海洋コンクリート構造物

沖合コンクリート構造物、またはコンクリート沖合構造物は、沖合の海洋環境での使用を目的とした鉄筋コンクリート製の構造物です。石油やガスの生産と貯蔵において、鉄鋼製の構造物と同じ目的を果たします。最初のコンクリート製石油プラットフォームは、 1973 年にフィリップス石油によって北海のエコフィスク油田に設置され、海洋建設業界の重要な部分になりました。それ以来、少なくとも 47 の主要なコンクリート沖合構造物が建設されました。

コンクリート製海洋構造物は、石油産業において、原油や天然ガスの掘削、抽出、貯蔵ユニットとして主に使用されています。これらの大型構造物には、石油やガスの掘削や抽出に使用される機械や設備が収容されています。 ^[1]コンクリート製海洋構造物は、石油・ガス産業での用途に限定されません。いくつかの概念的研究により、特に水深が深い場合、海洋風力タービンのコンクリート支持構造物は、より一般的な鋼構造物と比較して競争力があることが示されています。

状況に応じて、プラットフォームは海底に固定されていたり、人工島で構成されていたり、浮いていたりします。一般に、海洋コンクリート構造物は固定構造と浮遊構造に分類されます。固定構造物はほとんどがコンクリート重力式構造物 (CGS、ケーソン型とも呼ばれます) として建設され、荷重は土圧として最上層に直接かかります。ケーソンは建設中および曳航中に浮力を提供し、運用段階では基礎構造としても機能します。さらに、ケーソンは石油やその他の液体の貯蔵容積として使用できます。^[1] 浮遊ユニットは、アンカーされたワイヤーまたはチェーンによってスプレッド係留パターンで所定の位置に保持される場合があります。これらのシステムの剛性が低いため、固有振動数が低く、構造は 6 つの自由度すべてで移動できます。浮遊ユニットは、原油の生産ユニット、貯蔵および荷降ろしユニット (FSO)、または液化天然ガス(LNG) のターミナルとして機能します。より最近の開発は、コンクリート海底構造物です。^[1]

コンクリート製の海洋構造物は耐久性に優れ、メンテナンスの手間がかからない材料で作られており、過酷な環境や極寒の環境（氷や地震の多い地域など）に適しており、^[1]重い上部構造物を運ぶことができ、貯蔵容量を提供するように設計でき、軟弱地盤に適しており、150 mを超える水深でも経済的です。重力式プラットフォームのほとんどは、基礎の寸法が大きく重量が非常に重いため、追加の固定は必要ありません。^[1]

1970 年代以降、いくつかの固定コンクリート プラットフォームの設計が開発されました。ほとんどの設計に共通するのは、ベース ケーソン (通常は石油の貯蔵用) と、上部を運ぶために水面を貫通するシャフトです。シャフトには通常、荷降ろし、掘削、引き下げ、バラスト用のユーティリティ システムが設置されます。^{[引用が必要]}

重力式コンクリート製海洋プラットフォームは、ほとんどの場合、垂直姿勢で建設されます。これにより、デッキガーダーと機器を沿岸で設置し、その後、構造全体を設置場所まで輸送することができます。

最も一般的なコンクリートデザインは以下のとおりです。^[要出典]

• Condeep（1列、2列、3列、または4列）
• ANDOC（4列）
• 海上タンク（2列または4列）
• CGドリス
• アラップコンクリート重力式基礎構造 (CGS)

