DK147644B - Fremgangsmaade til etablering af en off-shore platform - Google Patents

Description

U7644

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til etablering af en off-shore platform og iøvrigt af den i indledningen til krav 1 angivne type. Nærmere betegnet angår opfindelsen installation af en platform på bunden under vand til brug ved olieboring og/eller lagring af olieprodukter.

Platformene, som er omhandlet af den foreliggende opfindelse omfatter efter kendt måde et fundament, som er indrettet til forankring til havbunden, bl.a. under virkningen fra konstruktionens vægt og fra vægten af en passende ballast. På en øverste del bærer fundamentet én eller flere søjler eller tårne, hvorpå der er monteret en bro, som er indrettet til at modtage boreudstyret eller andet udstyr. Fundamentet er sædvanligvis indrettet til at udgøre eller at bære olielagertankene.

2 147644

Ved disse platforme af kendt type viser sig adskillige tekniske vanskeligheder, især i forbindelse med bugseringsopera-tioneme mellem fremstillingsstedet og arbejdsstedet. Stabiliteten under denne transport fremviser problemer, bl.a. hvis man vil udføre bugseringen af konstruktionen i lodret stilling. Det viser sig i almindelighed umuligt at sikre hele platformkonstruktionen før bugsering, idet den øgede vægt af udstyret til montering på dækket eller broen påvirker stabiliteten på uheldig måde. Dette udstyr bør altså monteres senere på arbejdsstedet, hvad der komplicerer og forlænger monteringsoperationerne.

Hvis fremstillingen af platformen udføres i lodret stilling, er det desuden nødvendigt at vælge et tilstrækkeligt dybt og tilstrækkeligt let tilgængeligt sted til muliggørelse af bugseringen på havet. Imidlertid omfatter udsejlingsrenden fra et sådant sted ofte mindre dybe partier.

For at afhjælpe disse ulemper er det allerede foreslået at forsyne disse platforme med et mellemliggende bælte, som i visse fremstillingsstadier kunne anvendes som flåde til lettelse af transporten. Men denne fremgangsmåde tillod ikke på let måde at udføre den øvre konstruktion af platformen, idet denne opbyggedes på et beskyttet sted, hvis dybde var forholdsvis ringe, hvad der bevirkede vanskelig tilgængelighed under fremstillingen af konstruktionens høje dele.

Ydermere var afstanden mellem platformens nedre sokkel og bæltet forholdsvis lille, bl.a. mindre end halvdelen af platformens totale højde, hvorved resultatet var en middelmådig stabilitet under transporten af platformen ved hjælp af flådning til nedsænknings- og forankringsstedet.

Fra fransk patentskrift nr. 2.253.379 kendes en fremgangsmåde af den aktuelle og indledningsvis angivne art. Ifølge denne kendte teknik sker monteringen af platformens øverste del, der indeholder flydelegemet og søjlernes øverste dele samt broen, på platformens nederste del, der indeholder fundamentet samt søjlernes nederste dele, mens fundamentet hviler på bunden på det beskyttede arbejdssted, der har en forholdsvis lille vanddybde, mens denne montage udføres.

3

1476U

Med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne, sker den tilsvarende montage derimod, mens platformens fundament flyder og er fri af bunden på det beskyttede arbejdssted. Dermed kan fremgangsmåden, ifølge opfindelsen udføres uanset bundformen på det beskyttede arbejdssted, hvorimod en fuldstændig plan og vandret bund er nødvendig i forbindelse med den kendte teknik.

Dertil kommer, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen bevirker, at samtlige montageoperationer kan udføres umiddelbart ved vandoverfladen. En forudsætning herfor er imidlertid, at der er tilstrækkelig vanddybde på det beskyttede arbejdssted, men dette er til gengæld en tilstrækkelig forudsætning, idet selve bundformen på arbejdsstedet ikke er af betydning.

