NO20111491A1 - En fot for en maritim strukturs stotteben, og en fremgangsmate for a installere og flytte en oppjekkbar plattform - Google Patents

Abstract

En fot for et støtteben (4) for en maritim struktur (2) omfatter en base (6) som er forbundet til den nedre enden av benet og som er konfigurert for støttende interaksjon med en havbunn (B) og som har en kavitet (29) fluidmessig forbundet med én eller flere åpninger (31) til utsiden av basen. Et hus (14) med et indre kammer (32) hvilket ved en første ende er fluidmessig forbundet til kaviteten (29) og ved en andre ende har en fluidåpning (20) til utsiden av huset. En Ventilsammenstilling (12) er anordnet i kammeret er opererbart mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon for å kontrollere fluidstrømningen gjennom åpningen.

Description

En fot for en maritim strukturs støtteben, og en fremgangsmåte for å installere

og flytte en oppjekkbar plattform

Oppfinnelsens anvendelsesområde

Oppfinnelsen omhandler maritime fartøy som har ett eller flere ben som er forbundet til fartøyets skrog, og hvor benet eller benene er bevegelige relativt til skroget slik at skroget kan heves over vannoverflaten. Slike fartøy refereres vanligvis til som "oppjekkbare fartøy" (eng. "jack-up vessels"). Mer spesifikt omhandler oppfinnelsen en fot for et støtteben for en maritim struktur som angitt i innledningen av krav 1, og fremgangsmåter for å operere den oppfunnede foten.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Dagens tekniske status innbefatter US 3,183,676 (Tourneau), hvilket beskriver et oppjekkbart fartøy med tre høydejusterbare ben glidbart forbundet til et skrog. Hvert ben beveges i forhold til skroget via et tannhjul med tannstang-system som drives med kraftige motorer. Hydraulisk aktivering er også vanlig. På denne måte kan benene beveges nedover, til kontakt med havbunnen og heve skroget over vannoverflaten. Skroget kan deretter brukes som en stabil arbeidsplattform for gjennomføring av et antall oppgaver slik som oljebrønnboring, vedlikehold, reparasjoner, etc. Det er utstrakt bruk av oppjekkbare plattformer i olje- og gassindustrien.

En fordel med det oppjekkbare fartøyet er dets mobilitet. Skroget flyter, slik at et fartøy kan flytes (ofte med egne propeller) til den ønskede arbeidslokasjonen når benene er opptrukket. Når fartøyet har nådd sin ønskede lokasjon, blir benene forlenget inntil kontakt med havbunn for å heve og støtte skroget. Den nedre enden av hvert ben er normalt utformet med en forstørret fot eller såkalt "spud-can". Denne nedre endeseksjonen er designet for å bringes i inngrep med, og dersom nødvendig, for å penetrere inn i havbunnen. Et slikt eksempel er illustrert på figur 3 i det ovenfor nevnte US 3,183,676. Havbunnen er ofte av et mykt materiale slik som slam, mudder og leire, inn i hvilket spud-canen vil penetrere. Penetreringsdybder på mellom 5 og 10 meter er vanlig. Det finnes ulike design og utforminger av spud-caner, for eksempel med en hul, konisk underside.

Et vanlig problem med mobile oppjekkbare plattformer som installeres på en myk havbunn er at en betydelig kraft er nødvendig for å overvinne sugetrykkene rundt og på spud-canen når benet trekkes ut fra havbunnen. Den påkrevde ben-uttrekkskraften avhenger av faktorer slik som jordsmonnssammensetning, formen på spud-can, spud-canens nedsenkningsdybde, og uttrekningshastigheten. Uttrekkskreftene må holdes under gitte verdier, bestemt av stabilitetskriterier for fartøyet.

Kjent teknikk inkluderer også US 4,761,096 (Lin), hvilken beskriver et system ved hvilket problemet med høye uttrekkskrefter kan mildnes. Et vannjetsystem er forbundet med en spud-can, i hvilket vann under høyt trykk kan mates gjennom et flertall dyser under og på toppen av spud-canen. Dette reduserer uttrekksmotstanden ved å minimere suge- og friksjonsmotstanden til havbunnsjordsmonnet.

