KR20050109516A - Riser pipe support system and method - Google Patents

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KR20050109516A
KR20050109516A KR1020057016124A KR20057016124A KR20050109516A KR 20050109516 A KR20050109516 A KR 20050109516A KR 1020057016124 A KR1020057016124 A KR 1020057016124A KR 20057016124 A KR20057016124 A KR 20057016124A KR 20050109516 A KR20050109516 A KR 20050109516A
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keel
hull
umbilical
vessel
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KR1020057016124A
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피터 지. 와이브로
샤카이 우
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모덱 인터내셔날, 엘엘씨
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Abstract

A system and method for mating risers or umbilicals extending vertically or near vertically from the ocean floor to a floating offshore system such as a TLP or semisubmersible platform. The risers or umbilicals are suspended vertically above the vessel's keel and are supported laterally near the platform's keel by keel guides or riser receptacles positioned along the submerged perimeter of the vessel's hull, or within the hull by production riser slots disposed in the bottom of the hull. The keel guides or production riser slots each receive a keel joint assembly which laterally supports a. riser or umbilical passing therein while providing a bearing surface for free vertical movement of the riser.

Description

라이저 파이프 지지 시스템 및 방법{RISER PIPE SUPPORT SYSTEM AND METHOD}Riser pipe support system and method {RISER PIPE SUPPORT SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 근해의 탄화수소 생산 설비 더 구체적으로 말하자면, 텐션 레그 플랫폼(tension leg platform; TLP) 또는 다른 근해용 부유식 선박의 선체의 수중 둘레부에 용골(龍骨) 가이드를 고정하여, 해저로부터 수직 또는 거의 수직으로 연장하는 엄빌리컬(umbilical) 또는 라이저(riser)를 측방으로 지지하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to offshore hydrocarbon production facilities, more specifically, to anchoring keel guides around the underwater circumference of the hull of a tension leg platform (TLP) or other offshore floating vessel, or vertically from the seabed. It relates to laterally supporting an umbilical or riser that extends almost vertically.

근해의 시추 및 생산 산업에 있어서, 신호, 제어 유체, 또는 화학물질이 엄빌리컴로 표면에서 대양저 유정으로 주입되고, 탄화수소는 라이저로 해저 유정으로부터 부유식 생산 플랫폼 또는 선박으로 송출된다. 라이저 파이프를 사용하여 해저 바닥에 있는 해저 유정 헤드부 구조물을 이 유정 헤드부 위의 적소에 유지되는 부유식 플랫폼에 위치하는 탄화수소 처리 시스템과 연결한다. 라이저의 하단부는 해저에 매립되어 그곳에 시멘트 접합되거나 그라우팅 처리되는 구조물에 의해 해저에 연결된다. 텐션 레그 플랫폼(TLP) 또는 반잠수식 플랫폼(semi-submersible platform)과 같은 부유식 구조물에 있어서, 라이저는 지지 플랫폼을 이용하는 부유식 선박으로부터 현수되는 것이 일반적이다.In the offshore drilling and production industry, signals, control fluids, or chemicals are injected into the ocean bottom well from the surface into umbilicals, and hydrocarbons are sent from the bottom well to the floating production platform or vessel to the riser. Riser pipes are used to connect the subsea well head structure at the bottom of the seabed with a hydrocarbon processing system located on a floating platform held in place above the well head. The lower end of the riser is embedded in the seabed and connected to the seabed by a structure that is cemented or grouted there. In floating structures such as tension leg platforms (TLPs) or semi-submersible platforms, risers are typically suspended from floating vessels using support platforms.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 일반적인 TLP(10)는 탄화수소를 생산 및 처리하는 장비가 마련되어 있는 하나 이상의 갑판(20)으로 구성되어 있다. 이 갑판(20)은 잠수되거나 부분적으로 잠수되어 플랫폼에 부력을 제공하는 선체(18)에 의해 지지되어 있다. 선체(18)에는 해저(11)에 고정되어 있는 텐돈(tendon)의 부착 지점(19)이 마련되어 있다. 선체(18)는 종종 수평 삼각형 구조물, 사각형 구조물, 원형 구조물을 형성하거나, 또는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 십자가형 구조물을 형성하도록 위치 설정된 하나 이상의 잠수식 폰툰(pontoon)으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 수직 기둥(22)이 선체로부터 상방향으로 수면을 관통 연장하여 갑판(20)에 부착되어 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, a typical TLP 10 consists of one or more decks 20 equipped with equipment for producing and processing hydrocarbons. This deck 20 is supported by a hull 18 that is submerged or partially submerged to provide buoyancy to the platform. The hull 18 is provided with a tendon attachment point 19 fixed to the seabed 11. The hull 18 may often consist of one or more submersible pontoons positioned to form horizontal triangular structures, rectangular structures, circular structures, or cross-shaped structures as shown in FIGS. 1 and 2. Can be. One or more vertical columns 22 are attached to the deck 20 extending through the water surface from the hull upwards.

라이저(14) 또는 엄빌리컬은 해저 유정(40)으로부터 플랫폼(10)으로 연장되어 있다. 라이저(14)는 일반적으로 수직으로 현수되어, 수면 아래에서 플랫폼(10)에 부착된 구조물(16)에 의해 측방에서 지지되어 있다. 라이저는 외부의 힘에 의해 생긴 선체와의 충격을 최소화하고, 라이저를 더욱 용이하게 종료시키기 위해 선체로부터 이격되어 있는 것이 일반적이다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에는 수직으로 현수되어 선체로부터 선외로 연장하는 트러스(truss)에 의해 수중에서 측방으로 지지되는 라이저(14)를 구비하는 종래 기술의 정박된 TLP가 도시되어 있다.Riser 14 or umbilical extends from subsea well 40 to platform 10. The riser 14 is generally suspended vertically and is laterally supported by a structure 16 attached to the platform 10 below the water surface. The risers are generally spaced apart from the hull to minimize impact with the hull caused by external forces and to more easily terminate the riser. For example, FIGS. 1 and 2 show a prior art anchored TLP having risers 14 which are suspended vertically and laterally supported underwater by truss extending outboard from the hull.

