NO337738B1 - Torpedopæl med forsterket fastklemmingsstyrke for forankring av flytende strukturer og fremgangsmåte for installasjon - Google Patents

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører området for utstyr til forankring av flytende strukturer brukt for boring og understøttelsen av produksjonsbrønner for olje og/eller gass, og mer spesielt området for utstyr til forankring av disse strukturene ved hjelp av konseptet med pæler som faller fritt for å bli innleiret i sjøbunnen.

Prinsipper for oppfinnelsen

Forankring av flytende strukturer med anvendelsen av vertikal belastning for boring og produksjon av olje/gass gjennomføres ved hjelp av ankere av typen VLA ("Vertical Load Anchor), tyngdekraftstrukturer, plater, innleirede pæler eller borede eller sement-erte pæler.

Innleirede pæler installeres med rambukker, med drivverk, eller med et system av sug anvendelig for korte pæler med stort tverrsnitt. Disse forankringssystemene krever generelt spesialisert utstyr for gjennomføring av prosedyrer med pælinstallasjon, eller i tilfellet av VLA-type ankere, er et stort fritt område ved bunnen nødvendig for innleiring ved driving.

Et system for sikring med lav kostnad av pæling aktuelt tilgjengelig er det frittfallende systemet avdekket i WO 98/08733, betegnet torpedopælen. Dette dokumentet henviser til en pæl for forankring av flytende strukturer i dypt og ekstremt dypt vann, omfattende grunnleggende et langstrakt legeme av hvilket den nedre enden er utstyrt med en konisk spiss, mens den øvre enden er forsynt med en lukkeskive. Legemet til pælen har vertikale finner lukket ved toppen. Innsiden av legemet til pælen er fylt med materiale av høy egentyngde, fordelt på en slik måte at tyngdepunktet til pælen er plassert godt under dens oppdriftspunkt. Pælen installeres ved bruk av den potensielle energien den har ved overflaten av sjøen ved frigivelse av den fra et skip, slik at den faller fritt og trenger igjennom inn i sjøbunnen.

US 3187705 beskriver en torpedopæl for vertikal belastningsforankring omfattende et legeme som har utstyrt ved én ende en tilspisset spiss for forankring i sjøbunnen, der minst én svingbar bevegelig plate utstyrt med en klaff som bidrar til rotasjon av platene når en drakraft er utøvd på systemet inntil platene når berøringspunktet for stoppere.

I de foreslåtte utviklingene innbefatter ikke desto mindre den foreliggende teknikken en pæl for forankring av flytende strukturer brukt ved utvinningen av olje- og/eller gass-brenner, hvilken pæl har forsterket fastklemmingskraft, idet pælen er installert i sjøbunnen ved fritt fall. Den forsterkede fastklemmingsstyrken stammer fortrinnsvis fra svingbare plater utformet til den øvre delen av legemet, idet en slik pæl er omtalt og angitt i patentkrav i den foreliggende søknad.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen som angitt i selvstendige kravene 1 og 15, fremskaffer en torpedopæl med forsterket fastklemmingsstyrke for vertikal belastningsforankring, omfattende et legeme som har tildannet ved en ende en tilspisset spiss for innleiring i sjøbunnen, idet pælen er kjennetegnet ved minst én svingbart bevegelig plate tildannet med en klaff, idet klaffen er i stand til å forårsake rotasjon av platene når en drakraft er utøvet på systemet, inntil platene når et berøringspunkt for stoppere. Pælen er tilformet for å forankres midlertidig, og for å tillate at pælen skal trekkes tilbake fra sjøbunnen etter innleiring omfatter pælen i tillegg en mekanisme for bevegelse av stopperne, slik at platene kan bevege seg for derved å være parallelle med legemet til pælen, slik at pælen kan tilbaketrekkes fra sjøbunnen.

I en utførelse fremskaffer oppfinnelsen en torpedopæl med forsterket fastklemmingsstyrke for ankere med vertikale belastninger, og som skal brukes for boring og produksjon av olje- og gassbrønner, bestående av et konisk legeme som slutter i et punkt for innleiring i sjøbunnen, omfattende på måten av en pæl tiltenkt for permanent forankring vertikale vinger langs det koniske legemet, og med hvilken: den øvre enden av legemet er utstyrt på utsiden med minst to bevegelige svingbare plater forsynt med klaffer, idet disse klaffene er i stand til å utsette de svingbare elementene for rotasjon når en trykkraft er utøver på systemet inntil punktet ved hvilket ved slutten av drivkraften platene når berøringspunkter med stoppere, slik at pælen er innleiret i sjøbunnen med forsterket fastklemmingsstyrke.

