NO172842B - Forspent staalroer, saerlig til fremstilling av forankringsstag for produksjonsplattformer av strekkstagtypen, fremgangsmaate til behandling og plassering av et slikt roer - Google Patents

Abstract

Et i lengderetningen forspent stålror,. hvor forspenningen utøves fortrinnsvis av kabler (20) som forløper langs røret (10), innenfor eller utenfor dette, og som fastholdes i tverretningen i forhold til røret, idet kablene utgjøres av fibre (av glass, karbon eller andre mineralske stoff) med større bruddstyrke enn stålet.En slik konstruksjon er spesielt anvende-lig for forankring av strekkstag-olje-produksjonsplattformer (200) til havs.I dette tilfelle kombineres fordelene. i forbindelse med mineralfibre og stål,. idet fibrenes meget store strekkstyrke utnyttes til forspenning av stålet, som da kan utsettes for meget lavere spenning enn fibrene, noe som betydelig reduserer forlengelsen av strekkstaget.

Description

Oppfinnelsen angår et stålrør til fremstilling av et stag som under drift er påvirket av en strekkraft som utøves mellom overfor hverandre beliggende støttepunkter, spesielt til fremstilling av et forankringsstag for en produksjonsplattform av strekkstagtypen til havs, og en fremgangsmåte til håndtering og plassering av et slikt rør.

Denne type plattform som tillater boring eller produksjon på hav med stor dybde, er en flytende plattform som er festet til havbunnen ved hjelp av stag, som er festet til fundamenter eller vekter anordnet på havbunnen. Forankringsstagene som generelt utgjøres av en bunt av rør eller jernkabler, er i hver ende forsynt med en elastisk eller leddet kobling som tillater dem alltid å arbeide under strekk og med meget små bøyemomenter til tross for de krefter som utøves av den flytende plattform og overføres til stagene.

En slik strekkstag-plattformtype og en fremgangsmåte til plassering av denne er spesielt beskrevet i FR-A-2 554 780.

Det er kjent et forankringsstag som er oppbygget av en rekke rørformede stålelementer som er individuelt forspent i lengderetningen ved hjelp av en innvendig kabel, og som suksessivt monteres ved hjelp av gjengede partier (EP-A-0 191 992).

Ved et slikt strekkstag er det gjengede parti av elementene

ikke forspent, og det innledningsvis forspente parti av elementene er bare forspent med en trykkraft som er liten i forhold til strekkraften i staget under drift.

Hensikten med oppfinnelsen er å bøte på disse ulemper.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved oppbygging av forankringsstaget som et rør som utgjøres av en rekke rørformede stålelementer, og som i hver ende er avsluttet med en støttekobling, idet elementene er forspent i lengderetningen ved hjelp av en kabelbunt som er felles for elementmontasjen, og at forspenningen er innstilt på en verdi som er større enn verdien av strekkraften i staget under drift, slik at det rørparti som befinner seg mellom støttepunktene er påvirket av en trykkraft under drift.

Oppfinnelsen bevirker således at stålet bare utsettes for tryk-krefter, ikke strekkrefter, noe som gir gode utmatingsegenska-per.

Kablene kan spesielt være fremstilt av glass, karbon eller andre mineralske stoff.

Mineralske fibre, f.eks. fibre av glass og fibre av karbon,

har en bruddstyrke som er meget høyere enn vanlig stål, generelt i størrelsesorden 3000 MPa, noe som er ca. syv ganger mer enn bruddstyrken av et stål.

Slike fibre kan imidlertid ikke benyttes alene til forankring av strekkstag-plattformer på grunn av størrelsen av forlengel-sesvariasjonene som følge av bølger. Fibrenes elastisitetsmodul er generelt lavere, og i hvert fall aldri større enn elastisitetsmodulen av stålet.

Oppfinnelsens idé muliggjør således kombinasjon av de respektive fordeler av mineralfibrene og stålene, idet fibrenes meget store strekkstyrke utnyttes for forspenning av stålet, som da vil kunne påvirkes av en meget mindre spenning enn fibrene, noe som betydelig reduserer forlengelsen av forankringsstagene.

