NO833607L - Fremgangsmaate og innretning for festing av en boresjablon til et undervannsproduksjonssted - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en undersjøisk produksjons-konstruksjon som sammenbinder et flertall av hydrokarbonpro-duserende brønner med strømningsrør for å transportere hydrokarboner til lagringsanlegg, og mer spesielt en fremgangsmåte og innretning for innsetting av et fundament ved et under-sjøisk produksjonssted.

Nåværende oljeproduksjon blir styrt til offshore-områder lokalisert i vanndyp ned til 762 m. Undersjøisk produksjon er mer økonomisk hvis et flertall brønner blir boret fra det samme område med forskjellige helninger for å oppnå mer effektiv brønnproduksjon. En manifoldstruktur blir derfor brukt for å kombinere utkommet av de mangetallige brønner i ett eller to strømningsrør for å transportere enten flytende eller gassformige hydrokarboner til lagringsanleggene eller et tran-sportskip for videre transport til raffineringsanleggene. Vanligvis er manifoldstrukturen støttet på et fundament som er satt på et flertall pilarer, nivåregulert ved å justere høyden på de respektive pilarer og forankret i hver av pilarene. I manifoldstrukturen inngår det også mange avdelinger som hovedsakelig blir brukt som forbindelser til brønnhodene. En eller to av avdelingene blir brukt som forbindelser til strømningsrørsknutepunkter som frakter væsken eller de gassformige hydrokarboner til et fjernere bestemmelsessted.

De aktuelle pilarer hvorpå fundamentet blir plassert er vanligvis på bestemt måte prefabrikert og kan være flere hundre fot lange. Pilarene blir drevet ned i havbunnen med en under-sjøisk hammer. Så snart de tilmålte pilarer er på plass, må de injusteres, slik at fundamentet, som vanligvis er 7,6 m i diameter, blir i vater innenfor 7,6 cm tvers over dets diameter. For å være klar over størrelsesorden på dette problem, må det legges merke til at for en fundamentddamiectear.v på 7,6 m, vil en helning på 5° fra horisontalplanet resultere i en uoverensstemmelse på over 0,6 m fra den ene siden av fundamentet til den motsatte siden.

Etterhvert som dypet øker ned mot 762 m, blir innvatring av fundamentet mer og mer et problem, spesielt konseptet med multiple støttepilarer.

Oppfinnelsen innbefatter i ett:.henseende, en: innretning for innsetting av et fundament ved et undersjøisk produksjonssted ved hjelp av en enkel støttepilar, som kjennetegnes ved kardangopphengt innretning dreibart Innfestet til fundamentet og låseanordning roterbart innfestet til den kardangoppehengte anordningen for å forankre fundamentet til støttepilaren.

I et annet henseende innbefatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for innfesting av et fundament til et undersjøisk produksjonssted, som kjennetegnes ved trinnene: å drive ned en enkel støttepilar ned i havbunnen og låse fundamentet til pilaren, slik at pilaren tilveiebringer den eneste støtten for fundamentet.

De medfølgende tegninger viser:

Fig. 1 viser skjematisk sett fra siden en enpilars støtte. Fig. 2 er et plant snitt av et nivåreguleringsskivelegeme.

Fig. 3 er et snitt fra siden av fig. 2.

Fig. 4 er et plansnitt av fundamentet og et kardangsk opp-hengt låsesystem.

Fig. 5 er et sidesnitt langs linjene 4 - 4 av fig. 4.

Fig. 6 er et plansnitt av et glidesegmentlåsesystem.

Fig. 7 er et delsnitt sett fra siden av fig. 6.

Idet det refereres til fig. 1, vises en enpilaret støttekon-struksjon som har enkeltpilaren 12 med en ringformet drager 14 festet på den. Den stiplede påtegning, ved enkeltpilaren 12A og den ringformede drager 14A, fremstiller avstandsvaria-sjoner som oppstår når enkeltpilaren 12 ikke er montert abso-lutt vertikalt. Enkeltpilaren 12 kan være av ethvert vanligvis anvendt støttekonstruksjonsmateriale. Den foretrukkede utførelse anvender stålrør som har en utvendig diameter på 1,8 m og en tykkelse på 5,1 cm. Denne støtten, enkeltpilaren 12, kan være så lang som 91 m, hvor bare et fåtall fot strek-ker seg over mudderlaget på havbunnen.

