морская платформа типа нефтехранилища с беспричальным наливом и способ отделения верхней конструкции корпуса от плавучего нижнего модуля указанной платформы

Формула изобретения

1. Морская платформа типа нефтехранилища с беспричальным наливом, содержащая плавучую верхнюю конструкцию корпуса, имеющую нижний конец, плавучий нижний модуль, имеющий положительную плавучесть и разъемно подсоединенный к нижнему концу верхней конструкции корпуса, и множество узлов якорных растяжек, каждая из которых содержит первую часть, разъемно соединенную с верхней конструкцией корпуса, и вторую часть, подсоединенную к нижнему модулю, причем первая часть каждого узла якорной растяжки содержит основную якорную растяжку, имеющую первый конец, присоединенный к донному якорю, и второй конец, разъемно присоединенный к верхней конструкции корпуса, и вторая часть каждого узла якорной растяжки содержит боковую якорную растяжку, соединяющую основную якорную растяжку с нижним модулем, при этом узлы якорных растяжек имеют вес, достаточный для преодоления положительной плавучести нижнего модуля для погружения нижнего модуля после отсоединения первых частей узлов якорных растяжек и нижнего модуля от верхней конструкции корпуса.

2. Платформа по п.1, дополнительно содержащая лебедочный механизм, прикрепляемый к первой части каждого узла якорной растяжки и способный опускать первую часть каждого узла якорной растяжки относительно верхней конструкции корпуса.

3. Платформа по п.2, дополнительно содержащая прикрепляющее устройство, расположенное на верхней конструкции корпуса для прикрепления второго конца каждой основной якорной растяжки к верхней конструкции корпуса, когда первые части узлов якорных растяжек опущены посредством лебедочного механизма.

4. Платформа по п.1, в которой, по меньшей мере, один узел якорной растяжки содержит груз для стабилизации растяжек.

5. Платформа по п.4, дополнительно содержащая провисающий райзер, имеющий первый конец, расположенный на морском дне, и второй конец, разъемно соединенный с оконечным оборудованием в верхней конструкции корпуса.

6. Платформа по п.5, в которой второй конец райзера способен прикрепляться к нижнему модулю после отсоединения от оконечного оборудования.

7. Платформа по одному из пп.1, 3-6, в которой положительная плавучесть нижнего модуля является регулируемой.

8. Способ отделения верхней конструкции корпуса морской плавучей платформы от плавучего нижнего модуля, разъемно соединенного с нижним концом верхней конструкции корпуса, заякоренной на дне посредством множества узлов якорных растяжек, имеющих общий вес, достаточный для погружения нижнего модуля и содержащих, каждый, основную якорную растяжку, имеющую первый конец, присоединенный к донному якорю, и второй конец, разъемно подсоединенный к верхней конструкции корпуса, содержащий следующие этапы:

(а) обеспечение, по меньшей мере, одного узла якорной растяжки с боковой якорной растяжкой, подсоединяющей нижний модуль к одной из якорных растяжек;

(б) отсоединение первого конца каждой основной якорной растяжки из первого положения на верхней конструкции корпуса и его присоединение к нижнему второму положению на верхней конструкции корпуса для ослабления якорных растяжек;

(в) отсоединение основных якорных растяжек от верхней конструкции корпуса для передачи веса основных якорных растяжек на боковые якорные растяжки;

(г) отсоединение нижнего модуля от верхней конструкции корпуса для погружения нижнего модуля под действием веса узлов якорных растяжек.

9. Способ по п.8, в котором нижний модуль имеет регулируемую плавучесть.

Описание изобретения к патенту

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к морским платформам для разведки и добычи подземных нефтяных отложений и, в частности, к различным типам платформ, известным как нефтехранилища с беспричальным наливом, или классической, решетчатой, или ячеистой разновидности нефтехранилища с беспричальным наливом. Более конкретно, настоящее изобретение относится к морской плавучей платформе типа нефтехранилища с беспричальным наливом, имеющего плавучую верхнюю конструкцию корпуса и плавучий нижний модуль, который разъемно подсоединен к верхней конструкции корпуса и поддерживает якорные растяжки и/или часть одной или более райзеров, когда верхняя конструкция корпуса отсоединена от нижнего модуля.

