KR101700997B1

KR101700997B1 - 밸러스트 작용 가능한 회전 대칭형 선체 및 문풀을 갖는 생산 유닛

Info

Publication number: KR101700997B1
Application number: KR1020137022904A
Authority: KR
Inventors: 얀 비다르 아르스네스; 오토 쇼스테드; 코레 쉬베르첸
Original assignee: 세반 마린 에이에스에이
Priority date: 2011-02-01
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2017-01-31
Also published as: US9079644B2; BR112013019357B1; NO20110174A1; BR112013019357A2; AU2012213486B2; US20140020615A1; WO2012104308A1; GB2500850B; GB201312992D0; CN103442979A; KR20140026370A; GB2500850A; CN103442979B; NO336206B1

Abstract

부유식 생산 유닛은 탄화수소의 생산과 저장을 위하여 동작할 수 있다. 생산 유닛은 가동 중에 적합한 재료의 하나 이상의 루스 행잉 라이저(5)들의 연결을 제공할 수 있는 이동 특성들을 보인다. 그러한 유닛은 선체(1) 및 선체의 상단에 데크(4)를 포함하는데, 데크는 의도된 응용에 따라서 적절히 구비된다. 부유식 생산 유닛은 선체(1)가 선체(1)의 중심에서 샤프트/문풀(3)에 배열되는 적어도 하나의 프레임(6) 상에 하나 이상의 라이저들(5)의 걸림을 허용하도록 구성되는 점에서―선체의 수직 이동은 최소화됨―, 그리고
적어도 하나의 프레임(6)에 대한 하나 이상의 라이저들(5)의 연결 중 대응하는 보호뿐만 아니라, 파도, 얼음 및 선박 충돌 같은 외력들에 대비하여 유닛의 문풀(3)은 하나 이상의 라이저들(5)의 상부 및 유닛의 처리 시설로의 유체의 수송을 위한 고정된 튜브들을 둘러싸고 보호하는 점에서 구별된다.

Description

밸러스트 작용 가능한 회전 대칭형 선체 및 문풀을 갖는 생산 유닛{PRODUCTION UNIT HAVING A BALLASTABLE ROTATION SYMMETRIC HULL AND A MOONPOOL}

밸러스트 작용 가능한 회전 대칭형 선체 및 문풀(moonpool)을 갖는 생산 유닛.

바다에서 탄화수소 시추(hydrocarbon drilling), 및 생산 그리고 생산된 탄화수소들의 저장을 위한 수많은 개념들이 존재한다. 오늘날에는, 부유식 생산 유닛들, 예를 들어 선체(ship hulls) 또는 반잠수식 플랫폼(semi-submersible platforms)을 기반으로 하는 유닛들이 수많은 해양 개발(offshore developments)을 위해 선택된다.

부유식 생산 유닛에 대하여, 해저(seabed) 상에 관로(pipeline) 및 해저로부터 생산 유닛까지의 유연한 라이저들(flexible risers)의 사용에 의하여 생산 유닛에 유정들(wells)을 연결하는 것이 일반적이다. 대안은 단독의 수직인 "고정(rigid)" 라이저들의 위에서 유연한 라이저들을 사용하는 것인데, 상기 라이저들은 부유성 요소에 의해 유지되는, 다시 말해 하이브리드 라이저(hybrid riser) 배열이다. 생산 유닛과 대응하는 연결 지점 사이의 상대적 이동을 방해하는 그것의 능력 때문에 유연한 라이저들이 사용되는데, 유연한 라이저들은 해저 상에 또는, 하이브리드 해결책으로, 고정 라이저 위에 존재할 수 있다.

심해 환경에서, 부유성 요소들 같은 서로 다른 관련 장치들은 유연한 라이저들이 어떻게 해서든 그것 자체의 무게를 견디는 것을 보장해야할 것이기 때문에 해저에서 유연한 라이저들을 사용하는 것은 보다 복잡하고 값비싸다. 심해 환경에서 철재(SCR)의 루스 행잉 라이저들의 사용, 즉 철재나 예를 들어 티타늄(titanium) 같은 다른 적합한 재료들의 모든 용접된 튜브들은 그러한 라이저들이 그것 자체의 무게를 견딜 수 있고 쇠사슬 모양(catenary)의 구성으로 배열될 수 있기 때문에 복잡성과 비용을 크게 줄일 것이다.