Som vist på fig. 1, vil et avvik på 5° fra vertikalplanet resultere i at toppen av enkeltpilaren 12 vil avvike mer enn 0,6 m mellom hjørnet 16 og det motsatte hjørne 18 på den ringformede drager 14. Den ringformede drager 14 kan også være av enhver type som for tiden brukes i begynnelsen til å støtte vekten av fundamentet som vil hvile på den. Den ringformede drager 14 kan innfestes til enkeltpilaren 12 ved standard-metoder, slik som sveising.

Enkeltpilaren 12 og dens ringformede drager 14 vil installeres i vanndyp på 762 m ved at den drives ned av en undervanns-hammer. En toleranse mot loddelinjen for pilarens akse kan være null til fem grader i alle retninger. Et fundament med ti avdelinger er festet på pilaren og oppvatret innenfor en halv grad i forhold til horisontalplanet for å avhjelpe senere operasjoner. En mer detaljert beskrivelse av et undersjøisk fundament kan finnes i den publiserte britiske patentsøknad nr. 2114188.

Normalt vil enkeltpilaren 12 rage omtrent 3 m over havbunnen og har en ringformet dragerkonstruksjon med diameter 7,6 m innfestet i mudderlinjen. Som tidligere nevnt, vil 5° helning gi over 0,6 m avvik tvers over det 7,6 m lange fundamentet til drageren, hvor fundamentet, når det settes ned, må oppvatres innenfor - 6,65 cm tvers over den samme diameter (7,6 m). En signifikant hellende flate frembringer bore-, pumpe- og sammenkoblingsproblemer som på grunn av det dypet hvor plattformen opererer gjør det nødvendig med mange time-verk og store utgifter til å korrigere.

En fundamentflate nær i vater er en forutsetning for pålitelig og effektiv operasjon av et undersjøisk produksjonssystem som omfatter forbindelser til oljebrønnhoder og produksjonsstrøm-ningsrør.

Idet det refereres til fig. 2 og 3, vises det et fundament-nivelleringsskivelegerae som har fundamentorienterende utspar-inger 22, betjeningsøye 24, helningsindikatorer 26 og løfte-tapper 38. Skivelegemet 20 er en prefabrikert konstruksjons-komponent, som er konstruert før installasjonsfasen, men er konstruert for å kunne justeres på stedet. Skivelegemet sen-treres på pilaren bare løselig og tilveiebringer en nivellert toppflate, da dens bunnflate er justert på stedet for å kompensere for vinkelen til den ringformede drager 14. Skivelegemet trenger ikke å være nøyaktig sentrert,. men det må være orientert i samsvar med enkeltpilaren 12. Dette kan utføres med en retningsorienterende tapp 10 (fig. 3) på skivelegemet 20. Presis orientering er ikke kritisk, da en retningsfeil på 180° vil frembringe en feil på bare 10° fra vater. Derfor vil en retningsfeil på noen få grader resultere i en liten nivelleringsfeil.

En undersjøisk plattform er dermed uten behov for niveller-ingsmaskineri, da fundamentet allerede er bragt i vater. Det oppnås også en stor bærende flate. Adskilt orientering av en undersjøisk plattform er mulig hvis det gjøres før vekten av fundamentet blir satt på skivelegemet 20. Hivs det kom-penserende skivelegemet blir satt på ringdrageren 14 og funnet ukorrekt, kan den bli trukket tilbake til overflaten mye lettere og hurtigere enn en stor undersjøisk plattformkon-struksjon.

Under operasjon blir avviket på enkeltpilaren 12 (se fig. 1) målt og helningen på ringdrageren 14 beregnet. Skivelegemet 20 blir prefabrikert for å kompensere for den fastsatte helningen av ringdrageren 14. Skivelegemet 2 0 kan løftes ved hjelp av løftepluggene 28 og senket ned på ringdrageren 14

på enkeltpilaren 12 med fremgangsmåter som brukes for tiden i undersjøiske konstruksjoner. Skivelegemet 20 har en sen-terutsparing 3 2 som definerer en trakt fra bunn til topp. Toppen av senterutsparingen 32 er ca. 1,8 m i diameter, og bunnen er omtrent 3 m i diameter. Dette tillater skivelege-

met 20 å kunne bli senket på enkeltpilaren 12, mens senterutsparingen 32 kan være ute av linje i forhold til sentret på enkeltpilaren 12 med opp til 1,2 m. Den traktformede kon-struksjonen av utsparingen 32 sikrer sentrering av enkeltpilaren 12 og tillater oppretthet med sideveggene i ringdrageren 14.

