NO335841B1 - Flyterkonstruksjon for lagring av væsker så som hydrokarboner. - Google Patents

Description

Flyterkonstruksion for lagring av væsker så som hydrokarboner.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en flyterkonstruksjon utformet med en bunnkonstruksjon som gir flyteren oppdrift, og et øvre utstyrsdekk, og et antall støttesøyler som kopler bunnkonstruksjonen med utstyrsdekket som er posisjonert over vannflaten hvor flyteren er innrettet til å drives, slik det er beskrevet i inn-ledningen i det etterfølgende krav 1.

Flyterkonstruksjonen er særlig tenkt å omfatte en separat lagringsflyter for midlertidig lagring av olje til havs, eller konstruert inn i en installasjon for boring og eller produksjon av olje og gass til havs.

Dessuten vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for drift av ballastering av en flyterkonstruksjon for lagring av en væske, så som olje, hvor flyterkonstruksjonen omfatter en sentral væskelagersøyle, et antall første ballasttanker tilstøtende til væskelagersøylen og et antall ytre ballasttanker, og konstruert som ifølge patentkravene rettet mot flyterkonstruksjonen.

Mer detaljert vedrører oppfinnelsen en anordning utformet som en forankret, flytende konstruksjon, særlig for fremstilling og lagring av væsker så som hydrokarboner som olje, som samtidig har muligheten til å lagre og laste fluid/olje uten at anordningen dreier med været, selv i værharde strøk.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er tiltenkt til å anvendes på installasjoner/ plattformer som opererer til havs med havdyp på for eksempel fra 50 til 3000 meter.

Teknikkens stilling.

Semisubs som er bygget etter kjente teknikker har bred anvendelse i offshore industrien, både ved letevirksomhet og produksjon av olje. De brukes som oljerigger eller som forankrede produksjonsflytere mange steder i verden. Imidlertid er ikke disse semisubs egnet til å lagre produsert olje.

En annen ulempe med semisubs er at skadestabiliteten er ofte svært dårlig dersom det oppstår en skade på en av støttesøylene, for eksempel som følge av en kollisjon. Spesielt kan skader på hjørnesøylene gi katastrofale konsekvenser, herunder fullt havari av enheten.

Produksjonsskip har, sammenlignet med kjente, halvt nedsenkbare rigger, en fordel ved at produksjonsskip kan lagre olje. Produksjonsskip må imidlertid i værharde havstrøk utrustes med en kostbar turret slik at det kan rotere med været for å redusere miljøkreftene på skipet.

Et produksjonsskip med dreieskive gir fordeler for den nevnte produksjon av vanlig olje og gass, men er ofte mindre egnet ved produksjon av mer problematiske oljer, slik som tungolje eller voksolje på grunn av et stort antall stigerør og kontroll ledninger som må føres gjennom dreieskiven.

Produksjonsskip med dreieskive er også mindre egnet også på dypere vanndyp enn 1500 meter fordi produksjonsskip med dreieskive fungerer best i kombinasjon med tradisjonelle fleksible produksjonsrør i kompositt. Disse komposittrørene består i stor grad av spunnet stål og plastmaterialer som i dag har en operativ begrensning til ca. 1500 meters vanndyp.

Produksjonsskip med bruk av dreieskive er også uegnet i de tilfeller der en ønsker å bruke fleksible stålrør mellom havbunnsbrønnene og flyteren, slik som ved svært høye gass- og væsketrykk, eventuelt i kombinasjon med høye temperaturer og innhold av C02eller H2S.

Det er også kjent produksjonsflytere som er utformet med sylindrisk fasong for å eliminere behovet for å dreie med været. Ulempen med disse er at de krever store byggedokker med stor diameter, samtidig som prosess systemene på dekk må bygges integrert i dekket, noe som ofte gir lengre byggetid og er dyrere enn bygging av dekksutrustning som er basert på moduler, slik som tradisjonelle produksjonsskip med lange rektangulære dekksområder avsatt til moduler.

Værstatistikk samlet gjennom mange år angir dominerende og sannsynlige retninger for havmiljøkreftene. Under forankring av skip i mange områder, vil eksempelvis de største bølgene komme fra spesielle sektorer fra det åpne hav, mens bølger skapt av fralandsvind statistisk sett er små.

På en ankringslokalitet er det flere faktorer enn selve vindretningen som kan påvirke bølgeretningen og bølgehøyden. Kystformasjoner kan bidra til å dreie bølger eller dønninger i spesielle retninger. For eksempel ved en sørvest- storm i Atlanteren vest for Irland sette opp bølger fra sørvest. Disse bølgene kan deretter dreie som store havdønninger inn i Nordsjøen i en mer sørøstlig eller sørlig retning når de passerer nordspissen av Skottland, ved vil si mellom Skottland og Shetland. Dersom det i tillegg setter inn med en ny storm i dette området, kan dette forsterke bølgehøyden.

I slike situasjoner kan den såkalte 100-årsbølgen oppstå. Værstatistikk kan angi hvilke sektorer denne bølgen med sannsynlighet kan komme fra. I dette tilfellet vil en ekstrembølge inne i Nordsjøen mest sannsynlig komme fra en sektor ca. 45 grader fra nord/nordvest. Sannsynligheten for at en slik ekstrembølge skal komme fra norskekysten, fra England eller fra Danmark, er i praksis lik null.

Tilsvarende observasjoner gjør man i Brasil, der de sterkeste vindene og 100-årsbølgen statistisk sett vil komme fra nordlig retning. Ved installasjon av produksjonsskip i Brasil tar man i økende grad hensyn til dominerende værretning. Siden værforholdene utenfor Brasil ikke er så røffe som i Nord- Atlanteren vil en derfor kunne oppankre produksjonsskip med en fast orientering i gunstige retninger for å unngå de komplekse dreieskivene. Dermed kan en trekke de mange produksjons- stigerørene direkte opp på produksjonsskipet. Dette er spesielt ønskelig for de mange oljefeltene i Brasil med høyre trykk, voksholdig olje og med høyt innhold av CO2.

