NO310344B1 - Halvt nedsenkbart fartöy med vertikalt bevegelig dempeanordning - Google Patents

Description

Denne søknaden gjelder et halvt nedsenkbart fartøy, fcrtrinnsvis for petroleumsvirksomhet, hvis bæreevne hovedsakelig utgjøres av minst to pongtongskrog, med søyler på pongtongskrogene, eller alternativt hvor kun søyler med relativt stort tverrsnitt utgjør en vesentlig del av fartøy-ets bæreevne, hvor søylene bærer et hoveddekk, innrettet for bruk ved marine operasjoner,

Nærmere bestemt gjelder det et relativt stort, halvt nedsenkbart fartøy for forskjellige former for brønnarbeid som ordinær boring, men også tynnhullsboring, brønn-vedlikehold, brønntesting, "snubbing"-operasjoner; det vil si staking eller nedføring av utstyr på et relativt smalt kveilerør med utstyr anbrakt på den nedre enden av kveile-røret. Fartøyet vil i basisutførelsen kunne anvendes på havdyp ned til mellom 500m, men kan også tilpasses operasjon på større vanndyp ved å øke blant annet fartøyets bæreevne.

Under stilleliggende operasjon, spesielt hvor et halvt nedsenkbart fartøy utfører arbeid i grov sjø, vil fartøyet oppleve hivbevegelser på grunn av bølgene. Dønning vil også føre til langsom hivbevegelse selv i stille vær. Videre vil bølgene forårsake rulling og stamping. Hivbevegelse er uønsket ved brønnarbeid, av flere årsaker. Den medfører en dynamisk belastning på maskineriet som holder kveilerør eller borestreng vertikalt i brønnen, og hvor maskineriet vanligvis er konstruert for å kompensere for hivbevegelse, enten automatisk eller manuelt. Hivbevegelser kan forplante seg i brønnutstyr og medføre unøyaktighet i dybdeangivelser for eksempel ved loggeoperasjon. Ytterligere et eksempel er de situasjoner hvor man skal arbeide med utstyr i et forhånds-bestemt dybdenivå i brønnen, for eksempel avgreininger, ventiler, syklonseparatorer og annet utstyr i brønnen. Det er ønskelig å redusere disse hivbevegelsene i størst mulig grad. Ved å redusere hivbevegelsene for et slikt fartøy utvides dessuten fartøyets toleranse for dårlig vær, slik at operasjoner som med dagens teknikk må utsettes eller avbrytes på grunn av været, vil kunne påbegynnes tidligere på løyende vind, og avsluttes senere på økende vind. Et hivstabilisert fartøy ifølge foreliggende oppfinnelse vil altså ha lengre andel av operasjonstid ved dårlige værforhold. Et ytterligere moment ved oppfinnelsen er at ved reduserte hivbevegelser vil belastninger på grunn av vertikalakselerasjon og bøyning på stigerør, borestreng, kveilerør, samt belastning på borefluidpumper, forankring og annet utstyr reduseres til et lavere nivå i forhold til dagens kjente teknikk. De krappeste eller høyeste bølgene vil kunne slå oppunder bunnen av hoveddekket mellom pongtongskrogene, såkalt "slamming", som kan medføre brå fartøybevegelser og som kan medføre store påkjenninger på fartøyet.

