NO313794B1 - Anordning ved bore- og produksjonsskip - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved bore- og produksjonsskip for hydrokarboner omfattende: en boreseksjon med en borestreng, et antall ankringsliner som forløper mellom forankringer på havbunnen og skipet, idet skipet kan dreies/roteres i et horisontalplan, og borestrengens rotasjonsakse sammenfaller med skipets rotasjonsakse, og et antall produksjonsledninger for hydrokarboner leder via havbunnen og oppad til en oppførings-enhet og videre til skipets produksjons/lager-seksjon.

Således har oppfinnelsen befatning med et ettskrogs bore- og produksjonsskip som samtidig kan gjennomføre boring, og produsere olje og gass fra separate, fleksible stigerør eller ledninger, og hvor skipet eventuelt kan lagre råoljen.

Samtidig angis det en utforming av selve skroget til et ettskrogs-skip som vil være særlig egnet til å bore petroleumsbrønner eller gjøre brønnintervensjoner med stive stigerør og som kan benyttes til samtidig produksjon av olje.

Med oppfinnelsen tas det videre sikte på å frembringe en skrogfasong som gjør skipet særlig velegnet til operasjoner på dypt vann, selv under vanskelige værforhold med store bølger, strømsjø samt sterk vind.

Boring og produksjon etter olje og gass til havs gjennomføres enten med flytende borefartøyer eller bunn-faste innretninger. De kjente flytende fartøytyper for boreoperasjoner kan enten være halvt nedsenkbare borerigger, som også kalles semisubs, eller kan omfatte boreskip. I den påfølgende beskrivelse benyttes betegnelsen «skip» på et ettskrogs skip. Det skal refereres til norsk patentsøknad nr. 87.1839 og norske patentskrifter nr. 119.014 og 160.294.

Flytende produksjonsinnretninger til havs har hittil vært enten basert på semisub skrog eller konvensjonelle tankskipsskrog. Semisubskrog har den fordel at de kan kombinere boring og produsjon. Dette skyldes at de er forankret i en posisjon, uten å rotere med vær og vind. Dermed kan fleksible, stigrør bringes fra havbunnen opp til en fast side på semisuben, mens boreoperasjonene kan fort-sette i semisubens sentrum, tilnærmet uavhengig av produk-sjonsoperasjonene. Semisubs er dessuten svært velegnet som borefartøy. Dette skyldes at de har lite vannlinjeareal og gunstig respons ved operasjoner i ugjest-milde farvann. Med gunstige respons fartøyet mener en at utslagene, dvs., amplitudene, under hiv, rulling og stamping er relativt små i store bølger. Samtidig er responsperioden, definert som tidsforløpet fra et maksima og tilbake til det samme maksima, lengre enn for ettskrogs skip, gjerne 15-16 sekunder eller mere. For alle typer flytende borefartøyer er det de vertikale hiv-bevegelser som er særlig kritiske.

Ulempen med semisubs er at de har relativt liten lasteevne, og er avhengig av kontinuerlige forsyninger av forbruksmateriell under boreoperasjonen. Semisubs er føl-somme for tyngdepunktsforflytninger på dekk, de er kostbare å bygge og kan ikke lagre olje uten at de bygges store og svært kostbare. Semisubs med kombinert boreanlegg og olje-lager er ikke bygget til dato.

Skip har de siste år hatt en tiltagende suksess som flytende produksjonsinnretninger. Dette skyldes at de er relativt rimelige, kan lett bygges om fra tankskip til kombinert produksjons- og lagerskip for olje, kan ta stor nyttelast, er lite følsommme for flytting av dekkslaster, og kan lett flyttes til nye oljefelter etter at det første feltet er tømt.

Ulempen med de hittil kjente produksjonsskip er at de ikke kan benyttes til å bore eller vedlikeholde brønner samtidig med produksjonen. Dette skyldes at disse skipene både har en skrogfasong som gir ugunstig dynamisk respons i grov sjø til å kunne utføre langvarige boreoperasjoner og at innføring av boresystemer i svivelområdet gir svært kompliserte og risikofylte løsinger ombord.

