NO172138B - Lastoverfoeringsutstyr for en oppbygning til havs - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et lastoverføringsutstyr

for en oppbygning til havs som angitt i innledningen i krav 1. -

Da oljeutvinningen fortsetter på fjerntliggende steder vil det bli stadig mer vanlig å bruke offshoreboretek-nikker og konstruksjoner på steder hvor det forekommer is. Plattformer blir stadig satt opp i fjerntliggende strøk som har ytterst vanskelige værforhold. Imidlertid kan ikke konstruksjoner som brukes under mer tempererte klimaforhold brukes her på grunn av at de må kunne være istand til å motstå polar-stormer, påkjenninger fra is slik som store og mindre isfjell som drives av vind, strømmer og bølger. På grunn av disse forhold har det oppstått mange forskjellige typer plattformer for å forsøke å takle disse hårde vær- og naturelementer.

For tiden foregår det mye utvinning i arktiske farvann og i farvann med is utenfor Alaska, Canada og Grønnland. For å takle isfjell og værhold har enkelte konstruksjoner

ganske enkelt bare vært store nok til å kunne motstå kreftene fra disse store ismasser. Eksempler på slike konstruksjoner er doble konuskonstruksjoner, slik som US 4 245 929, store rev-lignende konstruksjoner eller mange andre tyngdekraftbaserte, store konstruksjoner av betong og stål, se også US 4 504 172. Imidlertid er disse konstruksjoner enten meget tunge, meget kostbare eller de er permanent festet til havbunnen. Derfor egner de seg ikke til å brukes igjen eller for evakuering i tilfelle en nødssituasjon. Dessuten er det ytterst vanskelig å fjerne og rømme disse konstruksjoner når oljefeltet er tomt.

På grunn av de store variasjoner i isfjellenes egenskaper og mangel på data om dem vil et mer problematisk forhold med slike konstruksjoner dreie seg om hvor store isfjell de skal konstrues for, idet valget av konstruksjon krever en rimelig balanse mellom risiko og kostnad, noe som vanskeliggjøres av de innebyggede usikkerhetsmomenter.

En annen faktor som må vurderes er kostnaden. Generelt er den tunge gravitasjonsbaserte konstruksjon som kan brukes for arktisk utvinning og produksjon, meget kostbar og tidkrevende å bygge. Med usikkerheten i enkelte oljeprosjek-ter, vanskelige miljøforhold,økede kostnader og forsinkelser på grunn av værforhold, muligheter for å mislykkes og til og med det politiske klima, vil det være stadig mer risikabelt for et oljeselskap å investere penger og tid i dette. Hvis en ulykke eller andre uhell skulle inntreffe kan tapene lett bli mangedoblet.

For å overvinne mange av ulempene i disse tidligere omtalte arktiske konstruksjoner vil det være fordel-aktig å kombinere noen av prinsippene for de gravitasjonsbaserte konstruksjoner med flytende konstruksjoner. Dette oppnås ved å konstruere en plattform som har undersjøiske skrogkammere som alternativ kan tilveiebringe opdrift eller ballast og et underlag som plattformen kan hvile på. Hele konstruksjonen kan så taues flytende til et offshore boreproduksjonssted og langsomt fylles med ballast inntil både plattformen og underplaten hviler på sjøbunnen på en gravitasjonsbasert måte. Når en situasjon oppstår som representerer en trussel mot konstruksjonen kan plattformen deballastes tilbake til flytende stilling og fjernes fra stedet og etterlate underlaget. Imidlertid er denne deballastningsprosedyre meget langsom (6-7 timer) og siden den sannsynligvis må utføres i grov sjø er det store muligheter for at plattformen og/eller underlaget som den hviler på, kan skades når den "hopper rundt" på grunn av bølgene ettersom den nærmer seg sin nøytrale stilling på underlaget og deretter når den langsomt stiger opp til sitt endelige dypgående.

En løsning på dette problemet er å holde plattformen på underlaget ved hjelp av en midlertidig nedholder-anordning mens den blir deballastet. Når den så har blitt helt deballastet kan nedholderanordningen løsnes slik at plattformen raskt kan stige opp til sitt dypgående og unngå skade.

Dette nedholdersystem kan være mekanisk eller hydraulisk men på grunn av at et mekanisk system ikke kan sikre samtidig løsning av alle tilkoplingsenheter, er kostbare, krever et komplisert styresystem, og er vanskelig å bruke igjen eller erstatte skadede eller brukte tilkoplingsenheter, er det valgt et hydrostatisk tetningssystem. Dette hydrostatiske utstyr vil holde plattformen til underlaget fra begynnelsen av deballastingsprosessen til tidspunktet når deballastingen er fullført. Etter deballastingen kan plattformen raskt frakoples ved å løsne nedholdersystemet og deretter fløtet vekk fra et eventuelt isfjell som nærmer seg.

Nedholdersystemet er en av to komponenter i plattformens grense-flatesystem. Den andre komponent er lastoverføringutstyret.

For å eliminere de fleste problemer i arktiske konstruksjoner for bruk i farvann hvor det forekommer isfjell, ble den flyttbare bunnforankrete oppbygning (RBFS) utviklet for å tilveiebringe en plattform som kan flyttes på kort varsel fra dens underplate og om nødvendig transporteres til et sik-rere sted. Andre fordeler med denne konstruksjon inkluderer: (1) en innretning for brønnhodebeskyttelse (f.eks. under platen) mot isfjell som er store nok til å skure mot sjøbunnen, (2) en kapasitet for større dekksbelastning enn flytende konstruksjoner (ettersom RBFS hviler på sjøbunnen ved normal drift), (3) evnen til rask evakuering av plattformen fra dens faste plassering på sjøbunnen ved deballasting og deretter løsning av nedholderanordningen, (4) mindre kapitalkostnader i forhold til gravitasjonsbaserte konstruksjoner på grunn av en mer øko-nomisk utforming, (5) større fleksibilitet ved plassering av konstruksjonen på grunn av plattformens mobilitet, (6) direkte adgang til den undersjøiske brønn fra den faste dekkoverbygning, (7) beskyttelse av de vertikale produksjonsstigerør mot bølger og is på grunn av plasseringen inn i plattformens søyler og (8) evnen til å flytte det meste av konstruksjonen til et nytt sted ved forandring av reservoarinformasjonen (idet bare ett nytt underlag.- vil være påkrevet for hvert nytt sted).

