NO810148L

NO810148L - Anker.

Info

Publication number: NO810148L
Application number: NO810148A
Authority: NO
Inventors: Georges Mercier
Original assignee: Elf Aquitaine
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1981-07-20
Also published as: FR2473981A1; GB2069955A; FR2473981B1; ES498569A0; ES8203749A1

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører en anordning for .forankring

av et fartøy for produksjon av hydrokarboner med sentral brønn.

Under prøveproduksjon og derpå følgende utnyttelse av under-sjøiske hydrokarbonbrønner skyldes et av de største problem-er antallet og kompleksibiliteten av forbindelsene mellom fartøyet og havbunnen samt forskjellige forbindelser med anlegg på havbunnen og ankerforbindelser med selve bunnen.

Forankring med konvensjonelle midler krever plassering av flere forbindelser, hvorav hver omfatter en del anbragt på havbunnen og en del som forbinder havbunnen med fartøyet. Forbindelsen med brønnhodet blir da utført ved hjelp av en fleksibel eller leddet ledning. Foruten at anvendelsen av dette system medfører behov for en stor flate på havbunnen, tillater det ingen rask fråkopling av fartøyet fra dets forskjellige forbindelser når det på havflaten oppstår for store forstyrrelser og, fremfor alt, dersom denne fråkopling-en foretas i hastverk, blir tilkopling på nytt meget vanske-lig.

Kopling av fartøyet til hodet på et svingende stigerør eller til en bøye forbundet med hodet på et svingende stigerør med en leddet eller fleksibel forbindelse, gir bedre mulig-het for rask frakoplingav fartøyet og overflatemidlene. Imidlertid medfører dette system mange konstruksjonsvanske-ligheter, særlig for å sikre god overføring av kreftene fra hodet på det svingende stigerør til fartøyet og omvendt, og det fordi de anvendte midler er tunge og plassert skjevt i forhold til fartøyet.

En forankringsanordning ifølge oppfinnelsen gjør det mulig

å bøte på disse vansker ved å tilveiebringe et fleksibelt stigerør fordi det dreier seg om en forbindelse som for eksempel en kjetting eller kabel mellom et øvre legeme eller bøye som enten kan være anbragt i fartøyets senterbrønn eller være neddykket under en vannhøyde som tillater passasje

av fartøyer, og et nedre legeme med negativ flyteevne hvis sideveis forskyvninger er begrenset omkring en midlere, stabil stilling. Da forøvrig det øvre legeme bærer midlere for forbindelse med anleggene på bunnen, behøver ikke disse forbindelsesmidler å demonteres når det øvre legeme frakop-les fartøyet, og dette letter i høy grad en ny tilkopling.

En forankringsanordning ifølge oppfinnelsen består av et øvre legeme med positiv flyteevne, et nedre legeme med negativ flyteevne, et forbindelsesmiddel av bestemt lengde mellom det øvre legeme og det nedre legeme, kalt vertikalforbindelsen, og forankringsmidler som forbinder et av de tre nevnte elementer med havbunnen, idet forankringsmidlene omfatter en del i vannet og en del som hviler på havbunnen. I en slik anordning har det øvre legeme en flyteevne som er mindre enn den tilsynelatende tyngde av den enhet som består av vertikalforbindelsen, det nedre legeme og den delen av forbindelsesmidlene med anleggene på bunnen som er opphengt i det øvre legeme, men større enn den tilsynelatende tyngde av vertikalforbindelsen og den delen av forbindelsesmidlene med bunnanleggene som er opphengt i øvre legeme, idet det øvre legemets høyeste punkt har en avstand fra laveste punkt på det nedre legeme som er mindre enn den maksimale vann-høyde på forankringsstedet redusert med minst det største dypgående av de fartøyer som kan passere vertikalt over anordningen, idet det øvre legeme er forsynt med midler for forbindelse med løftemidler egnet til å få forskjøvet det øvre legeme til en neddykket stilling i hvilken nedre legeme hviler på havbunnen i nedsenket stilling, idet forankringsmidlene er tilstrekkelig dimensjonert til å tillate vertikal bevegelse av det øvre legeme mellom løftet og nedsenket stilling.