Det er vanlig å benytte boreskip med skipsskrog, men de har hittil ikke vært benyttet til lengre tids produksjon av olje eller gass. Kjente boreskip har vist seg å ha klare begrensninger i sitt anvendelsesområde. De er svært føl-somme overfor større bølger og har en mindre gunstig beveg-elsesrespons sammenlignet med semisubs. Disse dårlige dyna-miske sjøegenskapene for boring har medført at boreskip, til tross for sin utmerkede lasteevne, ikke kan brukes i mer ugjestmilde strøk, som Nordsjøen og Atlanterhavet. Boreskip har imidlertid stor utbredelse og anvendelse i mere gjestmilde strøk, som i havområdene utenfor Brasil, Indonesia og lignende. For å kunne gjennomføre boreoperasjoner sikkert og effektivt er det spesielt nødvendig at skipets respons i hiv er gunstig, dvs. at egenperioden er høy samtidig som at amplituden blir lavest mulig. Skipets bevegelser i rull og i noen grad i stamp betyr også noe, men er mindre kritisk. Det er kjent at skrogfasongen på et skip kan få innflytelse på skipets hivrespons, både når det gjelder periode og amplitude. Således er det i japansk patent publikasjon 57058584 A beskrevet en skrogfasong som skal kunne redusere stampebevegelsene på et skip. Den beskrevne skrogfasong angir en utbuling/lepper på skipets skrog under vannlinjen, noe som også vil kunne øke skipets egenperiode i hiv. Andre patentskrifter som angir varianter av utbulinger/lepper under vannlinjen US patenskrifter nr. 2.327.660 og 4.372.240. Bassengforsøk i regi av patentsøker har bekreftet at en utbuling under skipets vannlinje kan ha en positiv effekt på skipets hivrespons. Imidlertid viste bassengforsøkene også at for en liten del av bølgespekteret kunne hivamplituden bli kraftig forsterket dersom leppen var til stede alene, uten andre modifikasjoner av skroget. Innenfor en viss del av bølgespekteret oppsto en ugunstig resonans.

I US patent 3,386,404 er det angitt forskjellige skrogfasonger med utbuling, i kombinasjon med vann som strømmer inn og ut av delvis lukkede rom i skipets skrog. Den foreslåtte, praktiske utformingen av et skipsskrog (figur 6 i patentskriftet) er imidlertid uhensiktsmessig for bruk på et bore- eller produksjonsskip. Dobbelrommene vil stjele svært mye av skipets nyttevolum. Skipet kan gjøres større for å kompensere, men dette er kostbart. Dobbeltskrog er sikring mot forurensing ved kollisjoner og grunnstøtinger. Dette er ikke mulig med den foreslåtte løsning uten at man etablerer et tredje, tett innerskrog. Dette øker stålvekt og kostnader for skipet ytterligere, noe som også går utover skipets nyttelast.

Bruk av åpne skipsbrønner (eng.: moonpool) i skip er velkjent, og benyttes bl.a på en rekke offshore fartøyer, som f.eks. for boring, løfting av utstyr ned på havbunnen, osv. En skipsbrønn på 7 x 7 m er også en typisk størrelse på de hittil bygde boreskip. Nyere boreskip, som for tiden planlegges for gjestmilde farvann som den meksikanske gulfen, og som har en lengde nær 220 m, planlegges med skipsbrønnåpninger fra 10 x 10 m til 10 x 20 m for avan-serte brønnoperasjoner og for å kunne løfte store brønn-rammer ned til havbunnen. Vannlinjearealet i de største, planlagte skipbrønnene for boreskip utgjør fra 2,5% og opp til 3,3 % av boreskipets vannlinjearal.

I tillegg til at konvensjonelle skipsskrog er lite egnet til borefartøyer i ugjestmilde strøk, har det vist seg ugunstig å samle både forankringsystem, produksjons-rørsystem og boreanlegg inn på et lite, begrenset område ombord på et skip. Et produksjonsskip vil ligge forankret i en relativt komplisert bøye- og svivelanordning og vil rotere rundt denne for å minimalisere miljøkreftene på skipet. Svivelen ligger normalt i den midtre eller den fremre del av skipet for at bølge- og strømkrefter skal kunne dreie skipet fritt. I bøye- og svivelområdet kunne en i teorien plassere boresystemer, men i praksis er dette særdeles vanskelig og risikofylt. I patentskriftene GB 2231356 og NO 171958 har en foreslått å kombinere boring, forankring og opptrekking av produksjonsrør i det samme området på et fartøy. Området inneholder i tillegg til forankringsystemene flere hydrokarbonførende ledninger under trykk. Et boreområde har en svært høg aktivitet, bl.a. ved at en nesten kontinuerlig foretar forflytning og løfting av tungt utstyr, som rør, sikringsventiler mot utblåsning, osv. Ulykkesstatistikker viser at dette er et av de farligste områdene på en offshoreinstallasjon. Det tyngste løftet kan bli over 250 tonn. Med en rekke farlige systemer samlet i et område, hvor det samtidig oppholder seg mennesker som ofte arbeider med løfte- og boreoperasjoner under tidspress, er det åpenbart at risikonivået vil bli uønsket høgt. Dette er bekreftet ved at boring kombinert med produksjon ombord på svivel-forankrede produksjonsskip hittil ikke er blitt realisert. Ønsket om å kombinere boring og produksjon ombord på skip har imidlertid lenge vært til stede fordi en dermed unngår innleie av dyre, flytende borerigger for boring og vedlikehold av de tilhørende undervannsbrønnene, samtidig som en bibehold-er skipets mange fordeler.

