DK141103B - Platformkonstruktion til anvendelse i vand. - Google Patents

Description

fwY

V^Ra/ (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1411 03 DANMARK (si) int ci.3 e 02 d 21/00 f(21) Ansøgning nr. 6483/72 (22) indleveret den 27· dec. 19^2 (23) Løbedag 27· dec. 1972 (44) Ansøgningen fremlagt og , 1 on fremlæggeleesskriftBt offentliggjort den 1^·· jan. 19*^

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

27- dec. 1971, 212074, US

9. feb. 1972, 224754, US

(71) TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION, 135 East 42nd Street, New York, Έ.Υ. 10011, US.

(72) Opfinder: George Edward Mott, 5904 Flower Drive, Metairi, Louisiana 70004, US: James Phillip-Wil'bourn, 7524 Malvern Drive, New Orleans,

Louisiana 70126, US.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Th. Ostenfeld Patentbureau A/s.

(54) Platformkonstruktion til anvendelse i vand.

Den foreliggende opfindelse angår en platformkonstruktion til anvendelse i vand og i øvrigt af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Ved boring efter og produktion af olie fra positioner til havs er det muligt og i de fleste tilfælde ret normalt at forankre en stiv platform eller lignende konstruktion til havbunden og derefter udføre det nødvendige antal olieboringer fra konstruktionen. Sådanne platforme er i mange tilfælde konstrueret således, at de, efter fremstilling på land, kan transporteres flydende til en .ønsket position til havs enten ved egen kraft eller ved bugsering.

Når platformen har nået en ønsket position og er blevet forankret til havbunden på stedet, anbringes der normalt et arbejdsdæk over vandoverfladen. Dækket rummer de forskellige, former for udstyr, der 2 141103 normalt er forbundet med en bore- eller produktionsoperation.

I de fleste tilfælde omfatter sådant udstyr et boretårn, et drejebord og optrækningsudstyr, der er nødvendigt for at udføre en normal boreproces. Sådanne arbejdsplatforme, der anvendes til vands, bygges af praktiske hensyn tilstrækkeligt stærke til at modstå de forventede miljøbetingelser på det pågældende arbejdssted.

Som følge heraf har strukturerne tilbøjelighed til at blive forholdsvis kostbare, og derfor betinger god økonomisk sans, at platformen bjærges med henblik på genanvendelse i så stor udstrækning som muligt ved afslutningen af dens brug.

Platformkonstruktionerne er normalt af en sådan art, at de holdes på plads ved hjælp af forankringer i havbunden. Dette kan opnås ved at ramme pæle gennem konstruktionens nedadrettede ben eller ved hjælp af ankre, der, f.eks. i kæder eller kabler, hænger ned fra konstruktionen. Konstruktioner af denne art er normalt ikke konstrueret med henblik på stor sødygtighed, og det er derfor ønskeligt, at konstruktionen transporteres mellem arbejdsstederne på den hurtigste vis og fortrinsvis således, at dårligt vejr, som kan bevirke enhedens beskadigelse, undgås.

Ved brugen af sådanne forankrede platformkonstruktioner er den tid, der påkræves for tilvejebringelse af det nødvendige fundament, som må gå fra over vandets overflade til et punkt i den underliggende bund for at tilvejebringe en tilstrækkelig bæreevne, desuden en betydende faktor. Forankringsoperationen omfatter normalt nedramning af forankringspæle til en ønsket dybde ved efterhånden at påsvejse et stykke rør til det næste, efterhånden som pælen progressivt presses ned i underlaget. I praksis er platformsforankringen normalt tidskrævende og forholdsvis kostbar på grund af de hidtil kendte fremgangsmåders karakter og på grund af manglende mulighed for nedramning af mere end én eller to pæle samtidigt. Desuden må pælenedramningen ofte foregå under vandet og fjernstyret fra vandoverfladen.

Det er derfor den foreliggende opfindelses formål at tilvejebringe en platformkonstruktion, som er indrettet til hurtig forankring til bunden under en arbejdsplads til vands og til hurtig fjernelse herfra igen med henblik på en hurtig opstilling og klargøring af platformkonstruktionen samt mulighed for en hurtig bjærgning af platformkonstruktionen, eksempelvis under truende vejr- eller isforhold.

