JP3848853B2

JP3848853B2 - 長大管の設置方法

Info

Publication number: JP3848853B2
Application number: JP2001192399A
Authority: JP
Inventors: 雅之米澤; 正夫森川; 透浅田; 謙加藤; 明館
Original assignee: JFE Engineering Corp; Toa Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp; Toa Corp
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003000090A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として海洋深層水を海水面近くに汲み上げるために、大水深海域に設置する取水管等の長大管の設置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、深層水に含まれる種々の栄養分や有効な成分を海水面まで汲み上げて、その深層水を利用してその海域水面を肥沃化させる等の海洋深層水の有効利用が検討されている。
【０００３】
そのような深層水は約２００ｍ以深の深海の水底に存在するため、その水底から海面まで深層水を汲み上げるための従来の取水管の設置方法としては、現地で多数のパイプを溶接により継ぎ足しながら順次水底に降ろして行く方法が考えれらている。
【０００４】
しかしながら、このような深層水の存在する海域は一般に水深が２００ｍ以深と深く、海岸線よりかなり離れた沖に位置しており、波浪が高く、厳しい海象条件下での取水管の設置には多くの困難が伴うことになる。
【０００５】
即ち、上記のごとく取水管を継ぎ足す溶接作業は海洋上で行なわれるので、長時間の作業を要し、また海中に設置した取水管を海面上に設置した浮体と接合する際には大型の揚重機を必要とし、さらにその接合作業にも数々の問題点がある。
【０００６】
深層水取水管のような長大な管を海中に垂直に設置させる他の方法としては、陸上にて一体物に製作し、現地まで曳航し、直立させて設置する方法がある。この方法の例として、石油掘削・生産設備として用いられるテンションレグプラットホームの係留のための長大管を一体物として予め陸上で製作して、水平状で曳航し現地で垂直に縦起こし設置することが行われている。
【０００７】
この場合係留用の長大管は内部が空間であり、浮力により水中重量はほぼ０である。深層水取水管のような長大管内に水が入り、重量が浮力に較べて大きい長大管を設置する際に、前記のテンションレグプラットホームに用いられている設置方法を適用するには、長大管を自由落下させ縦起こしさせる際に長大管に大きな曲げモーメントが発生し、局部座屈を起こすことや、水中重量が大きいため自由落下時の支持点での反力の取り方が容易でないなどの問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、深層水海域に設置させる長さの長い取水管等の長大管を予め水平状態で一本化したものに製作し、これを海上に浮かせて曳航し、海面上に設置される浮体の付近で縦起こしの後、浮体と長大管とを現場溶接することにより、厳しい海象条件下でも取水管の設置を能率よく、容易に行なうことができ、かつ大型の揚重機も必要としない長大管の設置方法を提供する。
【０００９】
つまり、本発明は、重量が浮力に較べて大きい長大管の設置を、厳しい海象条件下でも能率よく、容易に行うことができ、かつ大型の揚重機も必要とせず、また局部座屈を起こさない設置方法を提供するのである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、長大管の先端部に重量軽減用浮力体を取り付け、その重量軽減用浮力体に続いてその長大管に適宜な長さのアップエンディング用浮力体を取り付け、かつ長大管の他端部にウエイトを取り付けた長大管を、浮力体で水中に吊り下げた状態で、所定の設置位置に係留した浮体まで曳航し、長大管を吊り下げた浮力体を外して、長大管を縦起こした後、浮体から長大管の先端にワイヤーを取り付け、浮体から上記のワイヤーを引き揚げて浮体と長大管とを一体化する長大管の設置方法からなり、またさらに、浮体から長大管の先端に取り付けたワイヤーを引き揚げ、長大管の先端のブラケットを浮体上の左右から移動可能な１対のライナープレートで挟持し、ライナープレートをジャッキアップして浮体と長大管とを一体化する長大管の設置方法からなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の、重量が浮力に較べて大きい長大管の設置方法の一実施形態における作業手順を、深層水の取水管を対象として説明する。