Oppfinnelsen holder en oppdriftsplattform til et underlag som hviler permanent av sin egen vekt på sjøbunnen. Konstruksjonen kalles en flyttbar bunnforankret oppbygning (RBFS) og er konstruert for arktiske omgivelser. RBFS ligner

en meget stor nedsenkbar boreplattform som på grunn av den direkte adgang til brønnene ovenfra, på mange måter fungerer

som en vanlig fast bore- og produksjonsplattform. Normalt ville plattformen være helt ballastet på underlaget med vannballast. Hvis et isfjell nærmer seg (som er større enn det RBFS kan motstå) blir nedholdertetnings-utstyret festet, plattformen blir deballastet for oppdrift, stigerørene blir frakoplet under

platen og deretter blir nedholdertetnings-utstyret løsnet og plattformen vil flyte og drives vekk fra stedet og etterlate underlaget.

Plattformen må frakoples underlaget for å nå sitt dypgående meget raskt slik at det ikke blir noe sammenstøt mellom plattformen og underlaget under plattformens avløfting på grunn av høy sjø. For å utføre dette blir nedholderutstyret.festet for å holde plattformen nede på underlaget, plattformens søyle og pontonger blir deballastet for å oppnå større netto oppdrift og deretter blir nedholdermekanismen raskt løsnet. De ovennevnte operasjoner før løsning av nedholderutstyret, kan alltid styres av plattformens operatører. Hvis et truende isfjell forlater området før den faktiske avløfting kan operasjonene lett.rever-seres.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de karakteristiske trekk angitt i den kjennetegnende del av krav 1. Forskjellige utfør-elsesformer er angitt i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et riss av en sammen-satt plattform som hviler på underlag, fig. 2 viser et tverrsnitt av en del av underlaget, der fig. 3 er et planriss av underlaget delvis i snitt (avtrykket av en av de seks plattform-søyler er vist ovenfra), fig. 4 viser kreftene som virker mot undersiden av en oppdriftssøyle, fig. 5 viser et tverrnitt av tetningssystemet montert på undersiden av en søyle, fig. 5A viser et alternativt tverrsnitt av tetningsutstyret og overgangen mellom underlaget og søylen, fig. 6 er et planriss av begge tetningssystemene, fig. 7 viser et tverrsnitt av en passiv, elastomer pakning, fig. 8 er et planriss av et segment av den passive, elastomere pakning, fig. 9 er et sideriss av et segment av den passive, elastomere pakning, fig. 10 er et planriss av den fyllbare pakning, fig. 11 viser et tverrsnitt av den fyllbare pakning med tilhørende beslag, fig. 12 er et planriss i større målestokk av en del av monteringsplatene for den. fyllbare pakning, fig. 13 er et skjematisk riss av det mekaniske utstyr inn i hver tette søyle som brukes for å drive nedholdersystemet, fig. 14 er et perspektivriss av lastoverførings-utstyret, og fig. 15 er et sideriss av lastoverføringsutstyret i større målestokk.

Den flyttbare bunnforankrete oppbygning (RBFS) er en offshorekonstruksjon for petroleumsboring og produksjon og er ment for å utplasseres i farvann med strenge vær- og isfjellforhold. RBFS er en todelt konstruksjon. Den første del omfatter en plattform og utgjøres av flere søyler som er festet vesentlig 90° i forhold til dekket. Kryssavstivere og andre horisontale elementer brukes også for å få stabilisert plattformen. Den andre komponent er et armert betongunderlag som hviler på sjøbunnen og som plattformen er fundamentert til.

RBFS kan motstå vanskelige værforhold med vind, bølger og strøm og mange isforhold som normalt kan forventes i løpet av konstruksjonens levetid. F.eks. kan RBFS konstrueres for å motstå en 150-års storm, et isfjell med en 20-års kinetisk energi og tale (med noen skade) et sammenstøt med et isfjell med en 100-års kinetisk energi. Hvis imidlertid et isfjell som er stort nok til å forårsake skade mot RBFS, truer med å komme nær konstruksjonen blir plattformen evakuert fra stedet og etterlater underlaget. For å sikre at be-boerne og operatørene på RBFS blir sikret mot alle farer fra isfjell og storm kan de holde visuell utkikk på klare dager og på kortere avstander, mens de kan bruke et plattformsbasert radarsystem for lengre avstander og i mindre klart vær (de kan også gjøre bruk av skip og fly). Faresoner i en bestemt avstand fra plattformen kan også etableres for å gjøre det mulig for plattformspersonalet å beregne muligheten for et fak-tisk møte med et isfjell og iverksette nødvendige tiltak. Tauing av noen isfjell ved hjelp av forskjellige båter som bærer plattformen er også mulig selv om de forskjellige størrelser og antall potensielle isfjell ikke gjør det mulig å stole på

en slik tauing av isfjéll.

På tegningene, viser fig. 1 at RBFS omfatter to'deler, en plattform 1 som videre er delt i et skrog 7 og et dekk 5 og underlag 3. Skroget 7 er rammesammenstillingen som strekker seg fra oversiden av underlagt 3 til undersiden av dekket 5.

Underlaget 3 er en permanent armert betongkonstruksjon og er vist på figurene 2 og 3. Når plattformen 1 ikke er til stede kan den motstå et 100-års sammenstøt.med et isfjell uten å

flytte seg vesentlig og uten skade og å overleve et 2000-års. isfjell (mens den beskytter et undersjøisk brønnfundament på innsiden av den) med begrenset skade og bevegelse. Underlaget 3 tilveiebringer en lagerflate for vertikal og sideveis lastover-føring fra plattformen 1 under normal drift og den forankrer først plattformen og beskytter senere fundamentet mot skuring fra isfjell i nødstilfelle.

