DE2626453A1

DE2626453A1 - Verankerung fuer eine offshore-spannbein-plattform

Info

Publication number: DE2626453A1
Application number: DE19762626453
Authority: DE
Inventors: George Edward Mott
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1975-08-11
Filing date: 1976-06-12
Publication date: 1977-02-24
Also published as: NL7608813A; NO145652C; CA1058978A; DK361776A; US3955521A; JPS5222301A; NO145652B; GB1510425A; NO762785L; FR2320860A1

Description

Patentassessor Hamburg, den 3.Mai 1976

Dr. Gerhard Schupfner T 76 012 D (D § 74,507)

Deutsche Texaco A.G.
Mittelweg 180
2000 Hamburg 13

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION

135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017

(V.St.A.)

VERANKERUNG FÜR EINE OFFSHORE-SPANNBEIN-PLATTFORM

Die Erfindung betrifft eine Verankerung für eine Offshore-Spannbein-Plattform, welche aus einem teiltauchfähigen, schwimmenden Gerüst mit wenigstens einem Schwimmtank, zur Veränderung der Auftriebseigenschaften und damit der Eintauchtiefe des Plattformgerüsts im Wasser dienenden Vorrichtungen und mit dem Gerüst verbindbaren, zum Absenken desselben in das Wasser gegen die nach oben gerichteten Auftriebskräfte dienenden Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen besteht.

Die sogenannte Spannbein-Plattform (tension leg platform) hat sich in vielen Teilen der Welt als sehr brauchbar für Offshore-Bohrungen und die Bohrloch-Ölförderung erwiesen, indem sie auch bei Bedingungen, unter welchen die Arbeitsweise normaler schwimmender oder teilweise getauchter Plattformen beeinträchtigt ist, einsetzbar ist. Diese Spannbein-Plattformen werden durch die Kombinationswirkung von Ballast und Befestigung vermittels mehrerer im wesentlichen senkrecht verlaufender und an fest im Meeresboden eingebetteten Ankern befestigter Seile in einer teilweise eingetauchten Lage gehalten.

Aufbau und Befestigungsweise dieser Plattformen bewirken eine weitgehende Verringerung von Schlinger-, Stampf- und senkrechten Hub- und Senkbewegungen, die durch die Wetter-

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bedingungen an der Bohrstelle hervorgerufen werden. Ein Nachteil ergibt sich jedoch in Gebieten, in denen mit Treibeis gerechnet werden muß, da die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen nicht für schnelle Ortsveränderungen der Plattform ausgelegt sind, wenn sich diese im Wege großer schwimmender Hindernisse wie z.B. Eisbergen, Eisschollen, Eisplatten und dgl. befindet.

Da große treibende Eismassen, die sich unter dem Einfluß von Wind und Wellen fortbewegen, nicht aufzuhalten sind, bleibt nur die Möglichkeit, die Plattform vorübergehend aus dem Fortbewegungsweg einer solchen Eismasse zu verlagern.

Zum Lösen der Verbindungen an bekannten Offshore-Plattformen, ohne dabei die Ankerseile und die Anker zu verlieren, sind Schiffe und Hilfsvorrichtungen erforderlich, und der ganze Vorgang ist außerdem zu zeitraubend für ein schnelles Freisetzen der Plattform in Gebieten, in denen mit dem plötzlichen Auftreten von Treibeis gerechnet werden muß. Das gleiche Problem ergibt sich bei Spannbein-Plattformen. Außerdem kommt dabei noch hinzu, daß die Verankerungsseile unter hoher Spannung stehen und nicht einfach abgeworfen werden können, sondern ihre Spannung zunächst gleichförmig verringert werden muß, und dann erst die Seile von der Plattform gelöst werden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer schnell lösbaren, als Niederhalte-Verankerungsvorrichtung für eine Offshore-Spannbein-Plattform dienenden Verankerung.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird nunmehr eine Verankerung für eine Offshore-Spannbein-Plattform des eingangs genannten Typs vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen jeweils mit am Gerüst angeordneten Spann-

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Vorrichtungen verbunden sind, durch welche zum Absenken des Gerüsts Spannkräfte unterschiedlicher Höhe auf die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen ausübbar sind, und jede Niederhalte-Verankerungsvorrichtung mit der ihr zugeordneten Spannvorrichtung über eine selbstlösende Kupplung verbunden ist, welche in der Weise ausgelegt ist, daß sie sich bei nachlassender Spannung an den Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen selbsttätig löst.

