NO169703B - Forankringsboremal for strekkstagplattform, med opphoeyet mal. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en strekkforankringsplattform (TLP) ifølge kravinnledningen.

Med den gradvise uttømming av undergrunns- og grunne undersjøiske hydrocarbonreservoarer, er søking etter flere petroleumsreserver utvidet til stadig dypere vann på de ytre kontinentale banker. Etter som slike dypereliggende reservoarer er oppdaget, er stadig mer komplekse og raffinerte produksjons-systemer blitt utviklet. Det er blitt beregnet at offshoreutvin-ning og produksjonsutstyr i den nærmeste fremtid vil være nødvendig for boring i dybder på 3 300 meter eller mere. Siden bunnfaste konstruksjoner generelt er begrenset til vanndybder på ikke mer enn omtrent 500-700 meter på grunn av konstruksjonens nødvendige skjærstørrelse, er andre såkalte tilpassede konstruksjoner blitt utviklet.

En type tilpasset konstruksjon som har fått atskillig oppmerksomhet, er en strekkforankret plattform (TLP). En strekkstagplattform omfatter en halvt nedsenkbar flytende plattform forankret til sjøbunnen via vertikale element eller fortøyningsliner kalt strekkstag. Strekkstagene er holdt i strekk hele tiden ved at oppdriften av strekkstagsplattformen overskri-der driftsvekten under alle miljøforhold. En strekkstagsplattform kan delvis bevege seg sideveis og svaie, vippe og slingre mens vertikale bevegelser slik som hiving, stamping og rulling blir helt hindret av strekkstagene.

I den første kommersielt installerte strekkstagsplattform, som ble bygget for Hutton Field i den britiske del av Nordsjøen og installert på ca. 150 meters dyp, ble separat pelede forankringsmaler benyttet for forankring av strekkstagselementene som strekker seg fra hver av de fire hjørnesøyler på den flytende strekkstagsplattform. En separat brønnsjablon ble også anbragt på sjøbunnen. Nøyaktig plassering av de fire forankringsmaler og brønnsjablonen i forhold til hverandre var vesentlig, til tross for at installasjonen omfattet fem separate operasjoner for å plassere hver enkelt mal på sjøbunnen. I dypere sjøinstallasjoner vil en slik fremgangsmåte som omfatter fem separate, nøyaktig plasserte sjabloner, innebære så høye kostnader at det ville være uøkonomisk om ikke fullstendig umulig.

Stigeelementer som strekker seg fra en undersjøisk mal til brønnhodene plassert på dekket på den flytende plattform representerer et problem under sideveis forskyvning av plattformen. På grunn av at stigeelementene er lenger enn for-tøyningselementene, må strekkinnretninger med relativt lange slag tilveiebringes for å unngå at stigeren bøyer seg under en slik sideveis forskyvning.

Ved boring for å gjennomtrenge oljeforekomster i undergrunnen, især fra en sentralisert offshoreplattform, er det ofte ønskelig å forskyve et borehull utover og bort fra under-sjøiske mal plassert direkte under plattformen. En fast, bunnfast plattformkonstruksjon gjør det mulig å bruke bøyelige ledninger over sjøbunnen for en første vinkelforskyvning med boring av awikshull. Imidlertid tillater ikke en bunnfast malbygging i en vinkel i forhold til loddrett ved det punkt som senere skal gjennomtrenge under grunnen.

Ytterligere en vanskelighet i forbindelse med bruken av en strekkstagsplattform, især i dype vann, er lagring av produserte hydrokarboner. Lagring på dekk av store mengder produserte hydrokarboner er umulig på grunn av plassforholdene og den begrensede størrelse. Rørledningsoverføring av produserte fluider er mulig, men kan være uøkonomisk i fjerne dypvanns-installasjoner. Dette er også tilfellet med lagringsmuligheter i forankrede tankbåter i nærheten av en strekkstagsplattform.

