DK167541B1 - Offshore platform med sammensatte ben - Google Patents

Description

i DK 167541 B1

Opfindelsen vedrører en offshore platform med sammensatte ben, omfattende et langstrakt understel med bæreben, som har et diameterreduceret nedre parati, en række skørtpæle, som er indlejret i havbunden og er for-5 bundet med hvert bæreben, og en stiv forbindelse, mellem et bæreben og det tilhørende antal skørtpæle, hvilken stive forbindelse ligger i et niveau over det diameterreducerede nedre parti af bærebenet.

Efterhånden som udnyttelsen af olie og gaskilder 10 sker i dybere og dybere vand, er platformkonstruktionerne blevet tilsvarende tungere og dyrere. Dybvandskonstruktioner, der typisk er konstruktioner konstrueret til vanddybder på over 300 m, vejer typisk over ti tusinde ton. Disse konstruktioners enorme vægt og stør-15 relse og den belastning, de udsættes for, gør dem særdeles dyre at bygge, og denne omkostning måles generelt i tusinder af dollar pr. ton. Vægten er også en væsentlig faktor, der indgår i håndterings- og installationsudgifterne, og det er en tommelfingerregel, at jo mindre 20 en dybvandkonstruktion vejer, jo billigere er den at fremstille og installere.

En god oversigt over udviklingen af offshore platforme med særlig hensyn til dybvandkonstruktioner kan findes i en artikel med titlen "Design and Construc-25 tion of Deep Water Jacket Platforms" af Griff C. Lee, Mechanical Engineering, april 1983, side 26-36. I denne artikel er beskrevet de forskellige typer af dybvandkonstruktioner og deres opbygning og anvendelse. Essensen af artiklen er, at den indikerer, at faste platforme 30 har vist sig at være de mest pålidelige, omkostningseffektive og effektive bæresystemer til rådighed for offshore boring og produktion. Disse platforme er imidlertid nødvendigvis alle særdeles tunge og dyre at fremstille. Generelt ligger to tredjedele af en sådan kon-35 struktions vægt i dens nederste tredjedel, og forbedringer i forankringen af konstruktionen til havbunden, som 2 medfører en reduceret vægt af konstruktionen, er derfor meget ønskværdig. Herudover tilstræbes det også at opnå forbedringer, som reducerer platformsbelastningen, og som eliminerer eller reducerer størrelsen af det over-5 fladeareal af platformen, der er udsat for bølgernes virkning.

Fra US-patentskrift nr. 3 987 636 kendes en offshore platform af den indledningsvis angivne art, i hvilken skørtpælene er dannet ved at pæleelementer er 1 o drevet ned i havbunden gennem skørtpælebøsninger eller -rør, der er fast forbundet med bærebenenes nedre ender. Mellemrummet mellem pæleelementerne og bøsningerne ud-støbes senere med cement, således at der skabes en stiv forbindelse. Fra GB-patentskrift nr. 1 563 107 kendes en 15 offshoreplatform af førnævnte art, hvor hvert af bærebenene er omsluttet af forholdsvis korte indbyrdes forbundne bøsningser eller skørtpælerør, gennem hvilke pæleelementer neddrives, hvorefter mellemrummet mellem pæleelementerne og bøsningerne udstøbes med cement. Pælee-20 lementerne rager op over bøsningerne og fastholdes af gribeelementer, der er fastgjorte til bærebenene. Gri-beelementerne kan sikres i den lukkede stilling, fx ved udfyldning med epoxymateriale.

Det er hensigten med opfindelsen at tilvejebringe 25 en offshoreplatform, hvor kravene til understellets konstruktion er signifikant reducerede. Det er en anden hensigt med opfindelsen at udnytte bæreevnen af platformens understel på mere effektiv måde og derved udsætte et mindre overfladeareal for bølgepåvirkning, hvilket 30 resulterer i, at bølgekræfterne reduceres. Denne reduktion af bølgekræfterne vil derfor reducere kravene til konstruktionen og vægten af platformen en yderligere hensigt med opfindelsen at angive en platform, som er således forankret ved hjælp af pæle i havbunden, at de 35 dyre nederste understelsrør kan konstrueres, så de udsættes for signifikant reducerede statiske og dynamiske 3 kræfter, idet disse kræfter i stedet overføres til de billigere stålpæle.