Разработка морских отложений нефти и природного газа в глубоководных арктических регионах представляет особенные трудности для конструирования морских платформ. Важно, чтобы платформы в этих регионах были способны противостоять локальным и глобальным нагрузкам льда в дополнение к нагрузкам, производимым ветром, волнами и течениями. В некоторых случаях, платформы должны быть перемещены для предотвращения контакта или столкновения с морским льдом или айсбергами.

Одним типом платформы, которая стала широко использоваться для разработки глубоководных месторождений, является нефтехранилище с беспричальным наливом. Угроза льда делает предпочтительным корпус нефтехранилища, отделяемый от системы якорных растяжек и райзера для предотвращения повреждения льдом. Также, раздельная разработка конкретного отложения может быть облегчена путем смены верхних конструкций (путем отсоединения верхней конструкции корпуса) по мере выполнения разработки. Система нефтехранилища с беспричальным наливом, имеющего отсоединяемую конструкцию корпуса, раскрыта в патенте США № 7197999, описание которого включено в данное описание посредством ссылки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению создана морская платформа типа нефтехранилища с беспричальным наливом, содержащая плавучую верхнюю конструкцию корпуса, имеющую нижний конец, плавучий нижний модуль, имеющий положительную плавучесть и разъемно подсоединенный к нижнему концу верхней конструкции корпуса, и множество узлов якорных растяжек, каждая из которых содержит первую часть, разъемно соединенную с верхней конструкцией корпуса, и вторую часть, подсоединенную к нижнему модулю, причем первая часть каждого узла якорной растяжки содержит основную якорную растяжку, имеющую первый конец, присоединенный к донному якорю, и второй конец, разъемно присоединенный к верхней конструкции корпуса, и вторая часть каждого узла якорной растяжки содержит боковую якорную растяжку, соединяющую основную якорную растяжку с нижним модулем, при этом узлы якорных растяжек имеют вес, достаточный для преодоления положительной плавучести нижнего модуля для погружения нижнего модуля после отсоединения первых частей узлов якорных растяжек и нижнего модуля от верхней конструкции корпуса.

Платформа может дополнительно содержать лебедочный механизм, прикрепляемый к первой части каждого узла якорной растяжки и способный опускать первую часть каждого узла якорной растяжки относительно верхней конструкции корпуса.

Платформа может дополнительно содержать прикрепляющее устройство, расположенное на верхней конструкции корпуса для прикрепления второго конца каждой основной якорной растяжки к верхней конструкции корпуса, когда первые части узлов якорных растяжек опущены посредством лебедочного механизма.

В платформе, по меньшей мере, один узел якорной растяжки может содержать груз для стабилизации растяжек.

Платформа может дополнительно содержать провисающий райзер, имеющий первый конец, расположенный на морском дне, и второй конец, разъемно соединенный с оконечным оборудованием в верхней конструкции корпуса. Второй конец райзера может прикрепляться к нижнему модулю после отсоединения от оконечного оборудования.

Положительная плавучесть нижнего модуля может быть регулируемой.

Согласно изобретению создан способ отделения верхней конструкции корпуса морской плавучей платформы от плавучего нижнего модуля, разъемно соединенного с нижним концом верхней конструкции корпуса, заякоренной на дне посредством множества узлов якорных растяжек, имеющих общий вес, достаточный для погружения нижнего модуля и содержащих каждый основную якорную растяжку, имеющую первый конец, присоединенный к донному якорю, и второй конец, разъемно подсоединенный к верхней конструкции корпуса, содержащий следующие этапы:

(а) обеспечение, по меньшей мере, одного узла якорной растяжки с боковой якорной растяжкой, подсоединяющей нижний модуль к одной из якорных растяжек;

(б) отсоединение первого конца каждой основной якорной растяжки из первого положения на верхней конструкции корпуса и его присоединение к нижнему второму положению на верхней конструкции корпуса для ослабления якорных растяжек;

(в) отсоединение основных якорных растяжек от верхней конструкции корпуса для передачи веса основных якорных растяжек на боковые якорные растяжки;

(г) отсоединение нижнего модуля от верхней конструкции корпуса для погружения нижнего модуля под действием веса узлов якорных растяжек.

