NO321609B1 - Fremgangsmate for montering av et dekk pa en fast eller flytende offshore-baerekonstruksjon og pongtong for bruk ved slik montering - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører rent generelt installering av offshore-konstruksjoner, mer spesielt en fremgangsmåte for montering av et dekk på en fast eller flytende offshore-bærerkon-struksjon og en pongtong for bruk ved slik montering.

Ved bygging og installering av offshore-konstruksjoner, som benyttes for boring etter og for produksjon av hydrokarboner, er det meget lettere og mindre kostbart å bygge en stor offshore-konstruksjon på land og taue den til installasjonsstedet i stedet for å bygge opp konstruksjonen i sjøen. På grunn av dette forsøker man stadig å redusere den andel av offshore-arbeider som er nødvendig, for derved å redusere byggekostnadene. Til tross for dette, kreves det likevel en viss andel offshore-arbeider i de enkelte tilfeller.

Tidligere, når man har installert dekket på en stor offshoreplattform, har man ofte funnet det ønskelig å bygge dekket som en stor komponent og montere den fullt ferdig ved å løfte den fra en lekter og plassere den på bærekonstruksjonen. Ettersom dekkene er blitt større og tyngre, er det færre tungløftkraner som kan håndtere slike laster. Dersom dekket blir så stort eller tungt at det ikke kan løftes med kraner, har man delt det opp i mindre komponenter som så hver for seg løftes på plass. Dette forlenger imidlertid monteringsprosessen fordi det kreves flere løft og fordi utstyret i de separate komponenter, etter at komponentene er satt på plass, må sammenkobles og utprøves, noe som krever større mengder offshore-arbeider.

En alternativ fremgangsmåte til den å dele dekket opp i mindre komponenter, har vært å bygge dekket som en ferdig enhet på land, og så å bringe denne store dekkonstruksjon over på en relativt smal lekter, slik at dekkets sidepartier rager ut over hver lekterside. Lekteren transporteres så til monteringsstedet hvor den manøvreres inn mellom bære-søylene i bærekonstruksjonen (derav behovet for en smal lekter og stor avstand mellom bæresøylene). Så snart den er brakt på plass, kan lekteren ballasteres slik at den ligger lavere i vannet og dekket kan overtas av bæresøylene. Deretter kan lekteren beveges ut fra under dekket og de-ballasteres.

Denne fremgangsmåte er beheftet med flere ulemper. Den er begrenset til bruk i forbindelse med en bærekonstruksjon som har et stort åpent areal i sitt sentrale område nær vannlinjen, slik at lekteren kan bringes inn. Lekteren må også ha en bredde tilstrekkelig til å gi stabilitet mot rulling når dekket hviler på lekteren. Både bærekonstruksjonen og lekteren er således avhengig av hverandre, og det samme gjelder for bærekonstruksjo-nens og dekkets strukturelle utforming.

Ballasteringen av lekteren før overføringen av dekket til bærekonstruksjonen byr også på problemer. Ballasteringen må skje relativt raskt, nesten momentant, og dekket må være skikkelig plassert og innrettet i forhold til bærekonstruksjonen. Plutselige bølge-påvirkninger eller vindkrefter vil kunne bevirke at innretningen går tapt, eller lekterens hiv-bevegelser vil kunne gi skader på dekket eller bærekonstruksjonen.

Nye typer flytende konstruksjoner, såsom bøye-konstruksjoner og strekkstagplattformer, er konstruksjoner som medfører at ballasteringen av fartøyet som bærer dekket ikke kan skje raskt. Et stort dekk, eksempelvis et som veier 15.000 tonn, vil bevirke at den flytende bærekonstruksjon beveger seg nedover, og med mindre den flytende bærekonstruksjon de-ballasteres for å kompensere for denne økede vekt, vil den miste fribordet og vil kunne synke. For å unngå dette må store vannmengder pumpes ut av den flytende bærekonstruksjon, og dette må skje raskt for å unngå gjentatt slåing mellom dekket og bærekonstruksjonen dersom sjøen er grov.

Fra US patent 5.403.124 er det kjent et halvt neddykkbart fartøy for transport og montering av et offshore-plattformdekk på en bærekonstruksjon. Fartøyet har en utsparing eller åpning som gir plass for den bærekonstruksjon hvorpå dekket skal plasseres. Andre varianter av fartøy for transport og montering er kjent fra US patent 4.848.967 og 4.556.004.

