JP5475414B2 - ライザー切り離し及び保持機構 - Google Patents

Description

本発明は、海洋構造物における製造及び水注入用の可撓性の各ライザ、及び制御用のアンビリカルラインの使用に関し、詳しくは、ライザー切り離し及び保持機構に関する。

炭化水素（天然ガス及びオイル）の掘削及び製造に使用する浮体式海洋構造物では、代表的には海底から当該構造物のキールにかけて伸延し、更に浮体式構造物の上板に達する掘削及び製造用ライザを使用する。
洋上作業では、製造用ライザや制御用のアンビリカルライン（海底坑口装置を制御するための電力・油圧・信号ケーブルからなる複合ケーブル）から逃出した炭化水素及びその他の製造物が施設構造物の内部及びその周囲の包囲部分に入り込む恐れがある。こうした危険性は損傷したライザー又は設備内フローラインの機械的連結部の故障によって生じ得る。

時には、ライザ構造をその保持設備から切り離し、その後、保持設備を連結し直す必要もある。例えば、北極圏開発で使用する海洋構造物では、規定設計負荷となり得る氷力を考慮する必要がある。コンプライアントタワーやジャケット及び重力着底型構造物（ＧＢＳ）のような海底固定型構造物とは異なり、浮体式海洋構造物は、予想される最大氷力に対してその係留設備やライザがその設計上抵抗しきれないことから、それらライザー及び係留設備から切り離されることが、氷対策上必要なスキームの一つになっている。また、浮体式の保持船はその上甲板を修理あるいは再構成するために港湾に戻され得る。

船形の浮体製造ユニット（ＦＰＵ）、スパー、単柱型フローター、のような係留浮体は保持用設備として実用される設計構造を有する。係留浮体は、海底より上の位置で水中に浮遊するために地震の影響を免れ得ることから、そうした地震の恐れのある浅瀬においてさえ、より良い選択肢となり得る。
現在、浮体式の保持用設備からライザーを切り離し且つ保持する幾つかの設計構造が存在する。

一般に、ＦＰＳＯ／ＦＰＳ（浮体式製造・貯蔵・積出設備／浮体式製造・貯蔵設備）は、キール位置で船内に取り付けた風見付き係留用タレットを有する。ライザー及びアンビリカルラインは当該タレットを通過して甲板上の製造設備に至る。ライザーは、タレット位置で船体から切り離され、船体から釈放される。釈放後、係留ラインを用いてブイを水柱内に浮遊させる。ライザは、ブイを船体に回収することで元位置に引き戻し、タレット位置で再連結する。船体の喫水は一般に３０メーターのオーダーである。この喫水では、タレット周囲のアセンブリに対する乾燥雰囲気アクセスを１カ所設け、これらアセンブリの検査、保守及び補修用のアクセスを可能とするのが実用的である。

スパーや単柱型フローターのような深喫水設備をベースとするその他の設計構造物には１００〜２００メーターのオーダーの喫水を有するものがある。船体型のこれら構造物には、動きが少なくなることで全体的な作業条件が改善され、もっと浅い喫水の船体と比較してライザーの疲労損傷が著しく減少する利益がある。米国特許第７，３７７，２２５及び同第７，１９７，９９９号におけるようなスパーベースの設計構造では、キール位置でライザーを切り離すＦＰＳＯ／ＦＰＵと同様に、キール位置でブイを切り離せるようにしているが、切り離し時の圧力や空間的制約により、検査、保守、補修作業が困難且つ複雑化している。ブイ位置の連結ミスによってライザーから漏れた危険物が船体内に収集される恐れもある。

船底が比較的海底に近い浮体式海洋構造物では、ライザーを構造物底部又は側部位置で連結及び切り離す場合の特別の問題がある。浮体式の海洋構造物で代表的に用いる可撓性のライザーには許容最小曲げ半径があり、この半径を超えて曲げると破損する。また、可撓性のライザーは、浮体式海洋構造物への連結又は切り離しの間、及び構造物に連結されない状態で支持される間は海底に接触させてはならない。こうした問題は現段階では十分には解決されていない。

