NO336983B1 - Fortøyningssystem - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører et flytesystem, omfattende et flytelegeme (1) for å flyte på vann; et fortøyningssystem (7), inkluder en fortøyningsline (9), der én ende er festet til flytelegemet (1) og den andre enden er egnet for å forankres til en havbunn (10); minst to oppdriftselementer (13, 14) som er festet til fortøyningslinen (9) for å generere en oppdriftskraft som virker på fortøyningslinen (9), hvori oppdriftselementene (13, 14) er anbrakt med avstand til hverandre.

Description

Fortøyningssystem

Oppfinnelsen vedrører et flytesystem, spesielt et flytelegeme og et fortøyningssystem for anvendelse på grunt vann, som angitt i ingressen til krav 1. Oppfinnelsen er spesielt nyttig i olje- og gassindustrien.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Flytesystemer er ofte brukt for aktiviteter slik som leting, produksjon, boring og lagring i oljebransjen, både offshore og inshore. Disse flyteinstallasjonene kan omfatte sylindriske plattformer som holdes i posisjon ved hjelp av fortøyningsliner som er forankret til havbunnen.

US 3,138,135 beskriver en fortøyningsinnretning som inkluderer fortøyningsliner forankret til havbunnen. Oppdriftslegemer er festet til fortøyningslinene slik at en sentral del av fortøyningslinene er horisontalt orientert. Radialt utover fra den horisontalt orienterte delen henger fortøyningslinene ganske løst. slik at de kan berøre havbunnen under ekstreme forhold.

Flytesystemene kjent fra teknikkens stand er, når det gjelder posisjoneringsstabilitet og bevegelsesatferd, ikke optimale for grunt vann. Flyteplattformer kan for eksempel måtte opereres på vanndybder i størrelsesorden 15 til 20 meter. Slikt svært grunt vann gir store begrensninger på tillatte plattformdypganger for å unngå sammenstøt med havbunnen. En flyteplattform som opererer på disse vanndybdene, kan typisk ha en ballastdypgang på ca. 11 meter og en dypgang med full last på ca. 12 meter, dvs. en dypgangsvariasjon på bare 1 meter. På slikt svært grunt vann er det også en utfordring å holde fortøyningslinene på forutbestemte dybder, og unngå oppflyting til overflaten og kontakt med havbunnen. Det er derfor et behov for å optimalisere de eksisterende flytesystemene slik at de er spesielt egnet for svært grunt vann.

Sammendrag av oppfinnelsen

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et flytesystem spesielt egnet for svært grunt vann. Dette formålet oppnås med et fortøyningssystem ifølge det selvstendige kravet. Fordelaktige ytterligere utviklinger er gjenstand for de uselvstendige kravene.

Det er således tilveiebrakt et fortøyningssystem omfattende minst én fortøyningsline, der én ende av denne er festet til et flytelegeme konfigurert for å flyte i en vannmasse, og den andre enden av denne er egnet for å forankres til en havbunn, hvori minst to oppdriftselementer er festet til fortøyningslinen for å generere en oppdriftskraft som virker på fortøyningslinen, og hvori oppdriftselementene er anbrakt med avstand langs fortøyningslinen. Førtøyningssystemet erkarakterisert vedat

- de nevnte minst to oppdriftselementene har ulike størrelser og oppdrifter,

- det største oppdriftselementet befinner seg lenger unna flytelegemet enn det minste oppdriftselementet, - de nevnte minst to oppdriftselementene er avlange legemer med ulike lengder, som er festet til fortøyningslinene i én av de avlange endene, og - hvert oppdriftselement konfigurert slik at en mindre avlang del av oppdriftselementene er over vannoverflaten og en større avlang del av oppdriftselementet er under vannoverflaten, hvorved hvert oppdriftselement utviser variabel oppdrift, avhengig av vekten som fortøyningslinen trekker på oppdriftselementet med.

Det at de minst to oppdriftselementene er avlange legemer med ulik avlang lengde, som er festet til fortøyningslinene i én ende, har den fordelen at oppdriftselementene utviser variabel oppdrift. Det vil si, jo mer vekten av fortøyningslinen trekker oppdriftselementene nedover, jo større blir den avlange delen som er under vannoverflaten, og jo større blir oppdriften. Ved å velge den avlange formen blir variasjonsområdet til oppdriftskraften større enn med for eksempel et rundt oppdriftselement.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen, i en normal driftstilstand, er oppdriftselementenes avlange lengde lengre enn avstanden mellom et festepunkt der et respektivt oppdriftselement er festet til fortøyningslinen, og vannoverflaten vertikalt over dette festepunktet. Med oppdriftselementer med en slik stor avlang dimensjon utvides området for den ovennevnte effekten av den variable oppdriften.