변형례로서, 도 3 및 도 4에는 부착 지점(19)에서 선체(18)에 연결된 텐돈(12)에 의해 정박되어 있는 종래 기술의 TLP(10)가 도시되어 있다. 이 TLP(10)는 갑판(20)과 함께 상부구조물을 지지하는 기둥(22)을 구비하고 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, TLP 선체(18)는 십자가형 내에서 사각형을 이루고 있는 폰툰으로 구성되어 있다. 직사각형 배열의 라이저(14)는 플랫폼의 중앙을 통과하는데, 이것은 수면 아래에 현수되어 격자 망상형 지지부(16)에 의해 선체로부터 내측으로 멀어지는 방향으로 측방에서 지지되어 있다. 미국 특허 제6,273,018호에는 플랫폼의 중앙을 관통하고 트러스에 의해 지지되는 유사한 구성의 라이저를 사용하는 근해용 부유식 플랫폼이 도시되어 있다.As a variant, FIGS. 3 and 4 show a prior art TLP 10 anchored by tendons 12 connected to hull 18 at attachment point 19. The TLP 10 has a deck 22 and a pillar 22 for supporting the superstructure. As shown in FIG. 4, the TLP hull 18 is comprised of pontoons that form a rectangle within a cross. A rectangular array of risers 14 passes through the center of the platform, which is suspended below the surface and supported laterally in a direction away from the hull by the grid reticulated support 16. U. S. Patent No. 6,273, 018 shows an offshore floating platform using a riser of similar construction that penetrates the center of the platform and is supported by a truss.

근해용 부유식 구조물에 있어서, 라이저와 근해용 구조물 사이의 계면의 구조는 하중 및 상대 운동 뿐 아니라 라이저와 계면이 견뎌내야 하는 최종 응력과 피로도 고려해야만 한다. 근해용 부유식 선박은 수면 아래로 용이하게 연장되고 외부의 힘이 걸려서 플랫폼이 운동하게 되는 구조를 가지고 있다. 라이저의 상단부와 하단부는 모두 부유식 플랫폼의 운동에 의해 영향을 받는다. 부유식 선박과 라이저 파이프 시스템에 작용하는 힘으로는 상하 요동, 전후 요동, 좌우 요동, 요동과 파동, 파도의 높이와 주기, 해류, 라이저 내에서 작용하는 유체의 소정의 중력, 라이저에 부착된 부력 수단, 해류 프로파일, 유정으로부터의 플랫폼의 이격, 라이저 상부에서의 장력, 라이저의 강성도, 그리고 라이저의 수직 배열로 인한 힘이 있다.For offshore floating structures, the structure of the interface between the riser and the offshore structure must take into account the load and relative motion as well as the final stresses and fatigue that the riser and interface must withstand. Offshore floating vessels have a structure that easily extends below the surface of the water and causes external movement of the platform. Both the top and bottom of the riser are affected by the movement of the floating platform. Forces on floating vessels and riser pipe systems include up and down oscillations, forward and backward oscillations, left and right oscillations, oscillations and waves, wave heights and cycles, ocean currents, a given gravity of fluid acting within the riser, and buoyancy attached to the riser. There are means, current profiles, the separation of the platform from the well, the tension at the top of the riser, the stiffness of the riser, and the force due to the vertical arrangement of the riser.

외부의 힘은 유정 헤드부에 대해 플랫폼이 측방향으로 이동하게 하는데, 이로 인해 유정 위의 부하가 걸리지 않은 위치에서의 수직 높이와 외부 힘에 의해 측방향으로 이동한 경우의 수직 높이와의 차이만큼의 플랫폼의 하강(set-down)이 야기된다. 다르게 말하자면, 측방향 이동은 텐돈 제한 때문에 플랫폼 드래프트(draft)를 상승시킨다. 플랫폼 셋다운은 라이저의 장력을 변화시키고, 만약 라이저가 정박 텐돈과 동축관계로 배치되어 있지 않다면 라이저의 유효 길이도 변화시킨다. 따라서, 플랫폼 셋다운 중에, 라이저의 상단부와 플랫폼 사이의 수직 슬라이딩 운동이 있게 된다. 이 상대적인 수직 운동은 라이저 스트로크(stroke)로 알려져 있다.The external force causes the platform to move laterally relative to the well head, which results in a difference between the vertical height at the unloaded position on the well and the vertical height when moved laterally by external forces. This causes a set-down of the platform. In other words, the lateral movement raises the platform draft due to tendon constraints. Platform set-down changes the riser's tension and, if the riser is not coaxial with the anchoring tendon, the riser's effective length. Thus, during platform set down, there is a vertical sliding movement between the top of the riser and the platform. This relative vertical motion is known as the riser stroke.

라이저 또는 엄빌리컬과 정박 텐돈 사이의 일반적으로 평행한 관계 때문에, 또한 라이저 스트로크는 플랫폼 설계의 함수이다. 라이저를 선체 가까이에 배치하면 잠재적인 라이저 스트로크가 감소하는 반면, 라이저를 선체로부터 더 멀리 배치하면 잠재적인 라이저 스트로크가 증가하게 된다. 라이저 스트로크를 보상하기 위해, 라이저의 상단을 비교적 복잡한 라이저 텐셔닝 시스템에 의해 플랫폼에 연결하는데, 이 시스템은 플랫폼이 라이저에 대해 이동할 수 있게 해주는 동시에 라이저에 원하는 장력을 유지시킨다.Because of the generally parallel relationship between the riser or umbilical and the anchoring tendon, the riser stroke is also a function of platform design. Positioning the riser close to the hull reduces the potential riser stroke, while placing the riser further away from the hull increases the potential riser stroke. To compensate for the riser stroke, the top of the riser is connected to the platform by a relatively complex riser tensioning system, which allows the platform to move relative to the riser while maintaining the desired tension on the riser.