Produksjonsskip som må dreie med været hindrer i tillegg gode løsninger for kombinerte operasjoner med boring og produksjon, fordi disse samtidige operasjoner vil kreve at fartøyet må låses i en retning i de tidsrommene hvor disse operasjonene foretas.

Samtidige operasjoner med boring og produksjon er derfor til dags dato bare kjent fra semisubs som er spredt forankret, for eksempel på "Visund" og "Njord"- feltene i Nordsjøen. Semisubs for produksjon som er utformet etter kjente teknikker har imidlertid den ulempen at de ikke har oljelager. Dette betyr at all produksjon av olje må eksporteres via rørledning. Dette kan bli kostbart dersom oljefeltet ligger i fjerne farvann langt fra andre installasjoner som kan ta imot oljen.

Det er også i et patentskriv beskrevet forslag om å forankre et skip i en dreieskive, for deretter å bore utenfor dreieskiven, for eksempel fra en ende av skipet. På grunn av at skipet skal kunne dreie med været er man avhengig av at skipet holdes nøyaktig i posisjon hvor bore eller brønnintervensjons-operasjonene pågår. Dette problemet øker dersom brønnen er plassert ugunstig i forhold til de sterkeste havmiljøkreftene. Regulariteten for å kunne foreta disse brønnoperasjonene kan dermed bli dårlig dersom en befinner seg i et værhardt område.

I patentsøknad NO 970448 er det angitt et produksjonsskip som kombinerer boring og produksjon på et fartøy som kan dreie +/- 90 °. Denne løsningen har imidlertid begrensninger fordi boringen foregår gjennom dreieskiven, noe som gjør inntrekkingen av produksjonsrør vanskelig.

I denne forbindelse skal det også refereres til patentpublikasjonene US-3.771.481 og US-4.646.672.

Formål med oppfinnelsen.

Det er et hovedformål med oppfinnelsen å frembringe en konstruksjon som omfatter en flyterkonstruksjon som omfatter flere søyler dannet som en søylestabilisert konstruksjon (en halvt neddykkbar enhet, eller forkortet til semisub), hvor minst en av søylene kan anvendes til lagring av olje.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en flyterkonstruksjon i form av en søylestabilisert konstruksjon med et antall søyler, hvor minst en av søylene er konstruert til å omfatte et lager for olje, og eventuelt andre fluider, og som er direkte forankret i forankringsliner uten behov for å dreie med været, selv i de mest værharde strøk.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse at flyteren skal kunne har bevegelsesrespons fra bølger i form av rull, stamp og hiv bevegelser som er minst like god som tradisjonelle og kjente semisubs mens den er spredt forankret samtidig som den kan lagre produsert olje om bord.

Det er dessuten et formål med oppfinnelsen å frembringe en søylestabilisert struktur for bruk til havs og som har bedre skadestabilitet enn kjente semisubs, der skade på eller tap av en støttesøyle skal ha begrensede konsekvenser og som kan rettes opp og repareres.

Det er også et formål at flyteren med utgangspunkt i bevegelsesrespons skal kunne produsere olje med samme gode regularitet som vanlige produksjonsskip, men uten at den dreier med været.

Det er i tillegg et formål at flyteren skal kunne forankres i de fleste kjente havstrøk, men vil være spesielt fordelaktig i sterkt værutsatte områder, for eksempel på Haltenbanken i Norge der 100- årsbølgen er beregnet til å bli opp imot 40 meter fra kjente sektorer. Flyteren skal på samme måte utformes til å forankres i områder med ekstrembølger på over 35 meter, hvor bølgene kan komme fra flere ubestemte retninger, slik som under en syklon i Mexicogolfen.

Det er dessuten et formål med oppfinnelsen at flyterkonstruksjonen skal kunne utformes og forankres slik at man med høy regularitet kan gjennomføre kombinerte bore- og produksjonsoperasjoner samtidig med oljelagring og oljelasting mens flyteren er spredt forankret.

Det er dessuten et formål med oppfinnelsen å utforme flyterkonstruksjonen med en geometri som gjør at den lett kan bygges i tradisjonelle skipsdokker og at en ved utrustning av dekket lett kan anvende utstyrsmoduler som plasseres ved siden av hverandre.

Foreliggende oppfinnelse.

Flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at

at minst en av støttesøylene omfatter en væske-lagersøyle som er anordnet i den midtre seksjon av flyteren, og

at de øvrige støttesøyler er posisjonert i den ytre seksjon av flyteren,

at deler av den midtre seksjon av bunnkonstruksjonen tilstøtende til væskelager-søylen(e) omfatter et antall første aktive ballasttanker, og

at den ytre del av bunnkonstruksjonen av flyteren er innrettet med et antall andre ballasttanker.

Ifølge en foretrukket utførelse omfatter bunnseksjonen av væske-lagersøylen omfatter en integrert sentral seksjon av flyterkonstruksjonens bunnkonstruksjon.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er væske-lagersøylen inndelt i et antall del-væskelager-søyler.

Fortrinnsvis representerer bunnkonstruksjonens første aktive ballasttank posisjonert tilstøtende til væskelager-søylen et antall firkantete ballasterbare tanker som i en ringform omslutter de nedre deler av væske-lagersøylen og som er tilpasset for ballastering av flyterkonstruksjonen ved tilsats eller fjerning av vann.

Ifølge enda en foretrukket utførelse omfatter bunnkonstruksjonen ytterligere et antall andre typer ballasttanker utenfor de første ballasttanker.

Ifølge enda en foretrukket utførelse når man betrakter utover fra senterområdet X av bunnkonstruksjonen, er lagersøylene/tankene arrangert i den følgende rekkefølge:

-den sentrale væskelager-søyle,

-den første aktive ballasteringstank, og

-den andre type (passive) ballasteringstank.

Fortrinnsvis er omslutter første aktive ballasttank væskelager-søylen i sin totale høyde tilkoplet til utstyrsdekket. Det er også foretrukket at den første aktive ballasttank forløper nedenfor væskelager-søylen.

Ifølge enda en foretrukket utførelse er en bokskonstruksjon tilkoplet til undersiden av bunnkonstruksjonen og rager utenfor omrisset av hoved-bunnkonstruksjonen.

