NO814490L - Neddykket, offshore bore- og produksjonssoeyle med oppdrift - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår boring av offshore-hydrokarbon-brønner og produksjon av hydrokarboner fra slike brønner. Nærmere bestemt angår den en anordning og en fremgangsmåte

som gjør det mulig å utføre boring og produksjon i slike brønner i vann med stor dybde ved bruk av utstyr beregnet til bruk i betydelig grunnere farvann.

Det er kjent at betydelige reserver av hydrokarboner, dvs. olje og gass, ligger under bunnen av verdenshavene. Mange av disse reserver ligger under grunt vann, slik som under kontinentalsokler forholdsvis nær land. Mye utstyr og forskjellige fremgangsmåter har blitt utviklet i løpet av flere år og med store omkostninger, for å tappe disse reserver på grunt vann. Det skjer nå en betydelig, verdensom-spennende oppfinnervirksomhet for å komme frem til utstyr som er brukbart for å bore brønner på grunt vann og for å produsere olje og gass fra slike brønner. Produksjonsutstyret til bruk i offshore-brønner omfatter vanligvis et tårn eller en plattform som er oppreist på havbunnen og rager til over havoverflaten.

Olje- og gassreserver på grunt vann tømmes stadig. Søkingen etter offshore olje og gass beveger seg til dypere og dypere vann lenger og lenger fra land. Betydelige reserver har blitt oppdaget under vann med dybde på 1000 fot (303 meter) eller mere. Slike dybder ligger utenfor den økonomiske utviklingsterskel, med henblikk på bruken av eksisterende utstyr og fremgangsmåter utformet og laget -til bruk i grunnere vann; i noen tilfeller ligger nylig oppdagede, under-sjøiske hydrokarbonreserver under vann med så stor dybde at det ligger utenfor grensene for den foreliggende teknologi, uansett omkostninger.

Stive, bunn-understøttede konstruksjoner som har blitt utviklet til bruk i Nordsjøen, er meget kostbare, og om-kostningene øker eksponensialt med økende vanndybde.

Bruken av eksisterende teknologi og utstyr er for tiden begrenset til farvann med dybde litt over 1000 fot (303 meter) eller mindre.

Pågående, kjente bestrebelser på å utvikle hydrokarbon-produksjonssystemer til bruk på dypt vann (dvs. vann dypere enn omtrent 1000 fot eller omtrent 300 meter) er overveiende fokusert på bruken av undervannstilleggssystemer som med-fører kostbart og uprøvet (med hensyn til pålitelighet) styreutstyr på sjøbunnen. På dypt vann er slikt utstyr kostbart og ofte farlig å vedlikeholde.

Det er således klart at det foreligger et behov for ny teknologi, nytt utstyr og nye fremgangsmåter som med rimelige omkostninger er effektive for å utvikle og produsere under-sjøiske hydrokarbonreserver som ligger under vann med dybde på 1000 fot (303 meter) eller mere.

Denne oppfinnelse er rettet mot det behov som er forklart ovenfor. Den medfører utstyr og fremgangsmåter som gjør det mulig og utvikle og produsere offshore reserver av hydrokarboner som ligger under vann med stor dybde, hovedsakelig ved bruk av tilgjengelig utstyr og teknikker som opprinnelig er utviklet til bruk i meget grunnere vann.

Således drar oppfinnelsen maksimal teknisk og økonomisk fordel av allerede oppfunnet offshore bore- og produk-sjonsteknologi og er minimalt basert på fullstendig ny, kostbar og uprøvet teknologi. På en måte gjør oppfinnelsen det mulig å heve sjøbunnen fra store dyp til dyp som er tilstrekkelig nær vannoverflaten til å mulig-gjøre effektiv, sikker og økonomisk bruk av eksisterende flytende utstyr, opprinnelig utformet og perfeksjonert for grunt vann, på dyp som nå er utenfor deres muligheter.

Generelt sagt medfører denne oppfinnelse en anordning

som er egnet til å utgjøre, på et offshore-sted i et hav o.l., i vann med betydelig dybde, en neddykket installasjon som danner et tilkoblingspunkt for boring av en undersjøisk hydrokarbonbrønn med bruk av boreutstyr som vanligvis bare er egnet i vann med betydelig mindre dybde. Den ferdige installasjon omfatter en langstrakt, slank, ikke støttet, opp-ragende søylekonstruksjon med positiv oppdrift, som rager fra en nedre ende på havbunnen til en øvre ende anordnet i valgt dybde under vannoverflaten. Anordningen i henhold til denne oppfinnelse omfatter en rørformet, nedre søyle-seksjon som i en nedre ende har midler innrettet for tilkobling av seksjonen til havbunnen og for å holde seksjonen mot bevegelse oppover når den utsettes for en betydelig oppover rettet kraft. Den nedre seksjon har en øvre ende innrettet til å passe koaksialt til og til å festes til den nedre ende av en av flere midtre seksjoner i søylekonstruk-sjonen. Anordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter, også en rørformet, øvre søyleseksjon med en nedre ende innrettet til å passe koaksialt til og å festes til en øvre ende av en av de midtre seksjoner av søylen. Den øvre seksjon har en øvre ende som danner i det minste et tilkoblingspunkt for boring av en undersjøisk hydrokarbon-brønn. Tilkoblingspunktet er anordnet for adkomst og for utvelgelse av utvalgt utstyr ovenfra. Flere rørformede, midtre seksjoner av søylekonstruksjonen er også anordnet.

Hver midtre seksjon er innrettet til, med den øvre og nedre ende, å passe koaksialt til og til å festes til den nedre og øvre ende av andre av de midtre seksjoner, eller til den øvre ende av den nedre seksjon eller til den nedre ende av den øvre seksjon, slik det måtte passe. De midtre seksjoner er i et tilstrekkelig antall og har en tilstrekkelig lengde til at når de midtre seksjoner er seriekoblet mellom de nedre og øvre seksjoner av søylen,- frem-kommer en søylekonstruksjon som har en lengde som er lik avstanden mellom den valgte vanndybde og havbunnen på

det ønskede of f shore-sted-.- I det minste en rørformet stige-ledningsseksjon inngår i den komplette søylekonstruksjon på et utvalgt sted i forhold til søylekonstruksjonen. I det minste noen, om ikke alle, søyleseksjonene er innrettet .til å samvirke med stigeledningene for å holde dem i ønsket stilling sideveis, og i noen tilfeller vertikalt, i forhold til tårnseksjonen. Det er også det samme antall stige-ledninger som det er koblingspunkter ved den øvre ende av den øvre søyleseksjon. Hver stigeledning har sin øvre ende tilkoblet det respektive tilkoblingspunkt. Oppdriftsanord-ninger er anordnet inne i den øvre seksjon og inne i det minste noen av de øvrige søyleseksjoner. Oppdriftsanordningene kan styres for å gi de tilsvarende søyleseksjoner positiv oppdrift. Etter sammenkoblingen av de seriekoblede søyle-seksjoner og etter tilkobling til havbunnen, og etter montering av stigeledningene i søylen, er det frembragt en neddykket søyle som nevnt ovenfor, som omfatter et stigerør som for-løper langs søylen fra hvert tilkoblingspunkt til den nedre ende av søylen.

De ovenfor nevnte, og andre trekk ved denne oppfinnelse fremgår mere fullstendig av den følgende beskrivelse av en foreliggende, foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, og denne beskrivelsen er gjort under henvisning til de vedføyde tegninger, der: Fig.l viser boring av en undersjøisk olje- eller gass-brønn, sett fra siden, fra et flytende borefartøy ved bruk av en nedsenket søylekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen , Fig.2 viser, sett fra siden, den nedre seksjon av søylen vist i fig.l,

Fig.3 er et tverrsnitt etter linjen 3-3 i fig.2,

Fig.4 viser, sett fra siden, en midtre søyleseksjon vist innkoblet mellom to tilstøtende midtre seksjoner i søylen vist i fig. 1, Fig.5 viser, sett fra siden, den øvre seksjon av søylen vist i fig. 1, Fig.6 viser, forenklet og sett fra siden, forskjellige trinn ved byggingen og bruken av søylekonstruksjonen, Fig.7 viser forenklet og sett fra siden et utsnitt av det nedre parti av søylen, og viser et annerledes arrangement av sammenkoblingen mellom stigerørene og søyleelementet, Fig.8 viser forstørret og sett fra siden, et utsnitt sett i tverrsnitt av en form av en stigerørkonstruksjon som er egnet for det arrangement som er vist i fig. 7, Fig. 9 viser forstørret, og sett fra siden, et utsnitt .sett i tverrsnitt av en annen form av en stigerørkonstruksjon som er egnet for det arrangement som er vist i fig. 7, Fig.10 viser, sett fra siden, et nedre parti av en søyle-konstruksjon som er modifisert slik at det er dannet en bøyelig hengselanordning i nærheten av dens nedre ende, Fig.11 viser, sett fra siden, bruken av en flytende hjelpekonstruksjon under montering av søylen, Fig.12 viser, sett fra siden, et utsnitt sett i tverrsnitt som viser de viktigste trekk ved den flytende hjelpekonstruksjon og den måte den samvirker med søylen under monteringsprosessen for søylen, Fig.13 viser et forstørret utsnitt sett i tverrsnitt, av koblingsmekanismen anordnet mellom søylen og den flytende hjelpekonstruksjon, Fig.14 viser, sett ovenfra, noe- av konstruksjonen vist i fig.13, Fig.15 viser, sett fra siden, et videre trinn i prosessen med å montere og installere søylen, Fig.16 er en forenklet fremstilling av en bevegelsesinn-retning som er egnet for justering av oppdriften til de monterte søyleseksjoner under prosessen'med montering og installering av søylen,

Fig.17 er en skjematisk fremstilling av et system for å

gi og å fjerne ballast, egnet til bruk sammen med bevegelses-innretningen vist i fig.16, og

Fig.18 viser, sett fra siden, et utsnitt av en del av en søyle utstyrt med arrangementene for bevegelse og for å gi og å fjerne ballast vist i fig. 16 og 17.

