NO332001B1 - Fremgangsmate for sammensetning av en flytende offshore-konstruksjon - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for hurtig avballasting og løfting av en underkonstruksjon (12) i marine omgivelser til et nivå der den vil komme i anlegg mot et dekk (10) slik at begge virker sammen som en enhet. Installasjonen blir hovedsakelig utført som følger. Underkonstruksjonen (12) blir slept til installasjonsstedet og reist opp (om nødvendig). Underkonstruksjonen (12) kan forbindes med en midlertidig fortøyning og fast ballast kan installeres om nødvendig. Utvalgte rom (22) i Underkonstruksjonen (12) fylles med sjøvann inntil Underkonstruksjonen (12) er neddykket under vannlinjen (32) til en ønsket dybde. En på forhånd bestemt mengde komprimert luft blir pumpet inn i de nedre tanker (24) i Underkonstruksjonen. Dekket (10) som skal settes sammen med Underkonstruksjonen (12) blir anbrakt over og rettet inn med Underkonstruksjonen (12). De riktige ventiler (44, 46) åpnes for å la komprimert luft i de nedre tanker (24) strømme inn i de øvre tanker (22) som inneholder sjøvann. Den komprimerte luft fortrenger sjøvannet fra de øvre tanker (22). Dette øker underkonstruksjonens (12) oppdrift og bringer denne til å bevege seg oppad til anlegg mot dekket (10). Etter hvert som prosessen fortsetter, vil dekket (10) og Underkonstruksjonen (12) til slutt virke som en enhet.

Description

Fremgangsmåte og anordning for sammensetning av en flytende offshore-konstruksjon

Oppfinnelsen vedrører hovedsakelig installasjon av dekk på offshore-konstruksjoner og mer bestemt sammensetning av flytende offshore-konstruksjoner. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte som angitt i ingressen til krav 1.

I motsetning til skip som kan bygges ferdig ved et innenskjærs anlegg, kreves det i offshore-boreindustrien i mange typer oljebore- eller produksjonsanlegg at deler av monte-ringen finner sted enten på selve plasseringsfeltet eller flytende før sleping til installasjonsstedet. For eksempel er det på grunn av utformningen av produksjonsplattformer som står på bunnen slik at produksjonsdekket (overbygningen) installeres etter at under-stellet som står på bunnen er satt på plass og pelet fast til sjøbunnen. Overbygningene blir som regel satt på plass som en eller flere deler ved bruk av flytende kraner med stor løfteevne. Dette kan være en kostbar operasjon som er utsatt for vær og vind. I tillegg påføres det omkostninger på grunn av den ytterligere logistiske støtte for anbringelse av overbygningene på plattformen som må finne sted offshore. Monteringsproblemer offshore blir ytterligere forsterket hvis overbygningene krever flere løft og/eller produk-sjonsplattformen befinner seg på et fjerntliggende sted.

GBS produksjonsplattformer av betong og flytende produksjonsplattformer som Spar Plattformer, kan være en valgmulighet på grunn av deres oppdriftsevne til å unngå om-kostningene som er knyttet til store og tunge Løfteoperasjoner offshore ved at det blir mulig å "flyte over" et dekk når det skal installeres. Ved bruk av denne tidligere kjente fremgangsmåte blir et fullført dekk lastet over på lektere i en katamaranoppstilling, plattformen blir ballastet ned til et redusert fribord og overbygningene flytes over plattformen. Plattformen blir så avballastet og derved komme i anlegg mot overbygningene som løftes til den rette høyde over vannlinjen. Transporten av overbygningene og selve sammenføringsoperasjonen må imidlertid finne sted under forholdsvis milde forhold.

