NO821789L - Tung konstruksjon med loesbare oppdriftskamre, for understoettelse av en offshore-plattform - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tung konstruksjon med oppdriftskamre, for understøttelse av en offshore-plattform.

Kjente konstruksjoner av denne type omfatter en sokkel av betong som skal anbringes på sjøbunnen, idet det over sokkelen er anordnet flere søyler for understøttelse av en plattform, særlig over et undersjøisk oljefelt.

Sokkelen består hovedsakelig av flere kamre ved siden av hverandre, idet veggene er av armert og forspent betong,

og kamrene er utstyrt med ventiler for innstrømning og utstrømning av vann for variasjon av flytedybden til konstruksjonen. Beregninger viser at for en total høyde for konstruksjonen på mellom omtrent 100 og 200 meter bør sokkelen ha en høyde mellom omtrent 35 og 80 meter, for å sikre tilstrekkelig oppdrift og stabilitet under bygging og flytting av konstruksjonen. Stabiliteten øker med høyden av sokkelen, i henhold til kjente lover for flytende legemer, på grunn av den økede vekt og den store høyde til konstruk-sj onen.

Når plattformen skal anbringes på søylene til de kjente konstruksjoner, bringes konstruksjonen til bruksstedet, og nedsenkes i vannet ved progressivt og på en kontrollert måte å tilføre vann i kamrene i sokkelen inntil bare noen få meter av de øvre enderuav søylen eller søylene rager over vannet, og plattformen fløtes på pongtonger over konstruksjonen og heves ved at det fjernes vann fra kamrene, slik at den flytende konstruksjon bærer vekten av plattformen, slik at pongtongene frigjøres. 1 .De kjente konstruksjoner medfører den ulempe at de må bygges på et sted der sjøen har tilstrekkelig dybde, f.eks. 40 eller 60 meter,,til at konstruksjonen kan fullføres mens den er flytende og deretter fløtes til bruksstedet, hvilket begrenser antall brukbare steder langs kysten for slik bygging.

Dette er grunnen rtil at det har vært foreslått å bygge slike konstruksjoner med en sokkel med liten høyde, og å sikre stabiliteten ved hjelp av oppdriftskamre som rager opp fra toppen av sokkelen. Toppen av oppdriftskamrene er over vannet under transport av konstruksjonen. Når konstruksjonen er brakt på plass er derimot toppen av kamrene i tilstrekkelig dybde til at de ikke utsettes for påvirk-ning av bølger.

Når imidlertid konstruksjonen skal anvendes på forholdsvis liten dybde, og når vekten av den øvre del av konstruksjonen er stor under transporten, hender det at den nød-vendige høyde av oppdriftskamrene for å sikre stabiliteten under transporten, sammen med høyden til sokkelen, nærmer seg eller overstiger vanndybden på bruksstedet. I dette tilfellet vil bølgevirkningen mot de øvre partier av opp-drif tskamrene ha uheldig virkning for stabiliteten til konstruksjonen etter at den er satt på plass.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en konstruksjon som kan bygges på steder med liten vanndybde, og å sikre stabiliteten under transport av konstruksjonen .- også når den har et tungt øvre parti, samt å sikre stabiliteten etter at konstruksjonen er brakt på plass, selv om vanndybden er forholdsvis liten.

Oppfinnelsen angår således en tung konstruksjon med løs-bare oppdriftskamre, for transport av en plattform til bruksstedet og understøttelse av denne, idet konstruksjonen omfatter en sokkel med flere kamre, i det minste fire kamre er utstyrt med ventiler for tilførsel og utslipp av vann til og fra kamrene, for å gjøre konstruksjonen flytende og for å senke konstruksjonen mens den holdes stabil, i det minste en søyle montert på sokkelen, for understøttelse av plattformen over vannet når sokkelen står på sjøbunnen,

og i det minste tre lukkede oppdriftskamre med vertikal akse og hovedsakelig sirkelformet tverrsnitt, fordelt langs og festet til kanten av sokkelen, ragende opp fra<:>toppen av denne, for å sikre stabiliteten til konstruksjonen, både når denne bærer plattformen under støpingen og ved nedsenkingen til bruksstedet, idet konstruksjonen kjennetegnes

