NL1008311C2 - Stijgbuisconstuctie. - Google Patents

Description

Titel: Stijgbuisconstructie

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een stijgbuisconstructie voor een booraansluiting vanaf een boorschip op een eerder op een zeebodem aangebrachte afsluiter, voorzien van een stijgbuis waardoorheen 5 boormiddelen kunnen worden geleid met behulp waarvan een oliebron kan worden aangeboord, alsmede in hoofdzaak parallel langs de buitenzijde van de stijgbuis lopende persleidingen voor het bedienen van de afsluiter, en drijfelementen die rondom de stijgbuis en de persleidingen 10 zijn aangebracht om de belasting van het boorschip te beperken, waarbij de stijgbuis en de persleidingen zijn opgebouwd uit aan elkaar koppelbare modulen.

Een dergelijke stijgbuisconstructie is bekend en wordt toegepast bij het aanboren van oliebronnen onder de zee-15 bodem nadat deze bij proefboringen reeds zijn gelokaliseerd en nadat met behulp van een robot een aansluitpot met een afsluiter in de vorm van een "lower riser marine package (LRMP)" op de zeebodem is aangebracht. Vanuit een boorschip wordt daarbij een stijgbuisconstructie stapsgewijs, door 20 een telkenmale aan elkaar monteren van afzonderlijke modulen en het vanuit een opening onderin het boorschip in zee laten zakken daarvan, omlaag geleid en met behulp van een robot aangesloten op de aansluitpot op de zeebodem. Vervolgens wordt met behulp van genoemde persleidingen de 25 afsluiter geopend en worden door de stijgbuis de boormiddelen geleid om de oliebron aan te boren. Deze boormiddelen omvatten een boorkop en een door de stijgbuis heen geleide smallere buis. Daarna dient de aangeboorde oliebron te worden afgesloten. Echter, als gevolg van het 30 aanboren van de oliebron kunnen gassen en olie vrijkomen en lekken via de ruimte tussen de genoemde smallere buis en de stijgbuis. Dit lekken gebeurt met drukken van 200 tot 300 bar, zodat olie en gas met een enorme kracht omhoog kan komen en voor gevaar zorgt op het boorschip. Om dit te 1 0083 1 1 2 voorkomen wordt de stijgbuis gevuld met modder om een tegendruk te verschaffen die iets hoger is dan de lekkende gas/olie-druk.

Na het afsluiten van de oliebron kan de 5 stijgbuisconstructie vervolgens weer worden afgekoppeld en omhoog worden gehaald in het boorschip. De in de stijgbuis aanwezige modder wordt daarbij in de zee gelest. Alhoewel op een later tijdstip de plaats van het boorschip kan worden ingenomen door een boorplatform voor het winnen van 10 de olie, bestaat een toenemende tendens om dit ook vanuit het boorschip te laten doen, in welk geval een olieleiding door de stijgbuis moet worden geleid. Het boorschip dient dan wel op zijn plaats te worden gehouden, hetgeen kan i geschieden door ankerkabels of, als de zee te diep is, 15 motorisch.

Een stijgbuis is in de praktijk opgebouwd uit stalen ’ pijpmodulen met veelal een lengte van 75 foot; (ca. 23 m) en een binnendoorsnede van 19 inch (ca. 48 cm). Bij het aanbrengen van een dergelijke stijgbuis ontstaan in de 20 praktijk verschillende problemen. Allereerst vormt de waterdruk bij relatief lange stijgbuisconstructies een probleem. Dit probleem doet zich met name voelen wanneer de zeebodem op een diepte van meer dan 2000 m ligt. Daarbij dient gerealiseerd te worden dat momenteel ongeveer 20% van 25 de geschatte wereldolievoorraad op een diepte van minder dan 2000 m geëxploiteerd is, terwijl ongeveer 70% van deze voorraad op een diepte van ongeveer 2500 tot 4000 m ligt.

