NO173816B - Fremgangsmaate ved oppbygging av en offshore-konstruksjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved oppbygging av en offshore-konstruksjon som innbefatter opp gjennom vannflaten ragende søyler eller ben, under utnyttelse av lektere for transport og montering.

En vanlig måte å arrangere såvel flytende som stasjonære bore- og prosesseringsplattformer på, er å bygge selvbærende moduler som plasseres på eller over plattformens strukturelle bæresystem, idet både modulene og bæresystemene så og si "skreddersys" etter oljefeltets spesielle karakteristikk og behov. Denne løsning er funksjonell og rasjonell av flere grunner, men lite fleksibel. Å fjerne modulene for å mulig-gjøre alternativ utnyttelse kan innebære kostbar ombygging både av plattformens globale såvel som lokale strukturelle systemer.

Ved en såkalt "flat top" utførelse er plattformens strukturelle bæresystemer basert på mindre moduler, hvor følgelig også bæringen eller understøttelsen av modulene er mer tett, fleksibel og valgbar. Dette innbærer også at de opprinnelige modulene vil kunne tas av plattformen og erstattes av andre typer moduler uten å modifisere bæresystemene vesentlig, slik at man således kan møte et behov for alternativ utnyttelse av plattformen. Slike behov kan være relatert enten direkte til den stasjonære periode, hvor f.eks. innvunnet erfaring med hensyn til feltutnyttelse stiller andre krav enn opprinnelig antatt, eller plattformen vil kunne brukes på andre oljefelt med endrede krav til utstyr. Dette siste gjelder for flytende og halvt nedsenkbare plattformer, altså for både forankrings-og strekkstag-plattformer.

Bruk av store løftefartøyer for innlasting av de tunge selvbærende utstyrs-modulene er meget kostbart. Å bruke lektere ved slik innlasting er langt, billigere, og har derfor blitt og vil bli introdusert for flere plattformers vedkommende i tiden fremover.

I forbindelse med Conoco's Heidrun-plattform er det kjent et konsept som går ut på at man laster selvbærende utstyrsmoduler på tvers av en lekter, og plasserer dem på modulbærende strukturer som strekker seg mellom respektive søylepar. En forutsetning for denne innlastingsmetode er at det er fri passasje for lekteren mellom søylene. Ettersom søylene imidlertid er utsatt for store belastninger fra blant annet bølger og havstrøm, vil de selvbærende utstyrsmodulene som plasseres over dette åpne feltet mellom søylene, også måtte funksjonere som globale styrkeelementer for å holde disse søylene sammen.

Siden dette også gjelder bølge- og strømkrefter som virker diagonalt på søylene, må utstyrsmodulene også kunne hindre søylene i å deformeres innbyrdes fra kvadratisk senter-posisjon til parallellogramposisjon.

Denne paralleilogram-deformasJonen må utstyrsmodulene som står direkte over søylene forhindre ved momentoverføring fra det ene søyleparet til det andre. Disse stabiliserende og fastholdende momenter opptrer som kraftpar fra bærestruktur-ene mellom moduler og søyler. Dette innebærer at de modulene som på denne måten deltar i den globale styrken av plattformen, må ha spesielt forsterkede bunnstrukturer.

En kjent, ren "flat top" dekk-løsning er en hvor et dekk bygges opp mellom alle søylene. Man har da ikke åpent rom mellom søylene for tilkomst av lekter for innlasting av moduler, og det forutsetter derfor innlasting av disse ved hjelp av kranskip, eventuelt ved hjelp av plattformens eget løfteutstyr.

Hensikten med oppfinnelsen er å muliggjøre en oppbygging av toppdelen i en offshore-konstruksjon (plattform) hvor man kan utnytte lektere fullt ut og hvor man unngår at utstyrsmodulene må inkorporeres i den globale styrke.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en fremgangsmåte ved oppbygging av en offshore-konstruksjon som innbefatter opp gjennom vannflaten ragende søyler eller ben som er avstivet innbyrdes over vannflaten med en bærestruktur, og som videre innbefatter modulbærende strukturer på i det minste to og to motliggende søyler og på de modulbærende strukturer under-støttede utstyrsmoduler, kjennetegnet ved at bærestrukturen ved hjelp av lekter bringes inn mellom søylene, under de allerede plasserte utstyrsmoduler og i flukt med de allerede installerte modulbærende strukturer, hvortil den så forbindes .