Den avlange formen til oppdriftselementene vil hindre fortøyningslinen i å flyte opp til overflaten, og dermed unngås muligheten for at den blir skadet av skip og andre overflatefartøyer.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen er oppdriftselementene tilpasset slik at i bruk er et mindre parti av oppdriftselementenes avlange lengde over vannoverflaten, og et større parti er under vannoverflaten.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen har flytelegemet et øvre parti, et nedre parti og et midtparti som forbinder det øvre og nedre partiet. Det forholdsvis større nedre partiet er fordelaktig for å redusere hivbevegelse og rull/stamp av flytelegemet.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen er minst en del av fortøyningslinen dannet av en polyesterline. Dette kan være én polyesterline eller flere polyesterliner forbundet i rekke. Polyesterlinen(e) tilveiebringer det primære stivhetselementet i fortøyningslinen, særlig tilveiebringer polyesterlinen fortøyningslinen med aksial stivhet.

Særlig er et segment av fortøyningslinen som er anordnet mellom oppdriftselementene, en polyesterline.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter fortøyningslinen et nedre kjettingsegment som er egnet for å forankres til havbunnen. Spesielt kan kjettingsegmentet ha en lengde som er lengre enn vanndybden vertikalt over ankeret. Dette har den fordelen at etter installasjon av ankeret og bunnkjettingsegmentet, kan toppenden av kjettingsegmentet hentes inn av et fartøy til vannoverflaten for å forbinde ytterligere segmenter av fortøyningslinen, slik som et første polyestersegment eller oppdriftselementer, med det.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen er det største oppdriftselementet av de minst to oppdriftselementene festet til enden av det nedre kjettingsegmentet motstående enden som er egnet for å forankres til havbunnen.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter fortøyningslinen et øvre kjettingsegment som er egnet for å festes til flytelegemet. Dette øvre kjettingsegmentet har den fordelen at en konvensjonell klyss- og kjettingstopperanordning kan brukes på flytelegemet.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter fortøyningslinen et nedre kjettingsegment som er egnet for å forankres til havbunnen, et øvre kjettingsegment som er egnet for å festes til flytelegemet, og minst én polyesterline som forbinder det nedre og øvre kjettingsegmentet. Dette kombinerer de ovennevnte fordelene med hensyn til det nedre og øvre kjettingsegmentet og polyesterlinen.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen inkluderer fortøyningssystem tre eller flere fortøyningslinegrupper som er festet til flytelegemet på tre ulike omkretsmessige posisjoner, der hver gruppe omfatter en flerhet av fortøyningslinene. Tre fortøyningslinegrupper er gunstig når det gjelder kostnad og posisjonsstabilitet.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen inkluderer hver fortøyningslinegruppe én eller flere fortøyningsliner.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen er hver fortøyningslinegruppe festet til flytelegemet på en festeposisjon, hvori festeposisjonene for hver gruppe er anbrakt med avstand til hverandre i en omkretsmessig retning av flytelegemet.

Flytelegemet omfatter interne ballasttanker og lastetanker. I én utførelsesform er lastetankene anordnet konsentrisk rundt et sentralt tankområde, og ballasttankene er anordnet konsentrisk rundt lastetankene.

Disse og andre utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet mer detaljert i det følgende med henvisning til figurene.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 illustrerer skjematisk et sideriss av et flytelegeme ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 2 viser et grunnriss av fortøyningssystemet inkludert tre grupper med fortøyningsliner, Fig. 3 illustrerer skjematisk én av fortøyningslinene, dens festing til flytelegemet og dens forankring til havbunnen, og Fig. 4 er et perspektivsnittriss ved den nominelle vannlinjen 15 (jf. fig. 1) som illustrerer en typisk tankkonfigurasjon.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelsesform

Fig. 1 illustrerer skjematisk et frontriss av en flyteplattform 1 ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen, som flyter i et vannlegeme over en havbunn 10. Flyteplattformen 1 har fortrinnsvis et i det vesentlige sirkelformet tverrsnitt i et horisontalt plan, og er egnet for å flyte i vann. Disse såkalte sylinderplattformene anvendes vanligvis til flytende produksjon, boring og lagring av olje og gass. Et kvadratisk, rektangulært eller annet tverrsnitt er også mulig. Flyteplattformen 1 omfatter interne tanker for lagring av olje, ballast eller andre fluider. En tankkonfigurasjon er vist i fig. 4, som skjematisk illustrerer sentrale tanker 23 omgitt av konsentriske lastetanker 24 og periferiske ballasttanker 22. De sentrale tankene 23 kan typisk anvendes til slam, ballast og andre fluider. Det skal forstås at tankkonfigurasjonen vist i fig. 4 er et eksempel, og at størrelsene (volumene) og oppsettet kan anordnes slik det er egnet for den gitte anvendelsen.