Нижний модуль может иметь регулируемую плавучесть.

Ниже приведено подробное описание конкретных вариантов осуществления описания со ссылками на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1-3 являются полусхематическими вертикальными видами платформы типа нефтехранилища с беспричальным наливом с отсоединяемой верхней конструкцией корпуса в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, показывающими этапы отсоединения верхней конструкции корпуса от плавучего нижнего модуля.

Фиг.4-6 являются полусхематическими вертикальными видами платформы типа нефтехранилища с беспричальным наливом с отсоединяемой верхней конструкцией корпуса в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, показывающими этапы отсоединения верхней конструкции корпуса от плавучего нижнего модуля.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1-3 иллюстрируют первый вариант осуществления изобретения. В этом варианте осуществления платформа 10 типа нефтехранилища с беспричальным наливом содержит верхнюю конструкцию 12 корпуса, которая поддерживает палубу 14, и плавучую нижнюю секцию или модуль 16, который может предпочтительно быть сконфигурирован как подводный причальный буй или килевой буй. Платформа 10 типа нефтехранилища с беспричальным наливом может быть такой, как ячеистая, классическая или решетчатая платформа. Нижний модуль 16 имеет положительную плавучесть и предпочтительно содержит одну или несколько регулируемых балластных цистерн (не показаны), которые обеспечивают его переменной или регулируемой плавучестью. Верхняя конструкция 12 корпуса и нижний модуль 16 разъемно соединены друг с другом так, что верхняя конструкция 12 корпуса может быть удалена от нижнего модуля 16 и перемещена или отбуксирована или своим ходом. Нижний модуль 16 подсоединен к нижнему концу верхней конструкции 12 корпуса посредством соединяющего/разъединяющего механизма или устройства (не показано), такого как, например, разъемный соединительный механизм, раскрытый в упомянутом выше патенте США № 7197999. После отсоединения и отделения, как описано ниже, нижний модуль 16 может быть в дальнейшем извлечен и подсоединен повторно к верхней конструкции 12 корпуса.

Платформа 10 содержит множество узлов якорных растяжек, каждая из которых включает в себя основную якорную растяжку 18, и, по меньшей мере, одна из них включает в себя боковую якорную растяжку 28, описываемую ниже. Каждая основная якорная растяжка 18 включает в себя дальний конец, присоединенный к донному якорю 20. Несмотря на то, что показаны только два узла якорных растяжек, следует понимать, что обычно платформа будет иметь от четырех до восьми якорных растяжек и, возможно, больше. Как обсуждается ниже, узлы якорных растяжек имеют общий вес, который является достаточным для преодоления плавучести нижнего модуля 16. Если платформа 10 включает в себя провисающие райзеры, как описано ниже со ссылкой на вариант осуществления на Фиг.4-6, общий вес узлов якорных растяжек должен быть достаточным для преодоления результирующей плавучести нижнего модуля 16 с любыми подсоединенными к нему райзерами. Каждая основная якорная растяжка 18 предпочтительно проходит через боковую сторону верхней конструкции 12 корпуса и через ведущий элемент 22 (который может быть, например, шкивом для якорных тросов) и затем через одну из множества лебедок 24, расположенных на палубе 14. Основные якорные растяжки 18 могут предпочтительно быть закреплены к верхней конструкции 12 корпуса посредством верхних цепных стопоров или канатных фиксаторов (не показаны), как это раскрыто, например, в упомянутом выше патенте США № 7197999.

Каждая боковая якорная растяжка 28 имеет первый конец, соединенный с нижним модулем 16 с помощью первого средства 30 соединения, такого как скоба или муфта, и второй конец, соединенный с соответствующей ему основной якорной растяжкой 18 с помощью второго средства 30' соединения, подобного первому. Предпочтительно, но не обязательно, чтобы боковая якорная растяжка 28 соединяла каждую основную якорную растяжку 18 с нижним модулем 17, но требуется наличие необходимого количества основных якорных растяжек 18, подсоединенных таким способом к нижнему модулю 16, для выполнения функции отделения верхней конструкции корпуса, описанной ниже. Боковые якорные растяжки 28 имеют вид цепной линии, при этом положительная плавучесть нижнего модуля 16 поддерживает их соединение с верхней конструкцией 12 корпуса. Каждая основная якорная растяжка 18 может содержать верхнюю часть 18' якорной растяжки над вторым средством 30' крепления якорной растяжки и нижнюю часть 18 якорной растяжки ниже второго средства 30' крепления якорной растяжки.