Slike høyttrykks-jetsystemer drives vanligvis av pumpesystemer som må være laget av høyverdige materialer for å kunne operere i de korrosive omgivelsene forårsaket av sjøvann. Konsekvensen er at pumpesystemene er dyre og at de ofte trenger vedlikehold.

Søkeren har tenkt ut og utformet denne oppfinnelsen for å overvinne spesifikke ulemper ved den kjente teknikk og for å oppnå ytterligere fordeler.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er angitt ogkarakteriserti hovedkravet, mens de uselvstendige kravene beskriver andre karakteristikker ved oppfinnelsen.

Det er således tilveiebrakt en fot for et støtteben for en maritim struktur, foten omfatter en base som er forbundet til den nedre enden av benet og som er konfigurert for støttende interaksjon med en havbunn og som har en kavitet fluidmessig forbundet med én eller flere utløpsåpninger til utsiden av basen,karakterisert vedet hus med et indre kammer hvilket ved en første ende er fluidmessig forbundet til kaviteten; og ventilmidler anordnet i kammeret og opererbare mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon for å tillate fluidstrømning inn i kammeret.

I en utførelse omfatter foten en fluidlinje forbundet til et innløp til kammeret og er konfigurert for selektiv mating av fluid under trykk inn i kammeret. Fluidet kan være en væske (slik som vann) eller en gass (slik som luft).

I en utførelse har kammeret ved en andre ende en fluidåpning til utsiden av huset, og ventilmidlene omfatter en ventilsammenstilling anordnet for å kontrollere fluidstrømning gjennom åpningen.

I en utførelse omfatter ventilsammenstillingen ett eller flere ventilelementer som har forspenningsmidler som er anordnet for å forspenne ventilelementene i en lukket stilling ved ventilsammenstillingen. Forspenningsmidlene omfatter i én utførelse ett eller flere oppdriftselementer som er anordnet for å holde ventilelementene i en lukket posisjon ved ventilsammenstillingen når foten er nedsunket i vann. Ventilsammenstillingen kan omfatte én eller flere spjeldventiler. Ventilmidlene omfatter i én utførelse en ventil anordnet for å tillate innstrømning av omkringliggende sjøvann inn i kammeret.

I en utførelse omfatter huset et rør, hvilket strekker seg oppover fra basen og åpningen er anordnet i en vertikal avstand fra kaviteten.

Basen er i en utførelse en spud-can og utløpsåpningene er anordnet på undersiden av spud-canen. Utløpsåpningene er i en utførelse anordnet i et ringformet spor.

I en utførelse av oppfinnelsen er benet glidbart forbundet til den maritime strukturen og den maritime strukturen er en flytende oppjekkbar plattform.

Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte for å installere en oppjekkbar plattform hvilken flyter i en vannoverflate og har ett eller flere ben som er forlengbare til en havbunn, og hvert ben omfatter en fot ifølge oppfinnelsen,karakterisert vedå senke benene inntil basen har antatt støttende kontakt på, eller i en avstand nedenfor, havbunnen mens ventilmidlene holdes i en lukket stilling, og å fortsette å bevege benene relativt plattformen inntil plattformen støttes av benene i en avstand over vannoverflaten.

Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte for å flytte en oppjekkbar plattform hvilken er støttet i en avstand over vannoverflaten via ett eller flere ben som er i støttende kontakt med havbunnen via en fot ifølge oppfinnelsen,karakterisert ved(i) å senke plattformen til havoverflaten ved å bevege benene relativt til plattformen; (ii) å fortsette å bevege benene oppover og åpne ventilmidlene slik at vann tillates å strømme inn i kammeret og videre inn i kaviteten og gå ut av basen via utløpsåpningene.

I en utførelse av fremgangmåten for å flytte den oppjekkbare plattformen, åpnes ventilsammenstillingen på grunn av sugekraften som genereres i kammeret ved bevegelsen av benet oppover. I en utførelse av fremgangmåten, injiseres en mengde vann inn i kammeret via en fluidlinje før trinn ii, hvorved vann presses ut av utløpsåpningen og gjennom hvilket som helst slam, mudder eller lignende som omgir basen.

