NO175438B - Fremgangsmåte og anordning for montering av pælene tilknyttet installasjon av en pælfundamentert offshore-plattform - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for montering av pæler tilknyttet installering av en pælefundamentert offshoreplattform, der pælene drives ned i sjøbunnen gjennom pælføringer festet til fundamentet på plattformen.

En fremgangsmåte og anordning av denne type er kjent fra GB-A-1501583 og US-A-3483708.

Plattformer av denne type har tidligere blitt installert ved hjelp av svært store flytekraner som tjener til å senke ned plattformen som er transportert til borestedet på en lekter, for å posisjonere fundamentpælene i føringer på plattformen og for å heve drivanordninger, f.eks. et slagredskap eller en vibrator, for å drive pælene ned i sjøbunnen. Kun noen få av disse spesialkraner er tilgjengelige i verden, og til dette skal det tilføyes at de er svært kostbare å leie og benytte, og dette medfører at det kan være uønsket lange ventetider når en plattform skal installeres, og at installa-sjonskostnadene vil være altfor høye, særlig for mindre plattformer.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte av den type som er angitt i det første avsnitt, med hvilken særlig mindre plattformer kan installeres til mye lavere kostnader enn tidligere og uten å måtte vente på ankomsten av en flytende spesialkran.

Dette oppnås ved at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at pælene heises en etter en med pælhodet øverst ved hjelp av en vinsj som er anordnet i eller i forbindelse med et tårn på en borerigg, plassert ved borestedet, til et egnet sted over plattformen, der pælen fortrinnsvis henger fritt i vinsjevaieren med en mindre avstand til senteraksen av plattformen enn den øvre ende av den tilhørende pælføring, og at pælen deretter senkes med sin spiss først styrt skrått utad og nedad bort fra fundamentets senterakse mot den øvre ende av paelføringen under nevnte bevegelse inntil den forløper inn i nevnte ende, hvoretter pælen fortsetter ned gjennom pælføringen til sjøbunnen og drives tilslutt ned til ønsket dybde i bunnen med en drivinnretning som er avhengt i vinsjevaieren,og hvis fortrinnsvis nedre ende først føres skrått innad og oppad mot fundamentets senterakse under påfølgende oppheising av drivinnretningen inntil drivinnretningen henger fritt nedad vertikalt i vaieren. Således er det mulig å installere særlig mindre plattformer ved hjelp av en konvensjonell borerigg for boring av brønner. Vanligvis er en slik borerigg tilstede på borestedet eller ikke langt fra det, og ettersom denne borerigg er mye billigere å drive enn de ovenfor nevnte svært store flytekraner, spares både ventetid og store kran-leiekostnader.

I en spesielt enkel og formålstjenlig utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ledes pælspissen først skrått utad og nedad mot den øvre ende av pælføringen under senking av pælen inntil den forløper inn i nevnte ende, der spissen glidbart føres langs en renne som fordelaktig er C- eller U-formet i tverrsnitt og forløper med en passende helning oppad fra den øvre ende av pælføringen til et sted, ved enhver grad, vesentlig under stillingen der pælspissen inntar den fritthengende stilling av pælen.