コンディープとは、オラフ・モー^{[2]が発明し、ノルウェーの}ノルウェー・コントラクターズが製造した石油プラットフォーム用の重力式基礎構造のことである。コンディープは通常、コンクリート製の石油貯蔵タンクの土台から成り、そこから1つ、3つ、または4つのコンクリート製の立坑が立ち上がる。オリジナルのコンディープは常に海底にあり、立坑は海面から約30メートルの高さまで立ち上がる。プラットフォームのデッキ自体は構造物の一部ではない。コンディープ・プラットフォームのブレントB（1975年）とブレントD（1976年）は、シェルが運営するブレント油田の水深142メートル用に設計された。その主要部分は貯蔵タンク（直径約100メートル、高さ56メートル、直径20メートルの円筒形コンパートメント19個で構成）である。セルのうち3つは、表面で先細りになり、鋼鉄デッキを支えるシャフトまで延長されている。タンクは、運用段階では原油の貯蔵庫として機能する。設置中は、これらのタンクはバラストコンパートメントとして使用された。最大のコンディープ型プラットフォームには、トロールAプラットフォームとガルファックスCがある。トロールAは4年以内に建造され、1995年に稼働し、ノルスクシェルが開発し、1996年以降はスタトイルが運営するトロール油田からガスを生産した。^[3]コンディーププラットフォーム の詳細な概要は別の記事で説明されている。

コンクリート重力基礎構造 (CGBS) は、1970 年代後半から 90 年代半ばにかけて北海に設置された第 1 世代のCondeep掘削/生産プラットフォームをさらに発展させたものです。CGBS には石油貯蔵施設はなく、上部の設置は現場でフロートオーバー接合方式で行われます。現在^{[いつ? ]}または最新のプロジェクトは次のとおりです。^{[引用が必要]}

• サハリン IIプラットフォーム (ピルトゥン・アストフスコエ B (PA-B) プラットフォームおよびルンスコエ (LUN-A) プラットフォーム)

北海で最初のコンクリート重力式プラットフォームは、ノルウェー海域の CG DORIS プラットフォーム、エコフィスク タンクでした。この構造は、海洋島に似た形状をしており、有孔防波堤壁に囲まれています (Jarlan 特許)。フランスのグループ CG DORIS (Compagnie General pour les Developments Operationelles des Richesses Sous-Marines) によるプレストレスト ポストテンション コンクリート「島」構造の当初の提案は、コストと運用上の理由から採用されました。DORIS は構造設計を担当するゼネコンであり、コンクリート設計は、DORIS に代わって Europe-Etudes によって準備および監督されました。CG DORIS 設計のその他の例としては、フリッグ プラットフォーム、ニニアンセントラル プラットフォーム、シュヴェーデネック プラットフォームがあります。^[要出典] 設計は通常、海底を基にした大容量のケーソンが一体化したモノリシック構造で構成され、これがデッキのベースとなります。単一のメインレッグは、いわゆるジャラン穴が開けられた外側のブレーカー壁に囲まれています。この壁は波を分散させ、その力を弱めることを目的としています。

このデザインはコンディープタイプに非常に似ています。^[要出典]

シェルは、ブレント油田発見後5年以内に石油を採掘するという目標を達成するため、 4つの沖合プラットフォームの建設を分担した。スコットランドのファイフ州メスルにあるレッドパス・ドーマン・ロングでブレントAを、2つのコンクリート製コンディープスBとDはノルウェーのスタヴァンゲルにあるノルウェー・コントラクターズ（NC）によって建設され、コンクリート製のコンディープスCはクライド川沿いのアーディン・ポイントにマカルパインによって建設されることになっていた（これはANDOC（アングロ・ダッチ・オフショア・コンクリート）設計として知られる）。ANDOC設計は、この分野でノルウェーに対抗するためのイギリス建設業界の試みと見なすことができる。マカルパインは、アーディン・ポイントに北海石油産業向けのコンクリート製プラットフォームを3つ建設した。ANDOCタイプはシータンク設計と非常によく似ているが、4本のコンクリート脚が終了し、デッキを支えるために鋼鉄製の脚が使用される。

Arupのドライビルド コンクリート重力式基礎構造 (CGS) コンセプトは、もともと 1989 年にハミルトン ブラザーズの Ravenspurn North 向けに Arup によって開発されました。Arup CGS は、簡単に設置でき、完全に取り外し可能な設計になっています。コンクリート構造要素の単純さと繰り返し、低い鉄筋密度とプレストレス密度、および通常密度コンクリートの使用により、経済的な建設コストが実現します。Arup CGS の特徴は、傾斜設置技術です。この技術は、経済性を最大限に高め、堅牢な海洋設置方法論を提供します。その他のプロジェクトには、フィリピンの Malampaya プロジェクト、西オーストラリアの北西棚の Wandoo Full Field Development があります。

