NO167270B - Offshore fortoeynings- og lastoverfoeringssystem. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et offshoresystem for fortøyning av et fartøy til sjøs, av den type som innbefatter et oppdriftsstige-rør med en øvre ende og en nedre ende, et antall kjettinger som utstrekker seg mellom den nedre ende og den underliggende sjøbunn, og med innretninger for kobling av den øvre ende til fartøyet.

Hydrokarboner kan bli overført fra en undervannsledning, f.eks. av den typen som fører til undervannsbrønner, til tankskip på sjøoverflaten ved hjelp av en rekke forskjellige typer systemer som innbefatter fortøyning av skipet og overføring av hydrokarbonene. Slike systemer kan også kort betegnes offshoreterminal. Når det foreligger hardføre omgivelsesforhold, som f.eks. når det foreligger inntrengning av pakkis eller harde stormer, er det ønskelig å muliggjøre at tankskipet frigjøres fra terminalen for å seile bort, samtidig som en stor del av terminalen synker en betydelig dybde under sjøoverflaten for å ligge utenfor mesteparten av de harde omgivelsesforhold. En type offshoreterminal som kan.benyttes under slike forhold innbefatter et stigerør med en nedre ende som er løst forankret til sjøbunnen, f.eks. ved hjelp av en gruppe kjettinger i kjedelinje. Disse kjettinger holder stigerøret dypt under vannet, men over sjøbunnen, mens de muliggjør at stigerøret lett kan løftes opp til fartøyet. Forbedringer ved et slikt system som ville gjøre forbindelsen mellom toppen av stigerøret og fartøyet lettere og som kunne gi en forbedret fortøyning ved minimale kostnader ville være av betydelig verdi.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik for-bedring. Dette oppnås ved et system av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

I henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en offshoreterminal av en type som innbefatter et stigerør som er løst forankret f.eks. ved kjettinger, som kan forenkle forankringsdynamikken. Ved et frigjørbart stigerør kan stigerøret løftes av en line som utstrekker seg gjennom et sentralt hull i forbindelsesrammen for å løfte den øvre enden av stigerøret inn i det sentrale hull. Løftingen kan fortsette til-en del av stigerøret med minst et hull som er rettet i sideretning ligger ved det samme nivå som hullene i den indre del av den fluidumsvivel eller PDU (produksjonsfordelingsenhet) som holdes inntil fartøyet. Stigerøret kan'utstrekke seg over mesteparten av sjøhøyden og ha en nedre ende som er vekt-belastet for å gi bedre dynamiske fortøyningsvirkninger. Vekten kan innbefatte en klumpformet vekt som henger ned fra den nedre enden av stigerøret.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksemplet som er fremstilt på tegningene som viser: Fig. 1 - et perspektivriss av et offshore-system bygget opp i samsvar med foreliggende oppfinnelse, vist med stigerøret forbundet til fartøyet, Fig. 2 -et sideriss av systemet på fig. 1 som viser forskjellige trinn ved hevningen av stigerøret fra en lagringsstilling til en forbundet stilling, Fig. 3 - perspektivriss av en fortøyningsbom i systemet på fig. 1, vist i utlagt stilling. Fig. 4 - et perspektivriss av en fortøynings-stigerørsforbin-delsesanordning i systemet på fig. 1, vist med stigerøret i forbundet stilling. Fig. 5 -et snittriss av en del av forbindelsesrammen og stige-røret på fig. 4. Fig. 1 illustrerer et offshoreterminalsystem 10 for fortøyning av et fartøy 12 såsom ét tankskip og for overføring av last såsom hydrokarboner mellom en rørledning 14 på sjøbunnen og fartøyet". Systemet innbefatter et''stigerør 16" som' har en ba-sis eller hedre ende 18 forankret ved hjelp av en gruppe kjettinger 20 som utstrekker' seg "i k jedelin j ekiirvér i forskjellige"' kompassretninger eller horisontale retninger mot sjøbunnen og langs sjøbunnen til forankringssteder. Den øvre ende 20 av stigerøret innbefatter et stigerørshode 22 som er forbundet over en fortøyningsstigerørsforbindelsesramme 24 og en fortøyningsbom 2 6 til fartøyet. Hydrokarboner passerer fra rørledningen 14 opp til fartøyet gjennom en ledning 30 som innbefatter en undervannsslange 32 som holdes oppe fra sjøbunnen av en bøye 34, et fast rør 36 som utstrekker seg gjennom stigerøret, en fluidumsvivelenhet 38 ved toppen av stigerøret og en overgangsslange 40 som danner forbindelse til røret som fører til fastøyet.

