JPS63502979A - 沖合操業用システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 沖合操業用システム 説明 この発明は、海底油井からの石油および天然ガス生産に特に用いられる沖合操業 用システムに関する。

海底油井から水上船まで延出する石油と天然ガス生産用立上り管を支持するため に海底に取付けられた浮揚鋼鉄カラムを用いることが知られている。このカラム は海底に取付けられたベースに枢軸的に連結され、その浮力にょって実質的に垂 直に保持される。この枢軸的連結によって、カラムを、海や水上船の運動に順応 して揺動させることができる。また、優勢な気象条件に対する抵抗が最小になる 方向を想定するためのカラム周辺の風向計や、波に対応して、水上船が自由に移 動できるように、硬質の枠を用いて水上船に前記カラムの上部を連結することも 知られている。またこの方法によって水上船を係留することも知られている。

複数の懸垂した鎖またはワイヤによって係留された半潜水式の石油掘削生産プラ ットホームに対して前記カラムを、ヒンジを用いたＡ型フレームで連結すること が最近提案されている。

このＡ型フレームは、その脚部分で、前記半潜水式プラットホームに、水平方向 に間隔をあけて取付けられた二つのヒンジによって取付けられており、このヒン ジによってＡ型フレームは前記プラットホームに対して鉛直角方向にだけ運動で きる。Ａ型フレームは、その先端に位置する単一の継手によってカラムに連結さ れ、この継手によって、カラムとＡ型フレームは三つの全直交軸のまわりを相対 的に回転することができる。この配置の間之点は、カラムによってＡ型フレーム に負荷される横方向の力が、Ａ型フレーム内に大きな横方向のせん断力を生じさ せ、また半潜水式プラットホームへのヒンジ連結部に大きなヒンジ力を生じさせ る。これらの力のために高重量のＡ型フレームが必要になるが、これは厳しい気 象条件下で安全に取外すのがむつかしい。

この問題点を克服するために、この発明は、海底から上方に延出する制御カラム 、半潜水式構造体および前記のカラムと構造体との間のブリッジからなり、その ブリッジは継手装置によって半潜水構造体に連結され、その継手装置によって、 ブリッジは構造体に対して、実質的に垂直な軸と水平の軸との両者のまわりを回 転可能になる。また前記継手装置によって前記ブリッジと半潜水式構造体がブリ ッジの長手方向の軸のまわりを相対的に回転可能になることが好ましい。このよ うにブリッジを通じて与えられる負荷は、純粋に軸方向の負荷である。

従ってブリッジは先に述べたＡ型フレーム構造よりも著しく軽量であってもよく 、半潜水式プラットホームへの連結が極めて簡単になる。ブリッジを沖合の半潜 水式プラットホームに連結できかつ緊急時にブリッジを前記プラットホームか° ら切離すことができるための要件は、先にのべたブリッジ構造によるよりも一層 容易に達成することができる。

ブリッジは、半潜水式構造体にとりはずし可能なフック装置によって連結するの が好ましい。通常、ブリッジは、はぼ水平のビンを具備し、半潜水式構造体は前 記ビンが枢軸運動するために取はずし可能に支持される受口を有するフック装置 を備えている。このビンは、油圧キャッチかはづれると下方に移動することによ ってフック装置からはずれることが好ましく、その結果ブリッジは、半潜水式プ ラットホーム上のウィンチからのケーブルによって移動させることができる。

カラムの上部に位置する設備用に好都合な装置を作製してカラム上にブリッジを 積込むことができるようにするためには、ブリッジは、カラムの端縁のその垂直 軸上でないところに位置する継手によってカラムに連結するのが好ましい。この 装置の問題点は、半潜水式プラットホームとカラムとに加えられる環境負荷の差 異によってブリッジ内に引起こされる軸方向の力によって、ブリッジの羅針方位 が、ブリッジの軸がカラムの軸を、通過しないような方向の場合、カラムにモー メントが生じる。

かようなモーメントは、先行技術の、カラムとそのベースとの枢軸的な結合部に 許容できない高い応力と歪を生じさせ、その結果継手を破損させることがある。

継手が破壊されるとカラムはベースからはずれて移動し、立上り管を破裂させ、 多量の石油や天然ガスを海に放出する危険がある。

この発明の第二の態様によって、カラムとベースとの間の、改良された連結部が 提供される。

この発明の第二の態様によれば、海底に取付けるためのベースと、ベースに関節 状に連結されてベースから上方に延出するカラムとからなり、その関節状連結部 がカラムの長手方向の袖の半径方向の外側に配置された複数の回転ジヨイント面 を有する自在継手を備えている、沖合操業用制御カラムが提供される。

継手面をカラム軸の半径方向の外側に位置させることによって、前記自在継手は 、前記の負荷されたトルクによって生成する応力に耐えることができる。また継 手面の前記の配置によって、立上り管が貫通可能なカラムの底部に、中央開口が 設置可能になる。

