KR101583494B1 - 부유 빙해 선박용 계류 시스템 - Google Patents

Abstract

시추 유닛과 같은 부유 선박용 계류 시스템이 제공된다. 부유 선박은 해양 환경에 시추, 생산 또는 다른 작업을 제공하기 위한 플랫폼과, 해양 환경에서 수선 아래에 밸러스트 및 안정성을 제공하기 위한 타워를 갖는다. 계류 시스템은 일반적으로 해저를 따라 타워 주위에 반경방향으로 배치된 복수의 앵커 및 복수의 계류 라인을 포함한다. 각각의 계류 라인은 타워에 작동적으로 연결된 제 1 단부와, 각각의 앵커에 작동적으로 연결된 제 2 단부를 갖는다. 각각의 계류 라인은 링크 장치를 사용하여 함께 연결된 적어도 2개의 실질적으로 강성 링크를 추가로 포함한다. 각각의 조인트는 적어도 5 미터의 길이이다. 계류 시스템은 해양 환경이 실질적으로 얼음으로 덮일 때 작업이 행해질 수 있도록 약 100 메가-뉴턴보다 높이 선박을 정위치 유지하는 것이 가능하다.

Description

부유 빙해 선박용 계류 시스템{MOORING SYSTEM FOR FLOATING ARCTIC VESSEL}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2009년 4월 30일 출원된 미국 가출원 제 61/174,284호의 이득을 청구한다.

발명의 배경

이 섹션은 본 발명의 예시적인 실시예와 관련될 수 있는 기술 분야의 다양한 양태를 소개하도록 의도된다. 이 설명은 본 발명의 특정 양태의 더 양호한 이해를 용이하게 하기 위해 골격을 제공하는 것을 보조하는 것으로 고려된다. 따라서, 이 섹션은 이러한 관점에서 숙독되어야 하고, 반드시 종래 기술의 승인으로서 숙독되는 것은 아니다.

발명의 분야

본 발명은 해상 시추(offshore drilling) 기술의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 얼음으로 덮인 극해에서 사용하기에 적합한 라이저(riser) 및 계류 시스템(mooring system)을 이용하는 부유 해양 시추 유닛에 관한 것이다.

화석 연료에 대한 세계의 요구가 증가함에 따라, 에너지 회사들은 육상(onshore) 및 해상(offshore)의 모두에서 세계의 더 멀리 떨어진 악조건의 영역에 위치된 탄화수소 자원을 추적하고 있다. 이러한 영역은 대기 온도가 물의 빙점보다 상당히 낮은 온도에 도달하는 북극 영역을 포함한다. 특정 육상 예는 캐나다, 그린랜드 및 북알래스카를 포함한다.

해상 극지 영역에서 부닥치게 되는 주요 문제점들 중 하나는 수면 상의 아이스 시트(ice sheets)의 연속적인 형성이다. 20 또는 25 미터 초과의 수심에 걸쳐 해안선으로부터 형성된 얼음 덩어리들(ice masses)은 이들이 거의 일정하게 이동하는 점에서 동적이다. 얼음 덩어리 또는 아이스 시트는 바람, 파도 및 해류와 같은 이러한 환경적인 팩터에 응답하여 이동한다. 아이스 시트는 약 1 미터/초 정도의 속도로 물을 통해 측방향으로 이동할 수 있다. 이러한 동적 얼음 덩어리는 이들의 경로에서 구조적 물체에 거대한 힘을 작용할 수 있다. 따라서, 극해에서 작동하는 해상 구조물은 이동하는 얼음에 의해 생성된 힘을 견디거나 극복하는 것이 가능해야 한다.

극해에서 부닥치게 되는 다른 위험은 얼음의 압력 마루(pressure ridge)이다. 이들은 일반적으로 얼음 층 내에 형성되고 아이스 시트의 중첩하는 층으로 이루어지고 아이스 시트의 충돌에 의해 발생된 파편을 재빙결할 수 있는 얼음의 거대한 언덕이다. 압력 마루는 최대 30 미터 이상의 두께일 수 있고, 따라서 일반적인 아이스 시트보다 비례적으로 큰 힘을 작용할 수 있다.

바닥 지지형 고정 구조물은 특히 심해의 영역에서 해상 극지 영역에서 취약하다. 아이스 시트 또는 압력 마루의 주요 힘은 물의 표면 부근으로 지향된다. 해상 구조물이 표면 아래로 상당히 연장하는 기다란 비교적 가느다란 기둥에 의해 지지된 시추 플랫폼 또는 갑판을 포함하면, 측방향으로 이동하는 얼음에 의해 발생된 굽힘 모멘트가 플랫폼을 넘어뜨리기에 충분할 수 있다.

1977년에 거윅(Gerwick)에 허여된 미국 특허 제 4,048,943호는 일반적으로 수선(water line) 위로 부유하는 반전된 원추형 구조물을 갖는 시추 유닛을 제안하고 있다. 반전된 구조물은 시추 장비 및 활동을 지지하기 위한 상부면 또는 갑판을 포함한다. 시추 유닛은 반전된 원추형 구조물 아래에 부유하는 대형 원통형 잠함(caisson)을 또한 포함한다. 잠함은 이어서 수선 아래에서 반전된 원추형 구조물에 연결된, 바람직하게는 원추형인 반경방향으로 테이퍼진 상부 부분을 포함한다. 계류 라인(mooring line)이 잠함에 부착되고, 이어서 수중의 시추 유닛의 위치를 고정하기 위해 해저에 고정된다.

거윅의 특허의 시추 유닛은 잠함을 수직으로 왕복시키기 위한 수단을 포함한다. 이 방식으로, 잠함의 상부 부분은 아이스 시트 및 다른 얼음 덩어리를 충분한 동적 힘으로 경사지게 접촉시켜 얼음을 관통하여 파괴할 수 있다. 이동하는 얼음은 원추형 구조물의 경사진 벽에 타격하여 상승된다. 얼음의 상승은 얼음을 파괴시키는 경향이 있을 뿐만 아니라, 실질적으로 구조물 상의 얼음의 수평 파쇄력을 완화한다.

반전된 원추형 선체(hull)를 갖는 다른 시추 구조물이 헬름(Helm) 등에 허여된 미국 특허 제 3,766,874호 및 라이트(Wright) 등에 허여된 미국 특허 제 4,434,741호에 개시되어 있다. 이러한 구조물은 선체에 충돌하는 얼음을 파쇄하기 위해 일반적으로 절두 원추형 형상인 선체를 이용한다. 선체는 전통적인 체인 또는 와이어 로프를 사용하여 해저에 계류된다.

전통적인 해상 작업에서, 계류 라인에 대해 체인, 와이어 로프 또는 합성 로프의 사용이 바람직하다. 이들 계류 라인들은 부유 구조물에 가요성을 제공하여, 구조물이 파도, 바람 및 해류에 응답하여 이동할 수 있게 한다. 동시에, 이러한 전통적인 계류 라인들은 이동하는 아이스 시트에 의해 제공되는 높은 전단력을 견디기 위해 충분한 강도를 제공하지 않을 수 있다. 부유 선박 상의 현재의 계류 시스템은 얼음 하중에 저항하는 제한된 능력을 갖고, 일반적으로 오픈 워터(open water) 및 온난 기후 계절 시추 또는 생산 작업에 제한된다.

해상 유전 및 가스전의 완전한 개발은 소정의 위치로부터의 작업, 예를 들어 소정의 위치로부터 다수의 우물(well)의 시추를 필요로 한다. 이는 아이스 시트가 수년간 해수을 덮고 있는 극지 위치에서도 사실이다. 계절적인 재배치의 비용 및 부분적으로 시추된 우물 내의 다년 재진입의 복잡성을 회피하기 위해 연중 작업을 유지하는 것이 바람직하다.

따라서, 극지 환경에서 주어진 위치에 해상 부유 유닛을 유지하는 것이 가능한 향상된 계류 시스템에 대한 요구가 존재한다.

부유 극지 선박용 계류 시스템이 제공된다. 선박은 예를 들어 부유 시추 유닛일 수 있다. 선박은 대안적으로 축대칭 탐사 선박 또는 해상 시추, 생산, 탐사, 복원 또는 연구 작업을 위해 사용되는 다른 선박일 수 있다.

선박은 해양 환경에서 작업을 제공하기 위한 플랫폼을 갖는다. 선박은 해양 환경에서 수선(water line) 아래에 밸러스트(ballast) 및 안정성을 제공하기 위한 타워를 추가로 갖는다. 플랫폼은 절두 원추형 형상을 갖는 선체에 의해 지지될 수 있다. 이 경우에, 선박은 플랫폼 구조물을 타워에 연결하는 네크를 추가로 포함한다.

계류 시스템은 일반적으로 해저를 따라 타워 주위에 반경방향으로 배치된 복수의 앵커를 포함한다. 앵커는 중력에 의해 해저에 유지된 가중된 블록일 수 있다. 대안적으로, 앵커는 예를 들어 해저에 근접하여 지구에 고정된 복수의 파일(pile) 구동된 기둥 또는 흡입 기둥을 갖는 프레임 구조물을 각각 포함할 수 있다.

계류 시스템은 복수의 계류 라인을 또한 갖는다. 각각의 계류 라인은 타워에 작동적으로 연결된 제 1 단부와, 각각의 앵커에 작동적으로 연결된 제 2 단부를 갖는다. 각각의 계류 라인은 링크 장치 또는 피벗 연결부를 사용하여 함께 연결된 적어도 2개의 실질적으로 강성 링크를 추가로 포함한다. 복수의 계류 라인의 각각 내의 선택된 링크는 부력을 증가시키는 재료를 포함할 수 있다.

일 양태에서, 각각의 링크는 적어도 5 미터의 길이이다. 각각의 링크는 예를 들어 서로 평행하게 배치된 복수의 세장형 금속 부재를 포함할 수 있다. 일 배열에서, 복수의 계류 라인의 각각의 제 1 단부는 타워의 상단부에 근접하여 타워에 연결된다. 바람직하게는, 제 1 단부의 각각은 해양 환경 내의 부유 시추 유닛의 드래프트(draft)를 조정하기 위해 타워의 상단부를 따라 2개 이상의 상이한 길이에서 타워에 선택적으로 연결 가능하다. 게다가, 복수의 앵커의 각각은 대응 앵커를 따라 각각의 계류 라인을 선택적으로 연결하기 위한 복수의 연결점을 포함할 수 있다. 이 방식으로, 연결점으로부터 타워의 거리가 조정될 수 있다.

계류 시스템은 해양 환경이 실질적으로 얼음으로 덮일 때 겨울철에도 연중 해상 작업을 지원하는 능력을 갖는다. 바람직하게는, 계류 시스템은 약 100 메가-뉴턴보다 큰 얼음력(ice forces_의 존재하에서 선박을 위한 정위치 유지(station-keeping)를 유지하는 능력을 갖는다.

얼음력은 통상적으로 이동하는 아이스 시트(ice sheets)를 표현한다. 아이스 시트에 의해 생성된 힘은 수평 성분을 갖는다. 일 양태에서, 각각의 계류 라인은 적어도 약 500 메가-뉴턴의 수평력을 견디는 것이 가능하다.

일 실시예에서, 계류 시스템은 복수의 2차 계류 라인을 추가로 포함한다. 각각의 라인은 타워의 하단부에 근접하여 타워에 연결된 제 1 단부와, 각각의 앵커에 연결된 제 2 단부를 갖는다. 2차 계류 라인의 각각은 체인, 와이어 로프, 합성 로프 또는 파이프로부터 제조될 수 있다.

부유 구조물용 계류 시스템을 전개하기 위한 방법이 또한 본 명세서에 제공된다. 일 양태에서, 방법은,

(A) 해상 작업 부위에서 해저 상에 위치 설정 템플레이트를 배치하는 단계와,

(B) 제 1 단부, 제 2 단부, 및 링크 장치들을 사용하여 함께 연결된 복수의 실질적으로 강성 링크를 갖고, 각각의 링크는 적어도 하나의 세장형 금속 부재를 포함하는 세팅 라인을 제공하는 단계와,

(C) 세팅 라인의 제 1 단부를 위치 설정 템플레이트에 연결하는 단계와,

(D) 세팅 라인의 제 2 단부를 앵커에 연결하는 단계와,

(E) 제 1 길이를 따라 해저를 따라 앵커를 고정하는 단계와,

(F) 위치 설정 템플레이트로부터 세팅 라인의 제 1 단부를, 그리고 앵커로부터 세팅 라인의 제 2 단부를 분리하는 단계와,

(G) 복수의 앵커가 위치 설정 템플레이트 주위에 배치되도록 연속적인 앵커에 대해 단계 (A) 내지 (F)를 반복하는 단계와,

(H) 제 1 단부, 제 2 단부, 및 링크 장치들을 사용하여 함께 연결된 복수의 실질적으로 강성 링크를 갖는 영구적인 계류 라인을 제공하는 단계와,

(I) 계류 라인의 제 2 단부를 앵커에 작동적으로 연결하는 단계와,

(J) 계류 라인의 제 1 단부를 부유 구조물에 작동적으로 연결하는 단계와,

(K) 연속적인 앵커들 각각에 대해 단계 (H) 내지 (J)를 반복하는 단계를 포함한다.

부유 구조물은 바람직하게는 부유 시추 유닛이다. 이 경우에, 시추 유닛은 해양 환경에서 시추 생산 작업을 제공하기 위한 플랫폼과, 해양 환경에서 수선 아래에 밸러스트 및 안정성을 제공하도록 적용된 타워를 포함할 수 있다. 위치 설정 템플레이트는 시추 부위에서 타워의 의도된 위치 아래에 배치된다. 바람직하게는, 각각의 영구적인 계류 라인의 각각의 제 1 단부는 타워의 상부 부분에 작동적으로 연결된다.