Ifølge opfindelsen sker montagen af de forskellige platformdele succesivt ved at foretage en tiltagende sænkning af konstruktionen, indtil søjlernes øverste dele befinder sig ved vandoverfladeniveauet, og den øverste bro kan bugseres på plads og monte res. Derefter hæves hele konstruktionen, indtil flydelegemet befinder sig i den endelige flydestilling, der ligger i eller omkring vandoverfladeniveauet. Med andre ord kan de enkelte platformdele, dvs fundamentet med nederste søjledele, flydelegemet med øverste søjledele samt den øverste brokonstruktion, fremstilles hver for sig og ikke nødvendigvis samme sted, hvorefter disse dele kan bugseres frem til montagestedet, der er et beskyttet sted, hvilket vil sige et sted med rolige vandforhold og tilstrækkelig dybde.

Med fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan der endvidere uden vanskeligheder frembringes en afstand mellem flydelegemet og fundamentet, som er større end det halve af platformkonstruktionens samlede højde, hvilket giver en stor stabilitet under bugseringsoperationen.

4 147644

Den foreliggende opfindelse skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er en skematisk afbildning i opstalt af en off-shore platform i dens stilling til bugsering mod arbejdsstedet, efter at de forskellige fremstillingstrin ifølge opfindelsen er blevet fuldført, fig. 2 og 3 en afbildning af den samme platform set henholdsvis f rå siden i retning af pilen II i fig. 1 og i snit langs linien III-III i fig. 1, fig. 4 en skematisk afbildning, som viser stabilitetsbetingelserne , fig. 5 en skematisk afbildning i opstalt, som viser det første trin for bugseringen mod det beskyttede sted af konstruktionen bestående af fundamentet og tårnenes nederste parti, fig. 6 en skematisk afbildning i opstalt, som viser fremstillingen på kajen, derpå forskydningen af flydekasse- eller bæltekonstruktionen på en pram, fig. 7 en afbildning, som viser bugseringen mod det beskyttede sted af denne konstruktion, fig. 8 en skematisk afbildning i opstalt, som viser monteringen af de to foregående konstruktioner på det beskyttede sted, fig. 9 en skematisk afbildning i opstalt af monteringen af broen på det beskyttede sted på det nedsænkede parti, som omfatter de to foregående konstruktioner, og fig. 10 en afbildning, som viser bugseringen af den fuldførte platform mod nedsænkningsstedet.

Ifølge opfindelsen og mere specielt ifølge dens anvendelsesformer og ifølge forskellige deles udførelsesformer, som viser sig mest fortrinlige, kan en off-shore platform indrettes som følger eller på analog måde:

For en almen forståelses skyld er der i fig. 4 vist et fuldstændigt system, som antages at være flydende, og som omfatter et fundament 1, en stamme med én eller flere søjler eller tårne 2 og med en bro 3 ved det øverste parti.

5 U7644

Stabilitetsbetingelserne for et sådant flydende system er bestemt i overensstemmelse med de kendte hydrostatiske love ved de respektive stillinger i forhold til bundpunktet K (nul-niveau) af de følgende punkter:

Opdriftcenteret C, tyngdekraftcenteret G, og metacenteret M.

Afstanden CM er naturligvis den metacentriske radius, som er lig med hvor I er inertimomentet, i forhold til en udbøjningsakse, af gennemskæringsfladen af konstruktionen under betragtning i det frie havs overfladeplan, og V er det nedsænkede volumen.

Det kan vises, at for at platformen skal være stabil, er det nødvendigt, at

KM = KC + CM > KG

d.v.s., at punktet M skal være højere end punktet G.

Derfor tilvejebringes der ifølge opfindelsen passende midler, som under skabelse af et ekstra hydrostatisk tryk, bl.a. i form af et tæt bælte eller en tæt kasse, som er indrettet til at flyde i bugseringsstillingen, gør det muligt at hæve metacenteret M, d.v.s. øge afstanden MK.

Denne kasse bevæger sig altså under flydning både ved hydrostatisk tryk og ved skibsskrogsvirkning.

Ved hævning af metacenteret M er det således muligt ligeledes at hæve tyngdekraftcenteret G, d.v.s. at det er muligt at montere alt boreudstyret og andet udstyr på broen 3 på et beskyttet sted, således at platformen før den sidste bugseringsoperation altså kan blive forud tilpasset i konstruktionen og ved bugsering bringes fra det beskyttede fremstillingssted til borestedet i funktionsklar tilstand.