Kjent teknikk på området

DE 26 49 371 beskriver et kranfartøy med vertikalt stående sidetanker med åpninger under vannlinjen som kan stenges/åpnes ved hjelp av klaffer. Klaffene kan beveges ved hjelp av hydraulikkmekanismer. Figur 2 i det tyske patentet viser langstrakte tanker 2 parallelt langs skrogsidene. Dette er i spalte 2 beskrevet slik: "Det er en ombygget oljetanker med opprinnelig dekksbredde B på omtrent 26,5 meter og et deplasement på omtrent 43 000 tonn, som endres ved ombygging ved tilføyelse av sidetanker 2 langs størsteparten av hver skipsside. Hver sidetank 2 er om lag 4,75 meter bred og inndelt ved hjelp av skott 3 i tre vanntette celler 2a, 2b, 2c. Sidetankene er festet langs overdelen av skrogsidene og har en dybde slik at de stikker med halvparten over og under vannlinjen sågar ved en krengning på ca. 5 grader. Bunnen 4 på sidetankene er utstyrt med en rekke forholdsvis store åpninger 5, som er fremstilt rettvinklede. Det kan se ut som om figur 2 viser plateformede utstikkende dempeanordninger på begge sider av skroget. Dette er imidlertid ikke tilfelle. Figur 2 i DE 26 49 371 viser et horsontalt snitt av fartøyet med sidetanker hvor de rektangulære åpningene i bunnen 4 av sidetankene er markert på figur 2.

US 3 986 471 viser og beskriver en dempeplate anbrakt mellom to katamaranskrog og som er anbrakt hengende i kjettinger eller vaiere fra vinsjer anbrakt under plattform-dekket, på søylene eller pongtongene, slik som beskrevet i spalte 8, fra linje 31. Det er beskrevet muligheten for å heise dempeplaten opp slik at den flyter på katamaranskrogene (figur 8) for å redusere friksjonen i forhold til vannet når fartøyet befinner seg i transitt. Det er også beskrevet at man kan fortøye dempeplaten mellom pontongene. I denne lagringsstillingen for dempeplaten i US 3 986 471 ligner den på en utførelse av foreliggende oppfinnelse hvor dempeplaten ifølge foreliggende oppfinnelse befinner seg i overkant av pontongene, hvor den i en foretrukket utførelse er fastmon-tert, og hvor den har sin anvendelse som dempeplate når fartøyet befinner seg i halvt nedsenket tilstand, men befinner seg helt klar av sjøen når fartøyet er deballastert og går i transitt. Dempeplaten i US 3 986 471 er ikke beskrevet slik at den skulle være innrettet til å dempe fartøyets hivbevegelse i sin øvre stilling, men kun være lagret for transitt. Ut fra tegningene ccr det også ut som om det vil være en viss avstand mellom dempeplaten og søylene, evt. mellom dempeplaten og pongtongene, slik at dempeplaten ved bruk som angitt i foreliggende oppfinnelse ved halvt nedsenket fartøy i grov sjø ville medføre fare for sammenstøt mellom dempeplaten og søylene, eventuelt med pongtongene, og dermed kunne skade fartøyet. Det er ikke beskrevet eller anvist i tegningene noen direkte mekanisk eller fast inn-låsing av dempeplaten mellom søylene, evt. pongtongene i US 3 986 471.

US 3 391 666 beskriver et halvt nedsenkbart fartøy med et firkantet pongtongskrog. For å dempe resonante bevegelser på grunn av bølger er det anordnet interne strukturer i de hule vertikale søylene som bærer hoveddeket over pongtongen. Det er ikke skissert noen ytre dempeanordning i det motholdte patentskriftet.

De ovennevnte hivbevegelser og andre bølgebevegelser kan motvirkes ved å anvende foreliggende oppfinnelse som består av et halvt nedsenkbart fartøy, fortrinnsvis for petroleumsvirksomhet, hvis bæreevne hovedsakelig utgjøres av minst to pongtongskrog, med søyler på pongtongskrogene, eller hvor fartøyets bæreevne utgjøres hovedsakelig av søylene alene, hvor søylene kan bære et hoveddekk, innrettet for bruk ved marine operasjoner, omfattende minst én, i det vesentlige horisontalt utformet dempeanordning som utgjør en fortrinnsvis direkte forbindelse mellom minst to av søylene eller pongtongskrogene. Det nye og oppfinneriske utgjøres blant annet av at dempeanordningen utgjør en stiv forbindelse mellom minst to av søylene, og at dempeanordningen og søylene 4 er utstyrt med samvirkende heiseinnretninger for vertikalforskyvelse på søylene av dempeanordningen.

