JPH11509803A - 海洋石油産出用プラットホーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 海洋石油産出用プラットホームは、海面の上方に設けられた上バージ（１）を含む。バージ（１）は、実質的に垂直方向に延びる浮力タンクを形成する部分的に水中にある連結脚部（２）によって、完全に水中にある中空下ベース（３）に連結されている。脚部（２）は、その水中高さに沿って少なくとも二つの連続した部分（１０、１４）を有し、中実の壁を持つ第１部分（１０）は、閉鎖空間を構成し且つ浮力タンクを形成し、骨組みからなる側壁を持つ第２部分（１４）の内部空間は、周囲海洋環境に対して開放している。

Description

【発明の詳細な説明】 海洋石油産出用プラットホーム 本発明は、海面の上方に設けられた上バージを含み、この上バージが、実質的 に垂直方向に延びる浮力タンクを形成する部分的に水中にある連結脚部によって 、完全に水中にある中空下ベースに連結されている種類の、海洋産出用プラット ホーム、特定的には海洋石油産出用プラットホームに関する。 この種のプラットホームは、半潜水式プラットホームの名称で周知である。こ うしたプラットホームを産出位置で安定させるため、例えば下ベースを海水で充 填することによって、下ベースを安定化させる。周知のプラットホームでは、脚 部は、プラットホームの浮力タンクを形成する閉鎖空間を全高に沿って構成する 中実の壁を持つ円筒形コラムによって形成されている。 これらのプラットホームは、海底に直接置かれるのでなく、係留索で固定され るに過ぎない。かくして、このようなプラットホームは海のうねりの影響を非常 に受け易い。うねりは、プラットホームを垂直方向に上下動させる。これらの移 動の振幅が非常に大きな値になる場合がある。この現象は、プラットホームで石 油を産出することを困難にする。 この問題に対する解決策を提供しようとする試みで、ベースが大深度に静めら れるように脚部を延ばすことが提案された。この解決策を実行することによって 得られた結果は不完全であり、このようなプラットホームは製造及び設置が困難 である。更に、設置中、一時的に不安定である。 フランス特許出願第２，７１３，５８８号には、全長に亘って金属製ラチスで 形成された脚部を含むジャッキアップ式プラットホームが記載されている。これ らの脚部に組み込んだ浮き（float ）により、プラットホームを浮遊性にするこ とができる。しかしながら、これらの浮きは、プラットホームの垂直方向移動を 減少するようになっていない。 本発明の目的は、うねりに従って大きく移動することがなく、上バージを下ベ ースに連結する脚部の長さが限られた海洋石油産出用プラットホームを提供する ことである。 この目的のため、本発明は、上述の種類の海洋産出用プラットホーム、特定的 には海洋石油産出用プラットホームにおいて、脚部が、その水中高さに沿って少 なくとも二つの連続した部分を有し、中実の壁を持つ第１部分は、閉鎖空間を構 成し且つ浮力タンクを形成し、骨組みからなる側壁を持つ第２部分の内部空間は 、周囲海洋環境に対して開放している、ことを特徴とするプラットホームである 。 特定の実施例によれば、本発明は、以下に列挙する特徴のうちの一つ又はそれ 以上を備えている。即ち、 骨組みからなる側壁を持つ第２部分は、金属製ラチス構造であり、 骨組みからなる側壁を持つ第２部分は、中実の壁を持つ第１部分とベースとの 間に配置されており、 中実の壁を持つ第１部分は、バージの真下で少なくとも部分的に延びており、 第１部分及び第２部分は、通常のうねり期間の範囲に亘って、中実の壁を持つ 第１部分に及ぼされる圧力が、プラットホームの加速力を実質的に補償するよう な寸法になっており、 第１部分及び第２部分は、通常のうねり期間の範囲内のうねり期間の２つの値 について、圧力と加速力とが等しいような寸法になっており、 圧力と加速力とが等しいうねり期間の最小値が４秒以上であり、 第２部分の水中高さは、脚部の全水中高さの四分の一乃至四分の三であり、 第２部分の水中高さは、脚部の全水中高さの約０．４倍乃至０．６５倍であり 、 脚部は、全体に円筒形の外形を有し、 ベースは、ベースをほぼ垂直方向に貫通した少なくとも一つの通路を含み、 ベースは、バラストを形成する流体、詳細には水で充填されており、 バージは、脚部に沿って移動できるように取り付けられており、バージを脚部 に関して相対的に移動し係止するため、機構が設けられ、 骨組みからなる側壁を持つ第２部分は、脚部の水中高さに沿って、中実の壁を 持つ二つの部分間に配置されている。 本発明は、単なる例として与えられる以下の説明を添付図面を参照して読むこ とにより、更によく理解されるであろう。 