NO314720B1 - Flytende plattformkonstruksjon for lagring av olje og/eller kondensat som produseres fra en undervannsbrönn - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en flytende plattformkonstruksjon før lagring av olje og/eller kondensat som produseres fra en undervannsbrønn.

Innen olje- og gassindustrien har det i mange år vært et behov for flytende plattformløsninger. Noen av disse løsninger har kapasitet til lagring av olje, kon- - densat eller andre flytende petroleumsprodukter.

Markedet har vært dominert av et oljeplattformkonstruksjon med luft eller olje i tankene (tankbåtprinsippet). Dette systemet er enkelt, men krever at man kompenserer for olje ut og inn av lageret med ballastvann for å opprettholde en noenlunde konstant dypgang. Eventuelt kan man la plattformen ligge med en varierende dypgang. Denne type lager krever at man tilsetter nitrogen til luften i toppen av tankene for å eliminere eksplosjonsfaren.

Et alternativt system er brukt i faste plattformer i Nordsjøen, der olje og vann lagres sammen i samme tank (vått lager), og forskjellen i egenvekt gjør at det blir separasjon og olje flyter på toppen av en vannpute. Dette systemet kan også brukes i flytende plattformer med lager og vil kreve mindre ballastering for å opprettholde konstant dypgang, da det er kun forskjellen i egenvekt mellom olje og vann (ca. 0,15 - 0, 2 tonn/m<3>) som det skal kompenseres for. Alternativt kan man også her la plattformen ligge med varierende dypgang, som da typisk, litt avhengig av plattformens utforming, vil variere mindre enn ved bruk av det første nevnte systemet.

Ved bruk av fleksible stigerør og undervannsbrønner er konstant dypgang ofte mindre viktig, men ved bruk av stive stigerør og brønnhoder på dekk, vil det være veldig viktig at plattformen ligger med mest mulig konstant dypgang. Dette i tillegg til at plattformen beveger seg minst mulig opp og ned, og roterer minst mulig på grunn av bølger. Det å ha brønnhodene på dekk betyr reduserte kostnader til vedlikehold av brønner, og ofte bedre utnyttelse av reservoaret. Det har derfor vært en økende etterspørsel etter slike løsninger rundt omkring i verden de siste årene.

Riktignok er det kjent anordninger for oppsamlinger av væske, spesielt med tanke på olje og gass som lekker ut fra kilder under vann (blow out situasjoner) som har visse konstruksjonsmessige likhetstrekk med foreliggende oppfinnelse. I den forbindelse vises det til publikasjonene GB 2.071.020 og US 3.653.215. Disse to publikasjonene beskriver konsepter for oppsamling av væske, spesielt med tanke på olje og gass som lekker ut fra kilder under vann. Konstruksjonene ifølge disse to publikasjoner har en åpen bunn. Videre er konstruksjonen ifølge US 3.653.215 ventilert til atmosfære gjennom åpning i toppen. GB 2.071.020 er fortrinnsvis beregnet på oppsamling av gass og denne konstruksjonen er derfor ikke ventilert til atmosfære, men har oppsamling av gass via rør og ventiler i toppen og mulighet for avbrenning av gassen. Dypgangen for et slikt konsept vil variere avhengig av gasstrykket. Oppsamlingen skjer ved plassering av konstruksjonene over lekkasjekilden, og ved å lede olje og gass opp under en flytende konstruksjon som er åpen i bunnen og har vegger og tak. Konstruksjonene ifølge disse to publikasjoner er ikke egnet for lagring av olje. Grunnen til dette er først og fremst fare for forurensning gjennom de åpne bunnene.

De ovenfor beskrevne publikasjoner anvender delvis det samme prinsippet med oppsamling av olje i en tank som foreliggende oppfinnelse, idet disse kommuniserer til sjø i bunnen og er ventilert i toppen. Imidlertid er konstruksjonene ifølge disse publikasjonene beregnet for et helt annet formål enn foreliggende oppfinnelse, og disse kan på ingen måte anvendes i en flytende produksjonsplattform med oljelager og med krav til konstant dypgang på grunn av bruken av stive stigerør og brønnhoder på plattformen.

