KR20130014373A

KR20130014373A - Mooring disconnect arrangement

Info

Publication number: KR20130014373A
Application number: KR1020120080165A
Authority: KR
Inventors: 제임스 머레이 존; 오. 무흘너 에드몬드
Original assignee: 플로아텍, 엘엘씨
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-02-07
Also published as: KR101368582B1; EP2551184A1; US20130029546A1; RU2012132405A; EP2551184B1; DK180119B1; DK201270454A; CN102897286B; CN102897286A; CA2784107A1; RU2516960C2; CA2784107C

Abstract

PURPOSE: Mooring disconnect arrangement is provided to reduce damage to offshore structures and mooring buoys by rapidly releasing the offshore structures and the mooring buoys. CONSTITUTION: Mooring disconnect arrangement(10) comprises high pressure water jets(12) and interface surfaces(14). The high pressure water jets face water between an floating offshore structure(16) and a mooring buoy(18). The interface surfaces are formed on the mooring buoy and the floating offshore structure, and help the disconnection of the floating offshore structure and the mooring buoy.

Description

Mooring disconnection equipment {MOORING DISCONNECT ARRANGEMENT}

본 발명은 일반적으로 환경 부하(environmental loads) 하에 있는 동안 계류 부표(mooring buoys)로부터 계류된 부유 해양 구조물(moored floating offshore structures)의 단절에 관한 것이다.
The present invention generally relates to the disconnection of moored floating offshore structures mooring from mooring buoys while under environmental loads.

석유 및 천연 가스를 시추하고 생산하는 해양 산업에 있어서, 바닥 기초(bottom founded) 및 부유 계류 구조물(floating moored structures)이 이용된다. 올바른 위치에 계류된 부유 구조물이 해빙(sea ice)과 같은 높은 환경의 힘(high environmental forces)과 허리케인과 같은 폭풍에 기인하여 그 계류로부터 해제(released)되어 이동되어져야만 할 때가 있다.In the offshore industry for drilling and producing petroleum and natural gas, bottom founded and floating moored structures are used. There are times when floating structures moored at the right location must be released and moved from their moorings due to high environmental forces such as sea ice and storms such as hurricanes.

높은 환경의 힘의 현저한 위험에 기인하여 부유 구조물을 단절하는 것이 필요로 될 때, 계류 설비(mooring arrangements)는 후에 재부착하기 위해 온전히 남겨지는 것이 바람직하다.When it is necessary to disconnect the floating structure due to the significant risk of high environmental forces, mooring arrangements are preferably left intact for later reattachment.

그 계류 설비로부터 부유 구조물울 단절하기 위한 현존하고 제안된 설비는 2가지의 기본적인 접근을 기초로 한다.Existing and proposed equipment for disconnecting floating structures from the mooring system is based on two basic approaches.

하나의 접근은 개별적으로 각 계류 라인(mooring line)을 단절하는 것이다. 이는 개별 라인들이 얽혀버리게 됨을 초래할 수 있다. 이 때, 계류 설비는 라인 마다 복구 및 재설치되어야 한다. 이러한 접근에 관한 위험은 1) 장력 하에서 해제될 때 부유 구조물에 대해 타격 및 대미지를 야기시키는 계류 라인의 반동과 2) 각 라인을 복구하고 개별적으로 재연결하는데 매우 시간 소모적으로 된다는 것이다. 이 접근은 특히 얼음이 덮힌 물에서는 실제적이지 않다.One approach is to disconnect each mooring line individually. This can lead to the individual lines becoming entangled. At this time, mooring facilities must be restored and reinstalled line by line. The danger with this approach is that it is very time consuming to 1) recoil the mooring lines when they are released under tension, causing striking and damage to the floating structure and 2) recovering and reconnecting each line individually. This approach is not practical, especially in iced water.