第１図は、本発明による石油産出用プラットホームの概略正面図であり、 第２図は、当該技術分野の現在のプラットホームの伝達関数をうねりの期間の 関数として示すグラフであり、 第３図は、当該技術分野の現在のプラットホームに及ぼされる圧力及び加速力 をうねりの期間の関数として示すグラフであり、 第４図及び第５図は、本発明によるプラットホームについての第２図及び第３ 図と同様のグラフである。 第１図には、半潜水型ジャッキアップ式石油用プラットホームが概略に示して ある。このプラットホームは、産出態様にある場合に海面の上方に延びる上バー ジ１を含む。このバージは脚部２で下潜水ベース３に連結されている。 上バージは、通常、制御棟及び居住区（図示せず）、並びに油井掘削装置及び 油井ヘッド４を含む。 バージ１には、更に、脚部２を通すことができる通路５が形成されている。通 路５の周りには、昇降機構６が配置されており、これにより脚部２及びベース３ を下げることができ、バージ１を水面の上方に最も高い波が届かない高さまで持 ち上げることができる。機構６は、例えば、ラックアンドピニオン機構である。 ラックは、脚部２の全長に亘って延びている。これらの機構６は、脚部２とバー ジ１とをしっかりと連結するため、脚部２をバージ１に関して係止するための手 段を更に有する。 脚部２は、例えば４本設けられており、全体に円筒形形状の外形を有する。第 １図に示す実施例では、脚部の断面形状は正方形であるが、円形や三角形等の断 面形状であってもよい。 脚部２は全て同じであり、水中高さに沿って二つの連続した部分を有する。第 １上部分１０は、下端が底部１２で閉止された中実の壁を持つチューブによって 形成されている。かくして、この第１部分は、周囲海洋環境から絶縁された閉鎖 空間を構成し、プラットホーム用の浮力タンクを形成する。この第１部分の上部 は、バージ１の両側で海面の上方に延びている。第１部分の下部は、バージ１の 直ぐ下まで延びており、部分的に水中にある。 骨組みからなる側壁を持つ第２部分１４で第１部分を延長する。この第２部分 の内側は、周囲海洋環境に対して開放している。かくして、この第２部分を第１ 部分１０とベース３との間に介在させる。この第２部分は、例えば、金属製ラチ ス構造である。この構造は、金属製のチューブでできたラチス１８によって互い に接合された四つの金属製直立部材１６を含む。 第２部分は、その上端が部分１０の下端に溶接してあり、その下端がベース３ に溶接してある。 第１図に示すように、産出位置では、中実の壁を持つ第１部分１０の水中高さ Ｚｔは、脚部２の全水中高さＺｍの約三分の一である。かくして、第２ラチス骨 組み部分は完全に水中にあり、図示の実施例では、脚部２の全水中高さＺｍの約 三分の二に亘って延びる。一般的には、骨組みからなる側壁を持つ第２部分の水 中高さは、脚部２の全水中高さの四分の一乃至四分の三である。 実際には、計算によれば、第２部分の水中高さは、一般的には、脚部の全水中 高さの約０．４倍乃至０．６５倍である。 ベース３は中空であり、正方形、矩形、又は三角形の全体形状である。ベース は海水で充填されており、及びかくしてプラットホーム全体についてのバラスト を形成する。更に、ベースには、炭化水素を収容するリザーバが含まれる。更に 、ベース３と直交する中央通路２０が設けられている。この通路を設けることに より、プラットホームの垂直方向移動中に水の抵抗を受ける表面を小さくする。 この通路は、更に、掘削工具を通すことができる。 第１図に示す位置では、プラットホームは、中実の壁を持つ第１部分１０の水 中にある部分のため、浮いている。第１部分の底部１２には、ＦP で表す圧力が 加わっている。圧力ＦP は、第１部分１０の水中高さＺｔに従って変化する。 これは、第１近似に従って以下の形態で表現できる。 Ｆ_p＝Ａ_ωe^βztｆ（ｔ） ここで、Ａ_ωは、浮力を受ける表面の面積即ち底部１２の面積であり、βはう ねりの波数であり、ｆ（ｔ）は、時間の関数としての自由海面高さの上昇である 。更に、Ｆ_aで示す加速力がプラットホーム全体に加わる。この加速力は、主に 水 の動きにより発生し、特に、水の動きがベース３に及ぼす作用により発生する。 この加速力は、脚部２の全水中高さＺｍに従って変化する。 これは、第１近似に従って以下の形態で表現できる。 Ｆ_a＝Ｋ₁Ｂｅ^βzmmｆ（ｔ） ここで、Ｋ₁は所与のうねり期間に対する定数であり、Ｂは水で充填されたベ ース３の質量と追加の質量の和である。追加の質量は、プラットホームの移動時 の、プラットホームのベースを取り囲む海水の作用を考慮に入れた見かけの質量 である。 