Som ytterligere eksempel på kjent teknikk på området, kan nevnes US 4.653.960 som viseren langstrakt petroleum-lagertank der olje lagres på toppen av en vannsøyle som fritt kommuniserer med det omgivende sjøvann via en bunnåpning i tanken. Et regulerbart gassvolum over oljen gir positiv oppdrift til tanken som er fast forbundet med sjøbunnen og derved holdes på konstant dybde i sjøen. Et liknende, bunnfast oljelagringssystem er vist i US 4.074.715.

Et mål med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en flytende plattformkonstruksjon som ikke vil, eller i liten grad vil, påvirke plattformens dypgang, uavhengig av fyllingsgraden, og uten at man tar i bruk separate ballaste-ringssystemer. For å oppnå målene angitt ovenfor er plattformkonstruksjonen iføl-ge foreliggende oppfinnelse basert på et "passivt" system som medfører at platt-formkonstruksjonens dypgang vil være tilnærmet konstant uavhengig av fyllingsgraden.

Et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en "tett" lagertank som eliminerer fare for at for eksempel olje lekker ut av tanken.

Disse må! oppnås ifølge oppfinnelsen ved en flytende plattformkontruksjon som angitt i krav 1.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er utdypet i kravene 2 - 6.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av et utførelseseksempel og med henvisning til den vedføyde tegning, hvor

Fig. 1 viser en utførelse av en plattformkonstruksjon ifølge oppfinnelsen i en flytende tilstand med fullt lager av olje, Fig. 2 viser plattformkonstruksjonen ifølge fig. 2 med halvfullt lager av olje, og Fig. 3 viser plattformkonstruksjonen i fig. 1 og 2 med tomt lager, dvs. uten olje.

Med henvisning først til fig. 1 er det vist en flytende plattformkonstruksjon 1 i form av en oppdriftstank 2 som er konstruert slik at den danner en ytre barriere

rundt en lagertank 3 som i fig. 1 er vist med fullt lager av olje. Oppdriftstanken 2 er videre konstruert slik at den bærer plattformkonstruksjonen i en ønsket dypgang, Lagertanken 3 er videre anordnet med et ventilsystem 4 i sitt øvre område og med et kommunikasjonssystem 5 i sitt nedre område.

Kommunikasjonssystemet 5, som her er vist i form av et rørsystem, strekker seg fra lagertankens bunnområde og munner ut i topp-området av separasjons-tank 6. Eventuelt kan flere separasjonstanker 6 koples i serie. Separasjonstanken 6 er videre i sitt bunnområde anordnet med en eller flere kommunikasjonsåpninger 7 til omgivende sjø. Selve lagertankens 3 kommunikasjon med omgivende sjø vil således være via separasjonstanken 6. Dette vil forhindre faren for at olje lekker ut fra lagertanken 3 og til omgivende sjømiljø. Ventileringssystemet 4 tillater at rommet over oljen i lagertanken 3 er ventilert til atmosfære. Nitrogen kan tilsettes dette rommet for å eliminere eksplosjonsfaren. I fig. 1 er lagertanken 3 vist med fullt lager av olje hvor oljen er lagret ovenpå en vannpute og hvor det over oljen er luft. Oljenivået innen lagertanken 3 vil i denne situasjonen være høyere enn vannstanden utenfor plattformkonstruksjonen.

I fig. 2 er plattformkonstruksjonen vist med halvfullt lager av olje. Høyden av oljesjiktet er således halvert mens høyden av sjøvannssjiktet og luftsjiktet er øket. Oljenivået innen lagertanken 3 vil også i denne situasjonen være noe høyere enn vannstanden utenfor oljelageret.