Ytterligere oppfinneriske trekk ved fartøyet er å finne i de underordnede krav.

Oppfinnelsen vil nedenfor beskrives med henvisning til figurtegninger, hvor: Figur la beskriver skjematisk et vertikalt snitt babord - styrbord på et fartøy ifølge en første utførelse av oppfinnelsen, Figur lb beskriver skjematisk et vertikalt snitt på et fartøy ifølge en andre utførelse av oppfinnelsen, Figur 2 beskriver skjematisk et vertikalt langsgående snitt på fartøyet i en første utførelse av oppfinnelsen, Figur 3 beskriver skjematisk et vertikalt langsgående snitt på en første utførelse av fartøyet, hvor hoveddekket er senket ned i fartøyets transittstilling. Figur 4a er et skjematisk grunnriss en første utførelse av fartøyet, sett rett ovenfra, med hoveddekket fjernet fra sine bæresøyler. Figur 4b er et skjematisk grunnriss av en andre utførelse av oppfinnelsen. Figur la viser et skjematisk vertikalt snitt på tvers av fartøyet med hoveddekk eller arbeidsdekk 1, som holdes oppe av fortrinnsvis fire til seks søyler 4 som står vertikalt på to pongtongskrog 3. Et slikt hoveddekk 1 er i en foretrukket utførelse vanligvis utstyrt med en borerigg 60 for brønn-operasjoner. Boreriggen 60 kan i alternative utførelser være erstattet av andre bore- og borestrengs-håndterings-innretninger.

En horisontal dempekonstruksjon 2 er innmontert mellom de minst to pongtongskrogene 3. I en annen utførelse er denne forbindelsen mekanisk direkte, med en hovedsakelig horisontal plateform montert mellom pongtongskrogene 3. Forbindelsen mellom pongtongskrogene 3 kan være indirekte via bæresøyler 4, ved at dempeanordningen 2 kan være innmontert mellom bæresøylene 4, noen få meter over pongtongskrogene 3, uten at dette avviker fra oppfinnelsen.

Figur lb viser en andre utførelse av fartøyet, hvor bæreevnen utgjøres i det vesentlige av fortrinnsvis fire vertikale søyler (4).

Hensikten med og effekten av dempekonstruksjonen er å dempe fartøyets hivbevegelser ved å dispergere bølgekreftene og vannstrømningen, men vil også i relativt mindre grad også medvirke til en viss dempning av og rulling og stamping. Når bølger passerer fartøyet blir pongtongskrogene og bæresøylene påvirket av vannets forflytning slik at det oppstår hiv i fartøyet. Den vertikalt oppadstigende og synkende vann-strømmen vil bli delvis bremset av dempekonstruksjonen 2 og tvunget delvis utenfor og delvis gjennom dempekonstruksjonen 2 på vei opp mot og på vei ned fra hoveddekket 1. Samtidig vil hele fartøyet overta en del av vannmassenes oppover-rettede eller nedoverrettede bevegelsesmengder, samtidig som vannmassenes bølgeamplitude har avtatt, slik at den vertikale akselerasjonen dempes. En ytterligere effekt er at eventuelle slag under hoveddekket unngås eller reduseres. Dette betyr at enhetens fribordhøyde kan reduseres relativt sett i forhold til kjente fartøy. Dette gir bedre fartøystabilitet og kan også medføre lavere kostnader.

Figur 2 viser et skjematisk riss og vertikalt langsgående snitt gjennom fartøyet, hvor dempekonstruksjonen 2 er vist i snitt. En eller flere vertikale åpninger 22 i dempekonstruksjonen 2 er innrettet for å tillate en begrenset vertikal vanngjennomstrømning og derved medføre dempning av bølgers effekt på fartøyet, og samtidig for å dispergere energien i bølgetopper som ellers, uten dempekonstruksjonen 2, ville få vannmasser til å slå i undersiden 11 av hoveddekket l.