Процесс отсоединения и удаления верхней 12 конструкции корпуса от нижнего модуля 16 проиллюстрирован на фиг.2-3. Фиг.2 показывает платформу 10 нефтехранилища с беспричальным наливом с верхней конструкцией 12 корпуса, соединенной с нижним модулем 16. В начале процесса отсоединения, как проиллюстрировано на фиг.2, основные якорные растяжки 18 отсоединяются от лебедок 24 и опускаются с использованием средства, такого как направляющие тросы (не показаны), и затем освобождаются в нижней позиции на верхней конструкции 12 корпуса, например на направляющих элементах 22, ослабляя тем самым основные якорные растяжки 18. Нижние части 18 якорных растяжек опускаются по мере провисания основных якорных растяжек 18, так что их вес стремится натянуть боковые якорные растяжки 28, прилагая тем самым к нижнему модулю 16 направленную вниз силу, противоположную его собственной плавучести, от верхней конструкции 12 корпуса.

Наконец, как показано на фиг.3, верхние части 18' якорных растяжек отсоединяются от верхней конструкции 12 корпуса, так чтобы переместить вес основных якорных растяжек 18 на боковые якорные растяжки 28. Затем механизм или устройство присоединения/отсоединения приводится в действие так, чтобы отсоединить нижний модуль 16 от верхней конструкции 12 корпуса. Нижний модуль 16 теперь не поддерживается плавучестью верхней конструкции 12 корпуса и погружается, таким образом, на морское дно под действием веса узлов якорных растяжек, отделяя тем самым нижний модуль 16 от верхней конструкции 12 корпуса. Верхняя конструкция 12 корпуса теперь освобождена от донных якорей 20 и всплывает над нижним модулем 16. Нижний модуль 16 продолжает погружаться по мере уменьшения эффективного веса узлов якорных растяжек, опускающихся и ложащихся на морское дно. Когда эффективный вес узлов 28 якорных растяжек уравновешивается плавучестью нижнего модуля 16, нижний модуль 16 перестает погружаться и остается подвешенным над морским дном в положении для повторного соединения с верхней конструкцией 12 корпуса.

Повторное соединение верхней конструкции 12 корпуса с нижним модулем 16 выполняется путем расположения верхней конструкции 12 корпуса над погруженным нижним модулем 16, и затем применяются известное устройство и способ извлечения и повторного соединения, такой как раскрытый в патенте США № 7197999.

Фиг.4-6 иллюстрируют другой вариант осуществления изобретения. В этом варианте осуществления, как и в первом варианте осуществления, описанном выше, платформа 40 типа нефтехранилища с беспричальным наливом включает в себя верхнюю конструкцию 42 корпуса, который поддерживает палубу 44 и плавучую нижнюю секцию или модуль 46, который может быть предпочтительно сконфигурирован как подводный причальный буй или как килевой буй. Платформа 40 типа нефтехранилища с беспричальным наливом может быть такой, как ячеистая, классическая или решетчатая платформа. Нижний модуль 46 имеет положительную плавучесть и предпочтительно содержит одну или более регулируемых балластных цистерн (не показаны), которые обеспечивают его переменной или регулируемой плавучестью. Верхняя конструкция 42 корпуса и нижний модуль 46 разъемно соединены друг с другом так, что верхняя конструкция 42 корпуса может быть удалена от нижнего модуля 46 и перемещена или отбуксирована или своим ходом. Нижний модуль 46 подсоединен к нижнему концу верхней конструкции 42 корпуса посредством соединяющего/разъединяющего механизма или устройства, такого как, например, разъемный соединительный механизм, раскрытый в упомянутом выше патенте США № 7197999, или любой другой подходящий механизм или устройство соединения/разъединения, известное в данной области техники. Механизм соединения/разъединения схематически представлен на фиг.5 и фиг.6 множеством вертикальных штифтов 47 на нижнем модуле 46, которые входят в сопряженные с ними пазы 49 на нижнем конце верхней конструкции 42 корпуса. Следует понимать, что эта конструкция приведена только для примера общего механизма или устройства соединения/разъединения. После отсоединения и отделения, как описано ниже, нижний модуль 46 может быть впоследствии извлечен и подсоединен повторно к верхней конструкции 42 корпуса.