En slank, langstrakt, rørformet søyle 10 i henhold til

denne oppfinnelse er vist i fig. 1 i bruk, under boring av en undersjøisk olje- eller gassbrønn i en geologisk formasjon som ligger under en havbunn 11. Brønnen bores ved bruk av en boreplattform slik som et boreskip 12 som flyter på havoverflaten 13. Vanndybden under boreskipet 12 kan være i størrelsen 1000 fot (303 meter) eller mer, f.eks. 12000 fot (3636 meter). Søylen har en øvre ende 14 anordnet 1 valgt"avstand, f.eks. 300 fot (90 meter), under havoverflaten 13, og har en nedre ende 15 festet til havbunnen. Avstanden mellom vannoverflaten og den øvre ende 14 til søylen 10 er tilstrekkelig stor til å bevirke at den øvre ende av søylen er vesentlig under det området der dynamiske påvirkninger fra overflatebølger har noen vesentlig virkning på søylen, mens denne avstand er tilstrekkelig liten til at utstyr og fremgangsmåter som er utviklet og nyttige ved boring av undersjøiske brønner på vesentlig mindre dyp, slik som 300 fot (90 meter) vanndybde, fordelaktig kan benyttes. Funksjonen til søylen 10 er faktisk på en kunstig måte å heve havbunnen fra en virkelig dybde i området til den nedre ende av søylen, til en tilsynelatende dybde som tilsvarer den øvre ende av søylen.

Søylen 10 er satt sammen av en rekke komponenter av modul-natur, som er prefabrikert på et passende sted på land, og er deretter bragt til offshore-stedet der søylen skal installeres. På of f shore-stedet monteres søy.lekomponentene etter hverandre, og senkes til sikker tilkobling til havbunnen 11. Komponentene til søylen omfatter en nedre seksjon 16 (se fig. 2), et passende antall hovedsakelig identiske, midtre seksjoner 17 (se fig. 14) og en øvre seksjon 18 (se fig.5).

Som vist i fig. 1 er det, når de mange seksjoner av søylen,

er sammenkoblet etter hverandre og den monterte konstruksjonen er festet til havbunnen, dannet en langstrakt, ikke bardunert, rørformet søyle med positiv oppdrift, som har et høyt slank-hetsforhold, slik at søylen er tilpasset, istedet for å yte

motstand mot, belastninger fra omgivelsene, slik som havstrømmer og sideveis krefter som slike strømmer påvirker søylen med. På grunn av de positive opp-drif tsegenskaper er de prinsipielle hensyn ved utformingen som gjelder for søylen slike som aksial strekk-belastning og tverrgående bøyemoment. Hensyn som angår trykkbelastninger på søyler er ikke relevant med hensyn til utformingen av søylen 10.

Når den er montert på havbunnen 11, danner søylen 10 i

det minste 1, og fortrinnsvis flere stigerør 22 (se f.eks. fig.4) som rager langs hele lengden av søylen, fortrinnsvis prinsipielt utvendig på søylekonstruksjonen som sådan. Stigerørene rager fra tilkoblingspunkter 20 (se fig. 5)

som er tilgjengelige ovenfra, i den øvre ende av søylen,

til nedre ender ved den nedre ende av søylen. Tilkoblingspunktene kan tilføres og er tilpasset konvensjonelt under-sjøisk boreutstyr, slik som en BOP som er vist generelt ved 19 i fig. 1, og mere detaljert i fig.5. Hvert tilkoblingspunkt 20 er fortrinnsvis konstruert og utformet som en koblingsdel slik som vanligvis inngår i et koblingsfundament som brukes ved boring av offshore olje- og gassbrønner på vanndybder på 300 fot e.l.

Den nedre seksjon 16 av søylen (se fig. 2) er prefabrikert som en enhet som har vesentlig større lengde enn den fremstilte lengde av noen av de midtre modulseksjoner 17 vist i fig. 4, og som vist i fig. 2, kan den nedre seksjon av søylen ha en fremstilt lengde i størrelsen 100 fot (30 meter) eller lignende. Den nedre seksjon har en nedre ende som tilsvarer den nedre ende 15 av søylen, hvilken er dannet av en sokkelkonstruksjon 21 som avgrenser et hulrom ved den nedre ende av søylen. Inne i det indre av sokkelkonstruksjonen 21, i tilknytning til de nedre ender av de tilsvarende stigerør-seksjoner 22, er anbragt passende innretninger, fra hvilke passende lengder av overflaterør med forskjellig diameter kan opphenges fra sokkelkonstruksjonen under boringen av olje-eller gassbrønner i havbunnen 11 gjennom stigerørene. Stigerørene har øvre ender tilkoblet tilkoblingspunktet 20 ved den øvre ende av søylen, se fig. 5. Den nedre seksjon av søylen over sokkelkonstruksjonen 21 har avtagende diameter oppover langs den nedre seksjon, til den øvre ende 2 3 der den nedre seksjon danner en komponent 27 av en kobling, innrettet til å passe koaksialt sammen med, og å festes til en nedre ende av en av de midtre seksjoner 17

av søylen.

1 den nedre ende bærer dessuten den nedre seksjon av søylen midler som tilpasser søylen, og den nedre seksjon av denne, for tilkobling til havbunnen 11 på en tilstrekkelig sikker måte til å muliggjøre at søylen, når den er fullført og har maksimal positiv oppdrift, kan holdes mot bevegelse oppover bort fra havbunnen. For formål som vil fremgå av den følgende beskrivelse, når søylen 10 er slik som vist på de vedføyde tegninger, er mekanismen som brukes for å feste søylen til havbunnen en langstrakt, hul, rørformet anordning 2 4 som er åpen i den nedre ende. Anordningen kan ha en lengde i størrelsen 30-40 fot og kan ha en diameter på 5-

6 fot, etter ønske.

Det rørformede element 25 av den nedre seksjon til søylen kan ha en diameter i størrelsen 15-18 fot (3,64-5,45 meter) ved dens nedre ende og en diameter i størrelsen 14 fot (4,24 meter) eller lignende i dens øvre ende, -lik den jevne diameter til elementet 26 av alle de hovedsakelig identiske midtre seksjoner 17 av søylen.

Som vist i fig. 3, er det i søylen.10 anordnet 6 stigerør

22 utvendig på søyleelementet og ragende parallelt med lengden av søylen, med jevne mellomrom rundt omkretsen av søylen.

En av de mange midtre seksjoner 17 av søylen er i fig. 4

vist montert i den ferdige søyle, ende mot ende, med koaksialt innrettede, midtre naboseksjoner. De mange midtre seksjoner av søylen er hovedsakelig identiske og består i prinsippet av et langstrakt, rørformet element 26 og et antall seksjoner

av stigerør 22, og det er det samme antall stigerørseksjoner tilknyttet hver søyleseksjon som det er brønntilkoblings-punkter 20 anordnet i den øvre ende av søylen. Dersom søylen skal brukes for å bore en enkelt brønn i havbunnen 11, kan stigerøret være anordnet koaksialt inne i søylen. Dersom imidlertid, som foretrukket, og som vist på de vedføyde tegninger, søylen skal brukes for å bore flere brønner i havbunnen 11, befinner stigerørene seg utvendig på søyleelementet i hovedsakelig hele lengden av søylen, unntatt i tilknytning til den øvre seksjon 18 av søylen,

som vist i fig. 5. Som vist i fig.4, under henvisning til de midtre seksjoner av søylen, foretrekkes at hver enkelt stigerørseksjon 28 holdes i sin øvre ende i en opphengskonstruksjon 29 som rager radialt utover fra det øvre og ytre av det midtre seksjonselement 26. Den øvre ende av hver stigerørseksjon er pendellignende tilkoblet en tilsvarende opphengskonstruksjon for å sikres mot aksial bevegelse i forhold til det nærliggende, midtre seksjonselement. Hver opphengskonstruksjon utgjør en oppover åpen styretrakt 30 for å styre den nedre ende av stigerørseksjonen som holdes av søyleseksjonen nærmest over opphengskonstruksjonen i inngrep med, som en slags innplugging, den øvre ende av stigerør-seks jonen som holdes av opphengskonstruksjonen. Den nedre ende av hver stigerørseksjon 28 er utformet for å danne en innpluggingsforbindelse med den øvre ende av styreseksjonen på en annen seksjon av søylen. Fortrinnsvis tillater forbindelsen mellom de tilpassede stigerørseksjoner begrenset aksial bevegelse mellom rørseksjonene uten å forstyrre konti-nuiteten av fluidstrøm gjennom stigerøret som helhet.

