NO832666L

NO832666L - SWINGING MARINE PLATFORM

Info

Publication number: NO832666L
Application number: NO832666A
Authority: NO
Inventors: Bernard Vignaux
Original assignee: Petroles Cie Francaise
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1984-01-23
Also published as: FR2530697A1; BR8303905A; GB2123883A; ES524335A0; ES8502191A1; GB8319712D0

Description

Oppfinnelsen angår en offshore-plattform særlig, men ikke utelukkende,for oljeanlegg og spesielt konstruert men heller ikke utelukkende for middels store og store vann-dybder, hvor konvensjonelle plattformer som ganske enkelt er anbragt på havbunnen (såkalt gravitasjonstype) eller som hol-des på havbunnen ved hjelp av peler ført inn i rørformede ben (manteltypen), ikke kan anvendes eller hvis anvendelse ville føre til altfdr store omkostninger. The invention relates to an offshore platform particularly, but not exclusively, for oil installations and specially constructed, but also not exclusively, for medium and large water depths, where conventional platforms which are simply placed on the seabed (so-called gravity type) or which are held on the seabed by means of piles driven into tubular legs (the mantle type), cannot be used or if its use would lead to much higher costs.

Under forskning etter nye typer plattformer konstruert for disse dybder var der først en tendens henimot flytende plattformer av den delvis nedsenkbare type, hvor lastekapasiteten for det neddykkede brønnhode ble forbedret, ofte på bekostning av en vesentlig komplisering av de an-vendte forankringsmetoder. For oljeproduksjon ble det imid-lertid deretter generelt overveiet fortrinnsvis å anvende undervannsbrønnhoder som var meget mer komplekse i anvendelsen enn konvensjonelle brønnhoder i luft. During research into new types of platforms designed for these depths, there was initially a tendency towards floating platforms of the partially submersible type, where the load capacity for the submerged wellhead was improved, often at the expense of a significant complication of the anchoring methods used. For oil production, however, it was then generally considered preferable to use underwater wellheads, which were much more complex in their application than conventional wellheads in air.

En annen forskningsretning omfattet konstruksjon av svingende plattformer som ville gjøre det mulig spesielt å bibeholde det konvensjonelle system med oljeproduksjon. Den første konstruksjon etter disse linjer var den med et bardunert tårn under anvendelse av et stort antall kabler som hadde gode mekaniske egenskaper og hvis vekt hovedsake-lig øker de vertikale krefter utøvet på plattformen og således førte til anvendelsen av en meget stor samlet vekt av stål. En annen konstruksjon var den med et tårn som var ledd-forbundet. ved sin nedre ende, og hvis øvre del særlig kunne omfatte en permanent oppdriftsreserve som utsatte tårnet for et strekk som søkte å bringe det tilbake til en vertikal posisjon. Leddforbindelsene, som kan bestå av kardangledd, kuleledd eller kokillestøpte skjøter med sammenfletning av syntetiske fibre, utgjør en ømfintlig del av et slikt platt-formutstyr, hvis levetid kan være begrenset og hvis erstat-ning krever duplisering av leddsystemene og anvendelsen av en vanskelig fremgangsmåte med demontering, løfting og etter-følgende ny installering. Another direction of research included the construction of swinging platforms that would make it possible, in particular, to maintain the conventional system of oil production. The first construction along these lines was that with a bar-dunned tower using a large number of cables which had good mechanical properties and whose weight mainly increases the vertical forces exerted on the platform and thus led to the use of a very large total weight of steel . Another construction was the one with a tower which was linked. at its lower end, and whose upper part in particular could include a permanent reserve of buoyancy which exposed the tower to a stretch which sought to bring it back to a vertical position. The joint connections, which may consist of gimbal joints, ball joints or mold-cast joints with interweaving of synthetic fibers, constitute a delicate part of such platform equipment, whose lifetime may be limited and whose replacement requires duplication of the joint systems and the application of a difficult method with dismantling, lifting and subsequent new installation.

