DE60218494T2

DE60218494T2 - Unterkonstruktion für offshore-struktur

Info

Publication number: DE60218494T2
Application number: DE60218494T
Authority: DE
Inventors: Rudolph A. Madisonville HALL; Ralph L. New Orleans SHAW
Original assignee: Keystone Engineering Inc
Current assignee: Keystone Engineering Inc
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: DK1425476T3; US20050135881A1; US7134809B2; CA2478574C; US20020190168A1; US20040223813A1; WO2002095138A1; DE60218494D1; EP1425476A1; CA2478574A1; US6783305B2; US20080219774A1; US20060237600A1; ATE355418T1; EP1425476B1; US7942611B2

Description

Diese Erfindung entspricht im Allgemeinen einer Strukturabstützung. Insbesondere entspricht diese Erfindung Strukturabstützungen für z.B. Offshore-Bohrplattformen oder Ähnliches.
Konventionelle Offshore-Bohrplattformen haben vom Deck aus Beine, welche im Verlauf abwärts vertikal oder besser nach außen streben. Die konventionelle Anordnung stellt strukturell effiziente Unterstützung für das Deck bereit, aber die damit verknüpften Dimensionen der Plattform, an der Wasseroberfläche, ergeben erhöhte Ausgaben für die Plattform.
Die Eigenschaften einer bekannten Strukturabstützung sind definiert in dem vorcharakterisierenden Teil von Anspruch 1 und sind bekannt von US-A-3 745 777, welches ein Deck oder eine Plattform offenbart, gestützt von einer Vielzahl von abgeschrägten Pfählen, die so sich schneidend angeordnet sind, dass die Pfähle das Deck oder die Plattform auf einer Seite des Schnittpunkts unterstützen können, während sie auf der anderen Seite des Schnittpunkts in den Ozeangrund ausstrecken.
Die differenzierenden Merkmale der vorliegenden Erfindung sind im charakterisierenden Teil von Anspruch 1 definiert. Mit der vorliegenden Erfindung, sind zwei oder mehrere Pfähle in einer Tipi-förmigen Anordnung konfiguriert, wo die Pfähle angeordnet sind, um im Allgemeinen eine konische Form mit ihrem Schnittpunkt zu formen, welcher auf derselben Höhe ist, mit z.B. einer Wasserlinie. Die oberen Enden der Pfähle ragen über diesen Schnittpunkt hinaus, um z.B. eine Plattform oder Struktur, wie eine Bohrplattform zu unterstützen. Die entgegengesetzten Enden der Pfähle sind verhältnismäßig in regelmäßigen Abständen auf oder unter einer anderen Oberfläche, wie der Schlammlinie, auf dem Ozeangrund angeordnet.
Die Strukturabstützung stellt außerdem Unterstützung für ein zentrales Element, wie ein Bohrgestänge bereit, das durch eine zentrale Achse der Anordnung ausfährt. Des weiteren können zwei oder mehrere Unterstützungen genutzt werden, mit einem oder mehreren zentralen Elementen, um außerdem eine Struktur, wie die oben besprochene, zu unterstützen.
Z.B. können zwei Pfähle im Wesentlichen um 180° voneinander versetzt sein, z.B. X-Form, drei Pfähle im Wesentlichen 120° voneinander versetzt, vier Pfähle um im Wesentlichen 90° voneinander versetzt, z.B. Tipi-Form, oder Ähnliches. Allerdings muss anerkannt werden, dass die spezifische Versetzung zwischen den Pfählen und die Anzahl der Pfähle variiert werden kann, abhängig von z.B. voraussichtlich wirkende Kräfte auf die Struktur, die Topologie der Oberfläche, auf der die Anordnung gesichert werden muss, das Gewicht, Struktur und erwartete Kräfte der Einheit, welche auf den Spitzen der Pfähle sitzt, oder Ähnliches.
Ein Aspekt der Erfindung entspricht der Bereitstellung einer Strukturabstützung mit mindestens zwei Beinen, welche so konfiguriert sind, dass sie sich an einem Schnittpunkt schneiden.
Aspekte der vorliegenden Erfindung entsprechen außerdem der Bereitstellung einer Strukturabstützung mit vier oder mehr Beinen, welche in einer Tipi-Konfiguration positioniert werden.
Entsprechend, ein Aspekt der Erfindung erlaubt den Pfählen so konfiguriert zu sein, dass die Basisfläche einen größeren Oberflächenbereich als den Bereich hat, welcher von den gegenüberliegenden Enden der Pfähle geformt wird.
Zusätzliche Aspekte der Erfindung beziehen sich auf die Minimierung der Abstützung die erforderlich ist für eine Strukturabstützung in einer Wellenzone.
Aspekte der Erfindung beziehen sich außerdem auf eine Strukturabstützung, welche laterale Wellenkräfte auf die Struktur reduziert.
Aspekte der Erfindung beziehen sich zusätzlich auf die Bereitstellung einer Struktur, in welcher die Mehrzahl der Komponenten oberhalb der Wasserlinie an Ort und Stelle installiert und geschweißt werden können.
