NO783914L - Framgangsmaate og anordning for plassering av plattformer for oljeutvinning e.l. - Google Patents

Description

Framgangsmåte og anordning for plassering av platformer

for oljeutvinning e.l.

Oppfinnelsen vedrører framgangsmåter for posisjonering av off-shore plattformer (dvs. £or installasjon til sjøs eller i et annet veoskeaktig miljø), spesielt for petroleums-produksjon, liksom innretninger og apparater for etablering av slike.

Man har ofte, like til nå, installert slike plattformer, over havbunnen eller lignende, før boring av brønner,

slik at, for hver installasjon,kommer tiden til boring av brøn-ner i tillegg til tiden for plattformkonstruksjon, plattformen blir dessuten mer kompleks ettersom den også må omfatte bore-utstyr.

Det synes mer fordelaktig å montero plattformer på brønnene, dvs. på brønnhodene til allerede borede brønner (ved dertil egnet utstyr som kan brukes om igjen på forskjellige steder), dette vil senke den totale tid for installasjon og forenkle plattformen.

Men i dette tilfellet, må spesielle fremgangsmåter

og innretninger brukes for å sikre at hvert brønnhode installert på plattformbroen, etter montasje, vil befinne seg nøyak-tig vertikalt over brønnhodet allerede installert på havbunnen.

Oppfinnelsen har således som hovedformål å sikro en

spesielt enkel utførelse av disse fremgangsmåter og innretninger.

Man går fram på følgende måte, ifølge oppfinnelsen*for å sikre en korrekt plassering av plattformen i forhold til minst en basisplate montert på havbunnen som bærer ett eller flere rørhoder som korresponderer til brønner boret i havbunnen, at den nevnte plattform, allerede bragt i en nærliggende posisjon, kan manøvreres ved hjelp av kabler eller lignende organer fra plattformen og som onder i forskjellige faste ank-ringspunktér på havbunnen, disse forskjellige ankringspunkter liksom manøvreringsinnretningene er fordelt på en slik måte at bevegelsene såvel horisontalt som ved rotasjon rundt en vertikal akse gjennom plattformen kan formidles gjennom disse, inntil den ideelle plassering or oppnådd, denne er markert ved dertil egnede midler optiske, ultralyd eller andre.

Spesielt ved en plattform med tungt fundamont beregnet på å plasseres på havbunnen som definitiv forankring, plasseres, i det nevnte fundament, minst i en utsparing av en form som, med passende tilpasning, tilsvarer den ytre form av basis-platea for brønnene.

Det er forutsatt styringsinnretninger, ifølge©n annen innretning som tilhører oppfinnelsen, som gir on korrekt føring av det nevnte fundaaient i forhold til basisplaton under nedsenkning av plattformen mot sin endelige posisjon*

De nevnt©innretninger kan på den ene side fordelaktig utføres som styringspinner fortrinnsvis plassert rundt pe-riferien på basisplaten til brønnehe»©lier, på den annen side, styrcrør» som eventuelt glir i hverandre, båret av plattforra-fundamentet og som kan gå i inngrep med endene av de nevnte pinner vsd nedsenkning av den nevnte plattform.

Styrerørene bæres spesielt av fundamentet loddrett over styrepinnene.

Ved inngrep har do nevnt© rør et visst spillerom i forhold til endene på pinnene, dette spillerommet reduseres etter hvert gjennom cn skulder oller en indre innsnevring.

Oppfinnelsen omfatter, bortsett fra disse innretninger, visse andre innretninger som med fordel kan brukos på samme tid og som omtales mer eksplisitt senere.

Den omfatter, mer spesialt, visse anvendelsesmåter (spesielt for plattformer med tungt fundament), liksom visse utførelser, av de nevnte innretninger; og den omhandler også

i denne sammenheng nye industrielle produkter, innretninger og apparater for utføring av den omtalte fremgangsmåte»liksom spesielle deler og konstruksjoner for bruk av disse, som pro-duksjonsplattformer for petroleum som brukor de nevnte fremgangsmåter.

