WO2017043315A1 - ライザー支持構造体を備える浮体設備 - Google Patents

Abstract

外板１２の外側にライザー管Ｒを支持するためのライザー支持構造体１４（１４Ａ、１４Ｂ）が取り付けられるＦＰＳＯ設備などの浮体設備１０において、上部ライザー支持構造体１４Ａを、外板１２の外側に取り付けられた取付台構造体２２Ａを介して外板１２に取り付ける。また、下部ライザー支持構造体１４Ｂを、外板１２の外側に取り付けられた取付台構造体２２Ｂを介して外板１２に取り付ける。

Description

ライザー支持構造体を備える浮体設備

　本発明は、浮体設備の外板に取り付けられるライザー支持構造体の取り付け構造に関する。

　浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ設備）や緊張係留式プラットフォーム（ＴＬＰ）では、海底と海上施設間を繋ぐライザー管が多数設けられ、ライザー管内を通して原油、ガス、海水などの流体が輸送される。ライザー管は可撓性を有し、キール近くの外板に設けられるガイドを通して引き込まれ、水平方向に固定される（特許文献１参照）。

特表２００６－５１９１３７号公報

　特許文献１の構成では、ライザーは、海中に設けられたキール・ガイドにより横方向に支持されるとともに、海上のデッキに設けられた張力付与装置によって垂直方向に支持されている。しかし、ライザーを喫水よりも上あるいは下の浮体設備の外板に設けられたライザー支持構造体により水平方向および垂直方向に支持する構成も知られている。このような構成において、海底の油井と浮体設備との間を結ぶライザーを支持するには、高い強度が要求される。そのためライザー支持構造体は浮体設備の外板と一体の鋼構造として構成することが望ましい。ライザー支持構造体の構成は、ライザーの種類、配置により異なるが、一般にライザーの配置が最終的に決定するまでには時間が掛かる。そのため浮体設備の建造開始後にライザーの種類、配置が変更されることがあり、その場合、改造工事を行う必要がある。

　本発明は、ライザー管の種類、配置が決定していなくても、効率的にライザー支持構造体を備える浮体設備を建造することを課題としている。

　本発明の浮体設備は、外板と、前記外板の外側に取り付けられるライザー支持構造体を備え、前記外板に前記ライザー支持構造体を取り付けるための取付台構造体が設けられることを特徴としている。

　浮体設備は、外板の内側に沿って垂直方向に設けられるウェブフレームを備え、ライザー支持構造体の取り付けられる位置において、ウェブフレームが構造補強されていることが好ましい。ライザー支持構造体は、例えばライザーを挿通し保持・固定するライザー管支持部を備え、取付台構造体はライザー管支持部を支持する構造体として構成される。また、ライザー支持構造体は、例えばライザーを挿通し保持・固定するライザー管支持部と、取付台構造体を介して外板に取り付けられライザー管支持部を支持する構造体とに分割して構成される。ライザー管支持部を支持する構造体は、例えばブラケット部材として構成される。

　例えば、ライザー管支持部を支持する構造体が浮体設備の外板に取り付けられた後に、ライザー管支持部がライザー管支持部を支持する構造体に取り付けられる。ライザー管支持部は、ライザー２本分を単位とするユニット構造を備えてもよい。また、ライザー管支持部は、ライザー１本分を単位とするユニット構造を備えてもよい。例えばライザー管支持部は天板を備え、天板には、２個分のユニット構造を取り付け可能であり、長手方向両端が円弧形状を呈する開口が設けられ、両端の円弧形状を呈する部分にそれぞれ１個のユニット構造が取り付けられる。このときユニット構造は、円弧形状に適合する半周分のフランジ部を備える。ライザー管支持部は、例えば喫水よりも上方に配置される。また、ライザー管支持部は、喫水よりも下方に配置されてもよい。

　本発明の浮体設備の製造方法は、外板と、外板の外側に取り付けられるライザー支持構造体とを備える浮体設備の製造方法であって、外板にライザー支持構造体を取り付けるための取付台構造体が設けられるとともに、ライザー支持構造体が、ライザーを挿通し保持・固定するライザー管支持部と、取付台構造体を介して外板に取り付けられライザー管支持部を支持する構造体とに分割して構成され、ライザー管支持部を支持する構造体を外板に取り付けた後に、ライザー管支持部を、ライザー管支持部を支持する構造体に取り付けることを特徴としている。

