KR20170039613A - 석유 시추용 해상 구조물 - Google Patents

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에스에스피 테크놀러지스, 인코포레이티드
니콜라스 제이. 밴덴웜
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Abstract

선체, 하부 선체 직경을 규정하는 평면형 용골, 평면형 용골에 연결되는 하부 원통형 부분, 제1 각도에서 내측으로 경사되는 벽을 가지며 하부 원통형 부분 위로 배치되는 하부 절단원추형 부분, 하부 절단원추형 부분에 직접 연결되며 외측으로 경사되는 벽을 가지는 상부 절단원추형 부분을 가지는 해상 구조물이 개시되며, 내측으로 경사되는 벽은 외측으로 경사되는 벽에 인접하여 선체 목부 직경을 가진 선체 목부를 형성한다. 해상 구조물은 주 데크, 문풀, 및 모터와 발전기에 의하여 작동되고 평면형 용골에 부착된 프로펠러들을 가진다. 해상 구조물은 챔버형 부유 스토리지 링 위로 연결된다.

Description

석유 시추용 해상 구조물{BUOYANT STRUCTURE FOR PETROLEUM DRILLING}
본 출원은 모두 “석유 시추, 생산, 저장 및 운송용 해상 구조물(BUOYANT STRUCTURE FOR PETROLEUM DRILLING, PRODUCTION, STORAGE AND OFFLOADING)이라는 명칭의 2013. 8. 30일 출원된 진행중인 미국 가특허출원 제61/872,515호에 대한 이익과 우선권을 주장하는 2014. 8. 6일에 출원된 진행중인 미국특허출원 제14/452,826호에 대해 우선권과 이익을 주장한다. 이들 자료는 전체로서 포함된다.
본 실시예들은 일반적으로 석유 시추, 생산, 저장 및 운송용 해상 구조물에 대한 것이다.
해양에서 시추 위치로부터 시추 위치로 예인될 수 있거나 그 자체 동력으로 이동할 수 있는 부유하는 선박인 매우 안정된, 그리고 챔버들에 관들의 스토리지를 추가적으로 제공하여, 관들이 해양으로 굴러 낙하하는 것을 방지하는 해상 구조물의 필요성이 존재한다.
쉽게 기울어지지 않는 시추선을 개발할 필요가 있다.
장비 및 선원을 관리하고 더욱 안전한 시추 작업을 제공하고 관들의 제조 및 상부측의 해저 시추 활동을 실행하기 위한 더 큰 수용 공간을 제공하기 위하여 시추선에 더 큰 문풀(moon pool;원통형의 공동(공동(空洞) 설비)의 필요성이 또한 존재한다.
본 발명의 실시예들은 이러한 필요를 충족시킨다.
본 발명의 상세한 설명은 이하와 같은 첨부 도면들을 참조하여 보다 잘 이해될 것이며, 여기서:
도 1은 디밸러스트(deballasted; 불안정한) 상태의 해상 구조물을 도시한다.
도 2는 밸러스트(ballasted; 안정한) 상태의 해상 구조물을 도시한다.
도 3은 부유하는 밸러스트된 해상 구조물의 배면도를 도시한다.
도 4는 선체의 단면을 도시한다.
도 5A는 해상 구조물의 하부 원통 부분의 평면도를 도시한다.
도 5B는 하부 원통 부분의 또 다른 평면도를 도시한다.
도 6은 복수의 변위저감장치의 세부 도면을 도시한다.
도 7은 기중기를 구비한 해상 구조물을 도시한다.
도 8은 해상 구조물의 내부선체 측면과 외부선체 측면 사이의 수밀(watertight) 격실의 평면도를 도시한다.
도 9는 벽 부분에 장착된 상하요동 제어 테라스(heave control terrace)들의 하나의 세부 도면을 도시한다.
도 10은 챔버형 부유 스토리지 링(storage ring) 위로 지지되는 해상 구조물의 실시예를 도시한다.
도 11은 챔버형 부유 스토리지 링의 평면도를 도시한다.
도 12A는 두 개의 외부 스태브(stab)를 가진 칸막이된 저장부의 실시예를 도시한다.
도 12B는 내부 스태브를 가진 칸막이된 저장부의 실시예를 도시한다.
도 12C는 두 개의 외부 스태브들과 하나의 내부 스태브를 가진 칸막이된 저장부의 실시예를 도시한다.
본 실시예들은 예시된 도면들을 참조하여 이하에 상세하게 설명된다.
본 장치를 상세하게 설명하기 전에, 본 장치는 특정 실시예들에 한정되지 않고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 실시예들은 시추 작업 및 비시추 작업 모드를 위하여 각각 밸러스트되고 디밸러스트(deballast)될 수 있는 수직축을 규정하는 특수 형상의 선체를 가지는 석유 시추, 생산, 저장 및 운송용 해상 구조물(bouyant structure)에 대한 것이다.
선체(hull)는 모든 높이들에서 원형의 수평 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.
선체는 해면에 가장 근접한 부분으로부터 규정될 수 있다. 선체의 제1 부분은 도면들에서 D1으로 도시된 하부 선체 직경을 형성하는 평면형 용골(planar keel)이다.
선체는 평면형 용골에 연결된 하부 원통형(cylindrical) 부분을 가질 수 있다. 하부 원통형 부분의 직경(D1)은 선체 직경보다 더 클 수 있다.
선체는 하부 원통형 부분 위에 배치된 하부의 절단원추형(frustoconical) 부분을 더 가질 수 있다.
하부 절단원추형 부분은 제1 각도에서 내측으로 경사되는 벽들을 가질 수 있다. 이들 내측으로 경사되는 벽들은 수직축을 향하여 하부 원통형 부분의 둘레로부터 멀어지게 경사된다.
여기 사용되는 바와 같은 “내측으로 경사되는(inwardly sloping)”이라는 용어는 주위 또는 둘레로부터 멀어지고 수직축을 향하는 경사를 지칭할 수 있다. 내측으로 경사되는 벽들은 수직축에 대해 측정된 바와 같이 일반적으로 50도에서 70도 각도로서 경사된다.
선체는 하부 절단원추형 부분에 직접 연결된 상부 절단원추형 부분을 가질 수 있다.
상부 절단원추형 부분은 외측으로 경사되는 벽(outwardly sloping walls)을 가질 수 있으며 하부의 절단원추형 부분은 수직축에 대해 제2 각도에서 경사되는 내측으로 경사되는 벽을 가질 수 있다.
외측으로 경사되는 벽은 수직축에 대해 3도 내지 45도의 제2 각도일 수 있다.
외측으로 경사되는 벽은 내측으로 경사되는 벽과 인접하여 선체 목부 직경(D3)을 가진 선체 목부(hull neck)를 형성한다.
선체는 평면형 용골로부터 주 데크(main deck)까지 규정되는 선체 높이를 가질 수 있다. 평면형 용골로부터 주 데크까지 규정된 선체 높이는 선체 목부 직경(D3)의 45퍼센트 내지 90퍼센트이다.
선체 높이는 30미터 내지 80미터 범위일 수 있다.
선체 목부 직경(D3)은 선체의 최소 직경(D3)일 수 있다. 선체 목부 직경(D3)은 상부 선체 직경(D2)의 75퍼센트 내지 90퍼센트일 수 있다.
실시예들에서, 주 데크는 상부 선체 직경(D2)을 추가적으로 규정하는 일반적으로 수평인 주 데크일 수 있다.
주 데크는 상부 절단원추형 부분을 지나 연결될 수 있으며 운항 타워, 헬리포트, 화물 적재 데크 공간, 계류용 하향 타이(mooring tie down), 예인에 사용되는 상어이빨형 매듭(shark jaw), 및 기중기(derrick), 축압기, 호이스트, 발전기, 기중기용 상부 드라이브, 및 관 부재들을 구성하고 인상을 위한 장치에 한정되지 않는 추가적인 설비용 공간을 가질 수 있다.
