Åpne hovedmenyen
En Condeep-plattform under bygging

Betongplattformer er konstruksjoner laget av armert betong som brukes til produksjon eller utnyttelse av petroleumsresurser.

De bygges ved land og taues til sitt bestemmelsessted.

Det er to store aktører på verdensmarked som er det franske selskapet Doris og det norske selskapet Norwegian Contractors, som var en del av Aker-gruppen. Tidligere drev Norwegian Contractors og Kværner konkurrende virksomhet for norsk sokkel, der Norwegian Contractors produserte i Jåttåvågen og Vats, mens Kværner produserte ved Hanøytangen.

DimensjoneringRediger

Betongplattformene er dimensjonert etter grensetilstandsmetoden, som er definerte tilstander der en konstruksjon eller et konstruksjonselement er på grensen til å være uegnet eller ikke tilfredsstiller de krav som settes. Oftest brukes fire grensetilstander: bruksgrensetilstandene, bruddgrensetilstandene, utmattingsgrensetilstandene og ulykkesgrensetilstandene. Konstruksjoner og konstruksjonselementer skal kontrolleres i alle fire grensetilstandene, før en kan bekrefte at de er egnet for bruk.

Alle betongplattformene er dimensjonert etter Norsk Standard NS3473, men i litt forskjellige utgaver av standarden. I tillegg er det brukt forskriftene til Oljedirektoratet om bærende konstruksjoner.

Understellet består av armerte betongkonstruksjoner, typisk med:

  • Portlandcement med en høy styrke.
  • Betongen er satt sammen av tilsatsmaterialer som sand, kjemikaler som akselrerende eller redarderende tilsettingstoffer for å kontrollere størkningshastigheten.
  • Stålarmering for å ta opp strekklaster i konstruksjonen.
  • Spennarmering for å få trykk i utsatte konstruksjonsdeler.
  • Det er brukt store mengder ventiler og rørsystemer.
  • Mange innstøping til ulike formål.

Betongkonstruksjonene er bygget i størst mulig grad med sirkulære konstruksjonselementer. Det er for å få en god kraftgang med små spenningskonsentrasjoner, men også for å redusere bølgelastene. Betongkonstruksjonene er storvolumkonstruksjoner og at de pådrar seg store bølgelaster. Bølgelaster bestemmes oftest ved hjelp av analyser med potensialteori eller ved modellforsøk. I analyser brukes panelmetoder eller kilde-sluk-metoder. Væsketrykket beregnes for hver del og summeres opp over alle panelene eller kildene. For en flytende betongkonstruksjon som beveger seg gjøres analysene typisk i to trinn. Først beregnes lastene som om legemet ble holdt fast - eksitasjonslaster. Så beregnes tilleggslastene ved at en lar legemet bevege seg i bølgeperioden. Lastene uttrykkes som tilleggsmasse eller virtuell masse, samt dempningslaster og fjærlaster. Disse bidragene kan en så normalt summere sammen. Ikke alt lar seg fastsette nøyaktig analytisk, og en må gjøre modellforsøk.

De første betongkonstruksjonene ble bygget med en plate under som ble satt på havbunnen. På grunn av havstrømmer fikk en erosjon ved siden av fundamentet og under. Det ga laster fundamentet ikke var dimensjonert for og oppsprrekking av undersiden. Nyere plattformer er utstyrt med skjørt. Vekten av plattformene og dynamiske bevegelser tas da delvis opp av skjørtene (som spissmotstand og friksjon) og delvis av bæreevnen til plata. For å holde kontroll på lastfordelingen er det satt inn trykkmålere som måler jordtrykk og poretrykk.

FaseneRediger

ByggingRediger

Byggingen påbegynnes i en dokk, der sjøen holdes vekke ved en spuntvegg. En bygger der skjørtene og de nederste delene av plattformen.

Vann sluses så inn i dokken, og den vannfylles. Betongplattformen flyter opp, og taues ut av dokkområdet.

I flytende tilstand kan en gjøre glidestøp av skaftene, der forskalingen er laget slik at forskalingen er festet på armeringen og den flytter seg oppover. Glidehastigheten kan ikke være større enn at betongen rekker å få en akseptabel styrke, og tid nok til å legge inn ny armering. En forsøker å unngå å stoppe når en støper for å unngå støpeskjøter, men noen ganger er det nødvendig. Skjøtene blir senere steder der en kan få lekkasjer. Etter hvert som vektene øker, synker plattformen dypere ned i sjøen. For å få gjort støpingen må det arrangeres med det en omfattende logistikk med materialhåndtering, også av personell for mannskapsskifter.