전술된 계류 시스템의 계류 라인과 같이, 영구적인 계류 라인의 각각의 링크는 서로 평행하게 배치된 복수의 세장형 부재를 포함한다. 부재는 높은 인장 강도를 갖는 금속, 세라믹 또는 다른 재료일 수 있다. 링크는 피벗 커넥터를 사용하여 함께 연결된다. 일 양태에서, 복수의 세장형 부재들 각각은 2개 이상의 아이바(eyebar) 또는 2개 이상의 실질적으로 중공 관형 부재를 포함한다. 각각의 영구적인 계류 라인은 바람직하게는 이동하는 아이스 시트로부터 적어도 약 100 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능하다.

부유 구조물을 재배치하기 위한 방법이 또한 본 명세서에 제공된다. 부유 구조물은 해양 환경에서 작업을 제공하기 위한 플랫폼과, 해양 환경에서 수선 아래에 밸러스트 및 안정성을 제공하기 위한 타워를 포함한다. 일 양태에서, 방법은 플랫폼으로부터 타워를 분리하는 단계를 포함한다. 이어서 타워는 해양 환경 내에서 근접하는 아이스 시트의 깊이보다도 더 아래의 깊이로 하강된다.

이 방법에 따르면, 부유 구조물은 해양 환경에서 새로운 위치로 이동된다. 이 방식으로, 부유 구조물은 아이스 시트로부터의 충돌을 피하는 것이 가능하다.

이 방법에서, 부유 구조물은 계류 시스템에 의해 극지 해양 환경에 원래 위치를 잡는다. 계류 시스템은 복수의 계류 라인을 갖고, 각각의 계류 라인은 제 1 및 제 2 단부를 갖는다. 각각의 계류 라인은 피벗 커넥터를 사용하여 함께 연결된 적어도 2개의 실질적으로 강성 링크를 추가로 갖는다. 피벗 연결부는 타워가 해양 환경 내로 하강됨에 따라 계류 라인이 동적으로 접히는 것을 허용한다. 계류 시스템은 해저를 따라 배치된 복수의 앵커를 또한 포함한다. 각각의 앵커는 계류 라인의 제 2 단부에서 각각의 계류 라인을 고정한다.

일 양태에서, 복수의 계류 라인의 각각 내의 선택된 링크는 부력을 증가시키는 재료를 수용한다. 이 방식으로 계류 라인은 타워가 해저로 하강함에 따라 각각의 앵커로부터 타워까지의 감소된 거리를 수용하기 위해 더 용이하게 동적으로 접힌다.

전술된 계류 시스템의 계류 라인과 같이, 영구적인 계류 라인의 각각의 링크는 서로 평행하게 배치된 복수의 세장형 부재를 포함한다. 부재는 높은 인장 강도를 갖는 금속, 세라믹 또는 다른 재료일 수 있다. 링크는 피벗 커넥터를 사용하여 함께 연결된다. 일 양태에서, 복수의 세장형 부재의 각각은 2개 이상의 아이바 또는 2개 이상의 실질적으로 중공형 관형 부재를 포함한다. 각각의 영구적인 계류 라인은 바람직하게는 이동하는 아이스 시트로부터 적어도 약 100 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능하다.

본 발명이 더 양호하게 이해될 수 있도록, 특정 도면, 차트 및/또는 흐름도가 여기에 첨부된다. 그러나, 도면은 단지 본 발명의 선택된 실시예만을 도시하고, 따라서 본 발명이 다른 동등하게 효율적인 실시예 및 용례에 허용될 수 있기 때문에 범주의 한정으로 고려되는 것은 아니라는 것이 주목되어야 한다.

도 1은 일 실시예에서 부유 해상 시추 유닛을 위한 본 발명의 계류 시스템의 측면도로서, 부유 해상 시추 유닛이 해양 환경에서 도시되어 있는 측면도.
도 2a는 본 발명의 계류 시스템을 위한 연결 조인트의 부분으로서 사용될 수 있는 바와 같은 아이바의 측면도.
도 2b는 도 2a의 아이바의 평면도.
도 3a는 도 1이 계류 시스템에 사용될 수 있는 바와 같은 계류 라인의 부분의 측면도로서, 3개의 예시적인 링크가 함께 연결되어 도시되어 있는 측면도.
도 3b는 도 3a의 계류 라인의 부분 사시도로서, 이 도면에서 계류 라인의 연결 링크를 위해 사용된 핀은 아이바로부터 분해되어 도시되어 있는 사시도.
도 4a는 도 1의 계류 라인에 사용될 수 있는 바와 같은 앵커의 측면도로서, 여기서 앵커는 프레임 형성 구조물을 경유하여 연결된 개별 흡입 파일로부터 제조되는 측면도.
도 4b는 도 4a의 앵커의 평면도.
도 5a는 대안 실시예에서 도 1의 계류 시스템에 사용될 수 있는 바와 같은 앵커의 측면도로서, 여기서 앵커는 해저에 중력에 의해 유지된 블록인 측면도.
도 5b는 도 5a의 앵커의 사시도.
도 5c는 도 4b 또는 도 5b의 앵커에 계류 라인을 연결하는데 사용될 수 있는 바와 같은 연결 부재의 측면도.
도 6a는 대안 실시예에서 본 발명의 계류 시스템을 위한 링크의 부분으로서 사용될 수 있는 바와 같은 하나 이상의 아이바로부터 제조된 링크의 평면도로서, 여기서 링크는 부력을 불어넣는 재료로부터 부분적으로 제조되는 평면도.
도 6b는 도 6a의 아이바의 링크의 측면도.
도 7a는 대안 실시예의 부유 해상 시추 유닛용 계류 시스템의 측면도로서, 이 도면에서 잠함이 시추 구조물의 바닥에 부착되고, 계류 시스템의 링크는 도 6a 및 도 6b의 예시적인 예에 따른 것을 도시한 측면도.
도 7b는 도 7a의 계류 시스템의 측면도로서, 잠함은 시추 구조물로부터 탈착되어 있고 해양 환경 내에 하강되어 있고, 이는 시추 구조물이 빙산(iceberg)과의 충격 라인으로부터 견인될 수 있는 것을 도시한 측면도.
도 7c는 부유 극지 구조물을 재배치하기 위한 방법을 위한 단계를 도시하는 흐름도.
도 8a는 도 1의 부유 해상 시추 유닛용 계류 시스템의 측면도로서, 이 도면에서, 계류 시스템은 실질적으로 얼음으로 덮인 조건에 대해 수선에서 시추 구조물을 위치시키도록 배열되어 있는 측면도.
도 8b는 도 1의 계류 시스템의 다른 측면도로서, 여기서 계류 시스템은 해양 파도 조건에 대해 실질적으로 수선 위에 시추 구조물을 위치시키도록 배열되어 있는 측면도.
도 9는 시추 유닛의 타워의 상부 부분의 확대 측면도로서, 피벗 아이바가 도 8a의 실질적으로 얼음으로 덮인 조건 또는 도 8b의 실질적으로 해양 파도 조건을 수용하기 위해 시추 구조물을 상승시키거나 하강시키기 위한 교번 위치에서 도시되어 있는 확대 측면도.
도 10은 도 1의 부유 해상 시추 유닛용 계류 시스템의 다른 측면도로서, 여기서 얼음이 시추 유닛에 충돌할 때 시추 유닛에 작용하는 힘을 지시하는 힘 벡터가 도시되어 있고, 스러스터(thruster)가 부유 구조물을 균형 상태로 유지하는 것을 돕기 위한 활성 추진력을 제공하는 측면도.
도 11a는 템플레이트로부터 앵커를 이격하는데 사용되는 라인의 측면도로서, 이격 라인은 영구 계류 라인의 세그먼트일 수 있고, 또는 개별의 일시적인 라인일 수도 있는 측면도.
도 11b는 도 11a의 이격 라인의 확대 측면도로서, 일시적인 계류 라인과 템플레이트 사이의 연결이 도시되어 있는 확대 측면도.
도 11c 및 도 11d는 부유 구조물용 계류 시스템을 전개하기 위한 방법을 위한 통합된 흐름도를 함께 제공하는 도면.
도 12a는 대안 실시예에서 부유 해상 시추 유닛을 위한 본 발명의 계류 시스템의 측면도로서, 부유 해상 시추 유닛이 해양 환경에서 도시되어 있고, 이 배열에서, 계류 시스템은 실질적으로 얼음이 덮인 조건을 위해 해양 환경에 시추 구조물을 위치시키기 위한 이러한 방식으로 부유 타워에 고정되는 측면도.
도 12b는 대안 실시예에서 부유 해상 시추 유닛을 위한 본 발명의 계류 시스템의 다른 측면도로서, 부유 해상 시추 유닛이 해양 환경에서 도시되어 있고, 이 배열에서, 계류 시스템은 실질적으로 해양 파도 조건을 위해 해양 환경에 시추 구조물을 위치시키기 위한 이러한 방식으로 부유 타워에 고정되는 측면도.
도 13a는 도 12a 및 도 12b의 계류 시스템에 사용될 수 있는 바와 같은 계류 라인의 측면도.
도 13b는 도 13a의 라인 B-B에 따라 본 도 13a의 계류 라인의 단면도로서, 복수의 관형 부재가 도시되어 있는 단면도.
도 13c는 도 13a의 라인 C-C에 따라 본 도 13a의 계류 라인의 다른 단면도로서, 복수의 관형 부재가 관형 부재의 상대 위치를 유지하기 위해 포위 랩(wrap)을 갖고 도시되어 있는 단면도.
도 14a는 대안 실시예에서 도 12a 및 도 12b의 계류 시스템에 사용될 수 있는 바와 같은 계류 라인의 측면도.
도 14b는 도 14a의 라인 B-B에 따라 본 도 14a의 계류 라인의 단면도로서, 복수의 관형 부재가 도시되어 있는 단면도.
도 14c는 도 14a의 라인 C-C에 따라 본 도 14a의 계류 라인의 다른 단면도로서, 복수의 관형 부재가 도시되어 있는 단면도.
도 15a는 도 12a 및 도 12b의 계류 시스템의 부분 측면도로서, 여기서 시추 구조물이 부유 타워로부터 분리되어 있고, 타워는 큰 아이스 시트와의 접촉을 회피하기 위해 해양 환경에 위치되어 있는 측면도.
도 15b는 도 12a 및 도 12b의 계류 시스템의 부분 측면도로서, 여기서 시추 구조물이 부유 타워로부터 분리되어 있고, 타워는 빙산과 같은 극단적인 얼음 특징부와의 접촉을 더 회피하기 위해 해양 환경에 위치되어 있는 측면도.
도 16a는 일 실시예에서 본 발명의 계류 시스템의 부분으로서 사용될 수 있는 앵커의 측면도로서, 도 12a 및 도 12b로부터의 계류 라인의 단부가 앵커에 부착된 슬롯으로부터 분해되어 도시되어 있는 측면도.
도 16b는 도 16a의 앵커의 평면도로서, 도 15a 및 도 15b로부터의 계류 라인의 단부가 재차 앵커에 부착된 슬롯으로부터 분해되어 도시되어 있는 평면도.
도 17은 도 12a 및 도 12b의 부유 타워의 상부 부분의 측면도로서, 상부 부분은 타워를 따른 계류 라인의 단부의 선택적인 배치를 설명하기 위해 확대되어 있고, 예시적인 배열에서, 세미-래디얼(semi-radial) 커넥터가 연결 조인트의 그 단부에 위치되어 있는 측면도.

정의

본 명세서에 사용될 때, 용어 "탄화수소"는 배제적이지 않으면 주로 원소 수소 및 탄소를 포함하는 유기 화합물을 칭한다. 탄화수소는 일반적으로 2개의 분류, 즉 지방족 또는 직쇄형 탄화수소와, 고리형 테르펜을 포함하는 고리형 또는 폐쇄링 탄화수소로 분류된다. 탄화수소 함유 재료의 예는 연료로서 사용되거나 연료로 업그레이드될 수 있는 임의의 형태의 천연 가스, 오일, 석탄 및 역청(bitumen)을 포함한다.

본 명세서에 사용될 때, 용어 "유체"는 가스, 액체 및 가스와 액체의 조합, 뿐만 아니라 가스와 고체의 조합, 및 액체와 고체의 조합을 칭한다.

본 명세서에 사용될 때, 용어 "지표하(subsurface)"는 지구의 표면 아래에서 발생하는 지질학적 지층을 칭한다.

용어 "아이바(eyebar)"는 대향 단부들에 연결 수단을 갖는 임의의 세장형 물체를 칭한다. 비한정적인 예는 u-조인트 또는 핀 또는 다른 피벗 커넥터를 수용하기 위한 관통 개구를 각각의 단부에 갖는 "도그본(dog bone)"이다.

용어 "해저"는 해양 바디(marine body)의 바닥을 칭한다. 해양 바디는 대양 또는 바다 또는 파도, 바람 및/또는 해류를 경험하는 다른 수체(body of water)일 수 있다.

용어 "극지(arctic)"는 얼음 특징부가 형성되거나 그를 통해 횡단할 수 있는 임의의 해양학적 영역을 칭한다. 용어 "극지"는 본 명세서에 사용될 때, 북극 및 남극의 모두에 근접한 지리학적 영역을 포함하도록 충분히 광범위하다.

용어 "해양 환경"은 임의의 해상 위치를 칭한다. 해상 위치는 얕은 바다 또는 깊은 바다에 있을 수 있다. 해양 환경은 대양 바디, 만(bay), 큰 호수, 강어귀, 바다 또는 해협일 수 있다.

용어 "아이스 시트(ice sheet)"는 부유하고 이동하는 얼음의 덩어리, 부빙(floe ice) 또는 부빙원(ice field)을 의미한다. 이 용어는 또한 아이스 시트 내의 얼음의 압력 마루를 포함한다.

용어 "플랫폼"은 시추 작업과 같은 해상 작업이 발생하는 갑판을 의미한다. 용어는 또한 원추형 선체와 같은 임의의 연결된 지지 부유 구조물을 포함한다.