Videre kan bunnkonstruksjonen være utformet med et antall moonpools i området mellom støttesøylene og væskelager-søylen. Videre kan forholdet mellom vannlinjearealene til væskelager-søylen og de enkelte støttesøyler være tilnærmet 20/1 og opptil 40/1.

Ifølge en foretrukket utførelse har flyterens bunnkonstruksjon et forhold mellom lengde og bredde på mellom 2/1 og 3/1. Flyterkonstruksjonen utgjør en separat lagerflyter for midlertidig lagring av olje til havs, eller innebygget i en installasjon for boring og/eller produksjon av olje og gass til havs.

Fortrinnsvis grenser støttesøylene mot de ytre andre typer ballasttanker som ikke er tilpasset til å lagre hydrokarboner i form av olje eller gass som produseres ombord på flyteren.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for drift av ballastering av en flyterkonstruksjon for lagring av en væske, så som olje, hvor flyterkonstruksjonen omfatter en sentral væskelagersøyle (5), et antall første aktive ballasttanker tilstøtende til væskelager-søylen og et antall andre ytre ballasttanker, som ifølge patentkrav 1-15, er kjennetegnet ved at en aktiv ballastering av flyterkonstruksjonen uføres ved at vann tilsettes eller fjernes fra det antall første aktive ballasttanker beliggende tilstøtende til den sentrale væske-lagersøylen, avhengig væskemengden i lagersøylen.

Særlig anvendes de første aktive ballasttanker med totalvolum og en pumpekapasitet, slik at det med varierende væske/oljemengder i væske-lagersøylene tilsettes eller fjernes vann fra ballasteringstankene for å sikre et ønsket dypgående av flyterkonstruksjonen. Videre kan de ytre andre typer ballasteringstanker ballasteres ved tilførsel eller fjerning av vann uavhengig av mengden av væske/olje som lagres ombord i tankene/væskelagersøylene

Det er antydet at der er olje lagret i den angitte væskelagersøylen, men oppfinnelsen skal tilsvarende være tilpasset til de tilfeller hvor oljelagersøylen kun anvendes til å lagre sjøvann for å sikre den nødvendige stabilitet.

Fordeler med oppfinnelsen.

En flyterkonstruksjon med en oljelagersøyle som ifølge oppfinnelsen, vil ha et vesentlig større vannlinjeareal enn de øvrige støttesøylene. Støttesøylene vil i hovedsak ha en styrke og oppdriftsfunksjon på tilsvarende måte som for tradisjonelle semisubs og disse støttesøylene vil har et mer begrenset vannlinjeareal enn olje-lagersøylen.

Flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen skal på en sikker og forutsigbar måte kunne opereres med en dypgang som ligger innenfor ønskede maksimum og minimums-verdier, noe som betyr at ballastkapasiteten til flyterkonstruksjonen må være i stand til, etter kjente teknikker, å kunne kompensere vekten av varierende mengder av olje som til enhver tid lagres om bord. Dypgående er en betegnelse som definert til den maksimale dybde av et fartøy under vannlinjen.

Oljelagersøylen og tilhørende oljelagervolum skal ifølge oppfinnelsen plasseres i den midtre del av flyterkonstruksjonen, og tilsvarende vil mesteparten av ballastvann-volumet som brukers til å kompensere for varierende oljemengder, som til enhver tid er i oljelageret, bli anordnet inne i aktive ballasttanker som plasseres mest mulig inn mot midten av flyteren.

På samme måte plasseres støttesøylen i den ytre del av flyteren for å gi understøt-telse til utstyrsdekket.

Med uttrykkene "midten av flyterkonstruksjonen" eller "den midtre del av flyterkonstruksjonen" menes i denne sammenheng det midtre området av flyterkonstruksjonen i horisontalplanet noe som i de fleste tilfeller vil være svært nær den vertikale aksen til flyterens lett skipstyngende punkt. Med uttrykket "ytre del av flyterkonstruksjonen " menes på samme måte en plassering av støttesøylene i den perifere del av den samme konstruksjon, slik at støttesøylene etter kjente teknikker fra tradisjonell semisubs kan understøtte dekket og fungere som oppdriftslegemer for flyterkonstruksjonen med en beregnet avstand fra midten av flyterkonstruksjonen.

Plassering av oljelagersøylen mot midten av flyterkonstruksjonen er ifølge oppfinnelsen viktig fordi et semisub med oljelager vil ha et mindre samlet vannlinjeareal enn et tilsvarende produksjonsskip og konsekvensene av feiloperasjoner under fylling og tømming av olje- og ballasttankene vil opptre mye raskere enn på et produksjonsskip. Ved å plassere oljelageret og de kompenserende, aktive ballasttanker mot midten av flyterkonstruksjonen, så vil sjansen for skjevballastering og krengning av flyterkonstruksjonen reduseres betydelig.

Av samme grunn er det viktig at flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen har et tilstrekkelig vannlinjeareal, spesielt for oljelagersøylen, som gir tilfredsstillende operasjonelle tidsmarginer under fylling og tømming av olje- og ballasttankene.

Ved at samlet vannlinjeareal av oljelagersøylen og støttesøylene er høyere enn tradisjonelle semisubs, vil konsekvensene av eventuelle feil under fylling og tømming av olje- og ballast-tankene lettere kunne forhindres i forhold til at å bruke en eventu-ell tradisjonell semisub struktur for oljelagring. Dette skyldes at konsekvensene av eventuelle feiloperasjoner vil opptre saktere og innenfor tidsrom slik at en får bedre tid til å rette opp slike feil, eventuelt stoppe operasjonene i tide.

En av fordelene med oppfinnelsen der en kombinerer en stor oljelagersøyle mot midten og flere, mindre støttesøyler mot utkanten, vil dessuten være sterkt forbedret skadestabilitet, sammenliknet med tradisjonelle semisubs. En tradisjonell semisub bygget etter kjente teknikker vil som oftest ikke tåle en kollisjon mot en av de ytre søylene slik at søylen fylles med vann. Dette vil i mange tilfeller føre til semisuben krenger så mye at den i mange tilfeller vil havarere.

