NO338047B1 - Anordning for å sikre en offshoreplattform til en forankring og et apparat for å utføre hydrokarbonutvinning offshore med en slik anordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for å sikre en offshoreplattform til en forankring og et apparat for å utføre hydrokarbonutvinningsoperasjoner offshore, slik det framgår av den innledende del av henholdsvis patentkrav 1 og 12.

Bakgrunn

En teknikk for offshore boring og produksjon, spesielt på dypere vann, benytter en strekkforankret plattform ("TLP"). En TLP er sikret med et antall spennkabler som er festet til forankringer i havbunnen. TLP blir deballastert for å danne ønsket strekk i hver av spennkablene. Spennkablene begrenser sideveis bevegelse av TLP på grunn av bølger og strømmer.

Hver av spennkablene er fortrinnsvis tett opptil å ha naturlig oppdrift slik at den er vesentlig selvbærende før forbindelse til TLP. Ettersom den har omtrent naturlig oppdrift, reduseres nødvendig mengde oppdrift av TLP, og dermed størrelsen av skroget. For å gi oppdrift, har spennkabler et hult indre forseglet fra sjøvann. Vanligvis er hver spennkabel dannet av en rekke rørdeler, hver er omtrent 60 til 90 fot lang.

Det er viktig å opprettholde oppdriften, fordi dersom det indre av en av spennkablene fylles med sjøvann, vil tapet av oppdrift resultere i at overskytende vekt føres over på TLP ved forbindelsespunktet. Det er kjent å montere tette skillevegger i rørdelene for å danne separate tette kammer i det indre av spennkabelen. Lekkasje i ett kammer vil ikke være så katastrofe som om hele det indre av spennkabelen ble fylt med sjøvann.

Hver spennkabel må motstå det hydrostatiske trykket fra det omgivende sjøvannet, somøker med dybden. En større veggtykkelse vil øke evnen et rør har til å motstå hydrostatisk trykk. En større veggtykkelse over hele lengden av spennkabelen vil imidlertid også øke vekten av spennkabelen, og dermed kreve et større skrog med mer oppdrift av TLP. US patent 6,851,894 (som er avledet fra WO 2000/078601) omtaler en spennkabel med avtrappet diameter og med øvre, mellomliggende og nedre seksjon. Den øvre seksjonen har en større diameter og tynnere vegg enn den mellomliggende seksjonen. På samme måte har den mellomliggende seksjonen større diameter og tynnere vegg enn den nedre seksjonen. Dette patentet omtaler ikke tette skillevegger i det indre av noen av seksjonene.

US patentskrift 4,468,157 beskriver en strekkforankret offshoreplattform (se sammendrag) som omfatter en flytende øvre enhet med oppdrift til hvilken en driftsplattform bæres over havoverflata av et flertall distanserte vertikale søyler som definerer oppdriftskamre. Den nedre enden av søylene er forbundet med havbunnen med et flertall strekkforankringsmontasjer. Hver strekkforankringsmontasje omfatter et flertall rørformde oppdriftsorgan med sin nedre ende festet til havbunnen mot oppadrettet bevegelse. De rørformede organene har hovedsakelig lik lengde som er mindre enn rådende vanndybde i en størrelsesorden som er tilstrekkelig til å forårsaket at deres øvre ende blir lokalisert under området med signifikant overflatebølgeaktivitet, men likevel vesentlig over havbunnen. Et separat fleksibelt spennorgan for hvert rørformet organ kopler den øvre enden av søylene til den øvre enden av de respektive rørformede organ. Den positive oppdriften av plattformens øvre enhet, forbundet med de rørformede organene, er større enn oppdriften den ville hatt dersom den fløt fritt uten forbindelse med de rørformede organene. Spennkablene oppviser et flertall rørformede organ hvis indre har tette skillevegger som etablerer atskilte luftkamre som gir oppdrift. Spennet opprettholdes ved bruk av vaierkabler eller kjettinger (se kolonne 3, linje 43-50).

US H1246 beskriver fortøyninger for å sikre en strekkforankret plattform til havbunnen. Det primære strekkelementet omfatter en eller flere kabler og inkluderer et oppdriftsorgan for å avlaste i det minste en del av vekten av fortøyningen.