Um im Falle drohender Gefahr für die Plattform durch schwimmende Hindernisse ein rasches Fortbewegen der Plattform von ihrem Standort zu ermöglichen, weist jede Niederhalte-Verankerungsvorrichtung zwischen Plattform und Anker eine selbstlösende Kupplung auf. So lange wie die Verbindungsteile mit einem Anker unter einer vorgegebenen Spannung stehen, wird die Plattform an ihrem Standort festgehalten. Bei Nachlassen der Spannkraft gelangt ein Glied der Kupplung automatisch in eine Außereingriffsstellung zu dem anderen Kupplungsglied, wodurch die Verbindung mit der Niederhalte-Veränkerungsvorrichtung gelöst und die Plattform freigegeben wird.

Weitere Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche 2 - 12.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verankerung ist im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.

Fig. 1 ist eine schematische Aufrißansicht einer schwimmenden Offshore-Spannbein-Plattform.

Fig. 2 ist ein bruchstückhafter Teilaufriß der Plattform in einem größeren Maßstab.

Fig. 3 ist ein Aufriß der Seilkupplung. 709808/0305

Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Kupplung von Fig. 3.

Fig. 5 ist eine Querschnittsdraufsicht in der Ebene 5-5 von Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Spannbein-Plattform besteht im wesentlichen aus einem tei1tauchfähigen, schwimmenden Gerüst 10 mit veränderlichen Auftriebseigenschaften. Gerüstartige Plattformen dieser Art werden in verschiedenen Ausführungen in der Erdölindustrie in erster Linie für Tiefbohrungen im Meeresboden eingesetzt.

Eine solche Offshore-Plattform besteht entsprechend der hier dargestellten Ausführungsform beispielsweise aus mehreren langgestreckten, aufrecht stehenden, säulenförmigen Schwimmtanks 11 von veränderlichen Auftriebseigenschaften. Die Schwimmtanks 11 sind normalerweise in senkrechter Lage angeordnet und durch mehrere Verbindungsstreben 12 untereinander zu einem starren Gerüst 10 miteinander verbunden. Das Gerüst trägt an seinem oberen Ende eine Arbeitsbühne 13, auf welcher sich der übliche Bohrturm 14, zusammen mit einem Hebewerk und sämtlichen anderen Vorrichtungen für die Ausführung von Tiefbohrungen und zur Gewinnung von Erdöl oder Gas befinden.

unter normalen Umständen, wenn das Gerüst 10 nicht in eine Arbeitsstellung abgesenkt ist, schwimmt es aufgrund des durch die Schwimmtanks 11 und die Verbindungsstreben 12 bewirkten Auftriebs an der Wasseroberfläche. Die Schwimmtanks 11 sind mit entsprechenden Einrichtungen versehen, vermittels welcher ihr Auftrieb veränderlich eingestellt und damit das Gerüst je nach den gewünschten Betriebsbedingungen auf verschiedene Eintauchtiefen abgesenkt werden kann. Außerdem gestatten die Schwimmtanks, das Gerüst 10

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so weit anzuheben, daß es sich nach Bedarf von einem zu einem anderen Offshore-Arbeitsplatz ziehen läßt.

Sobald sich das Gerüst 10 am vorgesehenen Arbeitsplatz befindet, werden am oder im Meeresboden mehrere Anker 16 gesetzt. Die Anordnung der Anker 16 entspricht dabei vorzugsweise der Anordnung der am Gerüst 10 befindlichen Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann jeder Anker 16 aus einem Schwerkraftanker oder einem in den Meeresboden eingetriebenen Verankerungspfeiler bestehen und weist einen Anschluß 18 oder dgl. zur Verbindung mit einer Niederhalte-Verankerungsvorrichtung auf.

Die Niederhaite-Verankerungsvorrxchtungen 17 geben die Lage des Gerüsts 10 im Wasser vor und umfassen jeweils einzelne Seile oder Seilgruppen 17. Jede Seilgruppe 17 ist dabei an ihrem unteren Ende mit einem unmittelbar darunter befindlichen Anker 16 verbunden und bis nach oben zum Gerüst 16 geführt. Am Gerüst selbst ist die Seilgruppe durch eine Seilführung 19 oder dgl., welche sich am unteren Ende eines säulenförmigen Schwimmtanks 11 befindet, in der Weise geführt, daß die Seilgruppe unmittelbar am Schwimmtank 11 vorbeiläuft.