Den kan, godt forstås ved hjelp av den beskrivelse som følger liksom de vedlagte tegninger, de nevnte beskrivel-ser og tegninger er, selvsagt av indikerende natur* Figur 1 og 2, viser, respektive i vertikalt og horisontalt plan skjematisk, en off-shore plattform over en forank-ringsplate allerede plassert pa havbunnen og til hvilken en eller flere brønner er forbundet under utførelse av posisjone-rings- og forankringsoperasjonene. Figur 3 viser do samme konstruksjoner i et senere

stadium av operasjonene.

Figurene 4 til 6 viser, i større målestokk og delvis, de samme konstruksjoner i tre suksessive faser av operasjonene, under nedsenkning av plattformen mot sin endelige forankrings-posisjon, figur 6 viser dessuten en annen variant av oppfinnelsen. Figur 7, er en gjennomskåret perspektivtegning, i

større målestokk, som viser hoveddelene i oppfinnelsen.

Ifølge oppfinnelsen, dens anvendelser og dens forskjellige utførelser, idet man har cn plate P (fig. 1-5) allerede festet til havbunnen og i hvilken en eller (vanligvis) flere brønner som allerede er boret blir tilknyttet, en slik plate'blir i det følgende kaltL^erbj^„si2late'_'J»°S når nan skal forankre over denne platen, en off-shore plattform, f.eks. av type med tungt fundament 1 beregnet på å bære en øvre bro 2 via kolonner eller søyler 3 eller andre innretninger, hvis høy-de er funksjon av sjødybden F, det hele skai etter forankring sørge for at brønnhodene på broen f blir liggende vertikalt over brønnehe i fundamentet P, slik at det kan etableres rør-forbindelse mellom dem, bærer man seg ad som følger eller på lignende måte.

Først gjøres slik at plattformen - hvis initielle posisjon etter at den ér kommet til arbeidsstedet, er slik at nedre kant 4 av fundamentet 1 har en viss avstand h (fig. 1) til platen P - blir bragt til å innta en utgangsposisjon (fig, 2) fra hvilken den kan nærme seg vertikalt til sin definitive posisjon.

I det tilfellet at rian har en plattform med tungt fundament, slik son vist, utstyres denne mot siden av sin bunnflate 4, med en utsparing slik dimensjonert at denne utsparingen kan omslutte, med tilstrekkcligsidespill, fler-brø nnsplaten IP med tilknyttede organer.

Utsparingen 5 ican munne ut i bunnplaten 4 på fundamentet 1 bare hvis den er utstyrt med rørtilkoplinger som kan forbinde brønnhodene på broen og brønnutløpene i platen P. Forøvrig kan den også plasseres andre steder på fundamentet 1.

Den nevnte utsparing 5 kan f.eks» plasseres til siden for den sentrale vertikalaksen Z*Z (figc i) dersom brønn-hodene på broen Z selv er plassert til siden av den nevnte akse, slik det ofte ér tilfellet. Dette er imidlertid bare et eksempel.

Det er nødvendig, ut fra dette utgangspunkt, å ut-styre oppfinnelsen med innretninger for å kommunisere til plattformen hvilke horisontale forflytninger såvel som rotasjoner rundt vertikalaksen som er nødvendige. Disse må kombineres med egnede markeringsinnretninger optiske, ultrasoniske eller andre, som kan gi god tilpasning mellom aksene til brønnene på broen 2 og de på platen P.

For dette formål har man tyddttil et system av kabler (kjeder eller lignende) forbundet, på den ene side til spill plassert på plattformen eller broen og på den annen side, til forskjellige ankringspunkter plassert i en passende avstand fra platen P, det hele er utført på en slik måte at trekkeope-rasjonene utført med spillene (eller andre innretninger) gjør det mulig å utsette plattformen for alle slags bevegelser, så vel horisontal forflytning som rotasjon rundt vertikalaksen, dette kan oppnås - bl.a. - ved å plassere trekkablene'etter minst to par av parallelle linjer med en viss avstand fra den nevnte akse, slik at det etableres motsatte rotasjonsmomenter.