대규모의 망상형 지지부 없이 라이저 또는 엄빌리컬을 간단하고 강력하게 측방향으로 지지하기 위해 라이저를 선박 선체에 가깝게 배치하는 것이 유리하다. 또한, 라이저를 선체에 가깝게 배치하면 소정의 수평 플랫폼 이동에 대해 라이저 부하 및 라이저 스트로크가 감소하게 되고, 이는 라이저 텐셔너 구조 요건이 더욱 완화되고 부수적으로 비용도 절감되게 해 준다. 텐셔너의 크기와 용량 요건의 완화는 갑판 하중과 갑판 구조 지지부의 요건도 완화시킬 수 있다.It is advantageous to place the risers close to the hull of the ship in order to simply and strongly laterally support the risers or umbilicals without massive reticulated supports. In addition, placing the riser close to the hull reduces riser load and riser stroke for a given horizontal platform movement, which further reduces riser tensioner structural requirements and consequently reduces costs. Relaxation of tensioner size and capacity requirements can also mitigate the requirements of deck loads and deck structural supports.

도 1은 선체로부터 선외로 연장하는 트러스로부터 수중에 현수되어 있는 라이저를 구비하는 종래 기술의 정박된 TLP의 측면도이다.1 is a side view of a prior art anchored TLP having a riser suspended in water from a truss extending outboard from the hull.

도 2는 도 1의 2-2 선을 따라 취한 횡단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.

도 3은 TLP 폰툰의 내측에 부착되어 있는 격자 망상 구조를 이용하여 수중에 현수되어 있는 라이저를 구비하는 종래 기술의 정박된 TLP의 측면도이다.3 is a side view of a prior art anchored TLP having a riser suspended in water using a lattice network structure attached to the inside of the TLP pontoons.

도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 취한 횡단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.

도 5는 흘수선 위에서부터 수직으로 현수되고, 용골 가이드를 이용하여 TLP 선체 선외와 그 부근의 흘수선 아래에서 측방으로 지지되는 라이저를 구비하는 본 발명에 따른 정박된 TLP의 측면도이다.5 is a side view of an anchored TLP according to the present invention having a riser suspended vertically above the waterline and supported laterally below the waterline near and around the TLP hull using a keel guide.

도 6은 본 발명에 따라 선외 선체 표면에 부착된 용골 가이드를 사용하여 용골 근처에서 측방으로 지지되어 있는 라이저가 도시되어 있는 도면 5의 6-6 선을 따라 취한 횡단면도이다.FIG. 6 is a cross sectional view taken along line 6-6 of FIG. 5 showing risers supported laterally near the keel using a keel guide attached to the outboard hull surface in accordance with the present invention.

도 7은 용골 가이드를 자세히 보여주고 있는 도 5의 일부에 대한 확대 측면도이다.7 is an enlarged side view of a portion of FIG. 5 showing the keel guide in detail.

도 8은 본 발명에 따른 개방 프레임 측방향 도입식 용골 가이드의 사시도이다.8 is a perspective view of an open frame laterally introduced keel guide according to the invention.

도 9는 일반적인 용골 조인트 또는 종래 기술에 대한 횡단면도이다.9 is a cross-sectional view of a typical keel joint or prior art.

도 10은 플랫폼 갑판에 위치하고 있는 라이저 텐셔너가 도시되어 있는 본 발명에 따른 TLP의 수직 횡단면도이다.10 is a vertical cross-sectional view of a TLP according to the present invention with riser tensioners positioned on the platform deck.

도 11은 선내 폰툰 표면에 부착된 용골 가이드를 사용하여 용골 근처에서 측방으로 지지되어 있는 라이저를 구비하는 본 발명에 따른 TLP의 수평 횡단면도이다.11 is a horizontal cross-sectional view of a TLP according to the present invention having a riser supported laterally near the keel using a keel guide attached to the inboard pontoon surface.

도 12는 용골 가이드가 안에 배치되어 있는 문풀(moonpool)을 구비하는 본 발명에 따른 TLP의 수평 횡단면도이다.12 is a horizontal cross-sectional view of a TLP according to the present invention with a moonpool with a keel guide disposed therein.

도 13은 TLP 선체 바닥에 라이저 생산 슬롯을 구비하고 있는 본 발명에 따른 TLP의 수평 횡단면도이다.13 is a horizontal cross-sectional view of a TLP according to the present invention with riser production slots in the bottom of the TLP hull.

본 발명의 주요한 목적은 부유식 플랫폼의 용골 위에서 수직으로 또는 거의 수직으로 현수되고, 용골 또는 그 부근에의 높이에서 플랫폼 선체의 둘레부를 따라 배치된 용골 가이드에 의해 지지되는 라이저 또는 엄빌리컬을 구비하도록 구성된 부유식 플랫폼을 제공하는 것이다.It is a primary object of the present invention to have risers or umbilicals suspended vertically or nearly vertically above the keel of a floating platform and supported by a keel guide disposed along the perimeter of the platform hull at a height at or near the keel. It is to provide a floating platform configured to.

본 발명의 다른 목적은 정박 텐돈의 선체 부착 지점의 수직 높이 또는 용골 또는 그 부근에서의 수직 높이에서 라이저 또는 엄빌리컬을 측방으로 지지하는 것이다.Another object of the present invention is to laterally support the riser or umbilical at the vertical height of the hull attachment point of the anchoring tendon or at the vertical height at or near the keel.

본 발명의 또 다른 목적은 향상된 라이저 구조 지지부를 제공하고, 선체와 일체로 되어 있거나 견고하게 연결되어 있는 측방 지지 구조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved riser structure support and to provide a lateral support structure that is integral with the hull or rigidly connected.