プラットホームに加わる二つの力Ｆa 及びＦP は、位相が逆である。こうした 状態では、部分１０の水中高さＺｔが通常のうねり期間の範囲内にあり、この第 １部分に及ぼされる圧力ＦP がプラットホームの加速力Ｆa を実質的に補償する ように第１部分及び第２部分の寸法を定めることができるということは理解され よう。更に、通常のうねり期間の範囲内のうねり期間の二つの値について、これ らの二つの力が等しくなるように寸法決めがなされる。 この目的のため、プラットホームの寸法決めを行うときに、先ず最初に、浮い ている表面、即ち脚部と水面との交差面及びベースの容積を決定する。次いで、 脚部の必要な全水中高さＺｍを、安定性に基づいた従来の方法で決定する。 中実の壁を持つ第１部分の水中高さＺｔは、プラットホームに適用される力Ｆ a 及びＦP についての等式を解くことによって決定される。 次いで、プラットホームの挙動についてコンピューターシミュレーションを使 用し、力Ｆa 及びＦP が等しくなるうねり期間の二つの値が、通常のうねり期間 の範囲内にあることを確認する。詳細には、二つの力が等しくなるうねり期間の 最小値が４秒以上であることを確認する。 これ以外の場合には、値が異なる又は形状が異なるベースについて高さＺｍ及 びＺｔの新たな計算を行う。これは、ベースの構造、特にベースの形状が変化す ると、追加の質量が変化するためである。このように、高さＺｍ及びＺｔは、二 つの力Ｆa 及びＦP が等しくなるうねり期間の値と同様に変化する。 第２図には、当該技術分野の現在のプラットホームの伝達関数が示してある。 即ち、ベース３からバージ１まで延びる中実の壁を持つ単一の部分で形成された 脚部を有するプラットホームの伝達関数が、秒を単位としたうねり期間Ｔの関数 として示してある。上下浮動（heave ）の伝達関数は、プラットホームの上下動 の振幅と１ｍの振幅のうねりとの間の比である。上下浮動は、うねりの作用によ るプラットホームの垂直方向上下動を表す大きさである。 プラットホームの上下浮動は１８秒乃至２８秒の期間の範囲に亘って大きいと いうことがこの曲線からわかる。期間のこの範囲は、一般に遭遇するうねり期間 の高い値と対応する。更に、上下浮動は、２４秒に近いうねり期間について極め て大きい。 第３図には、当該技術分野の現在のプラットホームについて、圧力ＦP の変化 及び加速力Ｆa の変化が、秒を単位としたうねり期間Ｔの関数として示してある 。これらの曲線から、力Ｆa 及びＦP の振幅が、２８秒以下の所与の期間に亘っ て非常に大きいということが観察される。更に、力Ｆa 及びＦP の値の間の相違 が非常に大きい。かくして、プラットホームには主に加速力Ｆa が加わり、その 結果、第２図の曲線に示す大きな上下浮動がもたらされる。３１秒とほぼ等しい 期間については、力Ｆa 及びＦP の値が実質的に等しく、これは、この図におい て、上下浮動が実質的に存在しないということと対応する。 第１図に示す本発明によるプラットホームについて、伝達関数を第４図に示し 、力Ｆa 及びＦP を第５図に示す。 脚部を、中実の壁を持つ部分及び骨組みからなる側壁を持つ部分の二つの連続 した部分からなるものとして設計することにより、力Ｆa 及びＦP の値を通常の うねりに相当する０秒乃至２４秒の広範なうねり期間に亘って互いに非常に接近 させることができるということが第５図から観察される。更に、力Ｆa 及びＦP を表す曲線は、値のこの範囲内で２か所で交差する。これは、実際には、これら の力の位相が逆になり、プラットホームに結果的に加えられる励振力を相殺する ことになるということを意味する。 加速力Ｆa 及び圧力ＦP が、通常のうねりと対応する期間のほぼ全範囲に亘っ て、互いに補償し、プラットホームの上下浮動が非常に小さいということが第４ 図から観察される。詳細には、この範囲内での最大上下浮動は、当該技術分野の 現在のプラットホームについて得られた最大上下浮動のほぼ１／６に相当する。 更に、この図では、曲線は、二つの異なる期間Ｔ（１５．５秒及び２３．５秒 ）で消失する。周知のプラットホームの場合のように消失値が１つではない。こ れらの二つの消失値は、加速力Ｆa を表す曲線及び圧力ＦP を表す曲線が２か所 で交差することによる。 図示の曲線は、中実の壁を持つ第１部分１０の水中高さＺｔが５０ｍに等しく 、脚部の全水中深さＺｍが１４０ｍに等しいプラットホームについて得られたも のである。ベースの容積は３３，０００m3に等しく、浮力を受ける表面の表面積 （底部２の面積の和）は８４１m2に等しい。プラットホームの追加の質量は１９ ４，７５０ｔに等しい。 