I en utførelse er underlaget 3 en cellekonstruksjon som ligner en rektangulær smultring i et planriss med yttermål på omtrent 113 x 146 m. Den er 15 m høy med ca. 2 m dype underdeler 4 2 som strekker seg på undersiden av underplaten og inn i. jorden. Et typisk tverrsnitt av underlaget er 26 m bred x 15 m høy med fire plater og fire vegger i langsgående retning (loddrett på tverrsnittet) og med tverrvegger anbragt langs lengden. Fast og flytende ballast blir plassert i rommene som tilveiebringes av cellekonstruksjonen. Hovedkomponentene i underlaget 3 har utvendige vegger 30 og innvendige vegger 32, topp 34 og bunn 36 og innvendige vegger 38 og plater 40. Den utvendige vegg 30 strekker seg rundt ytterkanten av underlaget 3 og den innvendige vegg 32 danner den indre omkrets. Toppen 34 og bunnen 36 danner tak og gulv i underlaget 3.

Innerveggene 38 og platene 40 brukes for å dele underlaget 3 i rom 44, idet et typisk tverrsnitt er tre rom i høyden og tre i bredden som vist på fig. 2. Innerveggene 38 og platene 40 deler underlaget 3 i solide ballastrom 44 (fylt via et styresystem på overflaten under installeringen av RBFS) og øker tverrsnittets skjær-kapasitet vesentlig. Fjorten vann-ballastrom i underlaget 3 som er nødvendig for å taue og installere underlaget, omfatter hver 27 solide ballastrom 44 (3 x 3. rom 44 i planriss over hele høyden av underplaten). Disse inner-vegger 38 mellom vannballastrommene såvel som toppen 34 og bunnen 36 og de utvendige vegger 30 og innerveggen 32 er alle vanntette. Betongunderdeler 42 strekker seg fra undersiden av underlaget inn i jorden og hjelper til å overføre sidekreftér til jorden, og ved hjelp av et injiseringssystem av sand på undersiden opptar de ujevnheter på sjøbunnen. Planrisset.av underdelene er det samme som for alle i vanntette vegger.

Det finnes minst to måter å installere plattformen 1 til underlaget 3 på. I en fremgangsmåte for første gangs-intallering av RBFS (som også kan brukes for å reinstallere plattformen .1) blir underlaget 3 som fundament, festet alene på sjøbunnen 9

ved hjelp av en av de mange måter som brukes for å installere gravitasjonskonstruksjoner, som f.eks. tauing til offshorestedet, tilkopling av det flytende underlag 3 til et forhåndsinstallert fortøyningssystem på stedet (et system med fjærende oppdrift og klumpvekt som ikke er vist), senkning og plassering på sjøbunnen 9 ved hjelp av styrt instrømning av vannballast i rommene til de får en mindre oppdrift og deretter justere strekkforankringen, nivellering og innføring av sjkørtene 42 i jorden véd fortsatt styrt tilstrømning og ved hjelp a<y>fast ballastplasserihg inn i rommene 44 og sandunderinjisering mellom skjørtene 42, bunnplaten 36 og sjøbunnen 9. Alle de ovennevnte operasjoner styres ved overflaten fra forskjellige skip. Underlaget 3 er permanent fundamentert ved hjelp av sin egen vekt, vekten av den faste ballast plassert inn i rommene 44, underinjiseringen og skjørt-enes inntrengning i jordbunnen. I den grove sjø som normalt finnes ved utsatte, offshoresteder i Arktis, kan installeringen av underlaget være ganske vanskelig, særlig nedsenkningen og plasseringen.

Når først underlaget 3 er installert, blir klumpvekt-fortøyningssystemet fjernet og erstattet av et vanlig kjede- og bøyefortøyningssystem. Plattformen 1 blir fløtet og underlaget 3, tilkoplet fortøyningen og bragt i stilling. Et stagsystem blir så brukt under flytting til et annet sted. Fire stag som ligner de som brukes på strekkforankringsplattformer (TLP) blir senket fra plattformen 1 og satt inn i festeanordninger på underlaget 3 og strukket ved hjelp av et jekkutstyr på. dekket. 5. Ved å holde konstant strekk- og styresidebevegeIsene ved hjelp av fortøyningsutstyret, blir plattformen 1 senket litt over underlaget 3 ved å innføre bestemte mengder med sjøvannballast i skrogelementene. Ved å bruke et trapp- og kjegledokkutstyr for endelig sidejustering vil ytterligere vannballast få plattformen 1 til å lande på underlaget 3. Ytterligere vannballast blir tilført for å øke vekten av plattformen 1 mot underlaget 3 på en gravitasjonsmessig måte.

Det eneste som er påkrevet er at plattformen 1 er tilstrekkelig tung mot underlaget 3 ved hjelp av vannballast, for å tilveiebringe tilstrekkelig motstand mot alle mulige platt-formbevegelser (dvs. vipping eller glidning) på grunn av bølge-virkning. Ved dette punkt er plattformen 1 stabil og kopling av reduksjonsstigerørene kan begynne, såvel som boreoperasjonene.. Den ovennevnte plattforminstallasjon vil kunne brukes for å flytte plattformen 1 etter at deri er evakuert i et nødstilfelle på grunn av is, såvel som for den første fremgangsmåte for installering av RBFS.

Imidlertid er den andre, foretrukne fremgangsmåte for førstegangs installering av RBFS, .å sammenføye plattformen 1 og underlaget 3 på en flytende måte før transport til det endelige stedet til havs. Den flytende underlag 3 blir tauet til et beskyttet sted på dypt vann, nær land og tilkoplet en fjærbøye og et klumptvektfortøyningssystem som er installert på forhånd og senket til en dybde like over sjøbunnen 9. Senknin-gen utføres ved å styre innstrømningen av vannballast i rommene til en mindre oppdrift og deretter trekke underlaget 3, ned og holde den stasjonær sammen med fortøyningsutstyret. Denne operasjon ligner den som utføres offshore ved den første fremgangsmåte selv om de beskyttede farvann gjør det mindre vanskelig og risikabelt.