두 번째 접근은 계류 보급을 지지하고 그룹으로 이어지는 단절을 위한 단절된 부표에 대해 부착된 모든 라인을 유지하는 부표(buoy)의 이용이다. 이 접근은 전형적으로 부유 구조물로부터 하나씩 떨어지고 단절된 부표에 연결된 남아있는 모든 계류 라인을 용이하게 하는 원뿔 형상 부표 설비를 기초로 한다. 이는 개별 라인 단절에 비해, 그룹으로 함께 라인을 유지하지만, 해제되는 부표의 높이는 해제되는 부유 선박(floating vessel)의 빔 치수(beam dimension)에 의해 제한된다. 이는 단절된 부유 구조물을 깨끗이하는데(clear) 부표를 위한 더 긴 시간 기간을 초래할 수 있다.The second approach is the use of a buoy to support mooring dissemination and to keep all lines attached to the disconnected buoy for disconnection leading to the group. This approach is typically based on a conical buoy facility that facilitates all remaining mooring lines that are separated from the floating structure one by one and connected to the disconnected buoy. This keeps the lines together in groups as compared to the individual line breaks, but the height of the buoys released is limited by the beam dimension of the floating vessel released. This may result in a longer time period for the buoy to clear broken floating structures.

이 목적을 위해 단절될 수 있는 계류 시스템의 목적은 빠른 해제와 계류와 부유 해양 구조물 사이의 거리를 빠르게 증가시킨다.The purpose of a mooring system that can be disconnected for this purpose is to quickly increase the release and the distance between the mooring and the floating offshore structure.

일반적으로, 이들 단절가능한 설비에 따라 야기되는 위험 또는 문제는 1) 메카니즘이 해제되는 것으로 기대될 때 단절가능 계류 부표와 부유 구조물 사이의 결합(binding)과, 2) 계류 시스템이 해제된 후 하나 또는 양쪽 구조물에 대해 대미지를 초래하는 부유 구조물과 단절가능 계류 부표 사이의 접촉 상호작용(contact interaction)이다.In general, the risks or problems caused by these disconnectable installations are 1) binding between the breakable mooring buoy and the floating structure when the mechanism is expected to be released, and 2) one after the mooring system is released, or The contact interaction between a floating structure and a breakable mooring buoy that causes damage to both structures.

결합(binding)은 분리되는 것으로 고려되는 표면이 첫 번째 단절 시도 이전에 수년 동안 접촉에 있기 때문에 야기될 수 있다. 2개의 바디는 기계적 장치에 의해 떨어져 강요될 수 있지만, 이들 장치는 해제 장치에 대한 대미지를 방지하도록 분리가 야기되면 바로 해제되어야만 한다. 다른 주요 위험은 해제 후 독립적으로 이동하는 2개의 바디에 기인하지만, 여전히 동일한 접근에 있어, 하나 또는 양쪽 구조물에 대해 대미지를 야기시키는 충돌을 일으킬 수 있다.The binding can be caused because the surface considered to be separated is in contact for several years before the first disconnect attempt. The two bodies can be forced apart by a mechanical device, but these devices must be released as soon as separation occurs to prevent damage to the release device. The other major risk is due to the two bodies moving independently after release, but still in the same approach, can cause a collision causing damage to one or both structures.

해제 메카니즘이 계류를 지지하는 원뿔형 부표를 기초로 할 때, 부표의 더 낮은 외형(lower profiles)은 더 빠른 해제(quicker release)와 클리어런스 성장(clearance growth)을 용이하게 한다. 부유 구조물로부터의 부하는 부유 구조물과 부표 사이의 접촉 영역을 통해 계류 설비로 전달된다. 주어진 설계 부하에 대해, 이 영역은 소정의 부표 형상을 위해 동일하게 된다. 이 영역은 비교적 작은 직경을 갖는 단절가능 부표 정점(disconnectable buoy high)을 만들고(도 1a), 더 큰 직경을 갖는 높이 최저(height low)를 만드는 것에 의해 개발될 수 있다. 수직 분리(vertical separation)의 동일한 비율을 가정하면, 더 낮은 외형을 갖는 부표는 더 높은 부표 보다 더 빠르게 분리되고, 따라서 분리 후의 상호작용의 위험을 감소시킨다.When the release mechanism is based on conical buoys that support mooring, the lower profiles of the buoys facilitate faster release and clearance growth. The load from the floating structure is transferred to the mooring facility through the contact area between the floating structure and the buoy. For a given design load, this area will be the same for any buoy shape. This region can be developed by making a disconnectable buoy high with a relatively small diameter (FIG. 1A) and making a height low with a larger diameter. Assuming the same ratio of vertical separation, buoys with lower appearance will separate faster than higher buoys, thus reducing the risk of interaction after separation.

