DE69622726T2

DE69622726T2 - Bohrlochkopf-Anordnung

Info

Publication number: DE69622726T2
Application number: DE69622726T
Authority: DE
Inventors: Craig Yerington Duell; David Garnham; Brian Hart
Original assignee: BP Exploration Operating Co Ltd; Cooper Cameron Corp
Current assignee: BP Exploration Operating Co Ltd; Cameron International Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-11-30
Also published as: AU725989B2; SG71051A1; BR9706060A; NO313302B1; EP0845577B1; NO975495D0; US5992527A; DE69622726D1; CA2217303A1; AU4676197A; NO975495L; EP0845577A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der in unserer früheren Anmeldung EP-A-572732 offenbarten Bohrlochkopf-Anordnung.
Diese frühere Anmeldung offenbart einen horizontalen Baum mit einer vergleichsweise großen vertikalen Bohrung ohne jede interne Inline-Ventile, und welche wenigstens für die in der Bohrung anzubringende Steigrohraufhängung groß genug ist. Ein seitlicher Produktionsfluid-Auslaßanschluß führt aus der Vertikalen Durchtrittsbohrung heraus. Die Steigrohraufhängung und der horizontale Baum sind innerhalb einer komplementären Führungseinrichtung vorgesehen, um die Steigrohraufhängung auf eine vorbestimmte Winkelposition auszurichten, in welcher ein seitlicher Produktionsfluid-Auslaßanschluß in der Steigrohraufhängung zu der in dem horizontalen Baum ausgerichtet ist.
Bei einem derartigen Baum ist es erforderlich, die Bohrlochabsperrvorrichtung (BOP) von der Bohrlochkopf-Anordnung zu entfernen, um den horizontalen Baum zu installieren, und dann die BOP wieder auf den horizontalen Baum aufzubauen, bevor die Fertigstellung der Verrohrung durchgeführt werden kann. Wenn die Fertigstellung der Verrohrung erfolgt, und die BOP entfernt ist, muß die Produktionsbohrung mit einem Drahtseilgesicherten Stopfen verschlossen werden. Zusätzlich ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, in der Lage zu sein, jeden möglichen Produktionsfluidauslaß abzutrennen. Somit erfordert die Bohrlochkopfanordnung im Betrieb wenigstens einen Drahtseilgesicherten Stopfen in der vertikalen Produktionsbohrung über der seitlichen Produktionsbohrung, und erfordert wenigsten auch ein Schieberventil für das Produktionsfluid in der seitlichen Produktionsbohrung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bohrlochkopf-Anordnung bereit gestellt, welche umfaßt: ein Bohrlochkopfgehäuse; einen Inline-Baum innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses, wobei der Baum ein Gehäuse mit einer vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung, ein Inline-Ventil in der vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung und eine seitliche Bohrung umfaßt, welche von der vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung aus dem Gehäuse des Inline-Baums herausführt; und aufgesetzt auf das Bohrlochkopfgehäuse einen horizontalen Baum, welcher eine vertikale Durchtrittsbohrung besitzt, innerhalb welcher der Inline-Baum angeordnet ist, und eine seitliche Bohrung besitzt, welche zu der seitlichen Bohrung in dem Inline-Baum ausgerichtet ist, wobei der Inline-Baum durch die vertikale Durchtrittsbohrung des horizontalen Baums hindurch eingefahren und wieder herausgeholt werden kann, ohne den horizontalen Baum zu entfernen.
Eine derartige Anordnung bietet all die Vorteile in Verbindung mit der Bohrlochkopfanordnung von EP-A-572732, und erlaubt insbesondere einen vertikalen Zugang für die Fertigstellung.