På grunn av det store dypgående for plattformer av Spar-typen, innebærer den tradisjo-nelle konstruksjonssekvens for Sparplattformer med stålskrog sammensetning av konst-ruksjonsseksjonene i horisontal stilling med påfølgende oppreisning av hele Spar-skroget til vertikal stilling. Konstruksjons seksjonene kan bestå av enten bare tankfor-mede plateskrog eller en kombinasjon av platetanker og fagverkseksjoner. Slike Sparplattformer er beskrevet i US patentene 4.702.321 og 5.558.467. Som en følge av sek-vensen med horisontal montering og oppreising kan overbygningene bare installeres etter oppreisingsoperasjonen og må derfor finne sted i et område med betydelig vann-dybde. Dette kan alt etter det geografiske området resultere i: enten at overbygningene må installeres offshore i et ubeskyttet område, noe som betyr at transporten av dekket og installasjonen kan bli utsatt for vær og vind; eller eventuelt kreve en lang sleping av den ferdig sammensatte Spar til produksjonsstedet hvis risiko-en for en dekkinstallasjon offshore er for høy og overbygningene må installeres på et beskyttet område.

En løpende patentsøknad med søknadsnummer 08/931.461 beskriver en fremgangsmåte for sammensetning av en flytende offshore-konstruksjon der oppreising av skroget for å bringe det i anlegg med dekkonstruksjonen foregår ved vinsjing eller avballasting eller en kombinasjon av begge. Avballastingen utføres ved bruk av styreledninger som er koblet mellom skroget og et overflatefartøy. Styreledningene benyttes til inndrivning av luft fra kompressorer på et overflatefartøy inn i ballasttankene for å drive ut vannbal-last fra disse.

US patent nr. 5.403.124 beskriver en installasjonsmåte for et dekk i hel størrelse på en bærekonstruksjon der et halvt nedsenkbart fartøy som bærer et dekk blir ballastet ned for å senke dekket til anlegg på bærekonstruksjonen eller skroget.

US 3.572.041 beskriver et produksjonsanlegg for utvinning av olje- og gassfunn under vann. Produksjonsanlegget har tanker utstyrt med ventiler som kan styres slik at tankene valgfritt kan fylles med vann for å påvirke produksjonsanleggets flyteegenskaper. På denne måten kan produksjonsanlegget ballasteres for å vippes fra en horisontal stilling til en vertikal stilling etter å ha blitt tauet til tiltenkt produksjonssted.

US 3.902.447 beskriver et fortøyningssystem for en halvt nedsenkbar plattform som brukes for boring i arktiske farvann. Systemet har en nedsenkbar forankringsring med ballasttanker og tanker for komprimert luft. Ringen kan heves og senkes mellom hav-bunnen og bunnen av plattformen ved å kontrollere ringens oppdrift.

US 5.609.442 beskriver ett system for oljeutvinning till havs. Systemet innbefatter ballasttanker som valgfritt kan fylles med vann for å heve och senke deler av systemet vid skifte fra tauingsmodus til normal driftsmodus.

Problemet med de kjente systemer for installasjon av dekk innbefattende den løpende søknad som det er henvist til ovenfor, er at de ikke utgjør noe middel for hurtig hevning av dekket til et nivå der det vil virke som en samlet enhet sammen med dekket. Hvis ikke dette gjøres hurtig, vil dekket gjentatte ganger slå på toppen av skroget og eventuelt føre til skader inntil skroget har tilstrekkelig oppdrift til å stige tilstrekkelig til at de to deler (dekk og skrog) opptrer som en samlet enhet i sjøen. For å frembringe denne endring i deplasementet måtte vannballastpumper være meget store og de måtte være koblet til rør med stor diameter for å kunne føre strømmen. Alternativt ville bruke av luftkompressoren alene kreve kompressorer med meget høy kapasitet.

Det sees dermed at den foreliggende teknikkens stand for installasjon av overbygninger på flytende offshore-konstruksjoner som f.eks. et skrog av Spar-typen har mangler som ikke er tilstrekkelig behandlet.