따라서, 환경 부하 하에 있는 동안 그 계류로부터 부유 해양 구조물을 헤제하는 개선된 수단에 대한 필요성이 있음을 알 수 있다.
Thus, it is seen that there is a need for improved means of removing floating marine structures from its moorings while under environmental load.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 환경 부하 하에 있는 동안 계류 부표로부터 계류된 부유 해양 구조물의 단절에 관한 계류 단절 설비를 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention has been invented in view of the above, and an object thereof is to provide a mooring disconnection facility for disconnecting a floating offshore structure mooring from a mooring buoy while under environmental load.

본 발명은 상기 필요성을 해소하고, 부유 해상 구조물과 단절가능 계류 부표를 위한 계류 단절 설비에 대해 관심을 끌게 된다. 적어도 하나의 고압 물 분사기가 부유 해양 구조물과 계류 부표 사이에서 물을 향하도록 위치된다. 부유 해양 구조물과 계류 부표에는 또한 단절 및 분리에 도움을 주도록 특별히 형상지워진 보완 표면(complementary surfaces)이 제공된다. 하나 이상의 기계적 제한 장치(mechanical restraining devices)가 정상적인 시추 또는 생산 동작 동안 함께 연결된 부유 해양 구조물과 계류 부표를 제한하는데 이용될 수 있다.The present invention addresses this need and draws attention to mooring disconnect facilities for floating offshore structures and breakable mooring buoys. At least one high pressure water injector is positioned to direct water between the floating marine structure and the mooring buoy. Floating offshore structures and mooring buoys are also provided with complementary surfaces specifically shaped to aid in breaking and separation. One or more mechanical restraining devices may be used to limit the floating marine structures and mooring buoys connected together during normal drilling or production operations.

본 발명을 특징지우는 신규성의 다양한 특징이 첨부된 청구항에서 특이성과 함께 지적되고 본 개시의 부분을 형성한다. 본 발명을 더욱 잘 이해하고, 그 이용에 의해 얻어진 동작 이점에 대해, 참조가 본 발명의 바람직한 실시예가 개시된, 본 개시의 부분을 형성하는, 첨부되는 도면 및 서술적 문제에서 이루어진다.
Various features of novelty that characterize the invention are pointed out with specificity in the appended claims and form part of this disclosure. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is better understood, and with respect to the operational advantages obtained by its use, reference is made in the accompanying drawings and descriptive matter, which forms a part of the present disclosure in which preferred embodiments of the invention are disclosed.

도 1a는 종래의 고 외형 해제 부표(high profile release buoy)를 나타낸 도면이다.
도 1b는 종래의 저 외형 해제 부표(low profile release buoy)를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명을 도식적으로 나타낸 것으로, 계류로부터 부유 구조물의 분리를 나타낸 도면이다.1A shows a conventional high profile release buoy.
FIG. 1B illustrates a conventional low profile release buoy. FIG.
2 to 5 schematically show the present invention, showing the separation of the floating structure from the mooring.

도 2에서 알 수 있듯이, 계류 단절 설비(10; mooring disconnect arrangement)는 계류 부표(18; mooring buoy)와 부유 해양 구조물(16; floating offshore structure) 상에서 특별히 형성지워진 경계 표면(14; interface surfaces)과 함께 고압 물 분사기(12; high pressure water jets)의 이용을 구비하여 구성된다.As can be seen in FIG. 2, the mooring disconnect arrangement 10 includes mooring buoys 18 and interface surfaces 14 that are specially formed on floating offshore structures 16. Together with the use of high pressure water jets 12.

정상적으로 수면 보다 현저히 낮은 부유 해양 구조물(16)의 더 낮은 부분만이 도시되었음을 이해하여야 한다. 따라서, 수면은 본 발명과 관련하여 도시되어 있지 않고, 연결 및 단절 순서가 수면 아래에서 일어남을 이해해야 한다.It should be understood that only the lower portion of the floating offshore structure 16 is shown, which is normally significantly lower than the surface of the water. Thus, sleep is not shown in connection with the present invention, and it should be understood that the order of connection and disconnection occurs under water.

물 분사기(12)는 바람직하기는 부유 해양 구조물(16)의 덮개(hull) 상에 제공된다. 물 용량 및 압력(water capacity and pressure), 물 분사기(12)의 수, 및 물 분사기(12) 사이의 공간은 부유 해양 구조물(16)과 계류 부표(18)의 크기에 의해 결정된다.The water injector 12 is preferably provided on the hull of the floating offshore structure 16. The water capacity and pressure, the number of water injectors 12, and the space between the water injectors 12 are determined by the size of the floating marine structure 16 and the mooring buoy 18.