Videre, ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, heises en drivinnretning for å drive pælen ned i sjøbunnen f.eks. ved repeterte slag eller vibrasjoner, ved hjelp av vinsjen i tårnet til en passende stilling som er hovedsakelig vertikal over pælhodet på pælen som skal neddrives, og drivinnretningen blir deretter sluppet for å treffe pælhodet og drive pælen ned til ønsket dybde i sjøbunnen, hvoretter drivinnretningen heises opp igjen og fortrinnsvis dens nedre ende først føres noe opp rennen under nevnte bevegelse inntil drivinnretningen henger fritt nedad vertikalt i vaieren. Boreriggen kan således også benyttes for neddriving av pæler, uten at dette medfører at drivinnretningen, som kan f.eks. være en slaganordning med en lengde på 16-18 meter og en vekt på 300-500 tonn, vil svinge heftig og farlig når den frigjøres fra pælhodet på pælen som er neddrevet.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten beskrevet ovenfor for montering av pæler tilknyttet installering av en pælfundamentert offshoreplattform, f.eks. en produksjonsplattform, der disse drives ned i sjøbunnen gjennom pælføringer festet til plattformens fundament, og i samsvar med oppfinnelsen er denne anordning karakterisert ved at den innbefatter en vinsj som er anordnet i eller i forbindelse med et tårn på en borerigg, plassert på borestedet, for heising av pælene en etter en med pælhodet øverst til et passende sted over plattformen, der pælen fortrinnsvis henger fritt i vinsjens vaier med en mindre avstand til plattformens senterakse enn den øvre ende av den tilhørende pælføring og deretter nedsenking av pælen til sjøbunnen, og en drivinnretning som er avhengt i vinsjens vaier for å drive pælen ned i sjøbunnen, hvilken anordning videre innbefatter minst en renne for skråføring av pælen og drivinnretningen respektivt, som fortrinnsvis er C- eller U-formet i tverrsnitt og forløper med en passende helning oppad fra den øvre ende av pælføringen til et sted, ved enhver grad, vesentlig under stillingen hvor pælspissen skal plasseres i pælføringen inntar i nevnte fritthengende stilling av pælen. Dette gir en svært effektiv, enkel og billig konstruksjon som kan fremstilles på land i forbindelse med byggingen av plattformen.

I samsvar med oppfinnelsen kan rennen plasseres med en helningsvinkel med hensyn til et horisontalplan på mellom 20° og 70°, fortrinnsvis mellom 40° og 60°, og særlig mellom 45° og 55°. Pælspissen kan da automatisk, dvs. med tyngden alene gli ned rennen inntil den når den øvre ende av føringen. Videre, i samsvar med oppfinnelsen, kan rennen fast monteres på plattformen, som således gir kostnadsbesparelser i forbindelse med installeringen ettersom alle renner er direkte tilstede i korrekt installasjonsstilling så snart som plattformen er plassert på sjøbunnen, men rennen kan også være slik tilpasset at den kan avtagbart monteres på plattformen, slik at rennen kan benyttes repeterende for montasje av mange pæler, og tilslutt kan rennen monteres på en annen konstruksjon plassert ved plattformen, f.eks. selve boreriggen, slik at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også benyttes for installasjon av plattformer som ikke er utstyrt med renner.

Oppfinnelsen vil forklares mer fullstendig nedenfor med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1-8 viser sekvenser av de individuelle operasjons-trinn som er forbundet med installeringen av en plattform ved hjelp av fremgangsmåten ifølge

oppfinnelsen,

fig. 9 er et sideriss av en plattform, vist gjennom et eksempel, som har påmonterte renner og føringer,

en fundamentpæl er anordnet i en av disse,

fig. 10 er et forstørret sideriss av en del av plattformen vist i fig. 9, der hver renne er montert

på et avstivningsrør,

fig. 11 er et snitt i enda større målestokk langs linjen XI-XI i fig. 1 gjennom rennen og avstivnings-røret, og

fig. 12 er et toppriss av en detalj av koplingen mellom

rennene og den øvre ende av føringen.

Fig. 1-8 viser skjematisk hvordan en plattform, generelt indikert med henvisningstallet 1, suksessivt installeres ved hjelp av en borerigg, generelt indikert med henvisningstallet 2. Boreriggen 2 er vanligvis anordnet med tre eller fire ben 19, der kun to av dis&e er vist i fig. 1 og en i fig. 2-8 som nettopp viser frontpartiet av boreriggen. Boreriggen har videre et boregulv 20, som kan flyte på vannet, med bena 19 hevet. Når boreriggen er i virksomhet, senkes bena 19 som vist slik at boreriggen 2 står på sjøbunnen med gulvet 20 løftet over sjøens 9 overflate. Et tårn 3 som står på et boregulvparti 21 utkraget over borestedet, tjener til å bore en eller flere brønner ved borestedet på kjent måte. For dette formål plasseres en vinsj 4 som har en løftevaier 5 i tårnet 3 eller i forbindelse med dette, og denne vinsj har en slik stor løftekapasitet at den er i stand til å løfte mindre plattformer, vanligvis med en vekt vesentlig under 1000 tonn, f.eks. via en egnet transmisjon.

