(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリスマスツリーのための場所或いは位置を多数有している坑井テンプレート（１５，２５）で支持されるようになっているクリスマスツリー（１７−１９，２２，２７−２９）を随伴している１基或いはそれ以上の坑井頭を備えている石油或いはガスを海洋生産するための海底モジュールであって、
クリスマスツリーへの流体接続を備えていて、且つ海上（３）の生産用作業船（３）からの上昇管（４４）と接続管或いは制御ケーブル（４３）を接続するための、好ましくは横方向を向いている接続部材（４４Ａ，４３Ａ）を具備しているスイベル装置（１０，２０，３０）が、テンプレート（１５，２５）に取り付けられていること、
スイベル装置（２０）が、クリスマスツリーの位置の一つに取り付けられていること、
一端において水平軸の周囲で揺動するようになっていて、且つその反対側の外部端（６４）において、生産用作業船を係留するための少なくとも１本の係留索（４５）に接続されるようになっているヨーク（６１）を取り付けるための取付要素（６１）が、スイベル装置（１０）より低い位置に、取り付けられていること、及び
取付要素（６１）が、スイベル装置と同軸になっている中心の垂直軸（１０Ｘ）の周囲で回転するハウジング（６０）に取り付けられていることを特徴とする海底モジュール。
【請求項２】
マニフォルド（２６）が、テンプレート（２５）の上の中央に配設されていること、及びスイベル装置（３０）が、そのマニフォルドで支持されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の海底モジュール。
【請求項３】
スイベル装置（３０）が、テンプレート（２５）の上の中央に配設されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の海底モジュール。
【請求項４】
支持枠（１０Ａ）によって支持されていて、実用のスイベル装置（１０）に何等顕著な応力を与えずに係留力を取付要素（６１）から直接吸収するための基礎構造体（４９）に、ハウジング（６０）が回転可能に配設されていることを特徴とする請求の範囲第１−３項のいずれか１つに記載の海底モジュール。
【請求項５】
ハウジング（６０）が、支持枠（７０）によって支持されている基礎構造体（６９）に回転可能に配設されていること、及び該支持枠が、スイベル装置（１０）或いはテンプレート（５）に何等顕著な応力を与えずに係留力を取付要素（６１）から直接投錨装置（８０）に伝達するための独立した基礎構造体を、吸着錨のような投錨装置（８０）によって海底（１）に備えていることを特徴とする請求の範囲第１−３項のいずれか１つに記載の海底モジュール。
【請求項６】
スイベル装置（１０）及びハウジング（６０）が、該スイベル装置及びハウジングと同時に協同して回転するように、互いに機械的に連結されていることを特徴とする請求の範囲第１−５項のいずれか１つに記載の集成装置。
【請求項７】
上昇管（４４）の下方端部がスイベル装置（１０）の中央に接続されていて、且つヨークリム（４６）の間で、スイベル装置から、好ましくは、中央に延在していることを特徴とする請求の範囲第１−６項のいずれか１つに記載の集成装置。
【請求項８】
実質的にあらゆる係留条件の下において、上昇管（４４）が、ヨークリム（４６）の角位置よりも水平の角位置で、スイベル装置（１０）から延在していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の集成装置。
【請求項９】
接続管（４３）を接続するための接続部材（４３Ａ）が、スイベル装置（１０）の上方部分に配設されていること、及びスイベル装置（１０）が、その同じ高さに、電気／油圧式スリップリング装置のような、導管用のスイベル部品（３８）を備えていることを特徴とする請求の範囲第７又は８項に記載の集成装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、クリスマスツリーを随伴している少なくとも２個の坑井頭と、マニフォルドとを具備している石油或いはガスを海洋生産するための海底モジュール或いはステーションであって、クリスマスツリーとマニフォルドが、下部取付枠（テンプレート）の上或いは下部取付枠（テンプレート）に取り付けられている石油或いはガスを海洋生産するための海底モジュール或いはステーションに関する。このようなモジュールは、１本或いはそれ以上の上昇管、好ましくは、可撓性のあるホース様上昇管によって、海面の生産用作業船に接続するために使用されるものである。