GB patentskrift GB 2066758 angir et produksjonsskip uten angivelse av eget boreanlegg. Skipet kan vedlikeholde brønner gjennom en skipsbrønn plassert tilnærmet midskips. Fig. 3 i patentskriftet angir opptrekk av et fleksibelt produksjonsrør på skipets utside, samtidig som en er i stand til å operere utstyr gjennom skipets sentrale skips-brønn. Skipet er imidlertid ikke forankret, men benytter i stedet dynamisk posisjonering. En fast forankring av dette skipet med flere liner vil tilnærmet umuliggjøre løsning fordi den valgte skipsløsing er avhengig av å fritt kunne rotere 360° for å kunne ta bølger, strøm og vind fra alle kanter. I tillegg synes den beskrevne løsning i patentskriftet å være rettet mot produksjon fra en enkel under-vannsbrønn som er ønskelig ved kortvarig testproduksjon eller ved tidligproduksjon over et begrenset tidsrom.

I patentsøknaden NO 940352 er det beskrevet et skip som skal kunne kombinere produksjon og lasting av olje til havs. Skipet har en servicesjakt forut for opptak av pro-duksjonsrør. For lastoverføring av olje til et annet skip er det angitt at det er fordelaktig at skipet har en baug-formet akterende for å redusere krefter fra bølger og vind. Dersom det beskrevne fartøy skal kunne operere med eget boreanlegg, vil dette måtte bli plassert over service-sjakten forut. Av tidligere nevnte grunner, er dette en lite gunstig løsning. Patentskrift GB 2276353 angir også en måte for overføring av hydrokarboner ved å benytte et skips akterende.

I patentsøknad NO 943085 er det angitt et tilsvarende skip som i NO 940352, men hvor en foreslår plassering av et brønnvedlikeholdssystem på skipets ytterside. Patentskriftene GB 2122140 A og NO 162062 har angitt en løsning med to skipsbrønner, en for opptrekking av stigerør og en annen for brønnintervensjon. Det er åpenbart at disse oppfinnel-sene setter store krav til posisjonering av skipet, og at denne kombinerte operasjonen må skje under værforhold som tillater at den ønskede posisjon på skipet kan opprett-holdes .

En annen løsning med å kombinere boring og produksjon på en skipsløsning, er angitt i NO 171957. Her fungerer skipet kun som produksjon og lager, mens svivel, opptrekk av produksjonsrør og boresystemer er plassert ombord på en strekkstagsplattform. Løsningen er svært kostbar ved at en trenger to flytende installasjoner, hvor det har vist seg spesielt at strekkstagsplattformer er kompliserte og dyre.

I patentskriftene NO 166479, NO 170878 og GB 2275230 er det beskrevet forskjellige løsninger knyttet til inn-trekking av fleksible stigerør i en svivel ombord på et produksjonskip. Felles for disse løsningene er at de er relativt kompliserte og derved illustrerer at det vil bli problematisk og sikkerhetsmessig betenkelig dersom en i tillegg skulle installere boresystemer i samme område.

Det er formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en konstruksjon av et bore- og produksjonsskip, hvor de ovennevnte ulemper knyttet til sikkerhet ombord og til skipets bevegelser helt eller delvis kan elimineres.

Anordningen ved bore- og produksjonsskipet ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet vedkombinasjonen av de hver for seg tidligere kjente trekk: at både skipets hekk og baug er innrettet til å innstilles mot været (vind/strøm),

at skipets enhet for oppføring av produksjonsledning-(ene) er posisjonert i en avstand fra skipets boreseksjon, såsom i en brønn, eller i tilknytning til skipssiden,

at ankringslinene er forbundet med skipet uten bruk av felles rotasjonssvivel (turret),

slik at skipet, ved utelukkende å dreies ca 180°, kan innstilles til å håndtere værforhold (vind/strøm) over hele sirkelen på 360°.

Særlig foretrukne utførelser av anordningen ifølge oppfinnelsen er definert i de respektive etterfølgende uselvstendige kravene 2-6.

Skipet ifølge oppfinnelsen anvendes for å kombinere produksjon av olje/gass med boring ombord på skipet slik at en ivaretar de etablerte, strenge krav til sikkerhet ombord, samtidig som at skipet og systemene ombord kan ope-reres året rundt, tilnærmet uavhengig av værforholdene.

Dette oppnåes ifølge oppfinnelsen ved at skipet ut-styres med boresystemer, hvor boringen fortrinnsvis skjer tilnærmet i skipets midtpunkt, som også vil representere skipets rotasjonsakse i horisontalplanet. Samtidig vil skipet være forankret til havbunnen slik at det minimum kan rotere minimum ca 180° rundt denne aksen.

Siden skipet er forankret midtskips, vil skipet være avhengig av propulsjonsanlegg i den ene eller begge endene som gir skyvekraft sideveis, slik at skipet hele tiden kan holdes opp mot været. Fordi skipet er forankret vil behovet for skyvekraft være langt mindre enn det som kreves ved dynamisk posisjonering. For at skipet skal kunne operere med varierende vind og sjøtilstander som kan opptre 360° rundt skipet, samtidig som skipets rotasjon er begrenset til ca. 270°, fortrinnsvis 180°, er det påkrevet at både skipets baug og akterparti blir utformet med tanke på å kunne motstå de værforhold som ventes å opptre i det aktu-elle området. En full symmetri på bau og akterparti er imidlertid ikke påkrevet, som eksempelvis bygges inn på pendelferger.