Da der Inline-Baum durch den horizontalen Baum hindurch ohne Entfernung des horizontalen Baumes wieder herausgeholt werden kann, bietet die Bohrlochkopf-Anordnung eine erhebliche Flexibilität. Somit kann, wenn es erforderlich ist, den Inline-Baum herauszuziehen, dieses durch Absetzen einer BOP auf den horizontalen Baum und Herausziehen des Inline-Baums durch den horizontalen Baum und die BOP hindurch geschehen. Alternativ kann der horizontale Baum ohne BOP-Schutz abgezogen werden, wobei der Inline-Baum in seiner Lage verbleibt, und das Ventil in dem Inline-Baum geschlossen ist, um die erforderliche Abtrennung der Produktionsbohrung bereitzustellen. Es ist ferner möglich, die Fertigstellungsverrohrung und den Inline-Baum zu installieren, und dann zu dem Bohrlochkopf zu einem späteren Zeitpunkt zurückzukehren, um einen geeigneten horizontalen Baum zu installieren. Dieses ist logistisch gut, da der geeignete horizontale Baum ausgewählt werden kann, nachdem ein Fertigstellungsverrohrung installiert worden ist.
Wenn eine Doppelbarrierenabtrennung für den Produktionsfluidauslaß erforderlich ist, können zwei Inline-Ventile in der vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung des Inline- Baums unterhalb der seitlichen Bohrung vorgesehen werden. Da die Inline-Ventile unterhalb der seitlichen Bohrung liegen, können sie eine doppelte Barriere sowohl für die vertikale Produktionsbohrung, als auch für die seitliche Bohrung bereitstellen, so daß die Inline-Ventile einen von den Stopfen in der vertikalen Produktionsbohrung und die Schieberventile für das Produktionsfluid in der seitlichen Bohrung ersetzen. Es ist erforderlich, einen Stopfen in der vertikalen Produktionsbohrung beizubehalten, um den Strom auf die seitlichen Bohrungen umzuleiten. Diese ergibt eine Vereinfachung der Bohrlochkopfstruktur oberhalb der Schlammlinie.
Die Bohrlochkopfanordnung enthält bevorzugt auch eine Steigrohraufhängevorrichtung, welche innerhalb der Bohrlochkopf-Anordnung unterhalb des Inline-Baumes abgesetzt ist, und welche aus dem Bohrlochkopf durch den horizontalen Baum hindurch entfernt werden kann. Die Steigrohraufhängung kann permanent an dem Inline-Baum befestigt sein. Wenn jedoch die Steigrohraufhängung lösbar an dem Inline-Baum befestigt ist, können der Inline-Baum und die Steigrohraufhängung zusammen eingefahren werden. Die zwei können dann zusammen gezogen werden, oder, falls erforderlich, kann der Inline-Baum von der Steigrohraufhängung gelöst werden, so daß nur der Inline-Baum gezogen wird. Der Inline-Baum weist bevorzugt ein einteiliges Gehäuse auf, das die Inline-Ventile, die vertikale Produktionsdurchtrittsbohrung und eine seitliche Bohrung enthält. Dieses vermeidet die Notwendigkeit jeder komplexen Verbindung und Abdichtung zwischen den Ventilen und der seitlichen Bohrung.
Das oder jedes Inline-Ventil ist bevorzugt ein Kugelventil des in Fachgebiet allgemein bekannten Typs. Das oder jedes Ventil wird bevorzugt hydraulisch oder elektrisch betätigt, was eine Drahtseilbetätigung des Ventils unnötig macht.
Die Erfindung ist ohne weiteres auf eine Doppelbohrungsanordnung anwendbar, in welcher der Inline-Baum eine zweite vertikale Durchtrittsbohrung mit einer seitlichen Bohrung ausgerichtet zu einer entsprechenden seitlichen Bohrung in dem horizontalen Raum aufweist. Die zusätzliche Bohrung, welche für eine Ringdrucküberwachung oder Gasinjektion verwendet werden kann, kann ebenfalls mit wenigstens einem Inline-Ventil, wie z. B. einem Kugelventil versehen sein.
Die Bohrlochkopf-Anordnung der vorliegenden Erfindung kann mittels zwei Verfahren fertiggestellt werden. Erstens, bei installiertem Bohrlochkopfgehäuse und installierter Bohrlochkopfabsperrvorrichtung auf dem Bohrlochkopfgehäuse Einfahren einer Steigrohraufhängung durch die Bohrlochkopfabsperrvorrichtung und das Bohrlochkopfgehäuse hindurch, und Absetzen dieser innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses; Einfahren des Inline-Baumes durch die Bohrlochabsperrvorrichtung hindurch und in das Bohrlochkopfgehäuses oberhalb der Steigrohraufhängung; wobei das oder jedes Ventil in dem Inline- Baum geschlossen ist, Entfernen der Bohrlochabsperrvorrichtung; Einfahren des horizontalen Baums über den Inline-Baum und Anordnen dieses auf der Oberseite des Gehäuse in einer solchen Position, daß die seitliche Bohrung in dem horizontalen Baum zu der horizontalen Bohrung in dem Inline-Baum ausgerichtet ist; Verschließen der vertikalen Durchtrittsbohrung in dem Inline-Baum oberhalb der seitlichen Bohrung; und Öffnen des oder jedes Ventils in dem Baum, um das Durchfließen des Produktionsfluids durch die Bohrlochkopf-Anordnung zu ermöglichen.