En ulempe med slike fartøy er at de er begrenset til en viss maksimal størrelse av offshore-konstruksjonen, som har direkte innvirkning på fartøyets størrelse.

En hensikt med oppfinnelsen er å råde bot på de ovennevnte problemer.

Ifølge et første aspekt av oppfinnelsen foreslås det derfor at fremgangsmåte av typen nevnt innledningsvis skal kjennetegnes ved følgende trinn: a. plassering av dekket på en flytende lekter, slik at dekket rager ut over lekterens sider; b. tilveiebringelse av minst to uavhengige flytende pontonger som hver består av en hovedskrogdel det rager opp to i skrogdelens lengderetning avstands-plasserte søyler, med en bærebjelke mellom søylene; c. ballastering av pontongene slik at bærebjelkene vil befinne seg under den nedre del av dekket; d. plassering av pontongene på begge sider av lekteren, slik at pontongene befinner seg under dekket;

e. de-ballastering av pontongene, slik at pontongene vil bære dekket uavhengig i forhold til lekteren;

f. plassering av pontongene på begge sider av offshore-bærekonstruksjonen, slik at dekket befinner seg over offshore-bærekonstruksjonen; og

g. ballastering av pontongene og/eller de-ballastering av den flytende offshore-bærekonstruksjon for derved å overføre dekket til offshore-bærekonstruksjonen.

Ifølge et andre aspekt av oppfinnelsen foreslås det videre at pongtongen av typen nevnt over skal kjennetegnes ved at den innbefatter:

a. en flytende hovedskrogdel som innbefatter et antall ballastrom,

b. minst to søyler som rager opp fra hovedskrogdelen med innbyrdes avstand i hovedskrogdelens lengderetning, hvilke søyler hver har en ballasttank, og c. en bærebjelke som spenner over rommet mellom søylene.

Oppfinnelsen er særlig anvendbar i forbindelse med en flytende bærekonstruksjon. To uavhengige pontonger har hver minst to søyler som er plassert i innbyrdes avstand og strekker seg opp fra pontongene. På hver pontong er det en bærebjelke som er tilknyttet søylene og spenner over avstanden mellom dem. Hver pontong har ballasttanker som muliggjør selektiv ballastering eller de-ballastering av pontongene for regulering av pontongdybden for opptak av et dekk eller for montering av et dekk på en offshore-bærekonstruksjon. Pontongene kan være ballastert under transporten av dekket, slik at en hovedandel av hver pontong befinner seg under signifikant bølgepåvirkningsområde og søylene har et relativt lite vannplan-areal. Pontongene muliggjør at dekket kan plasseres direkte over offshore-bærekonstruksjonen. Når det dreier seg om en flytende bærekonstruksjon, ballasteres pontongene samtidig som den flytende bærekonstruksjon de-ballasteres, for overføring av dekket til den flytende bærekonstruksjon. Pontongene kan så de-ballasteres og relativt enkelt beveges vekk fra offshore-konstruksjonen. Pontongene kan så transporteres til et lagersted eller et byggested for videre bruk.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et perspektivriss av et dekk plassert på pontonger ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et perspektivriss av en av pontongene ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et skjematisk sideriss av en pontong ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser et dekk under overføring til en lekter,

fig. 5 viser dekket og lekteren i fig. 3 under slep,

fig. 6 A, B viser en pontong ifølge oppfinnelsen med ulikt dypgående,

fig. 7 A, B viser overføringen av dekket til pontongene ifølge oppfinnelsen,

fig. 8 viser dekket båret av pontongene og under transport i beskyttet farvann,

fig. 9 viser transport av pontonger med dekket under transitt i åpent farvann,

fig. 10 A, B viser dekk og pontonger under bevegelse inn mot en flytende konstruksjon, fig. 11 viser et sideriss av dekk og pontonger i stilling klar for overføring av dekket til offshore-konstruksjonen,

fig. 12 viser et enderiss av konstruksjonene i fig. 11,

fig. 13 viser i et sideriss kontakten mellom dekket og offshore-konstruksjonen under overføringen,

flg. 14 viser hvordan pontongene senkes ned relativt dekket,

flg. 15 viser pontongene underveis ut fra dekket og den flytende offshore-konstruksjon, og

fig. 16 A, B viser en alternativ transportmetode som innbefatter bruk av et halvt neddykkbart tungløft-fartøy.

