NO143637B - Ledd for forankring av en konstruksjon til sjoebunnen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører produksjon av olje og gass fra dypvannsbrønner, såsom på kanten av kontinentalsokler og -skrå-ninger, og spesielt med henblikk på Nordsjøen og andre europeiske farvann. Oppfinnelsen vedrører spesielt et ledd for forankring av en konstruksjon til sjøbunnen slik at konstruksjonen kan svinge om leddet, omfattende to deler som er forbundet med hverandre,

den ene over den andre, ved hjelp av fleksible spennkabler, idet en første del skai festes til sjøbunnen og en andre del skal feste den første del til en konstruksjon som skal forankres.

Man har funnet hydrokarbonavleiringer i store mengder under kon-tinentalsoklene rundt om i verden, og i det siste tiår har man funnet at Nordsjoen og tilstotende havområder dekker betydelige olje- og gassreservoarer. Mange olje- og gassfelter er blitt brakt i produksjon ved bruk av eksisterende såvel som relativt ny teknologi, og disse metoder "er brukbare på vanndyp opp til 200 meter. Imidlertid finnes sedimentære bassenger egnet for olje- og gassreservoarer på vanndyp ned til 3 000 meter og mer,

og det er derfor et behov for egnede og okonomiske metoder for deres utnyttelse.

Begrensninger som gjelder for eksisterende eller nylig foreslåtte systemer som hindrer deres bruk på storre dyp enn 200 meter er som folger:

Faste plattformer - stål

- store omkostninger ved bygging og installasjon.

- styrke avhengig av storre pelesystemer som ikke kan kontroll-proves. - utsatt for produksjonsproblemer og korrosjonstretthet med med-følgende vanskeligheter for vedlikehold og installasjon. - benytter relativt mye hoyt fagutdannet arbeidskraft og spesial-stål.

- gir ikke muligheter for lagring av olje.

- umulig å installere utstyrsmoduler for utfloting.

Faste plattformer - betong

- begrenset antall disponible byggesteder- med tilstrekkelig vanndyp. - fundamenteringsproblemer og ubrukelighet for visse sjobunns-

forhold.

- stor sokkelkonstruksjon nodvendig for stabilitet.

Flytende plattformer og semioppdriftsplattformer ( strekkstag-konstruksjoner

- begrenset brukbarhet for operasjon i nordre del av Nordsjoen.

- selv om den muligens kan brukes på storre vanndyp enn 200 meter, er det nodvendig å utvikle nye og forbedrede ankre og fortoy-ningsliner. - vanskelig for brbnnrbr, stigeror etc. å oppta store bevegelser.

- ulemper med ubeskyttede foringsror.

Neddykket utstyr ( undervanns anlegg)

- begrenset mengde utstyr og foredlingsanlegg kan installeres.

- begrenset tilgang for kontroll, inspeksjon og vedlikehold.

- problemer med installasjon og fullforing av bronner.

- vanskeligheter med overhalingsarbeid.

- vil sannsynligvis være meget dyre å installere og operere.

- krever en overflateplattform av en eller annen type i nærheten.

- problemer med forurensningskontroll.

- medforer faremomenter for betjeningspersonell under overflaten.

Leddforbundne soyler

- begrenset mengde utstyr og foredlingsanlegg kan installeres.

- man er nodt til å stole på meget store mekaniske bevegelige ledd med tilhorende vedlikeholdsprobelmer. Det er oppfinnelsens hensikt å gjøre leddforbundne søyler mer anvendelige ved å for-bedre et ledd av den innledningsvis nevnte type. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen som angitt i karakteristikken av krav 1. Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen fremgår av under-kravene og av følgende beskrivelse av det utførelseseksempel som er vist på vedføyede tegninger.

Fig. 1 viser et skjematisk sideriss av peleinstallasjonsutstyr, fig. 2A og 2B viser vertikale snitt gjennom en detalj av utstyret på fig. 1 i to forskjellige betjeningstilstander,

fig. 3A og 3B er vertikale snitt som viser en annen detalj av utstyret på fig. 1, igjen vist i to forskjellige betjeningstilstander,

fig. 4 viser delvis i snitt et sideriss av et forbindelsesledd, idet snittet er tatt langs linjen IV - IV på fig. 5,

fig. 5 er et snitt langs linjen V - V på fig. 4,

fig. 6, 7, 8 og 8A er lignende sideriss som illustrerer leddfor-bindelsen på fig. 4 og 5 i kombinasjon med forskjellige former for andre konstruksjoner,

fig. 9 er et snitt av en detalj av fig. 8 tatt langs linjen IX - IX på fig. 10,

fig. 10 er et horisontalt snitt av en detalj av fig. 9,

fig. 11, 12, 12A og 12B viser forskjellige konstruksjoner,

fig. 13 viser perspektivisk en delvis gjennomskåret spennkabel,

og

fig. 14 og 15 viser snitt gjennom forankringer for endene av spennkabelen på fig. 13.

Det skal poengteres at ved vanndybder etc. henvist til i det f 61-gende, er disse kun typiske indikasjoner på de anvendelige dyp,

og det er sannsynlig at store variasjoner kan komme på tale.

