NO139323B - Undervannsproduksjonsutstyr. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder et undervannsproduksjonsutstyr

for fjerntilknytning til undervannsbrønner og for fluidtapping.

fra borehull under vann. Oppfinnelsen gjelder også bygging og installering av et slikt system på sjøbunnen og operasjon av dette. Systemet er økonomisk tiltrekkende, pålitelig, sikret i tilfelle brudd, ikke forurensende og det kan vedlikeholdes ved fjernstyring, og er særlig godt egnet for bruk på dypt vann.

Hovedfordelene ved foreliggende oppfinnelse ligger i

de trekk at komponentene i undervannsproduksjonsutstyret lett kan koples til og fra og fjernes og/eller byttes ut. Under-vannsplattformer som har undervannsutstyr til boring og full-

førelse av grupper av brønner er tidligere kjent.. Det er også tidligere kjent å benytte en betjeningsenhet som går på en skinne for å betjene ventiler eller kople' strømningsledninger til eller fra. I tillegg er det kjent fra før undervannsproduksjonsutstyr der hvert utskiftbare brønnhode ér tilknyttet en komplett produksjonskontrollenhet. Ikke'noe sted innenfor'tek-nikkens stand er det imidlertid beskrevet noe undervannsproduksjonsutstyr der forskjellige seksjoner av plattformen og ut-

styret på denne innbefattende manifoldutstyr, ventiler, kraft-

anlegg og andre styreenheter og selve skinnegangen som betjeningsenheten'arbeider på, er fjernstyrt uttagbare og kan bringes opp til overflaten for reparasjon og/eller utskiftning i undervannsproduksjonsutstyret.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravet gjen-

gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig..<:>l viser undervannsproduksj onsutstyret i henhold"

til oppfinnelsen, sett ovenfra,

fig. 2 viser et snitt tatt etter linjen 2-2 på

fig. 1,

fig. 3 viser et bruddstykke av anordninger for styring av en uttagbar seksjon av den overliggende'bærekonstruksjon av plattformen i stilling på den underliggende støttekonstruksjon,

fig. 4 viser, i isometrisk gjengivelse, en del av den.overliggende støttekonstruksjon av plattformen og den om-givende skinnegang,

fig. 5 viser en isometrisk gjengivelse av manifold-seksjonene,

fig. 6 viser, sett forfra, den neddykkbare betjeningsenhet anbrakt på skinnegangen og

fig. 7 viser, sett fra siden, et bruddstykke av betjeningsenheten.

Komponentene i undervannsproduksjonsutstyr for tre borehull eller brønner er vist på fig. 1-4. Som det fremgår om-fatter en plattform 10 en støttekonstruksjon 11 i form av et rammeverk eller liknende og en øvre bærekonstruksjon 12 også utført som et rammeverk. Den underliggende konstruksjon 11 har en fundamentdel i samme nivå som mudderet, og den har vertikale og horisontale støtter. En brønn som er antydet ved 15, er blitt boret i hvert brønnfelt og brønnrør er satt på plass og sementert fast, mens et juletre 16 er brakt ned og tilkoplet et brønnhode 17 på i og for seg kjent måte. Juletreet 16 er koplet til brønnhodet 17 med en forbindelsesdel 18. Hovedven-tiler 19 og 20 som sitter på juletreet regulerer strømnings-ledninger 21 og 22 som er tilsluttet de dobbelte rørstrenger i brønnen. Strømningsledningene 21 og 22 er forbundet med ledningene 23 og 24 ved hjelp av forbindelser 25 og 26.Ledningene 23 og 24 forbinder produksjonssamlerørene i manifoldutstyret som er vist og beskrevet i detalj under henvisning til fig. 5-En hydraulisk ledning inneholdende hydrauliske styrerør, er også koplet til juletreet 16 med et koplingsstykke 32 for å styre de forskjellige ventiler som er knyttet til juletreets rørløp. Disse hydrauliske rør er forbundet med den hydrauliske drivenhet gjennom et lukket hydraulisk fordelingssystem.