I fig. 1 - 3 er oppfinnelsen rent generelt betegnet med 10. Selv om det kreves minst to flytende pontonger 10 for oppfinnelsen, skal her beskrives bare en, da pontongene i hovedsak er identiske.

Hver pontong 10 har en hovedskrogdel 12, to søyler som går vertikalt opp fra hovedskrogdelen 12, og en bærebjelke 16 som strekker seg mellom søylene 14.

Som best vist i fig. 3, har hovedskrogdelen 12 et antall separate ballasttanker 18 fordelt over lengden av hovedskrogdelen. Ballasttankene 18 er i hovedsak å anse som normale ballasttanker ut fra det syn at de ikke nødvendigvis er utformet for hurtig fylling eller tømming.

Hurtigfyllende ballasttanker 20 er anordnet i søylene 14. Ventileringsledninger 24 og trykkluftledninger 26 for ballasttankene 20 er vist skjematisk i fig. 3.

Når vanndybden eller transportstrekningen krever det, kan dekket 28 først plasseres på en transportlekter 30 som vist i fig. 4. Lekteren 30 og dekket 28 blir så ved hjelp av et selvdrevet fartøy 32 slept ut til et område med egnet vanndyp (minst 18 meter) for over-føring til pontongene 10.

Som vist i siderissene i fig. 6A og 6B blir pontongene 10 ballastert ned helt til toppene av hver av søylene 14, og bærebjelkene 16 kan gå inn under den overhengende del av dekket 21 på hver side av lekteren 30. Pontongene 10 plasseres på hver side av lekteren 30, under dekket 28, slik det er vist i fig. 7A. Som vist i fig. 7B de-ballasteres pontongene 10 i nødvendig grad slik at dekket 28 heves klar av lekteren 30. Denne operasjon kan også innbefatte en ballastering av lekteren 30 samtidig med eller i stedet for de-ballasteringen av pontongene 10.

Så snart dekket 28 er klar av lekteren 30, fjernes lekteren, og pontongene 10 ballasteres til ønsket slepe-dyptgående, se fig. 8. Slepet kan tilpasses vanndypet på strekningen mot åpen sjø. Er eksempelvis minste vanndybde på denne strekning 9 meter, så innstilles pontongenes 10 dyptgående tilsvarende, slik at slepet kan gå.

Når slepet når dypere vann og åpen sjø, se fig. 9, ballasteres pontongene 10 ned til et dypgående som begrenser pontongenes 10 og dekkets 28 bevegelser. Normalt vil vannlinjen for sleping i åpen sjø ligge omtrent halvveis mellom toppen av den neddykkede pontong 10 og undersiden av bærebjelken 16. Pontongene 10 og dekket 28 slepes så til installasjonsstedet. Under dette slep i åpen sjø kan pontongene 10 og dekket 28 tåle meget grov sjø fordi pontongsøylene 14 har et begrenset vannplan. Modellforsøk viser at slepet vil tåle sjø med signifikant bølgehøyde på 12 meter, uten at det utsettes for far-lige bevegelser.

Dersom offshore-bærekonstruksjonen 34 som vist i fig. 10A er en flytende bærekonstruksjon, blir den forankret på plass før dekket 28 transporteres ut til bærekonstruksjonen. Bærekonstruksjonen blir også ballastert, slik at den får et dypgående som med-fører at toppen av offshore-bærekonstruksjonen befinner seg under dekkets 28 nedre monteringsflate 36. Normalt plasseres toppen av den flytende offshore-konstruksjon 34 ca. 3 til 4,5 meter over vannflaten 38. Fra en vinsj 40 strekkes en vinsj-wire 42 til bærekonstruksjonen 34 for å muliggjøre en relativ bevegelse av pontongene 10 med dekket 28 og offshore-bærekonstruksjonen 34. For å lette oversikten er dekket 28 ikke vist i fig. 10B. Fig. 10B viser festepunktene til vinsj-wirer 42. Festepunktene er plassert utenfor den flytende bærekonstruksjons 34 midtpunkt, noe som er nødvendig for å opp-nå skikkelig stillingsplassering av dekket 28. Hvordan pontongene 10 beveger seg, er vist med stiplede linjer, og det er også vist hvordan wirene 42 forflytter seg. Kablene 43 kan benyttes i tilknytning til ankeret eller et fartøy for å kunne kontrollere svingebeve-gelser under operasjonen.