Deretter blir plattformen 1 tilkoplet en adskilt, vanlig kjetting- og bøye-fortøyning (ikke vist) på stedet og anbragt over det. nedsenkede underlag 3. De fire stag som nevnt ovenfor blir senket fra plattformen 1 og ført inn i festeanordninger på underlaget. Stagene er holdt litt i strekk. Ved å deballaste underlaget 3, trekke den opp sammen med stagene og justere med de to fortøyningssystemer og bruke dokkinnretninger, blir underlaget '3 hevet og deretter ført til plattformen 1. Stagene er holdt helt i strekk for å tjene som et sjøfeste og feste underlaget 3 til plattformen 1 for tauing. Innenfor marin-arkitektoniske grenser kan de også festes sammen ved å øke oppdriften av underlaget 3 og minske oppdriften av plattformen 1 og klemme de to komponenter sammen. Det hydrostatiske nedholderutstyr blir så foreløpig prøvet ved konstruksjonsstedet på dypt vann. Plattformen 1 og underlaget 3 blir frakoplet de respektive fortøyningsutstyr og fortøyningene blir senere gjenvunnet.

RBFS blir så tauet til stedet og tilkoplet et fortøyningssystem som på forhånd er installert der (vanlig kjede- og -bøye-type), ballastet ned (ved å styre innstrøm-ning av vannballast i rommene i skrogelementene og i underlaget 3) og anbragt ved hjelp av justeringer av fortøynin-gene inntil underlaget 3 hviler i sin endelige stilling på sjøbunnen 9. RBFS-nivellering og inntrengning i sjøbunnen, solid ballastplassering i underlaget 3 og underinjisering av sand foregår på stort sett samme måte som nevnt ovenfor for den første fremgangsmåte selv om disse operasjoner er vesentlig enklere på grunn av plattformen 1. Plattformen 1 blir tynget ned med vannballast som ovenfor. Disse operasjoner fører til en fullstendig bunn-fundamentert konstruksjon. Stagene blir gjenvunnet, fortøyningssystemet frakoplet og det hydrostatiske nedholderutstyr blir grundig prøvet. Borings- og produksjons-operasjonene kan så begynne.

Det kan være tider da plattformen 1 vil måtte flyttes fra stedet på grunn av trussel fra isfjell. Før plattformen 1 kan forlate stedet må den deballastes for å nå et ønsket dypgående. Hvis den imidlertid deballastes og får stige langsomt opp fra underlaget 3 i grov sjø kan det være fare for at plattformen 1 kan komme i berøring med underlaget 3. Dette kan forårsake betydelig skade både på plattformen 1 og underlaget 3 og kan til og med få plattformen 1 til å over-svømmes og synke. Følgelig vil et hydrostatisk nedholderutstyr 50 holde plattformen 1 ned mot underlaget 3 mens den blir deballastet. Nedholderutstyret 50 blir frakoplet så snart tilstrekkelig flytende ballast har blitt fjernet fra plattformen 1 slik at den kan stige til sitt dypgående på en hurtig måte uten å forårsake skade.

Vesentlig for plattformens levetid er plattformens komponenter mellom plattformen og underlaget, dvs. "belastnings-overførings-og nedholderutstyret". Disse integrerte systemer hindrer problemer i forbindelse med tilpasning mellom hoved-komponenter og tilveiebringer derfor pålitelig belastningsover-føring mellom komponentene og muliggjør sikker flytting av platt-formene fra underlaget under nødssituasjoner i forbindelse med isfjell.

De integrerte overgangskomponenter fungerer som følger:.

a. For å tilveiebringe en anordning for å kompensere for forskjell i størrelsen mellom plattformen og underlaget. Siden plattformen og underlaget er meget store konstruksjoner er det sjanse for at konstruksjonene ikke vil passe nøyaktig sammen spesielt siden de to konstruksjoner kan bygges på forskjellige steder. En vertikal toleranse på ca. 5 cm kan forventes.

b. For å tilveiebringe tilpasningsføringer for plattformen og underlaget ved sammenføyning av plattformen og underlaget på dypt vann på konstruksjonsstedet og ved flytting av plattformen etter en nødavløfting.

c. For å tilveiebringe en kontinuerlig belastningsbane

for gravitasjon og omgivelsesbelastninger under alle operasjons-faser. d. For å redusere den nødvendig totale tid som kreves for flytting ved samtidig fjerning av plattformens ballast mens brønnen stenges, produksjonsstigerørene frakobles og renses, osv.

Som tidligere nevnt må plattformen 1 stige raskt

til sitt dypgående for å hindre potensielt sammenstøt mellom plattformen 1 og underlaget 3 ved en flytting på grunn av isfjell. For å forkorte tiden som kreves for denne nødprose-

dyre, vil operatørene på plattformen stenge brønner og rense og frakople borings- og produksjonsstigerørene mens platt-

formen 1 deballastes. Det hydrostatiske trykk som virker mot plattformen 1 blir midlertidig minsket ved hjelp av nedholdersystemet for å holde plattformen 1 mot underlaget 3 mens den blir deballastet (og således får mer oppdrift). For å oppnå

dette omslutter et system med nedholderpakninger 50 platens omkrets ved hver hjørnesøyle 15. Etter at avstandsstykkene som omsluttes av disse pakninger 50 er skilt fra vannet på utsiden blir nedholderutstyret aktivert. Dette utføres ved å

minske det hydrostatiske trykk som virker mot bunnen av søylen og som effektivt holder plattformen 1 mot underlaget 3 på grunn av plattformens egen vekt.