Ifølge oppfinnelsen er der skaffet tilveie en svingbar offshore-plattform som ved sin nedre ende omfatter fundamentorganer anordnet på havbunnen, en stiv øvre del som bærer en bro, en oppdriftreserve som hører til den øvre del og en nedre del som omfatter en konstruksjon som har et mindre tverrsnitt enn den øvre del, er fleksibel og ved sin øvre og nedre ende omfatter øvre og nedre overgangspartier for å sikre overføring av krefter henholdsvis mellom den øvre del og den nedre del og mellom den nedre del og fundamentorganene. According to the invention, there is provided a pivotable offshore platform which at its lower end comprises foundation members arranged on the seabed, a rigid upper part which carries a bridge, a buoyancy reserve which belongs to the upper part and a lower part which comprises a construction which has a smaller cross-section than the upper part, is flexible and at its upper and lower end includes upper and lower transition parts to ensure the transfer of forces respectively between the upper part and the lower part and between the lower part and the foundation members.

Med en fleksibel konstruksjon er ment en konstruksjon som er istand til å tåle under arbeidsbetingelser bøy-ninger med liten bueradius, fortrinnsvis bueradier mellom 0,2 og 1,5 km. By a flexible construction is meant a construction which is able to withstand under working conditions bends with a small radius of curvature, preferably radius of curvature between 0.2 and 1.5 km.

Når således plattformen utsettes for spenning mellom oppdriftreserven og nedgravningsorganene og den nedre del av plattformen er fleksibel, blir de krefter som utøves av omgivelsene, absorbert fordi bøyningen av den nevnte nedre del som en følge av Archimedes lov som virker på oppdriftreserven. Thus, when the platform is subjected to tension between the buoyancy reserve and the burial means and the lower part of the platform is flexible, the forces exerted by the surroundings are absorbed because the bending of the said lower part as a result of Archimedes' law acting on the buoyancy reserve.

Den relative lengde av nevnte nedre del er bereg-net i samsvar med tilgjengelige data for omgivelsene. En altfor kort lengde av denne nedre del kan kreve enøkning av antallet elementer som danner denne, slik at hvert har en tilstrekkelig liten treghet til å tillate dens bøyning, mens en altfor stor lengde av denne nedre del kunne føre til en kompleks og ugunstig dynamisk oppførsel. The relative length of said lower part is calculated in accordance with available data for the surroundings. An excessively short length of this lower part may require an increase in the number of elements forming it, so that each has a sufficiently small inertia to allow its bending, while an excessively large length of this lower part could lead to a complex and unfavorable dynamic behavior .

Den fleksible konstruksjon som utgjør nevnte nedre del av plattformen strekker seg fortrinnsvis over minst en tiendedel av den totale høyde av plattformen og mest fordelaktig over minst en tiendedel til minst fem tiendedeler av dens totale høyde. The flexible construction which constitutes said lower part of the platform preferably extends over at least one tenth of the total height of the platform and most advantageously over at least one tenth to at least five tenths of its total height.

Den fleksible konstruksjon kan omfatte et antall . vertikale elementer som er forbundet med hverandre ved hjelp av horisontale elementer festet ved buttskjøter og anordnet i horisontale plan fordelt over konstruksjonens høyde. The flexible construction can include a number of . vertical elements that are connected to each other by means of horizontal elements attached by butt joints and arranged in horizontal planes distributed over the height of the structure.

Fortrinnsvis omfatter i det minste de horisontale elementer av den fleksible konstruksjonen rørformede elementer . Preferably, at least the horizontal elements of the flexible construction comprise tubular elements.

Overgangspartiene omfatter fortrinnsvis enkeltvis et utstyr av divergerende elementer som divergerer fra den fleksible konstruksjon. The transition parts preferably individually comprise a device of divergent elements that diverge from the flexible construction.

Den fleksible konstruksjon ender fortrinnsvis i horisontale endeelementer anordnet i horisontale endeplan og forbundet i disse plan med de vertikale elementer i ende-buttskjøter og hvert overgangsparti omfatter fortrinnsvis flere utstyr av divergerende elementer, idet de divergerende elementer i et av disse utstyr rager frem fra en av de nevnte endebuttskjøter. The flexible construction preferably ends in horizontal end elements arranged in horizontal end planes and connected in these planes with the vertical elements in end-butt joints, and each transitional part preferably comprises several devices of divergent elements, the divergent elements in one of these devices projecting from one of the aforementioned butt joints.