I utførelsen av torpedopælen med forsterket fastklemmingsstyrke for midlertidige ankere med vertikale belastninger omfatter denne i tillegg: Innvendig en bevegelig sylinder, idet sylinderen er i berøring med stopperne ved hjelp av hull i veggen av legemet på en slik måte at under uttrekkingsprosedyren av pælen er den bevegelige sylinderen fjernet av den øvre delen med bistanden fra en kabel koplet til den øvre delen, og stopperne er beveget til innsiden av legemet inntil platene er parallelle med legemet til pælen.

Oppfinnelsen bevirker følgelig en torpedopæl for forankring med vertikale belastninger i hvilken klaffer i formen av plater utsetter de svingbare elementene for rotasjon når en trekkraft er utøvet på systemet inntil punktet ved hvilket platene når berøringspunkter med stoppere, noe som resulterer i forsterket fastklemmingsstyrke.

Oppfinnelsen bevirker også en torpedopæl med forsterket fastklemmingsstyrke for permanente ankere med vertikale belastninger.

Oppfinnelsen bevirker også en torpedopæl med forsterket fastklemmingsstyrke for midlertidig forankring med vertikale belastninger av hvilken bruken innebærer innleiringen av pælen i sjøbunnen og dens fjerning.

Kort omtale av tegningene

Oppfinnelsen vil omtales ytterligere kun som eksempel med henvisning til de vedføyde tegningene, i hvilke: Figur 1 viser en utførelse av oppfinnelsen brukt for permanent forankring. Figur IA viser pælen med klaffene lukket. Figur IB viser pælen med klaffene åpnet; Figur 2 viser en utførelse av oppfinnelsen brukt for midlertidig forankring. Figur 2A viser pælen med klaffene lukket, mens figur 2B viser pælen med klaffene åpne; Figur 3 viser prosessen for tilbaketrekking av pælen fra sjøbunnen anvendelig for den midlertidige forankringssituasjonen. Figur 3 A viser starten for innleiringen av pælen med klaffene lukket og vendt oppover. Figur 3B viser starten av prosessen for tilbaketrekking av pælen med bevegelsen av den bevegelige sylinderen oppover. Figur 3C viser pælen under tilbaketrekkingsprosessen med klaffene lukket og vendt nedover.

Detaljert omtale av foretrukne utførelser

Oppfinnelsen gjør bruk av konseptet med det frie fallet for innleiring av torpedopælen utstyrt med et system av svingbare plater, med intensjonen for økning av fastklem mingsstyrken til torpedopælen for forankring av installasjoner med vertikale belastninger.

Torpedopælen samlet betegnet med henvisningstallet 100 er forsynt med finner 20, generelt fire i antall, diametralt motsatt tiltenkt for å øke fastklemmingsstyrken til pælen.

En utførelse av oppfinnelsen illustreres på figur IA og IB.

Pælen 100 i samsvar med denne utførelsen er tiltenkt for en permanent forankring, idet pælen forblir permanent i sjøbunnen.

Slik som illustrert på figur IA og IB består pælen 100 av et legeme 1, med den nedre enden utstyrt med en tilspisset spiss 30 og den øvre enden forsynt med plater 2 tildannet med klaffer 3, idet klaffene er i stand til å utsette platene for en rotasjon rundt de svingbare elementene 4 når en vertikal bevegelseskraft eller opprivingskraft er utøvet på systemet. Med fortsettelsen av en opprivningskraft fortsetter platene 2 å rotere nedover så langt som til en sluttkonfigurasjon, i hvilken de er hovedsakelig horisontale når de når berøringspunktene 6 til stopperne 5.

I konfigurasjonen i samsvar med figur 1 er stopperne 5 faste, anordnet i legemet 1 til pælen. Det innledende arrangementet av platene 2 i deres vertikale konfigurasjon tillater at pælen mer lettvint trenger inn i sjøbunnen. Når en opprivingskraft påføres beveger platene seg ned for å forsterke forankringen av pælen.

I konfigurasjonen fra figur 2 er stopperne 5 fastgjort til de bevegelige platene 2.