Hvert midtre seksjonselement 26 i søylen ender i den nedre ende i en kobling 31 og i den øvre ende i en kobling 32. Koblingene 31 og 32 er utformet til å passe sammen og å samvirke for å feste de midtre søyleseksjoner koaksialt innrettet etter hverandre. Disse koblinger er også utformet til å motstå vesentlige oppover rettede krefter som de utsettes for. Hver kobling 32 er identisk med koblingen 27 ved den øvre ende av den nedre seksjon 16 av søylen.

Det innvendige i rom i det minste i noen av elementene

26 av de midtre søyleseksjoner er innrettet til å avgrense et lufttett oppdriftskammer som rager hovedsakelig i hele lengden av den midtre seksjon. Disse midtre søyleseksjoner som avgrenser innvendige oppdriftskammere er utstyrt med midler for å regulere oppdriften, for på en kontrollert måte å fylle og tømme de respektive oppdriftskammere, og disse midler omfatter styrbare anordninger for å tilføre komprimert luft til, og å slippe luft ut fra oppdriftskammeret og styrbare anordninger for å muliggjøre at vann kan strømme inn i og ut av kamrene, etter ønske. Midlene for oppdriftskontroll omfatter en passende lufttilførsel, slik som en luftinnblåsningsledning 33 som vist i fig. 4, og egnede ventiler som kan fjernstyres eller styres i avhengighet av de opptredende, forutbestemte, lokale trykkforskjeller.

Som det vil fremgå av den følgende beskrivelse, kan midlene for oppdriftskontroll som er tilknyttet de mange oppdriftskamre anordnet i søylen 10 styres for å opprette tre forskjellige oppdriftstUstander i søylen 10 på forskjellige tidspunkter, i løpet av monteringen, nemlig: 1) En tilstand av samlet, hovedsakelig nøytral eller litt positiv oppdrift under sammenkobling av de mange søyle-seksjoner etter hverandre. 2) En tilstand av samlet, negativ oppdrift når søylen er helt montert, er anbragt på havbunnen 11 og er i ferd med å bli festet til havbunnen, og 3) En tilstand av samlet, hovedsakelig positiv oppdrift etter at søylen er anbragt på og festet til havbunnen.

I alle disse tre oppdriftstilstander befinner oppdriftssentret til den neddykkede søylekonstruksjon i søylen seg hovedsakelig over massesentret til søylekonstruksjonen for å sikre at selve søylen alltid søker å innta en vertikal, oppreist stilling i vannet.

De prefabrikerte modulseksjoner til søylen 10 omfatter en øvre seksjon 18 vist i fig. 5. Den øvre seksjon 18 av søylen kan ha en lengde i størrelsen 50 fot (15,2 meter), mens de midtre seksjoner kan ha en prefabrikert lengde i størrelsen 40 fot (12,1 meter). Som vist i fig. 5,

har den øvre søyleseksjon 18 et element 35 som har vesentlig øket diameter i forhold til elementet 26 til hvilke som helst av de midtre søyleseksjoner, og diameteren til de midtre seksjonselementer av søylen kan være i størrel-sen 14 fot (4,2 meter) mens diameteren til den øvre søyle-seksjon kan være i størrelsen 25 fot (7,6 meter). Søyle-elementet 35 har fortrinnsvis et sylindrisk øvre parti og et midtre parti 37 med form av en opp-ned, avkortet kjegle, tilkoblet ned nedre ende av seksjonen 36 ved den øvre ende og tilkoblet ved den nedre ende til et midtre parti 38 som har en diameter som tilsvarer diameteren til et midtre seksjonselement 36 av søylen.

Som nevnt ovenfor, er det utvendi'g på den øvre søyleseksjon,

i dens øvre ende, anordnet i det minste ett, og fortrinnsvis flere, tilkoblingspunkter 20 for boring og produksjon

i et tilsvarende antall undersjøiske brønner som skal bores gjennom søylen 10 etter montering av den sammensatte søyle på havbunnen 11. Når det er anordnet flere tilkoblingspunkter i den øvre ende av søylen, er disse tilkoblingspunkter anordnet med jevne mellomrom rundt omkretsen av en sirkel som er konsentrisk med søyleaksen 39, og denne sirkel kan ha en diameter på 16 fot (4,8 meter), som vist i fig. 5.

Som nevnt ovenfor, har hvert tilkoblingspunkt en utvendig form, som ligner formen til en koblingsstuss av den type som vanligvis finnes i tilkoblingsfuhdamenter for undersjøiske brønner på grunt vann. Det er dessuten fortrinnsvis anordnet, i tilknytning til hvert tilkoblingspunkt, et par oppover ragende styrestolper 40 i forutbestemt avstand fra de tilsvarende tilkoblingspunkter. Styrestolpene muliggjør at undersjøisk bore- og produksjonsutstyr kan styres til inn-retting etter hvert tilkoblingspunkt 20 i henhold til fremgangsmåter som er velkjent ved den teknikk som angår

boring av undersjøiske brønner på grunt vann.

Den øvre søyleseksjon 18 omfatter også for hvert tilkoblingspunkt 20 en seksjon 28 av stigerøret 22. Når det gjelder den øvre søyleseksjon har stigerørseksjonene et parti av sin lengde anordnet inne i det indre av elementet 35, men har sine nedre partier beliggende på utsiden av elementet, slik at de øvre stigerørseksjoner er innrettet til å passe sammen med de stigerørseksjoner som holdes av den midtre søyleseksjon umiddelbart under disse, på den måte som er beskrevet ovenfor. Den øvre ende av den øvre seksjon til hvert stigerør er tilkoblet inne i søyleelementet 35 til et tilsvarende tilkoblingspunkt 20.

Elementet 35 av den øvre søyleseksjon 18 avgrenser et opp-drif tskammer . Dette oppdriftskammer er tilkoblet midlene for oppdriftsregulering som tidligere er beskrevet. På grunn av det vesentlig større innvendige volum av elementet 35, vil det fremgå at den øvre søyleseksjon er innrettet til å gi, i den monterte søyle, vesentlig større positiv oppdrift enn det som kan oppnås med noen av de midtre søyleseksjoner som inneholder oppdriftskamre.

Fig. 6 viser monteringsr, fullførelses-(frittstående), bore-og produksjonstrinnet for søylen 10 i vann som har en dybde i området fra 2000 til 10000 fot (660-3030 meter). Fortrinnsvis utføres monteringen av søylen ved bruk av et flytende kranfartøy 45. Før krarifartøyet imidlertid kommer til det sted som er valgt for søylen, forberedes sjøbunnen umiddelbart under monteringsstedet ved bruk av en flytende boreplattform, slik som et dynamisk plassert boreskip 12. Forberedelse av havbunnen for mottagelse av søylen 10, kan omfatte boring av et hull med ønsket dybde og diameter i havbunnen. Det således borede hull har fortrinnsvis en diameter ved den øvre ende som er mindre enn diameteren til den sirkel som er tilknyttet plasseringen av de nedre ender av stigerørene 22 ved fundamentkonstruksjonen 21 av søylen. Dette hull bores gjennom en styrekonstruksjon som er anbragt permanent på havbunnen. Styringen omfatter en oppover åpen, traktlignende konstruksjon med en diameter ved den nedre ende som er litt større, men ikke meget større, enn diameteren til fundamentkonstruksjonen 21 til søylen. Det ønskede hull bores sentralt gjennom denne traktlignende konstruksjon.

Når hullet er boret til ønsket dybde, i en stabil geologisk formasjon, under havbunnen, fylles hullet med en sakteherdende mørtel eller sement.

Kranfartøyet 46 e.l. (f.eks. en halv nedsenkbar konstruksjon-plattform som vist i fig. 11) bringes deretter i stilling over det mørtelfylte hull til bruk ved montering og senking av søylekonstruksjonen til havbunnen. Den nedre søyle-seksjon 16 fløtes i horisontal stilling til det ønskede offshore-sted, og gis deretter ballast slik at den inntar en vertikal flytestilling på havoverflaten. Den øvre ende av den nedre søyleseksjon fortøyes på passende måte til fartøyet 45 slik at dens øvre ende holdes i en forutbestemt stilling i forhold til siden av fartøyet innen rekkevidden til en kran 46 som bæres av fartøyet. Deretter senkes den nederste, midtre søyleseksjon 17 ned til inngrep og kobling til den øvre ende av den nedre søyleseksjon, og dette sammensatte par av søyleseksjoner senkes deretter på en kontrollert måte, i forhold til kranfartøyet, slik at den øvre ende av den nederste, midtre seksjon inntar en stilling over vannflaten. Deretter føres, etter hverandre, midtre seksjoner sammen med og tilkobles de søyleseksjoner som tidligere er sammenkoblet. Under hele denne prosessen holdes de sammen-føyde søyleseksjoner i flytende, vertikal stilling ved at de sammenføyde søyleseksjoner gis ballast på en kontrollert måte, slik at kombinasjonen av de mange sammenføyde seksjoner har en liten positiv oppdrift, med et tyngdepunkt som befinner seg hovedsakelig under oppdriftssentret. Etter å ha koblet den siste, midtre søyleseksjon på plass, kobles den øvre søyleseksjon 18 til søylen. På dette punkt er søylen fullstendig montert, men dens nedre ende er fremdeles omtret 300 fot (90 meter) eller lignende over havbunnen 11.