Offshoreplatformen ifølge opfindelsen adskiller sig fra de kendte ved at den har mindst én glideforbin-5 delse, som forbinder bærebenet og samlingen af skørtpæle, hvilken glideforbindelse er udformet til at give bærebenet støtte i tværretningen, medens benet kan bevæge sig aksialt i forhold til skørtpælene, hvilken glideforbindelse er forbundet med det diameterreducerede nedre 10 parti af bærebenet, hvorved aksiale kræfter, forskydningskræfter, vridningsmomenter og bøjningsmomentkræfter overføres fra bærebenene gennem glideforbindelsen og den stive forbindelse til skørtpælene. Herved opnås, at skørtpælene, der omgiver bærebenets parti med reduceret 15 diameter, der fortsætter ned i havbunden, gives en tværgående understøtning samtdig med, at bærebenet kan bevæge sig frit. Aksiale kræfter og bøjningsmomenter overføres gennem den stive forbindelse, der ligger over det diameterreducerede nedre parati af bærebenet, hvorimod 20 glideforbindelsen vil medvirke til at overføre forskydningskræfter.

En dybvands offshore platform ifølge opfindelsen har en bærende understel, som er fastgjort på havbunden ved hjælp af flere pæle. Bøsninger for skørtpæle er 25 stift forbundet med de bærende hovedben i platformens understel i en højde over havbunden, som er mindst 30 m, og som kan være op til 100 m eller derover. Hver af disse højtliggende forbindelser med et bærende ben omfatter mindst én plade dimensioneret til at overføre den struk-30 tureile belastning fra understellet til skørtpælene, som er nedrammet i havbunden tæt ved siden af hvert bærende ben. Platformens bærende ben kan være reduceret i størrelse neden under denne forbindelse, fordi de strukturelle kræfter nu bæres af skørtpælene.

35 Platformens brøndforing er inkorporeret som en del af den strukturelle opbygning af platformens under- 4 stel og det øverste afsnit af denne foring er udvidet og strækker sig vertikalt op, til forbindelsen med boreriggen. Den resterende del af foringen strækker sig generelt i en vinkel i forhold til vertikalen eller lig-5 ger skråt, idet den forløber stort set parallelt med understellets bærende ben.

Foretrukne udførelsesformer af offshoreplatformen ifølge opfindelsen er angivet i krav 2-5.

Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af 10 nogle eksempler på udførelsesformer og med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et sidebillede af en dybvandsplatform ifølge opfindelsen, hvor understellet og skørtpælene er illustreret, og hvor afstivningen er udeladt af hensyn 15 til tydeligheden, fig. 2 et snit langs linien 2-2 i fig. 1 visende brøndforingen, fig. 3 et delbillede i noget større målestok visende skørtpælene og deres forbindelse, 20 fig. 4 et delsnit langs linien 4-4 i fig. 3, fig. 5 et snit langs linien 5-5 i fig. 1, fig. 6 et snit langs linien 6-6 i fig. 1, fig. 7 et snit langs linien 7-7 i fig. 1, fig. 8a-f billeder illustrerende installationen 25 af et todelt understel, og fig. 9a-c billeder illustrerende installationen af et udelt understel.

Som vist i fig. 1 og 2 er en offshore boreplatform 10 delt i tre generelle sektioner, en dæksektion 30 12, en understels-topsektion 14 og en understels bundsektion 16. De to sidstnævnte sektioner 14 og 16 danner sammen et understel 18. Det bør imidlertid bemærkes, at understellet 18 også kan være udført ud i ét. Dæksektionen 12 er den del af platformen 10, som 35 er beliggende sig over vandoverfladen 20, og denne sektion bærer en borerig 22. Topsektionen 14 er hovedsa- DK 167541 B1 5 gelig sammensat af lange rørformede stålelementer 24 og strækker sig stort set fra havbunden 26 til dæksektionen 12. Bundsektionen 16 er fastgjort til topsektionen 14, så de er ud i ét, og bundsektionen 16 om-5 fatter et aggregat 28 af skørtpæle, som giver en stiv understøtning af platformen 10 og forankrer denne til havbunden 26.