Ferner kann die Bohrlochkopf-Anordnung fertiggestellt werden, wenn das Bohrlochkopfgehäuse installiert aber noch nicht dem vollen Druck des Produktionsfluids ausgesetzt ist, durch: Anordnen des horizontalen Baums direkt auf dem Bohrlochkopfgehäuse; Installieren einer Bohrlochabsperrvorrichtung auf dem Bohrlochkopfgehäuse; Weiterbohren und Einschließen des Bohrlochs durch den horizontalen Baum und die Bohrlochabsperrvorrichtung; Einfahren einer Steigrohraufhängung durch die Bohrlochabsperrvorrichtung und das Bohrlochkopfgehäuse hindurch und Absetzen dieser innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses oder des horizontale Baumes; Einfahren des Inline-Baumes durch die Bohrlochabsperrvorrichtung und den horizontalen Baum hindurch und Anordnen dieses über der Steigrohraufhängung mit der seitlichen Bohrung in dem Inline-Baum zu der seitlichen Bohrung des horizontalen Baumes ausgerichtet; wenn das oder jedes Ventil des Inline-Baums geschlossen ist, Entfernen der Bohrlochabsperrvorrichtung; Verschließen der vertikalen Durchtrittsbohrung in dem Inline-Baum oberhalb der seitlichen Bohrung; und Öffnen des oder jedes Ventils in dem Baum, um das Durchfließen des Produktionsfluids durch die Bohrlochkopf-Anordnung zu ermöglichen. Mit diesem Verfahren kann eine entfernbare Schutzummantelung in dem horizontalen Baum abgesetzt werden, um die seitlichen Bohrungen des horizontalen Baumes während des Bohr- und Verschlußvorgangs zu schützen.
Beide von diesen Verfahren erfordern nur eine BOP-Auslösung und sparen somit eine BOP-Auslösung im Vergleich zu EP-A-572732. Bei einem Chargenbohrvorgang ist diese Einsparung sogar noch signifikanter, da mehrere Bohrlöcher in einer einzigen BOP- Auslösung fertig gestellt werden können, wobei eine BOP von Baum zu Baum bewegt wird, ohne auf die Oberfläche gezogen zu werden. Zusätzlich bietet die Verfügbarkeit von zwei getrennten Verfahren zur Fertigstellung der Bohrlochkopf-Anordnung unter Verwendung derselben Komponenten eine größere Flexibilität bei der Bohrlochkopf- Fertigstellung.
Ein Beispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Bohrlochkopf- Anordnung wird nun Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Fig. 1 eine Skizze der Bohrlochkopf-Anordnung ist; und
Fig. 2 ein detaillierterer schematischer Querschnitt der Bohrlochkopf-Anordnung ist.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 umfaßt die Anordnung eine Bohrlochkopf-Führungsbasis 1, von welcher sich ein erstes Gehäuse 2 nach unten erstreckt, um die lose Meeresbodenformation zu unterstützen. Wie es allgemein im Fachgebiet bekannt ist, können weitere Gehäuse innerhalb des ersten Gehäuses 2 untergebracht sein. Ein Bohrlochkopfgehäuse 3, von welchem ein weiteres Gehäuse 4 sich nach unten erstreckt, ist innerhalb des ersten Gehäuses 2 angeordnet, und ist durch federgespannte Spannbacken 5 verriegelt. Eine Steigohraufhängung 6, an welcher das Produktionsrohr 7 hängt, wird in die Bohrlochkopf-Anordnung 3 eingefahren, mittels eines hydraulisch ausfahrbaren Keils in der BOP ausgerichtet, welche in eine Spirale des Steigrohraufhängungs- Betriebswerkzeuges eingreift. Die Dichtungen der Steigrohraufhängung werden in herkömmlicher Weise gesetzt und getestet. Die Steigrohraufhängung weist eine zentrale vertikale Produktionsbohrung 8 und eine Ringbohrung 9 auf.
