DK172680B1 - Offshore-platform til olieproduktion eller -boring på store havdybder - Google Patents

Description

i DK 172680 B1

Opfindelsen angår en indretning til olieproduktion på store havdybder, hvilken indretning er forankret med en stræk- eller kædeforankring til havbunden, hvor stigror eller boreror er fort langs centerlinien af 5 platformens konstruktion fra havbunden til konstruktionens dæk gennem en ponton, idet stigrorene strækker sig opad til niveau med konstruktionens dæk, hvor de er afsluttet i en juletræsindretning eller manifold, og hvor der er ført et fleksibelt rorsystem fra juletræs-10 indretningen til konstruktionens dæk, idet rørene er dimensioneret med henblik på at tillade vertikal bevægelse mellem dækket og pontonen, og hvor pontonen er placeret i et centerelement, således at den er bevægelig opad og nedad.

15 Der er tidligere kendt indretninger til brug i forbindelse med olieproduktion, hvilke indretninger er sammensat af en kombination af en halvnedsænkelig (semi-submersible) platform og en relativt lille strækforankret platform (tension-leg-platform) . Sådan en 20 konstruktion er beskrevet f.eks. i US patent nr. 4 913 238. I platformskonstruktionen, som er beskrevet i dette patent, er en strækforankret platform afsluttet i en ponton, som enten kan være placeret under eller over havoverfladen i et område, som ligger mellem den 25 halvnedsænkelige platforms ben. En stigrorsforbindelse er etableret mellem den strækforankrede platforms ponton og den ovre del af den halvnedsænkelige platform. I de tilfælde, hvor pontonen er placeret under vandoverfladen, anvendes en vandtæt barriere med 30 henblik på at sikre vandfri adgang til den øvre del af den strækforankrede platform.

I US patent nr. 4 966 495 er yderligere beskrevet en flydende bore- og produktionsenhed, som har en ovre del af en strækforankret platform. Toppen af den 35 strækforankrede platform er også i denne udførelsesform DK 172680 B1 2 ' placeret i overfladeniveau. I US patent nr. 4 702 321 er beskrevet en bore- og produkt ionsplat fortn med en dybtflydende ponton, fra hvilken strækforankringsstag strækker sig ned til havbunden, og hvor den flydende 5 del er sikret ved hjælp et stjerneformet system af ankre.

Imidlertid er ingen af disse kendte konstruktioner tilsigtet brug på store dybder og under hårde vejrforhold, og det vil heller ikke være muligt at anvende 10 konstruktionen under sådanne forhold. En strækforankret i platform, som er af sædvanlig type, og som strækker sig over en vanddybde af f.eks. 800 til 1000 m eller mere, ^ og som er udsat for hårde vejrforhold, vil kræve brug j af et meget tungt og meget dyrt strækforankringssystem.

15 Det har yderligere vist sig, at denne type platform har ] sine begrænsninger. Et af problemerne, som man også delvis støder på ved normale vanddybder af 3-500 m, er ^ problemer i forbindelse med oscillationerne, som f strækforankringsstagene udsættes for, inkl. egenfre- J 20 kvenser. Disse vil lede til udmattende belastninger på stagene og er resultat af bl.a. bevægelser i vandet, f.eks. bølgebevægelse. Disse fænomener og udmattelses-belastninger vil blive forstærket ved dybder af den nævnte størrelse på 800 til 1000 m under hårde vejrfor-™ 25 hold og medfører en begrænsning i brugen af den stræk- fl forankrede platform under sådanne forhold, fl Brugen af fleksible stigrør vil også være be- grænset ved sådanne store dybder pga. tekniske forhold,

Ti som skyldes det store hydrostatiske tryk, blandt andre 30 faktorer. I alle tilfælde vil fleksible stigrør egnede •i» til denne dybde være ekstremt dyre.

25 Den foreliggende opfindelses formål er derfor at tilvejebringe en produktions- og borekonstruktion, som vil kunne anvendes ved meget store dybder, inkl. dybder 35 større end 1000 m.

3 DK 172680 B1

Der henvises også til EP-A-0256177, i hvilket er beskrevet en spirtøndekonstruktion, som har produktions- og olielagerindretninger. Dette er en enkelt-konsolkonstruktion (eng.: single shaft construction), 5 som er forankret til havbunden med en stræk- eller kædeforankring, med stigrør eller borerør ført langs konstruktionens centerlinie fra havbunden til dækket gennem en ponton, hvorved stigrorene strækker sig opad til konstruktionens niveau. Denne spirtøndekonstruktion 10 er en stiv konstruktion flydende ved havoverfladen.