Som vist i fig. 3 og 4 er skørtpælene 28 fastgjort til understellet 18's bærende hovedben 30. Som 10 vist er fem skørtpælebøsninger 32 stift forbundet til hvert ben 30 ved hjælp af horisontale og vertikale plader 34, henholdsvis 36. I nogle tilfælde kan der imidlertid være forbundet flere eller færre bøsninger 32 afhængigt af arten af byggested, belastning og/eller 15 andre faktorer. Disse bøsningsforbindelsers højde over havbunden 26 er generelt mindst 30 m og kan være op til omkring 100 m eller derover. Under denne højde kan benene 30, som normalt er omkring 5-7 m i diameter, reduceres i størrelse som vist for at spare vægt og re-20 ducere omkostningerne. Dette kan lade sig gøre, fordi kræfterne fra platformen 10 nu overføres gennem de nedrammede skørtpæle 38 til havbunden 26, hvilke pæle er udført af et betydeligt billigere materiale end benene, der er opbygget af rør med stor diameter.

25 De horisontale og vertikale plader 34 og 36 forbinder bøsningerne 32 for skørtpælene direkte med benene 30, og disse plader overfører aksial-, forskydnings- og bøjningsmomentkræfterne fra benene 30 til de nedrammede skørtpæle 38, der går gennem bøsnin-30 gerne 32. Pælebøsningerne 32 er grupperet tæt omkring hvert ben 30, så afstanden fra benet til hver enkelt pæl er omkring 2 m og afstanden mellem pælene omkring 5 m. Dette er betydeligt mindre end den mere konventionelle afstand på 30 m mellem benet og pælen og en af-35 stand mellem pælene på 8-10 m. Hver bøsning 32 har i sin øverste ende et konisk pælestyr 40 til hjælp ved indsættelsen af skørtpælen 38 gennem bøsningen 32.

6

Skørtpæleaggregatet 38, som er stift forbundet med det højt beliggende midterafgnit af &§β?t ??, eliminerer behovet for den normalt til en sådan platform krævede dyre og tunge afstivning. Denne vægtbesparelse 5 kan være af en størrelsesorden på 10.000 ton, hvilket vil betyde en stor reduktion af omkostningerne for platformen. De horisontale og vertikale plader 34 og 36, som overfører platformen 10's strukturelle kræfter fra benene 30 til det øver s te område af skørtpælene 38 1 o kræver ingen afstivning på grund af skørtpælenes beliggenhed tæt ved benet og på grund af pladernes strukturelle egenskaber. Som følge heraf bæres det øverste afsnit af platformen 10 af benene 30, medens det neder-ste afsnit af platformen 10 bæres af skørtpillerne 15 32. Platformen 10 er således en platform med sammensatte ben.

En række tværstillede pæleforbindelser 42, der er vist fastgjort til det formindskede afsnit af benet 30, holder skørtpælene 38, der strækker sig ned i hav-20 bunden 26 parallelle med benene 30. Pæleforbindelserne 42 giver en tværgående understøtning af skørtpælene 38, og forbindelserne 42 er sædvanligvis ikke dimensioneret til at overføre en aksial eller bøjningsmomentkraft til understellet 18. De til pæleforbindelserne 42 25 hørende bøsninger 32 er som vist lidt større end skørtpælene 38, og hver bøsning 32 har et konisk styr 44 som hjælp ved indsættelse af en pæl gennem bøsningen.

Fig. 5, 6 og 7 viser tværsnit i understellet 18 30 i forskellige niveauer under havoverfladen 20. Fig. 5 viser et snit i det niveau, hvor benene 30 ændrer sig fra at stå skråt til at være orienteret næsten vertikalt. Fig. 6 og 7 illustrerer, hvor tæt skørtpælene 38 er beliggende ved deres respektive ben 30. Bemærkelses-35 værdig er også formindskelsen af benene 30's diameter mellem fig. 6 og fig. 7. Ekstra bærende ben 46 belig- 7 gende i understellet 18 tilvejebringer yderligere understøttelse af platformen 10.