Et annet viktig særtrekk med oppfinnelsen er at de fleksible produksjonsrørene føres opp til skipet utenfor skipets rotasjonssentrum, eksempelvis på utsiden av skipet, tilnærmet ved skipets midtparti, og henges opp i et tilpasset røroppheng hvorpå produksjonsrørene føres videre inn til skipets prosessanlegg.

Ifølge en særlig foretrukket utførelse føres de fleksible produksjonsrørene opp gjennom en åpning i skipet utenfor skipets rotasjonsaks, eksempelvis gjennom en brønn (moonpool). Ved dette alternativet er det sikkerhetsmessig gusntig at røropphenget for produksjonsrørene lokaliseres lengst mulig bort fra skipets boligkvarter.

Røropphenget skal være utformet slik at produksjons-rørene skal kunne føres inn mot skipet fra en sektor på ca. 180°, mulig opp til 270°, i forhold til skipsiden. En foretrukket utførelse ved røropphenget, uansett plassering, er at det utformes med en svivel som kan oppta nevnte rotasjon på minst ca. 180°. Et antall produksjonsrør føres fra brønnrammen, som fortrinnsvis befinner seg på havbunnen nær skipets rotasjonsakse, først i retning bort fra brønnrammen og deretter opp mellom to av skipets anker-liner, og føres deretter over ankerlinene, fortrinnsvis under havflaten i retning mot skipssiden og til slutt vertikalt opp mot rør-opphenget. De fleksible stigerørenes posisjon kan reguleres med nødvendige flyte- og synkelegemer, eventuelt med i kombinasjon med enkle forankringssystemer. Denne type kontroll av innføringen av fleksible stigerør er velkjent og brukes bl.a. på Troll B plattformen i norsk sektor av Nordsjøen. En fordelaktig utførelse av røropphenget på utsiden av skipet, er når dette også kan fungere som en bølgebeskyt-telse av stigerørene der disse vertikalt føres gjennom havflaten. Dersom produksjonsrørene føres opp gjennom en åpning/brønn i skipet, er det ikke påkrevet med ekstra bølgebeskyttelse.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er at røropp-henget på utsiden av skipet, i tillegg kan forskyves en gitt lengde langs skipssiden, så som bevegbart opplagret til en langs skipssiden forløpende skinne. Lengden er til-strekkelig til at de innkommende produksjonsrørene ikke berører skipets forankringsliner. Dersom produksjonsrørene føres opp gjennom en åpning/brønn i skipet, er en slik forskyvning ikke påkrevet.

Skipet kan omfatte et eget propulsjonsanlegg som fungerer tverrskips, slik at skipet kan roteres tilbake når en når grensen for rotasjon er nådd. I dette tilfellet plasseres røropphenget i skipets bauparti, på utsiden av skroget, som i den første, beskrevne utførelsen, og skal kunne skyves rundt baugpartiet og langs skipssiden på begge sider av baugen, i en lengde som gjør at de innkommende produksjonsrørene ikke berører skipets forankringslinger når skipet med baugen opp mot på været og foretar nødvendig rotasjon. Også i dette tilfellet vil et antall produksjons-rør føres fra brønnrammen, som fortrinnsvis befinner seg på havbunnen nær skipets rotasjonsakse, først i retning vekk fra brønnrammen og deretter opp mellom to av skipets anker-liner, og føres deretter over ankerlinene, fortrinnsvis under havflaten i retning mot skipssiden og til slutt vertikalt opp mot røropphenget. De fleksible stigerørenes posisjon kan reguleres med nødvendige flyte- og synkelegemer, eventuelt i kombinasjon med enkle forankrings-systemer. Denne varianten vil medføre at en i særlig grad må ta hensyn til skipets utforming med tanke på bevegelser, fordi skipets stampebevegelser betyr mer jo lenger forut boringen skal foregå.

Selv om de samme prinsippene for skrogutforming ifølge oppfinnelsen som er beskrevet nedenfor kan benyttes for å dempe dets bevegelser, er det åpenbart at detalj løsningene for skrogutformingen vil bli forskjellig avhengig av om boreanlegget står i sentrum eller forut i skipet. Når boreanlegget står forut må en i stor grad ta hensyn til stamp, mens en med boreanlegget midtskips må prioritere å redusere skipets hivbevegelser.

Skrogformen ifølge oppfinnelsen anvendes til et fartøy for boring, med mulighet for å kombinere produksjon av olje og gass, hvor fartøyets bevegelser som følge av sjøgang dempes, slik at operasjoner nede i havbunnsbrønnen kan gjennomføres store deler av året, også i værharde farvann.