Med en slik anordning kan løftemidlene enten installeres på et hjelpefartøy, eller i det minste delvis, være inkludert i det øvre legeme i form av tømbar ballast eller et hvilket som helst annet middel.

Ifølge en foretrukket utforming består en forankringsanordning ifølge oppfinnelsen for et fartøy ;for produksjon av hydro- . karboner med senterbrønn av et øvre legeme med positiv flyteevne, et nedre legeme med negativ flyteevne, et forbindelsesmiddel av bestemt lengde mellom det øvre legeme og det nedre legeme, kalt vertikalforbindelsen, og forankringsmidler som forbinder et av de tre nevnte elementer og havbunnen, idet forankringsmidlene omfatter en del som ligger i vannet og en annen del som hviler på havbunnen. I en slik anordning har det øvre legeme en flyteevne mindre enn den tilsynelatende tyngde av den enhet som består av vertikalforbindelsen, det nedre legeme og den del av forbindelsesmidlene med bunnanleggene som er opphengt i det øvre legeme, idet det øvre legemets høyeste punkt har en avstand fra det nederste punkt på det nedre legeme som er mindre enn den maksimale vann-høyde på forankringsstedet redusert med minst det største dypgående av de fartøyer som kan tenkes å passere vertikalt over anordningen, idet det øvre legeme er utstyrt med midler for forbindelse med løftemidler på fartøyet som kan forskyve det øvre legeme fra en nedsenket stilling i hvilken det nedre legeme hviler på havbunnen til en løftet stilling i hvilken det øvre legeme er beliggende i fartøyets senterbrønn, idet det øvre legeme er utstyrt med midler for feste på et chassis som hviler på fartøyet gjennom midler for dreining i forhold til senterbrønnens akse, idet ankringsmidlene er tilstrekke-lige til å tillate vertikal bevegelse av det øvre legeme mellom nedsenket og løftet stilling.

Forankringsmidlene er vanligvis anbragt mellom det nedre legeme og havbunnen, og kan bestå av flere ankerkabler, vanligvis kjettinger, som enten ender i ankere eller i peler.

Forankringsmidlene kan også omfatte flere kabler hvis ender er festet til en plan ramme, idet rammen er festet til havbunnen ved hjelp av flere peler eller lignende.

Den plane ramme har vanligvis en polygonal omkrets, og da

er kablene festet til hjørnene av den polygonale omkrets.

Av hensyn til bekvemhet, håndtering og justering av de over-førte mekaniske krefter er den polygonale omkrets fortrinnsvis regelmessig og sentrert.

Eventuelt festes kablene til vertikale stolper festet til chassiset i hjørnene av den polygonale omkrets.

Når forankringsmidlene består av kabler festet til det øvre legeme, hvilket resulterer i at virkningen av det nedre legeme blir redusert til å bli et middel til styring av det øvre legemets nedsenkede og løftede stilling, foretrekkes det at man for en av disse kabler benytter et forbindelsesmiddel mellom det øvre legeme og de på havbunnen anbragte anlegg.

I en spesiell utforming, der det nedre legeme består av en polygonal ramme, omfatter forankringsmidlene flere kabler som forbinder flere punkter fordelt rundt rammen ved hodet på en vertikal ankerpel som er rammet ned i havbunnen. Som grensetilfelle kan en polygonal ramme være ringformet.

Ifølge andre utforminger er det nedre legeme forbundet til et ankermassiv ved hjelp av en ramme i form av et stivt tra-pes som er hengslet om to horisontale akser med den ene ende til ankringsmassivet og den andre ende til nedre legeme.

Videre kan det nedre legeme være anbragt glidende langs en vertikal pel som er rammet ned i havbunnen og tjener som forankringsmiddel. Det nedre legeme kan være ringformet og ha en sentral åpning som tillater det å gli langs pelen, eller det kan være utstyrt med en utstående glideinnretning.

Oppfinnelsen vil forstås bedre ved å studere nedenstående eksempelvise, ikke begrensende beskrivelse av anordningen ifølge oppfinnelsen, illustrert ved hjelp av følgende figurer: Fig. 1: Prinsippskjerna for en forankringsanordning ifølge oppfinnelsen tilknyttet et produksjonsfartøy. Fig. 2: Prinsippskjerna over en forankringsanordning ifølge oppfinnelsen, ikke tilknyttet et produksjonsfartøy.