I det følgende beskrives et eksempel på en udførelsesform af disse midler, som er beregnet til anvendelse i en platform, som i det væsentlige omfatter et fundament 1 af almindelig rektangulær form (fig. 1 - 3), hvilket kan være udfyldt med én eller flere lagertanke 4, f.eks. to af kasseform) i kombination med fire kolonner eller tårne med rund, kvadratisk eller anden tværsnitsform (hver indeholdende flere elementer 2,2^,22 hvis tværsnit mindskes opadtil), hvilke bærer broen 3, som er indrettet til modtagning af de forskellige installationsdele 5, hvor dette almene arrangement 147644 6 naturligvis kun er anført som ikke-begrænsende eksempel.

Ifølge denne udførelsesform er disse midler udført med i det mindste en tæt kapacitet eller kasse 6, som er fastgjort (eventuelt på en fjernelig eller regulerbar måde) til tårnene 2 i en sådan afstand H-^ fra fundamentets bundniveau i forhold til den totale højde H af platformen, at konstruktionens flydeplan for en passende tværsnitsform af kassen og under hensyn til de tilstedeværende tyngde-kræfter befinder sig for bugseringen på roligt vand en smule under niveauet af den øverste topside 7 på kassen, skønt dette ikke nødvendigvis er nødvendigt, og skønt kassen under visse betingelser, bl.a. når havbunden er dyb, kan være delvis nedsænket.

Sædvanligvis vil forholdet mellem højden og højden H være mellem 0,50 og 0,65, uden at dette forhold dog er begrænsende. Det er naturligvis formålstjenligt at øge værdien , thi således øges stabiliteten ved bugseringen.

Kassen 6 har f.eks. ifølge den viste udførelsesform i plan (fig. 3) en almindelig ringform, hvis tværsnit kan være rundt, rektangulært eller andet.

Fig. 3 viser, at kassen f.eks. kan bestå af fire rørformede dele, som er fastgjort til tårnene 2. I det tilfælde, hvor lagerrørene 9 befinder sig i siden af platformen, d.v.s. i det væsentlige følger en af platformens 4 lodrette flader, er den kassedel 6^, som følger denne flade, forsynet med huller 8 til gennemføringen af rørene 9 og kan have et meget større tværsnit end de andre dele 6.

Ved 12 ses skematisk kanalerne og andre indretninger til styringen af ballasterings- og deballasteringsoperationerne, hvor fundamentet 1 på kendt måde er opdelt i afsnit for denne virknings skyld, ligesom om nødvendigt kapaciteterne 4 og 6 er det.

Som eksempel er angivet de følgende data, som vedrører en platform af en sådan type, som er indrettet til anbringelse på havbunden eller andre bunde i en dybde af 160 m eller mere for en udførselskanal for fremstillingsstedet med en dybde af størrelsesordenen 120 m:

Totalhøjde H : Af størrelsesordenen 190 m Længde L af fundamentets 1 sider: " " 100 m Højde h-^ af fundamentet : " " 15 m Højde h2 af tankene 4 : " " 25 m Åbning e mellem tårnenes 2 akser: " " 45 m Tårnenes diameter ved deres basis: " " 15 m U7644 7

Den lodrette afstand H. mellem den øverste flade på kassen 6 og bunden på fundamentet 1 : Af størrelsesordenen 110 m

Kassens 6 tværsnit, som antages rektangulært : 9 m x 8 m 2

Broens 3 overflade : Af størrelsesordenen 6500 m

Stålvægten af en platform af denne type ville være af størrelsesordenen 45.000 tons incl. broen. Denne bro ville under bugsering kunne bære installationer med en vægt af størrelsesordenen 15.000 tons. Konstruktionens vægt i bugseringsøjeblikket, altså ballasteret til opnåelse af et dybgående på 110 m, ville være af størrelsesordenen 60.000 tons.

De lodrette bevægelser af denne konstruktion under bugsering ville være af størrelsesordenen 0,25 m for en bølgegang på 3 m dybde og en 10 sekunders periode, med i det væsentlige ingen duvnings- og rulningsbevægelser.

På basis af disse som eksempel anførte almene bemærkninger skal fremgangsmåden til fremstilling på et dybt beskyttet sted med efterfølgende bugsering til brugerstedet beskrives, og denne fremgangsmåde er i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse (fig. 5 -10) og er ifølge en foretrukket udførelsesform.