고정 라이저들을 사용할 수 있도록, 부유식 생산 유닛과 해저 상의 고정된 연결 지점 사이의 수용할 수 있는 상대적 이동을 달성할 수 있다.

수용할 수 있는 상대적 이동을 달성하는 서로 다른 부유식 생산 유닛들이 존재한다. 그러나, 모든 생산 유닛들은 도구들에 대한 적재 용량(load capacity), 라이저들에 대한 걸림 지점, 라이저들의 연결, 터렛(turret)/회전 실린더(revolving cylinder)의 사용, 파도 지역(wave zone)에서 라이저들의 보호, 유닛의 설치, 해저 상에 라이저들의 사전 설치, 생산된 오일, 생산된 물, 생산된 응축수(condensate)의 저장 용량, 및 라이저들의 연결 지점에서의 누설 중에 보호 같은 몇몇 제한의 형태를 가진다. 공개적으로 이용 가능한 알려진 기술로부터, 주로 바닥이 평평하고, 해양 플랫폼에서 실린더 지름의 지름은 플랫폼의 깊이보다 더 긴 실린더 타입의 해양 플랫폼을 공개하는 노르웨이 등록특허 319971호에 주로 참조가 이루어진다. 플랫폼의 침수된 부분의 부력 중심(A centre of buoyancy of a submersed part of the platform)은 플랫폼의 무게중심 하부에(underneath) 위치된다. 나타난 그러한 구성은 예를 들어 데크 상의 적재 및 오일의 저장 모두를 위한 큰 용량을 제공하는 것에 의한 많은 방법들에서 유리할 것이다. 플랫폼의 형태는 기상 및 바람 상태들에 의존하는 전환 가동(the act of turning)을 불필요하게 하고, 그것의 이동과 부담들이 다른 타입의 부유식 설비들에 비하여 적도록 한다.

물이 얼음에 노출될 수 있는 지역에서 사용하기에 특히 적합한 특허 WO2009136799A1호에 이 플랫폼의 추가적인 개발이 공개된다. 플랫폼의 선체 / 몸체는 아래쪽을 향하는 방향에서 선체 지름이 각각 감소하고, 일정하게 유지하고, 증가하는 섹션들로 나누어진다. 덧붙여서, 플랫폼은 선들, 라이저들을 연결/가이드하기 위한 부력을 갖는 연결 부분 및 유사한 부분들을 가질 수 있다.

쇠사슬 모양의 대형으로 배열된 철재의 라이저들의 사용을 위하여, 플랫폼이 라이저들에 맞게 조정된 이동 특성을 갖는 것이 중요하다. 이 조정은 올바른 선체 디자인 및 선체의 하부에 국한된 립 배열(lip arrangement)("선저함(bilge box)")을 최적화시키는 것에 의하여 달성된다. 이 립 배열은 메인 선체보다 더 긴 지름을 갖는 고리 모양의 구성(annular construction)으로 형성된다.

본 발명은 철재 또는 티타늄 같은 적합한 재료의 루스 행잉 라이저의 응용을 위해 구성된 생산 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 심해 및 혹독한 기상 상태(harsh weather conditions)에서 사용될 것을 목적으로 한다.

적합한 재료는 그러한 재료(들)로 생산된 라이저들이 그 자체의 무게를 견딜 수 있도록 하는 재료 속성들을 갖고, 쇠사슬 모양의 대형으로 구성될 수 있는 재료(들)로 여기에서 정의된다.

본 발명에 따르면, 청구항의 특징이 되는 부분에서 정의되는 특징부들을 갖는 청구항 제1항에서 정의되는 생산 유닛에 의해 상술한 목적들이 달성된다. 본 발명의 추가적인 실시예들은 종속항들(제2항 내지 제11항)에서 공개된다.

보다 상세하게는, 본 발명은 특히 심해에서, 탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛/플랫폼을 포함하는데, 본 발명의 생산 유닛은 철재일 수 있는 적합한 재료의 하나 이상의 루스 행잉/걸림 라이저들의 연결을 제공하는 이동 특성들을 가진다. 상기 유닛은 선체 및 상기 선체의 상단에 존재하는 데크를 포함하는데, 상기 데크는 의도된 응용에 따라서 적절히 구비된다. 뿐만 아니라, 본 발명은 상기 선체는 상기 선체의 중심에서 샤프트(shaft)/문풀에 배열되는, 즉 상기 선체의 수직 이동이 가장 유리한 적어도 하나의 프레임 상에 예를 들어 철재(SCR)로 만든 상기 라이저의 걸림을 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 적어도 하나의 프레임에 대한 연결 중 대응하는 보호뿐만 아니라, 파도, 얼음 및 선박 충돌 같은 외력들에 대비하여 상기 문풀은 상기 하나 이상의 라이저들의 상부 및 상기 처리 시설로의 유체의 수송을 위한 고정된 튜브들을 둘러싸고 보호하도록 더 구성된다.