Systemet er utformet for bruk i områder som noen ganger ut-settes for harde omgivelsesforhold, f.eks. hvor det forekommer pakkis og/eller harde stormer som ville være en fare for et fartøy. I tilfelle av slike forhold kan stigerøret 16 bli frigjort fra fartøyet 12 og fartøyet kan seile bort. Stige-røret vil så synke til den stilling som er vist på fig. 2

ved 16a hvor den øvre ende 20 av stigerøret ligger ved en dybde D som er tilstrekkelig til å isolere det fra virkningene til de har harde værforhold og også slik at det ligger under det største dyptgående for et tankskipskrog 12 som er utformet for å bevege seg til terminalen. For å unngå ødeleggelse av undervannsslangen og stigerøret holdes bunnen 18 av stigerøret i en stilling over sjøbunnen ved hjelp av stigerørsoppdrift, vekten av delene av kjettingene og av en vekt 44 som henger rett ned fra bunnen av stigerøret og som understøttes på sjø-bunnen. Et oppdriftskammer 4 6 nær toppen av stigerøret sørger for tilstrekkelig oppdrift til å understøtte vekten av stige-røret og den opphengte del av kjedelinjekjettingene og bibe-holder stigerøret i en i det vesentlige vertikal stilling.

Når et fartøy 12 seiler til området for terminalen, blir en innhalingsline 48 som er festet til toppen av stigerøret, trukket opp av fartøyet, ført gjennom forbindelsesraitimen 24 og trukket av en vinsj 50 på fartøyet. Når stigerøret trekkes, vil det innrette seg selv i forhold til f orbindelsesraitimen 24, mens rammen 24 innretter seg selv med stigerøret slik som vist ved 16b. Stigerøret blir til slutt trukket opp til den stilling som er vist med stiplet linje ved 16. Som vist på fig. 4 innbefatter' f br tøyriingsstigerørsf arb i nde Ises r ammen 24 en nedre ende 54, en'øvre eridé'56 og ét bénp'ar 58,' 60 sorti forbinder dem', séiv om deler' av bériet 60 er skåret bort av ' oversiktsgrunher på fig. 4. <:>Bunneri 54 av rammen hår'ét sent-tralt eller' -stigérørsopptagende hull 62 som mottar den øvre ende 2 2 av stigerøret for å overføre store krefter gjennom stigerøret for fortøyning av fartøyet og for å gi en fluidum-kobling mellom et rør som utstrekker seg i stigerøret og fluidumsvivelen eller produksjonsfordelingsenheten 38. Den yt-terste øvre ende av stigerøret bærer en innhalingslinefestean-ordning i form av en sjakkel 64. En kaus 66 ved en ende av innhalingslinen 48 utstrekker seg fra sjakkelen og rundt en skive 68 (og ytterligere skiver) til en fortøyningsvinsj (vist ved 50 på fig. 1 og 2). Den øvre ende 56 (fig. 4) av forbindelsesrammen er koblet over en universalforbiridelse 72 til en ytre ende 74 på bommen. Universalforbindelsen tillater en dreining av rammen i forhold til bommen om to i det vesentlige horisontale akser 76, 78.

Når stigerøret trekkes oppover utstrekker linen 48 seg gjennom en sentral hullføring 90 og en hylse 80 (fig. 4) i det sentrale hull 62 i f orbindelsesraitimen. Den sentrale hullf øring 9 0 er nærmere den nedre enden av rammen 2 4 enn dens øvre ende hvor den ér koblet til universalforbindelsen 72, som prøver å innrette den i det vesentlige vertikale akse i det sentrale hull 62 i samsvar med lengden av stigerøret. Da den spente line imidlertid utstrekker seg rundt skiven 68 (slik at linen kan utstrekke seg i det vesentlige horisontalt derfra til fartøyets vinsj) foreligger det en betydelig kraft på linen mot et fremre, øvre sted 82 på omkretsen av skiven. Denne kraft frembringer et dreiemoment som har en tendens til å dreie f orbindelsesraitimen til å utstrekke seg vertikalt i ste-denfor i en vinkel for å innrette seg selv i forhold til stige-røret som trekkes opp. Imidlertid er skiven montert betydelig• nærmere toppen av rammen 24 nær 'universalforbindelsen 72 enn 1 bunnen, slik at feilinnrettingsdreiemomentet vil være mini-malt. Stedet 82' er avståndsplassert fra forbindelsen 72 med mindre enn en fjerdedel av rammens høyde-