Dethydrostatiske nedholderutstyr 50 minsker det hydrostatiske hode på området under søylen 15. Dette er vist på fig. 4 som viser oppdriftskreftene som virker på en søyle 15 før og etter at tetningssystemet er virksomt. Ved normal drift kan oppdriftskraften som virker på en søyle 15 vises ved = cf . h^. A hvor P^er den totale oppdriftskraft, 6 er vannets tetthet, h^er vannets høyde i et stående rør (dybden under vannflaten ved normal drift) og A er arealet under søylen 15. Når nedholderutstyret aktiveres, kan imidlertid vannivået i standrøret reduseres til ve<^ å pumpe vannet ut av tetningsrommene. Dette minsker oppdriftskraften til en ny verdi som kan uttrykkes som P2= ^ * ^2' A°^SOItl ^an settes til null ettersom h 2 blir senket til null. Denne forskjell i det hydrostatiske trykk mellom utsiden og rommet under søylen 15 opprettholdes ved hjelp av pakningene rundt søylens omkrets. Selv om tetningene er virksomme, vil trykkforskjellen holde plattformen 1 på plass.

Fig. 5 viser-hele nedholderutstyret 50. Konsen-triske pakninger 56 og 58 ved omkretsen av hver hjørnesøyle 15 omslutter nedholderkamrene 51 og 52 mellom søylen 15 og underlaget 3. Under normal plattformdrift, når RBFS oppfører seg som en gravitasjonskonstruksjon og det ikke er behov for en nedholderkraft, er kamrene 51 og 52 åpne for det hydrostatiske trykk på utsiden. I en nødssituasjon som krever evakuering av plattformen på grunn av isfjell, vil plattformopera-tørene først aktivere pakningene 58, deretter frembringe en nedholderkraft ved å minske det hydrostatiske trykk i kamrene 51 og 52 (ved awanning) og endelig deballaste plattformen 1 for å øke oppdriften. Nedholderkraften er lik produktet av planområdet i kamrene 51 og 52 og differensialtrykket i kamrene 51 og 52 som er AV = cfth^-t^) (dif f erensialtrykket er det hydrostatiske trykk på utsiden ved toppen av underlaget 3 minus trykket i kamrene 51 og 52 som samsvarer med det hydrostatiske hode i kamrene 51 og 52). Summen av nedholderkref-tene ved hver hjørnesøyle 15 er tilstrekkelig til å hindre plattformen 1 fra å løfte seg av under de sammensatte virknin-ger fra oppdriften av den deballastede plattform 1 og storm-

Belastningene. Operatørene på plattformen 1 eliminerer nedholderkraften når de åpner kamrene 51 og 52 mot det hydrostatiske trykk på utsiden og samtidig deaktiverer pakningene 58 (for å beskytte pakningene under avløftingen).

Det er et rom mellom undersiden av hver hjørne-søyle 15 og underlaget 3 (unntatt ved et søylevektsbæreområde 5 4 som bærer aksialbelastningen for plattformen 1). To konsen-triske pakninger 56 og 58 avgrenser dette rom. Elastomere trykk-pakninger 5 6 er montert på braketter 6 0 på utsiden av søylens ytterveggplater 62 (og danner de ytre pakninger) og fyllbare pakninger 58 er montert på undersiden av søylefotplatene 64 konsentrisk fra hverandre innenfor de elastomere trykkpaknin-ger (som er de innvendige pakninger). De fyllbare pakninger kan settes inn i en fordypning 66 og fylles via ledningen 65. Rommet mellom søylen 15, underlaget 3 som avgrenses av den indre pakning 58 er kalt det indre kammer 51, og det ringformede rom mellom de to pakningsseter, søylen 15 og underlaget 3, er kalt det ytre kammer 52. Hvis man ser gjennom søylen ved disse rom, som vist på fig. 6, vil det ytre rom 52 se ut som en smultring og det indre rin 51 som hullet. Lagerområdet 54

er ikke fluidtett og har derfor ikke noen virkning på kamrene 51 og 52.

En alternativ løsning for mellomrommet mellom søylen 15/^riderlaget . 3 er vist på fig. 5AT og 15 for å motta både vertikale og sidebelastninger fra plattformen 1 kan underlaget 3 utformes med en opphøyet del 3a som vil passe inn i en inntrykket del 15b i søylen 15. Sidene av den opphøyde del 3b og sidene av den inntrykte del 15c kan være avskrånet og utvidbare mørtelposer kan plasseres mellom og mot disse sider 15c og 3b. Dette vil kompensere for konstruksjonstoleranser for plattformen 1 og underlaget 3 og vil tilveiebringe en lagerflate for riktig vertikal/sidebelastningsoverføringer mellom plattformen 1 og underlaget 3. Denne alternative løs-ning bør ha liten innvirkning på konstruksjonen eller virk-ningen av nedholdersystemet 5 0 vist på fig. 5.

Den ytre pakning 56 er montert på braketter 6 0

på utsiden av de fire hjørnesøyler 15 som vist på fig. 5.

Ytterpakningene 56 fremspringer nedenfor undersiden av søylene 15 for å sikre tilstrekkelig sammentrykning og opptar konstruksjonstoleranser for plattformens skrog 7 og underlaget 3. Praktisk talt alle vertikale belastninger vil bli båret av området 54 (fig. 5) og området 202a (fig. 15). Når plattformen igjen hviler mot underlaget 3, vil pakningene 56 sammentrykkes av plattformens 1 vekt til en vesentlig fluidtett barriere.

Som vist på fig. 7, 8 og 9 består trykkpakiringene 56 av tredve segmenter 70 (se fig. 8) som kan være laget av et støpt polyurethanelastomer. Bolter 72 er innbakt i hvert, segment 70 for å kunne montere segmentet til bærebraketten 60. Segment-endene 74 er avskrånet 45° for å frembringe en omskjøt mellom segmentene 70.

Trykkpakningene 56 danner en fluidtett barriere rundt utsiden av søylen 15.

En fyllbar, armert elastomerpakning ble valgt for innerpakningen 58. Se US 3 397 490. Disse fyllbare pakninger 58 er montert i kamrene 66 på undersiden av de fire hjørnesøylér 15 like innenfor vektbelastningsområdet 54. Monteringskamrene 66 har fordypninger slik at pakningene 58 ikke fremspringer nedenfor området 54 i sin normale (ikke fylte) stilling.