선체는 상부 선체 직경(D2)의 115퍼센트 내지 130퍼센트인 하부 원통형 부분(D1)을 가질 수 있다.
선체 내에서, 주 데크 아래 평면형 용골 위는 문풀(moon pool)일 수 있다.
실시예들에서, 복수의 수밀 챔버들이 외부 선체 측면과 문풀 사이에 위치될 수 있다.
문풀은 테이퍼되게 형성될 수 있고 평면형 용골을 향하여 내측으로 일반적으로 증가하는 문풀 직경을 가질 수 있다.
문풀은 작을 수 있는 주 데크에 근접하는 제1 또는 1차 문풀 직경을 가질 수 있으며 이어서 이 직경은 문풀 직경이 평면형 용골에 근접함에 따라 점차로 증가할 수 있다.
실시예들에서, 문풀은 상부 선체 직경의 10 내지 30퍼센트인 타원의 소경과 상부 선체 직경의 25퍼센트 내지 50퍼센트인 타원의 대경을 가진 반 타원체 형상이다.
실시예들에서, 선체는 하부 원통형 부분의 벽의 구멍으로 문풀을 관통하여 연장하는 제1 터널을 포함할 수 있다.
제1 터널은 제1 터널 측벽, 제2 터널 측벽 및 터널 측벽들을 연결하는 터널 상부를 가질 수 있다.
터널은 해상 구조물의 운반이나 이동 동안 물의 마찰을 감소시키도록 작용한다.
복수의 상하요동 제어 테라스들이 선체에서 문풀의 해수에 인접해서 문풀을 둘러싸는 벽 부분에 형성될 수 있다. 복수의 상하요동 제어 테라스들은 문풀의 해수에 인접해서 평면형 용골에 가장 가까운 문풀 둘레의 벽 부분에 위치될 수 있다.
복수의 상하요동 제어 테라스들이 문풀 영역의 물의 상향 및 하향 스러스트를 감소시킴으로써 문풀의 상하유동을 제어하기 위하여 벽 부분으로부터 떨어지게 연장할 수 있다.
평면형 용골에 프로펠러들이 부착될 수 있으며 디젤 전기 발전기를 가진 디젤 모터와 같은 모터에 의하여 작동될 수 있으며, 모터와 발전기는 연료 탱크에 연결될 수 있다. 실시예들에서, 연료 탱크는 디젤 75,000배럴을 보유할 수 있다.
프로펠러들, 모터, 및 발전기 영역은 글로벌 위치 시스템(GPS), 동적 위치 시스템(DPS) 또는 다른 운항 시스템과 같은 내비게이션 시스템을 가지는 파일럿 하우스와 같은 제어 센터와 통신할 수 있다. 제어 센터는 시추를 위해서 또는 또 다른 위치로와 같은 이동을 위한 추진을 위하여 웰(well) 위로 해상 구조물을 동적으로 위치시키기 위하여 운항 시스템을 이용할 수 있다.
펌프를 가질 수 있는 복수의 밸러스트 탱크들이 필요시 선체의 밸러스팅 및 디밸러스팅을 위하여 제어 센터에 연결될 수 있다. 밸러스트 탱크는 피치와 롤에 영향을 주기 위하여 다양한 밀도의 물질을 포함시킬 수 있다.
해상 구조물은 대칭적인 물 라인의 연속에 기인하여 높은 예비 부력을 제공한다.
해상 구조물은 선체 챔버 내의 제어된 물 밸러스트 시스템을 이용함으로써 예상치 못한 불안정으로부터 선원과 장비 및 시추 유체를 보호하는 선체를 가진다.
해상 구조물의 문풀은 극풍(arctic wind), 또는 강우, 또는 강풍 세기의 폭풍우에 노출되지 않고 문풀의 여러 높이들에서 근로자들이 작업하도록 함으로써 모든 기후 조건들에서 시추 근로자들을 위한 증가된 안전한 작업 환경을 제공한다.
해상 구조물은, 선체가 풍향계를 필요로 하지 않으므로, 부유하는 시추 플랫폼으로서의 안정된 전력 소비 패턴을 제공한다. 이러한 해상 구조물에 의하여 선체는 동적인 위치 설정을 사용할 수 있으며 따라서 허리케인 크기 1 수준의 바람이 남서로부터 진행하고 이어서 북서로부터 진행하도록 불가사의하게 선회하듯이 방향들이 격심하게 환경적으로 변하는 것에 덜 민감할 수 있으며, 동적 위치설정을 이용함으로써, 이러한 선체는 계류 선박에 비교해서 더욱 용이하게 이들 풍향 변화에 적응할 수 있다.
본 실시예들에서, 해상 구조물은 계류될 수 있다.
해상 구조물의 선체의 디자인은 높은 건현(freeboard)을 제공하고 따라서 근로자가 그린 워터(green water)에 노출될 가능성을 감소시킨다.
해상 구조물은 작동 상태 동안 파도의 슬래밍(slamming) 힘의 충격에 노출되는 민감한 구조물 영역의 감소를 제공한다.
해상 구조물은 선체를 안정시키기 위하여 밸러스트 해양수로 부분적으로 채우기 위하여 연결된 워터 펌프들을 구비한 복수의 밸러스트 격실(compartments)들을 이용하여 밸러스트되고 디밸러스트될 수 있으므로, 물체를 격렬하게 부유시키는 것에 의한 충돌에 대해 근로자와 장비에 대해 증강된 안전성을 제공한다. 반잠수형 해양시추장치와 비교할 때, 부유 선체는 빈 공간에서의 자연스런 넘침에 의해 투수성을 감소시킨다.
실시예들에서, 해상 구조물은 수밀 격실들에 의하여 분리될 수 있는 외부 선체측면과 내부 선체 측면을 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 데크와 상부 절단원추형 부분 사이에 연결된 상부 원통형 부분을 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 하부 원통형 부분을 관통하여 문 풀로 연장하는 제1 터널과 제2 터널을 가질 수 있다.
제2 터널은 제1 방향으로 180도 내지 270도 각도에서 그리고 제1 터널로부터 제2 방향으로 180도 내지 90도에서 제1 터널에 연결될 수 있다.
제2 터널은 제2 터널 상부에 의하여 연결된 한 쌍의 제2 터널 측면들을 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 하부 원통형 구조물을 관통하여 연장하는 복수의 터널들을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 터널들은 일정 각도에서 제2 및 제3 터널에 연결된 제1 터널의 평화 표시(peace sign)를 형성할 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 180도 각도에서 문풀을 관통하여 연결된 제1 및 제2 터널들을 가질 수 있다.
터널들은 각각 터널 길이만큼 연장하는 바닥을 가질 수 있다. 터널용 바닥은 물 기둥을 관통하는 이동 속도와 문풀 내에 포착된 물의 감소 동안 수력학적인 저항의 형성을 감소시키며 변위를 감소시키기 위해 존재한다.
실시예들에서, 문풀은 수직 축 둘레에 중심으로 배치될 수 있다. 문풀은 또한 선체 측면과 같이 수직 축 중심에서 벗어나서 위치될 수 있다.
여기 사용된 바와 같은 “벨 형상(bell shaped)”이라는 용어는 구체적으로 반 타원 형상으로 타원 형상의 좁은 단부가 주 데크에 가장 가까운 타원 형상을 의미한다.
또한 “벨 형상”이라는 용어는 평면형 용골에 가장 가까운 벨 형상 부분에서 원통형 부분으로 변하는 타원 형상을 지칭한다.
