Structure & Installation Engineering for Offshore Jack-up Rigs

국문 초록 (Abstract)

잭업 드릴링 리그는 해양 원유 및 가스개발 분야에 폭넓게 사용되어지고 있다. 초기 모델은 수심 60미터 이하의 천수영역에서 운용되었고, 최근에는 대수심 150미터와 가혹한 환경조건에 대응하도록 개발이 되어 왔다. 본 기고에서는 북해 유전에 사용되는 잭업리그의 전선해석을 수치해석방법을 통하여 검토하였다. 첫번째로, 북해의 환경조건을 분석하고, 해저지질조사 보고서를 통하여 지질특성을 확인하였다. 조사자료를 근거로 기본도를 작성할 수 있는 설계사양을 수립하였다. 북해에 설치된 잭업리그의 동적특성을 규명하기 위해서, 전선해석 시 레그와 선체를 고려한 전도모멘트를 계산하고, 잭업리그 leg & 선체구조의 건전성 확인을 위하여, 국제코드를 활용한 구조강도 평가 수행으로 안전성을 검토하였다. 잭업하는 도중 발생할 수 있는 불확실성 요소들은 해저면의 특성에 크게 관련되어 있으며, 일반적으로 pre-loading하는 과정 중에 자주 발생한다. 이 기고에서는 잭업리그의 운용하는 사이클 내에서 발생 가능한 구조적 안전성을 검증하기 위하여 상세구조 및 설치엔지니어링 문제에 대해서 분석하였다. 이러한 목적에 부합하기 위하여 아래의 사항들을 검토하였다. - 해저지질 조건을 고려한 구조붕괴거동 - Pre-loading 절차서 및 매개변수에 의한 붕괴모드 - 계측자료의 검증 및 구조엔지니어링 결과.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Jack-up drilling rigs are widely used in offshore oil and gas exploration industry. It is originally designed for use in the shallow waters less than 60m of water depth; there is growing demand for their use in deeper water depth over 150m and harsher environmental conditions. In this study, global in-place analysis of jack-up rig leg for North-sea oil well is performed through numerical analysis. Firstly, environmental conditions and seabed characteristics at the North-sea are collected and investigated measurements from survey report. Based on these data, design specifications are established and the overall basic design is performed. Dynamic characteristics of the jack-up rig for North-sea are considered in the global in-place analysis both leg and hull and the basic stability against overturning moment is also analyzed. The structural integrity of the jack-up rig leg/hull is verified through the code checks and the adequate safety margin is observed. The uncertainty in jack-up behaviour is greatly influenced by the uncertainties in the soil characteristics that determine the resistance of the foundation to the forces imposed by the jack-up structure. Among the risks above mentioned, the punch-through during pre-loading is the most frequently encountered foundation problem for jack-up rigs. The objective of this paper is to clarify the detailed structure and installation engineering matters for prove the structural safety of jack-up rigs during operation. With this intention the following items are addressed; - Characteristics of structural behavior considering soil effect against environmental loads - Modes of failure and related pre-loading procedure and parameters - Typical results of structural engineering and verification by actual measurement.