NO129013B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et undersjøisk drifts-og service-system som anvendes i forbindelse med olje- og gass-brønner, særlig dypvanns-servicestasjoner som betjener en rekke olje- eller gass-brønner, ofte uten den vanlige bruk av overflate-fartøyer.

På området service og drift av undervanns olje- eller gass-brønner har det vært vanlig praksis å senke verktøyene fra overflatefartøyet langs føringskabler og ned til brønnhodet for forskjellige formål, f.eks. for å rense voks fra oljeledningens innervegger, for innstilling av strupeventiler, for åpning og lukking av gassventiler etc. På grunt vann har det vært anvendt dykkere i kombinasjon med overflatefartøyer, faste plattformer eller kyststasjoner for å frembringe de samme servicefunksjoner. Den grad av service som en brønn kan kreve, er først og fremst avhengig av dens beliggenhet og av de forurensninger som forefin-nes. Hvis det f.eks. er nødvendig med ukentlig service for en dypvannsbrønn, kan omkostningene og den tid som går med til for-ankring av et overflatefartøy og for tilrettelegging av den nød-vendige service bli nesten uoverkommelig.

Det er derfor blitt foreslått forskjellige anordninger

for å gi disse dypvannsbrønner effektiv service. En av disse me-toder betegnes TFL-(Through the Flowline)metoden. Denne metode anvender hydraulisk trykk til å drive forskjellige verktøyer gjennom produksjonsledningen. Denne metode anvender en annen ledning som betegnes serviceledningen og som under serviceoperasjonen er pa-rallellkoblet til produksjonsledningen for å muliggjøre kontinu-erlig uttak fra brønnen. Serviceledningen kan også benyttes for å returnere verktøyet opp gjennom produksjonsledningen ved tilfør-

selv av det nødvendige trykk.

Det er således utviklet et nytt begrep som består i at

en drifts- og service-enhet, heretter betegnet som service-enheten, anordnes i umiddelbar nærhet av flere brønner og forsynes med kob-lingsanordninger hvorved enheten kan kobles til brønnene. På service-eneheten er det montert alt utstyr for å foreta den nødven-

dige kontroll, for å måle produksjonen fra den enkelte brønn, for å samle den totale produksjon, for automatisk å foreta serviceoperasjoner i brønnene og for å opprettholde en menneskelig til-værelse for betjeningen. Anvendelsen av TFL-metoden sammen med service-enheten krever at bøyningsradien for leddet mellom enhe-

ten og brønnen er relativt stor for at verktøyet skal kunne føres gjennom bendet uten å komme i beknip. Det vil derfor være svært fordelaktig å ha selvstendig system hvor periodisk service kan utføres automatisk for hver brønn uten å være nødt til å bevege eller plassere et overflatefartøy eller et neddykkbart fartøy på området for brønnen hver gang service er nødvendig. Det vil også være høyst ønskelig å ha en hurtig-koblingsanordning mellom service-enheten og brønnene for å kunne fjerne en av rørsløyfene hvis det skulle -være nødvendig med etterarbeide, med en. av brøn-.

nene, idet produksjonen frå de andre brønner da kan fortsette.

Det vil også være" ønskelig å kunne fjerne service-enheten hvis det er nødvendig med éh hbvedreparas jon eller.hvis.brønnene er tømt, slik at service-enheten kan brukes yed en annen gruppe brøn^. ner. Selv ora oppfinnelsen vil bii beskrevet i forbindelse med.en olje-brønn, vil man forstå at alle ekvivalente produkter, slik som gass og flytende svovel, kan behandles på samme måte.

Nærmere bestemt angår foreliggende oppfinnelse et slikt system som omfatter en drifts- og service-enhet som er plassert nær i det minste en undervannsbrønn, en nedsenkbar fleksibel rør-ledning innrettet til å forbinde brønnen med enheten samt service-enhets- og brønnkoblingsstykker anbrakt på enden av rørledningen for tilkobling til sokler henholdsvis på service-enheten og på brønnen. Et system i det vesentlige svarende til dette er tidligere kjent fra US-patent 3 366 173. Det nye og særegne ved syste-met ifølge foreliggende oppfinnelse er nærmere angitt i patent-kravene. En vesentlig fordel ved dette nye system består i at det muliggjør justering av den innbyrdes avstand mellom endene av den fleksible rørledning svarende til den innbyrdes avstand mellom de tilsvarende tilkoblingspunkter på henholdsvis brønnen og service-enheten.