Den fyllbare pakning 58 er et enkelt smultringformet stykke (sett ovenfra på fig. 10). Den består av et flatrør 80, en innstøpt fot 82 og en hals 84 som vist på fig. 11. Foten 82 passer inn i en holdeplate 86 som festes til undersiden av en pakningsmonteringsplate 87 ved hjelp av bolter 88 (se fig. 11 og 12). Det finnes innløp 89 som festes til.undersiden av en pakningsmonteringsplate 87 ved hjelp av bolter 88 (se fig. 11 og 12). Det finnes innløp 89 for å trykkbelaste pakningen 58 og utløp 91 for å utløse trykket i pakningen 58 (se fig. 10).

Lastoverføringsutstyret er en passiv motstandsmekanisme uten mekanisk utstyr eller bevegelige deler. Mekanismen gjør bruk av en lagring mellom horisontale og skrå flater for å over-føre vertikale og sidebelastninger over overgangen mellom plattformen og underlaget.

Variasjoner i søylens og undrplatens overflate vil føre til minst tre kontaktpunkter mellom de to konstruksjoner og meget store punktbelastninger. Lokale feil ved kontaktpunktene kan være mulig på grunn av disse.store punktbelastninger. Ved å tilveiebringe justeringsmuligheter ved overgangen kan disse feil unngås og dessuten kan kalibrering utføres for å sikre at den døde belastningsfordeling mellom de seks søyler blir som beregnet.

Når plattformen og underlaget blir føyet sammen er det viktig at de to komponenter er selvjusterende. Dette minsker muligheten for sammenstøt mellom delene som ikke er ment å

komme i berøring med hverandre.

En kontinuerlig belastningsbane gjør at reaksjonskreftene som dannes ved overgangen mellom plattformen og underlaget, overføres til underlaget som i sin tur blir hindret av lagrings-og skjærreaksjonskreftene ved overgangen mellom underlaget og grunnen.

Lastoverføringsutstyret 210 er vist på fig. 14 og 15.

Det omfatter en konkav søylebunnplate 200 som er festet nederst på hver søyle 15 og motsvarer konvekse betongelementer 201 på underlaget 3 og jekkinnretninger 202a og 202b som er montert på en pakning 203 og plassert mellom søylebunnplaten og underlaget. Justeringsføringer kan festes til søylebunnplatens sammen-stilling.

Søylebunnplaten 200.består av en horisontal, smultringformet lagerplate 204, en lagerplate 205 som har form av en av- . kuttet kjegle og en eller flere horisontale runde membraner 206. Den smultringformede lagerplate har en tykkelse.på 3,8 cm, en bredde på 1,8 m og en ytterdiameter på 20 m. Lagerplaten som har form av en avkuttet kjegle, skråner 30° i forhold til vertikalen, har entykkelse på 3,8 cm, en bredde på 1,2 m og har en diameter ved bunnen på 16,4 m. De sirkelformede membraner har en tykkelse på 3,8 cm og en diameter på 19,8 m. Radiale og perifere avstivere 207 tilveiebringer ekstra konstruksjonsme.ssig uavhengighet i sammenstillingen.

Underlaget inneholder en betongoppsetning 201 (forhøyet del) og (eventuelt) en horisontal, smultringformet lagerplate 213, med en tykkelse på 3,8 cm, en bredde på 1 m og en ytterdiameter på 20,5 m. Oppsetningen har en konisk form med en avskråning på 30° i forhold til vertikalen, en diameter på 16,1 m ved bunnen og en høyde på 1 m. Når plattformen og underlaget er sammenføyet passer betongoppsetnin-gen inn i det inntrykkede (konkave) rom i søylens bunnplate 200.

Jekkinnretningene 2 0 2a og b . (Freyssinet stålputer (flatjacks) er foretrukket) er hydrauliske kapsler i form av en flat dobbel tallerken laget av to rustfrie stålplater som er sveiset og varmebehandlet for å oppnå det nødvendige innvendige trykk og fleksibilitet. Innløps- og utløpsledninger (ikke vist) er tilveiebragt for fyllings- og justeringsformål.Jekkene har en bredde på 1 m, en lengde på 2,4 m og har en slaglengde på 5 cm (arbeidsområde) og et maksimalt driftstrykk på 138 bar. Belastningsplater av epoksy (ikke vist) med en tykkelse på 2,5 cm er festet til begge sidene av stålputene for å tilveiebringe nødvendige lagerflater. Seksten sett med stålputer (hvert sett består av horisontale stålputer 202a og avskrånede stålputer 202b) er anbragt i en vin-kel på 22,5° langsetter ytterkanten av det ringformede over-gangsområde .

Støtte for stålputene er tilveiebragt av en radialt utformet rørramme av stål 208 som passer inn i fordypninger 20 9 som er støpt inn i toppen av hver oppsetning på underlaget. Til rammen er det sveiset horisontale og avskrånede pakninger 203 som tjener som monteringsflate for stålputene. Rammen fungerer også som en spredningsstang og løfteramme for hele sammenstillingen og som en rørkanal for innløps- og utløpsledningene for stålputene.

Stålputerammene er installert på underlaget ved hjelp av håndteringskabler 214 under konstruksjonen og blir igjen sammen med underlaget etter at plattformen løftes vekk. Utskiftning av en pakning for en stålpute ved eventuell skade under avløfting, kan utføres før plattformen kobles til igjen. Et fartøy som har tilstrekkelig løftekapasitet kan brukes ved utskiftningene.

Fyllbare gummistøtdempere 215 og hårde gummi-støtdempere (ikke vist) som begge tjener som justeringsførin-ger er montert på undersiden av søylebunnplaten 200. De fyllbare gummistøtdempere er festet til den horisontale bunnplate mellom den indre og ytre nedholderpakning og de hårde gummi-støtdempere er plassert med jevne mellomrom 22,5° langsetter de avskrånede lagerplater 205 slik at de ikke forstyrrer stålputene.

