NO314392B1 - Flytende offshore-bore/produksjonsstruktur med lite dypgående - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt boring og produksjon av olje offshore, mer særskilt en flytende offshore-bore/produksjonsstruktur innbefattende et skrog med en ballasterbar bunndel, skrogdeler som rager opp gjennom vannflaten fra bunndelen, og et dekk over vannflaten og båret av de nevnte skrogdeler, hvilken bunndel har en gjennomgående åpning for boreutstyr og/eller stigerør.

Innenfor offshore-oljeindustrien benyttes flytende strukturer i områder hvor dypt vann resulterer i at kostnadene i forbindelse med et tårn som står på havbunnen blir for store, selv for store oljereserver. Slike flytende strukturer er kjent i form av halvt neddykkbare oppjekkbare plattformer, fartøyer som holdes fortøyet ved hjelp av et antall ankre, dynamisk posisjonerte fartøyer som benytter et antall trustere for å holde flyteren på plass på stedet, og strekkstagplattformer (TLP).

Hver struktur har sine fordeler og ulemper. Dynamisk posisjonerte fartøyer eliminerer behovet for ankere og fortøyningsliner, men har et stort overflateareal som utsettes for bølger og strømmer, noe som kan medføre bruk av en betraktelig mengde energi for å holde fartøyet i posisjon. Det store overflateareal resulterer også i at fartøyet utsettes for hiv, stamping og rulling under påvirkning av bølgene. De halvt neddykkbare oppjekkbare plattformer har mindre overflateareal som utsettes for bølger og er derfor mindre utsatt for stamping og rulling, men de utsettes for hiv-bevegelser og de er ikke beregnet for lagring av større oljemengder.

En minimalisering av miljøinduserte bevegelser er ønskelig ikke bare fra et sikkerhets-og komfortsynspunkt, men også ut i fra operasjonsbetraktninger, fordi bore- og produk-sjonsforbindelser må utføres slik at de kan oppta strukturens bevegelser. Kostnadene i forbindelse med konstruksjon og bygging av forbindelsene er direkte relatert til strukturens hiv, stamping og rulling.

En TLP er relativt gunstig med hensyn til hiv, stamping og rulling. Imidlertid er en TLP en dyptstikkende struktur som er konstruert primært for dype farvann hvor sjøen kan være relativt grov.

Av relevante publikasjoner kan nevnes US 3490406 og GB 2296686. Av disse viser US 3490406 en halvt neddykbar plattform omfattende et skrog med en ballasterbar bunndel, skrogdeler som rager opp gjennom vannflaten fra bunndelen, og et dekk over vannflaten og båret av de nevnte skrogdeler, hvilken bunndel har en gjennomgående åpning for boreutstyr og/eller stigerør. Med hensyn til GB 2296686 dreier det seg kortfattet om en lagringsstruktur, altså en flytende struktur for produksjon og lagring. Denne strukturen har imidlertid heller ikke noen beskyttende brønn.

Kjent teknikk tar således ikke tilstrekkelig hensyn til de behov som foreligger i dype farvann som er relativt rolige og hvor de maksimale bølger sjelden overskrider 9-12 m.

Det er således en hensikt med oppfinnelsen at offshore-strukturen skal bære en eller flere moduler eller dekk for prosessutstyr, en borerigg, prosessanlegg og personellkvarter, og der boring og/eller produksjon skjer gjennom en senterbrønn i skroget. Skroget skal innbefatte fast ballast, et oljelagringsområde, og tomrom og variabel ballast for kompensering for den lagrede oljes lavere vekt. Det er også ønsket at skroget utføres med et relativt lite vannplanareal, og videre også utføres slik at det har rulle- og stampeperioder som er forstemt relativt bølger i det område hvor skroget skal benyttes.

Det er dessuten en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en flytende offshore-struktur som muliggjør at skrog og dekk kan bygges uavhengig av hverandre og monteres sammen på et sted som ikke nødvendigvis er det endelige plasserings- eller feltsted, noe som vil redusere et prosjekts tidsramme og kostnader.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en flytende offshore-struktur som har meget gunstige hiv-, stampings- og rullingskarakteristikker, noe som muliggjør bruk av stål-srigerør for produksjon og boring og muliggjør boreoperasjoner som vil være mindre påvirket av endrede værbetingelser.

Oppfinnelsen tar sikte på å møte disse behov. Det foreslås derfor en flytende offshore-struktur av typen nevnt over og som er kjennetegnet ved at bunndelen innbefatter en fast ballastseksjon ved sin nedre ende, en mot sjøen trykkutliknet seksjon for lagring av produsert olje, og en variabel ballastseksjon, og ved at en av de gjennom vannflaten ragende skrogdeler er i form av en U-formet skrogdel hvor bunnen i U-en er anordnet over vannflaten, idet den gjennomgående åpning er i form av en vertikal brønn med en øvre åpning i den nevnte bunn i U-en i den U-formede skrogdel.