Formålet med og ytterligere fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere og vil bli lettere forstått når oppfinnelsen betraktes i forbindelse med den følgende beskrivelse og de medfølgende tegninger hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av en service-enhet som er sentralt anbrakt mellom og omgis av flere undervannsbrønner som er koblet til enheten ved hjelp av en koblingsanordning. Fig. 2 er et delsnitt i større målestokk av en del av ut-førelsen på fig. 1. Fig. 3 er et grunnriss av anordningen som er vist på fig. 2. Fig, 4 er et delsnitt i større målestokk tatt etter linjen 4-4 i anordningen på fig. 2. Fig. 5 er et snitt av en del av anordningen på fig. 2. Fig. 6 er et snitt tatt etter linjen 6-6 av en del av anordningen på fig. 2.

Det skal nå vises til fig. 1 hvor en fundamentkonstruk-sjon 10 er plassert på sjøbunnen. Fundamentkonstruksjonen kan ha den ønskede form, men generelt kan man si at den bør være sirku-lær, slik at en rekke brønnhoder 14 kan anbringes jevnt rundt om-kretsen, idet de har samme avstand fra sentrum. Ved anvendelse av moderne retningsboremetoder kan bunnen av hver brønn, hvor oljen eller gassen oppsamles, være på et sted som i horisontalprojek-sjon er langt borte fra brønnhodet. En service-enhet 16 er vist nedsenket i en stilling omtrent ved sentrum av fundamentkonstruksjonen 10. Denne service-enhet er hul og har kondisjoneringsanlegg for at betjening skal kunne oppholde seg i den. Dens hovedfunksjon er å oppta det utstyr som er nødvendig for automatisk og periodisk brønnservice, for adskillelse av petroleumprodukter, for kontroll av strømmen fra brønnen og for å gjøre det mulig for mennesker å oppholde seg der når de av og til sendes ned ved hjelp av et un-dervannsfartøy for ettersyn av utstyret som er inne i service-enheten. En koblingsanordning 18 kobler de valgte brønner til service-enheten 16. For innretting av koblingsanordningen 18 når den skal nedsenkes fra et overflatefartøy (ikke vist), på plass mellom service-enheten 16 og brønnen 14, strekker det seg under ned-senkingsoperasjonen en rekke føringskabler 19 og 20 fra brønnho-dene resp. service-enheten og opp mot overflatefartøyet. I tilfelle av at en av koblingsanordningene er blitt skadd, kan deri frigjøres fra brønnhode og service-enhet og heises opp til overflaten hvor den repareres og igjen nedsenkes på den ovenfor be-skrevne måte. Hvis det skal utføres en hovedreparasjon på service-enheten eller utstyret i den, kan det være nødvendig å heise opp alle koblingsanordningene 18 ( etter at ventilene i brønnhodene 14 er lukket). Service-enheten kan derpå trekkes opp for reparasjon, hvoretter den igjen senkes ned. I tilfelle av at brønnene er blitt tømt, kan service-enheten trekkes opp og plasseres nær nyborede brønner. Føringskablene 19 og 20 kan festes og løsgjøres fra fø-ringstapper 50 resp. 23 ved hjelp av et undervanssfartøy 100.

Det skal nå for en mer detaljert beskrivelse av koblingsanordningen 18 vises til fig. 2 og 3. Etter at en brønn er boret, stikker det en ledning 21 opp gjennom en åpning i fundamentplaten 10. En føringsramme 22 med et antall oppstående førlngsbolter 23 sammen med en rørhylseopphengning 24 er montert på og understøttes av brønnledningen 21. En nedre koblingskrave 25 som er festet til en ventilanordning 26 føres til en første stilling fra et overfla-tefartøy ved hjelp av føringskablene 19 og til den endelige stilling ved hjelp av føringstappene 23 og festes til rørhylseoppheng-ningen 24. Føringshylser 27 som kan gli på føringsboltene 23, er festet til den nedre koblingskrave 25 ved hjelp av avstivere 28. Når koblingskraven 25 er kommet på plass, blir alle ledningene

fra brønnen, produksjonsledningen 33, serviceledningen 34 og gass-ledningen 35 prøvet ved hjelp av ventilene 29. Ventilene 29 kan være fjernregulert ved hjelp av midlertidige hydrauliske koblings-

elementer med forbindelse mellom ventilene og overflatefartøyet, eller mellom ventilene og en hydraulisk moduleringsenhet 81 som er plassert nær brønnhodet men som reguleres fra overflaten. Ventilene kan også være mekaniske og kan påvirkes fra undervannsfartøyet.