석유 및 천연 가스 시추 또는 생산의 정상적인 해양 동작 동안, 기계적 연결 또는 제한 장치(20)가 함께 맞물린 부유 해양 구조물(16)과 계류 부표(18)를 제한하는데 이용된다. 유압 램 또는 랙(hydraulic rams or rack) 및 피니언 재킹 설비(pinion jacking arrangements)와 같은 소정의 적절한 연결 장치가 기계적 연결 장치(20)로서 이용될 수 있다.During normal offshore operation of petroleum and natural gas drilling or production, mechanical connections or limiting devices 20 are used to limit the floating marine structures 16 and mooring buoys 18 engaged together. Any suitable connection device, such as hydraulic rams or racks and pinion jacking arrangements, may be used as the mechanical connection device 20.

밸러스팅 힘(ballasting force)이 또한 함께 부유 해양 구조물 및 계류 부표에 힘을 인가하는데 이용될 수 있다.Ballasting forces may also be used together to apply forces to the floating marine structure and mooring buoys.

바람직하기는, 부유 해양 구조물(16) 상의 아래 방향으로 향하여 면하는 원뿔 형상(22; cone shape)이 원뿔 형상(22)을 수용하기 위해 계류 부표(18) 상의 보완 형상(24; complementary shape)과 함께 이용된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 원뿔 형상(22)과 그 보완 형상(24)은 바람직하기는 현존하는 설계 이하인 저 외형 높이(low profile height)를 갖도록 설계된다.Preferably, the cone shape 22 facing downward on the floating marine structure 16 is complementary with the complementary shape 24 on the mooring buoy 18 to receive the cone shape 22. Used together. As can be seen in the figure, the cone shape 22 and its complementary shape 24 are designed to have a low profile height that is preferably below the existing design.

동작에 있어서, 부유 해양 구조물(16) 및 계류 부표(18)는 기계적 제한 장치(20)에 의해 시추 또는 생산 동작 동안 함께 유지된다. 환경적 힘이 단절에 대한 필요성을 야기시킬 때, 기계적 제한 장치(20)가 해제되고, 고압 물 분사기(12)가 계류 부표(18)로부터 부유 해양 구조물(16)의 초기 분리를 돕도록 가동된다.In operation, the floating offshore structure 16 and mooring buoy 18 are held together during the drilling or production operation by the mechanical limiting device 20. When the environmental forces cause the need for disconnection, the mechanical limiting device 20 is released and the high pressure water injector 12 is activated to assist in the initial separation of the floating offshore structure 16 from the mooring buoy 18. .

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 계류 라인(26)은 그 정상적인 평형 위치(equilibrium position)로 복귀하도록 계류 부표(18)를 야기시키기 위한 힘을 유지하는데 도움을 준다.As can be seen in FIG. 3, the mooring line 26 helps maintain the force to cause the mooring buoy 18 to return to its normal equilibrium position.

도 4는 얼음의 힘이 완전한 단절 이전에 회전하여 계류 부표(18)로부터 분리되도록 부유 해양 구조물(16)을 야기시킬 수 있는 전개를 나타낸다. 그러나, 특별히 형상지워진, 저 외형 표면(low profile surfaces)이 분리에 도움을 준다는 것을 알 수 있다.4 shows a development that can cause the floating oceanic structure 16 to cause the force of ice to rotate and detach from the mooring buoy 18 before complete break. However, it can be seen that the specially shaped, low profile surfaces aid in the separation.

도 5에 도시된 바와 같이, 밸러스팅 힘이 또한 (위쪽으로 부유되도록 야기시키는) 부유 해양 구조물(16)로부터 밸러스트(ballast)를 제거하고 (아래쪽으로 이동하도록 야기시키는) 계류 부표(18)에 대해 밸러스트를 부가하는 것에 의해 계류 부표(18)로부터 부유 해양 구조물(16)의 분리에 도움을 주는데 이용될 수 있다. 계류 부표(18)의 정상 트림 각도(trim angle)에서의 도시된 변화는 물 분사기(12)로부터의 압력과 밸러스팅 힘에 의해 야기된다.As shown in FIG. 5, the mooring buoy 18 also removes the ballast from the floating offshore structure 16 (which causes the ballasting force to float upwards) and causes it to move downwards. It can be used to assist in the separation of the floating offshore structure 16 from the mooring buoy 18 by adding a ballast. The illustrated change in the normal trim angle of mooring buoy 18 is caused by the pressure and ballasting force from the water injector 12.