De divergerende elementer i det nedre overgangsparti er fortrinnsvis delvis nedsenket i et betongfundament som kan være stivt festet til havbunnen og danner nevnte fundamentorganer. The divergent elements in the lower transition part are preferably partially submerged in a concrete foundation which can be rigidly attached to the seabed and form said foundation members.

En utførelse i samsvar med oppfinnelsen skal iAn embodiment in accordance with the invention shall i

det følgende beskrives som et eksempel under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et oppriss i perspektiv av en utførelse av en offshore-plattform med en fleksibel konstruksjon i samsvar med foreliggende oppfinnelse, fig. 2 er et perspektivisk oppriss i større målestokk av en øvre del av plattformen, fig. 3 er et perspektivisk oppriss i større målestokk av den fleksible konstruksjon i en annen utførelse, idet den fleksible konstruksjon er smalere enn på fig. 1 og med øvre og nedre overgangselementer, sammen med fundamentorganene og bunnen av den øvre del av plattformen og fig. 4 er et perspektivisk oppriss av den fleksible konstruksjon på fig. 1 og viser en alternativ utførelse av fundamentorganene. the following is described as an example with reference to the drawings, where fig. 1 is a perspective view of an embodiment of an offshore platform with a flexible construction in accordance with the present invention, fig. 2 is a perspective elevation on a larger scale of an upper part of the platform, fig. 3 is a perspective view on a larger scale of the flexible construction in another embodiment, the flexible construction being narrower than in fig. 1 and with upper and lower transition elements, together with the foundation members and the bottom of the upper part of the platform and fig. 4 is a perspective view of the flexible construction in fig. 1 and shows an alternative embodiment of the foundation members.

Fig. 1 viser en plattform som omfatter en betong-bro 1 båret av en stiv øvre del 2 forbundet med en fleksibel nedre del 3. Fig. 1 shows a platform comprising a concrete bridge 1 supported by a rigid upper part 2 connected to a flexible lower part 3.

Den øvre del 2 som kan bedre ses av fig. 2, er for den største del av sin lengde laget av et metallgitter med den generelle form av et polyeder med vertikale generatriser og konvekse horisontale polygonsider, som vist sekskantet, hvilke er formet ved en sammensetning av vertikale elementer 4, horisontale elementer 5 og skråavstivere 6 som gjør metallgitteret stivt. Ved toppen av den øvre del er satt inn i metallgitteret en oppdriftsreserve 7 som fortrinnsvis på kjent måte omfatter et antall flottører, såsom tanker laget av stål eller betong, for å øke sikkerheten. Over denne opp-drif treserve 7 er der en del 8 til forbindelse med broen 1 som også består av et stivt metallgitter. Dens generelle form er fordelaktigst som en avskåret pyramide omgitt av et polyeder med mindre tverrsnitt enn for metallgitteret som befinner seg under den avskårne pyramide. Elementene 4 og 5 og avstiverne 6 kan være metalliske rørformede elementer eller I-bjelker av metall. The upper part 2 which can be better seen from fig. 2, is for the greater part of its length made of a metal grid of the general shape of a polyhedron with vertical generatrices and convex horizontal polygon sides, as shown hexagonal, which are formed by a composition of vertical elements 4, horizontal elements 5 and oblique braces 6 which makes the metal grid rigid. At the top of the upper part, a buoyancy reserve 7 is inserted into the metal grid, which preferably comprises, in a known manner, a number of floats, such as tanks made of steel or concrete, in order to increase safety. Above this operating reserve 7 there is a part 8 for connection with the bridge 1 which also consists of a rigid metal grid. Its general shape is most advantageously as a truncated pyramid surrounded by a polyhedron of smaller cross-section than that of the metal grid located below the truncated pyramid. The elements 4 and 5 and the stiffeners 6 can be metallic tubular elements or metal I-beams.