　本発明によれば、ライザー管の種類、配置が決定していなくても、効率的にライザー支持構造体を備える浮体設備を建造することができる。

本発明に係る第１実施形態の浮体設備の部分横断面図である。 第１実施形態におけるライザー支持構造体の浮体設備への取り付け態様を示す図である。 図１において枠Ａで囲んだ部分のマンホール等の開口部が無い場合の拡大図である。 図１において枠Ａで囲んだ部分のマンホール等の開口部がある場合の拡大図である。 第１変形例におけるライザー支持構造体の浮体設備への取り付ける態様を示す図である。 第２変形例におけるライザー支持構造体の浮体設備への取り付ける態様を示す図である。 第２実施形態のライザー管支持部ユニットの構成を示す斜視図である。 図７のライザー管支持部ユニットの取り付け態様を示すための平面図である。 第３実施形態のライザー管支持部ユニットの構成を示す斜視図である。 図９のライザー管支持部ユニットの取り付け態様を示すための平面図である。 第４実施形態の浮体設備の部分横断面図である。

　以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る第１実施形態の浮体設備の部分横断面図である。

　本実施形態の浮体設備１０は、例えば原油、ガスなどの炭化水素を処理する処理設備を備える船舶形状を呈したＦＰＳＯ設備である。浮体設備１０は、例えば長手方向にブロックに分割して建造され、最終工程で各ブロックを接合し、全体を構成するブロック工法を用いて建造される。浮体設備１０は、建造後、自走または曳航されて設置海域（水域）まで移送され、同海域（水域）に係留後、可撓性を有する多数のライザー管Ｒが取り付けられる。

　ライザー管Ｒは、浮体設備１０の外板１２に沿って海底へと導かれ、外板１２の外側には、各ライザー管Ｒの水平方向および垂直方向の位置を固定するためのライザー支持構造体１４が取り付けられる。ライザー支持構造体１４は、外板１２上方において浮体設備１０の長手方向に沿って配置される。なお図１は、ライザー支持構造体１４と、同位置における浮体設備１０の外板１２の横断面図を示す図である。

　ライザー支持構造体１４は、船側外板１２上方においてライザー管Ｒを保持・固定する上部ライザー支持構造体１４Ａと、船側外板１２下方において、例えば喫水下のビルジ近くにおいて海中へと垂下するライザー管Ｒを保持する下部ライザー支持構造体１４Ｂとを備える。上部ライザー支持構造体１４Ａは、ライザー管Ｒが挿通され、これを保持・固定するライザー管支持部１６と、付属構造部１８、１９と、ブラケット部材２０とを備える。ブラケット部材２０は、例えば逆直角三角形状の板状の構造体であり、所定間隔で浮体設備１０の長手方向に沿って外板１２の外側に多数取り付けられる。ライザー管支持部１６は、ブラケット部材２０の頂部において、ブラケット部材２０上に掛け渡される。また、下部ライザー支持構造体１４Ｂは、例えばライザー管Ｒの水平方向の運動を規制するガイドチューブから主に構成される。

　第１実施形態において、上部ライザー支持構造体１４Ａのライザー管支持部１６、付属構造部１８、１９、ブラケット部材２０は、所定長さを単位に予め組み付けられ、浮体設備１０のブロック組み立て後、図２に示されるように組み付けられる。図２のように一体化された上部ライザー支持構造体１４Ａは、溶接等を用いて浮体設備１０の外板１２の外側に取り付けられる。また、下部ライザー支持構造体１４Ｂも、図２のように予め組み付けられたものが、浮体設備１０のブロック組み立て後、溶接等を用いて浮体設備１０の外板１２の外側に取り付けられる。