본 발명은 계류 시스템을 단절하는 이전에 이용된 수단을 넘어 여러 이점을 제공한다.The present invention provides several advantages over previously used means of disconnecting mooring systems.

이는 부유 구조물이 해빙과 같은 환경 부하 하에 있는 동안 계류로부터 단절되어지고, 부유 구조물의 상부 섹션이 부유 구조물에 대해 재부착되기 위한 계류 설비를 원래대로 유지하는 동안 연속된 위협으로부터 제거되어지도록 허용한다.This allows the floating structure to be disconnected from the mooring while under an environmental load such as sea ice, and to allow the upper section of the floating structure to be removed from the continuous threat while maintaining the mooring facility for reattaching to the floating structure.

본 발명은 부유 설비를 지지하는 부표와 부유 구조물 사이의 안전 거리를 유지하고 결합하는 문제를 해결한다.The present invention solves the problem of maintaining and engaging a safe distance between the buoy supporting the floating installation and the floating structure.

본 발명은 종래 기술 보다 더 빠른 해제를 용이하게 하고, 따라서 해제 동안 접촉에 기인하는 해양 구조물과 계류에 대한 대미지의 위험을 감소시킨다. The present invention facilitates faster releases than the prior art, thus reducing the risk of damage to mooring and offshore structures due to contact during release.

본 발명의 해제 방법은 부유 구조물과 계류 라인을 운반하는 부표 사이의 결합(binding)을 방지하는데 도움을 준다.The release method of the present invention helps to prevent binding between the floating structure and the buoys carrying the mooring lines.

이상 본 발명의 특정 실시예 및/또는 상세가 본 발명의 원리의 적용을 설명하도록 도시 및 설명되는 한편, 이러한 요지를 벗어나는 것 없이 본 발명은 청구항에서 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 또는 (소정 또는 모든 등가를 포함하는) 당업자에 의해 알려진 바와 같이, 구체화될 수 있다.While specific embodiments and / or details of the invention have been shown and described to illustrate the application of the principles of the invention, the invention is intended to be described more fully in the claims, or as described in the claims As known by those skilled in the art (including all equivalents), it may be embodied.

Claims

a. At least one high pressure water injector for directing water between the floating marine structure and the mooring buoy during the disconnect operation;
b. A mooring disconnect facility for floating marine structures and mooring buoys, comprising floating marine structures and complementary low profile interface surfaces on mooring buoys to aid separation.

The method of claim 1,
Mooring disconnection arrangements for floating offshore structures and mooring buoys, wherein the boundary surface on the floating offshore structure is conical.

The method of claim 2,
A mooring disconnection arrangement for floating offshore structures and mooring buoys, wherein the boundary surface on the floating offshore structure is an inverted cone shape.

a. At least one high pressure water injector for directing water between the floating marine structure and the mooring buoy during the disconnect operation;
b. Complementary low profile interface surfaces on floating marine structures and mooring buoys to aid separation; And
c. A mooring disconnect facility for floating marine structures and mooring buoys, comprising: releasable mechanical restraining means for locking the floating marine structures and mooring buoys together during normal drilling and production operations.

5. The method of claim 4,
Mooring disconnection arrangements for floating offshore structures and mooring buoys, wherein the boundary surface on the floating offshore structure is conical.

The method of claim 5,
A mooring disconnection arrangement for floating offshore structures and mooring buoys, wherein the boundary surface on the floating offshore structure is an inverted cone shape.

a. At least one high pressure water injector for directing water between the floating marine structure and the mooring buoy during the disconnect operation;
b. Complementary low profile interface surfaces on floating marine structures and mooring buoys that aid in separation, with boundary surfaces on floating marine structures that are inverted cone shapes; And
c. A mooring disconnect facility for floating marine structures and mooring buoys, comprising: releasable mechanical restraining means for locking the floating marine structures and mooring buoys together during normal drilling and production operations.