여기 사용된 용어 “벨 형상”은 또한 내측으로 경사되는 벽들을 생성하는 반 타원 곡선 위에 위치된 노드들을 연결하는 일련의 직선들로 알려진 측지선 곡선(geodesic curve)을 지칭한다.
계량 기하학에서, 측지선 형상은 항상 저감 인자로서 존재하는 곡선을 이용하여 형성된다. 보다 정확하게는, t 1,t2∈ J에 대해 공식
Figure pct00001
이 생성되고 t ∈ I에 대해 I 중에 t의 이웃(J)이 있도록 상수 v ≥ 0가 존재하면, 실제 간격(I)에서 거리공간(M)으로의 [γ: I → M]이 측지선이다.
계량 기하학에서, 고려되는 측지선은 가끔 자연적인 파라미터화가 제공되며, 즉, 위에서 v = 1이고
Figure pct00002
이다.
모든 t 1,t 2∈I에 대해 마지막 등식이 충족되면, 측지선은 최소화 측지선 또는 최단 경로로 불린다. 최단 경로를 가진 그러한 측지 형상이 본 발명에 사용된다.
실시예들에서, 해상 구조물은 복수의 가변 속도로 해저를 향하여 점차로 증가하는 주 데크에 가장 가까운 제1 문풀 직경을 가진다. 문풀은 하부 데크에 먼저 연결되고 이어서 주 데크에 연결될 수 있다.
문풀 직경은 제1 문풀 직경에서 제2 문풀 직경까지 높이의 다른 부분들에서 다른 속도로 증가할 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 다수의 연결된 상하요동 제어 테라스들을 가질 수 있다. 실시예들에서, 상하요동 제어 테라스들은 문풀의 벽 부분 둘레에 위치됨에 따라 엇갈리게 설치될 수 있다.
실시예들에서, 상하요동 제어 테라스들은 각각 1미터 내지 20미터의 길이, 0.5미터 내지 3미터의 폭, 및 3 cm 내지 20 cm의 높이를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 상하요동 제어 테라스들은 상기 범위에서 다른 크기들을 가질 수 있다.
실시예들에서, 상하요동 제어 테라스들은 각각 복수의 관통공들을 가질 수 있다. 여기 사용된 바와 같은 “관통공(perforations)"이라는 용어는 상하요동 제어 테라스들에 형성된 구멍들을 지칭할 수 있다. 실시예들에서, 일부 상하요동 테라스들은 관통공들을 가질 수 있으며 다른 제어 테라스들은 가지지 않는다.
실시예들에서, 해상 구조물은 1 cm 내지 15 cm의 파동(wave)을 발생하는 3 cm 두께의 주름진 강판 또는 평 강판으로 제조된 상하요동 제어 테라스들을 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 상부 절단원추형 부분 또는 하부 절단원추형 부분에 형성된 제1 변위저감장치를 가질 수 있다. “변위저감장치(displacement reduction device)"라는 용어는 용기 바닥, 용기의 제1 측면, 및 용기의 바닥에 연결된 용기 제2 측면을 가지는 버킷 형상의 장치를 지칭할 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 제1 변위저감장치를 포함하지 않는 절단원추형 부분에 형성된 제2 변위저감장치를 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 상부 절단원추형 부분, 하부 절단원추형 부분 또는 그 모두에 형성된 복수의 변위저감장치들을 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 주 데크와 하부 절단원추형 부분 사이의 선체에 형성된 복수의 데크들을 가질 수 있다. 외부 벽으로 연장할 수 있는 주 데크를 제외하고, 각 데크는 문풀로부터 내부 선체 측면으로 연장할 수 있다. 데크 위에 있는 것들의 예들은 메자나인(mezzanine) 데크와 실라(cellar) 데크를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 시추 작업에 사용가능한 관(tubular)들을 저장할 수 있는 수밀 저장 챔버를 가질 수 있다.
관(tubular)들은 시추 파이프, 케이싱, 해양 라이저, 및 그 결합일 수 있다.
실시예들에서, 수직 저장 챔버는 수직축에 평행으로 배치될 수 있으며 수직 저장 챔버는 하나 이상의 복수의 데크들, 문풀 및 그의 결합으로부터 접근될 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 연료 구동 발전기를 가진 디젤-전기 모터에 연결되고, 평면형 용골에 장착된 다수의 프로펠러들과, 운항 시스템을 가지는 제어 센터를 가질 수 있다. 모터들과 발전기들을 가진 프로펠러들은 추진 및 동적인 위치 설정을 제공하는 운항 시스템에 연결될 수 있다. 운항 시스템은 선박의 원격 동적 위치 설정을 가능케 하는 위성 동적인 위치설정 시스템에 연결될 수 있다.
실시예들에서, 평면형 용골은 평면형 수평 용골일 수 있다. 용골은 실시예들에서 더욱 신속한 이동 및 더 낮은 연료 소비를 위하여 다소 둥글게 가공될 수 있다.
실시예들에서, 문풀은 일정한 직경 부분을 가질 수 있으며 용골로부터의 일정한 직경은 용골로부터 최대 16미터이다.
실시예에서, 해상 구조물은 복수의 상호체결 부분 또는 세그먼트들로 형성된 챔버형(chambered) 부유 스토리지 링 위에 위치되고 연결될 수 있다.
실시예들에서, 챔버형 부유 스토리지 링은 예인될 수 있으며 모듈형일 수 있으며 각 부분이 개별적으로 밸러스트된다. 챔버형 부유 스토리지 링은 해상 구조물에 대한 반영구적인 해저 랜딩 플랫폼을 발생할 수 있다.
챔버형 부유 스토리지 링은 실시예들에서 해상 구조물 아래 안전하게 계류 고정되어 해상 구조물과 챔버형 부유 스토리지 링 양측의 개구를 통해 시추할 수 있으므로 환경적으로 안전하고 작동상으로 수용가능한 환경을 생성한다.
상호체결된 모듈형 챔버형 부유 스토리지 링과 결합된 해상 구조물은 특히 극지의 얕은 해수 조건에 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 다수의 챔버형 부유 스토리지 링들은 직렬 연결방식으로 데이지-체인형 저장부 및 흐름 라인에 같이 연결될 수 있으므로 전 분야의 발전을 위한 생산을 지지하기 위하여 해저 건축물을 최적화한다.
미리 설정된 플랜지들과 배관은 해상 구조물과 스토리지 링들 사이에 연결하기 위하여 챔버형 부유 스토리지 링에 사용될 수 있다.
미리 설정된 흡입, 내부 배관, 및 미리 설정된 배출부는 신속 연결을 위하여 챔버형 부유 스토리지 링들에 예인형 모듈을 상호체결하도록 사용될 수 있으며 상호 연결성에 의하여 시추가 진행함에 따라 유닛들은 확장될 수 있다.
예인가능한 모듈형 상호체결식 챔버형 부유 스토리지 링의 하나의 이점은 분출하는 웰의 넘침 방지이다.
미리 설치된 배출부에 의하여 모듈형 상호체결된 챔버형 해상 구조물은 스토리지 링으로부터 탄화수소를 스토리지 링 위의 미리 설치된 플랜지들의 하나에 부착된 미리-연결된 흐름 라인을 통해 인접한 부유하는 저장 용기로 흡입 운송하도록 사용될 수 있다(이송하는 것처럼).
본 발명의 하나의 이점은 해상 구조물이 손상된 웰 위에 위치되어, 휘발성 유기 탄소를 포함하는 탄화수소가 흡입되고 올바른 환경상 봉쇄 및 저장을 위하여 탱커나 바지선으로 이동될 수 있는 점이다.
일 실시예에서, 각각의 예인가능한 모듈형 상호체결식 챔버형 부유 스토리지 링이 탄화수소 저장물과 같은 유체 저장물을 4597입방미터 내지 305614입방미터 수용할 수 있다.
