NO314930B1 - Sparplattform - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en marin sparplattform ifølge kravinnledningen.

Mange forskjellige typer av plattformer har vært anordnet for boring av oljebrønner til sjøs. På grunt vann blir faste plattformer som oftest brukt. I dypere vann kan sparplattformer være mer passende. En sparplattform er et flytende fartøy som blir holdt på plass ved forankringsliner. Sparplattformer har typisk et langt vertikalt sylindrisk skrog som understøtter en plattform over vannlinjen. Når plattformen gir rom for boring og vedlikehold av olje- og gassbrønner, kan produksjonsbrønnene være anordnet langs den ytre kant av plattformen, eller produksjonsbrønner kan være plassert i sentrum av plattformen med en "månebukt" gjennom sentrum av skroget.

Konstruksjoner for sparplattformer må ta i betraktning virvelinduserte vibrasjoner i skroget, og kan, avhengig av herskende strømmer og skrogets dimensjoner og stivhet, benytte noen fremgangsmåter for å undertrykke vibrasjoner forårsaket av virvelavløsning.

Spiralformede plateganger er ofte inkludert i skorsteiner og andre vertikale sylindere i luft for å redusere vibrasjoner forårsaket ved virvelavløsning, men effektiviteten ved spiralformede plateganger i vann, og kortere sylindere så som rundbolt, er mindre enn hva som er ønsket.

En variasjon av skjermer og glattkledninger har vært foreslått eller brukt for å redusere vibrasjon forårsaket ved virvelavløsning fra rørformer i vann. Disse skjermene og glattkledningene kan være betydelig mer effektive til å redusere vibrasjoner forårsaket av virvelavløsning enn spiralformede plateganger, men er typisk vanskelige og kostbare å anordne på en rørform så stor som skroget på en sparplattform.

Plattformer av ovennevnte type er kjent blant annet fra EP 0 256 177, GB 1 492 456 og GB 2 153 962.

Det er derfor et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe en sparplattform som er mindre enn utsatt for virvelinduserte vibrasjoner enn sparplattformer ifølge tidligere teknikk. Det er videre et mål å frembringe en slik plattform som har, over i det minste en del av sin aksiale lengde, en perforert skjerm. Et annet mål er å frembringe en slik plattform hvor den perforerte skjerm lett kan installeres og er forholdsvis billig. Dette oppnås med de i kravene anførte trekk.

Den marine sparplattform ifølge oppfinnelsen omfatter et i hovedsak" vertikalt sylindrisk flytende fartøy, og en skjerm som omgir det vertikale sylindriske fartøy, hvor skjermen omfatter to i hovedsak perpendikulært kryssende sett av elementer.

Elementene er fortrinnsvis fabrikkert av skumfylte fiberglasselementer.

I en foretrukken utførelse, danner de perpendikulært kryssende elementer et gitter som har åpninger med dimensjoner på mellom 0,05 og omkring 0,35 fartøydiametere.

Hvert sett av elementer inneholder med fordel elementer hvor senterlinjene for elementene er atskilt med omkring 0,06 til omkring 0,6 fartøydiametere.

Skjermen er fortrinnsvis fremstilt i paneler som kan festes på fartøyet ved bruk av avstandsstykker.