自在継手として好ましい形態のものは、前記カラム上のカラムフートビームおよ びカラムフートビーム上に取付けられ第−軸まわりを回転可能なカルダンリング を具備し、またこのリングは、前記第−軸に対して横方向の第二軸のまわりを回 転するよう、前記ベース上に取付けられている。前記カルダンリングは、ベース 上に取付けられたベースコネクションビーム自体の上に、第二軸のまわりを回転 するよう取付けられるのが好ましい。

またこの発明の第二の態様として、海底に取付けるためのベースおよびベースと の関節状連結部用でベースから上方に延出する浮揚カラムとからなり、関節状接 合部が、通常カラムによって負荷される第一自在継手と、好ましくは通常、実質 的にカラムによって負荷されないが、第一継手が破損した際カラムの負荷を受け るよう配設されている第二継手とを備えてなる沖合操業用制御カラムが提供され る。

この発明の上記の装置は、第一自在継手が破損した場合に立自在継手は上記のカ ルダンリング装置からなり、および第二自在継手はカラムの軸方向に配置された 玉継手からなっている。

この玉継手はソケット部材に支持された工部材からなり、これらの部材はベース コネクションビームとカラムフートビームとに取付けられている。好都合なもの としては、工部材は、カラムフートビームに対して限定した摺動運動するよう取 付けられた管状エクステンションを備えていてもよい。この装置は、通常の操業 の際はカラムの負荷が第一自在継手によって伝動されるのが、この継手が破損し た場合には、カラムが上方に移動してカラムフートビームと工部材の管状部との 間に摺動運動を起こし第二自在継手がカラムによって負荷されるようになる装置 である。第一自在継手は、破損した場合でもカラムに加えられる横方向の環境負 荷に耐えることができるという特徴を有し、その結果第二継手はカラム軸に平行 な負荷要素に抵抗するためにのみ必要であることが好ましい。

さらにこの発明は、海底に取付けるためのベースとベースから上方に延出しベー スに関節的連結がなされるカラムとからなり、その関節連結部が、圧縮の負荷を 常に受けるよう配設された自在継手からなり、３年に一回の頻度で起こる可能性 のあるされた沖合操業用制御カラムを提供するものである。

この発明の第三の態様は、以下に説明するように改良された立上り管装置を提供 するものである。

海底の石油および天然ガス導管に、浮揚性の関節連結されたカラム上の石油およ び天然ガス導管を連結するために、自在継手スピンドルと同軸に取付けられたフ レキシブル中−スまたは流体スイベルが必要であった。

この発明によれば、中空の自在継手を用い、ベースの上方に延びかつカラム内の 配管に連結された配管でベースに連結された中空カラムからなり、その配置によ って前記カラム配管がカラム軸に近い位置に配設され、与えられたカラムの傾斜 に対してカラム配管とベース配管の垂直方向の運動を減少させる沖合操業用制御 カラムが提供される。この発明によれば、配管内にフレキシブル要素を提供する 別の方法を用いることができる。

特にこの発明によれば、海底に取付けるためのベース、自在継手によってベース に関節連結されベースから海面に延出する浮揚カラムからなり、その自在継手が カラムの軸にそって開口を有し、少なくとも一つの立上り管がカラムに沿って延 びるカラム部を備え、ベース部分がベースを横切って延出し、一つの部分がベー ス部分とカラム部分を結合し、前記各部分がすべて金属管で作製されてなる沖合 操業用のマニホールドおよび制御カラムを提供するものである。立上り管を支持 する装置は、金属パイプで作製されているにも拘らず、破損せずにカラムの揺動 運動に順応することができかつ玉継手もしくはフレキシブルホースを全く要しな いように配設されている。

好都合なことには、立上り管のベース部分が、ベースに枢軸的に取付けられた受 け台上に支持され、カラムの揺動運動によって立上り管が自在継手のまわりを動 くことができるようになっている。立上り管のベース部分は、カラムの揺動運動 に対する立上り管の弾性を増大させるために、受は台の枢軸に隣接するループ部 を備えていてもよい。

またこの発明は、中空自在継手を用いて、ベースの上方に延びかつカラム内の配 管に自在継手内の少なくとも一つの枢軸的パイプ継手によって連結される配管で 、ベースに連結される中空カラムからなる沖合操業用制御カラムを提供するもの である。

