NO169558B

NO169558B - PROCEDURE AND DEVICES FOR POSITIONING OF STRUCTURES ON THE SEA.

Info

Publication number: NO169558B
Application number: NO892691A
Authority: NO
Inventors: Helge Roeraas
Original assignee: Norwegian Contractors
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1992-03-30
Also published as: NO892691D0; NO892691L; NO169558C

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for nøyaktig posisjonering. og plassering av strukturer, særlig tunge strukturer på havbunnen. Fremgangsmåten karakteriseres ved følgende trinn:. a) en låsesøyle (3) forankres på havbunnen på monteringsstedet, b) strukturen (1) senkes fra flytende posisjon ned til en avpasset høyde over havbunnen, samtidig som egnet utstyr på strukturen kommer i dreibart inngrep med låsesøylen, c) strukturen (1) dreies om låsesøylen inntil strukturen inntar nøyaktig riktig posisjon i forhold til havbunnen (2) , d) dreiebevegelsene dreies ved hjelp av egnete styre- og bremseorganer (7) anordnet på strukturens underside, e) strukturen (1) senkes ned på sjøbunnen (2) i korrekt posisjon.Anordningen omfatter: a) en låsesøyle (3) som er forankret i havbunnen på monteringsstedet, b) en hev- og senkbar låsesøyle (4) montert på strukturen (1) og bestemt for samvirke med låsesøylen (3), c) midler på strukturens underside bestemt for kontakt og nedhenging i sjøbunnen mens strukturen fortsatt er flytende i en kort avstand over sjøbunnen i dreiemessig inngrep med låsesøylen, d) midler for å dreie strukturen med låsesøylen (3) som dreieakse inntil strukturen inntar nøyaktig posisjon i forhold til sjøbunnen.Method and device for accurate positioning. and placement of structures, especially heavy structures on the seabed. The process is characterized by the following steps:. a) a locking column (3) is anchored to the seabed at the installation site, b) the structure (1) is lowered from a floating position down to a suitable height above the seabed, at the same time as suitable equipment on the structure comes into rotatable engagement with the locking column, c) the structure (1) rotate the locking column until the structure assumes exactly the correct position in relation to the seabed (2), d) the rotational movements are rotated by means of suitable steering and braking means (7) arranged on the underside of the structure, e) the structure (1) is lowered onto the seabed (2) in the correct position. The device comprises: a) a locking column (3) which is anchored in the seabed at the installation site, b) a liftable and lowerable locking column (4) mounted on the structure (1) and intended for co-operation with the locking column (3), c ) means on the underside of the structure intended for contact and hanging in the seabed while the structure is still floating at a short distance above the seabed in rotational engagement with the locking column, d) means for rotating the structure with the locking column (3) as the axis of rotation adjacent the structure occupies an exact position in relation to the seabed.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåte og anordning for plassering av strukturer eller caissoner på havbunnen, nærmere bestemt løsninger for nøyaktig og sikker plassering av store og tunge caissoner på havbunnen. The present invention relates to a method and device for placing structures or caissons on the seabed, more specifically solutions for accurate and safe placement of large and heavy caissons on the seabed.

Problemstillingen er særlig aktuell i offshoresammenheng, hvor det er tale om å plassere f.eks. en bunnstruktur (caisson) som fundament for en plattform for boring etter og/eller utvinning av hydrokarboner, hvor caissonen, som er stor og tung, skal plasseres over eller nær en allerede montert struktur på havbunnen, f.eks. en forboret brønnplate. Caissonen som skal monteres, kan lett skade den allerede monterte strukturen, og må derfor posisjoneres med den aller største forsiktighet. The issue is particularly relevant in an offshore context, where it is a matter of placing e.g. a bottom structure (caisson) as a foundation for a platform for drilling for and/or extraction of hydrocarbons, where the caisson, which is large and heavy, is to be placed above or close to an already assembled structure on the seabed, e.g. a pre-drilled well plate. The caisson to be installed can easily damage the already installed structure, and must therefore be positioned with the utmost care.

Videre er det som regel et krav at caissonen skal posisjoneres i forhold til en allerede montert struktur med stor nøyaktighet og med snevre toleransegrenser. Furthermore, it is usually a requirement that the caisson be positioned in relation to an already assembled structure with great accuracy and with narrow tolerance limits.

