NO152060B - Undervannsmal og fremgangsmaate til dennes nedsenkning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en undervannsmal forsynt med gjennomgående vertikale styreåpninger for lokalisering av borehull i sjøbunnen og en fremgangsmåte for nedsenkning av undervannsmalen til sjøbunnen.

I de senere år har det vært stor interesse for boring og produk-sjon av brønner plasert under vann. Brønner kan bores i sjø-bunnen fra faste plattformer på relativt grunt vann eller fra flytende konstruksjoner og fartøyer på dypt vann.- De mest vanlige midler for forankring av faste plattformer omfatter inndrivning eller and forankringsmåter for lange pæler i sjø-bunnen. Slike pæler strekker seg vanligvis opp over vannflaten og understøtter en plattform som er festet til toppen av pælene. Dette virker nogenlunde bra på grunt vann, men når vanndybden blir større forbyr denne metode seg selv på grunn av de store konstruksjonsproblemer og tilhørende omkostninger. På dypere venn vil det derfor komme til å bli vanlig praksis å bore og produsere fra en flytende konstruksjon.

I de senere år har det vært stor interesse for forskjellige

typer flytende konstruksjoner. Et system som har tiltrukket seg oppmerksomhet er den såkalte vertikalt fortlyede plattform.

En slik plattform er beskrevet i US-PS nr. 3 648 638. Et

viktig trekk ved den plattform som er vist i dette patent, er at den flytende plattform er forbundet med et anker ved hjelp av langstrakte parallelle elementer og at den flytende konstruksjon har oppdriftsmidler som er spesielt konstruert i forhold til bølgedalen av en forutbestemt utgangsbølge for å minimalisere variasjoner i de vertikale krefter som de vertikale langstrakte elementer utsettes for på grunn av passerende bølger. Der er andre typer av flytende borekonstruksjoner, så som delvis nedsenkbare og flytende borefartøyer med en vertikal åpning gjennom midtpartiet som boreoperasjoner kan utføres gjennom. Boreingeniøren velger et flytende fartøy som han tror best

vil kunne tilpasses de miljøforhold som kan forventes å

bli påtruffet.

Den kjente teknikk som synes å ligge nærmest foreliggende oppfinnelse vedrører maler eller rammer på sjøbunnen som har vertikale passasjer som brønner kan bores gjennom. De tidligere kjente maler fremstilles i et verft og er en fast konstruksjon. Den transporteres til brønnstedet og senkes ned på sjøbunnen. Det synes ikke å være tidligere kjent en mal som har sammenfoldbare armer og som fløtes til brønn-

stedet og deretter senkes, idet armene foldes ut på brønnstedet.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en undervannsmal

av den innledningsvis nevnte type, hvor det karakteristiske er at den omfatter en sentral basis-seksjon, arminnretninger med en arm-malseksjon ved den ytre ende av hver arminnretning, hengselinnretninger som forbinder endene av arminnretningene motstående nevnte arm-malseksjon med nevnte sentrale basis-seksjon, hvorved nevnte armer kan foldes tilbake over nevnte sentrale basis-seksjon, og oppdriftsmidler for å understøtte nevnte sentrale basis-seksjon og nevnte arminnretninger.

Ytterligere fordelaktige trekk er angitt i de uselvstendige krav.

Den sentrale seksjon ha innebygget oppdrift som fortrinnsvis

er av en slik størrelse at den kan understøtte hele malen med armene foldet tilbake på den sentrale seksjon over vann. Når malen skal benyttes, taues den til det valgte sted med armene foldet tilbake på midtseksjonen. Malen senkes så ned på sjøbunnen, og deretter foldes armene ut til utragende ztilling for å oppnå den forønskede malfasong. Dette kan oppnås ved å fylle oppdriftspartiene i den sentrale seksjon med vann etter først å ha forbundet en kabel eller en line mellom hver av armene og en lekter. Etterhvert som malen synker, trekkes kablene som er forbundet med armenes ender i en slik retning at når malen når bunnen, er armene strukket ut. Oppdrift ved enden av de foldede armer gjør det mulig å utføre nedsenkningen i kontrollerte trinn fra én eneste lekter.

Denne fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er nærmere definert i krav 5.