Det skal forst henvises til fig. 1, 2A, 2B, 3A og 3B. En fundament konstruksjon 1 av armert betong som hviler på havbunnen, holdes i stilling av grupper av stålpeler 2 som er drevet gjennom hull i konstruksjonen 1 ved hjelp av hydraulisk drivutstyr 3, som stort sett er av den type som er vist i britisk patent nr. 966.094, hvor det ved driving av en gruppe peler tas stotte i grup-pens inndrevne peler for en pele eller peler som drives. Denne operasjon gjentas trinnvis under bruk av forskjellige peler i gruppen, slik at hele gruppen skyves inn i grunnen. Pelemaskinen på fig. 1 inkluderer åtte store hydrauliske sylindre 4 montert i to grupper på fire ved'' siden av hverandre på en tykk sylinder 5. Sylinderen, som gir styrke og tjener som en kryssforbindelse mellom de hydrauliske sylindrene, kan om nodvendig gi atmosfæriske omgivelser for operasjonsutstyr anordnet inne i denne. Hver hydraulisk sylinder er forbundet med et stålror eller annet konstruk-sjonselement som danner selve pelen og kan fjernutlbses ved fullforing av peleoperasjonen ved trekking i utlosningsstenger 6 (fig. 2A, 2B), slik at en hylse 7 beveges oppover for forst å frigjore en segmentinndelt låsekrave 8 og deretter aktivisere armer 9 for å bevege kravens 8 segmenter klar av mot hverandre hvilende flen-ser på sylindrenes stempelstang lo og pelene 2. Når pelen 2 når forbnsket dybde, beveges en låseflens 11 på denne forbi fjærbelastede låsekiler 12 som bæres av konstruksjonen 1, idet kilene 12 derpå beveges til låsende stilling, slik det er vist på fig.

3A og 3B. Pelerbrene passerer gjennom den av forspent betong be-stående fundamentkonstruksjon 1 som hviler på havbunnen, og systemet kan anordnes til å drive skråpeler.

En alternativ konfigurasjon benytter den av armert betong bestå-ende fundamentstruktur eller blokk som understbttelse for peleut-styret. Ved denne metode er de hydrauliske sylindre festet til pelene og individuelt låst til toppen av betongblokken. Ved fullfb-ring av pelingen frigjbres de hydrauliske sylindre og berges for senere bruk ved hjelp av opphengningskabler 13. I dette tilfelle kan det hydrauliske utstyr betjenes fra en flytende lekter.

For enkelhets skyld vil det som hittil er blitt beskrevet i det fblgende henvises til som et sjbbunns fundamentsystem, "SEFS",

som i tillegg til å kunne benyttes på de måter som skal beskrives i detalj i det fblgende også kan benyttes som fundament eller forankring ved andre anvendelser. Fordelene ved "SEFS"-fundamentet inkluderer "kontrollprbvet" belastningskapasitet, muligheten til om bnskelig å frigjbres fra havbunnen og beveges til et annet sted, fjernstyrt betjening og installasjon, fleksibilitet i fundamentkonstruksjonen og dertil at den bygges og inspiseres på

tort land.

I det fblgende skal installasjonsutstyr for "SEFS" beskrives.

Dette utstyr inkluderer styreliner for posisjonering av pelemaskinen. Hvor et stort-antall peler skal plasseres og krever flere flytninger av pelemaskinen, minimaliseres antall styreliner ved ettet tur å fjernutlbse styreliner fra ankerblokkene og feste dem på nytt på nye steder for bruk om igjen. Også pelemaskinen kan utstyres med mekanismer såsom hydrauliske thrustere og akustiske sendere for å styre den i posisjon.

Installasjonsutstyret betjenes fra et overflatefartby som for-trinnsvis er en flytende lekter laget for dette formål. Anker-blokker av betong bygges på land og flbtes til benyttelsesstedet på pongtonger eller de lages selvf lytende. Disse fundament enheter lbftes av to portalkraner på lekteren. Etter fjerning av pong-tongen senkes blokken til sjbbunnen ved hjelp av to hovedvinsj-tau, idet fire styreliner er festet til blokken. Blokkens stilling på sjbbunnen kontrolleres like for den plasseres der, og eventuelle uaksepterbare feil korrigeres ved å flytte lekteren.

De åtte pelene lbftes så i stilling i bronnen og holdes av en mid-lertidig jigg for installering av pelemaskinen og låsing til top-pene av pelene. Denne sammenstilling senkes så ved bruk av styre-linene inntil pelenes ender er plassert i ankerblokken. Under utnyttelse av utstyrets vekt skyves hver pele et begrenset stykke ned i sjbbunnen, og peleoperasjonen fortsettes så ved å skyve en pele ned ad gangen. Når alle pelene er drevet helt inn og plassert på toppen av ankerblokken, fjernutlbses pelemaskinen og berges av lekteren for at hele operasjonen skal kunne gjentas.

Når utstyret benyttes for å gi et strekkstagsystem, skyves flen-sene på pelene til kontakt med metallagerflater forbundet med fSringer i ankerblokkhullene. Strekkabelen forankres til selve blokken. I tilfelle av et kompresjonspelesystem blir pelene ved fullfort indrivning låst til ankerblokken av fjærbelastede låsekiler, og de ringformede rom blir så fullstendig gyst.

Stbrrelsen og lengden på pelene som benyttes velges ut fra de krav som stilles av vidt varierende sjbbunnsforhold som er typiske for, men ikke begrenset til, Nordsjoen. Her må det tas hensyn til overkonsoliderte leirer med opp til 60 t/m 2 kohesjonsstyrke og hard, tett sand med interne friksjonsvinkler opp til 45°. I den utformning som er beskrevet ovenfor kan pelenes lengde varieres på forhånd for å tilfredsstille spesielle betingelser, men ikke under selve peleoperasjonen. Det synes imidlertid mulig å modi-fisere systemet slik at ytterligere lengder kan adderes under peleoperasjonen. Et alternativt arrangement ville være å bore eller skylle ut pelene og skyve mindre peler gjennom disse for bket penetrasjon. Fundamentet installeres og pelene drives ved fjernstyring fra et overflatefartoy. Ingen manuell forbindelse eller stive styringer fra overflaten er nodvendig, og bruk av store pelerambukker er eliminert. En hovedfordel ved systemet er at en "provebelastning" både med hensyn til strekk og trykk er klart etablert for hver pele, og derved kan de permanente be-belastningskapasiteter bestemmes med hby grad av sikkerhet.

Undersjoisk fartoy " POD"

Dette består av et undersjoisk fartoy av betong konstruert for

å oppta produksjonsutstyr ved atmosfæretrykk på betydelige vanndyp og er basert på teknologi utviklet for trykkbeholdere av forspent betong for kjernekraftutnyttelse.