Klaffene 3 er fortrinnsvis selv plater fastgjort til platene 2. De er fortrinnsvis fastgjort ved en vinkel med platene 2, slik at når platene 2 er vertikale strekker klaffene seg ved en vinkel fra vertikalen, f.eks. 10-45°, mer foretrukket 30°. Dette bidrar til å sikre at opprivingskraften beveger platene for derved å plassere disse i fastklemmingsposi-sjonen.

I hver utførelse er toppen av den øvre enden av pælen 100 utstyrt med en løkke 11 til hvilken en kabel eller en kjetting 10 kan anbringes.

Løkken 11 har en konfigurasjon som vil bevirke at trekking utøves på den i hvilken som helst retning og ikke kun i den vertikale retningen, slik som med løkkene i samsvar med den tidligere kjente teknikken. I tillegg har bunnen av løkken 11 en åpning 12 for derved å bevirke plasseringen av et ledd 13 med berøring mellom stroppen til løkken 11 og sløyfen eller leddet til kabelen eller kjettingen 13.

Fremgangsmåten for installasjon av pælen 100 for det permanente forankringsarrange-mentet illustrert på figur 1 omfatter sjøsettingen av pælen far en taubåt, idet pælen senkes med kabler eller andre innretninger og tillates deretter å falle for derved å innleire seg selv med tyngdekraft, slik som omtalt i WO 98/08733. For å oppnå den forsterkede fastklemmingsstyrken etter innleiringen av pælen 100 bevirkes en liten vertikal bevegelse eller trekkingsbevegelse på den på en slik måte for derved å bevirke at klaffene 3 på platene 2 aktiveres, idet klaffene forårsaker en rotasjon av de svingbare elementene 4; med fortsettelsen av den vertikale bevegelsen fortsetter platene 2 å rotere så langt som ti en sluttkonfigurasjon når de når berøringspunktene 6 til stopperne 5.

Den andre utførelsen av oppfinnelsen omfatter en pæl 100 som er innleiret og deretter trukket tilbake fra sjøbunnen. Denne utførelsen tiltenkt for midlertidig forankring illustreres på figur 2A og 2B.

For å tillate at pælen 100 om nødvendig trekkes tilbake er berøringspunktene 6 til stopperne 5 lokalisert i en bevegelig sylinder 7 installert i innsiden av legemet 1 til pælen 100. Stopperne 5, som i dette tilfellet er festet til platene 2, slik som illustrert på figur 2A og 2B, når den bevegelige sylinderen 7 etter passering gjennom åpningene 8 i veggen av legemet 1 til pælen 100.

Før prosedyren for tilbaketrekking av pælen 100 fra sjøbunnen med bistanden av kabelen eller kjettingen 10 koplet til en løkke 11 og aktivert av det flytende utstyret til installasjonen, beveges den bevegelige sylinderen 7 oppover ved hjelp av en kabel 9 forbundet med dens topp (se figur 3) og som kan aktiveres med det flytende utstyret til installasjonen eller med et fjernstyrt betjeningsfartøy (ROV).

Denne prosedyren tillater at åpningene 8 åpnes helt, slik at stopperne 5 kan beveges til innsiden av legemet 1 til pælen 100 inntil platene 2 er parallelle med legemet 1.1 denne posisjonen er reaksjonsområdet for trekkingen av platene 2 til legemet 1 det samme som finnes ved tidspunktet for innleiring.

Sekvensen for denne prosedyren med tilbaketrekking av pælen 100 fra sjøbunnen vises på figur 3 A, 3B og 3C.

Fremgangsmåten for installasjon av pælen 100 for midlertidig forankring illustrert på figur 2A og 2B omfatter etter innleiring med tyngdekraft bevegelsen av den bevegelige sylinderen 7 oppover ved hjelp av en kabel 9 koplet til dens topp på en slik måte for derved å bevege stopperne 5, idet stopperne passerer gjennom åpningen 8 til innsiden av legemet 1 inntil platene 2 er parallelle med legemet 1 på en slik måte for derved å tillate at pælen tilbaketrekkes.

Det vil være åpenbart for personen med erfaring innen området at selv om figurene illustrerer pæler 100 i hvilke to bevegelige plater 2 er installert i en samme seksjon, kan et ytterligere antall av plater installeres i den samme seksjonen eller i ulike tverrgående seksjoner langs legemet 1 til pælen 100, fortrinnsvis fordelt på en symmetrisk måte.