Plattformen 1 vist gjennom eksempelet i fig. 1-8 er en slik mindre plattform som således kan løftes ved hjelp av vinsjen. I fig. 1 har plattformen blitt transportert til et sted under tårnet 3 på en lekter 11 og festet med vaieren 5. I fig. 2 har lekteren 11 blitt trukket bort, og plattformen nå hengende i vaieren 5 er blitt senket en avstand under vannflaten 9. I fig. 3 har plattformen 1 tilslutt blitt plassert på sjøbunnen 10 og deretter blir fundamentpælene montert.

Disse pæler har blitt transportert sammen med plattformen på den samme lekter eller f.eks. separat på en annen lekter.

Fig. 4 viser en pæl 6 som er festet i pælhodet 7 og løftet noe oppad. I fig. 5 henger pælen fritt i vaieren over plattformen og blir deretter innført i pælføringen 12, som festes til eller danner del av fundamentet 16 på plattformen. Det utkragede gulvparti 21 på boreriggen 2 har en begrenset horisontal utstrekning med en bredde på f.eks. omlag 8 meter og en utkragning på f.eks. omlag 13 meter, og dette er tilstrekkelig til at tårnet kan plasseres korrekt over borestedet når tårnet benyttes for boring av brønner, men ikke tilstrekkelig til å få pælen 6 til å henge vertikalt ned over den øvre ende 13 av føringen 12 inn i hvilken pælen skal innføres, ettersom, for stabilitet, pælene må plasseres med en slik stor innbyrdes avstand at de vil stå betraktelig utenfor tårnets operasjonsområde.

Derfor blir pælspissen ofte tvungent styrt, ifølge oppfinnelsen, forbi dette operasjonsområdet på en slik måte at pælspissen tilslutt forløper inn i den øvre ende 13 av føringen 12 under nedsenking av pælen 6. Dette er vist i fig. 6 hvor pælen henger skrått ned fra vaieren 5 med pælhodet 7 innenfor det operasjonelle området for tårnet og spissen 8 innført i den øvre ende 13 av føringen 12 utenfor dette operasj onsområdet.

Fig. 10,11 og 12 viser en foretrukket utførelse av en anordning egnet for denne operasjon, hvilken anordning innbefatter renner 15 som hver er montert på et avstiv-ningsrør 17 på plattformfundamentet 16 i det viste eksempel,

og som forløper skrått oppad fra den øvre ende 13 av pælføringen 12 og innad under og en passende avstand forbi stillingen som pælspissen 8 antar før nedsenking av pælen påbegynnes.

Når pælen 6 er nedsenket berører dens tupp 8 først bunnen av rennen 15, som vist best i fig. 11 er C-formet i tverrsnitt; imidlertid kan rennen like godt være U-formet, V-formet eller ha enhver annen egnet tverrsnittsform, det vesentlige punkt er at pælspissen er sikret mot bevegelse på tvers av rennen når den er i kontakt med bunnen av rennen.

Som vist i fig. 10 er rennen plassert under en egnet helningsvinkel med hensyn til horisontalplanet, og denne helningsvinkel kan være mellom 20° og 70° , fortrinnsvis mellom 40° og 60° og spesielt mellom 45° og 55°, og dette medfører at pælspissen glir ned rennen som indikert med stiplet linje i fig. 10, inntil den ankommer ved den øvre ende 13 av pælføringen som, som vist i fig. 10 og 12, utvider seg oppad for bedre opptak av pælspissen. Under fortsatt nedsenking av pælen vil pælen derfor fortsette ned gjennom pælføringen 12 inntil den står på sjøbunnen, og deretter frigjøres vaieren fra pælhodet. Som det vil sees fra fig. 10 er pælføringen likeledes skråstilt med hensyn til senteraksen av plattformen ved en vinkel som kan hensiktsmessig være mellom 6° og 12° , slik at pælhodet fortsatt er tilstede innenfor det operasjonelle området av tårnet, skjønt pælføringen er plassert langt forbi dette området.