Skivelegemet 20 er konstruert for å kompensere for ethvert avvik fra loddelinjen på enkeltpilaren 12, som vil resulterte i en helning fra horisontalen på fundamentet til ringdrageren 14. Som vist i fig. 3, kan skivelegemet 20 bestå av to kon-sentrisk lagt på hverandre, innbyrdes roterbare segmenter 2OA og 20B. Hvert segment har en form som en sirkulær kile, hen-siktsmessig definert med en 2\ ° vinkel mellom dens øvre og nedre overflate, slik at ved å variere vinkelforskyvningen mellom segmentene, kan vinkelen mellom topp- og bunnflaten av hele skivelegemet bli justert fra 0-5°. Hvert segment er en stålplatekonstruksjon med sirkulære og radielle avstivere 39, tilveiebragt for å gi skivelegemet tilstrekkelig styrke til å overføre de trykklaster som erfaringsmessig oppstår.

Før skivelegemet 20 blir senket på plass på enkeltpilaren 12

og ringdrageren 14, blir vinkeloppretningen av segmentene 20A, 20B innjustert for å kompensere for helningen som er tilstede i ringdrageren 14. Etter at skivelegemet er blitt installert, kan nøyaktigheten av denne justeringen fastslås ved hjelp av visuell inspeksjon i helningsindikatorene 26.

Ved å bruke enkeltpilaren 12 som den eneste støtte for fundamentet, frembringes et tilleggsproblem som fastspenning av fundamentet til enkeltpilaren 12. Fundamentet må på en sikker måte festes til enkeltpilaren 12, selv når enkeltpilaren 12 avviker fra loddelinjen. Skivelegemet 20 tillater imidlertid fundamentet å anta en horisontal stilling, slik at senterlinjen på fundamentet 40 alltid er i hovedsak vertikal, men vil ha en vinkel i forhold til senterlinjen av enkeltpilaren 12 når denne avviker fra vertikalen.

Idet det refereres til fig. 4-7, vises fundamentet 40, som er forbundet med den kardangopphengte ringen 42 gjennom universalforbindelsen 44 og som har hydraulisk betjent, glidende låseanordning 46 innfestet til den kardangopphengte ringen 42 gjennom universalforbindelsen 48. Den hydraulisk betjente låseanordningskonstruksjon 46 er tilpasset rundt enkeltpilaren 12 og kan roteres for å kompensere for ethvert avvik fra loddelinjen til enkeltpilaren 12. Kompensering for avvik fra loddelinjen ved hydraulisk betjent, glidende låseanordning 4 6 kan bare kompenseres for avvik innenfor en 90° bue til universalleddet 48, som er - 45° fra senterlinjeaksen 50 av universalleddet 48.

Universalleddet 44, som sammenbinder den kardangopphengte ringen 42 og fundamentet 40, er bragt i avstand på 90° fra senterlinjen 50 til universalleddet 48, idet den har en sen-terlin jeakse 52 normalt på aksens senter. Universalleddet 44 vil kompensere for avvik fra loddelinjen i enkeltpilaren 12, som er t 45° fra senterlinjen 52. Fundamentet 40 kan senkes på skivelegemet 2 0 og låses fast til..enkeltpilaren...12 til tross for dens avvik fra vertikalen.

Fig. 5 viser universalforbindelsen 44 til den kardangopphengte ringen 4 2 og universalforbindelsen 48 til den hydraulisk betjente, glidende låseanordningskonstruksjon 46. Som vist, kan fundamentet 4 0 bli satt på skivelegemet 20, mens de hydraulisk opererte låser 46 glir med enkeltpilaren 12. Fundamentet 4 0 vil hvile på skivelegemet 20, mens de hydraulisk betjente låser 46 er stillingssatt til et nivå litt over skivelegemet 20.

