JP4545319B2 - 浮遊式海洋構造物 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、浮遊式海洋構造物であって、ライザー（ｒｉｓｅｒ）構造物を懸架するための懸架ギアを含み、懸架ギアは、海洋構造物上のライザー構造物によって生じる下向きの力を伝達するように設けられ、かつライザー構造物を支持するための巻上げギアと、使用のときに水面近傍において延びる案内部とを含む、浮遊式海洋構造物に関する。
【０００２】
かかる海洋構造物は、ＵＳ ３ ８５８ ４０１から周知であり、ガスが収容された複数の浮力チャンバから形成されるライザー構造物を支持するための巻上げギアを有する。
ＵＳ ３ ０１７ ９３４は、下向きの力を伝達するようには配設されていないライザー構造物用の伸縮継手を有する浮遊式海洋構造物を開示しているが、該浮遊式海洋構造物は、使用されるとき、ライザー構造物に接続されるフロートと共に水面近傍において延びる案内部を有する。使用のとき、海洋構造物から懸架された管状カラム内に案内部を軸方向に移動することによって、伸縮継手はライザー構造物上部に固定されたフロートから伸ばすことが可能である。
ＵＳ ３ ８５８ ４０１に従った海洋構造物は、海底が水面下の比較的深いところにある場所の天然資源の海底井戸を開発するための海洋開発および準備作業のためのものとして知られ、使用されている。井戸に達することを可能とするために、ボーリング船、半潜水型船などの浮遊式海洋構造物が、井戸上の水面上に設けられる。次いで、この浮遊式の海洋構造物から、海底にすでに設けられた停止弁に連結されたライザー管が下方に延び、該ライザー管が、たとえば、採掘用井戸を準備するときに、ボーリング用設備、工具などを降下させることを可能とし、また、採掘のときに、天然資源を、井戸から浮遊式海洋構造物にまで、それら天然資源を水に接触させることなく運ぶことを可能にする保護されたダクトを形成する。
【０００３】
ライザー構造物は、典型的には、降下のときには連結され、上昇のときには再び取り外される各ライザー部分から形成される。通常これは、懸架ギアの一部を形成する巻上げギアによる、１本の配管部分の長さにわたる、ライザー構造物の上方または下方変位に関係している。海洋構造物は、水面を基準とした海底の深さが比較的深いために、非浮遊式海洋構造物の場合のように、海底上の脚部によって支持することはできないが、地上の固定具によって、または動的位置決め手段によって、井戸の上方に浮力によって位置決めされる。海洋構造物が、ライザー構造物に対する水面の波の動きに従うことを可能ならしめるために、懸架ギアは通常、伸縮式シリンダと、および／またはプーリにそって延びるケーブルとして設計された引っ張りシステムとによって、海洋構造物に接続されるライザー構造物を受容するクランプ継手を有し、懸架ギアは、海洋構造物上の降下されたライザー構造物によって生じた下向きの力を伝達する。海洋構造物は、ライザーによって生じた下向きの力を補償することを可能とするに足る浮力を有していなければならない。
【０００４】
海底が比較的浅いところにある井戸は掘り尽くされてしまったことから、海底が比較的深いところにある資源採掘井戸を開発し準備することが可能であることも益々重要になってきている。特に、現在では、海底が水面下１５００メートルよりも深くにあるところの井戸の開発を可能とすることが望まれている。
【０００５】
このためにライザー構造物をより長くすることが必要となるが、より長いライザー構造物は、海洋構造物上により大きな下向きの力を生じさせ、したがって、懸架ギアはより重くしなければならず、海洋構造物はより大きな浮力を有すべきであるという問題が発生する。実際問題として、このことは、製造コストと海洋ギアの運転コストのかなりの増大を招くことになる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の欠点を有していない、前提部において述べたタイプの海洋構造物を提供することである。その目的のために、本発明に従った海洋構造物はライザー構造物を懸架するための懸架ギアを含み、懸架ギアは、海洋構造物（１）上のライザー構造物（６）によって生じる下向きの力を伝達するように設けられ、かつライザー構造物を支持するための巻上げギアと、使用のときに、水面近傍において延びる案内部を含む、浮遊式海洋構造物において、懸架ギアはさらに、案内部内における軸方向移動のために設けられたフロートを有し、該フロートにはライザー構造物を受容するための連結装置が設けられることを特徴とし、懸架ギアはさらに、案内部をフロートに連結する、長さ調整可能な接続装置を含むことを特徴とする。