Forsøk i basseng har vist at en utbuling under vannlinjen alene på skipskroget har en positiv effekt på skipets hivrespons for større deler av bølgespekteret, men har en tildels sterk negativ effekt for en mindre del av bølge-spekterert ved at hivamplituden tvertimot forsterkes. For å kompensere denne uventede, og negative effekten fra utbul-ingen har det i regi av patentsøker vært gjort omfattende bassengforsøk hvor en med basis i en gitt, og dyna-misk sett gunstig, skrogfasong med utbuling under vannlinjen har testet effekten av forskjellige skipsbrønner. Skipsbrønnene ble variert både i størrelse, utforming og plassering. Resultatene viste at når skipsbrønnenes vannlinjeareal ble øket, ble den negative resonanseffekten i hiv etter hvert borte. I tillegg bidro et økende vannlinjeareal i skips-brønnene til en ytterligere dempning av hivamplitudene og en forlengelse av hivperioden for skipet. For å ha en effekt av betydning bør vannlinjearealet i skipsbrønnen overstige ca 8% av skipets totale vannlinjeareal. Samtidig bør vannlinjearealet i brønnen ikke overstige ca 30% med tanke på skipets kapasitet for å ta ombord nyttelast i forhold til skipets totale dimensjoner. Et vannlinjeareal i skipsbrønnene på ca. 15% av skipets totale vannlinjeareal syntes å være svært gunstig. For skipets hivrespons viste det seg gunstig med en fordeling av skipsbrønnarealet langskips i et forhold på ca 5,5 i lengde mot 1 i bredde. Dette ga samtidig muligheter for å bibeholde skips-skrogets langskips styrke, ved at brønnområdet kan legges innenfor en indre, langskips bjelke i skipsskroget, samtidig som et eventuelt behov for oljelagerkapasitet kan imøtekommes, samt at krav til skipsstyrke, stor bæreevne for variabel last, stabilitet og byggevennlighet blir opprettholdt. Forsøkene viste en ytterligere forbedring når skipsbrønn-arealet ble delt opp i flere mindre skipsbrønner, eksempelvis 3 stykker. En unngikk samtidig at det dannet seg større langskips bølger inne i skipsbrønnområdet. For de boretekniske operasjoner er det gunstig at sjøtilstandene inne i en skipsbrønn er så rolig som mulig. En overraskende og positiv effekt som oppsto ved å dele arealet inn i 3 brønner, var at de to ytre skipsbrønnene til en viss grad kansellerte bølgene inne i senterbrønnen, hvor det for den foreliggende oppfinnelse ansees fordelaktig at boreoperasjonene finner sted. De to øvrige brønnenes hovedfunksjon vil være å bedre skipets bevegelses-egenskaper, spesielt m.h.p. hivrespons.

Skipet for å kombinere boring og produksjon ombord ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere i den etter-følgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende figurer, hvori: Figur 1 viser et perspektivriss av et kombinert bore-og produksjonsskip ifølge oppfinnelsen ifølge en første utførelse hvor to første alternativer for oppføring av produksjonsrørene i skipet, er vist. Figur 2 og 3a viser et sideriss henholdsvis et planriss av det kombinerte bore- og produksjonsskip ifølge figur 1 ifølge et første alternativ nevnt i figur 1. Figur 3b viser et planriss av det kombinerte bore- og produksjonsskip ifølge det andre alternativ som er antydet i figur 1. Figur 4 og 5 viser et sideriss henholdsvis et planriss av et kombinert bore- og produksjonsskip ifølge oppfinnelsen ifølge en andre utførelse. Figur 6 viser en foretrukket løsning for mekanismen for ombordføring av en produksjonsledningen til et oppheng utenpå skipssiden. Figur 7 viser et tverrsnitt gjennom en skrogdel med brønn.

Like deler av de tegnede detaljer er gitt samme hen-visningstall på de ulike figurer.

Innledningsvis skal det vises til figur 1 som viser et perspektivriss av et boreskip som er bygget utformet på basis av skrogformen 10 ifølge oppfinnelsen.

Figur 1 viser et bore- og produksjonsskip med skrog 10 med et midtskipssideparti 12, kjølparti 14, et baugparti 16 og et hekkparti 18. Skrogets midtskip 12 kan ha stort sett loddrette skipssider gjennom vannflaten. Bore- og produksjonsskipet omfatter et boretårn 22 hvorfra en olje/gass-brønn, som leder ned i havbunnen 23, bores eller betjenes ved hjelp av en borestreng 24 eller liknende utstyr. Strengen 24 forløper fra skipets boretårn 22 nedad gjennom en vertikalt forløpende brønn 28 gjennom skipet. Strengen 24 definerer en vertikal akse som skipet dreier om.

Skipet er oppankret i forhold til havbunnen 23 via et antall ankerliner, i dette tilfelle fire liner 76,78,80, 82. Disse ankerlinene kan være festet til en svivel 83 som er anordnet inne skipet, og strekker på skrå utad og nedad i en vifteform til et feste på havbunnen 23. Skipet kan i utgangspunktet rotere 360° i horisontalplanet om svivelen 83. Svivelen har således samme rotasjonsakse 24 som skipet. Forøvrig er anvendelse av en svivel valgfri siden forank-ringslinene kan være fast forankret i/ved skipets kjølparti slik at de uten problemer kan oppta en delvis rotasjon av skipet, f.eks. over opptil 270°. Ifølge oppfinnelsen unngår man å benytte en rotasjonssvivel.

