NO309079B1 - Anordning for oljeutvinning til sjøs pÕ store dyp - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for oljeutvinning til sjøs på store dyp, hvor produksjons/boreutstyr er anordnet på en plattformkonstruksjon på havoverflaten, som står i forbindelse med et flytelegeme under vann, som er strekkforankret til havbunnen med strekkstag og/eller med et stigerørsystem som er ført opp til plattformkonstruksjonen. Det er tidligere kjent anorclninger for bruk i forbindelse med oljeutvirining som er bygget opp av en kombinasjon av en halvt neddykkbar plattform og en relativt liten strekkforankret plattform. En slik konstruksjon er f.eks. beskrevet i US patent nr. 4 913 238. Ved denne plattformkonstruksjon som er beskrevet i dette patent er en strekkstagforankret plattform avsluttet i et flytelegeme som enten kan befinne seg under havoverflaten eller over havoverflaten, i et område som ligger mellom benene til den halvt neddykkbare plattform. Det etableres så en stigerørsforbindelse eller en riserforbindelse mellom strekkstag-plattformens flytelegeme eller overdel og den halvt neddykkbare plattform. I det tilfelle hvor flytelegemet befinner seg under vannoverflaten er det anbragt en vanntett avskjerming som skal sikre vannfri tilgang til den øvre del av strekkstagplattformen.

I US patent nr. 4 966 495 er det videre beskrevet en flytende bore- og produk-sjonsenhet i hvilken det er anbragt en øvre del av en strekkstagplattform. Også ved denne utførelse befinner toppen av strekkstagplattformen seg på overflatenivå. I US patent nr. 4 702 321 er det beskrevet en bore- og produksjonsplattform med en dyptflytende flyteenhet fra hvilken strekkstag er ført ned til havbunnen og hvor flytedelen er fastholdt ved hjelp av et stråleformet system av forankringer.

Ingen av disse kjente konstruksjoner er imidlertid beregnet på bruk i store havdyp og under grove værforhold, og konstruksjonen vil heller ikke kunne brukes under slike forhold. En strekkstagplattform av konvensjonell type som utstrekkes over en vanndybde på f.eks. 800 til 1000 m eller mer og under grove værforhold vil nødvendiggjøre bruk av meget tungt og meget dyrt strekkstagsystem. Det er videre funnet at denne type plattform har sine begrensninger. Et av disse problemer, som man til dels også har ved de idag vanlige vanndyp på 3-500 m er problemer i forbindelse med de svingninger strekkstagene utsettes for, blant annet natur-betingede egenfrekvenser. Disse vil medføre tretmetsbelastninger på stagen og fremkommer blant annet av bevegelser i vannet såsom bølgebevegelse. Disse fenomener og fretmetsbelastninger vil bli forsterket ved vanndyp i den nevnte størrelsesorden på 800 til 1000 m under grove værforhold og betyr en begrensning i bruken av strekkstagplattform under slike forhold. Bruken av fleksible stigerør vil også være begrenset for så store dyp pga. tekniske forhold gitt blant annet fra det store hydrostatiske trykket. Aktuelle fleksible stigerør for dette aktuelle vanndyp vil uansett bli svært kostbare..

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en produksjons- og boreplattform som vil kunne benyttes ved meget store vanndyp, også vanndyp større enn 1000 m.

Denne hensikt oppnås ved en anordning av den mnledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av patentkravene.

Ved utformingen i henhold til oppfinnelsen er det muliggjort bruk av en strekkforankret konstruksjon også på så store vanndyp ved at man styrer den strekkforankrede konstruksjonens bevegelser og svingnings frekvensen slik at disse vidtgående blir undertrykket. Dette oppnås ved å anbringe strekkforankret konstruksjonsoverdel eller flytelegeme så langt under vannoverflaten at hele den strekkforankrede konstruksjon i så liten grad som mulig blir påvirket av bevegelser og uroligheter i sjøen, hvilke bevegelser normalt opptrer i det øverste sjikt. Strekkforarikring av flytelegemet skjer enten ved hjelp av stigerørene alene eller i konstruksjonen med egne strekkstag. Den halvt neddykkbare plattform er utstyrt med en hylse eller lignende som f.eks. er forbundet til et fagverk som er ført ned til nivået for det strekkforankrede flytelegemet, og som danner en føring eller glidende fastholdelse av flytelegemet. Dette bevirker at den strekkforankrede plattform er vidtgående stabilisert i sin vertikale stilling, noe som muliggjør strekkforarikring ved hjelp av stigerør eventuelt ved bruk av et forenklet strekkstagsystem, idet belastningene på det strekkforankrede legeme er redusert til et rninimum. Samtidig kan det benyttes stive stigerør eller risere som kan føres opp gjennom flytelegemet og helt opp til over vannivået til på høyde med plattformdekket i den flytende konstruksjon. Dette betyr at de ventiltrær eller de manifolder som anbringes øverst på de stive stigerør vil befinne seg over vannflaten, slik at tilkoblinger og frakoblinger og andre manøvreringer kan foretas på et tørt område. Fra ventiltrærne føres så en fleksibel stigerørsdel over til selve plattformen med tilkoblinger til de videre produksjonsenheter. Eventuelt kan denne overgang muliggjøres ved stive stålrør som er leddet i spesielle koblinger.