Det er også tilveiebrakt en oppjekkbar plattform omfattende en dekkstruktur og et flertall oppjekkbare ben,karakterisert vedat hvert ben omfatter en fot ifølge oppfinnelsen.

Kort beskrivelse av tegningene

Disse og andre karakteristikker ved oppfinnelsen vil bli tydelige ut fra den etterfølgende beskrivelsen og en foretrukket utførelse, gitt som el ikke-restriktivt eksempel, med referanse til de vedlagte tegningene hvor: Figur 1 viser et sideriss av et oppjekkbart ben med foten ifølge oppfinnelsen; Figur 2 er en forstørrelse av området markert "A" på figur 1, og illustrerer foten ved bunnen av det oppjekkbare benet; Figur 3 er et annet sideriss av det oppjekkbare benet illustrert på figur 1; Figur 4 er en forstørrelse av området markert "B" på figur 3; og illustrerer toppen av det oppjekkbare benet; Figur 5 er et perspektivriss av huset ifølge oppfinnelsen; Figur 6 er et skjematisk sideriss av huset illustrert på figur 5; Figur 7 er en forstørrelse av området merket "C" på figur 6; og illustrerer en øvre del av huset; Figur 8 og 9 er perspektivriss av en ventilsammenstilling til bruk i forbindelse med huset; Figur 10 er et skjematisk sideriss av en spjeldventil som har oppdriftsel ementer; Figur 11 er et skjematisk toppriss av basen ifølge oppfinnelsen; Figur 12 er en snittegning av langs seksjonslinjen A-A på figur 11;

Figur 13 er et perspektivriss som illustrerer undersiden til basen; og

Figur 14 er en skjematisk skisse av en maritim struktur støttet av oppjekkbare ben som har basen og huset ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelse

Ved først å referere til figurene 1, 2 og 14, er foten ifølge oppfinnelsen i den viste utførelsen montert ved bunnen av et oppjekkbart ben 4. Slikt oppjekkbart ben er velkjent på fagområdet og omfatter tre rør 8a sammenkoplet i en triangulær konfigurasjon via avstivning 8c. Hull 8b muliggjør interaksjon med oppjekkingsmekanismen (ikke vist) på en plattform 2. Benet 4 er forbundet ved dets nedre ende til en spud-can 6, se eksempelvis figurer 2 og 11. Figur 14 viser en situasjon hvor spud-canene er senket ned i mykt slam og/eller mudder på havbunnen B. Spud-canen 6 omfatter et antall utløpsåpninger, eller dyser, 31 anordnet på den nedre siden, hvorav tre er anordnet i et omkretsende spor 30 (se figurer 10 og 13). Utløpsåpningene 31 er forbundet via indre kanaler til en kavitet 29. Et hus med form som et rør 14 er forbundet til den øvre siden av spud-canen 6 slik at det indre kammeret 32 til røret er i fluidkommunikasjon med kaviteten 29 via den nedre rørenden 21. Røret 14 strekker seg oppover fra spud-canen og har en åpning 20 ved sin øvre ende. Ved en høyde h over spud-canen er det anordnet en ventilsammenstilling 12 i røret via en flensplate 22, for på denne måte å dele røret i en nedre rørdel 14a og en øvre rørdel 14b. Høyden h er dimensjonert i henhold til det planlagte dypet hvor benet er tenkt å benyttes, for eksempel rundt 20 meter. Røret 14 er strukturelt forbundet til benet via støtteplater 16.

Med referanse til figurene 8 og 9, omfatter ventilsammenstillingen i den viste utførelsen tre spjeldventiler 24 i et hus 23 og forbundet til flensplaten 22. Ved i tillegg å referere til figur 10, er spjeldventilen av to-klaff-typen hvor hver av ventilklaffene 26 er dreibart støttet med et hengsel 27. Spjeldventilene er anordnet for å lukke mot en flensring 25 og er konfigurert slik at de er åpne når de utsettes for en kraft i retning nedover (jf. pil merket "D" på figur 10), dvs. de tillater en innstrømning av vann gjennom åpningen 20 inn i kammeret 32.

I en foretrukket utførelse er ventilklaffene 26 forsynt med oppdriftselementer (vist skjematisk på figur 10), for på denne måte å forspenne hver ventil til en lukket posisjon når foten nedsenkes i vann og det ikke er noen signifikant trykkdifferanse over ventilen.