본 발명의 또 다른 목적은 파도 영역에서 라이저 또는 엄빌리컬에 파도 충격을 감소시켜, 라이저/선체의 충돌을 최소화하고 라이저의 피로 수명을 증가시키면서, 라이저가 선체 부근에서 수직 또는 거의 수직으로 배치되게 하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to reduce the wave impact on the riser or umbilical in the wave region, thereby minimizing riser / hull collisions and increasing the fatigue life of the riser, while allowing the riser to be placed vertically or nearly vertically near the hull. To provide a way.

본 발명의 또 다른 목적은 선체 부근에 수직으로 라이저를 배치함으로써 잠재적인 라이저 스트로크를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of reducing potential riser strokes by placing risers vertically near the hull.

본 발명의 또 다른 목적은 라이저 텐셔너 용량을 감소시키고, 잠재적인 라이저 스트로크를 감소시킴으로써 다른 구조 요건을 완화시키는 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a method of mitigating other structural requirements by reducing riser tensioner capacity and reducing potential riser stroke.

본 발명의 전술한 목적 및 다른 특징 및 이점은 해양저로부터 수직 또는 거의 수직으로 연장하는 라이저 또는 엄빌리컬과 정합하는 TLP 또는 반잠수식 플랫폼과 같은 근해용 부유식 시스템에 합체되어 있다. 라이저는 용골 위에 수직으로 현수되어 있고(대체로, 필수적인 것은 아니지만 수면 위에서), 플랫폼 선체의 수중에 잠긴 둘레부를 따라 또는 생산 라이저 슬롯에 의해 선체 내에 배치되어 있는 용골 가이드에 의해 선체 또는 그 부근에서 측방으로 지지된다. 용골 가이드 또는 생산 라이저 슬롯은 용골 조인트를 수용하도록 설계 및 구성되어 있는데, 이 용골 조인트는 라이저를 측방으로 지지하는 지지면을 제공하면서, 플랫폼에 대해 자유롭게 수직 운동할 수 있게 해 준다. 용골 가이드는 선외방향 선체 표면, 선내방향 선체 표면, 또는 문풀에 배치될 수 있다.The above objects and other features and advantages of the present invention are incorporated in offshore floating systems such as TLPs or semi-submersible platforms that mate with risers or umbilicals extending vertically or nearly vertically from the ocean floor. The risers are suspended vertically on the keel (usually on the surface, although not necessarily, on the surface) and along the submerged circumference of the platform hull or laterally by the keel guides disposed in the hull by the production riser slots. Supported. The keel guide or production riser slot is designed and configured to receive the keel joint, which provides free support for the platform while providing a support surface for supporting the risers laterally. The keel guide may be disposed on the outboard hull surface, the inboard hull surface, or the door pool.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예를 기초로 하여 더 자세히 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명은 본 명세서에서는 간단하게 플랫폼(10)으로 부르고 있는 TLP 또는 반잠수식 플랫폼과 같은 근해용 부유식 시스템에 관한 것이다. 플랫폼은 탄화수소의 생산 및 처리, 시추, 및 개수(改修)를 위한 장비가 구비되어 있는 하나 이상의 갑판(20)으로 구성되어 있다. 갑판(20)은 편의성 및 안정성과, 사람이 이용하는 지지 구조물을 제공한다. 갑판은 수중에 잠기거나 부분적으로 잠겨서 플랫폼에 부력을 제공하는 선체(18)에 의해 지지되어 있다. 선체(18)에는 텐돈(12) 또는 다른 정박 수단의 부착 지점(19)이 마련되어 있다. 선체(18)는 종종 수평 삼각형, 사각형, 원형, 또는 십자가형 구조물을 형성하도록 위치설정되어 있는 하나 이상을 잠수식 폰툰을 포함할 수 있다. 하나 이상의 수직 기둥(22)은 선체(18)로부터 상방향으로 수면을 관통 연장하여, 갑판(20)에 부착된다.5 and 6, the present invention relates to a floating system for offshore, such as a TLP or semi-submersible platform, referred to herein simply as platform 10. The platform consists of one or more decks 20 equipped with equipment for the production and processing of hydrocarbons, drilling, and reclaiming. Deck 20 provides convenience and stability and a support structure for human use. The deck is supported by a hull 18 that is submerged or partially submerged to provide buoyancy to the platform. The hull 18 is provided with attachment points 19 of tendons 12 or other anchoring means. The hull 18 may include one or more submersible pontoons that are often positioned to form horizontal triangular, square, circular, or cross-shaped structures. One or more vertical columns 22 extend from the hull 18 upwards through the water surface and are attached to the deck 20.

플랫폼(10)은 대양저(11)로부터 수직 또는 거의 수직으로 연장하는 하나 이상의 라이저(14) 또는 엄빌리컬과 정합되어 있다. 라이저(14)는 물, 가스, 또는 화학물질의 굴착, 생산, 이송, 주입에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 라이저는 용골(26) 위에 바람직하게는 갑판(20)으로부터 수직으로 현수되어 있다. 플랫폼(10)은 용골 조인트 리셉터클 또는 지지 리셉터클로도 알려져 있는 용골 가이드(7)를 포함할 수 있는데, 이 용골 가이드는 수중에 잠겨져 있는 선체(18)의 외측 둘레부를 따라 배치되어 간단하게 라이저(14)를 측방향으로 지지한다. 용골 가이드(7)는 선체(18)에서 상승된 위치에 배치되어 있을 수 있지만, 용골 가이드(7)는 용골(26)의 수직 높이 또는 그 부근 및/또는 선체 텐돈 부착 지점{텐돈 포치(tendon porch)}의 수직 높이 또는 그 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 특히 TLP의 경우에는 용골 가이드(7)의 수직 높이가 텐돈 포치의 수직 높이에 또는 그 부근에 유지되어, 용골 가이드 높이에서의 라이저의 상부가 텐돈의 상부와 평행하게 이동하는 것이 바람직하다.The platform 10 is mated with one or more risers 14 or umbilicals extending vertically or nearly vertically from the ocean floor 11. The riser 14 may be used for excavation, production, transport, or injection of water, gas, or chemicals. The riser according to the invention is suspended vertically from the deck 20, preferably above the keel 26. The platform 10 may include a keel guide 7, also known as a keel joint receptacle or support receptacle, which is simply placed along the outer periphery of the hull 18 submerged in water and simply riser 14. ) Laterally. The keel guide 7 may be arranged at a raised position in the hull 18, but the keel guide 7 may be at or near the vertical height of the keel 26 and / or the hull tendon attachment point (tendon porch). ) Is preferably at or near the vertical height. In particular, in the case of TLP, it is preferable that the vertical height of the keel guide 7 is maintained at or near the vertical height of the tendon porch so that the top of the riser at the keel guide height moves in parallel with the top of the tendon.

