DK153963B - System til hindring af udblaesning ved en flyttelig offshore-konstruktion - Google Patents

Description

DK 153963 B

X

Opfindelsen vedrører et system til hindring af udblæsning fra en undersøisk brønd, hvor en flyttelig, på havbunden stående offshore-konstruktion er positioneret over en brønd i en vandmasse, som kan indeholde be-5 vægelige ismasser, som kan presse konstruktionen bort fra sin position, hvilket system omfatter et overvands-spærreaggregat, et stigrør som strækker sig ned fra overvandsspærreaggregatet, et undervandsspærreaggregat, et første forbindelsesorgan mellem brøndhovedet og un-10 dervandsspærreaggregatet, et andet forbindelsesorgan mellem undervandsspærreaggregatet og stigroret, hvor un-dervandsspærreaggregatet og det første og det andet forbindelsesorgan er beliggende i et kammer, som strækker sig ned fra havbundens overflade, og spærre- og reduk-15 tionsledninger, som strækker sig ned til spærre- og reduktionsventiler placeret under undervandsspærreaggregatet .

I de senere år er udforskning efter olie og produktion af olieprodukter blevet udstrakt til arktiske og 20 andre isfyldte vandområder på sådanne steder som det nordlige Alaska og Canada. Disse vandområder er sædvanligvis dækket med store arealer af isflager i ni eller flere måneder af året. Isflager kan opnå en tykkelse på 1,5-3 m eller mere og kan have en kompressions- eller 25 knusestyrke i området fra ca. 1380-6900 kPa. Et endnu mere alvorligt problem, som man træffer på i arktiske vandområder, er tilstedeværelsen af store ismasser, såsom isrevler, skrueis eller isskosser. Store ismasser kan have en tykkelse på op til 15 m, så at de bevæger 30 sig langs havbunden og frembringer skuremærker i bunden på op til 1 m dybde eller mere. Isflager og store ismasser udøver meget store kræfter på enhver stationær konstruktion i deres bane. Det er således meget muligt, at en offshore-konstruktion kan blive tvunget bort fra 35 sin plads ved sammenstød med ismasser.

DK 153963 B

2

Muligheden for at en på bunden understøttet konstruktion kan tvinges bort fra en boring udviser nogle usædvanlige problemer med hensyn til konstruktionens system til hindring af udblæsning. Ved sådanne konstruk-5 tioner, der er understøttet på bunden, anvendes der et overvandsspærreaggregat til at tilvejebringe den nødvendige styring af boringen til lukning af denne, når der fremkommer usædvanlige tryk i boringen, og overvands-spærreaggregatet er sædvanligvis placeret lige under bo-10 replatformen på konstruktionen. Som anført i det foregående er der en mulighed for, at konstruktionen kan blive tvunget bort fra sin plads, hvis der udøves meget store iskræfter mod den. Hvis dette sker, bliver brøndhovedet beskadiget, og overvandsspærreaggregatet bliver 15 afbrudt fra brøndhovedet, hvilket ville hindre enhver form for styring af brønden eller boringen.

Det er derfor blevet foreslået, at der anvendes et almindeligt overvandsspærreaggregat med ophængningsudstyr for slamforingsrør, hvilket sædvanligvis anvendes 20 ved flytbare boreoperationer. Dette udstyr til ophængning af foringsrør installeres i brøndhovedet i et kammer under havbunden, så at stigroret kan fjernes fra havbunden, såfremt konstruktionen bliver tvunget bort fra sin plads, og i sådanne tilfælde vil brøndhovedet 25 være beskyttet mod beskadigelse, idet det er placeret i kammeret. Ophængningsudstyret kan omfatte en lukkeprop for slamforingsrøret og et sikkerhedsventilaggregat, der begge kan føres til brøndhovedet, når konstruktionen tvinges bort fra sin plads, eller en hydraulisk betjent 30 kugleventil, der er placeret mellem brøndhovedet og forbindelsen til stigroret.

Det ovenfor omtalte system er utilstrækkeligt af mindst to årsager. For det første tager det for lang tid at fjerne stigroret. For det andet er der ikke noget 35 spærreorgan til kontrol med brønden, såfremt konstruk- 3

DK 153963B

tionen tvinges bort fra sin plads. Nærværende opfindelse er derfor rettet mod et udblæsningshindringssystem, der er i stand til at fjerne stigroret meget hurtigt fra havbunden og at tilvejebringe passende beskyttelse til 5 hindring af udblæsning.