ved at en avstandsring er anordnet langs kanten av sokkelen for hvert oppdriftskammer, mellom bunnen av oppdriftskameret-og toppen av sokkelen, for dannelse av et mellomkammer, idet oppdriftskammeret understøttes av ringen på en slik måte at oppdriftskameretc kan adskilles fra sokkelen, og en tetning er anordnet i anleggsflaten, for å hindre vann i å komme inn i mellomkameret fra utsiden, og at oppdriftskamerne har avtagende tverrsnitt oppover, og mellomkameret står ved hjelp av en ledning i kommunikasjon med atmosfæren slik at det har atmosfæretrykk, hvorved det oppstår en resulterende, vertikal kraft på grunn av vanntrykket mot veggene og eventuelt toppen av oppdriftskameret, og midler for midlertidig sammenkobling er anordnet for å feste bunnen av kammeret til toppen av sokkelen under transport og nedsenkning,

idet disse midler muliggjør fjernelse av kammeret.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger, som skjematisk viser utførelseseksempler. I de tilfeller hvor de samme ele-menter er vist i flere figurer er det benyttet de samme henvisningstall. Fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom en konstruksjon i henhold til oppfinnelsen, i flytende tilstand før plattformen anbringes.

Fig. 2 viser konstruksjonen i fig. 1 sett ovenfra.

Fig. 3 viser et vertikalsnitt gjennom konstruksjonen under anbringelse av plattformen. Fig. 4 viser et vertikalsnitt gjennom konstruksjonen etter at denne er anbrakt på bruksstedet, stående på sjøbunnen. Fig. 5 viser konstruksjonen stående på sjøbunnen, etter at oppdriftskamrene er frakoblet og fjernet.

Fig. 6 viser en detalj A i fig. 1.

Konstruksjonen omfatter en sokkel 1 med flere kamre, og høyden til sokkelen er mindre enn ved kjente konstruksjoner, mens den horisontale flate er øket. Konstruksjonen flyter således i mindre dybde, hvilket gjør det mulig å bygge konstruksjonen nesten på et hvilket som helst sted langs kysten, i stedet for bare på steder der sjøen er dyp nær stranden. Søylen eller søylene 2 kan f.eks. være av betong, eller kan være fremstilt som en trekantet stål-konstruksjon .

Det er nødvendig å kunne styre nedsenkningen av en slik konstruksjon kontinuerlig, og å sikre stabiliteten under fløting og nedsenking, og særlig under montering av plattformen med alt sitt utstyr 3 (se fig. 3) på søylen eller søylene 2. Det er dessuten ønskelig å ha størst mulig vekt på enden av søylen eller søylene under fløtingen og nedsenkningen. Av denne grunn er tre til åtte kjegleform-ede oppdriftskamre 4 med vertikal akse anordnet på toppen av sokkelen og festet til denne, idet kamrene har tynne vegger 32 av armert betong og er lukket øverst av et lokk 34 i form av en kuppel eller en tykk skive av armert betong, og bunnen til kamrene er lukket av en skive av armert betong. Det er funnet at anbringelsen av slike oppdriftskamre med meget større høyde enn sokkelen, anbrakt langs kanten av denne, gjør det mulig å oppnå god stabilitet til tross for den lave sokkel, og at bare en liten del av fordelene med liten flytedybde går tapt.

Under hvert oppdriftskammer, mellom toppen 38 av sokkelen og skiven 36 som danner bunn i kammeret er det anordnet et mellomkammer 10 avgrenset av en avstandsring 11 som ut-gjør en forlengelse av veggen 32 i oppdriftskameret. Opp-drif tskameret står således på toppen av sokkelen ved hjelp av denne ring. Under den nedre flate 12 på ringen er en tetning 13 som hindrer vann i å komme inn i mellomkameret.

En betongring 14 er støpt på toppen av sokkelen 1, og befinner seg utenfor avstandsringen 11. Den danner en styring som opptar de horisontale krefter som påvirker bunnen.sav oppdriftskameret. Dessuten forbinder midlertidige feste- midler 15, aktive eller passive, oppdriftskameret 4 med toppen av sokkelen 1. Disse midler kan f.eks. være stål-bolter som er fordelt rundt ringen 11 og ført gjennom ringen 14.

En ledning 16 setter mellomkameret 10 i kommunikasjon med ~. atmosfæren på overflaten, for å opprettholde atmosfæretrykk.

I sokkelen 1 er de rom Al, A2, A3 og A4 som befinner seg direkte under oppdriftskamrene 4 isolert fra de øvrige ballastrom Bl, B2, B3 og B4, og de førstnevnte rom har åpninger 17 som setter rommene i kommunikasjon med mellomkammeret 10.