Posisjoneringsoperasjonon finner, selvfølgelig, sted

i kombinasjon med bruk av markeringsinnretninger optiske, ultrasoniske eller andre, plassert samtidig på plattformen og platen P.

I fig. 1-3 har man illustrert skjematisk en av de fremgangsmåter som er mulig å bruke ved den prosess som net-topp er beskrevet.

For den første posisjoneringsoperasjonen, har man, f.eks., tydd til flere slepebåter Rj (fig. 2 og 3), som påvir-ker plattformen gjennom forankringskabler 6 i forskjellige punkter fordelt rundt plattformen. Disse slepebåtene kan be- holdes, av sikkerhetéårsaker i fall en fortøyningsline skulle briste, f.eks., under den siste fase av plasseringsoperasjonen.

For den andre posisjonoringsoperasjonen, brukes kablene 7 i fig. 1 til 3, disse er først festet til havbunnen i 8 enten ved peler 9 som er satt ned i havbunnen F (fig* 2)og 3) eller ved ankrer eller lignende innretninger, kablenes andre ender or foreløpig festet til en ventebøye 10 (fig. 1).

Det er således nødvendig, når posisjonering skal starte, å få tak i denne siste enden ved hjelp av en kabel eller line 11 som fra starten er delvis innrullet på det korresponderende spill 12 som er båret av broen 2 på plattformen, slik at det etableres forbindelse mellom hver pele 9 og det korresponderende spill 12.

Fig. 2 viser, i horisontalplan, den valgte konstruksjon for kablene 7. Man ser at det er fire av disse, som følg-er parallelle linjer adskilt med en avstand E for at trekk-kreftene fra de fire korresponderende spill 12, om nødvendig kan sikre en regulering av posisjonen som spesifisert ovenfor.

Operasjonen mod oppfisking av kablene 7 ved line eller kabel 11 fra bøyen 10, gjøres på vanlig måte, fra en slepebåt eller servicebåt som R2i fig*1. Enden av kabelen 7 blir først skilt fra bøyen, deretter gjort fast til linen 11 (stiplet i fig. 1), deretter blir det hele frigjort.

En interessant utførelse or illustrert på fig. 1 og 3, den består i at trekk-kreftene som opereees fra plattformen bringes til å virke så lavt som mulig, dvs. på fundamentet 1, dette skjer ved at man lar kabelen il eller 7 passere i nærheten av fundamentet gjennom trinser slik som 13 (fig. 1 og 3). Andre trinser 14, IS bringer den nevnte kabel til det korresponderende spill 12.

På denne måten, kan lengden av kablene 11, 7 vare så kort som mulig, slik at forlengelsen på grunn av variasjoner i trekk-kreftene, spesielt under innflytelse av vind, blir så små at de ikke endrer vesentlig på presissjonen i posisjoneringen.

På den annen side blir reaksjonskreftene mot plattformen svært nær horisontalen, slik at man unngår forstyrrende inklinasjonsmomenter.

Endelig, vil resultanten av disse reaksjonskreftene passere i liten avstand fra rotasjonssentret til fundamentet som skal posisjoneres. Av denne grunn vil ankringskreftene og posisjoneringen influeres mindre av at plattformen ruller.

La oss endelig legge til at på fig. 1 og 3 har man vist en kran 16 i kombinasjon med linen eller manøvreringskab-elen 11 i hvis ende den nevnte kabel fastgjøres før sin sammen-kobling med kabelen 7.

På fig. 3, har man antatt at de to kablene 7 og 11 kobles sammen i 17 og det er på denne kombinasjonen av to kabler at trekk-kreftene fra spillet 12 virker* Selvsagt kunne man gjøre det slik at bøyen 10 hadde en viss reserve av kabel som kunne festes direkte til spillet 12, uten tap av kontinui-tet.