I alternative utførelser kan dempekonstruksjonen bestå av et gitter med flere horisontalt liggende plater med spal-ter mellom, eller en rist-lignende utforming.

Dempeanordningen 2 er i en første utførelse og som vist 1 figurene la og 2 og 3 montert i overkant av pongtongskrogene 3. Hensikten med å plassere dempeanordningen 2 så høyt er at når fartøyet deballasteres så vil dempeanordningen 2 havne over vannflaten, og dermed ikke kunne virke bremsende ved transitt, dvs. når fartøyet skal bevege seg som et ordi-nært (katamaran-)skip gjennom sjøen. De to pongtongskrogene 3 skal være hydrodynamisk utformet på en slik måte at de moter liten vannmotstand når fartøyet går gjennom sjøen, og også utformet i det vesentlige likt i begge ender slik at fartøyet kan kjøre i begge retninger i forhold til pongtongskrogene 3. Med den direkte mekaniske forbindelse og med dempeplaten 2 montert i overkant av pongtongskrogene 3, som beskrevet ovenfor blir katamaranskrogene 42 i US 3 986 471 overflødige, og vannmot st anden i deballastert transitttilstand redusert. Figur 3 viser et skjematisk riss og delvis snitt på langs gjennom fartøyet og dempeanordningen 2. I en foretrukket utførelse har fartøyet kraftanordninger 8 for fremdrift og dynamisk posisjonering, og pongtongskrogene er hydrodynamisk utformet for fremdrift i fortrinnsvis begge lengde-retninger av pongtongskrogene 3. Slike kraftanordninger kan være såkalte "azipod thrustere" med horisontal propellaksling montert på en roterbar vertikal stamme som inneholder en vertikal aksel og gir, og hvor propellens kraftvirkning kan roteres fritt 360°- horisonten rundt. Figur 4a viser et skjematisk riss av en første utførelse av fartøyet sett rett nedenfra. Mellom pongtongskrogene 3 er dempekonstruksjonen 2 innmontert. Dempeanordningen 2 har i en foretrukket utførelse flere vertikale åpninger 22 innrettet for å tillate en begrenset vertikal vanngjennomstrømning og derved medføre dempning av bølgers effekt på fartøyet. Disse åpningene er utformet ut fra aktuelle bølge- og strømnings-forhold for vanlig operasjon. Dempeanordningen 2 med åpningene 22 vil delvis hindre og delvis forsinke gjennomstrømningen av vann og således virke som et mekanisk filter på fartøyets vertikalbevegelse eller hiv. Effekten av filteret er matema-tisk sett å redusere de høyfrekvente amplitudene av hiv.

Figur 4b viser en andre utførelse av fartøyet vist i figur lb, hvor man kan se dempeanordningen 2 og søylene 4 sett rett fra undersiden.

I alternative utførelser kan åpningene 22 være forsynt med luker eller spjeld 23 med ventilvirkning slik at de er innrettet for å slippe vannet igjennom hovedsakelig i én retning, oppover eller nedover. Dette kan bidra med at vannmasser slipper lett gjennom spjeldene på opptur, men at de ikke slipper vannet like lett gjennom på vannets tilbaketur, og dermed demper fartøyets motsatte bevegelse. På denne måten kan slike spjeld 23 bidra til å endre plattformens oppførsel vea hiv.

Figur 4b viser en andre utførelse av fartøyet, i riss sett rett nedenfra. Denne utførelsen har ikke pongtonger på søylene 4, og dempekonstruksjonen utgjør i denne utførelsen den direkte mekaniske forbindelse mellom søylene 4, som fartøyet flyter på.