Fig. 1 og 2 viser også, at brøndforinger 48 er dele af understelstrukturen. Det øverste afsnit 50 af 5 en brøndforing 48 er udvidet, således at der er tilstrækkelig plads til brøndhovedet. Før foringen når vandoverfladen 20, reduceres den imidlertid i størrelse for at formindske de bølgekræfter, platformen 10 udsættes for. Dette øverste afsnit 50 er også vertikalt 10 orienteret i modsætning til den resterende del af foringen 48, som er skrå eller forløber under en vinkel. Dette øverste ekspanderede og vertikale afsnit tillader, at boringen kan foregå som en normal vertikal boring, hvorved man eliminerer behovet for borerigge til skrå boring 15 og den dermed følgende højere omkostning. Tidligere krævedes der ofte sådanne rigge til skrå boring, når det ønskedes at udnytte brøndforingen som en indbygget del af understelstrukturen, som følge af det skrå forløb af brøndforingen/den strukturelle komponent.

20 Fig. 8a-f illustrerer de forskellige trin under installationen af en flerdelt platform. Indledningsvis slæbes bundsektionen 16 af understellet til byggestedet og rettes op i forhold til en undersøisk skabelon 52, før skørtpæle 38, der er nedrammet i havbunden, 25 forankrer bundsektionen 16 på sin plads. Derefter slæbes topsektionen 14 på lignende måde til byggestedet og sættes i søen fra prammen, hvorefter udvalgte rør i konstruktionen vandfyldes, så opdriften af sektionen kan styres. Topsektionen 14 positioneres derefter over 30 bundsektionen 16 og fastgøres til denne ved hjælp af ikke viste tappe. Derefter følger dæksektionen 12, som løftes på plads på topsektionen 14.

Fig. 9a-c illustrerer installationen af et udelt understel 18. Efter at understellet 18 er slæbt til 35 stedet og søsat, rettes den op over skabelonen 52, før skørtpælene 38 nedrammes for at forankre understellet 18 på havbunden 26.

Claims (5)

8

1. Offshore platform med sammensatte ben, omfattende et langstrakt understel (18) med bæreben (30), som har et diameterreduceret nedre parati, en række skørtpæle (38), som er indlejret i havbunden (26) og er forbun-5 det med hvert bæreben (30), og en stiv forbindelse (34, 36) mellem et bæreben (30) og det tilhørende antal skørtpæle (38), hvilken stive forbindelse (34, 36) ligger i et niveau over det diameterreducerede nedre parti bærebenet, kendetegnet ved, at den har mindst 10 én glideforbindelse (42), som forbinder bærebenet (30) og samlingen af skørtpæle (38), hvilken glideforbindelse er udformet til at give bærebenet støtte i tværretningen, medens benet kan bevæge sig aksialt i forhold til skørtpælene, hvilken glideforbindelse er forbundet med 15 det diameterreducerede nedre parti af bærebenet, hvorved aksiale kræfter, forskydningskræfter, vridningsmomenter og bøjningsmomentkræfter overføres fra bærebenene gennem glideforbindelsen og den stive forbindelse til skørtpælene.

2. Offshore platform med sammensatte ben ifølge krav l, kendetegnet ved, at understellet (18) omfatter en række rammefelter, og at den stive forbindelse er anbragt mellem de yderste rammefelter.

3. Offshore platform med sammensatte ben ifølge 25 krav 2, kendetegnet ved, at den stive forbindelse ligger i et niveau, på mindst 30 meter over havbunden .

4. Offshore platform med sammensatte ben ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den stive forbin- 30 delse er anbragt i et midterparti af bærebenet.

5. Offshore platform med sammensatte ben ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det diameterreducerede parti af et bæreben strækker sig over en distance på omtrent halvdelen af bærebenets højde.