På denne måten muliggjøres bruk av lekter for samtlige av de tre nevnte hovedkomponenter: modulbærende strukturer, utstyrsmoduler og bærestruktur. De modulbærende strukturer kan bringes på plass på i det minste to og to motliggende søyler ved hjelp av en lekter, hvoretter utstyrsmodulene lastes på plass på de modulbærende strukturer ved hjelp av lekter, og så bærestrukturen ved hjelp av lekter bringes inn mellom søylene, under utstyrsmodulene og i flukt med de allerede installerte modulbærende strukturer, hvortil den så forbindes, for derved å inngå i offshore-konstruksjonens globale struktur.

Som følge av innkoplingen av en bærestruktur som integreres med de modulbærende strukturer behøver utstyrsmodulene over søylene ikke å inkorporeres i den globale styrke. Den kompakte nedre delen av utstyrsmodulene kan derfor forenkles, og modulene blir lettere og billigere.

Man oppnår også en mer strukturelt oversiktlig fastholding av søylene, idet man unngår overføring av krefter via diverger-ende, fleksible elementer som utsettes for bøye- og skjær-krefter. Slike indirekte kraftoverføringer har vist seg å gi uforutsette belastninger sent i prosjekteringsfasen, og har skapt modifiseringsproblemer for konstruktørene. Utstyrsmodulene kan lastes av offshorekonstruksjonen eller plattformen uten at globalstyrken affiseres. Ved behov kan derfor samtlige moduler fjernes og den underliggende dekk-struktur vil da kunne funksjonere som et flat-top-dekk.

Som nevnt vil utstyrsmodulene, fordi de ikke inngår i den globale styrke, kunne lastes av uten at globalstyrken påvirkes. Det vil være et kost-optimaliseringsspørsmål hvorvidt man ved en anvendelse av den underliggende dekk-struktur som et flat-top-dekk bør installere den nødvendige dekksplate med avstivninger samtidig med bærestrukturen, eller installere slik dekkplate etter at modulen er fjernet.

Den nye fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen gir mulighet for begge metoder. Det skal her imidlertid fremheves at oppfinnelsen gir mulighet for å forsyne de modulbærende strukturer med en overliggende dekksplate før utstyrsmodulene lastes på plass, og likeledes kan bærestrukturen forsynes med en overliggende dekksplate (med avstivning) før den bringes inn mellom søylene med lekter.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1-6 rent skjematisk viser forskjellige trinn under gjennomføringen av

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, fig. 7 viser et perspektivrlss av en offshore-konstruksjon hvor fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan

utnyttes,

fig. 8 viser offshore-konstruksjonen i fig. 7

etter montering av modulbærende

strukturer,

fig. 9 viser offshore-konstruksjonen i fig. 7

og 8 etter plassering av en utstyrsmodul,

fig. 10 viser offshore-konstruksjonen i fig.

7,8,9 etter den avsluttende plassering av bærestrukturen mellom de modulbærende strukturer,

fig. 11 viser en forstørret detalj hentet fra

området XI i fig. 10,

fig. 12 og 13 viser i forenklede riss vinkelrett på

hverandre en modifisert utførelse av

de modulbærende strukturer,

fig. 14 viser et riss tilsvarende fig. 8, hvor de monterte modulbærende strukturer er

forsynt med dekksplate,

fig. 15 viser et grunnriss av en offshore-plattform bygget opp ifølge fig. 7-10 og 14, og viser flat-top-versjonen

etter at utstyrsmodulene er fjernet,

fig. 16 viser et forstørret snitt etter

snittlinjen XVI-XVI i fig. 15, og fig. 17 viser et snitt etter snittlinjen VXII-XVII i fig. 16.

