JP3834586B2 - 海底モジュール - Google Patents
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Description
海洋大陸棚限界生産田を開発する場合は、コストを低く維持することが重要である。通常の方式による開発に伴う実質的なコスト要因は、坑井に取り付けるクリスマスツリーと、生産物管理作業現場、例えば、プラットホーム或いは生産用浮き作業船との間の海底パイプラインと海底ケーブルである。この場合、主として、およそ2kmという距離が問題になる。これに関して、現代の掘削技術によって、穿孔或いは坑井を枝分かれさせることができるので、クリスマスツリーの数を少なくしても、生産が可能になるということに留意すべきである。これによって、多くの場合、通常の海底モジュール或いは海底のステーションの上に組み立てられた少数の坑井頭及びクリスマスツリーを使用することによって、海底田を開発することが可能になるであろう。1996年8月7日付国際特許出願PCT/NO96/00201は、係留された生産用作業船或いは船を使用した炭化水素の海洋生産システムに関する。本発明は、その更なる展開であると云ってもよく、生産用作業船を、海底における生産において海底モジュールの直接上に或いは極く間近に漂駐することができるということ、及び海底のパイプライン或いはケーブルに依存せずに、坑井からの流体の流れをモジュールと作業船との間に直接移送することができるという着想に基づいている。この点に関して、上述した国際特許出願に記載するように、本発明は、係留手段による生産用作業船の位置には、全く依存するものではなく、それ自体既知であるが、作業船の動的位置決め手段を採用することもできる。
従って、上記の序論で述べたモジュールにおいて、本発明による新規で且つ特定の特徴は、まず第一に、マニフォルドヘの流体接続を具備していて、且つ、海面における生産用作業船からの上昇管と接続管のための、好ましくは、横方向を向いている接続部材を備えているスイベル装置が、テンプレートの上或いはテンプレートに取り付けられていることである。
実際には種々の形で具体化されるこの基本的な解決策に基づいて、多くの利点を得ることができるが、特に、その数例を下記に記載する。
海底のパイプライン及びケーブルの設置コストが削減される。
使用する生産用作業船は、普通の船舶設計と比較して、特に言及しなければならない改良を何等必要としないので、比較的費用がかからない。
スイベル装置を取付けたり、若しくは、場合によっては回収するのに、或いは坑井の保守に同じ生産用作業船を使用することができるので、操業費の削減に寄与する。
本発明の新規な集成装置を使用することによって、極めて小さな限界海底田からも利益をもたらすことができ、従って、限界海底田からの生産量が増加する。
使用する装置は、生産田から生産田へ移動させることによって、再利用することができる。
以下の記載により、図面を参照することによって、本発明は一層明確にされるであろう。ここに、
図1は、海底において海底モジュールを随伴した生産用作業船を含めた集成装置の全体を示す簡単な概略図である。
図2は、本発明による海底モジュールの集成装置の一例を示す平面図である。
図3は、図2の海底モジュールの拡大立面図である。
図4は、図2に示した集成装置の第1の変形集成装置を示している。
図5は、本発明による海底モジュールの第2の変形集成装置である。
図6は、詳細な立面図及び部分立面断面図で、本発明による海底モジュールのためのスイベル装置の有利な実施例を示している。
図7は、一つの側から見た図6のスイベル装置を示している。
図1には、海底1の生産或いは海底モジュール100と協同して操業している生産用作業船或いは船が示されている。上昇管或いはホース44が、モジュール100から海面2の船3にまで延在している。船3の上には、プロセスユニット3Aが、極く概念的に示してある。さらに、ユニット100と船1の船首部の係留手段との間には投錨索45が示してある。投錨索45の中間部には、浮力体要素が取り付けられていて、同様に、上昇管類44は、その下方部に、これらの上昇管類を海底から立ち上げるための浮力体類を備えている。概説したこの集成装置は、上述した国際特許出願に一層完全に記載されている。
図2及び図3は、既知の基礎構造体13によって海底に取り付けられているテンプレート5を示している。この例では、テンプレート5は、正方形の基本的な形で示してあるが、基本的な形に多くの変形があることは明らかである。テンプレート5の上には、マニフォルド6が示してあり、テンプレートの三方の側には、クリスマスツリー7,8及び9が示してある。これらは、ビーム7B、8B、9Bによってテンプレートに機械的に接続されているか、或いは、テンプレートによって支持されていると云ってもよい。さらに、図3には、クリスマスツリー7とマニフォルド6との間の流体接続7Cが、極めて概念的に示してある。この接続が、数個の分離した流体流路或いはパイプを収容していることは明らかである。
テンプレート5の一方の側(左側)には、スイベル装置10が示してあるが、このスイベル装置10は、支持枠10A上に取り付けられていて、さらに、ビーム要素10B等によってテンプレート5に機械的に接続されている。この支持構造は、原則として、クリスマスツリー7とビーム7Bを支持する支持枠7Aに一致することができる。テンプレート5で完全に支持したり或いは担持する代わりに、クリスマスツリーを支持する支持枠7A及び/又はスイベル装置10を支持する支持枠10Aを、杭打ちのような既知の方法によって、海底1に直接基礎で固定してもよい。