Først opbygges på et skibsværft fundamentet 1, såvel som tårnene 2 eller i det mindste dele af disse tårne, hvor denne fremstilling kan finde sted på en dok eller i en bedding. Efter at alle tårnene er blevet fuldført i hele den del af højden H·^, som er beregnet til at befinde sig under bæltet 6, bringes på denne måde denne første konstruktion til at flyde, hvad der muliggør den efterfølgende bugsering (fig. 5) mod det dybe beskyttede sted 10 (fig. 8).

Samme fremgangsmåde anvendes for konstruktionen af bæltet 6 og de øverste tårne, såsom 2^ og 2^, men i dette tilfælde anvendes en pram, såsom 13 (fig. 6-8) til bugseringen mod stedet 10.

Fig. 6 viser søsætningen ved kajen ved hjælp af forskydning over på prammen 13, mens fig. 7 viser bugseringen mod stedet 10, efter at prammen 13 er blevet frigjort.

Når dette er udført, og de to konstruktioner er bragt til det førnævnte sted 10 ved bugsering, udføres nedsænkningen af den første konstruktion 1,2 ved en passende fremgangsmåde til ballastering af fundamentet eller af tårnene, indtil tårnene 2 er i vandniveauet (fig. 8). Derpå bringes den anden konstruktion hen med sin pram, indføres mellem de opdukkende tårne i en stilling (fig. 8), således at denne 8 147644 konstruktion befinder sig over den første konstruktion i en korrekt stilling til monteringen.

Disse monteringer mellem, bæltet 6 og tårnene 2 udføres, hvorpå der efter frigørelse af prammen, f.eks. ved hjælp af en øjeblikkelig deballastering af konstruktionen 1,2, udføres en nedsænkning af den således fremstillede komplekse konstruktion, indtil de øverste tårne 22 er i vandniveauet, som vist i fig. 9, hvilket udføres ved hjælp af en ny ballasteringsoperation, naturligvis udført under de sædvanlige sikkerhedsforanstaltninger.

Tilbage er nu kun montering af broen 3, som er udført på kajen og hidbragt på en anden pram, således som 14 (fig. 9), hvorpå monteringen udføres mellem broen 3 og søjlerne 2^ ved hjælp af en operation, som svarer til den ovenfor beskrevne for bæltet 6.

Når platformkonstruktionen således er opbygget, og således som det ses ved hjælp af operationer, som alle har fundet sted ved kajen eller under flydning uden behov for opbygning af stilladser, som tager lang tid at montere og er bekostelige, er platformen nu klar til bugseringen til arbejdsstedet.

For denne bugsering (fig. 10) udføres først en deballastering til hævning af konstruktionen og bringning af kassen 6 i sin flyde-stilling, som på den ene side muliggør let passage over de mindre dybe partier, som eventuelt kan findes i udførselskanalen fra fremstillingsstedet, og på den anden side imidlertid sikre en god stabilitet under transporten.

For denne bugseringsstilling er det f.eks. indrettet således, at den øverste side 7 på kassen 6 i det netop omtalte eksempel hæver sig fra 1 - 3 m over havets niveau (fig. 1). Dette er imidlertid ikke bydende nødvendigt, og når havbunden er tilstrækkelig dyb, kan dette niveau befinde sig en smule over den øverste flade på kassen eller bæltet 6.

Når konstruktionen er ankommet til arbejdsstedet, sænkes den derpå ved reballastering og forankres på bunden. Til sikring af denne forankring indføres bl.a. en vis vægt af tung ballast (f.eks. af sand), hvor denne vægt som i det ovennævnte eksempel kan være af størrelsesordenen 70.000 tons.

