DK151819B - Fremgangsmaade til forankring af en konstruktion, f.eks. en boreplatform, i havbunden, og vaerktoej til brug ved udoevelse af fremgangsmaaden. - Google Patents

Description

DK 151819 B

- i -

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til forankring af en konstruktion i havbunden, og som omfatter placering af konstruktionen på havbunden, nedramning af mindst en rørformet pæl i havbunden, således, at denne rørformede 5 pæl og en del af konstruktionen kommer til at danne parvis sammensatte konstruktionsdele, som består af en indre og en ydre konstruktionsdel, og deformering af den indre af disse konstruktionsdele til indgreb med den ydre ved i førstnævnte konstruktionsdel at indføre en dom.

10 Ved efterforskning og udvinding af olie og gas fra kystområdernes havbund, må store konstruktioner, såsom fritstående boreplatforme eller på bunden liggende ankerblokke til flydende forankrede platforme, som regel forankres til selve havbunden. Disse konstruktioner kræver en solid fun-15 dering, og dette opnås sædvanligvis ved pilotering med pæle, som rammes ned i havbunden.

Ved fritstående platforme på lavt vand, er det som regel tilstrækkeligt, at der blot rammes pæle ned ved platformenes hovedben, og at disse svejses sammen med det øverste 20 af pælene. På dybere vand, hvor der må bruges meget høje platforme, rammes der sædvanligvis en række pæle ned rundt om hvert af platformens b,en for at opnå den for disse høje konstruktioner nødvendige større aksiale bæreevne. I dette tilfælde ender pælene normalt et godt styk-25 ke under vandoverfladen for at mindske påvirkningen på platformen fra bølger og overfladestrømme, og pælene kan derfor i almindelighed ikke svejses fast til benene. I stedet anvendes en anden fremgangsmåde, hvor muffer passes til omkring benene med et mellemrum, som dernæst 30 fyldes op med en cementblanding. Dette kræver en pakning både foroven og forneden af mellemrummet, således at cementblandingen kan pumpes ind i mellemrummet nedefra og overskydende cementblanding recirkuleres tilbage til overfladen via en retur ledning. Denne fremgangsmåde lider - 2 -

DK 151819 B

imidlertid af den ulempe, at det er nødvendigt at anvende pakninger og et omfattende rørnet, og at forbindelsernes pålidelighed vanskeligt lader sig kontrollere.

Det er formålet med opfindelsen at anvise en fremgangs-5 måde af den indledningsvis nævnte art til forankring af en konstruktion i havbunden, hvor piloterings- og støttepæle til boreplatforme kan samles med konstruktionsdele på platformen i én enkelt deformeringsproces og lettere og pålideligere end hidtil kendt.

10 Dette opnås ved, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen til forankring af en konstruktion i havbunden er ejendommelig ved, at dornen langs sin yderside bærer et oppusteligt organ, som er forsynet med forstærkninger til at forhindre, at organet deformeres aksialt, at 15 der i den indre konstruktionsdel tilføres et fluidum, således at organet pustes op til afgrænsning af et tæt, ringformet kammer mellem dornens yderside og den indre konstruktionsdels inderside, og at dette kammer ekspanderes radialt udefter. Herved kan den indre konstruk-20 tionsdel i én enkelt deformeringsproces over et på for hånd fastlagt aksialstykke deformeres på én gang langs hele omkredsen til dannelse af en pålidelig forbindelse mellem den indre- og ydre konstruktionsdel.

Ifølge opfindelsen kan fluidet indvirke direkte på den 25 indvendige overflade, hvorved konstruktionen bliver særlig enkel og billig, eller via et op mod denne overflade særskilt element, der sikrer en effektiv tætning mod at fluidet strømmer ud af kammeret.

Desuden kan der ifølge opfindelsen i indersiden af den 30 ydre konstruktionsdel være indrettet en reces, som tjener til optagelse af en deformeret del af den indre konstruktionsdel. Dette giver en overordentlig stærk og

DK 151819B

- 3 - pålidelig forbindelse mellem de to konstruktionsdele.