Oppdriftskamrene er fortrinnsvis innrettet til, på en

billig måte, å tåle store utvendige trykk under nedsenkningen, på grunn av det sirkelformede tverrsnitt. Kamrene muliggjør dessuten en styrt nedsenkning av konstruksjonen ved hjelp av regulert ballast, idet rommene i sokkelen, bort-sett fra rommene Al, A2, A3 og A4, er fullstendig fylt. Dette gjør det mulig å utligne trykket i ballastrommene, d.v.s. å sette rommene i kommunikasjon med vannet utenfor. Rommene behøver derfor ikke å motstå overtrykk, og kan bygges billig ved bruk av plane skillevegger av betong. Hvert oppdriftskammer 4 omfatter midler for regulering

av ballastmengden, slik at vannivået inne i kamrene kan varieres under de forskjellige transportfaser og nedsenkning av konstruksjoner. Hvert rom A har en ledning 42 tilkoblet en senkeenhet 40 utstyrt med fjernstyrte pumper og ventiler for å variere ballastmengden.

Ved hjelp av de ovenfor beskrevne trekk skjer nedsenking

av konstruksjonen i følgende trinn:

1) Ballastrommene Bl, B2, B3 og B4 i sokkelen fylles med vann, ved åpning av ventiler i senkeenheten 40 som befinner seg i bunnen av en søyle, idet rommene Bl og B3 fylles først, og deretter B2 og B4. Etter dette første trinn blir trykket inne i sokkelen og trykket utenfor hurtig utlignet etter at toppen av sokkelen er neddykket, og oppdriftskamrene og søylen eller søylene gir flyteevne og stabilitet for konstruksjonen, for fløting av denne til bruksstedet, der plattformen skal monteres på konstruksjonen.

I denne tilstand kan rommene Al, A2, A3 og A4 som befinner seg under oppdriftskamrene delvis fylles med vann, for eventuelt å regulere vertikalstillingen til konstruksjonen (se fig. 1). 2) Etter at konstruksjonen har kommet til bruksstedet, skjer en delvis fylling av vann i oppdriftskamrene, for å senke konstruksjonen nesten helt under vann, med unntak av noen få meter, og fylling av ballast i hvert kammer skjer ved særskilt styring fra senkeenheten, for å kunne korrigere enhver helning av konstruksjonen hele tiden. Kamrene holdes fast på toppen av sokkelen ved hjelp av ledningen 16, som opprettholder atmosfæretrykk i mellomkameret : 10,,samtidig méd at eventuell lekkasje forbi tetningen 13 kan kompen-seres for ved hjelp av systemet for regulering av ballast i rommene Al, A2, A3 eller A4, som er tilkoblet senkeenheten.

Plattformen 3, som i to ender bæres av pongtonger 6,7 bringes over søylen eller søylene til konstruksjonen. Regulering: av ballasten i oppdriftskamrene bevirker, i henhold til Arkimedeses lov, at konstruksjonen heves og bærer vekten av plattformen, og derved avlaster pongtongene som tidligere bar plattformen.

Etter at plattformen er fastgjort til enden av søylen eller søylene, skjer en kontrollert minskning av ballasten i oppdriftskamrene, for å bringe konstruksjonen til en bestemt flytedybde for fløting til bruksstedet.

3) Det tredje og siste trinn, nemlig nedsenkningen, ut-føres etter at konstruksjonen er korrekt anbrakt over bruksstedet, og nedsenkingen skjer ved at oppdriftskamrene 4 fylles. Når sokkelen 1 har kommet til anlegg mot sjøbunnen og dersom posisjonen er korrekt, sikres stabiliteten til

plattformen midlertidig ved å fylle oppdriftskamrene fullstendig (se fig. 4). Operasjonen avsluttes med at oppdriftskamrene 4 løsgjøres. Dette skjer ved at midlene 15 for midlertidig fastgjøring, mellom sokkelen og oppdriftskamrene, løsnes automatisk, eller av dykkere. Dermed blir rommene Al, A2, A3 og A4 åpne mot vannet,;'og trykket i mellomkameret 10 blir det samme som i det omgivende vann. I dette øyeblikk påvirker oppdriftskamrene 4 sokkelen 1 bare med sin egen vekt, som kan være minsket ved minskning av vannivået i kamrene. Kamrene heves til overflaten, tømmes for å flyte, og fløtes bort. 5) For å gi konstruksjonen som står på sjøbunnen stabilitet, fylles'søylen eller søylene som bærer plattformen over vannet.