Fartøyet er i en første utførelse konstruert slik at søylene 4 og hoveddekket 1 er utstyrt med samvirkende innretninger 5 og 5<1> innrettet for å kunne vertikalforskyve hoveddekket 1, fortrinnsvis både for å heve hoveddekket 1 og senke hoveddekket 1 i forhold til pongtongskrogene 3. Dermed kan hoveddekket senkes ned svært nær pongtongskrogene 3 slik at stabiliteten av fartøyet økes og luftmotstanden reduseres vesentlig når det halvt nedsenkbare fartøyet er deballastert og befinner seg i overflatestilling kun flytende på pongtongskrogene. I en første utførelse er hoveddekket 1 og søylene 4 innrettet for å kunne senke hoveddekket 1 hovedsakelig helt ned på pongtongskrogene 3 eller dempeanordningen 2.

I den første utførelse hvor hoveddekket 1 kan vertikal-forskyves i forhold til søylene 4, vil fartøyet kunne operere med ulike dypgående, det vil si at hoveddekket 1 kan for eksempel jekkes til ulike høyder i forhold til havflaten og søylene 4, for å sikre optimal samvirke mellom fartøyet og dempeanordningen 2 på den ene side, og de fremherskende operasjons- og værforhold på den annen side.

I en foretrukket utførelse av fartøyet er søylene 4 og eventuelt pongtongskrogene 3 er utstyrt med heisinnretninger 6 for å samvirke med heiseinnretninger 6• på dempeanordningen 2 for vertikalforskyvelse av dempeanordningen 2, fortrinnsvis både for å heve dempeanordningen 2 og senke dempeanordningen 2 i forhold til søylene 4 og pongtongskrogene 3. Ved å anvende de samvirkende heseinnretningene 6 og 6<1> og vertikalforskyve dempeanordningen i forhold til havflaten kan man forandre på fartøyets egenfrekvens for hiv, og dermed redusere fartøyets følsomhet for hivfrekvenser bort fra uønskede hivfrekvenser, for tksempel de frekvenser som samsvarer med dominerende lokale bølgefrekvenser eller bølgelengder. Denne endringen i fartøyets egenfrekvens for hiv kan forklares med egenfrekvensen for svingninger for den vannsøyle som delvis er avstengt mellom dempeanordningen 2, søylene 4 og havflaten.

I en utførelse av fartøyet er søylene 4 og hoveddekket 1 innrettet med innretninger 5 for å kunne heve og senke hoveddekket 1 i forhold til søylene 4.

Innretningene 5 kan være jekker, hydrauliske jekker, skrue-jekker eller lignende.

En arbeidsbrønn ( eng. : ^ moonpool") 24 i dempekonstruksjonen 2, som er innrettet for fri vertikal passasje for bore- eller brønnutstyr, befinner seg under et boretårn 60 eller annen innretning for brønnarbeid. En tilsvarende arbeidsbrønn 14 i hoveddekket 1, innrettet for fri vertikal passasje for bore- eller brønnutstyr, befinner seg vertikalt under boretårnet 60 og over arbeidsbrønnen 24.

Hoveddekket 1 sammen med de minst to pongtongskrogene 3 vil gi fartøyet større stabilitet enn et enkeltskrogs ( eng. : " monohull") fartøy med tilsvarende hoveddekk. På hoveddekket 1 over de to pongtongskrogene 3 plasseres boligkvar-ter, helikopterdekk, "Utilities"-avdeling, lager og boretårnet 60.

Pongtongskrogene 3 og søylene 4 kan være inndelt i tankseksjoner for å sikre nødvendig stabilitet også i de tilfeller hvor fartøyet har blitt skadet og vann trenger inn. Tankseksjonene vil ha nødvendig og tilstrekkelig kapasitet for ballastering og trimming av fartøyet, men de kan også være tilrettelagt for lagring av olje, gass eller borehulls-fluider eller annet.

Claims (11)

1. Halvt nedsenkbart fartøy, fortrinnsvis for marin petroleumsvirksomhet, hvor hele eller deler av deplasementet utgjøres av minst to søyler (4), hvor søylene bærer et hoveddekk (1), omfattende en horisontalt anbragt plateformet dempeanordning (2) med vertikale åpninger (22) i dempeanordningen (2) innrettet for å tillate en begrenset vertikal vanngjennomstrømning gjennom dempeanordningen (2), karakterisert ved at dempeanordningan (2) utgjør en stiv forbindelse mellom minst to av søylene (4), og at dempeanordningen (2) og søylene (4) er utstyrt med samvirkende heiseinnreLninger (6, 6') for vertikalforskyvelse på søylene av dempeanordningen (2).