コンクリートは塩水による腐食に非常に強く、メンテナンス費用も低いため、過去 20 年間で石油・ガス業界にとって浮体式コンクリート構造物の魅力が高まっています。コンディーププラットフォームなどの一時的な浮体式構造物は、建設中は浮いていますが、曳航されて最終的にバラストが充填され、海底に設置されます。恒久的な浮体式コンクリート構造物は、石油・ガス鉱床の発見、石油・ガス生産、貯蔵・荷降ろしユニット、重量物運搬システムなど、さまざまな用途があります。

浮体コンクリート構造物の一般的な設計には、はしけまたは船舶の設計、プラットフォーム設計（半潜水型、TLP）、および LNG などの浮体ターミナルがあります。

浮体式生産貯蔵積出設備 (FPSO) は、深海の油井から原油を受け取り、タンク船または輸送船に移されるまで船体タンクに貯蔵します。FPSO に加えて、石油およびガス開発をサポートするために、同じ地域で使用されている船型の浮体式貯蔵積出設備 (FSO) (生産処理設備のない船舶) も数多くあります。FSO は通常、パイプラインやその他のインフラストラクチャから離れた遠隔地での貯蔵ユニットとして使用されます。

半潜水型海洋構造物は通常、曳航によってのみ移動可能です。半潜水型プラットフォームの主な特徴は、風、波、流れなどの環境力を受けてもほとんど動かず、ほぼ安定した位置に留まることです。半潜水型プラットフォームには、ポンツーンと柱があり、通常は 2 つの平行で間隔を空けたポンツーンと、デッキを支えるためにポンツーンから立ち上がる浮力のある柱があります。半潜水型船舶の中には、通常ブイと呼ばれるケーソンまたは柱が 1 つしかないものもあれば、浮力のあるポンツーンから上向きに伸びた 3 本以上の柱を使用するものもあります。安定した沖合プラットフォームを必要とする活動では、ポンツーンが水没するように船をバラストで沈め、浮力のある柱だけが水面を突き抜けるようにします。こうすることで、船は小さな水面面積でかなりの浮力を得ることができます。現存する唯一のコンクリート製の半潜水型船舶^{[いつ? ]}は、Troll B です。^[要出典]

テンションレッグ プラットフォームは、係留システムによって固定される浮力のあるプラットフォームです。TLP 係留は、従来のチェーンまたはワイヤー係留システムとは異なります。プラットフォームは、海底に固定された大きな鋼鉄の腱によって固定されます。これらの腱は、船体の浮力によって張力状態に保たれます。Statoil の Heidrun TLP はコンクリート船体を持つ唯一のもので、他のすべての TLP は鋼鉄船体を持っています。

FPSO または FSO システムは、通常、はしけ/船の形をしており、船体にあるタンクに原油を貯蔵します。そのタレット構造は、船を固定し、ユニットの「風向調整」を可能にして環境条件に対応し、船から海底油田への石油と生産流体の一定の流れを可能にするように設計されています。また、緊急時にはすぐ​​に切り離すことができる構造になっています。

最初のプレストレスト コンクリート製バージは、1970 年代初頭にアルジュナ油田 (インドネシア) の LPG (液化石油ガス) 貯蔵バージとして設計されました。このバージは、鉄筋コンクリートとプレストレスト コンクリートで造られており、各タンクの縦軸に対して垂直な断面には、底部に対応する円形の湾曲部分が含まれる円筒形のタンクが入っています。

次の表は、既存の主要な海洋コンクリート構造物 ^{（誰によると？）（説明が必要）をまとめたものです。}

• プラットフォームギャラリー
• 
  トロルAプラットフォームの南東からの眺め
• 
  建設中の「スタトフィヨルド」重力基礎構造
• 
  建設中のルンスコエプラットフォーム

• 構造 [en]: トロール A プラットフォーム (1995)
• スレイプナーA海上プラットフォームの沈没
• Hiberniaプラットフォームについて
• アドリア海LNGターミナル
• サハリン・エナジー
• マランパヤ