En søylestabilisert flyterkonstruksjon kan imidlertid utformes til tåle totalt tap av en støttesøyle, fordi restoppdriften i oljelagersøylen og de øvrige støttesøylene vil kunne utformes til å gi nok stabilitet til å unngå totalt tap at enheten i et slikt ulykkestilfelle. I tillegg vil oljelagersøylen kunne utformes med doble skott mot sjø for å heve sikkerheten ytterligere.

Tradisjonelle semisubs er utformet for å gi gode bevegelser i tung sjø, spesielt for bevegelser som hiv, rull og stamping. Beregninger og tank tester viser at en flyterkonstruksjon ifølge oppfinnelsen vil ha omtrent like gode bevegelsesegenskaper som semisubs til tross for at flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen har vesentlig større vannlinjeareal, hovedsakelig som følge av en stor oljelagersøyle med stort vannlinjeareal. De gode bevegelsene skyldes at flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen utformes med en stor horisontal bunnstruktur som gir ytterligere dempningsegenskaper som skyldes tilleggsmasseeffekter og ikke-lineære friksjons-krefter. I tillegg oppnås de samme type kanselleringseffekter mellom søylene og bunnstrukturen som er velkjent ved design av vanlige semisubs også.

Disse bevegelsesdempende effektene er forsterket ved at bunnstrukturen nederst, og i mesteparten av dens omkrets, utformes med en horisontalt utad ragende boksstruktur som følge beregninger og bassengforsøk gir vesentlig tilleggsdemping, spesielt i rull og stamp, men også i hiv. Tilleggsdempingen fra denne boksstrukturen skyldes i hovedsak ikke-lineær demping og fungerer best når denne boksstrukturen plasseres på størst mulig dybde, der bølgepartikkelhastigheten er lavest.

Ved at en vesentlig del av flyterkonstruksjonens oppdriftsvolum og vannlinjeareal plasseres i midten av flyterkonstruksjonen, vil en stå relativt fritt til å utforme geometrien til de øvrige deler av flyterkonstruksjonen. Det oppstår på denne måten en stor fordel ved at flyterkonstruksjonen kan utformes til å passe effektiv bygging i internasjonale byggedokker. Således kan flyterkonstruksjonen konstrueres med en bredde på opptil 50-65 meter på flyterkonstruksjonen, samtidig som en står friere med tanke på flyterkonstruksjonens lengde. De fleste store tørrdokker i verden vil passe en flyterkonstruksjon med en lengde opp mot 200 meter.

Bunnstrukturen kan utformes til å gi et tilleggslager for olje utover det som utformes inne i oljelagersøylen. Det er da en fordel at også denne del av oljelageret befinner seg mot midten av bunnstrukturen for å kunne integreres mot det oljelageret som befinner seg i oljelagersøylen, slik at effekten av eventuelle feiloperasjoner blir redusert til et minimum. Volumet på bunnstrukturen kan varieres, avhengig av blant annet behov for størrelse på oljelager. En typisk høyde på bunnstrukturen vil være på fra ca. 15 meter til ca. 40 meter, noe som vil kunne gi en oljelagerkapasitet fra ca.

350.000 fat til ca. 800.000 fat på flyterkonstruksjonen

Tilhørende aktive ballasttanker som skal kompensere for varierende oljelagerfylling bør også befinne seg så nært midten av flyterkonstruksjonen som mulig for å redusere konsekvensene av eventuelle feiloperasjoner.

Den ytre del i horisontalplanet av flyterkonstruksjonen består av de ytre ballast-tankene i bunnstrukturen og støttesøylene. Disse ytre volum bør ifølge oppfinnelsen i størst mulig grad brukes som sekundære ballasttanker og oppdriftsvolum, som opereres tilnærmet uavhengig av de aktive ballasttankene mot midten av flyterkonstruksjonen, og dermed tilnærmet uavhengig av laste- og losseoperasjonene for olje. Det mest fordelaktige er at disse ytre ballasttankene ikke er i bruk i det hele tatt under operasjon av flyterkonstruksjonen og når oljemengden om bord varierer, nærmest som permanente ballast og oppdriftstanker. Disse ytre ballasttankene bør dermed ha redusert fylle- og pumpekapasitet for å redusere konsekvensene av eventuelle feiloperasjoner.

Bunnstrukturen kan utformes på flere måter, avhengig av behov og transportmetode. Dersom bunnstrukturen delvis skal være tørr under tauning, og den skal taues et kort sted til installasjonsstedet, vil en kunne se bort fra sjømotstand og transporttid, og dermed kunne anvende rette stålplater i byggingen. Dersom det er en lang taueavstand, for eksempel fra et asiatisk verft og til Europa, så kan det være gunstig å utforme bunnstrukturen med tanke på redusert transittmotstand i sjø, for eksempel med avrundede partier etter kjente teknikker.

Flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen vil utformes med et dekk hvorpå det kan plasseres boligkvarter, prosessmoduler, kraftgenerering og annet utstyr som er nødvendig for flyterkonstruksjonens operative funksjon. Ved å kunne tilby et større dekksareal som er understøtte av flere søyler, vil en kunne basere utrustning av dekket på installasjon av moduler, noe som er mer kostnadseffektivt og gir hurtigere bygging og ferdigstilling av flyterkonstruksjonen.

Flyterkonstruksjonen kan være spredt forankret etter kjente prinsipper, der for-ankringsløsning vil være avhengig av vanndyp, havmiljø, størrelse og utforming på flyterkonstruksjonen. Dette vil eksempelvis på ca. 1000 meter vanndyp på Haltenbanken bety i størrelsesorden 4-5 liner i hvert hjørne på flyterkonstruksjonen. På dypt vann ansees det fordelaktig å bruke kjente teknikker for stramme forankringsliner i kunststoff, så som polyetylen, kevlar, etc. Ved plasseringen av forankringslinene vil det kunne være operasjonelt være gunstig å ta hensyn til dominerende retninger for havmiljøkreftene, slik at en i noen grad tar hensyn til en avlang, for eksempel rektangulær, utforming av flyterkonstruksjonen.