Oppfinnelsen

Ulempene med den kjente teknikk løses med en anordning og et apparat i henhold til patentkrav 1 og 12. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de uselvstendige kravene som viser til krav 1.

I denne oppfinnelsen er det framskaffet spennkabler med avtrappet diameter, med skillevegger som definerer et antall tette kammer i det indre. Hver spennkabel har en forlenget rørformet del. En øvre seksjon av den rørformete delen har større diameter enn en nedre seksjon av den rørformete delen. Både den indre og ytre diameteren er større i den øvre seksjonen. Den nedre seksjonen har også større veggtykkelse. Tverrsnittsarealene av veggene av de øvre og nedre seksjonene er hovedsakelig like.

Den rørformete delen har et hult indre som er forseglet for å hindre at sjøvann kommer inn. Tette skillevegger er montert i det indre av den rørformete delen, ved valgte intervall. Skilleveggene er fortrinnsvis plassert både i den øvre seksjonen og i den nedre seksjonen av den rørformete delen av hver spennkabel. I den foretrukne utførelsen omfatter den rørformete delen en rekke rørdeler festet sammen. Hver av rørdelene har i det minste én skillevegg, og fortrinnsvis to, en i hver ende.

Figur 1 er et høyderiss av en strekkforankret plattform som har spennkabler utformet i samsvar med foreliggende oppfinnelse,

figur 2 viser et forstørret lengderiss av en av spennkablene i figur 1,

figur 3 viser et ytterligere forstørret lengderiss av spennkabelen i figur 2.

Med henvisning til figur 1, flytende plattform 11 kan være av en rekke konfigurasjoner og typer. I denne utførelsen er plattform 11 en strekkforankret plattform med en rekke pilarer 13. I denne utførelsen er det fire vertikale pilarer 13, en i hvert hjørne, men ulike antall kunne vært benyttet, så som tre pilarer. Horisontale seksjoner 15 strekker seg mellom pilarene 13 i denne utførelsen. Pilarene 13 og de horisontale seksjonene 15 er hule for å gi oppdrift, og er utformet for å kunne ballasteres selektivt med sjøvann. Plattform 11 har ett eller flere dekk 17 for å støtte en rekke utstyr for offshore boring og produksjon.

I hvert hjørne av plattform 11 er det montert øvre spennkabelstøtter 19. I denne utførelsen er hver øvre spennkabel-støtte 19 plassert på én ende av en av de horisontale seksjonene 15. Vanligvis er to spennkabler støttet på hver spennkabelstøtte 19, en plattform 11 med fire hjørner vil derfor ha åtte forskjellige spennkabler 21. Den nedre enden av hver spennkabel 21 er sikret til en forankring 23. Det er vist et stigerør som strekker seg fra brønnhodesammenstilling 27 til plattform dekk 17. Stigerør 25 kan være et borestigerør gjennom hvilket det rager en borestang for å bore en brønn. Stigerør 25 kan også være et produksjonsstigerør. I så tilfelle kan et juletre (ikke vist) være plassert ved den øvre enden av stigerør 25 for å kontrollere brønnfluidet som strømmer opp av stigerør 25. Dersom overflatejuletre benyttes, vil et antall produksjonsstigerør 25 strekke seg parallelt med hverandre fra havbunnen til plattformen 11, hvert stigerør vil være forbundet til ulike borehoder. Alternativt kan undervannstre benyttes.

Med henvisning til figur 2, hver spennkabel 21 har en øvre ende 29. Øvre ende 29 er vanligvis en rørformet del med periferiske fordypninger 31 på dens ytre. En toppkobling 33 griper inn i fordypningene 31 for å holde strekk i spennkabelen 21. Toppkobling 33 kan ha av en rekke konvensjonelle utforminger. Hver spennkabel 21 har en øvre del 35 som er en rørformet ståldel, som vist i figur 3. I denne utførelsen forbinder en adapter 39 øvre del 35 av spennkabelen, til en mellomliggende seksjon 37 av spennkabelen, som har en mindre ytre diameter. En adapter 39 forbinder mellomliggende seksjon 37, til en nedre ende av den øvre seksjonen 35. I den viste utførelsen er mellomliggende seksjon 37 forbundet til en nedre seksjon 41. Nedre seksjon 41 har enda mindre ytre diameter enn mellomliggende seksjon 37. Adapter 43 forbinder mellomliggende seksjon 37, til nedre seksjon 41. De tre seksjonene 35, 37 og 41 er vist som eksempler og kunne vært flere eller færre enn tre. Hver seksjon 35, 37,41 omfatter et antall rør festet til hverandre ved festeanordninger eller gjenger.