Fig. 3: Ankerkabler avsluttet med ankere.

Fig. 4: Ankerkabler avsluttet i peler.

Fig. 5: Ankerkabler festet til et polygonalt chassis.

Fig. 6: Ankerkabler festet til peler som selv er festet til toppunktene av en polygonal ramme. Fig. 7: Det nedre legeme glidende langs en vertikal pel med sentral glidepassasje. Fig. 8: Det nedre legeme glidende langs en vertikal pel med glideforing på siden. Fig. 9: Det nedre legeme forbundet med et ankringsmassiv ved hjelp av en stiv, leddet ramme (oppriss).

Fig. 10: Utforming ifølge fig. 9 (grunnriss).

Fig. 11: Det nedre, ringformete legeme.tilknyttet en pel. Fig. 12: Anordning med ankerkabler festet til det øvre legeme.

Fig. 13: Løfteanordning for det øvre legeme.

Fig. 14: Anordning for anbringelse av det øvre legeme i fartøyets senterbrønn. Fig. 1 viser et prinsippskjerna for en forankringsanordning for et produksjonsfartøy 1 for hydrokarboner med en senter-brønn 2. En slik anordning består av et øvre legeme 3 med positiv flyteevne, et nedre legeme 4 med negativ flyteevne, en vertikalforbindelse 5 med bestemt lengde mellom det øvre legeme 3 og nedre legeme 4, samt forankringsmidler 6 som her forbinder det nedre legeme og havbunnen.

Forankringsmidlene 6 omfatter en del 8 som holdes i vannet og en del 9 som hviler på havbunnen. Forankringsmidlene er av forskjellige, i og for seg kjente typer, som for eksempel kjettinger som vist på fig. 1, eller tau.

Det øvre legeme 3 har en positiv flyteevne. : som er mindre enn den tilsynelatende tyngde av den enhet som utgjøres av vertikalforbindelsen 5, det nedre legeme 4 og den del av forbindelsesmidlene 14 med bunnanleggene som henger i det øvre legeme 3, og større enn den tilsynelatende tyngde av vertikalforbindelsen 5 og den del av forbindelsesmidlene 14 med bunnanleggene som henger i det øvre legeme 3.

Det øvre legeme 3 er utstyrt med (ikke viste) midler for forbindelse med fartøyets løftemidler, som kan bevege det øvre legeme fra en nedsenket stilling i hvilken det nedre legeme hviler på havbunnen til en løftet stilling i hvilken det øvre legeme er anbragt i fartøyets senterbrønn. Det øvre legeme 3 er utstyr med (ikke viste) midler for feste på et chassis som hviler på fartøyet gjennom ikke viste midler for dreining i forhold til senterbrønnens 2 akse ZZ 1 .

Det øvre legeme 3 er forbundet med et produksjonsanlegg, representert av et brønnhode 10, beliggende på havbunnen 7 ved hjelp av en fleksibel forbindelse 14, omfattende minst én fleksibel rørledning og elektriske kabler for overføring av.fjernstyringsordre og fjernmålinger. Den fleksible rør-ledning 14, som er ført gjennom øvre legeme 3 i .et rør 15, er gjennom et svivelledd 16 forbundet med rørledning 17

som forbinder fartøyet med et ikke vist lagringsfartøy.

Vanligvis er et behandlingsanlegg innskutt i denne ledningen.

Det øvre legeme 3 er utstyrt med ikke viste midler for forbindelse med løftemidler som er festet på fartøyet kan forskyve det øvre legeme 3 fra en nedsenket stilling i hvilken det nedre legeme hviler på havbunnen og til en løftet stilling i hvilken det øvre legeme 3 er anbragt i fartøyets 1 senterbrønn. Det øvre legeme 3 er utstyrt med ikke viste midler for feste til et chassis som hviler på fartøyet gjennom ikke viste midler for dreining i forhold til senter-brønnens 2 akse ZZ<1>.

Fig. 2 er et prinsippskjerna av en forankringsanordning be-stående av et øvre legeme 3 med positiv flyteevne, et nedre legeme 4 med negativ flyteevne, en vertikalforbindelse 5

med bestemt lengde mellom det øvre legeme 3 og nedre legeme 4, samt ankringsmidler 6 som her forbinder det nedre legeme med havbunnen 7.