Sparplattformen ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis en olje-og/eller gassproduksjonsplattform, men flytende plattformer kunne konstrueres for andre passende formål. Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i mer detalj og gjennom eksempler, med henvisning til den medfølgende tegning, hvor figur 1 er en skjematisk tegning av sparplattformen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Det henvises nå til figur 1, som viser en sparplattform ifølge oppfinnelsen, 1, flytende i sjøen, 2, forankret med kabler, 3. Sparskroget er et i hovedsak sylindrisk fartøy som flyter vertikalt i vannet. En skjerm 4, omfattende to parallelle sett av elementer 5 og 6, er understøttet omkring 0,03 til omkring 0,12 spardiametere fra overflaten av sparfartøyet 7. Sparfartøyet gir oppdrift til å understøtte en plattform 8, ovenfor vannoverflaten. Plattformen kan for eksempel brukes som en bore- eller produksjonsplattform for produksjon av olje og gass fra undersjøiske reservoarer. En typisk olje- og gassproduksjonssparplattform kan være 10 til 30 meter i diameter og 100 til 200 meter dyp. Stigerør for boring, produksjon og eksport kan plasseres rundt utsiden av skroget, enten innenfor, utenfor eller som en integrert del av skjermen. Alternativt kunne slike stigerør plassert på innsiden av en "månebukt" som løper gjennom sentrum av skroget. Skjermen trenger ikke å ligge rundt hele skroget. Å dekke bare en del av skroget kan gi tilstrekkelig understøttelse av virvelinduserte vibrasjoner til å være effektiv. Det er foretrukket at minst 25 % av den neddykkede lengde av skroget er omgitt av en skjerm ifølge den foreliggende oppfinnelse. Når strømmer nær overflaten ventes å ha større hastigheter enn dypere strømmer, kan plassering av skjermen ifølge den foreliggende oppfinnelse bare rundt den øvre del av den neddykkede del av skroget være tilstrekkelig effektiv til å redusere virvelinduserte vibrasjoner.

Elementene i skjermen er vist løpende vertikalt og horisontalt, men de kan løpe i andre i hovedsak perpendikulære retninger. Åpningene mellom skjermelementene er fortrinnsvis omkring 0,05 til omkring 0,35 spardiametere. Avstanden mellom senterlinjene for parallelle elementer er fortrinnsvis mellom 0,06 og omkring 0,6 diametere. Denne kombinasjon av åpninger og størrelse og avstand mellom elementene resulterer i en "porøs" perforert skjerm. Med porøs mener man at åpningene i skjermen overskrider omkring 40 % av det totale areal av skjermen (totalt areal omfattende åpningsareal), og fortrinnsvis mer enn omkring 50 % av det totale areal av skjermen. Typiske perforerte skjermer testet for undertrykkelse av virvelinduserte vibrasjoner i undersjøiske rørformer har vært meget mindre "porøse". Den økede porøsitet av den foretrukne skjerm ifølge den foreliggende oppfinnelse har vist seg å være mer effektiv enn en mindre porøs skjerm, og reduserer betydelig mengden av materialet som er nødvendig til å fremstille skjermen. Den mer porøse skjerm er derfor mindre kostbar å fremstille, og lettere å feste på skroget.

Skjermen ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis festet på sparfartøyet ved avstandsstykker som understøtter skjermen mellom omkring 0,03 og omkring 0,12 diametere fra utsiden av skroget. Skjermen kan fremstilles i segmenter med en større som kan fabrikkeres og håndteres med konvensjonelle midler. Panelene av skjermen kan være kjerner av skummet polyuretan dekket med fiberglass, konstruert på tilnærmet samme måte som lystbåter, og alminnelig fabrikkert.

Konstruksjon av fiberglassdekket polyuretanskum resulterer i at panelene får en oppdrift, og derfor ikke øker vekten som sparplattformen må understøtte i vannet.

Effektiviteten av den perforerte skjerm ifølge den foreliggende oppfinnelse for å redusere virvelindusert vibrasjoner ble demonstrert ved målinger av vibrasjonsamplituder i et aluminiumsrør med utvendig diameter 11,4 cm og innvendig diameter 10,8 cm i en strømtank med og uten skjermer ifølge den foreliggende oppfinnelse. Testrøret hadde en total lengde på 1,487 m, av hvilket 1,22 m var neddykket i strømtankens vann og utsatt for strøm. Røret var montert vertikalt og utkraget med den frie ende pekende nedover. Bunnen på røret var utstyrt med et kuleledd og en øyebolt var festet på kuleleddet. Øyebolten ble brukt til å plassere røret i strekk. En 3,18 mm diameter vaier var festet i øyebolten for å plassere røret i strekk. Vinyltape ble viklet rundt vaieren for å undertrykke vibrasjoner i vaieren. Biaksiale akselerometere av typen Columbian Model HEVP-14 ble montert på den øvre og endre ende av røret, inne i maskinerte innsatser i endehettene. Akselerometrene var omkring 147 cm fra hverandre.