Manifoldrør 30 går inn i den underliggende støtte-konstruksjon 11 under skinnegangen 40 ved 38, og er tilsluttet blokkventilen 46 og løper deretter på utsiden av plattformen 10 og ender i en rørforbindelse 39- Ledningene fra hvert samlerør er forsynt med en hovedinnkoplingsventil i blo.kkventil-satsen 46.

Ikke viste trykkfølere er installert i produksjons-samleledninger på oppstrømsiden og nedstrømsiden av blokkventilen. Hvis det tillatte arbeidstrykk overskrides vil hele undervannsproduksjonsutstyret settes ut av drift. En elektrisk drevet pumpe i den hydrauliske drivenhet 45 lader en akkumulator som sørger for hydraulisk energi til det hydrauliske fordelingssystem som er angitt med ledningen 57- En passende reserve for et hydraulisk trykk som er i stand til å betjene ventilene er da tilgjengelig i akkumulatoren-. Hvis det. hydrauliske trykk er under hviletilstand vil alle uhdervannsutstyrets ventiler lukke, automatisk.

Det elektro-hydrauliske system styrer betjeningen av undervannsproduksjonsutstyret. Et digitalt kodet elektronisk signal som sendes til undervannsproduksjonsutstyret over kabelen 55 angir 1) plattformens posisjon, 2) den brønn eller det manifold som skal betjenes og 3) den ønskede funksjon. Signalet vil påvirke et hensiktsmessig solenoid i undervannsproduksjonsutstyret og sette det hydrauliske trykk i stand til å virke på ventilens drivanordning. Det elektriske system tillater også overvåkning av trykk og temperatur i valgte punkter i undervannsproduksjonsutstyret og i brønnhodene. Elektrisk utstyr for anvendelse under vann er omhyllet i olje og arbeider under det trykk sjøen har for å redusere muligheten for at vann skal lekke inn i systemet.

Den overliggende bærekonstruksjon 12 innbefatter rør-formede bæredeler 34 og støtter 35 for skott som manifoldsystemet er understøttet på. Manifoldrørene 30 strekker seg gjennom åpninger 36 i skottene 35. og blir festet med klemmer 3-7 som-er-anbrakt på vertikale bærerør 34. Den overliggende bærekonstruksjon og brønrifeltene er" o'mg"itt aven skinnegang 40 som er dannet av sammenlåsende seksjoner som er skjøtt sammen, som angitt ved 4l, slik at de kan tas fra hverandre i adskilte seksjoner av den øvre bærekonstruksjon 12 som skinnegangen er forbundet med, som antydet ved 42. Den overliggende bærekonstruksjon 12 bærer også på utsiden av skinnegangen 40, en slede med hyd-

raulisk drivenhet, som angitt ved 45, en slede med blokk-

ventilene som angitt ved 46, og en slede for den elektriske kraftforsyning som angitt ved 47- En kabel- 55 med flere ledere fører kraft til enheten 47 fra et kontrollpunkt'på overflaten. Hver av disse-sleder kan koples fri og pånytt ti-lkoples når

-disse skal fjernes eller byttes ut. En ledning 48 med elek-

triske tilførselsledninger for elektrisk kraft til brønnenes kontrollpunkter 49,. er understøttet i den overliggende bærekonstruksjon som vist. Ledningen-48 kan tas ut i uttagbare seksjoner som antydet ved punktene 50. Seksjoner av den overliggende bærekonstruksjon 12 kan etterat de er tatt ut for reparasjon, settes tilbake igjen på den underliggende støtte-konstruksjon 11 ved hjelp av f.eks. vertikale styrerør 34,

slik at de passer over holdedeler 45 som er festet til den underliggende støttekonstruksjon 11, som vist på fig. 3.

Åpninger 67 i den underliggende -konstruksjon kan tjene til å feste stolper som holder plattformen.

Manifoldsystemet 30 er vist mer i detalj på fig. 5.