각 라이저(14)에는 용골 가이드(7)가 수용되는 용골 조인트 조립체(8)가 장착되어 있다. 용골 조인트 조립체(8)는 라이저(14)에 지지면을 제공하여, 라이저가 용골 가이드(7) 내의 수직축을 따라서 자유롭게 이동할 수 있게 해주면서, 측방으로 지지한다. 도 7은 도 5에 도시되어 있는 6 개의 용골 가이드의 확대도인데, 이 도면은 용골 가이드의 구조를 더 자세히 보여주지만 오직 하나의 라이저(14)와 용골 조인트(8)만이 도시되어 있다.Each riser 14 is equipped with a keel joint assembly 8 in which the keel guide 7 is received. The keel joint assembly 8 provides a support surface for the riser 14 to support it laterally while allowing the riser to move freely along the vertical axis in the keel guide 7. FIG. 7 is an enlarged view of the six keel guides shown in FIG. 5, which shows the structure of the keel guide in more detail but only one riser 14 and keel joint 8 are shown.

용골 가이드(7)는 선체(18)와 일체의 구조이거나, 또는 선박 선체(18)에 단단하게 장착되도록 설계 및 구성되어 있다. 용골 가이드(7)는 특정의 라이저 용골 조인트(8)를 수용하도록 설계되어 있다. 용골 가이드(7)는 그 안에서 용골 조인트(8)와 라이저(14)를 측방으로 지지하고 있다. 용골 가이드는 라이저 파이프를 측방향으로 도입시키는 슬롯형 구조(7A)이거나, 라이저 파이프를 수직방향으로 도입시키는 폐쇄형 구조(7B)일 수 있다. 전형적인 개방 프레임의 측방향 도입식 용골 가이드 구조의 개략적인 사시도가 도 8에 도시되어 있다.The keel guide 7 is designed and configured to be integral with the hull 18 or to be firmly mounted to the ship hull 18. The keel guide 7 is designed to receive a particular riser keel joint 8. The keel guide 7 supports the keel joint 8 and the riser 14 in the side. The keel guide may be a slotted structure 7A for introducing the riser pipe laterally or a closed structure 7B for introducing the riser pipe vertically. A schematic perspective view of a side opening keel guide structure of a typical open frame is shown in FIG. 8.

당업계에 용골 조인트가 공지되어 있고, 도 9에는 종래 기술의 일반적인 용골 조인트(8)가 자세히 도시되어 있다. 라이저(14)는 용골 조인트 외부 케이싱(60)과 엘라스토머 베어링(62)에 끼워맞춤 결합된다. 이 베어링(62)은 캡쳐 링(64)에 의해 적소에 유지된다. 외부 케이싱(60)의 하단부에는 용골 조인트 부싱(66)이 끼워맞춤 결합되어 있다. 이어서, 용골 조인트(8)는 용골 가이드(7)로 하강되고, 용골 조인트 부싱(66)이 리셉터클(7) 내에서의 안전한 끼워맞춤을 제공한다. 가변 강성 요소를 가지고 있고, 중량의 벽 라이저 파이프로부터 보통의 라이저 오.디. 파이프(riser O.D. pipe)로의 일체의 변이부를 구비하는 스플릿 조인트와 같은 변형 용골 조인트를 사용할 수도 있다.Keel joints are known in the art, and in FIG. 9 a general keel joint 8 of the prior art is shown in detail. The riser 14 fits into the keel joint outer casing 60 and the elastomer bearing 62. This bearing 62 is held in place by the capture ring 64. Keel joint bushing 66 is fitted to the lower end of outer casing 60. The keel joint 8 is then lowered to the keel guide 7, with the keel joint bushing 66 providing a secure fit in the receptacle 7. Normal riser O.D. with variable rigidity elements and from heavy wall riser pipes. It is also possible to use deformed keel joints, such as split joints with integral transitions to a riser O.D.pipe.

도 10에는 본 발명에 따른 생산 라이저 시스템이 도시되어 있다. 라이저(14)는 대양저(11)의 해저 유정 헤드(40)에 연결된 채 도시되어 있다. 라이저(14)와 플랫폼(10)에 외부의 힘에 의해 가해진 라이저 스트로크를 보상하기 위해, 라이저(14)는 패시브 스프링 라이저 텐셔너(passive spring riser tensioner; 42)에 의해 갑판(20)으로부터 장력이 가해진다. 바람직하게는, 텐셔너(42)는 플랫폼(10)의 지하 갑판에 배치되어 있다. 라이저(14)는 플랫폼 선체(18)에 부착되어 있는 용골 가이드(7)와, 이 용골 가이드에 수용된 용골 조인트(8)에 의해 측방으로 지지된다. 라이저(14)는 튜브 헤드(44)와 서피스 트리(surface tree; 46)에서 종료되고, 이 서피스 트리로부터 주입 엄브리컬(48)과 생산 엄브리컬(5)이 연장하고 있다.10 shows a production riser system according to the invention. The riser 14 is shown connected to the seabed well head 40 of the ocean bottom 11. To compensate for riser strokes applied by external forces on riser 14 and platform 10, riser 14 is tensioned from deck 20 by a passive spring riser tensioner 42. All. Preferably, the tensioner 42 is disposed on the underground deck of the platform 10. The riser 14 is laterally supported by a keel guide 7 attached to the platform hull 18 and a keel joint 8 housed in the keel guide. The riser 14 is terminated at the tube head 44 and the surface tree 46 from which the injection umbrella 48 and the production umbrella 5 extend.