Det øvre legeme 3 er utstyrt med ikke viste midler for forbindelse med løftemidler underordnet et ikke vist fartøy,

som kan bevege det øvre legeme 3 fra en nedsenket stilling i hvilken det nedre legeme hviler på havbunnen og til en løftet stilling i hvilken det øvre legeme 3 utgjør en ekte bøye. Løftemidlene består her av ikke vist tømbar ballast.

Det øvre legeme 3 er både forbundet med et undervanns produksjonsanlegg, representert ved brønnhodet 10 og med et ikke vist lagringsfartøy gjennom et svivelledd 16 og en rørledning 17.

Forankringsmidlene 6 forbinder fortrinnsvis det nedre legeme

4 med havbunnen 7. Dette er tilfellet i de figurene 3 -10 viste utforminger. Fig. 3 viser en utforming av forankringsmidlene som består av kjettinger 6 som ender i ankere 18. Fig. 4 viser et skjema der kjettingene 6 ender i peler 19 som er slått ned i havbunnen ved hjelp av hvilket som helst kjent middel som for eksempel ramming eller en eksplosiv forankringsanordning. Denne utforming tillater reduksjon av lengden av urørlig kjetting fordi ankringen både skyldes tyngden av kjettingen og pelens reaksjonskrefter på kjettingen. Fig. 5 viser en festeanordning for den nedre ende av ankerkablene i hjørnene av en polygonal ramme 20. Rammen kan være av typen med to rettvinklede symmetriplan. Den kan også bestå av en regelmessig polygon, og i dette tilfelle passer det å gi de forskjellige ankerkabler samme lengde. Rammen er festet til havbunnen bare ved hjelp av tyngden eller ved hjelp av peler. Fig. 6 viser et snitt av en anordning der ankerkabler er festet til stolper 21 festet til en polygonal ramme i hvert, av dettes hjørner.

Som vist til venstre i fig. 5, kan stolpene med fordel bestå av rør i hvilke det glir rette stenger 22 som trenger ned i havbunnen og således bidrar til å feste rammen på havbunnen. Til høyre på fig. 6 glir stangen 22 gjennom en åpning i rammen .

Fig. 7 og 8 viser to eksempler på anordningen for hvilke nedre legeme 4 glir langs en vertikal pel 23 som er satt på plass i havbunnen ved slag, boring, ramming eller endog ved hjelp av eksplosiv forankringsanordning, idet alle disse fremgangsmåter i og for seg er kjente. I fig. 7 er det nedre legeme 4 ringformet og utstyrt med en sentral åpning 24

som brukes til å la legemet gli langs pelen 23. I fig. 8 er det nedre legeme 4 utstyrt med et styremiddel 25 på siden. Styremidlet 25 har en åpning 26, slik at det kan gli langs pelen 23. Fig. 9 og 10 viser oppriss og grunnriss av en anordning for forbindelse av det nedre legeme 4 til havbunnen 7 ved hjelp av en leddet ramme 27 omfattende to leddforbindelser etter to rettlinjede, parallelle akser, nemlig leddforbind-elsen 28 med en konstruksjon 29 festet på bunnen og ledd-forbindelsen 30 festet til det nedre legeme 4. Fig. 11 viser et ringformet nedre legeme 4 koplet til hodet 31 på en pel 23 ved hjelp av flere kjettinger6. Lengden av kjettingene 6 bestemmes alt etter deres tilkoplingspunkter på ringen 4 og etter høyden av hodet 31 på pelen 23, slik at det nedre legeme eller ringen 4 får fritt utslag mellom hvilestillingen på havbunnen svarende til nedsenket stilling av det øvre legeme, og ytterstillingen svarende til løftet stilling av det øvre legeme.

I de forskjellige beskrevne utforminger konstaterer man at den sideveis forskyvning av det nedre legeme 4 er begrenset omkring en midtstilling når det øvre legeme 3 forskyves mellom nedsenket og løftet ytterstilling.