På samme måte vil stigrør trekkes inn til flyterkonstruksjonen etter kjente teknikker, enten på utsiden av flyterkonstruksjonen, eller gjennom dedikerte åpninger (moon pools) i bunnstrukturen og dekket. Beregninger og bassengforsøk har dessuten vist at moon pools i bunnstrukturen vil i tillegg være fordelaktig for bevegelsene til flyterkonstruksjonen, ved at i særdeleshet hivbevegelsene vil dempes ytterligere. Dette skyldes i første rekke ikke-lineære viskøse effekter, men trykkutjevning over og under flyterkonstruksjonen gir et positiv bidrag til denne dempingen.

Beregninger har vist at flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen har svært gode bevegelsesegenskaper selv i værharde strøk. Flyterkonstruksjonen vil ha gode nok bevegelsesegenskaper til å kunne anvendes i kombinasjon med stigrør i stål på dypt vann (eng: Steel Catenary Risers = SCR). Typiske stigerør i stål skal ha bevegelser i vannlinjen som typisk ikke overstiger en akselerasjon på 2,5 m/s<2>og skal i tillegg ikke ha en maksimum enkel amplitude som overstiger på 10,2 meter vertikalt.

En annen fordel med at flyterkonstruksjonen har gode bevegelsesegenskaper vil være at den kan oppankres på grunt vann og broforbindes til en bunnfast brønn-hodeplattform. Dette er kjent fra Veslefrikk-feltet i Nordsjøen der en konvensjonell semisub er anvendt. En flyterkonstruksjon ifølge oppfinnelsen vil ha like gode bevegelsesegenskaper, men en vil i tillegg kunne tilby oljelager, noe som er fordelaktig dersom det skal produseres tungolje eller voksholdig olje slik at denne kan overføres direkte til flyterkonstruksjonen uten å gå gjennom lange havbunnsledninger ut til et fjerntliggende produksjonsskip med dreieskive.

Oljelager om bord ved denne type løsninger er dessuten fordelaktig dersom oljefeltet ligger langt unna oppkoblingspunkter for transportledninger for olje.

Det er i denne beskrivelse antatt at flyterkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen utformes i stål, men andre materialer, som betong, kan også anvendes.

Figurer som viser oppfinnelsen.

Anordningen ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere i den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende figurer, hvori:

Figur 1 viser et vertikalsnitt av en flyterkonstruksjon ifølge oppfinnelsen

Figur 2 viser horisontalsnitt gjennom flyterkonstruksjonens bunnstruktur langs linjen A-A på figur 1. Figur 2 viser en mulig utførelse for lagring av olje, ballastvann eller andre væsker i bunnstrukturen Figur 3 viser en perspektivskisse av en flyterkonstruksjon ifølge oppfinnelsen med en oljelagersøyle som i horisontalplanet er tilnærmet kvadratisk eller rektangulært og med en bunnstruktur som også er tilnærmet rektangulært. Figur 4 viser en perspektivskisse av flyterkonstruksjon ifølge oppfinnelsen med en oljelagersøyle som i horisontalplanet er tilnærmet sirkulært og med en bunnstruktur som er tilnærmet elliptisk.

Like deler av de tegnede detaljer er gitt samme henvisningstall på de ulike figurer.

Utførelser av foreliggende oppfinnelse.

Innledningsvis skal det refereres til figurene 1 og 2 hvor flyterkonstruksjonen 1 er vist utformet med en bunnkonstruksjon som gir flyterkonstruksjonen oppdrift og et utstyrsdekk 8. Flyterkonstruksjonens sentrale vertikalakse er vist ved X på figur 1.

Et antall støttesøyler 4 forbinder bunnkonstruksjonen 6 som gir flyterkonstruksjonen oppdrift, og utstyrsdekket 8 som er plassert over vannets overflate 9 (havnivået). En støttesøyle 4 kan for eksempel være posisjonert i hvert hjørne av flyterkonstruksjonen.

Ytterligere forløper en bokskonstruksjon 7 kontinuerlig i et horisontalplan rundt og under hele den nedre del av bunnkonstruksjonen, og i et planriss ligger den på utsiden av omrisset til hoved- bunnkonstruksjonen 6, slik det er vist med stiplede linjer på figur 2.

Bokskonstruksjonen kan være en hul tank som bidrar til oppdriften av flyter-konstruksjonen og gir stabilitet- og dempningsegenskaper. Bokskonstruksjonen er koplet til undersiden av bunnkonstruksjonen 6.

En væske(olje)lagersøyle 5 representerer den midtre del av bunnkonstruksjonen, og den forløper over toppflaten 12 til bunnkonstruksjonen og er tilkoplet til og under-støtter utstyrsdekket 8. Væskelagersøylen 5 kan være inndelt i et antall separate lagertanker 2 for olje 22 og utgjørende en sentral enhet posisjonert rundt flyterkonstruksjonens sentrale vertikalakse X. Fire lagertanker er vist på figur 2. Oljens overflatenivå ved et vanlig oljenivå 22 inne i søyletanken 5 er vist med henvisningstallet 103 på figur 1.

Deler av den midtre seksjon av bunnkonstruksjonen 6, og på et samme nivå 12, omfatter også en aktiv ballasttank 10 posisjonert tilstøtende til oljelager-søyletanken 5. Som vist på figur 2 representerer ballasttanken 10 et firkantet ringformet tank-system 10 som ligger rundt eller omslutter den nedre del av oljelager- søylen 5. Tanken kan også være inndelt i to eller flere mindre deltanker med en ringform. Denne ballasttanken eller deltankene 10 er i aktiv anvendelse for å ballastere flyterkonstruksjonen, ved å tilføre eller fjerne ballastvann. Et mulig nivå for ballastvannfyllingen er vist med henvisningstallet 105.

Utenpå ballasttanksystemet 10, omfatter bunnkonstruksjonen 6 ytterligere et antall andre typer ballasttanker 3 plassert i den ytre del av flyterkonstruksjonens 1 bunnkonstruksjon 6. Et mulig nivå for ballastvannfyllingen er vist med henvisningstallet 107.

Betraktet utover fra senterområdet (X), er tankene anordnet i den følgende rekkefølge: den sentrale olje- søyletank, den første (aktive) ballasteringstank 10 og den andre (passive) ballasteringstank 3.