Oppfinnelsen vedrører de ovennevnte mangler. Det som er utviklet er en fremgangsmåte og anordning for hurtig avballasting og løfting av en underkonstruksjon i marine omgivelser til et nivå der den vil komme i anlegg med et dekk slik at begge virker sammen som et legeme. Hovedsakelig blir installasjonen utført som følger. Underkonstruksjonen slepes til bestemmelsesstedet og blir reist opp (om nødvendig). Underkonstruksjonen kan bindes til en midlertidig fortøyning og fast ballast kan installeres om nødven-dig. Bestemte rom i skroget blir fylt med sjøvann inntil den øvre ende av underkonstruksjonen er neddykket under og nær vannlinjen til en ønsket dybde. En på forhånd bestemt mengde komprimert luft pumpes inn i nedre tanker i underkonstruksjonen. Dekket som skal forbindes med underkonstruksjonen anbringes over og rettes inn mot underkonstruksjonen. De bestemte ventiler blir åpnet for å la den komprimerte luft i de nedre tanker strømme inn i de øvre tanker som inneholder sjøvann. Den komprimerte luft fortrenger sjøvannet fra de øvre tanker. Dette øker oppdriften for underkonstruksjonen og får denne til å bevege seg oppad i anlegg mot dekket. Etter hvert som prosessen fortsetter vil dekket og underkonstruksjonen til slutt virke som ett legeme.

Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i karakteristikken til krav 1 angitte trekk.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Som en videre forklaring av oppbygningen og formålene med foreliggende oppfinnelse, vises det til det følgende og til tegningene der like deler har samme henvisningstall og der:

Fig. 1 sett fra siden viser et skrog av Spar-typen og dekk montert på skroget.

Fig. 2 viser et dekk sett ovenfra.

Fig. 3 viser sett fra siden et Spar-skrog av fagverkstypen.

Fig. 4 viser et snitt sett fra siden av fagverksskroget på fig. 3.

Fig. 5 viser sett ovenfra fagverksskroget på fig. 3.

Fig. 6 viser det horisontale slep ut av Spar-skrog av fagverkstypen på fig. 3.

Fig. 7 viser oppreisingen av Spar-skroget på fig. 3.

Fig. 8 viser trekket med neddykking av fagverksskroget straks det er blitt oppreist.

Fig. 9 viser trinnet med innpumpning av luft i de nedre tanker i fagverksskroget.

Fig. 10 viser fagverksskroget straks luftfylleoperasjonen er fullført.

Fig. 11 viser i forstørret målestokk trinnet der komprimert luft frigis fra de nedre tanker til de øvre tanker for avballasting.

Fig. 12 viser bevegelsen av Spar-skroget mot dekket under avballastingen.

Fig. 13 viser anlegg mellom Spar-skroget og dekket under avballasting.

Fig. 14 viser den operative dypgående for Spar-skrog og dekk.

Fig. 15-18 viser en alternativ fremgangsmåte til anbringelse av dekket over Spar-konstruksjonen. Figur 1 viser et dekk 10 på en flytende underkonstruksjon 12 i et typisk operativt dypgående for underkonstruksjonen 12. Fig. 2 viser sett ovenfra plasseringen av dekket 10 på underkonstruksjonen 12. Fig. 3 viser sett fra siden en underkonstruksjon 12 i form av et understell eller et Spar-fagverk som det som er beskrevet i US patent nr. 5.558.467. Bruken av et understell eller Spar-fagverk på tegningene og i beskrivelsen er bare som referanse for beskrivelse av oppfinnelsen og det skulle være klart at oppfinnelsen er egnet til bruk for en hvilken som helst type flytende underkonstruksjon og skal ikke være begrenset til den underkonstruksjon som her er vist og beskrevet.

Det ses på fig. 3 at underkonstruksjonen 12 hovedsakelig er dannet av en øvre sylindrisk hard tankseksjon 14, en midtre fagverkseksjon 16 og en nedre seksjon 18 som er bereg-net på å holde fast ballast. Den øvre seksjon 14 har kronetanker 20.