본 발명에 따르면, 용골 가이드는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 선외 표면(30)과 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 선내 표면(32)을 비롯하여, 선체(18) 주변부를 따라서 어느 곳에라도 배치될 수 있다. 도 11은 링형 폰툰에 의해 형성되어 있는 선체(18)를 구비하는 TLP의 수평 횡단면도이다. 용골 가이드(7)는 선내 표면(32)의 선체에 직접 부착되어, 라이저(14)를 측방으로 지지한다. 도 11에는 도시되어 있지 않지만, 용골 가이드는 선내 표면(32)과 선외 표면(30)에 모두 동시에 존재할 수 있다.According to the present invention, the keel guide may be placed anywhere along the periphery of the hull 18, including the outboard surface 30 as shown in FIG. 6 and the inboard surface 32 as shown in FIG. 11. Can be. 11 is a horizontal cross-sectional view of a TLP with a hull 18 formed by ring pontoons. The keel guide 7 is attached directly to the hull of the inboard surface 32 to support the riser 14 laterally. Although not shown in FIG. 11, the keel guide may be simultaneously present on both the inboard surface 32 and the outboard surface 30.

도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 선체(18)는 하나 이상의 문풀(24)을 포함할 수 있다. 이 문풀은 다른 기능 중에 라이저(14)의 경로를 형성하고 차단하는 데에 사용되는, 선체(18) 둘레의 소정 공간의 덮개부 또는 선체(18) 중앙 또는 그 부근의 개구부이다. 개구형 문풀은 그 상부와 바닥부가 라이저의 경로를 형성하도록 천공되어 있고, 그 바닥부와 상부는 모두 수면 아래에 있다. 한편, 폐쇄형 문풀은 흘수선 아래에 위치하는 바닥부와 흘수선 위에 위치하는 상부를 구비하고 있다. 또한, 용골 가이드(7)는 개방형 문풀 또는 폐쇄형 문풀 내에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 12, the hull 18 may include one or more door pools 24. This door pool is a cover of a predetermined space around the hull 18 or an opening in the center or near the hull 18, which is used to form and block the path of the riser 14, among other functions. The open door pool is perforated so that its top and bottom form the path of the riser, and both the bottom and top are below the water surface. On the other hand, the closed door pool has a bottom located below the water line and an upper portion located above the water line. In addition, the keel guide 7 may be arranged in an open or closed door pool.

본 발명은 라이저를 측방으로 지지하는 변형 구조를 제공한다. 도 13에 도시되어 있는 바와 같이 선체에 배치되어 있는 생산 라이저 슬롯 또는 호저 파이프(hawser pipe) 관통부(6)를 사용할 수도 있다. 본 발명의 전술한 구조와 같이, 라이저는 갑판(20)에 배치되어 있는 텐셔너에 의해 수직으로 지지될 수 있고, 용골 조인트는 생산 라이저 슬롯(6) 내에 끼워맞춤 결합되도록 설계 및 구성되어 있다.The present invention provides a deformable structure for supporting the risers laterally. It is also possible to use production riser slots or hawser pipe penetrations 6 arranged in the hull as shown in FIG. 13. As with the above-described structure of the present invention, the riser can be vertically supported by a tensioner disposed on the deck 20, and the keel joint is designed and configured to fit into the production riser slot 6.

비록, 본 발명은 플랫폼 운전 중에 라이저를 지지하는 데에 가장 적합하지만, 라이저를 임시적으로 지지하는 데에 사용할 수도 있다.Although the present invention is best suited for supporting the riser during platform operation, it can also be used to temporarily support the riser.

본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하였지만, 본 발명의 바람직한 실시예를 수정하거나 변경하는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 수정 및 변경은 아래의 청구항에 기재되어 있는 본 발명의 기술정 사상 및 보호범위 내에 있다.While the preferred embodiments of the invention have been described in detail, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or variations of the preferred embodiments of the invention will occur. Such modifications and variations are within the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below.

Claims (43)

