DE3127978C2

DE3127978C2 - Schwimmende Plattform

Info

Publication number: DE3127978C2
Application number: DE3127978A
Authority: DE
Inventors: Roberto Padova Brandi; Giovanni Bucaneve; Antonio Della Greca; Gaetano Mestre Venezia Sebastiani; Francesco Toffano; Paolo Padova Vielmo
Original assignee: Tecnomare SpA
Current assignee: Tecnomare SpA
Priority date: 1980-07-15
Filing date: 1981-07-15
Publication date: 1987-03-05
Also published as: IT8023442A0; DE3127978A1; NO160067C; ES8204497A1; NO812404L; FR2486902A1; ES504383A0; NO160067B; NL183989B; IE51255B1; IE811590L; GB2081659A; GB2081659B; NL8103364A; NL183989C; US4482274A; FR2486902B1; IT1131573B

Abstract

Eine schwimmende Plattform zur Verwendung bei der Ausbeutung von ölhaltigen Unterwassersandbänken hat eine eigentliche Plattformkonstruktion (2) und eine Anordnung vertikaler rohrförmiger Verankerungsstränge (3), die mit Stützen (1) der Plattform und auf dem Meeresgrund liegenden Ankerblöcken (4) verbunden sind. Die die Verankerungs- stränge (3) bildenden Rohrabschnitte werden nacheinander zu einer festen Einheit zusammengeschweißt und ist im unteren und oberen Abschnitt speziell ausgebildet. Es wird auch ein Verfahren zum Installieren der Plattform beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine schwimmende Plattform, insbesondere zur Unterstützung von Bohreinrichtungen zur Unterwasser-Erdölgewinnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.
Eine derartige schwimmende Plattform mit unter Zugspannung stehenden Verankerungssträngen, die sich zum oberen und zum unteren Ende hin im Durchmesser vergrößern, ist bereits bekannt (US-PS 39 76 021).
Bei der bekannten Plattform sind die oberen Strangabschnitte rohrförmig ausgebildet. Es sind keine Abstützteile vorgesehen, an denen sich die oberen Strangabschnitte von ihrem oberen Ende ausgehend anlegen können, wenn durch Seitenkräfte eine Auslenkung der Verankerungsstränge auftritt. Demzufolge besteht die Gefahr einer Überbeanspruchung der Verankerungsstränge im oberen Anschlußbereich an die Plattform, falls durch Wind und Wellen stärkere seitliche Kräfte einwirken. Dem wird durch die Durchmesservergrößerung derVerankerungsstränge im Anschlußbereich nur in begrenztem Maße begegnet. Die Rohrform mit der entsprechenden Biegesteifigkeit ermöglicht keine Verformungen in Anpassung an die jeweiligen Beanspruchungen.
Im übrigen ist auch der Verankerungsvorgang vergleichsweise kompliziert. Die einzelnen Ankerblöcke sind durch Querstreben zu einer Verankerungskonstruktion miteinander verbunden, die zunächst über Kabel von der Plattform aus zum Meeresboden abgesenkt wird. Erst danach werden die Verankerungsstränge abgesenkt und durch die Ankerblöcke hindurch in den Meeresboden eingeführt, worauf eine Verankerung am Meeresboden erfolgt und die Kabel wieder zur Plattform eingeholt werden.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die schwimmende Plattform so zu verbessern, daß ihre Verankerung einen geringeren Aufwand erfordert und zugleich durch auf die Plattform einwirkende Seitenkräfte weniger gefährdet ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist allerdings bereits eine Verankerung bekannt, bei der ein Verankerungsteil durch ein mit einem Ankerblock verbundenes glockenförmiges Bauteil hindurchgeführt ist, so daß sich das Verankerungsteil vom Verankerungsende ausgehend fortschreitend an die Innenfläche des glockenförmigen Bauteils anlegen kann, so daß bei auftretenden Seitenkräften nur begrenzt und über einen Längenbereich des Verankerungsteils verteilte Verformungen auftreten (US-PS 35 17 517). Hierbei handelt es sich aber um eine mit dem Ankerblock verbundene Abstützglocke, die zum Abstützen des unteren Endes des Verankerungsstrangs vorgesehen ist und sich dementsprechend nach oben öffnet und erweitert. Im übrigen ist das Verankerungsteil kein Rohrstrang, der einer seitlichen Verlagerung und Krümmung einen wesentlichen Widerstand entgegensetzen würde, sondern ein Verankerungsseil, das im wesentlichen nur Zugkräfte aber keine Biegekräfte übertragen kann. Dementsprechend soll das glockenförmige Bauteil offensichtlich Scherkräfte von der Übergangsstelle zwischen dem unteren Seilende und dem anschließenden dickeren Verankerungsblock fernhalten, dessen im Übergangsbereich gebildete Ringschulter sich am unteren Ende des in den Ankerblock eingeschraubten glockenförmigen Bauteils abstützt.