Каждая якорная растяжка 58 корпуса заякорена на морском дне с помощью якоря 50. Несмотря на то, что показаны только две якорные растяжки 58 корпуса, следует понимать, что обычно платформа будет иметь от четырех до восьми якорных растяжек корпуса и, возможно, больше. Каждая якорная растяжка 58 корпуса предпочтительно проходит через боковую сторону верхней конструкции 42 корпуса и через ведущий элемент 52 (который может быть, например, шкивом для якорных тросов) и затем через одну из множества лебедок 54, расположенных на палубе 54. Якорные растяжки 58 корпуса могут предпочтительно быть прикреплены к верхней конструкции 42 корпуса посредством верхних цепных стопоров или канатных фиксаторов (не показаны), как это раскрыто, например, в упомянутом выше патенте США № 7197999.

Нижний модуль 46 независимо заякорен на морском дне посредством множества узлов якорных растяжек нижнего модуля, каждая из которых включает в себя якорную растяжку 56, ближний или верхний конец которой прикреплен к нижнему модулю 46 посредством известного средства, такого как проушина 48, и нижний или дальний конец закреплен на якоре 60. Несмотря на то, что показаны только две якорные растяжки 56 нижнего модуля, следует понимать, что обычный коммерческий вариант осуществления системы растяжки нижнего модуля в соответствии с этим раскрытием будет иметь от четырех до восьми якорных растяжек нижнего модуля и, возможно, больше.

Каждый узел якорных растяжек нижнего модуля включает в себя груз 62 для стабилизации растяжек, закрепленный в нужной позиции на якорной растяжке 56. Конкретно, положение груза 62 для стабилизации растяжек на каждой из якорных растяжек 56 выбирается так, что когда верхняя конструкция корпуса 42 и нижний модуль 46 соединены вместе, как показано на фиг.4, груз 62 для стабилизации растяжек подвешен над морским дном, тем самым прилагая достаточное натяжение к якорным растяжкам 56 для удержания их натянутыми. В предпочтительном варианте осуществления, каждый из грузов 62 для стабилизации растяжек может предпочтительно быть мотком цепи, намотанным вокруг отрезка каждой якорной растяжки 56 нижнего модуля. В качестве альтернативы, грузы 62 для стабилизации растяжек могут быть грузами (такими как цепи), которые свисают с каждой якорной растяжки 56.

Платформа 40 обычно (но не обязательно) включает в себя один или несколько провисающих райзеров 64, и только один из них показан для ясности. Каждый райзер 64 проходит от первого конца, подсоединенного к устью скважины или ей подобному (не показано) на морском дне, вверх к направляющей раме райзера или желобу 66 на нижнем модуле 46 и затем вверх через нижний модуль 46 и центральный колодец (не показан) в верхней конструкции 42 корпуса ко второму концу, разъемно подсоединенному к соответствующему обычному устройству 68 завершения водоотделительной колонны на палубе 44, как показано на фиг.4.

Общий вес якорных растяжек 56 нижнего модуля вместе с грузами 62 для стабилизации растяжек и весом райзеров 64 превышает плавучесть нижнего модуля 46. Другими словами, вес грузов 62 для стабилизации растяжек выбирается так, чтобы общий вес якорных растяжек 56 нижнего модуля являлся достаточным для преодоления результирующей плавучести нижнего модуля 46 и райзеров 64. Наоборот, если нижний модуль 46 имеет регулируемую или переменную плавучесть, его плавучесть может быть соответствующим образом отрегулирована для достижения требуемого соотношения общего веса якорных растяжек 56, грузов 62 для стабилизации растяжек и райзеров 64.