Et eksempel, "POD 1", som er vist på fig. 11, er et oppdriftsle-geme egnet for vanndyp i området 200 - 300 m. Et andre eksempel, "POD 2", vist på fig. 12, er plassert på et fundament i likhet med den konstruksjon 1 som allerede er beskrevet hvilende på havbunnen. Begge disse konstruksjoner er egnet for bruk på dybder ned til

350 m.

Hvor legemet har positiv oppdrift, forloper vertikale ankerliner 14, heretter betegnet som "GUY", til ankerpunktene på ytterflaten av legemet fra sjbbunnen på et dyp på 500 m eller storre. I begge tilfeller er et vertikalt tårn eller sbyle 15 enten stivt og en-hetlig forbundet med midtpunktet av legemets toppstykke eller festet ved hjelp av et ledd (som beskrevet senere) som gir det mulighet for dreiebevegelse. Bruken av et kuleformet indre rom 16 som kan benyttes som produksjonsområde, erbkonomisk attraktivt og resulterer i stort sett jevn spenningsfordeling.

I bruk er legemet en stor betongkonstruksjon som alltid utsettes for trykkspenninger. Belastningen under bruk er ideelt egnet for en slik konstruksjon siden den oppstår hovedsakelig fra det hydrostatiske vanntrykk som utoves på legemet på dets neddykkede arbeidsdybde, og det gir opphav til mer eller mindre uniformt trykk i konstruksjonens vegger. For en typisk dybde på

200 m oppnås et stort sett uniformt trykkspenningsnivå på 11 N/mm 2, og denne uniforme tilstand er hovedsakelig kun forstyrret av sideveis virkende bolgekrefter og lokale krefter og momenter som utoves av tårnet eller soylen. De sidevirkende bolgekrefter kan med rimelighet antas å ha sinusfordeling, og de innvirker på spen-ningsnivået med kun omtrent - 2,0 N/mm<2>. De lokale spenningsfor-styrrelser som oppstår på grunn av tårnet er av storrelsesorden

<->8 N/mm<2>.

Trykkspenningen på 11 N/mm 2, som er et tilfredsstillende arbeidsnivå, er basert på en minimums veggtykkelse på 4 m. Denne veggtykkelse er i sin tur oppnådd fra empiriske formler basert på re-sultatet av langtids kompresjonsprover med betongkuler og tar hensyn til maksimale belastningskrav.

Den nodvendige stålmengde er begrenset til relativt små kvanta forspenningsstål og vanlig armering av hensyn til lokale virknin-ger.

Forbindelsesledd " JOINT"

Dette ledd benyttes for dypvanns leddforbundne soyler og er vist på fig. 4 og 5. Leddet er ikke avhengig av mekaniske tapper eller lignende universelle leddmekanismer. Prinsippet for dette ledd er bruk av strekkabler til å gi fullstendig fleksible og moment-motstående forbindelser. Leddets konstruksjon er slik at det gir mulighet for adkomst for personell, utstyr og materialer gjennom ledd ved atmosfæretrykk.

Leddet "JOINT" benyttes for å gi leddforbindelse mellom en sbyle ("COL") beskrevet i det fblgende og sjbbunnen. En leddforbundet sbyle som svinger ved havbunnen har allerede blitt antatt å være en attraktiv konstruksjon for bruk på midlere vanndyp mellom 200 m og 500 m. Hovedprinsippet for en leddforbundet sbyle er å tillate bevegelse i harmoni med det omgivende vann, noe som resulterer i betydelig reduksjon av de krefter og momenter den utsettes for. Dens effektivitet avhenger derfor av effektiviteten av leddet eller "hengselet" ved soylens fot.

For andre publiserte konstruksjoner har det vært foreslått mekaniske ledd av "universaltypen". Disse må, for å virke, være avhengig av rotasjon av lagerflater og kontinuerlig mot hverandre glidende lave friksjonsflater. Selv om slike ledd kan vises å være mulige, vil de nodvendigvis måtte være svært store for de dy-pere konstruksjoner og fordre svært mye dyr fagkunnskap under ut-vikling og fabrikasjon. Deres egenskaper med hensyn til varighet, adkomst og vedlikehold er tvilsomme.

Foreliggende ledd "JOINT" er basert på fblgende målsetning:

(I) Bruk av "lavere teknologi"-prinsipp, i samsvar med både om-givelsene og det allerede utprbvede i en skala som tillater rimelig ekstrapolasjon. (II) Unngåelse av bruk av relativt bevegelige deler som fordrer hby teknologi og fremstillingspresisjon og som medfbrer so-fistikert vedlikehold under bruk.

(III) Mulighet for installasjon under bruk og mulig utskiftning

av kritiske komponenter, men stort sett med lave servicekrav.

Prinsippet for foreliggende ledd "JOINT" er at soylens 17 fot

som den forbinder med sjbbunnen, holdes lokalt av radielt anordnede strekkabler. En typisk konfigurasjon er vist skjematisk på fig. 4 og 6 og er basert på kalkulasjoner på en sbyle for bruk på 500 m dyp.

I prinsippet består leddet av en nedre ringbjelke 18 av betong forbundet med en rekke radielt anordnede, skrådde spennkabler av terylene til et ovre konisk "nav" 20 av betong. Foten av den ledd-forbuhdne sbyle 17 er integrert forbundet med navet 20 som er plassert tilstrekkelig klar av ringbjeiken 18 til å tillate maksimal dreiebevegelse.