Justeringsføringene er installert på land under konstruksjon av plattformen. Utskiftning av støtdemperne vil eventuelt finne sted når plattformen flyter ved hjelp av dykker- og arbeidsbåt.

Låstoverføringsutstyrets ,hovedfunksjon er justeringen av tilpasningen og belastningen mellom plattformen og underlaget og å tilveiebringe en belastningsbane for gravitasjons- og omgivelsesbelastninger over overgangen mellom plattformen og underlaget.

Under tilpasningsoperasjonen mellom plattformen og underlaget og etterfølgende omplasseringer er installa-sjonsrekkefølgen for lastoverføringsutstyret : likt. Når de to konstruksjoner blir bragt sammen, kan det opp-stå et støt mellom de fyllbare støtdempere og underlaget. Etter at en jevn berøring er oppnådd vil de hårde gummistøt-dempere justere plattformen til sin endelige stilling. Bal-lastingsoperasjonene vil fortsette inntil bestemte setnings-krefter etableres i de fyllbare støtdempere. Nedholdersystemet aktiveres slik at nedholderkammeret 51 avvannes og mulig-gjør tilkobling av ledninger for stålputemørtel og ventila-sjon via vanntette luker i søylebunnplatene. Ballastingen fullføres og stålputene blir så fylt med hydraulisk fluid og justert for å tilveiebringe den ønskede dødbelastnings-fordeling. Ved fullførelse av de endelige justeringer blir det hydrauliske fluid renset fra stålputene og erstattet av sementmørtel med stor styrke. Nedholderutstyret blir deakti-vert og installasjonen av lastoverføringsutstyret blir fullført.

Under operasjonene på stedet vil ikke lastoverføringsutstyret kreve vedlikehold eller justering. Gravitasjons- og omgivelsesbelastninger blir overført i lag-ringen fra plattformen til underlaget via de mørtelfylte stålputer. Mørtel eller sement 211 kan også innføres inn i rommene som dannes av avstiverne 2 07.

Under normale forhold vil det innvendige trykk i den fyllbare pakning 58 være lik nedholderkammerets trykk (dvs. det utvendige trykk fra sjøvannet). For helt å kunne utnytte innerpakningen 58 i nødsituasjoner og prøver av utstyret, blir det innvendige trykk i pakningen 58 først øket ved å bruke sjøvann til et overtrykk som er vesentlig større enn det utvendige trykk fra sjøvannet. En operatør kan så minske trykket i det indre kammer 51 for å danne nedholderkraften. Den indre pakning 58 virker som en forsterkning for ytterpakningen 56. Hvis det ytre kammer 52 har et trykk som er likt det hydrostatiske trykk på utsiden (på grunn av lekkasje i ytterpakningen 56 eller for å prøve innerpakningen 58), vil det lave trykk i innerkammeret og det lukkede område frem-deles tilveiebringe en litt mindre, men automatisk nedholderkraft.

Under operasjoner i tilfelle isfjell, vil den fyllbare pakning 58 utsettes for et større differensialtrykk hvis ytterpakningen 5 6 ikke kan holde en trykkdifferanse. Pakningen 58 er festet ved bunnen 82. Differensialtrykk-belastningen som har en tendens til å trykke pakningen 58 radialt og å bøye røret 80 innover og oppover rundt halsen 84, blir vesentlig hindret av den store friksjonen mellom pakningen og underlaget. Den nødvendige friksjon genereres av et tilstrekkelig innvendig pakningstrykk for å frembringe store, normale krefter.

For å aktivere det fyllbare pakningsutstyr 58

(se fig. 13), blir sjøvann pumpet fra en skipskiste 90 til pakningen 58 via en første pumpe 94. Ventiler 104, 106 og 108 er stengt mens ventilene 92, 102 og 96 er åpne. Når pakningen 58 blir fylt til passende trykk blir sjøvannet ført inn i og satt under trykk i en fyllbar pakningstank 98. Når tankens driftstrykk har blitt oppnådd blir ventilene 92 og 96 stengt.

Pakningstanken 98 er en akkumulatortank som bruker trykkluft som gjør det mulig å justere det innvendige trykk mot den fyllbare pakning 58. Tanken 98 kan også tilveiebringe reserve-energi hvis den fyllbare pakning 58 mister differensialtrykk og gjør det mulig å foreta rettelser før tetningsevnen svek-kes (flottørventilene kan brukes for å påvise lekkasjer i nedholderkamrene 51 og 52 og å trigge vanhfjerningsutstyret beskrevet nedenfor). Når utstyret aktiveres vil pakningstanken 98 sette den fyllbare pakning 58 under trykk og ventilen 96 vil virke som en avlastningsventil. I nødstilfelle vil ventilen 110 og avløpet 112 også avlaste vanntrykket fra pakningstanken 98. Etter at trykket blir avlastet, kan passende instrumentering brukes for å bestemme om det innvendige pakningstrykk igjen har blitt oppnådd og ventilene 96 kan igjen stenges. Etter at den fyllbare pakning 58 er satt under trykk kan innerrommet 51 og ytterrommet 52 så avvannes ved hjelp av en andre pumpe 100. Den andre pumpe 100 kan ope-reres for å avvanne innerrommet 51 gjennom ventilen 106 som nå er åpen mens ventilen 108 forblir stengt. (En pumpe på toppen av underlaget kan eventuelt være nødvendig for av-vanningen og hvis en sådan brukes kan en flottørventil plasseres i denne for å påvise lekkasjer og å avvanne rommet). Pumpeutstyret pumper vannet ut fra konstruksjonen. Ved dette punkt vil den kontinuerlige pumping og en atmosfærisk ventil 116 senke og deretter holde trykket i innerrommet 51 nær det atmosfæriske trykk. Ventilene 106 og 102 blir så stengt og ventilen 108 åpnet. Den andre pumpe 100 vil avvanne ytterrommet 52 gjennom ventilene 104 og 108. Igjen blir vannet ut-pumpet ut fra konstruksjonen. Kontinuerlig pumping og en atmosfærisk ventil 118 vil senke og deretter holde trykket i ytterrommet 52 til nær det atmosfæriske trykk. Det vil nå være et redusert hydrostatisk hode i området under søylene 15 og da tetningene 56 og 58 vil tette dette området mot det omlig-gende sjøvann og danne en nedholderkraft, vil plattformen 1 forbli festet til underlaget 3 selv under deballastingen når plattformens oppdrift økes. Etterhvert som lekkasje i kamrene 51 og 52 blir påvist av flottørventiler, vil den andre pumpe 100 avvanne rommene når de riktige ventiler åpnes og lukkes.