En strekkstagsplattform er generelt antatt ikke å gi en tilstrekkelig solid fundering for inntrekking og festing av undersjøiske strømningsledninger via et J-rør for produksjonssalg eller forbindelse til omkringliggende undersjøiske brønner.

Denne oppfinnelse frembringer en integrert mal for installering av en strekkstagsplattform som overvinner problemene ved forankring, kompliserte stigerstrekk, og valgfrie brønn-boringsawik, lagring av produsert fluid, og inntrekking av uudersjøiske strømningsledninger og rør ledninger via et J-rør.

Strekkstagsplattformen omfatter en flytende konstruksjon med et brønnhodedekk plassert ved et første nivå på plattformen. Plattformen er forankret til sjøbunnen med flere undersjøiske forankringsmaler og flere vertikalt orienterte, parallelle strekkstagselementer som strekker seg fra forankringsmalene til forankringsforbindelsesnivået på plattformen. Forankringsforbindelsesnivået er plassert i en avstand dx nedenfor brønnhodedekket på plattformen. Stige- elementene som strekker seg fra den undersjøiske brønnmal er plassert innenfor en rekke med forankringsmaler til brønnhodedekket. Forankringsmalene og brønnmalen omfatter en enhetlig konstruksjon med et forankringsnivå på hvilket flere forankringsmaler er plassert, og brønnmalen er plassert ved et nivå som er forhøyet i en avstand d2 vertikalt over forankringsnivået. Avstanden d2 er i det vesentlige lik avstanden ålf hvilket gjør at for-tøyningselementene og stigerne har omtrent samme lengde. Dette oppnås med strekkstagplattformen ifølge oppfinnelsen slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Disse og andre formål med oppfinnelsen frembringes med oppfinnelsen som heretter vil bli beskrevet i forbindelse med tegningene hvor figur 1 og 2 er forenklede skjematiske riss av en strekkstagsplattform som viser oppfinnelsens generelle konsept, figur 3 er et grunnriss av en foretrukket utførelse av den enhetlige integrerte mal ifølge oppfinnelsen, figur 4 er et sider iss av en del av den enhetlige, integrerte mal vist på figur 3 langs 4-4, og figur 5 er et tverrsnitt av den enhetlige, integrerte mal vist på figur 3, langs 5-5.

Oppfinnelsen beskrives i en foretrukket utførelse. Med henvisning til tegningene, viser figur 1 en forenklet strekkstagsplattform 10 med et brønnhodedekk 12 og et antall vertikalt orienterte, generelt sylindriske hjørnesøyler 14. I en typisk konstruksjon for en strekkforankringsplattform er hjørnesøylene 14 festet til hverandre ved hjelp av horisontale pontongelementer 16.

Strekkstagsplattformen 10 flyter på overflaten 20 av et vannlegeme 22. Strekkstagsplattformen 10 er forankret til sjøbunnen 24 ved hjelp av flere strekkforankringselementer 26 som strekker seg fra eller i det minste svinger seg ut fra undersiden 28 av hjørnesøylene 14 til et enhetlig forankringsfundament 30 plassert på sjøbunnen 24. Det enhetlige forankringsfundament 30 omfatter flere fortøyningsforankringsmaler 32 som tjener som forbindelse for strekkstagsplattformene 26 til det enhetlige forankringsfundament 30. Antallet forankringsmaler 32 samsvarer med antallet hjørnesøyler 14 hvorfra strekkstagselementene 26 strekker seg. Således har strekkstagselementene 26 en lengde Lx som strekker seg mellom undersiden 28 av hjørnesøylene 14 i den motsvarende forankringsmal 32. I samsvar med prinsippene for en strekkstagsplattform er fortøyningselementet 26 holdt i konstant strekk ved at oppdriften av strekkstagsplattformen 10 alltid er sikret å være større enn dens driftsvekt under alle miljøforhold. Således er lengden L2 på strekkstagselementet 26 i det vesentlige konstant (det er noe innebygget elektrisitet i selve elementene) hele tiden.