前記枢軸的継手は玉継手からなるものが好ましい。

玉継手は、カラムが回転運動を行った際に配管の垂直方向の運動に順応するため に弾性取付台上に配設されるのが好ましい。

この発明をより充分に理解して実施するために、その態様を下記添付図面を参照 して実施例によって説明する。

第１図は沖合石油生産設備の概略斜視図、第２図は第１図に示すブリッジ２の拡 大立面図、第３図はブリッジのプラットホーム３へのカップリングの拡大立面図 、 第４図は第３図のカップリング内の自在継手を示す図、第５図は第４図に示す装 置の平面図、 第６図は第１図の自在継手装置の概略立面図、第７図は第６図に示す図に対して 直角方向からみた継手装置の概略立面図、 第８図は第６図と７図に示すベースビームの詳細図、第９図は第１図と６図に示 すカルダンリングの平面図、第１Ｏ図は第１図と６図に示すカラムフートビーム の詳細図、第１１図は第１図と６図に示す自在玉継手６９の詳細断面図、第１２ 図は第１Ｏ図のカラムフートビームのＡ−Ａ’線断面図、第１３図は立上り管装 置を示すカラムの概略平面図、第１４図はカラムがゆれた時に立上り管１２がい かに撓むことができるかを示すカラムｌの概略垂直断面図、第１５図はカラムｌ の概略水平断面図、第１６図は玉継手７５の取付は具を示す概略拡大断面図、第 １７図は第１４図に示す断面図に対し直角方向からみたカラムの概略垂直断面図 、 第１８図は他の立上り管装置の概略平面図、および第１９図はカラムの底部にお ける、第１８図の立上り管装置の概略立面図である。

第１図は、沖合石油生産工場におけるカラム構造の概略配置を示す。カラムｌは 、ブリッジ２によって半潜水式沖合石油生産プラットホーム３に連結されている 。カラム１は自在継手装置４によって海底のベース５に連結されている。石油生 産プラットホーム３は掘削リグ６を備え、このリグは海底に配置されたテンプレ ート７を通じて生産油井を掘削するのに用いられている。生産プラットホームは 、海底のアンカーポイントに連結された複数のワイヤおよび／または！（８で好 都合に構成されている弾性係留システムによってテンプレートの上方に保持され グからたぐり出すことによって調節可能であり、このように調節することによっ て、生産船上にある掘削リグを、テンプレート内の所望の油井スロットの上方に 配置することができる。

油井からの石油は、フレキシブルホース９を通じて、ベース５から近傍の油井に 延出するケーシング１０．２内に収納されている配管の形態の一連の生産フロー ラインに供給できる。

かような配管とケーシングは、金属製のフレキシブル材料で製造することができ る。フレキシブルホース９は油井に水やガスの注入をしたりまたその他の制御も 行うことができる。別の連結形感も可能であるが、当該技術分野の当業苦にとっ ては明らかなことである。第１図に見られるようにケーシング１０からのフロー ラインは、後記説明のように弾性を付与するループ！３を収納する一連の鋼鉄配 管１２として、ベース５を横切って延出している。同様にケーシング１１からの フローラインは反対側からベースを横切って延びている。これらのフローライン はカラムｌ内を上方に立上り管１２として延出している。他の生産現場からの石 油もカラムｌに供給される。ケーシング１４ａ、１４ｂおよびケーシング１５は 、海底にそって遠くはなれて配設された石油油井から延出しており、このケーシ ング１４ａ、１４ｂおよび１５は、ベース５を横切り、カラムｌを流ｆｆｉ調節 装置が、カラムｌの上部に設けられ、多数の立上り管からの生産フローを結合し ている。石油と天然ガスは、ブリッジ２を横切って延出するパイプ１６を通じて 生産プラットボーム３に供給される。パイプ！６は、ブリッジ２、カラム１およ びプラットホーム３の相対的移動を調整するためにジャンパーホース１６ａと１ ６ｂを有している。石油はプラットホーム３で処理され、次いでカラムｌの上部 に戻される。次いで石油と天然ガスは、輸出フローラインを通じてカラムｌによ って下方に供給され、フローライン１７を通じて海底を横切って遠く離れた場所 例えば沿岸に供給される。

また複数の油圧制御ライン１８がカラムを通じて下降し油井口（ｗｅｌｌ　ｈｅ ａｄ）に、例えばテンプレート７まで延出し、ライン１８は個々の油井に連結さ れ、当該技術分野でよく知られているように、石油生産速度を制御するために制 御圧を負荷する。

ここでカラム１の構造を検討すると、鋼鉄の格子材２０で相互連結され正六角形 に配置された６本の中空屑鉄製脚部材で構成されているものが好ましく、その脚 部材１９は各々中間に浮揚部２１を具備している。浮揚部２１は、波の作用を受 けるカラムの部分の下方に配置されて、波の作用による浮力の変化とカラムの屈 曲モーメントを最小にしている。

浮揚部２１は、カラムＩを直立した姿勢でジヨイント４のまわりを旋回させると いう効果を有している。カラムｌの高さは、現場の水深によって選択される。カ ラムの高さは一般Ｚと１５０〜４５０ｍの範囲にある。