Et fluidinfusjonsrør 10 er forbundet til huset via en åpning 11, og tillater at fluid mates inn i kammeret 32. Fluidinfusjonsrøret 11 strekker seg opp langs benet 4, og har tilkoplingspunkter og ventiler 18 i regelmessige intervaller for enkel tilkopling til en kilde med trykksatt fluid (ikke vist) på plattformen. Det trykksatte fluidet kan være en væske (eksempelvis sjøvann) eller en gass (eksempelvis luft).

Under bruk, for eksempel under installasjon, blir benet utstrukket inn i vannet, mot havbunnen, og den nedsunkne kaviteten 29 og kammeret 32 vil fylles med vann. Tilkoplingsventilene 18 er lukket. De nedsunkne oppdriftselementene 28 vil forårsake at ventilsammenstillingen 12 lukkes og trykket i kammeret og kaviteten (hvilken er åpen mot det omkringliggende vannet via utløpsåpningene 31) vil være likt som omgivelsestrykket. På denne måte vil dette like trykket, når spud-canen senkes ned i slammet eller mudderet på havbunnen, forhindre at slam eller mudder kommer inn i kaviteten 29 og kammeret 32.

Når plattformen skal flyttes, og benene er trukket opp fra havbunnen, vil bevegelsen oppover av benet generere en sugekraft i kaviteten og kammeret, for på denne måte å suge spjeldventilene åpne. Ettersom benet fortsetter bevegelsen oppover, vil vann strømme inn i åpningen 20, gjennom røret 14, og ut av utløpsåpningene 31.

I tilfellet når spud-canen er solid nedsenket i havbunnen og vanskelig å bevege på grunn av sugekreftene mellom spud-canen og den myke havbunnen, kan prosessen initieres ved å injisere et fluid under trykk (for eksempel vann eller luft fra en overliggende pumpe, ikke vist) inn i kammeret 32 via røret 10 og åpningen 11. På denne måten genererer det injiserte fluidet et høyere trykk i kammeret enn i vannet som omgir røret 14, og resultatet blir at fluidet(ene) (vann eller vann og luft) inne i kammeret 32 presses ut gjennom utløpsåpningene 31 og således spyle bort nærliggende slam eller mudder. Fortrinnsvis kan kammeret utstyres med en trykksensor (ikke vist), slik at operatøren vet når trykket i kammeret begynner å synke, og for på denne måte å få en indikasjon på at spud-canen kan heves ut fra havbunnen.

Som nevnt ovenfor er høyden h til røret dimensjonert i forhold til dybden der hvor benet er tenkt å benyttes, slik er en sikker på at åpningen 20 er nedsunket når benet er installert på havbunnen. Likeledes, under visse omstendigheter kan det være nødvendig eller beleilig å installere benet i grunnere vann, dvs. på dybder mindre enn h; hvorved åpningen 20 vil være over vann. Derfor installeres én eller flere valgfrie ventiler 33 på røret, i en nedre del av røret (se figurer 2, 6, 12 som viser én slik ventil). Ventilen kan åpnes når benet skal trekkes ut fra havbunnen, for å tillate omkringliggende sjøvann å strømme gjennom kammeret, som beskrevet ovenfor. I tilfellet at fluidinfusjonsrøret benyttes, holdes ventilen 33 i en lukket posisjon inntil det er et tilstrekkelig overtrykk i kammeret.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med referanse til et rør forbundet med den øvre siden av en spud-can, så skal det forstås at huset kan ha andre former enn rør og at det kan være en integrert del av spud-canen.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet i relasjon til et oppjekkbart ben av fagverk, vil fagmannen forstå at oppfinnelsen også kan benyttes på andre typer ben.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet i relasjon til spjeldventiler med flytende lukkemidler, så skal det forstås at oppfinnelsen egner seg like godt sammen med andre forspenningsmidler. Selv om det ikke er vist, så skal det forstås at ventilsammenstillingen kan opereres ved hydraulikk, pneumatikk, magnetisk lås, og/ eller mekaniske midler.

