NO171836B - Offshore-anlegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et offshore-anlegg med et flytelegeme, hvilket ved hjelp av strekkelementer, som på grunn av oppdriftskreftene fra flytelegemet holdes stramt, er forankret til havbunnen, og med en plattform som hæres av flytelegemet, hvilken plattform er beskyttet mot sjøgang ved hjelp av en omgivende vegg.

Ved vanlige offshoreanlegg er plattformen plassert på en sentral søyle eller på flere søyler som hviler på havbunnen. Slike søylebårne boreplattformer med fundamenter i havbunnen representerer en ikke ubetydelig driftsrisiko. De må også være anordnet tilstrekkelig høyt over havoverflaten, slik at de ikke kan nås selv av en 100 års bølge. Endringer i hav-bunnsstrukturen vil ved slike bunnavstøttede anlegg kreve meget kostbare ombygningsarbeider, alene av sikkerhetsgrunn-er, for å holde plattformnivået i den foreskrevne høyde over vannet og innenfor trange toleranser i den foreskrevne stilling.

Fra tidsskriftet "Ocean Industry", august 1984, sidene 35-46, er det kjent en innretning av den innledningsvis nevnte type, hvor den egentlige plattform bæres av et i en gitt høyde over havbunnen forankret flytelegeme. Flytelegemet selv består av et fullstendig neddykket, rammeformet rørskrog med i de fire hjørneområdene påsatte bæresøyler for den over vannflaten bårne plattform. Såvel bæresøylene som de i rett vinkel i forhold til hverandre forløpene rør i skroget er gangbare og opptar blant annet spenninnretningene for de som rør utformede strekkelementer. Fordelen med disse flytende offshoreanlegg er fremfor alt den utvidede produksjonsmulig-het, ned til dyp på 500 m og mer. Også montasje- og vedlike-holdsarbeidene vil ved flytende offshoreanlegg, som forankres på innsatsstedet over borehullet, være lavere enn for bunnavstøttede anlegg. Spenninretningene kan imidlertid ved de kjente offshoreanlegg bare anordnes på få, i relativ stor avstand fra hverandre plasserte steder, nemlig i områdene til de respektive vertikale bæresøyler. Den faste posisjonerings-fastlegging av flytelegemene ved hjelp av få, konsentrerte strekkelementer, er ikke problemløs og krever dyre anker-strukturer i bunnen. Bæresøylene må kunne holde plattformen i tilstrekkelig høyde over vannflaten, slik at i hvertfall plattformens øvre dekk forblir fritt og ubeskadiget selv under ekstreme forhold, eksempelvis ved en 100 års bølge.

Hensikten med oppfinnelsen er å redusere montasje- og ved-likeholdsarbeidene i forbindelse med flytelegeme-offshore-anlegg og samtidig øke driftssikkerheten både for personell og utstyr.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor et offshore-anlegg

med et flytelegeme, hvilket ved hjelp av strekkelementer, som på grunn av oppdriftskreftene fra flytelegemet holdes stramt, er forankret til havbunnen, og med en plattform som bæres av flytelegemet, hvilken plattform er beskyttet mot sjøgang ved hjelp av en omgivende vegg, hvilket offshore-anlegg er kjennetegnet ved at f lytelegemet danner et flytende basseng med den omgivende vegg, at plattformen er stillingsfast anordnet innenfor bassenget og at det forefinnes midler for flømming og tømming av bassengets innerrom.