第２図には、ブリッジ２の、カラムｌとプラットホーム３とへの連結部が詳細に 示されている。自在継手２２がブリッジ２をカラムＨこ連結している。継手２２ は、水平に配置されカラムに取付けられたピン２３で構成され、このピンは枠（ ｙｏｋｅ　）２４の回転軸となっており、また枠２４には直交するピン２５が取 付けられ、ブリッジの主要構造部に取付けられた枠２６の回転取付部になってい る。

ブリッジ２の反対側の端部は、取りはずし可能な自在継手装置２７によって沖合 プラットホーム３に連結されている。この継手装置２７は第３図と第４図により 詳細に示した。

第４図は、継手２７の枢軸連結部を示している。枠２８がほぼ水平に配設された 枢軸ビン２９を支持し、この枠自体は枢軸ピン３０で形成されピン２９と直角の ほぼ直立した軸のまわりを回転するよう取付けられている。枢軸ピン３ｏは枠２ ８に取付けられたブッシング３１内に回転可能に支持されている。管状エクステ ンシジン３２が、ブリッジの長手方向に延びる軸まわりを回転するようブッシン グ３３ａ、３３ｂ内に回転可能に支持されている。

第３図から理解できるように、ピン２９は、生産プラットホーム３に水平に間隔 をおいて取付けられた一対の象形フック３４を具備する鋳鋼製象形フック装置に 取りはずし可能に支持されている。枠２８は、両フック３４の間に嵌めこまれ、 ピン２９の両端がフック３４のほぼＵ形のフック部３４ａに支持されている。ピ ン２９は、象形フック３４のジョーに嵌合するハウジング２９ａの内に支持され これに対して回転可能になっている。ピン２９は、象形フック３４の３６に枢軸 的に取付けられたラッチプレート３５によって所定位置に保持されている。

このラッチプレート３５は、安全ピン３８を取外すと、油圧アクチュエーター３ ７によって凹部３４ａの開口からはなれて旋回することができる。

このようにブリッジは、自在継手２２と２７によって、その両端で自由に旋回す る。さらに継手２７によってブリッジがほぼ垂直の軸まわりを旋回できるのでプ ラットボーム３にかかる応力は、先に述べた先行技術のＡ型フレームと比べて減 少する。

ブリッジ２は、ピン３８を引き抜いて次いでアクチュエーター３７を作動させて プラットホーム３がらはずすことができる。

プラットホーム３のウィンチから延出するケーブル（図示せず）が、ブリッジ２ の２８ａに取付けられ、アクチュエーター３７を作動させてブリッジを制御され た作動で下降させることができる。またブリッジには、プラットホーム３のウィ ンチが、連結された自在継手とピン２９でブリッジを象形フックに連結できるよ うにリフティング枠３９を設置してもよい。

第１図において、ベース５は、海底に打込まれた鋼管４ｏによって海底に取付け られた鋼鉄製格子材で構成されているものが好ましい。

先に述べたように、カラムｌは、これから詳細に述べる継手４によってベース５ に連結されている。

第６図において、継手４は第一および第二の自在継手４１と４２で構成されてい る。継手４１はカルダンリングの原理に基づいたもので、一方継手４２はカルダ ンリング継手４１内に支持された玉継手である。

第６図と７図に見られるように、カルダンリング継手４１は、はぼＩ］形のベー スコネクションビーム４３、カルダンリング４４およびカラムの脚部１９の基底 部に取付けられた多角形のカラムフートビーム４５で構成されている。

ベースコネクションビーム４３は第８図にさらに詳細に示したが、このビームは 、管状レセプタクル４７に支持され上方に延出する四つの管状ベース連結ポスト ４６によって、ベース５に保持されている箱形ガーダビームを備えている。一般 にポスト４６は直径が２ｍである。ピン（図示せず）は、前記レセプタクルとポ スト４６．４７とを通じて延出し、ビームをベースから引き上げるかまたはベー スコネクションビームを反転させる負荷がかかった場合にビームを所定位置に保 持する。

第６図と第７図において、カルダンリング４４は、軸４８のまわりを４４と４３ を相対的に回転可能なようにベースビーム４３に枢軸的に取付けられている。こ の軸４８の端部に一対の鋼鉄製スピンドル４９．５０が、ベースビーム４３に支 持された２対の枠５１に支持されている。

カルダンリング４４はカラムフートビーム４５に枢軸的に取付けられ、軸４８に 対し直角に延出する軸５２のまわりを４４と４５が相対的に回転するようになっ ている。鍛造鋼製スピンドル５３．５４が、カラムフートビーム４５に取付けら れた゛、枠でつながれた二つの出張り（ｔｗｏ　ｙｏｋｅｄ　ｌｕｇｓ）　５５ に支持されている。スピンドル４９．５０，５３．５４は、前記の枠でつながれ た出張りに嵌合された自動給油式青銅製ブツシュ（図示せず）に好都合に支持さ れている。