海洋大陸棚限界生産田を開発する場合は、コストを低く維持することが重要である。通常の方式による開発に伴う実質的なコスト要因は、坑井に取り付けるクリスマスツリーと、生産物管理作業現場、例えば、プラットホーム或いは生産用浮き作業船との間の海底パイプラインと海底ケーブルである。この場合、主として、およそ２ｋｍという距離が問題になる。これに関して、現代の掘削技術によって、穿孔或いは坑井を枝分かれさせることができるので、クリスマスツリーの数を少なくしても、生産が可能になるということに留意すべきである。これによって、多くの場合、通常の海底モジュール或いは海底のステーションの上に組み立てられた少数の坑井頭及びクリスマスツリーを使用することによって、海底田を開発することが可能になるであろう。１９９６年８月７日付国際特許出願PCT／NO９６／００２０１は、係留された生産用作業船或いは船を使用した炭化水素の海洋生産システムに関する。本発明は、その更なる展開であると云ってもよく、生産用作業船を、海底における生産において海底モジュールの直接上に或いは極く間近に漂駐することができるということ、及び海底のパイプライン或いはケーブルに依存せずに、坑井からの流体の流れをモジュールと作業船との間に直接移送することができるという着想に基づいている。この点に関して、上述した国際特許出願に記載するように、本発明は、係留手段による生産用作業船の位置には、全く依存するものではなく、それ自体既知であるが、作業船の動的位置決め手段を採用することもできる。
従って、上記の序論で述べたモジュールにおいて、本発明による新規で且つ特定の特徴は、まず第一に、マニフォルドヘの流体接続を具備していて、且つ、海面における生産用作業船からの上昇管と接続管のための、好ましくは、横方向を向いている接続部材を備えているスイベル装置が、テンプレートの上或いはテンプレートに取り付けられていることである。
実際には種々の形で具体化されるこの基本的な解決策に基づいて、多くの利点を得ることができるが、特に、その数例を下記に記載する。
海底のパイプライン及びケーブルの設置コストが削減される。
使用する生産用作業船は、普通の船舶設計と比較して、特に言及しなければならない改良を何等必要としないので、比較的費用がかからない。
スイベル装置を取付けたり、若しくは、場合によっては回収するのに、或いは坑井の保守に同じ生産用作業船を使用することができるので、操業費の削減に寄与する。
本発明の新規な集成装置を使用することによって、極めて小さな限界海底田からも利益をもたらすことができ、従って、限界海底田からの生産量が増加する。
使用する装置は、生産田から生産田へ移動させることによって、再利用することができる。
以下の記載により、図面を参照することによって、本発明は一層明確にされるであろう。ここに、
図１は、海底において海底モジュールを随伴した生産用作業船を含めた集成装置の全体を示す簡単な概略図である。
図２は、本発明による海底モジュールの集成装置の一例を示す平面図である。
図３は、図２の海底モジュールの拡大立面図である。
図４は、図２に示した集成装置の第１の変形集成装置を示している。
図５は、本発明による海底モジュールの第２の変形集成装置である。
図６は、詳細な立面図及び部分立面断面図で、本発明による海底モジュールのためのスイベル装置の有利な実施例を示している。
図７は、一つの側から見た図６のスイベル装置を示している。
図１には、海底１の生産或いは海底モジュール１００と協同して操業している生産用作業船或いは船が示されている。上昇管或いはホース４４が、モジュール１００から海面２の船３にまで延在している。船３の上には、プロセスユニット３Ａが、極く概念的に示してある。さらに、ユニット１００と船１の船首部の係留手段との間には投錨索４５が示してある。投錨索４５の中間部には、浮力体要素が取り付けられていて、同様に、上昇管類４４は、その下方部に、これらの上昇管類を海底から立ち上げるための浮力体類を備えている。概説したこの集成装置は、上述した国際特許出願に一層完全に記載されている。