I fig. 3 er plattformkonstruksjonen vist i en situasjon hvor all oljen er pumpet ut av lageret, og erstattet med sjøvann. Plattformkonstruksjonen er nå i en situasjon hvor vannstanden innvendig i lagertanken 3 er lik med vannstanden utenfor og plattformkonstruksjonen holdes flytende med en ønsket dypgang ved hjelp av oppdriftstanken 2.

Med henvisning til fig. 1, 2 og 3 kan det ses at plattformkonstruksjonen inntar en konstant dypgang uavhengig av fyllingsgraden. Dette skjer på en "passiv måte" uten bruk av aktiv ballastering ved hjelp av ballastpumper.

Plattformkonstruksjonen er konstruert slik at vekten av olje bæres av oppdrift i sjøvannet, og selve plattformen bærer seg selv ved hjelp av oppdriftstanker. Dette oppnås ved at lagertanken 3 kommuniserer med omgivende sjø gjennom separasjonstanken 6. Lageret vil således i prinsippet fungere som om det hadde en

åpen bunn. Ved vannfylt lager vil altså vannivået innvendig være lik det utvendige vannivået. Ved fylling av olje i lageret vil oljen legge seg ovenpå vannet og presse skillet olje/vann nedover. Ved at lagertanken 3 er koplet til sjø gjennom separasjonstanken 6 vil man således sikre at olje ikke presses ut i sjøen under fylling av lagertanken 3.

Plattformkonstruksjonen kan ha ulik utforming, men prinsippet blir det samme for alle utforminger. Siden vekten av olje ikke skal bæres av plattformkonstruksjonen, må summen av alle vertikaltrykk på elementer i lagertanken være null (eller tilnærmet lik null). Den enkleste formen vil være enn kassekonstruksjon med ett eller flere lagervolum, hver med konstant tverrsnitt over høyden, og med oppdriftstanken plassert rundt lagertankene. En viss del av oppdriftsvolumet må gå gjennom vannlinjen for å oppnå det vannplanareal som kreves for optimale beve-gelser og sikkerhet mot ulykkesfylling av en oppdriftstank.

Systemet kan også brukes for alternative skrogutforminger som har mer volum under vannlinjen, for redusert bølgerespons. I tilfelle hvor lagervolumet plasseres på ulike nivåer så må forholdet mellom summen av tankarealene kalib-reres for minimalisert variasjon i dypgang på grunn av fyllingsgrad.

Claims (6)

1. Flytende plattformkonstruksjon (1) for lagring av olje og/eller kondensat som produseres fra en undervannsbrønn, omfattende minst én lagertank (3) innrettet til å oppta produsert olje, samt minst én oppdriftstank (2) innrettet til å bære vekten av plattformkonstruksjonen i flytende tilstand, karakterisert ved at lagertanken (3) i topp og bunn har fri åpning til utsiden og er slik anordnet i forhold til oppdriftstanken (2) at lagertanken, i platt-formkonstruksjonens (1) flytende tilstand, er delvis neddykket i det omgivende sjø-vann.

2. Flytende plattformkonstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at lagertanken (3) er forbundet med en separa-sjonstank (6), eventuelt flere seriekoplede separasjonstanker (6) via et kommunikasjonssystem (5).

3. Flytende plattformkonstruksjon ifølge krav 2, karakterisert ved at separasjonstanken (6) er forbundet med kommunikasjonssystemet (5) i sitt øvre område og videre er separasjonstanken (6) i sitt nedre område anordnet med en eller flere kommunikasjonsåpninger (7) til omgivende sjø.

4. Flytende plattformkonstruksjon ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at oppdriftstanken (2) er anordnet utvendig av lagertanken (3).

5. Flytende plattformkonstruksjon ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at oppdriftstanken (2) går gjennom vannlinjen.

6. Flytende plattformkonstruksjon ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at luften i toppen av lagertanken (3) er tilsatt nitrogen.