このスピンドル装置の構造の詳細を第９図に示す。スピンドル４９，５０，５３ ．５４がカラム軸５６の半径方向の外側に配置される継手の面を構成することが 分かるであろう。これは二つの重要な利点を有する。第一に、この装置は、立上 り管１２と１７が貫通できる開口をカラムの中央に備えている。またカラム軸５ ６のまわりに負荷されるトルクに抵抗する継手を備えている。使用中にいかにト ルクがカラムに負荷されるかについて説明する。

第１図に示すように、環境の力はカラムｌと生産プラットホーム３の両者に作用 する。これらの力が、カラムｌに対して生産プラットホーム３を移動させる。時 にはこれらの運動によって生産プラットホームとカラムの相対的位置が変化する とともにブリッジ２の長手方向の軸の羅針方位が変化する。さらに、生産プラッ トホーム３の係留ライン８の慎重な調節をいつでも行うことができ、これらの調 節によって生産プラットホーム３をカラムｉに対して異なる場所に位置させ、ブ リッジ２の羅針方位を変化させることができる。

ブリッジ２をカラムｌに連結する自在継手２２（第２図）は、カラム１の軸５６ から離れた位置に好都合に配置されでいる。

ブリッジの軸がカラム１の軸５６と交差しない時、または通常のＡ型フレームの ブリッジが使用される場合のようにブリッジを通じてカラムに横方向の力が負荷 される時には、ブリッジの軸方向の力によってカラムにトルクが負荷される。ま たブリッジをカラムに連結する自在継手２２のヒンジの摩擦力がカラムにトルク 力を生じさせる場合がある。さらに、カラムの形またはｆｆ１ｆｉがその軸５６ のまわりに対称的に配置されていない場合、カラムに対する環境の負荷や、カラ ムのゆれ運動でもたらされるカラムの加速度によって、自在継手で耐えなければ ならない軸５６まわりの別のモーメントを生じる。第９図において、スピンドル ４９，５０，５３．５４はかようなトルクに抵抗しカラムが回転するのを防止す る。通常の自在継手が用いられて、単一の枠でつなげられた一対の出張りが各回 転軸４８．５２に設けられ、かような枠でつなげた出張りがカラム軸５６のまわ りに対称な位置にある場合、これらの枠でつなげた出張り内に収納された軸受け に負荷される力は前記の考えを実行不可能にするほど大きなものになるであろう 。

あるいは、スピンドルを収納するカブプラーピースは、設計が不経済になるよう な大きな寸法でなければならないだろう。

カルダン継手４１は、１００年の周期で起るであろうと考えられるような最も厳 しい嵐に耐えるよう形成されているので、カラムの全寿命期間中耐えられると期 待される。しかし継手の要素が破損した場合は、自在継手アセンブリーが分解し 、カラム１がベース５から離脱して移動するための立上り管が破損されるという 、起る可能性がある環境による災害が発生するであろう。この災害発生を防止す るために玉継手４２が備えられている。

この玉継手は、関節状接合部に負荷される横からの力が継手アセンブリイのその まま残っている要素によってベースに伝導されるように、カラムの軸５６と同軸 上のカにのみ主として耐えるよう設計することが望ましい。

第１１図について説明する。継手４１は、上方に延出する管状エクステンション ５８を具備する鋼球部材５７を備えているものが好ましい。玉部材５７は、カル ダン継手４Ｉと同じ回転軸に配置され、Ｈ型ビーム４３（第８図）の中央部に取 付けられた管状支持体６２の端部に支持されている一対の青銅製ブッシング６０ ．６１によって形成されるソケット５９内に支持されている。玉部材は、青銅製 ブッシング６０．６１と接触する場所が、適切な耐摩耗性と非腐蝕性とを有する 材料で被覆される。

第１０．１１および１２図はカラムフートビーム４５を一層詳細に示す。このビ ームは、脚部Ｉ９のベースに取付けられ、ボックスで区画されたほぼ６角形のビ ームで構成され、はぼ６角形の中央間口６３を有する。この開口６３は、カラム ｌの軸５６と同軸の軸受はデユープ６５を支持する鋼鉄製格子構造体６４で橋絡 されている。玉継手の管状エクステンション５８は管状軸受はチューブ６５に摺 動可能に支持されている。管状エクステンション５８の上端にキャップ６６Ａが 設けられ、自在継手４１が破損してカラムがベースに対して上昇する場合該エク ステンションが管状支持体６５を通じて完全に引き抜かれるのを防止する。同様 に外側カラー６６Ｂが５８に固定されて、カラムがベースに対して落ち込んだ場 合、該エクステンションがチューブ６５を通じて押上げられるのを防止する。こ のように、正常に使用されているときは、玉継手４２はカラムの浮力または重量 によって負荷されない。しかし、カルダン継手４１が破損した場合、カラムｌは その浮力に上って上方に上昇し、管状部材５８上のキャップ６６Ａが管状支持体 ６５と係合し玉継手４２に負荷する。キャップ６６Ａとカラー６６Ｂは、キャッ プ６６Ａもしくはカラー６６Ｂを支持体６５と係合させるのに要するカラムの軸 方向の移動量が関節接合部１４の残りの部分に過度に歪を与えそのため破損させ るほど大きくならないように配設される。