De aktive ballasttanker 10 kan ifølge en utførelse utformes til å omslutte den sentrale oljelager-søyletank 5/2 idet den således omslutter søylen også i dens totale høyde, slik det vises med henvisningstallet 101 på figur 1.

Det kan foretrekkes å anordne de aktive ballasttanker 10 slik at de forløper nedenfor oljelager- tankene 2 også (det vil si på toppen av bokskonstruksjonen 7) slik at disse tanker 10 danner en dobbeltbunn av bunnkonstruksjonen 6 tilsvarende til kjente prinsipper fra tankskip. Også den underste bokskonstruksjon vil fungere som ekstra dobbeltbunnseksjon noe som bidrar ytterligere til flyterkonstruksjonens drifts-sikkerhet.

Systemet av rør, slanger og pumpeenheter for å tilføre og fjerne olje og vann ballasteringsvæsker fra søylene/tankene 5, 10 og 3, er ikke vist i de vedlagte figurer, eller beskrevet ytterligere.

Væskevolumet, i form av sjøvann, inne i de aktive ballasttanker 10, anvendes i tilsvarende som for kjente metoder, primært til å kompensere for flyterkonstruksjonens dypgående og flyterkonstruksjonens vinkel (helning) under operasjonene hvor man øker eller reduserer fyllingsgraden av oljetankene 2 slik at flyterkonstruksjonen befinner seg innenfor dybdemarginene som hele tiden er relevante for flyterkonstruksjonen 1. Dypgående er en betegnelse som defineres som den maksimale dybde til fartøyet under flyterkonstruksjonens vannivå 9.

Ved å plassere de aktive ballasttanker 10 mot midten av flyterkonstruksjonen, vil konsekvensene av mulige feilgrep under driften av ballastsystemet føre til mindre alvorlig helling av flyterkonstruksjonen. Det totale vannlinjearealet (ved 9) til alle kolonner må være tilstrekkelige til at man har tilstrekkelig tid til å korrigere for negative konsekvenser av mulige driftsfeilgrep til disse systemer.

Ballasttankene 3 anvendes for den generelle innstilling og regulering av flyterkonstruksjonens dypgående, stort sett driftsmessig uavhengig av mengden av olje som lagres i søyletanken 5 ved ethvert tidspunkt.

Av sikkerhetshensyn er det fordelaktig at volumene under støttesøylene 4, det vil si tankene 3 hvorpå søylene 4 hviler, er uten fluidformede hydrokarboner, siden støttesøylene 4 kun grenser inn mot tanksystemet som er fritt for eksplosjonsrisiko, det vil si tanker som er tette ballasttanker eller tomme, oppdriftstanker som er uten eksplosive gasser.

Ballasttankene 10 kan fungere som en dobbelthud- beskyttelse mot havmiljøet, og innrettet ifølge de samme prinsipper som er kjent fra tankskip, noe som vil redusere konsekvensen av mulige kollisjoner med andre fartøyer for eksempel, eller mulige lekkasjer fra tanken 5.

De aktive ballasttanker 10 må ha et tilstrekkelig volum for å kunne kompensere for mengden av fluid, fortrinnsvis olje, som er tilstede i oljelagertankene 2 ved enhver gitt tid slik at flottøren har en dypgående til enhver tid som ligger innenfor de relevante grenser. Spennet i dypgående grensen kan være på flere meter, for eksempel på 7 meter, men det er viktig at dekket 8 har tilstrekkelig fri høyde til enhver tid slik at innkommende bølger ikke når opp i dekket 8.

Figurene 1-4 viser en oljelager-søyle 5 men oljelagertankene 2 kan være anordnet i flere individuelle oljelager-søyler 5 også, men det erkjennes ifølge oppfinnelsen i dette tilfellet at disse oljelager- søylene 5 er anordnet inn mot midten av flyterkonstruksjonen 1 og har et tilfredsstillende kombinert vannlinjeareal som gir den tilstrekkelige reaksjonstid for å hindre negative konsekvenser av mulige driftsfeilgrep i tilknytning til oljelager- og ballastsystemene, så som når plattformoperatørene initierer at store mengder vann tilsettes eller fjernes fra ballasttankene i løpet av et kort tidsrom.

Dersom flyterkonstruksjonen 1 skal installeres i spesielt værharde områder ansees det å være spesielt styrkemessig gunstig å ha et lengde/bredde forhold på bunnstrukturen 6 som ikke overstiger 3/1. En eksempel på en gunstig geometri bunnstrukturen 6 vil eksempelvis være ca. 50 meter bredde og 150 meter lengde, noe som vil gi en et L/B (lengde/bredde) forhold på 3,0 og et totalareal på 7500 m<2>. Det er imidlertid fullt mulig å variere rundt disse størrelser, men det er en fordel at flyterkonstruksjonen 1 er godt tilpasset bygging på et verft, samtidig som L/B-forholdet ikke blir for stort for å unngå vesentlige defleksjoner av strukturen i værharde perioder.

Oljelagertanken 5 vil i dette eksempelet kunne ha en gunstig størrelse med et vannlinjeareal på 2500 m<2>basert på en tilnærmet kvadratisk ytre utforming på 50 x 50 meter. Med fire støttesøyler 4, plassert ett i hvert hjørne på den ytre del av denne flyterkonstruksjonen 1, kan hver støttesøyle eksempelvis ha et vannlinjeareal 10x10 meter =100 m<2>. Dette vil gi et samlet vannlinjeareal være 2900 m<2>(2500 + 4x100).

Med en antatt høyde på bunnstrukturen på 20 meter, og total dypgang på flyterkonstruksjonen på 40 meter og en dekksvekt på 12.000 tonn, så viser beregninger knyttet til dette eksempelet at tap av en hjørnesøyle 4, som følge av kollisjon, vil medføre en skadekrengning på mindre enn 10°, slik at flyterkonstruksjonen 1 kan taues til land for reparasjon.