På den annen side er det kjent (GB-A-2 085 939) å fremstille

et forankringsstag ved hjelp av en rekke rørformede elementer og en felles, langsgående, forspent kabel, men i motsetning til oppfinnelsen er den felles kabel påvirket av drifts-strekkreftene, og elastisitetsmodulen av de rørformede elementer bør være lavere enn kabelens elastisitetsmodul. Dette er grunnen til at elementene er av betong ved denne utførelse.

I en første utførelsesform er kablene fastholdt ved hjelp av

et harpiksbelegg på fibrene.

I en annen utførelsesform er kablene fastholdt ved hjelp av mekaniske sentreringsinnretninger.

Når røret skal være nedsenket, danner det et hermetisk lukket rom, og den utvendige diameter av stålrøret er fortrinnsvis valgt slik at den tilsynelatende vekt av røret i vannet er hovedsakelig null.

I en foretrukket utførelsesform er røret oppbygget av elementer som holdes sammen, ende mot ende, bare ved hjelp av forspenningen .

Fibrene utgjør således en monteringsinnretning for røret når dette utgjøres av elementer anordnet ende mot ende, og over-flødiggjør mekaniske monteringsinnretninger eller sveising, noe som alltid er vanskelig å utføre i marint miljø.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte til håndtering og plassering av et slikt rør som er oppbygget av elementer, som er fastholdt og montert ved hjelp av forspenning, idet fremgangsmåten blir anvendt til oppbygging av et forankringsstag for en strekkstag-produksjonsplattform til havs.

Ifølge oppfinnelsen er fremgangsmåten karakterisert ved de trinn - å forhåndsmontere på land rørelementer som er innbyrdes forbundet ved hjelp av kabler som ikke er påvirket av strekkrefter, og nedre og øvre koblingselementer, og deretter å omvikle denne montasje på en håndteringstrommel med mangekantet kontur og med side som hovedsakelig er lik lengden av et rørele-ment,

- å vikle av montasjen i plattformens forankringsbrønn,

- å utøve en strekkraft på kablene for å forspenne røret,

- å forbinde det nedre koblingselement med et fundament som befinner seg på havbunnen, - sette røret under strekk ved hjelp av kjente måter for strekking, og å forbinde det øvre koblingselement med plattformen.

Andre karakteristiske trekk og fordeler med oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et snitt etter linjen I-l på fig. 2 av en første utførelsesform av et rør ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et snitt av det samme rør etter linjen II-II på fig. 1. Fig. 3 viser et snitt etter linjen III-III på fig. 4, av en annen utførelsesform av et rør ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser et snitt av det samme rør, etter linjen IV-IV

på fig. 3.

Fig. 5 viser den montasje som utgjøres av røret og dettes to, øvre og nedre koblinger som forbinder den flytende plattform med fundamentet som er klargjort på havbunnen.

Ifølge den på fig. 1 og 2 viste utførelsesform er røret oppbygget av elementer med liten diameter og stor veggtykkelse.

Endepartiene av de rørformede stålelementer 10 er forsynt med innbyrdes tilpassede skuldre 11,12 som er utformet slik at de muliggjør selvsentrering, god kontakt og god innretting.

Dersom fullkommen tetthet ved høyt hydrostatisk trykk er kre-vet, kan det i tillegg være anvendt et egnet lim eller en harpiks eller en metallpakning.

Disse forskjellige elementer blir holdt på plass og forspent ved hjelp av forspenningskabler 20 oppbygget av mineralfibre med harpiksbelegg.

For at disse forspenningskabler skal være nøyaktig plassert og fastholdt for unngåelse av enhver innbyrdes tverrbevegelse av fibrene og stålet, og sikring av aksial forspenning, er de plassert inntil hverandre (se fig. 2) og fastholdt i denne posisjon ved hjelp av et sentralt, konsentrisk rør 30 som ikke er forspent, og som er fremstilt av stål eller et syntetisk materiale.