スイベル装置10とマニフォルド6との間には、流体接続10Cが示してあるが、この流体接続10Cは、接続7Cと同じように、電気及び/又は油圧式制御のための数個の流体流路及び導管を収容することができる。接続10Cを具備している種々の流体流路及び導管は、スイベル装置10を貫通して上昇管44及び接続管43と接続しており、これら上昇管44及び接続管43は、図1に概念的に示したように、海面の生産用作業船まで上方に延びている。
図3はヨーク46を示していて、このヨーク46には、作業船の係留索45の下方端が取り付けられている。ヨークの設計とスイベル10に関しては、図6及び図7を参照して、以下詳細に解説する。
図4及び図5の変形集成装置では、比較的大きなテンプレート15及び25が示してあるが、これらは、各々図2に示したものより大きい。両方の変形例には、マニフォルド16及び26があるが、これらは、各々テンプレートの中央に配設されている。さらに、両方の変形例は、クリスマスツリーを取り付けるための4つの場所或いは位置を有している点において類似している。即ち、図5では、22,27,28及び29が示してあり、図4には、17−19と、クリスマスツリー位置に取り付けられているスイベル装置20が示してある。従って、図4では、図示されている構成部品16,17−19、及び20は、個別に配設され、且つ、テンプレート或いは下部取付板15によって各々別々に支持されている。
同じように、図5では、マニフォルド26と4個のクリスマスツリー22,27−29は、テンプレート26で、直接、別々に支持されている。然しながら、この変形例では、スイベル装置30は、マニフォルド26の上に取り付けられていて、マニフォルド26から上方に拡がっている。マニフォルドが不必要なような場合には、スイベル装置30は、テンプレート26の上に配設され、テンプレート26によって直接支持される。
図6及び図7に示したように、スイベル装置10の詳細な例には、図3に示した数個の要素が再度示してあるが、実際の基礎に関する限り、図6と図7は、改良を示している。支持枠70は、実質的に、図3の支持枠10Aに対応していて、この例では、その基礎は、吸着錨80或いは同じ様な投錨装置によって、直接、海底1に据え付けられている。然しながら、図6及び図7に示したこの改良された基礎は、図6及び図7のスイベル装置10を、図3に示したように、テンプレート5で支持することもできる。図6及び図7による基礎は、とりわけ、スイベル装置にかかる係留力及び他の応力が、スイベルが取り付けられているテンプレートに負荷をかけないということを当然伴っている。
スイベル装置10は、軸方向に貫通している内腔を具備した固定式の中心内腔部材35を備えていて、この内腔は下向きになっていて、図3の接続3Cに対応する流体接続と連結している。コア部材35の周囲には、シール類とベアリング要素類を随伴する2個或いはそれ以上の環状流体流路が設けてあるが、これらは符号37で一貫して示してある。流体スイベルのこれらの要素は、それ自体従来から知られていて、たとえば、ノルウェー特許第177,780号は、主として他の用途を意図するものであるが、軸方向に分割されるスイベル装置を記載している。
外装のスイベルハウジング34は、係留された生産用作業船が旋回運動をする間に回転するようになっていて、その下方部で、回転可能なハウジング或いはボス60にボルトで締結されていて、さらに、図示したように、その曲がり部67で基礎構造体或いは下部枠69にジャーナル結合されている。これは、多くの垂直プレート部品類を収容することができ、垂直プレート部品類の底部は支持枠70に取り付けられている。
図7から分かるように、スイベル10は、可撓性があるホースの形状がふさわしい上昇管44の各々を接続するための接続部材44Aを具備している。これに関しては、図1に概説した集成装置を参照のこと。流体移送のための接続部材44Aは、スイベル10の比較的中央に配設されていて、横方向に向いており、接続管43用の上方の接続部材44Aは、スイベル10の上方部分に配設されている。接続部材43Aの位置にある別のスイベル部38は、接続管43と、通常、本明細書で論じているタイプの海底モジュールの中に取り付けられている制御或いはアクチュエータ手段との間で、制御及び同種の目的のために必要な電気及び油圧式通信として機能する。スイベルハウジング10の頂部の特殊なケーシング39は、本質的に、スイベル部38を包囲する機能をしている。
図3の接続10Cに対応する接続を完全にするため、図6及び図7には、コネクタ91,92並びに93、及びスイベル10を介して接続管43と連結している電気/油圧式コネクタ94が記載されている。3基の流体接続の各基には、特に緊急閉鎖のため、各々、隔離バルブ91A、92A及び93Aを挿入することができる。図6には、隔離バルブ93Aを随伴しているコネクタ93から、パイプ接続93Bが示してあるが、このパイプ接続93Bは、スイベル装置10の底にまで通じている。勿論、他のコネクタ91,92及び94に対しても、対応する接続類が設置される。
支持枠70及び下部枠69を備えていて荷重がかかる構造体には、符号77で示したように、ボルトジョイントが組み込まれている。さらに、海底据付において従来から知られている技術及び方法で、支持枠70の上で、構成部品を据え付けたり或いは回収する際に使用するガイドピン71及び72が示してある。