I det skjematiske grunnriss i fig. 1 er de fire søylene 1,2,3,4 til en off shore-konstruksjon vist, se også fig. 7. Søylene eller benene 1-4 er som vist i fig. 7 forbundne med hverandre ved hjelp av horisontale elementer 5,6,7,8 som er neddykket, mens søylene som vist rager opp gjennom vannflaten 9. Mellom søylene 1-4 er det fri passasje og som vist i fig. 1 kan derfor en lekter 10 bringes inn mellom søylene. På lekteren er det plassert to modulbærende strukturer 11,12.

Disse modulbærende strukturer 11,12 er hensiktsmessig bygget over dokk og løftes av dokken ved hjelp av lekteren 10 og plasseres mellom søylene 1-4 som vist i fig. 1. De modulbærende strukturer 11,12 er bygget som rørfagverk, se fig. 8, men andre byggeformer kan være aktuelle. De modulbærende strukturer kan hensiktsmessig settes opp på foreløpige bærebraketter (ikke vist) på søylene, hvoretter løsholdte stykker tilpasses og sveises inn. Deretter kan man ferdig-støpe toppen av søylene 1-4 (søylene er her forutsatt utført i betong), slik at de modulbærende strukturer innfestes i søylene som vist i fig. 2 og 8.

Det er naturligvis ingen betingelse at søylene eller benene 1-4 er av betong. Oppfinnelsen kan på samme måte realiseres i forbindelse med søyler eller ben utført som stålkonstruk-sjoner .

Etter ferdigstillingen, eksempelvis som vist i fig. 2 og 8, lastes utstyrsmodulene over og på de modulbærende strukturer. Utstyrsmodulene er vanligvis 1 form av store container-lignende byggverk, som kan være lukkede eller i form av mer eller mindre åpne rammestrukturer, som er selvbærende. En slik utstyrsmodul er vist i fig. 3 og 4, og er også inntegnet i fig. 9, som viser en offshore-konstruksjon i perspektiv-riss, i tilslutning til den figurfølge som starter med fig. 7 og 8, og som avsluttes med fig. 10.

Av fig. 3 og 4 ser man hvordan en utstyrsmodul 13 er lagt på en lekter 14 og er bragt inn mellom søylene 1-4, hvor de utstyrsbærende strukturer 11,12 er bragt på plass som beskrevet foran. I fig. 9 ser man hvordan utstyrsmodulen 13 er bragt på plass over og hviler på de modulbærende strukturer 11,12.

Det skal her bemerkes at selve overføringen fra lekter til søyler/modulbærende strukturer ikke er nærmere vist eller beskrevet, da det her dreier seg om velkjent teknikk. Således kan man utnytte ballastering av lekter og/eller flyteren (offshore-konstruksjonen) og man kan også utnytte spesielle løfteutstyr på lekteren, samt dempe/mottagingsorganer på søylene/strukturene.

En bærestruktur som skal plasseres mellom søylene og forbindes med de modulbærende strukturer, bygges fortrinnsvis parallelt med de modulbærende strukturer og likeledes over dokk. Som for de modulbærende strukturene, lastes en slik bærestruktur 15 av byggedokken ved hjelp av en lekter 16, og plasseres inn mellom søylene 1-4 som vist i fig. 5 og 6. Bærestrukturen 15 posisjoneres som vist inn mellom søylene fra undersiden av utstyrsmodulene 13 (etter plasseringen av modulen 13 som vist i fig. 3,4 og 9 plasserer man ytterligere moduler på de utstyrsbærende strukturer 11,12 etter behov, se fig. 5 og 10) og i flukt med de allerede installerte modulbærende strukturer 11,12, tilpasses og sveises.

Bærestrukturen 15 plasseres hensiktsmessig på temporære bærebraketter 17 på søylene 1-4 og fastsveises til de utstyrsbærende strukturer 11,12 ved hjelp av løse innlegg (korte rørstykker) 18,19 som fastsveises etter tilpassing. Tilsvarende teknikk kan naturligvis benyttes for plasseringen og innfestingen av de modulbærende strukturer 11,12 på søylene.