玉継手４２は通常負荷されていないから、ブッシング６０゜６Ｉは、長期間応力 がかかる条件下で作動することを予定する必要がない。したがって実用的寸法で あればよく、青銅などのような比較的安価な材料を利用することができる。万一 単一のひび割れが生じてスピンドル、出張りまたはカルダンリングの全断面にわ たって成長すると自在継手の部分的な破損が起こるであろう。ひび割れがカルダ ンリング４４に生じたならば、玉継手４２はカルダンリングの残りの部分を破損 させない程度にまでカラムの上下の移動を制限する。カルダンリング４４として は、関節状接合部に負荷される横方向の力とモーメントが、破郷したリング４４ を通じ枠５７を介してベースビーム４Ｓに、リングまたは自在継手の他の要素を 損傷せずに安全に伝導することができるような寸法にすることが好ましい。カル ダンリング４４のスピンドル４９，５０，５３．５４用のハウジングおよびカル ダンリング自体は、たとえひび割れの位置がスピンドルまたは出張り部であって も、残りの破損していない構造部分が、これに負荷された余分の負荷のために破 損することのないような寸法とすることが好ましい。

第１２図に示すように、格子材６４は、立上り管１２が貫通する複数のスロット ６８を形成する、横方向に延出する立上り管案内装置６７を備えている。

１１３．１４．１５．１６および夏７図を参照して、カラムｌが動くと立上り管 が曲がる状態について述べる。

第１５図において、立上り管はカラムの上端から有効に懸垂されている鋼鉄製ケ ーシング６９内に収納されている。一般に２４本の立上り管ケーシング６９が立 上り管１２用に設けられており、代表的な配置を第１５図に示す。立上り管は、 後で説明するように曲げ応力を最小にするため、カラムの垂直軸５６に対してで きるだけ近くに配置することが望ましい。一般に立上り管は内径５インチの鋼鉄 管であり、ケーシング６９は外径が１３４７５インチである。各ケーシングは複 数の立上り管と油圧管を収納している。例えば各ケーシングが５インチ内径の生 産チューブと２インチ内径の環状アクセスチューブを収納している。

デユープの各一対が個々の油井に用いられる。このよ゛うにケーシング６９は立 上り管１２用の硬質の支持体となっている。第１４図に示すようにケーシング６ ９は、立上り管の下端にいくらかのフレキシビリティを与えるために継手装置４ の上部から少し離れたカラムの下端で終わっている。カラム１内の立上り管１２ ａの曝露された部分は、立上り管ガイド装置６７内のスロット６８を貫通し、取 外し可能なコネクタ７０で終わっている。さらに各立上り管は、コネクタ７０か らベースを横切ってのびるベース部分１２Ｃまで延出しさらに円形部Ｉ３に至る 湾曲部１２ｂを備えている。小さい方の２インチのラインのフレキシビリティは 上記の円形部を削除可能なほどに充分なものである。次いで立上り管は、第１図 を参照して先に述べたように油井までのびるケーシング１０１１，１４．１５に 入る。

立上り管のベース部分１２Ｃは各々、ベース５の外縁部のポイント７２で旋回さ れる別々の受け台７１に支持されている。

第１４図は、いかに立上り管装置が継手装置４まわりのカラムの運動に順応でき るかを示している。第１４図は、陰影をつけた輪郭で示す垂直に直立した姿勢の カラムと、海の運動のために右方にたわんだ一点鎖線の輪郭で示すカラムを示す 。立上り管の１２ａの部分はケーシング６９から外部に曝露されていることから 、これらの部分は継手装置４の中央開口を通過する領域内で自由にたわむという ことが分かるであろう。またベース部分１２Ｇは、枢軸的に取付けられた受け台 ７１に取付けられ、しかも受け台の長さ方向に沿って２点だけでフレキシブル取 付具によって取付けられているので、受は台の範囲内でたわみ、受は台とともに 上下に移動し、カラムの運動に順応できる。

円形配管部１３は、装置にさらに弾性を付は加えるものである。

このように、金属管に全立上り管を入れることによって、摩耗する傾向があり定 期的な取替えを要する高価で潜在的に信頼できない玉継手もしくはフレキシブル ホースの必要性を克服することができる。かような取替えは高価であり、取替え を行う間は石油と天然ガスの生産を中止する必要があることがわかるであろう。