To store produksjonssamlerør 60 og 61 omslutter produksjons-

trær^ie 1, 2 og 3 som er koplet til produksjonsmanifoldsek-

sjonene 1, 2 og 3- En mindre gassamleanordning 62 og to mindre samleanordninger 63 og 64 for forskjellige formål ligger også

rundt produksjonstrærne. Koplinger 65 er anbrakt på manifold-rørene nær ved skott 35 (se fig. 4). Hver produksjonsmanifoldseksjon er forsynt med en vingeventil 70 for gass, en avstengningsventil 71 for gass, en produksjonsventil 72, en stenge-

ventil 73 for produksjonen, en TFL-vingeventil 74, en TFL -

omleder 75» en TFL-vingeventil 76, en avstengningsventil 77 på produksjonen og en TFL-omleder 78. Hver av skottseksjonene 79

ved den forreste ende er forsynt med en TFL-blokkventil 80,

en blokkventil 81 for vannstrøm og produksjon, en blokkventil 82 for innføring av gass, en blokkventil 83 for produksjon og en TFL-blokkventil 84. -Den forreste skotts-e-ks"jon 79 er-også forsynt med tappeventiler 85 og 86. Et manifold 90 for innføring av en skraper har en innføringsventil 91, skraperblokkventil 92

og omledningsventiler 93- En TFL-kryssventil er vist ved 95-Tappeledninger er antydet ved 96 og hydrauliske styreledninger

er angitt ved 31.

Som en .illustrasjon på driften av manifoldsystemet kan man anta at tre nr. 1 er anbrakt på en brønn til innføring av vann, tre nr. 2 står på en gassløftet oljebrønn og tre hr. 3 står på en oljebrønn som betjenes av TFL-verktøy. De forskjellige ledninger er betegnes slik: Produksjo.nsledninger er betegnet med A, gassinnføringsledninger er betegnet med B,

vann- og produksjonsledninger er betegnet med C, TFL-ledninger er betegnet D og E, tappeledninger er betegnet med F og skraper-innføringsmagasinet er betegnet med G. Piler på E TFL-ledningen' angir banen for fluidum som pumpes for å bevege TFL-verktøyene ned langs produksjonsforingen etterat verktøyene passerer TFL-vingeventilen 76 i produksjonsmanifoldseksjon nr. 3. Retur-fluidum som samtidig fortrenges opp den parallelle forings-streng (beregnet for gassinnføring) av TFL-verktøyene føres tilbake ved hjelp av D TFL-ledningene. TFL-kryssventilen 95 åpnes, TFL-vingeventilen 76 lukkes og strømningsbanen blir re-versert når TFL-serviceverktøyene pumpes fra den fjerntliggende servicestasjon til produksjonssystemet under vann.

Skrapersystemet som er bygget inn i manifoldanord-ningen tjener til å rengjøre produksjonsledningene. Skrapere kan lagres i systemet og kan slippes inn i ledningene en om ganger etter behov. Skrapersystemer som er egnet for bruk i mani-foldanordninger i undervannsproduksjonssystemer som her er beskrevet, er velkjente for fagfolk. Koplingsflenser 65 som finnes ved hvert samlerør ved valgte skadekontrollpunkter rundt mani-foldsløyfen muliggjør uttagning og utskiftning av komplette samlerørseksjoner.

Omvendte dryppepanner er montert over hele produk-sjonssystemets manifold under vann såvel som over sledene for rørledningens blokkventil, den elektriske kraftforsyning og den hydrauliske drivenhet. Disse panner er ved rørledninger koplet til en oljesump. Denne type anordninger for kontroll med forurensninger fra manifoldsystemene er tidligere kjent. Utstyr fanger opp, samler og tar vare på eventuelle små mengder olje som kan unnvike ved utskiftning av en ventil. Da dryppe-pannene dekker hele manifoldet vil de også fange opp olje fra en eventuell lekkasje som kan utvikle seg. Olje som-samles under en dryppepanne vil vandre opp gjennom rørledningssystemet og samle seg i sumpseksjonen. En føleanordning i sumpen Tøler hydrokarbonansamlinger og kopler ut seksjoner' av undervanns-; utstyret samtidig med at'det sendes en alarm til den fjernt-'