Hensigten med opfindelsen er at tilvejebringe et system til hindring af udblæsning, hvilket system er egnet til hurtig fjernelse af stigroret fra havbunden, og samtidig sørger for beskyttelse, når spærre- og 10 reduktionsledningerne adskilles.

Med opfindelsen tilvejebringes der et system af den i indledningen angivne art, hvilket system er ejendommeligt ved, at undervandsspærreaggregatet omfatter mindst ét skæreorgan, og at stigroret omfatter et tele-15 skopisk led, samt hæve- og sænkeindretninger til manipulering af stigrorets nedre del efter lukningen af skæreorganet og frakoblingen af det andet koblingsorgan.

I en foretrukket udførelsesform af opfindelsen kan det teleskopiske led være forbundet med den øvre 20 ende af overvandsspærreaggregatet.

Systemet til hindring af udblæsning ifølge opfindelsen tilvejebringer et system, der sørger for den nødvendige kontrol med brønden, såfremt konstruktionen tvinges bort fra sin plads, og med systemet kan stigrø-25 ret frakobles og trækkes op fra havbunden på relativt kort tid. Med dette system kan normale boreoperationer gennemføres ved anvendelse af et kendt overvandsspærre-aggregat, og da dette aggregat er let tilgængelig for betjening, bliver udblæsningshindringssystemet for kon-30 struktionen meget enklere og billigere, end det ville f være tilfældet, såfremt der blev anvendt et komplet un-dervandsspærreaggregat. På den anden side tilvejebringer det minimale undervandsspærreaggregat den nødvendige kontrol med brønden, såfremt konstruktionen tvinges bort 35 fra sin plads af kolliderende ismasser.

DK 153963B

4

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et skematisk billede af systemet ifølge opfindelsen i driftsstilling, 5 fig. 2 et skematisk billede af dele af fig. 1 i større målestok, og fig. 3 et skematisk billede af den øverste ende af stigroret og dets forbindelse til undervandsspærreag-gregatet, den teleskopiske forbindelse og tilbagetræk-10 ningssystemet for stigroret set i retningen af pilene 3-3 i fig. 2.

I fig. 1 er vist en offshore-konstruktion 5 placeret i et vandområde 31 ug navnlig beregnet til installation i arktiske og andre isfyldte vandområder, 15 i hvilke der kan være tykke isflager og store ismasser. Konstruktionen holdes på plads på havbunden 54 ved sin egen vægt plus vægten af eventuel ballast i konstruktionen. For at medvirke til at holde konstruktionen på plads mod horisontale og vertikale kræfter, der virker 20 på den og frembringes ved sammenstød med ismasser, kan der være ikke viste skør te lementer ved bunden 12 af konstruktionen. Skørtelementerne udøver ekstra forskydningsmodstand mellem bunden af konstruktionen og havbun den til hindring af bevægelse af overflademateriale uri-· 25 der konstruktionen, hvorved disse elementer medvirker til at holde konstruktionen i en relativt fast position på havbunden.

I fig. 1 er der på konstruktionen 5 vist en ar-bejdsplatform 10 med et boreudstyr 45 til boring af 30 en brønd 90 under vandet, F,n boreskakt 50 strækker sig fra et dæk 10 ned gennem konstruktionen til havbunden 14, så at en borestreng 92 kan strække sig ned i en boring 90.

Som vist i fig. 1 og 2 er et brøndhoved 20 pla-35 ceret i et kammer 30 på havbunden 14, hvori boringen 5

DK 153963B

tilvejebringes. Kammeret er udgravet til en passende dybde under havbundens overflade for at undgå, at ismasser, som bevæger sig langs havbunden i nærheden af brønden, skal beskadige undervandsudstyret, der er placeret 5 i kammeret. Store ismasser, der bevæger sig langs havbunden, kan frembringe skuremærker med 1 m dybde eller mere. Derfor må klaringen mellem toppen af udstyret i kammeret og havbunden være større end den maksimale forventede isskuring for vedkommende område. En sænkekasse 10 35 kan også være placeret i det udgravede kammer for at hindre væggene i kammeret i at falde sammen.