カラム！内の立上り管部１２ａは、コネクタ７０をはずし次いでカラム１の上部 にある橋形クレーン７３（第１図）によって各立上り管のケーシングを通じて立 上り管１２ａを引上げることによって取替えることができる。

先に述べたように、石油は、輸出ライン１７により、カラムｌにそって下方にポ ンプで戻され、このラインＩ７は海底に沿って離れた場所に延出している。輸出 ラインは立上り管よりも大きな直径を有し、代表的なものは１２インチであり、 一般にカラムの傾斜に順応するに足るフレキシビリティをもっていない。

したがって輸出ラインＩ７は１、関節状連結部の回転軸４８゜５２のレベルので きるだけ近くにスイベル玉継手７４を備えて収ケーシングガイド７６をカラム内 に設けてもよく、これを用いて、玉継手７４を橋形クレーン７３またはウィンチ によって点検のために回収することができる。

輸出用立上り管１７はカラムの上部またその近くに取付けられ、油井への立上り 管１２に対して設けられているのと同様に、カラムにそって一般に１５ｍ間隔の ガイドスロットを通じてのびている。このように玉継手７４は、熱膨張および熱 収縮の結果と、カラム６５の軸から離れていることによるカラムのゆれ運動によ って、ベース５とベースコネクションビーム４２に対して上昇したり下降したり する。玉継手のベースに対する上方への運動と下方への運動が原因で金属パイプ ライン輸出立上り管部１７Ａが上方と下方にたわむ。この１７Ａの部分は、この 運動によって配管に課せられた撓み応力が破損をおこさないような寸法になって いる。

配管に負荷される応力を抑制するために、玉継手の下部がベースコネクションビ ーム４３の弾性取付は具に取付けられており、このビームは、玉継手の下部が上 方および下方へ移動するのを防止する。この取付は具は第１６図に示したが、ベ ースコネクションビーム４３に固定された管７８内を通過するポスト７７の形態 のものである。代りの弾性支持装置は、生産立上り管用に第１５図に示した関節 状に接合された受け台装置７１である。輸出用立上り管！７用に示した装置の基 本的な要素は。

生産用立上り管Ｉ２用にも代替品として利用でき、またその逆も行える。

第１８図と１９図は立上り管１２用のその外の装置を示す。

立上り管！２とその制御ライン１８は、立上り管ケーシング６９内に一団に集め られている。ケーシング６９は、海底から（１ａｔｃｈ）されているスタブイン （５ｔａｂ−ｉｎ）コネクタ７９で終っている。このケーシングはカラムフート ビームの外側に取付けられたケーシングに平行な軸に沿って摺動しうる摺動支持 体によって支持されている。フローラインの束、すなわち一般に二つの配管ライ ンと関連する制御ライン！８、ケーシング６９内の配管に、スタブイン装置７９ によって連結可能である。フレキシブルフローラインの束８０は、ベース５の面 に配設された支持部材８２上に延びる、フレキシブルな適当なフローライン８１ の一部分となっているか、またはこのラインに連結されている。フレキシブルラ イン８１は支持部材８２上の支持カラー８３によって保持される。

輸出ライン１７は、類似のフレキシブル連結部を備えている。

フレキシブルライン！８はカラムｌのゆれ運動に順応することが分かるであろう 。

第１３〜１９図に示す種々の立上り管装置は、一つの装置に組合わせることがで きることは分かるであろう。この明細書に記載した立上り管と自在継手装置は、 一定または各種直径のコンクリートもしくは鋼鉄の円筒カラムのような種々の構 造形態のカラムと比較して用いることができ、またこの明細書に記載された立上 り管と自在継手装置とに関連するカラムは、油井と掘削装置のような他の機能を 有するものを支持させおよび／または生産船の単一点係留具として作動させて用 いることができる。同様に船形の生産船も用いることができ、また先行技術のＡ 型フレームのブリッジのような各種形態のブリッジ結合装置も用いることができ る。