このフロートの付加的浮力によって達成される効果は、浮遊式海洋構造物に懸架ギアを介してライザー構造物によって生じる下向きの力をかなり低下させることが可能であることで、したがって懸架ギアはより単純な設計とすることが可能であり、海洋構造物の浮力をより小さくすることが可能となる。フロートは軸方向に移動可能に配設されるため、フロートは、ライザー構造物に連結されたとき、案内部にそって軸方向に移動することが可能となり、したがって浮遊式海洋構造物を水面の波の動きに従わせることが可能となる。さらにまた、案内部によって、水平方向の力を、すなわち、たとえば、水流または風による、実質的に、水面内の、または水面に平行な力を、海洋構造物とライザー構造物との間で吸収することが可能である。結果として、ライザーまたはフロートと、海洋構造物との間の縦方向に調整可能な接続部をかなりの程度、より簡単な設計とすることが可能となる。なぜなら、接続部には、実質的に、縦方向に、または水面に実質的に交差する方向に負荷がかかるからである。
【０００７】
好適な実施の形態において、案内部はダクトを有し、フロートは、浮遊チャンバが設けられた長形のスリーブであって、軸方向移動のためにダクト内に収納されるスリーブを有する。これによって達成される効果は、特に、移動方向に交差する方向に、フロートと海洋構造物との間で、適切な力の伝達が可能であることと、および簡便な方法で信頼できる案内が実現可能であるということである。特に、本実施の形態においては、上述の交差する方向の力の伝達を、かなり効果的に実現させることが可能である。
【０００８】
他の実施の形態において、浮遊チャンバは、軸線まわりの回転から守られるように、案内部内に収納される。これによって達成される効果は、水面の波の動きに従う海洋構造物によって生じるライザー構造物のねじれの蓄積を低減させることが可能であることである。
【０００９】
さらにまた別の実施の形態においては、本発明に従った海洋構造物は、浮遊チャンバに、制御可能なバラスト手段が設けられていることを特徴とする。これによって達成される効果は、海洋構造物に対する相対的な、ライザー構造物の上方または下方への移動を支持することが可能であることである。これは、特に、ライザー部分から形成されるライザー構造物の組立て、または分解に際して、海洋構造物に対し相対的にライザーを上方または下方に移動するときに都合がよい。
【００１０】
さらなる実施の形態において、本発明に従った海洋構造物は、浮遊要素が、ライザーが通過し案内される中心孔を有することを特徴とする。これによって達成される効果は、特に、ライザー構造物は、それを降下させるとき、あらかじめ定めた角度で降下させることが可能であることである。好ましくは、中心孔は、案内部の長手軸に対して、下方向に１〜６°の角度で、好適には、およそ３°の角度で末広がりになる側壁を有する。側壁によるライザー構造物への損傷の発生を低下させるために、側壁には、たとえばゴムのライナなどの防護層を設けてもよい。
【００１１】
さらにまた別の実施の形態においては、フロートが脱着可能に案内部に接続される。これによって達成される効果は、海洋構造物を、ライザー構造物を伴ったフロートから、はずすことが可能であることである。したがって、特に、ライザー構造物をフロートと共に、壁面上方に、浮力によって残したままにすることが可能である一方、海洋構造物は案内部と共に、別個の装置として移動させることが可能である。
【００１２】
さらにまた別の実施の形態において、本発明に従った海洋構造物は、水面上の位置にまで高さを調節可能な案内部を有する。これによって達成される効果は、ライザー構造物が存在しないとき、案内部を水面上の位置にまで調節することが可能で、したがって、移動のときに、より好ましい流体抵抗を得ることが可能である。本発明は、フロートにも関する。
【００１３】
以下において、図において示される幾つかの典型的な実施の形態を参照して、本発明を明確に述べる。
【００１４】
これらの図は、本発明の好適な実施の形態の概略的な説明に過ぎない。図において、対応する、または同一の部分は同じ参照番号によって示される。
【００１５】