I tillegg til brønnen 28 kan skipet omfatte to ytterligere liknende brønner 26,30 (aktre hhv fremre). Disse brønnene 26,28,30 er dimensjonert som forklart foran og i det etterfølgende, for å gi skipet de ønskede kontrollerte dempede bevegelsesegenskaper i sjøen. I tillegg til boreut-styret omfatter skipet og utrustning for opphenting av olje og gass. Fra en utrustning i form av en brønnramme 60 på havbunnen 23 er den/de fleksible produksjonsrørene 62 ført opp på utsiden av skipet 10, tilnærmet ved skipets midtparti 12, og er opphengt i et tilpasset røroppheng 70, via en eventuell svivel 72, hvorpå produksjonsrørene 62 føres videre inn til skipets prosess- eller lageranlegg ombord.

På figur 1 er det også skissert en andre alternativ føring av produksjonsrørende oppad til skipet. Dette alternativet er vist ved rørledningen 62' på figur 1, som danner et alternativt løp under skipskjølen og oppad gjennom en brønn 30 hvori opphenget 70' er opplagret.

Røropphenget 70 hhv 70' for de to alternativene er forøvrig utformet slik at produksjonsrørene føres inn mot skipet fra en horisontal sektor på ca. 180° i forhold til skipsiden.

Et antall produksjonsrør føres fra brønnrammen 60, som ifølge en utførelse kan befinne seg på havbunnen nær skipets rotasjonsakse 24, først i retning Pl (se figur 1) bort fra brønnrammen 60, og deretter oppad P2 mellom to 80 hhv 82 av skipets ankerliner, og føres deretter over P3 ankerlinene, fortrinnsvis under havflaten (20 på figur 2) i retning mot skipssiden 64 og til slutt vertikalt (P4) oppad mot røropphenget 70. De fleksible stigerørenes 62 posisjon kan reguleres med nødvendige flyte- og synkelegemer 66 som danner en slyngeform, eventuelt i kombinasjon med enkle forankringssystemer 68. Som det framgår av figur 2 er opphenget 66 plassert over forankringslinen 80, men under hav-overflaten.

I den viste utførelse er skipet oppankret med de fire ankerlinene 76,78,80,82 idet det mellom hver av disse dan-nes en sektor på 90° ved en idealisert plassering. Produksjonsledningen 62 ledes fortrinnsvis bort fra brønnhodet 60 i en retning Pl som deler sektoren VI mellom to ankerliner 80 hhv 82 i to stort sett like sektorer. Produksjonsledningene ledes deretter oppad og videre tilbake frem mot opphenget 70 hhv 70' i en retning P3 hhv P3' som er tilnærmet motsatt av retningen Pl. Derved oppnås det en opti-mal produksjonslednings-unngåelse i forhold til de to til-støtende ankerlinene 80,82, og grunnlaget er lagt for at skipet kan dreies over en sektor på over 180° uten at ledningen 62 kommer i konflikt med eller berører ankerlinene 80,82.

Den skipsstilling som vises på figur 3 representerer derfor den ene ytterstilling for skipet, og skipet kan nå dreie i pilens F retning inntil baugen 16 vender den mot-satte vei mot venstre som er den andre ytterstilling. Når produksjonsrørene føres opp i en sentralt plassert brønn i skroget, slik det vises på figur 3a, tegner opphenget 70' en bue b2 tilsvarende over en halvsirkel med radius r2. Her ligger skipet, i sine ytterstillinger, stort sett på tvers av røroppføringen 62, mens ifølge løsningen på figur 3 ligger skipet på langs i sine ytterstillinger.

Når det anvendes et oppheng med en bevegelig skinne 90 på skipssiden, kan skipet dreies enda mere utover disse ytterpunktene, dvs opp imot 270°.

Tilsvarende vurdering gjelder for de tilfeller hvor det anvendes f.eks. bare 3 ankerliner dannende sektorer på 120°, eller f.eks. flere enn 4 ankerliner. Når skipet er konstruert slik at begge ender, dvs både hekk og baug, kan innstilles opp mot været, kan skipet nå korrekt innstilles til å håndtere værforhold (vind/strøm) over hele sirkelen på 360°, ved bare å dreies 180°.

Tar man nå utgangspunkt i en stasjonær rotasjonsakse, kan opphengssvivelen 72 for produksjonsrørene, tegne en bue bl som er større enn en halvsirkel, og med radien ri (se figur 3), når skipet dreies over 180°, dvs oppimot 270°, om aksen 24. Når opphenget 70 for produksjonsrørene er stasjo-nært til (den ene) skipssiden 64, er den gunstigste opp-hengsposisjon det punkt på skipssiden som gir kortest avstand til boreaksen 24. Når opphenget 70 for produksjons-rørene er plassert inne i skipet vil opphenget 70 tegne en bue større enn en halvsirkel med radius lik avstanden fra rotasjonssentrum 24 til opphenget 70. Når aksen er plassert midtskips, er ri tilnærmet lik halve skipsbredden.