国際調査報告 −Ｉヵａ＋、ｕｓｌ　Ａ＠。工、、ゆ、。Ｋゴ／■８７１００１７４ＡＮＮＥＸ 　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴｒＯＮ、”、Ｌ　５ＥＡＲＣＨＲＥＥ’ＯＲ Ｔ　ＯＮ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．海底に取付けるためのベースおよびベースに関節的連結をしてベースから上 方に延出するカラムからなり、上記関節的連結部が、カラムの長手方向の軸の半 径方向の外向に配置された複数の回転継手面を有する自在継手を具備してなる沖 合操業用システム。
2. ２．自在継手が、カラムのカラムフートビームおよびカラムフートビームに、第 一軸まわりに回転可能に取付けられたカルダンリングからなり、また該リングが 、前記第一軸に対し横方向に第二軸まわりを回転するようにベースに取付げられ てなる請求の範囲第１項のシステム。
3. ３．カルダンリングが、ベースに取付けられたベースコネクションビーム上の第 二軸のまわりを回転するように取付けられてなる請求の範囲第２項のシステム。
4. ４．海底に取付けるためのベースおよびベースに関節的連結をしてベースから上 方に延出する浮揚カラムからなり、その関節連結部が、通常はカラムにより負荷 される第一自在継手および第一継手が破損した際にカラムの負荷を受けるよう配 設された第二継手を備えてなる沖合操業用システム。
5. ５．前記第二自在継手がカラムにより通常は実質的に負荷されない請求の範囲第 ４項のシステム。
6. ６．第一自在継手が、カラムのカラムフートビームおよび第一軸まわりのフート ビームに取付けられたカルダンリングからなり、またこのリングがベース上に取 付けられたベースコネクシヨンビーム上の、第一軸に対して横方向の第二軸まわ りを回転するように取付けられてなる請求の範囲第４項のシステム。
7. ７．第二自在継手がカラムの軸方向に配設された玉継手からなる請求の範囲第６ 項のシステム。
8. ８．玉継手がソケット部材に支持された玉部材からなり、前記部材がベースコネ クションビームおよびカラムフートビーム上に取付けられてなる請求の範囲第７ 項のシステム。
9. ９．玉継手が、カラムフートビームに対して制限された摺動運動を行うよう取付 けられた管状エクステンションを備え、通常操業時にはカラムの負荷が第一自在 継手によって伝動されるが、第一自在継手が破損した場合はカラムが上方に移動 しカラムフートビームと玉部材の管状部との間に摺動運動が起こり第二自在継手 がカラムによって負荷される請求の範囲第８項のシステム。
10. １０．第一自在継手が、破損してもカラムに加えられる横方向の環境の負荷に抵 抗することができるようにする手段を備え、その結果第二継手がカラム軸に平行 な負荷要素に抵抗するためにのみ必要なものである請求の範囲第９項のシステム 。
11. １１．海底に取付げるためのベースおよび自在継手によってベースに関節的連結 がなされベースから海面へ延出する浮揚カラムからなり、自在継手がカラムの軸 にそって開口を有し、少なくとも一つの立上り管がカラムにそって延出するカラ ム部分を備え、ベース部分がベースを横切って延出して一つの部分が上記ベース 部分とカラム部分を結合し、前記の各部分が、すべて金属管で形成され、破損す ることなくかつ玉継手またはフレキシブルホースを用いずにカラムの揺動運動に 順応できるよう配設されてなる沖合操業用システム。
12. １２．立上り管のベース部分が、ベースに回転可能に取付けられた受け台に支持 され、カラムの揺動運動により、立上り管が自在継手まわりを動くことができる ように構成された請求の範囲第１１項のシステム。
13. １３．立上り管のベース部分が受け台の回転軸に隣接するループ部分を備えてな る請求の範囲第１２項のシステム。
14. １４．ベースの上方に延出しかつ自在継手内の少なくとも一つの枢軸バイブ継手 によってカラム内の配管に連結された配管で、中空自在継手を用いてベースに連 結された中空カラムからなる沖合操業用システム。
15. １５．前記枢軸的継手が玉継手からなる請求の範囲第１４項のシステム。
16. １６．玉継手が、弾性受け台上に配役され、カラムが回転連動する際、配管の垂 直方向の運動に順応する請求の範囲第１５項のシステム。
17. １７．海底から上方に延出する制御カラム、半潜水式構造体およびこのカラムと 構造体との間のブリッジからなり、ブリッジが継手装置によって半潜水式構造体 に連結され、この継手装置によって、ブリッジが該構造体に対して、実質的に垂 直の軸と実質的に水平の軸の両方のまわりに回転可能となる沖合操業用システム 。
18. １８．継手装置によって、ブリッジと半潜水式構造体がブリッジの長手方向の軸 まわりに回転可能となる請求の範囲第１７項のシステム。
19. １９．ブリッジが、取はずし可能なフック部によって半潜水式構造体に連結され てなる請求の範囲第１８項のシステム。
20. ２０．取はずし可能なフック部が、ブリッジ上にほぼ水平のピンと半潜水式構造 体上にフック部材を備え、フック部材が上記ピンが枢軸運動して取外し可能に支 持されているレセプタクルを具備してなる請求の範囲第１９項のシステム。
21. ２１．油圧キャッチがはずれると、ピンが下方に移動してフック部材からはずれ るよう配設された油圧キャッチ、半潜水式構造体上のウインチ手段、およびブリ ッジを移動させるための、ウインチ手段からブリッジに延出するケーブルを具備 する請求の範囲第１９項のシステム。