Flyteplattformen 1 sammen med dens fortøyningssystem er særlig egnet for bruk på grunt vann.

Flyteplattformen 1 kan tenkes delt inn i et øvre parti 2, et midtparti 3 og et nedre parti 4. Det øvre partiet inkluderer et prosessdekk 5 og et hoveddekk 6. Det nedre partiet 4, ofte omtalt som et "skjørt", har den største diameteren, for eksempel 80 m, midtpartiet har den minste diameteren, for eksempel 62 m, og det øvre partiet har en maksimumsdiameter mellom disse to, for eksempel 71 m. Den foretrukne totale høyden på flyteplattformen i den illustrerte utførelsesformen er 26 m. Det skal bemerkes at oppfinnelsen ikke skal være begrenset til de ovennevnte dimensjonene, siden de kun indikerer én mulig utførelsesform.

Som vist i fig. 1 reduseres diameteren til flyteplattformen trinnvis fra skjørtet 4 til midtpartiet 3. Den nedre delen av det øvre partiet 2 øker sin diameter kontinuerlig fra diameteren til midtpartiet 3 til det øvre partiets maksimumsdiameter. Det samme forholdet som er beskrevet i forbindelse med diameterne, gjelder omkretsene til det øvre, midtre og nedre partiet.

Fig. 2 viser et grunnriss av et fortøyningssystem 7, inkludert tre grupper 8 med fortøyningsliner 9 (der bare én av dem er tilveiebrakt med et henvisningstall). I den illustrerte utførelsesformen omfatter en gruppe 8 tre fortøyningsliner 9, der én ende av hver av dem er festet til flyteplattformen 1, og den andre enden av hver av dem er egnet for å forankres til en havbunn (ikke vist i fig. 2) som befinner seg under flyteplattformen. Fortøyningssystemet 7 vist i fig. 2 omfatter således ni fortøyningsliner 9 og oppdriftselementer 13, 14 (der bare to av dem er gitt et henvisningstegn i fig. 2). De tre gruppene 8, særlig de midtre fortøyningslinene av disse, er i den illustrerte utførelsesformen anbrakt med avstand til hverandre med 120° om vertikalen, slik det er angitt med vinkelen a i fig. 2. Alle fortøyningsliner 9 i en gruppe 8 er festet til flyteplattformen 1 på i det vesentlige den samme posisjonen eller nær hverandre, fortrinnsvis med den samme avstanden mellom tilgrensende liner. Endene på fortøyningslinene 9 i en gruppe 8, hvilke ender er festet til ankere 12 på havbunnen, er anbrakt med avstand til hverandre. Alternativt kan det også fordelaktig brukes tre grupper 8 som hver har fire fortøyningsliner 9. Videre kan oppfinnelsen fordelaktig realiseres med et annet antall grupper og/eller fortøyningsliner.

Fortøyningssystemet 7 er basert på et passivt fortøyningssystem uten bruk av thrustere, for å opprettholde flyteplattformens 1 posisjon i forhold til havbunnen. Det skal bemerkes at arrangementet og orienteringen av fortøyningslinene i fig. 2 bare er eksempel. Den faktiske orienteringen av gruppene 8 og fortøyningslinene 9 må bestemmes på grunnlag av de faktiske miljøforholdene på stedet.

