NO20101494A1

NO20101494A1 - Et lager, laste & losse system for lagring av hydrokarbonder pa vaeskeform med anvendelse for offshore installasjoner brukt til boring og produksjon

Info

Publication number: NO20101494A1
Application number: NO20101494A
Authority: NO
Inventors: Zhirong Wu
Original assignee: Zhirong Wu
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2010-12-21
Also published as: CN101980917A; AU2009229435B2; US20110013989A1; WO2009117901A1; GB201018000D0; NO340503B1; GB2470887A; GB2470887B; US8292546B2; AU2009229435A1; CN101980917B

Abstract

Fast eller flytende system for lasting; lagring og skipning av hydrokarboner i væskeform, anvendt i forbindelse med faste eller flytende plattformer eller flyttbare kunstige øyer med flerfunksjon som boring, brønnoverhaling, produksjon, utstyrslagring og innkvartering. Disse installasjonene vil ha det foreliggende flertanksystemet som sitt strukturelle fundament. Systemet er basert på prinsippet med en utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene. Prosessene som er knyttet til væskestrøm og gasstrøm i tankene er under synkronisert regulering. Den operative vekten av tankene endres ikke under laste- og losseoperasjoner, og tyngdepunktet for tanksystemet kan bare flyttes langs den vertikale aksen Z som passerer gjennom systemets geometriske senter. Det siste blir oppnådd ved spesielle symmetribetingelser knyttet til konfigurasjonen av horisontale snitt i flertanksystemet. Alle de foreliggende løsningene har meget sterk tilpasningsevne til forskjellige havmiljø og kan brukes for grunt vann, dypt vann; for liten feilstørrelse, stor feilstørrelse og marginale olje- og gassfelt. Dessuten er installasjonene lette å omplassere til andre olje- og gassfelt for gjenbruk. Dessuten kan anordningen for lagring, lasting og lossing motta og lagre væsken som produseres offshore eller på land, samt at de flytende produktene også kan fraktes med skytteltanker.

Description

Den foreliggende søknaden krever prioritet fra følgende kinesiske søknader: CN 200810024564.3 CN 200810024562.4 og CN 200810024563.9, inngitt 26. Mars 2008 og CN 200810196338.3 inngitt 5. September 2008. Den foreliggende søknaden har referanser til de tidligere søknadene.

Oppfinnelsen angår generelt en anordning for lagring og transport av medier i væskeform. Anordningene kan installeres under eller på havoverflaten og formålet er lagring av flytende hydrokarboner som olje og metanol osv. i olje- og gassindustrien. Anordningen kan fungere som et undervanns oljedepot, en offshoreterminal eller et kaianlegg for olje. I tillegg kan oppfinnelsen også anvendes for faste plattformer og flytende installasjoner for olje- og gassutvinning til havs. Slike installasjoner kan ha flere funksjoner som boring, produksjon, og lagring. I de fleste slike tilfeller vil behov for lagring være til stede.

Bakgrunn

Problemet med å finne en løsning for lagring og transport av olje og gass er svært viktig. Valg av løsning har stor betydning for investeringskostnader, driftskostnader og følgelig økonomisk utbytte knyttet til en feltutbygging. For de fleste nåværende kjente løsninger er lagring og transport en integrert del av olje- og gassinstallasjonen. Unntaket er enheten for flytende lagring og lossing ("Floating Storage and Offloading" - FSO) enheten som er en separat løsning bare for lagring og lossing av olje og gass. Tidligere kjente løsninger er kjennetegnet ved:

1. Lagring i tanker over havoverflaten.

Slike oljetanker er installert på faste plattformer eller kunstige øyer. Tankene er også brukt ved lossesystemer, slik som en oljetank på en jacket plattform med tilhørende fortøyningsanlegg for tankskip. Disse løsningene er brukt på grunt vann og under rolige værforhold. Løsningene er generelt ikke kostnadseffektive og har kun liten lagringskapasitet og blir derfor brukt i begrenset grad.

2. Undervannslagring og lagring på havbunnen

Denne løsningen brukes på faste plattformer med lagring på sjøbunnen. Et typisk eksempel er en betongplattfrom med tilhørende Single Point Mooring (SPM). Disse plattformene er stabile på grunn av deres egen massive vekt på havbunnen. Den populære betongsøyleutformingen har flere tilhørende sylindere for oljelagring og danner en bikubefasong på havbunnen. Andre faste plattformer slik som rørplattformer og oppjekkplattformer kan ha tilsvarende løsninger basert på stabilitet fra egen tyngde eller ved bruk av tilleggsvekt (matter).

Undervannsløsninger er ofte basert på å ha olje og vann i samme tank slik at oljen kan fortrenge vannet ved lasting og motsatt ved lossing. Tankene er følgelig alltid full av to væsker med forskjellig egenvekt og som ikke oppløses i hverandre. Metoden kalles for våt lagring eller vannputelagring. Tradisjonell tørr lagring (separat fra sjøvann) blir også brukt for faste plattformer. Disse metodene trenger et system som forsyner tanken med inertgass for å unngå luftinntrengning. Fordi vekten kan bli lav i disse tankene når oljen losses, krever løsningen en fast ballast i tanken for å holde plattformen stabil når tankene tømmes for olje. 3. Lagring på havoverflaten foregår i forskjellige oppdriftslegemer av forskjellige utforminger.

Disse kan være fartøysbaserte ("Floating Production Storage and Offloading" - FPSO og FSO) eller kolonneformede (flytendeøyer). Sylinderformede flytere er også brukt ("Sevan Stabilized Platform" - SSP). I alle disse enhetene lagres oljen i lastetankene til flyteren. Disse enhetene beholder sin stabilitet ved hjelp av ballastering under laste- og losseprosessen. Ved en gitt dypgang vil det store vannlinjearealet av flyterne gi nødvendig stabilitet. Et pumpesystem bestående av oljepumper, ballastpumper samt en inertgassgenerator må fungere i samspill under laste- og losseaktiviteten for disse enhetene. Lagringsmetoden hører prinsipielt hjemme under det som betegnes som tørr lagring (separat fra sjøvann). 4. Lagring av olje under havoverflaten med en flytende enhet. Dette kan gjøres ved en flytende plattform med undervannstanker. Dette er ansett som en bedre løsning for oljelagring enn lagring på havoverflaten fordi de bølgeinduserte hydrodynamiske belastningene reduseres. Mye forskning og utvikling har vært utført på flytere med lagerkapasitet ettersom olje- og gassindustrien offshore har gått mot større havdyp. Typiske eksempler er halvt nedsenkbare plattformer (SEMI) med lagertanker i pontongene og SPAR-bøyer der den nedre del utgjør en lagertank. Andre konsepter slik som en halvt nedsenkbar BOX SPAR har vært utviklet.

I det siste er det to typer undervannslagring av olje som har vært vanlig ved flytende installasjoner: a) Våtlagringsmetoden der systemet bruker ekvivalent volumfortrengning slik at driftsvekten endres som følge av forskjellen i egenvekten mellom olje og vann. Et automatisk

vannbalansesystem er påkrevd for å holde vekten konstant i løp av denne prosessen.

b) Lagring etter tørrtankprinsippet der forbedringer er oppnådd ved en kontrollert strømning av olje og vann slik at driftsvekten holdes konstant.

Disse konseptene og løsningene for flytende plattformer har ingen stor praktisk anvendelse. Unntaket er spesialtilfeller for SPAR og SEMI med lagring for utvidet brønntest under leteboring.

Av alle de fire metodene som er beskrevet foran, er det bare to som er fullt utviklet og vanlig i olje- og gassindustrien. Den ene er lagring ved havoverflaten basert på tørrlagertanker. Den andre er lagring på havbunnen ved bruk av faste plattformer der våtlagring er brukt. Det er likevel slik at begge disse metodene har noen innebygde svakheter.

En lagertank nær havoverflaten er utsatt for store belastninger fra vind, strøm og bølger. Dette gir stor kraftpåvirkning på konstruksjonene og det kan være vanskelig å motstå påvirkning av omgivelsene fra f.eks. is. Disse store påvirkningene vil f.eks. i tilfellene med FPSO/FSO også kreve store sterke fortøyningssystemer. Dette fører også til at utmatting kan bli et problem både i skrogkonstruksjonen, fortøyningslinene og stigerørsystemet. Inertgass-systemet, som kreves for tørrlagring av olje, kan gi problemer med olje- og gassutslipp under utlufting av tankene. Når prinsippet for ekvivalent massestrøm av olje og vann er brukt for å holde vekten konstant, krever dette at flyterne med tanker må konstrueres som trykkskrog med store utvendige trykk. Dette skyldes at trykket fra inertgassen i tankene bare er marginalt større enn atmosfæretrykket. Dette kan gi dyre løsninger spesielt på store havdyp.

Når det gjelder lagring i våttanker er det fire klare ulemper. For det første er forurensing et problem fordi en har direkte kontakt mellom olje og sjøvann. Dernest kommer at når ekvivalente volum byttes ut så vil totalvekten endres grunnet forskjellen i densitet. Dersom lagringskapasiteten er 100 tusen tonn, så vil vektforskjellen typisk være 10 tusen tonn. For faste plattformer må en ha innlagt fast ballast for å beholde stabilitet på havbunnen. For flytende plattformer må en ha et selvjusterende ballastsystem for å holde vekten konstant under utskifting av olje - vann. Den tredje ulempen er at våtlagring bare kan brukes for væsker som ikke oppløses i vann, slik som råolje. Våtlagring kan ikke brukes for vannløselige væsker slik som metanol. Den fjerde ulempen er at hvis lagertankene er over havoverflaten og en har behov for oppvarming, så kan dette være vanskelig å oppnå med en endring av skillet mellom olje og vann.

Dersom tanken er basert på tyngdeprisnippet og plassert på havbunnen, har en to ulemper. Den ene er at disse tankene kan ha krav til understøtting. Dette kan føre til at utvalgte steder på havbunnen hvor en betongplattform ikke kan fundamenteres. Den andre er at for å møte kravet til vekt under en overlevelsestilstand, så vil en plattform med fast vanligvis kreve et utvalg av fast ballast. Dette fører til at tørrvekten av plattformen er mye høyere en dens oppdrift. Dette fører til at det er vanskelig å få plattformen opp i flytende tilstand for flytting og gjenbruk på andre felt etter at planlagt levetid på et felt har gått ut.

Eksisterende kjent teknologi for faste plattformer offshore

Det finnes to viktige og vanlige faste typer offshoreplattformer i verden i dag. Det er stålrørsplattformen på stålpåler og betongplattformen som allerede er beskrevet. Den første typen omfatter den tradisjonelle pælede plattformen, pælede plattformer for dypt vann og den leddete tårnkonstruksjon som har vært anvendt ned til 530 meters vann dybde. Disse plattformene har vanligvis ikke lager og kan ikke flyttes for gjenbruk. Karakteristiske trekk ved tyngdeplattformer i betong er allerede blitt beskrevet og vil ikke bli gjentatt. I tillegg til de to typene kommer oppjekkbar og produksjonsintegrert plattform som må regnes som flyttbare faste plattformer. De integrerte produksjonsplattformene har samme konfigurasjon som boreplattformen og har blitt brukt ned til 150 meters vanndyp. Det er bare den mattebaserte oppjekkbare plattformen som kan lagre et mindre væskevolum i mattene.

Eksisterende kjent teknologi for flytende plattformer

Det finnes tre vanlige typer av flytende plattformer for olje- og gassproduksjon i verden i dag. Dette er strekkstagplattformen (Tension Leg Platform, TLP), SPAR-plattformen og den halvt nedsenkbare plattformen (SEMI). Disse tre plattformtypene har vanligvis ikke lagringsfunksjon og de har dessuten endel ulemper. Blant disse ulempene er lang fabrikasjonstid og høye kostnader forbundet med fabrikasjon og vedlikehold. Vannlinjearealet til disse plattformene er lite og oppdriften til skrogene finnes i hovedsak godt under vannflaten. Den hydrodynamiske oppførselen til plattformene blir følgelig svært god. Metodene for å oppnå stabilitet er forskjellige. TLP-plattformen har posisjonering ved strekkstagene, mens SPAR-plattformen har en stabiliserende effekt ved at tyngdepunktet (COG) ligger under oppdriftssenteret (COB). For SEMI-plattformen er det arealtreghetsmomentet av vannlinjearealet til kolonnene som gir god stabilitet. Fordi hivebevegelsen til TLP og SPAR er svært liten, kan brønnhoder forbindes direkte til plattformene ved såkalte juletrær. Disse såkalte tørre trærne (separat fra sjøvann) er forbundet med brønnhodene via kanaler. Halvt nedsenkbare plattformer SEMI er alltid forbundet til undervannsbrønner (våte brønner), de kan bare forbindes med tørre brønner i smule farvann. Undervanns brønnteknologi har utviklet seg men kostnadene er høye. Tørre brønner er å fortrekke fremfor våte både med hensyn til investering og driftskostnader. Men en betingelse for tørre brønner er plattformens kontrollerte kastebevegelse. I de senere år har teknologien for dypvannsplattformer blitt utviklet og kastebevegelsen til plattformer er blitt liten. Tørrbrønner har derfor fått en utstrakt bruk. I tillegg til TLP og SPAR er det også andre plattformer som bruker tørre brønner. Som eksempel kan nevnes såkalte flytende tårn ("Tendon based Floating Structure"). Tårnet har en kombinasjon av de karakteristiske egenskapene til TLP- og SPAR-plattformene. Både kjedeformede og forspente liner og stag blir brukt som fortøyning for disse tårnene og COB er høyere enn COG slik som for SPAR-plattformene. Men for disse tårnene er det også vanskelig å lagre oljen. Den delen av konstruksjonen som bryter vannflaten har samme konfigurasjon som en jacket. Dette gir god gjennomstrømning i konstruksjonen og vannlinjearealet blir mindre enn for SPAR-plattformen. Stivheten mot kastebevegelsen for tårnet må i hovedsak komme fra de forspente stagene. På samme måte som for SPAR er den naturlige egenperioden for svinging større enn for de signifikante bølgene. Dette skiller disse konstruksjonene fra TLP-plattformen.

Når det gjelder lagringsmuligheter, så er det først og fremst de skipslignende flytere som utmerker seg. Ulempene med disse er at de grunnet hydrodynamisk bevegelse ikke er lett å anvende til boring og bruke tørre juletrær til brønnene. Andre ulemper er komplisert utstyr med mange tilhørende grensesnitt. Dessuten har flyterne lang fabrikasjonstid og store investeringskostnader.

I den senere del av det 20 århundre kom en del flytere som var basert på en sylindrisk utforming i stedet for den omtalte skipsfasongen. Også disse har stort vannlinjeareal og stor lagringskapasitet. Av kjente typer kan nevnes Extended Base Floater og Single Column Floater. Alle konseptene er basert på sylindrisk fasong av skroget og et kjedformet forspent fortøyningssystem. Blant dem finnes Sevan Stabilized Platform (SSP) som er installert i Nordsjøen og ved kysten av Brasil for feltutvikling og oljeproduksjon. Den viktigste forskjellen mellom disse konseptene og SPAR-plattformen er: Vannlinjearealet er mye større. Dypgangen er mye mindre og de er alle utstyrt med en slingrekjøl for gi dempning og medsvingende vannmasse. COG ligger høyere enn COB og den stabiliserende metasenterhøyden GM blir bare oppnådd på grunn av et stort arealtreghetsmoment av vannlinjearealet. Lagringskonseptet for disse flyterne kan være både såkalt våt eller tørr lagring.

En patentert flytende plattform med våt undervannslagring er den halvt nedsenkbare BOX SPAR. Denne omfatter en kubisk boks neddykket til typisk 40 meter for våt oljelagring. Boksen er forbundet med to rader av vertikale bein. Disse beinene har rektangulært hult tverrsnitt som bryter overflaten og gir støtte til toppdekkene med utstyr. Det er dypgangen med tilhørende volum av beina som gir det viktigste bidraget til oppdriften. Konfigurasjonen til fortøyningssystemet er som for SEMI-plattformen. Plattformen er derfor vanskelig å knytte til en tørr brønn.

Alle de omtalte patenterte flytende plattformene har ingen rapportert bruk i praktisk produksjon. Unntaket er SSP-plattformen. Den plattformen som er basert på tørr lagring av olje, har imidlertid også noen av de samme ulempene som andre FPSO'er.

Konklusjonen er at de plattformene som har gode hydrodynamiske egenskaper og er egnet for dypt vann og tørre brønner, slik som TLP- og SPAR-typen, har vansker med å lagre olje. Når det gjelder skipsformede og sylindriske flytere så har disse lagringskapasitet, men de er vanskelige å bruke til tørre brønner. Dessuten er de lite egnet til boring. På den bakgrunn er det en stor utfordring for internasjonal oljeindustri å utvikle flytende plattformer som kan utføre boring, oljeproduksjon og væskelagring samtidig. Disse skal også være egnet for tilknytning til tørre brønner og være lette å utføre arbeidsoperasjoner fra, spesielt på dypt vann.

Eksisterende kunstige øyer av betong

I dag eksisterer det kjente installasjoner for lagring av olje og gass ved utvinning på grunt vann. Disse kan være kunstige øyer eller tyngdebaserte betongplattformer. Kunstige øyer av betong utføres som store konvensjonelle prefabrikkerte betongenheter med bakfylling. Disse kan være permanente enheter for både våt lagring og tørr lagring. De kan ikke flyttes til andre farvann enn der de først er installert. Små betongøyer og også små tyngdebaserte betongplattformer trenger mer fast ballast i nedre del for å hvile trygt på havbunnen. Til forskjell fra lagertankene på en stor fast tyngdebasert betongplattform, vil tanken til en kunstig øy nå opp over vannflaten for å gi fortøyningsmuligheter for et tankskip. Når det gjelder kunstige øyer av betong på dypt vann, er disse utformet som en Sevan SSP-plattform som beskrevet foran.

Formål

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å frambringe en anordning for lagring, lasting og lossing av hydrokarboner i væskeform. Oppfinnelsen skal kunne betjene både faste og flytende installasjoner. Installasjonene kan ha flere hovedoppgaver slik som boring, produksjon og væskelagring i tiknytning til olje- og gassutvinning til havs.

Oppfinnelsen

Hovedprinsippet for oppfinnelsen er en automatisert utlignende massestrøm mellom ballastsjøvann og lagringsvæsken slik at COG for tanksystemet ikke flyttes i horisontalplanet. Dermed er en del ulemper med eksisterende systemer unngått. Mangel på lagerkapasitet, store lastvariasjoner i løpet av laste- og losseprosessen og utslipp til sjøen vil ikke lenger utgjøre problemer.

Oppfinnelsen kan anvendes som lagring for hydrokarboner eller lasting og lossing både under havoverflaten eller på havoverflaten. Uansett vil den foreliggende anordningen omfatte fire hovedenheter: 1) et flertanksystem, 2) en pumpemodul, 3) et kraft- og reguleringssystem, 4) en låseenhet eller et posisjoneringssystem (fortøyning).

Flertanksystemet ifølge oppfinnelsen har en faststoff-ballasttank i bunnen og i det minste ett lagertanksystem. Lagertanksystemet er et flertanksystem med i det minste en ballasttank for sjøvann og en lagringstank for hydrokarboner i væskeform. Både ballasttanken og lagertanken er trykksatte tanker med felles inertgass under trykk over væskeflatene i de to tankene. Tanksystemet erkarakterisert vedat: 1) Profilen til et horisontalt snitt gjennom tanksystemet er rotasjonssymmetrisk med hensyn til tyngdepunktet. 2) Ballasttankene med sjøvann og lagertankene med hydrokarbon i væskeform er forbundet med hverandre med rør som kan gi gass-strøm i toppen av tankene. Dette gjør det mulig for pumpemodulen å gi en automatisert utlignende massestrøm mellom ballastsjøvann og lagringsvæsken. Dette sikrer konstant masse av systemet under drift. Tanksystemets tyngdepunkt vil bare flytte seg langs en vertikal akse som er sammenfallende med systemets COB.

Den omtalte pumpemodulen inneholder i det minste en pumpegruppe som omfatter to par pumper. Det første paret har en pumpe for påfylling av ballastsjøvann, mens den andre i paret er for lossing av flytende hydrokarboner. Det andre paret har en pumpe for de ballastering og en for lasting av hydrokarbonvæske. De to pumpene i hvert par er koblet slik at de er synkronisert med hensyn til start, drift og stopp for å sikre en utlignende massestrøm mellom ballasttanker og lagertanker.

Den beskrevne låseenheten er et slags pålesystem som hindrer horisontal bevegelse av tanksystemet når det blir brukt som en fast installasjon. Alternativet er et posisjoneringssystem basert på fortøyning slik som for en flyter.

Oppfinnelsen er basert på at det finnes en automatisk reguleringsventil på gass- og strømningsrøret som forbinder ballasttankene med lagertankene. Når systemet opereres vil denne ventilen automatisk åpne, slik at inertgassen i ballast og lagertanken utgjør et lukket trykksatt inertgass-system i likevekt. Dersom systemets alarmovervåkning blir aktivert, eller en nødssituasjon inntrer, vil denne ventilen lukkes slik at en får to separate inertgassystemer.

Det foreliggende tanksystemet kan utformes som et tank-i-tank system eller med frittstående

tanker. I det siste tilfellet må den omtalte symmetribetingelsen oppfylles uansett om tankene står nær hverandre eller er distansert. Dersom en har et tank-i-tank system vil dette omfatte et enkelt sett av vertikale sylindere for lagring samt ett eller flere sett av vertikale sylindere med sokkelform for lagring. Det kan også anvendes flere sett av "Dutch Lady" lagringstanker. Dersom systemet er bygd opp av frittstående tanker, vil det omfatte ett eller flere sett med lagertankenheter. Disse kan ha form av et enkelt horisontalt bambusrør med flere seksjoner eller en bambusflåte av flere rør med enkle skillevegger. De kan også lages som en symmetrisk bikubeformet lagringstankenhet

(bruk av heksagonale bikubeceller) eller en vertikal lagertank som er arrangert opp ned. Detaljer vil fremgå av vedlagte figurer.

Flertanksystemet for lagring vil kunne optimaliseres ved bruk av en av de følgende konfigurasjonene:

Ett sett med flertanker bestående av vertikale sylindere.

Ett sett med flertanker som er formet som vertikale sokkelformede sylindere

Flere sett med flertanker som er formet som vertikale sokkelformede sylindere Type A flertank i enkle lag med flere sett med vertikale bikubeformede tankenheter med rotasjonssymmetri

Type B flertank i enkle lag med flere sett med vertikale bikubeformede tankenheter med rotasjonssymmetri

Type C flertank i enkle lag med flere sett med vertikale bikubeformede tankenheter med rotasjonssymmetri

Flere sett med flertanker formet som en avrundet tårnstige

Et flerlags flertanksystem av A-SPAR-typen

Et flerlags flertanksystem av B-SPAR-typen

Et flerlags flertanksystem av C-SPAR-typen

En type A flertank bygd opp som en flåte av horisontale bambusrør der hvert rør er basert på rør-i-rør-prinsippet.

En type B flertank bygd opp som en flåte av horisontale bambusrør der hvert fjerde rør danner en gruppe av symmetriske lagertankenheter med enkel vegg.

En type C flertank bygd opp som en flåte av horisontale bambusrør der hvert rør utgjør en lagringsenhet inndelt i seksjoner

En type A flat boksformet bikubeformet flertank der hver tankenhet er formet som sylindre basert på rør-i-rør-prinsippet.

En type B-flat boksformet bikubeformet flertank der hver tankenhet er et sett av vertikale lagertanker arrangert opp ned.

En type C-flat boksformet bikubeformet flertank der hver fjerde enhet utgjør en symmetrisk bikubeformet lagertank.