Aspekte der Erfindung beziehen sich außerdem auf die Reduzierung einer Bohrplattformgröße. Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Methode, wie eine Strukturabstützung nach Anspruch 12 zu konstruieren ist. Weitere Eigenschaften der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Diese oder andere Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung sind beschrieben in oder werden offensichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen.
Die Ausführungsformen der Erfindung werden im Detail beschrieben, mit Bezugnahme auf die folgenden Figuren, wobei:
1 eine Seitenansicht der Offshore-Plattform entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Frontansicht der Offshore-Plattform entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Seitenansicht, welche den Aufbau des Deckrahmens für die Offshore-Plattform entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt ist;
4 eine Seitenansicht zeigt, welche den Aufbau des Hauptdecks für die Offshore- Plattform entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine Seitenansicht ist, welche den Aufbau des Helikopterdecks für die Offshore-Plattform entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 bis 19 eine exemplarische Methode des Zusammenbaus eines verstärkten Bohrschafts entsprechend dieser Erfindung zeigen; und
20 bis 27 eine weitere exemplarische Methode des Zusammenbaus eines Bohrschafts entsprechend dieser Erfindung zeigen.
Die exemplarischen Ausführungsformen dieser Erfindung werden in Verbindung mit einer Strukturabstützung beschrieben, wie eine Bohrplattform, welche von drei Pfählen und einem zentralen vertikalen Element, wie einem Bohrgestänge, unterstützt wird. Allerdings, um überflüssige Verdunkelung der vorliegenden Erfindung zu verhindern, unterlässt die folgende Beschreibung bekannte Strukturen und Einheiten, welche in Blockdiagrammform gezeigt werden können, oder auf andere Art und weise zusammengefasst werden. Zu Erklärungszwecken, sind zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es sollte berücksichtigt werden, dass die vorliegende Erfindung in einer Vielzahl von Wegen über diese spezifischen Details hinaus praktiziert werden könnte. Z.B. das System und Methoden dieser Erfindung können allgemein ausgedehnt und angewendet werden, um irgendeine Strukturform zu unterstützen. Des Weiteren, während exemplarische Distanzen und Skalen in den Abbildungen gezeigt werden, muss beachtet werden, dass die Systeme und Methoden dieser Erfindung variiert werden können und zu irgendeiner bestimmten Implementierung passen können.
1 und 2 zeigen eine Offshore-Plattform mit sich verjüngender Führung, im Allgemeinen angezeigt durch 10, in der sich verjüngende, verstärkende Pfähle 12a bis 12e so angeordnet sind, dass die Plattformdimensionen auf der Wasseroberfläche 14 minimiert werden, während der Zwischenraum zwischen den Pfählen maximiert wird, wenn diese weiter von der Wasseroberfläche nach oben ragen, so dass Ladungen von einem Deck 16 auf den oberen Enden der Pfähle direkt zum Pfahlwerk transferiert werden können. Die Plattform beinhaltet eine Pfahlführungsstruktur 18, welche darüber passt und verbunden ist zu einem zentralen vertikalen Element 20, um die Pfähle 12a bis 12e an der Wasseroberfläche zu empfangen. Die Pfähle erstrecken sich winklig durch die Führungen 22 der Pfahlführungsstruktur in solch einer Art und Weise, dass der Abstand zwischen den Pfählen an der Wasseroberfläche minimiert wird, aber der Abstand zwischen den winkligen Pfähle, die das Deck 16 unterstützen, an beiden Enden maximiert wird, genauso wie das gegenüberliegende Ende, welches in der Schlammlinie 24 begraben ist. Die Pfahlführung verbindet die Pfähle, um in Einklang laterale Bewegungen der gesamten Offshore-Plattform 10, die das zentrale vertikale Element beinhaltet, zu hemmen. Die Pfahlführung 18 unterstützt außerdem Zubehör, wie Leitern, Bootanlegestege, Treppen, oder Ähnliches, so dass sie im Einsatz als eine Einheit installiert werden kann, um dabei z.B. Installationskosten für die Plattform zu sparen. Die Beine 26 der Deckstruktur sind mit den Spitzen der Pfähle verknüpft. Der erweiterte Pfahlraum an den Pfahlspitzen stellt beispielsweise zur Verfügung eine strukturell effektivere Unterstützung für das Deck, reduzierte strukturelle Vibrationszeitabschnitte für die Plattform und erhöhten widerstand gegen die Rotation, welche daraus folgen, wenn die Masse des Decks exzentrisch zu dem zentralen vertikalen Element 20 ist, im Gegensatz dazu, wenn das Deck von dem zentralen Element unterstützt wird. Alle Feldverbindungen können oberhalb der Wasseroberfläche gemacht werden, wo strukturelle Integrität der Verbindungen einfacher überprüft werden kann, als wenn die Verbindungen unter der Wasseroberfläche gemacht würden.