Snittet på fig. 4 viser at den øvre harde tankseksjon 14 er delt opp i et flertall harde oppdriftstanker 22 og skjørttanker 24. Når underkonstruksjonen 12 ses ovenfra som på fig. 5, fremgår det at den sentrale brønn 26 strekker seg gjennom den øvre seksjon 14. Fig. 6 viser underkonstruksjonen 12 som er slept med en taubåt 28 i horisontal stilling til et offshore-område der dybden er tilstrekkelig til at underkonstruksjonen kan dykkes ned slik at dekket 10 kan flytes over underkonstruksjonen 12. Fig. 7 viser underkonstruksjonen 12 idet den reises opp på offshore-området ved ned-senkning av den nedre seksjon 18 og de utvalgte harde oppdriftstanker 22 i den nedre del av den øvre tankseksjon 14. Dette stiller underkonstruksjonen 12 i dens vertikale arbeidsstilling som vist på fig. 8.

På fig. 8 er utvalgte harde oppdriftstanker 22 blitt fylt med sjøvann inntil underkonstruksjonen 12 er neddykket under vannflaten 32 og har negativ oppdrift slik at den hviler på sjøbunnen 30 med en på forhånd bestemt vekt. Det skal imidlertid påpekes at underkonstruksjonen 12 er utformet med tilstrekkelig oppdrift til at man kan unngå behovet for at den skal hvile på sjøbunnen under installasjonen. Det mest kritiske punkt er at underkonstruksjonen 12 er tilstrekkelig ballastet slik at den øvre enden av underkonstruksjonen 12 ligger under og nær vannflaten 32.

På fig. 9 blir en på forhånd bestemt mengde komprimert luft pumpet inn i og lagret i skjørttankene 24. Mengden av komprimert luft er en mengde som vil gi tilstrekkelig oppdrift til å løfte underkonstruksjonen 12 og dekket 10 til et nivå der begge vil opptre som en enhet straks løfteoperasjonen begynner. Skjørttankene 24 blir fylt med komprimert luft av kompressorer 34 ombord på støttefartøyet 36. Luften blir pumpet fra kompressorene 34 gjennom slangen 38 som er forbundet med en første ventil 40 på en rørledning 42. Under denne operasjonen er en andre ventil 44 stengt og en tredje ventil 46 åpen for å lede den komprimerte luft inn i skjørttankene. Lufttrykket i skjørttankene

24 er tilnærmet lik det omgivende trykk ved den dybde skjørttankene har.

På fig. 10 er operasjonen med fylling av luft i skjørttankene 24 fullført, den første ventil

40 er lukket og slangen 38 er blitt frakoblet.

Fig. 11 viser løfteoperasjonen. Andre og tredje ventiler 44 og 46 blir åpnet. Dette lar komprimert luft fra skjørttankene 24 strømme gjennom rørledningen 42 inn i de øvre harde oppdriftstanker 22. Luften fortrenger vannet i tankene ut i sjøen gjennom en åp-ning 52. Fortrengningen av vann øker oppdriften for underkonstruksjonen 12 og får denne til å bevege seg oppad mot dekket 10. Fig. 12 viser de innbyrdes stillinger for dekket 10 og underkonstruksjonen 12 ved be-gynnelsen av løfteoperasjonen. Dekket 10 blir plassert over og rettet inn i forhold til underkonstruksjonen 12 for å bli ført sammen med denne idet den stiger til anlegg mot dekket 10. Fig. 13 viser anlegget mellom underkonstruksjonen 12 og dekket 10. Idet løfteproses-sen fortsetter, vil dekket og underkonstruksjonen til slutt virke som en enhet i forhold til bølgebevegelser. Avhengig av størrelsen og vekten på dekket og underkonstruksjonen vil dette være situasjonen når omtrent 1 til 2.000 tonn vann er blitt fortrengt fra de øvre harde tanker 22. Selv om vann vil komme inn i skjørttankene 24 etter at et bestemt volum av komprimert luft har blitt sluppet inn i de øvre harde tanker, er det fremdeles til-bake en netto økning i oppdrift for underkonstruksjonen 12 på grunn av trykkforskjellen mellom de øvre harde tanker 22 og skjørttankene 24.