　本実施形態では、取付台構造体２２Ａ、２２Ｂを介して上部ライザー支持構造体１４Ａ、下部ライザー支持構造体１４Ｂの各々が浮体設備１０に取り付けられる。すなわち、取付台構造体２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ上部ライザー支持構造体１４Ａ、下部ライザー支持構造体１４Ｂの鉛直方向長さに対応する長さを有する縦長の部材（例えばＴ形の構造）であり、各ブロック建造時に、ブラケット部材２０の取り付け位置、および下部ライザー支持構造体１４Ｂの取り付け位置に対応して外板１２の外側に鉛直方向に沿って設けられる。ライザー支持構造体１４は、上部ライザー支持構造体１４Ａのブラケット部材２０を取付台構造体２２Ａに溶接し、下部ライザー支持構造体１４Ｂを取付台構造体２２Ｂに溶接することで浮体設備１０に固定される。

　次に図３、図４を参照して、本実施形態におけるウェブフレームの補強構造について説明する。なお図３、図４は、図１において枠Ａで囲んだ部分の拡大図である。図３は、ウェブフレームにマンホールなどの開口がない場合、図４は、ウェブフレームにマンホールなどの開口がある場合の実施形態を示す。

　図３、図４に示されるように、浮体設備１０の外板１２の内側には、多数の縦通防撓材２４が設けられ、ライザー支持構造体１４が設けられる位置には、横断面に沿って延在するウェブフレーム２６が設けられる。本実施形態では、ライザー支持構造体１４が取り付けられる部分（取付台構造体２２Ａおよび／または取付台構造体２２Ｂ）の最上部に対応する位置にあるウェブフレーム２６を、所定範囲（例えば縦横が縦通防撓材２４の取付間隔の０．５倍から１．５倍程度の大きさ）に亘り他よりも板厚の厚い補強材（例えば＋５ｍｍ～＋１５ｍｍ厚い）で予め置き換える。例えば、図３、図４では、取付台構造体２２Ａの最上端部が縦通防撓材２４Ａ、２４Ｂの位置に一致し、縦通防撓材２４Ａ、２４Ｂの周りのウェブフレーム２６が補強材２８Ａ、２８Ｂで置き換えられ、溶接により周囲のウェブフレーム２６に取り付けられる。また、通常縦通防撓材２４にウェブフレーム２６の板材を組み付ける際の必要性から、縦通防撓材２４の片側（図３、４では下側）とウェブフレーム２６との間には、隙間１２Ａが存在することがある。本実施形態では、この隙間１２Ａに補強材３０Ａ、３０Ｂ（補強材２８Ａ、２８Ｂと略同じ材料、厚さの板材）を嵌め込み、通常縦通防撓材２４とウェブフレーム２６とに溶接している。図４に示されるように、縦通防撓材のウェブあるいは隙間１２Ａの幅が補強材の上記所定範囲と略等しいあるいは大きい場合、補強材が上下に分割されることもある。場合によっては、縦通防撓材の代わりに船側縦通桁を設ける場合もある。なお、補強材２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂによる構造補強は、予想される最も重い上部ライザー支持構造体１４Ａ（あるいは下部ライザー支持構造体１４Ｂ）に対応して設計される。また図４において開口３２はマンホールであり、縦通防撓材２４Ｂは床面を兼ねる。

　以上のように、第１実施形態によれば、外板から外側に延出する取付台構造体を設けることで、例えば外板の内側を塗装した後に、ライザー支持構造体を取り付けるための溶接を行うことができるため、例えば浮体設備完成後にライザー支持構造体を製造することも可能である。また、本実施形態では、予めライザーの種類、配置が決定していなくても、浮体設備のライザー支持構造体取付位置に最大荷重を想定した補強構造を採用することで、ブロック組み立て後にライザーの種類や配置が決定しても、改めてライザー支持構造体取付位置周辺の改造を行う必要がなく、建造期間を短縮できるとともに、手間および製造コストを低減できる。

　次に図５、図６を参照して第１実施形態の第１、第２変形例について説明する。第１、第２変形例は、ライザー支持構造体のユニット化の仕方の違いにある。なお、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、同様の構成に関しては同一参照符号を用いその説明を省略する。