Som vist i fig. 11 og 12 beveges pontongene 10 inn på hver side av offshore-bærekonstruksjonen 34, slik at dekket 28 bringes inn over toppen av offshore-bærekonstruksjonen 34.

En prosedyre for overføring av lasten fra pontongene 10 til bærekonstruksjonen 34 kan være som følger: Pontongene 10 plasseres med dekket over bærekonstruksjonen 34 og den horisontale plassering fikseres med vinsj-wirer 42. Pontongene 10 blir så ballasten og/eller bærekonstruksjonen 34 blir de-ballastert, helt til dekket 28 befinner seg i en dokkingsavstand relativt bærekonstruksjonen 34, typisk ca. 1,2 meter. Nå vil innret-tingstapper ha fått samvirke med spor slik at man er sikret skikkelige kontaktpunkter. Etter at innrettingen er sikret, blir hurtig-ballasteringstankene fyllt slik at en viss mengde av dekksvekten overføres til bærekonstruksjonen 34, slik at man er sikret at bølger ikke vil kunne medføre løfting og slåing mellom dekket 28 og bærekonstruksjonen 34. Mo-dellforsøk har vist at mellom 10 - 20 % av dekksvekten bør overføres under dette mon-teringstrinn, for å unngå slåing for bølger mellom 1,8 og 3 meter. Dette kriterium, nemlig at pontongene 10 må ballasteres raskt med en endring i dypgangen på 1,2 meter, tilstrekkelig til at 10 - 20 % av dekksvekten overføres til bærekonstruksjonen 34, vil være bestemmende for det minste volum for hurtigfyllings-tankene. Ballasteringen vil også begrenses av størrelsen til åpningene 22 og størrelsen til ventileringsarealet 34, og disse parametere må derfor innpasses på egnet måte i konstruksjonen.

Så snart den nødvendige dekksvekt er overført til bærekonstruksjonen, kan pontongene 10 ballasteres og/eller bærekonstruksjonen 34 de-ballasteres. Dette skjer med en lavere hastighet, idet kriteriet nå er at pontongens dypgående bør holdes innenfor et område hvor responsen er gunstig, dvs. at pontongene forblir neddykket og at vannplanet krysser søylene med et fribord som er tilstrekkelig opp mot pontongtoppen. Når dekksvekten som hviler på bærekonstruksjonen er øket til mellom ca. 40 - 60 % under lastoverfør-ingen, bør hurtig-ballasteringstankene i pontongen de-ballasteres ved innføring av trykk-luft. Dette fordi den hurtige ballastering bør benyttes igjen ved avslutningen av last-overføringen, for derved å bevirke at pontongene raskt kan synke ned og fjerne seg fra dekket når hele vekten er overført.

Pontongene 10 kan nå, som vist i fig. 15, beveges vekk fra bærekonstruksjonen 34 og bærekonstruksjonen 34 de-ballasteres videre helt til ønsket drift-dypgående er nådd. Den endelige sammenkopling mellom offshore-bærekonstruksjonen 34 og dekket 28 kan så gjennomføres.

Den foran beskrevne prosedyre kan reverseres når man ønsker å fjerne et dekk fra en offshore-bærekonstruksjon og transportere dekket tilbake til et dokkingssted. Det skal nevnes at det vil være mulig å eliminere bruken av lekteren 30 dersom det på byggeste-det er tilstrekkelig vanndybde for direkte overføring av dekket 28 på pontongene 10.

Fig. 16A, B viser bruk av et tungløftfartøy 46 sammen med pontongene 10. Tungløft-fartøyet 46 er ballastert og pontongene 10, med dekket 28 lastet på pontongene, er vist beveget inn i en stilling over fartøyet 46. Fartøyet 46 blir så de-ballastert og pontongene 10 og dekket 28 fastgjort til fartøyet 46. En slik prosedyre er nyttig når fartøyets 46 større hastighet vil gi fordeler, enten under hensyntagen til tidsbegrensninger eller avstand frem til monteringsstedet. På monteringsstedet blir pontongene 10 og dekket 28 fløtet av fartøyet 46, og dekkmonteringen blir så gjennomført som beskrevet foran. Al-ternativt kan lekteren 30 også benyttes sammen med fartøyet 46, på den måte som er beskrevet foran i forbindelse med pontongene 10.