Kjent fremgangsmåte i slik sammenheng er at caissonen, etter at den er tauet ut til monteringsstedet, forsiktig ballasteres slik at den synker ned mot installasjonsstedet på havbunnen med kontrollert hastighet. Caissonens posisjon holdes hele tiden under kontroll ved hjelp av taubåter og et ankerlinesystem, og hele operasjonen overvåkes med støtte av måleutstyr som kontinuerlig gir opplysninger om caissonens posisjon og orientering i asimut. A known procedure in this context is that, after it has been towed out to the installation site, the caisson is carefully ballasted so that it sinks towards the installation site on the seabed at a controlled speed. The position of the caisson is kept under control at all times with the help of tugboats and an anchor line system, and the entire operation is monitored with the support of measuring equipment that continuously provides information on the caisson's position and orientation in azimuth.

Den kjente fremgangsmåten er imidlertid ikke tilstrekkelig sikker under den siste og mest kritiske del av posisjoneringen, idet egensvingninger og ukontrollerte bevegelser/utsving på grunn av miljøvariasjoner og/eller vinsjbruk kommer inn som forstyrrende elementer. However, the known method is not sufficiently secure during the last and most critical part of the positioning, as natural oscillations and uncontrolled movements/fluctuations due to environmental variations and/or winch use come in as disturbing elements.

Store strukturer har stor bevegelsesenergi. Et posisjo-neringssystem som ville være tjenlig i denne forbindelse ville derfor anta store dimensjoner om ikke energien i systemet kan trekkes ut på annen måte. I de tilfeller hvor caissonen skal plasseres i umiddelbar nærhet eller endog over en foreliggende installasjon på havbunnen, er risikoen for skade på slikt utstyr overhengende. Large structures have large kinetic energy. A positioning system that would be useful in this connection would therefore assume large dimensions if the energy in the system could not be extracted in another way. In cases where the caisson is to be placed in the immediate vicinity or even above an existing installation on the seabed, the risk of damage to such equipment is imminent.

Det er kjent å benytte faste søyler/dyvler, stolper og lignende som utgjør del eller er montert på caissonens underside for å oppnå en bremsing og styring av strukturen inntil riktig posisjon på havbunnen før caissonen plasseres ned på havbunnen. Slike innretninger, såsom dyvler, kan trenge ned i havbunnen og bremse opp caissonens horisontale bevegelser. Ved å ballastere/-deballastere caissonen kan dyvlens inntrengning i havbunnen styres og dermed aktiveres/deaktiveres, idet en er henvist til å benytte korte og lange dyvler i kombinasjon og anvendt i en på forhånd bestemt prosedyre. It is known to use fixed columns/dowels, posts and the like which form part of or are mounted on the underside of the caisson to achieve braking and control of the structure until the correct position on the seabed before the caisson is placed on the seabed. Such devices, such as dowels, can penetrate the seabed and slow down the caisson's horizontal movements. By ballasting/de-ballasting the caisson, the dowel's penetration into the seabed can be controlled and thus activated/deactivated, as it is recommended to use short and long dowels in combination and used in a predetermined procedure.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en ny fremgangsmåte for nøyaktig posisjonering og plassering av tunge caissoner på havbunnen, av den art hvor konstruksjonen kan styres til anlegg på sjøbunnen og posisjoneres<i samvirke med bunnplasserte peler, idet fremgangsmåten karakteriseres ved følgende trinn: a) en låsesøyle forankres på havbunnen på monteringsstedet, b) caissonen senkes fra flytende posisjon ned til en avpasset høyde over havbunnen, samtidig som egnet utstyr The present invention is based on a new method for the precise positioning and placement of heavy caissons on the seabed, of the kind where the construction can be steered to a facility on the seabed and positioned in cooperation with bottom-placed piles, the method being characterized by the following steps: a) a locking column anchored to the seabed at the installation site, b) the caisson is lowered from a floating position down to a suitable height above the seabed, at the same time as suitable equipment

på caissonen bringes til dreibart inngrep med låsesøylen, on the caisson is brought into rotatable engagement with the locking column,

c) caissonen dreies om låsesøylen inntil caissonen inntar nøyaktig riktig posisjon i forhold til havbunnen, d) dreiebevegelsene kontrolleres ved hjelp av to eller flere hev- og senkbare styre- og bremsepeler anordnet på caissonens underside, hvilke peler i nødvendig grad senkes og bringes til kontakt med havbunnen mens konstruksjonen befinner seg i kort avstand over havbunnen og derved tilveiebringer den forønskete friksjon og kontroll av dreiebevegelsene, e) konstruksjonen senkes ned på sjøbunnen i korrekt posisjon. c) the caisson is turned around the locking column until the caisson occupies exactly the right position in relation to the seabed, d) the turning movements are controlled by means of two or more raise and lower control and brake poles arranged on the underside of the caisson, which poles are lowered to the extent necessary and brought into contact with the seabed while the structure is located a short distance above the seabed and thereby provides the desired friction and control of the turning movements, e) the structure is lowered onto the seabed in the correct position.