図１は、半潜水式掘削船として設計された浮遊式海洋構造物１を示す。前記半潜水式掘削船は、脚部３によってフロート４に接続された作業デッキ２を含む。半潜水式掘削船１は、フロート４が通常少なくとも部分的に水面５より上に位置する輸送位置から、該図に示される半潜水動作位置に、フロート４によって沈められ、該動作位置においてはフロート４が水面５よりも下に位置する。図示される動作位置において、半潜水式掘削船は水面に依然として浮いているが、より緩慢に水面５の波揺れに従う。この動作位置において、ライザー構造６を、懸加ギア７によって、作業デッキ２から海底まで、矢符８の方向に下ろすことが可能である。
【００１６】
懸加ギア７は、デリック９に収容される従来型の巻上げギアを含む。前記巻上げギアによって、ライザー構造物のセグメント１０は、それ自体において周知の方法で作業デッキ２から供給可能であり、以下において、より詳細に記載される方法でライザー構造物６を形成するために連結される。懸加ギアは案内部１１を含み、該案内部は、少なくとも動作位置の間、水面付近に位置し、水面に実質的に交差して延びる。この典型的な例において、案内部１１は矩形断面のダクトとして設計される。フロートは、軸方向移動、すなわち水面５に実質的に交差する移動のために、案内部１１に収容される。フロート１２は、ライザー構造物６を連結するための連結装置１３を備えている。
【００１７】
長さが調節可能な接続装置１４によって、フロート１２は案内部１１に接続され、ここでは接続装置１４は伸縮式の接続装置として設計されている。
【００１８】
フロート１２が示されている図２ａおよび図２ｂを参照する。フロート１２は、矩形断面を有するスリーブ１５を含み、スリーブ１５は、その上部側１６および下部側１７付近が、フロートチャンバを形成するために閉鎖されている。スリーブ１７の矩形断面は、フロート１２が軸線まわりの回転を防止されて案内部１１内に収まるという効果がある。フロート１２は、ライザー構造物６のセグメント１０を通過させて、案内する中央孔１９を備える。フロート１２は、連結装置１３によって、ライザー構造物６のセグメント１０の上部にクランプで固く締め付け可能である。もちろん、他の連結方法が適用されても良い。連結装置１３にカルダン構造を与えることによって、締め付けられたライザー構造物６が旋回軸（ｐｉｖｏｔａｌ ａｘｅｓ）２０および２１まわりにフロート１２に関してわずかに旋回することが可能になるという効果が達成される。中央孔が実質的に水面５に交差して延び、前記孔の長手方向の軸に関して、矢符８の方向に約３°の角度で末広がりになった側壁を有するので、ライザー構造物の連続するセグメント１０は、その位置を下げている間、適切な角度で下方に案内される。
【００１９】
この実施の形態において、オランダ特許出願１００８３１１に記載されるライザーセグメントが好都合に用いられる。なぜならそれらはそれら自身の浮力を有するだけでなく、外周付近を保護されていて、前記案内部の側壁との適切な協働を可能にするからである。
【００２０】
前記浮遊式チャンバ１２は、図において概略的に示される制御可能なバラスト手段２２を備え、これによってフロート１２に生じる上向きの力が制御される。圧縮された空気および水を供給・放出するためのバルブとして、前記制御可能なバラスト手段を設計することによって、それらが簡易な方法で実現され得るという効果が達成される。制御可能なバラスト手段２２が、案内部１１内のフロート１２の上向きおよび下向きの移動を支持する。案内車輪２３によって、フロート１２を案内部１１に内包することで、案内部１１内のフロート１２の軸方向への移動がスムーズになる。
【００２１】
図１に示される動作位置において、ライザー構造物６は、連結装置１３によってフロート１２に接続される。フロート１２は、ライザー構造物６によって生じる下向きの力を少なからず補う上向きの力を発生させる。このように、懸加ギア７、特に伸縮式接続装置１４および巻上げギアは、半潜水式掘削船の全体構造と同様に、非常に軽い設計とすることが可能であり、さらにフロート４の浮力を非常に小さくなるように選択することが可能である。さらに、案内部１１は、水面５における、または水面５に平行な力を吸収するので、伸縮式接続装置が水面５に実質的に交差して装着され、かつ非常に簡易な設計のものであり得る。特に、ライザーの向かいあった側に配置された伸縮式シリンダを同じ程度に伸長・収縮させる動作は、したがってかなり簡略化が可能である。上述のような案内部によって、有利なことに、ライザーを海洋構造物に接続することがすでに、それ自体において、すなわちフロートなしで、採用可能である。