일 실시예에서, 챔버형 부유 스토리지 링은 조각 그림과 같이 상호체결되는 3 내지 4개의 칸막이된 저장부를 가질 수 있다.
크기에서, 예인가능한(towable) 모듈형 상호체결식 챔버형 부유 스토리지 링들은 10피트 내지 60피트의 높이를 가질 수 있으며, 이동 깊이로 알려진 10피트 내지 20피트의 디밸러스트 깊이를 가질 수 있으며, 20피트 내지 40피트의 밸러스트 깊이를 가질 수 있다.
예인가능한 모듈형 상호체결식 부유 스토리지 링은 완전히 수중에서 유동하도록 밸러스트될 수 있다. 각각의 칸막이된 저장부는 수중에서 개별적으로 부유하도록 밸러스트될 수 있다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 운송시와 같이 디밸러스트 상태에서 해상 구조물을 도시한다. 도 2는 웰을 시추하거나 또는 웰 위에서 작업하기 위한 동작 상태와 같은 밸러스트 상태의 해상 구조물을 도시한다.
도 1과 도 2를 참조하면, 해상 구조물(10)은 수직축(14)과 상부 선체 직경(D2)을 가진 선체(12)를 포함할 수 있다.
선체(12)는 내부 선체측면에 연결된 외부 선체측면을 가질 수 있다. 외부 선체측면은 모든 높이들에서 수평 단면으로 원형, 타원, 및 측지선(geodesic) 그룹에서 선택된 외부 선체 형상을 가지는 것을 특징으로 한다. 내부 선체측면은 원형, 타원 및 측지선 그룹에서 선택된 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예들에서, 선체(12)는 하부 선체 직경(D1)을 규정하는 평면형 용골(20), 및 평면형 용골(20)에 연결된 하부 원통형 부분(22)을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 하부 원통형 부분(22)은 하부 선체 직경(D1)과 같은 직경을 가질 수 있으며 양측 직경들은 선체의 가장 큰 직경일 수 있다. 하부 선체 직경(D1)은 상부 선체 직경(D2)의 101퍼센트 내지 130퍼센트일 수 있다.
실시예들에서, 하부 절단원추형 부분(24)은 하부 원통형 부분(22) 위에 위치될 수 있다. 하부 절단원추형 부분(24)은 제1 각도(26)에서 생성된 내측으로 경사되는 벽(25)을 가질 수 있다. 수직축(14)에 대한 제1 각도(26)는 50도 내지 70도 범위일 수 있다.
선체(12)는 하부 절단원추형 부분(24)에 직접 연결될 수 있는 상부 절단원추형 부분(28)을 포함할 수 있다. 상부 절단원추형 부분(28)은 제2 각도(30)에서 외측으로 경사되는 벽(29)을 가질 수 있다. 제2 각도는 수직축으로부터 3도 내지 45도일 수 있다. 제2 각도는 극지에서 유빙 파괴 조건으로 특히 효과적일 수 있다.
하부 절단원추형 부분은 외측으로 경사되는 벽(29)에 인접하는 내측으로 경사되는 벽(25)을 가질 수 있다. 두 벽들의 교차부는 선체 목부 직경(D3)을 가지는 선체 목부(32)를 형성할 수 있다. 선체 목부 직경은 하부 선체 직경보다 적어도 10퍼센트 작을 수 있다.
해상 구조물은 평면형 용골(20)에서 주 데크(36)까지 측정된 선체 높이(34)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 주 데크(36)는 상부 절단원추형 부분(28) 위로 연결될 수 있다. 실시예들에서, 주 데크(36)는 형상이 둥글거나, 정사각형, 또는 직사각형일 수 있다.
실시예들에서, 하부 원통형 부분(22)은 상부 선체 직경(D2)의 115퍼센트 내지 130퍼센트 직경을 가질 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 수직축 둘레에 중심으로 형성되거나 수직축으로부터 오프셋되는 문풀을 가질 수 있다.
해상 구조물(10)은 하부 원통형 부분을 관통하여 문풀로 연장할 수 있는 제1 터널(64)을 가질 수 있다. 제1 터널은, 제1 터널 측벽(66), 제2 터널 측벽(68), 및 터널 측벽들을 연결하는 제1 터널 상부(70)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 제1 터널은 터널 측면들을 연결하는 제1 터널 바닥(72)을 가질 수 있다. 제1 터널은 단면이 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 문풀로부터 보트, 재료 또는 양측 모두가 출입할 수 있도록 하는 또 다른 이용가능한 형상을 가질 수 있다.
수위(96)는 도 1 도시와 같이 선체가 디밸러스트되고 이동 준비 중에 평면형 용골(20)과 하부 절단원추형 부분(24) 사이 높이에 있을 수 있다.
수위(96)는 도 2 도시와 같이 해상 구조물이 밸러스트되고 시추 준비중일 때는 상부 절단원추형 부분(28)과 주 데크(26) 사이 높이에 있을 수 있다.
상부 원통형 부분(62)은 주 데크(26)와 상부 절단원추형 부분(28) 사이일 수 있다. 상부 원통형 부분(62)은 머신과 대용량 재료를 저장하기 위하여 사용될 수 있다.
해상 구조물(10)은 상부 원통형 부분(62)의 주 데크 아래 위치된 연료 탱크(50)에 연결되고, 발전기(48)에 연결된 모터(46)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 모터는 디젤-전기 모터일 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 모터가 존재할 수 있다. 실시예들에서, 각 모터는 9000 hp를 생산할 수 있다. 실시예들에서, 발전기는 36+ 메가와트의 출력 성능으로 사용될 수 있는 와실라(Wartsilla) 또는 지멘스(Siemens)로부터 생산된 발전기와 같은 디젤 작동 발전기일 수 있다.
모터(46)와 발전기(48)는 주 데크 위에 장착된 제어 센터(52)와 통신할 수 있다. 제어 센터(52)는 모터와 발전기와 통신하는 운항 시스템(54)을 가질 수 있다. 실시예들에서, 모터들의 전체 용량은 38메가와트일 수 있다. 파일럿 하우스는 동적 위치설정 시스템의 위성 또는 글로벌 위치설정 시스템 네트워크와 같은 또 다른 네트워크와 운항을 위하여 사용되는 운항시스템(54)을 제공하기 위한 소프트웨어를 가진 컴퓨터를 포함할 수 있는 제어 센터(54)로서 작용할 수 있다.
프로펠러들은 평면형 용골에 고정될 수 있으며 모터에 의하여 작동될 수 있다. 제어 센터는 시추를 위해 웰 위로 밸러스트된 해상 구조물을 동적으로 위치설정하도록 운항 시스템(54)을 사용할 수 있다. 실시예들에서, 제어 센터는 디밸러스트된 때 이동 동안 추진용 프로펠러들을 사용하여 해상 구조물을 구동하고 조종하기 위하여 운항 시스템(54)을 사용할 수 있다.
해상 구조물은 해상 또는 수중에 위치된 구조물에 계류될 수 있다.
제어 센터는 선체를 밸러스트시키고 디밸러스트시키기 위하여 평면형 용골 위로 주 데크에 연결되거나 해상 선박 위에 장착된 복수의 밸러스트 탱크들을 제어할 수 있다. 해상 구조물은 무게 중심과 부력 중심을 규정할 수 있으며 중력 중심이 부력 중심보다 아래에 있다.
해상 구조물은 수직축으로부터 멀어지는 방향으로 하부 원통형 부분(22)으로부터 연장하는 하부 용골의 절단원추형 부분(23)을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 하부 용골 절단원추형 부분(23)은 하부 원통형 부분의 수직 높이의 40퍼센트 내지 95퍼센트 연장할 수 있으며 수직축으로부터 30도 내지 70도 각도로 연장할 수 있다.