심해는 4500 미터 이상의 깊이를 갖는 바다로 이하에서 정의된다.

뿐만 아니라, 상기 하나 이상의 라이저들의 설치 중에 상기 적어도 하나의 프레임의 수직 위치가 상기 수선 위의 위치로 조정되도록 본 발명의 유닛은 밸러스트 작용될 수 있는 점이 유리하게 고려된다.

본 발명의 부가적인 이점들은 상기 유닛이 가동 중일 때, 적어도 하나의 프레임이 상기 수선보다 아래에 위치되는 것―그러한 위치는 문풀 내의 물의 이동이 보다 많이 줄어드는 결과를 초래하기 때문에― 또는 상기 하나 이상의 라이저들 중 하나 이상의 라이저 내 유출이 설치된 다른 라이저들에 다시 영향을 미칠 수 있는 폭발 및/또는 화재와 같은 불의의 사고들을 만드는 것을 방지할 목적으로, 상기 유닛이 가동 중일 때, 적어도 하나의 프레임은 수선 아래에 위치되는 것에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 폭발 및/또는 화재와 같은 하나 이상의 불의의 사고들이 상기 문풀에 미치는 영향을 줄이기 위해 상기 문풀은 상기 데크를 초과하는 크기를 가진다. 즉, 상기 문풀의 크기는 상기 문풀 영역 내부의 하나 이상의 사고들이 메인 데크 상의 영역들 또는 처리 영역 내에 영향을 미치는 것을 피하기 위한 노력에 기여하기 때문에 유리하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 문풀은 상기 문풀의 하단에서 원뿔 형태를 갖고, 그에 따라 라이저들의 정적인 그리고 동적인 각 편향들을 허용한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 선체에는 상기 선체가 침수된 후에 스탬핑 및 롤링 이동을 줄이기 위한 돌출부(protrusion) 또는 립이 구비된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 선체의 형태는 원형, 또는 실질적으로 원형 및/또는 상기 선체의 외부 측벽은 상기 유닛의 수직의 중심 축 주변에서 주로 회전 대칭형을 가진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 유닛의 흘수선(draft)(t)은 상기 유닛의 지름(D)보다 매우 작다. 예를 들어, 흘수선(T)과 지름(D) 사이의 비는 0.5보다 작을 수 있고, 보다 바람직하게는 0.4보다 작을 수 있다.

본 발명의 유닛의 침수된 부분의 부력 중심은 바람직하게는 상기 유닛의 무게 중심보다 아래에 위치된다.

본 발명의 선체의 주로 회전 대칭형 외부 면은 바람직하게는 상기 선체의 상단으로부터 계산/측정된 적어도 세 개의 섹션들―

상기 선체를 따라 아래쪽을 향하는 방향에서 감소하는 지름을 갖는 상부 섹션,

원통 형태 또는 원통에 가까운 형태를 갖는 중간 섹션,

원통 형태 또는 원통에 가까운 형태 및 상기 중간 섹션보다 큰 지름을 갖는 하부 섹션―

을 포함한다.

결국, 본 발명의 생산 유닛은 예를 들어, 기상 및 바람 상태들로부터의 외력들에도 불구하고 정지하여(in a geostationary manner) 침수를 유지하도록 구성/구비(equipped)되는 것이 선호된다. 그러한 정지 위치는 다수의 라이저들의 설치가 가능하도록 제공한다.

상기 문풀 배열 내에서 상기 루스 행잉 라이저들은 가동 중에 상기 플랫폼/유닛의 중심을 향하여 당겨질 것이다. 라이저들이 고정된 상기 문풀 내부에, 걸림 프레임들이 배열되는데, 걸림 프레임들은 생산 유닛/플랫폼 내의 튜브 시스템들에 더 연결된다. 상기 플랫폼이 그것의 최소 흘수선을 가질 때, 상기 라이저들의 연결이 상기 물 위에서 수행되도록(건식 연결(dry connection)) 상기 걸림 프레임(들)이 위치된다. 상기 중심 문풀 내의 라이저들의 배열은 라이저들 위의 줄어든 파도 이동 뿐만 아니라, 임의의 얼음 및 선박 충돌들에 대한 보호를 제공한다.