Flere brønnstigere 36 strekker seg fra brønndekket 12 til det enhetlige forankringsfundament 30. Brønndekket 12 er plassert i en avstand dx over undersiden 28 på hjørnesøylene 14. Hver brønnstige 36 avsluttes i en brønnhodeinnretning 38 som vanligvis kalles et ventiltre, plassert på brønnhodedekket 12. Brønnhodeinnretningen 38 er vanligvis forbundet til brønnhodedek-ket 12 via et komplisert strekksystem som holder brønnstigerne 36 i konstant strekk. Brønnstigerne 36 strekker seg til en brønnmal 40 plassert på det enhetlige forankringsfundament 30. I samsvar med oppfinnelsen er brønnmalen 40 plassert på det enhetlige forankringsfundament 30 i en forhøyet stilling. Brønnmalen 40 er plassert i en avstand d2 over planet for forankringsmalene 32, og avstanden d2 er i det vesentlige lik avstanden 6.^ som tidligere beskrevet. Ifølge oppfinnelsen har således brønnstigerne 36 en lengde 12 som er i det vesentlige lik lengden Lx av fortøyningselementene.

En sammenlikning mellom figur 1 og 2 viser fordelene ved oppfinnelsen ved å gjøre lengdene Lx og L2 på fortøynings-elementene og brønnstigerne 36 like. I den stabile stilling av den fortøyede strekkstagsplattform, vist på figur 1, er det ikke nødvendig med noen bevegelseskompensasjon for brønnhodeinnretnin-gen 38 av brønnstigerne 36. Ved forskyvning av plattformen, forårsaket for eksempel av vind, bølger og/eller strøm, som vist på figur 2, vil imidlertid oppfinnelsen minske behovet for et vesentlig slag i stigerstrekkinnretningen på grunn av at stigerøret 36 og fortøyningselementene 26 har samme lengde. I en vanlig undersjøisk installasjon ville brønnmalen 40 bli plassert på sjøbunnen 24 og brønnstigerne 36 ville strekke seg til brønnmalen 40. På denne måte ville brønnstigerne 36 være vesentlig lengere enn fortøyningselementene 26 og med plattformen forskjøvet som vist på figur 2, ville et vesentlig slag i brønnhodestrekkinnretningen 38 være nødvendig for å kompensere for den store forskjell i lengde mellom brønnstigerne 36 og fortøyningselementene 26 på grunn av den parallelle forskyvning av disse elementer.

Figur 3-5 viser en foretrukket utførelse av enhetlig brønn- og forankringsmal ifølge oppfinnelsen, som er blitt mer generelt beskrevet med henvisning til figur 1 og 2 og det enhetlige forankringsfundament 30. I denne foretrukne form, som vist på figur 3-5, er en enhetlig gravi tas jonsbrønn og forankringsmal 30 vist. Forankringsmalene 32 er plassert ved hver av de fire hjørner av den enhetlige gravi tas jonsmal 50. Det vil være forutsatt at, selv om en firehjørnet, enhetlig mal 50 er vist, kan en trekantet, femkantet, sekskantet eller annen polygonal konstruksjon tilveiebringes, som samsvarer med den polygonale form av den flytende strekkstagsplattform som er fortøyet til den enhetlige gravitasjonsmal. Selv om en firehjørnet, firkantet utførelse er vist, kan det være ønskelig å ha en firehjørnet rektangulær form på strekkstagsplattformen og den enhetlige gravitasj onsmal.