Om deze olievoorraad te exploiteren zouden, vanwege de noodzakelijke grote staalplaatdikte die een stijgbuis voor 30 deze diepte moet hebben om de waterdruk te weerstaan en daardoor het grote gewicht daarvan, andere boorschepen dan momenteel in gebruik zijn, dienen te worden gebouwd. Om het gewicht van de stijgbuis gedeeltelijk te kunnen compenseren, wordt daarom reeds gebruik gemaakt van 35 drijfelementen die rondom de stijgbuis en de persleidingen zijn aangebracht. De bekende drijfelementen bestaan uit 10083 1 1 3 kunststofblokken, in het bijzonder van polystyreen, welke zijn gevuld met lucht. De maximale waterdiepte waarop deze drijfelementen kunnen worden toegepast, bedraagt echter ongeveer 2200 m. Op grotere diepte blijken deze 5 drijfelementen toch in elkaar te worden gedrukt of te imploderen en ontsnapt lucht hieruit, met het gevolg dat het drijfvermogen afneemt en de compensatie voor het gewicht van de stijgbuis onvoldoende wordt. Een nog zwaardere hijsconstructie en een nog grotere uitvoering van 10 het boorschip zijn dan noodzakelijk. Wanneer een stijgbuis stapsgewijs uit de opening onderin het boorschip omlaag wordt gevoerd, dan zal, zeker bij de eerste modulen, de stijgbuis worden meegesleept door de waterstroming. De stijgbuis komt dan vrijwel altijd in contact met de 15 onderzijde van de scheepsromp, waardoor met name de drijfelementen en de persleidingen gemakkelijk kunnen worden beschadigd. Bij het beschadigd raken van de drijfelementen, treedt weer een vermindering van het drijfvermogen op met de hieraan verbonden, bovengenoemde 20 nadelen. Bij het beschadigd raken van de persleidingen dient de gehele stijgbuis weer naar boven te worden gehaald om te kunnen worden gerepareerd. Nalatigheid in dit opzicht leidt, omdat mogelijk olie uit een persleiding in zee terecht komt, tot aantasting van het milieu. De met 25 dergelijke reparaties gepaard gaande kosten zijn bovendien uitzonderlijk hoog, met name omdat reparatie van de momenteel in gebruik zijnde stijgbuigconstructies op het vaste land plaats moet vinden, hetgeen ook verzekeringstechnisch nogal problemen oplevert.

30 De uitvinding heeft ten doel deze nadelen op te heffen, althans in aanzienlijke mate te verminderen.

Overeenkomstig de uitvinding heeft daartoe de stijg-buisconstructie, zoals deze in de aanhef is omschreven, het kenmerk, dat een drijfelement wordt gevormd door ten minste 35 één om een module heen aangebrachte en vast hiermee verbonden, gasdicht afgesloten stalen buisvormige kamer.

10083 1 1 4

Deze kamers vormen enerzijds een bescherming tegen mogelijke beschadigingen van de persleidingen en eventueel de stijgbuis bij het neerlaten van de stijgbuis in zee vanaf het boorschip, terwijl door de lucht in deze kamers 5 aan de stijgbuis reeds een zeker drijfvermogen wordt gegeven. Door de genoemde kamers onder verhoogde druk te vullen met een medium, bijvoorbeeld lucht, in het bijzonder tot een druk in de orde van grootte van 100 bar, wordt bovendien de belasting van de stijgbuis en de 10 drijfelementen geringer. Op een diepte van ongeveer 2000 m wordt op de stijgbuisconstructie een druk van ongeveer 200 bar uitgeoefend. Bij een druk van ongeveer 100 bar in de 1 kamers van de drijfelementen, resulteert een druk van 100 bar op de buitenwand van de stijgbuisconstructie. Wanneer 15 bij het aanboren van de oliebron gas en olie lekt en de stijgbuis wordt gevuld met modder met een druk in de orde van 300 bar, dan wordt de druk op de wand van de stijgbuis door de in de kamers aanwezige druk van ongeveer 100 bar teruggebracht tot ongeveer 200 bar. Door de constructie 20 overeenkomstig de uitvinding wordt het bovendien mogelijk reparaties op het boorschip zelf uit te voeren, waardoor transportkosten worden bespaard.

