NO142702B

NO142702B - LIQUID CONSTRUCTION FOR DRILLING UNDERWATER SOURCES IN THE SEA.

Info

Publication number: NO142702B
Application number: NO751449A
Authority: NO
Inventors: George Edward Mott
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1975-04-23
Publication date: 1980-06-23
Also published as: DK215375A; NO142702C; IE41414B1; GB1492456A; CA1056225A; IE41414L; NO751449L; JPS50147401A

Description

Oppfinnelsen vedrører en flytende konstruksjon for-boring av undervannsbrønner i sjøbunnen, med et arbeidsdekk som er understøttet over vannflaten, et borestrengstigerør som henger ned fra arbeidsdekket og utstrekker seg til sjøbunnen for å tilpasses til en borestreng som er ført gjennom stigerøret, og rørformede innretninger som strekker seg ned fra arbeidsdekket og omgir en øvre ende av borestrengens stigerør og danner en beskyttelse for dette for kontakt med bølger som passerer under arbeidsdekket. The invention relates to a floating structure for drilling underwater wells in the seabed, with a working deck that is supported above the water surface, a drill string riser that hangs down from the working deck and extends to the seabed to be adapted to a drill string that is passed through the riser, and tubular devices that extends down from the work deck and surrounds an upper end of the drill string riser and forms a protection therefor from contact with waves passing below the work deck.

Ved boring eller produksjon av undervannsbrønner, særlig på dypt vann, er enkelte driftsbetingelser nødvendige forutsetninger. For det første inå bore- eller produksjonsskipet eller fartøyet uansett rådende overflateforhold kontinuerlig holdes tilnærmet over borehullet eller -brønnen. For det annet må det langstrakte slamstigerør, som forbinder fartøyet med brønnhodet, holdes forholdsvis rett og vil derfor til stadighet være strekkbelastet. Stigerøret holdes strekkbelastet ved et aktivt eller passivt system under boring og produksjon. Stige-røret opprettholder således en stort sett statisk tilstand til tross for fartøyets bevegelser i side- eller vertikalretning. When drilling or producing underwater wells, particularly in deep water, certain operating conditions are necessary prerequisites. Firstly, the drilling or production ship or vessel, regardless of prevailing surface conditions, is continuously kept approximately above the borehole or well. Secondly, the elongated mud riser, which connects the vessel to the wellhead, must be kept relatively straight and will therefore constantly be under tension. The riser is kept under tension by an active or passive system during drilling and production. The riser thus maintains a largely static state despite the vessel's movements in the lateral or vertical direction.

Ved stigerør for boring utbøyes normalt strekkbelastning mot rørets øvre ende fra en egnet, aktiv strammeinnretning, anordnet på borefartøyet. En vanlig innretning til dette bruk reagerer på snhver bevegelse av fartøyet. I realiteten er således både øvre og nedre ende av stigerøret aksialt strekkbelastet, skjønt de er dreibart koblet. Stigerøret forøvrig er utsatt for både-aksiale krefter og bøyekrefter. In the case of risers for drilling, the tensile load is normally deflected towards the upper end of the pipe from a suitable, active tensioning device, arranged on the drilling vessel. A common device for this use reacts to every movement of the vessel. In reality, therefore, both the upper and lower end of the riser are axially tensile loaded, although they are rotatably connected. Incidentally, the riser is exposed to both axial forces and bending forces.

Ved stigerør for produksjon kan en eller begge ender av enheten fastholdes mot rotasjon, slik at man eliminerer ved-likeholdsproblemer i forbindelse med dreibare forbindelser under vann. In the case of risers for production, one or both ends of the unit can be secured against rotation, so that maintenance problems in connection with rotatable connections under water are eliminated.

Både ved stigerør for boring og stigerør for produksjon anordnes en teleskopforbindelse enten øverst eller nederst på enheten, slik at fartøyet kan beveges uten at sigerøret utsettes for ekstra belastninger. Dette arrangement sikrer at strekkbelastningen i et stigerør holdes konstant, uavhengig av de sammensatte bevegelser som fartøyet vanligvis utfører under vanskelige værforhold. Both with risers for drilling and risers for production, a telescopic connection is arranged either at the top or bottom of the unit, so that the vessel can be moved without exposing the riser to additional loads. This arrangement ensures that the tension load in a riser is kept constant, regardless of the complex movements that the vessel usually performs in difficult weather conditions.

