JP2012132141A - 柱状構造体及び柱状構造体の海底延伸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な領域のみにフェアリングを設置することができる柱状構造体及び柱状構造体の海底延伸方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る柱状構造体は、海面１０側の作業船１１から海底１２側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなるライザ管１３と、該ライザ管１３の周囲を囲むと共に、潮流の変化に追従し、流体抵抗を低減する可動自在なフェアリング１４とからなり、前記フェアリング１４が連結されて延伸する際、海面１０側から所定深さＤまでその深さを維持する深さ支持部材１５により保持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地球深部探査船、海洋石油生産設備、洋上式深層水取水管及び二酸化炭素海洋隔離等のライザ管に適用される柱状構造体及び柱状構造体の海底延伸方法に関する。

従来、地球深部探査船、海洋石油生産設備、洋上式深層水取水管及び二酸化炭素海洋隔離の移動船方式（Moving Ship 方式）等においては、洋上のプラットフォームや船舶の下方に長いパイプ等の柱状構造体を吊り下げることにより海底作業を行っている。このようなパイプはライザとも呼ばれ、海底での作業に使用するため、その長さは数千ｍにも及ぶ場合がある。

このようなパイプ（ライザ）には、潮流のある海域で使用する場合、パイプに作用する流体抵抗を低減することや、パイプから発生するカルマン渦による過励振の防止を目的として、流線型、楕円形または長円形等の断面形状を有するカバー（フェアリング）を設置することが提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。なお、カルマン渦による過励振は、パイプの繰り返し振動となるため、疲労強度の面から好ましくない。
従来のフェアリングは、パイプの修理を回転できるようにすることで、潮流の方向に対し、抵抗のもっとも小さくなる方向にその向きが変化するようにしている。また、フェアリングは、水深方向に全て同じ形状・サイズのものを、等間隔（同じ設置間隔）で設置している。

実開昭６２−１２９４８６号公報 特開昭６２−９０４３２号公報 特開２０１０−７４３４号公報

ところで、過励振の防止を目的として設置される断面形状を有するフェアリングは強い潮流がある領域（例えば２〜３ノット）ではその機能を発揮するので必須であるが、強い潮流がない領域（例えば１ノット以下）では、必ずしも必要ではない。

一般に海面より水深が例えば４００〜５００ｍ以下となると、１ノット以下の安定潮流領域の海域がある場合には、パイプ（ライザ）を１本１本継ぎたして延伸する際に全てにフェアリングを設ける場合には、費用が増大する、という問題がある。

しかしながら、従来では、パイプの周囲に回動自在にフェアリングを固定しつつ、延伸しているので、強い潮流領域のみにフェアリングを設置する場合には、例えば残り５００ｍ程度になってから、フェアリングを設置する必要があるが、フェアリングを設置する以前にパイプを延伸する際には、強い潮流の影響がある、という問題がある。

そこで、所定の強潮流の領域において、パイプを降下する際においても振動の影響がないようにフェアリングを設置する技術の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、必要な領域のみにフェアリングを設置することができる柱状構造体及び柱状構造体の海底延伸方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなるライザ管と、該ライザ管の周囲を囲むと共に、潮流の変化に追従し、流体抵抗を低減する可動自在なフェアリングとからなり、前記フェアリングが連結されて延伸する際、海面側から所定深さまでその深さを維持する深さ支持部材により保持されていることを特徴とする柱状構造体にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記所定深さが、柱状構造体を垂下する海域の強潮流深さであることを特徴とする柱状構造体にある。

第３の発明は、第１及び２の発明において、パイプと、該パイプの外周に回動自在に設けられた回動部からなると共に、該回動部の外周に形成された案内部を有するライザ管と、前記ライザ管が挿入自在な穴を有すると共に、その穴の内面に形成され、前記案内部に係合され、鉛直方向に摺動自在な係合部を有するフェアリングとからなり、前記ライザ管及び前記フェアリングが徐々に連結されて所定深さに到達された際に、案内部に係合部が案内されてライザ管が海底側に延伸してなることを特徴とする柱状構造体にある。