Illustrasjoner er gitt i figurene og vil bli henvist til i det etterfølgende.

Lagetanksystemet har to innløp på toppen av lageret og et utløp i bunnen. Hvis det er nødvendig å varme væsken som er lagret for å opprettholde designtemperaturen, kan lagret væske pumpes ut med en sirkulasjonspumpe og varmes av en ekstern varmeveksler.

Det foreliggende systemet for lagring, lasting og lossing kan posisjoneres basert på "Single Point Mooring" (SPM)-prinsippet eller med spredte fortøyningsliner. Systemet kan motta hydrokarboner fra landbaserte installasjoner og fra offshoreplattformer, men også fra transporttankskip. Den lagrede væsken kan pumpes ut for transport både til tankskip eller til landbaser.

Hvis designtrykket til inertgassen i tanksystemet er mindre enn det hydrostatiske ytre trykk, vil tanksystemet bli laget i betong. Hvis inertgasstrykket er størst, kan det anvendes både stål og betong i tanksystemet. Øvre og nedre del av tanksystemet kan ha forskjellig geometrisk utforming, dimensjoner og materialvalg. Betongen som brukes kan være armert, forspent og forsterket med stålrammer. En kan også bruke stålbasert lagdelt konstruksjon.

En typisk fast installasjon som har lagersystem på havbunnen kan utføre boring, produksjon og ha mulighet for lagring av utstyr samt innkvartering. Lagertanksystemet er i dette tilfellet fast forbundet med havbunnen og utgjør et fundament for hele plattformen. Pumpestasjonen og energi- og reguleringsenheten kan i dette tilfellet legges til plattformdekkene. Alternativt kan det legges under vann i tilknytning til lagertanksystemet hvis pumpene er undervannspumper. Plattformbeina hviler på toppen av multitanksystemet. Plattformens dekk kan utformes som på andre konvensjonelle plattformer. Det er et viktig poeng at plattformen nå ikke er helt avhengig av sin egenvekt for å bli fundamentert stabilt. Den vil få støtte fra pælefundamentet til lagertanksystemet. Vekten av plattformen vil være større eller lik oppdriften til undervannsdelen av plattformen. Om nødvendig kan en installere ekstra liner for å hindre at installasjonen glir eller velter.

En typisk flyter som har lagersystem på havbunnen kan utføre boring, produksjon og muliggjøre lagring av utstyr samt innkvartering. Lagertanksystemer er i dette tilfellet neddykket på et passende dyp og utgjør et fundament for hele plattformen. Pumpestasjonen og energi- og reguleringsenheten kan i dette tilfellet legges til plattformdekket. Alternativt kan det legges under vann i tilknytning til lagertanksystemet dersom pumpene er undervannspumper. Plattformbeina som er laget av betong med sylindrisk eller konisk form, hviler på multitanksystemet. Antall bein kan variere fra til fire stykker. Plattformens dekk kan utføres som på andre konvensjonelle plattformer f.eks. ved vanntette skott eller som på en SPAR-plattform. Lagertanksystemet med plattform er fortøyd til havbunnen. Installasjonen karakteriseres ved at 1) dypgangen forblir den samme under lasting og lossing og COG vil alltid ligge på senteraksen til plattformen. 2) Dypgangen er stor og vannlinjearealet er lite, 3) COB vil i tilfelle av en ett-beinsplattform ligge over COG.

I tilfelle lagertanksystemet blir brukt i forbindelse med en kunstig øy, fast eller flytende, kan lagertanksystemet være en del avøyas konstruksjon. En fast ballasttank kan anvendes etter behov i slike tilfeller. Lagertanksystemet har som vanlig en automatisert utlignende massestrøm mellom ballastsjøvann og lagringsvæsken. Pumpemodulen kan installeres i multitanksystemet eller andre steder inne iøykonstruksjonen. Utstyr er plassert på toppdekket av den kunstige øya. Installasjonen er kjennetegnet ved at 1) øylegemet strekker seg oppover og bryter havoverflaten. Fribordet kan være stort nok til å unngå store mengder vann på øvre del av øya. Avstanden mellom nedre dekk og toppen av lagertanksystemet må være så stort at vann grunnet bølger på nedre dekk forhindres. Avstanden skal i alle fall ikke være mindre enn det som blir ansett som sikkerhetsavstand.

Den foreliggende oppfinnelsen for væskelagring sikrer at belastningene under drift er konstante både under lasting og lossing. Fordi lagertankene er lukkete og tørre (adskilt fra sjøvann), oppstår det ingen forurensing til havmiljøet eller utslipp av hydrokarboner. Tanksystemet kan lagre både væske som er uløselig og løselig i sjøvann slik som metanol. Det er også lett å oppnå oppvarming av den lagrede væsken. Trykktank-utforming er valgt som basis for tanksystemet. Dette er optimalt ut fra utforming, styrkekrav og konstruksjonskostnader. I tillegg kommer at det valgte systemet for lasting, lagring og lossing kan flyttes og brukes på nye felt. Hvis det faste pælefundamentet eller fortøyningssystemet fjernes samtidig med at tanksystemet tømmes for væske, vil systemet flyte opp og være klart for tauing til nye felt. Systemet for lasting, lagring og lossing kan brukes for en rekke type installasjoner for offshore olje- og gassutvinning. Disse installasjonene kan ha flere innebygde funksjoner slik som boring, produksjon, utstyrsenheter og boligenheter.

Kort beskrivelse av figurene

Vedlagte figurer og bruksområder for oppfinnelsen er gitt i det etterfølgende, der:

Figur 1 viser flytdiagrammet for systemet for lasting, lagring og lossing.

Figur 2.1 viser trykkfordelingslinjene når vanndybden endres inne i ballasttankene med sjøvann og i lagertankene for et tank-i-tank system. Forholdene er vist når lagertankene er tomme og ballasttankene er fulle samtidig med at det felles inertgasstrykket er lavere enn det ytre hydrostatiske trykk. Figur 2.2 viser trykkfordelingslinjene når vanndybden endres inne i ballasttankene med sjøvann og i lagertankene for et tank-i-tank system. Forholdene er vist når lagertankene er fulle og ballasttankene er tomme samtidig med at det felles inertgasstrykket er lavere enn det ytre hydrostatiske trykk. Figur 2.3 viser trykkfordelingslinjene når vanndybden endres inne i ballasttankene med sjøvann og i lagertankene for et tank-i-tank system. Forholdene er vist når lagertankene er fulle og ballasttankene er tomme samtidig med at det felles inertgasstrykket er høyere enn det ytre hydrostatiske trykk. Figur 2.4 viser trykkfordelingslinjene når vanndybden endres inne i ballasttankene med sjøvann og i lagertankene for et tank-i-tank system. Forholdene er vist når lagertankene er fulle og ballasttankene er tomme samtidig med at det felles inertgasstrykket er høyere enn det ytre hydrostatiske trykk.

Figur 3.1 viser en profilillustrasjon av trykktanksystem basert på tank-i-tank prinsippet.

Et horisontalt snitt gjennom systemet er vist i figur 3-2.

Figur 4.1 viser en profilillustrasjon av trykktanksystem basert på tank-i-tank prinsippet når konfigurasjonen er sokkelformet. Et horisontalt tverrsnitt gjennom systemet er vist i figur 4-2. Figur 5.1 viser en profil av ett lag av et tanksystem med bikubefasong der rotasjonssymmetri er oppnådd ved enhver snittvinkel. Figur 5.2 viser horisontalt snitt av det samme. Figur 6.1 viser et profil av et tanksystem med bikubefasong med rektangulære tanker. Symmetri er oppnådd ved gitte vinkler for akser gjennom snittet. Figur 6.2 viser horisontalt snitt av det samme. Figur 7.1 viser et profil av et tanksystem med bambusformet sammenstilling. Figur 7.2 viser horisontalt snitt av det samme. Figur 8.1 viser en planprofil av et tanksystem med en tårnstruktur. Figur 8.2 viser profilen av den samme strukturen. Figur 9.1 viser en profil av et tanksystem med et lag av flere beholdere som er tenkt brukt på et SPAR-konsept. Figur 9.2 viser et plansnitt av samme. Figur 10.1 viser et snitt i en fast ballasttank som skal plasseres under tanksystemet. Figur 10.2 viser omrisset av ballasttanken. Figur 11.1 viser et plansnitt av et flertanksystem basert på "Dutch Lady"-prinsippet. Figur 11.2 viser et profilsnitt av samme Figur 12.1 viser et flat boksformet flertanksystem med bikubefasong. Figur 12.2 viser et snitt av samme Figur 13.1 viser et flat boksformet flertanksystem med bikubefasong. Figur 13.2 viser et snitt av samme. Figur 14.1 er et plansnitt av en hjulformet fast ballasttank. Figur 14.2 er en forstørret profil av samme. Figur 15 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det installeres nær kysten og fundamenteres fast på bunnen. Figur 16 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes av en fast installasjon og er fortøyd. Figur 17 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for en fast plattform med en konisk søyle. Figur 18 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for en stålrørsplattform. Figur 19 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for et fleksibelt tårn. Figur 20 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for en oppjekkbar installasjon. Figur 21 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for en oppjekkbar installasjon. Figur 22 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for en ettbeins fast frittstående plattform. Figur 22.1 viser et plansnitt av samme. Figur 23 viser systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes som bunnlager for en flerbeins fast plattform. Figur 24 viser en plattform av A-SPAR typen med systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes i nedre del. Figur 24.1 viser plansnitt av den samme installasjonen. Figur 25 viser en plattform av C-SPAR typen C med systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes i nedre del. Figur 25.2, 25.2 og 25.3 viser plansnitt av den samme installasjonen.

Figur 26 viser en flyttbar fast kunstig betongøy sett fra siden.

Figur 27 viser en flyttbar flytende kunstig betongøy sett fra siden.

Figur 28 viser en fast kunstig betongøy som kan brukes til boring, produksjon, lagring, utstyr og boligkvarter for en olje- og gassplattform. Figur 29.1 viser en profil av typen B-SPAR med systemet for lasting, lagring og lossing når det brukes i nedre del. Figur 19.2 viser et snitt av samme.

I figurene er det brukt henvisningstall som følger:

Anvendelsesformer av lagertanksystemet

Tanksystemet for lasting, lagring og lossing av våte hydrokarboner

Anordningen ifølge oppfinnelsen for lasting, lagring og lossing av våte hydrokarboner

omfatter hovedsakelig fire enheter (Figur 1,15 og 16). Disse vil bli beskrevet i det etterfølgende.

1) Den første delen inkluderer undervannslagertanksystemet 19 (heretter kalt flertanksystemet) og tilhørende fastlåsingsenhet, eventuelt et fortøyningssystem. Flertanksystemet omfatter en fast ballasttank 20 ved behov samt ett eller flere sett med lagertanker 16. Hver lagertankenhet omfatter i det minste en ballasttank for sjøvann 18 og en lagertank for våte hydrokarboner 21. Inertgass fyller toppene av de to omtalte tankene og toppen av tankene er forbundet med hverandre med et rør med en automatventil 17. Tanksystemet kan festes til bunnen med pæler 31 eller ved fortøyning 34. De nedre ballasttankene for sjøvann kan være delvis fylt med fast stoff for å erstatte de helt faste ballasttankene. Dette er vist i figur 7-2. 2) Den andre delen er pumpemodulen 4. Den omtalte pumpemodulen inneholder i det minste en pumpegruppe som omfatter to pumpepar. Det første paret har en pumpe for påfylling av ballastsjøvann 6, mens den andre i paret er for lossing av væske 10. Det andre paret har en pumpe for deballastering 5 og en for lasting av væske 7. De to pumpene i hvert par er koblet slik at de er synkronisert med hensyn til start, drift og stopp for å sikre en utlignende massestrøm mellom ballasttanker og lagertanker.

I tillegg kommer tilhørende rørsystem, ventiler, komponenter og instrumentering. Pumpeenheten kan være neddykket 4-2 montert direkte på undervannstanksystemet. Den kan også stå tørt 4-1 montert på en liten plattform 30 som rager opp over havoverflaten og som er fundamentert på toppen av tanksystemet. Tradisjonelle sentrifugal pumpe r kan anvendes. 3) Den tredje delen er en SPM-enhet 12 for fortøyning av et transporttankskip. Dette kan enten være integrert i tanksystemet med en tradisjonell løsning som SA LM. SPM-enheten kan også legges separat i nærheten av tanksystemet. I slike tilfeller vil en være avhenging av værforholdene for å kunne anvende et CALM- eller STL-konsept. I noen tilfeller vil et spredt fortøyningssystem være å foretrekke fremfor SPM. Valget vil avhenge av havmiljøet på det aktuelle feltet. 4) Den fjerde delen er en kraft- og reguleringsenhet for flertanksystemet. Denne enheten kan stå på land eller på dekket på plattformen 48 som tanksystemet skal betjene.

De omtalte 4 hovedenhetene utgjør et integrert system forbundet ved en undervannsrørledning 3 og gjennom undervannskraft og kontrollkabler 1. Pumpemodulen 4 er også forbundet med SPM-enheten 12 ved undervannsrørledningen 3 og et undersjøisk fleksibelt stigerør 11. Det integrerte systemet gir en utlignende massestrøm for sjøvannet i ballasttankene og flytende hydrokarbon i lagertankene. Samtidig har tanksystemet et felles trykksatt inertgassystem. Prosessen i systemet har en synkronisert regulering.

Systemets funksjon kan tjene flere hensikter:

1) Motta og lagre hydrokarboner. Dette kan være råolje fra en produksjonsenhet til havs 48 eller et landbasert anlegg. Deretter kan produktet eksporteres til et transporttankskip 15 via en SPM-enhet 12. Dette er illustrert i figur 1,15 og 16. Her er tankskipet forbundet med SPM-enheten 12 med en line 13 og en flytende lasteslange 14. I dette tilfellet blir oppfinnelsen brukt som en offshore lasteterminal for flytende hydrokarboner med tilhørende eksport til tankskip. 2) Motta og lagre hydrokarboner fra et tankskip 15 via en SPM-enhet 12 på regelmessig basis. I neste omgang kan produktet føres til land via rørledningen 3 etter behov. Alternativt kan det føres via SPM 12 videre til andre tankskip for transport og distribusjon, se figur 1 og 15. Installasjonen kan altså både fungere som et oljedepot, eller som mottak eller eksportterminal. Tanksystemet for lagring av hydrokarbon i væskeform kan enten fundamenteres fast på havbunnen med pæler for å unngå glidning, se figur 15. Alternativt kan det være en flytende neddykket enhet som posisjoneres ved hjelp av et fortøyningssystem, se figur 16.

Flytende plattform med lagringsenhet under vann

Utførelsesformen av oppfinnelsen i form av "flytende plattform med lagringsenhet under vann" omfatter hovedsakelig fire deler (se fig.22 - 25): Den første delen, systemet for væskelagring, dvs. det nevnte flytende væskelagret, laste- og lossesystem (ikke medregnet SPM eller systemet for spredt forankring), der multitank 19 i betong er senket til en tilstrekkelig dybde til å være undervannsfundamentet til denne plattformen, der den tradisjonelle pumpemodulen 4-1 er installert i pumpeområdet inne i de sylindriske betongbeina 38 til denne plattformen eller undervannspumper, der disse er valgt som pumper for å pumpe ut ballastvann, og lossepumpene for den lagrede væsken, installert på utsiden av den undersjøiske multitanken. I denne tanken er plattformens kraftforsyning og den fjernstyrte reguleringsstasjon 2 installert og integrert med plattformen produksjons- og hjelpesystemer.

Den andre delen, plattformbeina 38 er installert på toppen av den undersjøiske multitanken. Det kan gjøres som på en fast betongplattform ved å bruke en, tre eller fire sylindriske eller koniske bein av betong.

Den tredje delen omfatter installasjoner 36 som er plassert på toppen av plattformbeina. Dette kan gjøres som på en halvt nedsenkbar plattform med vanntette skott, eller det kan være som toppinstallasjoner på en SPAR.

Den fjerde delen er posisjoneringssystemet 34 som forankrer den flytende plattformen til sjøbunnen. Det forankringssystemet som er tatt i bruk i den foreliggende oppfinnelsen, er det samme eller likt med systemet til en SPAR-plattform eller en halvt nedsenkbar plattform.

Flyttbar kunstig øy

UtføreIsesformen av oppfinnelsen i form av "flyttbar kunstigøy" som inkluderer to typer faste og flytende, omfatter hovedsakelig tre deler (se fig.26 og 27). Den første delen, lagringssystemet for væske, dvs. det nevnte væskelagret, laste- og lossesystem (ikke medregnet SPM eller et spredt forankringssystem) der den undersjøiske multitanken 19 strekker seg opp, bryter vannoverflaten og utgjør øya. Den første delen inneholder også pumpemodulen 4-1 som er installert på toppen, eller den valgte brønnpumpa som er plassert inne i øya og kraftforsyningen og den fjernstyrte reguleringsstasjonen 2 som er installert på toppen og integrert med produksjon- og hjelpesystemene på øya.

Den andre delen omfatter utstyr på toppen (36) og er installert på multitanken på øya.

Den tredje delen omfatter pelefundamentering for å unngå skliing (31) og som fester den kunstige øya til sjøbunnen, eller posisjoneringssystemet (34) som fortøyer den flytende kunstige øya til sjøbunnen. Det fortøyningssystemet som er brukt i den illustrerte utførelsesformen av oppfinnelsen er det samme som eller likt med det SPAR-plattformen eller en halvt nedsenkbar plattform har.

I korthet og i samsvar med de utførelsesformene som er nevnt om at multitanken er festet til sjøbunnen eller nedsenket og flytende i vannet eller om den strekker seg opp over vannflaten, og i samsvar med forskjellige måter å feste eller posisjonere multitanken under vann på og om beina, som bryter vannflaten, er installert på toppen av multitanken og om plattformens toppstruktur/utstyr er plassert på beina, eller om plattformens toppstruktur/utstyr er plassert direkte på toppen av multitanken, så inkluderer den foreliggende oppfinnelsen 6 forskjellige typer systemer/utstyr:

1. Fast undersjøisk (væske) lagrings-, laste- og lossesystem som står på bunnen (se fig. 15), der dens multitank (19) er festet til sjøbunnen ved hjelp av pelefundamenteringen som sørger for at den ikke sklir (31). 2. Flytende undervanns (væske) lagrings-, laste- og lossesystem (se fig. 16), der multitanken er flytende under vann i passende vanndybde og fortøyd til sjøbunnen ved hjelp av et posisjoneringssystem av vaier, forspent eller halvveis forspent (34). 3. Fast plattform med lager på bunnen (se fig 17-21) som er festet til sjøbunnen med en undervanns pælefundamentering for ikke å skli (31), og festet til undersjøisk multitank og om nødvendig, støttet aven stabiliseringskabel som et hjelpetiltak (se fig.15). 4. Flytende plattformer med undervannslagring (se fig. 22-25), der multitanken flyter på tilstrekkelig vanndybde og plattformen er fortøyd til sjøbunnen med et posisjoneringssystem av forspent eller halvveis forspent vaier (34). 5. Flyttbar og fast kunstig øy, der multitanken, plassert i øya, strekker seg opp og bryter vannflaten og er festet til sjøbunnen ved hjelp av pelefundamentering slik at den ikke forskyver seg (31) (se fig.26). 6. Flyttbar og flytende kunstig øy, der multitanken, plassert i øya, strekker seg opp og bryter vannflaten og er fortøyd til sjøbunnen ved hjelp av posisjoneringssystemet (34) (se fig. 27).

En utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene. Prosessene som er knyttet til væskestrøm og gasstrøm er under synkronisert kontroll.

Dette systemet inkluderer hovedsakelig multitank 19 og pumpemodul 4, og fig.l er det skjematiske diagrammet for erstatningsprosessen som viser et sett av lagringstankenheten 16 på innsiden av multitank 19. Inertgassen over den øvre posisjonen til ballastvannets seksjon og seksjonen for den lagrede væsken i tankenheten er forbundet med en ventil (17) som åpner automatisk. I de to forskjellige operasjonene av lagret væske som fylles inn/ballastvann som blir fraktet ut og lagret væske som blir eksportert/ballastvann som fylles inn, vil ventil 17 åpne automatisk, den øvre inertgassen i ballastvannets seksjonl8 og seksjonen til den lagrede væsken 21 vil bli koblet sammen for å danne et lukket trykkutjevnende system. Ventilen 17 vil automatisk lukkes og gassvolumene i de to seksjonene vil være to uavhengige systemer i tilfelle systemet er i alarmstatus i løpet av de to operasjonene. Dette kan skje dersom væskenivået eller gasstrykket inne i en av de to seksjonene er unormal på grunn av en ulykke og andre nødssituasjoner; eller, om de to operasjonene stopper. De to uavhengige systemene er et viktig tiltak for å redusere risikoen for lekkasje av væske/forurensning som skyldes at tanken skades. Prosessen for erstatning (fig. 1) kan forenkles ved å kansellere den automatiske ventilen 17 og la den øvre inertgassen i seksjonen for ballastvann 18 og seksjonen for lagret væske 21 kobles direkte. Sikkerhetssituasjonen ved denne forenklede prosessen er ikke så god som ved den tidligere prosessen.

De grunnleggende prinsippene ved massestrømmen for den foreliggende oppfinnelsen er:

1. Forbindelsespumpene i pumpemodulen blir brukt til å pumpe ut både ballastvannet og den lagrede væska inne i multitanken. Samtidig må de pumpe inn en annen væske i tilsvarende mengde slik at den totale masse av væske i multitanken alltid er konstant. Dette må skje synkront. 2. Virkemidlene for å tømme væsken inneholder to trinn: først vil trykkenergien i den innesperrede inertgassen i toppen av multitanken transportere væske fra en av tankenes bunn til eksportpumpens innløp; i trinn to vil eksportpumpen fortsette å transportere væske ut og hvis inertgasstrykket er stort nok kan dens trykkenergi direkte sørge for å få væsken ut. Ved å tømme væske fra den nevnte seksjonen vil gassvolumet inne i seksjonen øke og det kan, for å opprettholde gasstrykket, bli nødvendig å tilføre inertgass. 3. På samme tid som en annen væske blir pumpet inn med en tilsvarende massestrøm, vil inertgassen i denne tanken for væske inn bli tømt over i seksjonen for utgående væske. Samtidig blir trykkenergi kontinuerlig tilført til den lukkede gassen under trykk inne i multitanken, slik at gasstrykket i multitanken varierer innenfor et lite område og holder seg omtrent på den innstilte verdien. Hvis egentyngden av ballastvann og den lagrede væska er forskjellig, vil en ekvivalent massestrømerstatning bety en ikke-ekvivalent volumstrømerstatning. Derfor vil det totale volumet av inertgass i denne interne forbindelsen mellom seksjonen med sjøvannsballast (18) og seksjonen for lagret væske (21) forandres i likhet med trykket i denne prosessen. Basert på teoretiske beregninger er forholdet mellom forandringer i maksimum og minimum trykk (pmaxog pmin) av inertgassen inne i multitanken, med egenvekt av lagret væske og sjøvannsballast (yi og yw), følgende (dersom yi<yw):l> pmin/pmax>Vi/VwDette betyr at dersom egenvekten av den lagrede væsken er større enn egenvekten av ballastvannet, er forholdet mellom minimum og maksimum trykk av inertgassen litt større enn forholdet mellom egenvektene av lagret væske og ballastvannet.