Etter at støping er avsluttet, gjøres blant annet:

  • Bygging av dekk inne i utstyrsskaftene
  • Installering av utstyr.
  • Trekking det inn stigerør.
  • Lukking av transportåpninger.
  • Testing av utstyr

Det har vært en rekke arbeidsulykker under byggingen av betongplattformene. Noen av dem har hatt dødelig utgang som:

  • 26. september 1975 falt en person til et lavere nivå under bygging.
  • 6. november 1983 falt en person ned på Statfjord C betongunderstell i Gandsfjorden ved Stavanger.
  • 4. november 1985 kantret betongblandeskipet «Concem» i Gandsfjorden, ti mennesker omkom.
  • 1997-1998 fire døde under byggingen av Gullfaks C i Jåttavågen.[1] [2]

InstalleringRediger

Den blir testet ved byggestedet ved den senkes ned slik at toppen på søylene bare så vidt stikker opp fra sjøen. Den holdes i denne dypgangen en stund, og en sjekker at det ikke er lekkasjer noen steder. 23. august 1991 sank Sleipner A-1 under en slik test i Gandsfjorden. Det var forårsaket av feil gjort i analyser. Celleveggene som var underdimensjonert sprakk opp, vannet strømmet inn og hele plattformen sank.[3]

Plattformen slepes så inn i en dyp fjord. Der blir den blir senket ned til skaftene er like over overflaten slik at plattformdekket kan plasseres over skaftene og deretter heves plattformen til slepedypgang.

Forut for slepingen må det gjøres omfattende batymetriundersøkelser for å sjekke at det ikke stikker opp skjær eller vrak som plattformen kan kollidere med under tauingen.

Plattformen slepes ut til feltet ned hjelp av taubåter. Den senkes ned på havbunnen ved å tømme cellene for vann. Skjørtene penetrerer havbunnen ved at vann pumpes ut fra skjørterommene og det oppstår et undertrykk, eller et sug, som drar plattformen ned i havbunnen.

FjerningRediger

Plattformene har mange separate oppdriftsceller, og det er nødvendig å sikre at hver enkelt av disse er tette for å hindre ustabilitet gjennom lekkasje til sjø. Alle åpninger må tettes slik at vannet kan pumpes ut for å gi oppdrift. Flytestabiliteten må beregnes. Dette vil mellom annet avgjøre hvor mye av overbygningen som må fjernes før reflyting. Videre må vekten på innretningen beregnes, herunder vekten av sand og voksutfelling som er kommet til i bruksperioden. Vekten på betongen mellom innretningen og havbunnen må også beregnes. En hovedutfordring ved reflyting er at innretningen kan sitte fast til sedimentene. Frigjøringsprosessen vil være svært krevende å kontrollere, og det vil være fare for at innretningen kan skyte ukontrollert opp når den først frigjøres. Trykket under hvert celleskjørt må kontrolleres, og det må sikres kommunikasjon mellom dem slik at undertrykk unngås i enkeltceller. Det må etableres rørforbindelser til alle områder i fundamentet dersom det skal frigjøres fra bunnen. Frigjøring av plattformene fra havbunnen gjøres ved at den kan løsnes ved at det pumpes vann inn i skjørtekamrene. Nødvendig overtrykk vil være én til tre bar, avhengig av sedimenttype og skjørtekonfigurasjon. En forutsetning for at en slik frigjøringsoperasjon skal kunne lykkes, er at overtrykket ikke siver ut gjennom permeable kanaler/sprekker i sedimentene. Dette kan muligens kompenseres ved å ha stor pumpekapasitet. Når skjørtene kommer opp til havbunnsoverflaten, vil trykket forsvinne under det enkelte skjørtet. I denne fasen vil en måtte fortsette trykkoppbyggingen under gjenværende skjørt, mens en pumper ut ballastvann for å overvinne gjenværende friksjon. Dersom friksjonen er høy, vil en kunne få en kraftig bevegelse oppover når innretningen frigjøres helt. Dersom man ikke har god kontroll på deballasteringen kan det risikeres at understellet treffer havbunnen slik at det dannes brudd i skjørt- eller celle-kanter. Dersom sedimentmassen er av en slik beskaffenhet at den ikke kan gi nok jekketrykk, kan en tetningsmasse pumpes ned i skjørtekamrene. Denne vil danne en forsegling over den permeable grunnen, slik at jekketrykket kan økes.[4]

Dersom en lykkes med å frigjøre innretningen fra havbunnen, er neste utfordring at betongen eller sedimenter under innretningen kan følge med i starten og senere løsne. Dette vil kunne medføre at innretningen skyter ukontrollert opp eller mister stabiliteten. En vil også risikere at denne massen faller av under slepet, noe som kan føre til havari eller skade på andre innretninger, i første rekke rør. Tauing over bunnrammer og rørledninger bør i størst mulig grad unngås.[5]

Plattformen taues så til land for opphogging eller gjenbruk.