Am oberen Ende der Seilgruppe 17 der Niederhalte-Verankerungsvorrichtung befindet sich eine Auftriebsvorrichtung in Form eines Schwimmkörpers 21 z.B. in Verbindung mit einer Boje. Der Schwimmkörper ist grundsätzlich von beliebiger Ausbildung und muß lediglich der Forderung genügen, die Seilgruppe schwimmend zu halten, nachdem eine Kupplung 22 gelöst worden ist. Der Schwimmkörper 21 umgibt bei der hier dargestellten Ausführungsform das obere Ende der Seilgruppe 17 an oder im Bereich der Wasseroberfläche, so daß Eisberge oder Eisschollen ungehindert vorbeitreiben

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können, ohne Beschädigungen an dem Gerüst 10 oder der Seilgruppe hervorzurufen.

Das obere Ende der Seilgruppe 17 ist über eine Kupplung 22 lösbar mit einer Winde 23 einer Spannvorrichtung verbunden, vermittels welcher die Seilgruppe 17 je nach Bedarf unter Spannung gesetzt oder abgelassen werden kann. Die Spannvorrichtung 24 besteht hier aus einem Seilaufzug mit einem oder mehreren Seilen 26, die über eine Rollengruppe 27 geführt sind und gestatten, unterschiedlich hohe Spannkräfte auf das Gerüst 10 auszuüben. Das obere Ende des oder der Seile ist mit der Winde 23 verbunden.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, umfaßt jede Seilgruppe 17 eine Kupplung 22, die vorzugsweise unmittelbar oberhalb des Schwimmkörpers 21 und oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist. Jede Kupplung 22 besteht aus zwei in gegenseitigem Eingriff stehenden Kupplungsgliedern, nämlich einem oberen und einem unteren Kupplungsglied 32 bzw. 33.

Im Arbeitszustand, d.h. im Betrieb der Niederhalte-Verankerungsvorrichtung wird die Seilgruppe 17 unter im wesentlichen gleichmäßiger Spannung gehalten. Die beiden miteinander in Eingriff stehenden Kupplungsglieder 32 und 33 befinden sich in der Längserstreckung der Seilgruppe und somit in unmittelbarer Nähe des senkrechten Schwimmtanks Die Seile verlaufen in der Praxis nahezu senkrecht, wobei auch die Kupplungsglieder unter Spannung gehalten sind und eine im wesentlichen senkrechte Lage einnehmen.

Das obere Kupplungsglied 32 der Kupplung 22 besteht aus einem einzigen, blockförmigen Teil, vorzugsweise aus hochwertigem Gußeisen oder aus Stahl und weist an seinem oberen Ende in einem gegenseitigen Abstand sich gegenüber-

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Überliegende Seitenwände 34 und 36, zwischen denen die Rollengruppe 27 gelagert ist, und eine Trägerwelle 38 für die Rollengruppe 27 auf. Die Rollengruppe 27 dient zur Aufnahme mehrerer Seile oder Seilabschnitte 26, welche den verstellbaren Teil des Seilaufzugs 24 bilden.

Außerdem weist das Kupplungsglied 32 eine die Seitenwände 34 und 36 miteinander verbindende Endwand 39 auf, die vom unteren Ende des Kupplungsglieds bis in die Nähe des unteren Endes der Rollengruppe 27 geführt ist, ohne dabei die Drehbewegung derselben zu behindern. Zwischen den Seitenwänden 34 und 36 des Kupplungsglieds 32 ist ein innerer Hohlraum 41 ausgebildet, dessen Wände an die Formgebung eines Abschnitts des unteren Kupplungsglieds 33 angepaßt sind. Das untere Kupplungsglied 33 weist eine breite Basis 42 auf, welche verhindert, daß der Schwimmkörper 21 nach oben auf die Kupplungsglieder 32 und 33 verschoben wird. Von der Basis 42 steht ein Schaft 43 in senkrechter Richtung nach oben vor. Der Schaft 43 weist durchgehend gleichen Durchmesser auf und ist ausreichend dimensioniert, um die über die Zugseile 17 übertragenen hohen Belastungen aufnehmen zu können. Das obere Ende des Schafts 43 trägt ein knolliges Kopfstück 44 mit einem sich nach außen verbreiternden, konvexen Unterteil, der in den Mittelteil größten Durchmessers übergeht. Der Oberteil des Kopfstücks besteht aus einer Kappe von etwa ovaler Formgebung.