Ein Inline-Baum wird mit der Steigrohraufhängung 6 eingefahren und innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses 3 oberhalb der Bohrlochkopfaufhängung 6 abgesetzt. Die Inline- Aufhängevorrichtung 10 weist eine zentrale vertikale Produktionsbohrung 11 auf, welche zu der Produktionsbohrung 8 in der Steigohraufhängung 6 ausgerichtet wird. Zusätzlich besitzt der Inline-Baum 10 eine Ringbohrung 12, welche zu der Ringbohrung in der Steigrohraufhängung 6 ausgerichtet wird. Innerhalb der Produktionsbohrung 11 befindet sich ein Paar von Kugelventilen 13A, 13B, welche über eine hydraulische oder elektrische Leitung 14 gesteuert werden. Die Kugelventile 13A, 13B sind herkömmliche Ventile, welche getrennt gesteuert werden können, um die Produktionsbohrung 11 zu öffnen und zu schließen. Ein weiteres Kugelventil 15, welches in gleicher Weise gesteuert wird, ist in der Ringbohrung 12 vorgesehen. Eine seitliche Bohrung 16 führt radial von der vertikalen Produktionsbohrung 11 oberhalb von den Kugelventilen 13A, 13B nach außen. Der Inline-Baum 10 wird innerhalb des Gehäuses 3 mittels Verriegelungsgreifern 10 verriegelt, welche in herkömmlicher Weise in eine komplementäre Aussparung 18 verriegelnd eingreifend.
Ein horizontaler Baum 20 wird auf dem Bohrlochgehäuse 3 abgesetzt und mittels Verriegelungsgreifern 21, welche in eine komplementäre Aussparung 22 in dem Bohrlochkopfgehäuse 3 eingreifen verriegelt. Der horizontale Baum weist eine zentrale vertikale Durchtrittsbohrung 23 auf, welche groß genug ist, um den Durchtritt des Inline-Baums 10 und der Steigrohraufhängung 6 durch diese hindurch zu ermöglichen. Eine seitliche Bohrung 24 führt aus der vertikalen Durchtrittsbohrung 23 heraus, und der Inline-Baum 10 und der horizontale Baum 20 werden im Bezug zueinander so ausgerichtet, daß die seitliche Bohrung 16 in dem Inline-Baum zu der seitlichen Bohrung 24 in dem horizontalen Baum ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung wird mittels einer Spiral- und Keilanordnung ähnlich der erzielt, welche zur Ausrichtung der Steigrohraufhängung 6 verwendet wird. Die Schnittstelle zwischen den zwei seitlichen Bohrungen 16, 24 wird durch ein Paar ringförmiger metallischer Dichtungen 25, 26 abgedichtet.
Die vertikale Durchtrittsbohrung 11 wird mit einem Stopfen 27 geschlossen und mit einer Kappe 28 versehen.
Der Strom durch die seitliche Produktionsbohrung 24 wird durch ein Hauptventil 29 gesteuert, während der Strom durch die Ringbohrung 12 durch Ventile 30 und 31 gesteuert wird. Obwohl es in Fig. 1 nicht dargestellt ist, ist die Ringbohrung 12 eine Durchtrittsbohrung, welche mit einem Stopfen 32 gemäß Darstellung in Fig. 2 verschlossen ist. Eine seitliche Bohrung 33 führt aus der Ringbohrung heraus und ist zu einer entsprechenden seitlichen Bohrung 34 in dem horizontalen Baum 20 ausgerichtet. Eine Übergangsleitung 35 führt von der Ringbohrung 12 zu der Leitung für das Produktionsfluid, um die Überwachung des Ringdruckes über das Produktionsfluid zu ermöglichen.
Sobald die Bohrlochkopf-Anordnung fertiggestellt ist, kann das Bohrloch in Betrieb genommen werden, indem die Kugelventile 13A, 13B, 15 geöffnet werden. Falls ein Zugriff auf Fertigstellungsverrohrung erforderlich ist, können die Kugelventile 13A, 13B, 15 geschlossen werden, um die Entfernung der Kappe 28 und des Stopfens 27 zu ermöglichen und stellen dadurch einen Doppelbarrierenschutz bereit, und ermöglichen die Installation einer BOP auf dem horizontalen Baum 20. Alternativ werden, wenn es erforderlich ist, den horizontalen Baum 20 zu ziehen, die Kugelventile 13A, 13B wieder geschlossen und die Kappe 28 und der Stopfen 27 entfernt. Der horizontale Baum 20 kann dann ohne die Notwendigkeit einer BOP gezogen werden.