Bruken av systemet foreslått her ved forankringen av flytende strukturer for boring og produksjon av olje kan utgjøre en betydelig reduksjon i kostnadene til installasjon av disse strukturene tatt i betraktning at det brukes elementer som har lav kostnad og med letthet lar seg håndtere.

Torpedotypepæler av typen omtalt i den foreliggende søknad kan brukes i forankrings-arrangementer av typen med "spent bein" som krever motstand mot tilbaketrekning eller ved tradisjonell forankring når tilstedeværelsen av oljebrønner eller tømmeledninger vanskeliggjør installasjonen av drivankere.

Claims (17)

1. Torpedopæl med forsterket fastklemmingsstyrke for vertikal belastningsforankring, omfattende et legeme (1) som har utstyrt ved én ende en tilspisset spiss (30) for forankring i sjøbunnen, hvor pælen omfatter: minst én svingbar bevegelig plate (2) utstyrt med en klaff (3), idet klaffen (3) er i stand til å bevirke rotasjon av platene (2) når en drakraft er utøvd på systemet, inntil platene (2) når berøringspunktet (6) for stoppere (5);karakterisert ved: at pælen er tilformet for å forankres midlertidig, og for å tillate at pælen skal trekkes tilbake fra sjøbunnen etter innleiring omfatter pælen i tillegg en mekanisme for bevegelse av stopperne, slik at platene (2) kan bevege seg for derved å være parallelle med legemet (1) til pælen, slik at pælen kan tilbaketrekkes fra sjøbunnen.

2. Torpedopæl ifølge krav 1,karakterisert vedat legemet omfatter minst to svingbart bevegelige plater (2) forsynt med respektive klaffer (3).

3. Torpedopæl ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat platen(e)(2) er tildannet utvendig for den øvre enden av legemet.

4. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat legemet er konisk.

5. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat legemet omfatter vertikale finner (20) langs dets lengde.

6. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat mekanismen omfatter en innvendig bevegelig sylinder (7) i forbindelse med stopperne (5) på en slik måte at i prosedyren med tilbaketrekking av pælen er den bevegelige sylinderen (7) beveget oppover med bistanden fra en kabel (9) koplet til dens topp, og stopperne (5) er beveget til innsiden av legemet (1) etter passering gjennom hull (8).

7. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat stopperne (5) er festet til legemet (1).

8. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 6,karakterisert vedat stopperne (5) er festet til platene (2).

9. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat pælens øvre ende er forsynt med en løkke (11) for fastgjøring til kabler eller kjettinger (10).

10. Torpedopæl ifølge krav 9,karakterisert vedat løkken (11) har en slik konfigurasjon som bevirker at den trekkes i hvilken som helst retning.

11. Torpedopæl ifølge krav 9 eller 10,karakterisert vedat bunnen av løkken (11) har en åpning (12) som således vil bevirke plasseringen av et ledd (13) med berøring mellom en stropp av løkken (11) og en sløyfe eller et ledd av kabelen eller kjettingen (13).

12. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat et ytterligere antall av plater (2) er installert i en samme seksjon eller i ulike tverrgående seksjoner langs legemet (1) til pælen.

13. Torpedopæl ifølge krav 12,karakterisert vedat platene (2) er fordelt på en symmetrisk måte langs legemet (1).

14. Torpedopæl ifølge hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat det er brukt et system med "spent bein".

15. Fremgangsmåte for installasjon av en torpedopæl angitt i hvilket som helst av de foranstående krav,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter, etter innleiring av pælen i sjøbunnen, gjennomføringen av en svak vertikal bevegelse eller draing på en slik måte for derved å bevirke at klaffer (3) av plater (2) aktiveres, idet klaffene utsetter platene (2) for en rotasjon slik at med fortsettelsen av den vertikale bevegelsen fortsettes rotasjon av platene (2) så langt som til en endelig konfigurasjon når berøringspunktet (6) for stopperne (5) nås.

16. Fremgangsmåte for tilbaketrekking av en torpedopæl angitt ihvilket som helst krav,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter at etter innleiring med tyngdekraft beveges en mekanisme som således beveger stoppere (5), idet stopperne passerer gjennom åpninger (8) til innsiden av legemet (1) inntil plater (2) er parallelle med legemet (1) på en slik måte for derved å tillate at pælen tilbaketrekkes.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter at en bevegelig sylinder (7) beveges oppover ved hjelp av en kabel (9) koplet til dens spiss, slik at stopperne (5) kan trekkes tilbake gjennom åpningene (8).