Bei der erfindungsgemäßen schwimmenden Plattform sind die Ankerblöcke bereits von vornherein an den unteren Enden der Verankerungsstränge befestigt. Die Verankerungsblöcke werden mit den Verankerungssträngen nach unten ausgefahren, so daß ein gesondertes Absenken der Verankerungsblöcke oder einer Verankerungskonstruktion mittels Kabeln entfällt und nach dem Aufsetzen der Ankerblöcke auf dem Meeresboden keine weiteren Maßnahmen wie das Einholen der Kabel und ein Verbinden zwischen den Verankerungssträngen und den Ankerblöcken durchzuführen sind. Außerdem können die einzelnen Ankerblöcke erforderlichenfalls unterschiedlich weit bis zur vollständigen Auflage auf dem Meeresboden abgesenkt werden. Auf die schwimmende Plattform einwirkende Seitenkräfte werden zum Teil durch die in den Verankerungssträngen vorhandene Zugspannung sowie dadurch aufgefangen, daß sich die oberen Strangabschnitte verformen und an die gekrümmte Innenfläche der zugehörigen Glocke anlegen. Dabei wird diese Verformung des oberen Strangabschnitts dadurch begünstigt, daß kein hohles sondern ein massives Strangprofil vorgesehen ist, das auch eine beschädigungsfreie Rückverformung zuläßt. Im übrigen haben die Glocken nicht nur in der Verankerungsstellung sondern auch bereits während des Schleppens der Plattform an die Einsatzstelle Bedeutung, wenn sie den unteren Strangabschnitt aufnehmen, an dem der Ankerblock befestigt ist.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei sind Klemmeinrichtungen zum wechselweisen Absenken von Verankerungssträngen und Anschweißen von weiteren Strangabschnitten bekannt, ebenso das Einfüllen von Ballast in Ankerblöcke erst an der Einsatzstelle (US-PS 39 83 828).
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer schwimmenden Plattform gemäß der Erfindung mit vier Stützen und vier Ankerblöcken in ihrer Arbeitsstellung,
Fig. 1A, 1B und 1C die Querschnitte A-A, B-B und C-C in Fig. 1,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Verankerungsstranges,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Plattform während ihrer Montage in einer Schiffswerft,
Fig. 4 die mit ihren maschinellen Anlagen komplettierte Plattform während der Schleppfahrt zur Einsatzstelle,
Fig. 5 eine Darstellung des Ausschiebvorganges für die Verankerungsstränge,
Fig. 6 eine vergrößerte, teilweise weggebrochene Ansicht einer Führungsvorrichtung für die Verankerungsstränge und
Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht einer hydraulischen Ausschiebvorrichtung für die Verankerungsstränge.
Gemäß Fig. 1 umfaßt der Schwimmkörper der schwimmenden Plattform im wesentlichen den unteren Abschnitt von Stützen 1 und waagerechte Basiskonstruktionen (Verstrebungen) 2. Eine Verankerungseinrichtung setzt sich zusammen aus vier Bündeln Verankerungssträngen 3, von denen jedes eine Stütze 1 mit einem am Meeresgrund angeordneten zugehörigen Ankerblock 4 verbindet.
Eine auf diese Weise verankerte schwimmende Plattform kann seitwärts schwingen und auch sich um eine vertikale Achse drehen. Stoß- und Stampfbewegungen werden durch die axiale Steifigkeit der Bündel Verankerungsstränge 3 unterbunden, die beim gezeigten Beispiel aus Rohren zusammengesetzt sind. Die Verankerungsstränge 3 werden von der Plattform als Ganzem straff gespannt gehalten, die in der dargestellten Lage eine ihr Eigengewicht übersteigende Auftriebskraft hat.
Die Verbindung zwischen dem Ölfördersystem an Unterwasserbohrlöchern 5 und maschinellen Anlagen, die auf einem Deck 6 der Plattform montiert sind, ist durch eine oder mehrere Förderrohrleitungen 7 hergestellt.
Gemäß Fig. 2 hat ein Verankerungsstrang 3 ein Rohr 8 aus Stahl, das eine ausreichende Streckfestigkeit hat und dessen Enden in zweckdienlicher Weise gestaltet sind: Das obere Ende bzw. der obere Abschnitt 9 ist eine Stange aus Stahl von einer Biegesteifigkeit, die von der Verbindungsstelle mit der Konstruktion der Stütze 1 weg abnimmt und die Biegebeanspruchungen, die durch das waagerechte Schwingen bzw. die waagerechten Bewegungen des Schwimmkörpers hervorgerufen werden, auf einen bestimmten Betrag begrenzt.
Bei rauhesten Wetterbedingungen, als in einer begrenzten Zahl von Fällen, wird dieses tragende Bauteil bei großen seitlichen Bewegungen von einem speziell vorgesehenen glockenförmigen Stützbauteil gestützt und paßt sich an dessen Krümmung an. Auf diese Weise können für die Verankerungsstränge 3 große Neigungswinkel erreicht und dabei die auf sie einwirkenden Biegebeanspruchungen begrenzt werden.
Der Verankerungsstrang 3 ist an seinem unteren Ende bzw. Abschnitt 10 so ausgebildet, daß er die von der maximalen Seitwärtsbewegung der schwimmenden Plattform erzeugte maximale Biegebeanspruchung zuverlässig aushält. Der untere Abschnitt 10 ist hohl und am hohlen Ankerblock 4 befestigt, um eine optimale Ausnutzung des Konstruktionsmaterials zu erreichen.
Die Bau- und Montageschritte für die Plattform sind gemäß Fig. 3 folgende

