NO131352B

NO131352B -

Info

Publication number: NO131352B
Application number: NO340670A
Authority: NO
Inventors: L M Vincken; P F Agerbeek; P E Hoekenga
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1969-09-10
Filing date: 1970-09-08
Publication date: 1975-02-03
Also published as: JPS498044B1; DE2044499A1; NL167006C; NL167006B; DE2044499B2; FR2061628B1; DE2044499C3; FR2061628A1; NL7013232A; NO131352C; GB1278986A; ES383455A1; AU1964670A

Description

Fremgangsmåte for å anbringe og holde en plattform i en fast avstand over sjøbunnen og flytekonstruksjon til utførelse av fremgangsmåten. Method for placing and holding a platform at a fixed distance above the seabed and floating structure for carrying out the method.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å anbringe og holde en plattform i en fast avstand over sjøbunnen, hvor plattfor- This invention relates to a method for placing and holding a platform at a fixed distance above the seabed, where the platform

men er festet slik på et fartøy som flyter i overflaten av et vannlegeme at plattformen er bevegelig i det minste i vesentlig vertikal retning i forhold til fartøyet, hvor en rørstreng strekkes mellom plattformen og et fast sted under vannflaten og strammes til en forutbestemt belastning. but is attached in such a way to a vessel floating on the surface of a body of water that the platform is movable at least in a substantially vertical direction in relation to the vessel, where a pipe string is stretched between the platform and a fixed place below the surface of the water and tightened to a predetermined load.

I norsk patent 123 422 er det beskrevet en fremgangsmåte Norwegian patent 123 422 describes a method

ved utførelse av operasjoner, f.eks. vedlikeholdsarbeide, på en brønn under vann gjennom en rørstreng, omfattende befestigelse av rørstrengen til brønnhodet av en brønn, hvor den øvre del av rør-strengen festes til en plattform arrangert på et flytende fartøy, when performing operations, e.g. maintenance work, on a well underwater through a pipe string, including attaching the pipe string to the wellhead of a well, where the upper part of the pipe string is attached to a platform arranged on a floating vessel,

idet plattformen er således festet til fartøyet at den er bevegelig Kfr. kl. E 21 B 7/12 as the platform is attached to the vessel in such a way that it is movable Cfr. at E 21 B 7/12

i forhold til fartøyet, og hvor en oppadrettet kraft påføres plattformen for å holde rørstrengen under spenning, mens operasjoner på brønnen utføres fra, plattformen gjennom rørstrengen. I nevnte patent er det også beskrevet en anordning ved en flytende konstruksjon som omfatter et fartøy som bærer en plattform således festet til far-tøyet at den er vertikalt bevegelig til fartøyet, en vertikal åpning i plattformen for å føre rørstrengens. øvre ende gjennom plattformen, en klemanordning på plattformen nær åpningen til fast befestigelse av rørstrengens øvre ende til plattformen og et system på den flytende konstruksjon for påføring av en oppadrettet kraft på plattformen. in relation to the vessel, and where an upward force is applied to the platform to keep the pipe string under tension, while operations on the well are carried out from the platform through the pipe string. In said patent, there is also described a device for a floating construction which comprises a vessel carrying a platform so attached to the vessel that it is vertically movable to the vessel, a vertical opening in the platform to pass the pipe string. upper end through the platform, a clamping device on the platform near the opening for firmly attaching the upper end of the pipe string to the platform and a system on the floating structure for applying an upward force to the platform.