Claims (16)

1. Fot for et støtteben (4) for en maritim struktur (2), foten omfatter en base (6) som er forbundet til den nedre enden av benet og som er konfigurert for støttende interaksjon med en havbunn (B) og som har en kavitet (29) fluidmessig forbundet med én eller flere utløpsåpninger (31) til utsiden av basen,karakterisert vedet hus (14) med et indre kammer (32) hvilket ved en første ende er fluidmessig forbundet til kaviteten (29); og ventilmidler (12; 33) anordnet i kammeret og opererbare mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon for å tillate fluidstrømning inn i kammeret (32).

2. Foten ifølge krav 1, videre omfattende en fluidlinje (10) forbundet til et innløp (11) til kammeret (32) og konfigurert for selektiv mating av fluid under trykk inn i kammeret.

3. Foten ifølge krav 1 eller krav 2, hvori kammeret (32) ved en andre ende har en fluidåpning (20) til utsiden av huset, og at ventilmidlene omfatter en ventilsammenstilling (12) anordnet for å kontrollere fluidstrømning gjennom åpningen (20).

4. Foten ifølge krav 3, ventilsammenstillingen (12) omfatter videre ett eller flere ventilelementer (26) som har forspenningsmidler (28) som er anordnet for å forspenne ventilelementene i en lukket stilling ved ventilsammenstillingen.

5. Foten ifølge krav 4, forspenningsmidlene omfatter ett eller flere oppdriftselementer (28) som er anordnet for å holde ventilelementene i en lukket stilling av ventilsammenstillingen når foten er nedsunket i vann.

6. Foten ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvor ventilsammenstillingen (12) omfatter én eller flere spjeldventiler.

7. Foten ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori ventilmidlene omfatter en ventil (33) anordnet for å tillate innstrømning av sjøvann omkringliggende huset inn i kammeret (32).

8. Foten ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori huset omfatter et rør (14) hvilket strekker seg oppover fra basen (6) og åpningen (20) er anordnet en vertikal avstand (h) fra kaviteten (29).

9. Foten ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvor basen (6) er en spud-can og utløpsåpningene (31) er anordnet på undersiden av spud-canen.

10. Foten ifølge krav 9, hvori utløpsåpningene (31) er anordnet i et ringformet spor.

11. Foten ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori benet (4) er glidbart forbundet til den maritime strukturen (2) og den maritime strukturen er en flytende oppjekkbar plattform.

12. Fremgangsmåte for å installere en oppjekkbar plattform (2), hvilken flyter i en vannoverflate (S) og har ett eller flere ben (4) som er forlengbare til en havbunn (B), og hvert ben omfatter en fot ifølge hvilke som helst av kravene 1-11,karakterisert vedå senke benene inntil basen (6) har antatt støttende kontakt på eller i en avstand nedenfor havbunnen mens ventilmidlene holdes i en lukket stilling, og fortsette å bevege benene relativt plattformen inntil plattformen støttes av benene i en avstand (d) over vannoverflaten.

13. Fremgangsmåte for å flytte en oppjekkbar plattform (2) hvilken er støttet i en avstand (d) over vannoverflaten (S) via ett eller flere ben (4) som er i støttende kontakt med havbunnen (B) via en fot ifølge hvilke som helst av kravene 1-11,karakterisert ved(i) å senke plattformen til havoverflaten ved å bevege benene relativt plattformen; (ii) å fortsette å bevege benene oppover og åpne ventilmidlene slik at vann tillates å strømme inn i kammeret (32) og videre inn i kaviteten (29) og gå ut av basen (6) via utløpsåpningene (31).

14. Fremgangsmåten ifølge krav 13, hvori ventilsammenstillingen (12) åpnes på grunn av sugekraften som genereres i kammeret (32) ved oppoverbevegelsen av benet.

15. Fremgangsmåten ifølge krav 13 eller krav 14, hvor en mengde fluid injiseres inn i kammeret (32) via en fluidlinje (10) før trinn ii, hvorved vann presses ut av utløpsåpningen (31) og gjennom hvilket som helst slam eller mudder som omgir basen.

16. Oppjekkbar plattform, omfattende en dekkstruktur (2) og et flertall oppjekkbare ben (4),karakterisert vedat hvert ben omfatter en fot ifølge hvilke som helst av kravene 1-11.