특정 실시예의 설명

도 1은 해상 시추 유닛(100)의 측면도를 제공한다. 해상 시추 유닛(100)은 반전된 일반적으로 원추형 시추 선체(102)를 포함한다. 선체(102)의 상부측은 시추 작업이 발생하는 플랫폼(104)을 포함한다. 시추 리그(rig)(120)가 플랫폼(104) 위로 연장하여 도시되어 있다. 플랫폼(104)은 도시되지 않은 추가의 시추 및 생산 장비를 지지한다. 시추 선체(102), 플랫폼(104) 및 관련 시추 및 생산 장비는 함께 시추 구조물을 포함한다.

해상 시추 유닛(100)은 부유 타워(106)를 또한 포함한다. 이 예시적인 배열에서, 타워(106)는 직립 자세로 수체 내에 부유하는 실질적으로 원통형 본체를 형성한다. 이러한 구조물은 때때로 해양 산업에서 "잠함"이라 칭한다. 그러나, 예시적인 타워(106)는 잠함 또는 다른 특정 타워 장치에 한정되지 않는다. 타워(106)는 네크(108)에 의해 시추 선체(102)의 저부측에 연결된다. 따라서, 타워(106)가 아르키메데스 원리에 따라 부유하기 때문에, 이는 시추 선체(102) 및 수반하는 시추 작업을 지지한다.

부유 타워(106)는 구조물을 직립으로 안정하게 유지하기 위해 제어 가능한 밸러스트 격실을 포함한다. 타워(106)는 추가적으로 장비 및 공급물을 위한 저장 시설로서 사용될 수 있다.

해상 시추 유닛(100)은 해양 환경(50)에서 도시되어 있다. 더 구체적으로, 해상 시추 유닛(100)은 극지 수체 내에서 부유하는 것으로 도시되어 있다. 수선은 도면 부호 52로 도시되어 있고, 반면에 해저 또는 수중 바닥은 도면 부호 54로 도시되어 있다. 도 1의 도면에서, 해양 환경(50)은 실질적으로 얼음이 없다. 따라서, 해양 파도가 바람 및 해류에 응답하여 시추 유닛(100)에 작용하는 조건에 있다. 그러나, 시추 유닛(100)은 실질적으로 얼음으로 덮인 조건이 해양 환경에 만연해 있을 때 추운 겨울날을 포함하는 극지 환경에서 연중 작동하도록 설계된다는 것이 이해된다.

해양 환경(50)에 시추 유닛(100)의 위치를 유지하기 위해, 계류 시스템(150)이 제공된다. 계류 시스템(150)의 사용은 "정위치 유지"로서 알려진 것을 제공한다. 정위치 유지는 유정 보어(wellbore)(미도시)가 형성되는 동안 해저(54) 상의 적절한 위치에 시추 유닛(100)을 유지하기 위해 시추 작업 중에 중요하다.

계류 시스템(150)은 먼저 복수의 앵커(160)를 포함한다. 도 1의 도면에서, 단지 2개의 앵커(160)만이 도시되어 있다. 그러나, 계류 시스템(150)은 바람직하게는 적어도 4개, 더 바람직하게는 6개 내지 10개의 앵커(160)를 포함한다는 것이 이해된다. 각각의 앵커(160)는 타워(106)로부터 지정된 거리에서 해저(54) 상에 놓인다. 앵커(160)는 해저(54)를 따라 타워(106) 둘레에 반경방향으로 배치된다.

계류 시스템(150)은 복수의 계류 라인(152)을 또한 포함한다. 각각의 계류 라인(152)은 타워(106)에 연결된 제 1 단부와, 각각의 앵커(160)에 연결된 제 2 단부를 갖는다. 도 1의 배열에서, 제 1 피벗 브래킷(156)이 각각의 계류 라인(152)의 제 1 단부를 타워(106)에 연결하고, 제 2 피벗 브래킷(158)이 각각의 계류 라인(152)의 제 1 단부를 각각의 앵커(160)에 연결한다.

계류 라인(152)은 타워(106)의 상부 단부에서 타워(106)에 연결되는 것이 바람직하다. 계류 라인(152)은 현수선(catenary) 방식으로 타워(106)로부터 현수될 수 있다. 그러나, 계류 라인으로서 사용되는 통상의 와이어 로프와는 달리, 본 발명의 계류 라인(152)은 바람직하게는 인장 상태로 유지된다. 이와 관련하여, 물의 얕은 성질 및 얼음의 거의 년간 존재가 해양 파력을 최소화하기 때문에 극지 해양 환경에서 계류 라인(152)에 이완을 제공하는 것은 필수적이지 않다.

각각의 계류 라인(152)은 복수의 링크(155)를 포함한다. 링크(155)는 피벗 커넥터(154)를 사용하여 함께 연결된다. 커넥터(154)는 예를 들어 정렬된 관통 개구를 통해 배치된 핀일 수 있다. 대안적으로, 커넥터는 u-조인트 또는 다른 피벗 연결 수단이다.

본 발명에 있어서, 계류 라인(152)은 통상의 와이어, 체인 또는 케이블이 아니고, 오히려 계류 라인(152)은 실질적으로 강성 부재의 다중 링크(155)를 형성한다. 각각의 링크(155)는 예를 들어 병렬의 2개 또는 3개의 개별 아이바의 세트를 표현할 수 있다. 링크(155)는 이어서 커넥터(154)에 의해 각각의 단부에서 연결된다.

도 2a는 단일의 아이바(210)의 측면도를 도시한다. 도 2b는 도 2a의 아이바(210)의 평면도를 제시한다. 2개의 도면을 함께 볼 때, 아이바(210)는 세장형 본체(212)를 포함한다. 본체(212)의 대향 단부(214)에는 관통 개구(216)가 있다. 관통 개구는 각각의 연결 핀(미도시)을 수용한다.

아이바(210)는 본 발명의 계류 시스템(150)용 링크(155)의 부분으로서 사용될 수 있다. 아이바(210)는 세장형 강철 또는 다른 금속 본체를 형성한다. 그러나, 파이버글래스, 세라믹 또는 복합 재료와 같은 다른 재료가 고려될 수 있다. 아이바(210)는 예를 들어 5 내지 50 미터의 길이일 수 있다. 게다가, 아이바(210)는 약 1,000 mm 높이, 250 mm 폭일 수 있다. 이는 25,000 mm의 단면을 생성한다. 이는 이어서 아이바(210)에 대해 100 메가-뉴턴 이상의 인장 능력을 제공한다. 이 양은 약 15 메가-뉴턴의 대응 인장 능력을 갖는 약 6 인치의 단면을 갖는 통상의 계류 시스템에 사용된 통상의 와이어 로프와 대조되어야 한다. 따라서, 능력의 증가는 인장 하중을 저지하기 위해 이용 가능한 증가된 강철 영역에 의해 성취된다.

도 1에 지시된 바와 같이, 복수의 링크(155)가 단일의 계류 라인(152)을 형성하기 위해 연결된다. 도 3a는 아이바(210)의 3개의 링크(155)의 측면도를 도시한다. 링크(155)는 도 1의 계류 시스템(150)에 사용될 수 있는 바와 같은 계류 라인의 부분을 표현한다. 인접한 링크(155)의 아이바(210)의 관통 개구(216)는 정렬되고 핀 고정된다. 이는 링크(155) 사이에 상대 피벗 운동을 제공한다.

도 3b는 도 3a의 아이바 링크(155)의 사시도를 제시한다. 여기서, 인접한 링크(155)는 분해 이격 관계로 도시되어 있다. 각각의 링크(155)는 2개 또는 심지어 3개의 아이바(210)를 포함할 수 있다는 것을 알 수 있다. 링크(155) 내의 다수의 아이바(210)의 사용은 계류 라인(152)에 추가의 인장 능력을 제공한다. 일 양태에서, 각각의 링크(155)는 3개 내지 8개의 아이바(210)를 포함한다. 사용된 아이바의 수는 개별 아이바(210)의 단면적 및 원하는 정위치 유지 능력과 같은 이러한 팩터에 의존할 것이다. 아이바(210)를 추가하는 것은 예를 들어 최대 600 MN까지 라인 능력을 증가시킬 수 있다.

계류 라인(152)을 형성하기 위해, 링크(155)의 개별 아이바(210)는 평행 위치에 배치된다. 아이바(210)의 관통 개구(216)가 재차 정렬된다. 핀(220)은 이어서 평행 아이바(210)의 관통 개구(216)를 통해 배치된다. 계류 라인(152)의 링크(155)를 연결하기 위해 사용될 수 있는 바와 같은 핀(220)은 아이바(210)로부터 분해되어 도시되어 있다.

언급된 바와 같이, 계류 라인(152)은 제 2 단부에서 각각의 앵커(160)에 연결된다. 도 4a는 도 1의 계류 시스템(150)에 사용될 수 있는 바와 같은 예시적인 앵커(160)의 측면도이다. 도 4b는 도 4a의 앵커(160)의 평면도이다. 도 4a 및 도 4b에 함께 도시된 바와 같이, 앵커(160)는 개별 파일 부재(164)의 집합을 포함한다. 파일(164)은 바람직하게는 파일 드라이빙, 흡입 드라이빙 또는 당 기술 분야에 공지된 다른 수단에 의해 해저(54)에 부착되도록 설계된다.

파일(164)은 프레임 형성 구조물(162)을 통해 연결된다. 프레임 형성 구조물(162)은 바람직하게는 파일(164)에 연결되어 함께 용접된 강철 요소의 격자이다. 프레임 형성 구조물은 앵커(160)를 따른 상이한 장소에서 계류 라인(152)과 앵커(160) 사이에서 연결이 발생할 수 있게 한다. 이는 이어서 계류 시스템(150)이 개별 계류 라인(152)의 길이를 더 양호하게 수용할 수 있게 한다.

흡입 파일 앵커(160)는 앵커(160) 상에 부여된 마찰력 및 정수압력에 의해 계류 라인(152)의 장력에 저항하는 것이 가능하다. 단일의 흡입 파일 앵커(160)의 크기 요건은 그 제조 및 설치를 배제할 수 있기 때문에, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 구조 프레임 내에 배열된 더 작은 파일의 그룹이 요구된 저항을 제공할 수 있다. 파일의 특정 수, 직경, 침입도 및 간격이 특정 용례에 특정하다.

도 4a 및 도 4b의 다른 실시예(160)는 앵커를 위해 단지 가능한 실시예는 아니다. 도 5a는 대안 실시예에서 도 1의 계류 시스템에 사용될 수 있는 바와 같은 앵커(560)의 측면도이다. 도 5b는 도 5a의 앵커의 사시도이다. 여기서, 앵커(560)는 해저(54)에 중력에 의해 유지된 블록(562)이다.

블록(562)은 바람직하게는 강철 리바(rebar)로 보강된 콘크리트로부터 제조된다. 앵커(560)를 형성하는 블록은 예를 들어, 100 미터 길이, 100 미터 폭 및 44 미터 두께일 수 있다. 물론, 다른 치수가 이용될 수 있다. 중력 기반 앵커(560)는 그 무게에 의해 계류 라인(152)의 장력에 저항한다. 무게는 계류 라인(152) 내에 생성된 장력의 수직 성분에 대한 저항을 제공한다. 동시에, 무게는 장력의 수평 성분에 대한 마찰 저항을 제공한다.

피벗 연결 부재(158)가 앵커(560)의 상부면(564) 상에 제공된다는 것을 도 5a 및 도 5b의 모두에서 알 수 있다. 연결 부재(158)는 강철 o-링(159) 또는 다른 수단에 의해 고정된다. o-링(159)은 이어서 블록(562)의 상부면(564)에 적소에 접합된 강철 c-링(566)에 고정된다.

도 5c는 도 4b 또는 도 5b의 앵커에 계류 라인(152)을 연결하는데 사용될 수 있는 바와 같은 연결 부재(158)의 측면도이다. 예시적인 연결 부재(158)는 한 쌍의 힌지(534)에 의해 연결된 2개의 강철 플레이트(532)를 형성한다. 플레이트(532)의 대향 단부들(538)에는 관통 개구(536)가 있다. 관통 개구(536)는 평행 아이바(210)의 세트의 단부(214) 내의 관통 개구(216)와 정렬될 수 있고, 이어서 확실한 피벗 연결부에 대해 핀 고정될 수 있다.

도 5c의 연결 부재(158)는 단지 예시적인 것이 이해된다. 계류 라인(152)과 앵커[앵커(160)와 같은] 사이의 피벗 연결을 허용하는 임의의 연결 부재가 사용될 수 있다. 도 5c의 연결 부재(158)는 타워(106)에 계류 라인(152)을 연결하기 위한 연결 부재로서 사용될 수 있다는 것이 또한 주목된다.

몇몇 경우에, 시추 유닛(120)으로부터 타워(106)를 분리하는 것이 바람직하다. 하나의 이러한 예는 시추 유닛이 새로운 시추 작업을 위해 다른 해상 위치로 견인되어야 할 때이다. 다른 예는 시추 유닛(120)이 대형 빙산의 접근 경로 또는 다른 극단적인 얼음 특징부 내에 있을 때이다. 어느 경우든, 타워(106)를 분리하고 이를 해저(54)에 하강할 때 문제점이 발생한다. 이와 관련하여, 본 발명의 연결된 계류 라인(152)은 동적인 접힘에 의해 타워(106)의 하강을 수용하도록 설계된다.

이 상황을 제어하기 위해, 계류 라인의 선택된 링크(155)는 부력 특징을 부여받을 수 있다. 도 6a는 대안 실시예에서 본 발명의 계류 시스템(150)용 연결 조인트의 부분으로서 사용될 수 있는 바와 같은 아이바(610)의 링크(655)의 평면도이다. 도 6b는 도 6a의 아이바(610)의 링크(655)의 측면도이다.