Når arbeider utføres på konstruksjoner av den innlednings-vis nevnte type, oppstår ofte vanskeligheter når rørstrengen skal forankres i plattformen og holdes i riktig stilling når været på sjøen er dårlig og bølgebevegelsen bevirker at fartøyet og plattformen beveger seg opp og ned i forhold til rørstrengens topp. Dette resulterer i at arbeidsoperasjoner ofte må utsettes i påvente av be-dre vær, hvilket imidlertid er forbundet med betydelige økonomiske tap. When work is carried out on constructions of the type mentioned at the outset, difficulties often arise when the pipe string has to be anchored in the platform and held in the correct position when the weather on the sea is bad and the wave movement causes the vessel and the platform to move up and down in relation to the top of the pipe string . This results in work operations often having to be postponed in anticipation of better weather, which is, however, associated with significant financial losses.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå de nevnte ulemper og gjøre det mulig å anbringe og holde en plattform i fast avstand over sjøbunnen selv om været er dårlig, slik at de nødvendige operasjoner kan utføres. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg i det vesentlige ved at i det minste en kabel strekkes mellom plattformen og et fast punkt under vannflaten og strammes til, at rørstrengen forbindes med et fast sted under vannivået og med plattformen, og at strammebelastningen på kabelen deretter i det minste delvis overfø-res til rørstrengen for oppnåelse av nevnte forutbestemte belastning. På denne måte er det mulig å holde plattformen i ro selv om fartøyet beveger seg. The purpose of the invention is to avoid the aforementioned disadvantages and make it possible to place and hold a platform at a fixed distance above the seabed even if the weather is bad, so that the necessary operations can be carried out. The method according to the invention is distinguished essentially by the fact that at least one cable is stretched between the platform and a fixed point below the water surface and tightened, that the pipe string is connected to a fixed place below the water level and to the platform, and that the tension load on the cable is then at least is partially transferred to the pipe string to achieve said predetermined load. In this way, it is possible to keep the platform still even if the vessel is moving.

En flytekonstruksjon som egner seg til utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en plattform som er festet slik på et flytende fartøy at den er bevegelig i det minste i vertikal retning i forhold til fartøyet, innretninger på konstruksjonen for utøving av en kraft mellom plattformen og fartøyet, og en rør-streng innrettet til å anbringes mellom plattformen og et fast sted under vannet, hvorpå konstruksjonen flyter og utmerker seg ved at konstruksjonen er utstyrt med i det minste en kabel innrettet til å anordnes et sted utenfor rørstrengen mellom plattformen og et fast punkt under vannflaten. A floating structure which is suitable for carrying out the method according to the invention comprises a platform which is attached to a floating vessel in such a way that it is movable at least in a vertical direction in relation to the vessel, devices on the structure for exerting a force between the platform and the vessel, and a pipe string arranged to be placed between the platform and a fixed point under the water, on which the construction floats and characterized by the construction being equipped with at least one cable arranged to be arranged somewhere outside the pipe string between the platform and a fixed point below the water surface.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av et eksem-pel under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 er et skjematisk sideriss av en utførelse av en flytende konstruksjon som er egnet til utførelse av fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen, mens fig. 2 viser en annen utførelse av konstruksjonen med en rørstreng som ved toppen er innspent i konstruksjonens The invention shall be explained in more detail by means of an example with reference to the drawings, where: fig. 1 is a schematic side view of an embodiment of a floating structure which is suitable for carrying out the method according to the invention, while fig. 2 shows another embodiment of the construction with a pipe string which is clamped at the top into the construction

plattform. platform.

Fig. 1 og 2 viser en konstruksjon 1 som flyter på vannet 2 med vannoverflate 3, hvor konstruksjonen omfatter et fartøy 4 og en plattform 5. Plattformen er festet slik til fartøyet 4, f.eks. ved hjelp av vertikale føringsinnretninger (ikke vist), at plattformen er vertikalt bevegelig i forhold til fartøyet 4. Fig. 1 and 2 show a construction 1 that floats on the water 2 with a water surface 3, where the construction comprises a vessel 4 and a platform 5. The platform is attached to the vessel 4 in this way, e.g. by means of vertical guidance devices (not shown), that the platform is vertically movable in relation to the vessel 4.