Fig. 5 viser detaljer i koblingen av den øvre enden av stige-røret ved dets stigerørshode 22 til apparatet ved den nedre ende 54 av forbindelsesrammen. Når stigerøret trekkes opp inn i forbindelsesrammen blir det ført av den konkave og i det vesentlige konisk formede sentrale hullføring 90 som har en tiltagende større bredde ved tiltagende lavere steder på denne. Føringen 90 beveger stigerøret inn i et stigerørsmot-tagende hull 91 i hylsen 80 på forbindelsesrammeanordningen, hvilken hylse er innrettet i samsvar med rammen sentrale hull 62. Hylsen 80 er dreibart montert om en i det vesentlige vertikal akse 92 som passerer gjennom det sentrale rammehull, ved hjelp av et lager 94. Når hodet 22 ved toppen av stige-røret er helt opptatt i forbindelsesrammen, vil sperrekjever 96 bli hydraulisk påvirket til å gripe inn i et sperrespor 98 i stigerøret for å låse stigerøret i hylsen og således i en fast stilling i forbindelsesrammen. Mens lageret 94 må motstå betydelige vertikale krefter for å understøtte en stor del av stigerørsvekten, må det ikke oppta noe vesentlig dreiemoment som har en tendens til å dreie stigerøret om horisontale akser, da forbindelsesrammen kan følge en slik dreining av stigerøret på grunn av dets montering over en universalfor-findelse på bommen.

Stigerørshodet har fluidumporter 99 som er forbundet til røret 36 i stigerøret og gjennom hvilke hydrokarbonene strømmer. Hylsen 80 og en ring som danner den ikke roterbare indre del av fluidumsvivelenheten eller produksjonsfordelingsenheten (PDU) 38 gjennom hvilken hydrokarbonene passerer på sin vei til tankskipet. Fluidumsvivelen innbefatter også en roterbar ytre del 104. Uttrykket ikke roterbar for den indre sviveldel ved 100 blir benyttet hovedsakelig for å indikere at den ikke dreier seg uten grenser om en vertikal akse, selvom den kan dreie seg en viss utstrekning når stigerøret vris. Den ytre del 104 er roterbar uten grenser når fartøyet driver rundt terminalen. Porter eller hull 106, 108 i den indre og den ytre sviveldel står i forbindelse med fluidumsporter eller

-åpninger 99 i toppen av stigerøret for å muliggjøre strømmen

av hydrokarboner til den ytre del 104 av fluidumsvivelenheten og derfra gjennom en overgangsslangeflens 110 og slangen (40 på fig. 1) til tankskipet.

Delen av hylsen 80 (fig. 5) som danner den indre fluidumsvi-veldel 100 er forseglet til stigerøret over to oppblåsbare forseglinger 112, 113 med en forsegling liggende over og den andre under fluidumåpningen 98 og hullene 106. Forseglingene 112 som ligger i spor er til å begynne med ikke oppblåst når stigerøret trekkes opp, for å unngå ødeleggelse av forseglingene. Når stigerøret er ved et nivå hvor det låses på plass av kjevene 96, vil trykkfluidum såsom luft fra en kilde 111 påvirke forseglingene 112 for å blåse dem opp, til et trykk som er høyere enn trykket på hydrokarbonene som passerer gjennom fiuidumsvivelen. Hver forsegling innbefatter en hul ring-formet oppblåsbar del som utstrekker seg rundt stigerøret.