米国特許第７，３７７，２２５号明細書 米国特許第７，１９７，９９９号明細書

浮体式の海洋構造物で代表的に用いる可撓性のライザーにおける許容最小曲げ半径、可撓性のライザーは、浮体式海洋構造物への連結又は切り離しの間及び構造物に連結されない状態で支持される間は海底に接触させてはならないといった従来問題を解決し得るライザー切り離し及び保持機構を提供することである。

本発明によれば、キールから海底までのクリアランスが小さい浮体式海洋構造物への連結又は切り離しの間ライザーを保持する機構が提供される。主胴部はその実質的な中心位置に、切頭円錐形または凸状のセクションを含む。保持船体の形式によってはその他の凸型ジオメトリー、例えば、プリズムまたはピラミッド形構造を使用できる。主胴部及び切頭円錐形セクションは、複数の導管を通してこれら主胴部及び切頭円錐円錐形セクションを貫くライザーを受ける。主胴部からは半径方向外側に複数の突出部が伸延する。各突出部には、ライザーまたはアンビリカルラインを保持する複数のアーチ形のライザー支持体を設ける。各突出部は、主胴部よりも下方のライザー部分が海底と接触せずに維持され、しかも過剰屈曲による座屈または損傷を防ぐ許容設計値に従う角度及び曲げ半径において吊下され得る距離で、主胴部から外側に伸延される。各ライザーは、海底のＰＬＥＭ（パイプライン端部マニホルド）から製造甲板上の製造マニホルド連結部まで連続される。本発明によれば、これら２カ所の連結部間で連続する可撓性のライザーの保持及び取り扱いが可能となる。本発明では、連結及び切り離し形態下におけるライザー及びアンビリカルラインの曲げ応力が制御される。
以下に、図面を参照して本発明を詳しく説明する。

従来装置の問題を解決するライザー切り離し及び保持機構が提供される。

本発明の部分破除した斜視図である。 スパーに連結した本発明の側面図である。 スパーから切り離した本発明の側面図である。 スパーとの関連を示す本発明の詳細側面図である。 スパーの上方部分の特定部分を示す詳細図である。 本発明及びライザーの異なる各部分を例示する概略図である。 本発明の平面図である。

図１には本発明が番号１０で示されている。ライザー切り離し及び保持機構１０（以下、ライザー保持機構１０）は、主胴部１２、主胴部１２上の円錐又は円錐状又は凸状セクション１４、主胴部１２上の突出部１６、突出部１６上の保持構造部１８、によりその全体が構成される。
主胴部１２は円錐状又は凸状セクション１４及び半径方向の突出部１６とを含む。図１では主胴部１２は隔壁２０により隔てられた剛性プレート１９を形成するものとして例示される。各号性プレート間の空間はライザー保持機構１０への浮力提供手段を受けるために使用され得る。浮力提供手段は、船舶工業で代表的に使用される高密度フォーム又はシンタクチックフォームの様な任意の好適な材料により提供され得る。比較的軽量の材料を用いて浮力を提供することで、防水画室を建造する場合と比較して鋼材量が減少するため、構造物の重量及びコスト削減が助成される。主胴部１２のサイズは当該主胴部を設置する浮体式海洋構造物次第のものであり、必要浮力量は、保持すべきライザー及びアンビリカルライン連結部の重量に加え、ライザー保持機構のサイズに従い決定する。