예시적인 링크(655)는 2개의 평행 아이바(610)를 포함한다. 그러나, 상이한 수의 아이바(610)가 이용될 수 있다. 도 6b에서, 아이바(610)는 주로 가상선으로 도시되어 있다.

각각의 아이바(610)는 대향 단부들(614)을 갖는 세장형 본체(611)를 형성한다. 각각의 단부(614)는 관통 개구(616)를 갖는다. 관통 개구는 핀(미도시)과 같은 피벗 커넥터를 수용하도록 구성되고 치수 설정된다. 피벗 커넥터는 아이바(610)의 인접 단부(614)를 연결하여, 이에 의해 연결부를 제공한다.

도 6a 및 도 6b의 배열에서, 링크(655)는 링크에 부력을 불어넣는 재료로부터 부분적으로 제조된다. 부력은 동일 체적의 해수의 중량과 부력 재료 사이의 무게의 차이로서 정의된다. 부력 재료는 도면 부호 652로 도시된다. 부력 재료는 해상 오일 및 가스 산업에서 공지되어 있고, 일반적으로 저밀도 수불투과성 재료이다. 부력 재료의 예는 29 lb/ft³의 밀도를 갖는 기포 강화 발포체(syntactic foam)이다. 해수에서 29 파운드의 무게의 재료의 각각의 입방 피트는 35 파운드의 부력을 제공한다. 36 lb/ft³의 밀도는 6,500 피트의 깊이에 대해 요구될 수 있다.

발명의 명칭이 "복합 부력 재료(Composite Buoyancy Material)"인 미국 특허 제 3,622,437호는 기포 강화 발포체의 매트릭스 내에 포위된 열가소성 수지로 제조된 중공 구(hollow spheres)를 갖는 부력 재료를 개시하고 있다. 부력 재료는 18 내지 22 lb/ft³ 정도의 밀도를 제공하는 것으로 일컬어진다. 다른 부력 재료가 사용될 수 있다. 미국 메인주 비드포드 소재의 플로테이션 테크놀로지스(Flotation Technologies)에 의해 제공된 바와 같이 미니스피어(minisphere)를 포함하지 않는 고체 기포 강화 발포체와 같은 다른 부력 재료가 사용될 수 있다. 본 발명은 부력 재료의 유형 또는 소스에 한정되는 것은 아니다.

부력 재료(652)는 선택된 아이바(610)의 대향 측면들에 부분적으로 고정될 수 있다. 대안적으로, 부력 재료(652)는 개별 아이바(610) 주위에 또는 링크(655)의 실질적인 길이 주위에 완전히 감겨질 수 있다. 단지 선택된 링크(655)는 부력 재료(652)를 수용할 것이다. 대안적으로, 모든 링크는 몇몇 부력 재료(652)를 가질 수 있지만, 부력의 정도는 선택적으로 링크 또는 링크의 그룹 사이에서와 같이 선택적으로 교대될 것이다.

링크(655)는 계류 시스템(150)에 의해 시추 유닛(100)에 인가될 수도 있는 하향 하중을 감소시킬 뿐만 아니라, 계류 라인(152)의 접힘성을 향상시키도록 설계된다. 이는 시추 구조물(120)이 다른 해상 위치로 견인될 수 있도록 시추 구조물(120)로부터 타워(106)를 분리하는 것이 바람직할 때 이득을 갖는다. 이는 조작자가 접근하는 빙산에 의한 충돌을 신속하게 피하도록 요구하면 특정 이득을 갖는다.

도 7a는 대안 실시예에서, 부유 해상 시추 유닛(100)용 계류 시스템(150')의 측면도이다. 해상 시추 유닛(100)은 재차 해양 환경(50)에서 도시되어 있다. 수선은 도면 부호 52에 도시되어 있고, 해저 또는 수중 바닥은 도면 부호 54에 도시되어 있다. 도 1의 해양 환경(50)과는 달리, 도 7a의 해양 환경(50)은 대형 얼음 덩어리(710) 또는 아이스 시트를 포함한다. 아이스 시트(710)는 화살표 712에 의해 지시된 경로를 따라 이동한다. 시추 유닛(100)은 이 경로 내에 도시되어 있다.

시추 유닛(100)을 구성하는 시추 구조물(120) 및 부착된 타워(106)는 해상 오일 및 가스 작업을 위한 위치에 있다. 이러한 작업은 시추, 정화 또는 생산을 포함할 수 있다. 도 7a의 도면에서, 타워(106)는 시추 구조물(120)의 네크(108)에 부착되어 유지된다.

시추 유닛(100)은 계류 시스템(150)에 의해 적소에 유지된다. 계류 시스템(150')은 해저(54)를 따라 타워 주위에 반경방향으로 배치된 복수의 앵커로 구성된다. 게다가, 계류 시스템(150')은 복수의 계류 라인(152)을 포함한다. 각각의 계류 라인(152)은 재차 타워(106)에 작동적으로 연결된 제 1 단부 및 도 5a의 앵커(560)와 같은 각각의 앵커에 작동적으로 연결된 제 2 단부를 갖는다.

각각의 계류 라인(152)은 복수의 링크(155, 655)를 포함한다. 링크(155, 655)는 도 2a의 관통 개구(216) 내에 수용된 핀과 같은 링크 장치를 사용하여 함께 연결된다. 도 7a의 계류 시스템(150')에서, 선택된 링크(655)는 부력 재료(652)와 같은 부력 재료를 포함한다. 이들 링크(655)는 상향으로 부유하기 위해 바이어스되는데, 즉 이들은 약간 포지티브 부력을 갖고, 링크(154)는 침지되기를 원하는데, 즉 이들은 약간 네거티브 부력을 갖는다. 링크(655)는 상향 화살표로 지시되어 있고, 반면에 링크(155)는 하향 화살표로 지시되어 있다.

도 7b는 도 7a의 계류 시스템의 측면도이다. 여기서, 타워(106)는 시추 구조물(120)로부터 탈착되어 있다. 타워(106)는 또한 해저(54) 부근의 해양 환경 내에 하강되어 있다. 이는 시추 구조물(120)이 아이스 시트(710)와의 충돌 라인(화살표 712에 의해 도시됨)으로부터 견인되게 할 수 있다. 이는 또한 빙산(710)이 타워(106)를 피할 수 있게 한다.

선박(720)은 시추 구조물(120)에 연결되어 있는 것을 도 7b에서 알 수 있다. 선박(720)은 아이스 시트(710)로부터 이격하여 시추 구조물(120)로부터 당겨진다. 이 방식으로, 시추 구조물(120)은 아이스 시트(710)에 의한 충돌을 면한다.

타워(106)가 해저(54)로 하강되는 것을 가능하게 하기 위해, 계류 라인(152)은 접혀지는 것이 가능해야 한다. 계류 라인(152)은 접혀져 있는 것을 도 7b에서 알 수 있다. 네거티브 부력을 갖지 않거나 약간 갖는 라인(152) 내의 링크(155)는 침지하는 경향이 있고, 반면 부력 재료를 갖는 링크(655)는 부유하는 경향이 있다. 이 방식으로, 계류 시스템(150')은 타워(106)가 접근하는 아이스 시트(710)의 상해 경로로부터 벗어나서 수심으로 하강됨에 따라 "압축"을 수용할 수 있다.

본 발명의 계류 시스템의 부분으로서 선택적으로 제공될 수 있는 다른 특징은 시추 유닛(100)에 의한 부유의 레벨을 조정하는 능력이다. 다른 방식으로 말하면, 시추 유닛(100)의 드래프트를 변경하는 것이 바람직하다. 당 기술 분야의 숙련자들은 드래프트가 수선(52)으로부터 타워(106)의 가장 깊은 부분까지의 거리라는 것을 이해할 수 있을 것이다.

겨울철 및 다른 추운 날씨 계절 중에, 해양 환경은 극도로 얼음으로 덮이고, 시추 유닛은 주로 얼음 하중(파도 하중에 대조적으로)을 받게될 수 있다. 이 동안에, 원추형 시추 선체(102)는 물 내에 위치되어 선체(102)의 원추형 부분이 물 내에 위치되어 얼음에 대한 주요 접촉점을 제공하게 하는 것이 바람직하다. 이는 아이스 시트에 의해 생성된 힘을 견디는 더 큰 능력을 제공한다. 얼음 하중은 항상 수평이고 수직 상향이어서 따라서 부유 시추 유닛(100)을 싱잉하는 경향이 없다.

도 7c는 부유 극지 구조물을 재배치하기 위한 방법(750)을 위한 단계를 도시하는 흐름도를 제공한다. 방법(750)은 먼저 부유 구조물을 제공하는 단계를 포함한다. 이는 박스 755에 도시되어 있다. 부유 구조물은 예를 들어 도 1의 시추 유닛(100)일 수 있다.

부유 구조물은 일반적으로 작업이 해양 환경에서 수행되는 플랫폼을 포함한다. 부유 구조물은 해양 환경 내의 수선 아래의 밸러스트 및 안정성을 제공하기 위한 타워를 또한 포함한다. 또한, 부유 구조물은 선택적으로 계류 시스템에 의해 극지 해양 환경에서 원래 위치를 잡는다. 계류 시스템은 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 복수의 계류 라인을 포함하고, 각각의 계류 라인은 피벗 연결부를 사용하여 함께 연결된 적어도 2개의 실질적으로 강성 링크를 갖는다. 계류 시스템은 해저를 따라 배치된 복수의 앵커를 또한 포함한다. 각각의 앵커는 계류 라인의 제 2 단부에 각각의 계류 라인을 고정한다. 계류 시스템은 예를 들어 계류 시스템(150) 또는 계류 시스템(150')일 수 있다.

방법(750)은 플랫폼으로부터 타워를 분리하는 단계를 또한 포함한다. 이는 박스 760에 도시되어 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 구조물이 여전히 수중에 있는 동안 타워가 해상 작업 플랫폼으로부터 기계적으로 분리될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

방법(750)은 다음에 해양 환경 내에 타워를 하강하는 단계를 포함한다. 이 단계는 박스 765에 도시되어 있다. 타워는 접근하는 아이스 시트의 깊이 미만의 깊이로 하강된다. 계류 라인 내의 피벗 연결부는 타워가 해양 환경 내로 하강함에 따라 계류 라인이 동적으로 접혀지는 것을 허용한다.

방법(750)은 해양 환경 내의 새로운 위치로 부유 구조물을 이동시키는 단계를 또한 포함한다. 이는 도 7c의 박스 770에 지시되어 있다. 새로운 위치는 물론 아이스 시트에 의한 접근 라인으로부터 벗어날 것이다. 이 방식으로, 부유 구조물은 아이스 시트와의 충돌을 면한다.

도 8a는 도 1의 부유 해상 시추 유닛(100)용 계류 시스템(150)의 측면도이다. 이 도면에서, 계류 시스템(150)은 선체(102)의 원추형 부분이 얼음에 대한 주요 접촉점을 제공하기 위해 수중에 놓이도록 시추 구조물(120) 및 부착된 부유 타워(106)를 위치시키도록 배열된다. 시추 구조물(120)의 드래프트는 D_I에 지시되어 있다.

해양 환경이 파도를 경험할 때의 여름철 중에, 도래하는 파도의 경로로부터 원추형 시추 선체(102)를 상승시키는 것이 바람직하다. 이 방식으로, 파도는 시추 구조물(120)의 최소 구조적 노출부, 즉 시추 유닛(100)의 "네크"부와 접촉한다. 이는 드래프트를 감소시킴으로써 행해진다.

도 8b는 도 1의 계류 시스템(150)의 다른 측면도이다. 여기서, 계류 시스템(150)은 수선(52) 위로 더 높이 놓이게 하기 위해 시추 구조물(120)을 위치시키도록 배열되어 있다. 이는 시추 구조물(120)이 해양 파도 조건에 직면하여 더 안정적이게 한다. 감소된 드래프트는 D_W에 지시되어 있다.

공지의 통상의 와이어 로프 계류 시스템에서, 다양한 계류 라인의 길이는 드래프트의 변화를 수용하도록 즉시 조정될 수 있다. 예를 들어, 개별 라인은 부유 선박과 관련하여 윈칭(winching)될 수 있다. 그러나, 기계적 링크 장치를 이용하는 계류 라인(155 또는 655)에서, 길이의 조정을 허용할 수 있는 라인을 제조하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 특이한 조정 시스템이 본 발명의 일 옵션으로서 계류 라인을 위해 제공된다.

조정 시스템은 일 실시예에서, 선택적으로 피벗하는 "도그본" 링크를 이용한다. 이 "도그본" 링크는 각각의 계류 라인(150)의 부분으로서 포함될 수 있고, 또는 필요에 따라 배제될 수 있다. 바람직하게는, "도그본" 링크는 사용되지 않을 때에도 계류 라인(150) 내에 유지된다. 이는 도 9에 도시되어 있다.

도 9는 시추 유닛(100)의 부유 타워(106)의 상부 부분의 확대 측면도이다. 이 측면도에는 피벗 "도그본" 링크(900)가 도시되어 있다. "도그본" 링크(900)는 도그본 링크(900)의 근접 단부에서 핀(902) 둘레로 피벗한다. 핀(902)에 대향하여 도그본 링크(900)의 말단 단부(904)가 제공된다. 이 말단 단부(904)는 연결 부재(156)에 부착되고, 이는 이어서 계류 라인(미도시)에 연결된다.

일 배열에서, 피벗 도그본 링크(900)는 타워(106)로부터 자유롭게 피벗한다. 이 위치에서, 링크(900)의 말단 단부는 도면 부호 904w에 지시되어 있다. 계류 라인에 의해 타워(106)에 대해 작용하는 힘의 대응 좌표는 F_W에 도시되어 있다. 이 위치에서, 계류 라인의 길이는 효과적으로 연장된다. 이는 이어서 타워(106) 및 연결된 시추 구조물(120)이 도 8b에 따라 파도를 피하기 위해 해양 환경 내에 위치될 수 있게 한다.