전술한 대로, 상기 문풀은 상기 선체의 중심에 위치된다. 이 위치에서, 수직 이동은 주로 롤링 및 구름 이동으로부터의 작은/최소한의 기여도에 따른 최소한도이다.

본 발명의 생산 유닛은 제조장들(yards)에서 완성될 수 있고, 가동에 대비하여 잡아당겨지고(hauled out) 유전/가스전(oil/gas field) 내에 설치될 수 있고, 그 결과 비용과 시간이 크게 절감된다.

본 발명에 따른 생산 유닛은 다음의 몇몇 예시적인 실시예들을 이용하여 그리고 도면에 관한 참조에 의해 더 기술될 것인데, 도 1은 본 발명의 생산 유닛의 단면도의 예시다.

본 발명의 실시예에서, 생산 플랫폼 또는 유닛은 선체(1)의 측벽(들)에 의해 설정된 대체로(approximately) 원형의 외형을 갖는 원통형 선체(1)를 포함한다. '대체로 원형의' 개념은 이 경우 선체(1)의 외벽 주변에서 다수의 결합된 평면 요소들 또는 표면들로부터 측벽들이 조립되거나 형성될 때와 같은, 다각형 디자인들도 포함한다. 상기 선체(1)는 밑면 또는 아래에 보통 립 또는 "선저함(bilge box)"으로 불리는 아주 많은 표면 상의 돌출하는 플랫폼 디스크(2)를 포함하고, 이 플랫폼 디스크(2)는 플랫폼이 파도 같은 외력들에 노출될 때, 플랫폼의 이동에서의 큰 감소에 기여한다. 이하에 "문풀(3)"로 언급되는 수직 개구부(vertical opening)는 선체의 중심에 위치되는데, 선체에는 라이저(5)들의 걸림을 위한, 바람직하게는 철재(SCR)로 제조된(fabricted) 하부에 배열되는 프레임(6)이 존재한다. 일반적인 가동 흘수선 동안 프레임(6)은 침수된다. 그러나, 걸림 프레임(6)이 수선 위에 위치되도록 라이저들(5)의 연결 중에 플랫폼의 흘수선은 줄어든다. 예를 들어, 철재(SCR)로 제조된 루스 행잉 라이저(5)는 유연한 연결 장치(9)에서 프레임(6) 에 걸려있다(are suspended in). 유연한 연결 장치(9)는 예를 들어, 굴성 연결부위(flex joint) 또는 티타늄 또는 고강도 철재같은 적합한 재료의 라이저(5)의 유연한 상부 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 철재로 제조된 고정된 튜브들은 유연한 연결 장치(9)가 걸림 프레임(6)에 고정된 부분으로부터 라이저들(5)에 연결되고, 부가적으로 처리 데크(13) 상의 플랫폼의 처리 도구들에 연결된다. 예를 들어 철재(SCR)로 제조된 루스 행잉 라이저들(5)은 문풀(3) 내의 걸림으로부터 쇠사슬 모양의 대형으로 해저로 확장한다.

도시된 실시예에서, 문풀(3)은 라이저들(5) 및 선체(1)가 이동하는 경우 라이저(5)와 선체(1) 사이의 거리를 달성하기 위해 문풀의 하부가 밖을 향하는 방향의 원뿔 모양의 형태(4)로 주어질 수 있는 원통 형태를 갖는다. 메인 데크(12) 또는 처리 데크(13) 상의 영역에 영향을 미치는 문풀 영역 내의 사고를 피하기 위해, 문풀(3)은 처리 데크(13)를 초과하는 크기를 가진다. 메인 데크(12) 위에서, 메인 데크(12) 및 그 위로 위치되는 처리 데크(13) 상에 도구들을 수용하기 위한 공간을 증가시키기 위해 확장된 수직 문풀(3)은 좁아진다. 플랫폼의 상부에, 문풀(3)의 확장 내에, 도 1에 나타난 바와 같이, 기상으로부터의 보호를 위해 선택적으로 구비되는 폭발 패널들(explosion panels)(14)이 존재한다.