도 3은 부유하는 밸러스트 해상 구조물의 배면도를 도시한다.
도 3은 제2 터널이 도시된 것을 제외하고 도 1 및 도 2와 모두 동일한 부분을 가진다.
해상 구조물(10)은 수직축(14)을 가진 선체(12); 하부 원통형 부분(22), 하부 절단원추형 부분(24) 및 하부 용골 절단원추형 부분(23)을 가진 평면형 용골(20)에 의하여 도시되며; 하부 절단원추형 부분의 내측으로 경사되는 벽(25)은 제1 각도(26)에 있으며; 상부 절단원추형 부분(28)의 외측으로 경사되는 벽(29)은 제2 각도(30)에 있으며; 선체 목부(32); 전체 선체 높이(34); 주 데크(36); 모터(46); 발전기(48); 연료 탱크(50); 운항 시스템(54)을 구비한 제어 센터(52); 상부 원통형 부분; 수위(96); 하부 선체 직경(D1); 상부 선체 직경(D2); 선체 목부 직경(D3)을 가진 선체로서 도시된다.
해상 구조물은 제2 터널(74)을 가질 수 있다. 제2 터널은 제1의 제2 터널측벽(76), 제2의 제2 터널 측벽(78) 및 제2 터널 측벽들 사이를 연결하는 제2 터널 상부(80)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 제2 터널(74)은 제2 터널 측벽들 사이에 연결되는 제2 터널 바닥(82)을 가질 수 있다.
실시예들에서, 제2 터널은 제1 터널로부터 180도 내지 270도 각도에 있을 수 있다. 실시예들에서, 제2 터널 바닥은 제2 터널의 전 길이를 연장할 수 있다. 실시예들에서, 물은 건조시로부터 터널의 최대 높이까지의 소정 높이로 제1 또는 제2 터널을 채울 수 있다. 실시예들에서, 복수의 터널들이 해상 구조물과 문풀의 외측 벽들 사이에 형성될 수 있다. 터널들은 해상 구조물이 이동 중일 때 물 기둥을 관통하는 선체의 저항을 감소시키기 위하여 사용될 수 있다.
도 4는 선체의 단면을 도시한다.
해상 구조물은 웰 위에서의 시추나 작업과 같은 작동을 위하여 수위(water level)(96) 아래 선체(12)의 50퍼센트로 밸러스트되는 것으로 도시된다.
선체(12)는 외부 선체 측면(16)과 내부 선체 측면(18)을 가질 수 있다. 선체 측면들은 강판들로 형성될 수 있다. 평면형 용골(20)이 외부 선체 측면과 내부 선체 측면과 같은 강으로 제조될 수 있다.
프로펠러(44a 및 44b)들이 평면형 용골로부터 연장할 수 있다. 프로펠러들은 일 실시예에서 4개의 날개를 가질 수 있으며 아지무쓰(azimuth) 스러스터일 수 있다. 프로펠러들은 건조 도크의 필요 없이 장착되고 분리될 수 있다.
하부 원통형 부분(22)은 평면형 용골 위로 연장할 수 있으며 112미터 직경을 가질 수 있다. 하부 절단원추형 부분은 60도 각도에서 내측으로 경사되는 벽(25)을 가질 수 있다.
해상 구조물은 진흙 및 시멘트 굴착용과 같은 대형 스토리지를 지지할 수 있는 하부 데크(37a 및 37b)를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 하부 데크들은 억제부재 또는 관들을 제거하기 위한 장비를 취급하기 위하여 사용될 수 있다.
해상 구조물은 문풀(moon pool)(38)을 포함할 수 있다. 문풀은 벨(bell) 형상일 수 있다. 문풀은 원형, 타원, 및 측지선 그룹으로부터 선택되는 형상에 의하여 특징되는 내측 선체 측면에 의하여 형성될 수 있다.
문풀은 평면형 용골에 근접한 제2 문풀 직경(42)으로 증가할 수 있는 주 데크(36)에 근접한 제1 문풀 직경(40)을 가질 수 있다. 제2 문풀 직경은 상부 선체 직경보다 작을 수 있다.
문풀이 타원 형상을 가지는 실시예들에서, 문풀은, 문풀 소경(84)과 문풀 대경(86)을 가질 수 있다. 문풀의 소경은 주 데크의 직경의 10퍼센트 내지 30퍼센트일 수 있으며, 문풀의 대경은 주 데크의 25퍼센트 내지 50퍼센트일 수 있다.
문풀은 문풀 높이(88)를 가질 수 있다.
문풀은 평면형 용골(20)로 연장하는 하부 원통형 부분(22)에 형성된 일정 직경 부분(90)을 가질 수 있다. 실시예들에서, 일정 직경 부분(90)은 9미터 직경을 가질 수 있다. 실시예들에서, 일정 직경 부분은 평면 용골로부터 최대 16미터 연장할 수 있다.
해상 구조물은 복수의 상하요동 제어 테라스(92a-92f)들을 가질 수 있다. 각각의 상하요동 제어 테라스는 물을 보유하지 않는다. 각각의 상하요동 제어 테라스는 완충재(baffle)로서 작용할 수 있으며 해상 구조물의 불안정성을 중단시키기 위하여 물 위의 드래그(drag)를 발생한다. 실시예들에서, 상하요동 제어 테라스들은 엇갈리게 배치될 수 있으며 또는 길이가 같을 수 있다. 최소 3개의 상하요동 제어 테라스들이 실시예에서 사용될 수 있다.
상하요동 제어 테라스들은 문풀의 벽 부분(94)에 부착될 수 있다. 벽 부분은 하부 데크(37a 및 37b)들에 장착될 수 있다.
적어도 하나의 밸러스트 탱크(58a)가 제어 센터와 통신하는 선체 내에 장착될 수 있다. 밸러스트 탱크는 선체를 밸러스트시키거나 디밸러스트하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5A는 해상 구조물의 하부 원통형 부분의 평면도를 도시한다.
하부 원통형 부분(22)은 밸러스트 동작 상태에서 해상 구조물과 같이 내부에 형성된 제1 터널(64)과 제2 터널(74)을 가질 수 있다.
제1 터널의 측벽과 제2 터널의 측벽 사이에 제1의 물 이동 디버터 칸막이부(hydro transit diverter bulkhead)(75a)가 형성될 수 있다. 제1의 물 이동 디버터 칸막이부는 단단하고 문풀(38)을 형성하는 내부 선체 측면(18)에 합치되고 그 곡선을 반영할 수 있다. 물 이동 디버터 칸막이부는 원형, 타원 또는 측지선 곡선을 반영할 수 있다.
제2의 물 이동 디버터 칸막이부(75b)는 제1 터널의 측벽과 제2 터널의 측벽 사이에 형성되고 문풀(38)을 가로지르는 직선으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제2의 물 이동 디버터 칸막이부(75b)는 단단하며 문풀(38)을 가로 질러 제1 터널의 일 측면으로부터 제2 터널의 반대 측면까지 가로지를 수 있다.
일 실시예에서, 제2의 물 이동 디버터 칸막이부는 해상 구조물을 안정화시키기 위하여 사용하도록 제어 센터와 통신하는 밸러스트 탱크(79a 및 79b)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 물 이동 디버터 칸막이부는 제1 터널의 측벽 사이에 형성될 수 있으며 단순히 내부 선체 측면으로부터 문풀로 부분적으로 연장할 수 있다. 실시예에서, 물 이동 디버터 칸막이부들의 적어도 하나는 평면형 용골에 부착될 수 있다.
도 5B는 하부 원통형 부분(22)의 평면도를 도시한다.