Opfindelsen angår også et værktøj til udøvelse af fremgangsmåden til forankring af en konstruktion i havbunden, og dette værktøj er ifølge opfindelsen ejendomme-5 ligt ved, at det på dornen har monteret et oppusteligt organ, som er forsynet med forstærkninger til forhindring af aksial deformering, og at der findes organer til at indføre fluidum i den indre konstruktionsdel til udspiling af dette oppustelige organ. Herved undgås 10 omstændelige rørmontagearbejder, der ellers ofte må finde sted på svært tilgængelige steder under vand, idet rørforbindelserne er indbygget på forhånd i selve værktøjet.

Ifølge opfindelsen kan det oppustelige organ omfatte 15 oppustelige tætningselementer, der hvert er anbragt i periferisk forløbende riller beliggende i indbyrdes aksial afstand langs dornens yderside, og disse tætningselementer kan som nævnte forstærkning være indrettet med en stålstøttering, og desuden kan dornen have en 20 første ledning, der fører til rillerne til indføring af trykfluidet i tætningselementerne og en anden ledning, der udmunder på dornens yderside mellem det første og det andet tætningselement, og tætningselementerne kan yderligere være forbundet med en cylindrisk bøsning, 25 hvorigennem fluidet påvirker indersiden- af den indre konstruktionsdel. Dette medfører, at værktøjet ér særligt velegnet til brug ved samlinger under vand.

Det oppustelige organ kan desuden ifølge opfindelsen være udformet som et toroidalt hylster, som er forstær-30 ket af en segmentpude på hylsteret, og dornen kan have en ledning, som udmunder i kammeret, og som tjener til at tilføre fluidum til dette. Denne konstruktion er særlig velegnet til brug ved samlinger over vandoverfladen.

DK 151819B

- 4 -

De oppustelige organer kan sluttelig ifølge opfindelsen være udformet som et antal hule ringe med hver sin på denne ring indrettet forstærkningsring, og dornen kan have et fra hovedledningen udgående antal forgreningsledninger, .5 som udmunder i hver sin af disse hule ringe til indføring af trykfluidum i de af ringene afgrænsede kamre.

Der opnås herved den fordel, at værktøjet kan bruges, selv om indersiden af den indre konstruktionsdel ikke er helt glat, men afbrudt af ujævnheder i form af f.eks.

10 svejsesømme.

For lettere at kunne forstå opfindelsen og hvorledes den kan realiseres, forklares den nedenfor under henvisning til eksempelvise udførelsesformer og tegningen, hvor fig. 1 viser et tværsnit gennem en første udførelsesform I5 for et værktøj ifølge opfindelsen til fastgørelse af en rørformet pæl til en rørformet muffe, fig. 2 i større målestok et brudstykke af det i fig. 1 viste værktøj, fig. 3 et tværsnit gennem en anden udførelsesform for et 20 sådant værktøj, fig. 4 et tværsnit gennem en tredje udførelsesform for et sådant værktøj, fig. 5 et tværsnit gennem en fjerde udførelsesform for et sådant værktøj, 25 fig. 6 et tværsnit gennem en femte udførelsesform for et sådant værktøj, og fig. 7 en rørformet pæl samlet ved hjælp af fremgangsmåden og værktøjet ifølge opfindelsen.

- 5 -

DK 151819 B

Pig. 1 og 2 viser en rørformet stålpæl 1, som er rammet ned i havbunden, og til hvilken kappen af en fritstående olieproduktionsplatform skal fastgøres. Pælen 1 ender et godt stykke under vandoverfladen og er én af et antal af 5 lignende pæle. Typisk kan pælene være fra 50,8 cm til 213,36 cm i diameter med et diameter/tykkelse forhold på omkring 30. Kappen indbefatter et antal rørformede stål-muffer, og hver muffe er beliggende rundt om en pæl 1 for at danne et antal i hinanden indskudte par konstruktions-10 dele, hvor den inderste del af hvert par er pælen, og den yderste del af hvert par er muffen. Kun én sådan muffe er vist, og den er betegnet med henvisningstallet 2.

Den indvendige overflade af hver rørformet muffe er forsynet med en langs omkredsen forløbende deformeringsreces 3.