Gunstige utførelser av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvising til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et isometrisk riss av oppfinnelsen,

fig. 2 viser et oppriss av oppfinnelsen, med påmonterte dekk,

fig. 3 viser et snitt gjennom oppfinnelsen, med påmonterte dekk,

fig. 4 viser et riss etter linjen 4-4 i fig. 3,

fig. 5 viser et riss etter linjen 5-5 i fig. 3,

fig. 6 viser et riss etter linjen 6-6 i fig. 3,

fig. 7 viser et riss etter linjen 7-7 i fig. 4, og

fig. 8 viser et riss etter linjen 8-8 i fig. 4.

I fig. 1 er oppfinnelsen, dvs. den nye flytende struktur gitt henvisningstallet 10. Denne flytende struktur 10, som har et lite dypgående, har et oppdriftskrog 12 som innbefatter en seksjon 14 for fast ballast, en seksjon 16 for oljelagring, en seksjon 18 for tomrom og variabel ballast, og en seksjon 20 for opptak og bæring av moduler eller dekk for prosessutstyr, en borerigg, verksteder og personellbekvemmeligheter. Skroget 12 har en brønn 22 som går vertikalt gjennom skroget og er beregnet for opptak av stigerør som benyttes ved boring av og produksjon av undersjøiske brønner.

I den foretrukne utførelsesform befinner den faste ballastseksjon 14 seg ved skrogets 12 nedre ende. En plassering av den faste ballast ved strukturens nedre ende vil senke tyng-depunktet under oppdriftssenteret. Den faste ballast kan være et hvilket som helst egnet materiale, eksempelvis betong, og fortrinnsvis et materiale som reduserer kostnadene. Naturligvis vil tykkelsen og vekten til denne faste ballast være avhengig av strukturens størrelse, vekt og deplasement.

Olj elagringsseksjonen 16 er trykkutlignet idet sjøvann tillates å gå inn i lagringsseksjo-nen fra bunnen. Dette er vist i fig. 3 hvor henvisningstallet 17 indikerer sjøvann i seksjonen 16, for utligning mot sjøen. Dersom det er nødvendig for å møte visse oljetanker-krav, kan oljelagringsseksjonen 16 utføres med doble vegger.

Tomrommene 19 i seksjonen 18, se fig. 3,4,5,7 og 8 gir oppdrift til den flytende struktur 10. De variable ballastdeler 21 av seksjonen 18, se fig. 3,6 og 8, benyttes for å kompensere for oljelastens lavere vekt. For å holde et konstant dypgående trenger man ca. 1 kubikkfot sjøvann for å kompensere for oppdriften av et fat olje. Bibehold av et konstant dypgående er ønskelig fordi stigerørene er forbundet med havbunnen og ventiltrærnes relative bevegelse er begrenset.

Som best vist i fig. 1-3 er skroget 12 slik utformet og konstruert at dets operative dypgående, indikert med vannlinjen 24, gir et skrog-vannplanareal som er relativt meget mindre enn det neddykkede nedre område av skrogets hoveddel. Dette oppnås ved at det sentralt og ved hver ende av skroget, se fig. 3,4,5 og 8, rager opp tomrom 19', slik at det ved hver skrogende og midt i skroget finnes en U-formet seksjon. Ved operativt dypgående vil toppen av den U-formede seksjon ligge over vannplanet, og bunnen av den U-formede seksjon vil ligge under vannet. Dette gir et meget mindre vannplanareal enn dersom det operative dypgående skulle ligge i oljelagerseksjonen 16, slik tilfellet er for skip. Det relativt lille vannplanareal gir et skrog med en lang naturlig hivperiode godt utenfor bølgeperiodene.

Skrogets rulle- og stampeperioder er forstemt fra bølgene slik at strukturen vil ha gunstige rulle- og stampebevegelser. Strukturens bevegelser kan bedres ytterligere ved å an-ordne dempeplater 26 i de U-formede seksjoner ved hver ende av skroget, over de variable ballast seksjoner 21. Disse plater 26, se fig. 4, dannes av vertikale vegger som strekker seg mellom enderommene 19' og skrogets senterseksjon. Når skroget er ved operativt dypgående vil platene 26 virke til å dempe sjøvannets skvalpevirkning og frie overflatevirkning mellom de skrogvegger som bærer dekkene. Den midtre U-formede seksjon er utført slik at den ligger over den operative vannlinje for derved å kunne be-skytte stigerørene i brønnen 22 mot bølgenes innvirkninger.