Stigerørene er således arrangert i en åpning i plattformdekket og vil være lett tilgjengelige. Samtidig kan dette hullet i plattformdekket benyttes for anbringelse av en borerigg, slik at et borerør kan føres ned gjennom den strekkforankrede delen slik at plattformen kan benyttes både til boring og til produksjon.

Ved utforming av den halvt neddykkbare plattforms underdel som et fagverk oppnås en stiv og sikker beskyttelse og føring av den strekkforankrede

plattformens flytelegeme, samtidig som det fremkommer en god beskyttelse av de fra flytelegemet opp til plattformdekket ragende, stive stigerør, slik at disse kan stå eller rage opp på fri måte. Disse kan hvis ønsket være omhyllet av et rørlegeme for å gi ytterligere beskyttelse.

Denne dyptgående konstruksjon kan også benyttes for anbringelse av en vanlig kjedefortøyning for den halvt neddykkbare plattform, slik at fortøyningspunktet på fordelaktig måte kan anbringes i flyteplattformens nedre del. En slik kjetting-opplagring er også en fordelaktig, rimelig løsning. Ved bølgebevegelser og i sterk vind vil den halvt neddykkede plattform kunne drives ut til siden, slik at strekkstagene blir bøyet om en vinkel f.eks. på 5-7,5°. Ved en vanndybde på f.eks.

1400 m vil dette ha som konsekvens at flytelegemet vil trekkes nedover vertikalt i sin føring om en lengde på mellom 7 og 14 m. Denne forelcyvning vil bare foregå

i en retning og vil uten problemer kunne kompenseres ved hjelp av de fleksible stigerør som er ført videre fra ventiltreet eller manifolden øverst på stigerørs-anordningen. Det har således overraskende vist seg at man ved en konstruktiv utforming i henhold til oppfinnelsen muliggjør en så kontrollert styring av en strekkforankret plattformdel at en forenklet slik variant også kan brukes på meget store dyp, idet man unngår de ellers opptredende belastninger på strekkstagene, samtidig som man oppnår en tørr og sikker videreføring av stigerørene opp til ventiltrær over vannoverflaten og med en fleksibel overgang til selve produksjons-anlegget.

En ytterligere fordel med konstruksjonens utforming er den mulighet det gis å redusere avstanden med stigerørene i dekksnivået. Den nødvendige avstanden mellom stigerørene f.eks. for 1400 m vil typisk være 5 m eller mer for å unngå kollisjon. For 300-500 m vil denne avstanden typisk være 2,5 til 3 m.

Ved å arrangere stigerørene eller riserne gjennom et flytelegeme som er godt neddykket vil det derfor være mulig å opprettholde f.eks. 5 m avstand mellom stigerørene i bunnen av flytelegemet, mens avstanden mellom stigerørene i dekksnivå kan være mye mindre, f.eks. 2,5 m. Dette muliggjør en vesentlig besparelse i dekket på den halvt neddykkede plattformen da den konstruktive utformingen av dekket blir enklere med derav følgende besparelser i stålvekt og kostnader. En slik visning av stigerørene vil i dette tilfelle typisk dreie seg om 1-2 grader. Dette vil ikke medføre store problemer for stigerørene eller boreoperasjonen, men vil gi vesentlige gevinster for arrangementet av ventiltreområdet og tilhørende dekksløsning.

Oppfinnelsen skal i det følgende illustreres nærmere ved hjelp av et utførelses-eksempel som skjematisk er fremstilt på tegningen, som viser:

Fig. 1 i et sideriss en anordning i henhold til opprinnelsen, og

fig. 2 er et perspektivriss som illustrerer den øvre del av anordningen ifølge oppfinnelsen.

Tegningene illustrerer en anordning ifølge oppfinnelsen som er sammensatt av en nedre strekkforankret plattformdel 1 og en øvre halvt neddykkbar plattformkonstruksjon som generelt er betegnet med 2. Selve plattformen eller dekselkonstruksjonen er betegnet med 9, mens skaftdelen eller underdelen er betegnet med 8. Underdelen 8 er her utformet som et rammeverk. Den streldcforankrede plattform er festet på sjøbunnen og stigerørene som fører opp til plattformdelens flytelegeme 5 er ført fra en su^erørramme 3 på havbunnen. Stigerørene og eventuelt strekkstagene er generelt og i fellesskap betegnet med henvisningstall 4. Den strekkforankrede plattformens flytelegeme 5 er anbragt så langt under vannoverflaten at den i minst mulig grad blir berørt av bevegelser i vannet. Over flytelegemet er stigerørene ført videre som stive elementer 6 opp til over vannflaten og ender der i en venultreanordning 7. VenuUtreanora^riingen kan også hvis ønsket være kombinert med en manifold. Fra venullreanordningen fører fleksible stigerør til et koblingspunkt på selve produksjonsplattformdekket 9. Lengden og arrangementet av de fleksible stigerør er gjort så lang og på en slik måte at de vil kunne oppta forskyvninger av flytelegemet i forhold til flyteplattformen. Over hullet i plattformdekket 9, hvor stigerørene ender kan det anbringes borefasiliteter 10 for å muliggjøre boring ned gjennom plattformen til sjøbunnen. Dette er bare rent skjematisk illustrert ved å antyde et boretårn 10. Den flytende plattform er fastholdt ved hjelp av en kjedelineforankring som generelt er betegnet med 12.