Door de buisvormige kamers te voorzien van in hoofdzaak radiaal ten opzichte van de stijgbuis verlopende 25 schotten, kunnen deze zodanig worden versterkt dat de plaatdikte van de stalen kamers kan worden verminderd. Dit leidt dan weer tot een verdere vermindering van de belasting van het boorschip.

In een concrete uitvoeringsvorm overeenkomstig de 30 uitvinding zijn de modulen aan de uiteinden voorzien van ten minste één flensdeel en onder tussenkomst van dit flensdeel aan elkaar koppelbaar, terwijl een buisvormige kamer zich in de lengterichting langs een module uitstrekt tot in de nabijheid van enerzijds het desbetreffende 35 flensdeel en anderzijds de desbetreffende verbindingsplaats aan het flensdeel van een aan te koppelen module. Ter 10083I1 5 bescherming van het aankoppelgedeelte van de modulen is bij voorkeur tussen de buisvormige kamers rondom twee aan elkaar gekoppelde modulen een afdekelement aangebracht. In het bijzonder hebben daarbij de buisvormige kamers een 5 cilindrische vorm en zijn zij van gelijke diameter, terwijl het afdekelement eveneens cilindrisch van vorm is en een diameter heeft gelijk aan die van de buisvormige kamers. Hierdoor vertoont de stijgbuis over zijn gehele lengte een cilindrische vorm met een vaste diameter, waardoor het 10 neerlaten in zee vanaf het boorschip kan plaatsvinden met behulp van geleidingsrollen.

Om het gewicht van de stijgbuisconstructie verder te beperken, kunnen speciale staalsoorten worden gebruikt. Zo is het mogelijk de buisvormige kamers te vervaardigen uit 15 staal met een plaatdikte in de orde van 10 tot 25 mm, bij voorkeur ongeveer 18 mm, en met een vloeisterkte van ten minste 800 N/mm2, bij voorkeur ongeveer 1100 N/mm2. Een dergelijke staalsoort is in de handel verkrijgbaar onder de naam Weldox 1100 van de firma SSAB te Oxelösund in Zweden. 20 De buisvormige kamers en afdekelementen kunnen daarbij gemakkelijk een waterdruk tot op een diepte van ten minste 3500 m weerstaan, terwijl het totale gewicht van de stijgbuisconstructie toch zodanig beperkt kan worden gehouden dat met de bestaande boorschepen kan worden 25 gewerkt.

Elk schip kan een maximum aan tonnage (payload) meenemen, zodat een lichte uitvoering zeer belangrijk is. Indien het boorschip onvoldoende stijgbuisconstructiedelen kan meenemen, met name voor grotere diepte, zullen de 30 verdere stijgbuisconstructiedelen met een afzonderlijk transportschip moeten worden aangevoerd. Dieper boren betekent in het algemeen boren op grotere afstand van de kust en dus ook hogere transportkosten. De hiervoor genoemde maatregelen om de belasting van het schip te 35 beperken door een lichtere uitvoering van de stijgbuisconstructie leiden dan ook, met name bij het boren 1008311 6 op grotere diepte en verder van de kust, tot aanzienlijke kostenbesparingen.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de 5 hand van de bijgaande tekening. In deze tekening toont

Fig. 1 een schematische voorstelling van een vanaf een boorschip neergelaten en op een afsluiter op de zeebodem aangesloten stijgbuisconstructie;

Fig. 2 een onderbroken lengtedoorsnede van een deel 10 van deze constructie;

Fig. 3 een dwarsdoorsnede van het in fig. 2 weergegeven constructiedeel;

Fig. 4(A), 4(B) en 4(C) een drietal diagrammen waarin de wijze van neerlaten van een stijgbuisconstructie 15 overeenkomstig de uitvinding vanaf een boorschip is weergegeven.