【００１２】
本発明では、図１４に示すような例えば４００ｍほどの水深の海底の深層水を、垂直方向の取水管１により海面上の浮体２に設けた図示されていないポンプで取水し、浮体２の吐出口１８から深層水を吐出してその水域海面の肥沃化をはかるようにするものであり、図示のごとき水域に係留した浮体２の下部に、取水管１を垂直方向に取り付け固定して設置を行なうものである。
【００１３】
図１４のごとく浮体２と取水管１を一体化して設置終了後は、浮体２のバラストタンク３０に注水して、吐出口１８を水深２０ｍ程度に位置させて吐出口１８から吐水を行なうことになる。
【００１４】
上記のごとき取水管１の設置の際には、まず図１に示すような取水管１を陸上または海上の作業場で予め製作することになり、その際必要とする全長Ｄを有する取水管１の先端に重量軽減用浮力体３を取り付け、その取り付け部に続いて適宜な長さＬを有するアップエンディング用浮力体４を取り付け、さらにこの取水管１の他端部にウエイト５を取り付けておく。
【００１５】
また、図１４に示す浮体２を海上の所定の設置現場に係留するため、まず図２に示すごとく、浮体２の係留用のシンカーブロック１５をチェーン９に連結後、吊起重機船７を使用して定点保持機能付作業台船６の船尾にシンカーブロック１５を吊り下げる。なお、図２の８で示す船は補助曳船である。
【００１６】
次に、図３に示すごとく定点保持機能付作業台船６上に艤装したウインチを使用し、チェーン９を繰り出しながらシンカーブロック１５を降ろしてシンカーブロック１５を海底に設置する。
【００１７】
さらに図４のごとくチェーン９を繰り出し、主曳船１０で定点保持機能付作業台船６を矢印Ｆの進行方向にチェーン９を引きながら移動し、次いで図５に示すごとくチェーン９の先端にワイヤー１１を取り付けてワイヤー１１を繰り出し、図６に示すごとく、ワイヤー１１にブイ１２を取り付ける。
【００１８】
以上により図７の平面図に示すごとく、４個所の所定位置にそれぞれシンカーブロック１５とブイ１２を配置する。
【００１９】
一方、別途用意した浮体２を図８に示すごとく、主曳船１０及び補助曳船８を用いて所定の設置現場海域まで曳航し、設置現場で図９に示すごとく揚錨船１３でブイ１２を切離し、ワイヤー１１を浮体２に通し、対角上のワイヤー１１を同時に巻き上げ、図１０に示すごとくチェーン９を引上げ、浮体２に取り付けるが、この際定点保持機能付作業台船６と浮体２とは大型フェンダー１４を介して接している。
【００２０】
一方、図１で作成された取水管１は上記設置現場海域に図１１に示す状態で複数の浮力体１６で水中に吊り下げた水平状態で主曳船１０により曳航され、図１２のごとく浮体２が係留された設置現場まで曳航されると、取水管１を吊り下げていた全ての浮力体１６を外すことにより取水管１の縦起こしが行なわれる。
【００２１】
その縦起こしの際には、取水管１の先端部に取り付けられた注水タンク付の重量軽減用浮力体３は、それに続いて取り付けられたアップエンディング用浮力体４の浮力と合わせて取水管１の先端部が水面上に浮上するために必要な浮力を与える機能をするが、このように長さの長い取水管１が、水平状態から先端部を重量軽減用浮力体３等の浮力で上にし、他端部をウエイト５の重力で下にして縦起こしする。かゝる縦起こし作業の途中で、つまり直立させる時に取水管１に働く重量により座屈応力が生ずるのを上記アップエンディング用浮力体４により防止するようにしている。
【００２２】
ここで、重量軽減用浮力体はアップエンディング用浮力体の浮力と合わせて取水管の先端部が水面上に浮上するのに必要な浮力を有し、アップエンディング用浮力体は、取水管の座屈を防止するための浮力と長さを有するように決定する。
【００２３】
以上のごとく取水管１は、図１２の水平状態から図中（Ａ）、次いで（Ｂ）で示す状態まで縦起こしがなされ、この状態でワイヤー１７を浮体２から取り付けた後に、重量軽減用浮力体３の注水タンクに注水を行なうことで図中（Ｂ）から（Ｃ）、そして（Ｄ）の状態に浮体２から吊り下げられ、そして図１３の状態になり、そこで取水管１は浮体２に取り付けられるが、そこで浮体２からのワイヤー１７を引き揚げることにより、図１４に示すごとく浮体２の下部と取水管１の先端部とを一体化し、そして現場溶接することにより取水管１の取付が完了する。
【００２４】
次に、上記取水管１と浮体２との取付作業手順の詳細につき図１５から図１９までを参照して説明する。
【００２５】
図１５においては、浮体２の下部開口部からワイヤー１７で取水管１の先端部を引き揚げることにより、図１６のごとく取水管１の先端部の重量軽減用浮力体３の先端テーパー部が浮体２のバラストタンク３０の中心部に設けた取付け孔の内面テーパ部Ｔに容易に誘導され挿入さる。