Ifølge oppfinnelsen er brønnmalen 54 generelt plassert på midten innenfor den enhetlige gravitasjonsmal 50 i en forhøyet stilling i forhold til planet som bestemmes av forankringsmalene 52. Som tidligere nevnt, vil forhøyningen av brønnmalen 54 over planet for forankringsmalene 52 i det vesentlige samsvare med avstanden mellom undersiden av hjørnesøylene på den flytende plattformskonstruksjon og nivået av brønn hodedekket. I denne foretrukne form omfatter anordningen for montering av brønnmalen 54 anordning for nivelering av brønnmalen. Således blir nivåin-stalleringen av den enhetlige gravitasjonsmal som helhet mindre kritisk.

Ifølge en annen variant av oppfinnelsen omfatter den enhetlige gravitasjonsmal 50 videre en rekke med vertikalt orienterte sylindriske lagertanker 56. Lagertankene 56 er forbundet for å danne en del av rammeverket som sammenkopler forankringsmalene 52 og tankene 57a, 57b, som tjener som bærekonstruksjonen for brønnmalen 54. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen er hovedkonstruksjonsmaterialet for tankene 56 og for den del hele den enhetlige gravitasjonsmal 50, armert betong. Selv om andre konstruksjonsmaterialer kan brukes og er tenkt innenfor oppfinnelsens omfang, gir armert betong et økonomisk konstruksjonsmateriale såvel som minsket vekt for håndtering i installasjonsprosessen. Videre er trykkstyrken i armert betong særlig fordelaktig i dypvannsomgivelser.

Som best vist på figur 4, strekker flere skjørtpelekon-struksjoner 58 seg inn i grunnen under sjøbunnen 24. Denne installasjonsmetode er især anvendelig i leirholdige jordlag eller andre løse undersjøiske bassenger. Også som vist på figur 4 kan hjørnekonstruksjonen 60 som støtter ankermalene 52, omfatte hule sylindre som inkluderer faste ballastmaterialer 62 og et vannkammer 64. Forskjellige vanlige ventiler og kontroller kan brukes for å få vannet til å strømme inn i kamrene 64 og de forskjellige lagertanker 56 for å ballaste den enhetlige malkonstruksjon 50 for installering på sjøbunnen 24. Flere rørledninger 66 for lagertankene kan anvendes for dette formål.

En særlig fordel med den forhøyede stilling av brønn-malen 54 ved siden av den tidligere beskrevne like lengde mellom fortøyningselementene og brønnstigerne, er vist på figur 5. I det åpne innvendige rom 68 innenfor rekken med lagertanker 56 og nedenfor brønnmalen 54, kan flere føringsrammer 72 tilveiebringes med flere føringsringer 74. Føringsrammene 72 med føringsringene 74 gjør det mulig å bruke en bøyet leder 76 som strekker seg fra brønnmalen 54 til sjøbunnen 24 og derved gjøre det mulig for en borestreng å trenge inn i sjøbunnen 24 i en vinkel på mindre enn 90°, noe som underletter tidlig bygging av vinkelawik for brønnhullet. Figur 5 viser også festet av et J-rør 80 på den enhetlige gravitasjonsmal 50. J-røret gjør det mulig å trekke inn undersjøiske strømningsledninger og rørledninger til strekk-stagsplattformens konstruksjon.

Claims (2)

1. Strekkstagplattform med et i et første nivå anordnet brønnhodedekk (12) hvor plattformen er forankret til sjøbunnen med flere i det vesentlige vertikalt orienterte strekkstagelemen-ter (26) som strekker seg fra en forankringsmal på sjøbunnen til et nivå på plattformen med en avstand dx nedenfor det første nivå og hvor stigerør (36) strekker seg fra en undersjøisk brønnmal (40) til brønnhodedekket (12), KARAKTERISERT VED at brønnmalen (40) og forankringsmalen (32) utgjør en felles konstruksjon hvor forankringsmalen er anordnet på et nivå med en avstand d2 nedenfor brønnmalens nivå og at avstandene dx og d2 er i det vesentlige like store.

2. Plattform ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at brønnmalen omfatter nivilleringsanordninger.