2. Fartøy ifølge krav 1, karakterisert ved at dempeanordningen (2) hovedsakelig er utformet som et gitter av plateformede stag eller vinger.

3. Fartøy ifølge krav 1, karakterisert ved en arbeidsbrønn { yxmoonpool") (24) gjennom dempeanordningen (2), hvis arbeidsbrønn (24) er innrettet for fri vertikal passasje for bore- eller brønnutstyr, og som hovedsakelig befinner seg under et boretårn (60) og eventuelt en ar-beidsbrønn (14) ("moonpool") i hoveddekket (1), eller tilsvarende innretning for brønnarbeid eller brønnintervensjon.

4. Halvt nedsenkbart fartøy, fortrinnsvis for marin petroleumsvirksomhet, hvis deplasement hovedsakelig utgjøres av minst to pongtongskrog (3), med søyler (4) på pongtongskrogene (3), hvor søylene bærer et hoveddekk (1), med en horisontalt anbragt plateformet dempeanordning (2) med vertikale åpninger (22) innrettet til å tillate en begrenset, vertikal vanngjennomstrømning gjennom dempeanordningen (2), karakterisert ved at dempeanordningen (2) utgjør en stiv forbindelse mellom minst to av pongtongskrogene (3), og at dempeanordningen (2) er montert mellom pongtongskrogene slik at dempeanordningen (2) befinner seg i eller under fartøyets vannlinje når fartøyet flyter i halvt nedsenket stilling med pongtongskrogene (2) nedsenket under vann.

5. Fartøy ifølge krav 4, karakterisert ved at dempeanordningen er anbrakt i nivå med pongtongskrogenes (3) overkant og mellom pongtongskrogene slik at dempeanordningen (2) befinner seg over pongtongskrogenes (3) vannlinje når pongtongskrogene (3) flyter i overflatestilling.

6. Fartøy ifølge krav 5, karakterisert ved at dempeanordningen (2) er montert på søylene (4) over pongtongskrogenes (3) overkant.

7. Fartøy ifølge krav 4, karakterisert ved at dempeanordningen (2) hovedsakelig er utformet som et gitter av plateformede stag eller vinger.

8. Fartøy ifølge krav 4, karakterisert ved at søylene (4) og eventuelt pongtongskrogene (3) er utstyrt med heisinnretninger (6) for å samvirke med heiseinnretninger (6') på dempeanordningen (2) for vertikalforskyvelse av dempeanordningen (2), fortrinnsvis både for å heve dempeanordningen (2) og senke dempeanordningen (2) i forhold til søylene (4) og eventuelt pongtongskrogene (3) .

9. Fartøy ifølge krav 4, karakterisert ved at søylene (4) og hoveddekket (1) er utstyrt med samvirkende heiseinnretninger (5) for vertikalforskyvelse av hoveddekket (1) , fortrinnsvis både for å heve hoveddekket (1) og senke hoveddekket (1) i forhold til pongtongskrogene (3).

10. Fartøy ifølge krav 9, karakterisert ved at hoveddekket (1) er innrettet til å senkes hovedsakelig helt ned på pongtongskrogene (3) eller dempeanordningen (2).

11. Fartøy ifølge krav 4, karakterisert ved en arbeidsbrønn { s<y>moon<p>oo<l>") (24) gjennom dempeanordningen (2) , hvis arbeidsbrønn (24) er innrettet for fri vertikal passasje for bore- eller brønnutstyr, og som hovedsakelig befinner seg under et boretårn (60) og eventuelt en ar-beidsbrønn (14) ("moonpool") i hoveddekket (1), eller tilsvarende innretning for brønnarbeid eller brønnintervensjon.