強固な回転棚様のハウジング60は、その内部にスイベルハウジング34及び回転可能な内装装置を収容していて、図7に示したように、中心軸10Xの周囲で回転することができる。直径に反対向きの取付要素61は、ハウジング60から突出しているスタッドの形をしていて、ヨークリム46の下方端部を揺動可能に取り付けるよう機能していて、ヨークリム46の上方端部64は、図3に示したように、1本或いはそれ以上の係留索に接続されるようになっている。2個のヨークリム46は、上方端部64で結合され、そこでヨークリムの上方端部の間には、継手部材を取り付けることができる。ヨーク46は、取付要素61の間で直径方向に延びている水平軸の周囲を揺動することによって、種々の角位置をとることができ、それによって、ヨークが運動する角度範囲は、上方向には、少なくとも、ほぼ、垂直位置にまで拡大し、一方、実用上、最小の角位置は、接続管43及び/又は上昇管44から制限を受ける。
さらに、この点に関して、あらゆる操業条件並びに作業船の変化する位置及び係留する力の間、上昇管44と、さらには接続管43も、ヨーク46の角位置より一層水平に近い角位置で、スイベル装置10から外方へ拡がっていることが好ましい。係留されている生産用作業船で操業する間に発生する力は、一方では、ヨーク46を取り付ける取付要素61の比較的高い位置、並びに、他方では、上昇管44を接続する接続部材44A及び接続管を接続する接続部材43Aにより、効果的な方法で構造体の中に吸収されるであろう。テンプレートの上或いはテンプレートに取り付けられている実用的な集成装置には、索類、ケーブル類及びパイプ類或いはホース類を具備しているスイベル装置は、言及した索類、ケーブル或いは上昇管類/ホース類と衝突しないように、テンプレート上のその余の構成部品に対して配設されるべきである。
Claims (9)
- クリスマスツリーのための場所或いは位置を多数有している坑井テンプレート(15,25)で支持されるようになっているクリスマスツリー(17−19,22,27−29)を随伴している1基或いはそれ以上の坑井頭を備えている石油或いはガスを海洋生産するための海底モジュールであって、
クリスマスツリーへの流体接続を備えていて、且つ海上(3)の生産用作業船(3)からの上昇管(44)と接続管或いは制御ケーブル(43)を接続するための、好ましくは横方向を向いている接続部材(44A,43A)を具備しているスイベル装置(10,20,30)が、テンプレート(15,25)に取り付けられていること、
スイベル装置(20)が、クリスマスツリーの位置の一つに取り付けられていること、
一端において水平軸の周囲で揺動するようになっていて、且つその反対側の外部端(64)において、生産用作業船を係留するための少なくとも1本の係留索(45)に接続されるようになっているヨーク(61)を取り付けるための取付要素(61)が、スイベル装置(10)より低い位置に、取り付けられていること、及び
取付要素(61)が、スイベル装置と同軸になっている中心の垂直軸(10X)の周囲で回転するハウジング(60)に取り付けられていることを特徴とする海底モジュール。 - マニフォルド(26)が、テンプレート(25)の上の中央に配設されていること、及びスイベル装置(30)が、そのマニフォルドで支持されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の海底モジュール。
- スイベル装置(30)が、テンプレート(25)の上の中央に配設されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の海底モジュール。
- 支持枠(10A)によって支持されていて、実用のスイベル装置(10)に何等顕著な応力を与えずに係留力を取付要素(61)から直接吸収するための基礎構造体(49)に、ハウジング(60)が回転可能に配設されていることを特徴とする請求の範囲第1−3項のいずれか1つに記載の海底モジュール。
- ハウジング(60)が、支持枠(70)によって支持されている基礎構造体(69)に回転可能に配設されていること、及び該支持枠が、スイベル装置(10)或いはテンプレート(5)に何等顕著な応力を与えずに係留力を取付要素(61)から直接投錨装置(80)に伝達するための独立した基礎構造体を、吸着錨のような投錨装置(80)によって海底(1)に備えていることを特徴とする請求の範囲第1−3項のいずれか1つに記載の海底モジュール。
- スイベル装置(10)及びハウジング(60)が、該スイベル装置及びハウジングと同時に協同して回転するように、互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求の範囲第1−5項のいずれか1つに記載の集成装置。
- 上昇管(44)の下方端部がスイベル装置(10)の中央に接続されていて、且つヨークリム(46)の間で、スイベル装置から、好ましくは、中央に延在していることを特徴とする請求の範囲第1−6項のいずれか1つに記載の集成装置。
- 実質的にあらゆる係留条件の下において、上昇管(44)が、ヨークリム(46)の角位置よりも水平の角位置で、スイベル装置(10)から延在していることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の集成装置。
- 接続管(43)を接続するための接続部材(43A)が、スイベル装置(10)の上方部分に配設されていること、及びスイベル装置(10)が、その同じ高さに、電気/油圧式スリップリング装置のような、導管用のスイベル部品(38)を備えていることを特徴とする請求の範囲第7又は8項に記載の集成装置。
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