Hvad den anvendte udførelsesform så end er, er det følgelig muligt at frembringe platforme, hvis konstruktion og transport på plads fremtræder tilstrækkeligt af det foregående, således at det skulle være unødvendigt at fremføre yderligere beskrivelse, og som fremviser i forhold til allerede eksisterende installationer adskil- 147644 9 lige fordele, bl.a.:

Den fordel, at det er muligt, takket være at metacenteret M hæves ved hjælp af tilstedeværelsen af kassen, og at følgelig tyngdekraftcenteret ligeledes hæves, at installere alt udstyret på platformens bro før bugseringen mod arbejdsstedet, den fordel, at det er muligt, takket være forøgelsen af det hydrostatiske tryk og kassens skibsskrogvirkning, at forbedre stabiliteten under bugsering, såvel som under fremstillingstrinene og nedsænkning, den fordel, at det er muligt at fremstille platformen på et sted, hvorfra det ikke er muligt at komme ud med et stort dybgående på grund af nærværelsen af mindre dybe passager, den fordel, at det fremfor alt er muligt i betydelig grad at fremskynde operationerne til fremstilling og montering, som kan udføres ved kajen eller på det dybe beskyttede sted i løbet af nedsænkningen på dette sted uden behov for bygning af stillads, den fordel, at det er muligt at nedsætte vibrationsperioden af hele konstruktionen til en meget lille værdi, og den fordel, at der eventuelt i den omtalte kasse sikres et ekstra olielager, hvad der muliggør tilvejebringelse af en betydelig total lagerkapacitet.

I det ovenfor beskrevne eksempel ville fundamentets lagerkapaci-tet allerede være af størrelsesordenen 160.000 m , hvortil altså eventuelt kommer kapaciteten af kassen 6.

Naturligvis er det ovennævnte eksempel kun anført som forklaring, da der i opfindelsen kan anvendes platforme af alle dimensioner, større eller mindre.

Det skal anføres, at fremgangsmåden til montering under flydning på det beskyttede sted, hvilken fremgangsmåde er beskrevet tydeligere for konstruktionen af kassen 6 og dens tårne og ligeledes for den på pram hidbragte bro 3, eventuelt kunne anvendes til den endelige montering af disse partier af tårnene 2 eller 2^,22» som da ikke skulle fremstilles på kajen. Disse dele skulle da bugseres på pram til det beskyttede sted og monteres under flydning på de tårndele, som allerede var fastgjort på fundamentet 1 eller på kassen 6.

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til etablering af en off-shore platform til installering på bunden under vand, hvilken platform omfatter et fundament, der bærer søjler eller tårne, som igen bærer en bro, og hvor platformen tillige omfatter en mellemliggende kasse eller et mellemliggende bælte, som danner et flydelegeme, og midler til indtagelse og udtømning af ballast, hvilken fremgangsmåde er af den art, som omfatter en fremstilling af platformen på et beskyttet sted, derpå en bugsering, efter udtømning af ballast, til et arbejdssted og en genindtagelse af ballast for at nedsænke konstruktionen på bunden, KENDETEGNET ved, AT den fremstilling, som foregår på et beskyttet sted med en vanddybde, der er større end den færdige platforms højde, omfatter først en etablering af en flydende kontruktion, som indeholder fundamentet og søjlernes nederste dele, idet denne flydende konstruktion derefter sænkes ved indtagelse af ballast, indtil søjle- eller tårndelene herpå er bragt i niveau med vandoverfladen, mens fundamentet forbliver flydende over bunden på det beskyttede sted, derpå en frembringelse af en delkonstruktion, som indeholder nævnte flydelegeme samt søjlernes eller tårnenes øverste dele, idet denne delkonstruktion bringes på plads, hvorefter hele konstruktionen sænkes under ét ved indtagelse af ballast, indtil de øverste søjle- eller tårndele er i niveau med vandoverfladen, og endelig en montering af nævnte bro, som bringes frem ved bugsering, idet de forskellige montageoperationer foretages tæt ved vandoverfladen, hvorefter ballast uddrives, indtil flydelegemet befinder sig ved vandoverfladeniveauet, og bugsering til arbejdsstedet påbegyndes.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, AT konstruktionen under bugseringen og ved hjælp af passende indtagelser eller udtømninger af ballast bringes til at indtage en sådan stilling, at flydelegemet fremtræder som et skibsskrog, hvis flydelinie er i højde med flydelegernets øverste del.

3. Fremgangsmåde ifølge kravene 1 eller 2, KENDETEGNET ved, AT forholdet mellem afstanden mellem flydelegemets top og fundamentets nederste flade og den totale højde (H) af platformen afpasses til at være mellem 0,50 og 0,65.