Dersom trykket i inertgassen er større eller mindre enn det hydrostatiske trykket på utsiden, finnes det to muligheter for design i denne prosessen der tømming av ballastvannet og lagret væske. Forskjellen på disse er små. Systemet for de to mulighetene er følgende: ballastvannet blir pumpet av ballastpumpe 6 inn i seksjonen for ballastvann 18, gjennom et innløpsfilter og lagret i seksjonen for lagret væske ved hjelp av lastepumpe 7. En gruppe omkoblingsventiler 8 er installert på innløpssiden av pumpe 7, og når omkobling gjøres kan væskeproduktene mottas, både fra produksjon på land, fra offshoreplattformer eller av en skytteltanker gjennom SPM 12. De forskjellige deler er henholdsvis som følger: dersom inertgassens trykk er mindre enn det statiske vanntrykket på utsiden, vil ballastsjøvannet pumpes ut av ballastpumpa for tømming (neddykket pumpe) 5, og lagret væske vil pumpes ut av lossepumpa 10. Begge innløpshøydene skal sikre at trykkhøyden er større enn deres tillatte sugehøyde. Dersom inertgassens trykk er større enn det statiske vanntrykket på utsiden og så lenge inertgasstrykket er stort nok, vil både ballastvann og lagret væske bli tømt ut av trykkenergien i inertgassen. Ballastpumpa for tømming 5 og lossepumpa 10 fungerer bare som en sikkerhet. En gruppe omkoblingsventiler er plassert på utløpssiden av lossepumpa 10 for begge mulighetene, og når omkoblingen gjøres vil den lagrede væsken bli transportert til shuttletankeren 15 gjennom SPM 12, eller til land gjennom den undersjøiske rørledningen 3. For å sikre at massestrømmen av lagret væske som pumpes inn og ballastvann som pumpes ut er lik er både lastepumpa for lagret væske 7 og lossepumpa for ballastvann 5 koblet til en automatisk regulering av tilbakestrømsrør eller justering av pumpehastigheten. Figur 1 viser ikke disse fordi de to automatiske reguleringssystemene er kjent teknikk. For på samme vis å oppnå at massestrømmen av lagret væske som pumpes ut er lik ballastvannet som pumpes inn, er både lossepumpe for lagret væske 10 og ballastvann 6 koblet til den samme automatiske reguleringen som nevnt over. Hvis egenvekten av lagret væske og ballastvann er forskjellige vil det forhold at de to massestrømmene er lik tilsi at de to volumstrømmene vil være omvendt proporsjonale med de to egenvektene.

For å sikre at gjenværende væske er så liten som mulig etter at seksjonen for ballastvann eller for lagret væske er tømt, er innløpet til lossepumpe 5 og lossepumpe 10 plassert i tankens bunn. For å møte kravene om oppvarming av lagret væske og varmeisolering, kreves det to utløp på lastepumpe 7: et på bunnen av seksjonen for lagret væske 21, og den oppvarmede væsken blir pumpet direkte til bunnen for å tilfredsstille den normale lastetilstanden. Et annet på toppen av seksjon 21 når behovet for å varme opp og sirkulere lagret væske oppstår. Da lukker utløpet i bunnen og utløpet i toppen åpner. Den varme lagrede væska fylles inn av sirkulasjonspumpa fra utløpet i toppen, og på samme tid fraktes en lik mengde kald væske ut ved hjelp av sirkulasjonspumpa til varmevekslere (ikke vist i fig.l) for oppvarming. Deretter fraktes den oppvarmede væska tilbake til toppen for å oppnå varmesirkulasjon.

Trykkfordeling på innsiden og utsiden av seksjonsveggene og innstillingsverdi til inertgassen under lasting og lossing.

For installasjonene som er omgitt av sjøvann er belastningene som påvirker følgende:

1. lineær fordeling av utvendig trykk som "sjøvannsdybde x dens densitet" (hydrostatisk trykk av sjøvann).

2. trykket av inertgassen på innsiden.

3. lineær fordeling av væsketrykk på innsiden som "væskehøyde x densitet".

Dersom inertgasstrykket på innsidenøker medøkende vanndybde for installasjonen, kan det garanteres at trykket i installasjonens vegg ikkeøker med vanndybden, noe som har stor betydning for et dypvannssystem med multisystem. Veggen i den innerste tanken i "tank-i-tank" i en multitank er bare utsatt for innvendig og utvendig trykk fra væske på innsiden eller utsiden av den nevnte seksjonen. Begge trykkene er lineært fordelt som "væskehøyde x densitet", og de er ikke avhengig av trykket i inertgassen inne i seksjonen eller trykket fra sjøvannet på utsiden av installasjonen. Figurene 2.1 - 2.4 viser trykkfordelingslinjene på innsiden og utsiden av veggene på seksjonen for ballastvann 18 og seksjon for lagret væske 21 i en "tank-i-tank" lagringsenhet ved lasting og lossing. Trykkfordelingen gjelder for tilstanden når seksjonen for lagret væske er tom og trykket fra inertgassen i de to seksjonene er mindre (fig.2.1) og større (fig.2.3) enn det hydrostatiske trykket på utsiden. De gjelder også for tilstanden når seksjonen for lagret væske er fullastet og trykket fra inertgassen i de to seksjonene er mindre (fig.2.1) og større (fig.2.3) enn det hydrostatiske trykket på utsiden. I figurene indikerer linjen ABCD hvordan fordelingen av det hydrostatiske trykket fra sjøvann forandres med vanndybden på utsiden av multitanken. Linja EFG indikerer hvordan det innvendige trykket forandres med dybden av den ytre seksjonen i tank-i-tank. Linja HU indikerer forandring i innvendig trykk med forandring av dybden til den indre i tank-i-tank. Z-aksen er vertikal dybdeakse.

Som nevnt ovenfor, og i henhold til at trykket i inertgassen på innsiden av seksjonen for ballastsjøvann 18 og seksjonen for lagret væske 21 er mindre enn eller større enn det statiske vanntrykket på utsiden, presenterer den foreliggende oppfinnelsen to litt forskjellige utførelsesformer av systemet med en utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene. Prosessene som er knyttet til væskestrøm og gasstrøm er under synkronisert regulering.

I den første er det innvendige trykket i inertgassen mindre enn det hydrostatiske trykket på utsiden. For å minimalisere trykkforskjellen mellom innsiden og utsiden av seksjonen for ballastvann og for å forsikre at trykket av inertgassen på innsiden (prosessen i fig.l) er mindre enn det statiske vanntrykket på utsiden, vil maksimaltrykk i inertgassen bli satt til det hydrostatiske trykket på utsiden ved toppunktet innvendig i seksjonen for ballastsjøvann 18. Dette tilsvarer det horisontale segmentet B'B(E) i figur 2.1 og figur 2.3. Utgangspunktet for valget av en vanlig sentrifugalpumpe til ballastpumpe 5 og lossepumpe 10 i denne prosessen er at trykket av inertgassen på innsiden kan løfte sjøvannet eller lagret væske fra seksjonens bunn til seksjonens topp. Hvis ikke må en neddykket pumpe brukes i stedet. I korte trekk må sugehøyden til pumpa være større enn forskjellen mellom det hydrostatiske trykket på utsiden og trykket av inertgassen på innsiden. Multitanken i denne første prosessen kan bygges av et materiale som har en tillatt trykkspenning som er større enn strekkspenningen i tanken utsatt for utvendig trykk, som betong. Når denne prosessen er valgt for plattformen, og spesielt for den kunstige øya, eller dersom det innvendige trykket av inertgassen må reduseres av sikkerhetsgrunner, kan minimumstrykket av inertgassen i prosessen (fig.l) settes litt høyere enn atmosfærisk trykk for å møte kravet om sugehøyde til pumpa. Dypbrønnspumpe skal brukes som lossepumpe for ballastvannet og lagret væske, eller det kan i stedet brukes ei neddykket pumpe installert på utsiden av den neddykkede multitanken.

I den andre er det innvendige trykket i inertgassen større enn det hydrostatiske trykket på utsiden. For å minimere trykkforskjellen mellom innsiden og utsiden av seksjonen for ballastsjøvann og for å forsikre at trykket av inertgassen på innsiden (prosessen i fig.l) er større det hydrostatiske trykket på utsiden, skal minimumstrykket for inertgassen innvendig i fig.l settes til det hydrostatiske trykket utvendig ved det samme nivå på sjøvannet inne i ballasttanken 18. Dette tilsvarer det horisontale segmentet CC i figur 2.2 og figur 2.4. Pumpa for ballastvann 5 og pumpa for lossing av lagret væske 10 i denne prosessen trenger ikke å være ei neddykket pumpe. Ikke nok med det, når trykket i inertgassen inne i multitanken er stort nok til å danne et "trykkstempel" med tilstrekkelig stivhet over overflaten til ballastvannet og den lagrede væska, kan lossepumpa for sjøvann 5 og lossepumpa for lagret væske 10 fjernes. Ballastvannet eller den lagrede væske vil bli løftet direkte til den høyden som kreves ved hjelp av energien i inertgassen. Multitanken i denne andre prosessen kan bygges av et materiale som har en strekkspenning som er høyere enn trykkspenningen i innvendig trykktank, som for eksempel stål.

Fordelene og ulempene ved dette prosessystemet.

For det første er prosessen forskjellig fra prosessen med en tradisjonell tørrlagringsmetode (uten kontakt mellom olje og sjøvann), eller oljetanker med tørrlagring. Husk de fire iboende problemene med våtlagring. Fordelene er: lagret væske og ballastsjøvann er ikke i kontakt, og har dermed ingen sammenblanding, det er ikke bare råolje som kan lagres, men også vannløselig væske som metanol, ekvivalent massestrøm-erstatning for å sikre at systemets vekt under lasting og lossing er konstant og oppvarming og isolering kan gjøres enkelt. Sammenlignet med en tradisjonell metode (også med tanker), vil dessuten det lukkede inertgassvolum i denne prosessen ikke trenge tilførsel av inertgass og det er ikke tap under lasting og lossing, noe som er miljøvennlig. For det andre, når trykket av inertgassen inne i seksjonen til ballastsjøvann 18 og seksjonen for lagret væske 21 er satt med referanse til det utvendige hydrostatiske trykket (dvs. som en funksjon av vanndybden), og når dette er satt, vil forandring i trykkdifferenser fra innvendig til utvendig av seksjonen for ballastsjøvann 18 og seksjonen for lagret væske 21 hovedsakelig forholde seg til væskenivået i de to seksjonene i stedet for vanndybden. Framgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen for å fastsette trykket i inertgassen gjør at trykkdifferensen fra innsiden til utsiden av seksjonen for ballastsjøvann 18 og seksjonen for lagret væske ikke er så stor. Dette reduserer spenningen i veggene betraktelig og dette vil konstruksjonen av seksjonsveggen tjene på. Dette er en viktig fordel ved oppfinnelsen, og er spesielt viktig for multitanken på store vanndyp. For eksempel vil det for en høyde på 50 meter på lagringstanken, og dersom vi med et konservativt anslag ignorerer topp og bunn, vil maksimal trykkdifferanse fra innsiden til utsiden av tanken være mindre enn 50 meter vannsøyle, omtrent 5 bar.

For det tredje er kapasitetsforholdet mellom sjøvannsseksjonen og seksjonen for lagret væske omtrent 1:1 i den foreliggende oppfinnelsen. Så ledig kapasitet er stor og tilgjengelig kapasitet er liten i multitanken. En undersjøisk multitank vil ha stor oppdrift på grunn av dens ledige kapasitet og fast tilleggsballast er nødvendig for balansen. Dette synes å være en ulempe. Men dersom egenvekten av multitanken eller plattformdn er stor nok og den negative oppdriften som kreves er liten eller null, vil denne ulempen snus til en fordel.

Multitank for væskelager under vann.

Se figur 1 og 3-14. Multitanken under vann 19 ifølge oppfinnelsen inneholder en fast ballasttank 20 ved eller under bunnen av tanken og et eller flere sett av lagertankenheter 16 er plassert over tanken for fast ballast 20. Hver tankenhet inneholder minst en seksjon for ballastvann 18 og en seksjon for lagret væske 21. Disse to seksjonene med lukket inertgass under trykk på innsiden er forbundet med hverandre i toppen med et rør for gasstrøm. Optimalisering gjøres ved åpning eller lukking av den automatiske reguleringsventilen 17 for å forbinde eller koble fra gassen inne i de to seksjonene (se fig.2.1-2.4). Den faste ballasttanken kan også erstattes ved at fast ballastmateriale 20 blir lagt direkte til seksjonen for ballastsjøvann 18 i de lavere områder av multitanken, eller tatt vekk for de systemer som ikke trenger fast ballast.

Multitanken kan være både vertikal eller horisontal. Det følgende er felles karakteristika ved forskjellige typer multitank i den foreliggende oppfinnelsen. For det første er både seksjonen for ballastvann og seksjonen for lagret væske i tankenheten trykktanker som kan motstå innvendig og utvendig trykk, og formen og strukturen følger prinsippene for trykktanker. Basisformen for seksjonen er en sylindrisk tank med spisse eller flate ender, eller en sfærisk tank, eller andre former som kan motstå trykk, slik som egg- eller sokkelformet sylindrisk tank. For det andre må multitanken og utstyret på denne være hensiktsmessig for prosessen med ekvivalent massestrøm for å sikre at vekta ved bruk er konstant og at tyngdepunktet for denne vekta bare flytter seg langs en vertikal Z-akse som går gjennom oppdriftssenteret under laste- og losseoperasjoner. I dette ligger det at flyteforholdene og dybden av den flytende installasjonen er uforandret under lasting og lossing.

Ethvert horisontalt snitt av multitanken innfrir symmetribetingelsene for projeksjoner av COB/COG til multitanken i disse snittene. Med andre ord skal alle plan i seksjonen ikke bare sikre den geometriske symmetrien i strukturen, men også sikre vektfordelingen under lasting og lossing.

For det tredje er det gjort noen tiltak for å hindre skade på multitanken som er presentert her. Skader kan være forårsaket av fallende objekter og forurensning som skyldes skadde fartøy. For eksempel kan det brukes doble veggstrukturer eller spesielt forsterkede vegger på mulige skadesteder på multitanken, som for eksempel tanktoppen. Et annet eksempel på dette kan være et skjold mot fallende objekter over tanktoppen og så videre. I tillegg, og som nevnt over, er seksjonen for lagret væske inne i seksjonen for ballastsjøvann, såkalt tank-i-tank type av lagertanker et viktig tiltak for å unngå forurensning som skyldes at multitanken ryker.

For det fjerde må oppdriftssenteret alltid ligge over tyngdepunktet. Dette er viktig for å sikre at en neddykket, flytende multitank ifølge den foreliggende oppfinnelsen er stabil.

Tankenhet for lagring.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen omfatter den grunnleggende utforming av seksjonen for ballastvann og seksjonen for lagret væske inne i lagertanken i multitanken to typer tank-i-tank og ikke tank-i-tank. Seksjonen for lagret væske til den første ligger inne i seksjonen for ballastsjøvann, såkalt "tank-i-tank" type (se fig. 2.1-2.4). Den siste plasserer seksjonen for ballastsjøvann og seksjonen for lagret væske inntil hverandre eller separat, men symmetrisk. De to er plassert symmetrisk i det aksiale planet, eller vertikalt inntil hverandre.

Lagringstankenheten av typen tank-i-tank inkluderer fire utførelsesformer.

Den første utførelsesformen er en sylindrisk tanklagringsenhet av typen "tank-i-tank". Den grunnleggende strukturen er at både seksjonen for ballastvann og seksjonen for lagret væske er sylindriske tanker, og seksjonen for lagring av væske er plassert inne i seksjonen for ballastsjøvann og de to sylindrenes lengdeakser er parallelle. Med andre ord er disse to tankene formet som en smultring der det innerste volumet lagret væske og ringvolumet er ballastsjøvann (se fig. 3.2). Den sylindriske "tank-i-tank" typen har tre endeformer: flat ende (se fig. 3.1) og seksjon for ballastvann og seksjon for lagret væske har samme endeform, er den samme konstruksjonen. Den andre endeformen er en bue 22 og den tredje er en halvsirkel 23 for seksjonen for ballastsjøvann (se fig.3.1). Den totale høyden eller total lengde av seksjon for ballastvann og seksjon for lagret væske er den samme. Seksjonen for lagret væske er helt omgitt av seksjonen for ballastsjøvann. Forskjellige typer av topper kan også brukes for denne typen lagringstank.

Den andre utførelsesformen er en sylindrisk sokkelformet tanklagringsenhet av typen "tank-i-tank", men med buede ender (se fig.4). Denne er velegnet til store diametere, stående vertikalt. Den grunnleggende strukturen av denne utførelsesformen er lik den første og den ytre seksjonen for ballastvann og den indre seksjonen for lagret væske er vertikale, sylindriske tanker med to vertikale akser som overlapper hverandre. Seksjonen ved et horisontalt snitt (fig 5.2) er symmetrisk for gitte vinkler i snittet. Det er to sirkulære volumer med samme senter 25 (totalt 2<*>n deler). Denne lagerenheten har bare en seksjon for ballastsjøvann og en for lagret væske. Enden på denne typen sylindrisk lagerenhet er den samme som på den første formen. ;Den tredje utførelsesformen er flere av den andre utførelsesformen satt sammen til en større enhet. Den eneste forskjellen er at den innerste radielle rammestrukturen til denne utførelsesformen er erstattet av vanntette skott for å danne totalt 2<*>n par av seksjon for ballastsjøvann og seksjon for lagret væske. For å sikre at tyngdepunktets posisjon blir uforandret i planet, vil de to parene av seksjonen for ballastvann og seksjon for lagret væske bli sammenkoblet med et rør. Ellers er denne formen lik utførelsesform to.

Den fjerde utførelsesformen, lagringsenheten "Dutch Lady" 51 (se fig. 11), har en hovedtank 51-1 som er en stor vertikal sylinder. Tanken er delt og er seksjonen for ballastvann 18. På innsiden av denne hovedtanken er det i det minste en gruppe små vertikale sylindre (2 deler) som er plassert i et symmetrisk mønster om senter. Disse er sideordnede tanker 51-2 for lagret væske 21 (vist i undertank7), og kanskje bare en sentraltank på innsiden av hovedtanken kan utgjøre en uavhengig gruppe. Hver gruppe av disse tankene lagrer samme type væske og må synkroniseres ved lasting og lossing. Systemet for å erstatte ekvivalent massetransport mellom ballastvann og lagret væske med lukket gassvolum under trykk er også brukt for denne utførelsesformen ved lagring, lasting og lossing av en eller flere typer væsker ved normal temperatur. For å sikre at den innelukkede inertgassen under trykk på hver av tankene 51-1 og 51-2 kan danne et ensartet trykksystem under laste- og losseprosessen, vil den automatiske reguleringsventilen i tanken 51-2 i en gruppe i prosessen være åpen og forbundet med hovedtanken 51-1. Så lenge dette pågår vil den automatiske reguleringsventilen til andre grupper være lukket.

Strukturen "tank-i-tank" har noen fordeler knyttet til spenninger i strukturen ved lagring av væske, en liten forandring av tyngdepunktet i vertikal retning og en mangel ved ferdig konstruksjon. Konstruksjonen i "Dutch Lady" er relativ enkel, bortsett fra ulempen med skvalping og rulling på grunn av en stor fri væskeoverflate i tanken for ballastvann. Dette skjer dersom den blir brukt i flytende systemer og under dårlige værforhold. I tillegg er det andre former av lagertankene, som kuleformede "tank-i-tank" typer der den indre kula er lagret væske og den ytre er ballastvann.

Lagringsenheter av typen "ikke tank-i-tank" der seksjon for ballastsjøvann og seksjon for lagret væske er separate inkluderer: En eller flere sylindriske lagertankenheter som fysisk er satt sammen horisontalt (som en liggende bambuspåle). Endene kan være flate eller buete og med innvendige skott mellom seksjonene. Hver seksjon for ballastsjøvann og seksjon for lagret væske er lik en lukket seksjon i en bambuspåle. Seksjonene kan deles i tre seksjoner: hver ende er en halv seksjon for ballastvann med 50 % kapasitet, og den i midten er seksjonen for lagret væske med 100 % kapasitet. De to seksjonene med ballastvann er forbundet med hverandre med rør fra bunn og topp for å utgjøre en sammenhengende seksjon for ballastvann. Dersom en tar et vertikalsnitt midt på, vil dette bli et symmetriplan, og like antall av enkelte lagringsenheter (en med ballastvann og en med lagret væske) blir forbundet topp mot bunn i et symmetrisk mønster som danner en sammensatt lagringsenhet.

Lagringsenhet med flere enhetsrør (som en bambusflåte). Et enhetsrør omfatter 4 rørdeler som er koblet sammen i horisontalplanet som en bambusflåte i et rammeverk slik at det blir en helhetlig konstruksjon. Hvert enhetsrør er formet som en sylinder. Hvert enhetsrør omfatter 2 grupper ballastvann og lagret væske koblet sammen bunn mot topp. Disse kan arrangeres som vann-olje-olje-vann, eller olje-vann-vann-olje for å danne et sett i "bambusflåten". Med forbehold om geometrisk symmetri av det horisontale tverrsnittet så vel som symmetri i laste- og losseprosessen, kan et antall av enhetsrørene utgjøre bambusflåte av lagringsenheter.

Lagertankenheten der seksjonen for ballastvann og seksjonen for lagret væske er plassert vertikalt og ved siden av hverandre (se figurene 9, 13 og 29, referert til som vertikalt arrangert lagertankenhet). En enkel vertikalt arrangert lagertankenhet er en sylindrisk tank med et skott 57 i midten i tillegg til begge ender (buet eller flat type 22 eller 24). Skottet deler sylinderen i en øvre en nedre deltank, en for ballastvann og en for lagret væske som vist i fig.13.1. Dette ene settet av lagertankenheten kan garantere at tyngdepunkt og oppdriftssenter er plassert på sylinderens vertikale akse, men ulempen er at tyngdepunktplasseringen varierer for mye i laste- og losseprosessen til at den kan brukes direkte som flytende installasjon. For å unngå denne ulempen er det brukt to innvendige skott. Den midterste delen av lagertanken brukes til lagret væske og de to endedelene til halvparten av ballastvannet hver. Disse er forbundet med hverandre med et rør 64 (det passerer seksjonen for lagret væske) for å danne en integrert seksjon for ballastvann (se fig.9). Mange av de nevnte enhetstankene er plassert oppå hverandre for å danne et sett av vertikalt stilte tankenheter (se fig 9 og 29). Husk at settpunktet til inertgassen på hver enkelt tankenhet er satt i henhold til dens vanndybde, og settpunktet til den laveste er høyere enn det til den øverste.

Lagertankenheter hvor seksjon for ballastvann og seksjon for lagret væske er arrangert separat og symmetrisk om senter, og lagertankenheter hvor seksjon for ballastvann og seksjon for lagret væske er arrangert bilateralt symmetrisk i et plan, er en utgave av lagerenheter arrangert som bikubeceller, referert til som "symmetrisk lagerenhet formet som bikubeceller". Disse to formene av bikubecelle-enheter er inkludert i C-boks formet multitank som vist i fig.12. Tankenheten formet som bikubeceller er formet av mange vertikale enhetstanker arrangert inntil hverandre eller med en avstand i horisontalplanet som en integrert cellestruktur. Arrangementet av denne strukturen kan formes med en symmetri i sirkel (se fig. 5, 6, 13, 25 og 29), eller som formen av en flat boks (se fig.12). Med denne formen menes at enhetstanken eller underordnet tankenhet er arrangert symmetrisk om senter.

I samsvar med posisjonen til enhetstankens senter i bikubecellestrukturens horisontalprofil, inkluderer enhetstankenes cellearrangement tre former: "som en likesidet trekant", der senterlinjene til hver av sylindrene sammen danner en likesidet trekant. Da oppstår det lagertankenheter formet som likesidede trekanter, regulære sekskanter (se fig.5 og 13) eller lange sekskantformede sett av tanker (se fig. 12). Den andre formen er et "firkantarrangement" der senterlinjene til hver av fire sylindre utgjør en firkant og former en firkantet eller rektangulær struktur (se fig.6 og 25). Den tredje formen er et "sirkulært arrangement" der sylindersentrene er plassert jevnt fordelt på en stor sirkel (et lag, se fig. 29 og 5). Uansett formen på arrangementene må en sikre at tyngdepunktets posisjon i horisontalplanet forblir uforandret under lasting og lossing.