På fig. 2 er den øvre del av anordningen ifølge oppfinnelsen nærmere illustrert. Man ser her flyteplattformkonstruksjonen 2 med plattformdekket 9 og skaftene eller den neddykkede konstruksjonsdel som omfatter vertikale søyler 14 med tverrelementer 15 og 16. Disse elementer 14,15 og 16 danner tilsammen en fagverksdel som foruten å gi nødvendig oppdrift skal beskytte den øvre del av den strekkforankrede plattform og de oppadragende stigerør 6. Den neddykkede del av plattformen er gjort så lang at den rager ned til det rolige vannivå hvor flytelegemet 5 befinner seg. Flytelegemet 5 er fortrinnsvis anbragt i en førende omhylling 17 som bevirker at flytelegemet kun kan utføre vertikale bevegelser. Det har vist seg at plattformen ved vær- og vmdpåvirkning i det vesentlige kun vil flytte seg ut til siden og dette betyr at flytelegemet 5 hovedsakelig beveger seg i en retning nedover, og således ikke vil presses oppover høyere enn det konstruksjonsnivå man vil ha ved ren vertikal plassering av den strekkforankrede plattform. Dette betyr at de stive stigerør 6 kan videreføres opp til nivået med plattformdekket 9 hvor det kan anbringes ventiltrær, eventuelt manifold for videreføring av produktene. Det er her på det tørre sted tilkoblet fleksible stigerør som fører til produksjonsfasiliteter på dekket 9. Disse konstruksjonsdeler er ikke nærmere vist. Kjedelmeforankringen av den halvt neddykkbare plattform kan være montert parallelt med plattformben 14 i den øvre del, slik at de går ut i sin kjedeline først fra et fortøyningspunkt 13 som kan befinne seg ved en avstivning i fagverket.

Den viste konstruksjon med en fagverksunderdel på den halvt neddykkbare plattform gjør at bevegelsesmønsteret for den tilhørende strekkforankrede plattformdel blir kontrollert i en slik grad at det er mulig med en forenklet strekkforarikring av konstruksjonen, som samtidig holdes mest mulig rolig slik at materialtretthet og de problemer dette måtte medføre blir holdt på et minimum. Det er således med enkle midler muliggjort en produksjons- og boreplattform som kan benyttes både på normale dyp, men fremfor alt også er beregnet for bruk ved store havdyp såsom 1000-2000 m, og hvor plattformen også kan ha rom for lagring av oljeprodukter. Anordningen kan selvfølgelig også benyttes på vanndyp mindre enn 600 m.

Claims (6)

1. Anordning ved offshoreplattform, beregnet for bruk på store dyp ved produksjon/boring, hvilken plattform er forankret med en strekk- eller kjedeforankring (12) til havbunnen og hvor stigerør (4), henholdsvis borerør er ført sentralt fra havbunnen opp til en dekkskonstruksjon (9) via et under vannflaten anordnet flytelegeme (5) idet stigerørene (4) er ført opp til nivå med dekket (9), hvor det avsluttes med en ventiltreanordning (7), eventuelt en manifold, og at det fra ventiltreanordningen (7) er ført et fleksibelt stigerørsystem frem til dekket (9), idet rørene (11) er dimensjonert for opptak av vertikalbevegelse mellom dekk (9) og flytelegeme (15), karakterisert ved at offshoreplattformene omfatter et antall søyler eller skaft (14), som på i og for seg kjent måte er forbundet med hverandre, og i tillegg er forbundet med et senterelement (17) ved hjelp av mellomelementer (15, 16) slik at det dannes en fagverkskonstruksjon, og at flytelegemet (5) er anordnet flytbart opp og ned i senterelementet (17) idet både senterelementet (17) og flytelegemet (5) er anordnet i en posisjon lavere enn bølgebevegelsessonen i vannet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at at venultreanordningen (7) er anordnet på en støtteramme som er anbragt, og eventuelt styrt i en åpning i dekket (9).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at flytelegemet (5), stigerøret og slrekkstagkonstruksjonen er utformet for gjennomføring av et borerør fra et boretårn (10), som er eller kan anbringes over stigerørhullet i dekket (9).

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at stigerørene er ført ned til en stor vanndybde, f.eks. mellom 600 og 2000 m.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at stigerørene i den sfrekkforankrede del er anordnet i en større avstand fra hverandre enn stigerørene ved dekksnivå.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det fleksible stigerørsystem (11) er ført i en nedhengende bue frem til plattformens dekk (9).