Fortrinnsvis er malen laget av en ramme som omfatter rør med stor diameter, f.eks. 0.5 m. De store hule rør gir oppdrift til malen og gir mindre motstand under tauing enn store tank-lignende oppdriftskammere.

Når malen er bragt i stilling på sjøbunnen, benyttes den på enhver forønsket måte for boring av hull gjennom styreåpninger i malen. Malen sikrer da at de borehull som bores eller de pæler som drives på dette sted i malen, befinner seg i riktig stilling i forhold til hverandre.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på tegningene. Fig. 1 viser en mal med armene foldet tilbake i kompakt form. Fig. 2 viser anordningen på fig. 1 hvor det sentrale parti er ballastet og hvor armene befinner seg i opprettstående stilling.

Fig. 3 viser anordningen på fig. 2 hengende fra en lekter.

Fig. 4 viser en perspektivisk skisse av malen på fig. 3 i utfoldet tilstand. Fig. 5 viser et grunnriss av en utstrukket, sammenfoldbar mal hvor oppdriften besørges av tykke rør som utgjør malens ramme. Fig. 6 viser en mal som har fire armer foldet ut i rektangulær form.

Fig. 7 er et grunnriss av malen på fig. 6.

På fig. 1 er det vist en sammenslåbar mal i henhold til oppfinnelsen hvor armene befinner seg i sammenfoldet eller kompakt stilling. Figuren viser en sentral basis- eller malseksjon 10 som ved hjelp av hengsler 12 er forbundet med de tilbakefoldede armer 13. Den sentrale seksjon 10 er laget av et rammeverk 14 som fortrinnsvis består av rør med stor diameter som gir- oppdrift til enheten. Om ønskelig kan oppdriftslegemer 16 innrettes i den sentrale enhet 10, som antydet på denne tegning. Imidlertid er det å foretrekke at oppdriften bygges inn i enheten 10 ved å bruke tilstrekkelig store, hule rør eller elementer 14 uten noen ytterligere rom. Dette tillater lettere tauing enn om anordningen omfatter store rom. Den spesielle mal som er vist på fig. 1 og 2 er konstruert for at forankringspæler skal kunne drives gjennom åpningene 22 i arm-malseks j onen 21 i enden av armene 13 og for at produksjons-brønner for olje og gass skal kunne bores gjennom brønnåpningene 20 i den sentrale seksjon 10 av malen. Det er flere åpninger 22 i hver armmalseksjon 21. Oppdriftskammere 18 kan bygges inn i armene 13, eller armene 13 kan gis oppdrift ved at de bygges opp av hule deler eller rør som utgjør rammen.

Fig. 2 viser samme anordning som fig. 1, bortsett fra at den sentrale malseksjon 10 er blitt ballastet slik at den er sunket. Imidlertid gjør oppdriftselementene 18 i armene 13 det mulig for malen å holde seg flytende. Dette bevirker at armene 13 foldes ut av oppdriftskreftene ved å rotere armene om hengslene 12. Det kreves således ingen lekter for å løfte armene fra deres tilbakefoldede stilling vist på fig. 1. Det er anordnet rom 16 som er forsynt med ventiler 15 og 15a, slik at den sentrale malseksjons oppdriftskammere 16 kan fylles med vann. Disse ventiler er fjernstyrbare fra overflaten ved hjelp av kjente midler. Det vil forstås at ventilene 15 og 15a kan benyttes til å tvinge luft inn i rommene for således å fjerne vann fra disse i tilfelle det er ønskelig å heve malen. Dersom rommene 16 ikke benyttes, kan ventilene 15 og 15a naturligvis benyttes'for rørene 14 i rammen. Rommene 18 i armene 13 er også forsynt med ventiler 28 og 30. Disse er fjernstyrbare fra overflaten ved hjelp av kjente midler, så som styreledninger 32 og 34. Dersom oppdriften er innebygget i rørene 17 i armenes

13 rammer, kan naturligvis ventilene benyttes for disse rør.

I sammendrag kan det sies at fig. 1 viser en undersjøisk mal som omfatter en hovedmalseksjon 10 som har brønnåpninger 20, armer 13 som er forbundet ved hjelp av hengsler 12 til den sentrale hovedmalseksjon, en armmalseksjon 21 som har brønnåpninger 22 som i dette tilfelle vanligvis ville bli benyttet for forankringspæler. Anordningen på fig. 2 viser en sentral malseksjon som er fylt med vann slik at de flytende armer be-

finner seg i opprettstående stilling løftet av sin egen oppdrift opp fra den hvilestilling som er vist på fig. 1.