Dette opnås med en platformkonstruktion ifølge opfindelsen, der 141103 3 er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Selve konstruktionen kan transporteres enten ved egen fremdrift eller ved bugsering gennem vandet. Konstruktionen er i det mindste delvis selvflydende, idet den kontrollabelt kan justeres til at indtage en ønsket dybgang og stilling i vandet. Når den har nået sin endelige stilling eller arbejdsstedet, sænkes konstruktionens bundflade eller skrog fra den flydende tilstand og til anlæg mod havbunden. Når den er anbragt således, frigøres én eller flere forankringspæle, som trænger ned i bunden og tilvejebringer en sikring mod sidebevægelser.

Med det for platformkonstruktionen ifølge opfindelsen specielle arrangement af forankringspæle kan disse være opstillet i position på forhånd parat til nedramning eller nedboring i bunden. Under platformkonstruktionens transport til et arbejdssted kan et komplet sæt af forankringspæle således være bragt på plads stående med enderne indsat i de respektive pæleføringers øverste dele og fastholdt i position dels som følge af pælenes skråstilling i forhold til de rer spektive pæleføringer, idet dækket under transporten er ført så langt nedad som muligt, også af hensyn til sødygtigheden, og dels som følge af fastholdelsen hidrørende fra de respektive pælestyremekanismer, der holder pælene i position i forhold til dækket.

Straks efter eller samtidigt med at platformkonstruktionens skrog sænkes til hvile på bunden under arbejdsstedet, kan pælene klargøres til nedramning blot ved at bevæge dækket opad, hvorved pælene efterhånden rettes ind efter de respektive pæleføringer, hvorefter pælene kan glide ned gennem disse. Derefter kan selve nedram-ningen eller nedboringen påbegyndes uden videre, og denne operation kan foretages og styres direkte fra platformkonstruktionens dæk.

Når det ønskes eller er nødvendigt at frigøre og fjerne platformkonstruktionen på ny, eksempelvis på grund af truende dårligt vejr eller isforekomster, kan dette ske hurtigt og effektivt blot ved at overskære eller bortsprænge de nedrammede pæle. Derefter kan platformkonstruktionen hurtigt frigøres, bjærges og transporteres bort ved hjælp af dens egne opdriftsmidler.

Som følge af det for opfindelsen specielle pælearrangement kan pælene desuden nedrammes eller nedbores hældende udad og bort fra platformkonstruktionens lodrette akse. Derved opnås en forankring, som er særlig robust overfor sidepåvirkninger og tværbelastninger af betragtelig størrelse, f.eks. som følge af drivisforekomster.

Dette og den ovenfor omtalte mulighed for hurtig opstilling og gen- 4 141103 bjærgning af så at sige hele platformkonstruktionen gør denne særlig velegnet til anvendelse i arktiske farvande, men platformkonstruktionen er naturligvis også velegnet til anvendelse i andre farvande.

Under dækkets hævning ved klargøring af platformkonstruktionen kan forankringspælene successivt rettes ind efter de respektive pæleføringer, og dermed kan pælene frigøres og nedrammes efter tur, efterhånden som dækket hæves. Med den i krav 2 præciserede udførelsesform opnås imidlertid en yderligere forenkling af klargøringsoperationen, idet alle forankringspæle dermed samtidigt kan rettes ind efter de tilhørende pæleføringer, og derefter kan flere pæle nedrammes samtidigt efter ønske.

Pælestyremekanismer, som den i krav 3 præciserede, er særligt hensigtsmæssige i forbindelse med den foreliggende opfindelse, idet pælenes bevægelser hermed kan styres på enkel og sikker måde, både under bevægelsen fra pælenes transportstilling til nedramningsstil-lingen og under selve nedføringen og nedramningen.