Det er tre utførelsesformer av den nevnte enhetstanken, dvs. en sylindrisk "tank-i-tank" av type enkel lagertank (se fig. 5 og 6), en enkel tank arrangert vertikalt (se fig.13 og 29) og en vertikal sylindrisk tank som er forankret (se fig. 12). De to første utførelsesformene tilfredsstiller automatisk kravet om at tyngdepunktplasseringen er konstant. Den tredje utførelsesformen der den vertikale sylindriske trykktanken, som kan være seksjon for ballastvann eller seksjon for lagret væske, vil ikke automatisk tilfredsstille dette kravet og må arrangeres symmetrisk. For å klare dette kan 4 enhetstanker bli koblet til ett sett lagertankenhet og forme et "sett av symmetriske bikubeceller til en lagerenhet". Denne inneholder to seksjoner for ballastvann og to seksjoner for lagret væske arrangert separat og symmetrisk om senter eller inntil hverandre i symmetri og med samtidig lasting og lossing. Et antall av "sett av symmetrisk bikubeceller som lagerenhet" kan forme et multisett av disse som er arrangert i en form som en flat boks på flere nivå for å garantere symmetri, eller symmetri om tyngdepunktet til hele lagringstankenheten (se fig.12). For å oppnå "sett av symmetriske bikubeceller til en lagerenhet" med samtidig lasting og lossing, kan to metoder brukes. 1: hver gruppe lagringstankenheter er utstyrt med bare ett sett omfattende to par seriekoblede pumper (ballastpumpe for sjøvann - eksportpumpe for lagret væske, og pumpe for utpumping av ballastvann - lastepumpe for lagret væske), forutsatt at de to like væskeseksjonene i tankenheten er koblet sammen med to rør mellom de to toppene og de to bunnene for å danne en integrert seksjon for ballastsjøvann og en integrert seksjon for lagret væske (legg merke til at det er 4 rør totalt for hver gruppe tankenheter). Eller 2: hver gruppe lagertanker er utstyrt med 4 par seriekoblede pumper for å laste og losse simultant med samme volumstrøm. Hvis antallet av enhetstankene inne i bikubecelle-enheten ikke er multippel av 4, er det nødvendig med en ekstra enhet for å sikre at tyngdepunktet til tankenheten i et nivåplan blir uforandret.

Lagertankenheten og multitanken ifølge oppfinnelsen har tre typer symmetri: aksial symmetri, symmetri om senter og symmetri i omkretsen ved enhver vinkel. Tre av dem refererer til den symmetriske natur som ligger i geometrien i alle horisontalprofiler av lagringstanker og multitanker, dvs. den geometriske symmetrien til massetyngdepunktet (massetyngdepunktet er også tyngdepunktet til lagertankenheten og multitanken i horisontalplanet) - den aksielle symmetrien der den symmetriske aksen går gjennom massetyngdepunktet; sentersymmetri og sirkelsymmetri for gitte vinkler der det symmetriske senter eller rotasjonssenteret er massetyngdepunktet. Aksesymmetri og sentersymmetri har standard geometrisk definisjon og trenger ikke å gjentas her. Sirkelsymmetri for gitt vinkel betyr at en figur roterer en gitt vinkel rundt et fast punkt for å lage en ny figur som er helt lik den originale. Den nevnte faste vinkelen er lik 360°/n (n=3,4,5,6.. når n=2 blir det sentersymmetrisk).

Her skal vi ta arrangementet med likesidede trekanter som eksempel for å forklare hvordan "symmetriske bikubeceller som en lagerenhet" kan arrangeres separat. For å forklare grupperingen av enhetstanker må en først nummerere dem på følgende måte: i horisontalplanet vil hver rad fra toppen til bunnen få bokstavene A, B, C, D..., hver rad fra venstre til høyre får tallene 1, 2, 3, 4... Hver enhetstank har bare ett nummer som består av en bokstav og et tall. Figur 12 viser at 29 enhetstanker utgjør et "symmetrisk bikubecellemønster" der grupperingsmetoden kan være følgende: A1/A5 vann - A2/A4 olje, E1/E5 vann - E2/E4 olje, B1/B6 olje - B2/B5 vann, D1/D6 olje - D2/D5 vann, C1/C7 vann - C2/C6 olje (tosidig symmetri), A3/E3 vann - C3/C5 olje, B3/D4 vann - B4/D3 olje. C4 er reservetank eller åpen i topp og bunn for å gi plass til borerør (disse er symmetriske om senteret av lagertankenheten). Metoden over er bare et eksempel. Dersom en følger prinsippet om symmetri og sikrer at tyngdepunktets plassering blir uforandret, kan andre måter å gjøre dette på brukes.

Tank for fastballast i en vertikal multitank.

I følge designkravene skal den faste ballastens funksjon være å balansere den varierende oppdriften til multitanken og sørge for en vertikal senkning av multitankens tyngdepunkt. Dette skjer ved å legge til ballastmateriale til tanken, som stål eller permanent ballastvann. En måte å erstatte permanent ballastvann på er å legge til fast ballastmateriale i bunnen av seksjonen til ballastsjøvann 18 i bunnen av multitanken 19. For de systemene som ikke trenger fast ballast kan tanken for fast ballast fjernes.

Tanken for fast ballast på en vertikal multitank ifølge oppfinnelsen kan ha 5 utførelser, den tredje, fjerde og femte er bare brukt for flytende systemer, ikke for faste.

Som figur 3.1 viser er den første utførelsesformen en forlengelse av lagertanken over (seksjonen for ballastsjøvann 18). Tanken for fast ballast ligger som en horisontal tank på bunnen av tankenheten 20-1 (se figur 3.1, 6.1, 9.1, og 25.1)

Den andre utførelsesformen er vist i fig.4.1. Dette er en fremspringende skjørteformet ballasttank for fast ballast på bunnen 20-2 (kanttank for fast ballast på bunnen). Denne ligger på utsiden som en ring rundt lagertanksylinderen (seksjon for ballastsjøvann 18). Den radielle snittet av denne tanken kan ha en U-form med åpen topp (uten dekkplate på toppen) for å gjøre det enkelt å legge i ballast, eller den kan være rektangulær eller O-formet med lukket topp (se figur 4.1, 5.1, 8.1, og 23). Sammenlignet med den første formen er fordelene med denne fremspringende skjørteformen for et fast system på bunnen at den tjener til å redusere erosjonen på bunnen. For en neddykket flytende tankøker den medsvingt masse, treghetsradien, det dempende momentet til flytelegemet i 6 frihetsgrader, særlig i hiv, rulling og stamping og bedrer bevegelsesmønsteret til flytelegemet.

Den tredje utførelsesformen er vist i figur 10.1 og 22-1. Dette er en fremspringende skjørteformet ballasttank for fast ballast under bunnen 20-3. Konstruksjonen til ballasttanken har den samme strukturen som den andre utførelsesformen. På ballasttanken er det plassert mange vertikale stålbein 29. Ved bunnen av multitanken og på ytterveggen av lagringstankenheten er det føringer og låseanordninger 28, like mange som antall stålbein. Beina 29 kan gli opp og ned og låses/festes i låseanordningen 28. Før konstruksjonen kompletteres må følgende gjøres: tauing og installasjon av posisjonerings/forankringssystemet, heve tanken for fast ballast, gjøre bunnen litt høyere enn bunnen av lagringsenheten og midlertidig feste beina 29 på tanken til lagringsenheten. Etter å ha ferdigstilt posisjonering/fortøyningssystemet blir tanken for fast ballast 20-3 senket ned og så blir styrebeina festet til tanken. Sammenlignet med den andre utførelsesformen er denne utførelsesformen for fast ballasttank enklere med hensyn til vertikal senkning av tyngdepunktet, men strukturen er vanskelig å installere.

Som figur 24 viser, er den fjerde utførelsesformen en innvendig ballasttank for fast ballast 20-4 og som ligger under bunnen. Den bruker noumenon fra ballasttanken i den første utførelsesformen, og bruker styrebeina 29 og låsemekanismene 28 fra den tredje utførelsesformen. Noumenon av ballasttanken kan derfor føres ned og festes.

Figur 14 viser den femte utførelsesformen. Dette er en "skivemontert ballasttank" 20-5 og omfatter: 1: et skrog av den skivemonterte ballasttanken for fast ballast 58. Dette er en horisontal ringformet container med enten åpen eller lukket topp som har samme struktur som den faste ballasttanken i den andre utførelsesformen. Den indre diameteren av skroget 58 er større enn den ytre diameteren av multitanken 19, og de to vertikale senteraksene er sammenfallende. 2: strukturer for sammenkobling 59. Den kobler sammen og fester skroget 58 til den nederste delen av multitanken 19. Videre omfatter den flere radielle koblingsplater 59-1 og hellende festebjelker på toppen 59-2. Disse er tilpasset de radielle tilkoblingsplatene 59-1 om nødvendig. Sammenlignet med den andre utførelsesformen for fast ballasttank, har et flytende system med denne typen ballasttank bedre hydrodynamiske egenskaper fordi den vertikale vannstrømmen mellom skroget 58 og multitanken 19 fører til større dempning og et større treghetsmoment enn ballasttanken med utstikkende skjørt 20-2.

Vertikal multitank som er symmetrisk for alle faste vinkler.

Denne typen multitank ("vertikal multitank") er konstruert ved ett eneste lag og ett sett, eller ved ett eneste lag og flere sett av vertikale lagertankenheter som er symmetriske om rotasjonsaksen. En tank for fast ballast er installert under bunnen av lagertankenheten. Tanken for fast ballast er av en av de fire utførelsesformene som er nevnt over og som passer til lagertankenheten, eller så kan lagertanken for fast ballast festes direkte til bunnen til lagertankenheten. For de tanker som ikke trenger fast ballast kan denne tanken fjernes.

De tekniske egenskapene til denne typen multitank er: den har en vertikal senterakse og strukturen til multitanken er symmetrisk om rotasjonsaksen for alle vinkler. Både oppdriftssenteret og tyngdepunktet til multitanken skal ligge på senteraksen ved laste- og losseoperasjoner. Denne typen multitanker kan brukes både for flytende og faste plattformer, men dersom en tank for fast ballast er nødvendig for en fast plattform, kan bare den første og den andre av de ovennevnte utførelsesformene brukes (type 20-1 og 20-2).

Basert på valg av forskjellige tankenheter, kan denne typen multitank ha 12 forskjellige utgaver. Disse er: 1) og 2) multitankutforming med et sett med vertikal sylindrisk lagertankenhet av typen tank - i

- tank (se fig.3.1) eller i opp-ned arrangert vertikal form.

3) og 4) multitankutforming med vertikal sylindrisk sokkelformet tankenhet, enten ett eller flere sett (se fig. 4.1). 5) multitank av type A med et lag av vertikal tankenhet formet som bikubeceller, og som er symmetriske om rotasjonsaksen for gitte vinkler (tankenhet formet som bikubeceller er ett sett lagringsenheter av typen sylindrisk tank - i - tank, se fig 5.1 og 6.1). 6) multitankutforming omfattende flere sett av vertikale Dutch Lady lagringsenheter (se fig.11.2). 7) B-type multitank med et lag av vertikal tankenhet formet som bikubeceller, og som er symmetriske om rotasjonsaksen for gitte vinkler (tankenhet formet som bikubeceller er ett sett lagringsenheter av typen sylindrisk tank - i - tank, se fig. 13.1). 8) C-type multitank med et lag av vertikal tankenhet formet som bikubeceller, og som er symmetriske om rotasjonsaksen for gitte vinkler (av disse utgjør grupper på fire bikubecelletanker en gruppe bikubecelle en lagringsenhet, og hver enhetstank er en vertikal, sylindrisk tank). 9) Multitankutforming omfattende flere sett lagringsenheter formet som et avtrappet tårn (se fig. 8.1). 10) A-type av en SPAR med flere lag og flere multitanker (den er en vertikal sylinder der flerlags-multitankenheten enten kan være en sylindrisk tank-i-tank, se figur 25, eller arrangert opp-ned, se fig.9.1. 11) B-typen av en SPAR med flere lag og flere multitanker (den er en vertikal, tett arrangert bunt av rør formet som en lang sylinder, se fig.29.1). 12) C-typen av en SPAR med flere lag og flere multitanker (den er 3 eller 4 vertikale rør arrangert som en rørbunt, men med avstand mellom rørene). De horisontale seksjonene av både B- og C-typen av SPAR multitank er symmetrisk om rotasjonsaksen for gitte faste vinkler, og et bedre valg for hvert rør i rørbunten er et opp-ned arrangement av et multisett lagringsenhet (se fig.29.1). De ovennevnte typene 1) og 9) er såkalt multitank av sokkeltypen, hvor tankenhetene i en bikubecelleform er symmetriske om rotasjonsaksen for gitte faste vinkler er brukt for 5), 7), og 8), og det ingen grunn til å gjenta konstruksjonsdetaljene. De etterfølgende avsnittene vil beskrive multitankens utforming, omfattende flere sett av enhetstanker for lagring, som et trappeformet, rundt tårn og SPAR-type med flere lag av multitanker.

Utforming av multitank omfattende lagertankenheter og formet som et rundt trappeformet tårn (sefig.8.1).

Den første utgaven av denne typen multitank er et rundt trappeformet tårn med et sett eller flere sett av lagertankenheten. Denne omfatter i det minste to lag med et bunnlag med stor diameter og med en mindre diameter for topplaget. Bunnlaget kan velges som en bikubecelleform som er symmetrisk om rotasjonsaksen for gitte faste vinkler, eller en Dutch Lady lagringsenhet eller en vertikal sylindrisk sokkelformet lagringsenhet. Den mindre delen på toppen av den store kan velges som en vertikal sylindrisk tank-i-tank, eller en vertikal sylindrisk sokkelformet lagringsenhet, eller opp-ned arrangert multitank. Dersom det er nødvendig med fast ballast, kan fast ballasttank av type 20-1 eller ballasttanken med utstående skjørt 20-2 brukes, se figur 8.1. For flytende plattformer brukes fast ballasttank av typen 20-3, se figur 22. Sammenlignet med de andre 8 formene av sokkelformet multitank, har denne typen multitank større medsvingende masse, treghetsradius og dempende moment, noe som vil bedre plattformens hydrodynamiske egenskaper.

SPAR-type multitank med flere lag (se fig. 9.1, 24, 25 og 29.1)

Ved denne typen multitank brukes en flytende plattform av typen SPAR. Den kan også brukes for noen spesielle typer faste plattformer, som bunnmonterte og faste plattformer med lager på bunnen og et vaieravstivet tårn (se fig.19), som omtalt i eksempel 5. Utseendet til en A-SPAR type multitank er en vertikal lang sylinder som er sammensatt av mange like og vertikale sylindriske tank-i-tank-formede lagertankenheter som er satt sammen topp mot bunn (se fig. 24), eller direkte av multisett lagertanker (se fig.9.1). Utseendet til en B-SPAR type multitank er en vertikal tett arrangert rørbunt, som en lang sylinder. Et bedre valg for røret i bunten er flersett-lagringsenheten vist i figur 29.1, en rund struktur omfattende 6 rør som er arrangert tett sammen. Utseendet til en C-SPAR multitank er et sett av vertikale rør med avstand mellom rørene og arrangert som en bunt hvor bunten med 3 rør danner en likesidet trekant og med 4 rør en firkant (se fig 25). Typen C-SPAR multitank inneholder også flere nivå av rammeverket 65 og hvert rammeverk omfatter 3 til 4 tilknytningsbjelker 66 i en likesidet trekant eller firkant. Sammen med mange trekant- eller firkantformede horisontale og tversgående dempningsplater 67, utgjør 3-rørs- eller 4-rørsbuntene en hel struktur. SPAR- typen av multitanker i flere lag er konstruert for en flytende plattform i den foreliggende oppfinnelsen. A-typen og B-typen kan bygges som en SPAR med ett bein, og C-typen med 3 eller 4 bein. Ballasttanken for denne typen multitank kan være av typen innvending ballasttank for fast ballast, eller den innvendige som er plassert under bunnen. Det er også mulig å legge til fast ballast i bunnen av tanken for ballastvann.

Multitanker som er fastmonterte.

Disse multitankene omfatter multitanker som horisontale bambusflåter og flate boksformede multitanker formet som bikubeceller som omfatter de nevnte horisontale enhetstanker i et multisett eller en flat boksformet tankenhet formet som bikubeceller. I tillegg har de fast ballast. Følgende kan brukes som fast ballasttank: 1) ballastmaterialet 20 blir plassert i bunnen av ballastvannet eller i seksjonen til lagret væske (for eksempel jernmalm, fig.7.2), 2) ballasttanken kan bygges på bunnen av lagringsenheten, 3) rommet mellom hver enhetstank i multitankens cellestruktur brukes til fast ballast. Tanken for fast ballast kan sløyfes hvis den ikke trengs. I teorien kan oppdriftssenteret og tyngdepunktet plasseres på forskjellige vertikale linjer fordi fastmonterte multitanker er fundamentert til bunnen med pæler i driftstilstand. Dette fører imidlertid til ekstra bøyemoment. På samme måten som for flytende systemer, er det også for faste systemer ifølge oppfinnelsen påkrevet at de må være geometrisk symmetriske i strukturen og at det må være en symmetrisk lastfordeling i laste- og losseoperasjonen. Men forskjellig fra den vertikale multitanken med rotasjonssymmetri som er bruket på flytende systemer, kreves det bare at multitankene brukt på faste systemer er symmetrisk om senter. Strukturen i figur 12.1 kan bare brukes for faste strukturer, mens strukturen i figur 13.1 kan brukes både for faste og flytende. I tillegg er det horisontale profilarealet større enn det vertikale profilarealet for det ovennevnte faste multitanksystemet. Dette fører til at det har større vannareal og mindre dybde i flytende tilstand, noe som kan utnyttes ved å ferdigstille multitanken på land.

Horisontal multitank arrangert som en bambusflåte. Denne omfatter flere rørenheter (rørformet sylindrisk tank) som er festet tett i en form som en horisontal flåte. Forskjellige typer lagertankenheter kan brukes som enhetsrør, type A, B og C. Type A: enhetsrøret er lagertankenheten av typen tank-i-tank der seksjonen for ballastsjøvann omgir seksjonen for lagret væske fullstendig, og noen radielle støttestrukturer er plassert mellom dem (i figur 7.2 er tverrstagene ikke vist). I tillegg kan seksjonen for lagret væske på innsiden av seksjonen for ballastsjøvann flyttes noe ned, slik at senteraksene til disse to blir parallelle, og la resten av strukturen være uforandret. Type B: hver gruppe på fire enhetsrør danner ett sett lagertankenhet, og flere grupper danner et multisett av lagertankenheter. Type C: enhetsrøret er et multisett av lagertankenheter i form av en bambuspåle med multiseksjon.

Flat boksformet bikubecelleformet multitank. Denne omfatter lagertanker formet som bikubeceller og som danner en boksform. Det er tre typer: A, B og C. Type A: enhetstanken 52 er ett sett av en vertikal sylindrisk lagertankenhet av typen tank-i-tank. Type B: enhetstanken 52 er ett sett lagertankenhet med et opp-ned arrangement (se fig. 13.1). Type C: hver gruppe på fire enhetsrør danner en symmetrisk bikubecelleformet lagertankenhet. Strukturen for disse er beskrevet i detalj ovenfor.

Når disse typene multitanker er brukt på plattformer eller kunstige øyer med brønnhode, må vi være klar over at åpningen i underdekk for borestreng er plassert i området til multitankene, og utstyr som kobles til brønnhodet transporteres gjennom denne åpningen. Komponent nr. 27 (borestrengsåpning) er vist i fig.8.1, 10.1, 22.2, 24.2, 25 og 29. Siden konstruksjonen av en multitank skal følge prinsippene for en trykktank, er en sylindrisk borestrengsåpning det beste valget for en vertikal multitank og en bikubecelleformet multitank. For en bambusflåte multitank er en rektangulær borestrengsåpning best. Borestrengsåpningen på flytende plattformer eller flytende øyer er lokalisert i sentrum av multitanken, med det dempende rammeverket plassert innvendig for å redusere sekundærbevegelse.

Materialvalg for multitanken.

Byggematerialet i multitanken som er presentert i den foreliggende oppfinnelsen kan være enten betong eller stål. Betongen tåler høye trykkspenninger men lave strekkspenninger. Betong er et godt valg for tanker utsatt for utvendig trykk. Naturligvis kan strekkarmert betong også brukes for trykktanker med innvendig trykk, men vanskelighetene og kostnadene ved en slik konstruksjon er mye høyere enn for trykktanker i betong utsatt for utvendig trykk. Stål er mer anvendelig for trykktanker med innvendig trykk. Imidlertid skal betong brukes i seksjonen for ballastsjøvann når vi bruker systemet for lik massestrøm mellom ballastsjøvannet og lagret væske med lukket inertgass under trykk, og når settpunktet til inertgassen inne i seksjonen til ballastsjøvann er lavere enn det hydrostatiske trykket på utsiden kan det brukes stål. For seksjonen for lagret væske kan både betong og stål brukes, selv om trykket av inertgassen inne i tanken er høyere eller lavere enn det hydrostatiske trykket på utsiden og trykkdifferensen mellom utsiden og innsiden ikke er større eller lik det hydrostatiske trykket som skyldes forskjellen i væskenivået mellom utsiden og innsiden.

Den andre faktoren ved valg av materiale er effekten på konstruksjonens tyngde. Sammenlignet med stål har den armerte betongen lav styrke, så en konstruksjon av armert betong har tykke vegger og er tyngre. Å bruke betong for å bygge flytende plattformer er alltid begrenset på grunn av strukturens dødvekt. Dette er en ulempe for betong. Som beskrevet tidligere har systemet med lik massestrøm mellom ballastsjøvann og lagret væske, og med inertgass under trykk en svakhet. Lagertankenheten har større gasskapasitet og mindre tilgjengelig kapasitet, noe som gir for mye overflødig oppdrift i vann. For å balansere denne oppdriften trenger multitanken fast ballast som en balanserende vekt. Så de materialene som kan øke konstruksjonens vekt, slik som armert betong, er foretrukket for konstruksjon i den foreliggende oppfinnelsen for å redusere kravet til fast ballast. Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er den laveste delen av multitanken i betong, særlig er bunnen laget av tung betong. Den øvre delen, særlig toppen, er laget av lettbetong, noe som vil senke konstruksjonens tyngdepunkt.

Det er mange fordeler ved å bruke betong til bygging av en multitank ifølge den foreliggende oppfinnelsen: sammenlignet med stål er betong bedre i flere henseende: det korroderer ikke så lett, har bedre egenskaper mot utmatting, mot varme, har lave vedlikeholdskostnader, lang levetid, er enkel å konstruere, stiller små krav til arbeiderens kunnskaper, reduserer produksjonsperioden, har lave konstruksjonskostnader og lave driftskostnader. Videre, dersom det brukes betong med lav vanngjennomtrengning og en gjør noen tiltak mot sprekkdannelser i design og konstruksjonsfasen, kan en unngå noen svake punkter i bruken av betong ytterligere. Den gode anti-korroderingskarakteristikken og de lave vedlikeholdskostnadene er svært viktige for den multitanken som er presentert i den foreliggende oppfinnelsen. En annen fordel med den foreliggende oppfinnelsen sammenlignet med en normal betongkonstruksjon er at alle seksjoner og tanker er sylindriske med glatte veggflater både på innsiden og utsiden. Dette er enkelt å bygge og har lave kostnader.