Service-enheten 16 omfatter en øvre og nedre vertikal sylinder 31 resp. 30 som er tykkvegget for å kunne motstå det store trykket ved operasjon på store dyp. Den nedre vertikale sylinder går over i den øvre sylinder 31 med mindre diameter, idet det ved overgangen er utformet en i hovedsaken horisontal flate 32

som strekker seg som en ring rundt utsideomkretsen av service-enheten. En arbeidsplattform 51 er anbrakt ved og festet til service-enheten ved overgangen. Det indre kammer i enheten kan være kondisjonert for å kunne oppta betjening eller enheten kan være fullstendig automatisk. Det automatiske stikkprøvesystem kan anvendes for å bestemme produktkvaliteten i brønnen og fremskaffer samtidig korrigering av driften av brønnene. Det kan anvendes en kombinasjon av en enhet som gjør det mulig for betejning å oppholde seg i denne og som muliggjør automatiske serviceoperasjoner. De spesielle systemer for å kunne foreta disse funksjoner automatisk er vel kjent på dette område og kan variere fra oppdrag til oppdrag. For klarhetens skyld er ikke disse systemer vist. En rekke vertikale koblingsstykker 40 med fikserte ender stikker gjennom veggen i den nedre sylinder 30. Den øvre flate av hvert koblingsstykke 40 omfatter en rekke elementer som i antall og plassering svarer til de tappformede ender 37 som er festet til det løsbare koblingsstykke 41. Et antall rørsløyfer 44a og 44b (hvorav to er vist) som ved hver ende har et endestykke som er rettet nedad og som er stort nok til at brønnserviceverktøyet kan passere, er med den ene ende festet til koblingsstykket 41

og med den andre ende til et Y-forgreningsrør 45, Det antall rør som anvendes er avhengig av de spesielle arbeidsoppgaver for sys-temet. Y-forgreningen 45 er på sin side montert på ventilbatteriet 26 ved hjelp av en øvre koblingskrave 46. Den øvre koblingskrave 46 senkes i stilling sammen med koblingsanordningen 18 og danner en del av koblingsanordningen. Føringshylser 47 er festet til den øvre koblingskrave 46 ved hjelp av avstivere 48. Hylsene 47 fører først kraveanordningen og derpå en ende av koblingsanordningen 18 på føringstappene 23 og på det øvre parti av oljeledningen som er satt sammen med ventilbatteriet 26. En oppstikkende del 60 er festet til Y-forgreningsrøret 45 og understøtter en dreibar

hylse 61 som er fast på den oppstikkende del 60 når unntas at den kan dreies på denne del. En hydraulisk sylinder 62 er montert nær toppen av den oppstikkende del 60, slik at den kan ut-føre en begrenset glidebevegelse. Sylinderens 62 bevegelse nedad er begrenset av et avstandsstykke når det bunner mot kanten 38

og er begrenset oppad av en krave 91 som er festet ved toppenden av den oppstikkende del 60. Et dobbeltledd 63 som best er vist på fig. 3, er svingbart montert på glidesylinderen 62 ved hjelp av sylindriske tapper 65 og til et annet dobbeltledd 64 ved hjelp av en tapp- og kraveforbindelse 68. Dobbeltleddene 64 er forbundet med den roterbare hylse 61 ved hjelp av sylindriske tapper 69 og med koblingsstykket 41 ved hjelp av en gaffel- og tapp-anordning 70 som det fremgår klart av fig. 4. Lengden av leddarmene 63 er slik at hvis sylindrene 62 er i den øvre stilling, vil koblings-elementet 41 være fullstendig frigjort fra beholderen 40. Det er således sørget for anordninger som kan til- og frakoble koblingsanordningen fra beholderen til bestemte tider uten å løsgjøre koblingsstykket fra brønnene. Den relative innretting mellom koblingsstykket og beholderen opprettholdes selv om de løsgjøres fra føringstappene 50 som er festet til og stikker vertikalt opp fra plattformen 51. To føringshylser 72 er sikkert festet til koblingsstykket 41 ved hjelp av avstivere 71. Vinkelstillingen for kob-linsstykket 41 kontrolleres av de to hylser 72.

Et koblingskontrollhylster 49 som omfatter et nedre parti 80 festet til hylsen 47 ved hjelp av avstivere 48 og et øvre parti 81 som er forbundet med hylsene ved hjelp av avstivere 84, holdes i stilling ved hjelp av føringstapper 23. Kontrollhylsteret anvendes for tilførsel av hydraulisk kraft til den øvre koblingskrave 46, til den hydrauliske sylinder 62 og til koblingsstykket 41 via trykkledninger A resp. B og C. Kontrollhylsteret kontrolleres fra overflaten ved hjelp av kontrolledninger 82. Et kontrollhylster som kan anvendes i denne oppfinnelse fremstilles av Payne Manufacturing Company, Texas. Den hydrauliske kapsel 90, som passer på toppen av den oppstikkende del 60, er egnet til å kunne forbindes med oljeboringsledning og hydrauliske ledninger som fører opp til prammen eller lagerfartøyet og anvendes for fjerning åv eller innstilling av brønnhodeforbindeIsene som løper ut fra koblingskraven 25.