해저 영역에 고정되는 하단부를 구비하는 복수 개의 라이저(riser) 또는 엄빌리컬(umbilical)을, 용골이 마련되어 있는 선체를 구비하고 대체로 상기 해저 영역에 정박되는 부유식 선박에 결합시키는 방법에 있어서,A method of coupling a plurality of risers or umbilicals having a lower end secured to a seabed area to a floating vessel having a hull provided with a keel and generally anchored to the seabed area, 상기 용골 위의 높이로부터 라이저 또는 엄빌리컬을 현수하는 단계와,Suspending a riser or umbilical from a height above the keel, 상기 선체의 둘레부를 따르는 지점에서 라이저를 측방으로 지지하는 단계Laterally supporting the risers at points along the perimeter of the hull; 를 포함하는 것인 결합 방법.Bonding method comprising a. 제1항에 있어서, 상기 지점은 흘수선 아래에 위치하는 것인 결합 방법.The method of claim 1, wherein said point is located below the draft line. 제1항에 있어서, 상기 지점은 대체로 상기 용골의 높이에 대응하는 높이에 위치하는 것인 결합 방법.The method of claim 1, wherein the point is generally located at a height corresponding to the height of the keel. 제1항에 있어서, 상기 지점은 상기 선체의 선외방향 표면에 위치하는 것인 결합 방법.The method of claim 1 wherein the point is located on the outboard surface of the hull. 제1항에 있어서, 상기 지점은 상기 선체의 선내방향 표면에 위치하는 것인 결합 방법.The method of claim 1 wherein the point is located on an inboard surface of the hull. 제1항에 있어서, 상기 지점은 상기 선박의 문풀(moonpool)의 표면에 위치하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the point is located on the surface of a moonpool of the vessel. 제1항에 있어서, 상기 각 지점에서 상기 선박에 대해 상기 라이저가 축방향으로 이동할 수 있도록 설계 및 구성된 지지부를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.The method of claim 1 further comprising providing a support designed and configured to allow the riser to move axially relative to the vessel at each point. 제1항에 있어서, 상기 지지 단계는 상기 지점에 위치하는 복수 개의 용골 가이드에 의해 수행되는 것인 결합 방법.The method of claim 1, wherein said supporting step is performed by a plurality of keel guides located at said points. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 용골 가이드는 상기 라이저 중 하나가 측방향으로 도입될 수 있도록 설계 및 구성된 것인 결합 방법.The method of claim 8, wherein the one or more keel guides are designed and configured such that one of the risers can be introduced laterally. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 용골 가이드는 상기 라이저 또는 엄빌리컬 중 하나가 수직방향으로 도입되도록 설계 및 구성된 것인 결합 방법.The method of claim 8, wherein the one or more keel guides are designed and configured such that one of the riser or umbilical is introduced in a vertical direction. 제1항에 있어서, 상기 현수 단계는 The method of claim 1, wherein the suspension step 상기 라이저 또는 엄빌리컬에 장력을 가하는 단계와,Applying tension to the riser or umbilical; 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 상기 선박에 대해 축방향으로 이동가능하게 하는 단계Making the riser or umbilical axially movable relative to the vessel 를 더 포함하는 것인 결합 방법.It further comprises a bonding method. 제1항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 대체로 수직방향으로 현수하는 단계를 더 포함하는 것인 결합 방법.The method of claim 1 further comprising suspending the riser or umbilical in a generally vertical direction. 제1항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 흘수선 위의 높이로부터 현수하는 단계를 더 포함하는 것인 결합 방법.The method of claim 1, further comprising suspending the riser or umbilical from a height above the water line. 제1항에 있어서, 상기 현수 단계는 스프링에 의해 수행되는 것인 결합 방법.The method of claim 1 wherein the suspension step is performed by a spring. 제1항에 있어서, 상기 현수 단계는 상기 선박의 부력에 의해 수행되는 것인 결합 방법.The method of claim 1, wherein the suspension step is performed by buoyancy of the vessel. 해저 영역에 고정되는 하단부를 구비하는 복수 개의 라이저 또는 엄빌리컬을, 용골이 마련되어 있는 잠수식 선체를 구비하고 대체로 상기 해저 영역에 정박되는 부유식 선박에 결합시키는 방법에 있어서,A method of coupling a plurality of risers or umbilicals having a lower end secured to a seabed area to a floating vessel having a submersible hull provided with keel and generally anchored to the seabed area, 상기 용골 위의 높이로부터 라이저 또는 엄빌리컬을 현수하는 단계와,Suspending a riser or umbilical from a height above the keel, 상기 선체를 관통하는 수직 통로에서 라이저 또는 엄빌리컬을 측방으로 지지하는 단계Laterally supporting a riser or umbilical in a vertical passageway through the hull 를 포함하는 것인 결합 방법.Bonding method comprising a. 제16항에 있어서, 상기 각 통로에서 상기 선박에 대해 상기 라이저가 축방향으로 이동할 수 있도록 설계 및 구성된 지지부를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인 결합 방법.17. The method of claim 16, further comprising providing a support designed and configured to allow the riser to move axially relative to the vessel in each passageway. 제16항에 있어서, 상기 현수 단계는 The method of claim 16, wherein the suspension step 상기 라이저 또는 엄빌리컬에 장력을 가하는 단계와,Applying tension to the riser or umbilical; 상기 라이저 또는 엄빌리컬이 상기 선박에 대해 축방향으로 이동할 수 있게 하는 단계Allowing the riser or umbilical to move axially relative to the vessel 를 더 포함하는 것인 결합 방법.It further comprises a bonding method. 제16항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 대체로 수직방향으로 현수하는 단계를 더 포함하는 것인 결합 방법.17. The method of claim 16 further comprising suspending the riser or umbilical in a generally vertical direction. 제16항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 흘수선 위의 높이로부터 현수하는 단계를 포함하는 것인 결합 방법.17. The method of claim 16, comprising suspending the riser or umbilical from a height above the water line. 제16항에 있어서, 상기 현수 단계는 스프링에 의해 수행되는 것인 결합 방법.The method of claim 16, wherein said suspending step is performed by a spring. 제16항에 있어서, 상기 현수 단계는 상기 선박의 부력에 의해 수행되는 것인 결합 방법.The method of claim 16, wherein the suspending step is performed by buoyancy of the vessel. 용골을 구비하는 잠수식 부유식 선체와;A submersible floating hull having a keel; 상기 선체에 결합된 하단부를 구비하고 흘수선 위로 연장하는 기둥과;A pillar having a lower end coupled to the hull and extending above the waterline; 상기 기둥의 상단부와 결합되는 갑판과;A deck coupled with the upper end of the column; 상기 선체에 결합된 상단부와 해저에 결합된 하단부를 구비하는 정박 장치와;An anchoring device having an upper end coupled to the hull and a lower end coupled to the seabed; 상기 선체에 결합된 내부에 수직방향으로 배향된 대체로 원통형 통로를 구비하는 용골 가이드와;A keel guide having a generally cylindrical passageway oriented in a vertical direction coupled to the hull; 상기 선박에 결합된 상단부와 해저에 결합된 하단부를 구비하고, 상기 용골 가이드의 통로 안을 통과하는 라이저 또는 엄빌리컬A riser or umbilical having an upper end coupled to the vessel and a lower end coupled to the seabed and passing through a passage of the keel guide; 을 포함하는 부유식 선박.Floating vessel comprising a. 