Oppfinnelsen gjør det således mulig å oppnå, stabilitet under fløting og kontrollert nedsenking av en tung konstruksjon som omfatter en sokkel 1 av betong og i det minste en søyle 2 som er innrettet til å bære en plattform 3 over vannet, idet plattformen sammen med sitt utstyr anbringes på plass på toppen av søylen eller søylene før konstruksjonen senkes på plass på sjøbunnen, idet sokkelen omfatter ballastrom Bl, B2, B3, B4, Al, A2, A3, A4, i det minste tre oppdriftskamre 4 som er festet til det øvre parti av sokkelen 1 og motstår det hydrauliske trykk fra utsiden helt til de heves etter den endelige nedsenking av konstruksjonen.

For dette fylles rommene Al, A2, A3 og A4 delvis med vann og holdes under atmosfæretrykk, mens ballastrommene Bl, B2,

B3 og B4 fylles med vann for frakting av konstruksjonen fra byggestedet til bruksstedet. Oppdriftskamrene 4 fylles deretter delvis med vann for å senke konstruksjonen ned i vannet for å muliggjøre anbringelse av plattformen, som understøttes av pongtonger, på toppen av søylen eller'søy1-ene. Kamrene tømmes deretter delvis for vann for å heve konstruksjonen, løfte plattformen 3 og frigjøre de flytende pongtonger 6,7. Kamrene fylles deretter med vann for den endelige nedsenking av konstruksjonen, hvoretter de løsgjøres fra sokkelen 1, ved fylling av rommene Al, A2, A3 og A4, og tømmes til slutt delvis, heves og fraktes bort.

Oppfinnelsen gjør det således mulig å bygge fullstendig, i et tørrlagt basseng, offshore-konstruksjoner for midlere dybder (100 til 200 meter) på steder som ikke oppviser særlig store vanndyp i nærheten av byggestedet.

Claims (5)

1. Tung konstruksjon med fjernbare oppdriftskamre for transport av -en offshore-plattform til bruksstedet, og for å understøtte plattformen ved at konstruksjonen står på sjø-bunnen, omfattende en sokkel (1) av betong med flere rom, i det minste fire tette ballastrom (Bl, B2, B3, B4) utstyrt med midler for å øke og å minske ballasten, ved tilførsel og utslipp av vann til og fra rommene, slik at konstruksjonen kan gjøres flytende eller senkes under konstant styring av stabiliteten, i det minste en søyle (2) som rager opp fra sokkelen for å understøtte plattformen (3) over vannet når sokkelen står på sjøbunnen, og i det minste tre oppdriftskamre (4) med vertikal akse og hovedsakelig sirkelformet tverrsnitt, idet kamrene er festet til toppen av sokkelen (1) og rager opp fra denne, for å sikre stabiliteten til konstruksjonen når denne bærer plattformen under fraktingen og nedsenkingen til bruksstedet, karakterisert ved at en sirkelformet avstandsring (11) er anordnet under hvert oppdriftskammer (4), mellom bunnen (36) av kameret og toppen (38) av sokkelen, for dannelsen av et mellomkammer (10), at oppdrifts-kamneret hviler på mellomringen, på en slik måte atkammeret kan adskilles fra sokkelen i en skilleflate (12), at en tetning (13) er anordnet mot denne skilleflate, for å hindre at vann trenger inn i mellomkameret (10), at tverrsnittet til oppdriftskamrene avtar oppover, at en ledning (16) danner kommunikasjon mellom mellomkameret (10) og atmosfæren over vannet, for å opprettholde atmosfæretrykk, slik at det mot oppdriftskameret virker en nedoverrettet kraft på grunn av vanntrykket mot de skrådde vegger (32) og eventuelt mot toppen (34) av kammeret s og at det er anordnet milder for midlertidig å forbinde oppdriftskamrene (4) med sokkelen (I) , ved å feste bunnen av kammeret til toppen (38) av sokkelen under transport og nedsenking, og for til slutt å løs-gjøre kammeret.

2. Konstruksjone som angitt i krav 1, karakterisert ved at sokkelen (1) under hvert mellomkammer omfatter et særskilt rom (A3) som er isolert fra de øvrige rom (Bl, B2, B3, B4) idet toppen (38) av dette særskilte rom har i det minste en åpning (17) som setter rommet i kommunikasjon med mellomkammeret (10), for således å oppnå samme trykk mot hver side av toppen.

3. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at avstandsringen (11) delvis utgjøres av en forlengelse av veggen (32) til opp-drif tskammeret (4) nedover, idet tetningen (13) er anbrakt under denne forlengelse.

4. Konstruksjone som angitt i krav 3, karakterisert ved at toppen (38) av sokkelen (1) omfatter en styrering (14) som omgir avstandsringen (II) .

5. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter midler (40, 42) for å øke og å minske ballasten, for således å kunne øke og minske ballasten i hvert oppdriftskammer (4) og i det særskilte rom (A).