Det skal nå vises til fig. 4, hvor koblingskraven 41 er forbundet med gaffelanordningen 70, hvori der i hver av armene er utformet slisser 75. I slissene er det innsatt tapper 74 som under-støtter koblingen. Koblingsstykket 41 kan i begrenset omfang dreies rundt aksene for tappene 74 eller skyves frem og tilbake i begrenset omfang i slissene 75. Føringshylséne 72 som er festet til koblingsstykket 41 ved hjelp av avstiverarmer 71, regulerer ori-enteringen (indeksringen) av koblingsstykket når hylsene kommer i inngrep med føringstappene 50, slik som tidligere antydet. Ytterligere frem og tilbake-bevegeIse, frembringes av akselen 76 som strekker seg fra gaffelen 73. Akselen kan rotere om sin akse i lågere 77 som er festet til et lagerhus som igjen er festet til det nedre leddpar-element 64. Ved siden av dreiebevegelsen kan gaffelen beveges frem og tilbake langs lageraksen, hvilken bevegelse begrenses av stopperen 78. Denne halvfleksible montering av koblingsstykket 41 kompenserer for eventuell feil innretting som kan inntreffe ved plasseringen av service-enheten 16 eller for feil innretting som skyldes skråvinkler som brønnene inntar i forhold til enheten 16. <*>

Det skal nå vises til fig. 5 som er et delsnitt av den hydrauliske sylinder 62. Denne er festet til avstandsstykket 66 som også tjener som hydraulisk tetning mot en flate på den oppstikkende del 60. Et stasjonært stempel 92 er festet til den oppstikkende del 60 omtrent midtveis mellom de to ender på sylinderen 62. En innløpskanal 93 for hydraulisk væske er utformet ved den ene ende av sylinderen og en annen innløpskanal 97 for hydraulisk væske er utformet ved den andre ende. Til det øvre parti av sylinderen er det festet to dobbeltører 94 som låses ved hjelp av en avskjølringsbolt 95 til ørene 96 som igjen er festet til en krave 91 som atter er festet til toppartiet på den oppstikkende del 60. Ved tilførsel av væske gjennom kanalen 93 vil sylinderen sammen med de sylindriske tapper 6 5 tvinges nedad, og hvis de nedadvirkende krefter overvinner styrken av avskjæringsbolten 95, vil sylinderen 62 beveges nedad til avstandsstykket 66 når sin nedre begrensning for bevegelsen. Når sylinderen 62 beveges nedad, vil forbindelsesstykket 41 kunne komme i inngrep med beholderen 40.

Det skal nå vises til fig. 6 som er et snitt av en ty-pisk koblingskrave 46 som kan brukes i forbindelse med oppfinnelsen. Låse- og frigjørings-konstruksjonen for koblingskraven 46 er identisk med den for koblingsstykket 41 og er for enkelhets skyld ikke vist. Koblingskraven er sikkert festet til Y-forgreningsrø-ret 45. Det nedre parti av Y-forgreningsrøret har et utstikkende parti 111 som tilsvarer et utstikkende parti 110 på ventilanordningen 26. En rekke låsesylindre er jevnt fordelt rundt de utstikkende partier 110 og 111. Det er anvendt en rekke låsestaver 112 som i den lukkende stilling klemmer de to utstikkende partier tettende sammen. Stemplet 121 påvirkes gjennom to hydrauliske kanaler 123 og 124 slik at låsestavene 112 enten lukker eller er frigjort. En endekapsel 122 er festet til stemplet 121 og til en kileformet stang 114. I den øvre stilling presser den kileformede stang 114 mot et fremspring på låsestaven 112 og frigjør denne fra de utstikkende partier 110 og 111. I den nedre stilling vil kreftene fra den kileformede stang 114 tvinge denne i kontakt med de utstikkende partier 110 og 111.

Høyre side av figuren viser koblingskraven 46 i sammen-låst stilling og den venstre side i ulåst stilling. Den samménlås-te og ulåste stilling er på risset bare vist for å klargjøre, mens koblingskraven 46 i virkeligheten enten er helt åpen eller helt lukket.