Fig. 3 er ganske lik fig. 2, bortsett fra at armene 13 nå befinner seg under vannets overflate og er forbundet med en lekter 3C. ved hjelp av nedfiringsliner 44, 46 og 48

ved punktene 44a, 46a, 48a på armene 13. De øvre ender av linene 44, 46 og 43 er forbundet med vinsjinnretninger 38, 40

og 42. Under transport er armene foldet tilbake på den sentrale hovedmalseksjon, som vist på fig. 1. De kan være bundet fast på enhver vanlig måte. Når det valgte sted er nådd, fri-gjøres armene 13 fra den sentrale mal 10, og deretter fylles enkelte elementer i den sentrale malseskjon, som vist på fig. 2, slik at det sentrale parti av malen begynner å synke. Etterhvert som denne synker, heves armene av deres oppdrift slik at de rager opp i vertikal stilling, som vist på fig. 2 og 3. Imidlertid er tilstrekkelig oppdrift bygget inn i armmalseksjonen 21 slik at hele anordningen med brønnmalen neddykket og delvis fylt, fremdeles flyter med pælmalene liggende i vannflaten.

Før dette første trinn av fylling av oppdriftsmidlene i den sentrale seksjon 10 startes, kan nedsenkningsliner 44, 46, 48

og styreliner 32, 34 føres fra hver armmal og oppdriftsenhet 18

i armmalseksjonene 21 til egnede punkter på en nedsenknings-lekter i nærheten, som vist på fig. 3. Med den sentrale mal-• seksjon 10 neddykket og armene ragende opp til vannflaten trekker lekteren malen inn under lekteren 36, hvoretter nedsenkningslinene strammes opp til tre punkter plassert utenfor lekterens sider, som vist på fig. 3. Fra denne stilling fylles det vann i ytterligere elementer i malen, inklusive oppdriftsenhetene 18

i armseksjonene 21. Det fylles vann i kun så mange elementer som er nødvendig for å gi en neddykket vekt som ligger innenfor kapasiteten av nedsenkningssystemet. Når malen holdes fast av lekteren med armene rettet inn mot lekteren som vist på fig. 3, senkes malen den gjenværende distanse ned til sjøbunnen. Etter at malen er blitt orientert i riktig stilling og, om nødvendig, nivellert på sjøbunnen, trekkes nedsenkningskablene bort fra nedsenkningslekteren med tilstrekkelig kraft til at armene 13 trekkes utover og deretter faller ned på sjøbunnen av sin egen

vekt. Dette siste trinn utføres hensiktsmessigvis ved bruk av en separat båt som trekker en line som er slått rundt hver nedsenkningsline etter tur. Når båten trekker nedsenkningslinene 44, 46 og 48 bort fra lekteren, slakkes linene for å tillate at armene i hvert hjørne faller ned på sjøbunnen i utragende stilling, som vist på fig. 4. Etter at hvert av de tre hjørnene er foldet ut, er det vanligvis hensiktsmessig å benytte et system for undervannsobservasjon for å sikre at armene er strukket ut på ønsket måte. Deretter kan en markerings-line føres til hvert hjørne, hvoretter de respektive nedsenkningsliner kappes og hales inn på kjent måte.

Fig. 5 er et grunnriss av den utfoldede mal på plass. Det vil ses at malen på fig. 5 er noe modifisert slik at det ikke er vist noen oppdriftskammere, så som kammerene 16 og 18 på

fig. 1 og 2. Oppdriften oppnås ved hjelp av grove, hule rammeelementer som kan være rør, eksempelvis med diameter på

0.5 - 0.75 m. Malen kan naturligvis dimensjoneres til å møte ethvert forønsket behov. Som antydet på fig. 5, kan armmal-seks jonene f.eks. befinne seg 107 m fra hverandre.

Dimensjonene av brønnåpningene 20 i den sentrale malseksjon 10 kan typisk være omtrent 1 - 1.5 m i diameter og 1.2 - 4.5 m høye, og er fortrinnsvis utvidet i toppen for å lette innføring og styring av rør eller pæler.

