D.W.E.SmitAfd. Voorlichting Ned. Cementindustrie,AmsterdamOntwikkelingen in offshore-constructies7Jack-up constructie2Semi-submersibleInleidingSinds de oliecrisis van enkele jaren geledenis de interesse voor de winning van olie engas in de Noordzee in een stroomversnellinggeraakt. Terwijl tot dat tijdstip voornamelijkhet zuidelijke, ondiepe gedeelte van deNoordzee economisch exploitabel was, ver-schoof door het stijgen van de olieprijzen degrens van wat rendabel was in de richtingvan hogere investeringen. Het was echterniet alleen de grotere diepte van het noorde-lijke deel van de Noordzee, dat de exploitatievan de daar aanwezige olie- en gasvoorradenkostbaarder maakte, maar ook de dikwijlsbarre weersomstandigheden, die het werkenop deze hoogten bijzonder bemoeilijken.Deze twee factoren - grotere diepte en wei-nig werkbare dagen - hebben de introductievan beton in dergelijke offshoreconstructiesin de hand gewerkt. Er is in dit tijdschrift danook al eerder aan deze ontwikkelingen aan-dacht besteed.Alvorens enkele nieuwe ontwikkelingen tebespreken, is het wellicht goed een summieroverzicht te geven van het opsporen en win-nen van olie in de Noordzee. Nadat geologi-sche en seismische onderzoekingen hebbenaangetoond, dat er op een bepaalde plaatskans bestaat op het vinden van gas of olie,kan men besluiten tot het doen van explora-tie-boringen. Hiertoe staan op het ogenblikdrie typen boorinstallaties ter beschikking:? de 'jack-up' constructie,? de 'semi-submersible' installatie en? het boorschip, dat dynamisch op zijnplaats wordt gehouden.De jack-up constructie (fig. 7) bestaat uit eenplatform, waarop zich alles wat nodig is voorhet uitvoeren van de olieboringen bevindt.Dit platform heeft voldoende drijfvermogenom de stalen poten, waarop het - op deboorlokatie aangekomen - moet rusten, tij-dens het transport daarheen mee te voeren.Deze poten steken dan torenhoog door gatenin het platform er bovenuit. Op de lokatieaangekomen laat men de poten zakken totop de zeebodem, waarna het platform zichmet behulp van vijzels langs de poten om-hoog drukt tot het voldoende hoog boven hetwateroppervlak is gekomen. Deze 'hefei lan-den' zijn bruikbaar tot waterdiepten van max.100 meter bij gematigde maritieme omstan-digheden.De semi-submersible is een drijvende instal-latie (fig. 2), die zijn drijfvermogen ontleentaan kolossale drijflicharnen - soms ter groot-te van een fors tankschip - die onder waterblijven en waarop via een aantal poten het3BoorschipDrillshipCement XXVII (1975) nr.12 555Toepassingsgebieden van jack-up construc-t/e, semi-submersible en boorschipApplication area of ?ack-up, semi-submersi-ble and drillshipdek rust. Het geheel wordt naar de vereistelokatie gesleept, waar het met een groot aan-tal zware ankers wordt vastgelegd. De 'semi-subs' zijn geschikt voor grotere waterdiepten(180 meter) dan de jack-up constructies enze zijn ook beter bestand tegen zwaardereklimatologische omstandigheden.Het boorschip, dat dynamisch op zijn plaatsgehouden wordt (zgn. dynamic positioning),heeft geen ankers of andere verbindingenmet de zeebodem nodig (fig. 3). Simpel ge-zegd komt het neer op een schip, dat behal-ve een aantal schroeven voor de voortstu-wing ook nog een aantal dwarsscheeps ge-richte schroeven bezit, waardoor het voort-durend op zijn plaats kan blijven door steedsmet al deze 'voortstuwers' te manoeuvreren.Dit 'bijsturen' kan natuurlijk niet met de handgedaan worden, zodat ook hier weer een toe-passing voor de onvermoeibare computergevonden is. Deze berekent niet alleen aande hand van gemeten waarden van windrich-ting en -snelheid, stroom en golfbewegin-gen, alsmede peilingen t.o.v. de put op dezeebodem, welke correcties in de scheeps-positie nodig zijn, maar hij bestuurt recht-streeks de voortstuwers om een constantepositie