- Herstellung der Ankerblöcke 4 und des unteren Abschnitts 10 der Verankerungsstränge 3,
- Herstellung des Verankerungsteils der Plattform und des Decks 6 nach üblichen Verfahren und unter Verwendung üblicher Vorrichtung und Werkzeuge und Aufbringen der Plattform bzw. deren Verankerungsteils auf den Ankerblöcken,
- Vollpumpen des Trockendocks mit Wasser und Zuwasserlassen der Plattform mit den unter ihr befindlichen Ankerblöcken 4, deren Verankerungsstränge 3 sich durch die Eckstützen 1 der Plattform nach oben hindurch erstrecken.

Die Konstruktion, die auf ihren hohlen Ankerblöcken 4 schwimmt, wird in ruhiges Wasser geschleppt. Der Ankerblöcke 4 werden für den Transport geflutet, und auf dem Deck 6 werden die maschinellen Anlagen installiert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Deck 6 an der Plattform in einem einzigen Arbeitsschritt zu montieren: hierzu wird die Plattform mittels eines entsprechenden Ballastsystems zum Teil so abgesenkt, daß nur ein Teil der Stützen 1 über den Wasserspiegel hinausragt. Das fertiggestellte Deck 6 mit den auf ihm aufgestellten Maschinen wird, entweder selbstschwimmend oder auf Pontons, über die Plattform geschleppt, wonach die Plattform wieder aus dem Wasser herausgehoben und mit dem Deck 6 baulich verbunden wird.
Fig. 4 zeigt die mit ihren maschinellen Anlagen vervollständigte Plattform, die ihre gefluteten Ankerblöcke 4 trägt, welche mit der Konstruktion mittels der unteren Abschnitte 10 der Verankerungsstränge 3 verbunden sind, beim Schleppen zur Einsatzstelle mittels eines oder mehrerer Schleppboote 11.
Nach Erreichen der Einsatzstelle wird die Plattform mit einer provisorischen Kettenverankerung verankert.
Fig. 5 verdeutlicht das zum abschnittsweisen Ausschieben der Verankerungsstränge 3 angewandte Verfahren. Bei jedem Verankerungsstrang 3 ist ein erster Abschnitt bereits mit dem unteren Abschnitt 10 verbunden, so daß die ersten Abschnitte gleichzeitig ausgeschoben werden. Der Abschnitt, der schon ausgeschoben worden ist, wird mit einer Klemmvorrichtung 12 in Stellung gehalten. Die nächsten Abschnitte werden mit einem Drehkran 13 in die speziell vorgesehene Führungsvorrichtung 14 eingesetzt und durch ein innen angeordnetes Zentrierwerkzeug zentriert. Die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abschsnitten wird nach einem schnellen und zuverlässigen Schweißverfahren hergestellt. Hierzu dient eine Schweißstation 15, der eine Prüf- und Reparaturstation 16 zum Überprüfen und, bei Bedarf, Reparieren bzw. Nacharbeiten der Schweißnähte nachgeschaltet ist.
Sobald alle Verankerungsstränge 3 geschweißt worden sind, werden sie alle gleichzeitig durch gleichzeitiges Betätigen von hydraulischen Ausschiebevorrichtungen 17 nach unten ausgeschoben.
Gemäß Fig. 6 hat die Führungsvorrichtung 14 drei Rollen 18, die je an einem rohrförmigen Bauteil 19 angeordnet sind. Die Bauteile 19 sind in Schwenklagern A und B schwenkbar gelagert.
Die notwendige Berührungskraft zwischen den Rollen 18 und dem zu positionierenden Abschnitt der Verankerungsstränge 3 wird von elastischen Bauteilen 20 erzeugt, die auf Zentriervorrichtungen 21 wirken.
Gemäß Fig. 7 setzen sich die hydraulischen Ausschiebevorrichtungen 17 zusammen aus zwei Arbeitszylindern 22, einem beweglichen Blockier- oder Klemmstück 23 und einem feststehenden Blockier- oder Klemmstück 24.
Beim Aufwärtshub der Arbeitszylinder 22 hält das feststehende Klemmstück 24 den bereits ausgeschobenen Abschnitt des Verankerungsstranges 3 fest. Nach Beendigung des Aufwärtshubes wird das bewegliche Klemmstück 23 betätigt, wogegen das feststehende Klemmstück 24 gelöst wird, um den Arbeitszylindern 22 die Ausführung ihres Abwärtshubes zu ermöglichen.
Die starre Reihenfolge dieser Arbeitsschritte ermöglicht es, daß alle Verankerungsstränge 3, und somit ihre zugehörigen Ankerblöcke 4, gleichzeitig abgesenkt werden.
Um die Plattform in ihre Sicherheitslage zu bringen, werden die Ankerblöcke 4 unter Verdrängen der für den Transport verwendeten Ballastflüssigkeit mit einem festen Ballastmaterial von zweckdienlichem spezifischem Gewicht gefüllt, die Spannung in den verschiedenen Verankerungssträngen 3 wird ausgeglichen und die oberen Enden bzw. Abschnitte 9 der Verankerungsstränge 3 werden an der Plattformkonstruktion befestigt.
Sodann werden die Verankerungsstränge 3 durch Ablassen der Ballastflüssigkeit aus den Ballasttanks des Plattformschwimmkörpers mit dem gewünschten Betrag vorgespannt.