I det følgende skal opfindelsen forklares nærmere under henvisning' til tegningen, hvor fig. 1 viser en platformkonstruktion ifølge opfindelsen anbragt i flydende tilstand på vandets overflade, fig. 2 et billede i lighed med fig. 1, men hvor konstruktionen er nedsænket i vandet til bunden, fig. 3 en platformkonstruktion ifølge opfindelsen under forankring til havbunden, fig, 4 et forstørret udsnit af en del af den i fig. 1 viste konstruktion, fig. 6 en alternativ udformning af det i fig. 4 viste, fig. 5 og 7 snit taget langs linien 5-5 i fig. 4 henholdsvis 7-7 i fig. 6, og fig. 8 et partielt og forstørret snitbillede visende en mulig relation mellem en forankringspæls ende og platformkonstruktionens skrog.

Idet der henvises til fig. 1, vises der her en platformkonstruktion 10 Ifølge opfindelsen i flydende tilstand på en vandoverflade. Konstruktionen består af en sammensat enhed, hvis dele er bevægeligt sammenføjet for at tildele konstruktionen en vis alsidighed. Nederst i konstruktionen findes et skrog 11 med opdriftsmidler, hvormed hele platformen 10 kan nedsænkes kontrolleret i vandet 12. En bæreenhed 13, som udgår fra skrogets 11 overside, har en længde, som er tilstrække- 5 U1103 lig til, at enheden 13 kan rage i det mindste delvis op over vandets overflade, når skroget er nedsænket.

På bæreenheden 13 er anbragt en platform eller et dæk 14, som kan forskydes, for at dækket kan anbringes i en ønsket stilling på bæreenheden. Mindst én, og fortrinsvis flere langstrakte forankringspæle 16 støttes delvis af dækket 14 på en sådan måde, at når dette dæk sænkes ned mod stillingen i fig. 1, vil pælen svinges om sin nedre ende inden i en pæleføring 17, og således bliver pælen hindret i at glide igennem føringen af en blokering. Efterhånden som dækket 14 løftes op mod sin øvre stilling, mindskes imidlertid pælenes 16 hældningsvinkel i forhold til de tilhørende føringers 17 retninger. Herved frigøres pælene efterhånden, så de kan gå igennem føringerne og trænge ned i underlaget, når pæleblokeringen er udløst. Herefter kan pælen eller pælene 16 yderligere presses eller bores ned i bunden 18 til en passende dybde for herved at tilvejebringe den ønskede bæreevne.

Skroget 11 indeholder som vist en sænkekasselignende enhed, der er udformet med flere separate indre sektioner 19 og 21. Disse sektioner eller tanke er opdelt og indbyrdes forbundet til et opdriftssystem, hvilket, skønt det ikke er vist her i detaljer, normalt omfatter fjernbetjente pumper, ventiler og passende ledningssystemer til tilvejebringelse af ønskede fluidumbevægelser, hvorved en ønsket opdrift kan opnås. I det viste arrangement kan de respektive tanke 19 og 21 inden i skroget 11 være forbundet således til opdriftssystemet, at disse tanke kan modtage saltvand, boremudder eller andre fluider, hvorved skroget tildeles den ønskede kontrollerede alsidighed med hensyn til opdrift.

Skroget 11 er yderligere forsynet med udstyr til forskydning af platformen eller arbejdsdækket 14, som derved kan hæves op over vandets overflade, hvor dækket 14 fortrinsvis befinder sig under den normale driftsperiode. Dækket 14 har i den viste udførelsesform et areal, som projiceret på vandet er mindre end det tilsvarende areal, der er dækket af den nedre skrogdel. Dækket er yderligere ved sin periferi forsynet med mekanismer til indgreb med de respektive forankringspæle 16, som det vil fremgå af det følgende.

Bæreenheden 13 er vist omfattende en i hovedsagen cylindrisk søjle , der har tilstrækkelig vægtykkelse til at virke som et fundament, når dækket 14 løftes til sit ønskede arbejdsniveau. Bæreenheden 13 er som vist et tykvsgget cylindrisk organ men der kan 6 141103 også benyttes andre udformninger, så.som en åben gitterkon-struktion. Det må bemærkes, at søjlens 13 længde eller højde kan være indstillelig eller foranderlig i afhængighed af vanddybden på det specielle område, hvor platformen 10 skal arbejde.