På fig. 12 forbinder ankerkablene det øvre legeme 3 med havbunnen 7. Det nedre legemets 4 rolle er begrenset til å

• kontrollere hele anordningens flyteevne og også til å

styre bevegelsen av det øvre legeme 3 fra løftet stilling til nedsenket stilling.

I utformingen på fig.12 kan ankerkablene bestå av kjetting, og denne løsningen oppviser ingen fordel i forhold tit et produksjonsfartøy oppankret på konvensjonell måte, utenom de fordeler som utgjøres av den utskiftbare forbindelse med anleggene på bunnen. Tvert imot, når man som ankerkabler bruker et av de fleksible forbindelsesmidler 14 mellom produksjonsfartøyet og anleggene på havbunnen, oppnår man en forenkling og således en betydelig besparelse av midler. Disse fleksible forbindelsesmidler 14 omfatter minst en rørledning for overføring av flytende eller gassformige hydrokarboner, elektriske ledere og eventuelt ledninger for diverse driftsvæsker som f.eks. olje eller gass under trykk og elektriske ledere for overføring av ordre og data. Videre omfatter disse midler et armert lag enten av tekstilkabel eller ståltrådkabel, hvilket gir dem en betydelig strekk-fasthet og meget lang levetid og tillater bruken av dem som forankringsmiddel.

Fig. 13 viser en anordning for løfting av det øvre legeme.

På en vogn 32 som kan bevege seg på et manøverdekk 33 er det anordnet et spill 34 eller en vinsj der enden på en manøver-kjede 35 er anbragt og en tilbakeføringsblokk 36 med en kjettingstrekker og -stopper 37 der den andre enden av manøverkjettingen 35 holdes fast. Manøverkjettingen passerer gjennom halsen på en blokk 38 hvis hus er festet til øvre vegg på det øvre legeme 3. Disse forskjellige deler er kjente i og for seg.

For å bringe det øvre legeme 3 til nedsenket stilling, plas-serer man vognen 32 slik at aksene i spillet 34 og tilbake-føringsblokken 36 blir symmetriske i forhold til aksen ZZ'

i fartøyets 1 senterbrønn 2. Manøverkjettingen, som inntil da er lagret ved siden av tilbakeføringsblokken beveges ved hjelp av sin egen tyngde. Dykkere eller fjernstyrte manipula-torer strekker kjettingen gjennom halsen på blokken 38 og trekker enden oppover for å feste den i halsen på spillet. Løftingen av legemet 3 kan nå utføres.

Fig. 4 viser en anordning for å anbringe det øvre legeme 3

i fartøyets senterbrønn 2. På øvre del av det øvre legeme ser man kjettingblokker 38 over hvilken manøverkjettingen føres når det øvre legeme blir satt på plass.

Dette gjøres ved hjelp av en anordning anbragt på en vogn

som beveger seg på et manøverdekk 33 anbragt over planet 39, som er øvre flate av en dreieflens 40. Dreieflensen 40 hviler gjennom et kulelager 41 på et ringformet stykke festet til fartøyets skrog, og omfatter midler som for eksempel hydrau-liske donkrafter 43 for feste til det øvre legeme 3.

I øvre del av legemet 3 ser man en kopling 4 4 for tilkopling til den på fig. 1 viste oppsamlingsledning 16. I nedre del av legemet 3 er anbragt inntaket på vertikalforbindelsen 5 i legemets 3 akse. Vertikalforbindelsen 5, som vanligvis består av en kjetting, ender i en kjettingstopper 45 anbragt i midre del av legemet 3 i et klyss som brukes til å bringe vertikalforbindelsen 5 på plass og justere den i stilling når forankringsanordningen bringes på plass. I nedre del av legemet 3 er også anbragt inntaket for rørledningen 14 gjennom hvilken det etableres forbindelse med den undersjøiske produksjonsstasjon.

Selvsagt er ikke oppfinnelsen begrenset til de viste og beskrevne utforminger. Den kan ha mange varianter, tilgjenge-lig for fagkyndige, alt etter de anvendelser man tar sikte på og uten at man derfor går utenom rammen for oppfinnelsen.

Slike anordninger som fremgår av oppfinnelsen har følgende fordeler til felles: Som forankringsmiddel opptar de havbunnen i liten utstrek-ning og tillater lettvint fråkopling og frem for alt gjentilkopling med få undervanns manipulasjoner.