Для отсоединения и отделения верхней конструкции 42 корпуса и нижнего модуля 46 верхние концы райзеров 64 отсоединяются от их соответствующей оконечной аппаратуры и опускаются через центральный колодец, пока они не смогут быть закреплены на нижнем модуле 46 (фиг.5). Якорные растяжки 58 корпуса затем отсоединяются от верхней конструкции 42 корпуса, предпочтительно отводятся от платформы 10 с помощью обычного средства, такого как пружинный буй (не показан). Механизм соединения/разъединения (который может быть любого типа, известного в данной области техники, и который представлен в общем и схематически штифтами 47 нижнего модуля и сопряженными с ними пазами 49 в верхней конструкции 42 корпуса, как упомянуто выше) затем приводится в действие для отсоединения верхней конструкции 42 корпуса и нижнего модуля 46. Верхняя конструкция 42 корпуса, освобожденная от веса нижнего модуля 46, всплывает. Одновременно с этим, вес якорных растяжек 56 нижнего модуля с их грузами 62 для стабилизации растяжек вместе с весом райзеров 64 увлекает нижний модуль вниз к морскому дну пока грузы 62 для стабилизации растяжек не опустятся на морское дно, после чего погружение нижнего модуля 46 прекратится вследствие его положительной плавучести.

Как описано в первом варианте осуществления, повторное соединение верхней конструкции 42 корпуса с нижним модулем 46 выполняется путем расположения верхней конструкции 42 корпуса над погруженным нижним модулем 46, и затем применяются известное устройство и способ извлечения и повторного соединения, такой как раскрытый в патенте США № 7197999.

Первый вариант осуществления на фиг.1-3 может обычно применяться с провисающими райзерами, которые должны быть скомпонованы, размещены и управляемы практически таким же образом, что и описанные выше со ссылкой на второй вариант осуществления на фиг.4-6. В этом случае, общий вес райзеров и якорных растяжек должен превышать плавучесть нижнего модуля. Также следует понимать, что второй вариант осуществления на фиг.4-6 может быть использован в приложениях, которые не применяют провисающие райзеры 64, и в этом случае более тяжелые грузы 62 для стабилизации растяжек и/или другие значения плавучести нижнего модуля могут быть применены для компенсации отсутствия веса райзеров.

Компоновки растяжек для нижнего модуля, примененные в первом и втором вариантах осуществления и описанные выше, могут быть применены вместе. Нижний модуль может быть подсоединен к якорным растяжкам корпуса с помощью боковых якорных растяжек 28, показанных на фиг.1-3, и он также может включать в себя якорные растяжки 56 нижнего модуля с грузами 62 для стабилизации растяжек, показанные на фиг.4-6. Способ отделения верхней конструкции корпуса от нижнего модуля является прямой комбинацией двух способов, описанных выше в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления.

Несмотря на то, что выше были описаны предпочтительные варианты осуществления раскрытия, они были изложены только в качестве примера и подразумевают применение широкого диапазона эквивалентных структур и способов. Следует понимать, что множество изменений и модификаций станут очевидными для специалистов в данной области техники, и множество компонентов и механизмов, конкретно описанных в данном описании, найдут эквиваленты в применимой области техники. Так, например, как упоминалось выше, описанные здесь устройство и способ могут быть легко адаптированы к различным типам платформ типа нефтехранилища с беспричальным наливом, известным в данной области техники, и модификации, необходимые или предпочтительные для приспособления различных типов нефтехранилищ с беспричальным наливом, понятны специалистам в данной области техники. Также, специалисты в данной области техники должны понимать, что термин "растяжка", как используется в данном описании, охватывает кабель, цепь, стальной канат или любой их функциональный эквивалент. Подобным образом, механизмы удерживания, ведения и фиксирования растяжки, описанные здесь, могут охватывать любой подходящий механизм, доступный в данной области техники, который может выполнять функции, присущие этим механизмам. Более того, механизм или устройство соединения/разъединения, как обсуждалось выше, могут быть любого подходящего типа, известного в данной области техники. Эти и другие модификации или изменения должны считаться находящимися в сущности и объеме настоящего изобретения.