I noen situasjoner, hvor det er ønsket å beskytte den sylind-riske øvre del 115 av stigerørshodet 22, hvor fluidumportene eller -åpningene 99 er plassert, kan det anbringes en beskyt-telseshylse 116. Beskyttelseshylsen innbefatter en ring 118 av skum som gir hylsen høy oppdriftskraft. Når toppen av stige-røret ligger under vann vil oppdriften av hylsen tvinge den oppover til en nedre føringsring og stopperen 120 forhindrer ytterligere oppoverrettet bevegelse for hylsen og hylsen dek-ker fluidumåpningene 99. Når stigerøret trekkes ut av vannet under sin utfolding til en bruksstilling, glir hylsen 116 ned langs stigerørshodet og skraper bort begroning eller andre utfellinger på hodet mens også toppen av hodet frilegges. Føringskonusen 90 tvinger hylsen ned hvis den ikke allerede

er glidd ned.

Fortøyningsbommen 26 som er vist på fig. 3 er dreibart montert om en i det vesentlige horisontal akse 124 på et dreiebord 126. Dreiebordet 126 er roterbart montert med en lageranord-ning 128 om en i det vesentlige vertikal akse 130 på fordekket 132 av tankskipet. Løfteorganer eller støtdeler 134 kan løfte og senke en ytre ende 13 6 på bommen 2 6 hvis indre ende 13 8 er montert gjennom dreiebordet på fartøyet. I utfelt stilling eller bruksstilling som vist på fig. 3, hvor den ytre ende 13 6 av bommen ligger på utsiden av baugenden av fartøyet for å holde forbindelsesrammeanordningen 24 utenfor fartøyets skrog er bommen fortrinnsvis understøttet av en fremre støtte-konstruksjon 140. Når stigerøret er frigjort fra fartøyet slik at fartøyet kan seile bort, blir støtdelene 134 betjent for å løfte bommen slik at den løfter forbindelsesrammeanord-ning 24 opp over dekksnivå. En motor 139 dreier dreiebordet og bommen ca. 180° slik at den ytre ende av bommen og forbindelsesrammen ligger innenfor fartøyet. Støtdelene 134 blir så betjent for å senke bommen, og for å senke forbindelsesrammen til et låseorgan 142 (fig. 1) slik at bommen og forbindelsesrammen blir stabilt understøttet. Bommen er så i den stilling som er vist ved 26A. I såvel bruksstilling som lagret stilling for bommen utstrekker den seg (en imaginær linje mellom dens ender utstrekker seg) primært langs senterlinjen 143 av fartøyet, slik som sett i et planriss. Selvfølgelig kunne bommen bli stivt festet i korrekt stilling.

Under opphaling av stigerøret som vist på fig. 2 fra stillin-gen 16b til 16, kan det forekomme betydelig friksjon for innhalingslinen 48 på forbindelsesrammen 24, fordi forbindelsesrammen 24 har en tendens til å henge nedover og bare spennet i linen 48 dreier forbindelsesrammen til innretting med stige-røret. Et slik strekk i linen kan reduseres ved bruk av en motvekt antydet ved 144, som er festet til rammen 24, slik at en minimal dreiebelastning kreves for å dreie rammen til innretting med stigerør.

Lengden av stigerøret 14 er fortrinnsvis minst ca. en halvdel av vanndybden, og stigerøret er motvektbelastet spesielt ved den hengende vekt 44 for å gi gode dynamiske fortøynings-virkninger for et drivende fartøy. Når fartøyet driver til den stilling som er vist på fig. 2, vil stigerøret vippe og dets nedre ende bevege seg i retning av fartøyets drift. Det vippende stigerør virker som en lang pendel med en tung vekt ved sin bunn som har en tendens til å dreie tilbake mot verti-kailinjen. Hvis stigerøret har en liten vekt som er mye mindre enn halvparten av høyden i sjøen, vil bare kjettingene 2 0 tjene til å tvinge fartøyet tilbake. Dette vil kreve meget tunge kjettinger. Klumpvekten 44 som henger fra den nedre, enden av søylen, kan kombinert med en lang søyle som er minst ca. en halvdel av sjødybden muliggjøre bruken av lettvekts-kjettinger 20. Vekten 44 er opphengt i en opphengingsanordning 45 som kan være en kjetting for å tillate at vekten 44 kan svinge i forhold til bunnen av søylen og også for å tillate en viss sammenfal.ling (f.eks. hvis en kjetting opphenging skulle bli slakk).