Operasjonen av det hydrostatiske nedholderutstyr 50 er ikke nødvendig for RBFS under normale driftsforhold men pakningene 56 og 58 vil hyppig måtte bli prøvet for lekkasje. Før evakuering av plattformen i tilfelle isfjell, blir pakningene 56 og 58 belastet og plattformen 1 blir deballastet ved å pumpe ut ballastkamrene i søylene 15 og 15a, de øvre horisontale avstivere 10 og 19 og diagonalen 11. Ballast-pumpene kan deballaste plattformen 1 på omtrent 5 timer. Styring av ballasttankene fra flere uavhengige pumper er med-regnet i utstyret og ballaststyringen er helt automatisk med manuell hjelp.

Siden RBFS kan evakuere stedet i tilfelle isfjell må alle ledninger for olje, gass, vann og styring mellom plattformen 1 og underlaget 3 lett kunne koples fra. (Ingen av disse er vist). Produksjons- og injiseringsbrønner og olje-ledninger blir først stengt under vannet og alle rørledninger og de enkelte fluidledninger i den integrerte stigerørsbunt blir renset med sjøvann. Før evakuering av stedet er det nød-vendig å frakople hydraulisk produksjonsstigerørets mekaniske låsesystem og løfte hver av de fire integrerte stigerørsbunter opp i søylene 15a ved hjelp av hydrauliske heiser på dekket 5. To elektriske styrebunter inn i søylene 15a blir også frakoplet underlaget 3 og gjenvunnet. Boreoperasjonene blir stoppet, brønnene blir sikret og stigerørene blir tatt ombord på dekket 5. Disse trinn er de siste før plattformen løftes av og utføres samtidig med deballasting av plattformen.

Plattformen 1 kan avløftes når det hydrostatiske trykk som virker mot bunnen av søylene 15 blir gjenopprettet til omgivelsestrykket fra sjøvannet. Dette kan utføres ved å oversvømme det indre kammer 51 og det ytre kammer 52. Den riktige fremgangsmåte ville være å samtidig avstenge den første pumpe 94 og den andre pumpe 10 0 og åpne ventilene 92, 102, 104, 108 og 106 som kopler skipskisten 9 til rommene 51 og 52<p>g den indre pakning 58. Dette vil få sjøvannet til å strømme inn i kamrene 51 og 52 og gjenopprette den hydrostatiske balanse. Pakningen 58 blir samtidig tømt for å hindre at den blir ødelagt under avløftingen og for å øke over-svømningsprosessen. Ventilene 110 og 96 blir åpnet for dette.

Umiddelbart etter at plattformen 1 løftes av underlaget 3 blir den flyttet vekk ved hjelp av en naviga-sjonsstyring som oppnås ved hjelp av et skyvesystem som er innebygget i plattformen 1. Åtte skyveanordninger 17 er anbragt over de horisontale pontongavstivere 13 på skroget 7 (se fig. 1) . Skyversysternet kan styre plattformen 1 på en styrt måte men kan ikke holde den stabilt under storm. Slepe-båter i nærheten (for å taue isfjell, overvåkning og andre formål) gir ytterligere styringskontroll når sjøforholdene gjør det mulig å feste bukseringskabler.

Når sjø- og isforhold tillater det kan plattformen 1 igjen plasseres på underlaget og plattformen 1 kan gjenballastes. Gjeninstalleringen utføres med det permanente fortøyningssystem på stedet, plattformens stagsystem og dokkinnretninger som nevnt tidligere for denne første fremgangsmåte for første gangs installering av RBFS.

Etter at den endelige vannballasting er fullført blir nedholderutstyret 50 fullstendig prøvet. De integrerte stigerørsbunter blir så montert i sine festeanordninger i underlaget ved hjelp av hydrauliske heiser på dekket 5 som kan sette en stigerørstilkopling ned mot et koplingsstykke i underlagets _mottak. Elektriske styrebunter blir gjeninn-koplet. Stigerør for boring kan også festes igjen til brønn-hodene i brønnmalen via en sentralt plassert underdekksåpning i dekket 5 og normale boreoperasjoner kan gjenopptas.

Claims (5)

1. Lastoverføringsutstyr for en oppbygning (1) til havs med søyler (15) montert til et underlag (3), omfattende - konkave bunnplater (200) festet til søylene (15), - konvekse hevede avsnitt (201) på underlaget (3), hvor de konvekse hevede avsnitt (201) overveiende er innrettet til å passe inn i de konkave bunnplater (200), - konvekse rammer (203) overveiende innrettet til å passe mellom de konvekse hevede avsnitt (201) og de konkave bunnplater (200), KARAKTERISERT VED at utstyret videre omfatter - hydrauliske kapsler (202) montert på de konvekse rammer (203), hvor kapslene (202) er innrettet for fylling slik at en last på kapslene (202) kan justeres.

2. Utstyr ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at kapslene (202) er stålputer.

3. Utstyr ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at kapslene (202) er anbragt med mellomrom langs en omkrets av hver konvekse ramme (203) .

4. Utstyr ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det videre omfatter innretninger for å justere lasten på kapslene (202) med hydraulisk fluid, og innretninger for senere fylling av kapslene (202) med injiseringsmørtel.

5. Utstyr ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hver konvekse ramme (203) er en rørformet stålramme, og det er ut-sparinger (209) i hvert konvekse hevede avsnitt (201), idet utsparingene (209) er innrettet til å oppta rammen (203). G. Utstyr ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det har fjærende støtdempere (215) montert på de konkave bunnplater (200).