図２及び図３は、既知の基礎構造体１３によって海底に取り付けられているテンプレート５を示している。この例では、テンプレート５は、正方形の基本的な形で示してあるが、基本的な形に多くの変形があることは明らかである。テンプレート５の上には、マニフォルド６が示してあり、テンプレートの三方の側には、クリスマスツリー７，８及び９が示してある。これらは、ビーム７Ｂ、８Ｂ、９Ｂによってテンプレートに機械的に接続されているか、或いは、テンプレートによって支持されていると云ってもよい。さらに、図３には、クリスマスツリー７とマニフォルド６との間の流体接続７Ｃが、極めて概念的に示してある。この接続が、数個の分離した流体流路或いはパイプを収容していることは明らかである。
テンプレート５の一方の側（左側）には、スイベル装置１０が示してあるが、このスイベル装置１０は、支持枠１０Ａ上に取り付けられていて、さらに、ビーム要素１０Ｂ等によってテンプレート５に機械的に接続されている。この支持構造は、原則として、クリスマスツリー７とビーム７Ｂを支持する支持枠７Ａに一致することができる。テンプレート５で完全に支持したり或いは担持する代わりに、クリスマスツリーを支持する支持枠７Ａ及び／又はスイベル装置１０を支持する支持枠１０Ａを、杭打ちのような既知の方法によって、海底１に直接基礎で固定してもよい。
スイベル装置１０とマニフォルド６との間には、流体接続１０Ｃが示してあるが、この流体接続１０Ｃは、接続７Ｃと同じように、電気及び／又は油圧式制御のための数個の流体流路及び導管を収容することができる。接続１０Ｃを具備している種々の流体流路及び導管は、スイベル装置１０を貫通して上昇管４４及び接続管４３と接続しており、これら上昇管４４及び接続管４３は、図１に概念的に示したように、海面の生産用作業船まで上方に延びている。
図３はヨーク４６を示していて、このヨーク４６には、作業船の係留索４５の下方端が取り付けられている。ヨークの設計とスイベル１０に関しては、図６及び図７を参照して、以下詳細に解説する。
図４及び図５の変形集成装置では、比較的大きなテンプレート１５及び２５が示してあるが、これらは、各々図２に示したものより大きい。両方の変形例には、マニフォルド１６及び２６があるが、これらは、各々テンプレートの中央に配設されている。さらに、両方の変形例は、クリスマスツリーを取り付けるための４つの場所或いは位置を有している点において類似している。即ち、図５では、２２，２７，２８及び２９が示してあり、図４には、１７−１９と、クリスマスツリー位置に取り付けられているスイベル装置２０が示してある。従って、図４では、図示されている構成部品１６，１７−１９、及び２０は、個別に配設され、且つ、テンプレート或いは下部取付板１５によって各々別々に支持されている。
同じように、図５では、マニフォルド２６と４個のクリスマスツリー２２，２７−２９は、テンプレート２６で、直接、別々に支持されている。然しながら、この変形例では、スイベル装置３０は、マニフォルド２６の上に取り付けられていて、マニフォルド２６から上方に拡がっている。マニフォルドが不必要なような場合には、スイベル装置３０は、テンプレート２６の上に配設され、テンプレート２６によって直接支持される。
図６及び図７に示したように、スイベル装置１０の詳細な例には、図３に示した数個の要素が再度示してあるが、実際の基礎に関する限り、図６と図７は、改良を示している。支持枠７０は、実質的に、図３の支持枠１０Ａに対応していて、この例では、その基礎は、吸着錨８０或いは同じ様な投錨装置によって、直接、海底１に据え付けられている。然しながら、図６及び図７に示したこの改良された基礎は、図６及び図７のスイベル装置１０を、図３に示したように、テンプレート５で支持することもできる。図６及び図７による基礎は、とりわけ、スイベル装置にかかる係留力及び他の応力が、スイベルが取り付けられているテンプレートに負荷をかけないということを当然伴っている。
スイベル装置１０は、軸方向に貫通している内腔を具備した固定式の中心内腔部材３５を備えていて、この内腔は下向きになっていて、図３の接続３Ｃに対応する流体接続と連結している。コア部材３５の周囲には、シール類とベアリング要素類を随伴する２個或いはそれ以上の環状流体流路が設けてあるが、これらは符号３７で一貫して示してある。流体スイベルのこれらの要素は、それ自体従来から知られていて、たとえば、ノルウェー特許第１７７，７８０号は、主として他の用途を意図するものであるが、軸方向に分割されるスイベル装置を記載している。