円錐状又は凸状セクション１４は、主胴部１２から、本来、円錐形状の一部を伏せた形態下に伸延し、隔壁により支持される。円錐状又は凸状セクション１４には、図１及び図４に示すように複数の導管２２が貫通される。各導管２２は浮体式海洋構造物で使用するライザーのアンビリカルラインを受けるサイズとされる。図１及び図７に示すように、各導管２２は円錐状又は凸状セクション１４内で隔設される。導管の配列構成は、導管の合計本数及び、可撓性のライザー及びアンビリカルラインの最小曲げ半径条件次第のものである。ライザー及びアンビリカルラインを隔設することで、これらライザー及びアンビリカルライン同士の無用な接触を最小化すると共に、ライザー及びアンビリカルラインへの損傷が防止される。図では円錐状又は凸状セクションを示したが、保持用船舶の形式によっては任意の好適な凸状ジオメトリー、例えばプリズム又はピラミッド形構造を使用して良い。

突出部１６は主胴部１２から半径方向外側に伸延し、主胴部１２におけると同様に隔壁によって離隔した剛性プレートから形成されるものとして例示される。突出部１６の数は、浮体式海洋構造物で用いるライザーの本数及び区画配置により決定する。突出部１６は主胴部１２と一体化させ得、あるいは主胴部１２に剛着する分離型構造体とし得る。
主胴部１２、円錐状又は凸状セクション１４、突出部１６、は隔壁で支持した剛性プレートから構成されるものとして例示したが、当該構成は例示目的のみのものであり、フォーム材の如き浮力提供手段を開放フレーム構造部で受ける剛性の開放型フレーム構造から構成され得る。

保持構造部１８は突出部１６上に設けられ、ライザー及びアンビリカルラインを保持すると共に、これらライザー及びアンビリカルラインの特性に関する条件に合致させるように曲げ半径をコントロールしてその損傷を防止する。保持構造部１８は、本来、ライザー及びアンビリカルライン用のアーチ形保持表面を構成する開放フレーム構造である。吊下部分２７の長さは、ライザー及びアンビリカルラインを浮体式船体上の製造マニホルドから切り離すと延びる。保持構造部１８は、浮体式海洋構造物２８から切り離されたライザー及びアンビリカルライン２６（以下、単にライザー２６とも称する）が海底と接触しない寸法形状とされる。各保持構造部１８の保持表面には、ライザー及びアンビリカルラインを、これらライザー及びアンビリカルラインとアーチ形保持表面とが相対動作しないように拘束するクランプ機構２１を備える。

主胴部１２と突出部１６との間に設けた通路２４（図７に最も良く示される）により、ライザー及びアンビリカルラインは、保持構造部１８の、円錐又は凸状セクション１４に面する側部を離れる際に主胴部１２の下方に配向され得る。
作業に際し、ライザー保持機構１０が水中に位置決めされ、各ライザーが保持構造部１８により保持され、通路２４を通り、次いで各チューブ２２を貫くようにしてライザー及びアンビリカルライン２６をライザー保持機構１０に組み込む。各ライザー２６の、浮体式海洋構造物２８の上甲板上の製造ツリーに連結するべき上端部が、円錐又は凸状セクション１４の上端位置に然るべく保持される。ライザー保持機構１０が、係留ライン２９により然るべく保持される。

ライザー保持機構１０と浮体式海洋構造物２８とは図３に示すように整列される。図４及び図５に例示したように、浮体式海洋構造物２８のウィンチ３２及びライザー保持機構１０のコネクター３４に取り付けた１本以上のライン３０を使用してライザー保持機構１０を引き寄せ、図２に示すように浮体式海洋構造物２８と接触させる。図４に略示した錠止機構３６を用いてライザー保持機構１０を浮体式海洋構造物２８に固定し、かくしてライン３０に加える一定張力を不要化する。次いで、ライン３０を切り離し、ウィンチ３２を使用して引き上げる。
次いで各ライザー２６を浮体式海洋構造物２８を通して引き上げ、浮体式海洋構造物２８の上甲板位置の、図示しない製造マニホルドに連結する。ライザーの反対側の端部は海底のウェルヘッドに連結される。