Ved utførelsen ifølge fig. 1 er kabler 6 festet til plattformen 5. Hver kabels 6 frie ende er utstyrt med en vekt 7 og hver kabel 6 er lagt over en kabelskive 8 som er dreibart lagret i en søy-le 9 som bæres av fartøyet 4. Hver kabelskive er anordnet i et nivå over det høyeste nivå av plattformen 5 i forhold til fartøyet 4. Plattformen 5 befinner seg i sin høyeste stilling i forhold til far-tøyet 4 når vektene 7 hviler på fartøyets 4 dekk. In the embodiment according to fig. 1, cables 6 are attached to the platform 5. The free end of each cable 6 is equipped with a weight 7 and each cable 6 is laid over a cable sheave 8 which is rotatably stored in a column 9 carried by the vessel 4. Each cable sheave is arranged at a level above the highest level of the platform 5 in relation to the vessel 4. The platform 5 is in its highest position in relation to the vessel 4 when the weights 7 rest on the vessel's 4 deck.

Fartøyet 4 er anordnet over et nedsenket brønnhode 10 og holdes ved hjelp av kjente innretninger, såsom ankere og ankerkabler, og er innrettet til å forbindes med en rørstreng, såsom rørstrengen 4 9 på fig. 2. Brønnhodet 10 hviler med sin basis 11 på sjøbunnen 12. Basisen 11 er utstyrt med forbindelsesinnretninger 13 som forbinder kablenes 14 nedre ender med basisen. Kablenes 14 øvre ender er i forbindelse med vinsjer 15 på plattformen 5. Kablene 14 er ført gjennom åpninger 16 i plattformen 5 og gjennom en U-formet uttagning 17 i fartøyets 4 sidevegg. The vessel 4 is arranged above a submerged wellhead 10 and is held using known devices, such as anchors and anchor cables, and is arranged to be connected to a pipe string, such as the pipe string 4 9 in fig. 2. The wellhead 10 rests with its base 11 on the seabed 12. The base 11 is equipped with connecting devices 13 which connect the lower ends of the cables 14 to the base. The upper ends of the cables 14 are in connection with winches 15 on the platform 5. The cables 14 are led through openings 16 in the platform 5 and through a U-shaped recess 17 in the side wall of the vessel 4.

Når vinsjene betjenes, strammes kablene 14 og plattformen When the winches are operated, the cables 14 and the platform are tightened

5 vil bevege seg nedover mot vektenes 7 tyngdevirkning. 5 will move downwards against the gravity of the weights 7.