Under innvirkning av omgivelsenes belastning på sbylen tillater spennkablene full dreining av foten mens de motstår den resulte-rende skjærkraft. Boyespenninger som oppstår i spennkablene begrenses til akseptable nivå av foringer inne i navet og ringbjeiken. Soylen er konstruert slik at den har tilstrekkelig positiv oppdrift til å holde spennkablene i en tilstand av strekk i hele bevegelsesområdet som under ekstreme stormforhold kan gi en vinkelforskyvning på 7 - 9°. På 500 m dyp vil variasjoner i verti-kalkraften være små. De horisontale skjærkrefter vil motstås av ringbjelken som kan konstrueres som en pelet sokkel eller en gra-vitetssokkel. Det skal bemerkes at: a) Mens spennkablene må konstrueres for ikke å overstige en begrensende alternerende spenning fra et tretthetssyns-punkt, kan spenningsandelen som resulterer av skjærkraft, direkte strekk og dreining varieres ved valg av komponen-tenes dimensjoner. b) Ved å forankre spennkablene til det sentrale havet på to eller flere nivå, kan de bringes til å danne et moment/

rotasjon. Dette kan i betydelig grad redusere soylens likevektsvinkler med derpå fblgende oppdriftsbesparelse, mens det ekstreme moment begrenses til det som er aksep-terbart for soylens fotparti og som kan være konstruert ut fra andre hensyn. Denne mulighet til samspill mellom soylens rotmoment og vinkelforskyvning eksisterer ikke for mekaniske ledd og kan være viktige for soylen som opererer på mindre dyp hvor vinkelforskyvningen er storre.

c) Det foreligger mulighet for sentral gjennomfbring gjennom leddet, noe som gir adgang til torr adkomst via soylen

til neddykkede fasiliteter ved atmosfæretrykk.

Ringbjelken og navet kan utfores av armert og/eller forspent betong av en kvalitet som er egnet for marint bruk. Spennkablene

lages av et materiale med hbye strekkegenskaper, f.eks. "PARAFIL" eller et lignende beskyttet materiale. "PARAFIL" er en av alkaten omsluttet terylenekabel med en strekkapasitet på 50% av armerings-stålet, men med en fordelaktig lav elastisitetsmodul. Materialet er blitt utviklet og brukt for marine anvendelser og har allerede vært utsatt for adskillig utprbvning. I sin nåværende bruk antas det å virke ved en maksimal spenning under ekstreme forhold på

kun 30% av sin maksimale strekkstyrke og tar således hensyn til forankringseffektivitet etc.

Ringbjelken og navet bygges ved kysten og settes sammen på forhånd med spennkablene. Disse forspennes med den nodvendige no-minelle spenning av et deretter fjernbart jekkarrangement som virker mellom ringbjelken og navet. Enhetene kan enten lages av massiv betong eller cellebetong med minimum negativ oppdrift og taues til bruksstedet ved hjelp av spesialkonstruerte oppdriftsmidler som kan benyttes om igjen.

På bruksstedet senkes "JOINT"-sammenstillingen fra oppdriftsen-heten ved hjelp av kabler ned på sjbbunnen. Avhengig av den form som er valgt blir ringbjelken enten pelet fast eller forsynt med ballast for å gi en sokkel med tilstrekkelig tyngde. På fig. 4

og 6 og 9 er sbylene vist skjematisk ved 22, og ringbjelken består av fundamentkonstruksjonen av forspent betong beskrevet under henvisning til fig. 1, 2A, 2B, 3A og 3B. Den flytende sbyle 17 styres i stabil vertikal stilling av kabler ned til nesen av det koniske nav og forspennes slik at den samvirker med navet ved hjelp av konvensjonelle spennkabler 23 av stål (fig. 4). Fremgangsmåten for utfbrelse av denne forbindelse er vist på fig. 4. Ved denne fremgangsmåte er forankringer 24 for stålspennkablene 23 forsynt med koblinger 25 allerede plassert i navet 20. Etter fullfbrelse av en elastomer tetning 26, pumpes hulrommet mellom soylen 17 og navet 20 tort, og trykkapsler 27 over spennkabelkanaler 28 i soylen 17 fjernes, hvoretter strekkabler 23 installeres og spennes i tort rom. Hulrommet fylles deretter med mbrtel. Til slutt fjernes det midlertidige jekkarrangement som strekker terylenespenn-kablene 19 i leddet, og soylens oppdrift overtar, idet denne for en stor grad tilveiebringes av en flytende tank 29. En alternativ måte for festing av oppdriftssbylen til navet av leddet er å stope soylen fast i en hylse konstruert i ett med navet. I et ytterligere alternativ skråner kablene nedover og innover fra en hevet ringbjelke for å understbtte foten av soylen under ringbjelken, idet soylen i dette tilfelle har en mindre negativ oppdrift.

Den leddforbundne sbyle "COL" kan anta forskjellige former.

I alle tilfeller utgjor soylen en fast konstruksjon for vanndyp stort sett i området 200 - 500 m og kan tilveiebringe lagerkapa-sitet for olje og/eller fortoyning av fartoy og lo.ssef asiliteter med noen produksjonsfasiliteter om nodvendig. Den oljelagringskapasitet som "her ville kunne tilveiebringes, ville være av stør-relsesorden 5000 000 fat. I en form er soylen en sbyle av forspent betong med sylindrisk form og integrerte oppdriftskamre.

Som vist på fig. 6, er soylen 17 primært en lasteanordning for tankskip og er forsynt med fortbynings- og lasteutstyr på en dekkoverbygning 30, hvilket utstyr er nodvendig for å tillate lasting i rom sjb fra et oljefelt som eventuelt ikke betjenes av en rorledning.Soylen befinner seg i dette tilfelle ved atmosfæretrykk og tjener til å fore de forskjellige strbmningsledninger fra produksjonsenheten. Konstruksjonen kan brukes på dyp opp til 500 m eller mer. Det er ikke anordnet muligheter for lagring av olje.