In fig. 1 is een boorschip 1 afgebeeld dat voorzien is van een boortoren 2 en hijsmiddelen 3. Door een opening 4 20 onder in het boorschip 1 is een stalen stijgbuisconstructie 5 vanuit de boortoren 2 in zee neergelaten en op bekende wijze met behulp van een bolscharnierconstructie gekoppeld aan de afsluiter 6 op de aansluitpot 7, die is aangebracht op de zeebodem 8. De stijgbuisconstructie 5 wordt tijdens 25 het neerlaten opgebouwd door het aan elkaar koppelen van constructiedelen 9. Fig. 2 toont een onderbroken lengtedoorsnede van een dergelijke constructiedeel 9. Dit constructiedeel omvat een stijgbuismodule 10 met in hoofdzaak parallel langs de buitenzijde daarvan lopende 30 persleidingen 11, bestaande uit hydraulische leidingen en zogenaamde "choke- en kill" leidingen. Ook deze leidingen 11 zijn opgebouwd uit modulen en hebben eenzelfde lengte als de stijgbuismodulen. Dergelijke persleidingen, die onder meer worden gebruikt voor het bedienen van de 35 afsluiter 6 zijn op zich bekend; hun specifieke functies behoeven hier verder niet nader te worden toegelicht omdat 1008311 7 zij geen deel uitmaken van de onderhavige uitvinding.

Rondom de stijgbuismodule 10 en de persleidingen 11 is een drijfelement 12 aangebracht in de vorm van een vast met de stijgbuismodule 10 verbonden, gasdicht afgesloten stalen 5 buisvormige kamer 13. Aan de boven- en onderzijde is deze kamer 13 afgesloten door platen 14, die afdichtend zijn vastgelast aan de stijgbuismodule 10 en de persleidingen 11. De kamer 13 is voorzien van in hoofdzaak radiaal ten opzichte van de stijgbuismodule 10 verlopende, bij voorkeur 10 op een onderlinge afstand van ongeveer 60 cm aangebrachte schotten 15, welke het mogelijk maken de plaatdikte van de buisvormige omhulling van de kamer 13 minder te doen zijn dan zonder deze schotten, hetgeen van belang is in verband met de noodzaak het totale gewicht van de afzonderlijke 15 modulen zo laag mogelijk te houden, waardoor dan weer meer modulen aan elkaar kunnen worden gekoppeld en met de stijgbuisconstructie een grotere diepte kan worden bereikt. Hiertoe wordt ook bijgedragen door de kamer 13 te vullen met een medium, in het bijzonder lucht, onder een verhoogde 20 druk. Dit medium levert naast de waterdruk tevens een tegendruk wanneer bij het aanboren van de oliebron een grote gasdruk in de stijgbuis wordt opgebouwd. Een verdere maatregel om het gewicht van de stijgbuisconstructiedelen zo veel mogelijk te beperken, zit in de keuze van het 25 materiaal. In het bijzonder de kamers 13 van de diverse modulen kunnen zijn vervaardigd uit staal met een plaatdikte in de orde van 10 tot 25 mm, in de onderhavige uitvoeringsvorm 18 mm, terwijl de vloeisterkte van de voor de kamers 13 gebruikte staalbuizen ten minste 800 N/mm2 30 bedraagt en in de onderhavige uitvoeringsvorm, door de keuze van Weldox 1100 van de firma SSAB te Oxelösund in Zweden, 1100 N/mm2. Een dergelijke staalsoort kan uiteraard ook voor de stijgbuismodulen zelf worden gebruikt.