Ned nedre del 3 som bedre ses på 'fig'. 3, har også den generelle form av et polyeder med vertikale generatriser og konvekse horisontale polygonflater som vist sekskantet, men dette polyeder er dannet av et antall vertikale elementer eller ben 9, hvorav der er vist seks stykker og som er forbundet med hverandre ved adskilte grupper av horisontale elementer eller gurtbjelker 10, hvorav der er seks i hver gruppe som vist. Forbindelsene er f.eks. fremstilt ved sveising i buttskjøter 11. Den nedre del 3 har ikke noen avstivere slik at den har en viss fleksibilitet. Elementene 9 og 10 består av rørformede elementer laget av stål. Tverrsnittet av den nedre del 3 er klart mindre enn det for den øvre del 2. Down lower part 3 which is better seen on 'fig'. 3, also has the general form of a polyhedron with vertical generatrices and convex horizontal polygon surfaces as shown hexagonally, but this polyhedron is formed by a number of vertical elements or legs 9, of which six pieces are shown and which are connected to each other by separate groups of horizontal members or girder beams 10, of which there are six in each group as shown. The connections are e.g. produced by welding in butt joints 11. The lower part 3 does not have any stiffeners so that it has a certain flexibility. Elements 9 and 10 consist of tubular elements made of steel. The cross-section of the lower part 3 is clearly smaller than that of the upper part 2.

Den nedre del 3 er forbundet med den øvre del 2 ved hjelp av et overgangsparti bestående av et utstyr av divergerende elementer 12 som. f.eks. ved hjelp av sveising forbinder buttskjøtene 11 i den øvre gruppe 13 av horisontale elementer 10 i den nedre del 3 med de nedre buttskjøter 14 for elementene 4 og 5 og avstiverne 6 i den øvre del 2. The lower part 3 is connected to the upper part 2 by means of a transition part consisting of a device of divergent elements 12 which. e.g. by means of welding, the butt joints 11 in the upper group 13 of horizontal elements 10 in the lower part 3 connect with the lower butt joints 14 for the elements 4 and 5 and the stiffeners 6 in the upper part 2.

Den nedre del 3 ender ved sin nedre ende i en nedre gruppe 15 av horisontale elementer 10. Den er forbundet med et betongfundament 16 med større tverrsnitt som har sekskantet form som vist, ved hjelp av et overgangsparti bestående av et utstyr av divergerende elementer 17 som strekker seg ut fra buttskjøtene 11 i den nedre gruppe 15, som de er forbundet med, f.eks. ved sveising, og ender i betongmassen i fundamentet 16. The lower part 3 ends at its lower end in a lower group 15 of horizontal elements 10. It is connected to a concrete foundation 16 of larger cross-section which has a hexagonal shape as shown, by means of a transition part consisting of a device of diverging elements 17 which extend from the butt joints 11 in the lower group 15, with which they are connected, e.g. by welding, and ends in the concrete mass in the foundation 16.

Selve fundamentet kan hvile på havbunnen 18 ganske enkelt ved sin egen vekt idet dette er av den type fundament som er vist på fig. 4 eller det kan være festet til havbunnen 18 ved hjelp av fundamentpeler 19 som vist på fig. 1 og 3. The foundation itself can rest on the seabed 18 simply by its own weight, as this is of the type of foundation shown in fig. 4 or it can be attached to the seabed 18 by means of foundation piles 19 as shown in fig. 1 and 3.

På høyre side av fig. 1, 2 og 3 er en bunt ledere 20 som er festet fra sted til sted langs plattformen ved hjelp av elementer 21 som griper bunten og hindrer denne i å bli forskjøvet i horisontal retning. On the right side of fig. 1, 2 and 3 is a bundle of conductors 20 which is fixed from place to place along the platform by means of elements 21 which grip the bundle and prevent it from being displaced in a horizontal direction.