Et undervandsaggregat 60 er placeret i kammeret og er udløseligt forbundet ved sin nederste ende med brøndhovedet 20 ved hjælp af hydrauliske forbindelses-15 elementer 40. Undervandsspærreaggregatet 60 giver den nødvendige kontrol med brønden i nødsituationer, når konstruktionen tvinges bort fra positionen af en kolliderende ismasse. Eftersom spærreaggregatet 60 kun er beregnet til brug i nødstilfælde, behøver det kun at 20 have en begrænset kapacitet og er således mindre, enklere og bi ligere end de fleste undervandsspærreaggregater, der anvendes i forbindelse med flydende konstruktioner. Undervandsspærreaggregatet 60 kan omfatte et spærreaggregat 62 med dobbelte cylindre, omend der også kan 25 anvendes et enkelt par skæreorganer i stedet for de viste dobbelte skæreorganer. Hvis det i nødstilfælde bliver nødvendigt at opgive brønden, og hvis borerøret stadig passerer gennem undervandsspærreaggregatet, lukkes skæreorganerne, som derved overskærer borerøret og luk-30 ker boringen. Hvis der ikke er noget rør i brønden, kan skæreorganerne lukkes og tilvejebringe højtryksforsegling af den åbne brønd.

Undervandsspærreorganet 60 holdes så lille og så lidt kompliceret som muligt, fordi der er et over-35 vandsspærreorgan 70 til almindelige operationer i for- 6

DK 153963B

bi ndel se med styring af brønden, dvs. i de tilfælde, hvor konstruktionen ikke bliver tvunget bort fra sin position ved sammenstød med ismasser. Overf 1adespærreag-gregatet er af en type, der sædvanligvis anvendes i for-5 bindelse med konstruktioner, der er understøttet på havbunden, og kan omfatte et kuglespærreaggregat 74, der ved sin nederste ende er forbundet med et dobbelt cylin-derspærreaggregat 72. Andre spærreaggregatarrangementer for overfladespærreaggregatet er også mulig.

10 Som omtalt i det foregående er et hydraulisk for bindelseselement 40 udløseligt forbundet med brøndhovedet 20. Et andet hydraulisk forbindelseselement 42 er udløseligt forbundet ved sin nederste ende med den øverste ende af undervandsspærreaggregatet 60. Den 15 øverste ende af forbindelseselementet 42 er tilsluttet et stigrør 100, der strækker sig fra konstruktionen 5 ned i kammeret 30, hvorved stigrøret kan forbindes med eller frakobles fra undervandsspærreaggregatet. Hvis konstruktionen tvinges bort fra sin position, kan det 20 hydrauliske forbindelseselement 42 betjenes ved hjælp af passende, ikke viste styreorganer i konstruktionen til frakobling af stigrøret 100 fra undervandsspærreaggregatet 60. Styreorganerne ved overfladen er i forbindelse med udstyret under vandet, de hydrauliske for-25 bindelseselementer 40 og 42 og undervandsspærreaggregatet 60 ved hjælp af hydrauliske styreledninger 171 og 181, der er forbundet med styreenheder 15 og 16 under vandet. Styreorganerne kan efter ønske betjene undervandsudstyret enten gennem styreenheden 15 eller 30 gennem styreenheden 16. Udstyret i kammeret kan således stadig betjenes, selv om én styreenhed svigter. Styresystemet er endvidere konstrueret således, at styreenhederne 15 og 16 kan trækkes tilbage ved hjælp af liner 151 og 161, så at en af styreenhederne kan inspiceres og 35 overhales, medens undervandsudstyret og den anden styre-

DK 153963 B

7 enhed forbliver på plads, klar til brug. For at ikunne fjerne styreenhederne har disse hanstik, der passer sammen med hunstik, monteret på styrepæle 25 og 26«.

Mindst to styrepæle 25 og 25 strækker sig ver-5 tikalt opad fra adskilte punkter på et styrefundament 27, der er understøttet på bunden af kammeret med mindst to understøtninger 28 og 29. Styreliner 251 og 261, der løber fra styrepælene 25 og 26 ind i konstruktionen, anvendes til at styre undervandsudstyret, når 10 dette sænkes ned fra konstruktionen og placeres i brøndhovedet 20. Ved den første installation samles under-vandsspærreaggregatet 60 og de hydrauliske elementer 40 og 42 over vandet og glider langs styrelinerne 251 og 261 ned til havbunden, hvor forbindelseselementet 15 40 forbindes med brøndhovedet 20.

To spærreventiler 154 og 156 og et par ik'ke viste reduktionsventiler er også tilvejebragt ved havbunden til styring af f1uidumstrømmmene til og fra brønden. Spærreventilerne og reduktionsventilerne er placeret på 20 undervandsspærreaggregatet 60 under de to par af skæreorganer, så at de er i forbindelse med brønden,, selv om spærreorganerne er lukket. Dette er en fordel, fordi det letter genetablering af forbindelse med boringen, såfremt konstruktionen senere igen skulle blive placeret 25 på samme boring efter at være blevet tvunget bort fra denne. Spærreliner og reduktionsventi 11iner, der er angivet generelt med 150, og som kan være fastgjort til stigrøret 100, udgår fra konstruktionen og forbinder spærreventilerne og reduktionsventilerne med et spærre-30 og reduktionsmanifold placeret på konstruktionen.