Bunten av innbyrdes anliggende kabler kan dessuten eventuelt være innstøpt i en egnet beleggsharpiks.

I den på fig. 3 og 4 viste utførelsesform er det derimot anordnet et rør med elementer med stor diameter og liten veggtykkelse.

Stålelementene 10 er montert på samme måte som ved den foregående utførelsesform, idet bare dimensjonene er forandret.

På grunn av det større, innvendige volum av røret, ligger de forspente kabler 20 ikke lenger an mot hverandre, men er holdt i stilling ved hjelp av en føringsinnretning som for hvert rørelement utgjøres av to skiver 40 med hull 41 som de for-.spente kabler 20 kan føres gjennom og holdes på plass i.

De to skiver 40 er innbyrdes forbundet og fastholdt ved hjelp

av et sentralt rør 42 som ikke er forspent, og som er fremstilt av stål eller et syntetisk materiale, og til hvilket de er festet.

Føringsinnretningen (skiven 40 og det sentrale rør 42) glir

med liten klaring i det rørformede stålelement 10, idet det finnes et mellomrom 43 mellom fortløpende føringsinnretninger, slik at de ulike krefter som røret utsettes for kan opptas uten spenningsoverføring.

Videre er det utformet hull 44 til sikring av forbindelsen mellom rommene mellom to suksessive skiver, for f.eks. å tillate tømming av hele røret.

Fig. 5 viser en anvendelse av et slikt rør for en strekkstag-produksjonsplattform til havs.

Rørene ifølge oppfinnelsen kan meget fordelaktig anvendes når vanskelighetene i forbindelse med stor forlengelse, lang natur-lig svingetid eller metallutmatting er kritiske under anvendelse av vanlige jernkonstruksjoner.

Dette er spesielt tilfelle med forankringsstag for strekkstag-produksjonsplattformer til havs.

I dette tilfelle benyttes fortrinnsvis røret ifølge den på fig. 3 og 4 viste utførelsesform.

Diameteren av stålelementene kan da- være valgt slik at den tilsynelatende vekt av det forspente stålrør i vann er praktisk talt lik null etter tømming av vannet i elementene.

På fig. 5 er røret 10 ved det nedre parti forsynt med en kobling 50 som er avsluttet med en halvkuleformet endemuffe 51, som hviler i et organ 100, som er festet til forankringsfunda-mentet.

Forbindelsen mellom den nedre kobling 50 og dette element 100 utgjøres av et kuleledd som tillater overføring av strekkrefter fra staget til fundamentet, og som overfører bare små bøye-momenter. Dette oppnås ved hjelp av klosser 101 av laminert neopren, eller ved hjelp av halvkuleformede lagre av grafittbronse.

Fiberforspenningskablene er innstøpt i harpiksen 52 i elementet 50.

Sluttelig er det anordnet et dreneringsrør 53 med en enveis— ventil øverst på elementet 50, som kommuniserer med rommet i det forspente rør 10.

Ved sitt øvre endeparti er røret forsynt*med den forspenningskasse 60 som er forbundet med en flytende plattform 200.

Denne forspenningskasse omfatter et element 61 av støpejern som utgjør bunnen av kassen og handelen av forankringskuleele-mentet på plattformen, idet dette stykke støtter seg på en ring 201 av støpestål via klosser 202 av laminert neopren, eller halvkuleformede lagre av grafittbronse for å minimalisere overføringen av bøyemomenter på samme måte som for den nedre kobling.

Spredere 62 tillater spredning av de forspente kabler ved ut-løpet av stålrøret og retting av disse mot en forankringsring 63, som de er festet til på vanlig måte ved hjelp av koniske kiler og innsprøyting av harpiks. Strekket av de forspente kabler under drift overvåkes permanent av kontrollsystemer slik at det føres tilsyn med oppførselen.

Kassen 60 er lukket av et deksel 64 med et hull 65. En slange kan være forbundet med dette hull for tømming av røret 10 ved hjelp av utspyling med luft eller nitrogen, idet vannet drives ut via dreneringsrøret og enveis-ventilen 53 av den nedre kobling .