オイル及び天然ガスの製造中、ライザー保持機構１０と浮体式海洋構造物２８とはこのようにして連結状況下に維持される。浮体式海洋構造物にとって現場を離れる必要性を生む脅威を与える氷又は厳しい嵐のような激しい状況下には、ライザー保持機構１０はライザー２６を切り離し、ライザー２６を損傷及び海底に接触させることなく浮体式海洋構造物２８を移動させ得る。この能力は、浮体式海洋構造物２８を、構造物底部と海底とのクリアランスが比較的小さくなる水中に位置決めした場合に特に重要である。

ライザー２６は浮体式海洋構造物の上甲板位置の製造マニホルドから切り離され、製品の漏出を防止するべくシールされる。次いで、各ライザー２６は、シールされたその上端がライザー保持機構１０の円錐又は凸状セクション１４の上端位置に来るまで、浮体式海洋構造物を貫いて降下される。次いで錠止機構３６が釈放されると、ライザー保持機構１０は、図３に示すように浮体式海洋構造物２８よりも下方の位置に自重下に少量沈降する。ライザー保持機構１０のブイが、ライザー２６が海底と接する又はライザーの設計許容値を超えて曲がる位置へのライザー保持機構１０の沈降を防止する。かくして各ライザー２６は、水面下で且つ浮体式海洋構造物の下方で、浮体式海洋構造物がもっと安全な場所に移動し、また必要に応じて戻り、製造を再開し得る状況下に安全理に保持される。

図３に最も良く示されるように、各ライザー２６の、製造中に通常は浮体式海洋構造物２８内にある長さ部分２７は、ライザー保持機構１０の下方に、ライザーを保護し且つ海底と接触させない高さ位置にドレープ状に垂下する。図６に示すように、ディメンションＤは各ライザーの曲げ半径が、ライザーの損傷を来す許容曲げ半径を超えないようにセットされる。図６には、製造のために浮体式海洋構造物内に組み込んだライザー２６の形状及びドレープ状況も示される。かくして、ライザー保持機構は切り離されたライザーの全長さ部分を収受し得る。

本発明の、従来技術との相違は、本発明が浮体式海洋構造物の上甲板位置の製造マニホルドに直結させるライザーを使用できる点にある。従来技術では、浮体式海洋構造物から切り離した場合にドライツリーライザーの過剰屈曲を防止し、浮体式海洋構造物のキールと海底との間のクリアランスが比較的小さい水深において各ライザーの海底への接触を防止する能力のあるライザー保持機構を持たないために、浮体式海洋構造物のキール位置に機械的コネクタを含むライザーを使用する必要があった。
本発明をスパー形式の構造物と共に図示したが、これは例示の簡易化のためであり、スパー、ＦＰＳＯ／ＦＰＳ、または半潜水型又は任意のその他の、作業に好適な浮遊設計構造の如き任意形式の浮体式海洋構造物と共に使用し得る。

使用目的の形式における可撓性のライザーは、より典型的には、スチール製カテナリーライザー代りに使用される。なぜなら、チール製カテナリーライザーは一般にこうした条件下に浮体式海洋構造物により生じる曲げモーメントに耐え得ないからである。
本発明によれば、従来の連結及び切り離し機構に勝る幾つかの利益が提供される。
ライザー用のアーチ形保持表面と、主胴部のブイ部分とを組み合わせ、これら各部分を浮体式海洋構造物に取り付けたことにより、吊下された長さ部分２７の動きが排除され、かくして当該セクションの疲労損傷が低減される。
ライザー保持機構及び切り離し式のブイを浮体式海洋構造物に取り付けたことにより、ライザー及びアンビリカルラインの、同一目的で使用する外部ブイでこれらライザー及びアンビリカルラインを保持させた場合に必要となる合計長さ部分が減少される。更には、ブイを船体に取り付けることで、船体とブイとの衝突の恐れが排除される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