15 Værktøjet ifølge opfindelsen omfatter en dom 4 fremstillet af stål og med en sådan dimension, at den kan indføres i det indre af den rørformede pæl 1. Et kammerdannende middel er monteret på dornen 4. Dette omfatter et par udspilelige, bøjelige tætningselementer eller forseglingselementer 5, som 20 er beliggende i et par periferiske, aksialt i afstand fra hinanden liggende riller 6 og 7 tilvejebragt på domens 4 overflade. Dornen indbefatter en første ledning 8, der fører til hver af rillerne 6 og 7, hvorved tætning selementeme 5 kan sættes under hydraulisk tryk. Domen indbefatter også 25 en anden ledning 9, som udmunder i domens udvendige overflade på et sted beliggende mellem de to tætningselementer 5. Hvert tætningselement 5 er udformet som en gummiring med et i hovedsagen U-formet tværsnit og indbefatter en stålstøt-tering 10 til at forhindre aksial deformation af ringen, når 30 den er under tryk (se fig. 2, hvor tætnings elementet er vist forud for udspilingen).

Under brug indføres domen i det indre af den rørformede pæl 1 som vist, og vand ledes ind i ledningen 8 for at trykke på tætningselementerne 5 og få dem til at tætne med dornen

DK 151819B

- 6 - og mod den rørformede pæls 1 indvendige overflade, så at der dannes et kammer i form af et lukket, ringformet hulrum 11, afgrænset af dornens udvendige overflade, den rørformede pæls 1 indvendige overflade og tætningselemen-5 terne 5. Vand ledes derefter ind i ledningen 9 for at frembringe tryk i det ringformede hulrum 11, som normalt allerede vil indeholde vand. Trykket overføres gennem vandet i hulrummet, således at det virker direkte på den rørformede pæls 1 indvendige overflade. Trykket udvider 10 radialt hulrummet ved at deformere pælens 1 vægge konformt med recessen 3 i den rørformede muffebøsning 2. Det anvendte tryk er således, at den rørformede pæls 1 væg deformeres plastisk, så at et mekanisk indgreb frembringes mellem pælen 1 og muffen 2, og den ønskede forbindelse 15 dannes. I almindelighed vil trykket i tætnings elementerne 5 være højere end trykket i hulrummet 11 - f.eks. 0,7 bar højere - og dette kan opnås enten ved at bruge separate trykkilder eller ved at bruge en fælles kilde og egnede kontrolventiler i ledningerne 8 og 9.

20 Under henvisning til fig. 3 er de dele, der svarer til dele vist i fig. 1 og fig. 2, betegnet med samme henvisningstal.

I denne udførelsesform er de to tætningselementer 5 forbundet med hinanden ved hjælp af en cylindrisk gummibøsning 12.

I dette tilfælde er kammeret udformet som et ringformet 25 hulrum 13, afgrænset af dornens 4 udvendige overflade, tætningselementerne 5 og bøsningens 12 indvendige overflade, og trykket i hulrummet 13 overføres til pælens 1 indvendige overflade gennem bøsningen 12.

I fig. 4 er de dele, der svarer til dele vist i fig. 1 og 30 2, betegnet med samme henvisnings tal. I denne udførelses form er det . kammerdannende middel et cylindrisk element 14 monteret i en bred rille 15 på domen 4. Elementet 14 har et i almindelighed U-formet tværsnit og afgrænser et - 7 -

DK 151819 B

kammer i form af et ringformet hulrum 16 sammen med domens overflade. Elementet 14 er dannet af gummi, forstærket med stål på en sådan måde, at det er modstandsdygtigt over for aksial deformering, men kan eks-5 pandere radialt, når hulrummet 16 sættes under tryk af det trykoverførende fluidum fra ledningen 9. Dette fluidums tryk i hulrummet 16 overføres til den rørformede pæl 1 gennem elementet 14.

Under henvisning nu til fig. 5 er dele svarende til dele 10 vist i fig. 1 og fig. 2 betegnet med samme henvisningstal.

1 dette tilfælde er det kammerdannende middel en udspilelig, toroidal indhyldning 17, der bærer en segmentpude 18. Det kammerdannende middel er monteret i en bred periferisk rille 19 på dornen 4*s udvendige overflade med sin pude 15 18 liggende op til den rørformede pæls 1 indvendige over fladeo Indhyldningen 17 afgrænser et toroideformet kammer 20, som kan sættes under tryk af det trykoverførende fluidum fra ledningen 9. Det trykoverførende fluidum deformerer den rørformede pæl 1 ved at udvide kammeret 20 radialt.