In fig. 2 zijn de beide uiteinden van de stijgbuismodulen 35 10 zodanig uitgevoerd dat een enigszins verwijd uiteinde 17 van een stijgbuismodule een enigszins taps verlopend 1008311 8 uiteinde 16 van een hierop aan te sluiten stijgbuismodule omsluit, zodat bij de opbouw van de stijgbuis de afzonderlijke modulen gemakkelijk in elkaar kunnen worden geschoven en vervolgens waterdicht ten opzichte van elkaar 5 kunnen worden gefixeerd. Een of beide uiteinden 16, 17, in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld het uiteinde 16, is voorzien van een flens 18 waarop de persleidingdelen worden vastgezet en op elkaar worden aangesloten. De kamers 13 strekken zich rondom de desbetreffende stijgbuismodulen j 10 ongeveer uit tot in de nabijheid van enerzijds de met de desbetreffende modulen verbonden flensdelen en anderzijds de desbetreffende verbindingsplaatsen aan het flensdeel van een op de desbetreffende modulen aan te koppelen module, ofwel, anders gezegd, wanneer de stijgbuismodulen op elkaar 15 zijn aangesloten, dan strekken de kamers zich telkens uit van ongeveer het ene tot het volgende flensdeel. Om de kamers op elkaar te laten aansluiten, wordt rondom het aankoppelgedeelte van twee stijgbuismodulen een afdek-element 19 aangebracht. Om de gehele stijgbuisconstructie 20 een continue verloop te geven, zijn de diverse kamers 13 en afdekelementen 19 alle van gelijke cilindrische vorm en hebben zij alle dezelfde diameter. In de praktijk zal het afdekelement 19 zijn opgebouwd uit twee half cilindrische delen die over hun lengte met elkaar kunnen worden 25 verbonden. De door het afdekelement 19 omsloten en zich tussen de kamers 13 uitstrekkende ruimte kan, alhoewel dit niet noodzakelijk is, gasdicht worden afgesloten. Voorts zij vermeld dat tussen de uiteinden van de kamers en de stijgbuismodulen boogvormig verlopende verstijvingsschotten 30 20 zijn aangebracht.

In Fig. 4(A), 4(B) en 4(C) is een drietal diagrammen weergegeven waarin de wijze van neerlaten van een stijgbuisconstructie overeenkomstig de uitvinding vanaf een boorschip is weergegeven.

35 In Fig. 4(A) is de situatie afgebeeld, waarin een derde stijgbuisconstructiedeel 9 verticaal boven twee 1008311 9 eerder door de opening 4 in zee neergelaten stijgbuisconstructiedelen 9 is geplaatst onderin de boortoren 2 en in de daartoe bestemde ruimte in het boorschip 1. De stijgbuisconstructiedelen worden met behulp 5 van de hijsmiddelen 3 in deze positie gebracht en in het boorschip 1 aan elkaar gekoppeld. Via een leiding 21 wordt telkenmale de kamer 13 van het laatst aangebrachte stijgbuisconstructiedeel met perslucht gevuld. Tevens wordt het afdekelement 19 aangebracht, waarna de tot dan gevormde 10 stijgbuisconstructie verder in zee kan worden neergelaten, zoals is weergegeven in fig. 4 (B) en een volgend stijgbuisconstructiedeel, in fig. 4 (B) een vierde deel kan worden vastgekoppeld, waarna, zoals in fig. 4 (C) is weergegeven, de kamer van dit laatste 15 stijgbuisconstructiedeel weer via de leiding 21 met perslucht wordt gevuld, het afdekelement weer wordt aangebracht en de stijgbuisconstructie weer verder in zee kan worden gelaten. Bij het neerlaten kan de stijgbuisconstructie worden geleid door geleidingsrollen die in de 20 opening 4 zijn aangebracht en die op de buitenwand van de kamers en het afdekelement afsteunen. Hierdoor kan worden voorkomen dat een stijgbuisconstructiedeel bij het neerlaten door de waterstroming wordt meegenomen en door contact met de onderzijde van de scheepsromp wordt 25 beschadigd.