１０ ライザー保持機構
１２ 主胴部
１４ 円錐又は凸状セクション
１６ 突出部
１８ 保持構造部
１９ 剛性プレート
２０ 隔壁
２１ クランプ機構
２２ 導管
２４ 通路
２６ ライザー及びアンビリカルライン
２７ 吊下部分
２８ 浮体式海洋構造物
２９ 係留ライン
３０ ライン
３２ ウィンチ
３４ コネクター
３６ 錠止機構

Claims (7)

1. 浮体式海洋構造物の可撓性のライザー及び又はアンビリカル用の切り離し及び保持機構であって、
   ａ．剛性の主胴部と、
   ｂ．前記主胴部から半径方向外側に伸延する複数の突出部と、
   ｃ．前記主胴部の実質的に中心から伸延する凸状セクションにして、主胴部及び前記凸状セクションが、前記主胴部及び凸状セクションを貫く複数のライザーを受ける手段を有する凸状セクションと、
   ｄ．前記各突出部上の複数のアーチ形保持体にして、保持された各ライザー及びアンビリカルが、浮体式海洋構造物から切り離された際に海底と接触しないような形状及び寸法を有するアーチ形保持体と、
   を含む切り離し及び保持機構。
2. 前記主胴部及び凸状セクションを貫く複数のライザーを受ける手段が、各ライザー用の別個の導管にして、主胴部及び凸状セクションを貫いて各々伸延する導管を含む請求項１の切り離し及び保持機構。
3. 前記主胴部が剛性プレートから構成される請求項１の切り離し及び保持機構。
4. 前記切り離し及び保持機構上に保持された各ライザーが、凸状セクション及び主胴部を通過し、前記主胴部と各突出部との間の通路を通過し、各突出部上のアーチ形保持体を越えて配向される請求項１の切り離し及び保持機構。
5. 浮体式海洋構造物の可撓性のライザー及び又はアンビリカル用の切り離し及び保持機構であって、
   ａ．剛性の主胴部と、
   ｂ．前記主胴部から半径方向外側に伸延する複数の突出部と、
   ｃ．前記主胴部の実質的に中心から伸延する凸状セクションにして、主胴部及び前記凸状セクションが、複数のライザーを受けるための、前記主胴部及び凸状セクションを貫く複数の導管を有する凸状セクションと、
   ｄ．前記各突出部上の複数のアーチ形保持体にして、保持された各ライザー及びアンビリカルが、浮体式海洋構造物から切り離された際に海底と接触しないような形状及び寸法を有するアーチ形保持体と、
   ｅ．前記切り離し及び保持機構に浮力を提供するための、主胴部上の手段と、
   を含む切り離し及び保持機構。
6. 前記切り離し及び保持機構上に保持された各ライザーが、凸状セクション及び主胴部を通過し、
   前記主胴部と各突出部との間の通路を通過し、各突出部上のアーチ形保持体を越えて配向される請求項５の切り離し及び保持機構。
7. 浮体式海洋構造物の可撓性のライザー及び又はアンビリカル用の切り離し及び保持機構であって、
   ａ．剛性の主胴部と、
   ｂ．前記主胴部から半径方向外側に伸延する複数の突出部と、
   ｃ．前記主胴部の実質的に中心から伸延する凸状セクションにして、主胴部及び前記凸状セクションが、複数のライザーを受けるための、前記主胴部及び凸状セクションを貫く複数の導管を有する凸状セクションと、
   ｄ．前記各突出部上の複数のアーチ形保持体にして、保持された各ライザー及びアンビリカルが、浮体式海洋構造物から切り離された際に海底と接触しないような形状及び寸法を有するアーチ形保持体と、
   ｅ．前記切り離し及び保持機構に浮力を提供するための、主胴部上の手段と、
   ｆ．ライザーを各アーチ形保持体の表面上に保持するためのクランプ機構と、
   を含む切り離し及び保持機構。

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