　第１実施形態では、図２に示されるように、上部ライザー支持構造体は全ての構成部品を組み付けてから浮体設備１０の外板１２の外側に取り付けられた。しかし、ライザーの種類や配置により変更となる構造は、ライザー支持構造体の一部である。したがって、第１、第２変形例では、ライザーの種類や配置により変更となる構成以外を標準化することで、例えばブロック状態における浮体設備１０に予め取り付けておき、同構成以外の部材をブロック組み立て後に取り付け可能とする。図５の第１変形例では、例えばブラケット部材２０を標準化し、予め各ブロック建造段階で外板１２の外側に取り付け、ライザー管支持部１６、付属構造部１８、１９をブロック組み立て後（ライザーの種類や配置決定後）に、ブラケット部材２０Ａに取り付ける。一方、図６の第２変形例では、例えばブラケット部材２０Ａと付属構造部１９を標準化し、これらのみを予め各ブロック建造段階で外板１２の外側に取り付け、ライザー管支持部１６、付属構造部１８をブロック組み立て後（ライザーの種類や配置決定後）に、ブラケット部材２０Ａに取り付ける。

　以上のように、第１、第２変形例においても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、変形例では、ライザーの種類、配置に関係しない構成部を標準化することで、先行してこれらの構成部を取り付け可能なので、より効率的に浮体設備の建造が可能となる。

　次に図７、図８を参照して、第２実施形態の浮体設備に適用されるライザー支持構造体の構成について説明する。第１実施形態からの第２実施形態の違いは、ライザー管支持部の構成の違いのみで、その他の構成は、第１実施形態や第１、第２変形例と同様である。したがって、同様の構成については同一参照符号を用い、その説明を省略する。

　第２実施形態は、径の異なる２種類のライザー管のみが使用されることが明らかな場合に適用される実施形態である。このような場合、ライザー管支持部を、ライザー２本分を単位にユニット化すると、大径と小径の順列組合せでその種類は４種類のみとなる。そのため第２実施形態では、ライザー管支持部を、ライザー２本分を単位とするライザー管支持部ユニット１６０として構成する。

　図７は、その内の１種類のライザー管支持部ユニット１６０Ａの構成を示す斜視図である。図７に示されるように、ライザー管支持部ユニット１６０Ａは、ライザー管が各々挿通されるライザー管挿通孔を形成する大小異なる径の２つの円筒部材１６１、１６２と、円筒部材１６１、１６２の上下端を支持する一対の天板１６３、１６４と、円筒部材１６１、１６２の側面を４方から支持し、ユニット全体の強度を維持する板部材１６５から構成される。

　図７の例では、径の異なる円筒部材１６１、１６２をペアとしているが、これ以外のユニットとしては、２つの大径の円筒１６１をペアとするライザー管支持部ユニット１６０Ｂ、１６０Ａの円筒部材１６１、１６２の配置を逆にしたライザー管支持部ユニット１６０Ｃ、２つの小径の円筒部材１６２をペアとするライザー管支持部ユニット１６０Ｄが形成される（図８参照）。

　図８は、ライザー管支持部ユニット１６０と、付属構造物１８、１９の組立体である付属構造部組立体１８０、１９０の平面図であり、図８（ａ）は組み立て後の状態が示され、図８（ｂ）は組み立て前の状態が示される。

　以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。第２実施形態では、ライザー管の種類が特定されているため、その組み合わせに対応する数種類のライザー管支持部ユニットを予め用意しておくことにより、ライザー管の配置決定後、これらを決定されたライザー管の配置に合わせて組み合わせ取り付ける（溶接する）ことで組み付け効率をより高めることができる。

　次に図９、図１０を参照して、第３実施形態の浮体設備に適用されるライザー支持構造体の構成について説明する。第１、第２実施形態からの第３実施形態の違いは、ライザー管支持部の構成の違いのみで、その他の構成は、第１、第２実施形態や第１、第２変形例と同様である。したがって、同様の構成については同一参照符号を用い、その説明を省略する。