Pælen blir nå drevet ned i sjøbunnen, f.eks. ved repeterte slag eller vibrasjoner, med en egnet drivinnretning som er avhengt fra vaieren 5 på vinsjen 4. I fig. 7 er drivinnretningen 7 heist over plattformen 1 og plassert i hovedsak vertikalt over pælhodet 7, som, som nevnt ovenfor, er tilstede innenfor det operasjonelle området av tårnet 3. Når drivinnretningen 14 senkes ned, vil den derfor kontakte pælhodet 7, og deretter drives pælen ned til ønsket dybde i sjøbunnen 10 ved aktivisering av drivinnretningen 14. Når pælen blir drevet ned, beveges drivinnretningen 14 utenfor det operasjonane området for tårnet av pælhodet 7 og derfor henger skrått i vaieren 5, som vist i fig. 8. Når drivinnretningen frigjør pælhodet i denne stilling, kan den derfor svinge heftig, som kan være farlig og ødeleggende tatt i betraktning at en drivinnretning, slik som en slaghammer, kan vanligvis ha en lengde på 16-18 meter og en vekt på 300-500 tonn •

Når drivinnretningen 14 heises opp, blir dens nedre ende derfor fortrinnsvis først styrt skrått innad og oppad ifølge oppfinnelsen, inntil drivinnretningen henger fritt nedad vertikalt i vaieren hvor den er tilstede i en naturlig likevektstilstand. I en foretrukken utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen finner dette sted ved at den nedre ende av drivinnretningen føres glidende opp den samme renne 15 som ble benyttet for føring av pælspissen 8 inn i den øvre ende 13 av pælføringen 12, men i motsatt retning.

Dette er best vist i fig. 9, som viser en plattform 1 som skal pæles med tre pæler. En av disse pæler 6 er allerede blitt plassert i pælføringen 12 anordnet på høyre side av figuren og drevet nesten ned til endelig dybde i sjøbunnen 10 ved hjelp av en slaghammer 14. Når denne operasjon er ferdig frigjøres slaganordningen fra pælhodet 7, og under påfølgen-de heising vil slaganordningen deretter, som vist med stiplet linje, hvile mot rennen 15 med sin nedre ende og trekkes opp rennen med vaieren inntil den henger stabilt og fritt nedad vertikalt (ikke vist) i vaieren. Dette sikrer fullstendig at hammeren ikke vil svinge inn i plattformen som en kraftig pendel og skade denne når kontakten med pælhodet frigjøres.

Som det fremgår av det foranstående, kan alle operasjoner i forbindelse med montasje og installasjon av særlig mindre offshoreplattformer på sjøbunnen således utføres ifølge oppfinnelsen ved hjelp av boreriggen som vanligvis allerede er tilstede på borestedet, og dette gir større besparelser i betydning av økonomi og hyppighet også i betydning av tid.

I den foretrukne utførelse vist i fig. 10,11 og 12, er rennene 15 fast montert på fundamentet til plattformen, hvor det der er en renne for hver pælføring slik at install-eringsoperasjonene kan startes så snart som plattformen er blitt posisjonert på sjøbunnen. Imidlertid kan rennen også være slik anordnet at den er avtagbart monterbar på fundamentet til plattformen, og i dette tilfellet kan den samme renne benyttes for montasje av mange pæler, og rennen eller rennene kan videre også anordnes på en fullstendig for-skjellig konstruksjon som er plassert ved plattformen slik at fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen også kan benyttes for installasjon av plattformer som ikke er utstyrt med renner.