Ved operativ drift kan de variable ballastseksjoner 21 i strukturen 10 benyttes for å vari-ere strukturens 10 dypgående i ulike driftsfaser. Som lett skip kan dypgåendet eksempelvis reguleres til 14 m. Ved tauing av strukturen til anvendelsesstedet kan dypgående reguleres til en mer stabil verdi på 15 til 22 m. Ved boring og/eller produksjon kan dypgående reguleres slik at det utgjør 48 til 50 m, som antydet i fig. 1 og 2. Det skal for ordens skyld nevnes at det i fig. 1 og 2 indikerte fribord på 9 m bare er ment som et eksempel og at eksempelvis 14 m kan være mer egnet under visse forhold.

Strukturen 10 er konstruert slik at den kan bygges på et annet sted enn modulen eller dekkene og prosessutstyr, borerigg, verksteder og boligkvarterer. Dette medfører fordeler under bygging og installasjoner som i betydelig grad vil kunne redusere både tid og kostnader. Installasjonen av dekkene kan skje ved at man ballasterer strukturen 10 ned til et dypgående som muliggjør at lektere som bærer dekkene kan fløtes inn i skrogets utsparte partier og plasseres slik at dekkene kan bringes til hvile på bæreseksj onene 20. Dekket overføres til skroget ved at man enten ballasterer lekteren, løfter skroget ved å debal last ere det, eller ved en kombinasjon av begge deler. Så snart dekkene er montert kan strukturen 10 slepes til operasjonsstedet og der ballasteres til ønsket operativt dypgående og fortøyes på plass.

For strukturen 10 kan det velges blant mange forskjellige kjente typer bore- og produk-sjonsstigerør.

Et trekk som kan tilføyes er en strømningsbegrensningsplate 28, vist i fig. 3. Denne pla-te 28 tjener til å hindre at vannivået i brønnen 22 bringes i vertikal resonans dersom dets periode skulle falle sammen med en bølgeperiode. Platen er dimensjonert slik at den totale vannstrømåpning vil utgjøre ca. 20-30% av brønnens 22 tverrsnittsareal.

For en struktur med de dimensjoner som er antydet på tegningene gjelder følgende ver-dier. Strukturen 10 kan ta en dekkstruktur med en vekt på 10 000 tonn og en dekklast på 31 900 tonn, dvs. en total toppvekt på 41 900 tonn. Oljelagringsseksjonen 16 kan ta 1 500 000 fat olje. Stålvekten til skroget 12 vil være ca. 60 000 tonn, med et deplasement på 514 000 tonn og en fast ballast på 72 100 tonn. Brønnen 22 kan ha 40 slots for produksjon og boring. De her gitte og viste dimensjoner er bare ment som et eksempel, og oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset hertil.

Claims (4)

1. Flytende offshore-bore/produksjonsstruktur (10) innbefattende et skrog (12) med en ballasterbar bunndel (14,16,18), skrogdeler (20) som rager opp gjennom vannflaten (24) fra bunndelen (14,16 og 18), og et dekk over vannflaten (24) og båret av de nevnte skrogdeler (20), hvilken bunndel (14,16 og 18) har en gjennomgående åpning (22) for boreutstyr og/eller stigerør, karakterisert ved at bunndelen innbefatter: en fast ballastseksjon (14) ved sin nedre ende, en mot sjøen trykkutliknet seksjon (16) for lagring av produsert olje, og en variabel ballastseksjon (18), og ved at en av de gjennom vannflaten (24) ragende skrogdeler er i form av en U-formet skrogdel (20) hvor bunnen i U-en er anordnet over vannflaten (24), idet den gjennomgående åpning (22) er i form av en vertikal brønn (22) med en øvre åpning i den nevnte bunn i U-en i den U-formede skrogdel (20).

2. Flytende offshore-bore/produksjonsstruktur ifølge krav 1, karakterisert ved at den U-formede skrogdel (20) er en sentralt i strukturen (10) anordnet skrogdel.

3. Flytende offshore-bore/produksjonsstruktur (10) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en eller flere dempeplater (26) mellom de nevnte oppragende skrogdeler (20).

4. Flytende offshore-bore/produksjonsstruktur (10) ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at bunndelen (14,16 og 18) er i form av et i grunnrisset rektangulært legeme med en respektiv skrogdel (20) ragende opp gjennom vannflaten (24) ved hver at to motliggende sider av bunndelen (14,16 og 18), på hver sin side av den nevne U-formede skrogdel (20).