Claims

1. Schwimmende Plattform, insbesondere zur Unterstützung von Bohreinrichtungen zur Unterwasser-Erdölgewinnung, die an auf dem Meeresboden aufruhenden Ankerblöcken ( 4) mittels vertikaler Verankerungsstränge (3) verankert ist, die durch eine überschüssige Antriebskraft der Plattform (1, 6) unter Zugspannung stehen und jeweils miteinander verschweißte Stahlrohrabschnitte aufweisen, wobei die mittleren Stahlrohrabschnitte (8) eine gleichbleibende Querschnittsfläche haben, der untere Stahlrohrabschnitt (10) mit zum Ankerblock (4) hin ansteigender Querschnittsfläche und zunehmendem Durchmesser ausgebildet ist und ein oberer Abschnitt (9) des Verankerungsstrangs (3) vorgesehen ist, dessen Durchmesser von der Verbindungsstelle mit der schwimmenden Plattform (1, 6) ausgehend abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (9) des Verankerungsstrangs ( 3) ein Massivprofil aufweist, das sich durch eine Glocke erstreckt, an deren gekrümmte Innenfläche sich der massive obere Verankerungsstrangabschnitt (9) bei seitlicher Auslenkung der Plattform (1, 6) anpaßt und anlegt, und daß die Plattform (1, 6) den einzelnen Verankerungssträngen (3) zugeordnete Ausschiebevorrichtungen (17) zum gleichzeitigen Erfassen und Absenken der Verankerungsstränge (3) mit an deren unteren Stahlrohrabschnitten (10) bereits befestigten Ankerblöcken (4) aufweist.

2. Schwimmende Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausschiebevorrichtung (17) einen Satz hydraulischer Absenkzylinder (22) aufweist, deren vertikal ausfahrbare Kolben eine verschiebbare Klemmeinrichtung (23) tragen, der mit Vertikalabstand eine ortsfeste Klemmeinrichtung (24) zugeordnet ist.

3. Schwimmende Plattform nach Anspruch 1 oder 2, mit Hohlräume aufweisenden Ankerblöcken, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Ankerblöcke (4) nach Erreichen des Meeresbodens durch die rohrförmigen Verankerungsstränge mit festem Ballast auffüllbar sind.