Etter at brønnene er påsatt et brønnhode, festes først koblingskraven 25 til ventilanordningen 26 i riktig stilling, og derpå festes service-enheten 16 til fundamentet 10. Føringskable-ne 20 kobles ved hjelp av løsgjørbare koblingsstykker 101 til fø-ringstappene 50 fra et undervannsfartøy 100 som derpå beveger seg ut fra service-enhetenes sentrum og fester føringskablene 19 til føringstappene 23 ved hjelp av koblingsstykker 101. De innerste kabler 20 bør først festes for å unngå ødeleggelse av propeller og styresystem på undervannsfartøyet. Med den hydrauliske sylinder 62 låst i sin øvre stilling ved hjelp av avskjæringsbolten 95, nedsenkes brønnhodet inkludert koblingskraven 46 fra overflatefar-tøyet og føres av kablene 19 til føringstappene 23, mens det løs-bare koblingsstykket 41 samtidig følger føringskablene 20 mot fø-ringstappene 50. Den øvre del av koblingskontrollhylsteret 81 festes til det nedre parti og begge føres ned langs kablene 20 sammen med slangene 82 som er forbundet med overflatefartøyet, inntil hylseanordningen 83 butter mot hylseanordningen 47.. Koblingskraven 46 sammenlåses derpå fra overflatefartøyet ved hjelp av det hydrauliske kontrollhylster 49. Deretter blir den hydrauliske sylinder 62 satt under trykk, og når det er bygget opp tilstrekkelig kraft til å skjære av bolten 95, vil sylinderen 62 føres ned til den kontaktende stilling. På dette tidspunkt vil sylinderkraften pluss vekten av det løsgjørbare koblingsstykket 41 sammen med vekten av koblings leddene frembringe den kraft som skal ti'l for å koble koblingsstykket 41 sammen med beholderen 32. Påvirkningen av sylinderen 62 og koblingskravene skjer ved hjelp av hydraulisk trykk fra overflatefartøyet via koblingskontrollhylsteret 49. Etter trykkprøving fjernes den øvre del 81 av koblingskontrollhylsteret 49 sammen med de hydrauliske ledninger 82, hylsene 83, avsti-ver 84 og føringskabler 19. Borerøret og de hydrauliske ledninger kan på dette tidspunkt kobles fra den hydrauliske kapsel 90. Når de fleksible rør 44 nå er på plass, kan service-verktøyet, f.eks. en avvoksningsanordning føres inn i produksjonsledningen 34 innen-fra service-enheten gjennom røret 44a. Ved fjerning av koblingsanordningen 18 er det bare nødvendig å snu om på den ovenfor angitte prosess.

Claims (4)

1. Undersjøisk drifts- og servicesystem for undervannsbrøn-ner, omfattende en drifts- og service-enhet (16) som er plassert nær i det minste én undervannsbrønn (14), en nedsenkbar, fleksibel rørledning (44) innrettet til å forbinde brønnen (14) med enheten (16) samt serviceenhet- og brønnkoblingsstykker (41, 46) anbrakt på endene av rørledningen (44) for tilkobling til sokler henholdsvis på service-enheten (16) og på brønnen (14), karakterisert ved en koblingsanordning (18) for justering av av-standen mellom serviceenhetskoblingsstykket (41) og brønnkoblings-stykket (46), hvilken koblingsanordning omfatter en forlengelsesdel (60) i tilknytning til ett av koblingsstykkene (41, 46), et første og et annet leddelement (63, 64) som hvert har sin ene ende festet til forlengelsesdelen (60) i punkter med innbyrdes avstand på denne for dreiebevegelse om forlengelsesdelens akse, hvilke ledd-elementer (63, 64) har sin annen ende festet til det annet av koblingsstykkene (41, 46), mens den nevnte ene ende av det første (63) av leddelementene (63, 64) er bevegbart langs forlengelsesdelen (60) i forhold til den ene ende av det annet leddelement (64) .

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at forlengelsesdelen (60) er anordnet koaksialt med brønnkoblingsstyk-ket (46) slik at den strekker seg oppad fra brønnen (14), og at den nevnte ene ende av det første leddelement (63) er festet til forlengelsesdelen (60) ved hjelp av en bevegbar hylse (62).

3- System ifølge krav 2, karakterisert ved at hylsen (62) er bevegbar under innvirkning av hydraulisk trykk.

4. System ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at koblingsanordningen (18) omfatter et åk (70) anbrakt mellom serviceenhetskoblingsstykket (41) og de sammenkoble-de ender av leddelementene (63, 64), hvilket åk har innbyrdes beveg-bare deler (76, 79) for å kompensere for mindre feilinnretting eller -innstilling mellom serviceenhetskoblingsstykket (41) og ser-viceenhetssokkelen (36).