I en foretrukket utførelse av plattformen for anvendelse ved en vanndybde på 500 m mellom det øvre vann-nivå 22 og havbunnen 18 kan den nedre fleksible del 3 sammen med overgangspartiene 12, 17 strekke seg f.eks. over 150 - 200 m, idet oppdriftreserven for den stive øvre del 2 er anordnet i en sone som befinner seg mellom 30 m og 100 m under det øvre vann-nivå 22. Den maksimale helning av plattformen over en meget lang tidsperiode vil være 5°. De vertikale elementer 9 kan ha en diameter i størrelsesordenen 5 m og de horisontale elementer 10 kan ha en diameter i størrelses-ordenen 2,5 m. Da oppfinnelsen kan anvendes for plattformer benyttet under høyst forskjellige betingelser, kan selvsagt de relative lengder av den stive øvre del og av den fleksible nedre del varier innenfor vide grenser og særlig kan den stive øvre del reduseres i noen tilfeller til en meget kort sone under broen. På lignende måte kan overgangspartiet 12 forlenges og kan omfatte et helt nettverk av elementer. Elementenes dimensjoner i den nedre del 3 kan selvsagt være meget forskjellige avhengig av omstendighetene ved anvendelsen. Det ville dessuten være mulig å skaffe tilveie en leddforbindelse i den stive øvre del eller ved bunnen av denne, idet denne leddforbindelse fortrinnsvis ville være anordnet i et nivå som er lett tilgjengelig for dykkere for å gjøre det lettere å utføre kontroll og vedlikehold. Videre, selv om oppfinnelsen generelt gjør det mulig helt å gi avkall på anvendelsen av barduner, kan det være fordelaktig i noen spesielle tilfelle å anordne noen barduner for å redusere svingningene av plattformen. In a preferred embodiment of the platform for use at a water depth of 500 m between the upper water level 22 and the seabed 18, the lower flexible part 3 together with the transition parts 12, 17 can extend e.g. over 150 - 200 m, the buoyancy reserve for the rigid upper part 2 being arranged in a zone that is between 30 m and 100 m below the upper water level 22. The maximum inclination of the platform over a very long period of time will be 5° . The vertical elements 9 can have a diameter in the order of 5 m and the horizontal elements 10 can have a diameter in the order of 2.5 m. As the invention can be used for platforms used under very different conditions, the relative lengths of the rigid upper part and of the flexible lower part vary within wide limits and in particular the rigid upper part can be reduced in some cases to a very short zone under the bridge. In a similar way, the transition part 12 can be extended and can comprise a whole network of elements. The dimensions of the elements in the lower part 3 can of course be very different depending on the circumstances of the application. It would also be possible to provide a joint connection in the rigid upper part or at the bottom thereof, this joint connection would preferably be arranged at a level that is easily accessible to divers in order to facilitate inspection and maintenance. Furthermore, although the invention generally makes it possible to completely dispense with the use of bar downs, it may be advantageous in some special cases to arrange some bar downs to reduce the oscillations of the platform.

Oppdriftreserven kan omfatte stålflottører instal-lert utenfor gitteret i den stive del 2, idet gitteret eller nettverket kunne være erstattet av et enkelt hult søyle-legeme, toppen av den stive del 2 kunne være laget av betong og utallige andre alternative former og modifikasjoner kan tenkes uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. The buoyancy reserve can comprise steel floats installed outside the grid in the rigid part 2, the grid or network could be replaced by a single hollow column body, the top of the rigid part 2 could be made of concrete and countless other alternative forms and modifications can be imagined without deviating from the scope of the invention.

Claims

1. Floating offshore platform, characterized by foundation means at its lower end arranged on the seabed, a rigid upper part carrying a bridge, a buoyancy reserve in connection with the upper part and a lower part comprising a structure having a smaller cross-section than the upper part, is flexible and at its upper and lower end comprises upper and lower transition parts to ensure the transmission of forces respectively between the upper part and the lower part and between the lower part and the foundation members.

2. Platform according to claim 1, characterized in that the mentioned lower part of the platform extends over at least one tenth of the platform's total height. ♦

3. Platform according to claim 2, characterized in that the lower part of the platform extends over at least half of the platform's total height.

4. Platform according to claim 1, characterized in that the lower part of the platform comprises a number of vertical elements which are connected to each other by horizontal elements attached with butt joints and arranged in horizontal planes separated from each other over the height of the lower part.

5. Platform according to claim 4, characterized in that the horizontal elements in the lower part comprise tubular elements.

6. Platform according to claim 4, characterized in that the transition parts each comprise a device of divergent elements that diverge from the flexible construction in the lower part.

7. Platform according to claim 4, characterized in that the flexible construction of the lower part ends in horizontal end elements arranged in horizontal end planes and connected in these planes with vertical elements by end butt joints, and each transition part comprises a number of equipment of divergent elements, which divergent elements in each respective piece of equipment protrudes from a respective one of the aforementioned butt joints.

8. Platform according to claim 7, characterized in that the divergent elements in the lower transition part are partially sunk in a concrete foundation which is rigidly attached to the seabed and forms the foundation organs.

9. Platform according to claim 1, characterized in that the buoyancy reserve is arranged in the upper part of the upper part.