DriftserfaringerRediger

Da de første betongkonstruksjonene ble bygget så en for seg at de i praksis var vedlikeholdsfrie.[6] Det har vist seg å ikke stemme.[7]

Erfaringene med betongplattformer er i hovedsak gode. Noen av erfaringer er:[8]

  • De fleste plattformene har avskalling av betong i bølgeskvalpesonen. Hovedårsak er manglende overdekking av armeringen og inntrengning av klor.
  • Det siver vann gjennom konstruksjonene - permeabiliteten er for høy. Det skjer typisk i støpeskjøter og ved innstøpinger.
  • Det blir korrosjon på armeringen på grunn av betongavskalling og kloridinntrengning.
  • Plattformene setter seg i hovedsak i samsvar med forutsetningene. Det oppstår også skjevsetninger.
  • Plattformene beveger seg i hovedsak i samsvar med analyseresultatene.
  • Svikt i en pakning i en flens har medført utilsiktet vanninnstrømning (2000m3) og vannfylling av et skaft.[9]
  • For høyt trykk i en lagercelle medførte at betongen fikk en stor revne og olje slapp ut. Lagercellene er i utgangspunktet laget med undertrykk, for å forebygge utslipp. Feil operasjon og manglende overvåking av trykket ga likevel utslipp.[10]
  • Ett tilfelle med to små hull i betongkonstruksjonen ga oljeutslipp.[11]
  • Det har vært noen få kollisjoner med fartøyer, der betongkonstruksjonen har klart seg bra.
  • Det har vært noen få tilfeller der bølger har klatret opp lags konstruksjonene og slått inn i dekket over.
  • Overflatebehandling med epoksy i byggefasen har falt av.
  • Det er en god del riss i betongoverflatene.

Det er også flere usikkerheter i forhold til oppførselen knyttet til blant annen:

  • Sulfatreduserende bakterier under plattformen som kan skade betong og skjørter.
  • Tilstanden til spennkablene i et marint miljø.

Typer betongplattformerRediger

Betongplattormene har ulike formål. Det er bygget betongplattformer av typene:

Betongplattformer i Nordsjøen og NorskehavetRediger

Installasjon Havdyp Levert til og når Kommentarer
Ekofisktanken (2/4-T) 70 m Phillips 1973 Første betongkonstruksjon til havs. Prosjektert av Doris og bygget i Jåttavågen i Stavanger. Vanndypet har økt med tiden på grunn av innsynking av havbunnen.
Frigg CDP1 104 m Elf 1975 Doris-platform CGS 1 shaft, Jarlan Wall. Plattform bygging for boring på Frigg. Plassert på havbunnen på den britiske delen av Frigg-feltet.
Beryl A (Condeep) 120 m Mobil 1975 Første Condeep-plattform. Tre skaft. 118m vanndyp.
Brent B (Condeep) 140 m Shell 1975 Condeep-plattform. Tre skaft. 140 m vanndyp.
Brent D (Condeep) 140 m Shell 1976 Condeep-plattform. Tre skaft. 140 m vanndyp.
Frigg TP1 104 m Elf 1977 Doris type "CGS 2 shafts". 104m vanndyp. Gassbehandlingsplattform.
Frigg TCP2 (Condeep) 104 m Elf 1977 Gassbehandlingsplattform plassert på den norske delen av Frigg-feltet. Lagertankene kun brukt til oppdriftsformål under innstalleringen. Conddep med tre legger. 104m vanndyp.
Statfjord A (Condeep) 146 m Mobil 1977 Bygget for behandling av olje-og gass, med et stort oljelager på havbunnen. Har tre skaft.
Statfjord B (Condeep) 146 m Mobil 1981 Bygget for behandling av olje-og gass, med et stort oljelager på havbunnen. Har fire skaft.
Statfjord C (Condeep) 146 m Mobil 1984 Bygget for behandling av olje-og gass, med et stort oljelager på havbunnen. Har fire skaft.
Gullfaks A (Condeep) 135 m Statoil, 1986 Bygget for behandling av olje-og gass, med et stort oljelager på havbunnen. Har fire skaft.
Gullfaks B (Condeep) 142 m Statoil, 1987 Bygget for behandling av olje-og gass, med et stort oljelager på havbunnen. Har fire skaft.
Oseberg A (Condeep) 109 m Norsk Hydro 1988 Har fire skaft.
Gullfaks C (Condeep) 216 m Statoil 1989 Bygget for behandling av olje-og gass, med et stort oljelager på havbunnen. Har fire skaft. Plassert i en skråning på havbunnen.
Ekofisk barrieren (Ekofisk Wall) 77 m Phillips Petroleum 1989 Bygget for å beskytte Ekofisktanken mot bølger på grunn av nedsynkingen av havbunnen.
Draugen (Condeep) 251 m Norske Shell 1993 Gassplattform uten oljelager med ballasttanker nederst. Bygget med ett skaft som holder dekket oppe.
Sleipner A (Condeep) 82 m Statoil 1993 Betongunderstellet til Sleipner A sank i Gandsfjorden den 23. august 1991. Nytt understell ble plassert på feltet i 1993.
Troll A (Condeep) 303 m Norske Shell 1995 Verdens høyeste flyttbare byggverk. Den største faste innretningen i Nordsjøen.
Heidrun TLP 350 m Conoco 1995 Verdens største strekkstagplattform, og den eneste av sitt slag med understell av betong.
Troll B ca 303 m Norsk Hydro 1995 Verdens største halvt nedsenkbar plattform i betong.