내부 선체 측면(18)의 적어도 일부는 측지선 형상을 가질 수 있다. 실시예들에서, 제1 터널(64)과 제2 터널(74)이 내부로 연결되는 문풀(38)은 형상이 측지선의 100퍼센트일 수 있으며, 또는 문풀을 둘러싸고 100퍼센트 완전히 굽혀질 수 있다.
도 6은 복수의 변위 저감장치의 세부 도면을 도시한다.
제1 변위저감장치(91a)는 선체의 상부 절단원추형 부분(28)에 위치할 수 있다. 제2 변위저감장치(91b)는 하부 원통형 부분(22)에 위치할 수 있으며 하부 용골 절단원추형 부분(23)은 하부 원통형 부분으로부터 연장한다.
실시예들에서, 제1 변위저감장치는 외부 물 기둥으로부터 그리고 문풀 영역에 속하는 변위로부터 일정 양의 마찰을 제거할 수 있다. 실시예들에서, 단지 하나의 변위저감장치가 사용될 수 있다.
하부 원통형 부분(22)은 제1 변위저감장치(91a)와 대향하는 제2 변위저감장치(91b)를 가질 수 있다. 변위저감장치들은 크기와 형상이 동일할 수 있으며 크기와 형상이 다를 수 있다. 변위저감장치들은 세 개 또는 네 개의 그룹으로서 외부 선체 둘레에 그룹으로 장착될 수 있다.
변위저감장치들은 유리 없는 선체의 창과 같이, 변위를 변형시키기 위하여 선체 내에서 분리될 수 있다. 변위저감장치의 크기는 10피트 내지 20피트 길이와 10피트 내지 20피트 높이를 가질 수 있다.
도 7은 기중기(derrick)를 구비한 해상 구조물을 도시한다.
해상 구조물(10)은 주 데크 위에 장착된 기중기(2)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 기중기는 선체에 일체화될 수 있다.
해상 구조물은 부력 중심(402)보다 낮은 무게 중심(400)을 가질 수 있다. 무게 중심과 부력 중심은 문풀(38)에서 발생할 수 있다.
해상 구조물(10)은 외부 선체 측면(16), 내부 선체 측면(18), 평면 용골(20), 프로펠러(44a 및 44b), 헬리패드(57), 밸러스트 탱크(58a 및 58b), 상하요동 제어 테라스(92), 문풀의 벽 부분(94), 수직축(14), 하부 용골 절단원추형 부분(23), 및 운항 시스템(54)을 구비한 제어 센터(52)를 포함할 수 있다.
운항 시스템(54)은 모터(46) 및 발전기(48)와 통신할 수 있다. 동적 위치설정을 위한 운항 시스템(54)은 레이데온사(Raytheon)로부터 판매되는 유닛일 수 있다.
양호한 동적 위치설정을 위하여 최대 8개의 프로펠러들 또는 스러스터들이 사용될 수 있다. 연료 탱크(50)는 발전기에 연결될 수 있다. 실시예들에서, 연료 탱크는 모터와 발전기에 동시에 결합될 수 있다.
파일럿 하우스는 모터를 위한 제어부만이 아니라 안전 설비용 제어부, 밸러스트 시스템용 제어부, 인터넷과 위성 시스템용 통신부, 및 비행 통신용 제어부를 추가적으로 가질 수 있는 제어 센터를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 갤리(galleys), 접견실(stateroom), 살롱, 사무 공간, 병원, 라디오, 기계실 및 시험실을 포함할 수 있는 선원용 숙소(53)를 포함할 수 있다.
해상 구조물에 의하여 시추되는 웰(well)(56)은 유정이거나 천연가스정일 수 있다.
실시예들에서, 10개 내지 40개의 밸러스트 탱크들이 해상 구조물에 사용될 수 있으며, 각각은 또한 제어 센터(52)로부터 제어될 수 있다.
실시예들에서, 해상 구조물은 위생 시스템, 화재제어설비, 및 구조정과 같은 비상 탈출 설비를 포함할 수 있다.
해상 구조물은 또한 플레어(flare), 크레인, 대량 연결 스태이션(bulk connection station), 진압 보호 및 해양 라이저 시스템, 및 원격작동 차량 스태이션을 포함할 수 있다.
실시예들에서, 기중기는 관 제조 및 탈출 설비와 함께 상하요동 보충기 및 상부 드라이브가 결합된 이중 호이스트 기중기 또는 단일 기중기일 수 있다.
실시예들에서, 선체는 40,000피트의 웰 깊이를 가지고 12,000피트의 물 속에 있는 웰의 시추 작업을 담당하도록 30,000 매트릭 톤의 가변 데크 하중을 제공할 수 있다.
도 8은 해상 구조물의 내부 선체 측면(18)과 외부 선체 측면(16) 사이의 수밀 격실(60a-60d)의 평면도를 도시한다.
일 실시예에서, 용골로부터 주 데크까지의 전체 높이는 52미터일 수 있다. 시추 플로어의 상부까지의 높이는 60미터일 수 있다. 헬리패드의 상부까지의 높이는 64미터일 수 있다. 기중기 상부까지의 높이는 130미터일 수 있다.
도 9는 벽 부분(94)에 장착된 하나의 상하요동 제어 테라스(92)의 세부 구조를 도시한다. 상하요동 제어 테라스는 복수의 관통공(98a-98f)들을 가질 수 있다.
관통공들은 직경이 50 cm에서 60 cm로 변할 수 있다. 관통공들은 상하요동 제어 테라스들 위에 임의로 위치될 수 있다. 관통공들은 물의 관통 흐름을 허용하고 문풀에서의 수압의 최대 형성을 감소시키도록 사용될 수 있다.
도 10은 복수의 칸막이된 저장부(302a-302d)들로 구성된 챔버형 부유 스토리지 링(300) 위로 지지되는 해상 구조물(10)의 실시예를 도시한다.
일 실시예에서, 챔버형 부유 스토리지 링(300)은 해상 구조물 아래 위치되고 고정될 수 있어서 해상 구조물의 문풀을 관통하여 그리고 챔버형 스토리지 링의 중심 개구(303)를 관통해서 챔버형 스토리지 링과 함께 동시에 해상 구조물을 이용하여 시추를 실행할 수 있으므로 환경적으로 안전한 작업을 위한 제어된 환경을 형성할 수 있다.
챔버형 부유 스토리지 링(300)은 오일을 포함한 탄화수소와 같은 가스, 고체, 유체의 적어도 하나를 저장하기 위한 챔버(304) 위로 지붕(306)을 각각 가지는 복수의 칸막이된 저장부(302a-302d)를 가질 수 있다. 칸막이된 저장부는 상호 연결되고 이중 벽일 수 있다.
도 11은 챔버형 부유 스토리지 링의 평면도를 도시한다.
챔버형 부유 스토리지 링(300)은 해상 구조물에 대해 반영구적인 해저 랜딩 플랫폼을 제공할 수 있다.
실시예들에서, 챔버형 부유 스토리지 링은 문풀과 동시에 중심 개구를 통한 해저 작업 및 저수 작업의 적어도 하나를 실행하도록 평면형 용골과의 긴밀 결합 또는 외부 스태브(stab)와 내부 스태브들을 이용한 결합을 제공할 수 있다.
챔버형 부유 스토리지 링과 해상 구조물이 연결될 때, 해저 또는 저수 작업을 위한 환경적으로 안전한 상태가 형성될 수 있다.
각각의 칸막이된 저장부(302a-302d)는 챔버 내로 또는 그로부터 유체, 고체 및 가스의 적어도 하나를 흐르게 하기 위한 유입 포트(308a-308d) 및 유출 포트(309a-309d)를 가질 수 있다.
인접한 칸막이된 저장부의 리셉터클에 결합하기 위하여 한편으로 각각의 칸막이된 저장부(302a-302d)와 다른 한편으로 상호체결형 핑거부(312a-312d)들을 가질 수 있으므로, 칸막이된 저장부가 같이 상호체결될 수 있다.