Betongkonstruksjonen som er beskrevet i den foreliggende oppfinnelsen inkluderer en armert, forspent betongkonstruksjon, CFT-struktur, armert av stålrammer, betongstruktur armert ved hjelp av fiber, armert med stålplater, en sandwichstruktur av stål og betong og stålbokser som er utvendig dekket med betong. Hvordan skal toppstrukturen velges? Den skal baseres på de aktuelle prosjektforholdene og på resultatet av tekniske og økonomiske sammenligninger. Med en sandwichstruktur av stål og betong menes det at ytter- og innervegg av betongkonstruksjonen er tynne stålplater. Stålbjelker er sveist mellom disse to stålplatene for å holde dem sammen og danne en skallstruktur, og betongen helles mellom stålplatene. Bare i få og svært spesielle tilfeller, slik som ombygging av en SEMI- eller en SPAR-plattform for å legge til oljelager, eller undervannsinstallasjoner med liten lagerkapasitet og kort levetid, er stål anbefalt for multitanken ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Konstruksjon, installasjon og relokalisering av flertanken i betong med tilhørende utstyr

Konstruksjons- og installasjonsmetoder brukt på multitanken som er presentert i den foreliggende oppfinnelsen og dens tilhørende utstyr er de samme som for eksisterende offshore betongkonstruksjoner, og inkluderer konstruksjoner som er bygd i sin helhet på land og de som er bygd i to trinn, på land og på sjøen. Den første metoden innebærer at byggingen av multitanken med alt utstyr blir ferdigstilt på land, og at den taues ut til oljefeltet til havs for installasjon. Den andre metoden innebærer å bygge en nedre del av multitanken på land først og så taue den til et offshoreverft hvor vanndybden er stor nok til å foreta en kontinuerlig bygging av hele konstruksjonen når den flyter, for til slutt å taue hele konstruksjonen til oljefeltet. Tørrdokk eller en utgravd dokk er nødvendig for begge metodene. For bygging av små konstruksjoner med lav vekt kan tørrdokk erstattes med en halvt nedsenkbar lekter med tilgjengelig kran, eller å bygge den direkte på en halvt nedsenkbar lekter. Sammenlignet med bygging i to trinn har metoden med bygging i ett trinn kortere byggeperiode og den er billigere. Men forutsetningen er at multitanken skal ha stort nok vannareal og en vekt til å sikre at multitanken flyter i dokka med sin begrensede dybde. Offshoreinstallasjon av fast utstyr er lik måten det gjøres på ved faste eksisterende betongplattformer. Forskjellen er at det faste systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er utstyrt med pælefundamentering for å unngå å skli. Installasjon offshore av flytende system er lik det eksisterende SPAR eller SEMI, noe som ikke vil bli beskrevet igjen.

Festing av flertanken som står på bunnen, det påmonterte utrykket samt vektkontroll

De faste systemene ifølge den foreliggende oppfinnelsen er festet til bunnen med pælefundamentering for ikke å skli (fig.13.2, 13.3,15, 26 og 17-21). Når systemet skal plasseres et annet sted for ny bruk, løsnes forbindelsen mellom sjøbunnen og den faste konstruksjonen (dersom pæler er brukt skal disse kuttes av). Så losses væsken i multitanken og den kan flyttes flytende. Prinsippet for vektkontroll for et fast system ifølge oppfinnelsen er: det skal være sammenheng mellom tørrvekten og kravene til oppdrift og stabilitet ved tauing. Driftsvekta skal garantere at systemet kan festes stabilt på bunnen. Når systemet flyttes for gjenbruk skal den totale tørrvekta pluss vekta av gjenværende væske i multitanken og vekta av andre deler som ikke kan fjernes være mindre enn vekta av systemet for å få en sikker flytetilstand. Siden multitanken på sjøbunnen vil ha små belastninger fra omgivelsene, vil horisontale og vertikale krefter så vel som veltemomentet på pælefundamenteringen være små. Men når en SPM er festet til multitanken må det vies større oppmerksomhet til de horisontale og vertikale forankringskreftene og veltemomentet fra shuttletankeren på pælefundamenteringen. Operasjonsvekten til multitanken med tilhørende utstyr til dette bunnplassene undervanns lagersystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen trenger ikke være tung, men normalt rundt 100-110 % av oppdriften. Dersom sjøbunnens bæreevne tillater det, har den negative oppdriften ingen øvre verdi. I den foreliggende oppfinnelsen kan belastningene fra miljøet, slik som vind, bølger og strøm, på skroget av den kunstige øya, eller på beina og toppkonstruksjonen på de faste plattformene bli større enn tilsvarende på den undersjøiske multianken som står på bunnen. En må undersøke hvordan en skal unngå setninger, skliing og velting på grunn av miljøbelastninger når man konstruerer pelefundamenteringen til systemet. For å summere opp: all utrustning og konstruksjoner på multitanken, beina og toppkonstruksjonen til plattformen, skal vurderes for alle vinkler og basert på de særskilte karakteristikkene til faste systemene. For de plattformene som bruker tradisjonelle stålrørsbein eller et kompatibelt tårn brukes til bein, kan også undersjøiske skjørtpeler brukes. Disse kan drives ned i sjøbunnen gjennom multitanken. Vekta av en bunnmontert og fast plattform/kunstig øy under operasjon trenger heller ikke å være stor i den foreliggende oppfinnelsen. Dersom oppdriften av et multitanksystem er større enn operasjonsvekta, vil fundamenteringen bli utsatt for en løftekraft. For å unngå denne løftekraften skal operasjonsvekta av de forskjellige faste systemene ifølge oppfinnelsen være lik eller litt større enn oppdriften, og forskjellen kan justeres i henhold til den vertikale bæreevnen til sjøbunnen. Dersom bæreevnen til sjøbunnen tillater det, er det ingen grenser på størrelsen på operasjonsvekta. De forskjellige scenarioene av prosjektet vil avgjøre om og hvordan kapasiteten for den tomme tanken og bunntanken for fast ballast skal bestemmes.

Posisjonering og kontroll av driftsvekt for neddykket flytende tanksystem

Den neddykkede flytende multitanken 19 vil basere seg på at posisjoneringssystemet 34 blir forankret til bunnen og lederulla befinner seg nær oppdriftssenteret. Som nevnt over, vil den neddykkede flytende multitanken bli plassert på en vanndybde der effekten av bølgeindusert hydrodynamisk belastning er liten, bortsett fra belastning fra strømmer. Derfor er forankringskreftene og kravene til posisjonering lavere enn for en flytende plattform eller ei kunstig og flytende øy. Dersom SPM 12 og SALM (figur 16) er installert direkte på multitanken, vil lederulla til forankringssystemet bli flyttet opp, om nødvendig til toppen av multitanken for å redusere faren for tipping forårsaket av den forankrede tankeren. Forankringskraften fra tankeren må tas i betraktning når posisjoneringssystemet bestemmes. Posisjoneringssystemet 34 kan være kjedeformet forankring eller et stramt eller delvis strammet posisjoneringssystem. Driftsvekta til den nedsenkede, flytende multitanken med tilhørende utstyr installert over samme, inkludert vekt av forankringssystem og fleksibel undervannsriser fra berøringspunktet på bunnen, det vil si total våtvekt, er lik oppdriften til systemet (negativ oppdrift er null), og at tyngde og oppdrift er dynamisk balansert, og tyngdepunktet ligger lavere enn oppdriftssenteret. Dersom stram forankring er brukt, vil operasjonsvekta i stille vann være mindre enn oppdriften. Forskjellen er en nedadrettet komponent av forankringens strekkraft. Så dersom operasjonsvekta er mindre enn oppdriften, må en ha fast ballast. Dersom operasjonsvekta er større enn oppdriften, må vekta av multitanken reduseres, det vil si bruke lettbetong, eller redusere veggtykkelsen uten at styrken blir for liten, eller sette på en ny tom tank for å øke oppdriften. Reguleringen av posisjoneringen og vekta for en flytende plattform eller ei flytende kunstig øy er mer eller mindre den samme som en neddykket flytende multitank, og vil bli forklart nedenfor.

Pumpemodul

I den foreliggende oppfinnelsen omfatter pumpemodul 4 (se figur 1) to typer (tørr) tradisjonell pumpemodul 4-1 og undervannspumpemodul 4-2 (våt). Hver type omfatter i det minste ei pumpegruppe, og de tilhørende konstruksjonene, rør, ventiler, instrumenter, regulering og implementering av komponenter og en hydraulikkenhet. Hver pumpegruppe omfatter to par koblede pumper. Disse to parene koblede pumper er: koblede lossepumper som inkluderer ei ballastpumpe (lastepumpe 6) og ei pumpe for lossing av lagret væske 10, disse er koblet sammen, koblede lastepumper, disse inkluderer ei lossepumpe for ballast 5 og ei lossepumpe for lagret væske 7 som er koblet til hverandre. Alle pumpene i et par koblede pumper starter synkront, og går og stopper i en ekvivalent massestrøm. Siden disse to typene pumpemoduler vil bli brukt på forskjellig sted, arbeider de i forskjellig miljø. Typer og tekniske krav til tilleggskomponenter vil dermed variere. Den tradisjonelle pumpemodulen 4-1 vil bli installert på konstruksjoner som bryter vannflaten 30 og som er festet til multitanken, slik som en liten plattform (se fig.15). Siden det ikke brukes under vann kalles det et tørt system. Disse pumpemodulene kan bruke ordinært utstyr og komponenter, slik som vanlige sentrifugalpumper eller neddykkede sentrifugalpumper. For både faste og flytende plattformer og kunstige øyer, kan den tradisjonelle pumpemodulen 4-1 installeres inne i beina eller på toppen av konstruksjonen. Undervannspumpemodul 4-2 kan brukes og installeres på utsiden av multitanken under vann som vist i figur 16. Undervannspumpemoduler vil tåle sjøvannstrykket og korrosjon og er et vått system som har utfordrende arbeidsmiljø, og vanskelig å reparere og vedlikeholde. Det er også et uavhengig og selvforsynt system, som for eksempel har sin egen undervanns hydraulikktrykkstasjon. Derfor er de tekniske kravene og kostnadene ved undervannspumpemoduler høyere enn vanlige pumpemoduler. Lagertanker som er faste og som står på bunnen, laste og lossesystemer (se figur 15), og neddykkede flytende lager-, laste- og lossesystemer som er nevnt i den foreliggende oppfinnelsen kan bruke både vanlige pumpemoduler og neddykkede pumpemoduler. Begge disse typene skal være uavhengige og selvforsynte. Den vanlige pumpemodulen er rimelig, trenger ikke vedlikehold under vann, men krever en konstruksjon over vann installert på multitanken, noe somøker kostnadene for multitanken. Undervannspumpemodulen passer til barske havforhold, spesielt store dyp.

Plattformer som står på bunnen med lager på havbunnen

Som nevnt ovenfor, inneholder disse plattformene i den foreliggende oppfinnelsen lagersystem med multitank, plattformbein og utstyr på toppen. Teoretisk kan 17 av de 18 plattformene brukes som slike plattformer. I den foreliggende oppfinnelsen er det 4 typer bein med 4 tilhørende plattformer: 1) et sylindrisk avtrappet bein 37-1 (se fig. 17), som for en vanlig betongplattform, 2) tradisjonelle stålrørsbein 37-2 (se fig.18), 3) fortøyd tårn på dypt vann 37-3 (se fig.19) eller 4) bein av oppjekkbar type 37-4 (se fig.20,21). Disse vil henholdsvis utgjøre 1) en fast plattform på bunnen med lager på bunnen og sylindrisk avtrappet bein, 2) en fast plattform på bunnen med lager på bunnen og tradisjonelle stålrørsbein, 3) en fast plattform på bunnen med lager på bunnen med bein som fortøyd tårn på dypt vann og 4) oppjekkbar plattform på bunnen med lager på bunnen. Av 17 multitanker kan bare A- og B-SPAR flerlags multitank brukes sammen med fortøyd tårn. Derfor er det 15x4+2x1=62 forskjellige typer av disse bunnmonterte og faste plattformene med lager på havbunnen. For disse 17 typene av multitanker bestemmer høyden av multitanken vanndybden til plattformen og bølgebelastningene på plattformen. De tre horisontale bambusflåte-typene av multitanken med den minste høyden kan brukes for grunne havområder (dybde på mindre enn 10 meter). Disse har også minst bølgebelastning når vanndybden er den samme som for andre typer. SPAR multilags multitank med maksimum høyde er passende for dypt vann. Fast ballast festet til de nevnte plattformene må velges ved spesielle forhold for multitanken. "Systemet for lik massestrøm mellom ballastsjøvann og lagret væske med lukket gass under trykk i en sammenkoblende prosess" skal brukes for systemet for lagret væske for plattformer som står på bunnen. Inertgasstrykket i disse lagertankene er lavere enn det hydrostatiske trykket på utsiden. I tilfelle inertgasstrykket må senkes av sikkerhetsgrunner, kan minimumstrykket (g) i inertgassen i prosessen i fig.lsettes til litt høyere enn atmosfærisk trykk, forutsatt at kravet til sugehøyde for pumpene opprettholdes. Så dypbrønnspumper (innløpet til pumpene er i bunnen på multitanken), eller undervannspumper installert på utsiden av multitanken skal brukes som lossepumpe for ballastsjøvann og som pumpe for lossing av lagret væske. Blant 4 typer bein, nevnt ovenfor, er 3 av dem stålstrukturer. Disse stålbeina sammen med betong utgjør en sammensatt plattform. Sammenlignet med faste plattformer som bare omfatter betong, vil denne sammensatte plattformen være mer fleksibel under bygging og installering, noe som gjør den egnet for dypt vann. Dessuten har stålkonstruksjoner mindre vannarealplan, bedre vanngjennomstrømning og mindre bølgebelastninger. Men dersom en snakker om korrosjonsmotstand, påkjenninger fra is og eventuelt kollisjon, er betongbein bedre. For å forenkle byggingen av betongbeina kan det brukes en sylindrisk konstruksjon i stedet for en kon. Som nevnt tidligere bruker alle de nevnte plattformene i den foreliggende oppfinnelsen pelefundamentering under vann for å feste dem og hindre horisontal bevegelse. Dette gjøres ved å bruke en av 5 metoder, nevnt nedenfor, for å feste multitanken 19 til sjøbunnen. 1) påler i formasjon som hindrer horisontal bevegelse, 2) sugeanker 31-3, 3) rørpæler, 4) påler i formasjon som hindrer horisontal bevegelse pluss sugeanker, 5) påler i formasjon som hindrer horisontal bevegelse pluss rørpæler. Og om nødvendig kan dette supplementeres med stabiliserende kabler 43 (se fig.19). For plattformer som bruker bein av typen tradisjonell jacket 37-3 og vaierforankret tårntype 37-3, jacket eller jacketbase 40 kan ha peler gjennom multitanken og ned i havbunnen. Og om nødvendig, kan også bein av jackettypen ha sine egne peler. I den foreliggende oppfinnelsen har toppkonstruksjonen på en oppjekkbar plattform en konstruksjon med vanntette skott. På andre plattformer er denne toppkonstruksjonen den samme som på tradisjonelle faste betongplattformer eller jacketplattformer.

Det kan brukes rekke framgangsmåter for bygging og installasjon av faste plattformer som står på bunnen og som er presentert i den foreliggende oppfinnelsen, inkludert: 1) multitanken, beina og toppmodulene er bygd og tauet ut separat, og installert slik som på en jacketplattform, 2) multitanken, beina og toppmodulene er bygd i tørrdokk eller på land, og tauet som en enhet og installert offshore slik som betongplattformer og plattformer med oppjekkbare bein, og som står på bunnen, 3) multitanken, beina og toppmodulene er bygd separat, multitanken vil bli installert offshore først og så vil beina og toppmodulene bli satt sammen i en tørrdokk, tauet som en helhet og til slutt satt sammen med multitanken, slik som oppjekkbare plattformer som står på bunnen. Detaljert beskrivelse kan finnes i "eksempler på bruksområder 3 til 7". Som nevnt over, er nøkkelen til bygging av plattformen ifølge den foreliggende oppfinnelsen bygging av multitanken i betong som bestemmer hvor den bygges og om det skjer som en enhet og som "tørr" bygging, eller i to trinn som en "tørr og våt" bygging.

Flytende plattformer med lager undervann

Som nevnt ovenfor, omfatter de flytende plattformene ifølge den foreliggende oppfinnelsen fire deler: lager for væske med multitank, plattformbein, utstyr på toppen og forankringssystem. Det som karakteriserer disse er bestemt av type multitank og antall sylindriske (kone) bein som er festet til denne. Antall bein i den foreliggende oppfinnelsen kan være ett, tre eller fire. For plattformer med ett bein er alle multitanker av typen vertikal multisett lagertankenheter med rotasjonssymmetri, unntatt C-SPAR-type der flerlags multitank kan brukes. Disse er totalt 11 og som gir 9 typer flytende plattformer som har en sokkel og et bein, og to typer flytende plattformer av typen SPAR (A-type og B-type). Den utvendige diameteren av en flytende SPAR-plattform med ett bein kan være mindre eller lik den utvendige diameteren av multitanken. 3-beins og 4-beins flytende plattformer kan bruke 9 typer multitanker med sokkel (4-beins er vist i fig.23), og C-SPAR-type med en flerlags multitank (se fig. 25). Tanken for fast ballast med en skjørteformet utstikkende bunnform eller skjørtformet utstikkende under bunnen er brukt for flytende multitankplattformer med sokkel. Den innvendige bunntanken for fast ballast eller den innvendige tanken for fast ballast under bunnen brukes for en C-SPAR-type flytende plattform med flerlags multitank. En utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene og der prosessene som er knyttet til væskestrøm og grasstrøm er under synkronisert kontroll, skal brukes for systemet for lagring av væske på de flytende plattformene ifølge den foreliggende oppfinnelsen. I dette systemet er det innvendige inertgasstrykket mindre enn det hydrostatiske trykket på utsiden. Dersom inertgasstrykket må reduseres av sikkerhetsgrunner, kan minimumstrykket av inertgassen (g) i figur 1 settes litt over atmosfærisk trykk, forutsatt at kravene til pumpenes sugehøyde oppfylles. Dypbrønnspumper (innløpet ligger i bunnen av multitanken), eller undervannspumper som er installert på utsiden av multitanken, skal brukes til lossing av ballast og lossing av lagret væske. De flytende plattformene ifølge den foreliggende oppfinnelsen inkluderer: flytende plattform med sokkel og et bein og lager under vann, flytende plattform med sokkel og flere bein og med lager under vann, flytende plattform av typen A-SPAR med multilags multitank, flytende plattform av typen B-SPAR med multilags multitank og flytende plattform av typen C-SPAR med multilags multitank. Disse flytende plattformene har følgende karakteristika: dyptgående, multitanken er plassert på et vanndyp der det er liten effekt av bølger, små vannplanareal (vannplanarealet skal være så lite som mulig for å oppfylle kravene til hivebevegelser). Oppdriftssenteret for en flytende plattform med ett bein ligger over tyngdepunktet, de naturlige periodene for bevegelse i 6 frihetsgrader for plattformen er lenger enn den primære bølgeperioden, det samme posisjonerings- og fortøyningssystemet brukes som det på en SPAR- eller en halvt neddykket plattform, plattformens dybde er uforandret for å holde flyteforholdene konstant under lasting og lossing.

Beina på de flytende plattformene og utstyr på toppen.

På samme måte som ringformede betongplattformer kan sylindriske eller kone former 38 av betong brukes for de flytende plattformene ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Det kan være ett bein (se fig.22,24), 3 bein eller 4 bein (se fig 23,25). Men hvis stabiliteten til plattformen er avhengig av vannarealet er 3-beins eller 4-beins å foretrekke. Koblinger, stigerør og undervannskabler kan legges i sylindriske eller koniske bein ned til bunnen. Sylindriske bein har horisontale skott som kan gi rom for utstyr eller oppdriftstanker (tomme). Oppdriftstanker nær vannoverflaten kan bruke doble vegger. Utstyr slik som pumper, kan installeres i rommene for utstyr. Dersom det brukes plattformer med ett bein, kan modulene på toppen være av samme type som på en SPAR. Dersom det brukes 3 eller 4 bein, kan toppmodulene være de samme som på en halvt neddykkbar plattform. For å sikre stabiliteten ved skade kan vanntette skott brukes i toppmodulene i alle flytende plattformer som er nevnt over.

Posisjonerings- og forankringssystemer for flytende plattformer.

Kjede-, strekk- eller partielle strekkforankringssystemer som på en SPAR-plattform eller en halvt neddykkbar plattform, kan brukes for de flytende plattformene ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Lederullen i forankringssystemet skal plasseres i forhold til bølge- og vindbelastning. Den kan plasseres rundt oppdriftssenteret for plattformen, eller flyttes opp en posisjon nær vannoverflaten. I hardt vær, det vil si sterk vind og høye bølger, kan den flytende plattformen bruke to sett fortøyningssystem, og lederullene plasseres i forskjellig vanndybde.

Oppdriftskarakteristikken til den flytende plattformen.

Et av formålene med totaldesignet for en flytende konstruksjon er å redusere belastningene fra omgivelsene så mye som mulig, bevegelsesresponsen på omgivelsene, akselerasjoner (lineær og rotasjon), hastigheter (lineær og rotasjon), lineære forskyvninger og vinkelforskyvninger, balansere oppdriften, sikre stabiliteten og sjøegenskapene for å sikre at plattformen oppfører seg sikkert. Men noen av de forannevnte verdiene virker mot hverandre, slik som stabilitet og sjøegenskaper.

For å sikre oppdriften (variabel last og volum) og flyteforhold (posisjonen for tyngdepunkt og oppdriftspunkt) vil følgende tekniske krav bli brukt i oppfinnelsen: oppdriften for alle flytende plattformer ifølge den foreliggende oppfinnelsen kommer fra volumet til multitanken, og bare en liten del kommer fra volumet av beina. For å balansere overflødig oppdrift fra multitankene, blir det brukt fast ballast. For å sikre at plattformen forblir i oppreist posisjon under drift: 1) multitanken er vertikal og rotasjonssymmetrisk for alle vinkler. Tyngdepunktet til plattformstrukturen, utstyret på og over multitanken, slik som bein og moduler på toppen må ligge på senteraksen. 2) Automatikk og en utlignende massestrøm sikrer at dybden til plattformen blir uforandret ved lasting og lossing. Samtidig må man laste og losse både ballastvann og lagret væske symmetrisk. For eksempel, for multitanken med flere sett med sokkelformede vertikale og sylindriske lagertankenheter, er dens to par med seksjoner for ballastvann og lagret væske symmetriske om senter for å danne ett sett lagertankenhet. Dette betyr at plattformens tyngdepunkt må bli på senteraksen, enten ved normal drift eller ved tankskade. Hvordan skal man sikre symmetri ved lasting og lossing for en C-type lagertankenhet multitank med enkel vegg og som er rotasjonssymmetrisk? Svaret er at hver lagertankenhet av multitank type C har fire bikubecelleformede enhetstanker og inne i hver av de to symmetriske tankenhetene er det rørforbindelse på toppen og bunnen for den samme væska, eller to identiske sett av laste- og lossepumper er brukt for å laste eller losse de to symmetriske tankenhetene med samme massestrøm. For plattformer med flere sett med multitanker formet som avtrappede runde tårn, kan den ene eller begge av de to metodene som er nevnt over brukes avhengig av omstendighetene. For noen av plattformene ifølge oppfinnelsen vil multitankene selv automatisk tilfredsstille kravene til flytestilling.