" liggende kontrollstasjon. Eventuelle ytterligere ansamlinger av'

olje vil til slutt fylle en del'av sumpseksjorien og flomme over i -én annen seksjon.. Denne ytterligere ansamling av olje vil-bli følt av.føleanordhingen og hele produksjonssystemet under

.vann vil bli satt u-t av drift. Ansamlinger i sumpen kan tappes , ut, i.produksjonssamleren i manifoldet. etter kommando.- En person ved kontrollstasjonen kan kople ut sikkerhetsanordningené for å bestemme årsaken til oljeansamlingen..Når den er funnet, kan den seksjon som-lekker stenges- av og resten av produksjonssystemet under vann igjen settes i virksomhet. Som en ekstra . sikkerhetsforanstaltning arbeider produksjonsledningene ved. trykk som er mindre enn det hydrostatiske trykk fra den om-givende sjø. ,

En betjeningsenhet 100 som er vist på fig. 6 og 7, utfører hovedvedlikehold av undervannsproduksjonssystemets ventiler og manifolder. Enheten løper på skinnegangen 40. og har adgang til alle koplingsflenser, ventiler etc. for brønner ' og produksjonssystem.

En elektrisk kabel opp til overflaten fører kraft til ■ bevegelse av enheten langs skinnegangen og til drift av betjeningsarmen. Fjernsynskamera overvåker arbeidet. De komponenter som er vist på fig.. 6 og 7 innbefatter en erstatnings-bøye 101 inneholdende en nedhalingsline, en klokke 102 som

inneholder et komplett styresystem, en trommel for oppvikling av nedhalingslinen, en støtdemper til beskyttelse av endedelen ved overflaten, en hydraulisk kilde med kompensator og motorer, en orienteringsbøssing, et anker, mottagere for ventiler,

arbeidsverktøy 103,en startanordning for motorer, en over-føringsanordning med volumet.risk kompensator, en elektrisk anordning inneholdende et kommandosystem, skum 104' for fIotasjon, erstatningsventiler 105, en løftebjelke, TV-kameraer.106, en.. løftekabel 107, en elektrisk kabel.108 og hjul 109- •

Når undervannsproduksjonsutstyret skal settes i drift,

-'blir bærekonstruksjonen for plattformen og manifolddelene satt sammen-på overflaten og deretter senket i vannet til det hele

står på ,sjøbunnen. Plattformen rettes opp og stolper kan settes gjennom-plattformen for forankring av denne eller plattformen

kan rettes opp på forhånd ved å forme bunnen av plattformen

.slik at den passer.til formen på sjøbunnen. En- brønn bores, ' et brønnrør settes på plass og sementeres inn. og et. juletre føres ned og forbindes med brønnhodet. Strømningsledningen og hydrauliske forbindelser mellom treet og manifoldet bygges opp. og det elektriske og hydrauliske utstyr prøves. Deretter kan ytterligere brønner bores og utstyret prøves.på liknende måte eller den først borede brønn kan gjøres, ferdig og. settes i produksjon før ytterligere brønner bores..-Hvis-vedlikeholdsarbeid skal gjøres på undervanns-produks j onsutstyret, f.eks. på en manifoldventil, blir en bøye 101 frigitt ved fjernstyring, og den stiger fra plattformen for å bringe med' seg en line til overflaten. Betjeningsenheten 100 beveges til "det sted den skal og festes til linen. Bétjen-ingsenheten synker og trekker seg selv "ned til uridervannsproduk-sjonsutstyret langs linen som er. festet til bøyen. Enheten retter seg inn selv og lander riktig på plattformens skinnegang 40, som antydet ved punktet 32. Etter landing vil åk gripe sammen med forankring for å holde enheten.på skinnegangen. En elektrisk kabel 108 til overflaten sørger for strømtilførsel for•bevegelse av enheten langs skinnegangen <p>g til å sette be-, tjeningsarmen 103 i ' virksomhet.. Fjernsynskameraer overvåker