대안 위치에서, 피벗 도그본 링크(900)는 타워(106)로부터 이격하여 피벗하는 것이 방지된다. 이 위치에서, 링크(900)의 말단 단부는 도면 부호 904_I로 지시되어 있다. 계류 라인에 의해 타워(106)에 대해 작용하는 힘의 대응 좌표는 F_I에 도시되어 있다. 이 위치에서, 계류 라인의 길이는 효과적으로 감소된다. 이는 이어서 타워(106) 및 연결된 시추 구조물(120)이 얼음력을 더 양호하게 견디기 위해 해양 환경 내에서 하강될 수 있게 한다. 이는 또한 드래프트를 감소시켜 드래프트가 도 8a에 따라 위치(D_I)에 있게 된다.

도그본 링크(900)의 고정된 위치와 드래프트의 변화 사이에 관계가 존재한다는 것을 도 9로부터 알 수 있다. 이 관계는 주로 계류 라인각의 함수이다. 8 미터 길이 도그본 링크 및 약 15도의 라인각에 대해, 도그본은 20 미터 드래프트 변화를 제공할 것이다. 20 미터 차이는 도 9에 도시되어 있다. 다른 도그본 링크 길이가 더 크거나 작은 드래프트를 달성하는데 사용될 수 있다.

도 9에 도시된 피벗 도그본 링크(900)는 단지 예시적인 것이라는 것이 이해된다. 다른 조정 가능한 연결 배열이 D_I와 D_W 사이의 시추 유닛(100)의 드래프트를 변경하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 조작자는 단순히 물 조건에 따라 도그본 링크(900)를 추가하거나 제거할 수 있다. 각 배열은 조작자가 시추 유닛(120)을 상승시키고 하강시켜 도 8a의 실질적으로 얼음으로 덮인 조건 또는 도 8b의 실질적으로 해양 파도 조건을 수용하게 한다.

이하에 더 상세히 설명되는 도 17은 시추 유닛(120)을 재위치시키기 위한 대안적인 연결 장치를 제공한다. 대안적인 연결 메커니즘에서, 계류 라인의 단부는 부유 타워(106'에서 보여짐)의 상부 부분을 따라 선택적으로 배치될 수 있다.

이제 도 1 및 도 10을 함께 참조하면, 본 발명의 계류 시스템의 부분으로서 제공될 수 있는 다른 선택적인 특징은 활성 추진 시스템의 사용이다. 일 양태에서, 스러스터(1020)는 타워(106, 106')의 저부에서 활성 추진을 위해 이용된다. 활성화될 때, 스러스터(1020)는 시추 유닛(100)을 직립 자세로 유지하는데 사용될 수 있는 힘("R")을 수선(52) 미만의 물 내에 제공한다.

도 1은 타워(106)의 저부에 한 쌍의 예시적인 스러스터(109)를 제시한다. 스러스터(109)는 센서 및 컴퓨터 제어형 프로펠러를 사용하는 활성 또는 동적 위치 설정 시스템을 표현한다. 스러스터(1020)의 존재는 스러스터 지원 계류를 제공한다. 예를 들어, 스러스터(1020)는 임의의 유형의 프로펠러(예를 들어, 제어 가능한 피치, 고정 피치 및/또는 역추력 프로펠러), 스러스터, 추진기 또는 워터 제트일 수 있고, 피치 제어, 더 저소음 작업을 위한 터널, 수중 교체 및 신축성과 같은 특징을 포함할 수 있다. 2개의 예시적인 추진 디바이스는 ABB에 의해 제조되는 AZIPOD

포드형(podded) 추진기 및 카메와(Kamewa)^TM에 의해 제조되는 머메이드(Mermaid)^TM 포드형 추진기이다. 이 시스템은 강력한(추진기당 5 내지 25 메가와트) 추진기를 포함한다.

도 10은 도 1의 부유 해상 시추 유닛용 계류 시스템(150'')의 측면도를 제공한다. 여기서, 아이스 시트(1010)로부터의 충격에 응답하여 시추 유닛(100)에 작용하는 힘을 지시하는 힘 벡터가 도시되어 있다. 시추 선체(102)의 원추형 성질에 기인하여, 아이스 시트(1010)는 수평력(F_H) 및 수직력(F_V)의 모두를 적용한다. 조합된 수평력(F_H) 및 수직력(F_V)은 시추 유닛(100)에 대해 전복 또는 경사력(F_R)을 생성한다.

일련의 반작용력이 아이스 시트(1010)의 수평력(F_H) 및 수직력(F_V)에 대해 작용한다. 기본 유체 역학 안정성을 위해, 깊은 드래프트 잠함 또는 다른 타워가 자연적인 복원 모멘트를 제공한다. 이 모멘트를 증가시키기 위해, 고체 밸러스트가 타워의 하부 부분에 추가될 수 있다. 추가의 부력이 상부 부분에 추가될 수 있다. 이는 예를 들어 타워(106)의 상부 부분(103) 및 하부 부분(107)에서 탱크 저장의 크기를 증가시킴으로써 행해질 수 있다. 타워(106)가 아이스 시트 힘의 인가에 기인하여 경사질 때, 중력 및 부력의 편심에 의해 발생된 모멘트는 타워(106)를 수직 위치로 복원하려고 추구한다. 다른 방식으로 말하면, 침수된 타워(106)의 무게 및 치수는 아이스 시트(1010)에 의해 생성된 경사력(F_R)에 반대 방향인 경사력(C_R)을 제공한다.

전술된 계류 시스템(150) 및 구성부는 단지 예시적인 실시예를 제시한다. 함께 연결부에 연결된 복수의 실질적으로 강성 링크를 이용하는 다른 계류 시스템이 사용될 수 있다. 예를 들어, 링크(155)를 형성하기 위해 하나 이상의 아이바(210)를 사용하는 대신에, 복수의 기다란 중공 관형 부재가 함께 묶여질(bundled) 수 있다. 이 경우에, 링크는 개별 아이바(210)보다 훨씬 길고, 연결부의 수가 실질적으로 감소될 수 있다.

도 12a는 해상 시추 유닛(100)의 측면도를 제시한다. 해상 시추 유닛(100)은 재차 반전된 일반적으로 원추형 시추 선체(102)를 포함한다. 선체(102)의 상부측은 시추 작업이 발생하는 플랫폼(104)을 포함한다. 시추 라이저(122)가 플랫폼(104)으로부터 해저(54) 상의 압력 제어 장비(124)를 통해 지표면 내로 하향 연장되는 것으로 도시되어 있다. 시추 선체(102), 플랫폼(104) 및 관련 시추 장비는 함께 시추 구조물(120)을 포함한다.

해상 시추 유닛(100)은 타워(106')를 또한 포함한다. 이 배열에서, 타워(106')는 직립 자세로 해양 환경(50) 내에서 부유하는 세장형 프레임 형성된 구조물을 형성한다. 타워(106')는 네크(108)에 의해 시추 선체(102)의 저부측에 연결된다. 타워(106')의 상부 부분(103) 및 저부 부분(107)은 타워(106')를 직립으로 안정하게 유지하기 위해 제어 가능한 밸러스트 격실(미도시)을 포함한다. 타워(106')의 상부 부분은 시추 유체 및 장비를 위한 저장을 위해 선택적으로 사용될 수 있다.

해상 시추 유닛(100)은 해양 환경(50)에 도시되어 있다. 더 구체적으로, 해상 시추 유닛(100)은 극지 수체 내에 부유하는 것으로 도시되어 있다. 수선은 도면 부호 52로 도시되어 있고, 반면 해저 또는 수중 바닥은 도면 부호 54로 도시되어 있다. 도 12a의 도면에서, 해양 환경(50)은 실질적으로 얼음이 없다. 따라서, 이는 해양 파도가 바람 및 해류에 응답하여 시추 유닛(100)에 작용하는 조건에 있다. 그러나, 시추 유닛(100)은 실질적으로 얼음으로 덮인 조건이 해양 환경에 만연해 있을 때 추운 겨울날을 포함하는 극지 환경에서 연중 작동하도록 설계된다는 것이 이해된다.

해양 환경(50)에서 시추 유닛(100)의 위치를 유지하기 위해, 계류 시스템(1250)이 제공된다. 계류 시스템(1250)은 도 1과 관련하여 도시되고 설명된 계류 시스템(150)과는 상이한 방식으로 설계된다. 그러나, 도 13a 내지 도 13c 및 도 14a 내지 도 14c와 관련하여 이하에 나타내는 바와 같이, 계류 시스템(1250)은 또한 커넥터(1254)에 의해 함께 연결된 복수의(적어도 2개 및 바람직하게는 3개 이상) 실질적으로 강성 링크(1255)를 이용한다.

계류 시스템(150)과 같이, 계류 시스템(1250)은 복수의 앵커(1560)를 또한 포함한다. 도 12a의 도면에서, 단지 2개의 앵커(1560)만이 도시되어 있다. 그러나, 계류 시스템(1250)은 바람직하게는 적어도 4개, 더 바람직하게는 6개 내지 10개의 앵커(1560)를 포함한다는 것이 이해된다. 각각의 앵커(1560)는 타워(106')로부터 지정된 거리에서 해저(54) 상에 놓인다. 앵커(1560)는 해저(54)를 따라 타워(106') 주위에 반경방향으로 배치된다. "반경방향으로"라는 것은 진원을 암시하는 것은 아니지만, 앵커(1560)가 정위치 유지 기능을 충족하기 위한 방식으로 타워(106')로부터 이격하여 해저(54)를 따라 선택적으로 배치되는 것을 의미한다는 것이 이해된다.

계류 시스템(1250)은 복수의 계류 라인(1252)을 또한 포함한다. 각각의 계류 라인(1252)은 타워(106')에 연결된 제 1 단부(1255A) 및 각각의 앵커(1560)에 연결된 제 2 단부(1258)를 갖는다. 제 1 단부는 타워(106')의 상단부(103)에서 타워(106')에 연결된다. 이 위치에서, 제 1 단부는 도면 부호 1255A로 나타낸다. 이는 타워(106') 및 부착된 시추 구조물(120)이 해양 환경(50) 내에 더 낮게 위치될 수 있게 한다. 도 8a와 관련하여 전술된 바와 같이, 이는 해양 환경(50)이 실질적으로 얼음으로 덮인 조건을 가질 때 유리하다.

도 12b는 해상 시추 유닛(100)의 다른 측면도를 제시한다. 해상 시추 유닛(100)은 이제 수중에서 더 높이 놓인다는 것을 알 수 있다. 도 8b와 관련하여 설명된 바와 같이, 이 조건은 해양 환경이 실질적으로 얼음이 없을 때 유리하다. 이 조건에서, 해양 파도가 시추 유닛(100)에 작용한다. 시추 선체(102)는 파도 진폭보다 충분히 위에 있기 때문에, 파력은 시추 유닛(100)이 수중에 더 낮게 위치되는 경우보다 작다.

시추 유닛(100)이 수중에서 더 높이 위치되는 것을 허용하기 위해, 제 1 단부는 타워(106')의 상단부(103)에서, 그러나 낮은 상대점에서 타워(106')에 연결된다. 이 위치에서, 제 1 단부는 도면 부호 1255B로서 나타낸다.

도 12a 및 도 12b의 모두의 배열에서, 계류 라인(1252)은 현수 방식으로 타워(106')로부터 현수될 수 있다. 그러나, 계류 라인으로서 사용된 통상의 와이어 로프와는 달리, 도 12a 및 도 12b의 계류 라인(1252)은 바람직하게는 인장 상태로 유지된다.

각각의 계류 라인(1252)은 2개 이상의 강성 링크(1255)를 포함한다. 도 12a의 예시적인 배열에서, 한 쌍의 강성 링크(1252)가 각각의 계류 라인(1250) 내에 제공되고, 반면에 도 12b에서 3개의 강성 링크(1252)가 사용된다. 얼마나 많은 링크(1252)가 실제로 각각의 계류 라인(1250)에 대해 사용되는지에 대한 것은 설계 판단의 문제이지만, 동일한 수의 링크(1252)가 각각의 라인(1250)에 사용되는 것이 바람직하다.

링크(1255)는 커넥터(1254)를 사용하여 함께 연결된다. 커넥터(1254)는 예를 들어 정렬된 관통 개구를 통해 배치된 핀일 수 있다. 대안적으로, 커넥터(1254)는 u-조인트 또는 다른 피벗 연결 수단일 수 있다. 본 발명에 있어서, 계류 라인(1252)은 통상의 와이어, 체인 또는 케이블은 아니고, 오히려 계류 라인(1252)은 "텐던(tendon)"(1255)을 형성한다. 각각의 텐던(1255)은 평행의 3개 이상의 개별 관형 부재의 묶여진 세트를 포함한다.

도 13a는 일 실시예에서 텐던(1255)의 부분의 측면도를 제공한다. 다양한 관형 부재가 도면 부호 1310으로 도시되어 있다. 관형 부재(1310)는 도면 부호 1312로 도시된 대향 단부들을 갖는다. 관형 부재(1310)는 클램프(1320) 또는 다른 묶음 수단으로 묶여진다. 관형 부재(1310, 1314)는 바람직하게는 높은 인장 강도에 기인하여 강철로부터 제조된다. 그러나, 파이버글래스, 세라믹 또는 복합 재료와 같은 다른 재료가 고려될 수 있다.

도 13b 및 도 13c는 도 13a의 텐던(1255)의 단면도를 제공한다. 도 13b는 라인 B-B를 가로질러 취한 것이고, 반면 도 13c는 라인 C-C를 가로질러 취한 것이다. 이 예시적인 배열에서, 8개의 외부 관형 부재(1310)가 제공된다. 외부 관형 부재(1310)는 단일의 큰 관형 부재(1314)를 둘러싼다. 각각의 관형 부재는 텐던(1255)에 부력을 제공하기 위해 중공이다. 도 13c에서, 클램프(1320)는 관형 부재(1310, 1314)를 묶는 것으로서 도시되어 있다.

