tegningen, gir en ledning 34 en strømningsbane for hydraulikkfluidum fra beholderen 36 til de ytre sylindre og en ledning 38 gir en strømningsbane for hydraulikkfluidum fra en

beholder 40 til de indre sylindre.

Den overskytende flytekraft utover det som tilsvarer vekten av plattformen og hylsene oppveies av spenningen i de aksiale peleutstyr over de hydrauliske sylindre, fluidum og stempler. Dette system gir hele konstruksjonen den ønskede grad av elastisitet for dreining om havbunnen, men motvirker plattformduving eller vertikal bevegelse.

For å skaffe ytterligere sidestøtte kan skjørte-peler 4 2 installeres på havbunnen nær bunnen av plattformen. Vertikale forskyvbare hylser 44 overfører siderettede be-lastninger fra skjørtepelene gjennom en avstivning 46 som er stivt festet tLl hylsene 20. Lågere 48 kan være innfelt mellom skjørtepelene 42 og hylsene 44 for å muliggjøre relativ aksial bevegelse.

Selv om bruken av hydrauliske organer som beskre-vet ovenfor foretrekkes for kobling av konstruksjonens hylse og plattform til de aksiale belastningsdeler, er det også innenfor oppfinnelsens ånd og grunntanke å benytte konven-sjonelle mekaniske systemer for å oppnå dette.

Claims (6)

1. Konstruksjon (10) for boring og produksjon utenfor kysten, omfattende en stiv plattform (18) , et antall hylser (20) med åpen ende festet til plattformen (18), med utstrek-ning nedover fra denne og med en hovedsakelig vertikal orientering, et tilsvarende antall aksiale peler (12) festet til havbunnen (14) , hvilke strekker seg oppover og inn i hver av hylsene (20), og flyteorganer (26), KARAKTERISERT VED at flyteorganene (26) er festet til hylsene (20) under vannflaten (16) for å gi en oppadrettet flytekraft som overstiger vekten av konstruksjonen (10) eksklusive peler (12), og at det på den øvre ende av hver pele (12) er anordnet minst én tverrgående arm (28) med et respektive stempel (30) som kan beveges hovedsakelig vertikalt i en tilhørende sylinder (32) , idet hver sylinder (32) er festet til plattformen, og at hver sylinder er tilkoblet organer for injisering av hydraulisk fluidum i sylinderen slik at den overskytende flytekraft fra flyteorganene (26) kan utbalanseres ved tilførsel av fluidum under trykk og slik at det tillates en viss grad av elastisitet for dreining av konstruksjonen i forhold til havbunnen.

2. Konstruksjon (10) ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED lågere (24) som befinner seg mellom de aksiale peler (12) og hylsene (20) for å lette den vertikale bevegelse av hylsene (20) i forhold til pelene (12).

3. Konstruksjon ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at flyteorganene (26) er innrettet for å gi en oppadrettet flytekraft som tilsvarer 101% eller mer av den samlede vekt av konstruksjonen (10) eksklusive peler.

4. Konstruksjon ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at antallet aksiale peler (12) er minst tre.

5. Konstruksjon ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hylsene (20) strekker seg fra over vannflaten (16) og nedover til minst 75% av avstanden til havbunnen (14).

6. Konstruksjon ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at minst én sylinder (32) forbundet med hver aksial pele (12) er tilkoblet en enkelt hydraulisk krets (34, 36, 38, 40).