Fig. 3 illustrerer skjematisk én av fortøyningslinene 9, dens festing til flyteplattformen 1 og dens forankring til havbunnen 10. Enden av fortøyningslinen 9 som er egnet for å forankres til havbunnen 10 (omtalt som "forankret ende"), er festet til et anker 12. Ankeret 12 kan være et sugeanker, eller en drevet eller boret pæl, avhengig av grunnforholdene på havbunnen 10. Fortøyningslinen 9 skråner nedover fra enden som er festet til flyteplattformen 1, mot den forankrede enden. En flerhet oppdriftselementer 13, 14 er festet til fortøyningslinen 9. Antallet fortøyningselementer 13, 14 i den viste utførelsesformen er to, men oppfinnelsen kan også fordelaktig brukes med mer enn to oppdriftselementer. Oppdriftselementene 13, 14 er avlange legemer som, når de er nedsenket i vann, fører til en oppadvirkende kraft som utøves av vannet, som motarbeider vekten av en nedsenket gjenstand, slik at oppdriftselementene 13, 14 flyter i området rundt vannoverflaten 15, spesielt der en mindre avlang del av oppdriftselementene 13, 14 er over og en større avlang del av dem er under vannoverflaten 15. Dette har den fordelen at oppdriftselementene 13,14 utviser variabel oppdrift. Det vil si, jo mer vekten av fortøyningslinen 9 trekker oppdriftselementene 13, 14 nedover, jo større blir den avlange delen som er under vannoverflaten, og jo større blir oppdriften. Ved å velge den avlange formen blir variasjonsområdet til oppdriftskraften større enn med for eksempel et avrundet oppdriftselement. Oppdriftselementene 13, 14 er festet med én avlang ende til fortøyningslinen 9, slik at de i bruk er orientert vertikalt i vannet (på grunn av bevegelse i vannet er denne orienteringen selvfølgelig ikke fast). Mer detaljert er den avlange enden av oppdriftselementene 13, 14 festet direkte til fortøyningslinen 9 eller ved hjelp av et kort kjettingsegment og/eller et forbindelseselement, slik som en H-sjakkel. Oppdriftselementene 13, 14 som er festet til den samme fortøyningslinen 9, har ulike lengder (og ulik diameter), slik at lengden deres øker bort fra flyteplattformen 1. Med andre ord har oppdriftselementet 13 som er nærmest flyteplattformen, kortere lengde enn oppdriftselementet 14 som er nærmest ankeret 12. Dette har den fordelen at fortøyningslinene 9 holdes på et forutbestemt dybdeområde og hindres i å synke til havbunnen. Fortøyningslinens 9 skrå orientering er spesielt gunstig for grunt vann. Oppdriftselementene 13, 14 er nyttige i tilfelle fortøyningslinen 9 selv har en oppdriftseffekt, eller en oppdrift i nærheten av nøytral, men de er primært ment for fortøyningsliner som ikke flyter, slik som polyesterliner.

Fortøyningslinens 9 segment som befinner seg mellom oppdriftselementet 14 (som er lengst fra flyteplattformen 1) og ankeret 12, er et nedre kjettingsegment 16. Kjettingsegmentet 16 har en lengde som er lengre enn vanndybden, i eksempelutførelsesformen ca. 40 m. Dette har den fordelen at etter installasjon av ankeret 12 og bunnkjettingsegmentet 16, kan toppenden av kjettingsegmentet 16 hentes inn av et fartøy til vannoverflaten for å forbinde et første linesegment 17. Det første linesegmentet 17 befinner seg mellom oppdriftselementene 13, 14. Et andre linesegment 18 er forbundet med det første linesegmentet 17 ved festepunktet til oppdriftselementet 13. Linesegmentene 17 og 18 er fordelaktig polyesterliner. Polyesterlinene tilveiebringer det primære stivhetselementet i fortøyningslinen 9 (ved å utnytte polyesterlinens aksiale stivhet). Oppdriftselementet 13 befinner seg mellom de to linesegmentene 17 og 18. Enden 19 av det andre linesegmentet 18, som er nærmest flyteplattformen 1, er forbundet med et øvre kjettingsegment 20 som er forbundet med flyteplattformen 1. Dette øvre kjettingsegmentet 20 er introdusert for å utnytte en konvensjonell klyss- og kjettingstopperanordning på flyteplattformen 1. Fortøyningslinens 9 ulike segmenter kan forbindes med hverandre ved hjelp av forbindelseselementer 11, slik som H-sjakler.

Oppdriftselementene 13, 14 brukes for å sikre at linesegmentene (f.eks. polyesterline) løftes opp fra havbunnen og holdes under vannoverflaten under alle driftsforhold, for således å unngå skade på linesegmentene. Det største oppdriftselementet 14 er forbundet ved hjelp av et kort segment til H-sjakkelen som forbinder det nedre kjettingsegmentet 16 og det første linesegmentet 17. Det minste oppdriftselementet 13 er forbundet mellom fortøyningslinens 9 to linesegmenter.

Under drift holdes volumene til flytelegemets 1 ballasttank 22 og lastetank 24 mer eller mindre like for å holde plattformen innenfor de forutbestemte dypgangtoleransene. Av samme grunn benyttes aktiv ballasting-operasjoner under lasting og lossing. Skjørtet 4 bidrar til å redusere plattformens hiv- og stamp/rull-bevegelser.