도 14a는 대안 실시예에서 텐던(1455)의 부분의 측면도를 제공한다. 다양한 관형 부재가 도면 부호 1410으로 재차 도시된다. 관형 부재(1410)는 도면 부호 1412에서 나타낸 대향 단부들을 갖는다. 관형 부재(1410)는 재차 클램프(1420) 또는 다른 묶음 수단으로 묶여진다.

도 14b 및 도 14c는 도 14a의 텐던(1455)의 단면도를 제공한다. 도 14b는 라인 B-B를 가로질러 취한 것이고, 반면 도 14c는 라인 C-C를 가로질러 취한 것이다. 이 예시적인 배열에서, 7개의 관형 부재(1410)가 실질적으로 선형 방식으로 배치된다. 각각의 관형 부재(1410)는 텐던(1455)에 부력을 제공하기 위해 재차 중공이다. 도 14c에서, 클램프(1420)가 관형 부재(1410)를 묶는 것으로서 도시되어 있다.

도 7a 및 도 7b와 관련하여 설명된 바와 같이, 때때로 타워(106')로부터 시추 구조물(120)을 분리하는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 시추 구조물(120)이 수리 또는 일시적 저장을 위해 해안으로 견인되어야 할 때 발생할 수 있다. 다른 예는 시추 유닛(100)이 큰 빙산의 접근하는 경로에 있을 때이다. 어느 경우든, 타워(106')를 분리하고 이를 해저(54)를 향해 하강시킬 때 문제점이 발생한다. 이와 관련하여, 실질적으로 강성 텐던(1255 또는 1455)은 압축력의 존재 하에서 굽혀지도록 설계되지 않는다.

이 상황을 수용하기 위해, 피벗 연결부(1254)는 계류 라인(1252)에 소정 정도의 접힘성을 제공한다. 이는 도 15a 및 도 15b에 도시되어 있다. 먼저, 도 15a는 계류 시스템(1250)의 측면도를 도시한다. 계류 시스템(1250)은 타워(106')에 연결된다. 큰 빙산(1270B)이 시추 부위의 위치 상으로 방향("I")에서 이동되어 있다는 것을 도 15a에서 또한 알 수 있다. 그러나, 시추 구조물(120)은 타워(106')로부터 분리되어 있고 시추 부위로부터 상해 경로로부터 벗어나서 이격 이동되어 있다. 또한, 타워(106')는 밸러스트되고 해양 환경(52) 내로 다소 하강되어 있다.

타워(106')는 빙산(1270B)과의 접촉을 피하기 위해 수선(52) 아래로 충분한 깊이로 하강되어 있다는 것을 도 15a에서 알 수 있다. 이를 달성하기 위해, 계류 라인(1252)은 연결부(1254)에서 고정되어 있다. 도 15a의 배열은 각각의 라인(1252)을 따라 단지 하나의 연결부(1254)를 도시하고 있지만, 계류 라인(1252)은 각각 2개, 가능하게는 3개 또는 4개의 연결부(1254)를 가질 수 있다는 것이 이해된다. 일 양태에서, 가장 큰 링크는 대략 700 미터 이상이다.

도 15b는 계류 시스템(1250)의 다른 측면도를 제공한다. 계류 시스템(1250)은 타워(106')에 연결된다. 더 큰 빙산(1270B)이 시추 부위의 위치 위에서 방향("I")으로 이동되어 있다는 것이 도 15a에서 또한 알 수 있다. 시추 구조물(120)은 재차 시추 유닛(120)으로부터 분리되어 있고, 시추 부위로부터 그리고 상해 경로로부터 벗어나서 이격 이동되어 있다. 또한, 타워(106')는 밸러스트되고 해양 환경(52) 내로 다소 하강되어 있다.

타워(106')는 빙산(1270B)과 접촉을 피하기 위해 수선(52) 아래의 충분한 깊이로 하강되어 있다는 것을 도 15b에서 알 수 있다. 이를 달성하기 위해, 계류 라인(1252)은 도 15a에 도시된 것보다 더 멀리 연결부(1254)에서 고정되어 있다.

도 16a 및 도 16b는 계류 라인(1252)의 제 2 단부(1258)를 앵커(1660)에 연결하기 위한 일 예시적인 수단을 나타낸다. 도 16a는 계류 라인(1252) 및 앵커(1660)의 측면도를 제공하고, 반면 도 16b는 평면도를 제공한다. 예시적인 배열에서, 래디얼 커넥터(1655)는 계류 링크(1255)의 그 단부에 제공된다. 래디얼 커넥터(1655)는 앵커(1660)에 부착된 슬롯(1658) 내에 끼워진다. 슬롯(1658)은 래디얼 커넥터(1655) 및 부착된 실질적으로 강성 링크(1255)가 피벗될 수 있게 한다.

도 17은 계류 라인(1252)의 제 1 단부(1256A 또는 1256B)를 타워(106')에 연결하기 위한 일 방법을 나타낸다. 도 17은 상단부(103)에서 타워(106')의 확대된 부분의 측면도를 제공한다. 예시적인 배열에서, 래디얼 커넥터(1755)는 계류 링크(1255)의 그 단부에 제공된다. 래디얼 커넥터(1755)는 타워(106')에 부착된 2개의 슬롯(1758A 또는 1758B) 중 하나 내에 끼워진다. 슬롯(1758A 또는 1758B)은 래디얼 커넥터(1755) 및 부착된 실질적으로 강성 링크(1255)가 피벗될 수 있게 한다.

슬롯(1758A)은 슬롯(1758B)보다 타워(106')의 상단부(103)를 따라 높은 것이 주목된다. 슬롯(1758A) 내로의 래디얼 커넥터(1755)의 배치는 도 12a에 따라 해양 환경(50) 내로 시추 유닛(100)을 당겨서 하강시킬 것이다. 슬롯(1758B) 내로의 래디얼 커넥터(1755)의 배치는 시추 유닛(100)이 도 12b에 따라 해양 환경(50) 내에서 더 높이 비트를 상승시킬 수 있게 할 것이다.

아이바 또는 텐던 또는 계류 라인을 형성하기 위해 함께 연결된 다른 금속 부재를 포함하는 실질적으로 강성 링크의 사용은 해저를 따른 앵커의 사용과 조합하여, 상당히 증가된 계류 능력, 즉 정위치 유지를 유지하고 높은 얼음 하중을 저지하는 향상된 능력을 제공한다. 능력은 실질적으로 강성 구조 요소에 기초하는 것들로 공지의 와이어 로프 기반 계류 라인을 대체함으로써 통상의 계류 시스템에 비해 크기의 정도가 증가된다. 다수의 아이바 또는 관형 부재가 필요에 따라 능력을 증가시키기 위해 단일 링크 내에 정렬될 수 있다. 다른 방식으로 말하면, 각각의 링크 내의 아이바 또는 관형 부재 또는 다른 세장형 금속 부재의 수 및/또는 크기를 증가시켜, 각각의 계류 라인의 정위치 유지 능력이 선택적으로 증가될 수 있다. 더욱이, 제한된 수의 계류 라인이 예를 들어 적어도 약 100 메가-뉴턴과 같은 거대한 정위치 유지 능력을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 능력은 공지의 와이어 기반 계류 라인 또는 체인으로는 성취될 수 없는데, 이와 같이 계류 시스템이 비실용적으로 무겁고 설치가 어려울 수 있게 되는 다수의 라인 또는 체인이 요구될 수 있다. 유리하게는, 강성 금속 부재는 설치가 용이할 것이고 짧은 시간에 설치될 수 있다. 이는 오픈 워터 건설 시즌이 얼음으로 덮인 조건에 의해 제한되는 극지 영역에서 유리하다.

능력을 초과하는 계류 시스템의 일 요건은 작동 중에 부유 시추 유닛을 안정하게 유지하는 것인데, 즉 기울기에 대해 시추 유닛을 직립으로 유지하는 것이다. 선박의 기울기(때때로, "롤" 또는 "피치" 또는 "트림"이라 칭함)는 시추 작업이 발생하는 것을 허용하기 위해 주어진 공차 내에서 유지되어야 한다. 공차는 통상적으로 약 2도의 기울기이다. 타워[타워(106 또는 106')]는 얼음 하중에 의해 발생되는 전복 경향을 저지하기 위해 기다란 "레버"를 제공한다. 이 전복은 얼음 하중이 수선 부근에 인가되는 사실로부터 유래한다. 그러나, 주요 계류 라인[라인(1250)과 같은]은 이들을 얼음의 상해 경로로부터 벗어나서 유지하기 위해 수선(52) 아래의 소정의 깊이에 위치된다. 당 기술 분야의 숙련자들은 수직 공차 내에 타워를 유지하기 위해 다수의 방식이 존재한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일 접근법은 도 1의 라인(170)과 같은 "2차" 계류 시스템을 사용하는 것이다.

도 10은 타워(106')의 저부에 한 쌍의 예시적인 스러스터(1020)를 제시한다. 스러스터(1020)는 센서 및 컴퓨터 제어형 프로펠러를 사용하는 활성 또는 동적 위치 설정 시스템을 표현한다. 스러스터(1020)의 존재는 스러스터 지원 계류를 제공한다.

스러스터(1020)는 방위각 스러스터를 표현한다. 방위각 스러스터는 임의의 수평 방향으로 회전될 수 있는 포드(pod) 내에 배치된 하나 이상의 선박 프로펠러이다. 스러스터의 작동은 방향타(rudder)를 불필요하게 한다. 방위각 스러스터는 고정 프로펠러 및 방향타 시스템보다 더 양호한 조작성을 배 및 다른 선박에 제공한다. 또한, 방위각 스러스터를 갖는 선박은 일반적으로 도킹을 위해 예인선을 필요로 하지 않지만, 이들은 어려운 장소에서 조작하기 위해 여전히 예인선을 필요로 할 수도 있다.

둘째로, 계류 라인(1052)은 적절하게 위치되면 시추 유닛(100)을 안정화하도록 작용할 수 있다. 2개의 예시적인 계류 라인(1052)이 도 10에 도시된다. 계류 라인(1052)은 전술된 링크(155 또는 655)의 실시예에 따라 복수의 링크(미도시)를 갖는다. 계류 라인(1052) 중 하나에 의해 인가되는 정위치 유지력을 지시하는 힘 벡터(T)가 도시되어 있다.

실제 계류 시스템(150)에서, 2개 초과의 계류 라인(1052)이 이용될 가능성이 높을 것이라는 것이 이해된다. 계류 라인(1052)의 2개 이상은 반작용 하중("T")를 공유할 수 있다. 이 경우에, 반작용 하중은 "T1", "T2" 등으로서 분할될 것이다. 그러나, 예시를 위해, 단지 단일의 계류 라인(1052)이 반작용 하중("T")을 견디는 것으로 도시되어 있다. 반작용 하중("T")은 수평력(T_H) 및 수직력(T_V)으로 분할된다. 계류 라인의 연결부 사이의 거리가 충분히 넓으면[즉, 거리(D_C)], 수직 성분(T_V)은 전복에 저항하기 위해 반작용 하중으로서 작용할 수 있다.

경사 부하("T")를 상쇄하기 위한 다른 방식은 계류 라인의 2차 세트를 사용하는 것이다. 이러한 2차 계류 라인은 도 1에 도면 부호 170에 제시되어 있다. 2차 계류 라인은 1차 강성 라인보다 적은 능력을 필요로 하고, 따라서 가능하게는 전통적인 와이어 로프, 폴리에스테르 라인 시스템에 따라 제조될 수 있다.

마지막으로, 스러스터(1020)는 시추 유닛(100)을 표현하는 부유 구조물을 직립 상태로 유지하는 것을 돕기 위해 동적 힘("R")을 제공한다. 스러스터(1020)에 의해 제공된 힘("R")은 아이스 시트(1010)의 수평력(F_H)과 동일한 방향에서 인가된 수평력이다. 타워(106)의 저부에서 이 수평력("R")은 타워(106)의 수직도를 유지하기 위한 직접적인 수단을 제공한다. 스러스터(1020)는 따라서 도 10의 계류 시스템(150")의 부분이 된다.

알 수 있는 바와 같이, 극지 부유 시추 유닛(100)은, 본 명세서에 설명된 이들의 다양한 실시예의 계류 시스템과 함께, 연중 기반으로 고도의 극지 얼음 조건에서도, 스테이션을 연속적으로 또는 최소 방해로 유지하는 능력을 갖는다. 계류 시스템은 아이스 시트로부터의 간섭의 위협 없이 이러한 것을 수행하는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 계류 라인은 바람직하게는 아이스 시트가 부유할 수 있는 깊이 미만에서 타워에 연결된다. 그러나, 계류 시스템은 조작자가 타워로부터 시추 구조물을 분리하고 빙산을 피하거나 다른 목적으로 물 내로 타워를 하강시키기를 원하는 경우에 접혀질 수 있다.

본 발명의 계류 시스템은 얼음으로부터 시추 라이저(미도시)를 보호하기 위한 공지의 시스템과 또한 호환 가능하다. 시추 라이저의 보호는 얼음 덩어리의 부근에서 시추 구조물의 선체를 포위함으로써 제공될 수 있다. 예는 발명의 명칭이 "극지 바지 시추 유닛(Arctic Barge Drilling Unit)"인 1984년에 허여된 미국 특허 제 4,434,741호에 개시되어 있다. 물론, 본 발명의 계류 시스템은 부유 선박의 구성에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 계류 시스템의 정위치 유지 기능은 해수면에 대해 선택된 개별 계류 라인의 각도를 조정함으로써 그리고 타워(106')의 치수를 조정함으로써 최적화될 수 있다. 계류 라인의 각도 및 타워(106')의 치수는 계류 라인 내의 하중을 최소화하면서 아이스 시트에 의해 인가되도록 예측된 얼음 덩어리의 유효 각도의 범위에 저항하도록 최적화될 수 있다. 일 양태에서, 200 미터의 길이 및 70 미터의 폭의 타워 치수와 조합하여 약 30도의 각도(θ_T)가 이 목적을 성취하기 위해 충분하다. 당 기술 분야의 숙련자들은 실제 디자인 파라미터가 각각의 용례에 따라 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

흥미롭게도, 계류 라인의 각도를 조절하는 것은 "바람 방향의(leeward)" 라인, 즉 최고 하중 하에서 계류 라인에 대향하는 라인이 장력의 거의 제로 변화를 유지하게 할 수 있다. 이는 바람 방향의 라인이 압축되고 가능하게는 시추 유닛 내에 몇몇 바람직하지 않은 운동을 유도하는 것을 방지한다.