I fig. 12 og 13 er vist en modifisert utførelsesmulighet, hvor man med utgangspunkt i den i fig. 7 viste betong-konstruksjon kan lekte inn modulbærende strukturer 20,21. Disse er utført stort sett på samme måte som strukturene 11,12, men er modifisert derhen at det i hver struktur er integrert to stålsylindre 23-26, som settes på toppen av de av betong støpte søyler 1-4.

På egnet måte kan så disse stålsylinderne justeres og fast-monteres på toppen av de respektive søyler. Bruk av stålsylindre som settes på de plane oversidene til betongsøyler representerer en gunstig teknisk løsning, fordi sideavvik kan tillates i en viss utstrekning, når betongsøylenes diametre er noe større enn diameteren til stålsylindrene.

Foran er oppbyggingen av plattformtoppen, med de modulbærende strukturer, utstyrsmodulene og bærestrukturen, beskrevet uten på forhånd innlagt dekksplate. Det vil som foran nevnt være et kost-optimaliseringsspørsmål hvorvidt en eventuell overliggende dekksplate med avstivning skal installeres samtidig med bærestrukturen, eller installeres etter at utstyrsmodulene er fjernet. I fig. 14 er vist hvordan man før utstyrs-modulene lastes på plass, kan ha installert et dekk 27,28 (dekkene er brutt, for å vise den underliggende bærestruktur). Et slikt dekk kan også plasseres på forhånd på bærestrukturen 15, se fig. 15, hvor en del av et slikt dekk er tegnet inn og betegnet med 29.

Dekkene 27,28,29 avstives fortrinnsvis mot den underliggende bærestruktur med en egnet kryssavstivning, slik det er vist i fig. 16,17, hvor det er benyttet enkle krysspant 30,31. Den meget enkle dekkplatestruktur som er vist her, er meget fleksibel med hensyn til as-built-toleranseavvik. Den er også meget billig å fremstille.

Foran er de modulbærende strukturer og bærestrukturen vist og beskrevet som rørfagverk. Utførelse av bæresystemet som en åpen struktur, er fordelaktig. Brukes mer kompakte elementer, eksempelvis boksfagverk, eventuelt med integrerte utstyrs-dekk, må en slik bærestruktur heves så mye over havflatenivå og splash-sone at de definerte regulære og sykliske bølgene ikke når opp i bærestrukturen. Sykliske belastninger fra slike bølger vil ellers kunne forårsake utmatting. Ved å konstruere bæresystemet som en åpen struktur, vil det kunne tillates at bæresystemet kan senkes til en mindre klaring over splash-sonen. Rørfagverk er en meget hensiktsmessig, slik åpen struktur. Posisjonert 7-8 m over stille vann og mellom søylene vil hele toppsiden følgelig kunne senkes tilsvarende, idet bare en liten prosent av de regulære, store bølgende vil slå opp i bærestrukturen, med minimale utmatt-ingseffekter. Resultatet av denne senkningen er at tyngde-punktet av toppsiden senkes, og vindkrefter og moment fra vindkrefter reduseres.

Rørfagverk har den fordel at de vil kunne utføres slik at de overfører og fastholder søylene, som utsettes for 360" bølgebelastning, på en slik måte at alle slike krefter overføres som rene trykk-/strekkbelastninger via stive strukturelle triangler.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved oppbygging av en offshore-konstruksjon som innbefatter opp gjennom vannflaten ragende søyler eller ben (1-4) som er avstivet innbyrdes over vannflaten med en bærestruktur (15), og som videre innbefatter modulbærende strukturer (11,12) på i det minste to og to motliggende søyler (1-4), og på de modulbærende strukturer understøttede utstyrsmoduler, karakterisert ved at bærestrukturen (15) ved hjelp av lekter (16) bringes inn mellom søylene (1-4), under de allerede plasserte utstyrsmoduler (13) og i flukt med de allerede installerte modulbærende strukturer (11,12) hvortil den forbindes.