Ved en foretrukket utførelsesform for fremgangsmåten In a preferred embodiment of the method

styres styre- og bremsepelene ned til passende kontakt med sjøbunnen, og trekkes deretter gradvis opp under konstruksjonens nedsetting på sjøbunnen. the steering and braking poles are guided down to suitable contact with the seabed, and are then gradually pulled up during the construction's lowering to the seabed.

Oppfinnelsen angår videre særskilte anordninger til bruk for utførelse av fremgangsmåten, idet en foretrukket anordning innbefatter en hev- og senkbar låsehylse som er montert på caissonen og er bestemt for samvirke med en på sjøbunnen The invention further relates to special devices for use in carrying out the method, as a preferred device includes a locking sleeve that can be raised and lowered, which is mounted on the caisson and is intended to cooperate with one on the seabed

forankret låsesøyle. anchored locking column.

Fordelen med hev- og senkbare styre- og bremsepeler er at bunnklaringen under den siste delen av posisjoneringen kan økes, og videre at styresøylene kan dimensjoneres med hensyn til lengde og tverrsnitt tilpasset den aktuelle masse og dimensjoner, og med tilstrekkelig sikkerhetsmargin. The advantage of raising and lowering steering and brake columns is that the bottom clearance during the last part of the positioning can be increased, and furthermore that the steering columns can be dimensioned with regard to length and cross-section adapted to the relevant mass and dimensions, and with a sufficient safety margin.

Effekten styres ved å regulere den aktive del av dyvelen, slik at man ikke bare er henvist til å ballastere/deballastere caissonen for å oppnå den ønskete styring, som tillfellet er når faste dyvler anvendes. The effect is controlled by regulating the active part of the dowel, so that one is not only required to ballast/de-ballast the caisson to achieve the desired control, which is the case when fixed dowels are used.

Nedtrengning i havbunnen kan oppnås ved hjelp av søylens vekt alene, eller i kombinasjon med bruk av vibrolodd, undertrykk eller høytrykkspyling i søylespissen. Penetration into the seabed can be achieved using the column's weight alone, or in combination with the use of a vibro plumb line, negative pressure or high-pressure flushing at the column tip.

Ved låsing av søylen i* fullt uttrukket stilling kan dyvlen også tvinges ned i sjøbunnen ved caissonens vekt. When locking the column in* fully extended position, the dowel can also be forced down into the seabed by the weight of the caisson.

Det skal forstås at foreliggende oppfinnelse ikke bare er begrenset til caissons, men kan anvendes i alle sammenheng hvor store, tunge konstruksjonselementer skal plasseres på havbunnen med stor nøyaktighet, og særlig hvor det er fare for skade på konstruksjonselementer som befinner seg på eller nær monteringsstedet. Som eksempel på andre anvendelser som omfattes av foreliggende oppfinnelse kan nevnes skjermanordninger som monteres rundt en oljeplattform for å beskytte denne mot innvirkning av skadelige bølger og/eller isformasjoner. It should be understood that the present invention is not only limited to caissons, but can be used in all contexts where large, heavy structural elements are to be placed on the seabed with great accuracy, and in particular where there is a risk of damage to structural elements located at or near the installation site. As an example of other applications covered by the present invention, mention may be made of screen devices that are mounted around an oil platform to protect it against the impact of harmful waves and/or ice formations.

Oppfinnelsen skal i det følgende belyses ved hjelp av et par utførelseseksempler i tilknytning til vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 og 2 viser skjematiske sideriss av et utsnitt av den tunge konstruksjonen under den siste fasen av nedsenkningen på sjøbunnen, og illustrerer nærmere to faser av nedsenkningsprosedyren, In what follows, the invention will be explained with the help of a couple of design examples in connection with the attached drawings, where: fig. 1 and 2 show schematic side views of a section of the heavy structure during the last phase of the immersion on the seabed, and illustrate in detail two phases of the immersion procedure,

fig. 3 og 4 viser henholdsvis et sideriss og et grunnriss av en hel caisson av den typen som vises i utsnitt på fig. 1 og 2, og hvor samme tall viser samme deler som vist på fig. 1 og 2. fig. 3 and 4 respectively show a side view and a ground view of an entire caisson of the type shown in section in fig. 1 and 2, and where the same numbers show the same parts as shown in fig. 1 and 2.