Selv hvis den forsynes med en forlænget neddykket skrogkonstruktion vil den påvirkes af hårde vejrforhold og vil således ikke opfylde de ovenfor nævnte behov.

Dette formål opnås med en indretning af den i 15 indledningen nævnte type, som er særegen ved de i kravene beskrevne kendetegnende træk.

Udførelsesformen ifølge den foreliggende opfindelse tillader brug af en strækforankret konstruktion selv ved sådanne store dybder, idet bevægelserne af den 20 strækforankrede konstruktion og dens oscillationsfrekvens styres på en sådan måde, at disse i det væsentlige undertrykkes. Dette opnås ved at installere en strækforankret konstruktionsdel eller ponton så langt under vandoverfladen, at hele den strækforankrede 25 konstruktion påvirkes i så lille en udstrækning som mulig af bevægelserne og forstyrrelserne i vandet, idet disse bevægelser sædvanligvis forekommer i det øverste lag. Pontonen strækforankres enten ved hjælp af stigrø-rene alene eller i konstruktionen med særskilte stræk-30 forankringsstag. Den flydende konstruktion er forsynet med et hus eller lignende, som kan være forbundet med en rammekonstruktion, f.eks. et gitterværk, som strækker sig ned til den strækforankrede pontons niveau, og som danner en lede- eller glidesikring af pontonen.

35 Dette resulterer i en væsentlig stabilisering af 4 DK 172680 B1 den strækforankrede konstruktion i dens vertikale retning, hvilket muliggør strækforankring ved hjælp af stigrør eller ved hjælp af et forenklet strækforankringssystem, idet belastningen af den strækforankrede 5 enhed derved reduceres til et minimum. Samtidig kan anvendes stive stigrør, som kan strække sig opad gennem pontonen og til op over vandoverfladen indtil de er i niveau med den flydende konstruktions dæk. Dette betyder at brøndhovedjuletræer eller manifolder, som er 10 placeret ved toppen af de stive stigrør vil være placeret over vandoverfladen og således muliggøre at sammenkobling, adskillelse og andre manøvrer kan udføres i et tørt miljø. En fleksibel rørdel føres derefter fra juletræerne over til den aktuelle platform 15 med forbindelser til de andre produktionsenheder. Denne overgang kunne også udføres ved hjælp af stive stålrør, som er leddelte i specielle koblinger.

^ Stigrørene er arrangeret på denne måde i en åbning i dækket og vil være let tilgængelige. Samtidigt kan ί 20 denne åbning i dækket bruges til at installere en ^ borerig, og således tillade borerør at blive ført ned gennem den strækforankrede del og muliggøre, at konstruktionen kan bruges både til boring og produktion.

1 Ved at udforme den flydende konstruktions nedre 25 del som en ramme, eksempelvis som et gitterværk, opnås s en stiv og pålidelig beskyttelse og føring af den * strækforankrede konstruktionens ponton, medens samti- j digt de stive stigrør, som rager op fra pontonen til 1 dækket, er godt beskyttede, idet de således kan stå 30 eller stige frit op. Hvis det ønskes, kan de indkapsles i et rørelement med henblik på at skabe yderligere beskyttelse. Det er ikke en betingelse at den lavere del af konstruktionen skal arrangeres som et gitterværk. Det er imidlertid nødvendigt at arrangere et 35 føringssystem for pontonen. Dette kan gøres ved hjælp Ά 5 DK 172680 B1 af et gitterværkssystem, blandt andre løsninger.

Denne dybtgående konstruktion kan også anvendes til montage af en standardkædeforankring af den flydende konstruktion, idet således muliggøres, at foran-5 kringspunktet kan være fordelagtigt placeret i dens lavere del. En kædeforankring af denne slags er også en fordelagtig, billig løsning. I tilfælde af bølgebevægelser og i kraftig vind, kunne den flydende konstruktion drive ud til siden og således bøje strækforan-10 kringsstagene til omkring en vinkel af f.eks. 5-7,5*.

Ved en dybde af eksempelvis 1400 m vil konsekvensen af dette være, at pontonen vil blive trukket vertikalt nedad i dens føring, omtrent en længde på mellem 7 og 14 m. Denne forskydning vil kun forekomme i én retning, 15 og det vil ikke være noget problem at kompensere for dette ved hjælp af de fleksible rør, som er blevet strakt ud fra brøndhovedjuletræet eller manifoldet ved toppen af stigrørsindretningen. Således har det overraskende vist sig, at med en konstruktionsmæssig 20 udførelsesform ifølge opfindelsen kan den strækforan-krede konstruktionsdel styres så godt, at en forenklet variant af denne type også kan anvendes ved meget store dybder, idet der undgås belastningerne, som ellers påvirker strækforankringsstagene, medens samtidigt 25 opnås en tør og pålidelig overgang af stigrorene op til brøndhovedjuletræerne over overfladen og en fleksibel overgang til det aktuelle produktionsanlæg.