Idet man nå disponerer en innretning for nøyaktig posisjonering over platen P, kompletteres denne innretning ved egnede midler for å sikre vertikal posisjonering av plattformen under siste del av fortøyningsoperasjonen slik at den nevnte plate omsluttes.

Disse midler kan utføres på flere måter.

Man kan med fordel bruke den utførelse som er vist i fig. 4 til 6: - på den ene siden i kombinasjon med platen P fremspringende innretninger som kan stikke inn i fundamentet, disse innretninger kan fordelaktig utgjøres av styringspinner 18 passende plassert rundt den nevnte plate og nøyaktig plassert i forhold til denne, - og, på den annen side, utstyres fundamentet 1, mest fordelaktig i det indre av dets utsparing med rørformede styringer 19 eller lignende innretninger for å komme i inngrep med de frie ender til styrepinnene 18.

Disse styringene 19 kan med fordel monteres løst glidende (i 20, fig. 4-6) i forhold til utsparingen 5, slik at disse når de omslutter styrepinnene (fig. 4 og 5) tillater plattformen å senkes uten å hindres av de nevnte styreinnret-ninger som da beveger seg relativt i forhold til fundamentet 1.

Den øvre ende til styrepinnene 18 er avrundet, som vist i 21. Styrerørene 19 manøvreres ved liner 22 fra broen 2.

Fig. 7 viser i perspektiv, mod noen detaljer, platen

P og fundamentet 1, mer eller mindre vises utsparingen 5 og rørene 19. Optiske innretninger (TV-kameraer eller lignende)

er vist 1 23 og hydro-akkustiske innretninger 24, 25.

Denne figuren viser likeledes sentreringsinnretning-er 27 som er montert inne i styrerørene 19, dette for å forbed-re presisjonen i sentreringen vis a vis styrepinnene 18, andre innretninger kan også brukes for samme formål.

Den vertikale styring av plattformen kan, selvsagt, gjøres på andre måter enn som vist her. Det er således, stadig som eksempel, vist i fig. 6 en variant der man istedet for de ovenfor nevnte styrerør ganske enkelt bruker faste styreklosser 26 som bæres av utsparingen 5 og som glir mot sidene på styrepinnene 18 eller mot andre innretninger festet til platen P.

Det er å bemerke at styrepinnene 18 kunne monteres

mer adskilt enn platen P tillater, i dette tilfelle raåtte før-ingene 19, istedet for å cionteres løst glidende mot styrepinnene i utsparingen slik som i 5, plasseres i dertil egnede hull boret gjennom fundamentet 1.

"Air dette, følger, at samme hvilken utførelse som vol-ges, kan man plassere en plattform, spesielt av type tungt fundament, over en plate P f.eks. en flerbrønnsplate på forhånd plassert på havbunnen, ved å benytte de følgende suksessive operasjoner:

- Forutgående plassering ved hjelp av slepebåter Rj

og forbindelse av fortøyningskablene 7, installert på forhånd, til trekklinene 11, I løpet av disse operasjonene, blir plattformen fylt iaed ballast til et nivå der det gjenstår en sikker-hetsavstand h mellom det høyeste punkt på platen og det laveste punkt på fundamentet (f.eks. 1-2 m); - posisjonering av plattformen ved bruk av spillene 12 og fortøyningskablene slik at føringsrørene 19 befinner seg vertikalt over styrepinnene, dette kontrolleres ved hjelp av TV-kameraer 23. Rørene 19 blir deretter senket slik at de kommer til å omslutte styrepinnene 18, styreskuldrene 27 vil støte mot toppen på styrepinnene dersom posisjoneringen ikke har vært tilstrekkelig nøyaktig, som vist 1 fig. 4i - fylling av ballast i plattformen til det laveste

punkt på fundamentet (fig. 5) befinner seg nær havbunnen.(f.eks. 20-50 era); - korrigering av posisjoneringen ved hjelp av spillene 12 og fortøyningskablene inntil sentreringsskuldrene 27 glir ned på styrepinnene 18, styrerøTene 19 faller, under på-virkning av sin egen vekt, ned til bunnen. Posisjonen vist i fig. 5;{ - endelig fylling av ballast i plattformen til den kommer i kontakt med havbunnen (fig. 6),

Alle disse operasjonene bør gjøres i godt vær med begrensede dønninger, vind eller strøm som forøvrig tjener som kriterier for dimensjonering av fortøyningskabler, styrepinner og styrerør.