계류 라인의 강성 링크의 사용과 관련하여 문제점이 발생한다. 이 문제점은 링크의 강성이 마찬가지로 전체 라인을 비교적 강성이게 하는 경향이 있다는 것이다. 이는 이어서 타워(106') 주위로 앵커[앵커(160)와 같은]를 반경방향으로 이격할 때 정밀도가 요구된다는 것을 의미한다.

공지의 와이어 로프 계류 시스템에서, 라인 길이를 추가하거나 감소시키는 능력은 라인을 스풀링하거나 윈칭함으로써 용이하게 성취된다. 이는 앵커의 배치의 정밀도를 위한 요구를 감소시킨다. 그러나, 본 명세서에 설명된 계류 시스템에 대해, 계류 라인의 길이는 장비의 고능력 요건 및 아이스 시트의 위협 하에서 시추 구조물(120)을 분리하기 위한 요건에 기인하여 내장형 장비로 용이하게 조정되지 않는다. 게다가, 예를 들어 수 센티미터의 고도의 공차 내에서 앵커를 배치하는 것은 어렵다. 따라서, 계류 시스템에서 설치 공차를 위한 조정이 바람직하다.

일 양태에서, 상이한 연결점(158)이 앵커(160)를 따라 제공될 수 있다. 그러나, 이는 수중 설치 공차를 위해 충분히 정교하지 않을 수도 있다. 대안으로서, 중앙 위치 설정 템플레이트가 다양한 앵커의 배치를 위한 가이드로서 설치 중에 이용될 수 있다.

도 11a는 부유 구조물용 계류 시스템(1150)을 전개하기 위한 개략도를 나타낸다. 부유 구조물은 예를 들어 도 1의 시추 유닛(100)일 수 있다. 방법은 실질적으로 강성 계류 라인 및 대응 앵커를 허용 가능한 공차 내에서 신속하게 그리고 최소 지지 장비로 설치하는 요구에 부합한다.

도 11a에서, 계류 라인(1152) 및 대응 앵커(1160)는 해양 환경(56), 즉 해상 및 수중에 배치된다는 것을 알 수 있다. 계류 라인(1152)은 핀과 같은 피벗 연결부를 사용하여 함께 연결된 복수의 실질적으로 강성 링크(1155)를 포함한다. 계류 라인(1152) 내의 링크(1155)는 적어도 2개의 아이바를 포함할 수 있고, 또는 복수의 중공 관형 부재를 포함할 수 있다. 계류 라인(1152)은 바람직하게는 적어도 약 10 메가-뉴턴의 힘, 더 바람직하게는 최대 약 100 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능하다. 더 바람직하게는, 계류 라인(1152)은 최대 약 500 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능하다.

계류 라인(1152)은 잠함(미도시)에 작동적으로 연결되도록 구성된 제 1 단부(156)와, 앵커(160)에 작동적으로 연결된 제 2 단부(158)를 갖는다. 제 1 단부(156) 및 제 2 단부(158)의 각각은 도 5c의 커넥터(158)와 같은 피벗 커넥터를 포함한다. 계류 라인(1152), 앵커(160) 및 커넥터는 중괄호에 의해 지시되어 있는 계류 시스템(1150)을 구성한다. 계류 라인(1152) 내의 선택된 링크는 부력을 증가시키는 재료를 수용할 수 있다.

해저(1154)는 또한 해양 환경(56)의 부분으로서 도시되어 있다. 도 11a에서, 계류 시스템(1150)은 해저(1154) 위에 현수된 것으로 도시되어 있다. 화살표 11A는 해저(1154) 위의 계류 시스템(1150)의 하강을 나타낸다. 일단 적소에 있으면, 영구적인 계류 라인(1152)이 해저(1154)로부터 타워까지 연장될 것이다. 더 구체적으로는, 앵커(160)는 해저(1154)에 부착될 수 있고, 영구적인 계류 라인(1152)은 앵커(160)로부터 연장되어 타워에 부착될 것이다.

타워에 대해 정확한 위치에 앵커(160)를 고정하기 위해, 위치 설정 템플레이트(1110)가 이용된다. 위치 설정 템플레이트(1110)는 바람직하게는 해저(1154) 상에 놓이도록 구성된 무거운 강철 스키드이다. 위치 설정 템플레이트(1110)는 해저(1154)를 따라 수직으로 설치되고 이를 통해 우물이 시추되는 시추 템플레이트의 수정된 버전일 수 있다. 계류 시스템(1150)을 전개하기 위한 방법과 관련하여, 템플레이트(1110)는 해저(1154)에 배치된다. 이는 중괄호(1120)에 도시되어 있다. 위치 설정 템플레이트(1110)는 그 아래에서 타워가 이후에 작업을 위해 전개될 수 있는 위치에서 해저(1154)를 따라 배치된다.

다음에, 세팅 라인(1152')은 해양 환경(56) 내로 하강된다. 이 세팅 라인(1152')은 또한 중괄호(1120)에 지시되어 있다. 세팅 라인(1152')은 사전 결정된 길이를 갖는 계류 라인(1152)의 부분일 수 있다. 대안적으로, 세팅 라인(1152')은 일시적인 측정 라인일 수 있다. 어느 경우든, 세팅 라인(1152')은 앵커(160)의 단부(158)에서 앵커(160)에 부착된다. 그러나, 앵커(160)는 해저(1154)에 아직 부착되어 있지 않다.

세팅 라인(1152')은 다음에 위치 설정 템플레이트(1110)에 연결된다. 이 단계를 수용하기 위해, 가이드 브래킷(1112)은 위치 설정 템플레이트(1110)를 따라 제공된다. 가이드 브래킷(1112)은 도 11b에 템플레이트(1110)의 단부에 도시되어 있다.

도 11b는 도 11a의 중괄호(1120)의 부분의 확대도를 제시한다. 확대된 영역은 11B에서 도 11a에 지시되어 있다. 도 11b를 참조하면, 가이드 브래킷(1112) 및 위치 설정 템플레이트(1110)의 측면도가 제공되어 있다. 가이드 브래킷(1112)은 템플레이트(1110)와 세팅 라인(1152') 사이의 피벗 연결을 제공한다. 세팅 라인(1152')의 제 1 조인트[1155(1)]는 가이드 브래킷(1112)에 연결되어 도시되어 있다.

세팅 라인(1152')에서 제 1 조인트[1155(1)]로의 길이는 템플레이트(1110)와 앵커(1160) 사이에 정확한 간격을 제공하도록 치수 설정된다. 세팅 라인(1152')의 강성 성질의 장점을 취하여, 앵커(1160)는 해양 환경(56)에서, 위치 설정 템플레이트(1110)로부터 적절한 거리에서 해저(1154)로 완전히 하강된다. 앵커(1160)는 중력에 의해 또는 파일 또는 흡입 부착물에 의해 해저(1154)에 고정된다.

앵커(1160)를 위치시키기 위한 상기 프로세스는 세팅 라인(1152')을 사용하여 반복된다. 이 관점에서, 세팅 라인(1152')은 이것이 해저(1154) 상에 배치됨에 따라 각각의 앵커(1160)로부터 분리된다. 다수의 앵커(1160)가 이에 의해 타워로의 미래의 연결을 위해 적절하게 위치된다. 위치 설정 템플레이트(1110)는 이어서 제거되고 선택적으로 수송 제거된다.

일단 앵커(1160)가 해저(1154)에 고정되면, 타워(106')와 같은 타워가 현장으로 유도된다. 타워는 직립 자세로 유도된다. 계류 라인(1152)은 이어서 타워와 각각의 앵커(1160) 사이에 연결될 수 있다. 위치 설정 템플레이트(1110)는 앵커(1160)가 고도의 정확도로 배치될 수 있게 하여 계류 라인(1152)이 즉시 타워에 연결되게 된다.

일단 타워가 완전히 연결되면, 조작자는 타워의 드래프트를 증가시킨다. 시추 구조물은 이어서 타워 상에 부유되고 연결된다. 타워는 계류 라인(1152) 내의 원하는 예비 장력을 성취하기 위해 부분적으로 디밸러스팅(de-ballasted)될 수 있다.

도 11c 및 도 11d는 부유 구조물용 계류 시스템을 전개하기 위한 방법(1160)에 대한 통합된 흐름도를 함께 제공한다. 계류 시스템은 도 11a의 계류 시스템(1150) 또는 도 12a의 계류 시스템(1250)에 따른 것일 수 있다. 부유 구조물은 예를 들어 도 12a의 시추 유닛(100)일 수 있다. 이와 관련하여, 부유 구조물은 일반적으로 작업이 해양 환경에서 수행되는 플랫폼을 포함한다. 부유 구조물은 해양 환경에서 수선 아래에 밸러스트 및 안정성을 제공하기 위한 타워를 또한 포함한다.

방법(1160)은 시추 부위와 같은 해상 작업 부위에서 해저 상에 위치 설정 템플레이트를 배치하는 단계를 포함한다. 이는 도 11c의 박스 1162에 도시되어 있다. 위치 설정 템플레이트는 시추 부위에서 타워의 의도된 위치 아래에 배치된다. 방법(1160)은 세팅 라인을 제공하는 단계를 또한 포함한다. 이는 박스 1162에 지시되어 있다. 세팅 라인은 제 1 단부, 제 2 단부 및 링크 장치를 사용하여 함께 연결된 복수의 실질적으로 강성 링크를 갖는다. 각각의 링크는 적어도 하나의 세장형 금속 부재를 포함한다.

방법(1160)은 세팅 라인의 제 1 단부를 위치 설정 템플레이트에 연결하는 단계와, 이어서 세팅 라인의 제 2 단부를 앵커에 연결하는 단계를 또한 포함한다. 이들 단계는 박스 1166 및 1168에 각각 제공되어 있다. 앵커는 세팅 라인을 고정하고, 이어서 부유 구조물에 연결된 상태의 계류 라인을 고정하는데 사용된다.

방법(1160)은 해저를 따라 앵커를 고정하는 단계를 또한 포함한다. 이는 박스 1170에 제시되어 있다. 고정의 방식은 이용된 앵커의 유형에 의해 지시된다. 예를 들어, 앵커가 단지 블록 베이스를 가지면, 앵커는 해저 상에 앵커를 단지 세팅함으로써 중력에 의해 고정될 수 있다. 앵커가 흡입 파일을 이용하면, 앵커는 해저 아내의 토양을 제거하고 흡입 파일을 카운터싱킹함으로써 고정된다. 앵커는 제 1 길이에 따라 고정된다.

방법(1160)은 위치 설정 템플레이트로부터 세팅 라인의 제 1 단부를 분리하는 단계와, 앵커로부터 세팅 라인의 제 2 단부를 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 이들 단계들은 박스 1172 및 1174에 각각 제공되어 있다. 이 방식으로, 세팅 라인이 자유가 된다. 세팅 라인은 템플레이트로부터 앵커를 적절하게 이격하기 위해 사용된 일시적인 측정 라인일 수 있다는 것이 여기서 주목된다. 대안적으로, 세팅 라인은 사전 결정된 길이를 갖는 영구적인 계류 라인의 부분일 수 있다. 어느 경우에, 단계 1164 내지 1174는 위치 설정 템플레이트 주위에 복수의 앵커를 적절하게 이격하기 위해 연속적인 앵커에 대해 반복된다. 단계를 반복하는 프로세스는 박스 1176에 도시되어 있다.

방법(1160)은 영구적인 계류 라인을 제공하는 단계를 또한 포함한다. 이는 박스 1178에 도시되어 있다. 계류 라인은 제 1 단부, 제 2 단부 및 링크 장치를 사용하여 함께 연결된 복수의 실질적으로 강성 링크를 갖는다. 계류 라인은 예를 들어 도 1의 라인(150), 도 11a의 라인(1152) 또는 도 12a의 라인(1250)에 따른 것일 수 있다.

방법(1160)은 계류 라인의 제 2 단부를 각각의 앵커에 작동적으로 연결하는 단계를 또한 포함한다. 이는 도 11d의 박스 1180에 도시되어 있다. 방법(1160)은 계류 라인의 제 1 단부를 부유 구조물에 작동적으로 연결하는 단계를 추가로 포함한다. 이 단계는 박스 1182에 제공되어 있다. 바람직하게는, 각각의 제 1 단부는 타워의 상부 부분에서 부유 구조물에 연결된다.

단계 1178 내지 1182는 이어서 연속적인 앵커의 각각에 대해 반복된다. 바람직하게는, 설치되는 각각의 영구적인 계류 라인은 이동하는 아이스 시트로부터 적어도 약 100 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능하다. 일 양태에서, 이동하는 아이스 시트로부터의 힘은 수평 구성 요소를 갖고, 각각의 계류 라인은 적어도 약 500 메가-뉴턴의 수평력을 견디는 것이 가능하다.

본 명세서에 설명된 발명은 시추 리그를 지지하는데 사용된 해상 구조물에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 얼음의 동적 덩어리에 대한 보호를 위한 요구가 존재하는 극해에서 작동하는 임의의 유형의 해상 선박에 적합하다. 예는 생산 지원, 극지 탐사 선박 및 극해에서 군사 또는 민간 병참 지원을 위한 전략적 위치를 포함한다.