Som omtalt i det foregående strækker stigrøret 100 sig fra konstruktionen 5 ned i kammeret 30, hvor det er udløseligt forbundet med undervandsspærreaggregatet 60 ved hjælp af et forbindelseselement 42, så at 35 det kan frakobles undervandsspærreaggregatet 60 og 1 * 8

DK 153963B

løftes op i konstruktionen, når denne tvinges bort fra sin position. Til muliggørelse af lodret bevægelse af stigroret, så at det kan hæves op i konstruktionen, har stigroret en teleskopisk forbindelse 80. Hvis der i 5 stedet for den teleskopiske forbindelse var anvendt et rørstykke mellem overvandsspærreaggregatet 70 og bortledningsorganet 95 ville det være nødvendigt at skrue røret af, før stigroret kunne hæves. Dette ville forøge den tid, det tager at fjerne stigroret fra havbunden.

10 Som vist i fig. 2 og 3 er den teleskopiske forbindelse 80 indskudt ved den øverste ende af overvandsspærreaggregatet 70, men det ville også være muligt at indskyde den teleskopiske forbindelse ved den nedre ende af overvandsspærreaggregatet .

15 For at løfte stigroret 100 ud af kammeret 30 og op i konstruktionen 5 er der et ophejsningssystem.

To ophejsningsl iner 801 og 802, der er vist i fig. 2, og 803 og 804, der er vist i fig. 3, er tilsluttet ved den nedre ende af den teleskopiske forbindelse 80 ved 20 en krave 84. Ophejsningslinerne strækker sig opefter og derefter over trisser til hydrauliske cylindre monteret på væggene af boreskakten 50. Cylindrene tilvejebringer den nødvendige løftekraft til løftning af stigrøret og overvandsspærreaggregatet, så at stigrøret fjernes fra 25 kammeret 30. Fig. 3 viser ophejsningsliner 803 og 804, der strækker, sig opefter over trisser, henholdsvis 86 og 88 til hydrauliske cylindre, henholdsvis 87 og 89. Arrangementet af ophejsningslinerne 801 og 802 er ikke vist, men er det samme som omtalt ovenfor, idet hver 30 line løber over en trisse til en hydraulisk cylinder.

Såfremt konstruktionen 5 skulle blive tvunget bort fra sin plads af kolliderende ismasser, vil skæreorganerne i undervandsspærreaggregatet 60 blive lukket. Ikke viste reduktionsventiler og spærreventiler-35 ne 154 og 156 bliver også lukket. Stigrøret 100 ko-

Claims (2)

1. System til hindring af udblæsning fra en un dersøisk brønd, hvor en flyttelig, på havbunden stående offshore-konstruktion (5) er positioneret over en brønd i en vandmasse (33), som kan indeholde bevægelige ismasser, som kan presse konstruktionen (5) bort fra sin 30 position, hvilket system omfatter et overvandsspærreag-gregat (70), et stigror (100) som strækker sig ned fra overvandsspærreaggregatet (70), et undervandsspærreag-gregat (60), et første forbindelsesorgan (40) mellem brøndhovedet (20) og undervandsspærreaggregatet (60), et 35 andet forbindelsesorgan (42) mellem undervandsspærreag- DK 153963B gregatet og stigroret (100), hvor undervandsspærreaggre-gatet (60) og det første og det andet forbindelsesorgan (40, 42) er beliggende i et kammer (30), som strækker sig ned fra havbundens (14) overflade, og spærre- og re-5 duktionsledninger (150), som strækker sig ned til spærre- og reduktionsventiler (154, 156; 254, 256) placeret under undervandsspærreaggregatet, kendetegnet ved, at undervandsspærreaggregatet (60) omfatter mindst ét skæreorgan (62), og at stigroret (100) omfatter et 10 teleskopisk led (80), samt hæve- og sænkeindretninger (801, 802, 803, 804) til manipulering af stigrorets nedre del efter lukningen af skæreorganet (62) og frakoblingen af det andet forbindelsesorgan (42). «

2. System ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at det teleskopiske led (80) er forbundet med den øvre ende af overvandsspærreaggregatet (70). \