Flytekonstruksjonen ifølge fig. 2 er utstyrt med en hydrau-lisk anordning for bevegelse av plattformen 5 i forhold til fartøyet 4 istedenfor med vektene 7. Det skal dog bemerkes at man istedenfor vekter eller hydraulikk også kan benytte en pneumatisk, hydropneuma-tisk eller elektrisk anordning. På fartøyet 4 finnes et antall (f. eks. fire) hydrauliske sylindere 23 som hver har et stempel (ikke vist) som er aksialt bevegelig i sylinderen 23 og er utstyrt med en ■ stempelstang 24. Stempelstangens øvre ende er forbundet med plattformen 5. Forbindelsen mellom stengene 24 og plattformen kan være direkte eller gjennom et kardangledd. Stengenes 24 aksiale eller vertikale bevegelse kan styres ved hjelp av passende styreinnretnin-ger som avføler avvikelsen av plattformen 5 eller en fra avvikelsen avledet verdi i forhold til det ønskede bestemte horisontale plan. Ved utførelsen ifølge fig. 2 avføles avvikelsen av plattformens stilling ut fra stillingen i et bestemt horisontalt plan ved hjelp av en følerinnretning 25. Ut fra denne innretning kan signaler overføres gjennom en ledning 26 til en kontroll 27. Kablene 14 er ved sine nedre ender fast forankret i sjøbunnen eller i brønnhodefestet 11 som vist på fig. 1. Strekket i kablene 14 som ved sine øvre ender er forbundet med vinsjinnretningene 15 eller andre strammeinnretninger, kan avføles på kjent måte ved hjelp av føleinnretninger 28, hvorav bare en er vist på tegningen. Hver avfølingsinnretning 28 er forbundet med kontrollen 27 ved hjelp av en ledning 30 for overføring av signaler fra innretningen til kontrollen. Den sistnevnte kan behan-dle signalene fra avfølingsinnretningene 25 og 28 og bestemme det hydrauliske trykk som kreves i sylindrene 23 for å holde plattformen 5 i det ønskede horisontale plan og for å holde kablene 14 under riktig belastning. Kontrollen 27 kan regulere trykket i sylindrene 23 i samsvar med dette, f.eks. ved betjening av treveisstyreventiler 31 og 32, idet der gjennom ledninger 35 sendes betjeningssignaler til servoventilmekanismer 33 og 34. Ventilene 31 og 32 er anordnet i en ledning 36 hhv. 37 som hver forbinder trykksiden av en væskepumpe 38 med en tilsvarende sylinder 23. Pumpens 38 sugeside er gjennom en ledning 39 forbundet med en tank 4 0 som inneholder passende væske, f.eks. olje. En tømmeledning 41 forbinder ventilen 31 med tankens 40 topp og en tømmeledning 42 forbinder ventilen 32 med tømmelednin-gen 41. Ved riktig innstilling av treveisventilene 31 og 32 kan væske pumpes fra tanken 40 til sylinderen 23 og/eller tømmes fra sylindrene 23 slik at riktig trykk vil oppnås i hver av sylindrene 23. Ved hjelp av det hydrauliske system som beskrevet ovenfor vil plattformen 5 uavhengig av bølgene alltid holde seg i det ønskede horisontale plan og kablene 14 vil alltid holdes under den nødvendige belastning. The floating structure according to fig. 2 is equipped with a hydraulic device for moving the platform 5 in relation to the vessel 4 instead of the weights 7. However, it should be noted that instead of weights or hydraulics, a pneumatic, hydropneumatic or electric device can also be used. On the vessel 4 there are a number (e.g. four) of hydraulic cylinders 23 each of which has a piston (not shown) which is axially movable in the cylinder 23 and is equipped with a ■ piston rod 24. The upper end of the piston rod is connected to the platform 5. The connection between the rods 24 and the platform can be direct or through a cardan joint. The axial or vertical movement of the rods 24 can be controlled by means of suitable control devices which sense the deviation of the platform 5 or a value derived from the deviation in relation to the desired determined horizontal plane. In the embodiment according to fig. 2, the deviation of the platform's position from the position in a specific horizontal plane is sensed using a sensor device 25. From this device, signals can be transmitted through a wire 26 to a control 27. The cables 14 are at their lower ends firmly anchored in the seabed or in the wellhead attachment 11 as shown in fig. 1. The tension in the cables 14, which are connected at their upper ends to the winch devices 15 or other tensioning devices, can be sensed in a known manner by means of sensing devices 28, of which only one is shown in the drawing. Each sensing device 28 is connected to the control 27 by means of a line 30 for transmitting signals from the device to the control. The latter can process the signals from the sensing devices 25 and 28 and determine the hydraulic pressure required in the cylinders 23 to keep the platform 5 in the desired horizontal plane and to keep the cables 14 under the correct load. The control 27 can regulate the pressure in the cylinders 23 in accordance with this, e.g. when operating three-way control valves 31 and 32, since operating signals are sent through lines 35 to servo valve mechanisms 33 and 34. The valves 31 and 32 are arranged in a line 36, respectively. 37, each of which connects the pressure side of a liquid pump 38 with a corresponding cylinder 23. The suction side of the pump 38 is connected through a line 39 to a tank 40 containing a suitable liquid, e.g. oil. An emptying line 41 connects the valve 31 to the top of the tank 40 and an emptying line 42 connects the valve 32 to the emptying line 41. By correctly setting the three-way valves 31 and 32, liquid can be pumped from the tank 40 to the cylinder 23 and/or emptied from the cylinders 23 so that pressure will be achieved in each of the cylinders 23. By means of the hydraulic system as described above, the platform 5 will always remain in the desired horizontal plane regardless of the waves and the cables 14 will always be kept under the required load.