20 I fig. 6 er dele, der svarer til dele vist i fig. 1 og 2 betegnet med samme henvisningstal. I denne udførelsesform indbefatter dornen et antal kammerdannende midler monteret i en rille på dornens udvendige overflade. Hvert 25 kammerdannende · middel er en udspilelig ring 21, der bærer en segmentring 22, som er beliggende op til den rørformede pæls 1 indvendige overflade, og hver ring 21 står i forbindelse med ledningen 9 for trykoverførende fluidum. Under brug indføres det trykoverførende fluidum i kamrene 23, 30 der udgøres af ringenes 21 indvendige rum. Trykket forårsager deformering af den rørformede pæl 1 konformt med recessen 3 ved radialt at udvide kammeret 23.

Under henvisning til fig. 7 vises her en del af en fritstående olieboreplatform, som omfatter et antal af stålplader, 35 hver betegnet med henvisningstal 30. Hver af pladerne 30

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til forankring af en konstruktion i havbunden, og som omfatter placering af konstruktionen på havbunden, nedramning af mindst en rørformet pæl i 25 havbunden således, at denne rørformede pæl og en del af konstruktionen kommer til at danne parvis sammensatte konstruktionsdele, som består af en indre- og en ydre konstruktionsdel, og deformering af den indre af disse konstruktionsdele til indgreb med den ydre ved i først-30 nævnte konstruktionsdel at indføre en dorn, kendetegnet ved, at denne dorn (4) langs sin yderside bærer et oppusteligt organ, som er forsynet med forstærkninger til at forhindre, at det deformeres aksialt, at der ind i den indre konstruktionsdel (1,31) tilføres DK 151819B - 9 - et fluidumf således at det oppustelige organ pustes op . til afgrænsning af et tæt, ringformet kammer mellem dornens yderside og den indre konstruktionsdels (1,31) inderside, og at dette kammer ekspanderes radialt udefter.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte fluidum indvirker direkte på den indvendige overflade af den indre konstruktionsdel (1).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte fluidum indvirker på den indvendige over- 10 flade af den indre konstruktionsdel via et særskilt element (12) beliggende op ad den indvendige overflade.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvor den indre overflade på den ydre konstruktionsdel (2) er udformet med en reces (16), kendetegnet ved, at en del af den indre 15 konstruktionsdel optages i denne reces ved deformeringen af den indre konstruktionsdel.

5. Værktøj til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og som omfatter en dorn (4) til radial deformering af den indre af de parvis sammensatte konstruktionsdele, 20 kendetegnet ved, at der på dornen (4) er monteret et oppusteligt organ, som er forsynet med forstærkninger til forhindring af aksial deformation, og at der findes organer (8, 9) til at indføre fluidum i den indre konstruktionsdel til udspilning af dette 25 oppustelige organ.

6. Værktøj ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det oppustelige organ omfatter oppustelige tætningselementer (5), der hvert er anbragt i periferisk forløbende riller (6, 7) beliggende i indbyrdes aksial afstand 30 langs dornens (4) yderside, at tætningselementeme (5) som nævnte forstærkning har en stålstøttering (10), at dornen (4) indbefatter en første ledning (8), der fører til rillerne til indføring af trykfluidum i tætningsele- - 10 - DK 151819 B menterne (5), og en anden ledning (9), der udmunder på dornens yderside mellem det første og det andet tætningselement (5).

7. Værktøj ifølge krav 6, kendetegnet ved, at 5 tætningselementeme er forbundet ved hjælp af en cylindrisk bøsning (12), og at nævnte fluidum i kammeret påvirker den indre konstruktionsdel (1) via denne cylindriske bøsning (12).

8. Værktøj ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det oppustelige organ er udformet som et toroidalt hylster 10 (17) monteret i en rille (19) på dornens yderside og indbe fattende som nævnte forstærkning en segmentpude (18) båret af hylstret (17), og at dornen (4) indbefatter en ledning (9), der udmunder i kammeret (20) til indføring af fluidum i kammeret (20). 15

9. Værktøj ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det oppustelige organ er udformet som et antal hule ringe (21) med hver sin på ringen (21) indrettet forstærkningsring (22), og at dornen (4) omfatter et fra ledningen (9) udgående antal forgreningsledninger, som udmunder i hversin 20 hule ring (21) til indføring af trykfluidum i kamrene (23).