De perforerte skjermer var laget av 0,61 mm tykk rustfri stålplate, og rullet en skjerm med innvendig diameter på 14 cm. Firkantede hull ble stanset i platen før rulling av denne. Tolv rør med 2,382 mm diameter ble understøttet symmetrisk rundt røret for å modellere produksjonsstigerør utenfor en sparplattform. Rørene var atskilt fra skroget med 6,35 mm.

Røret var understøttet ovenfra ved en fjær med en stivhet på 17,9 kg/cm med en belastningscelle plassert under fjæren. Drag på rør/skjerm-kombinasjonen ble målt ved å anordne en horisontal fjær med en stivhet på omkring 9 kg/cm forbundet ved den fremre ende av kombinasjonen, strukket opp til en omkring 45,4 kg kraft.

Rør/skjerm-kombinasjonen ble plassert i en strømtank hvor vann kunne sirkulere med en nesten jevn strømningsprofil. Det segment av strømtanken i hvilken rør/skjerm-kombinasjonen var plassert var 107 cm bred og omkring 366 cm dyp.

Strømningshastigheten ble målt med en Swoffler-modell 2100 elektromagnetisk strømningsmåler plassert omkring 366 m nedstrøms fra røret og over til en side, slik at det var utenfor sylinderens kjølevannsstripe, men borte fra strømtankens vegg. Strømmen ble holdt til 3 m pr sekund for hver test.

Analoge spenningssignaler fra akselerometeret ble forsterket ved bruk av en Lavteck Notebook datasamlingsprogram og lagret på en diskett i en Compaq personlig datamaskin. Samplingsfrekvensen var 128 Hz. Rådata fra akselerometeret var i henhold til de følgende trinn: 1. Rådata ble skalert i henhold til innstillingen på Iadningsforsterkerne og omformet til de riktige tekniske enheter. 2. Akselerasjoner ble Fourier-transformert for å oppnå frekvensspektrene for linje- og transversal akselerasjon.

3. Spektrene ble invers Fourier-transformert for å gi akselerasjon-tidshistorie.

4. De filtrerte akselerasjoner ble dobbelt integrert ved bruk av trapesregelen i tidsdomene for å produsere forskyvning-tidshistorier.

5. Rot-middel-kvadrat (RMS) forskyvninger ble beregnet fra tidshistoriene.

6. Dragkoeffisienter (Cd) ble også målt for hver test.

Testene ble utført med vannhastigheter omkring 60 cm til omkring 180 cm pr sekund, i inkrementer på omkring 6 cm pr sekund. Tabellen nedenfor viser minimumsforholdene (RF) av rms-forskyvningen for bare rør dividert med rms-forskyvningen av rør med skjerm. Minimurnsforhold observert fra både de øvre og nedre akselerometrene er rapport i tabellen.

Fra tabellen kan man si at hver skjerm reduserer vibrasjoner forårsaket ved virvelavløsning. Skjermer med større enn omkring 40 % porøsitet er overraskende effektive i å redusere vibrasjoner forårsaket ved virvelavløsning. Dragkoeffisientene er generelt redusert med øket porøsitet. Øket hullstørrelse reduserer også generelt virvelinduserte vibrasjoner og reduserer dragkoeffisientene.

Claims (4)

1. Marin sparplattform omfattende et i det vesentlige vertikalt sylindrisk skrog og en skjerm som omgir skroget og omfatter to i det vesentlige perpendikulært kryssende sett med elementer, karakterisert ved at skroget har oppdrift og at åpninger i skjermen, utformet av de to elementsett, utgjør mer enn 40 % av skrogets totale areal, idet de perpendikulært kryssende elementer danner et gitter med åpninger med en størrelse som er mellom 0,05 og 0,35 ganger skrogets ytre diameter.

2. Plattform ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert elementsett inneholder elementer hvor elementenes senterlinjer har en avstand på mellom omkring 0,06 og omkring 0,6 ganger diameteren av det sylindriske skrog.

3. Plattform ifølge krav 1, karakterisert ved at elementene er fremstilt av skum med fiberglass.

4. Plattform ifølge krav 1, karakterisert ved at skjermen er fremstilt i paneler som er festet til skroget med avstandsstykker.