　第３実施形態では、ライザー管支持部を、ライザー１本分を単位とするユニットとして構成する。図９、図１０には、例えば大径、小径の２種類のライザー管が使用される場合のライザー管支持部ユニット１７０、１７１が示される。ライザー管支持部ユニット１７０は大径の円筒部材１７２から主に構成され、ライザー管支持部ユニット１７１は小径の円筒部材１７３から主に構成される。各ライザー管支持部ユニット１７０、１７１の上下開口端には、外側に延出するフランジ部１７４、１７５が設けられる。フランジ部１７４、１７５は、円筒部材１７２、１７３の半周部の円弧形状を呈し、付属構造部組立体１８０、１９０を組み立てた後に上方から取り付けることができるようにするために下側のフランジ部は上側のフランジ部よりもその幅が僅かに狭く構成される。上下のフランジ部１７４の間には、円筒部材１７２の母線に沿って延在する３枚の板材１７６が周に沿って等間隔で設けられ、円筒部材１７２、フランジ部１７４、１７４の構造を補強している。同様に、上下のフランジ部１７５の間には、円筒部材１７３の母線に沿って延在する３枚の板材１７７が周に沿って等間隔で設けられ、円筒部材１７３、フランジ部１７５、１７５の構造を補強している。なお、板材１７６、１７７の上下の幅は、上下のフランジ部の幅に略等しく形成される。

　図１０は、ライザー管支持部ユニット１７０、１７１と、付属構造物１８、１９の組立体である付属構造部組立体１８０、１９０の平面図であり、図１０（ａ）は組み立て後の状態が示され、図８（ｂ）は組み立て前の状態が示される。

　第３実施形態では、付属構造部組立体１８０、１９０の間に、ライザー管支持部ユニット１７０、１７１を取り付けるための上下一対の天板２００が設けられる。天板２００には、浮体設備１０の長手方向に長軸を有する略長円形の開口部２０２が多数設けられる。開口部２０２は、例えば１組のブラケット部材２０間に１個ずつ設けられる。ライザー管支持部ユニット１７０、１７１のフランジ部１７４、１７５の大きさは、各開口部２０２の両端の円弧部の径に適合されており、ライザー管支持部ユニット１７０、１７１のフランジ部１７４、１７５は、それぞれ決定されたライザー管の配置に従って、各開口部２０２の両端の円弧部に溶接される。また、このとき、板部材１７６、１７７も上下天板２００間に設けられる板部材に溶接される。

　以上のように、第３実施形態においても、第２実施形態と略同様の効果が得られる。また、第３実施形態の構成では、無駄なユニットの発生がより抑えられ、コストをより低減できる。

　図１１は、第４実施形態のライザー支持構造体の構成を示す横断面図である。第１～第３実施形態のライザー支持構造体では、上部ライザー支持構造体１４Ａにおいてライザー管を保持・固定していたが、第４実施形態のライザー支持構造体では、下部ライザー支持構造体１５で浮体設備にライザー管を保持・固定する。図１１に示されるように、第４実施形態の下部ライザー支持構造体１５は、ライザー管Ｒの運動を水平方向および垂直方向に規制するライザー管支持部１５Ａを備える。下部ライザー支持構造体１５は、第１～第３実施形態と同様に取付台構造体２２Ｂに溶接される。なお、ライザー管支持部１５Ａに装着されたライザー管Ｒには、上部ライザー支持構造体１４Ａを挿通される別のライザー管（不図示）が連結される。なお、その他の構成に関しては、第１～第３実施形態と同様であり、構造補強の構成に関しては、例えば、取付台構造体２２Ｂの最上部に対応する位置にあるウェブフレーム（２６）が、第１実施形態の説明と同様の方法で補強されてもよい。また、下部ライザー支持構造体１５に設けられるライザー管支持部１５Ａは、第２、第３実施形態のライザー管支持部１６のように、所定数のライザー管を単位とした、複数の分割されたユニットから構成されてもよい。

　以上のように、第４実施形態においても第１～第３実施形態と略同様の効果を得ることができる。

　また、第１～第４実施形態の変形例として、ブロックの段階で予めブラケット部材２０を外板１２に直接取り付けておき、ブロック接続後にライザー管支持部１６や付属構造部１８、１９をこのブラケット部材２０に取り付けることも可能である。この場合、ブラケット部材２０は取付台構造体として構成され、上部ライザー支持構造体には含まれない。