도 12A는 두 개의 외부 스태브(310a, 310b)들을 가진 칸막이된 저장부(302a)의 실시예를 도시한다. 외부 스태브들은 평행으로 일 측에서 칸막이된 저장부의 외부 둘레로 상승할 수 있다.
도 12B는 내부 스태브(313)를 가진 칸막이된 저장부(302b)의 실시예를 도시한다.
도 12C는 두 개의 외부 스태브(310a, 310b)들과 하나의 내부 스태브(313)를 가진 칸막이된 저장부(302c)의 실시예를 도시한다.
챔버형 부유 스토리지 링(302c)은 추가로 연속 불순물오염 방지 안정기(stabilizer)(320)를 가질 수 있다. 실시예들에서, 연속 불순물오염(scouring) 방지 안정기는 외벽 위에서 챔버형 부유 스토리지 링의 각각의 상호체결 세그먼트에 연결될 수 있다.
연속적인 불순물오염 방지 안정기는 해상 구조물이 챔버형 부유 스토리지 링에 장착될 때 수직축으로부터 멀어지는 방향으로 연장할 수 있다. 연속 불순물오염 방지 안정기는 실시예들에서 칸막이된 저장부의 하나의 수직 높이의 40퍼센트 내지 95퍼센트 연장할 수 있다. 실시예들에서 연속적인 불순물오염 방지 안정기는 외벽으로부터 30도 내지 70도 각도에서 칸막이된 저장부의 외벽으로부터 연장할 수 있다.
외부 스태브들은 강으로 제조될 수 있으며 지붕으로부터 1피트 내지 15피트 돌출할 수 있다. 각각의 외부 스태브(stab)는 지붕을 가로질러 1피트 내지 15피트 폭을 가질 수 있다. 실시예들에서, 외부 스태브들은 정사각형 또는 직사각형일 수 있다. 내부 스태브들은 외부 스태브들과 같을 수 있다.
이하에서 해상 구조물을 이용하는 방법에서 사용할 수 있는 연속 단계들을 설명한다.
해상 구조물은, 제1 위상(phase): 진수(load out), 제2 위상: 이동(transit), 및 제3 위상: 작업(operations)의 세 위상들에서 사용될 수 있다.
제1 위상의 진수(load out)의 연속 단계들이 이하에서 설명된다.
이 방법은, 해양 시추 지역을 위하여 준비되는 시추 설비와 해양 설비의 운동(mobilization)을 수용하기 위하여 본 실시예들에서 4미터 내지 15미터의 최소 드래프트(draft)를 제공하도록 해상 구조물의 선체, 시추 설비와 밸러스트 탱크를 해수로 조절하는 것을 포함할 수 있다.
이로써 해상 구조물은 더 큰 드래프트를 필요로 하는 반잠수선이나 시추선에 의하여 사용할 수 없는 얕은 바다의 항구에서 준비될 수 있다. 이 단계에서, 벨 형상의 문풀은 최소 양의 물만을 포함하므로 선체를 물리적으로 검사할 수 있으며, 해양에서 사용하기 전에 설비를 급조할 수 있다.
이 방법은 해상 구조물이 항구에서 디밸러스트된 동안 해상 구조물 위로 충분한 작동을 위해 필요한 시추 설비를 적재하는 것을 포함할 수 있다. 시추 설비는 시추 관, 해양 라이저, 케이싱, 및 단일/이중 폭발 방지기(blowout preventers)를 포함할 수 있다.
이하에서 제2 위상의 이동(transit)의 연속 단계들을 설명한다.
이 방법은 목적지를 위한 시추 위치를 확인하고, 스러스터를 시동하고, 및 디밸러스트되고/이동 조건으로 항구를 출발하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 확인된 시추 위치에 도달하고 해저 시추 위치 위로 해상 구조물을 유지하기 위하여 동적 위치설정 시스템에 결합하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은, 하부 원통형 부분, 하부 절단원추형 부분 및 상부 절단원추형 부분의 일부가 수중에 있으며 밸러스트 탱크들이 무게 중심을 낮추기 위하여 충만되거나 또는 적어도 부분적으로 충만되고 항상 해상 구조물의 양의 안정 곡선을 유지하는 데 확실히 기여하도록 동적 위치설정 시스템이 작동하면서 시추 위치에서 작동상 드래프트되도록 해상 구조물을 밸러스트시키는 것을 포함할 수 있다.
터널들이 일 실시예에서 사용되면, 해상 구조물이 이동 중이거나 해상 구조물이 작동 중이면서 터널들은 해수 드래그를 상당히 감소시킬 것이며 수평의 물 칼라(collar)를 통해 적극적으로 물이 흐르게 하여, 선체 내측에서 포획된 물에 의해 유발된 변위에 대한 부정적인 영향 및 수력학적인 저항(드래그 힘)을 효과적으로 감소시킨다.
일단 시추 위치에 있으면, 구조물 내에서의 해수 밸러스트 분배를 구조물이 시작할 것이며, 이로써 구조물이 이동 드래프트로부터 작동상 드래프트로 조정될 수 있다.
밸러스트된 유닛은 무게 중심을 낮출 것이며 항상 양의 안정 곡선을 유지하도록 작용할 것이다.
구조물의 종래기술의 컴퓨터화된 동적 스태이션-유지 및 데크 위 및 문풀 상부 위 및 내부에 위치된 시추 설비와 결합해서 동력 분배와 스러스터 제어는 선택된 해저 시추 위치 위로 센터링될 것이다.
시추 설비의 성능과 작동성의 최고 안전 요인들은 소정의 작동상 국면에서의 환경 영향과 해상 구조물 및 문풀의 허용가능한 오프셋 내구성이다.
해상 구조물 작동 지표(envelope)는 스러스터 이용 및 동적 승인과 결합되어, 풍속, 전류, 수력학적인 환경에 의하여 지시를 받는다. 그러한 결과는 수중 선체 구조물의 작동상 변위 파라미터들과 결합된다.
이하에서 제3 위상의 작업의 연속 단계들을 설명한다. 작업들은 해저 시추 위치에 있으면서 밸러스트된 해상 구조물의 작업을 포함한다.
이 방법은, 해상 구조물이 적재된 프로세서 및 제어 센터의 데이터 저장부를 이용하여 해저 시추 위치 위로 센터링되면서 해상 구조물을 유지하는 컴퓨터화된 동적 스태이션을 동력 관리와 결합시키는 것 및 데크 위 및 문풀 상부 위 및 내부에 위치된 시추 설비의 작업을 개시하는 것을 포함할 수 있으며, 적재된 데이터 저장부는 감지된 풍속, 감지된 전류를 이용하는 것을 포함하는 구조물 작동 지표 및 시추 설비를 작동시키면서 해상 구조물의 미리 정해진 작동상 변위 파라미터에 비해서 실제의 동적 위치설정 스러스터 이용을 관리하기 위한 컴퓨터 명령을 가진다.
해상 구조물이 작동 상태에 있으면서 이하의 단계들이 실행될 수 있다. 작동 상태에서, 해상 구조물은 밸러스트되고 변위저감장치가 결합된다.
이 방법은 해수면 아래 충분하게 변위저감장치를 설치하여, 시추 설비를 동작시키면서 안정성을 향상시키기 위해 문풀 내의 수용된 물이 외부의 수력학적인 환경과 연통할 수 있도록 하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 문풀의 물의 전체적인 이동성을 향상시켜 해상 구조물의 안정성 및 작동상 지표를 증가시키기 위하여 터널들을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
이 방법은 문풀 내의 물 기둥들을 소멸시키기 위하여 상하요동 제어 테라스들을 문풀의 벽들에 부착시키는 것을 포함할 수 있다. 이 작동은 해상 구조물의 상하요동을 저감시키고 또한 문풀 둘레 내에서의 보행로와 안전 계단으로의 접근을 가능하게 한다.