【００２２】
図３ａ，３ｂ，および３ｃを参照して、本発明に従う浮遊式海洋構造物の第２の実施の形態を示す。ここにおいても、浮遊式海洋構造物は半潜水式掘削船として設計される。図３ａは、動作位置における半潜水式掘削船を示し、図３ｂは輸送位置における半潜水式掘削船を示す。案内装置１１は、伸縮式シリンダ２４によって、海洋装置に水面５よりも上の位置で高さが調節可能であるように接続される。もちろん、他の形式の調節可能な接続手段を同様に用いることも可能である。輸送位置において、案内装置１１をフロート１２とともに、水面よりも上に持ち上げることが可能であるので、輸送中の流体抵抗を減らし、海洋構造物１が転覆するリスクを減少させ得る。さらに、この実施の形態において、フロート１２は、連結手段によって着脱可能に案内部１１に接続され、図３ａにおいて示される動作位置から、フロート１２を取外して、浮遊式海洋構造物１を動作位置に運び、フロート１２が取外されている間に、持ち上げられた案内部１１を交換することが可能である。フロートと、案内部または浮遊式海洋構造物との間の脱着可能な接続が他の構造的変形例にも適応可能であることが理解されるであろう。
【００２３】
図４を参照して、本発明に従う浮遊式海洋構造物の第３の構造的変形例を示す。この変形体において、浮遊式海洋構造物は、海洋石油掘削装置として設計される。前記海洋石油掘削装置は、船体２５および駆動装置２６を含む。船体２５は、従来の船の型であり、水面５に実質的に交差して延びる案内ダクト１１を備え、軸方向移動のためのフロート１２を含んでいる。この構造的変形例におけるフロート１２の動作は、図１と図２ａおよび２ｂとを参照して検討したものと実質的に同じである。フロート１２にライザー構造物６が連結されていないとき、該フロート１２は船体２５の底部２７よりも上の位置に持ち上げられ、可変性バラスト手段２２によって、伸縮式接続手段１４で支持され、その後、案内ダクト１１は、図示されていない燃料停止手段によって底部２７の付近で閉鎖されて、移動中の流動抵抗を減少させる。
【００２４】
図５を参照して、作業船として設計された浮遊式海洋構造物１を説明する。作業船は、駆動手段２６を備えた船体２８と作業デッキ２９とを有し、船体２８は、動作位置に潜水可能である。該作業船は、作業デッキ２９が船体２８の付近に配置される輸送位置と、前記作業デッキが水面５より上に船体２８から間隔を置いて配置され、船体２８が水面５より実質的に下に配置される半潜水位置との間で調節可能であるように、接続手段によって、作業デッキ２９は間に設定可能な間隔を設けて船体２８に接続される。船体２８は、案内ダクト３１を備える中央作業カラム３０を含む。動作位置における作業船が、図５において示される。案内ダクト３１内には、軸方向移動のためのフロート１２が配置される。案内ダクト３１は、案内部として機能する。前記フロートおよび案内部の構造上の効果および動作の原理は、図１と図２ａおよび２ｂとを参照に上で既に説明したものと実質的に同じである。作業船をさらに検討するためには、出願人の現在係属中のオランダ特許出願１０１０８８４が参照される。
【００２５】
前記フロートおよび／または案内部は、高強度スチール、たとえば降伏点が少なくとも８００Ｎ／ｍｍ²であるスチールから好ましくは作製され、より好ましくは少なくとも１１００Ｎ／ｍｍ²の降伏点を有するスチールから作製される。そのようなタイプのスチールは、ＳＳＡＢ社（Ｏｘｅｌoｓｕｎｄ、スェーデン）のＷｅｌｄｏｘ１１００として市販されている。
【００２６】
本発明は、上で検討された好適な実施の形態に限定されない。たとえば、フロートは別の種類のライザー構造物、たとえば協働する止め具によって連結されても良い。さらに、前記フロートはいくつかの部品を含んでいてもよい。さらに、フロートは、たとえば、ライザー構造物がフロートに沿って通過する場合、ライザー構造物を通過させて案内する孔が存在しない設計であってもよい。また、中央孔の側壁はもっと大きい角度で末広がりになっていてもよい。これは、前記孔の側壁に対して押圧されて、その側面部が損傷を受ける可能性のあるライザーセグメントが使用されるときに特に好都合である。さらに、案内部は、案内ダクト以外として設計されてもよく、たとえば、いくらかの案内レールを有する開放式案内部、またはその周囲でフロートが案内される中央案内ロッドであってもよい。さらに、フロートは、必ずしもその底部側で閉鎖されることを必要とせず、前記フロートの底部が開放されていてもよい。また、フロートおよび／または案内部と海洋構造物との間の接続部は、たとえばプーリまたは案内面に沿って延びるウインチケーブルなどの、長さが調節可能な他のタイプの接続部材を用いてもよい。