第４の発明は、海上から海底に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してライザ管を形成する際、該ライザ管の周囲にフェアリング部材を所定間隔をもって取り付けつつ海底に延伸させ、所定の海域の深さに到達した際、フェアリング部材の連結を停止し、フェアリング部材を所定の深さで支持し、次いで、フェアリング部材が支持された状態で、さらにパイプを連結してライザ管を所定深さまで延伸することを特徴とする柱状構造体の海底延伸方法にある。

本発明によれば、海面側からライザ管を延伸する際に、所定深さの強潮流の領域をフェアリングにより海流の流体抵抗を低減しているので、安定してパイプを延伸できる。
また、所定深さ以下の安定領域では、ライザ管のみ継ぎ足していくことができる。

図１は、作業船から柱状構造体を設置した概略図である。 図２は、柱状構造体の概略図である。 図３は、ライザ管とフェアリングとの構成図である。 図４は、潮流流速分布とフェアリング形状の設置状況の模式図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る動揺低減装置について、図面を参照して説明する。図１は、作業船から柱状構造体を設置した概略図である。図２は、柱状構造体の概略図である。図３は、ライザ管とフェアリングとの構成図である。
図１及び図２に示すように、柱状構造体は、海面１０側の作業船１１から海底１２側に向かって、鉛直方向に複数のパイプ１３ａを連続して延伸してなるライザ管１３と、該ライザ管１３の周囲を囲むと共に、潮流の変化に追従し、流体抵抗を低減する可動自在なフェアリング１４とからなり、前記フェアリング１４が連結されて延伸する際、海面１０側から所定深さＤまでその深さを維持する深さ支持部材１５により保持されている。
なお、図１中、符号１６は海底１２側に設置された噴出防止装置を図示する。

前記フェアリング１４は、従来と同様に、例えば地球深部探査船、海洋石油生産設備、洋上式深層水取水管及び二酸化炭素海洋隔離等のパイプ１３ａに取り付けられる流体抵抗の低減装置である。なお、通常の場合、パイプの素材には鋼材が使用され、フェアリングの素材には繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）が使用されている。

前記所定深さＤが、柱状構造体を垂下する海域の強潮流２０の深さである。この強潮流２０より海底１２側が安定潮流２１の領域となる。

図３は、ライザ管とフェアリングの構成の概略図である。
図３に示すように、パイプ１３ａと、該パイプ１３ａの外周に回動自在に設けられた回動部１３ｂからなると共に、該回動部１３ｂの外周に形成された案内部１６ａを有するライザ管１３と、ライザ管１３が挿入自在な穴１４ａを有すると共に、その穴１４ａの内面に形成され、前記案内部１６ａに係合され、鉛直方向に摺動自在な係合部を有するフェアリング１４とからなり、ライザ管１３及びフェアリング１４が徐々に連結されて所定深さに到達された際に、案内部１６ａに係合部１６ｂが案内されてライザ管１３が海底１２側に延伸してなるものである。
なお、連結は図示しない連結部材により、海上側において、連結されて海底に延伸されている。

パイプ１３ａを連結して海上から海底に向かって、鉛直方向に複数のパイプ１３ａを連続して延伸してライザ管１３を形成するには、該ライザ管１３の周囲にフェアリング１４を連結しつつ海底１２側に延伸させ、所定の海域の深さに到達した際、フェアリング１４の連結を停止し、フェアリング１４を所定の深さにおいて、例えば船底１１ａから深さ支持部材１５により支持し、次いで、フェアリング１４が所定深さで支持された状態で、さらにパイプ１３ａを連結してライザ管１３を所定深さまで延伸するようにしている。

これにより、海面１０側からライザ管１３を延伸する際に、所定深さの強潮流（例えば２〜３ノット）２０の領域を常に、フェアリング１４により海流の流体抵抗を低減しているので、安定してパイプ１３ａを延伸できる。
また、所定深さ以下の安定領域（例えば１ノット以下）では、パイプ１３ａのみ継ぎ足していくことができる。