Som vist er søjlen 13 fastgjort praktisk taget centralt på skroget 11, hvorved sidstnævnte bibringes stabilitet og balance, specielt under transportperioderne, når den flyder på vandets overflade. I det tilfælde hvor skroget 11 omfatter flere parter, der er udformet som en trimaran eller et lignende fartøj, kan bæresøjlen 13 forstærkes i sideretningen ved støtteorganer, eller den kan bibringes en forholdsvis stor grundflade, hvorved dens stabilitet sikres.

Som tidligere bemærket sidder dækket 14 bevægeligt på bæreenheden 13, som i den foreliggende udførelsesform udgøres af én enkelt opretstående søjle. Den lodret bevægelige platform eller arbejdsdæk-ket 14 omfatter mindst én midteråbning, hvorigennem søjlen 13 passerer. Dækket er yderligere forsynet med låsemekanismer 22, såsom flere donkrafte, tandhjul eller kabler, der er anbragt omkring søjlen 13 på en sådan måde, at de kan aktiveres, hvorved de griber fat i søjlen og herigennem indstiller dækkets 14 højde i forhold til skroget 11.

Dækkets 14 omkreds har flere pælestyremekanismer 23. Disse mekanismer er anbragt således med mellemrum, at de respektive pæle kan fastholdes enkeltvis og frigøres fra dækket enten efter tur eller samtidigt, hvorved de glider nedad og ned i underlaget 18.

Den i fig. 1 og 4 viste pælestyremekanisme 23 kan antage flere forskellige udformninger i en platformkonstruktion ifølge opfindelsen. En udformning af mekanismen indeholder et valselignende arrangement af overfor hinanden liggende ruller 24 og 26. Rullerne er anbragt, så de omslutter en del af pælen 16, hvorved der tilvejebringes en styring, der er tilstrækkelig til at forhindre pælen i at bevæge .sig horisontalt uden at hindre en lodret svingning samt en aksial forskydning af pælen. Når derfor pælens 16 nedre ende er indsat i én af pæleføringerne 17, men uden at gå igennem skroget 11, vil den indad mod dækket 14 rettede påvirkning af pælen, når dækket 14 sænkes nedad mod den nederste stilling, bevirke en blokering af pælen i føringen 17, hvorunder pælen eventuelt kan være i indgreb med en blokeringsmekanisme 31, hvilket forhindrer pælen i at bevæge sig nedad.

Som vist i fig. 1, hvor dækket 14 er i sin nedsænkede stilling tæt ved skrogets 11 øvre overflade, er de tilhørende forankringspæle 16 trukket indad mod dækkets centrum. Når imidlertid dækket 14 løftes 141103 7 opad fra skroget 11, vil styremekanismerne 23, der sidder anbragt langs dækkets periferi, bibeholde rullende kontakt.med pælenes .ydre overflade, mens de samtidig retter pælene ind i forhold til de tilhørende føringer 17. Med fortsat løftning vil dækket derpå komme i en sådan højde, at de respektive pæle vil være i en stilling, hvori de ligger på linie med de respektive føringer 17. Når pælene således er rettet ind i forhold til de respektive føringer, kan pælene glide frit ned gennem pæleføringerne 17 og ned i bunden 18 som følge af pælenes egenvægt efter en udløsning eller fjernelse af blokeringsmekanismerne 31, når sådanne findes.

Den dybde, hvortil pælen trænger ned af sig selv, er naturligvis afhængig af bundmaterialets konsistens. Imidlertid er denne faktor normalt fastslået forud for boringen på enhver plads til havs ved hjælp af prøveudtagninger eller ved tilsvarende kendte fremgangsmåder. Derfor vil pælen 16 kun få mulighed for at trænge ned i underlaget 18 til en dybde, som er tilstrækkelig til at modvirke sideværts bevægelser af skroget 11. Imidlertid vil pælen blive fastholdt således, at den ikke kan passere fuldstændigt gennem skroget og styremekanismen 17 og derved gå tabt.