For å sikre posisjonering og stabilitet av de flytende enhetene som er knyttet til den foreliggende oppfinnelsen, vil det bli anvendt framgangsmåter som beskrevet nedenfor. På samme måte som for en SPAR-bøye, vil en bruke tre prinsipper for å forbedre initial stabilitet gitt ved metasenterhøyden GM. For det første vil alle ettbeins plattformer ha COB over COG som vil gi en sterk stabiliserende effekt fordi det meste av GM-verdien er knyttet til avstanden mellom COB og COG. For plattformer av sokkeltypen med flere bein vil en også etterstrebe plassering av COG så lavt som mulig. For å oppnå dette kan en bruke introverte faste ballasttanker som vist i figur 23 eller de skjørteformede ballasttankene 20-2 som vist i figur 23 under lagertanksystemet. Hvis ikke disse løsningene gir tilstrekkelig lavt COG, kan de skjørteformede ballasttankene 20-3 som er vist i figur 22-1 eller de faste ballasttankene 20-4 som vist i figur 24-1 brukes for å senke COG ytterligere. En annen løsning er å bruke tung betong i nedre del og lett betong i øvre del av lagertanksystemet.

Den andre løsningen er å installere en lufttank på innsiden av månebassenget som tar strekkreftene fra stigerørene. Dersom en har flere stigerør, vil en ha større strekkraft. Dette gir lengre avstand fra lufttanken til bunnen av plattformen noe som fører til økt GM.

Den tredje løsningen er for 3 og 4 plattformbein. I dette tilfellet er initial GM for stabilitet først og fremst bestemmes av arealtreghetsmomentet av vannlinjearealet. Selv for en ettbeins plattform der arealtreghetsmomentet er mindre, vil det likevel gi et bidrag til et rettende moment. Fortøyningssystemet som blir brukt for flytende installasjoner vil også gi et rettende moment, slik at krengningen som blir forårsaket av strøm og vind blir redusert.

For å oppnå stabilitet ved skade for eksempel ved at en tank punkteres, kan en også ta forholdsregler. Det viktigste er å tenke sikkerhet i design av tanksystemet slik at sannsynlighet for slike tankskader blir så liten som mulig. Dette kan oppnås ved å skjerme tankene mot fallende objekter og kollisjon med andre fartøy. Dessuten kan betongkappen på utsiden av tankene gjøres ekstra robuste i utsatte områder slik som toppen av tanksystemet (utsatt for fallende objekter) og bein som ligger i havoverflaten (utsatt for kollisjon). Det kan også brukes doble vegger i disse områdene. For et flertanksystem på flytende plattformer kan en bruke et skjold over toppen av tanken som vern mot fallende objekter. Skjoldet 46 er vist i figur 22-1. Skjoldet vil også ha en gunstig virkning på plattformens dempning og medsvingende vannmasse. Dessuten er det slik at ved en tank-i-tank-system ligger ballasttankene ytterst slik at det er disse som eventuelt blir skadet. Ved slik skade vil ventilene mellom lager og ballasttanker lukkes og flytende hydrokarboner vil ikke lekke ut i sjøen. Tap av oppdrift fra en ødelagt ballasttank vil bli relativ liten under normale forhold. Det eneste unntaket er når lagertankene er fulle og ballasttankene er maksimalt fylt med inertgass. Men også i dette tilfellet kan oppdriften sikres ved deballastering av andre tanker i lagertanksystemet og plattformen. Det tredje virkemidlet for å oppnå skadestabilitet er å ha vanntette kammer i nedre del av toppen av plattformen (toppside). Alle de tre diskuterte metodene vil gi både tilstrekkelig oppdrift og stabilitet ved eventuell skade. Plattformsystemet vil forbli i en oppreist posisjon.

Når det gjelder posisjonering av oppfinnelsen vil en bruke tre metoder. For det første vil en søke en utforming som reduserer bølgelastene på flyterne. Dessuten vil en sikre at ikke egensvingeperioden for installasjonen ligger nær eksitasjonskilder slik som bølgekrefter.

Til sist kommer at en vil øke systemets dempning slik at spesielt andre ordens bevegelse reduseres.

Det er kjent at bølgeinduserte krefter minsker eksponentielt med avstanden fra havfoverlaten.

Selv om det foreliggende tanksystemet er stort, ligger det så dypt at effekten fra bølgekrefter blir beskjedent. Stor dypgang på flyteren er derfor første virkemiddel for å redusere bølgeindusert belastning på tanksystemet. Selv i slike tilfeller der det foreliggende tanksystemet har samme oppdrift og dypgang som andre konvensjonelle systemer, vil det foreliggende systemet ha mindre bølgekrefter på grunn av gunstig geometri. Dette kan oppnås for eksempel ved å utforme tanksystemet som det omtalte runde stigetårnet. Det er slik at ved stor dypgang skyves både COB og COG nedover og GM reduseres. Momentet fra vindkrefter over vannlinjen vil følgelig kunne gi for stort krengemoment og stabilitet svekkes. I overlevelsessituasjoner er dette vindmomentet avgjørende for krengningen av plattformen. Dette har en avgjørende betydning i havområder som har tyfoner og orkansesong slik som i Sør-kinahavet og i Mexicogolfen.

En annen fremgangsmåte for å redusere bølgekrefter er å redusere plattformbeinas vannlinjeareal til et rimelig nivå. Alle flytende plattformer som er forslått i den foreliggende oppfinnelsen har lavt vannlinjeareal, men sikrer likevel tilstrekkelig stivhet ved hiv bevegelse. Hvis vannlinjearealetøker, vil bølgeindusert bevegelse slik som hiv, stamping og rulling øke. For å unngå dette har oppfinnelsen sylindriske bein. Disse kan være bare ett bein slik som vist i figurene 22-1 og 24-1 eller flere bein (3-4) slik som vist i henholdsvis figurene 23 og 25. Med hensyn til stabilitet er en flerbeinsløsning bedre enn en ettbeins løsning, men når det gjelder posisjonering er det motsatt. For å minske de bølgeinduserte kreftene og bedre posisjonering, bør en velge lite vannlinjeareal. Begrensingen ligger i vertikal stivhet av plattformen, det vil si at en ikke må ha så lite vannlinjeareal at enøkning av variabel belastning på dekk gir for store endringer i dypgang. Dette kan føre til problemer under forskjellige operasjoner slik som installasjon og produksjon. Det er også viktig å holde dimensjonene på undervannskonstruksjonen til plattformen nede for å unngå store bølgekrefter. I avstand fra vannlinjen der bølgeeffektene er betydelige, bør de vertikale enhetene til plattformen være sylindriske og slanke for å unngå store horisontale bølgekrefter.

Det er årsaken til at det er blitt foreslått sylindriske slanke søyler for den foreliggende oppfinnelsen. Dette vil minimalisere bevegelse som brottsjøog svinging. I tillegg gir løsningen en enkel konfigurasjon noe som gir enkel fabrikasjon. Fordi at forskning har vist at ved samme vannlinjeareal og vertikalt projisert areal av plattformbeina, vil plattform med færrest antall bein få minst bølgekrefter. Ettbeinsplattformen er derfor å foretrekke og en bør ikke øke antallet ut over 3 til 4 bein. Dette er grunnlaget for valg av konfigurasjon her.

Når det gjelder egensvingeperioden T for de forskjellige frihetsgradene til en flyter, er den grunnleggende likningen:

I formelen er M massen til flyteren og K er stivheten. Når det gjelder perioden til hivebevegelsen til de flyterne som er foreslått her, er den omtrent den samme som for eksisterende halvt nedsenkbare plattformer og SPAR-plattformer. Det vil si at perioden T er større enn typiske bølgeperioder. Disse ligger vanligvis i området 12 til 16 sekunder, mens egenperioden T til det foreliggende konseptet ligger over 20 sekunder. Stivheten til fortøyningssystemet til flytere spiller en viktig rolle for perioden T. Hvis denne stivheten endres, vil T endres og plattformens dynamiske oppførsel i bølger blir følgelig annerledes.

Fortøyningssystemer endrer derfor ikke bare statisk oppdrift til plattformen men også dens dynamiske oppførsel. Når det gjelder stivhet for hivebevegelse, spiller både vannlinjeareal og den vertikale resultantkraften av fortøyningene en avgjørende rolle. Her er det foreslått et kjedeformet fortøyningssystem som vil gi mindre innvirkning på hivestivhet enn hva som er tilfelle ved en strekkstagløsning. Videre vil vannlinjearealet bli bestemt slik at en får en god avveining mellom horisontalkrefter på de vertikale beina og hivestivheten. Det er som forklart hivestivheten som vil sette en nedre grense for hvor lite vannlinjearealet kan velges. Hvis ikke denne nede grensen respekteres, vil plattformen bli for følsom for endringer i variabel belastning på dekkene. I tillegg til stivhet er den andre måten å oppnå en gunstig egenperiode T å øke medsvingende vannmasse. Dette har samme effekt som å øke dempningen. Her går det også en grenseoppgang fordi medsvingende vannmasse gir økt lasteffekt fra bølgene. Fordi at det foreliggende lagertanksystemet er plassert relativt dypt, kan en ha stor medsvingende vannmasse uten at en får store bølgebelastninger.

Generelt er metodene som er brukt for de flytende plattformene knyttet til den foreliggende oppfinnelsen for å øke medsvingende vannmasse, øke dempning ogøkende dempningsmoment som følger: 1) Bruk av de skjørteformede ballasttankene 20-2 som vist i figur 23 plassert under lagertanksystemet. Alternativt kan de skjørteformede ballasttankene 20-3 som er vist i figur 22-1 eller de faste ballasttankene 20-4 som vist i figur 24-1 brukes. Blant disse løsningene er de skjørteformede ballasttankene som gir størst økning systemets gyroradius noe som gir størstøkning i treghetsmoment. 2) Diameteren til lagertanksystemet skal være klart større enn de vertikale beina over. Dette gir et "liten topp, stor bunn" konsept som best oppnås med det flerlags runde stigetårnet som er vist i figur 22.1 3) Toppen av hele lagertanksystemet samt toppen av hvert enkelt lag skal forsynes med skjold mot fallende objekter, se 46 figur 22. Som nevnt gir dette også økt dempning 4) For en C-type SPAR-plattform skal en bruke plater som er konfigurert og forbundet slik at de gir økt dempning mot hiv. Se 67 figur 25. Løsningen skal brukes i områder med lite effekt fra bølger. Løsningen vil gi økt medsvingende masse og dempning ved hiv, stamping og rulling. Det er viktig å legge merke til at den indre ringen av skjoldet 46 bare trenger noen få kontaktpunkter til tanksystemet. Resten av skjoldet vil være formet som skall som ikke forbindes til tankene. Dette gir mulighet for vanngjennomstrømming ved indre ring slik at de bølgeinduserte belastningene minskes.

Som det har fremgått ligger mye av utfordringen i å finne en balanse mellom flyternes stabilitet og posisjonering. Flyterne som er foreslått her har SPAR-plattformens fordeler slik som stor dypgang, lite vannlinjeareal, COB ligger over COG, den naturlige egneperiode ligger høyere enn typiske bølgeperioder (for eksempel hundreårsbølgen). Samtidig har oppfinnelsen funnet en løsning på lagringsproblemet som SPAR-plattformene har. Oppfinnelsen gjør det mulig å lagre store mengder flytende hydrokarboner.

Fabrikasjon og installasjon av flytende plattformer

En fremgangsmåte basert på "Tørr og våt" produksjonsplan er brukt for produksjon av plattformene til den foreliggende oppfinnelsen. Det første steget vil si at den nedre delen av tanksystemet vil blir fabrikkert på vanlig måte i en tørrdokk. I neste steg vil enheten bli transportert til en dypvannsbyggeplass for å bli fullført i flytende tilstand. Dersom den nedre del av tanksystemet er laget som en betong/stål sandwichkonstruksjon, kan den bli fabrikkert i vanlig tørrdokk eller på verft når det gjelder selve stålskallene. Deretter kan en utføre resten av konstruksjonen i flytende tilstand.

Til slutt vil konstruksjonen bli tauet til feltet for installasjon. For installasjonen vil en bruke samme fremgangsmåte som for en SPAR-plattform.

Flyttbare kunstige øyer

Som forklart tidligere, kan de kunstige øyene som brukes for den foreliggende oppfinnelsen både være flytende eller faste installasjoner. Uansett vil de omfatte følgende deler: Et lagertanksystem for flytende hydrokarboner som utgjør en del av hovedlegemet til den kunstige øya. Videre finnes det nødvendig utstyr på toppen av dette lagertanksystemet. Til sist må en ha en enhet som enten forankrer (flytendeøy) eller låser (fastøy) øya til havbunnen. Det er karakteristisk at øya strekker seg opp og gjennom havoverflaten. Fribordet er så høyt at en unngår mye sjøvann på dekk på grunn av bølger. Videre må gapet mellom nedre dekk og toppen av tanksystemet være så stort at dette dekket heller ikke får mye sjøvann. Det skal være en minste sikkerhetsavstand mellom dette dekket og toppen av tanksystemet.

Prinsippet med en utlignende massestrøm for ballastsystemet og lagertanksystemet samt det trykksatte felles gassystemet skal brukes som lagersystem for den flyttbare kunstige øya. Det indre gasstrykket skal velges slik at det indre gasstrykket er mindre enn det ytre hydrostatiske trykk. Inertgasstrykket kan være litt høyere enn atmosfæretrykket. Dette vil møte kravet til sugehøyden for pumpene i tanksystemet. Disse pumpene har innløpene sine i bunnen av tanksystemet, se figur 1. Dette gjelder også når pumpene for deballastering og eksportpumpene for lagertanken er installert i sjøen ved siden av lagertanksystemet.

Faste kunstige øyer av betong

Når det gjelder faste kunstige øyer er det bar en av de 9 vertikale sokkeltype flertanksystem og en av de 6 flertanktypesystem som kan brukes som en del av hovedlegemet for øya. Blant de 15 typene som er beskrevet, er det bambusflåtetypen som er mest egnet for grunt vann, typisk mindre enn 10 meter dybde. Den flate boksformede bikubeformede typen er mest egnet i smule grunne farvann. For en fast øy er ikke toppvekten så viktig. Hele vekten av øya uten den faste ballasten i bunnen kan være større enn oppdriften. Dette gjør at den faste ballasten (20 i figur 1) kan sløyfes. Det blir en vurderingssak hvorvidt en skal bruke fast ballast eller ikke. Gitt at vekten av øya er større enn oppdriften, kan øya festes til bunnen som en plattform etter 5 mulige metoder. Den første er et forkle som hindrer gliding (31-2). Den andre er sugeankere (31-1). En tredje er påler (31-3) den fjerde er et forkler kombinert med sugeankere. Den siste er forkle kombinert med påler. Valget mellom disse vil avhenge av havmiljøet og sjøbunnens geologiske beskaffenhet. Dessuten kommer vurderinger knyttet til tauing, installasjon og eventuell flytting og ombruk.

Vektkontroll av faste kunstige øyer må følge fastlagte prinsipper. For det første skal vekten av øya når den er fullastet være lik eller større enn oppdriften ved designet dypgang ved høyvann. Dernest må det være slik at når tanksystemet er tomt, skal vekten av øya være mindre enn oppdriften ved designet dypgang ved lavvann. Det første prinsippet sikrer at ikke en netto oppdrift gir et løft som ødelegger fundamenteringen ved havbunnen. Det andre prinsippet sikrer at det er mulig å holde øya flytende for tauing til feltet og like viktig; at øya kan flyte opp for flytting og gjenbruk. Før denne siste operasjonen må en førstødelegge festene på havbunnen slik at en opphever fastlåsingen av øya. Siden en fast kunstig øy (49) har stort vannlinjeareal, vil oppdriften av øya variere sterkt med dypgang. Følgelig kan høyt tidevann svekke bunnfundamentets evne til å motstå gliding. Dette er uheldig. For å motvirke dette kan en bruke ballastsystemet og legge til vekt ved økt dypgang. Dette kan oppnås ved en egen ballasttank som kommer i tillegg til tanksystemet med den utlignende massestrømmen for ballastsystemet og lagertanksystemet samt det trykksatte felles gassystemet. Dette tilleggssystemet er et system som kompenserer for endret dypgang. Denne kompenseringen skal skje automatisk basert på varslede endinger i tidevannet. Under driftsfasen på de faste kunstige øyene må en ha overvåkning av mulig utgraving av sjøbunnen rundt bunnen av lagertanksystemet. Dette kan svekke fundamenteringen. Det er mulig å bruke sandsekker for å hindre denne utgravingen

Flytende kunstige øyer (figur 27)

Når det gjelder flytende kunstige øyer (28) kan en bruke en av de 9 vertikale flertanksystem av sokkeltypen. Disse øyene er forankret til havbunnen med et linesystem (34). Det er karakteristisk at øya strekker seg opp og gjennom havoverflaten og i dette tilfellet har toppvekten stor betydning. Det er mulig å møte kravet til dypgang og oppdrift uten fast ballast i bunnen. Hvorvidt en skal bruke fast ballast i bunnen vil avhenge av flere forhold. Stabiliteten av den flytende øya vil i hovedsak være bestemt av treghetsmomentet av vannlinjearealet siden COG ligger over COB. Store vannlinjeareal vil øke stivheten mot hivebevegelse og det kan være fare for at den naturlige perioden T for hivebevegelse nærmer seg bølgeperioden. Det blir et kriterium for design at resonans skal unngås. Den nedre faste ballasttanken kan utformes som et skjørt slik at en får ekstra dempning. Dette gir bedre hydrodynamisk oppførsel i hardt vært. Dette er blitt bekreftet ved den flytende SSP- plattformen. Denne skjørteutformingen bør brukes uansett om en vil ha fast eller sjøvannbasert ballast.

Ytre sett er den kunstige øya (28) som er beskrevet for den foreliggende oppfinnelsen ganske lik SSP-plattformen, men det er noen klare viktige forskjeller som er forklart nedenfor. For det første er lagringsmåten for hydrokarboner forskjellig. Det foreslåtte konseptet er basert på et tanksystem med en utlignende massestrøm for ballastsystemet og lagertanksystemet samt det trykksatte felles gassystemet. Dermed vil dypgangen forbli uendret under lasting og lossing av tankene. Videre vil det ikke bli utslipp av verken hydrokarboner eller inertgass til sjøen. Dette vil innebære en ren grønn energilagring. Dessuten er konseptet og utstyret enkelt og vil ha lave tilvirknings- og vedlikeholdskostnader. For det andre er selve konstruksjonen forskjellig. De 9 mulige utformingene av det foreliggende flertanksystemet gir en enkel geometri med god korrosjonsbeskyttelse og robusthet mot skader. For det tredje er den skjørteformede bunnplaten som er brukt for å oppnå dempning forskjellig. Hvis denne skjørtef a songen blir brukt sammen med en fast ballasttank i bunnen av tanksystemet (20-2), vil den foreliggende installasjonen ha liknende hydrodynamisk oppførsel som en SSP-plattform. Dersom en bruker en hjulmontert ballasttank (20-5) vil den hydrodynamiske oppførselen bli enda gunstigere enn for en SSP-plattform.

Det er grunnleggende viktig for oppfinnelsen at en har en symmetrisk overdel og tanksystem slik at COG og COB blir liggende på samme vertikale akse under drift. Dette hindrer et krengende moment av installasjonen som medfører ulik belastning på fundamentpålene og som i verste fall medfører at øya velter. Det foreslåtte konseptet hindrer at dette kan skje.

Utstyr i toppen av kunstige øyene.

Som beskrevet, vil den øvre del av øya med flertanksystemet bryte havflaten og fortsette videre oppover slik at en får et ønsket fribord. Dette fribordet vil bli bestemt ut fra vurderinger om tillatt vannmasse på dekk ved sjøgang. Dersom dette ikke er tillatt, må fribordet gjøres stort og en kan også ha en bølgebryter rundt omkretsen av øya. Hvis vannmasse på dekk ikke er kritisk, kan beina til overbygningen (36) gjøres så lange at det ikke blir mye vann på nedre dekk i overbygget. Det må tas hensyn til bølgeindusert belastning på bein og sokkel ved design. På samme måte som en skipsformet FPSO vil overbygget 36 være fast forbundet med toppen av tanksystemet med flere bein. Siden konstruksjonen ikke vil bli utsatt for typisk avdriftsmoment eller negativt moment, kan beina festes til toppen av tanksystemet. Det eneste som trengs er lokale forsterkinger av tanktoppen. Selve overbygget 36 kan omfatte ett eller flere dekk og det må være en sikkerhetsavstand fra det nederste dekket til toppen av tanksystemet som vanligvis ikke er mindre enn 2,5 til 3 meter.

Fabrikasjon, installasjon og flytting

For den foreliggende oppfinnelsen er det viktig å velge en god konstruksjon av øya med flertanksystemet slik at fabrikasjonen blir lettest mulig. Det er i prinsippet 3 mulige måter å fabrikkere og installere øya på. Den første er å bygge hele konstruksjonen omfattende flertanksystemet og toppdekk tørt og deretter taue den flytende konstruksjonen ut til feltet for installasjon. Den andre metoden er å bygge flertanksystemet og toppdekkene tørt hver for seg å så taue til feltet for installasjon. Den tredje metoden er å fabrikkere flertanksystemet i to steg, det første tørt og det andre vått. Toppdekkene fabrikkeres tørt som før. Dernest kan en enten taue de to enhetene hver for seg til feltet for installasjon eller sette de sammen på en dypvanns byggeplass før uttauing.

Anvendelse og fordeler ved de foreliggende faste og flytende plattformer og kunstige øyer

De foreliggende faste og flytende plattformene ivaretar og utvikler fordelene med tradisjonelle plattformer som stålrørstypen, den oppjekkbare typen, vektbaserte betongplattformer, SPAR-plattformer og halvt nedsenkbare plattformer. Samtidig blir noen av ulempene med disse plattformkonseptene eliminert. Problemer forbundet med lagring av hydrokarboner i væskeform under havflaten har funnet sin løsning, likeledes behovet for oppvarming og varmeisolering av lagringsvæsken. De foreliggende fasteplattformene kan brukes både på grunt vann og på store havdyp i hardt vær. Sammenliknet med en eksisterende FPSO, vil en ikke ha problemer med å utføre boreoperasjoner og knytte seg til "tørre" brønner.

Dette gjelder også de foreliggende flytende plattformene. Videre har de foreliggende flytende plattformene gode egenskaper både når det gjelder oppdrift, stabilitet og posisjonering. De har samme egenskaper som en SPAR-plattform og kan operere på store havdyp i hardt vær.

Når det gjelder de kunstige øyene, har disse et relativt stort vannlinjeareal og vil derfor være utsatt for større bølgebelastninger. Den faste kunstige øya vil i første rekke brukes på grunt vann i rolige farvann. Når det gjelder den flytende kunstige øya, er den egnet til bruk på store dyp og i hardt vært på grunn av dempningen til den utfoldede skjørtekonstruksjonen i nedre del (20-2, 20-3 og 20-5). Dette skjørtet sikrer god hydrodynamisk oppførsel. Plattformene og de kunstige øyene ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan forsynes med SPM eller et spredt fortøyningssystem og de kan motta transporttankskip. Videre kan installasjonene brukes til alle typer operasjoner slik som boring, produksjon, lagring og eksport. Den faste kunstige øya kan også brukes som hovedenhet i et offshore kaianlegg som kan fortøye transporttankskip direkte langs siden, se figur 28. Plattformene og de kunstige øyene i henhold til den foreliggende oppfinnelsen har videre endel fordeler. De er bygd opp som enkle systemer med enkel geometri som er lette å fabrikkere. Dette reduserer fabrikasjonstiden og gir lave investeringskostnader og driftskostnader. Konstruksjonene vil også ha gode korrosjonsegenskaper og lang levetid. Det vil ikke være avfallsprodukter eller utslipp av olje og gass til havmiljøet under lasting og lossing. Videre er installasjonen fleksibel noe som også gjør det lettere å flytte til nye felt etter at det første feltet er avsluttet. Dette gjør konseptene egnet for utvinning av olje og gass både på store langsiktige felt og på små marginale felt med kort tidshorisont.