KilderRediger

  • Svein Fjeld, Michel E. Hall, G C Hoff, Dominique Michel, Lasse Robberstad, Anne Vegge og Terje Aas Warland. "The North Sea Concrete Platforms: 20 Years of Experience.", OTC, Houston, 1994.
  • Tor Inge Fossan: Driftserfaringer med betongplattformer, Konstruksjonsdagen, Petroleumstilsynet, 2017.
  • Atle K. Haug and Svein Fjeld. "A floating concrete platform hull made of lightweight aggregate concrete." Engineering Structures 18.11 (1996), side 831-836.

ReferanserRediger

  1. ^ Finn E. Våga: Gullfaks C er en farlig arbeidsplass, Stavanger Aftenblad, 24. september 1988, side 8.
  2. ^ Stavanger Aftenblad: Dødsulykke i Jåttavågen, 31. mars 1987, side 5.
  3. ^ Wackers, Ger. "Working Paper nr 32 Resonating Cultures:: Engineering Optimization in the Design and (1991) Loss of the Sleipner a GBS." Working paper http://urn. nb. no/URN: NBN: no-3742 (2004).
  4. ^ Dr techn. Olav Olsen: Disponering av betonginnretninger, 2010 - https://www.npd.no/globalassets/1-npd/publikasjoner/rapporter/dr-techn-olav-olsen-as-disponering-av-betonginnretninger.pdf
  5. ^ Dr techn. Olav Olsen, 2010
  6. ^ Fjeld med flere, 1994.
  7. ^ Fossan, 2017.
  8. ^ Fossan, 2017.
  9. ^ Gullfaks A i 2012.
  10. ^ Statfjord A i 1987.
  11. ^ Draugen i 1993.
  12. ^ Haug og Fjeld, 1996.
  13. ^ Mikkelsen, J. K., T. Norheim, and S. I. Sagatun. "The troll story." Offshore Technology Conference. Offshore Technology Conference, 2005.
  14. ^ Hoff, G. C., and R. Elimov. "Concrete production for the Hibernia platform." Proceedings of the 2nd CANMET/ACI international symposium on advances in concrete technology, supplementary papers, Las Vegas. 1995.
  15. ^ Hetland, Steinar. "Offshore concrete platforms for the Sakhalin II development." Structural Concrete 10.1 (2009): 21-26.
  16. ^ Haug, A. K., Eie, R., Sandvik, K., Kvaerner, A., & Aoki, E. (2003, January). Offshore Concrete Structures for LNG facilities-New developments. In Offshore Technology Conference. Offshore Technology Conference.
  17. ^ Fernandes, Juliana Ferreira, Tulio Bittencourt, and Paulo Helene. "Review of the Application of Concrete to Offshore Structures." American Concrete Institute, ACI Special Publication: Farmington Hills, MI, USA (2008): 377-392.