Fig. 1 viser en caisson 1 som er nedsenket i en viss avstand over havbunnen 2. En pel eller låsesøyle 3 er på forhånd forankret i havbunnen 2 og tjener som referansepunkt for caissonen. Låsesøylen 3 samvirker med en låsehylse 4 som er hev- og senkbart forbundet med caissonen ved hjelp av hylseformete styringer 5, 6. På caissonen er det videre anordnet styresøyler 7 som også er på- montert hev- og senkbare braketter 8,8. Styresøylene 7 kan senkes ned i havbunnen til bruk under posisjoneringsarbeidet. Graden av inntrengning i havbunnen tilpasses til enhver tid behovet for bremsekraft. Det er bare vist én styresøyle på tegningen, men det skal forstås at det kan anvendes to eller flere styresøyler for å oppnå den forønskete styring. På fig. 1 er låsehylsen 4 i posisjon over låsesøylen 3, og styresøylen 7 er senket ned i havbunnen for å kontrollere caissonens bevegelser. Fig. 1 shows a caisson 1 which is submerged at a certain distance above the seabed 2. A pile or locking pillar 3 is previously anchored in the seabed 2 and serves as a reference point for the caisson. The locking column 3 cooperates with a locking sleeve 4 which is connected to the caisson in a raising and lowering manner by means of sleeve-shaped guides 5, 6. On the caisson, there are also arranged guide columns 7 which are also fitted with raising and lowering brackets 8,8. The steering columns 7 can be lowered into the seabed for use during the positioning work. The degree of penetration into the seabed is adapted at all times to the need for braking power. Only one steering column is shown in the drawing, but it should be understood that two or more steering columns can be used to achieve the desired steering. In fig. 1, the locking sleeve 4 is in position above the locking column 3, and the control column 7 is lowered into the seabed to control the movements of the caisson.

Fig. 2 viser neste fase hvor låsehylsen 4 er senket til inngrep med låsesøylens 3 øvre parti. Styresøylen 7 er nå trukket opp til uvirksom stilling. Fig. 2 shows the next phase where the locking sleeve 4 is lowered into engagement with the upper part of the locking column 3. The steering column 7 is now pulled up to the inactive position.

Hvis caissonens orientering i asimut må korrigeres, gjøres dette ved hjelp av de tidligerte nevnte taubåter og ankerlinesystem, hvorved caissonen kan dreies om låsesøylen 3 til korrekt orientering. Også under denne del av operasjonen kan styresøylene 7 med fordel brukes for å kontrollere caissonens bevegelser. If the caisson's orientation in azimuth needs to be corrected, this is done with the help of the previously mentioned tugboats and anchor line system, whereby the caisson can be turned around the locking column 3 to the correct orientation. Also during this part of the operation, the guide columns 7 can be advantageously used to control the movements of the caisson.

Ved utførelsen vist på fig. 3 og 4 anvendes istedenfor én to styresøyler 7,7 plassert tilnærmet 180° fra hverandre. Ved anvendelse av to styresøyler hensiktsmessig plassert tilnærmet diagonalt overfor hverandre, idet en an styresøylene plasseres i nærheten av låsesøylen, oppnås en forbedret kontroll av strukturens bevegelser i horisontalretningen under posisjoneringen og nedsettingen på havbunnen. In the embodiment shown in fig. 3 and 4, instead of one, two steering columns 7,7 are used, placed approximately 180° apart. By using two guide columns suitably placed approximately diagonally opposite each other, one of the guide columns being placed near the locking column, an improved control of the structure's movements in the horizontal direction is achieved during positioning and lowering on the seabed.

Claims

1. Procedure for the precise positioning and placement of heavy structures or caissons on the seabed, of the kind where the structure can be guided to a facility on the seabed and positioned in cooperation with bottom-placed piles, characterized by the following steps: a) a locking column (3) is anchored to the seabed at the installation site, b) the caisson (1) is lowered from the floating position down to a suitable height above the seabed, while at the same time suitable equipment (4) on the caisson is brought into rotatable engagement with the locking column (3), c) the caisson (1) is rotated around the locking column until the structure takes exactly the right position in relation to the seabed, d) the turning movements are controlled by means of two or more raise and lower control and brake poles (7,7) arranged on the underside of the structure, which poles (7,7) are lowered as necessary and is brought into contact with the seabed while the construction is located a short distance above the seabed and thereby provides the desired friction and control of the turning movements, e) construction the one is lowered to the seabed in the correct position.

2. Procedure as specified in claim 1, characterized in that the steering and braking poles (7,7) are guided down to suitable contact with the seabed and then gradually pulled up during the lowering of the structure on the seabed.

3. Device for carrying out the method as stated in claim 1 or 2, characterized in that it comprises: a lifting and lowering locking sleeve (4) which is mounted on the caisson (1) and is intended for cooperation with a locking column anchored in the seabed ( 3), and in that on the underside of the structure one or more raise and lower guide columns (7,7) are arranged.