Den sammensatte søyle opprettholdes med negativ oppdrift

på en slik måte at oppdriftssentret til søylen holdes en vesentlig avstand over dens tyndepunkt. Søylen med negativ oppdrift blir deretter på passende måte senket fra kranfartøyet til inngrep med styrekonusen som tidligere er anordnet på havbunnen på den tid det ble utført for-beredede operasjoner for monteringen på havbunnen. Mens søylen senkes inn i den neddykkede konus på havbunnen, trenger stavanordningen 24 i den nedre ende av søylen inn i den sakteherdende mørtel i det dannede hull. Søylen holdes i en tilstand med negativ oppdrift og i vertikalt oppreist stilling så lenge som det er nødvendig for at den sakteherdende mørtel skal herde rundt stavanordningen 24, for derved å feste søylen på en sikker måte til havbunnen. Når mørtelen er herdet, drives luft inn i de mange oppdriftskamre til den monterte søyle for å gi søylen en sterk positiv oppdrift, med oppdriftssentret til den monterte søyle anordnet vesentlig over dens massesentrum.

På denne måte er en ikk-bardunert, bøyelig søylekonstruksjon med positiv oppdrift montert og installert på havbunnen. Dette er den tilstand som er vist ved 50 i fig.6, der den øvre ende av søylen 10 befinner seg en valgt avstand, f.eks. 300 fot (90 meter) under vannflaten 13. På en slik dybde er den øvre ende av søylen vesentlig isolert fra de dynamiske virkninger av bølgevirkningen på havoverflaten.

I denne tilstand er trykket i luften som befinner seg i de mange oppdriftskamre i søylen, hovedsakelig på samme trykk som det omgivende vanntrykk. Følgelig trenger oppdriftskamrene som befinner seg i søylen bare å være konstruert som oppdriftskamre, og ikke som trykkbeholdere beregnet til å tåle trykkforskjeller i den ene eller andre retning. Den positive oppdrift til den monterte søyle er større enn vekten til den neddykkede konstruksjon og utstyret som deretter kan anbringes på søylen når den deretter brukes ved boring og produksjon fra undersjøiske brønner. Denne posi tive oppdrift sikrer at søylen ikke vil utsettes for noe overskudd av belastning nedover ved den øvre ende, slik at den balanserer som en søyle som er trykkbelastet.

Det dynamisk anbragte boreskip 12 bringes deretter i stilling over den øvre ende av søylen, som vist i fig. 6, for boring av det antall undersjøiske brønner under søylen som tilsvarer antall tilkoblingspunkter 20 anordnet ved den øvre ende av søylen. Disse brønner bores etter hverandre, ved bruk av utstyr og fremgangsmåter av den type som er utviklet og perfeksjonert for bruk ved boring av brønner på vesentlig mindre vanndybde. Etter at brønnene er boret og fullført, bringes et dynamisk anbragt produksjonsfartøy 55

i stilling over søylen for produksjon av olje eller gass fra de undersjøiske brønner som er boret og fullført ved hjelp av søylen.

Søylen 10 kan med fordel monteres og brukes i farvann med dybder fra 2000 til 10000 fot (600-3000 meter) eller mer. Søylen kan brukes for boring og produksjon av undersjøisk olje og gass ved bruk av overflateutstyr som er tatt fra offshore-utstyr oppfunnet over hele verden, og beregnet til bruk ved vesentlig mindre vanndybde.

Fig. 7, 8 og 9 viser en annen måte å koble et stigerør 41 til en søyle 42 i henhold til oppfinnelsen. I søylen 10, beskrevet ovenfor, monteres de mange stigerør 22 sammen når de mange søyleseksjoner er sammenkoblet under monteringen av søyleelementet. Når det gjelder søylen 42 blir imidlertid stigerørene 41 (bare ett av disse er vist) montert i søylen etter at søylen er i det minste delvis montert. Søylen 42 har sine seksjoner konstruert slik at de samvirker og er sammenkoblet enten i henhold til den foregående beskrivelse som gjelder søylen 10, eller i samsvar med den modifiserte søylekonstruksjon vist i fig. 10 og beskrevet i det følgende.

Søylen 42 består av en bunnseksjon, en øvre seksjon og midtre seksjoner, idet bunnseksjonen 43 og noen av de midtre sek sjoner 44 er vist i fig. 7. Bunnseksjonen 43 har, på utvalgte steder rundt sin akse som tilsvarer plasseringen av tilkoblingspunktene 20 i den øvre seksjon av søylen, flere mottagere 47 for de nedre ender av stigerørene 41. Hver mottager 47 omfatter en oppover åpen, oppover utvidet styretrakt 48 for samvirke med den nedre ende av det respektive stigerør for å styre stigerørenden, når den senkes langs søyleelementet mot mottageren inn i ønsket tilkobling mellom stigerørenden og mottageren. Stigerørene.. og mot-tagerne er konstruert for å samvirke, f.eks. med gjenger e.l., slik at den nedre ende av hvert stigerør kan føres aksialt inn i og festes på en sikker måte til den respektive mottager, slik at den resulterende forbindelse kan holde stigerørenden igjen mot oppover bevegelse når stigerøret utsettes for strekk.

Noen utvalgte midtre søyleseksjoner 44, men ikke nødvendig-vis hver midtre seksjon, bærer også stigerør, føringsanord-ninger 49 som, som vist i fig.8, er hovedsakelig i form av rør 51 som har utvidede øvre ender 52, og rørene danner hovedsakelig trakter som har sine akser innrettet parallelt med lengden til søylen. Rørene er fast montert på passende bærearmer på utsiden av hver nærmeste søyleseksjon. Styreanordningene er anordnet i et mønster rundt søyleseksjonen som tilsvarer mønstret av tilkoblingspunkter ved den øvre ende av den øvre søyleseksjon. Hvert rør 51 har en inner-diameter som er lite, men tilstrekkelig større enn diameteren til det nærmeste parti av et stigerør 41, som monteres i søylen, til både på en løs måte å samvirke med det nærmeste stigerør og å muliggjøre at stigerørpartiet under kan passere gjennom røret. Hver styreanordning 49 virker til å holde stigerøret mot noen vesentlig sideveis bevegelse i forhold til søyleelementet, mens det muliggjøres aksial bevegelse av stigerøret i røret når dette er nødven-dig pga. bøyning av søyleelementet.

Dersom søylen 42 er f.eks. 8000 fot (2424 meter) lang,

kan det være ønskelig å feste stigerørene til søyle-elementet mot aksial bevegelse på et eller flere adskilte steder langs lengden av stigerørene. I så fall er en eller flere stigerør-styreanordninger anordnet på utsiden av de tilsvarende elementseksjoner av søylen. Som vist i fig. 9, har styreanordningen 5 3 hovedsakelig form av en styreanordning 49, men har et gradvis avskrådd nedre parti 54 (istedet for et rør 51 med konstant diameter) under den øvre, utvidede ende 52. Den minste indre diameter til det avskrådde parti 5 4 er fortrinnsvis ikke mindre enn noe rør 51 under det i søylen.

En kobling, slik som en gjengekobling 59 vist i fig. 9, er anordnet i hvert stigerør ved hver styreanordning 5 3 for å forenkle strekkingen av stigerøret under denne, og strekk-forbindelse av det parti av stigerøret over denne til det parti av stigerøret som er under strekk og har sin øvre ende tilkoblet styreanordningen. Når det f.eks. gås ut ifra at styreanordningene 53 er anordnet i en 8000 fot (2424 meter) lang søyle i et nivå på 4000 fot (1212 meter) over den nedre ende av søylen, slik at hvert stigerør er delt i en øvre og nedre halvdel som er festet til søyleelementet ved sine nedre og øvre ender, 56 og 57. På det passende tidspunkt under eller etter monteringen av søylen, etter tilkobling til søylen av den elementseksjon som holder styreanordningene 53, føres den nedre halvdel av hvert stigerør gjennom styreanordningene 53 og 49 til sikker sammenkobling med sin nedre ende til en tilsvarende mottager 47. Den øvre ende 57 av hver nedre halvdel av hvert stigerør utsettes deretter for en oppover rettet belastning for å opprette et ønsket strekk i den nedre halvdel av stigerøret, og denne øvre ende festes til sin styreanordning 5 3 for å opprettholde dette strekk, idet forbindelsen kan opprettet ved bruk av konvensjonell olje-boringsteknikk og utstyr, slik som friksjonselementer 58 vist i fig. 9.

Deretter kan, på det passende tidspunkt, den nedre ende

56 til den øvre halvdel av hvert stigerør forbindes med enden 5 7 til halvdelen av stigerøret, og kan med sin øvre ende festes under strekk på lignende måte til det respektive tilkoblingspunkt ved den øvre ende av søylen. Dersom monteringsarrangementet for stigerørene vist i

fig. 7, 8 og 9, f.eks. brukes i en søyle i henhold til denne oppfinnelse, er den vertikale avstand mellom de steder der hvert stigerør er festet til søyleelementet tilstrekkelig stof:til å holde spenninger i stigerørene, på grunn av forlengelse av stigerørene i forhold til søyleelementet når søylen utsettes for bøyning, på akseptable nivåer. F.eks., dersom senterlinjen til et stigerør er 8 fot (2,42 meter) utenfor senterlinjen til søyleelementet, som utsettes for 6° bøyning over 4000 fot (1212 meter), lengde av stigerøret mellom faste punkter langs stigerøret, vil forlengelsen av stigerøret være 9,6 tommer (24,38 cm) hvilket kan opptas over en slik lengde av stigerøret uten skadelig virkning.