For å optimalisere ledningsføringen når opphenget 70 er plassert på utsiden av skipet, «klar» av ankerne, er opphenget innrettet til å kunne forskyves horisontalt langs fartøyets skipsside. Dette gjennomføres ved at opphenget 70 er bevegbart opplagret i en skinne 90, skjematisk vist på figur 2 og 3. I den posisjon av opphenget som vises på figur 3, er opphenget 70 skjøvet helt til høyre langs skinnen 90, benevnt posisjon A på figur 3. Nå tenker en seg at vind/strømretningen endrer seg slik at skipet forskyves om aksen 24 slik at baugen svinger i pilen F sin retning. Når skipet er dreiet 90°, er opphenget 70 forskjøvet mot venstre slik det er ca i posisjon B på skinnen. Når skipet er dreiet ytterligere 90°, dvs totalt 180°, vil det være gunstig at opphenget er i posisjon C på figur 3. Skipet er nå altså snudd 180°, uten at ledningene 62 er kommet i konflikt med ankerlinene 80,82 fordi ledningene hele tiden beveger seg over linene med god klaring. Vinkelsektoren som skipet kan dreies om, vil i realiteten være godt over 180°, (dvs oppimot 270°) for fartøyet kan uten problemer svinge ytteligere til hver side, utover de 180°.

Normalt vil det anvendes 6-8 ankerliner for å oppankre et bore- og produksjonsskip, og da uten å benytte rotasjonssvivel, idet ankerlinene er fast forankret i skipet. Med organiseringen av produksjonsledningene oppad fra brønnhodet som ifølge oppfinnelsen, kan dreiningen av skipet med baugen/hekken opp mot været, foregå over 180° uten at ledningene vil berøre linene. For å dreie fartøyet til riktig posisjon anvendes fartøyets eget fremdrifts-maskineri.

Ifølge figur 3a føres produksjonsrørene 62' opp gjennom en åpning/brønn inne i skipet. Da kan den horisontale avstanden mellom rotasjonssentrum 24 og røroppheng 70' økes i forhold til løsningen hvor opphenget er plassert ved skipssiden, dvs at r2 kan være større enn ri. Ved at ankerlinene 78-84 danner en bratt vinkel nedad fra kjølen mot havbunnen reduseres faren for konflikt mellom produk-sjonsrør og ankerliner. I tillegg vil skipets rotasjons-sektor kunne økes helt opp mot 270°, avhengig av ankerlin-enes vinkel nedad mot bunnen, rotasjonsradius r2 og antall produksjonsrør 62'.

Ifølge en alternativ utførelse av oppfinnelsen er bore- og produksjonsutrustningen anordnet ved baugen/hekken av fartøyet slik det fremgår av sideriss på fig 4 og plan-snitt på figur 5.

Boreanlegget 22,24 er anordnet i skipets fremre del, dvs i forskipet (alternativt i akterskipet), og skipet kan være forankret til havbunnen via forankringsliner 76-82. Produksjonsledningsopphenget 70 er opplagret på utsiden av skipets baugparti, i en avstand fra aksen 24. I dette tilfelle skal skipet kunne ligge fritt på været, og være i stand til å rotere tilnærmet 360°. Skipet har et eget propulsjonsanlegg som også fungerer i tverretningen, slik at skipet kan roteres tilbake når en når grensen for rotasjon er nådd. I dette tilfellet plasseres røropphenget i skipets bauparti 16, på utsiden av skroget og kan skyves langs skipssiden for eksempel på en skinne, i en bue rundt baugen og et stykke bakover på begge sider av baupartiet, se særlig figur 5, i en lengde som gjør at de innkommende produk-sjonsrørene 62 ikke berører skipets forankringsliner 80,82 når skipet roterer. Også i dette tilfellet kan et antall produksjonsrør 62 føres fra brønnrammen, som fortrinnsvis befinner seg på havbunnen 23 nær skipets rotasjonsakse 24, først i retning vekk fra brønnrammen og deretter opp mellom to av skipets ankerliner 80,82, og føres deretter over ankerlinene, fortrinnsvis under havflaten i retning mot skipssiden og til slutt vertikalt opp mot røropphenget 70. De fleksible stigerørenes posisjon kan reguleres med nødvendige flyte- 66 og synkelegemer 67, eventuelt med i kombinasjon med enkle forankringssystemer. Denne varianten vil medføre at en i særlig grad må ta hensyn til skipets utforming med tanke på bevegelser, fordi skipets stampebevegelser betyr mer jo lenger forut boringen skal foregå. Også i dette tilfelle kan skipet takle værforhold fra alle sider, ved kun å dreie 180°.