Claims

1. Bohrlochkopf-Anordnung umfassend: ein Bohrlochkopfgehäuse (3); einen Inline- Baum (10) innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses, wobei der Baum ein Gehäuse mit einer vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung (11), ein Inline-Ventil (13A, 13B) in der vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung und eine seitliche Bohrung (16) umfaßt, welche von der vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung aus dem Gehäuse des Inline-Baums herausführt; und aufgesetzt auf das Bohrlochkopfgehäuse einen horizontalen Baum (20), welcher eine vertikale Durchtrittsbohrung (23) besitzt, innerhalb welcher der Inline-Baum angeordnet ist, und eine seitliche Bohrung (24) besitzt, welche zu der seitlichen Bohrung in dem Inline-Baum ausgerichtet ist, wobei der Inline-Baum durch die vertikale Durchtrittsbohrung des horizontalen Baums hindurch eingefahren und wieder herausgeholt werden kann, ohne den horizontalen Baum zu entfernen.

2. Bohrlochkopf-Anordnung nach Anspruch 1, wobei zwei Inline-Ventile (13A, 13B) in der vertikalen Produktionsdurchtrittsbohrung des Inline-Baums unterhalb der seitlichen Bohrung angeordnet sind.

3. Bohrlochkopf-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 ferner umfassend eine Steigrohraufhängung (6), welche innerhalb Bohrlochkopf-Anordnung (3) unterhalb des Inline-Baumes (10) angebracht ist und aus dem Bohrlochkopf durch den horizontalen Baum (20) hindurch entfernt werden kann.

4. Bohrlochkopf-Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Steigrohraufhängung (6) lösbar an dem Inline-Baum (10) befestigt ist.