Det vil forstås at hvilken som helst søyle i henhold til denne oppfinnelse vil utsettes for sideveis krefter under bruk pga. en eller flere havstrømmer som passerer den monterte søyle. Slike krefter vil bevirke av søylen bøyer seg, dvs. ikke holder seg helt vertikal under bruk. Slike bøyebelastninger har ved tidligere, neddykkede søyler blitt opptatt ved bruken av hengselsforbindelser mellom søylen og dens fundament på havbunnen, og kardanledd eller andre fritt bevegelige ledd eller forbindelser har vært foreslått. Ulempen med en fritt bevegelig forbindelse ved den nedre

ende av en søyle i henhold til denne oppfinnelse, vil med-føre meget store bøyespenninger utviklet i stigerørene som rager langs søylen til bunnen av denne og ned i havbunnen. For å unngå dannelsen av store bøyespenninger i stigerørene, mens det sørges for å opptas strømbelastninger som påvirker søylen, kan en søyle i henhold til denne oppfinnelse ha en egenskap som en bøyelig hengsel i det nedre parti, som vist i fig. 10..

Fig. 10 viser en søyle 6 i henhold til denne oppfinnelse,

i hvilken de mange elementseksjoner umiddelbart over den nedre seksjon 61 utgjør et bøyelig hengselarrangement 62. Disse elementseksjoner, ved en form av den bøyelige hengsel som har blitt analysert, utgjør 424, 2 meter av den totale høyde til søylen. Disse elementseksjoner har forskjellige diametre, slik at søyleelementet, oppover fra den nedre seksjon 61, progressivt avtar .i diameter til en minste diameter ved 63 og deretter øker progressivt til en største diameter ved 64, idet diameteren til søyleelementet fortrinnsvis er konstant over denne og til den øvre søyle-seksjon. Således har søyleelementet like over sin nedre seksjon evnen til minsket bøyemotstand, idet det tverrgående treghetmoment til elementet først avtar og deretter øker. Fordi den monterte søyle har en betydelig positiv oppdrift,

må imidlertid de nedre søyleseksjoner være istand til å tåle de vesentlige, oppover rettede belastninger som skyldes slik oppdrift, og av denne grunn og andre grunner er det ønskelig at når diameteren til søylens elementseksjoner forandrer seg, varierer også veggtykkelsen til seksjonene inverst med diametrene. I fig. 10 er angitt data for forholdet mellom diameteren til søyleseksjonene i meter, og veggtykkelsen i centimeter, for et bøyelig hengselarrangement som har blir analysert for en søyle på 6000 fot (1818 meter). Et slikt hengselarrangement er satt sammen av 26 søyleseksjoner (anordnet i grupper på 2 seksjoner hver), med en lengde på

50 fot (15, 15 meter)for.hver seksjon.

Søylen 60 har timeglassform i sitt nederste område. Søylen

60 er basert på at oppdriftskrefter holder søylen hovedsakelig vertikal under bruk. Det bøyelige hengselsarrangement har den videre fordel at veltemomentet nederst på søylen er vesentlig minsket, slik at den konstruksjon som kreves for å feste søylen til havbunnen, er redusert med hensyn til komplisert konstruksjon og omfang. Lederørene på omkretsen av det nedre parti, som rager inn i sjøbunnen som et nødvendig element i en olje- eller gassbrønn, kan utgjøre de nødvendige peler for å holde det nedre parti mot dette minskede veltemoment på grunn av strømkrefter.

En søylekonstruksjon i henhold til denne oppfinnelse er

en lang, slank konstruksjon. Følgelig danner de sammensatte seksjoner, under monteringen som er beskrevet generelt ovenfor, en flytende enhet som har et lite vannplanareal i forhold til det samlede volum, og dette areal er avgrenset av sylindriske elementer. Som et resultat har den flytende enhet av sammensatte søyleseksjoner et lite antall tonn pr. tomme, hvilket betyr at den får en vesentlig økning i dyp-gående for hvert tonn belastning den utsettes for. En slik karakteristikk med et lavt antall tonn pr. tomme kan være et problem under monteringsprosessen for søylen, som utføres til sjøs over det sted der søylen skal monteres.

For eksempel betyr et lite antall tonn pr. tomme at enheten av sammensatte seksjoner ikke beveger seg vertikalt i avhengighet av bølgene som beveger seg forbi den, og også feilberegninger eller uventede situasjoner med hensyn til oppdriften til enheten (slik som uventet sjøvannstemperatur eller saltinnhold i eller under overflaten) kan medføre at enheten er mere følsom for de belastninger som opptrer enn ventet. Av disse grunner, og også for andre grunner som skal forklares, foretrekkes at monteringsprosessen (vist generelt i fig. 6 og beskrevet kort ovenfor) utføres på en flytende arbeidsstasjon (slik som et halvt nedsenkbart kranfartøy 45) i sammenheng med en flytende hjelpekonstruksjon 70 vist i fig. 11 - 14.

Den flytende konstruksjon 70 (også kalt en flottør) er fortrinnsvis et vertikalt, langstrakt element 71 med positiv oppdrift og med en midtre åpning 72 aksialt gjennom, dimensjonert for å muliggjøre gjennomføring av de midtre og øvre søyleseksjoner vertikalt gjennom den. Elementet er generelt hult, slik at det avgrenser innvendige, oppdriftsregulerende ballastkamre 73, og passende maskineri 74 er anordnet i elementet for å pumpe sjøvann inn i, og ut av ballastkamrene. Selve elementet 71 har fortrinnsvis forholdsvis et lite antall tonn pr. tomme, slik at det er forholdsvis uføl-

somt med hensyn til duving pga. bølgevirkningen, slik at det utgjør en stabil arbeidsplattform ved den øvre ende av enheten som er dannet av de sammensatte søyleseksjoner.

Det flytende element har imidlertid tilstrekkelig oppdrift til at det kan bære de sammensatte søyleseksjoner i det tilfellet at denne enhet skulle få en negativ oppdrift i en liten grad. Dersom den midtre søyleseksjon, som tilfellet kan være, har en lengde på 70 fot. (21,2 meter)

mellom de flensede øvre og nedre ender, kan flottørelementet ha en lengde på 80 fot (24, 24 meter) eller lignende, for å danne et underlag for vertikale baner 75 som holdeinnretninger 76 kan bevege seg langs. Holdeinnretningene (se fig. 12, 13 og 14) samvirker mellom det øvre parti av enheten som utgjøres av de sammensatte søyleseksjoner og flottørelementet, og tjener til å holde enheten sentralt innrettet i flottøråpningen 72 og å holde enheten vertikalt i forhold til flottøren når oppdriften til enheten periodisk justeres og når enheten senkes i forhold til flottøren. Holdeinnretningene gjør det også mulig å låse enheten og flottøren sammen, slik at de flyter som en enhet i det tilfellet at en storm gjør det nødvendig å løsgjøre enheten og flottøren fra fartøyet 45.

Fortrinnsvis er det 3 sett vertikale baner 75 og vertikalt bevegelige holdeinnretninger 76 anordnet med jevne mellomrom rundt omkretsen av flottøråpningen 72, men bare en av disse sett er vist i fig. 12-14. Banene 75 er dannet av et par sideveis adskilte vertikale skinner 77 som danner en vertikal bevegelsesbane for en vogn 78 over en distanse som er en valgt lengde større enn lengden til en midtre søyleseksjon, slik som seksjonen 17. Vognen er lagret på skinnene via trinser 79, og drives opp og ned langs skinnene av en løkke av kjetting eller vaier 80, til hvilken vognen er festet i 81, ført over en fritt roterende trinse 82 i nærheten av den nedre ende av åpningen 72 og over et drivhjul 8 3 anordnet nær den øvre ende av flottørelementet og drevet av en passende motor 84. Drivsystemet for vognen er positivt,

og kan sperres. Vognen har et forskyvbart element 85

som kan beveges radialt mot og bort fra aksen til åpningen 72 i avhengighet av aktivering av en dobbeltvirkende,

lineær aktivator 86 innkoblet mellom det forskyvbare element og vognelementet. Det forskyvbare element holder en bæreblokk 87 som kan bringes i kontakt med undersiden av den perifere flens 32 rundt den øvre ende av en midtre søyle-seksjon 17, og med hvilken seksjonen er koblet til den neste, midtre seksjon av søylen via den nedre flens 31. Samvirket til blokken 87 med en flens 32 holder enheten av sammensatte søyleseksjoner i flottøråpningen mot å bevege seg nedover forbi vognen. Bevegelse oppover av enheten forbi vognen hindres ved at en holdehake 88 griper over oversiden av en flens 31 som er tilpasset flensen 32. Haken 88 kan dreies til og ut av overliggende stilling i forhold til flensen 31

i avhengighet av aktivering av en toveis, roterende aktivator 89 som er anbragt på det forskyvbare element 85 nær blokken 87. Det forskyvbare element kan beveges radialt i åpningen i tilstrekkelig grad til å muliggjøre at de innbyrdes til-passende flenser 31 og 32 kan bevege seg nedover forbi vognen på det passende tidspunkt.