Plattformen innsettes i et flytende basseng som danner flytelegemet. Strekkelementenes lengder innstilles slik at plattformen skilles fra det omgivende vann ved hjelp av de omløpende vegger og holdes beskyttet mot sjøgangen, bassenginnerrommet fylles delvis og de av strekkelementene overførte oppdriftskrefter styres ved å endre fyllingshøyden. Ved oppfinnelsen vil flytelegemet selv danne en beskyttende vegg rundt plattformen, og denne omgivende beskyttende vegg vil holde det omgivende vann borte fra bassenginnerrommet hvor plattformen befinner seg, til langt over den normale vann-stand. Inne i det flytende basseng vil det fremfor alt under plattformen foreligge et betydelig rom som ved vannfylling og egnet valg av fyllingsnivået kan utnyttes for innstilling av de til en hver tid virkende oppdriftskrefter og dermed for tilpassing til de til enhver tid herskende sjøgangsforhold. Ved høy til ekstrem sjøgang pumpes bassenget innerrom tomt ned til en minimal stand, slik at maksimale oppdriftskrefter overføres i strekkelementene og eventuelt kan utnyttes for stabilisering av bassenget mot tilsvarende økede horisontal-krefter. Det tilveiebringes en oppdrift som kan gå opp til ca. fire ganger verdien av de krefter som virker horisontalt på flytebassenget. Omvendt kan ved rolig sjøgang den totalt virkende oppdriftskraft reduseres ved å øke fyllingsnivået. Derved avlastes strekkelementene som oppstår den virksomme oppdriftskraft, og man vil allikevel være sikret den optimale beskyttelse av plattformen i offshoreanlegget.

En særlig enkel og kostnadsbesparende oppføring av plattformen muliggjøres dersom plattformen settes på et fundament i bassenginnerrommet og bassenginnerrommets maksimale fyllingsnivå begrenses slik at plattformens egen vekt alltid vil være større enn de på plattformen virkende oppdriftskrefter. Det betyr at plattformen ikke vil kunne flyte opp og at den under ekstreme sjøgangsforhold og tilsvarende lavt fyllingsnivå vil hvile mot fundamentet med et høyere vekttrykk. Plattformen kan eksempelvis sikres stillingsmessig sideveis ved hjelp av flere egnede avstandsstykker, eksempelvis fendere som er innsatt mellom plattformen og den omløpende bassengvegg.

De på offshoreanlegget virkende, ikke ubetydelige tverr-krefter kan ifølge oppfinnelsen utlignes på en særlig gunstig måte derved at flere Jevnt fordelte forankringstrosser anordnes rundt omkretsen til det flytende basseng.

Som strekkelementer benyttes fortrinnsvis flere, eksempelvis 200 til 500 Jevnt over bassengomkretsen fordelte trosser. Ved hjelp av separate eller i grupper på trossene virkende forspenningsinnretninger kan både neddykkingen av det flytende basseng såvel som bassengets horisontalstilling innstilles eller korrigeres. Den lette tilgjengeligheten til slike forspenningsinnretninger, eksempelvis ved ytterkanten til det beskyttende basseng, muliggjør også en senere stillingskorreksjon, dersom eksempelvis havbunnforholdene endrer seg under bruken av offshoreanlegget og medfører en stilllngsendring av det flytende basseng. Trossene kan eksempelvis være av aramidfibre, som har vist seg særlig strekkfaste og holdbare.

Ytterligere fordeler og detaljer ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av et på tegningene vist skjematisk utførelseseksempel. På tegningene viser

Fig. 1 et skjematisk sideriss av et ifølge oppfinnelsen

oppført offshoreanlegg,

fig. 2 viser et perspektivriss av et på innsatsstedet med en idealisert vertikal forankringsanordning

forankret bassengformet flytelegeme,

fig. 3 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom det på innsatsstedet oppankrede bassengformede flytelegeme, for opptak av en med strekpunkterte

linjer vist boreplattform,

fig. 4 viser et skjematisk grunnriss av det bassengformede flytelegeme og opplagringen av plattformen,

fig. 5 viser et skjematisk delriss av en flerdelt fundamentring for trosseforankring i havbunnen,

og

fig. 6 viser et skjematisk perspektivriss av en

fundamentringdel.