【００２７】
さらに、フロートおよび案内部の断面は、案内部内の軸線まわりの回転を防ぐために長円形、三角形または多角形の設計であっても良い。また、前記断面は、軸線まわりの回転を防ぐために、たとえば案内部と協働する突出部分を備える場合円形であってもよい。
【００２８】
上述のような変形例は、当業者によって容易に理解され、クレームに記載される本願の範囲の中に収まると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従う浮遊式海洋構造物の第１の実施の形態の略正面図である。
【図２】 図２ａは図１の海洋構造物のフロートの略正面図であり、図２ｂは図２ａのフロートの略平面図である。
【図３】 図３ａ，３ｂ，および３ｃは、本発明に従う浮遊式海洋構造物の第２の実施の形態の、それぞれ、動作位置、運搬位置、および分離位置における、各略正面図である。
【図４】 本発明に従う浮遊式海洋構造物の第３の実施の形態の略側面図である。
【図５】 本発明に従う浮遊式海洋構造物の第４の実施の形態の略側面図である。

Claims (8)

1. 浮遊式海洋構造物（１）であって、ライザー構造物（６）を懸架するための懸架ギア（７）を含み、懸架ギア（７）は、海洋構造物（１）上のライザー構造物（６）によって生じる下向きの力を伝達するように設けられ、かつライザー構造物を支持するための巻上げギアと、使用のときに水面近傍にそって延びる案内部（１１）を含む、浮遊式海洋構造物において、懸架ギア（７）はさらに、案内部（１１）内における軸方向移動のために設けられたフロート（１２）を有し、該フロート（１２）にはライザー構造物（６）を受容するための連結装置（１３）が設けられることを特徴とし、懸架ギア（７）はさらに、案内部（１１）をフロート（１２）に接続する、長さ調整可能な接続装置（１４）を含むことを特徴とする浮遊式海洋構造物。
2. 案内部（１１）はダクトを有し、フロート（１２）は浮遊チャンバ（１８）が設けられたスリーブ（１５）を有し、該スリーブ（１５）は軸方向移動のための前記ダクト内に収納されることを特徴とする請求項１記載の浮遊式海洋構造物（１）。
3. フロート（１２）が、軸線まわりの回転から守られるように、案内部（１１）内に収納されることを特徴とする請求項１または２に記載の浮遊式海洋構造物（１）。
4. フロート（１２）が、制御可能なバラスト手段（２２）を有する浮遊チャンバ（１８）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の浮遊式海洋構造物（１）。
5. フロート（１２）が、側壁を有する、ライザー構造物（６）が通過し案内される中心孔（１９）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の浮遊式海洋構造物（１）。
6. フロート（１２）が脱着可能に案内部（１１）に接続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の浮遊式海洋構造物（１）。
7. 案内部（１１）が、水面上の位置にまで高さを調節可能なように海洋構造物（１）に接続されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の浮遊式海洋構造物（１）。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の海洋構造物（１）の案内部（１１）内に含めることを明確に企図した、または含めるに適したフロート（１２）において、該フロート（１２）はスリーブ（１５）を有し、該スリーブ（１５）はその上面（１６）および底面（１７）近傍で閉鎖されており、ライザー構造物（６）を通過させて案内する側壁を有する中心孔（１９）が設けられた浮遊チャンバ（１８）を含み、ライザー構造物（６）を受容するための連結装置（１３）を有することを特徴とするフロート（１２）。

Images