Fortrinnsvis omfatter også flottøren 70 vertikalt festede holdeinnretninger nær den øvre ende, og disse kan også bringes i kontakt med et par innbyrdes tilpassede flenser 31 og 32 for å holde enheten av søyleseksjoner i flottøren i mellomrommet mens holdeinnretninger 76 frigjøres fra det nest nederste sett av flenser og heves til kontakt med flensene som holdes av de vertikalt festede holdeinnretninger. Det kan være 3 vertikalt festede holdeinnretninger på steder med jevne mellomrom rundt åpningen 72 mellom banene 75.

På denne måte kan en enhet av sammensatte søyleseksjoner holdes fast i flottøren når en ytterligere søyleseksjon tilføres enheten, og når den forstørrede enhet deretter gis ballast slik at den har den ønskede grad av positiv oppdrift, og når den forstørrede enhet senkes gjennom flottøren slik at den øvre ende av den forstørrende enhet anbringes like over den øvre ende av flottøren, som vist i fig. 11 og 12.

Om ønskelig kan hver av banene 75 og de tilhørende driv-mekanismer for vognen, og også de vertikalt festede holdeinnretninger, dersom disse finnes, være montert på drivanordninger e.l., for bevegelse radialt mot og bort fra aksen til åpningen 72. På denne måte kan flottøren benyttes for søyleseksjoner av forskjellig diameter, slik som søyleseksjonene som utgjør den bøyelige hengselanordning vist i fig. 10.

Dersom det inntreffer en storm under prosessen med montering av søylen 10, kan det f.eks. være tilrådelig å løsgjøre den delvis sammensatte søyle og hjelpe-flytekonstruksjonen fra fartøyet 45. I et slikt tilfelle fjernes ballast fra flott-øren 70 slik at den har en vesentlig positiv oppdrift, og den delvis sammensatte søyle og flottøren festes sammen via holdeinnretningene 76, vognene 78 og drivmekanismene for vognene.

Etter at alle seksjonene av den ønskede søyle er montert sammen i den ønskede rekkefølge, befinner søylen seg fremdeles over havbunnen en lengde som er omtrent lik den ønskede neddykning av den øvre ende til den monterte søyle. For å senke den sammensatte søyle på en sikker måte, til sjø-bunnen, og for å forenkle den videre tilførsel av ballast til søylen slik som beskrevet ovenfor, kan flere ..-midlertidige senkespoler 90 (se fig. 15) tilkobles etter hverandre til den øvre søyleseksjon. Senkespolene er hovedsakelig etter-ligninger av de midtre søyleseksjoner, og kan ha hovedsakelig den samme diameter som de midtre seksjoner (se fig. 15) eller samme diameter som den øvre seksjon. Spolene er anordnet for foreløpig å opprette en hovedsakelig fysisk forbindelse mellom toppen av den nedsenkede søyle og vannoverflaten,

slik at det muliggjøres bruk av manipulatoren vist i fig.

16 for å drive ballastsystemet for søylen mens søylen gis negativ oppdrift og deretter endelig, stor positiv opp-

drift. Forbindelsen mellom den nederste senkespole og den øvre ende av søylen kan fortrinnsvis frigjøres ved fjernstyring, slik som ved bruk av eksplosivbolter som ut-

gjør en slik forbindelse.

Det er tidligere nevnt at i det minste noen av elementene

26 av den midtre seksjon 17 til søylen er innrettet til å

danne lufttette oppdriftskamre som på en styrt måte gis ballast under seriekoblingen av søyleseksjonene og deretter til å gi ønskede oppdriftstilstander for de sammensatte seksjoner. Mens den komprimerte luft til bruk for drift av et slikt ballastsystem kan tilføres de mange oppdriftskamre i søylen ved hjelp av ledninger montert inne i det indre av søylen, kan det være mere hensiktsmessig å bruke et utvendig lufttilførselssystem 93 av den type som er vist i fig. 17,

i kombinasjon med en utvendig, neddykkbar manipulator 94,

som vist i fig. 16 og 18.

Når et utvendig system for tilførsel av komprimert luft og

en utvendig manipulator brukes i sammenheng med oppdriftskamrene til søylen, er bruken av foreløpige senkespoler 90 særlig fordelaktig, idet disse spoler ikke fra den monterte søyle før det er opprettet den endelige oppdriftstilstand for søylen.

Som vist i fig. 17, omfatter et utvendig system for luft-tilførsel en enkelt ledning 95 for komprimert luft og utslipp, ragende langs utsiden av søylen langs en lengde av søylen til det nederste, innvendige oppdriftskammer. Nær den nedre ende av hver søyleseksjon som avgrenser et oppdriftskammer rager en avgrenet luftledning 96 fra hovedledningen 95 og inn i det nærliggende kammer via en styreventil 97 anbragt på utsiden

av kamret i en forutbestemt stilling. En stengeventil 9 8

er anbragt i hovedledningen i en valgt avstand under hver grenledning 96. Inne i hvert kammer rager hver grenledning oppover til en utløpsende som befinner seg nær inntil den lukkede, øvre ende av kamret. Hvert kammer er også utstyrt,

i nærheten av den nedre ende, med en ledning 99 for vann-tilførsel og- utslipp, styrt av en ventil 100 anordnet på utsiden av kamret. Ventilene 97, 98 og 100 for alle kamrene er vertikalt innrettet etter hverandre på utsiden av søylen, og ventilene for et kammer er anordnet i et forutbestemt mønster som gjentas i ventilmønstret for alle de andre kamrene. Hver ventil har en roterende aktivator som er særlig utformet slik at den holdes og drives av et drivhode på manipulatoren 94.

Som vist i fig. 16 og 18, er et par ikke-bærende skinner 101 med lav vekt festet utvendig på søylen og rager oppover langs søylen fra i nærheten av det nederste sett av ventiler 97,98, 100 til toppen av søylen og også langs senkesporene, dersom disse anvendes. Skinnene er ikke-bærende ved at deres nærvær ikke utnyttes for å gi noe av styrken eller den strukturelle integritet til søylen. Skinnene befinner seg på hver side av raden av ventiler 97, 98, 100 og danner en bane for å styre den vertikale bevegelse til manipulatoren 94. Manipulatoren er anordnet som en vognlignende enhet 102 som holdes styrt mellom skinnene av trinser 103. Vognen 102 har negativ oppdrift, slik at den svinges nedover av tyngde-kraften langs skinnene, og vognen er tilkoblet den nedre ende av en driv-, styre-, og heisekabelenhét 104 som forløper oppover langs søylen til en passende vinsjmekanisme anordnet på fartøyet 45.- Vognen bærer 3 roterende aktivatorhoder 10 5,

et for hver av ventilene 97, 98 og 100 (bare 2 av disse hoder er vist i fig. 16), i det samme mønster på vognen som bestemt av de relative stillinger til hvert sett av ventiler 97, 98,100. Hvert aktivatorhode 105 er tilkoblet en passende aktivator-drivmekanisme 106 som kan drives for å svinge det tilhørende

hode i hver retning. Drivmekanismene for aktivatoren kan være elektriske mekanismer drevet av energi tilført gjennom kabelen 104 og styrt av passende styresignaler tilført gjennom kabelen til en passende styrekrets som bæres av vognen.

Vognen 102 kan befinne seg i en ønsket stilling i nærheten av hvert sett av ventiler 97, 98, 100 ved samvirke mellom et par sperretapper 107 som kan trekkes tilbake og holdes av vognen og stoppeelementer 108 som holdes av skinner 101. Tappene kan dreies mellom sperrestillinger og ikke-sperrestillinger ved hjelp av en passende, roterende aktivator (ikke vist) anbragt på vognen og drevet og styrt på samme måte som aktivatorene 106. På denne måte kan manipulatoren plasseres nøyaktig inntil -hvert sett av ventiler langs søylen, slik at de mange aktivatorhoder samsvarer med de respektive ventilaktivatorer for drift av ventilene i avhengighet av driften av aktivatormekanismene 106.

Når hver søyleseksjon tilføres søylen under monteringsprosessen, er hovedluftledningen 95 utstrukket og tilkoblet en tilførselseledning 109 for komprimert luft, hvilken i sin tur er tilkoblet en luftkompressor 110 ombord i fartøyet 45 (se fig. 11) eller til atmosfæren, slik det til enhver tid er hensiktsmessig.

Som nevnt ovenfor, kreves justering av oppdriften til alle de sammenkoblede søyleseksjoner under monteringen og senk-ingen av søylen, og under og etter festingen av søylen til havbunnen.