外装のスイベルハウジング３４は、係留された生産用作業船が旋回運動をする間に回転するようになっていて、その下方部で、回転可能なハウジング或いはボス６０にボルトで締結されていて、さらに、図示したように、その曲がり部６７で基礎構造体或いは下部枠６９にジャーナル結合されている。これは、多くの垂直プレート部品類を収容することができ、垂直プレート部品類の底部は支持枠７０に取り付けられている。
図７から分かるように、スイベル１０は、可撓性があるホースの形状がふさわしい上昇管４４の各々を接続するための接続部材４４Ａを具備している。これに関しては、図１に概説した集成装置を参照のこと。流体移送のための接続部材４４Ａは、スイベル１０の比較的中央に配設されていて、横方向に向いており、接続管４３用の上方の接続部材４４Ａは、スイベル１０の上方部分に配設されている。接続部材４３Ａの位置にある別のスイベル部３８は、接続管４３と、通常、本明細書で論じているタイプの海底モジュールの中に取り付けられている制御或いはアクチュエータ手段との間で、制御及び同種の目的のために必要な電気及び油圧式通信として機能する。スイベルハウジング１０の頂部の特殊なケーシング３９は、本質的に、スイベル部３８を包囲する機能をしている。
図３の接続１０Ｃに対応する接続を完全にするため、図６及び図７には、コネクタ９１，９２並びに９３、及びスイベル１０を介して接続管４３と連結している電気／油圧式コネクタ９４が記載されている。３基の流体接続の各基には、特に緊急閉鎖のため、各々、隔離バルブ９１Ａ、９２Ａ及び９３Ａを挿入することができる。図６には、隔離バルブ９３Ａを随伴しているコネクタ９３から、パイプ接続９３Ｂが示してあるが、このパイプ接続９３Ｂは、スイベル装置１０の底にまで通じている。勿論、他のコネクタ９１，９２及び９４に対しても、対応する接続類が設置される。
支持枠７０及び下部枠６９を備えていて荷重がかかる構造体には、符号７７で示したように、ボルトジョイントが組み込まれている。さらに、海底据付において従来から知られている技術及び方法で、支持枠７０の上で、構成部品を据え付けたり或いは回収する際に使用するガイドピン７１及び７２が示してある。
強固な回転棚様のハウジング６０は、その内部にスイベルハウジング３４及び回転可能な内装装置を収容していて、図７に示したように、中心軸１０Ｘの周囲で回転することができる。直径に反対向きの取付要素６１は、ハウジング６０から突出しているスタッドの形をしていて、ヨークリム４６の下方端部を揺動可能に取り付けるよう機能していて、ヨークリム４６の上方端部６４は、図３に示したように、１本或いはそれ以上の係留索に接続されるようになっている。２個のヨークリム４６は、上方端部６４で結合され、そこでヨークリムの上方端部の間には、継手部材を取り付けることができる。ヨーク４６は、取付要素６１の間で直径方向に延びている水平軸の周囲を揺動することによって、種々の角位置をとることができ、それによって、ヨークが運動する角度範囲は、上方向には、少なくとも、ほぼ、垂直位置にまで拡大し、一方、実用上、最小の角位置は、接続管４３及び／又は上昇管４４から制限を受ける。
さらに、この点に関して、あらゆる操業条件並びに作業船の変化する位置及び係留する力の間、上昇管４４と、さらには接続管４３も、ヨーク４６の角位置より一層水平に近い角位置で、スイベル装置１０から外方へ拡がっていることが好ましい。係留されている生産用作業船で操業する間に発生する力は、一方では、ヨーク４６を取り付ける取付要素６１の比較的高い位置、並びに、他方では、上昇管４４を接続する接続部材４４Ａ及び接続管を接続する接続部材４３Ａにより、効果的な方法で構造体の中に吸収されるであろう。テンプレートの上或いはテンプレートに取り付けられている実用的な集成装置には、索類、ケーブル類及びパイプ類或いはホース類を具備しているスイベル装置は、言及した索類、ケーブル或いは上昇管類／ホース類と衝突しないように、テンプレート上のその余の構成部品に対して配設されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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