Bei Eingriff von oberem und unterem Kupplungsglied 32 bzw. 33 befindet sich das knollige Kopfstück 44 innerhalb des Hohlraums 41 und liegt gegen eine kreisförmige Sitzfläche 46 des sich nach innen verengenden unteren Endes des unteren Kupplungsglieds 33 an. Der im oberen Kupplungsglied 32 ausgebildete Hohlraum 41 weist eine solche Formgebung auf, daß das knollige Kopfstück 44 gleitend in diesen eingeschoben werden kann. Außerdem befindet sich neben dem

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Hohlraum 41 eine längliche, seitliche Einführöffnung, die sich aus einem verbreiterten oberen Abschnitt 48 und einem schmalen unteren Abschnitt 49 zusammensetzt. Das Kopfstück 44 und der verhältnismäßig schmale Schaft 43 lassen sich somit bei seitlich nach unten gerichteter Verlagerung des unteren Kupplungsglieds 33 in den Hohlraum 41 des oberen Kupplungsglieds 32 gleitend einführen.

Um ein rasches Lösen der in gegenseitigem Eingriff miteinander stehenden Kupplungsglieder 32 und 33 zu erzielen, weist der Hohlraum 41 eine schräg nach außen verlaufende Führungswand 51 auf. Diese Führungswand kann unmittelbar an dem Kupplungsglied ausgebildet oder durch einen herausnehmbaren Einsatz vorgegeben sein, der in eine entsprechende Ausnehmung des Kupplungsglieds eingesetzt und in dieser befestigt wird.

Der Eingriff von oberem und unterem Kupplungsglied erfolgt in der Weise, daß das Kopfstück 44 vermittels einer seitlich und nach unten gerichteten Bewegung in die Einführöffnung 48, 49 an dem Hohlraum 41 eingeführt wird. Dabei bewegt sich der Schaft 43 durch den schmalen Abschnitt 49 der Einführöffnung hindurch. Der kappenförmige Oberteil des Kopfstücks 44 gelangt dabei zur Anlage gegen die Führungswand 51 des Hohlraums und wird durch diese nach unten gedrückt, so daß der Unterteil des Kopfstücks 44 sich gegen die kreisförmige Sitzfläche 46 verlagert.

Wenn vermittels der Spannvorrichtung 24, d.h. vermittels des Seilaufzugs eine Spannkraft auf das obere Kupplungsglied 32 ausgeübt wird, wird die kreisförmige Sitzfläche 46 angehoben und gelangt in festen Eingriff mit der entsprechenden Ringsitzfläche am Unterteil des Kopfstücks 44. Die beiden Kupplungsglieder verbleiben dann in diesem kraft- und formschlüssigen Eingriff so lange wie die Seilgruppe

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17 unter Spannung steht.

Wenn das Gerüst 1O schnell von seinen Ankern 16 gelöst und von seinem Standort wegbewegt werden soll, wird die Spannung an den Seilgruppen 17 der Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen beseitigt, indem entweder die Winde 23 der Spannvorrichtung Seil nachläßt, d.h. ausgibt, oder das Gerüst 10 vermittels seiner Ballasttanks abgesenkt wird.

Bei Nachlassen der Spannung in der Seilgruppe 17 senkt sich das obere Kupplungsglied 32 auf das untere Kupplungsglied 33 ab, welches seinerseits durch den Schwimmkörper 21 in an der Wasseroberfläche treibender Lage gehalten ist. Gleitzeitig damit treibt das Gerüst 10 auf, so daß sich die Seilgruppe 17 so lange in der Seilführung 19 nach unten verschiebt, bis der Schwimmkörper 21 zur Anlage gegen die Seilführung gelangt. Bei weiterem Absenken der Seilgruppe gelangt der Schwimmkörper zur Anlage gegen die Seilführung, so daß das Seil aus dieser herausgedrückt und das Gerüst freigegeben wird.

Bei Absenkung des Kupplungsglieds 32 gelangt der Oberteil des Kopfstücks 44 zur Anlage gegen die Führungswand 51, so daß sich die beiden Kupplungsglieder 32 und 33 in seitlicher Richtung zueinander verlagern. Bei ausreichend weiter Absenkung des Kupplungsglieds 32 wird das Kopfstück 44 nach oben durch die Einführöffnung an dem Hohlraum herausgedrückt, so daß die beiden Kupplungsglieder vollkommen außer Eingriff gelangen.