Selv om oppfinnelsen har blitt illustrert og beskrevet i detalj i tegningene og i den foregående beskrivelsen, skal disse tegningene og denne beskrivelsen ses på som illustrerende eller eksemplariske og ikke begrensende, og de er ikke ment å begrense oppfinnelsen til de beskrevne utførelsesformene. Bare det at visse dimensjoner nevnes i gjensidig forskjellige uselvstendige krav, betyr ikke at en kombinasjon av disse dimensjonene ikke med fordel kan brukes.

Claims (16)

1. Et fortøyningssystem (7), omfattende minst én fortøyningsline (9), der én ende av denne er festet til et flytelegeme (1) konfigurert for å flyte i en vannmasse, og den andre enden av denne er egnet for å forankres til en havbunn (10), hvori minst to oppdriftselementer (13, 14) er festet til fortøyningslinen (9) for å generere en oppdriftskraft som virker på fortøyningslinen (9), og hvori oppdriftselementene (13, 14) er anbrakt med avstand langs fortøyningslinen,karakterisert vedat - de nevnte minst to oppdriftselementene (13, 14) har ulike størrelser og oppdrifter, - det største oppdriftselementet (14) befinner seg lenger unna flytelegemet (1) enn det minste oppdriftselementet (13) - de nevnte minst to oppdriftselementene (13, 14) er avlange legemer med ulike lengder, som er festet til fortøyningslinene (9) i én av de avlange endene, og - hvert oppdriftselement konfigurert slik at en mindre avlang del av oppdriftselementene er over vannoverflaten og en større avlang del av oppdriftselementet er under vannoverflaten, hvorved hvert oppdriftselement utviser variabel oppdrift, avhengig av vekten som fortøyningslinen (9) trekker på oppdriftselementet med.

2. Fortøyningssystemet ifølge krav 1, hvori oppdriftselementenes (13, 14) lengder er lengre enn avstanden mellom et festepunkt der et respektivt oppdriftselement (13, 14) er festet til fortøyningslinen (9), og vannoverflaten (15) vertikalt over dette festepunktet.

3. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori flytelegemet (1) har et øvre parti (2), et nedre parti (4) og et midtparti (3) som forbinder det øvre og nedre partiet, og midtpartiet (3) har en mindre maksimumsomkrets enn det nedre partiet (4).

4. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori minst en del av fortøyningslinen (9) er dannet av en polyesterline.

5. Fortøyningssystemet ifølge krav 4, hvori et segment (17) av fortøyningslinen (9) som er anordnet mellom oppdriftselementene (13, 14), er en polyesterline.

6. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori fortøyningslinen (9) omfatter et nedre kjettingsegment (16) som er egnet for å forankres til havbunnen (10).

7. Fortøyningssystemet ifølge krav 6, hvori det største oppdriftselementet (14) av de minst to oppdriftselementene (13, 14) er festet til enden av det nedre kjettingsegmentet (16) motstående enden som er egnet for å forankres til havbunnen (10).

8. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori fortøyningslinen (9) omfatter et øvre kjettingsegment (20) som er egnet for å festes til flytelegemet (1).

9. Fortøyningssystemet ifølge kravene 1 til 5, hvori fortøyningslinen (9) omfatter et nedre kjettingsegment (16) som er egnet for å forankres til havbunnen (10), et øvre kjettingsegment (20) som er egnet for å festes til flytelegemet (1), og minst én polyesterline som forbinder det nedre og øvre kjettingsegmentet (16, 20).

10. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori fortøyningssystemet (7) inkluderer tre eller flere fortøyningslinegrupper (8) som er festet til flytelegemet (1) på tre ulike omkretsmessige posisjoner, der hver gruppe (8) omfatter en flerhet av fortøyningslinene (9).

11. Fortøyningssystemet ifølge krav 10, hvori hver fortøyningslinegruppe (8) inkluderer en eller flere fortøyningsliner (9).

12. Fortøyningssystemet ifølge krav 9 eller 10, hvori hver fortøyningslinegruppe (8) er festet til flytelegemet (1) på en festeposisjon, hvori festeposisjonene for hver gruppe er anbrakt med avstand til hverandre i en omkretsmessig retning av flytelegemet.

13. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori flytelegemet (1) omfatter interne ballasttanker (22) og lastetanker (24).

14. Fortøyningssystemet ifølge krav 13, hvori lastetankene (24) er anordnet konsentrisk rundt et sentralt tankområde (23), og ballasttankene er anordnet konsentrisk rundt lastetankene.

15. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori fortøyningslinen (9) skråner nedover fra enden som er festet til flytelegemet (1), mot den forankrede enden.

16. Fortøyningssystemet ifølge et hvilket som helst av kravene 6-15, hvori kjettingsegmentet (16) har en lengde som er lengre enn vanndybden som flytelegemet (1) flyter i.