arbeidet. Betjeningsarmen 103 lukkér manuelle ventiler for å isolere den ventil som skal byttes ut. Betjeningsarmen bringes, så over ventilhuset og fjerner dette fra manifoldet og svinger og anbringer ventilhuset i .en reol på betjeningsenheten. En ny ventilseksjon tas opp fra en.annen reol på betjeningsenhéten

■og settes på plass i manifolden. Pakninger på"erstatnings-ventilen blir også prøvet av betjeningsenheten... Betjeningsenheten følger så. sin bane tilbake- til -iandingspunktet 32., frigir forankringen og returnerer opp langs linen tii overflaten. Alle '... mekaniske, elektriske og hydrauliske.komponenter, i undervanns-. produksjonsutstyret blir vedlikeholdt på samme måte. Når det er., nødvendig å håndtere store komponenter"; ■ såsom den hydrauliske enhet eller manifoldseksjonen, vil betjeningsenheten feste en.'

line som går fra overflaten ned til'komponenten, kople kompo- - nenten løs fra undervannsproduksjpnsutstyret og én båt eller.. en flytende rigg vil så heise komponenten opp.;.

Hyls et vedlikeholdsarbeid ikke kan gjøres fjernstyrt kan en mann senkes ned i en klokke som er festet til betjeningsenheten. Enheten er forsynt med sitt eget kraftfor-syningssystem som setter den 1 stand til å bevege seg langs skinnegangen hvis - krafttilførselen gjennom kabelen som rekker opp til' overflaten, skulle svikte. Videre kan en mann frigjøre betjeningsenheten fra forankringen, eller frigjøre klokken fra betjeningsenheten slik at klokken kan' flyte opp til overflaten.

Claims (1)

1. Undervannsproduksjonsutstyr for olje og/eller gass, innbefattende en plattform (10) med en underliggénde støttekon-struks jon (11) og en overliggende bærekonstruksjon (12) og med en elektrisk kraftforsyning (47), en hydraulisk drivenhet (45)

   og en blokkventilenhet (46), en flerhet av brønnfelter1 som ligger i avstand fra hverandre, en skinnegang (40) lagt rundt brønn-feltene, manifoldutstyr (30), innbefattende en produksjonsmanifoldseksjon (1, 2, 3) for hvert av brønnfeltene, et brønnhode (17) med et juletre (16) for hvert av brønnfeltene og en betjen-ingsanordning (100), karakterisert ved at seksjoner av manifoldutstyret (30<*>) er til- og frakoplingsbare for k muliggjøre valgvis uttagning og skifting av seksjonene i manifoldutstyret (30), at seksjoner (42) av den overliggende bærekonstruksjon (12) er til- og fra koplingsbare for å muliggjøre valgvis uttagning og skifting av seksjonene i denne konstruksjon (12), at den elektriske kraftforsyning (47), den hydrauliske drivenhet (45) og blokkventilenheten (46) også.er uttagbare og kan skiftes, at skinnegangen (40) kan til- og frakoples for uttak og utskifting av seksjoner av denne skinnegang (40), at hver produksjonsmanifoldseksjon (1,2,3) har en flerhet av avtagbare og utskiftbare ventiler (70,78) for anvendelse ved regulering av strømmen av fluider gjennom produksjonsmanifoldseksjonen, idet betjeningsenheten (100) er i stand til å forflytte seg langs skinnegangen (40) for å få adgang til manifoldutstyret (30) innbefattende de nevnte produksjonsmanifoldseksjoner (1,2,3), seksjoner av den overliggende bærekonstruksjon (12), den elektriske kraftforsyning (47), den hydrauliske drivenhet (45), blokkventilenheten (46) og ventilene (70,78) for å.ta ut disse og skifte dem ut.