Som vist i figur 3, er det forskjell mellom den indre diameteren av hver av seksjonene 35, 37 og 41. Øvre seksjon 35 har en større indre diameter en mellomliggende seksjon 37. Mellomliggende seksjon 37 har en større indre diameter enn nedre seksjon 41. I tillegg er det fortrinnsvis forskjell mellom veggtykkelsen av hver av seksjonene 35, 37, 41, hvor den tynneste er i øvre seksjon 35 og den tykkeste i nedre seksjon 41. Det totale tverrsnittsarealet for hver av seksjonene 35, 37, 41 er imidlertid fortrinnsvis valgt til å være vesentlig likt slik at resistensen overfor strekkbelastning er uniformt gjennom lengden av spennkabelen 21.

Ved å ha seksjonen med den minste ytre diameteren og den tykkest veggen, er den nedre seksjonen av spennkabelen 41 bedre i stand til å motstå det høyere hydrostatiske trykket av sjøvann hvor den er lokalisert. Den større diameteren og tynnere veggen i den øvre seksjonen 35øker oppdriften av spennkabel 21, ved å gi mer volum for den innesluttete lufta. Denøkte oppdriften i den øvre seksjonen 35 hjelper til å støtte vekten av spennkabelen 21, og tillater en redusert størrelse av plattformen 11. Diameterne og veggtykkelsene av den øvre, mellomliggende og nedre seksjonen er valgt for å gi en svak positiv eller nøytral total oppdrift for spennkabel 21, så som fra 0,95 til 0,97. Den svakt positive oppdriften sørger for at ingen deler av spennkabelen 21 blir komprimert før forbindelse og forspenning til plattform 11. Likeså, når plattform 11 forspennes, trenger den ikke initialt å løfte vekten av spennkablene 11 dersom de har svakt positiv oppdrift.

Et antall skillevegger 47 er montert i hver spennkabel 21 for å redusere konsekvensene av en tilfeldig overfylling av spennkabel 21. Skillevegger 47 separerer oppdriftsvolumet i flere tette luftkammer slik at enhver lekkasje langs lengden av spennkabel 21 vil ødelegge bare ett kammer. Lengdene av kamrene er valgt slik at om for eksempel ett eller to overfylles, vil de gjenværende kamrene gi tilstrekkelig oppdrift til å støtte vekten av spennkabel 21. Det er en fordel dersom det er plassert skillevegger 47 i hver av seksjonene 35, 37, 41.

Antall skillevegger 47 kan variere. For eksempel kan skillevegger 47 plasseres i de øvre og nedre endene av hvert rør inne i den øvre seksjon 35, mellomliggende seksjon 37 og nedre seksjon 41. Hvert rør er vanligvis 60 til 90 fot lang. Alternativt kan skilleveggene 47 spres ut i større intervall. Hver skillevegg 47 kan sikres inne i den indre diameteren av en av seksjonene av spennkabel 21, ved sveising eller på en rekke andre måter.

Spennkabler 21 er installert og plattform 11 tatt i bruk på samme måte som ved bruk av konvensjonelle spennkabler. Spennkabler 21 senkes ned i havet og de nedre endene låses til bunnforbindelsene 45. Spennkabler 21 er selvstøttende, og gjør at plattform 11 kan beveges over spennkabler 21. Pilarer 13 og horisontale seksjoner 15 blir deretter ballasten inntil øvre ender 29 er festet til toppkoblingene 33. Deretter blir pilarer 13 og horisontale seksjoner 15 deballastert, og gjør at plattform 11 stiger og påfører ønsket spenn på spennkablene 21.

