NO315169B1 - Fremgangsmåte for anbringelse av dypvannspeler i havbunnen - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører bruk av dypvannspeler for fortøyning av flytende konstruksjoner ved for eksempel boring til havs, og nærmere bestemt en fremgangsmåte for å drive en pel ned i havbunnen.

Innen borevirksomhet til havs benyttes flytende konstruksjoner, slik som strekkstags-plattformer og dyptgående dumpebrønner, ved vanndyp på fem tusen fot og dypere. Disse konstruksjonene holdes på plass av flere ankerliner som har en ende festet til en flytende konstruksjon og den motsatte ende festet til ankre eller peler som er satt ned i havbunnen og anbrakt til siden for den flytende konstruksjon. Pelene må være utformet og installert ved en passende dybde, slik at de er i stand til å tåle det bøyemoment og den oppover rettede trekkraft som forårsakes av den stramme ankerline. Installasjon av peler på dypt vann for forankring av flytende konstruksjoner utgjør utfordringer som normalt ikke forekommer ved grunt vann.

I henhold til oppfinnelsen angis en fremgangsmåte for neddriving av pel som eliminerer behovet for ramlodd eller rambukk. Den foreliggende fremgangsmåte er kjennetegnet ved at: a) det anordnes et overflatefartøy som har organer for luftinjeksjon og et boretårn som har organer for heving og senking av rør; b) den øvre enden av pelen kobles til et senkerør, slik at det indre av pelen og senkerøret har fluidforbindelse, og boretårnet benyttes sammen med senkerøret for å senke pelen mot havbunnen; c) luft injiseres i pelen gjennom senkerøret; og d) luft i pelen avtappes ut gjennom senkerøret for å frembringe en trykkforskjell som skyver pelen inn i havbunnen.

Pelen er således et hult rør som er åpent ved den nedre ende, og som er utstyrt med et beslag ved den øvre ende for fastgjøring til en senkerør. Beslaget ved den øvre ende sørger også for fluidkommunikasjon mellom pelen og senkerøret. Injisering av luft i senkerøret trekker vann oppad fra senkerøret og pelen. Dette danner en hydrostatisk trykkforskjell; slik at det større trykk på utsiden av pelens hode tvinger pelen ned i havbunnen. I tillegg kan fjerning av pelen skje ved å koble senkerøret til pelen og injisere vann med høyt trykk inn i pelen gjennom pelens hode. Denne vanninjeksjon med høyt trykk bistår ved overvinnelse av det hydrostatiske trykk på utsiden av pelens hode, likeledes friksjonen mellom grunnen og pelen.

For å ytterligere bidra til forståelse av virkningen og elementene i den foreliggende oppfinnelse skal det vises til den etterfølgende beskrivelse, sett i forhold til de vedlagte teg-ninger, der like elementer angis med like henvisningstall, og der:

fig. 1 er et høyderiss som illustrerer installasjon av en pel,

fig. 2 er et detaljriss av en del av et senkerør og pelen,

fig. 3-4 er et høyderiss som illustrerer en alternativ fremgangsmåte for installasjon av en pel,

fig. 5-7 illustrerer en fremgangsmåte for fjerning av en pel som er satt ned i

havbunnen,

fig. 8-10 illustrerer en alternativ fremgangsmåte for installering av en pel,

fig. 11 er et høyderiss av en pel som er satt ned i havbunnen,

fig. 12A-12B er riss langs linjen 12-12 i fig. 11.