Mens fig. 1-5 illustrerer en sammenfoldbar mal med tre foldbare og utfoldbare armer, kan prinsippet benyttes for enhver praktisk forønskelig fasong på armene og brønnåpningene. Eksempelvis viser. fig. 6 og 7 en sjøbunnsmal med fire armer hvor kun armmalseksjonene er forsynt med brønnåpninger. Fig. 6 viser en sentral ramme 50 og utragende armer 52 som er forsynt med armmaler 54 og et mønster av brønnåpninger 56. Disse brønn-åpninger 5 6 kan eksempelvis være lik brønnåpningene 2 2 på fig. 1. Disse armer kan foldes om hengsler 58. Hengslene 58 (og 12)

kan fremstilles av stål ved hjelp av enkle midler som er til-gjengelig i et verft fordi styrken av hengselfunksjonen er kun nødvendig under de tidligere trinn av transporten og in-stallasjonen. Maiarrangementet på fig. 6 og 7 er spesielt egnet for bruk ved vertikalt fortøyede plattformer, så som

beskrevet i nevnte US-PS nr. 3 648 638. Typiske dimensjoner er vist på fig. 7, idet avstanden mellom arm-malseksjonene 54 er angitt til omtrent 49 m og lengden av en side av den sentrale seksjon 50 er angitt til omtrent 37 m. Fløting, ballastering og nedsenkning av malen på fig. 6 og 7 kan gjøres på lignende måte som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1-5. Malen kan fremstilles av samme materiale (f.eks. stål) som konvensjonelle faste plattformer, og det må påses at den nødvendige katodiske beskyttelse tilveiebringes for den neddykkede mals hele levetid, f.eks. ved fordeling av offeranoder på malen.

Det vil forstås at forskjellige variasjoner og modifikasjoner kan foretas innenfor rammen av de påfølgende krav.

Claims (5)

1. Undervannsmal forsynt med gjennomgående vertikale styreåpninger (22) for lokalisering av borehull i sjøbunnen, karakterisert ved at den omfatter en sentral basisseksjon (10); arminnretninger (13) med en armmalseksjon (21) ved den ytre ende av hver arminnretning, hengselinnretninger (12) som forbinder endene av arminnretningene (13) motstående nevnte armmalseksjon (21) med nevnte sentrale basis-seksjon (10), hvorved nevnte armer kan foldes tilbake over nevnte sentrale basisseksjon; og oppdriftsmidler (14,16,18) for å understøtte nevnte sentrale basisseksjon og nevnte arminnretninger .

2. Undervannsmal ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte sentrale basisseksjon (10) har tilstrekkelig oppdrift (16) til å understøtte både basisseksjonen og nevnte arminnretninger.

3. Undervannsmal ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter oppdriftsmidler (18) anordnet i nevnte arminnretninger, hvilke oppdriftsmidler er tilstrekkelig til å holde den sentrale basisseksjon og armene flytende i vann.

4. Undervannsmal ifølge et foregående krav, karakterisert ved at den omfatter fjernstyrte midler (15,15A) for ballstering eller deballastering av oppdriftsmidlene i den sentrale basisseksjon og arminnretningene.

5. Fremgangsmåte for nedsenkning av en undervannsmal ifølge et foregående krav i vann til sjøbunnen fra en lekter, hvor undervannsmalen omfatter en sentral basisseksjon (10) som har en oppdriftsenhet (14,16), armer (13) hengsel-forbundet med basisseksjonen, og armoppdriftsmidler (18), karakterisert ved at den omfatter de trinn å forbinde en nedsenkningsline (44,46,48) til hver arm; fylle den sentrale basisseksjons oppdriftsenhet med vann slik at de ytre ender av armene (13) løftes fra den sentrale basisseksjon etter hvert som denne senkes i vannet; ballastere armenes oppdriftsmidler (18) og senke undervannsmalen til bunnen mens nedsenkningslinene (44,46,48) holdes stramme; og trekke hver nedsenkningsline horisontalt i en retning bort fra den sentrale basisseksjon (10) og deretter slakke hver line slik at armene kan falle til sjøbunnen i utragende stilling.