Som praktisk eksempel kan det refereres til et system for bruk i forbindelse med produksjon av hydrokarboner i et område som trues av drivende is om vinteren og også av harde stormforhold og hvor sjødybden er ca. 76m. Stigerøret er konstruert for bruk under de verste betingelser, sammen med et tankskip med en dødvekt på 120 000 tonn og som er fullt lastet. Stigerøret vil her ha en lengde på 43 m, en oppdriftskammerlengde på 12 m og en diameter på 2,4 m, og en stigerørsdiameter på 1,2 m.

Med stigerøret i fri synkestilling, vil bunnen flyte 12,2 m over sjøbunnen. Ved utsettelse for maksimale driftsbelastnin-ger vil tankskipet bevege seg 41 m bort fra nøytral stilling, og stigerøret vil derved bli skråstilt 35° fra vertikallin-jen.Hydrokarbonene ventes å nå et trykk på 15,8 kg/cm ved toppen av stigerøret, og de oppblåsbare forseglinger 112 blir oppblåst til ca. 24,6 kg/cm. Oppfinnelsen gir således en offshore terminal av den type som innbefatter et stigerør med en nedre ende løst forankret i sjøbunnen, som gir en effektiv fortøyning og som muliggjør forbindelse og frigjøring fra et fartøy. En vekt som henger fra bunnen av et høyt stigerør gir en pendeleffekt ved fortøyning av et fartøy som begrenser neddykningsdybden for et frigjort stigerør. En minimal modifi-kasjon av fartøyet er nødvendig fordi forbindelsen utføres over en forbindelsesramme som holdes utenfor en ende av far-tøyet med en bom, slik at ingen hovedmodifikasjon av fartøyets skrog er nødvendig. Hvis ikke fortøyet, kan bommen dreies ca.

180°, slik at dens ytre ende og forbindelsesrammen som er festet dertil ligger godt innpå fartøyet og kan lagres der. Terminalen, som innbefatter et stigerør hvis nedre ende er løst forankret i sjøbunnen slik at den kan heves fra en dyp undervannsdybde til en stilling hvor den øvre ende er over sjønivå har minst en strømningsåpning nær den øvre ende gjennom hvilke olje kan strømme inn i en fluidumsvivel som holdes på forbindelsesrammen. Forbindelsesrammen innbefatter en fluidumsvivel med en indre endedel som mottar den perforerte del av stigerøret og som kan dreie seg med dette.

Claims (2)

1. Offshore-system for fortøyning av et fartøy til sjøs, av den type som innbefatter et oppdriftsstigerør med en øvre ende og en nedre ende, et antall kjettinger som utstrekker seg mellom den nedre ende og den underliggende sjøbunn, og med innretninger for kobling av den øvre ende til fartøyet, karakterisert ved: at koblingsinnretningen omfatter en universalforbindelse (72) som tillater stigerøret (16) å dreie seg om to, i det vesentlige horisontale akser (76, 78), at det er anordnet en vekt (44) med en negativ oppdrift og minst en fleksibel lineforbindelsesinnretning (45) som har en øvre ende som er forbundet til den nedre ende (18) på opp-drif tsstigerøret og en nedre ende forbundet til vekten for å henge opp vekten under stigerøret, hvor stigerør, forbindel-sesinnretning og vekt i kombinasjon har en negativ oppdrift, og at oppdriftsstigerøret, som er uten befestigelse til et oppdriftslegeme, har en større positiv oppdrift enn den negative oppdrift for vekten.

2. Offshore-system ifølge krav 1, karakterisert ved: at oppdriftsstigerøret innbefatter minst en ledning for overføring av fluider mellom fartøyet og en rørledning (14) på sjøbunnen, og at koblingsinnretningen innbefatter en bom (26) med ytre og indre ender (136, 138), en forbindelsesramme (24) for forbindelse av den ytre ende til den øvre ende (22) av oppdrifts-stigerøret og innretninger (126, 128, 132 og 134, 136, 138) for montering av bommen for bevegelse om en i det vesentlige horisontal akse (124) og en i det vesentlige vertikal akse (130) plassert ombord på fartøyet, for å muliggjøre at bommen kan bevege seg mellom en utplassert stilling med den ytre ende (136) forlenget ut fra fartøyet for kobling til oppdrifts-stigerøret og en lagret stilling med den ytre ende plassert ombord på fartøyet.