De hier beschreven wijze van handelen gaat door totdat het onderste stijgbuisconstructiedeel bij de zeebodem is gekomen en kan worden aangesloten op de aansluitpot 7. Het onderuiteinde van het eerst in zee te brengen stijgbuis-30 constructiedeel is dan ook, in afwijking van de andere stijgbuisconstructiedelen, van een specifiek aansluit-element met een bolscharnierconstructie voorzien.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier aan de hand van de tekening beschreven uitvoeringsvorm, doch omvat 35 allerlei modificaties hierop, uiteraard voor zover deze vallen binnen de beschermingsomvang van de bijgaande 1 0083 1 1 10 : conclusies. Zo is het mogelijk de stijgbuisconstructiedelen j die minder diep in de zee worden aangebracht minder zwaar ' uit te voeren, dan de delen die tot nabij de zeebodem reiken. De druk die in de kamers wordt aangebracht kan 5 afhankelijk van de keuze van de staalsoort en de dikte daarvan, alsmede van de diepte van de zee ter plaatse = worden gekozen.

i i 1008311

Claims (8)

1. Stijgbuisconstructie voor een booraansluiting vanaf een boorschip op een eerder op een zeebodem aangebrachte afsluiter, voorzien van een stijgbuis waardoorheen boormiddelen kunnen worden geleid met behulp waarvan een 5 oliebron kan worden aangeboord, alsmede in hoofdzaak parallel langs de buitenzijde van de stijgbuis lopende persleidingen voor het bedienen van de afsluiter, en drijfelementen die rondom de stijgbuis en de persleidingen zijn aangebracht om de belasting van het boorschip te 10 beperken, waarbij de stijgbuis en de persleidingen zijn opgebouwd uit aan elkaar koppelbare modulen, met het kenmerk, dat een drijfelement wordt gevormd door ten minste één om een module heen aangebrachte en vast hiermee verbonden, gasdicht afgesloten stalen buisvormige kamer.

2. Stijgbuisconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de buisvormige kamer onder verhoogde druk is gevuld met een medium.

3. Stijgbuisconstructie volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de buisvormige kamer is gevuld met lucht, in 20 het bijzonder tot een druk in de orde van grootte van 100 bar.

4. Stijgbuisconstructie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de buisvormige kamer is voorzien van in hoofdzaak radiaal ten opzichte van de 25 stijgbuis verlopende schotten.

5. Stijgbuisconstructie volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de modulen aan ten minste één uiteinde zijn voorzien van een flensdeel en onder tussenkomst van dit flensdeel aan elkaar koppelbaar zijn, 30 terwijl een buisvormige kamer zich in de lengterichting langs een module uitstrekt tot in de nabijheid van enerzijds het desbetreffende flensdeel en anderzijds de 1008311 desbetreffende verbindingsplaats aan het flensdeel van een aan te koppelen module.

\ 6. Stijgbuisconstructie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat tussen de buisvormige kamers rondom twee aan . 5 elkaar gekoppelde modulen een afdekelement is aangebracht.

7. Stijgbuisconstructie volgens conclusie 6, met het ' kenmerk, dat de buisvormige kamers een cilindrische vorm ! hebben en van gelijke diameter zijn, terwijl het afdek element eveneens cilindrisch van vorm is en een diameter j 10 heeft gelijk aan die van de buisvormige kamers,

8. Stijgbuisconstructie volgens een van de voorgaande ï conclusies, met het kenmerk, dat de buisvormige kamers zijn i vervaardigd uit staal met een plaatdikte in de orde van 10 tot 25 mm, bij voorkeur ongeveer 18 mm, en met een vloei-- 15 sterkte van ten minste 800 N/mm2, bij voorkeur ongeveer ï 1100 N/mm2. 15 - 1008311