Det første trinn med å bringe underkonstruksjonen 12 i anlegg med dekket 10 for å løfte dette slik at begge virker som en enhet, er av største viktighet og må gjøres forholdsvis hurtig for å hindre innbyrdes bevegelse mellom dem og mulig skade på de to konstruksjoner. Straks det første trinn av løfting av dekket 10 er tilstrekkelig til at de to deler virker som en enhet, fortsetter løfteoperasjonen inntil dekket har nådd sin arbeidshøyde som vist på fig. 14. Denne fortsatte operasjon kan innebære et større volum av lagret komprimert luft under fyllefasen eller ved innføring av ytterligere luft i utvalgte harde tanker 22 for å fortrenge vann eller ved å pumpe ballast direkte over bord.

Fig. 15-18 viser en alternativ fremgangsmåte til plassering av dekket 10 over den flytende underkonstruksjon 12. På fig. 15 er den flytende underkonstruksjon 12 blitt ballastet slik at toppen av underkonstruksjonen ligger over og nær vannflaten 32. På fig. 16 er dekket 10 båret av pongtonger 50 og det blir slept til installasjonsstedet. På fig. 17 er dekket 10 plassert over den flytende underkonstruksjon 12 når pongtongene 50 skre-ver over den flytende underkonstruksjon 12. På fig. 18 er den flytende underkonstruksjonen 12 avballastet ved bruk av den lagrede luft som beskrevet ovenfor for å bringe underkonstruksjonen 12 i anlegg mot dekket 10.

Siden den fullførte konstruksjon er en flytende konstruksjon med oppdrift, kan fortøy-ningslinen 48 benyttes til å forankre konstruksjonen på det ønskede sted over sjøbunnen.

Siden mange varierende og forskjellige utførelser kan frembringes innenfor omfanget av oppfinnelsestanken som her er omhandlet og fordi mange modifikasjoner kan gjøres i den utførelse som her er beskrevet i detalj i henhold til lovens krav til beskrivelse, skul le det være klart at de detaljer som her finnes, skal tolkes som illustrerende og ikke på en begrensende måte.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for sammenføring av et dekk (10) og en oppdriftsbasert underkonstruksjon (12) i en marin omgivelse, omfattende: a. å plassere oppdrifts- underkonstruksjonen (12), slik at den kommer i sin normale operative orientering; b. å ballastere underkonstruksjonen (12), slik at den øvre ende av underkonstruk sjonen (12) er under og nær vannoverflaten (32); karakterisert vedc. å fylle et første sett av tanker (24) i underkonstruksjonen (12) med en forutbe-stemt mengde av komprimert luft ved å koble en kilde for komprimert luft (34) til det første settet av tanker, lade komprimert luft i det første settet av tanker (24), og ved å deretter koble fra kilden for komprimert luft (34), idet det første settet med tanker (24) er åpent mot sjøen; d. på i og for seg kjent måte å fløte og plassere dekket (10), som skal bringes sammen med underkonstruksjonen (12), over underkonstruksjonen (12) og innrettet med denne, og e. å dirigere den komprimerte luften fra det første settet av tanker (24) til et andre sett av tanker (22) i underkonstruksjonen (12), idet det andre settet av tanker (22) inneholder vann, slik at den komprimerte luften forflytter vannet fra det andre settet av tanker (22), for dermed å øke underkonstruksjonens (12) oppdrift og bringe denne i kontakt med dekket (10).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat det første sett med tanker (24) anbringes under det andre sett med tanker (22) på underkonstruksjonen (12).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat trykket av den komprimerte luften i det første settet av tanker (24) er omtrentlig likt det omgivende trykk på det første settet av tanker (22).