In Bezug auf 3, sobald die Pfähle 12 in Position sind, kann der Deckrahmen 18 auf die Pfähle gesetzt werden und mit den oberen Enden der Pfähle verbunden werden. Dann, wie in 4 gezeigt, wird das Hauptdeck 16 auf den Deckrahmen 28 gesetzt und schlussendlich, wie in 5 gezeigt wird, ein Helikopterdeck 30 angebracht.
6 bis 19 stellen eine exemplarische Methode zum Zusammenbau einer Struktur dar, in Übereinstimmung mit einer exemplarischen Ausführungsform dieser Erfindung mit z.B. einem Lastkahn, um den SSC 50 herum (selbst tragender Senkkasten). In dieser exemplarischen Ausführungsform wurde der SSC von einer Bohrinsel installiert, (sowie eine Vorrichtung, welche ein Erforschungsbohrloch bohrt). In 6 werden die Position und die Orientierung der Beine bestimmt und ein Boot mit Hebevorrichtung 55 verankert und angehoben, bezogen auf den Installationspunkt des SSC. Als Nächstes, wie in 7 gezeigt, wird die Anhebeausrichtung des Boots mit Hebevorrichtung relativ zum SSC gezeigt. Als Nächstes, wie in 8 gezeigt, wird die Führungsstruktur 65 von dem Lastkahn 60 abgeladen. Dann, wie in 9 gezeigt, werden die Beine oder Pfähle 70 abgeladen, in die Führungsstruktur eingeführt, und in 10, über die Führungsstruktur installiert, z.B. in den Ozeanboden mit Hilfe von einem hydraulischen Hammer. Wie von dieser Abbildung zu sehen ist, schneiden sich die Pfähle 70 in einem Punkt knapp über der Wasserlinie. Dies erlaubt, dass z.B. die Pfähle und alle verknüpften Verbindungen über Wasser angebracht werden können.
In 11 ist der Lastkahn 60 versetzt und der Deckrahmen 75 wird abgeladen. In 12 wird der Deckrahmen 75 auf den Pfählen installiert. Als Nächstes in 13 bis 16, werden der südliche Ladeschlitten 80, der nördliche Ladeschlitten und der Entlüftungsraum 85 und das Helikopterdeck 90 ent sprechend von dem Lastkahn entladen und auf den Pfählen installiert. Insbesondere zeigt 16, wie die zahlreichen Teile der Vorrichtung auf einem Ende der Pfähle installiert werden, oberhalb des Schnittpunkts, und folglich oberhalb der Wasserlinie. Dann, in 17 bis 18, wird das Hauptdeck 95 entladen und installiert.
In 19 zeigt die fertig gestellte Vorrichtung, wo der Lastkahn entladen wurde und der Entlüftungsausleger 100 in Position rotiert wurde.
20 bis 27 zeigen exemplarisch die Konstruktionsschritte, um eine Strukturabstützung zu konstruieren, entsprechend einer alternativen exemplarischen Ausführungsform dieser Erfindung, wo ein SSC anfangs nicht an einem Bohrlochkopf vorhanden ist. Insbesondere nutzt diese exemplarische Methode einen Kran und einen Bohrturmlastkahn, um die Vorrichtung zu konstruieren. Besonders in 20 wird einen Kran mobilisiert und der erste Konduktor mit einer Schlammliniensuspension gebohrt wird. Als Nächstes, wie in 21 gezeigt, installiert der Kran eine Unterwasserschablone 200, welche als eine Führungsstruktur für den Bohrlochkopf verwendet wird und die folgende Installation des SSC. Dann, in 22, wird eine zweite Leitung mit einer Schlammliniensuspension gebohrt und über die Unterwasserschablone 200 installiert.
23 zeigt die Installation des Senkkastens, von z.B. einem Bohrturmlastkahn 210. Als Nächstes wie beispielsweise in 24 gezeigt, installiert der Bohrturmlastkahn 210 die Offshore-Plattform mit sich verjüngender Führung. Dann, wie in 25 gezeigt, werden die Pfähle 70 installiert. 26 zeigt die Installation des Deckrahmens 230 und 27 das Helikopterdeck 240.
Es ist deshalb offensichtlich, dass eine Unterstützung und Methode zum Zusammenbau der Unterstützung, um eine Struktur abzustützen, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung bereitgestellt wurde. Während diese Erfindung beschrieben wurde in Verbindung mit einer Zahl von illustrativen Ausführungsformen, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen, Modifikationen und Variationen offensichtlich zu denen von normalen Fähigkeiten in den anwendbaren Künsten offensichtlich sein würden. Dementsprechend wird in der Bekanntmachung beabsichtigt, all solche Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und Variationen mit einzubeziehen, welche sich innerhalb des Anwendungsbereichs dieser Erfindung befinden, wie in den angehängten Ansprüchen definiert.