Efter pælens 16 første nedtrængning i bunden 18, kan den presses yderligere ned i bundmaterialet, og efterhånden som nedpresningen skrider fremad, kan pælen om nødvendigt forlænges med yderligere pælelængder ved den øvre ende. Til slut vil pælen eller pælene være presset ned til en forudbestemt dybde, hvor de vil danne en fast forankring for platformkonstruktionen 10.

Normalt kan pælenedramningsoperationen opnås med nedramnings-mekanismer, der er monteret på dækket 14, eller på et fartøj der ligger ved siden af. Som vist i fig. 3 kan sådant udstyr 28 overføres til dækket 14, når dette befinder sig ved vandets overflade.

Som det vil fremgå, kan platformkonstruktionen 10 bære og medføre et hvilket som helst antal pæle, der anses nødvendigt til opnåelse af den ønskede forankringsgrad på den pågældende position. I ethvert tilfælde kan pælene 16 frigøres samtidig fra dækket 14, når dette er bragt i hævet stilling, eller de kan bringes i stilling og frigøres, den ene efter den anden, efterhånden som dækket løftes, hvorved pælene kan rammes ned efter tur.

Efterhånden som de respektive pæle får den ønskede indlejringsgrad, vil de naturligvis blive fastgjort til skroget 11 på normal vis. Dette omfatter normalt en fastcementering af det pælestykke, der ligger inden i pæleføringen 17, for derved at fastlåse pælen i føringen.

8 141103 Når de respektive pæle herefter er rigtigt placeret, kan platformen eller dækket 14 forsynes med udstyr, der er nødvendigt for at komme videre med boringen af ét eller flere borehuller i bundmaterialet, enten gennem pælene eller uafhængigt af disse.

Når det besluttes, at konstruktionens 10 anvendelse på et specielt område ikke længere er berettiget, frigøres konstruktionen fra sin hvilestilling på havbunden og transporteres til en anden arbejdsplads. Flytningen opnås ved indledningsvis at adskille konstruktionen fra de respektive forankringspæle 16. Der kendes adskillige midler til hurtig opnåelse af en sådan adskillelse. Disse omfatter enten en overskæring af pælene under mudderlinien med et passende værktøj, eller at pælene sprænges ved hjælp af sprængstof.

Skrogets 11 opdrift ændres derpå således, at skroget vil stige og indtage et sødygtigt fartøjs stilling for transportering til en anden plads. Dette opnås ved først at fjerne sugevirkningen mellem skroget 11 og bunden 18. Dette trin muliggør, at skroget frigøres fra den bundstrukturbinding, der normalt optræder, når konstruktionen har været forankret i længere tid.

Ved at regulere opdriften kan skroget derpå hæves fra sin hvilestilling til en flydende tilstand på vandets overflade. Hvis det bevægelige dæk 14 stadig er på plads, sænkes dette samtidigt ned langs bæresøjlen 13 for at være så tæt som muligt ved skroget 11. Denne foranstaltning forøger hele strukturens sødygtighed, særlig hvis der skulle indtræffe dårligt vejr.eller høj sø.

Før konstruktionen bruges på et nyt arbejdssted forsynes skroget 11 med et nyt sæt pæleføringer 17. Det tidligere benyttede sæt kan renses ved en rømmeoperation, og nye enheder kan fastgøres inden i de originale pæleføringer. Et nyt sæt forankringspæle 16 bringes derpå i stilling på platformkonstruktionen 10 ved at blive sænket delvis ned gennem pæleføringernes 17 centeråbning, indtil de kommer til at hvile på blokeringsmekanismen 31. Pælene indsættes desuden i pæle-styremekanismerne 23, der sidder på dækkets 14 periferi.

Når pælene således er bragt i stilling, sænkes dækket 14 ned til sin laveste position. Under dækkets nedadgående bevægelse vil det naturligvis bibeholde kontakt med de opad forløbende pæle 16. I denne tilstand vil konstruktionen 10 være fuldt udstyret med tilbehør af forankringspæle og vil igen være en sødygtig enhed, som kan føres til en position til havs.