Tømmingsinnretningen kan også være tilkoblet permanent for tømming av eventuell lekkasjevæske under drift, eller for å sette røret under trykk for tetthetsprøving.

Kassen 60 har sluttelig en rekke ører 66 som tillater påhekt-ing av monteringsinnretninger 67 og strekking av røret.

Forspenningskassen er montert i en brønn 203 som er forstørret like overfor kassen for at denne skal kunne bevege seg. Luften i disse brønner kan være komprimert under monterings- og hånd-teringsfåsene for at forspenningskassen og bæreinnretningen skal være fri for vann.

Kuleleddringen 201 er støttet på bunnen av denne brønn ved hjelp av et system av regulerbare klosser 204. Diameteren av åpningen 205 i bunnen av brønnen bør være tilstrekkelig stor til å tillate gjennomføring av den nedre kobling 50, anoder og eventuelle flottører.

For hvert ben kan plattformen ha et forankringsstag som ut-gjøres av syv eller åtte rør fremstilt på denne måte og satt på plass som beskrevet ovenfor.

Claims (9)

1. Stålrør til fremstilling av et stag som under drift er utsatt for en strekkraft som utøves mellom overfor hverandre beliggende støttepunkter, hvor røret er dannet av en rekke stålelementer (10) som er forspent i lengderetningen ved hjelp av en bunt kabler (20), og holdt samlet ende mot ende, karakterisert ved at bunten av forspente kabler (20) er felles for elementmontasjen og at forspenningen er innstilt på en verdi som er større enn verdien av strekkraften, slik at det rørparti som befinner seg mellom støttepunktene er påvirket av en trykkraft under drift. r

2. Rør som angitt i krav 1, karakterisert ved at det er forspent ved hjelp av kabler (20) som forløper langs røret, inne i eller utenfor dette, og som er fastholdt i tverretningen i forhold til røret, idet kablene utgjøres av fibre og har en bruddstyrke som er større enn bruddstyrken av stålet.

3. Rør som angitt i krav 2, karakterisert ved at kablene (20) er fremstilt av fibre av glass, karbon eller andre mineralske stoff.

4. Rør som angitt i krav 2, karakterisert ved at kablene (20) er fastholdt av et harpiksbelegg på fibrene.

5. Rør som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at kablene er fastholdt i hvert element (10) av røret ved hjelp av en styringsinn-retning som består av to perforerte skiver (40) som er innbyrdes forbundet og fastholdt av et sentralt rør (42).

6. Rør som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at røret er vanntett, og at dets innvendige volum er så stort at rørets tilsynelatende vekt i vann er tilnærmet null.

7. Rør som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at rørelementene (10) blir sammenholdt ende mot ende ved hjelp av forspenningskablenes (20) strekkraft.

8. Fremgangsmåte til håndtering og plassering av et rør som angitt i et av de foregående krav, til fremstilling av et forankringsstag for en strekkstang-produksjonsplattform til havs, karakterisert ved de trinn - å forhåndsmontere på land rørelementer (10) som er innbyrdes forbundet ved hjelp av kabler (20), som ikke er påvirket av strekkrefter, og nedre og øvre koblingselementer (50 resp. 60), og deretter å omvikle denne montasje på en håndteringstrommel med mangekantet kontur og med side som hovedsakelig er lik lengden av rørelementet, - å vikle av montasjen i plattformens forankringsbrønn, å utøve en strekkraft på kablene (20) for forspenning av røret . med en kompresjonskraft hvis verdi er større enn den strekkraft som utøves mot røret under drift, - å forbinde det nedre koblingselement (50) med et fundament (100) som befinner seg på havbunnen, - å utøve en strekkraft mot røret ved hjelp av kjente måter for strekking, og å forbinde det øvre koblingselement (60) med plattformen (200).

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at det innvendige rom i røret tømmes etter at forankringsstaget er satt under strekk.