　なお、本実施形態における構造補強は、補強材でウェブフレームを置き換える構成以外であってもよい。

　１０　浮体設備
　１２　外板
　１４　ライザー支持構造体
　１４Ａ　上部ライザー支持構造体
　１４Ｂ、１５　下部ライザー支持構造体
　１５Ａ、１６　ライザー管支持部
　１８、１９　付属構造部
　２０　ブラケット部材
　２２Ａ、２２Ｂ　取付台構造体
　２６　ウェブフレーム
　２８Ａ、２８Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ　補強材
　１６０、１６０Ａ～１６０Ｄ　ライザー管支持部ユニット
　１６１、１６２　円筒部材
　１７０、１７１　ライザー管支持部ユニット
　１７２、１７３　円筒部材
　１７４、１７５　フランジ部
　２００　天板
　２０２　開口部
　Ｒ　ライザー管

Claims (13)

1. 　外板と、前記外板の外側に取り付けられるライザー支持構造体を備え、前記外板に前記ライザー支持構造体を取り付けるための取付台構造体が設けられることを特徴とする浮体設備。
2. 　前記外板の内側に沿って垂直方向に設けられるウェブフレームを備え、前記ライザー支持構造体の取り付けられる位置において、前記ウェブフレームが構造補強されていることを特徴とする請求項１に記載の浮体設備。
3. 　前記ライザー支持構造体が、ライザーを挿通し保持・固定するライザー管支持部を備え、前記取付台構造体が前記ライザー管支持部を支持する構造体として構成されることを特徴とする請求項１～２の何れか一項に記載の浮体設備。
4. 　前記ライザー支持構造体が、ライザーを挿通し保持・固定するライザー管支持部と、前記取付台構造体を介して前記外板に取り付けられ前記ライザー管支持部を支持する構造体とに分割して構成されることを特徴とする請求項１～２の何れか一項に記載の浮体設備。
5. 　前記ライザー管支持部を支持する構造体が、ブラケット部材として構成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の浮体設備。
6. 　前記ライザー管支持部を支持する構造体が前記浮体設備の前記外板に取り付けられた後に、前記ライザー管支持部が前記ライザー管支持部を支持する構造体に取り付けられることを特徴とする請求項３～５の何れか一項に記載の浮体設備。
7. 　前記ライザー管支持部が、ライザー２本分を単位とするユニット構造を備えることを特徴とする請求項３～６の何れか一項に記載の浮体設備。
8. 　前記ライザー管支持部が、ライザー１本分を単位とするユニット構造を備えることを特徴とする請求項３～６の何れか一項に記載の浮体設備。
9. 　前記ライザー管支持部が天板を備え、前記天板には、２個分の前記ユニット構造を取り付け可能であり、長手方向両端が円弧形状を呈する開口が設けられ、前記両端の円弧形状を呈する部分にそれぞれ１個の前記ユニット構造が取り付けられることを特徴とする請求項８に記載の浮体設備。
10. 　前記ユニット構造が、前記円弧形状に適合する半周分のフランジ部を備えることを特徴とする請求項９に記載の浮体設備。
11. 　前記ライザー管支持部が喫水よりも上方に配置されることを特徴とする請求項３～１０の何れか一項に記載の浮体設備。
12. 　前記ライザー管支持部が喫水よりも下方に配置されることを特徴とする請求項３～１０の何れか一項に記載の浮体設備。
13. 　外板と、前記外板の外側に取り付けられるライザー支持構造体とを備える浮体設備の製造方法であって、
    　前記外板に前記ライザー支持構造体を取り付けるための取付台構造体が設けられるとともに、前記ライザー支持構造体が、ライザーを挿通し保持・固定するライザー管支持部と、前記取付台構造体を介して前記外板に取り付けられ前記ライザー管支持部を支持する構造体とに分割して構成され、
    　前記ライザー管支持部を支持する構造体を前記外板に取り付けた後に、前記ライザー管支持部を、前記ライザー管支持部を支持する構造体に取り付ける
    　ことを特徴とする浮体設備の製造方法。

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