På figur 6 er det vist et forstørret utsnitt av et ledningsoppheng 70 som kan forskyves langs skipssiden eller. Figuren viser skrogets skipsside 64. På utsiden av skipssiden 64 er det anordnet en skinne 94 (forenklet skissert på figur 6) som forløper på langs av skipssiden 64 i en passende høyde over vannlinjen. Et produksjonsrør 62 rager oppad av sjøen 20 og løper opp til svivelen 72 som kan rotere i toppen av røret. Røret 96 leder videre fra svivelen og til produksjonsanlegget eller lagertanker ombord. Svivelen 72 er opplagret i f.eks. en hjulgående enhet 98 som kan være hjulgående, for bevegelse langs skinnen. Enheten 98 omfatter også en drivenhet (ikke vist) som benytte til å kontrollere bevegelsen og fikseringen av enheten 98 på/langs skinnen 94. Et slikt skinnesystem kan anvendes til å forskyve opphenget langs skipssiden ifølge den skrogutforming som fremgår av figurene 1-3, og rundt skipets baugparti slik det framgår av figur 4-5.

Som nevnt foran skjer boreoperasjonen ved at bore-strengen 24 er ført fra skipets dekk og gjennom en gjennom-gående brønn 28 i skipet og nedad til havbunnen.

Skroget kan omfatte en eller flere fremre og bakre brønner 26,30 for på gunstig måte å påvirke skipets hiv-bevegelser. Brønnene 26,28,30 forløper sammenhengende fra øvre dekk vertikalt gjennom hele skipet og munner ut i sjøen under kjølen. Vannet vil således stå et stykke oppad i brønnen og i en stasjonær tilstand innstilles på et nivå som kalles vannlinjenivået, og slik det tydeligst framgår på figur 7 med henvisningstallet 20. Figur 7 viser et tverrsnitt av skrogformen ca midtskips. Når skipet begynner å bevege seg i bølger, vil vannstanden i hver brønn begynne å fluktuere oppad og nedad som en bevegelig vannsøyle, i forhold til et vannlinjenivået 20.

Forøvrig er oppføringen av produksjonsrør 62' via brønnen 30 vist skjematisk på figur 7. Røret 62' leder oppda gjennom brønnen 30 nedenfra og til et oppheng/svivei-system 70'. Opphengets 70' festestag 71' til skipsskroget er også vist skjematisk på figut 7.

Ifølge en løsning som også vises på figur 1, er skipet utstyrt med 3 brønner med stort sett rektangulært plan-snitt, og som forløper lengdeveis langs skipets langsgående akse.

Claims (6)

1. Anordning ved bore- og produksjonsskip for hydrokarboner hvor omfattende: en boreseksjon med en borestreng (24), et antall ankringsliner (78,80, 82,84) som forløper mellom forankringer på havbunnen og skipet, idet skipet kan dreies/roteres i et horisontalplan, og borestrengens (24) rotasjonsakse sammenfaller med skipets rotasjonsakse, og et antall produksjonsledninger (62) for hydrokarboner leder via havbunnen (66) og oppad til en oppføringsenhet og videre til skipets produksjons/lager-seksjon, karakterisert ved kombinasjonen av de hver for seg tidligere kjente trekk: at både skipets hekk og baug er innrettet til å innstilles mot været (vind/strøm), at skipets enhet (70) for oppføring av produksjonsled-ning(ene) (62) er posisjonert i en avstand fra skipets boreseksjon, såsom i en brønn, -eller i tilknytning til skipssiden, at ankringslinene (78,80, 82,84) er forbundet med skipet uten bruk av felles rotasjonssvivel (turret), slik at skipet, ved utelukkende å dreies ca 180°, kan innstilles til å håndtere værforhold (vind/strøm) over hele sirkelen på 360°.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at boreseksjonen (24) og oppførings-enheten (70) er utformet i innbyrdes adskilte områder ved skipets langsgående midtakse i forbindelse med respektive gjennom skipsskroget innbyrdes adskilte forløpende brønner (28,30), eventuelt at boreseksjon (24) og oppføringsenhet (70) er posisjonert med innbyrdes avstand i forbindelse med en eneste gjennom skipsskroget forløpende brønn.

3. Anordning i samsvar med krav 1 og 2, karakterisert ved at oppføringsenheten (70) posisjonert i tilknytning til skipssiden er innrettet til å kunne forskyves en gitt lengde langs skipssiden, såsom bevegbart opplagret til en langs skipssiden for-løpende skinne (90).

4. Anordning i samsvar krav 1, karakterisert ved at skipets boreseksjon med boreaksen (24) er anordnet tilstøtende til skipets baug- (16) eller hekk (18), og at skipets oppføringsenhet (70) for produksjonsledningen(ene) (62) er posisjonert i en avstand fra boreseksjonen, i skipets baug(forskip)/hekkparti .

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at oppføringsenheten (70) er, ved hjelp av en forskyvningsinnretning (90), innrettet til å kunne forskyves en gitt lengde i en bueform rundt baug/hekk-partiet og en gitt lengde videre langs skroget på begge sider av baug/hekk-partiet.

6. Anordning i samsvar med krav 4-5, karakterisert ved at forskyvningsinnretningen (90) omfatter et skinnesystem (90) hvortil oppføringsenheten (70) er glidbart er opplagret