En yderligere fordel ved udførelsesformen af konstruktionen er den mulighed, som den giver for at 30 reducere afstanden mellem stigrorene i dækkets niveau.

Den nødvendige afstand mellem stigrorene f.eks. for 1400 m, vil normalt være 5 m eller mere for at undgå kollision. For 300-500 m vil dette mellemrum normalt være 2,5 til 3 m.

35 Ved at arrangere stigrorene gennem en ponton som 6 DK 172680 B1 er godt neddykket, vil det derfor være muligt at opretholde f.eks. et mellemrum på 5 m mellem stigrorene ved bunden af pontonen, medens afstanden mellem stigrorene i dækkets niveau kan være mindre, f.eks. 2,5 m.

5 Dette muliggør en væsentlig besparelse på dækket, da den konstruktionsmæssige udformning af dækket bliver enklere, med de deraf følgende besparelser i stålvægt og omkostninger.

I dette tilfælde vil en sådan skråning af stig-10 rørene normalt være i intervallet 1-2°. Dette vil ikke medføre nogle større problemer for stigrorene eller borefunktionen, men vil tilvejebringe væsentlige fordele ved indretningen af juletræsområdet og den hermed forbundne dækløsning.

15 Opfindelsen vil nu blive forklaret nærmere ved hjælp af en udførelsesform, som er vist skematisk på tegningen, på hvilken fig. 1 er et billede set fra siden af en indretning ifølge opfindelsen til anvendelse i en platforms-20 konstruktion, og = fig. 2 et billede i perspektiv af den øvre del af denne indretning ifølge opfindelsen.

~Λ Tegningerne viser en indretning ifølge opfindel sen, og som en udførelsesform er vist en halvnedsænke-^ 25 lig platformskonstruktion, som er sammensat af en nedre 1 . strækforankret platformsdel 1 og en øvre halvnedsænke- j lig platformskonstruktion, som generelt er betegnet 2.

4 Platformsdelen, dvs. dækket, er betegnet 9, medens konsoldelen eller den nedre del er betegnet 8. Den I 30 nedre del er her udformet som et gitterværk, men kan, i| f.eks. i tilfælde af en betonkonstruktion, også have en i anden form. Den strækforankrede platform er fastgjort i til havbunden, og stigrorene, som strækker sig op til j; platformdelens ponton 5, strækker sig op fra en stig- 35 rørsramme 3 på havbunden. Stigrorene og eventuelt m 7 DK 172680 B1 strækforankringsstagene er generelt og samlet angivet • ved henvisningstallet 4. Den strækforankrede plat forms ponton 5 er monteret så langt under havoverfladen, at den påvirkes så lidt som muligt af bevægelserne 5 af vandet. Oven over pontonen strækker stigrorene sig yderligere som stive elementer 6 til op over overfladen og er afsluttet dér i en juletræsindretning 7. Hvis det ønskes, kan juletræsindretningen også kombineres med et manifold. Fra juletræsindretningen leder fleksible rør 10 11 til et forbindelsespunkt på det aktuelle dæk 9 på produktionsplatformen. Længden og arrangementet af de fleksible rør er af en sådan længde og på en sådan måde, at de vil være i stand til at absorbere forskydninger af pontonen i forhold til den flydende 15 platform. Oven over hullet i konstruktionens dæk 9, hvor stigrorene afsluttes, kan anbringes borefaciliteter 10 med henblik på at muliggøre, at boring kan udføres ned gennem platformen til havbunden. Dette er kun vist på ren skematisk måde ved angivelse af et 20 boretårn 10. Den flydende platform er sikret ved hjælp af en kædeforankring som generelt er betegnet 12.