Det skal nevnes at pontongene 10 også kan benyttes for overføring av dekket 28 til en fast offshore-bærekonstruksjon. Den eneste forskjellen er at den faste offshore-bærekonstruksjonen ikke de-ballasteres.

Pontongene 10 er konstruert og dimensjonert for minimalisering av de bølgeinduserte bevegelser under transport av dekket 28 i åpen sjø fram til monteringsstedet, og under overføringen av dekket til offshore-bærekonstruksjonen. Pontongene må ha tilstrekkelig deplasement til å kunne bære vekten av dekket, og må være stabile i hele dypgangsom-rådet. For pontonger som er beregnet til å bære et dekk med en vekt på 17.000 tonn er de normale ballasttanker beregnet til å motta og tømme ballastvann med relativt normale hastigheter (dvs. 50.000 tonn/minutt). Hurtigfyllings-ballasttankene er hver beregnet til å ta 500 tonn vann. Typiske dimensjoner for slike pontonger kan være som følger: lengde: 75 meter, bredde: 12 meter, høyde ved søylene: 18 meter, høyde ved pontongenes nedre del: 6 meter, avstand mellom to søyler: ca. 30 meter, og avstand mellom to søylers ytre kanter: ca. 45 meter. Selv om det i beskrivelsen og på tegningene er vist to søyler på hver pontong, kan det naturligvis benyttes flere enn to søyler om nødvendig.

En fordel med oppfinnelsen, under monteringen, er den relativt store endring i pontong-dypgående som kan oppnås med relative små ballasterings-/de-ballasterings-mengder. Eksempelvis indikerer de foran nevnte dimensjoner en total kapasitet på 2000 tonn for hurtigfyllings-ballasttankene. Vannplanarealet vil i så tilfelle gi en endring i dypgående på ca. 30 cm for hver 45 tonns ballastendring. For å lukke en 1,2 meter klaring mellom dekk og den flytende bærekonstruksjon, kreves således bare ca. 600 tonn ballast.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for montering av et dekk (28) på en fast eller flytende offshore-bærekonstruksjon (34), karakterisert ved følgende trinn: a. plassering av dekket (28) på en flytende lekter (30), slik at dekket (28) rager ut over lekterens (30) sider; b. tilveiebringelse av minst to uavhengige flytende pontonger (10) som hver består av en hovedskrogdel (12) det rager opp to i skrogdelens lengderetning avstands-plasserte søyler (14), med en bærebjelke (16) mellom søylene (14); c. ballastering av pontongene (10) slik at bærebjelkene (16) vil befinne seg under den nedre del av dekket (28); d. plassering av pontongene (10) på begge sider av lekteren (30), slik at pontongene (10) befinner seg under dekket (28); e. de-ballastering av pontongene (10), slik at pontongene (10) vil bære dekket (28) uavhengig i forhold til lekteren (30); f. plassering av pontongene (10) på begge sider av offshore-bærekonstruksjonen (34), slik at dekket (28) befinner seg over offshore-bærekonstruksjonen; og g. ballastering av pontongene (10) og/eller de-ballastering av den flytende offshore-bærekonstruksjon (34) for derved å overføre dekket (28) til offshore-bærekonstruksjonen (34).

2. Pontong for bruk ved montering av et dekk (28) på en offshore-bærekonstruksjon (34), karakterisert ved at den innbefatter: a. en flytende hovedskrogdel (12) som innbefatter et antall ballastrom, b. minst to søyler (14) som rager opp fra hovedskrogdelen med innbyrdes avstand i hovedskrogdelens lengderetning, hvilke søyler (14) hver har en ballasttank, og c. en bærebjelke (16) som spenner over rommet mellom søylene (14).

3. Pontong ifølge krav 2, karakterisert ved at ballast-tanken i hver av søylene (14) er en hurtigfylle-ballasttank.