Som vist på fig. 8 er soylen slik den er vist på fig. 6, (eller den kunne være av den form som er vist på fig. 7), forbundet ved hjelp av ledd 18/19/20 til et hus 31 på sjbbunnen. I alle disse kombinasjoner må de viktigste hensyn tas til fortoyning, lasting og lagring. Imidlertid kan samme hovedkombinasjon av komponenter benyttes for utstyr såsom understbttelse for et fakkeltårn. Det er alltid nodvendig med noe avbrenning, så lite det enn måtte være, og hvor undersjbiske produksjonsmetoder benyttes, er det nodvendig med et separat fakkeltårn. Selv i de tilfeller hvor produksjons-fasilitetene er montert på overflaten, er det ofte bnskelig å an-ordne et fakkeltårn i god avstand fra produksjonsområdet, og den leddforbundne sbylekonstruksjon er ideell for dette formål.

Soylen, som fremstilles av forspent betong av en kvalitet som er egnet for marine omgivelser, bygges ved kysten i horisontal stilling. Stbrsteparten av dens lengde er flytende, men ytterligere oppdriftsmidler er nodvendig for å understbtte de nedre partier når den flyter. Konstruksjonens stabilitet under utflbting og installasjon er ikke bmfintlig for små belastningsvariasjoner og kan således oppta en betydelig del av det installerte anlegg. På bruksstedet bringes soylen i vertikal stilling ved hjelp av bardu-ner fra eksterne oppdriftsmidler og muligens ytterligere ballas-ting.

Styreliner allerede anbrakt på det forut plasserte ledd og holdt

i overflaten av boyer, benyttes til å styre soylen til leddets nese med derpå fblgende forbindelse som allerede beskrevet.

Fig. 8, 9 og 10 viser at huset 31 er konstruert til å kunne inne-holde brbnnhoder for såkalte "undersjbiske anlegg" som benyttes ved produksjon av olje og gass, idet huset inneholder kamre for de undersjbiske anlegg og kan holdes på stort sett atmosfærisk trykk for å tillate operatorer å komme til anleggene. Som angitt i det foregående tjener huset også som fundament for hele anlegget.

Huset 31 består av forspent betong og er konstruert for sammen med eventuelle ytterligere hjelpemidler å ha oppdrift og stabilitet for tauing fra byggestedet til det forbnskede sted i åpen sjb hvor det senkes ned på sjbbunnen. Der hviler huset 31 på havbunnen på grunn av tyngdekraften, eller det holdes (som vist) på plass ved hjelp av peler 22 som er drevet gjennom åpninger anordnet i huset og ned i sjbbunnen, idet pelene utfores på den ovenfor beskrevne måte.

Huset 31 inneholder kamre for forskjellige formål begrenset av vegger 32. Disse kamre omfatter kamre 33 som gir oppdrift og stabilitet under flbting og som fylles ved neddykking, og disse kamre tjener også som hus for brbnnhoder 34 for undersjbiske anlegg; kamre 35 for utstyr og oljelagring og for passasje for ledninger for olje og gass fra de undersjbiske anlegg; et sentralt kammer 36 som kamrene 35 strekker seg radielt ut fra; og (hvor huset 31 som vist danner del av et anlegg hvor sbyler 17 fastholdes til huset 31 av ledd 18/19/20) kamre 37 som gir adgang til forankringer av leddets spennkabler. Slike kamre kan også anordnes ved foten av soylen 17. Spennkablene kan erstattes ved å trekke dem inn i huset 31. Huset 31 kan imidlertid benyttes for seg selv og betjenes av en dykkerkapsel, i hvilket tilfelle kamrene 37 kan benyttes for andre formål, f.eks. på ytterligere undersjbiske anlegg.

Spennkablene 19 strekker seg i fire radielt adskilte grupper fra individuelle nedre forankringer i en sirkulær ribbe 38 i den ovre flate av huset 31, oppover og innover til individuelle ovre forankringer rundt navet 20. Bruk av fire grupper av spennkabler gir en slik kabelgeometri at ingen kabel befinner seg på linje med et kammer 33 for undersjbiske anlegg, slik at adgang muliggjbres til de nedre kabelforankringer fra kamrene 37.

Det indre av huset 31 er forbundet med det indre av soylen 17

ved hjelp av en adkomstsjakt 39 som er anordnet sentralt i forhold til spennkablene 19 og som passerer gjennom tetningsanord-ninger mellom sjakten og huset 31 og mellom sjakten og navet 20.

En måte for utnyttelse av det ovenfor beskrevne utstyr er å senke huset 31 med leddet 18/19/20 montert på dette på et bnsket sted i åpen sjb og installere pelene 22. Med luker 40 i toppen av kamrene 33 for de undersjbiske anlegg i åpen stilling bores brbn-ner fra et boreskip med borstengene passerende gjennom adkomstene i bunnen av kamrene 33. Så snart brbnnhodene 34 er blitt installert, flbtes soylen 17 i posisjon og senkes for forbindelse med leddets nav 20, hvoretter denne forbindelse utfores. Dekkover-bygningen 30 bygges så.

Som et alternativ kan brbnnboring utfores etter installasjon av soylen 17 og dekkonstruksjonen 30, hvor brbnnene bores på den nettopp beskrevne måte, men fra dekket. På fig. 8 er det vist en borstreng 41 som opereres fra-dekket.

Et flertall undersjbiske anlegg kan inneholdes i hvert kammer 33, og i tillegg kan det være anordnet muligheter for innfbring av ledninger 42 gjennom normalt tettede adkomstporter fra undersjbiske anlegg utenfor huset 31 til kamrene 33.

Strbmningsledninger 43 fra brbnnhodene 34 er forbundet med stigerbret 44 som lbper opp gjennom soylen 17. Leddforbindelser som gir et tre-ledds system kan være anordnet i hvert lbp av strbm-ningsledningen 43/stigerbret 44.