All. nødvendig justering av oppdriften til søylen kan enkelt og sikkert utføres med manipulatoren 94 og systemet 93 for lufttilførsel og luftutslipp. For å øke oppdriften til en ønsket søyleseksjon senkes manipulatoren langs skinnene 101 inntil den anbringes korrekt av tappene 107 og stoppe-elementene 108 i nærheten av ventilene for vedkommende søyleseksjon. Hovedluftledningen 95 tilkobles kompressoren 110, alle stengeventilene 98 i ledningen 95 over vedkommende søyleseksjon er åpne og stengeventilen for vedkommende seksjon er lukket. Ventilene 97 og 100 til vedkommende seksjon er åpne, slik at luft kan strømme inn i seksjonens oppdriftskammer gjennom grenledningen 96, og slik at vann i kamret kan drives ut via ledningen 99. Når tilstrekkelig vann har strømmet ut av kamret, lukkes ventilene 97 og 100

og det indre av det nærmeste oppdriftskammer settes deretter under trykk, på eller hovedsakelig på nivå med det omgivende trykk. På den annen side, dersom oppdriften til søyle-seks jonen skal minskes, åpnes hovedluftledningen 95 til atmosfæren, slik at lignende drift av ventilene 97 og 100 medfører at vann tvinges av det omgivende trykk inn i kamret, idet luft trykkes ut fra toppen av kamret gjennom grenledningen 96 og ledningen 95, og om nødvendig kan hovedledningen 95 være tilkoblet sugesiden til kompressoren 110, for å danne et minsket trykk i ledningen 95 for å

fremme fyllingen av et kammer.

Om ønskelig kan lys og et televisjonskamera være montert

på manipulatorvognen 102, f.eks. på en brakett 112, for å muliggjøre visuell overvåking av driften til manipulatoren ombord i fartøyet 45.

Operatører som er øvet i den teknikk som denne oppfinnelse angår vil innse at oppfinnelsen ovenfor er beskrevet under henvisning til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen. Denne utførelsesform er beskrevet som et eksempel og som illustrasjon, ikke som en uttømmende katalog over alle former som de konstruktive og fremgangsmåtemessige aspekter ved denne oppfinnelse kan innta. Følgelig skal den ovenstående beskrivelse ikke oppfattes slik at den fremstiller alle former av de konstruktive og fremgangsmåtemessige aspekter ved denne oppfinnelse. Den ovenstående beskrivelse skal ikke oppfattes slik at den begrenser det virkelige omfang av de etterfølgende patentkrav.

Claims (34)

1. Anordning egnet til å utgjøre, på et offshore-sted i et hav o.l, i vann med betydelig dybde, en neddykket installasjon som danner et tilkoblingspunkt for boring av en undersjøisk hydrokarbonbrønn ved bruk av boreutstyr som vanligvis bare er egnet i farvann med vesentlig mindre dybde, idet den ferdige installasjon omfatter en langstrakt, slank, ikke bardunert, oppreist søylekonstruksjon med positiv oppdrift, ragende fra en nedre ende ved havbunnen til en øvre ende anordnet i en valgt dybde under vannoverflaten, idet anordningen omfatter: a) en rørformet, nedre søyleseksjon som i en nedre ende har midler innrettet for tilkobling av seksjonen til havbunnen og for å holde seksjonen mot oppover bevegelse når den utsettes for en hovedsakelig oppover rettet kraft, idet den undre seksjon har en øvre ende innrettet til å passe koaksialt sammen med og å festes til en nedre ende av en av flere midtre seksjoner i søylekonstruksjonen, b) en rørformet, øvre søyleseksjon som har en nedre ende innrettet til å passe koaksialt sammen med og å festes til en øvre ende til en av de midtre søyleseksjoner, idet den har en øvre ende som danner i det minste et tilkoblingspunkt for boring av en undersjøisk hydro-karbonbrønn, idet tilkoblingspunktet er innrettet for adkomst og for tilkobling av utvalgt utstyr ovenfra c) flere rørformede, midtre seksjoner til søylekonstruksjonen, hver innrettet til ved øvre og nedre ender å passe koaksialt sammen med og å festes til de nedre og øvre ender av andre av de midtre seksjoner eller de øvre ender av den undre seksjon eller den nedre ende av den øvre seksjon, slik det passer, idet de midtre seksjoner er i tilstrekkelig antall og har tilstrekkelig lengde til at når de midtre seksjoner er seriekoblet mellom den nedre og øvre seksjon, dannes en søylekonstruksjon som har en lengde lik avstanden mellom den valgte dybde og havbunnen på offshore-stedet, d) oppdriftsmidler inne i den øvre seksjon og i det minste noen av de andre søyleseksjoner, styrbare for å regulere oppdriften til den tilhørende søyleseksjon, e) slik at,ved seriekobling av alle søyleseksjonene og tilkobling av den nedre seksjon til havbunnen, det er dannet en nedsenket søyle som beskrevet ovenfor, og f) i det minste en rørformet stigeledning som holdes av søylen i valgt stilling i forhold til søylen, og rager i hele lengden av søylen, idet hver ledning er koblet til søylen på valgte steder langs denne, for å sikres mot noen vesentlig sideveise bevegelse i forhold til søylen, idet for 'tilpasning er det samme antall stige-ledninger som det er tilkoblingspunkter dannet ved den øvre ende av den øvre søyleseksjon, og idet ledningene er tilkoblet med sine øvre ender til de respektive tilkoblingspunkter.

2. Anordning i henhold til krav 1, idet oppdriftsmidlene omfatter midler for å variere graden av positiv oppdrift til i det minste noen av de søyleseksjoner som oppdriftsmidlene er tilknyttet.

3. Anordning i henhold til krav 1, idet oppdriftsmidlene omfatter midler for å tilføre luft inn i de søyleseksjoner som de er tilknyttet,, og for å opprettholde lufttrykk i det minste i noen av søyleseksjonene, på et trykk hovedsakelig lig det omgivende trykk utenfor søyleseksjonen.

4. Anordning i henhold til krav 3, idet den øvre søyle-seksjon er utformet til å inneholde luft under et trykk større enn det omgivende trykk utenfor seksjonen.

5. Anordning i henhold til krav 1, idet den øvre søyle-seksjon har et gjennomsnittlig tverrsnittsareal på tvers av sin lengde som er større enn det gjennomsnittlige, tverrgående tverrsnittsareal til de øvrige søyleseksjoner

6. Anordning i henhold til krav 1, idet den øvre søyle-seksjon danner flere tilkoblingspunkter ved sin øvre ende, i et forutbestemt mønster i forhold til aksen til seksjonen.

7.A nordning i henhold til krav 1, idet stigeledningene er anordnet utvendig på søylens midtre seksjoner og i det minste delvis utvendig på søylens øvre og nedre seksjoner.

8. Anordning i henhold til krav 7, idet hver stigeledning er dannet av flere ledningsseksjoner, idet det er en seksjon av hver stigeledning for hver søyleseksjon, og hver ledningsseksjon bæres av den tilhørende søyleseksjon for i det minste med en ende å passe sammen med en nærliggende ende til en nærliggende seksjon av den tilsvarende stigeledning, ved inngrep mellom vedkommende søyleseksjon og en annen søyleseksjon..

9. Anordning i henhold til krav 8, idet stigelednings-seksj.onene som er tilknyttet de midtre søyleseksjoner omfatter tilkoblingsmidler for å sammenkoble ledningsseksjonene med ledningsseksjoner tilknyttet en nærliggende søyleseksjon, hvilke tilkoblingsmidler muliggjør begrenset aksial bevegelse mellom de sammenkoblede ledningsseksjoner.

10. Anordning i henhold til krav 8, omfattende tilkoblingsmidler for å tilkoble stigeledningsseksjonene til de tilsvarende søyleseksjoner, idet tilkoblingsmidlene sikrer ledningsseksjonene mot sideveis bevegelse, mens det tillates begrenset aksial bevegelse i forhold til de tilsvarende søyleseksj oner.

11. Anordning i henhold til krav 1, idet de midtre søyle-seks joner har et gjennomsnittlig tverrgående areal pr. lengdeenhet som er mindre enn det gjennomsnittlige tverr gående areal pr. lengdeenhet til de øvre og nedre søyle-seks j oner.

12. Anordning i henhold til krav 1, idet den nedre søyle-seksjon omfatter midler ved den nedre ende innrettet til sementering av seksjonen til havbunnen.

13.A nordning i henhold til krav 1, idet lengden til alle søyleseksjonene er omtrent 300 fot ( 90 meter ) mindre enn vanndybden på nevnte offshore-sted.

14. Anordning i henhold til krav 1, idet stigeledningene er under strekk mellom de nedre ender som er tilkoblet den nedre søyleseksjon og øvre ender tilkoblet den øvre søyle-seksjon, og styreanordninger for stigeledningene holdes av utvalgte søyleseksjoner, på utsiden av disse, i løst samvirke med stigeledningene for å holde stigeledningene mot noen vesentlig sideveis bevegelse i forhold til de respektive søyleseksjoner, mens det tillates aksialbevegelse av stigeledningene i forhold til de respektive søyleseksjoner.

15. Anordning i henhold til krav 1, idet i det minste en av styreanordningene for stigeledningene, for hver stigeledning, på et sted langs stigeledningen mellom den øvre og nedre ende, er konstruert for å samvirke med stigelednings-konstruksjonen for å holde stigeledningen sikret mot aksial bevegelse i forhold til den respektive søyleseksjon og for å gi en understøttelse som den underliggende stigeledning kan utsettes for strekk i forhold til.

16. Anordning i henhold til krav 15, idet hver styreanordning for stigeledningene omfatter en rørformet konstruksjon som er dimensjonert for gjennomføring av stigeledningen og har en oppover åpen, utvidet øvre ende.