te verzekeren. Uiteraard zijn dezeboorschepen in staat zich sneller van de enelokatie naar de andere te begeven. In figuur 4is schematisch het toepassingsgebied vanelk der drie genoemde 'rigs' aangegeven.Als de exploratie-boringen olie of gas in eco-nomisch winbare hoeveelheden hebben aan-getoond, is de volgende stap het plaatsenvan een permanent winningsplatform. Dit zijnenorme bouwwerken die op de zeebodemrusten en van waaruit men een aantal pro-duktieboringen verricht. Naast de eigenlijkeboortoren is op het platform een groot aantalinstallaties voor het bewerken van de aard-olieprodukten, reparatiewerkplaatsen en be-manningsverblijven aanwezig. De produktie-platforms kunnen globaal in drie typen wor-den verdeeld, nl. stalen, betonnen en hybride(gemengde) constructies.De stalen 'jacket'-constructies zijn in princi-pe zware vakwerkconstructies van pijpen,waarop de dekken hoog boven het zee-opper-vlak zijn bevestigd (fig. 5). De jacket-con-structies worden met heipalen aan de zee-bodem vastgezet. Bij de steeds groter wor-dende afmetingen namen de problemen methet maken van de ingewikkelde lasverbindin-gen van de knooppunten sterk toe. Ook hetplaatsen en heien van palen met een gewichtvan 300 tot 400 ton was geen eenvoudige op-gave, zeker niet in het noordelijke deel vande Noordzee, waar het maar betrekkelijkzelden 'werkbaar' weer is.Daarom is het van belang over een installatiete kunnen beschikken die praktisch geheelgereedgemaakt wordt in een beschutte om-geving, op een gunstig tijdstip naar de loka-tie gesleept wordt en daar ter plaatse afge-zonken, waarna hij door zijn eigen gewichtblijft staan ('gravity-structures').Hier blijkt het materiaal beton grote voorde-len te hebben (fig. 6). De zware basis, die opde zeebodem komt te rusten, wordt meestaluitgevoerd als olie-opslag, die als buffer fun-geert tussen produktie en afvoer.De hybride uitvoering (fig. 7) bestaat uit eenbasis van beton, waarop een stalen boven-5 6 7Jacket constructie Betonnen platform Hybride platformConcrete platform Hybrid platformCement XXVII (1975) nr. 12 5568Nab Tower bij Southampton (Shoreham),gebouwd in 19189Horizontale doorsnede Dangroup caissonHorizontal section Dangroup caissonbouw rust. Als voornaamste voordeel wordtgenoemd het lagere gewicht van de boven-bouw, waardoor het geheel gebouwd kanworden in minder diep water. Tot op hedenzijn nog geen hybride constructies vervaar-digd.Toch is dit echter een kwestie van woordge-bruik, want de meeste betonnen platforms,die nu in aanbouw zijn, hebben stalen dek-ken op betonnen poten. Het is daarom inte-ressant een Deens ontwerp voor een 'all-concrete' platform te signaleren, zij het dateen dergelijk platform voor waterdiepten van40 ? 80 meter geschikt is. Een heel andereontwikkeling, namelijk het onder een helling'glijden' van beton, zal het waarschijnlijk mo-gelijk maken betonnen platforms te makenvoor waterdiepten groter dan 200 meter; menspreekt al van 300 meter.Het is overigens goed ons te realiseren datbetonnen gravity structures niet iets spe-ciaals van de laatste tijd zijn. In 1918 bouwdemen in Engeland aan de zuidkust als onder-deel van het defensiesysteem een betonnentoren in een haven, en sleepte deze daarnanaar een plek met een waterdiepte van 24meter, waar de Nab Tower werd afgezonken.Nog altijd steekt hij hoog boven het water uitin de buurt van Southampton (fig. 8).Het platform-ontwerp van de DangroupMen bouwt het onderste gedeelte, de zgn.caisson, dat is samengesteld uit zeskantecellen (fig. 9) in een droogdok (fig. 10). Zo-dra het onderste gedeelte van de caisson kandrijven, wordt het uitgedokt. Op een plek metvoldoende waterdiepte bouwt men de cais-son af en construeert daarop de telescopi-sche poten (fig. 11). In de volgende fasebouwt men het betonnen dek op het dak vande caisson (uiteraard los hiervan) en instal-leert alles wat straks nodig is voor het boren,dus boortoren, machinekamers, werkplaat-sen, scheidingsinstallaties*, bemanningsver-blijven enz. (fig. 12). Hierna sleept men hetcomplete platform naar de gewenste lokatie(fig. 13). Daar aangekomen laat men de cais-son vollopen, waardoor het samen met detelescopische poten zakt, terwijl het dekblijft drijven (fig. 14).Als het bovenste deel van de poten gelijkkomt met het dek, koppelt men dit aan depoten, waarna het afzinken verder gaat tot decaisson op de zeebodem rust (fig. 15). Tot slotwordt het dek m.b.v. de telescopische potenopgetild tot het de vereiste hoogte boven dezeespiegel heeft bereikt (fig. 16).Naast het kenmerkende, dat het een geheelbetonnen constructie is, valt vooral de inge-nieuze manier van samenstellen op, die hetmogelijk maakt alles, maar dan ook letterlijkalles, van tevoren te monteren, zodat er opde lokatie aangekomen geen kraanschepenof andere hulpmiddelen meer nodig zijn voorhet in gereedheid brengen van het platform.Het platform-ontwerp van F.Selmer A/SF.Selmer A/S is een constructiebureau enaannemingsbedrijf op het gebied van water-bouwkundige constructies en is daarnaastparticipant in de Condeep combinatie. Sa-men met andere Noorse aannemers bouwdeSelmer de bekende Ekofisk-tank (zie Cement1972 nr. 9 en Cement 1973 nr. 11). Selmermaakte ook revolutionaire ontwerpen voorolieplatforms, de Selmer Tripods. Hierbij valtdirect op dat de caissonconstructie ontbreekt(fig. 17). In plaats daarvan dienen drie fles-vormige 'hoofdpoten' als olie-opslag. Dezepoten zijn onderaan met elkaar verbonden10-16Bouwfasen van het Dangroup platformBuilding phases of the Dangroup platformCement XXVII (1975) nr. 12 55717Selmer Tripod voor waterdiepten tot 200 mSelmer Tripod for water depths up to 200 m18Selmer Tripod 300 voor waterdiepten tot300 mSelmer Tripod 300 for water depths up to300 mdoor enorme kokerliggers. De 'flessen' staanop platen, die sterk aan de voet van een wijn-glas doen denken, waardoor deze construc-tie niet in eerste instantie de gedachte wekt,dat Selmer geheelonthouder zal zijn.Deze Tripod is ontworpen voor waterdieptentot 200 meter.Sinds kort is er een ontwerp voor diepten tot300 meter (fig. 18).Globaal komt het erop neer, dat men het'flessenplatform' plaatst op een steuncon-structie, bestaande uit drie schuin naar bui-ten lopende poten van cilindrische doorsne-de, die onderaan weer door zware kokerbal-ken verbonden zijn.Het probleem hierbij is het vervaardigen vande schuine poten. Hiervoor ontwikkelde Sel-mer een systeem, waarmee hij onder eenhoek met de verticaal kon glijden (fig. 19). Defoto toont een praktijkproef op schaal 1 : 4.De diameter van de schacht met cilindrischedoorsnede bedraagt 5 meter, de hoogte is30 meter, de wanddikte onderaan is 0,3 m ende helling is 11?. De glijkist wordt geleiddoor rails aan de binnenkant van de cilinder.De horizontale krachten t.g.v. het hellendglijden worden opgevangen door hydrauli-sche vijzels, die ongeveer 3 m beneden deglijkist zijn aangebracht. De helling werd ge-controleerd door laserstralen. Tijdens deproef heeft men nauwkeurig de krachten, no-dig voor het glijden, en de optredende span-ningen in de glijkistconstructies gemeten.Men heeft bij deze proef ook de wanddiktegevarieerd en de hoogte van de laag 'gebon-den' beton in de kist. Dit laatste bereikte mendoor variatie van de glijsnelheid (5-12 cm/u)of door wijziging van de dosering van de ge-bruikte vertragen De betonkwaliteit bedroegB45.Selmer is ervan overtuigd, dat de proef heeftaangetoond, dat het glijden onder een hellingtot 15? mogelijk is en dat daardoor het ont-werp voor de Selmer Tripod 300 uitvoerbaaris.19Glijden onder een hoek met de verticaalInclined slipformingCement XXVII (1975) nr. 12 558
Reacties