문풀(3) 내부로의 물의 이동을 줄이기 위하여, 프레임(6)에는 라이저들(5)이 걸려있는 위치에, 물의 유입과 유출을 늦추는데 충분한 수평 영역이 주어진다.

Claims

탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛에 있어서,
상기 생산 유닛은 하나 이상의 루스 행잉 라이저들(loose hanging risers)(5) 의 연결을 가능하게 하는 이동 특성들을 갖고, 상기 유닛은
선체(hull)(1), 및
상기 선체(1)의 상단에 존재하는 데크(12)―상기 데크(12)에는 플랫폼의 의도된 응용에 따라서 적어도 하나의 처리 도구가 구비됨―를 포함하고,
상기 선체(1)는 상기 선체(1)의 중심에서 문풀(3)에 배열되는 적어도 하나의 프레임(6) 상에 상기 하나 이상의 라이저들(5)의 걸림을 허용하도록 구성되고―가동 중에 상기 선체의 수직 이동은 최소화됨―,
적어도 하나의 프레임(6)에 대한 하나 이상의 라이저들(5)의 연결 중에 대응하는 보호뿐만 아니라, 파도, 얼음 및 선박 충돌 같은 외력들에 대비하여 상기 유닛의 상기 문풀(3)은 상기 하나 이상의 라이저들(5)의 상부 및 상기 유닛의 처리 시설로의 유체의 수송을 위한 고정된 튜브들을 둘러싸고 보호하고,
상기 하나 이상의 라이저들(5)은 상기 프레임에 고정되는 유연한 연결 장치에 걸리고, 상기 고정된 튜브들은 상기 라이저들(5)과 상기 유연한 연결 장치에서 연결되고 상기 적어도 하나의 처리 도구와 연결되는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 유닛은 상기 하나 이상의 라이저들(5)의 설치 중에 상기 적어도 하나의 프레임(6)의 수직 위치가 수선(7, 8) 위로 위치되는 위치를 획득하도록 밸러스트 작용될(ballasted) 수 있는 것을 특징으로 하는,
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 문풀(3) 내의 물의 이동을 줄일(damping) 목적으로, 상기 유닛이 가동 중일 때, 상기 적어도 하나의 프레임(6)이 수선(7, 8) 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 라이저들(5) 중 하나 이상의 라이저 내 유출이 설치된 다른 라이저들(5)에 다시 영향을 미칠 수 있는 폭발 또는 화재 같은 불의의 사고들을 만드는 것을 방지할 목적으로, 상기 유닛이 가동 중일 때, 적어도 하나의 프레임(6)은 수선(7, 8) 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
폭발 또는 화재와 같은 문풀(3) 내의 하나 이상의 불의의 사고들의 영향을 줄이기 위해 상기 문풀(3)의 상부 단부(upper end)는 상기 데크(12) 위에 위치되는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 문풀(3)은 상기 문풀(3)의 하단에서 원뿔 형태(4)를 갖고, 그에 따라 상기 하나 이상의 라이저들(5)의 정적인 그리고 동적인 각 편향들을 허용하는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 생산 유닛이 가동 중일 때 상기 선체(1)에는 스탬핑(stamping) 및 롤링 (rolling) 이동을 줄이기 위한 립(2)이 구비되는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 유닛은 가동 중일 때 정지 위치(geostationary position)를 유지하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 선체(1)는 원형이거나 실질적으로 원형인 외형을 갖는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 선체(1)의 외부 측벽은 상기 유닛의 수직 중심 축 주변에서 회전 대칭형을 갖는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 유닛의 흘수선(T)과 상기 유닛의 지름(D) 사이의 비는 0.5보다 작은 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제1항에 있어서,
상기 유닛의 침수된 부분의 부력 중심은 상기 유닛의 무게 중심(centre of gravity)보다 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.
제10항에 있어서,
상기 선체(1)의 회전 대칭형인 외부 면은 상기 선체(1)의 상단으로부터 계산또는 측정된 적어도 세 개의 섹션들―
상기 선체(1)의 중심 축을 따라 아래쪽을 향하는 방향에서 감소하는 지름을 갖는 상부 섹션,
원통 형태 또는 원통에 가까운 형태를 갖는 중간 섹션,
원통 형태 또는 원통에 가까운 형태 및 상기 중간 섹션보다 큰 지름을 갖는 하부 섹션(2)―
을 포함하는 것을 특징으로 하는
탄화수소의 생산 및 저장을 위한 부유식 생산 유닛.