5 EKSEMPLER PÅ ANVENDELSE

Det foreliggende lagertanksystemet for lasting, lagring og lossing av flytende hydrokarboner kombinert med offshore-plattformer og kunstige øyer kan ha en utstrakt og bred anvendelse for olje- og gassutvinning til havs. De eksemplene som følger vil tydelig demonstrere dette.

Eksempel 1: Fast lagring, lasting og lossing med fast installasjon nær kysten

Den aktuelle installasjonen er vist i figur 15. Den inkluderer 1) det bunnfundamenterte flertanksystemet 19 med en fast ballasttank nederst. Geometrien kan være en hvilken som helst av de 15 konfigurasjonene som er blitt beskrevet tidligere. Unntaket er de 3 av totalt 18 konfigurasjonene som er av typen SPAR flerlags flertanksystem. Figuren viser den vertikale sylinderformede lagertankenheten med peler i bunnen for å hindre horisontal forskyvning. Som det går frem av figuren, finnes det flere påler 31-1 i skjørtet som er drevet ned i sjøbunnen gjennom den faste ballasttanken 20-2 for å hindre det utfoldede skjørtet med flertanksystemet mot å gli. Prinsippet med å bruke en utlignende massestrøm for ballastsystemet og lagertanksystemet samt det trykksatte felles gassystemet vil bli anvendt. Siden flertanksystemet 19 er utført i betong, kan gasstrykket bli satt lavere enn det ytre hydrostatiske trykket. 2) Dessuten har installasjonen en pumpeenhet 4 med en neddykket pumpe og en tradisjonell pumpeenhet 4-1 som er plassert på en liten plattform 30 som rager opp av sjøen. Denne er forbundet med toppen av flertanksystemet. Alternativet hadde vært en neddykket pumpemodul. Hvis flere sett med tanker av flertanktypen er brukt og det bare finnes en pumpemodul, må en ha en manifold med ventilvalg slik at en kan betjene flere tanker med samme pumpemodul. 3) Installasjonene trenger også en SPM 12 slik som vist i figur 15. I det viste tilfellet er dette en CALM-bøye. Andre konsepter eksempelvis basert på spredt fortøyning er naturligvis også mulig. 4) den siste hovedenheten 2 er en landbasert kraft- og reguleringsstasjon. Pumpemodulen 4 er forbundet med denne stasjonen ved en undervannsrørledning 3 og gjennom undervanns kraft- og reguleringskabler i fellesskap. Pumpemodulen 4 er også forbundet med SPM-enheten 12 via undervannsrørledningen 3 og et undersjøisk fleksibelt stigerør 11 for eksport og mottak av hydrokarboner.

Den viste installasjonen kan fungere slik at den fører hydrokarboner i væskeform via rørledningen 3 fra land til lagringsenheten 19 for lagring. I neste omgang kan transporttankskipet 15 motta produktet via SPM-enheten 12 for videre eksport. Konseptet er velegnet for grunt vann nær landstasjon og vil altså fungere som en eksportterminal nær kysten. Det er naturligvis også mulig å bruke systemet med hydrokarbonstrømmen i motsatt retning, det vil si at tankskipet 15 losser via SPM 12 til lagertanken 19. Deretter kan produktet gå til land eller til andre skip for videre distribusjon. Installasjonen kan altså både fungere som et oljedepot, eller som mottak eller eksportterminal. De er bygd opp som enkle systemer med enkel geometri som er lette å fabrikkere. Dette senker fabrikasjonstiden og gir lave investeringskostnader og driftskostnader. Enheten vil være driftssikker og lett å flytte til nye oppdrag.

Eksempel 2: Neddykket flytende enhet for lagring, lasting og lossing for å betjene flytende eller faste plattformer

Den aktuelle installasjonen er vist i figur 16. Den omfatter 1) et neddykket flytende flertanksystem 19 som er fortøyd til sjøbunnen med liner som 34. Utformingen kan være en av de beskrevne 9 sokkeltypene av flertanksystemer. Figuren viser det sylindriske enkeltsett-flertanksystemet med et utfoldet skjørt i den faste ballstanken i bunnen 20-2. Hensikten med denne er å justere systemets vekt og COG samt å få tilstrekkelig medsvingende vannmasse og dempning. Dette forbedrer den hydrodynamiske oppførselen og girøkte treghetsmoment med hensyn til stamping rulling og jaging. Prinsippet med å bruke en utlignende massestrøm for ballastsystemet og lagertanksystemet samt det trykksatte felles gassystemet vil bli anvendt. Siden flertanksystemet 19 er utført i betong, kan gasstrykket bli satt lavere enn det ytre hydrostatiske trykket. Fortøyningssystemet 34 kan være kjedeformet, stramt eller halvstramt. Festepunktene for linene kan plasseres nær oppdriftspunktet til flertanksystemet 19 eller på toppen av det. Siden plassering av tanksystemet er plassert så dypt, vil det være liten innvirkning av krefter fra omgivelsene. Dersom flertanksystemet og SPM-enheten er plassert separat, vil det derfor ikke stille store krav til styrken av fortøyningssystemet. Men dersom SPM 12 og flertanksystemet 19 er integrert slik som vist i figur 16, må fortøyningskreftene fra transporttankskipet tas hensyn til ved dimensjoneringen av fortøyningssystemet 34. 2) Videre omfatter enheten en pumpestasjon 4-2 som er en neddykket modul plassert på en liten plattform 35 som i sin tur er festet til toppen av flertanksystemet. Under gunstige værforhold kan pumpemodulen brukes slik som beskrevet i eksempel 1. Dersom flere sett med tanker av flertanktypen er brukt og det bare finnes en pumpemodul, må en ha en manifold med ventilvelgere slik at en kan betjene flere tanker med samme pumpemodul. 3) Systemet omfatter også SPM-enheten 12. Denne er valgt av CALM-typen, men andre konsepter som STL og SAL er også mulig. Som illustrert er SPM-enheten plassert på den lille plattformen 35 i overkant av pumpemodulen 4-2. I andre tilfeller kan enheten plasseres separat fra tanksystemet. 4) den siste hoveddelen i systemet er en kraft- og reguleringsstasjon 2 som er plassert på dekket av plattformen som skal betjenes 48. Dette kan være en stålrørsplattform slik som i figur 16 eller en flytende plattform. Pumpemodulen 4-2 er forbundet med stasjonen 2 på plattformen med en undervannsrørledning 3 og gjennom undersjøiske kraft-og reguleringskabler 1. Pumpemodulen 4 er også forbundet med SPM-enheten 12 via rørledninger 3 og et undervanns fleksibelt stigerør 11. Transporttankskipet 15 er fortøyd til SPM-enheten via line 13 og mottak av flytende hydrokarboner kan skje via flyteslangen 14. Krafttilførselen til pumpeenheten 4-2 kommer fra plattformen 48 og all fjernkontroll kan også utføres fra denne plattformen.

Det beskrevne lagringssystemet er egnet for dypt vann og for hardt vær og kan betjene både flytende eller faste plattformer. Flytende hydrokarboner kan lagres og eksporteres videre via transporttankskipet. Sammenliknet med en FSO, har installasjonen bedre egenskaper i hardt vært og kan brukes i alle havmiljøer. Installasjonen er bygd opp med enkle systemer og med enkel geometri som er lette å fabrikkere. Dette senker fabrikasjonstiden og gir lave investeringskostnader og driftskostnader. Enheten vil være driftssikker og lett å flytte til nye oppdrag. Dette gjør konseptene egnet for olje- og gassutvinning både på store langsiktige felt og på små marginale felt med kort tidshorisont særlig på store dyp.

Eksempel 3: Bunnfundamentert plattform med lagring på sjøbunnen og (koniske) sylindrisk(e) bein (se Figur 17)

En til fire (koniske) sylindrisk(e) bein er benyttet for denne plattformen, og figuren viser en plattform med ett enkelt bein. Alle ledere, stigerør og undersjøiske kabler går gjennom plattformbeina. Flertanken vist i figuren er en flertank med vertikal sylindrisk enkelt sett lagertankenhet. Det kan være en av de nevnte 14 typer av flertanker bortsett fra SPAR-type multippel lags flertank. I henhold til hvilken type flertank som benyttes for plattformen, skal tilhørende type massiv ballasttank benyttes. Plattformen er festet til sjøbunnen med et undervanns pælefundament. Som Figur 17 viser, er flere undersjøiske pælerør (31-1) drevet ned i sjøbunnen gjennom den utstikkende skjørtformede bunnen av den massive ballasttanken for å feste flertanken. Under forutsetning av den dokumenterte konstruksjonsstyrke, skal det horisontale tverrsnitt og undervannstverrsnitt av beina være så lite som mulig for å redusere bølgebelastning, og enkeltbein er om mulig foretrukket for plattformer med vertikale flertanker. Toppsidefasilitetene er som for vanlige faste plattformer. En utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene. Prosessene som er knyttet til væskestrøm og grasstrøm er under synkronisert kontroll og skal benyttes for fluidlagersystemet, der trykket av inertgass på innsiden er mindre enn det utvendige hydrostatiske trykket. I massestrømmen kan det minste trykket av inertgass (målt trykk) være litt høyere enn atmosfæretrykket, og dypbrønnspumper skal benyttes som pumpe for deballastering av sjøvann og pumpa for lossing av fluidlager (utlasting for transport) korresponderer med deres innløp som er lokalisert i bunnen av flertanken.

Ulike konstruksjonsmetoder kan benyttes for plattformen i dette eksemplet i henhold til hvilken type flertank er benyttet. Eksempelvis kan flertanken og bein, selv hele plattformen med "bambusflåte"-flertank eller flat boksformet flertank, bruke den tørre ett-trinns metoden for bygging. Den tørre og våte to-trinns metoden er vanligvis brukt for plattform med vertikale flertanker med rotasjonssymmetri i gitte faste vinkler. Uttauing og metodikk for installasjon offshore for denne plattformen er tilsvarende som for faste plattformer av betong, men skiller seg fra disse i metoden som benyttes for festing til sjøbunnen. Som beskrevet tidligere, adopterer den foreliggende oppfinnelsen pælet fundament som prinsipp for å feste plattformen til sjøbunnen og hindre utglidning (31). Denne plattformen kan bli benyttet under de samme miljøforhold og vanndyp som eksisterende faste plattformer av betong, men overvinner ulempene med våtlagringsmetodikk og tyngdebasert struktur. Denne plattformen er egnet for vanndyp opp til 350 meter.

Eksempel 4: Bunnfundamentert plattform med lagring på sjøbunnen og av konvensjonell stålrørstype (se Figur 18)

Denne plattformen omfatter hovedsakelig installasjon av en vanlig stålrørsplattform på en flertank som allerede er fast på havbunnen. Derfor har den alle fordelene som konvensjonelle stålrørsplattformer, og løser samtidig problemet som konvensjonelle stålrørsplattformer har med å lagre olje. I utformingen av forbindelsesdelen mellom stålrørsbeina til plattformen (37-2) og flertanken (19), skal det tas hensyn til både styrken i beina og veggen til flertanken, som skal bidra til å overføre last til undersjøiske pælerør (31-1). I tillegg til det undersjøiske pælefundament for å hindre utgliding (31), skal det også brukes et kabelsystem (43) for å feste plattformen som en sikring (se Figur 19). For plattformer med svært høy flertank, kan vanlige stålrørsbein med undervannspæler med skjørt brukes for å feste plattformen, i dette tilfellet drevet ned i havbunnen gjennom flertanken. Flertank med vertikalt sylindrisk enkelt sett med lagertankenhet er vist for plattformen i figur 18, og en av de andre 14 typer flertanker som beskrevet ovenfor ifølge oppfinnelsen kan også brukes, med unntak av SPAR-type multippelt sett flertanker. I henhold til hvilken type flertank som benyttes for plattformen, skal tilhørende type massiv ballasttank benyttes. En utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene. Prosessene som er knyttet til væskestrøm og grasstrøm er under synkronisert kontroll og skal benyttes for fluidlagersystemet, der trykket av inertgass på innsiden er mindre enn det utvendige hydrostatiske trykket. I massestrømmen kan det minste trykket av inertgass (målt trykk) være litt høyere enn atmosfæretrykket, og dypbrønnspumper skal benyttes som sjøvanns-deballasteringspumpe og pumpen for fluidlagerlossing (utlasting for transport) korresponderer med deres innløp som er lokalisert i bunnen av flertanken, eller så kan også undersjøiske pumper innstallert utenfor flertanken under vann brukes. Flertanken i den nederste delen av denne formen for plattform, stålrørsbeina (37-2) i den midtre delen, og toppsidefasilitetene (36), skal være produsert og slept ut separat. Ifølge valgt type av flertankkonstruksjon, kan tørt ett-trinns bygging eller tørt og vått to trinns byggemetode velges tilsvarende.

Sekvensen for installasjon offshore er først å slepe flertanken (19) flytende ut til området, deretter installere og feste den til havbunnen, og deretter installere og koble det tradisjonelle bein (37-2) av stålrørstype på toppen av flertanken (19), for til slutt å installere toppsidefasiliteter (36). I teorien kan det økonomiske forsvarlige vanndyp for tradisjonelle stålrørsplattformer være opptil 300 meter, og med tanke på at høyden av multitanken er rundt 50 til 100 meter, passer denne plattformen for havområder med vanndyp på inntil 400 meter.

Eksempel 5: Bunnfundamentert plattform med lagring på sjøbunnen med dypvannskompatibel tårnstruktur (se Figur 19)

Denne plattformen er hovedsakelig en installasjon av en plattform med dypvannskompatibel tårnstruktur på toppen av flertanken, festet til havbunnen. Den har derfor alle fordeler ved plattformer med dypvannskompatibel tårnstruktur, og samtidig løser disses problem med lagring av hydrokarboner. Ved design av koblingsområdet mellom plattformens bein (37-3) og flertanken (19), styrken til både beina og flertankens vegger tas vare på, spesielt med tanke på utmatting, da disse skal overføre last til pælefundamentet. Fluidlagersystemet er det samme som i eksempel 4, så det er ikke gjentatt her. Bygging, transport og installasjon offshore er den samme som en plattform med bein av tradisjonell stålrørstype beskrevet tidligere, hvor vertikalavviket av det kompatible tårnet skal være mindre enn 0,1°. Sekvensen er installasjon og utjevning av bunnplata (39) på toppen av flertanken (som allerede er installert på havbunnen), og deretter installasjon av tårnets bunnseksjon (40), tårnets midtre seksjon (41) og tårnets toppseksjon (42). I teorien kan det økonomiske forsvarlige vanndyp for plattformer med dypvannskompatibel tårnstruktur være opp til 800 meter, og har i praksis vært benyttet på 530 meters vanndyp. Med tanke på at høyden på flertanken er rundt 50 til 100 meter, kan denne plattformkonfigurasjonen passe for havområder med vanndyp på inntil 1000 meter. A-SPAR type multippelt sett flertank brukes med plattformen som vist i figur 19, og en av de andre 17 typer av flertanker som er beskrevet tidligere i den foreliggende beskrivelsen kan også brukes. I henhold til hvilken type flertank som benyttes for plattformen, skal det benyttes tilhørende type massiv ballasttank. I tillegg til det undersjøiske pælefundament for å hindre utgliding (31), skal det også brukes et kabelsystem (43) for å feste plattformen som en sikkerhet (se figur 19). Det kompatible tårnfundamentet (40) kan også forsynes med undervannspæler drevet ned i havbunnen gjennom flertanken.

Eksempel 6: Bunnfundamentert plattform med lagring på sjøbunnen og oppjekkbar plattform

(se figur 20 og 21)

Denne plattformen er hovedsakelig en tre- eller firbent oppjekkbar plattform, uten matte eller pælebase, installert på toppen av den faste flertanken. Toppsidefasilitetene (36) og strukturen med vanntette skott (45) kan beveges opp og ned langs jekkebeina (37-4) med en heisemekanisme, og kan festes i ønsket markert posisjon. Fluidlagersystemet er det samme som i eksempel 4, så det er ikke gjentatt her. Flertanken (19) på den nedre delen av denne typen fast plattform er bygget i tørrdokk, mens stålbein (37-4) på midtre del og toppsidefasilitetene (36) er produsert på land. Siden denne formen for fast plattform kan installeres med to ulike metoder, påvirker dette i noen grad design- og produksjonsprosessen. I den første metoden er hele plattformen konstruert med den tørre ett-trinns konstruksjons- metoden, og deretter våttauet til oljefeltet, der toppsidefasilitetene (36) rekker ned til den nedre delen av beina (37-4). Denne typen plattform er lik en oppjekkbar boreplattform med matte. Etter slep til oljefeltet, senkes flertanken (19) ned trinn for trinn til havbunnen og planeres, deretter drives undervanns rørpæler (31-1) ned, og toppsidefasilitetene 36 plasseres for å fullføre installasjonen av plattformen. Ved den andre metoden er flertanken konstruert med den tørre ett-trinns, eller tørr og våt to-trinns metoden og installert på havbunnen på forhånd, og toppsidefasilitetene (36) og bein (37-4) monteres i tørrdokken, og deretter montert på den nedre de av toppsidefasilitetene som danner et flyteelement med vanntette skott (45), for deretter å bli tauet ut offshore. Til slutt senkes beina (37-4) ned og kobles fast til leddene på jekkebeina på toppen av flertanken, og til slutt heves toppsidefasilitetene (36) for å fullføre installasjonen av plattformen. Denne plattformen likner en oppjekkbar boreplattform med matte og pælebunn, så det kreves spesielt design for endene av beina og deres ledd (44) ved innfesting av flertanken. Vanndypet for praktisk anvendelse av eksisterende oppjekkbare plattformer er nå 150 meter. Med tanke på at høyden på flertanken er rundt 50 til 100 meter, kan denne plattformkonfigurasjonen passe for havområder med vanndyp inntil 250 meter. Flertanken med vertikal sylindrisk enkelt sett lagertankenhet er benyttet for plattformen i figur 20. Den kan også være en av de 8 andre flertanker av sokkeltypen. I henhold til hvilken type flertank som benyttes for plattformen, skal det benyttes tilhørende type massiv ballasttank. De tre flertanker av typen "bambusflåte", eller 3 typer av flat boks bikubeformete flertanker kan brukes til plattformen i figur 21. I tillegg til det undersjøiske pælefundamentet for å hindre utglidning (31) og feste av plattformen, kan de undersjøiske rørpælene på beina også bli drevet ned i havbunnen gjennom flertanken.

Eksempel 7: Enkeltbeins, flytende plattform av sokkeltype med lagring på sjøbunnen (Se figur 22-1)

Som figur 22-1 viser, er flertanken (19) i dette tilfellet av typen multippelt sett lagertankenhet med form av et rundt trappeformet tårn, men hvilken helst av de andre 8 typene av flertank av sokkeltypen kan også benyttes. I henhold til hvilken type flertank som benyttes for plattformen, skal det benyttes tilhørende type massiv ballasttank. Fluidlagersystemet er det samme som i eksempel 3, så det er ikke gjentatt her. For å sikre at plattformens oppdriftssenter (COB) er over tyngdesenteret (COG), skal den massive ballasttanken enten være av typen med utstående skjørteformet bunn (20-2) eller av typen med utstående (20-2) skjørteformet penetrerende bunn (20-3). Dessuten kan øvre og nedre del av flertanken produseres av ulike typer betong med ulik egenvekt for å senke tyngdepunktet (COG) ytterligere. Ved å montere en beskyttelseskonstruksjon (46) mot fallende objekter på toppen av hvert lag av flertanken, kan en samtidig øke totalvekten og dempingseffekten mot bevegelse ytterligere. Den ytre diameteren av beskyttelsesstrukturen mot fallende objekter er identisk med den ytre diameteren av det korresponderende nivå av flertanken, og dens indre ring er festet til flertanken ett nivå ovenfor, eller til beinets yttervegg. Beskyttelsesstrukturens ytre ring er festet til støttekonstruksjonen på korresponderende nivå av flertanken (47). Flertankens topp skal være lokalisert til et vanndyp som vil redusere bølgebelastningene betydelig, typisk om lag 40 meter i Sør-Kinahavet og Mexicogolfen. Betongbeina kan være av sylindrisk eller konisk rørform. Fra et designsynspunkt er den koniske formen å foretrekke, men det vil forvanske produksjonen. Beinet skal være lokalisert på/rundt den sentrale aksen av plattformen, og dens vannlinjeareal skal være så lite som mulig, forutsatt at variasjonen av de variable belastningene oppfyller kravene til hivestivhet. Det er flere horisontale vanntette skott inne i de sylindriske beina, og disse danner en eller flere (tomme) oppdriftstanker og kamre for mulig installasjon av utstyr og andre fasiliteter. Oppdriftstanken nær vannlinjen kan være forsynt med dobbel vegg, alternativt oppviser området spesiell forsterkning. Det sylindriske kjellerdekkshullet ("moon pool") (27) går gjennom beinet og flertanken langs den sentrale aksen. Typen toppsidefasiliteter (36) er tilsvarende de som er brukt for plattformer av SPAR typen, og struktur med vanntette skott kan også benyttes. Brønnhodeområdet er lokalisert på plattformens senterakse. Plattformen i dette eksemplet benytter det samme kjedeformede line-forankringssystemet som plattform av SPAR-typen, alternativt med stramt eller delvis stramt forankringssystem (34). Posisjonene for veiviserblokkene på forankringslinene bestemmes ut fra de aktuelle omgivelsesbetingelsene (vind/strøm) som plattformen utsettes for. De kan lokaliseres nær plattformens oppdriftssenter (COB), eller nær vannoverflaten. I enkelte områder med svært tøffe omgivelser, som områder med sterke belastninger fra vind, bølger og strøm, kan den flytende plattformen ifølge den foreliggende oppfinnelsen være forsynt med to sett med forankringssystem på samme tid, og veiviserblokker plassert separat med ulike havdyp. Denne type plattform har de samme karakteristika som dagens SPAR-plattformer, som har et lite vannlinjeareal, lavt fribord, og oppdriftspunkt (COB) over tyngdepunktet (COG). Dersom en bare vurderer beina, toppsidefasilitetene og forankringssystemet, har denne typen plattform ingen forskjeller fra dagens SPAR-plattformer. Men siden det er en flertank med stor dimensjon og masse på vanndyp av mer enn 40-50 meter, vil denne plattformen ha bedre hydrodynamiske egenskaper enn dagens SPAR-plattformer.

Eksempel 8: Flytende plattform av sokkeltypen med lagring på sjøbunnen og multiple bein (se

Figur 23)

Dette eksemplet inkluderer også 9 ulike typer plattformer med multiple bein, som er i samsvar med de 9 ulike typene av sokkeltypeplattformer med enkeltbein. Hovedforskjellen er at antallet bein endres fra ett til 3 eller 4 samtidig som at det totale vannlinjearealet av beina skal holdes så lite som mulig. Forankringssystemet er lik det som benyttes for SEMI. Og plattformens oppdriftssenter (COB) trenger nødvendigvis ikke å være høyere enn tyngdepunktet (COG), da flere bein kan bidra til motstandsmomentet for plattformens stabilitet om vannlinjearealet Sammenlignet med enkeltbeinskonfigurasjon, er andre fordeler med denne typen at også karakteristikken for å hindre velting er forbedret og at konfigurasjonen og konstruksjonsmessig utforming av toppsidefasiliteter lettere kan optimaliseres. Men ulempen er at de hydrodynamiske egenskapene ikke er perfekte. Fluidlagersystemet er det samme som i eksempel 4, så det gjentas ikke her. Denne typen plattform har de samme karakteristika som SPAR-plattformer, slik som lite vannlinjeareal og lavt fribord, mens den løser problemet med mulig velting av dagens SPAR-plattformer.