Med henvisning til tegningene viser fig. 1 hovedsakelig installasjon av en pel. Over-flatefartøyet 10 har et boretårn 12 som benyttes til å senke pelen 14 mot havbunnen 16. Senkerøret 18, enkelte ganger betegnet som borerør, er festet til den øvre enden av pelen 14 ved en marinkobling 20, slik som vist i fig. 2. Marinkoblingen 20 muliggjør fjern-styrt aktivert tilkobling eller frakobling av pelen 14 og senkerøret 18. Et teleskopisk skjøtestykke 19 fungerer som en støtpute for å forhindre skade og absorbere energi fra vertikale bevegelser som resultat av bølgepåvirkning av overflatefartøyet 10. En spole 22 lagrer luftinjeksjonsledningen 24 som er koblet til luftinjeksjonsinntaket 26 på senkerøret 18. Komprimert luft tilføres så fra en kilde, ikke vist på overflatefartøyet 10, og injiseres inn i senkerøret 18. Etter hvert som luft injiseres inn i senkerøret 18 ved høyt trykk, beveger luften seg oppover langs senkerøret 18 og luften trekker med seg vann oppover. Fluidledningen 28 har fluidforbindelse med og er festet til den øvre enden av senkerøret 18. Vann som trekkes opp fra senkerøret 18 og pelen 14 flyter inn i fluidledningen 28 og avsettes over siden av overflatefartøyet 10. Etter hvert som vann fjernes fra senkerøret 18 og pelen 14, dannes en trykkforskjell, der trykket på innsiden av pelen 14 faller under det omgivende hydrostatiske trykk på utsiden av pelen 14. Det større ytre hydrostatiske trykk forårsaker nedover rettet trykk på pelen 14 og skyver pelen ned i havbunnen.

Fig. 5-7 illustrerer fjerning av pelen 14. Senkerøret 18 senkes og festes til pelen 14. Vann injiseres via ledningen 34 inn i og gjennom senkerøret 18 og inn i pelen 14 gjennom pelhodet ved et trykk som er høyere enn det omgivende hydrostatiske trykk. Denne vanninjeksjon med høyt trykk hjelper til å overvinne det hydrostatiske trykk på utsiden av pelhodet, likeledes friksjon mellom grunnen og pelen. Dette reduserer den kraft som behøves for å trekke pelen 14 opp fra havbunnen 16.

Slik som illustrert i fig. 3-4, kan det benyttes en alternativ fremgangsmåte for å drive pelen 14 ned i havbunnen, i hvilken pelen 14 senkes til en posisjon der den nedre ende av pelen 14 er forholdsvis nær, men ikke i berøring med havbunnen 15. Den øvre ende av senkerøret 18 lukkes og luft injiseres inn i senkerøret 18 gjennom luftinjeksjonsledningen 30. Dette trinn kan også utføres under senking av pelen 14 etter en passende dybde er nådd. Den injiserte luften tvinger vannet fra senkerøret 18 og pelen 14 ut gjennom bunnen av pelen 14. Pelen 14 senkes deretter til berøring med havbunnen. Luft slippes så ut gjennom fluidledningen 28. Utslipp av luft fra pelen 14 gir en reduksjon av oppdrift og resulterer i en trykkforskjell. Det ytre hydrostatiske trykk, som er større, skyver pelen 14 ned i havbunnen. Avtapping av luft fra pelen 14 og senkerøret 18 kan utføres kontinuerlig eller i trinn hvor luft slippes ut periodisk. På den viste pelen er ankerlinen 32 ved et punkt under toppen av pelen 14 og trekkes med under overflaten av havbunnen 16 under installasjon av pelen 14.

Fig. 8-10 illustrerer en alternativ fremgangsmåte for installering av en pel på havbunnen ved store dyp. Det anvendes en pel 14 med et stamrør 38 som rager ut av den øvre ende av pelen 14. En tilbakeslagsventil 40 er anordnet i stamrøret 38 for å begrense retningen av fluidstrømning fra innsiden av pelen 14 til utsiden av pelen 14. Senkerøret 18 er anbrakt på toppen av pelen 14 ved hjelp av marin koblingen 20 som oppretter fluidforbin-deise mellom senkerøret 18 og pelen 14. Pelen 14 fylles med sjøvann når den senkes til havbunnen 16. Når pelen 14 er i berøring med havbunnen, injiseres luft inn i pelen 14 gjennom senkerøret 18 og pelen 14. Luften tvinger vannet i pelen 14 ut gjennom stamrø-ret 38. Når vannivået faller under den nedre ende av stamrøret 38, slik som vist i fig. 9,

slipper den injiserte luften ut gjennom stamrøret 38. På dette tidspunkt stoppes injeksjon av luft gjennom senkerøret 18. Luft slippes så ut gjennom senkerøret 18. Dette gir så en trykkforskjell, der det forholdsvis store hydrostatiske trykk på pelens hode tvinger pelen 14 ned i havbunnen, slik som vist i fig. 10. Når all luften er sluppet ut gjennom senke-røret 18, gjentas prosessen til pelen 14 er skjøvet ned til en ønsket dybde i havbunnen 16. Senkerøret 18 blir så koblet fra pelen 14 og trekkes opp på overflatefartøyet.