変形例（図示せず）として、ラチス構造部分１４の下端とベース３との間に、 プラットホーム用の追加の浮力タンク又は貯蔵タンクを形成する中実の壁を持つ 部分を介在させることも可能である。こうした状態では、ラチス構造部分１４は 、中実の壁を持つ二つの部分の間に脚部の水中高さに沿って配置される。 更に、プラットホームの脚部の製造にあたり、幾つかの部分が中実の壁を有し 、その他の部分が骨組みからなる側壁を有する連続した部分からなる任意の他の 構成が可能である。 この種のプラットホームに関し、脚部の長さは、産出場所の深さで決まるとい うことに着目されたい。 更に、プラットホームの安定性を向上させることにより、油井ヘッドをバージ 上に設置できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＢＲ，ＪＰ，ＫＲ，ＮＯ，ＳＧ， ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．海面の上方に設けられた上バージ（１）を含み、この上バージが、実質的に 垂直方向に延びる浮力タンクを形成する部分的に水中にある連結脚部（２）によ って、完全に水中にある中空下ベース（３）に連結されている種類の海洋産出用 プラットホーム、特定的には海洋石油産出用プラットホームにおいて、前記脚部 （２）は、その水中高さに沿って少なくとも二つの連続した部分（１０、１４） を有し、中実の壁を持つ第１部分（１０）は、閉鎖空間を構成し且つ浮力タンク を形成し、骨組みからなる側壁を持つ第２部分（１４）の内部空間は、周囲海洋 環境に対して開放していることを特徴とする、プラットホーム。 ２．骨組みからなる側壁を持つ第２部分（１４）は、金属製ラチス構造（１８） である、ことを特徴とする、請求項１に記載のプラットホーム。 ３．骨組みからなる側壁を持つ第２部分（１４）は、中実の壁を持つ第１部分（ １０）とベース（３）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１又は ２に記載のプラットホーム。 ４．中実の壁を持つ第１部分（１０）は、前記バージ（１）の真下で少なくとも 部分的に延びていることを特徴とする、請求項１、２、又は３に記載のプラット ホーム。 ５．第１部分（１０）及び第２部分（１４）は、通常のうねり期間の範囲に亘っ て、中実の壁を持つ第１部分（１０）に及ぼされる圧力（ＦP ）が、プラットホ ームの加速力（Ｆa ）を実質的に補償するような寸法になっていることを特徴と する、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のプラットホーム。 ６．第１部分及び第２部分は、通常のうねり期間の範囲内のうねり期間の２つの 値について、圧力（ＦP ）と加速力（Ｆa ）とが等しいような寸法になっている ことを特徴とする、請求項５に記載のプラットホーム。 ７．圧力（ＦP ）と加速力（Ｆa ）とが等しいうねり期間の最小値が４秒以上で あることを特徴とする、請求項６に記載のプラットホーム。 ８．第２部分（１４）の水中高さは、脚部（２）の全水中高さの四分の一乃至四 分の三であることを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の プラットホーム。 ９．第２部分（１４）の水中高さは、脚部（２）の全水中高さの約０．４倍乃至 ０．６５倍であることを特徴とする、請求項８に記載のプラットホーム。 １０．脚部（２）は、全体に円筒形の外形を有することを特徴とする、請求項１ 乃至９のうちのいずれか一項に記載のプラットホーム。 １１．ベース（３）は、ベースをほぼ垂直方向に貫通した少なくとも一つの通路 （２０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記 載のプラットホーム。 １２．ベース（３）は、バラストを形成する流体、詳細には水で充填されている ことを特徴とする、請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のプラットホ ーム。 １３．バージ（１）は、脚部（２）に沿って移動できるように取り付けられてお り、バージ（１）を脚部（２）に関して相対的に移動し係止するため、機構（６ ）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至１２のうちのいずれか一項 に記載のプラットホーム。 １４．骨組みからなる側壁を持つ前記第２部分（１４）は、脚部（２）の水中高 さに沿って、中実の壁を持つ二つの部分間に配置されていることを特徴とする、 請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載のプラットホーム。