17. Anordning i henhold til krav 1, idet de midtre søyle-seksj oner som er innrettet til å monteres i søylekonstruk-sjonen umiddelbart over den undre seksjon samvirker for å danne en bøyelig hengselsseksjon av søylekonstruksjonen, i hvilken, i rekkefølge oppover langs søylekonstruksjonen fra den nedre ende til den øvre ende av hengselsseksjonen, søyleseksjonene først har progressivt avtagende diameter og deretter har progressivt økende diameter.

18. Anordning i henhold til krav 17, idet, gjennom hele hengselsseksjonen til søylen, veggtykkelsen til de mange mindre søyleseksjoner er i inverst forhold til diametrene til de midtre seksjoner.

19. Anordning i henhold til krav 1, idet de midtre søyleseksjoner som danner et utvalgt parti av lengden til søylekonstruksjonen umiddelbart inntil den undre seksjon samvirker med hensyn til konstruksjon og dimensjon til å bevirke at søylekonstruksjonen ved midten av dette utvalgte parti har minsket bøyemotstandsevne, hvilken evne øker progressivt i motsatte retninger langs det utvalgte parti til søylekonstruksjonen.

20. Anordning i henhold til krav 1, som videre omfatter en hjelpe- flytekonstruksjon egnet til å brukes til seriekoblingen av den mange søyleseksjoner for å danne søyle-konstruks jonen, idet flytekonstruksjonen har en vesentlig positiv oppdrift og omfatter holdeinnretninger som løsbart kan kobles til utvalgte partier av vertikalt anordnede, sammenkoblede søyleseksjoner for å holde slike sammenkoblede søyleseksjoner mot bevegelse vertikalt i forhold til flytekonstruksjonen, samt drivanordninger for styrt bevegelse av holdeanordningene vertikalt i forhold til flytekonstruk-sj onen.

21. Anordning i henhold til krav 20, idet hjelpe-flyte-konstruks j onen er hovedsakelig ringformet og er innrettet til sammenkobling av søyleseksjonene og for bevegelse av de sammenkoblede seksjoner gjennom seg.

22. Anordning i henhold til krav 20, omfattende ballast-anordninger som kan styres for kontrollert variasjon av den positive oppdrift til hjelpe-flytekonstruksjonen.

23. Anordning i henhold til krav 2, idet midlene for å variere graden av positiv oppdrift omfatter en hoved-luftledning som rager langs lengden av søylen fra toppen av denne til den nederste søyleseksjon som oppdriften skal varieres for, samt en avgrenset luftledning med ventiler, fra hovedledningen og inn i hver seksjon som oppdriften skal varieres for, idet hver grenledning har en åpen ende i nærheten av toppen av det innvendige av den respektive søyleseksjon, og en vannledning med ventiler kommuniserer fra det nedre, innvendige parti av hver søyle-seksjon til det utvendige av denne, og hovedluftledningen kan kobles alternativt til en trykkluftkilde og til enten en luftkilde med trykk under atmosfæretrykk eller til atmosfæren.

24. Anordning i henhold til krav 23, idet ventilene for hver grenledning for luft og hver vannledning kan styres fra utvendig på de respektive søyleseksjoner.

25. Anordning i henhold til krav 24, idet ventilene tilknyttet hver søyleseksjon er anordnet i de samme relative stillinger i et mønster som er felles for alle slike seksjoner, og mønsterne er vertikalt innrettet langs søylen, og omfatter en fjernstyrt manipulator som kan beveges langs søylen fra mønster til mønster for å styre ventilene i hvert mønster på en ønsket måte.

26. Anordning i henhold til krav 25, omfattende en vertikal styring montert på søylen langs lengden, for å styre manipulatoren vertikalt langs søylen, samt utløsbare stoppe-og hakeanordninger som samvirker mellom manipulatoren og styringen i nærheten av hvert mønster av ventiler, for å bestemme en forutbestemt stilling til manipulatoren i forhold til hvert mønster.

27. Fremgangsmåte for montering og installering av en søylekonstruksjon i henhold til krav 1, omfattende følgende trinn: a) anordning av en flytende arbeidsstasjon på offshore-stedet samt flere søyleseksjoner i passende rekkefølge, b) anordning av en hjelpe- flytekonstruksjon med positiv oppdrift i nærheten av arbeidsstasjonen, c) anbringelse av den nedre søyleseksjon i delvis neddykket vertikal stilling i havet, i nærheten av flytekonstruksjonen og kobling av den nedre seksjon til flytekonstruksjonen for å styre videre neddykning av den nedre seksjon fra flytekonstruksjonen, d) justering av oppdriften til den nedre seksjon slik at den har en valgt, liten positiv oppdrift og tilstrekkelig stabilitet til å flyte vertikalt, e) senking av den midtre søyleseksjon fra arbeidsstasjonen til den øvre ende av den nedre seksjon, for sammenkobling med den nedre seksjon, sammenkobling av den nedre og de midtre seksjoner, og justering av oppdriften til de sammenkoblede seksjoner slik at de som en enhet har en valgt, liten positiv oppdrift og tilstrekkelig stabilitet til å flyte vertikalt mens til-koblingen av denne enhet til flytekonstruksjonen opprettholdes, f) justering av beliggenheten til koblingen til nevnte enhet til flytekonstruksjonen fra den opprinnelige beliggenhet til en høyere beliggenhet i tilknytning til den øverste seksjon av enheten, gjentagelse av de vesentlige trekk i trinn e) og f), med de nødvendige avvikelser, idet de øvrige, midtre søyle-seksjoner og den øvre seksjon holdes i rekkefølge og med flere midlertidige installasjonsseksjoner som har en samlet lengde som er en valgt lengde større enn den valgte dybde, idet søylekonstruksjonen monteres i serie fra bunnen til toppen, og senkes progressivt mot og til kontakt med havbunnen og offshore-stedet fra arbeidsstasjonen, h) at oppdriften til den monterte søylekonstruksjon justeres etter kontakt med havbunnen, slik at den er negativ, men -med et oppdriftssentrum som er vesentlig høyere i søylekonstruksjonen enn dens massesentrum, og at den nedre seksjon festes til havbunnen, i) at oppdriften til søylekonstruksjonen justeres etter at søylekonstruksjonen er festet til havbunnen, slik at den er vesentlig positiv, med oppdriftssentrum-vesentlig høyere i søylekonstruksjonen enn dens massesentrum, og j) at de midlertidige installasjonsseksjoner fra-kobles fra den øvre søyleseksjon.

28. Fremgangsmåte som angitt i krav 27, omfattende det videre trinn at stigeledningene monteres i søylekonstruk-sjonen etter at trinn i) i krav 23 er fullført.

29. Fremgangsmåte som angitt i krav 28, idet trinnene ved montering av stigeledningene omfatter følgende trinn: a) at hver ønsket stigeledning føres fra arbeidsstasjonen gjennom det respektive tilkoblingspunkt og gjennom styrekonstruksjonen som befinner seg i valgte punkter langs søylekonstruksjonen, til kontakt mellom den nedre ende av stigeledningen og den nedre søyleseksjon, b) at den nedre ende av stigeledningen festes til den nedre seksjon, tilstrekkelig til deretter å motstå strekk i stigeledningen, c) at stigeledningen utsettes for et valgt strekk i det minste i det respektive tilkoblingspunkt og at stigeledningen festes til det respektive tilkoblingspunkt i tilstrekkelig grad til å opprettholde dette strekk i stigeledningen.

30. Anordning til bruk ved boring av undersjøiske hydro-kårbonbrønner på vesentlige vanndybder, idet apparatet danner et brønnhode for boring et sted under vannet hovedsakelig over havbunnen, og muliggjør bruken av utstyr som vanligvis kan anvendes bare i farvann med vesentlig mindre dybde, hvilket apparat omfatter: en langstrakt, slank, ikke bardunert søylekonstruksjon med positiv oppdrift, som har en nedre ende festet til havbunnen på et sted der i det minste en undersjøisk brønn skal bores, og har en øvré.^ ende anordnet en vesentlig avstand over havbunnen og en valgt avstand under vannoverflaten, idet søylen har et oppdriftssentrum som befinner seg langs dens lengde en vesentlig avstand over midten, idet søyle-konstruks jonen står oppreist på havbunnen, og i det minste et stigerør for boring, koblet til søylekonstruk-sjonen og ragende langs denne fra en nedre ende av ledningen anordnet i tilknytning til den nedre ende av søylekonstruk-sjonen til en øvre ende av ledningen tilknyttet søyle-konstruks j onen og tilgjengelig fra over søylekonstruksjonen.

31. Anordning i henhold til krav 30, idet stigeledningen, når den er anordnet annerledes enn koaksialt med søylen, er sikret mot sideveis bevegelse i forhold til søylen, idet det tillates begrenset aksial bevegelse i forhold til søylen.

32. Anordning i henhold til krav 30, idet søylen har en vesentlig, samlet positiv oppdrift fordelt prinsippielt langs det øvre parti av søylen..,

33. Anordning i henhold til krav 30, omfattende midler ved den øvre ende av søylen og tilgjengelige fra ovenfor denne, for å styre utstyr som senkes til søylen, inn i en utvalgt stilling på den øvre ende av søylen i forhold til den øvre ende av stigeledningen.

34. Anordning i henhold til krav 30, idet søylen har rør-form langs sin lengde og har en diameter langs et vesentlig, midtre parti av sin lengde som er minsket i forhold til diameteren til søylen i nærheten av den øvre og nedre ende.