For og ytterligere å forbedre bevegelsene på flyterkonstruksjonen 1, så har beregninger vist at dette oppnås med å anordne en bokskonstruksjon 7 som løper fortrinnsvis kontinuerlig i horisontalplanet rundt hele bunnstrukturens nedre del. Bokskonstruksjonen 7 rager utad fra bunnstrukturen 6 og vil typisk kunne ha et areal i et vertikalsnitt på ca. 3x2 meter eller 3x3 meter i vertikalsnitt for å gi de ønskede dempeeffekter. Boksstrukturen vil fortrinnsvis ha et tilnærmet kvadratisk vertikalsnitt, men beregninger vise at et trekantet vertikalsnitt fungerer godt for noe kortere bølgelengder.

Flyterkonstruksjonens bevegelser, spesielt i hiv, reduseres ytterligere dersom bunnstrukturen 6 utformes med et antall vertikale åpninger 11 (moon pools") i området mellom søylene 4,5, som vist på figur 2. Størrelsen på disse vertikale åpninger 11 er typisk 100 - 200 m2, avhengig av bunnfundamentets størrelse og i hvilken grad denne demping er ønsket. Det foretrekkes at disse vertikale åpningene 11 plasseres noenlunde symmetrisk rundt bunnstrukturens midtparti.

Den foreliggende oppfinnelse vil gi øket sikkerhet sammenliknet med tradisjonelle semisubs fordi oljelagersøylen 5 plassert i midten av flyterkonstruksjonen vil utgjøre en stor andel av oppdriften og vannlinjearealet, der flyterkonstruksjonen 1 utformes slik at tap av en støttesøyle 4 på grunn av eksempelvis kollisjon, ikke vil få katastrofale konsekvenser. En væskefylt eller tapt støttesøyle vil ifølge oppfinnelsen kunne utgjøre en svært begrenset del av vannlinjearealet og oppdriften.

For å bedre sikkerheten mot tap av hjørnesøyle som følge av eksplosjoner om bord, er det fordelaktig at støttesøylene 4 grenser mot ytre ballasttanker 3 som ikke er utformet til å lagre hydrokarboner i form olje- eller gass som er produsert om bord på flyterkonstruksjonen 1.

Oljelagertanken 5 kan i en typisk utforming ha et vannlinjeareal på 2500 m<2>basert på en tilnærmet kvadratisk ytre utforming på 50 x 50 meter. Med fire støttesøyler 4, plassert ett i hvert hjørne på den ytre del av denne flyterkonstruksjonen 1, og der hver støttesøyle 4 eksempelvis har en utforming på 10 x 10 meter = 100 m<2>vannlinjeareal, så vil samlet vannlinjeareal være 2900 m<2>(2500 + 4x100). Med en høyde på bunnstrukturen 6 på 20 meter, og total dypgang på flyterkonstruksjonen 1 på 40 meter, så viser beregninger for dette eksempelet at tap av en hjørnesøyle 4, som følge av kollisjon, vil medføre en skadekrengning på mindre enn 10°, noe som gjøre at flyterkonstruksjonen kan taues til land for reparasjon.

Det ansees gunstig at forholdet mellom vannlinjearealene på oljelagersøylen 5 og de enkelte støttesøylene 4 er på minst 20/1 i værharde strøk. I mildere strøk kan dette forholdet økes ytterligere, gjerne opp mot 40/1 dersom dette skulle være ønskelig. Dette store forholdet mellom vannlinjearealene vil bidra til å sikre operasjoner som lossing og lasting av olje i flyterkonstruksjonen 1, og samtidig sikre at flyterkonstruksjonen 1 har god skadestabilitet i tilfelle skade på en av støttesøylene 4.

En fortrukket utforming av flyterkonstruksjonen 1 ifølge oppfinnelsen vil være en stor oljelagersøyle 1 i kombinasjon med 4 støttesøyler, én i hvert hjørne av flyterkonstruksjonen.

I roligere farvann kan oljelagersøylens 5 vannlinjeareal økes ytterligere enn det som eksempelet over viser, gjerne opp mot 5-8000 m<2>. Samtidig kan flottøren gis en mer kvadratisk eller sirkulær utforming av flyterkonstruksjonen 1 og antall støttesøyler 4 mellom bunnkonstruksjonen og dekkskonstruksjonen kan økes, for eksempel til seks eller åtte søyler.

Et øket antall støttesøyler 4 kan dessuten redusere konsekvensene ytterligere dersom et uhell skal oppstå med påfølgende tap av støttesøyle 4. I tilfellet med en sirkulær flyterkonstruksjon, kan et antall støttesøyler være plassert med innbyrdes konstante intervaller rundt periferien i en avstand fra flyterkonstruksjonens sirkulære ytterkant.

Flyterkonstruksjonens søyler 4,5 kan ha forskjellige dimensjoner og fasonger. Figur 3 viser flyterkonstruksjonen 1 med en oljelagersøyle 5 som er tilnærmet kvadratisk, mens figur 4 viser en sylindrisk utgave oljelagersøylen, med avrundede hjørner. Det er en foretrukken utførelse av oppfinnelsen at søylene er vertikale eller tilnærmet vertikale, men det er også mulig at et antall av søylene 4,5 er anordnet i en annen vinkel i forhold til horisontalplanet enn den vertikale retningen som er angitt på skissen for søylene 4,5. Søylene 4,5 kan også anta en konisk fasong (i vertikalsnitt) dersom dette er hensiktsmessig.

Støttesøylene 4,5 kan ifølge kjente teknikker kombineres med et nettverk av kortere skråstag (ikke vist) som gjør hele konstruksjonen stivere.

Ifølge en foretrukket driftsmåte, er det første sett av ballasteringstanker 10 posisjonert nærmest opptil flyterkonstruksjonens 1 senter, i aktiv anvendelse for tilførselen og avtapping av ballastvann, og ikke den andre typen ballasttanker 3 som er posisjonert utenfor tankene i sentrer av flyterkonstruksjonen 1. Dette skyldes det faktum at tilsats (eller fjerning) av ballastvann, for eksempel flere tusen kubikkmeter vann per time, i de andre tanker 10, fører til mindre hivmoment innvirkning som kan vippe flyterkonstruksjonen, enn å tilsette vann til den andre type tank 10. For å holde flyterkonstruksjonen på et konstant nivå i sjøoverflaten 9, når for eksempel et tonn olje lastes og pumpes inn i sentertankene 5/2, fjernes en tilsvarende vekt mengde vann fra ballasteringstanken 10.