제23항에 있어서, 상기 정박 장치는 대체로 수직방향으로 배향되고 상기 부유식 선체에 의해 장력이 가해지는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the anchoring device is generally oriented in a vertical direction and tensioned by the floating hull. 제23항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬은 대체로 수직으로 배향되고 상기 부유식 선체에 의해 장력이 가해지는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the riser or umbilical is substantially vertically oriented and tensioned by the floating hull. 제23항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬과 상기 용골 가이드 사이에 배치되어 있는 용골 조인트를 더 포함하고, 이 용골 가이드는 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 측방으로 지지하면서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬이 상기 용골 가이드 내에서 길이방향으로 이동할 수 있도록 설계 및 구성되는 것인 부유식 선박.24. The riser or umbilical of claim 23, further comprising a keel joint disposed between the riser or umbilical and the keel guide, the keel guide supporting the riser or umbilical laterally. Floating vessel which is designed and configured to be able to move in the longitudinal direction within the keel guide. 제23항에 있어서, 상기 용골 가이드는 상기 선체의 선외방향 표면에 배치되는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the keel guide is disposed on an outboard surface of the hull. 제23항에 있어서, 상기 용골 가이드는 상기 선체의 선내방향 표면에 배치되는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the keel guide is disposed on an inboard surface of the hull. 제23항에 있어서, 상기 선체의 문풀에 용골 가이드가 배치되는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein a keel guide is disposed in the door pool of the hull. 제23항에 있어서, 상기 용골 가이드는 상기 통로와 연통하고 라이저 또는 엄빌리컬이 측방으로 도입될 수 있도록 설계 및 구성되어 있는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the keel guide is designed and configured to communicate with the passageway and to allow a riser or umbilical to be introduced laterally. 제23항에 있어서, 상기 용골 가이드는 대체로 상기 용골의 높이에 대응하는 높이에 배치되는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the keel guide is disposed generally at a height corresponding to the height of the keel. 제23항에 있어서, 상기 용골 가이드는 대체로 상기 정박 장치의 상단의 높이에 대응하는 높이에 배치되는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 wherein the keel guide is disposed generally at a height corresponding to the height of the top of the anchoring device. 제23항에 있어서, 상기 선박에 결합되고 상기 용골 위의 높이에 배치되는 텐셔너를 더 포함하고, 이 텐셔너에 상기 라이저 또는 엄빌리컬의 상단부가 결합되는 것인 부유식 선박.24. The floating vessel of claim 23 further comprising a tensioner coupled to the vessel and disposed at a height above the keel, to which the upper end of the riser or umbilical is coupled. 제33항에 있어서, 상기 텐셔너는 흘수선 위에 배치되는 것인 부유식 선박.34. The floating vessel of claim 33 wherein the tensioner is disposed above the waterline. 제33항에 있어서, 상기 텐셔너는 상기 갑판 위에 배치되는 것인 부유식 선박.34. The floating vessel of claim 33 wherein the tensioner is disposed above the deck. 용골을 구비하는 잠수식 부유식 선체와;A submersible floating hull having a keel; 상기 선체에 결합된 하단부를 구비하고 흘수선 위로 연장하는 기둥과;A pillar having a lower end coupled to the hull and extending above the waterline; 상기 기둥의 상단부와 결합되는 갑판과;A deck coupled with the upper end of the column; 상기 선체에 결합된 상단부와 해저에 결합된 하단부를 구비하는 정박 장치와;An anchoring device having an upper end coupled to the hull and a lower end coupled to the seabed; 상기 선체를 통해 수직으로 형성된 구멍부와;A hole formed vertically through the hull; 상기 선박에 결합된 상단부와 해저에 결합된 하단부를 구비하고, 상기 용골 가이드의 통로 안을 통과하는 라이저 또는 엄빌리컬A riser or umbilical having an upper end coupled to the vessel and a lower end coupled to the seabed and passing through a passage of the keel guide; 을 포함하는 부유식 선박.Floating vessel comprising a. 제36항에 있어서, 상기 정박 장치는 대체로 수직방향으로 배향되고 상기 부유식 선체에 의해 장력이 가해지는 것인 부유식 선박.37. The floating vessel of claim 36 wherein the anchoring device is generally vertically oriented and tensioned by the floating hull. 제36항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬은 대체로 수직방향으로 배향되고 상기 부유식 선체에 의해 장력이 가해지는 것인 부유식 선박.37. The floating vessel of claim 36 wherein the riser or umbilical is oriented generally vertically and tensioned by the floating hull. 제36항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬과 상기 구멍부 사이에 배치된 용골 조인트를 더 포함하고, 이 용골 조인트는 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 측방으로 지지하면서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬을 상기 구멍부 내에서 길이방향으로 이동하도록 설계 및 구성된 것인 부유식 선박.37. The apparatus of claim 36, further comprising a keel joint disposed between the riser or umbilical and the aperture, the keel joint supporting the riser or umbilical laterally, while supporting the riser or umbilical. A floating vessel designed and configured to move longitudinally within the aperture. 제36항에 있어서, 상기 선박에 결합되고 상기 용골 위의 높이에 배치된 텐셔너를 더 포함하고, 이 텐셔너는 상기 라이저 또는 엄빌리컬의 상단에 결합되는 것인 부유식 선박.37. The floating vessel of claim 36 further comprising a tensioner coupled to the vessel and disposed at a height above the keel, the tensioner coupled to the top of the riser or umbilical. 제40항에 있어서, 상기 텐셔너는 흘수선 위에 배치되는 것인 부유식 선박.41. The floating vessel of claim 40 wherein the tensioner is disposed above the waterline. 제40항에 있어서, 상기 텐셔너는 상기 갑판 위에 배치되는 것인 부유식 선박.41. The floating vessel of claim 40 wherein the tensioner is disposed above the deck. 제40항에 있어서, 상기 라이저 또는 엄빌리컬은 대체로 수직방향으로 배향되고 상기 텐셔너에 의해 장력이 가해지는 것인 부유식 선박.41. The floating vessel of claim 40 wherein the riser or umbilical is oriented generally vertically and tensioned by the tensioner.
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