I fig. 1 er det nye offshoreanlegg vist i sin monterte stilling over et borehull. Anlegget innbefatter et flytelegeme i form av et flytende basseng 1 med sirkelformet tverrsnitt, en i havbunnen 2 innfestet fundamentring 3, et antall forankringstrosser 5, som forankrer det flytende basseng 1 til fundamentringen 3 og som stramholdes som følge av oppdriftskreftene i det flytende basseng. Et sentralt stigerør 7 forbinder borehullet med den inne i det flytende basseng 1 anordnede plattform 9, som er antydet med strekpunkterte linjer i fig. 1. Stigerøret 7 kan være av vanlig type, og dette gjelder også for plattformen 9, som kan være utformet i samsvar med de krav som stilles til dens bruk, uten at man herved er underlagt noen spesielle formgivnings-eller dimensjonsbegrensninger.

I det skjematiske riss i fig. 1 er forankringstrossene 5 vist med en for forankringsanordninger av denne type minimal azimut-vinkel a på 45°. I denne ekstreme skråstilling av forankringstrossene vil det i tillegg til oppdriftskreftene i vertikalretningen også oppstå like store krefter i horison-talretningen på forankringstrossene 5. For å minimalisere strekkreftene i forankringstrossene bør derfor disse ha en azimut-vinkel cx' på eller i nærheten 90°, slik at strekkbe-lastningene kan begrenses til de virksomme oppdriftskrefter. Et i så henseende idealisert forankringssystem, med flere jevnt over omkretsen til bassenget 1 fordelte vertikale trosser 5,er vist i fig. 2.

Ved et i praksis realiserbart utførelseseksempel har det flytende basseng 1 en diameter på ca. 150 m. Ved en azimut-vinkel a lik ca. 85° og et vanndyp på 340 m, regnet mellom havflaten 4 og havbunnen 2 på innsatsstedet, får forankringstrossene 5 en respektiv virksom lengde på ca. 350 m.

Utformingen av det for oppfinnelsen vesentlige, flytende basseng 1, og styringen av oppdriftskraften til bassenget, skal beskrives nærmere nedenfor under henvisning til fig. 3.

Det i fig. 3 i vertikalsnitt viste flytende basseng 1 er en stålkonstruksjon med en i sirkelform omløpende vegg 11 og en traktformet bunn 13. Den i fig. 3 med strekpunkterte linjer viste plattform 9 er tilknyttet et likeledes med strekpunkterte linjer antydet stigerør 7. Stigerøret går opp gjennom en sentral bunnåpning 15. Det flytende basseng 1 er i hovedsaken utført slik at det er vanntett i hunn og vegger, og også ved bunnåpningen 15. Forankringstrossene 5 består fortrinnsvis av aramidfibre eller et annet høystrekkfast korrosjonsbestandig materiale. Trossene 5 ender på utsiden av veggen 11 i en respektiv hydraulisk forspenningsinnretning 15 hvormed det flytende bassengs 1 neddykking i vannet kan bestemmes. Forspenningsinnretningene bidrar således også vesentlig til en forinnstilling av den via forankringstrossene 5 overførte oppdriftskraft for det flytende basseng. Hver forankringstrosse 5 kan være tilordnet en egen forspenningshydraulikk 15, men flere forankringstrosser 5 kan også være tilordnet en felles forspenningshydraulikk.

Plattformen 9 er satt på et fundament 17 i bassengets 1 innerrom 10. Fundamentet 17 er ved hjelp av ikke viste midler fast forbundet med bassenget 1 henholdsvis dets bunn 13. Plattformen 9 hviler bare med sin egenvekt mot fundamentet 17. Mellom hjørnene til plattformen 9 og innsiden av den omløpende vegg 11 er det anordnet innspente fendere 19 som holder plattformen 9 fast innrettet over den sentrale åpning 15 (fig.4). Det som oppdriftslegeme virkende flytende basseng 1 vil i det viste utførelseseksempel ha en oppdrift på ca. 2 GN, hvilket utgjør omtrent fire ganger verdien til de horisontalt på bassenget 1 virkende krefter (0,4-0,5 GN). Oppdriftskraften er regulerbar. Dette skjer ved en delvis fylling av innerrommet 10 i bassenget 1 i området H mellom fyllingsnivåene og E2. Jo lavere fyllingsnivået er, desto større vil den virksomme oppdriftskraft være, da det mot oppdriftskraften virkende vannvolum i innerrommet 10 reduseres. Vannvekslingen i forbindelse med flømming eller tømming av innerrommet 10 i bassenget 1 skjer ved hjelp av kjente ballastpumper 21.