Under normale forhold er lukene 40 lukket, men kamrene 33 er over-svbmmet mens de bvrige kamre, hvor adkomst er nodvendig eller som inneholder anlegg, har atmosfærisk trykk. Dersom det er bnskelig å oppnå adgang til kamrene 33, tommes de for vann, og skottdbrer 45 til kammeret 33 åpnes. Lukene 40 lbftes av i tilfelle av en "blow-out" eller ved unormalt trykk, slik at husets 31 konstruksjon ikke utsettes for ekstrem belastning.

Alle strbmningsledniriger, styreledninger og andre forbindelser gjores gjennom skottene, og alle skottdorer er forsynt med to separate tetningsarrangementer.

Fig. 8a viser en alternativ form av huset 31 hvor et sentralt parti 31A har en form som beskrevet i det fblgende under henvisning til fig. 11, 12 og 12A, men som har kamre 33 som nettopp beskrevet rundt seg.

Ytterligere konstruksjoner for virksomhet under havflaten skal

nå beskrives under henvisning til fig. 11, 12 og 12A, idet kon-struksjonene beskrives som forskjellige systemer og undersystemer.

Disse systemer og undersystemer er som folger:

System 1 - undersjoisk produksjonssystem " SUBPROD"

Dette undersjbiske produksjonssystem vist i alternative former på fig. 11 og 12 ("SUBPROD 1" og "SUBPROD 2"), tilveiebringer faste fasiliteter for boring, produksjon og lagring på dypt vann. Ved å installere størstedelen av disse fasiliteter på betydelige dyp under havflaten, vil de krefter og bbyemomenter som virker på konstruksjonen og dennes bevegelse holdes på et minimum. Alle pro-duksjonsområder har atmosfærisk trykk, og konvensjonelle midler for adkomst er anordnet for personell, utstyr og materialer. Systemet kan tjene som sentral, fast produksjons-, lagrings- og lastefasilitet for flere produksjonssatellitter. Systemet foreslås for vanndyp opp til 500 m, men kan være egnet for betydelig storre dyp.

I undersystemet "SUBPROD 1", som er vist på fig. 11, holdes et legeme 46 - "POD", som inneholder produksjonsutstyr, på et dyp av omtrent 200 m ved hjelp av vertikale spennkabler 14 "GUY" festet til konstruksjonen 1 av fundamentsysternet "SEFS". Adkomstsjakten 15 av betong festet til toppen av legemet passerer gjennom vann-overflaten og understbtter en plattformkonstruksjon. Produksjonsutstyr er anordnet på forskjellige arbeidsnivå inne i "POD" som typisk ville kunne gi en brukbar flate pa « 9 000 m 2 med minimum 10 m takhbyde. Systemet tillater betydelig fleksibilitet med hensyn til anordning av utstyr, og adskilte områder kan forsynes med en atmosfære av inert gass hvor det måtte være nodvendig for å trygge det personell som arbeider i "POD". Hvor det bores bronner fra "SUBPROD", tillater konstruksjonen disse å bores fra plattformen montert på toppen av adkomstsjakten. Kanaler beskyt-tes gjennom "POD" i stålhylser, i hvilke de kan bevege seg fritt. Brbnnhodepartiet er montert på plattformen hvor et manifold vil samle oljen og overfore den til "POD"for behandling og påfolg-ende utlasting. Kanalrorene kan være plassert inne i adkomst-sj akten eller festet til dennes ytterflate eller begge deler. Bevegelser av kanaler mellom "POD" og havbunnen og på boredekket

er tatt hensyn til, og en hjelpende understottelseskonstruksjon for kanalrorene mellom "POD" og havbunnen er anordnet hvis nodvendig.

I et alternativt system er brbnnhodene installert i det nedre

parti av "POD" og isolert av et sekundært innesluttende system som er ventilert gjennom adkomstsjakten av betong.

Det består også en mulighet for å bore fra innsiden av "POD".

Med spennkablene "GUY" montert vertikalt (vist på fig. 11) vil horisontal bevegelse av systemet avhenge av oppdriften av "POD"

og adkomstsjakten i forhold til kreftene som utoves på "SUBPROD"

av bblger, strbm og vind. Oppdriftskreftene kan velges slik at de innen rimelige grenser gir et bnskelig maksimalt moment under ekstreme omgivelsesforhold. For det opplegg som er skissert på fig. 11 er den maksimale horisontale bevegelse under ekstreme Nordsjbforhold ventet å være innen 5% av den midlere hbyde av "POD"over sjbbunnen.

En alternativ utformning av "SUBPROD" er en hvor spennkablene

"GUY" er skrådd i en vinkel med vertikalen slik at ytterligere kontroll utoves over horisontalbevegelser om nodvendig.

"SUBPROD IA" er en modifikasjon hvor den faste adkomstsjakt av betong er erstattet med en leddforbundet sbyle "COL" understbttet av legemet "POD" av et ledd "JOINT". Denne form reduserer ytterligere de horisontale krefter som virker på konstruksjonen, men er avhengig

av at leddet er slik konstruert at det tillater adgang under atmosfærisk trykk som beskrevet ovenfor. Dette arrangement er utsatt for lavere bølgebelastninger og er egnet for bruk. hvor systemet betjener flere undersjbiske anlegg slik at borekravet er eliminert.

Det henvises til fig. 2 hvor "SUBPROD 2" er vist. Legemet 45 "POD 2" er stivt festet med sjbbunnen, idet det er festet til et sammensatt eller preinstallert fundament 1. Adkomstsjakten 15 av betong festet til toppen av legemet forlbper oppover vannflaten og understøtter en plattformkonstruksjon. Behovet for de vertikale spennkabler "GUY" er således eliminert. I en modifikasjon av denne form vist (delvis) på fig. 12A, "SUBPROD 2A", er den faste adkomstsjakt erstattet av en leddforbundet sbyle 17 "COL" som allerede beskrevet, som er forbundet med legemet ved hjelp av det beskrevne ledd 18/19/20 som er slik konstruert at det tillater adgang under atmosfæretrykk derigjennom. Slik adgang kan supplementeres av et kapseldokkesystem. "SUBPROD 2 eller 2A" kan benyttes for vanndyp opp til 350 m, og "SUBPROD 2A" er spesielt egnet hvor systemet brukes i forbindelse med undersjbiske anlegg og boreutstyr ikke er nodvendig.