På plattformen 5 kan det være anordnet konvensjonelt utstyr til utførelse av boreoperasjoner, såsom en kran 43, en vinsj 44, en vaier 45, en taljeblokk 46 og en toppblokk 47. Conventional equipment for carrying out drilling operations can be arranged on the platform 5, such as a crane 43, a winch 44, a cable 45, a hoist block 46 and a top block 47.

Forbindelsen med en brønn gjennom et brønnhode 10,11 (fig. The connection with a well through a wellhead 10,11 (fig.

1) skjer gjennom en rørstreng 49 hvis nedre ende er forbundet med brønnhodet og som ved sin øvre ende er ført gjennom åpningen 50 i 1) takes place through a pipe string 49 whose lower end is connected to the wellhead and which at its upper end is led through the opening 50 in

fartøyet 4. the vessel 4.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal nå forklares under henvisning til fig. 2. The method according to the invention will now be explained with reference to fig. 2.

Når fartøyet 4 er plassert over brønnen, hvor vedlikeholds-operasjoner e.l. skal utføres, forbindes kablenes 14 nedre ender med brønnhodet, som vist på fig. 1, eller et sted i nærheten av samme. Ved betjening av kabelinnretningene 15 strammes kablene 14 og kabel-belastningen avføles ved hjelp av avfølingsinnretningene 28 (bare en er vist) som styrer sylindrene 2 3 slik at kablene 14 utsettes for riktig belastning. Man vil forstå at ved en hensiktsmessig betjening av innretningene 15 bringes stempelstengene 24 i en ønsket stilling i forhold til sylindrene 23. When the vessel 4 is placed over the well, where maintenance operations etc. is to be carried out, the lower ends of the cables 14 are connected to the wellhead, as shown in fig. 1, or somewhere close to the same. When operating the cable devices 15, the cables 14 are tightened and the cable load is sensed using the sensing devices 28 (only one is shown) which control the cylinders 2 3 so that the cables 14 are subjected to the correct load. It will be understood that by appropriate operation of the devices 15, the piston rods 24 are brought into a desired position in relation to the cylinders 23.

Stramning av kablene 14 vil ha til følge at når fartøyet 4 beveges som følge av bølgevirkning, vil plattformen 5 være ubevegelig i forhold til sjøbunnen, brønnhodet og brønnen hvor operasjoner skal utføres. Med plattformen 5 i en slik stilling senkes rørstren-gen 49 ned fra plattformen til brønnhodet og forbindes med dette en-ten ved hjelp av dykkere eller under benyttelse av automatisk eller fjernstyrt i og for seg kjent koblingsutstyr. Tightening the cables 14 will have the effect that when the vessel 4 is moved as a result of wave action, the platform 5 will be motionless in relation to the seabed, the wellhead and the well where operations are to be carried out. With the platform 5 in such a position, the pipe string 49 is lowered from the platform to the wellhead and connected to this either with the help of divers or using automatic or remotely controlled switching equipment known in and of itself.

Rørstrengens 49 øvre ende er da ubevegelig i forhold til plattformen 5, selv om fartøyet 4 beveges på grunn av bølger og kan sammenkobles med plattformen 5 ved hjelp av en kjent kleminnretning 51. Ved betjening av innretningene 15 kan nå belastningen på kablene 14 oppheves og i det minste delvis eller helt overføres til rør-strengen 49. Operasjonene i brønnen kan da utføres ved hjelp av en operasjonsstreng 48 opphengt i kroken i taljeblokken 46, med kabelen 14 under belastning eller rørstrengen 4 9 under belastning eller med belastningen fordelt på kabelen og rørstrengen avhengig av de råden-de forhold. Belastningen på rørstrengen 49 registreres ved hjelp av innretningen og overføres til kontrollen 27. The upper end of the pipe string 49 is then motionless in relation to the platform 5, even if the vessel 4 is moved due to waves and can be connected to the platform 5 using a known clamping device 51. By operating the devices 15, the load on the cables 14 can now be lifted and in the smallest is partially or completely transferred to the pipe string 49. The operations in the well can then be carried out with the help of an operation string 48 suspended in the hook in the hoist block 46, with the cable 14 under load or the pipe string 4 9 under load or with the load distributed on the cable and the pipe string depending on the prevailing conditions. The load on the pipe string 49 is recorded using the device and transferred to the control 27.