실시예들을 강조하면서 이들 실시예들이 설명되었지만, 첨부 특허청구범위의 범위 내에서 실시예들이 여기 구체적으로 설명된 바와 달리 실시될 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (27)

  1. a. 내부 선체 측면에 연결되고, 모든 높이에서의 수평 단면으로 원형, 타원형, 및 측지선 그룹에서 선택된 외부 선체 측면 형상을 특징으로 하는 외부 선체 측면을 가지며; 상부 선체 직경을 가지며, 상기 내부 선체 측면은 원형, 타원형, 및 측지선 그룹에서 선택된 형상을 특징으로 하는, 수직축을 규정하는 선체;
    b. 하부 선체 직경을 규정하는 평면형 용골;
    c. 하부 원통형 부분의 직경이 상기 하부 선체 직경과 같고, 상기 하부 선체 직경은 선체의 최대 직경이며, 상기 하부 원통형 부분의 직경은 상부 선체 직경의 105 내지 130퍼센트이며, 상기 평면형 용골에 연결되는 상기 하부 원통형 부분;
    d. 수직축에 대해 50도에서 70도로 변하는 제1 각도에서 내측으로 경사지는 벽에 의하여 형성되는 상기 하부 원통형 부분 위로 배치된 하부 절단원추형 부분;
    e. 수직축에 대해 3도에서 45도로 변하는 제2 각도에서 경사지는 외측으로 경사되는 벽을 가지며, 내측으로 경사되는 벽을 가지며 선체 목부 직경과 같이 선체 목부를 형성하며 상기 외측으로 경사지는 벽에 인접한 상기 하부 절단원추형 부분에 직접 연결되는 상부 절단원추형 부분;
    f. 상부 절단원추형 부분 위로 연결된 주 데크;
    g. 상기 상부 선체 직경보다 작으며 상기 평면형 용골에 근접하는 제2 문풀 직경으로 증가하며, 상기 주 데크에 근접하는 제1 문풀 직경을 가지며, 측지선, 타원, 원형의 그룹에서 선택된 형상을 특징으로 하는 상기 내부 선체 측면에 의하여 규정된 문풀; 및
    h. 선체 내의 제어 센터와 통신하며, 선체를 밸러스트시키고 디밸러스트시키기 위한 적어도 하나의 밸러스트 탱크;
    를 포함하는 해상 구조물로서,
    상기 해상 구조물은 문풀에서 부력 중심 아래에 중력 중심을 규정하는 것을 특징으로 하는 석유 시추, 생산, 저장, 및 운반의 적어도 하나를 위한 해상 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서, 발전기에 연결되고, 모터에 의하여 동작되는 평면형 용골에 부착된 프로펠러를 추가로 포함하고, 상기 모터와 상기 발전기는 연료 탱크에 연결되고, 상기 프로펠러, 모터, 및 발전기는 상기 주 데크 위로 장착된 제어 센터의 운항 시스템과 통신하고, 상기 제어 센터는 디밸러스트된 때 이동 동안 시추 또는 추진용 웰 위로 상기 밸러스트된 해상 구조물을 역동적으로 위치시키기 위하여 상기 운항 시스템을 이용하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 외부 선체측면과 상기 내부 선체측면 사이에 복수의 수밀 격실을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 주 데크와 상기 상부 절단원추형 부분 사이에 연결된 상부 원통형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 하부 원통형 부분을 관통하여 상기 문풀로 연장하는 제1 터널을 포함하고,
    상기 제1 터널은 제1 터널 제1 측벽; 제1 터널 제2 측벽; 및 상기 제1 터널 측벽들을 연결하는 제1 터널 상부;를 가지는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 터널 측벽들 사이에 연결된 제1 터널 바닥을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 하부 원통형 부분을 관통하여 상기 문풀로 연장하는 제2 터널을 포함하며, 상기 제2 터널은 제2 터널 상부에 연결되는 한 쌍의 제2 터널 측벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제2 터널 측벽들 사이에 연결된 상기 제2 터널의 제2 터널 바닥을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 문풀은 수직축 둘레로 중심으로 형성되는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 타원형 문풀은 주 데크의 10퍼센트 내지 30퍼센트의 소경과 25퍼센트 내지 50퍼센트의 대경을 가지는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 평면형 용골로부터 최대 16 m 연장하고 상기 평면형 용골로 연장하는 상기 하부 원통형 부분에 형성되는 일정한 직경 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 문풀의 벽 부분에 형성된 복수의 상하유동 제어 테라스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  13. 청구항 1에 있어서, 수직축으로부터 멀어지는 방향으로 상기 하부 원통 부분으로부터 연장하는 하부 용골 절단원추형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 복수의 상하유동 제어 테라스들은 각각 복수의 관통공들을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 절단원추형 부분 또는 상기 하부 절단원추형 부분에 형성된 제1 변위저감장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  16. 청구항 15에 있어서, 상부 절단원추형 부분 또는 하부 절단원추형 부분에 형성된 제2 변위저감장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 주 데크와 상기 하부 절단원추형 부분 사이에 형성된 복수의 하부 데크들을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  18. 청구항 1에 있어서, 해상 구조물의 선체에 장착된, 개구를 가진 챔버형 부유 스토리지 링을 포함하고, 상기 챔버형 부유 스토리지 링은 해상 선박용의 반영구적인 해저 착륙 플랫폼을 제공하며, 상기 챔버형 부유 스토리지 링은 상기 문풀을 통해 해저 작업 및 저장 작업의 적어도 하나를 실행할 수 있는 평면형 용골과의 결합을 제공하고 동시에 상기 개구는 해저 작업과 저장 작업, 및 해저 작업과 저장 작업 양자에 대해 환경적으로 안전한 조건을 제공하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 부유 스토리지 링은 복수의 칸막이된 저장부들을 포함하고, 각각의 상기 칸막이된 저장부는:
    a. 유체, 고체, 가스 또는 그 결합을 저장하기 위한 챔버;
    b. 상기 챔버 위의 지붕;
    c. 유체, 고체, 가스, 또는 그 결합을 챔버 내로 또는 외측으로 흐르게 하기 위한 유입 포트 또는 유출 포트;
    d. 각각의 칸막이된 저장부 위의 리셉터클; 및
    e. 칸막이된 저장부가 같이 체결되도록 인접한 칸막이된 저장부 위의 리셉터클에 결합하기 위한 각각의 칸막이된 저장부 위의 상호체결 핑거부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  20. 청구항 19에 있어서, 각각의 상기 칸막이된 저장부는 외부 스태브, 내부 스태브, 또는 외부 스태브와 내부 스태브 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 챔버형 부유 스토리지 링은 4597입방미터 내지 305614입방미터의 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 챔버형 부유 스토리지 링은 조각맞춤 퍼즐 부재와 같이 상호체결되는 3 내지 4의 칸막이된 저장부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  23. 청구항 19에 있어서, 각각의 칸막이된 저장부는 수중에서 부유하도록 밸러스트되는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  24. 청구항 5에 있어서, 상기 평면형 용골에 부착된 문풀 내로 연장하는 제1 터널의 제1 터널 측벽들의 적어도 하나 사이에 형성된 물 이동 디버터 칸막이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  25. 청구항 18에 있어서, 상기 챔버형 부유 스토리지 링 둘레에 연결된 불순물오염 방지 안정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  26. 청구항 1에 있어서, 기중기, 헬리패드, 객실 또는 이들의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
  27. 청구항 24에 있어서, 상기 물 이동 디버터 칸막이부에 형성된 적어도 하나의 밸러스트 탱크 격실을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 구조물.
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