Oppfinnelsen har betydelige fordeler. De tette kamrene inne i spennkablene med avtrappet diameter, unngår katastrofiske sammenbrudd på grunn av lekkasje. Det store volumet av innestengt luft inne i den øvre seksjonen gir ytterligere oppdrift. Seksjonen med mindre diameter motstår bedre det hydrostatiske trykket.

Claims (12)

1. Anordning for å sikre en offshoreplattform (11) til en forankring (23), hvilken offshoreplattform inkluderer en toppkobling (33), hvorved anordningen omfatter - en langstrakt rørformet del (21) med en øvre ende (29) med periferiske fordypninger (31) konfigurert til å etablere inngrep med toppkoblingen (33) for å holde spenning i den langstrakte rørformede delen (21), - en øvre seksjon (35) av den rørformete delen (21) som har en større diameter enn en nedre seksjon (41) av den rørformete delen (21), den rørformete delen (21) har et hult indre som er forseglet for å hindre at sjøvann kommer inn, og - et antall tette skillevegger (47) i det indre av den rørformete delen (21) innbyrdes distansert langs lengden av den øvre (35) og nedre seksjonen (41) ved valgte intervall, som definerer en rekke separate kammer innenfor den øvre (35) og nedre seksjonen (41), som er forseglet fra hverandre, hvorved den øvre seksjonen (35) og den nedre seksjonen (41) av den rørformede delen (21) har hovedsakelig samme tverrsnittsareal målt mellom indre og ytre diameter; og hvorved de separate kamrene (47) innenfor den øvre (35) og nedre seksjonen (41) har lengder som er valgt slik at dersom ett eller to av de separate kamrene (47) oversvømmes, vil gjenværende separate kamre gi tilstrekkelig oppdrift til å bære vekten av den langstrakte rørformede delen (21).

2. Anordning i samsvar med krav 1, hvorved skilleveggene (47) er plassert både i den øvre (35) og nedre seksjonen (41) av den rørformete delen (21).

3. Anordning i samsvar med krav 1, hvorved - den rørformete delen (21) omfatter et antall rørdeler festet til hverandre, og - hver av rørdelene har i det minste én av skilleveggene (47).

4. Anordning i samsvar med krav 1, hvorved - den rørformete delen (21) omfatter et antall rørdeler festet sammen, og - hver av rørdelene har én av skilleveggene (47) ved en øvre ende av samme og én av skilleveggene (47) ved en nedre ende av samme.

5. Anordning i samsvar med krav 1, hvorved hver av skilleveggene (47) omfatter ei plate festet til en indre vegg av den rørformete delen (21).

6. Anordning i samsvar med krav 1, hvorved hver av skilleveggene (47) omfatter en sirkulær plate sveiset til en indre vegg av den rørformete delen (21).

7. Anordning i samsvar med krav 1, hvorved - den langstrakte rørformede delen er en spennkabel (21) med en øvre kobling for sikring til offshoreplattformen (11) og en nedre kobling for sikring til en forankring (23) på en havbunn; og - spennkabelen (21) omfatter en rekke rørdeler festet til hverandre for å definere et hult indre som er forseglet slik at sjøvann ikke kan komme inn.

8. Anordning i samsvar med krav 7, hvorved hver av rørdelene har i det minste én av skilleveggene (47).

9. Anordning i samsvar med krav 7, hvorved hver av rørdelene har i det minste én av skilleveggene (47) ved en øvre ende av samme og én av skilleveggene (47) ved en nedre ende av samme.

10. Anordning i samsvar med krav 7, hvorved hver av skilleveggene (47) omfatter ei plate festet til en indre vegg av en av rørdelene.

11. Anordning i samsvar med krav 7,karakterisert vedat hver av skilleveggene (47) omfatter ei sirkulær plate som er sveiset til en indre vegg av en av rørdelene.

12. Apparat for å utføre hydrokarbon-ekstraksjonsoperasjoner offshore, hvorved apparatet omfatter - en flytende strekkforankret plattform (11), et flertall anordninger ifølge et av kravene foran, for å feste plattformen (11) til et flertall forankringer (27).