Fremgangsmåten for installasjon arbeider etter det prinsipp at kraften som behøves for å skyve pelen ned i havbunnen, motvirkes av den kraft som behøves for å skjære den ned i grunnen. Drivkraften er forskjellen mellom trykket på toppen av pelens hode og trykket under pelens hode multiplisert med arealet av pelens hode. Den motvirkende kraft er omtrent den totale skjærkraft i grunnen som behøves for å skjære overflatearealet av pelen, dvs. det innvendige og utvendige overflatearealet av pelen. I Mexico-gulfen er dette for eksempel omtrent lik ti pund pr. kvadratfot pr. inntrengingsfot. Formelen angitt under illustrerer hvorledes forholdet mellom pelens diameter, trykkforskjellen på pelens hode, grunnens skjærgrad og pelens inntrengning.

I denne formel er L = pelens inntrengning, AP = trykkforskjellen mellom trykket på toppen av pelens hode og under pelens hode, D = diameteren av pelen, og Sg = skjærgraden i grunnen. Inntrengningskraften må være lik den motvirkende kraften (Fp = Fr).

Fp = trykkforskjell på pelens hode multiplisert med arealet av pelens hode.

Fr = gjennomsnittlig skjærmotstand pr. arealenhet multiplisert med arealet av overflaten på innsiden og utsiden av pelens vegger.

Slik som et praktisk eksempel fra Mexico-gulfen, er bærestyrken i grunnen omtrent lik åtte til ti ganger skjærstyrken i grunnen. Basert på disse grunnforhold kan en pel med en diameter på tolv fot trykkes ned i havbunnen omtrent et hundreogfemti fot med en trykkforskjell på pelens hode på et tusen pund pr. kvadrattomme, og dette vil motvirke en ankerlinelast på ca. tre tusen kilopund.

Slik som vist i fig. 11-12B, kan pelen 14 anordnes med mothaker 42 som rager utover fra den ytre diameter av pelen 14. Mothakene 42 kan være innbyrdes parallelle som vist i fig. 12A eller de kan være vinklet i retning av trekket fra ankerlinen 32 som vist i fig. 12B.

Slik som vist i fig. 2 for en pel 14 der ankerlinen skal festes i den øvre enden av pelen, kan det anordnes en sentrert tilkobling 44 for å forenkle installasjon av ankerlinen etter at pelen 14 er drevet ned i havbunnen.

Ettersom et antall varierende og ulike utførelsesformer kan frembringes innenfor ram-men av det oppfinneriske konsept som her er angitt, og ettersom et antall modifikasjoner kan fremstå innen de utførelsesformer som her er angitt i detalj, skal det bemerkes at detaljer som her er gitt skal tolkes som illustrative og ikke begrensende.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for å drive en pel (14) ned i havbunnen (16), karakterisert ved at: a) det anordnes et overflatefartøy (10) som har organer (24,26) for luftinjeksjon og et boretårn (12) som har organer for heving og senking av rør; b) den øvre enden av pelen (14) kobles til et senkerør (18), slik at det indre av pelen (14) og senkerøret (18) har fluidforbindelse, og boretårnet (12) benyttes sammen med senkerøret (18) for å senke pelen (14) mot havbunnen (16); c) luft injiseres i pelen (14) gjennom senkerøret (18); og d) luft i pelen (14) avtappes ut gjennom senkerøret (18) for å frembringe en trykkforskjell som skyver pelen (14) inn i havbunnen (16).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at luften injiseres i pelen (14) før den nedre enden av pelen (14) berører havbunnen (16).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at: a) et stamrør (38) anordnes gjennom den øvre ende av pelen (14); og b) luft injiseres i pelen (14) etter den har berørt havbunnen (16), slik at vann derved tvinges ut gjennom stamrøret (38).