I det beskrevne utførelseseksempel er bassenget 1 utført med en diameter på ca. 150 m. Bassengets 1 dypgang, ned til underkanten av veggen, er ca. 15 m. Dypgangen ned til undersiden av bunnen er ca. 25 m, og fribordet er ca. 20 m. For befestigelse av trossene i havbunnen 2 er det i utfør-elseseksempelet anvendt en flerdelt fundamentring 3, hvis totaldiameter vil være avhengig av vanndybden, bassengdia-meteren og azimut-vinkelen, og ligger mellom ca. 150 - 900 m. Et avsnitt av fundament r ingen 3 er vist I fig. 5. En som en stålpongtong 23 utført enkeltdel er vist i fig. 6. Hver av de kasseformede stålpongtonger 23 er hul, i og for seg flytedyktig og kan være fylt med sand eller aske. Lengdedimens;]on-ene for hver stålpongtong vil være avhengig av ringdiameter-en. Høyde- og breddedimensjoner må velges slik at pongtongene når de er fylt eksempelvis med sand, på en pålitelig måte kan oppta de strekkrefter som virker i ankerstrossene. De hos-liggende deler 23 er forbundne med hverandre ved hjelp av egnede forbindelseselementer 24, på en slik måte at de kan skråstilles i begrenset grad relativt hverandre. I havbunnen 2 er det innslått peler 25 som fundamentringen 23 legges rundt. Derved holdes fundamentringen i ønsket stilling. Egenvekten til de med sand eller et annet relativt tungt risledyktig materiale fylte pongtonger 23 vil som regel være tilstrekkelig som bunnmotlager for forankringstrossene 5.

På oversiden av hver fundamentringdel 23 er det i jevne avstander anordnet kroker 26 for befestigelse av trossene.

Claims (6)

1. Offshore-anlegg med et flytelegeme, hvilket ved hjelp av strekkelementer, som på grunn av oppdriftskreftene fra flytelegemet holdes stramt, er forankret til havbunnen, og med en plattform som bæres av flytelegemet, hvilken plattform er beskyttet mot sjøgang ved hjelp av en omgivende vegg, karakterisert ved at flytelegemet danner et flytende basseng (1) med den omgivende vegg (11), at plattformen (9) er stillingsfast anordnet innenfor bassenget og at det forefinnes midler for flømming og tømming av bassengets innerrom.

2. Offshore-anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som spennelementer forefinnes et antall rundt omkretsen til det flytende basseng (1) fordelte trosser (5), idet trossene enkeltvis eller i grupper er tilordnet en kraftbetjent forspenningsinnretning (15) for innstilling av det flytende bassengs neddykkingsdybde.

3. Offshore-anlegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det for befestigelse av spennelementene (5) til havbunnen (2) er anordnet en flerdelt fundamentring (3), hvis deler (23) fortrinnsvis er leddfor-bundne med hverandre.

4. Offshore-anlegg som angitt i krav 3, karakterisert ved at fundament r ingen (3) er sentrert rundt borestedet ved hjelp av i havbunnen (2) nedslåtte peler (5) som er fordelt langs inneromkretsen til ringen og virker mot ringleddenes (23) innsider.

5. >Offshore-anlegg som angitt i krav 3 eller 4, karak terisert ved at hver del (23) består av en flytedyktig, lukket stålpongtong som er fylt med et fortrinnsvis kornformet eller granulatformet faststoff, eksempelvis sand eller slagg og holdes mot havbunnen under påvirkning av sin egenvekt.

6. Offshore-anlegg som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at plattformen (9) er satt på et fast fundament (17) i det flytende basseng og har en egenvekt som er vesentlig større enn de ved maksimalt fyllingsnivå (H2) i bassenget på plattformen virkende oppdriftskrefter.