In diesem Zustand bei gelöster Kupplung ist das Gerüst 10 frei beweglich und kann weggeschleppt werden oder sich vermittels eines eigenen Antriebs fortbewegen. Die oberen Enden der Zugseile 17 verbleiben aufgrund der Schwimmkörper 21 im Bereich der Wasseroberfläche und lassen sich

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daher zu einem späteren Zeitpunkt mühelos wieder aufnehmen, sobald das Gerüst 10 wieder seinen ursprünglichen Standort einnehmen kann. Nach Verbinden der Kupplungen 22 an den Seilgruppen der Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen kann das Gerüst 10 wiederum unter Spannung gesetzt und auf eine gewünschte Wassertiefe abgesenkt werden.

- Patentansprüche: -

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Claims

Patentansprüche :

erankerung für eine Offshore-Spannbein-Plattform, welche aus einem teiltauchfähigen, schwimmenden Gerüst mit wenigstens einem Schwimmtank, zur Veränderung der Auftriebseigenschaften und damit der Eintauchtiefe des Plattformgerüsts im Wasser dienenden Vorrichtungen und mit dem Gerüst verbindbaren, zum Absenken desselben in das Wasser gegen die nach oben gerichteten Auftriebskräfte dienenden Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen jeweils mit am Gerüst (10) angeordneten Spannvorrichtungen (24) verbunden sind, durch welche zum Absenken des Gerüsts Spannkräfte unterschiedlicher Höhe auf die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen ausübbar sind, und jede Niederhalte-Verankerungsvorrichtung mit der ihr zugeordneten Spannvorrichtung über eine selbstlösende Kupplung (22) verbunden ist, welche in der Weise ausgebildet ist, daß sie sich bei Nachlassen der Spannung an den Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen selbsttätig löst.
2. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen eine unmittelbar unterhalb der selbstlösenden Kupplung (22) befestigte Auftriebsvorrichtung (21) tragen, die dazu dient, die Kupplung nach Lösen von dem Gerüst (10) in einer an der Wasseroberfläche schwimmenden Lage zu halten.
3. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhalte-Verankerungsvorrichtungen einen am oder im Meeresboden befindlichen Anker (16) und

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biegsame Verbindungsteile (17) umfassen, welche mit ihrem unteren Ende mit dem Anker verbunden sind und an ihrem oberen Ende die Auftriebsvorrichtung (21) tragen.
4. Verankerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Verbindungsteile aus Drahtseilen (17) bestehen.
5. Verankerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebsvorrichtung aus einem mit der Niederhalte-Verankerungsvorrichtung (17) verbundenen, langgestreckten Schwimmkörper (21) besteht.
6. Verankerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrieb des Schwimmkörpers (21) veränderlich einstellbar ist, und der Schwimmkörper mit dem oberen Ende der Niederhalte-Verankerungsvorrichtung verbunden und an seinem oberen Ende als Boje ausgebildet ist.
7. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (24) Seile (26) und eine Seilwinde (23) umfaßt.
8. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (24) von dem Gerüst (10) nach unten hängt und ihr unteres Ende sich unmittelbar oberhalb der Wasseroberfläche befindet.
9. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstlösende Kupplung (22) aus zwei ineinandergreifenden Kupplungsgliedern (32, 33) besteht, von denen das eine (32) einen zur lösbaren Aufnahme des anderen Kupplungsglieds (33) dienenden Hohlraum (41) aufweist.

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10. Verankerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Hohlraum (41) aufweisende Kupplungsglied (32) als oberes Kupplungsglied ausgebildet ist und an dem unteren Ende des Seilaufzuges (24) in senkrechter Lage hängt, und das andere Kupplungsglied (33) langgestreckt ausgebildet ist, von dem oberen Ende der Niederhalte-Verankerungsvorrichtung nach oben vorsteht, in den Hohlraum des anderen Kupplungsglieds einführbar und bei spannungsbeaufschlagter Kupplung (22) form - und kraftschlüssig in diesem gehalten ist.
11. Verankerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Kupplungsglied (32) eine mit dem Hohlraum (41) verbundene seitliche Einführöffnung (48, 49) aufweist.
12. Verankerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im oberen Kupplungsglied (32) ausgebildete Hohlraum (41) eine schräg verlaufende Führungswand (51) aufweist, welche dazu dient, das obere Kupplungsglied beim Absenken auf das untere Kupplungsglied (33) in seitlicher Richtung zu verschwenken.

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