【００２６】
ここで図１６のＸ−Ｘ方向の平面図である図１７のごとく、浮体２のバラストタンク３０の上面に設けられたガイドレール２０には左右に移動可能な１対のライナープレート２１が設けられており、図１５に示すように浮体２から取水管１の先端に取り付けたワイヤー１７を引き揚げた状態で取水管１の先端のブラケット１９の下部を上記１対のライナープレート２１で挟持する。
【００２７】
すなわち、図１７に示すごとく、ライナープレート２１は取水管１の先端部を挟持する受台として機能し、この状態で図１８のごとく上記ワイヤー１７をゆるめると、図中の隙間分だけ取水管１の先端部が図中の矢印のごとく下がり、さらに図１９のごとく上記のライナープレート２１をジャッキ２３によりジャッキアップの後、取水管１の先端部と浮体２とを現場溶接する。
【００２８】
なお、上記の溶接の後、重量軽減用浮力体３およびバラストタンク３０に水を充填し、吐出口１８を水深２０ｍ程度に位置させ、その位置で取水管１によりポンプで長大し、深層水を吐出口１８から吐出させる。
【００２９】
以上に説明した本発明の実施の形態では、深層水の取水管を設置する方法を説明したが、ＣＯ₂の海洋投棄等他の用途に用いられる重量が浮力に較べて大きい長大管の設置方法に用いることができることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明した本発明の長大管の設置方法によれば、長さの長い長大管を陸上又は海上で予め製作するので、設置現場において長大管を現場接合することがなく、長大管の接合作業に時間をかけることがない。
【００３１】
また、長さの長い長大管の縦起こし作業の際には、長大管の先端部付近に適切な長さと位置に取り付けたアップエンディング等用の浮力体が長大管に働く応力を軽減するので座屈の発生を防止できる。
【００３２】
さらに、浮体の下部に長大管を接合する時は、ワイヤーを用いて引き揚げるので、大型の揚重機を必要とせず、また浮体と長大管との接合作業は気中溶接が可能であり、長大管の浮体への取り付け作業と併せて長大管の設置施工を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の長大管の設置方法の一実施形態において予め製作する長大管の側面図である。
【図２】図１の長大管を取り付ける浮体を係留するシンカーブロックの吊下げ状態を示す側面図である。
【図３】図２に続くシンカーブロックの降下状態を示す側面図である。
【図４】図３に続くシンカーブロック及びチェーンの繰り出し状態を示す側面図である。
【図５】図４に続くワイヤー繰り出し状態を示す側面図である。
【図６】図５に続くブイの取り付け状態を示す側面図である。
【図７】図６のシンカーブロックの配置平面図である。
【図８】図１の長大管を取り付ける浮体の曳航状態を示す側面図である。
【図９】図８の浮体に係留索の取り付けた状態の側面図である。
【図１０】図９の浮体の仮係留の状態の側面図である。
【図１１】図１の長大管の曳航の状態を示す側面図である。
【図１２】図１１の長大管の縦起こしの状態を示す説明用側面図である。
【図１３】図１２に続く長大管と浮体を取り付ける直前の状態を示す側面図である。
【図１４】図１３に続く長大管の取付完了の状態を示す側面図である。
【図１５】図１４の長大管を浮体に取付け時の詳細を示す説明用要部概略側面図である。
【図１６】図１５に続く長大管先端を浮体上のライナープレートで挟持した状態を示す概略側面図である。
【図１７】図１６のＸ−Ｘ方向の概略平面図である。
【図１８】図１６に続くワイヤーをゆるめた状態の概略側面図である。
【図１９】図１８に続くライナープレートをジャッキアップした状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１長大管
２浮体
３重量軽減用浮力体
４アップエンディング用浮力体
５ウエイト
１６浮力体
１９ブラケット
２１タイナープレート
２３ジャッキ

Claims

長大管の先端部に重量軽減用浮力体を取り付け、その重量軽減用浮力体に続いてその長大管に適宜な長さのアップエンディング用浮力体を取り付け、かつ長大管の他端部にウエイトを取り付けた長大管を、浮力体で水中に吊り下げた状態で、所定の設置位置に係留した浮体まで曳航し、長大管を吊り下げた浮力体を外して、長大管を縦起こした後、浮体から長大管の先端にワイヤーを取り付け、浮体から上記のワイヤーを引き揚げて浮体と長大管とを一体化する長大管の設置方法。
浮体から長大管の先端に取り付けたワイヤーを引き揚げ、長大管の先端のブラケットを浮体上の左右から移動可能な１対のライナープレートで挟持し、ライナープレートをジャッキアップして浮体と長大管とを一体化する請求項１記載の長大管の設置方法。