Som vist i fig. 6 og 7, inkluderer de hydraulisk betjente, glidende låseanordninger 46 glidende segmenter 50, 50A, som har kiler 52, 52A lokalisert i seg. Den glidende låseanordning 46 inkluderer også hydrauliske sylindre 56 forbundet med kilene 52 og 52A i samstilling med glidesegmentene 50 og 50A henholdsvis. Glidesegmentene 50 og kilene 52 fremstiller elementene i ulåst stilling, og glidesegmentene 50A og kilen 52A fremstiller elementene i låst stilling.

De hydraulisk betjente, glidende låseanordninger 4 6 må det være mulig å fjernbetjene og være i stand til sikker låsing til enkeltpilaren 12 til tross for enhver kraft utøvet på fundamentet 4 0 eller enkeltpilaren 12. Dette betyr at de hydraulisk betjente, glidende låseanordninger 46 ikke må være ømfintlige overfor å arbeide seg selv løs når de operative krefter settes i verk. Kombinasjonen av kilene 52 og glidesegmentene tilveiebringer den sikre ' f orbindelsen . soitv er^nød-vendig.

Under operasjon vil de hydraulisk..-bet jente, glidende låseanordninger 4 6 bli senket på enkeltpilaren 12, med kilene og glidesegmentene i sine ulåste stillinger. Når låsene er på plass, vil hydrauliske sylindre 56 settes i funksjon for å presse stempelstangen 58 mot kilen 52A, idet den presser det glidende slippsegmentet mot enkeltpilaren 12. Når det er kommet i stilling, vil alle radielle eller transversale krefter som utøves enten på fundamentet 20 eller enkeltpilaren 12 bli omgjort til radielle krefter. Ved å sørge for at inkli-nasjonsvinkelen til kilen 52 mot den respektive for slippsegmentet 50 er liten, vil de radielle krefter være nesten normalt på overflatene 60 og 60A til kilene 52 og 52A. På denne måten vil kilene 52 og 52A opprettholde deres stilling, idet de presser slippsegmentene 50 og 50A til å forbli fast inn-spent til enkeltpilaren 12.

De hydraulisk betjente, glidende låseanordninger 4 6 tilveiebringer sikker og fast kontakt med enkeltpilaren 12 og virker gjennom universalforbindelsen 48, den kardangopphengte ringen 42 og universalforbindelsen 44 for å tilveiebringe sikker fundamentering for fundamentet 40 til enkeltpilaren 12.

Claims (5)

1. Innretning for innfesting._.av et .fundament ved det ; : undersjøisk produksjonssted via en enkelt støttepilar, karakterisert ved følgende: kardangopphengt innretning roterbart festet til fundamentet, og låseanordning roterbart festet til kardanganordningen for innfesting av fundamentet til støttepilaren.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved låseanordning som inkluderer innretning til å gripe tak i støttepilaren, glidbar kileanordning montert i kontakt med gripeanordningen for å presse gripeanordningen mot støtte-pilaren og en hydraulisk betjent aktuator forbundet til kileanordningen for å bringe kileanordningen til en stilling som presser gripeinnretningen mot støttepilaren.

3. Fremgangsmåte for innfesting av et fundament ved et undersjøisk produksjonssted, karakterisert ved følgende trinn: å drive ned en enkelt støttepilar i havbunnen, og låse fundamentet til pilaren, slik at pilaren tilveiebringer den eneste støtten for fundamentet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at låsetrinnene inkluderer trinnene: å tilveiebringe en kardangopphengt låseinnretning i hovedsak i senter av fundamentet, rotasjon av låseinnretningen for å kompensere for mulig vertikalt avvik i den enkelte støttepilar, og avtakbar sikring av fundamentet til den enkelte støttepilar gjennom låseinnretningen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at trinnene i den avtakbare sikringen inkluderer trinnene å tilveiebringe glidesegmentene montert på en glidende måte i forbindelse med de tilformede legemene som betjenes av hydrauliske aktuatorer og aktiverer de hydrauliske aktuatorene til å presse de tilformede legemene mot glideseg mentene og derigjennom presse glidesegmentene mot den enkelte støttepilaren.