Brønnhodet eller annet nedsenket utstyr hvorpå operasjoner skal utføres ved hjelp av fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen, behøver ikke være anordnet på bunnen av vannet, men kan også være anordnet under eller over bunnen. Det vesentlige er imidlertid at kablene 14 og rørstrengen 4 9 ved.;sine nedre ender er forbundet med et fast sted under vannivået med en konstant avstand til bunnen 12. The wellhead or other submerged equipment on which operations are to be performed using the method and apparatus according to the invention need not be arranged at the bottom of the water, but can also be arranged below or above the bottom. The essential thing, however, is that the cables 14 and the pipe string 49 are connected at their lower ends to a fixed place below the water level at a constant distance to the bottom 12.

Videre skal det bemerkes at istedenfor en rørstreng 4 9 som vist er det mulig å benytte flere rørstrenger som er anordnet paral-lelle eller konsentriske. Furthermore, it should be noted that instead of a pipe string 4 9 as shown, it is possible to use several pipe strings which are arranged parallel or concentric.

Det er å fo<p>stå at man istedenfor vektanordninger eller de - hydrauliske anordninger kan benytte pneumatiske, hydropneumatiske eller elektriske anordninger. Det er f.eks. mulig å holde trykket nær-mest konstant i hver sylinder 23 for alle stillinger av plattformen 5 ved å forbinde hver sylinder 23 med en tilsvarende trykktank (ikke vist) som inneholder gass og har et volum som er forholdsvis stort i forhold til volumene av de tilsvarende sylindre 23. It is to be understood that instead of weight devices or hydraulic devices, pneumatic, hydropneumatic or electrical devices can be used. It is e.g. possible to keep the pressure almost constant in each cylinder 23 for all positions of the platform 5 by connecting each cylinder 23 with a corresponding pressure tank (not shown) which contains gas and has a volume which is relatively large in relation to the volumes of the corresponding cylinder 23.

Det er også å forstå at selv om plattformen er på fig. 1 og 2 vist anordnet over fartøyet, er ikke oppfinnelsen begrenset til en slik utførelse. Lignende resultater kan oppnås med plattformen anbragt på en av fartøyets sider på en slik måte at den er i det minste bevegelig i stort sett vertikal retning i forhold til fartøyet. It is also to be understood that although the platform in fig. 1 and 2 shown arranged above the vessel, the invention is not limited to such an embodiment. Similar results can be achieved with the platform placed on one of the vessel's sides in such a way that it is at least movable in a largely vertical direction in relation to the vessel.

Claims

1. Method for placing and maintaining a platform (5) at a fixed distance above the seabed, where the platform (5) is fixed in such a way to a vessel (4) floating on the surface of a body of water (2) that the platform (5) is movable at least in a substantially vertical direction in relation to the vessel (4), where a pipe string (49) is stretched between the platform (5) and a fixed place below the water surface (3) and is tightened to a predetermined load, characterized in that at least a cable (14) is stretched between the platform (5) and a fixed point below the water surface and is tightened until the pipe string (49) is connected to a fixed place below the water level and with the platform (5), and that the tension load on the cable (14) then in the smallest is partially transferred to the pipe string (49) to achieve said predetermined load.

2. Floating structure (1) for carrying out the method according to claim 1, comprising a platform (5) which is attached to a floating vessel (4) in such a way that it is movable at least in a vertical direction in relation to the vessel, devices ( 23) on the structure for exerting a force between the platform (5) and the vessel (4), and a pipe string (49) arranged to be placed between the platform (5) and a fixed place (13) under the water, whereupon the construction (1) floats, characterized in that the construction is equipped with at least one cable (14) designed to be arranged somewhere outside the pipe string (49) between the platform (5) and a fixed point below the water surface (3).