I fig. 2 er den øverste del af indretningen ifølge opfindelsen vist mere detaljeret. Her ses den flydende platformskonstruktion 2 med konstruktionens dæk 9 og 25 konsollerne eller den neddykkede konstruktionsdel, som omfatter vertikale søjler 14 med tværelementer 15 og 16. Disse elementer 14, 15 og 16 danner tilsammen en gitterværksdel, som ud over at tilvejebringe den nødvendige opdrift tilsigtes at beskytte den øvre del 30 af den strækforankrede platform og de opadragende stigrør 6. Den neddykkede del af platformen er lavet så lang, at den rager ned til det stille vandniveau, hvor pontonen 5 er placeret. Pontonen 5 er fortrinsvis beliggende i et føringshus 17, hvilket forårsager, at 35 pontonen kun kan udføre vertikale bevægelser. Det har 8 DK 172680 B1 vist sig, at platformen under indflydelse af vind og vejr hovedsageligt kun vil bevæge sig ud til siden, og dette betyder, at pontonen 5 i det væsentlige vil bevæge sig i en nedadrettet retning og derved ikke vil 5 blive tvunget opad til en højde oven over det konstruktionsniveau, som opnås med en udelukkende vertikal positionering af den strækforankrede platform. Dette betyder, at de stive stigrør 6 kan fortsættes op til niveauet af konstruktionens dæk 9, hvor der kan være 10 anbragt brøndhovedjuletræer, og eventuelt manifolder for yderligere overførsel af produkterne. På dette tørre sted er tilsluttet fleksible rør, som leder til produktionsindretninger på dækket 9. Disse konstruktionsdele er ikke illustreret nærmere. Den halvned-15 sænkelige platforms kædeforankring kan monteres parallelt med platformens ben 14 i den øvre del, med det resultat at kædeforankringen begynder ved et ankerpunkt 13, som kan være placeret ved en afstivning i gitterværket .

20 Den viste udførelsesform med en nedre gitterværks- konstruktion på den halvnedsænkelige platform resulterer i, at bevægelsesmønstret for den tilknyttede strækforankrede platformsdel styres i en sådan udstrækning, at det er muligt at have en forenklet 25 strækforankring af konstruktionen, som samtidigt holdes så stille som muligt, idet således minimeres materia-a leudmattelse og alle de problemer, som det medfører.

Der tilvejebringes således med enkle midler en produktions- og boreplatform, som både kan anvendes ved 30 normale dybder, men frem for alt er tilsigtet anvendel-’ se på store dybder, såsom 1000-2000 m, og hvor platfor men også kan have plads til lagring af olieprodukter.

Indretningen kan naturligvis også anvendes ved vanddybder under 600 m.

35 Selvom opfindelsen ovenfor er blevet beskrevet med 9 DK 172680 B1 henvisning til en halvnedsaenkelig platformskonstruktion, er det klart, at opfindelsens idé også kan anvendes til andre typer af fartøjer, f.eks. skibe.

Sådanne konstruktioner anses også for at ligge inden 5 for opfindelsens område.

Claims (6)

10 DK 172680 B1

1. Offshore-platform til olieproduktion eller -boring på store havdybder, hvilken platform er forankret med en stræk- eller kædeforankring (12) til 5 havbunden, hvor stigror (4) eller borerør er ført langs centerlinien af platformens konstruktion (2) fra havbunden til konstruktionens dæk (9) gennem en ponton (5), idet stigrorene (4) strækker sig opad til niveau med konstruktionens dæk (9), hvor de er afsluttet i en 10 juletræsindretning (7) eller manifold, og hvor der er ført et fleksibelt rørsystem (11) fra juletræsindretningen (7) til konstruktionens dæk (9), idet rørene (11) er dimensioneret med henblik på at tillade vertikal bevægelse mellem dækket (9) og pontonen (5) , og 15 hvor pontonen (5) er placeret i et centerelement (17) , således at den er bevægelig opad og nedad, kende -tegnet ved, at konstruktionen omfatter et antal konsoller (14) , som er forbundet med hinanden ved hjælp af tværelementer (15, 16), som sammen med konsollerne 20 tilvejebringer et gitterværk, og at pontonen (5) er beliggende under bølgernes bevægelseszone i vandet.

2. Platform ifølge krav 1, kendetegnet ved, at juletræsindretningen (7) er beliggende på en bærende ramme, som er monteret og eventuelt styret i en 2 5 åbning i dækket (9) .

3. Platform ifølge krav 1, kendetegnet ved, at pontonen (5), stigrorene og konsolkonstruktionen er udformet med henblik på at tillade gennemføring af et borerør fra et boretårn, som er eller kan blive 30 placeret oven over stigrørshullet i dækket (9).

4. Platform ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stigrørene strækker sig nedad til en stor vanddybde, f.eks. mellem 600 og 2000 m.

5. Platform ifølge krav 4, kendetegnet 35 ved, at stigrørene i den stræk- eller kædeforankrede 11 DK 172680 B1 del er placeret med længere afstand mellem hinanden end stigrorene i dækkets niveau.

6. Platform ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørene (11) er ført i en pendulbue til dækket 5 (9) .