Alle plattformbeina og plattformens flertank er av betong, og produksjonsmetodikk, uttauing og installasjon offshore er tilsvarende som for eksempel 7

Eksempel 9: Flerlags flertank flytende plattform av SPAR-typen med lagring på sjøbunnen (se

Figurer 24 & 25)

Denne SPAR-type flerlags flertank flytende plattform med lagring på sjøbunnen ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan anta to typer: enkelt bein eller 3/4 beinkonfigurasjon, og at typen bunn massiv ballasttank av innvendig type eller innvendig type underbunns massiv ballasttank kan brukes for begge typer. Fluidlagersystemet er det samme som i eksempel 4, så det gjentas ikke her. Sylinderen for en plattform med enkeltbein er en øvre del og to nedre deler. Den nedre delen er A- eller B-type SPAR-type flerlags flertanker, og den øvre delen er det sylindriske beinet. Vannlinjearealet av beinet skal være så lite som mulig, men ikke for lite til å imøtekomme krav til variable belastning. Det er flere horisontale vanntette skott inne i de sylindriske beina, og disse danner en eller flere (tomme) oppdriftstanker og kamre for mulig installasjon av utstyr og andre fasiliteter. Oppdriftstanken nær vannlinjen kan være forsynt med dobbel vegg, alternativt med spesiell forsterkning i området. Beinets lengde er bestemt i henhold til plattformens oppdrift og stabilitet. Det sylindriske kjellerdekkshullet (27) går gjennom beinet og flertanken (type A eller B) langs senteraksen. Beinets ytre diameter kan være lik eller mindre enn den ytre diameter av flertanken, og den hydrodynamiske ytelse for den siste er noe bedre enn den første. Flertanken til plattformen med 3 eller 4 bein er av C-SPAR-type flerlags flertank (se figur 25). Den benytter "rør" internt i rørbunten av flertanken som bein, som videre strekker seg over vannoverflaten. Både flertanken og beina antar den strukturelle utforming som 3 rør eller 4 rør arrangert med klaring, bikubeformet og med rotasjonssymmetri i gitte faste vinkler. Det er normalt ikke noe horisontalt rammeverk (65) for beina over vannoverflaten, mens noen horisontale rammeverk (65) for beina er under vannoverflaten. Hvert lag av rammeverket omfatter 3 eller 4 lag med koblingsstag (66). Noen horisontale og tversgående hivedempende plater (67) i form av triangler eller kvadrater er montert i nedre del av plattformen i de områder der bølgepåvirkningen er liten. Hivedempingsplatene (67) sammen med de horisontale rammeverkene (65) og 3 rør eller 4 rør (bein) danner en helhetlig struktur. Hivedempingsplatene (67) er svært viktige for å forbedre de hydrodynamiske egenskapene til en SPAR-type plattform, og antallet plater bestemmes ut fra resultatene av hydrodynamiske analyser. Antall lag med horisontale rammeverk (65) bestemmes ut fra de strukturelle designkrav. Typen toppsidefasiliteter (36) er tilsvarende de som er brukt for plattformer av SPAR-typen, og struktur med vanntette skott kan også benyttes. Brønnhodeområdet er lokalisert på plattformens senterakse. Forankringssystemet til plattformen i dette eksemplet er det samme som for dagens SPAR- eller SEMI-plattformer.

Flertanken og plattformens bein i dette eksemplet er av betong. Konstruksjonsmetodikk er tilsvarende som for eksempel 7, og både vertikal og horisontal våt uttauing kan benyttes. Metoden for posisjonering, oppretting og installasjon av plattformen i dette eksemplet er lik eller tilsvarende det for en SPAR-plattform. Denne type plattform har de samme karakteristika som dagens SPAR-plattformer, eksempelvis lite vannlinjeareal og lavt fribord, og for plattformtype med enkeltbein, oppdriftspunkt (COB) over tyngdepunktet (COG), samt at denne plattformen har bedre hydrodynamiske egenskaper enn dagens SPAR-plattformer. Samtidig vil denne type plattform med 3 eller 4 bein løse problemet med velting som dagens SPAR-plattformer kan ha, og SPAR-plattformtypens problem med å lagre hydrokarboner.

Eksempel 10: Overflatefasiliteter med multifunksjons boring og produksjon for utbygging på grunt vann (Se Figur 28)

Denne typen overflatefasiliteter (også kalt "den overordnede konstruksjonsplan for overflatefasilitetene ved en olje- og gassfeltutbygging") inkluderer en fast kunstig øy av betong med funksjoner for boring, produksjon, lagring og lossing (49-1), samt en fast kunstig øy av betong med funksjoner for lagring, utstyr og bolig (49-2). Begge øyene er en av de 9 foregående typer av sokkeltype flertank i betong eller en av de 6 typene av horisontal flertank. Disse to øyene er plassert ved siden av hverandre og forbundet med en fagverksbom 61, og sammen fungerer disse som et fortøyningspunkt for skytteltankeren (15). På hver side av de to øyene er det plassert små plattformer (to totalt) som fungerer som fortøyningspunkt (60) for tankerens eller transportskipets trosser i baug/hekk. Prinsippet med å bruke en utlignende massestrøm for ballastsystemet og lagertanksystemet samt det trykksatte felles gassystemet som vil anvendes ved lagring, lasting og lossing av olje, er av samme type som i eksempel 3, og er ikke beskrevet her. For å utjevne endringene i oppdrift som en funksjon av dypgang, vil det implementeres et automatisk kompensasjonssystem for automatisk å tilpasse mengden ballastsjøvann. Strømforsyning og tilhørende systemer for det overordnede systemet er supplert fra den andre kunstige øya (49-2). Det oljeholdige produserte vannet behandles først på den første øya (49-1), før det enten slippes ut eller injiseres tilbake i formasjonen etter behandling. Alle produksjonsaktiviteter kan reguleres sentralt. Overflatefasilitetene i dette eksemplet kan benyttes til utbygging av oljefelter på grunt vann med fordelaktige miljøbetingelser, og de kan fjernes og brukes om igjen andre steder. For utbyggingsprosjekter som krever større lagringskapasitet for olje, kan det vurderes andre alternativer for å øke fluidlagerkapasitet. Omønskelig kan det benyttes en annen bunnfundamentert fast flertank i tillegg, eksempelvis en bambusflåte flertank eller flat boksformet bikubeformet multitank med stort horisontalt areal installert nær den kunstige øya (se flertank (62) vist stiplet i figur 28). Fleksibilitet er den største fordelen med kunstige øyer av betong ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Den kunstige øya kan forsynes med ulike fasiliteter i henhold til krav fra aktuell utbyggingsplan.

Siden den kunstige øya ifølge den foreliggende oppfinnelsen lett kan fjernes, kan den inngå i en form for "honningbietype"-fasiliteter som inkluderer boring, produksjon, lagring og transport, og er spesielt egnet for rullerende utbygging av marginale olje- og gassfelt på grunt vann. "Honningbietype"-fasilitet kan beskrives som en enhet med lagerkapasitet,karakterisertmed en relativt liten størrelse og som er lett flyttbar. Når det marginale feltet er tømt, kan enheten flyttes til neste felt på samme måte som en honningbie flyr fra blomst til blomst, derav navnet "honningbietype". Med "rullerende utbygging" menes et mindre område omfattende flere små oljefelt som kan utvinnes i ulike faser med å benytte den samme enheten som beskrevet ovenfor. Det kan også beskrive et felt med kompleks geologi, der enheten benyttes for både prøveboring og prøveproduksjon

Eksempel 11: En fast kunstig øy med flertanksystem i stål kledd med betong

Dette anvendelseseksemplet tar hensyn til at det i Kina i dag finnes liten erfaring med design og fabrikasjon av offshoretanker i ren betong. Derfor er det foreslått å lage tanken av stål med et ytre beskyttelseslag og vektlag av betong. Innretningen er laget med tanke på små marginale felt på grunt vann slik som i Bohai-bukta utenfor Beijing. Her er det snakk om å flytte innretningen og bruke den om igjen flere ganger. Innretningen vil omfatte: en fast kunstig øy for produksjon av olje/gass/vann, utstyrsmuligheter og innkvartering og oljelagring med volum opp til 10 000 m<3>. Videre vil det omfatte en enkel liten plattform eller beskyttelsesramme for brønnføringene slik at brønnhodene kan installeres nær den kunstige øya. Dessuten skal det være en kai-plattform og to små plattformer for fortøyningspunkter. Skytteltankere skal kunne fortøyes langs kai-plattformen.

Flertanksystemet for øya (Se figur 13) er en B-type flertank utformet som en ettlags bikube med flersett lagertanker med rotasjonssymmetri. Hovedlegemet omfatter 7 vertikale sylinderformede trykktanker (bikubeformet tankenhet 52). Beholderne er satt opp ned med et skallformet mellomskott (mellomliggende hode 57) som deler den i to. Den øvre delen blir lagertank, mens den nedre delen blir ballasttank. Sju eksakt like beholdere 52 er sveiset sammen for å få hele flertanksystemet med 6 vertikalt skallformede forbindelsesplater 54, 24 og vertikale forbindelsesplater 53, samt 3 flate platehoder 56 som er installert både i toppen, i midten og i bunnen. Et horisontalsnitt gjennom flertanksystemet er kjennetegnet ved: at sirkelsentrene til de 6 perifere enhetstankene 52 ligger på de 6 hjørnene i en regulær heksagon. Sidekanten i heksagonen vil være litt større enn den utvendige diameter av sylindertankene. Forskjellen utgjør et gap mellom to nabosylindere. Sentertanken 52 vil bli liggende på sentre i heksagonen. Forbindelsesplatene 54 forbinder to nabotanker i omkretsen. Platenes (54) radius er lik tanksylinderens (52) radius. Dermed vil buetangentene til en felles linje mellom de to sirklene danne en regulær heksagon med bueformede "hjørner". De vertikale forbindelsesplatene 53 er parallelle med forbindelseslinjen mellom to sirkelsentre til hvert nabopar og ligger på hver side av forbindelsen. Bredden av platen 53 er litt større enn gapet mellom sylindrene. Lengden av platen 53 er den samme som for forbindelsesplata 54. Dette er identisk med høyden av tanken minus buehøyden på toppen av beholderen. Det er sirkulære hull i toppen, i midten og i bunnen av platen 53 for å etablere forbindelse mellom gass og væske på hver side av plata. Det flate platehodet 56, de flate og buede forbindelsesplatene (53 og 54), skalltoppene og sylinderne er sveiset vanntett sammen slik at en får to lukkede rom mellom de 7 tankenhetene 52. Disse rommene kan brukes til olje/vann utskilling eller til ballast. De flate bunnflatene vil være i kontakt med havbunnen. Alle flatene i tankene som kommer i kontakt med væske skal ha korrosjonshindrende belegg. En ytre betongkappe 55 vil gi korrosjonsbeskyttelse utvending og dessuten beskytte mot sammenstøt. Dessuten vil den gi ekstra tilskudd til fast ballast. Hovedkonstruksjonens karakteristikk er gitt ved: De 7 tankenhetene gir tilstrekkelig lagerkapasitet for væske; Dypgang, oppdrift og vannlinjeareal skal kunne gi oppdrift og stabilitet gjennom tauing til felt; under vanlig drift skal vekten være større enn oppdriften ved at en legger til ballast i tankene som ikke er fulle.

Toppsidestrukturen med sine dekk hviler på 6 bein som ikke er vist i figur 13. Prinsippet med en utlignende massestrøm for ballasttankene og lagertankene sammen med et trykksatt felles inertgassystem for tankene vil bli brukt for flertanksystemet. Prosessene som er knyttet til væskestrøm og gasstrøm er under synkronisert kontroll. Når det gjelder trykket av inertgassen på toppen av ballasttanken 5 og væskelagertanken 6, skal det være større enn 0 og mindre enn 2,5 ganger atmosfæretrykket. Pumpen for ballasttanken og for væskelagertanken kan være dypbrønnspumper plassert inne iøyas hovedkonstruksjon. Alternativt kan sentrifugalpumper plasseres på toppdekket av øya.

Når det gjelder festing av øya til sjøbunnen avhenger dette av de geologiske bunnforholdene. Det kan her brukes et forkle med påler (31-2) med pålenedtrengning ikke mindre enn 4 til 5 meter. Forkle kan være en forlengelse av ytre del av forbindelsesplatene og sylinderplatene (figur 13-3). Forkle blir først drevet ned i sjøbunnen på grunn av vekten av øya når alle tankene er fulle av sjøvann. Tre til seks sugepåler kan også brukes, og disse kan lages ved å forlenge 3 til 6 av periferitankene i tanksystemet. I så fall må en øke tykkelsen av sylinderveggene til disse, se figur 13-4. Dersom rørpåler er brukt, kan antallet være 6, 8 eller 12. En må i så fall ha det samme antall som for pålemansjetter som er sveist til og går gjennom øya i topp og bunn (ikke vist i figur 13). Stålpålene vil føres ned gjennom mansjettene og drives ned i sjøbunnen før de festes permanent til mansjettene.

Claims

1. Anordning for lagring, lasting og lossing av væske, hvorved anordningen omfatter en lagertank som omfatter i det minste et vannballastrom for lagring av vann og i det minste et væskelagerrom for lagring av en væske; et volum med inertgass; karakterisert ved at vannballastrommet og væskeballastrommet er strømningsmessig forbundet med hverandre for å danne et selektivt lukket innbyrdes forbundet system med inertgassen lokalisert over vannet og væsken; og at strukturen av lagerrommet er konfigurert symmetrisk.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en ventil forbundet med vannballastrommet og med væskelagerrommet, hvorved ventilen åpnes under en første tilstand og derfor vannballastrommet og væskelagerrommet blir et lukket sammenkoblet system; og hvorved ventilen lukkes under en andre betingelse og derfor vannballastrommet og væskelagerrommet blir to separate system som ikke er strømningsmessig forbundet.

3. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en pumpemodul koblet til lagertanken, hvorved pumpemodulen omfatter i det minste ett par med lastepumper og i det minste ett par med lossepumper, hvorved paret med lastepumper omfatter en væskelastepumpe for å laste væsken inn i væskelagerrommet og en vannlossepumpe for å losse vannet ut av vannballastrommet, og hvorved paret med lossepumper omfatter en vannlastepumpe for å laste vannet inn i vannballastrommet og en væskelossepumpe for å losse væsken ut av væskelagerrommet.

4. Anordning ifølge krav 3,karakterisert vedat den omfatter et fortrengningssystem til fortrengning av lik masseflyt for å holde en konstant driftsvekt slik at paret med lastepumper opererer hovedsakelig ved lik rate for masseflyt for å fortrenge vannet med væsken; og slik at paret med lossepumper opererer hovedsakelig ved lik masseflytrate for å fortrenge væsken med vannet.

5. Anordning ifølge krav 3,karakterisert vedat vannlossepumpa eller væskelossepumpa er erstattet med trykkenergi av inertgass i vannballastrommet eller væskelagerrommet, slik at trykkenergien losser vannet eller væsken ut.

6. Anordning ifølge krav 3,karakterisert vedat det omfatter en omledningventil koblet til pumpemodulen for omdirigering av losset væske til en annen lokasjon.

7. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en skiftetank for å motta losset væske fra lagertanken eller overføring av væsken til lagertanken; hvorved skiftetanken er koblet til lagertanken med et stigerør.

8. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en arbeidsstasjon for å framskaffe effekt og regulering og hvorved arbeidsstasjonen er koblet til lagertanken med en kabel.

9. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en fasilitet for produksjon av hydrokarboner koblet til lagertanken med en rørledning.

10. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en festeanordning festet til lagertanken for å feste lagertanken på havbunnen.

11. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat det omfatter fortøyningssystem festet til lagertanken til fortøyning av lagertanken på havbunnen i en flytende tilstand.

12. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter en fast ballast anbrakt inntil lagertanken for å øke vekten og dempe og senke tyngdepunktet, hvorved en diameter av den faste ballasten er større eller lik diameteren av lagertanken.

13. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat væskelagerrommet er lokalisert inne i vannballastrommet for å danne en konstruksjon av typen tank-i-tank, hvorved væskelagerrommet og vannballastrommet deler en sentral akse, og dersom det foreligger et flertall lagertanker, er lagertankene arrangert i symmetri og at flertallet av lagertankene som helhet deler samme sentrale akse.

14. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat væskelagerrommet er inntil vannballastrommet, enten horisontalt eller vertikalt, for å danne en ikke tank-i-tank type lagertank, hvorved dersom det foreligger et flertall lagertanker, at lagertankene er arrangert symmetrisk og posisjonert fra hverandre eller posisjonert topp mot bunn vertikalt eller horisontalt, og at en vertikalt posisjonert nedre lagertank har et høyere trykk av inertgass innvendig enn en vertikalt posisjonert høyere lagertank.

15. Anordning ifølge krav 14,karakterisert vedat dersom det foreligger et flertall vannballastrom eller væskelagerrom, er vannballastrommene eller væskelagerrommene innbyrdes forbundet med en ledning for henholdsvis å bli et vannballastrom eller et væskelagerrom i hovedsak.

16. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat inertgassen er nitrogen.

17. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat lagertanken er formet som en sokkel på en bunn-understøttet plattform.

18. Anordning ifølge krav 17,karakterisert vedat den omfatter en toppsidefasilitet for produksjon av hydrokarboner, og et plattforbein, hvorved plattformbeinet er festet til toppen av lagertanken, hvorved toppsidefasiliteten er forbundet med plattformbeinet og at hydrokarboner dannet ved toppsidefasiliteten lagres direkte i lagertanken.

19. Anordning ifølge krav 18,karakterisert vedat den omfatter en kjellerdekkshull for et stigerør eller et lederør som rager fra en undergrunns oljebrønn til toppsidefasiliteten.

20. Anordning ifølge krav 18,karakterisert vedat den omfatter en festeanordning for å feste den bunn-understøttede plattformen på havbunnen for å danne en bunn-understøttet og fastgjort plattform, hvorved en vekt av den bunn-understøttede og fastgjorte plattformen ved en høy vannstand er større enn oppdriften av den bunn-understøttede og fastgjorte plattformen, hvorfor det ikke kreves noen tung vekt av den bunn-understøttede og fastgjorte plattformen for stabilitet, hvorved vekten av den bunn-understøttede og fastgjorte plattformen, mens væsken inne i den bunn-understøttede og fastgjorte plattformen dreneres, er lavere enn oppdriften for å hjelpe til med å fjerne og flytte plattformen.

21. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat den bunn-understøttede og fastgjorte plattformen er tilstrekkelig høy til å penetrere vannoverflata eller nær vannoverflata og bli en fastgjort kunstig øy.

22. Anordning ifølge krav 18,karakterisert vedat den omfatter et fortøyningssystem for å fortøye den bunn-understøttede plattformen på havbunnen i en flytende tilstand for å danne en bunn-understøttet og flytende plattform, hvorved tyngdepunktet av den bunn-understøttede og flytende plattformen er lavere enn oppdriftspunktet for den bunn-understøttede og flytende plattformen, og at stampeperioden for den bunn-understøttede og flytende plattformen er større eller lik 20 sekunder for å holde en konstant driftsvekt.

23. Anordning ifølge krav 22,karakterisert vedat den bunn-understøttede og flytende plattformen er tilstrekkelig høy til å penetrere vannoverflata eller være nær vannoverflata og bli ei flytende kunstig øy.

24. Anordning ifølge krav 22,karakterisert vedat den omfatter et beskyttende skjold anbrakt over lagertanken for å beskytte mot sammenstøt med omgivelsene og øke vekt og demping.

25. Framgangsmåte for lasting og lossing av en anordning med fortrengningssystem for lik masseflytkarakterisert ved å transportere en lagret væske eller vann fra en bunn av et væskelagerrom eller et vannballastrom til et innløp av en væskelossepumpe eller vannlossepumpe ved hjelp av trykkenergi fra en inertgass, å losse den lagrede væsken eller vannet med de respektive lossepumpene eller bare ved hjelp av trykkenergi fra inertgassen, å tilføre inertgassen for å opprettholde trykket i inertgassen i væskelagerrommet eller ballastvannrommet, hvorved den tilførte inertgassen kommer fra ballastvannrommet som er lastet med vann ved samme masseflytrate som den lossede væsken, eller fra væskelagerrommet som er lastet med væske ved samme masseflytrate som det lossede vannet.

26. Anordning for lagring, lasting og lossing av væske,karakterisert ved ei kunstig øy som omfatter i det minste ett ballastvannrom for å lagre vann og i det minste ett væskelagerrom for å lagre en væske, en toppsidefasilitet anbrakt over den kunstige øya for å produsere hydrokarboner, et volum med inertgass i ballastvannrommet og væskelagerrommet, hvorved hydrokarbonene dannet ved toppsidefasiliteten er lagret direkte i den kunstige øya.

27. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat ballastvannrommet og væskelagerrommet er koblet til hverandre for å danne et lukket innbyrdes forbundet system med inertgassen lokalisert over vannet og væsken.

28. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat strukturen av den kunstige øya er symmetrisk utformet.

29. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat den omfatter en ventil forbundet med ballastvannrommet og med væskelagerrommet, hvorved ventilen åpner under en første betingelse hvorfor ballastvannrommet og væskelagerrommet blir et lukket innbyrdes forbundet system, og hvorved ventilen stenger under en andre betingelse hvorfor ballastvannrommet og væskelagerrommet blir to separate system som ikke er strømningsmessig forbundet.

30. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat den omfatter en pumpemodul koblet til den kunstige øya, hvorved pumpemodulen omfatter i det minste ett par med lastepumper og i det minste ett par med lossepumper, hvorved paret med lastepumper omfatter en væskelastepumpe for å laste væsken inn i væskelagerrommet og en vannlossepumpe for å losse vannet ut av ballastvanntanken, og hvorved paret med lossepumper omfatter en vannlastepumpe for å laste vannet inn i ballastvannrommet og en væskelossepumpe for å losse væsken ut av væskelagerrommet.

31. Anordning ifølge krav 30,karakterisert vedat den omfatter et fortrengningssystem for lik masseflytrate for å holde en konstant driftsvekt slik at paret med lastepumper opererer hovedsakelig ved lik masseflytrate for å fortrenge vannet med væske, og også slik at paret med lossepumper opererer hovedsakelig ved lik masseflytrate for å fortrenge væsken med vannet.

32. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat den omfatter en festeanordning for å feste den kunstige øya på havbunnen for å danne ei fastgjort kunstig øy, hvorved en vekt av den fastgjorte kunstige øya ved en høy vannstand er høyere enn en oppdrift av den kunstige fastgjorte øya, hvorved vekten av den kunstige øya er lavere enn oppdriften når væsken inne i den kunstige fastgjorte øya dreneres, for å hjelpe til med å fjerne og flytte den kunstige øya.

33. Anordning ifølge krav 26,karakterisert vedat den omfatter et fortøyningssystem for å fortøye den kunstige øya på havbunnen i en flytende tilstand for å danne ei flytende kunstig øy.

34. Anordning ifølge kra 26,karakterisert vedat den omfatter en fast ballast anbrakt inntil den kunstige øya for å øke demping og forbedre en hydrodynamisk effekt, hvorved en diameter av den faste ballasten er større eller lik diameteren av lagertanken.

35. Anordning ifølge krav 34,karakterisert vedat den faste ballasten er valgt fra gruppen bestående av et utstikkende skjørte-formet fast bunnballastrom, et utstikkende skjørte-formet nedre fast ballastrom, og et hjulformet fast ballastrom.