Konsekvensene av feil ved tilsats av vann til eller fjerning av vann fra ballasttankene blir mye lavere på denne måte.

Lagring av olje eller andre fluider i oljelagersøylen 5 er foretrukket som ovenfor. Oppfinnelsen er likeverdig anvendelig dersom oljelager- søylen 5 fylles med sjøvann isteden.

Ved oppfinnelsen erkjennes det at flyterkonstruksjonen 1 er forankret til havbunnen 30 ifølge kjente metoder som vist ved forankringslinene 20 (illustrert på figur 3), hvor ankerlinene kan omfatte kjettinger, vaiere eller trosser av lette kunstfibre av for eksempel polyester eller polyetylen.

Oljen som produseres og lagres i tanken 5 ombord på flyterkonstruksjonen 1 kan overføres til tankskip ifølge kjente metoder ved hjelp av rørledninger og pumpelastesystem (ikke vist).

Flyterkonstruksjonen 1 ifølge oppfinnelsen kan fortrinnsvis bygges i stål eller betong eller av en kombinasjon av disse materialene.

Claims (17)

1. Flyterkonstruksjon (1) utformet med en bunnkonstruksjon (6) som gir flyterkonstruksjonen oppdrift, og et øvre utstyrsdekk (8), og et antall støttesøyler (4, 5) som kopler bunnkonstruksjonen (6) med utstyrsdekket (8) som er posisjonert over vannflaten (9) hvor flyterkonstruksjonen er innrettet til å drives,karakterisert ved at minst en av støttesøylene (4,5) omfatter en væske-lagersøyle (5) som er anordnet i den midtre seksjon av flyterkonstruksjonen (1), og at de øvrige støttesøyler (4) er posisjonert i den ytre seksjon av flyterkonstruksjonen (1), at deler av den midtre seksjon av bunnkonstruksjonen (6) tilstøtende til væskelager-søylen^) (5) omfatter et antall første aktive ballasttanker (10), og at den ytre del av bunnkonstruksjonen (6) av flyterkonstruksjonen (1) er innrettet med et antall andre ballasttanker (3).

2. Flyterkonstruksjon (1) ifølge krav 1,karakterisert vedat bunnseksjonen av væske-lagersøylen (5) omfatter en integrert sentral seksjon av flyterkonstruksjonens (1) bunnkonstruksjon (6).

3. Flyterkonstruksjon (1) ifølge krav 1-2,karakterisert vedat væske-lager-søylen (5) er inndelt i et antall del-væskelager-søyler (2).

4. Flyterkonstruksjon (1) ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat bunnkonstruksjonens (6) første aktive ballasttank (10) posisjonert tilstøtende til væskelager-søylen (5) representerer et antall firkantete ballasterbare tanker (10) som i en ringform omslutter de nedre deler av væske-lagersøylen (5) og som er tilpasset for ballastering av flyterkonstruksjonen (1) ved tilsats eller fjerning av vann.

5. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at utenfor de første ballasttanker (10) omfatter bunnkonstruksjonen (6) ytterligere et antall andre typer ballasttanker (3).

6. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at betraktet utover fra senterområdet (X) av bunnkonstruksjonen (6), er lagersøylene/tankene (5, 10, 3) arrangert i den følgende rekkefølge: den sentrale væskelager-søyle (5), den første aktive ballasteringstank (10) og den andre type (passive) ballasteringstank (3).

7. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at den første aktive ballasttank (10,101) omslutter væskelager-søylen (5) i sin totale høyde tilkoplet til utstyrsdekket (8).

8. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at den første aktive ballasttank (10) forløper nedenfor væskelager-søylen (5).

9. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at en bokskonstruksjon (7) er tilkoplet til undersiden av bunnkonstruksjonen (6) og rager utenfor omrisset av hoved-bunnkonstruksjonen (6).

10. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at bunnkonstruksjonen (6) er utformet med et antall moonpools (11) i området mellom støttesøylene (4) og væskelager-søylen (5).

11. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at forholdet mellom vannlinjearealene til væskelager-søylen (5) og de enkelte støttesøyler (4) er tilnærmet 20/1 og opptil 40/1.

12. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at flyterkonstruksjonens (1) bunnkonstruksjon har et forhold mellom lengde og bredde på mellom 2/1 og 3/1.

13. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at den utgjør en separat lagerflyter for midlertidig lagring av olje til havs, eller innebygget i en installasjon for boring og/eller produksjon av olje og gass til havs.

14. Flyterkonstruksjon (1) i samsvar med et av de foregående krav,karakterisertved at støttesøylene (4) grenser mot de ytre andre typer ballasttanker (3) som ikke er tilpasset til å lagre hydrokarboner i form av olje eller gass som produseres ombord på flyterkonstruksjonen (1).

15. Fremgangsmåte for drift av ballastering av en flyterkonstruksjon for lagring av en væske, så som olje, hvor flyterkonstruksjonen omfatter en sentral væskelager-søyle (5), et antall første aktive ballasttanker (10) tilstøtende til væskelagersøylen (5) og et antall andre ytre ballasttanker (3), som ifølge patentkrav 1-15,karakterisert vedat en aktiv ballastering av flyterkonstruksjonen uføres ved at vann tilsettes eller fjernes fra det antall første aktive ballasttanker (10) beliggende tilstøtende til den sentrale væske-lagersøylen (5), avhengig væskemengden i lagersøylen (5).

16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15,karakterisert vedat det anvendes første aktive ballasttanker (10) med totalvolum og en pumpekapasitet, slik at det med varierende væske/oljemengder i væske-lagersøylene (5,2) tilsettes eller fjernes vann fra ballasteringstankene (10) for å sikre et ønsket dypgående av flyterkonstruksjonen (1).

17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15-16,karakterisert vedat de ytre andre typer ballasteringstanker (3) ballasteres ved tilførsel eller fjerning av vann uavhengig av mengden av væske/olje som lagres ombord i tankene/væskelagersøylene (5, 2).