Et ytterligere system, "SUBPROD 3", dannet ved montering av legemet "POD 2" på en preinstallert sokkel dannet av fundamentet,

er egnet til å virke som et sentralt produksjonsanlegg som betjener flere satellittanlegg. Legemet har atmosfæretrykk, og adgang skjer via en styrt dokkekapsel eller en annen form for undervanns transportanordning. Etter å ha passert gjennom produksjonsutsty-ret inne i "POD", overfores råolje til en laste- og/eller lag-ringsanordning slik som vist på fig. 7.

Ved bygging blir fundamentenheten "SEFS", hvor denne er separat, preinstallert som beskrevet i det foregående, og "POD"-enheten senkes så fra "konstruksjonsringen" eller oppdriftsflåten og festes til "SEFS".

Det vises så til fig. 12B. "SUBSTOR" er et undersystem for lagring og lasting av olje på dypt vann og er egnet for vanndyp opp til omtrent 350 m, men storre dyp kan være mulig. Systemet ligner "SUBPROD 2A" og består hovedsakelig av en "P0D"-enhet 45A med en leddforbundet sbyle 17 som rager opp over overflaten og som hviler på en sokkelkonstruksjon 1 av betong som er stivt forbundet med sjbbunnen ved hjelp av "SEFS". Bruk av en leddforbundet sbyle som bærer en plattform nær overflaten reduserer de horisontale totalkrefter. Siden adkomst for personell til legemet "POD 2" ikke er nodvendig, (og derfor kan legemet benyttes på vanndyp opp til 500 m), er dette undersystem ikke avhengig av leddet 18/19/ 20 "JOINT" som tillater adkomst for personell. Man regner med en oljelagringskapasitet på over 1 million fat.

I sammendrag er "SUBPROD" tiltenkt for vanndyp i det generelle området mellom 300 og 500 m, men systemet burde være brukbart på adskillig storre dyp. Systemet gjor det mulig å behandle råolje enten fra undervanns satellittsystemer eller fra konvensjonelle brbnnforbindelser eller begge deler. Systemets hovedprinsipp er å minimalisere de momenter som forårsakes og de krefter som utoves på konstruksjoner av bblger, strbm og vind ved å plassere største-parten av denne på et dyp hvor slike krefter er betydelig lavere enn ved overflaten eller i nærheten av denne. All manuell betjening utfores ved atmosfæretrykk, og likeledes muliggjbres atmosfærisk adkomst fra overflaten for personell, utstyr og materialer.

"SUBSTOR" er et uavhengig undersystem og kan brukes i forbindelse med "SUBPROD" eller et hvilket som helst annet dypvanns produksjonssystem. Prinsippet viderefbrer eksisterende teknologi med hensyn til oljelagring til storre vanndyp. Lagervolum på 1 million fat og mer er mulig med dette system som virker etter vann-fortrengningsysstemet idet "POD" alltid er full av enten olje eller vann eller begge deler. Oljen som er lettere, vil flyte på vannet. Dypbrbnnspumper er anordnet for at olje eller vann skal kunne pumpes inn og ut om nodvendig. Fortrengt vann fores gjennom separatorer for det slippes ut i sjben. For å sikre komplett tetthet mot oljelekkasje er olje/vann-balansesystemet anordnet slik at "POD" alltid utsettes for kompresjon på grunn av det eksterne hydrostatiske trykk.

En fremgangsmåte for bygging og installasjon av "SUBPROD" er beskrevet i det fblgende. Det ytre skall av sokkelpartiet av "POD" bygges i en mudret, torr kofferdam. Dette omgis av en flytbar, sirkulær flåte av forspent betong som danner en konstruksjons-ring eller flåte. Kofferdammen fylles og åpnes slik at flåten og den delvis byggede "POD" kan flyttes til et annet sted for trinn 2. Flåten tjener så som byggeplass til konstruksjonen er ferdig. Den tjener også som stabiliseringshjelpemiddel under de senere byggetrinn. Dette oppnås ved hjelp av et system av avstiv-ningskabler som forbinder "POD" og sjakten til flåten, idet hele konstruksjonen avstives ved hjelp av strekk i avstivningskablene. Dette arrangement kan også benyttes for å begrense dypgående under bygging og uttauing, idet man utnytter den ekstra oppdrift som flåten gir. "GUYS" er festet til krysshoder ved tårnets topp for senere senkning under installasjonen. Fundamentankersystemet pre-installeres og festes til sjbbunnen.

Når konstruksjonen er blitt tauet til bestemmelsesstedet, senkes den til sitt naturlige dypgående ved å justere lengden av avstivningskablene. Konstruksjonen senkes ytterligere til sitt ende-lige dypgående ved å innfore ballast i form av vann i tankene anordnet i "POD". På det dyp hvor konstruksjonen er stabil i opp-rettstående stilling, kan noen av stabiliseringskablene frigjbres. Flåten tjener også som base for installasjon av "GUY"-systemet, idet hver "GUY" senkes gjennom hylser i "POD"-enheten slik at de nedre ender bringes på plass i fatninger i fundamentet. Både den ovre og nedre ende av hver "GUY" låses i stilling og fastgyses etter innfbring av et mindre strekk for å jevne ut "GUY"-lengdene. Til slutt settes strekk på "GUYEN" ved å fjerne ballastvann inn-fort under neddykkingen, og på dette trinn fjernes flåten i egnede seksjoner.

Bygging og installasjon av undersystemet "SUBSTOR" er stort sett lik fremgangsmåten beskrevet for "SUBPROD". I tillegg bygges en flytende sokkel av forspent betong i en kofferdam og preinstalle-res for "SUBSTOR" taues til installasjonsstedet. Oljelageret "POD" senkes fra den flytende, sirkulære, omsluttende flåte til kontakt med det forut installerte fundament, til hvilket det så festes på en stiv måte.