従来では、必要部分にフェアリングを設置する場合には、先ず裸状態のパイプを所定深さ延伸し、最後の海面の強潮流２０の領域になってから、フェアリングを設置しているので、最初のパイプを延伸する場合においては、潮流の影響を直接受けることとなっていた。

また、これを解消するために、全てのパイプにフェアリングを設置する場合には、その費用が増大すると共に、その設置作業に時間を要していた。

これに対し、本発明では、作業の最初はライザ管１３とフェアリング１４とを同時に連結しつつ延伸させ、所定の強潮流２０の領域を過ぎた後は、ライザ管１３のみを延伸することができ、延伸の作業中、常にフェアリング１４で強潮流域を保護することができる。
また、ライザ管１３のパイプ１３ａの延伸のための連結作業と、フェアリング１４の延伸のための連結作業だけで良いので、従来のようにパイプの外周に直接フェアリングを回動自在に固定する必要がなくなり、作業時間の大幅な短縮を図ることができる。

図４は、潮流流速分布とフェアリング形状の設置状況の模式図である。
図４中、左側は潮流流速分布図であり、中央は従来のフェアリング設置状況であり、右側は本発明のフェアリングの形状変更した設置状況である。
図４に示すように、フェアリングの形状や大きさを変化させることで、潮流に応じた海流の流体抵抗を低減することができる。
例えば流速の早いところ（海面側近傍）では、フェアリングの大きさを増大させたり、フェアリング長さを長く変更させ、流速の遅いところでは、フェアリングの大きさを縮小させたり、フェアリング長さをも短くさせるようにしている。
図４においては、深さが深くなるにつれて、フェアリングの形状を小さくしているが、本発明はこれに限定されるものではない。

この大きさの変更は予め設置海域の潮流の状態を計測し、その計測の結果を基にしてフェアリング形状を任意に変更するようにすれば良い。

これにより、流速の遅い領域では、フェアリングの形状を小さくすることができるので、製作コストの低減を図ると共に、フェアリングの設置作業時間の短縮を図ることができる。

１０ 海面
１１ 作業船
１２ 海底
１３ ライザ管
１３ａ パイプ
１３ｂ 回動部
１４ フェアリング
１４ａ 穴
１５ 深さ支持部材
１６ａ 案内部
１６ｂ 係合部

Claims (4)

1. 海面側から海底側に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してなるライザ管と、
   該ライザ管の周囲を囲むと共に、潮流の変化に追従し、流体抵抗を低減する可動自在なフェアリングとからなり、
   前記フェアリングが連結されて延伸する際、海面側から所定深さまでその深さを維持する深さ支持部材により保持されていることを特徴とする柱状構造体。
2. 請求項１において、
   前記所定深さが、柱状構造体を垂下する海域の強潮流深さであることを特徴とする柱状構造体。
3. 請求項１及び２において、
   パイプと、該パイプの外周に回動自在に設けられた回動部からなると共に、該回動部の外周に形成された案内部を有するライザ管と、
   前記ライザ管が挿入自在な穴を有すると共に、その穴の内面に形成され、前記案内部に係合され、鉛直方向に摺動自在な係合部を有するフェアリングとからなり、
   前記ライザ管及び前記フェアリングが徐々に連結されて所定深さに到達された際に、案内部に係合部が案内されてライザ管が海底側に延伸してなることを特徴とする柱状構造体。
4. 海上から海底に向かって、鉛直方向に複数のパイプを連続して延伸してライザ管を形成する際、
   該ライザ管の周囲にフェアリング部材を所定間隔をもって取り付けつつ海底に延伸させ、
   所定の海域の深さに到達した際、フェアリング部材の連結を停止し、フェアリング部材を所定の深さで支持し、
   次いで、フェアリング部材が支持された状態で、さらにパイプを連結してライザ管を所定深さまで延伸することを特徴とする柱状構造体の海底延伸方法。
   
   
   

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