Når anordningen er forbundet med et fartøy med senterbrønn, utføres arbeidene i et spesielt beskyttet område.

Som midler til å opprettholde forbindelsen mellom produksjons-fartøyet og anlegg beliggende på havbunnen tillater de tilkopling og gjentilkopling av forbindelsene i fri luft og under gunstige omstendigheter, særlig når det øvre legeme er anbragt i fartøyets senterbrønn.

Claims

1. Forankringsanordning, karakterisert ved at den omfatter et øvre legeme med positiv flyteevne, et nedre legeme med negativ flyteevne, et forbindelsesmiddel med bestemt lengde mellom det øvre legeme og nedre legeme, kalt vertikalforbindelsen, og forankringsmidler som forbinder ett av de tre nevnte elementer og havbunnen, idet forankringsmidlene omfatter en del som ligger i vannet og en del som hviler på havbunnen, i hvilken anordning det øvre legeme har en flyteevne som er mindre enn den tilsynelatende tyngde av den enhet som består av vertikalforbindelsen, det nedre legeme og den del av midlene for forbindelse med anleggene på bunnen som henger i det øvre legeme, og større enn den tilsynelatende tyngde av vertikalforbindelsen og den del av midlene for forbindelse med anleggene på bunnen som henger i det øvre legeme, idet øverste punkt på det øvre legeme har en avstand fra nederste punkt på det nedre legeme som er mindre enn den maksimale vannhøyde på forankringsstedet redusert med minst det største dypgående av de fartøyer som kan passere vertikalen gjennom anordningen, idet det øvre legeme er utstyrt med midler for forbindelse med løftemidler som kan bevege det øvre legeme fra en nedsenket stilling i hvilken det nedre legeme hviler på havbunnen til en løftet stilling, idet forankringsmidlene er tilstrekkelig dimensjonert for å tillate vertikal bevegelse av det øvre legeme mellom nedsenket og løftet stilling.

2. Forankringsanordning for et fartøy for produksjon av hydrokarboner med senterbrønn, karakterisert ved at den omfatter et øvre legeme med positiv flyteevne, et nedre legeme med negativ flyteevne, et forbindelsesmiddel med bestemt lengde mellom det øvre legeme og nedre legeme, kalt verikalforbindelsen, og forankringsmidler som forbinder ett av de tre nevnte elementer med havbunnen, idet forankringsmidlene omfatter en del i vannet og en annen del som hviler på havbunnen, i hvilken anordning det øvre legeme har en flyteevne som er mindre enn den tilsynelatende tyngde av den enhet som består av vertikalforbindelsen, det nedre legeme og den del av forbindelsesmidlene med bunnanleggene som henger i det øvre legeme, og større enn den tilsynelatende tyngde av vertikalforbindelsen og den del av forbindelsesmidlene med bunnanleggene som henger i det øvre legeme, idet øverste punkt på det øvre legeme har en avstand fra det nederste punkt på det nedre legeme som er mindre enn den maksimale vannhøyde på forankringsstedet redusert med minst det største dypgående av de fartøyer som kan passere vertikalt over anordningen, idet det øvre legeme er utstyrt med midler for forbindelse med fartøyets løftemidler for å bevege det øvre legeme fra en nedsenket stilling i hvilken det nedre legeme hviler på havbunnen og til en løftet stilling i hvilken det øvre legeme er anbragt i fartøyets senterbrønn, idet det øvre legeme er utstyrt med midler til feste på et chassis som hviler på fartøyet gjennom midler som kari dreie i forhold til senterbrønnens akse, idet forankringsmidlene er dimensjonert tilstrekkelig til å tillate vertikal bevegelse av det øvre legeme mellom nedsenket og løftet stilling.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at forankringsmidlene omfatter flere kabler hvis ender er festet til en plan ramme, idet rammen er festet på havbunnen med flere peler eller lignende.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at kablene er festet til den plane ramme i hjørnene av en polygonal omkrets.

5. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at kablene er festet til den plane ramme i hjørnene av en regelmessig, sentrert polygonal omkrets.

6. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at kablene er festet til vertikale stolper festet til rammen i hjørnene av en polygonal omkrets.