Avstivningskabler er nevnt i det ovenstående. Det henvises til fig. 13 til 15, og i fbrste omgang til fig. 13. Her er vist en spennkabel som benytter en forspenningspart laget i henhold til teknologi som er utviklet for store forspenningssystemer for trykkbeholdere av forspent betong for kjernekraftanlegg. Spennkabelen omfatter korrosjonsbeskyttelse og kan være laget helt eller delvis flytende. "GUY" innbefatter midler for befestigelse til konstruksjoner såsom"SEFS" beskrevet ovenfor eller andre beskrevne konstruksjoner, og kan være forsynt med midler for innledende forspen-ning.

Som vist på fig. 13 er sju enheter 46, som hver dannes av tretti-sju Dyform-parter 47 med hoy strekkstyrke (karakteristisk styrke 1 408 t) i en hylse 48, plassert inne i en ytre stålkappe slik at det dannes en kabel med tohundreogfemtini parter (9 856 t total karakteristisk styrke).Tomrommene mellom partene og klaringer inne i kappen kan gyses med sement eller annet korrosjonsbeskyt-tende materiale, eller spennkabelen kan gjores flytende ved å oke diameteren av den ytre kappe og fylle tomrommet med lett materiale.

Det kan oppnås en ytterligere eller alternativ form for beskyttelse og storre fleksibilitet ved å konstruere kabelen av parter omgitt av en oljefylt plastikkhyIse av den type som benyttes for visse former for gulvkonstruksjoner i forspent betong. De systemer som benytter "GUY" strekkabler beskrevet annetsteds heri, forutsetter en sikker belastning i ankerkabelen tilsvarende 30% av dens ka-rakteristiske styrke. Fig. 14 og 15 viser forankringer nær spennkablenes ender. Fig. 14 viser at partene er spredd i et konisk ankerhus og at hvert lag er festet til en separat ankerring 50. Ringene 50 for hvert lag passer inn i hverandre slik at det dannes en ankerdom, og den sammensatte domanordning holdes på plass av en understøttende flens 51 ved munningen av ankerhuset. Et beskyttende deksel 5 2 dekker enden av anordningen og fylles med sementmortel. Alternativt kan partene være omgitt av betong slik at det dannes et konisk anker hvor sidekrefter tilveiebringes ved å omvikle pluggens overflate med wire under strekk. Fig. 15 viser hvorledes ankeret kan tillate begrenset sideveis bevegelse av spennkabelen ved hjelp av en "foring" som begrenser boyeforlengelse til akseptable verdier. Ankerenheten kan festes ved å fore den inn i et ror eller en utsparing i konstruksjonen og understbtte seteringen med hydraulisk betjente skjærkiler. Ju-stering av lengden av kabelen kan oppnås ved å variere den vertikale stilling av skjærkileanordningen inne i ankerroret. Fig. 15 antyder en alternativ endeforbindelse hvor ankeranordningen er stopt inn i betongkonstruksjonen eller ankerblokken. Dette gir ikke anledning til lengdejustering eller frigjoring av ankeret.

Hele spennkabelen og ankeranordningen kan bygges under beskyttede arbeidsforhold for å gjore det mulig å oppnå hoy fremstillingskva-litet. På grunn av lengden og vekten av spennkabelen (typisk 280 m og 0,62 t/m) er det nodvendig med spesielt håndteringsutstyr. Fremgangsmåten for festing av spennkablene til deres fundament-blokk og til konstruksjonen vil variere avhengig av det spesielle system de integreres i.

Disse former for spennkabler og forankringer har den fordel at deres konstruksjon er basert på materialer og prinsipper som har vært brukt med hell i mange år i byggeteknikken. Konstruksjonen er i stand til å gi en hoy grad av overtallighet og gir betydelig fleksibilitet med hensyn til valget av spennkabelstorrelse.

Det vil innses at mange trekk er blitt beskrevet i det foregående og er illustrert på tegningene, og det skal poengteres at oppfinnelsen omfatter alle disse trekk både individuelt og i forskjellige kombinasjoner.

Claims (6)

1. Ledd for forankring av en konstruksjon til sjøbunnen slik at konstruksjonen kan svinge om leddet, omfattende to deler som er forbundet med hverandre, den ene over den andre, ved hjelp av fleksible spennkabler, idet en første del (18) skal festes til sjøbunnen og en andre del (20) skal feste den første del (13) til en konstruksjon som skal forankres,karakterisert vedat spennkablene (19) er anordnet radielt og på skrå, og at de to deler (18, 20) holdes nær inntil hverandre med spennkablene (19) i strekk og med en klaring mellom de to deler som er tilstrekkelig til å tillate dreiebevegelse mellom de to deler uten at delene kommer i direkte kontakt med hverandre, hvilke spennkabler er av syntetisk materiale med høy forlengelsesevne slik at alle spennkablene forblir under strekk-belastning ved nevnte dreiebevegelse.

2. Ledd ifølge krav 1,karakterisertved at spennkablene (19) forløper radielt fra den andre del (20) til den første del (18).

3. Ledd ifølge krav<2>fkarakterisertved at det område hvor spennkablene (19) er forbundet med den andre del (20) i bruk befinner seg over det område hvor spennkablene (19) er forbundet med den første del (18).

4. Ledd ifølge krav<2>eller<3>,karakterisertved at spennkablene (19) er anordnet rundt en adkomst-passasje (39) fra den ene del (18) til den andre (20), idet adkomstpassasien f39) er tettet mot begge deler (18. 20).

5. Ledd ifølge et av kravene 1-4,karakterisertved at spennkablene (19) er festet til en av delene på to eller flere nivå.

6. Ledd ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat spennkabelmaterialet er alkatenomsluttet tery!en .