Foretrukne utførelser av oppfinnelsen er beskrevet i det foranstående og vist i tegningen, men disse er kun som eksempler. Således er mange andre utførelser tenkelig innenfor kravenes ramme. F.eks. kan pælspissen og den nedre ende av drivinnretningen styres og føres med vaierdrift istedenfor med rennen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for montering av pæler (6) tilknyttet installering av en pælfundamentert offshoreplattform, f.eks. en produksjonsplattform, der disse drives ned i sjøbunnen (10) gjennom pælføringer (12) festet til fundamentet (16) på plattformen (1), karakterisert ved at pælene (6) heises en etter en med pælhodet (7) øverst ved hjelp av en vinsj (4) som er anordnet i eller i forbindelse med et tårn (3) på en borerigg (2), plassert ved borestedet, til et egnet sted over plattformen (1), der pælen (6) fortrinnsvis henger fritt i vinsjevaieren (5) med en mindre avstand til senteraksen (18) av plattformen (1) enn den øvre ende (13) av den tilhørende pælføring (12), og at pælen (6) deretter senkes med sin spiss (8) først styrt skrått utad og nedad bort fra fundamentets (16) senterakse (18) mot den øvre ende av pælføringen (12) under nevnte bevegelse inntil den forløper inn i nevnte ende (13), hvoretter pælen (6) fortsetter ned gjennom pælføringen (12) til sjøbunnen (10) og drives tilslutt ned til ønsket dybde i bunnen (10) med en drivinnretning (14) som er avhengt i vinsjevaieren (5) og hvis fortrinnsvis nedre ende først styres skrått innad og oppad mot fundamentets (16) senterakse (18) under påfølgende oppheising av drivinnretningen (14) inntil drivinnretningen henger fritt nedad vertikalt i vaieren (5).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at under nedsenking av pælen føres pælspissen (8) først skrått utad og nedad mot den øvre ende (13) av pælføringen (12) inntil den forløper inn i nevnte ende, der spissen (8) glidbart føres langs en renne (15) som fortrinnsvis er C- eller U-formet i tverrsnitt og forløper med en passende helning oppad fra den øvre ende (13) av pælføringen (12) til et sted, ved enhver grad, vesentlig under stillingen som pælspissen (8) inntar i nevnte fritthengende stilling av pælen (6).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en drivinnretning (14) for å drive pælen (6) ned i sjøbunnen (10), f.eks. ved repeterte slag eller vibrasjoner, heises ved hjelp av vinsjen (4) i tårnet (3) til en egnet stilling som er hovedsakelig vertikalt over hodet (7) til pælen (6) som skal drives ned, og at drivinnretningen (14) deretter senkes for å kontakte pælhodet (7) og neddrive pælen (6) til ønsket dybde i sjøbunnen (10), hvoretter drivinnretningen (14) igjen heises opp og fordelaktig dens nedre ende først glidbart opp rennen (15) under nevnte bevegelse inntil drivinnretningen (14) henger fritt nedad vertikalt i vaieren (5).

4. Anordning for utøvelse av fremgangsmåten ifølge krav 1,2 eller 3, for montering av pæler (6) tilknyttet installering av en pælfundamentert offshoreplattform, f.eks. en plattform (1), der disse drives ned i sjøbunnen (10) gjennom pælfør-inger (12) festet til plattformens (1) fundament (16,) karakterisert ved at den innbefatter en vinsj (4) som er anordnet i eller i forbindelse med et tårn (3) på en borerigg (2), plassert på borestedet, for heising av pælene (6) en etter en med pælhodet (7) øverst til et passende sted over plattformen (1), der pælen (6) fortrinnsvis henger fritt i vinsjens (4) vaier (5) med en mindre avstand til plattformens (1) senterakse enn den øvre ende (13) av den tilhørende pælføring (12) og deretter nedsenking av pælen (6) til sjøbunnen (10), og en drivinnretning (14) som er avhengt i vinsjens (4) vaier (5) for å drive pælen (6) ned i sjøbunnen (10), hvilken anordning videre omfatter minst en renne (15) for å styre skrått pælen (6) og drivinnretningen (14) respektivt, som fortrinnsvis er C- eller U-formet i tverrsnitt og forløper med en passende helning oppad fra den øvre ende (13) av pælføringen (12) til et sted ved enhver grad, vesentlig under stillingen hvor pælspissen (8) skal plasseres i pælføringen (12) inntar i nevnte fritthengende stilling av pælen (6).

5 . Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at rennen (15) er plassert med en helningsvinkel med hensyn til et horisontalplan på mellom 20° og 70° , fortrinnsvis mellom 40° og 60°, og spesielt mellom 45° og 55°.

6. Anordning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at rennen (15) er fast montert på plattformen (1).

7. Anordning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at rennen (15) er avtagbart montert på plattformen (1).

8. Anordning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at rennen (15) er montert på en annen konstruksjon plassert ved plattformen (1), f.eks. boreriggen (2).