본 명세서에 설명된 발명은 전술된 이득 및 장점을 성취하도록 양호하게 산정된 것이 명백할 수 있지만, 본 발명은 그 사상으로부터 벗어나지 않고 수정, 변형 및 변경의 여지가 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. "고도로 극지"의 전형적인 큰 얼음 조건의 존재하에서 "제 위치에" 부유 선박을 유지하는데 있어서의 개량이 제공된다.

100: 해상 시추 유닛 102: 시추 선체
104: 플랫폼 106: 부유 타워
108: 네크 120: 시추 리그
150: 계류 시스템 152: 계류 라인
154: 피벗 커넥터 160: 앵커
210: 아이바 212: 본체

Claims (41)

1. 부유 선박용 계류 시스템으로서, 상기 부유 선박은 해양 환경에서 작업들을 행하기 위한 플랫폼과, 해양 환경에서 수선(water line) 아래에 밸러스트(ballast) 및 안정성을 제공하기 위한 부유 타워를 갖는 상기 계류 시스템에 있어서,
   해저(seabed)를 따라 상기 타워 주위에 배치된 복수의 앵커들과,
   상기 타워에 연결된 제 1 단부 및 각각의 앵커에 연결된 제 2 단부를 각각 갖고, 피벗 연결부들이 단일의 평면을 따라 인접 링크들 사이에 상대 운동을 제공하도록 상기 피벗 연결부들을 사용하여 함께 연결된 적어도 2개의 강성인 링크들을 각각 포함하는 복수의 계류 라인들을 포함하고,
   상기 부유 타워는 상기 플랫폼으로부터 분리 가능한 계류 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 각 링크는 적어도 5 미터의 길이인 계류 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 계류 시스템은 100 메가-뉴턴보다 큰 얼음력들(ice forces)의 존재하에서 상기 선박에 대한 정위치 유지(station-keeping)를 유지하는 능력을 갖는 계류 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 얼음력들은 수평력 성분을 갖고,
   각 계류 라인은 적어도 500 메가-뉴턴의 상기 수평력 성분을 견디는 것이 가능한 계류 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 부유 선박은 축대칭 형상을 갖는 계류 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 부유 선박은 부유 시추 유닛이고,
   상기 작업들은 해상 시추 작업들 또는 생산 작업들인 계류 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 앵커들 각각은 중력에 의해 상기 해저에 유지된 가중된 블록 또는 상기 해저에 근접하여 지반에 고정된 복수의 파일 구동 기둥들 또는 흡입 기둥들을 갖는 프레임 구조물을 포함하는 계류 시스템.
8. 제 6 항에 있어서, 각 링크는 서로 평행하게 배치된 복수의 세장형 부재들을 포함하는 계류 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 세장형 부재들은 2개 이상의 아이바들(eyebars) 또는 2개 이상의 중공인 관형 부재들을 포함하는 계류 시스템.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각의 제 1 단부는 상기 타워의 상단부에 근접하여 상기 타워에 연결되고,
    상기 제 1 단부들 각각은 해양 환경 내의 상기 시추 유닛의 부유 위치를 조정하기 위해 상기 타워의 상단부를 따라 2개 이상의 상이한 깊이들에서 상기 타워에 선택적으로 연결 가능한 계류 시스템.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각의 제 1 단부는 제 1 지점에서 상기 타워에 핀 고정된 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 선택적으로 피벗하는 링크에 의해 상기 타워에 연결되고,
    상기 제 2 단부는, 해양 조건들에 따라, 선택적으로
    상기 부유 선박의 드래프트를 증가시키기 위해 더 낮은 제 2 지점에서 상기 타워에 핀 고정되거나,
    상기 부유 선박의 드래프트를 감소시키기 위해 더 낮은 제 2 지점에서 상기 타워에 핀 고정되지 않는 계류 시스템.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각의 제 1 단부는 상기 타워에 대한 상기 각각의 계류 라인들을 위한 피벗 운동을 허용하기 위해 슬롯 내에 안착하는 래디얼 커넥터에 의해 상기 타워(tower)에 연결되고,
    상기 타워의 상단부를 따라 2개 이상의 상이한 깊이들 각각에 제 1 슬롯이 제공되는 계류 시스템.
13. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 앵커들 각각은 대응 앵커를 따라 각각의 계류 라인을 각각 선택적으로 연결하기 위한 복수의 연결점들을 포함하고, 이에 의해 상기 연결점으로부터 상기 타워의 거리를 조정하는 계류 시스템.
14. 제 6 항에 있어서, 상기 플랫폼은 절두 원추형 형상을 갖는 시추 선체(drilling hull)에 의해 지지되고,
    상기 시추 유닛은 상기 타워에 시추 선체를 연결하는 네크를 추가로 포함하는 계류 시스템.
15. 제 6 항에 있어서,
    상기 타워의 하단부에 근접하여 상기 타워에 연결된 제 1 단부 및 각각의 앵커에 연결된 제 2 단부를 각각 갖는 복수의 2차 계류 라인들을 추가로 포함하는 계류 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 2차 계류 라인들 각각은 체인들, 와이어 로프들, 합성 로프들 또는 파이프들로부터 제조되는 계류 시스템.
17. 제 6 항에 있어서,
    복수의 세팅 라인들 각각의 제 1 단부를 일시적으로 수용하도록 구성된 템플레이트(template)를 추가로 구비하고, 각각의 세팅 라인은 상기 템플레이트가 상기 타워 바로 아래에서 해저에 배치될 수 있고 상기 앵커들 각각이 일정 반경으로(at a radius) 상기 템플레이트 둘레에 배치될 수 있도록 하는 길이를 가지는 계류 시스템.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 세팅 라인은 일시적인 측정 라인인 계류 시스템.
19. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각 내의 선택된 링크들은 부력(buoyancy)을 증가시키는 재료를 수용하는 계류 시스템.
20. 제 19 항에 있어서, 선택된 조인트들은 부력을 증가시키기 위한 기포 강화 발포체(syntactic foam)를 포함하는 계류 시스템.
21. 제 19 항에 있어서, 상기 선택된 조인트들은 부력을 증가시키기 위한 재료를 포함하고, 상기 재료는 상기 선택된 링크들 주위에 감겨지거나 또는 상기 선택된 링크들에 부착되는 계류 시스템.
22. 제 6 항에 있어서,
    상기 타워의 저부 부근에 배치되어 상기 수선 아래에서 상기 타워의 밸러스트 및 안정성을 더 제공하도록 구성된 적어도 하나의 스러스터(thruster)를 추가로 포함하는 계류 시스템.
23. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각은 인장 상태에서 상기 타워와 상기 앵커 사이에 연결되고,
    상기 수선에 대한 상기 복수의 계류 라인들 중 적어도 2개의 각도는 상기 시추 유닛의 이동을 감소시키도록 선택되고, 상기 각도는 상기 타워의 치수들 및 상기 앵커로부터 상기 타워까지 상기 계류 라인들의 거리를 고려하여 선택되는 계류 시스템.
24. 부유 구조물용 계류 시스템을 전개하기 위한 방법으로서,
    (A) 해상 작업 부위에서 해저 상에 위치 설정 템플레이트를 배치하는 단계와,
    (B) 제 1 단부, 제 2 단부, 및 링크 장치들을 사용하여 함께 연결된 복수의 강성인 링크들을 갖고, 각각의 상기 링크가 적어도 하나의 세장형 금속 부재를 포함하는 세팅 라인을 제공하는 단계와,
    (C) 상기 세팅 라인의 제 1 단부를 상기 위치 설정 템플레이트에 연결하는 단계와,
    (D) 상기 세팅 라인의 제 2 단부를 앵커에 연결하는 단계와,
    (E) 제 1 길이에 따라서 해저를 따라 상기 앵커를 고정하는 단계와,
    (F) 상기 위치 설정 템플레이트로부터 상기 세팅 라인의 제 1 단부를, 그리고 상기 앵커로부터 상기 세팅 라인의 제 2 단부를 분리하는 단계와,
    (G) 복수의 앵커들이 상기 위치 설정 템플레이트 주위에 배치되도록 연속적인 앵커들에 대해 상기 단계 (A) 내지 (F)를 반복하는 단계와,
    (H) 제 1 단부, 제 2 단부, 및 링크 장치들을 사용하여 함께 연결된 복수의 강성인 링크들을 갖는 영구적인 계류 라인을 제공하는 단계와,
    (I) 상기 계류 라인의 제 2 단부를 앵커에 연결하는 단계와,
    (J) 상기 계류 라인의 제 1 단부를 상기 부유 구조물에 연결하는 단계, 및
    (K) 상기 연속적인 앵커들 각각에 대해 상기 단계 (H) 내지 (J)를 반복하는 단계를 포함하는 방법.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 부유 구조물은 부유 시추 유닛이고,
    상기 부유 시추 유닛은
    해양 환경에서 시추 작업들을 제공하기 위한 플랫폼, 및
    해양 환경에서 수선 아래에 밸러스트 및 안정성을 제공하도록 적용된 타워를 포함하고,
    작업 부위는 시추 및 생산 작업들이 발생하는 시추 부위이고,
    상기 위치 설정 템플레이트는 상기 시추 부위에서 상기 타워의 위치 아래에 배치되고,
    상기 영구적인 계류 라인들 각각의 제 1 단부는 상기 타워에 연결되는 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 앵커들 각각은 중력에 의해 상기 해저에 유지된 가중된 블록 또는 상기 해저에 근접하여 지반에 고정된 파일 구동 기둥들 또는 흡입 기둥들을 갖는 프레임 구조물을 포함하는 방법.
27. 제 25 항에 있어서, 각각의 링크는 서로 평행하게 배치된 복수의 세장형 금속 부재들을 포함하고,
    상기 링크들은 피벗 커넥터를 사용하여 함께 연결되는 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 복수의 세장형 금속 부재들은 2개 이상의 아이바들 또는 2개 이상의 중공인 관형 부재들을 포함하는 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각의 제 1 단부는 상기 타워의 상단부에 근접하여 상기 타워에 연결되고,
    상기 제 1 단부들 각각은 상기 부유 시추 유닛의 부유 높이를 조정하기 위해 상기 타워의 상단부를 따라 2개 이상의 상이한 깊이들에서 상기 타워에 선택적으로 연결 가능한 방법.
30. 제 25 항에 있어서, 각각의 영구적인 계류 라인은 이동하는 아이스 시트(ice sheet)로부터 적어도 100 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능한 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 이동하는 아이스 시트로부터의 힘은 수평 성분을 갖고,
    각각의 영구적인 계류 라인은 적어도 500 메가-뉴턴의 수평력을 견디는 것이 가능한 방법.
32. 제 25 항에 있어서, 상기 복수의 영구적인 계류 라인들 각각 내의 선택된 링크들은 부력을 증가시키는 재료를 수용하는 방법.
33. 부유 구조물을 재배치하기 위한 방법으로서, 상기 부유 구조물은 해양 환경에서 작업들을 제공하기 위한 플랫폼과, 해양 환경에서 수선 아래에 밸러스트 및 안정성을 제공하기 위한 타워를 포함하는 상기 방법에 있어서,
    상기 플랫폼으로부터 상기 타워를 분리하는 단계와,
    해양 환경 내에서 접근하는 아이스 시트의 깊이보다 더 아래의 깊이로 상기 타워를 하강시키는 단계, 및
    해양 환경에서 새로운 위치로 상기 부유 구조물을 이동시키는 단계를 포함하고,
    상기 부유 구조물은 계류 시스템에 의해 극지 해양 환경에서 원래 위치를 잡고, 상기 계류 시스템은,
    상기 타워에 연결된 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 복수의 계류 라인들로서, 각 계류 라인은 상기 타워가 해양 환경 내로 하강함에 따라 상기 계류 라인들이 동적으로 접히는 것을 허용하는 피벗 연결부들을 사용하여 함께 연결된 적어도 2개의 강성인 링크들을 포함하는, 상기 복수의 계류 라인, 및
    해저를 따라 배치된 복수의 앵커들로서, 각 앵커는 상기 계류 라인의 제 2 단부에서 각각의 계류 라인을 고정하는, 상기 복수의 앵커들을 포함하는 방법.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 부유 구조물은 시추 구조물 및 상기 타워를 포함하는 해상 시추 유닛이고,
    상기 플랫폼은 해양 환경에 시추 작업들을 제공하고,
    상기 작업들은 시추 또는 생산 작업들인 방법.
35. 제 34 항에 있어서, 상기 복수의 계류 라인들 각각 내의 선택된 링크들은 부력을 증가시키는 재료를 수용하여 상기 타워가 상기 해저로 하강됨에 따라 상기 계류 라인들이 상기 각각의 앵커들로부터 상기 타워까지 감소된 거리를 수용하도록 더 용이하게 동적으로 접히는 방법.
36. 제 34 항에 있어서, 상기 복수의 링크들 각각은 적어도 30 미터의 길이이고,
    상기 계류 라인들 각각은 3개 이하의 링크 장치들을 포함하는 방법.
37. 제 34 항에 있어서, 상기 복수의 앵커들 각각은 중력에 의해 상기 해저에 유지된 가중된 블록 또는 상기 해저에 근접하여 지반에 고정된 파일 구동 기둥들 또는 흡입 기둥들을 갖는 프레임 구조물을 포함하는 방법.
38. 제 34 항에 있어서, 각각의 조인트는 적어도 하나의 아이바 또는 복수의 세장형의 중공인 관형 부재들을 포함하는 방법.
39. 제 34 항에 있어서, 상기 링크들은 핀들을 사용하여 연결되는 방법.
40. 제 34 항에 있어서, 각 계류 라인은 이동하는 아이스 시트로부터 적어도 100 메가-뉴턴의 힘을 견디는 것이 가능한 방법.
41. 제 40 항에 있어서, 상기 이동하는 아이스 시트로부터의 힘은 수평 성분을 갖고,
    각각의 영구적인 계류 라인은 적어도 500 메가-뉴턴의 수평력을 견디는 것이 가능한 방법.

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