Claims

Strukturabstützung, umfassend: mindestens zwei Pfähle (12), die in einer Tipi-förmigen Konfiguration konfiguriert sind, um sich im Wesentlichen in einem Schnittpunkt zu schneiden; wobei ein erstes Ende der mindestens zwei Pfähle (12) auf einer ersten Seite des Schnittpunkts eingerichtet ist, um in Kontakt mit einer Fläche zu sein; und wobei ein zweites Ende der mindestens zwei Pfähle (12) auf einer zweiten Seite des Schnittpunkts geeignet ist, an einer Struktur (10) fixiert zu sein; gekennzeichnet durch mindestens ein zentrales Bauteil (20), das in einer im Wesentlichen vertikalen Position hinsichtlich den mindestens zwei Pfählen (12) angeordnet ist und welches sich mit dem Schnittpunkt schneidet.
Strukturabstützung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine winklige Führung (18), die mindestens eine Orientierung zwischen den mindestens zwei Pfählen (12) und dem zentralen Bauteil (20) aufrechterhält.
Strukturabstützung nach Anspruch 2, wobei die winklige Führungsstruktur (18) an dem Schnittpunkt positioniert ist.
Strukturabstützung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die winklige Führungsstruktur (18) an dem zentralen Bauteil (20) gesichert ist.
Strukturabstützung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die winklige Führungsstruktur 18 mindestens zwei Führungen (22) mit einer winkligen Orientierung jedes einzelnen Pfahls (12), die durch eine entsprechende Führung (22) aufrechterhalten wird, beinhaltet.
Strukturabstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei Pfähle (12) um 180° gegeneinander versetzt sind.
Strukturabstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Struktur 10 aus der Gruppe stammt, die umfasst: eine Plattform, eine Bohrplattform und eine Offshore-Bohrplattform.
Strukturabstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fläche ein Meeresboden ist und das erste Ende sich unter einer Schlammlinie (24) erstreckt.
Strukturabstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Schnittpunkt oberhalb einer Wasserlinie (14) oder auf einer Wasserlinie (14) befindet.
Strukturabstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstützungsstruktur eine Bohrinsel unterstützt.
Strukturabstützung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zentrale Bauteil (20) ein Bohrgestänge ist.
Verfahren zum Konstruieren einer Strukturabstützung, umfassend die Schritte: Bereitstellen mindestens zweier Pfähle (12) in einer Tipi-förmigen Konfiguration; Positionieren eines ersten Endes der mindestens zwei Pfähle (12) auf einer Halterungsfläche, wobei sich jeder aufwärtserstreckt, um sich im Wesentlichen bei einem Schnittpunkt zu schneiden; und Fixieren einer Struktur (10) an einem zweiten Ende der mindestens zwei Pfähle (12); wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Bereitstellen mindestens eines zentralen Bauteils (20), das sich in einer im Wesentlichen vertikalen Position von der Halterungsfläche erstreckt, wobei sich das zentrale Bauteil (20) durch den Schnittpunkt der mindestens zwei Pfähle (12) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend den Schritt eines Bereitstellens eines Bohrgestänges als die Struktur, die an dem zweiten Ende der mindestens zwei Pfähle (12) fixiert werden soll.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, weiter umfassend den Schritt eines Bereitstellens einer winkligen Führungsstruktur (18), um die mindestens zwei Pfähle (12) hinsichtlich des zentralen Bauteils (20) zu orientieren.
Verfahren nach Anspruch 14, weiter umfassend ein Positionieren der winkligen Führungsstruktur (18) bei dem Schnittpunkt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15 weiter umfassend ein Sichern der winkligen Führungsstruktur (18) an dem zentralen Bauteil (20).
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die winklige Führungsstruktur (18) mindestens zwei Elementführungen (22) beinhaltet und der Schritt eines Positionierens der Pfähle (12) ein Erstrecken eines entsprechenden Pfahls (12) durch eine entsprechende Elementführung (22) beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Schritt eines Bereitstellens mindestens eines zentralen Bauteils (20) ein Bereitstellen des zentralen Bauteils als Bohrgestänge umfasst.