5. Bohrlochkopf-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Inline-Baum (10) ein einteiliges Gehäuse (10) umfaßt, das das oder jedes Inline- Ventil (13A, 13B), die vertikale Produktionsdurchtrittsbohrung (11) und die seitliche Bohrung (16) enthält.

6. Bohrlochkopf-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oder jedes Inline-Ventil ein Kugelventil (13A, 13B) ist.

7. Bohrlochkopf-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oder jedes Ventil hydraulisch oder elektrisch betätigt wird.

8. Bohrlochkopf-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Inline-Baum (10) eine zweite vertikale Durchtrittsbohrung (12) mit einer seitlichen Bohrung (33) besitzt, die zu einer entsprechenden seitlichen Bohrung (34) in dem horizontalen Baum (20) ausgerichtet ist.

9. Verfahren zum Fertigstellen einer Bohrlochkopf-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfaßt: Installieren eines Bohrlochkopfgehäuses (3); Installieren einer Bohrlochabsperrvorrichtung auf dem Bohrlochkopfgehäuse; Einfahren einer Steigrohraufhängung (6) durch die Bohrlochabsperrvorrichtung und das Bohrlochkopfgehäuses hindurch, und Absetzen dieser innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses; Einfahren des Inline-Baumes (10) durch die Bohrlochabsperrvorrichtung hindurch und in das Bohrlochkopfgehäuses oberhalb der Steigrohraufhängung; wobei das oder jedes Ventil (13A, 13B) in dem Inline- Baum geschlossen ist, Entfernen der Bohrlochabsperrvorrichtung; Einfahren des horizontalen Baums (20) über den Inline-Baum und Anordnen dieses auf der Oberseite des Gehäuse in einer solchen Position, daß die seitliche Bohrung (16) in dem horizontalen Baum zu der horizontalen Bohrung (24) in dem Inline-Baum ausgerichtet ist; Verschließen der vertikalen Durchtrittsbohrung in dem Inline- Baum oberhalb der seitlichen Bohrung; und Öffnen des oder jedes Ventils in dem Baum, um das Durchfließen des Produktionsfluids durch die Bohrlochkopf- Anordnung ermöglichen.

10. Verfahren zum Fertigstellen einer Bohrlochkopf-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Installieren eines Bohrlochkopfgehäuses (3) auf einem Bohrlochkopf, welcher noch nicht dem vollen Druck des Produktionsfluids ausgesetzt ist; Anordnen des horizontalen Baums (10) direkt auf Bohrlochkopfgehäuse; Installieren einer Bohrlochabsperrvorrichtung auf dem Bohrlochkopfgehäuse; Weiterbohren und Einschließen des Bohrlochs durch den horizontalen Baum und die Bohrlochabsperrvorrichtung; Einfahren einer Steigrohraufhängung (6) durch die Bohrlochabsperrvorrichtung und das Bohrlochkopfgehäuse hindurch und Absetzen dieser innerhalb des Bohrlochkopfgehäuses oder des horizontale Baumes; Einfahren des Inline-Baumes (20) durch die Bohrlochabsperrvorrichtung und den horizontalen Baum hindurch und Anordnen dieses über der Steigrohraufhängung mit der seitlichen Bohrung (16) in dem Inline-Baum zu der seitlichen Bohrung (24) des horizontalen Baumes ausgerichtet; wenn das oder jedes Ventil (13A, 13B) des Inline-Baums geschlossen ist, Entfernen der Bohrlochabsperrvorrichtung; Verschließen der vertikalen Durchtrittsbohrung in dem Inline-Baum oberhalb der seitlichen Bohrung; und Öffnen des oder jedes Ventils in dem Baum, um das Durchfließen des Produktionsfluids durch die Bohrlochkopf-Anordnung zu ermöglichen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, welches ferner den Schritt der Anbringung einer entfernbaren Ummantelung in dem horizontalen Baum (10) umfaßt, um die seitlichen Bohrungen (24, 34) des horizontalen Baumes während des Bohr- und Verschlußvorgangs zu schützen.