Man får således, i alle fall, en konstruksjon som svarer fullstendig til sitt formål, og som er enkel å frem-stille.

Som det fremgår av seg selv, og dessuten av det som går foran, er oppfinnelsen på ingen måte begrenset til de anvendelser og utførelser som her er blitt spesielt beskrevet, den omfatter, tvertimot, alle varianter.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for posisjonering av produksjons-plattformer for olje som skal installeres til havs eller i annet væskemiljø over en plate allerede fiksert til havbunnen eller lignende, som bærer rørhoder for brønner, fremgangsmåten bruker kabler i samarbeide med spill båret av plattformen og ankrer på havbunnen, karakterisert av at man bærer seg ad slik at kablene brukes til å posisjonere plattformen ved rotasjonsbevegelser og sideveis forflytninger, slik at plattformen kommer til en korrekt posisjon over den nevnte plate som er utstyrt med egnede innretninger for å samvirke med egnede styringsinnretninger båret av fundamentet på plattformen, vertikal nedføring av denne vil deretter føre deli nevnte fundament til eksakt posisjon.

2. Plattform med tungt fundament, spesielt for posisjonering ved fremgangsmåten beskrevet i patentkrav 1, karakterisert av at fundamentet er utstyrt med minst en utsparing av passende dimensjoner, som skal omslutte platen plassert på havbunnen som bærer rørhodene til brønnene.

3. Plattform og installasjoner for utføring av fremgangsmåten beskrevet i patentkrav 1, karakterisert av at kablene, såvel som deres forankringspunkt på havbunnen og deres spill på plattformen er utført slik at de nevnte kabler fremstår som to eller flere par av bairallelle kabler i forhold til en vertikal akse, spesielt den sentrale akse til platen som bærer brønnholéne.

4. INstallasjoner for utføring av fremgangsmåten i patentkrav 1, spesielt ifølge patentkrav 3, med posisjonerings-kabler, karakterisert av at hver av de nevnte kabler, under plassering av plattformen, utgår fra et spill båret av denne, og deretter passere gjennom en føring ved fundamentet og går til en bæreinnretning før den kobles til en kabel på forhånd forankret til havbunnen, manøvrering av plattformen under plassering foregår ved styring av de forskjellige kabler gjennom de korresponderende spill.

5. Plattform og installasjoner for gjennomføring av fremgangsmåten beskrevet i patentkrav 1 eller 2, karakterisert av at styreinnretningene på platen utgjøres av styrepinner plassert ved innboring eller på annen måte rundt den nevnte plate, og at styreinnretningene på fundamentet bæres av dertil egnede innretninger i det nevnte fundament ved eller i nærheten av utsparingen beregnet for platen.

6. Installasjoner ifølge patenkrav 5, karakterisert av at innretningene båret av plattformens fundament omfatter rør som med fordel kan monteres løst glidende beregnet på å omslutte styrepinnene.

7. Installasjoner ifølge patentkrav 6, karakterisert av at de nevnte rør, med tverrsnitt større enn styrepinnene, er utstyrt med en indre innsnevring for å sikre, mot slutton av monteringen, en mer nøyaktig posisjonering.

8. Installasjoner ifølge patentkrav 5 og 6, karakterisert av at styrepinnene plasseres umiddel-bart rundt platen med brønnhodene og at det førformede føring-er monteres løst glidende i utsparingen som er beregnet på å omslutte den nevnte platen.

9. Installasjoner ifølge patentkrav 5, karakterisert av at det brukes styreklosser i utsparingen i fundamentet som kan gli mot de ytre flater til styrepinnene.