Ved en type borefartøyet, nemlig den halvt nedsenkbare type, reduseres virkningene av vær og vind på fartøyets bevegelser -v fartøyets konstruksjon, som lar bølger passere gjennom det. Ved de vanlige halvt nedsenkbare enheter omfatter far-tøyets støtteelementer således et flertall opprettstående, søyle-lignende elementer som avstøtter arbeidsdekker over vannet. Disse opprettstående elementer har regulerbar oppdrift for regu-lering av fartøyets vertikale orientering i vannet. In one type of drilling vessel, namely the semi-submersible type, the effects of weather and wind on the vessel's movements are reduced -v the vessel's construction, which allows waves to pass through it. In the case of the usual semi-submersible units, the vessel's support elements thus comprise a majority of upright, column-like elements which support working decks above the water. These upright elements have adjustable buoyancy for regulating the vessel's vertical orientation in the water.

Denne fartøytype har vist seg å virke særdeles effek-tivt i de vanskelige omgivelser som er typiske for Nordsjøområdet. I slike områder skaper hard vind, bølger og strømninger stadige problemer, fordi boring eller produksjon må avbrytes på grunn av stigerørenes begrensede spenningstoleranse. Mens vanlige boreskip må finne seg i langvarige driftsbrudd som følge av for sterke skipsbevegelser i grov sjø, vil den bølge-gjennomslippelige konstruksjon av de halvt nedsenkbare fartøyer sikre minimal bølgemotstand. This type of vessel has proven to be particularly effective in the difficult environments that are typical of the North Sea area. In such areas, strong winds, waves and currents create constant problems, because drilling or production must be interrupted due to the risers' limited stress tolerance. While ordinary drilling vessels have to find themselves in long-term outages as a result of excessive ship movements in rough seas, the wave-permeable construction of the semi-submersible vessels will ensure minimal wave resistance.

I storm vil fartøyets bevegelser således være sterkt redusert. Mens konstruksjonen forblir forholdsvis stabil i vannet, vil bølgene tendere til å passere mellom støttekolonnene og bare utøve begrensede siderettede krefter mot disse. Men selv ved halvt nedsenkbare fartøyer inntreffer driftsavbrudd av betydelig varighet på grunn av værforholdene, idet stigerørene blir overbelastet, f. eks. når bølgene når høyder på ca. 9,14 til 10,6 m. In a storm, the vessel's movements will thus be greatly reduced. While the structure remains relatively stable in the water, the waves will tend to pass between the support columns and exert only limited lateral forces against them. But even with semi-submersible vessels, service interruptions of considerable duration occur due to weather conditions, as the risers become overloaded, e.g. when the waves reach heights of approx. 9.14 to 10.6 m.

Halvt nedsenkbare fartøyer av omtalte type holdes normalt i posisjon ved ankerliner som strekker seg utad og nedad fra fartøyet til sjøbunnen. Skjønt fartøyet vil drive noe av fra sin posisjon som følge av vinden, bølgene og strømmen, vil slik avdrift bli redusert til et minimum. Slamstigerøret kan da lett holdes i den ønskede stilling for boring eller produksjon . Semi-submersible vessels of the mentioned type are normally held in position by anchor lines that extend outwards and downwards from the vessel to the seabed. Although the vessel will drift somewhat from its position as a result of the wind, waves and current, such drift will be reduced to a minimum. The mud riser can then be easily held in the desired position for drilling or production.

En annen fartøytype som har store muligheter på dypt vann er en plattform med strekkbelastede ben. Denne konstruksjon er i mange henseende lik den halvt nedsenkbare type, som er nevnt ovenfor. Fortøyningslinene forløper imidlertid vertikalt på plattformer med strekkbelastede ben i stedet for i den vanlige kjedelinje ved konvensjonell fortøyning. Ved at far-tøyet tar inn ballast til det ønskede nivå, kan fortøyningsline-ne holdes under varig strekkbelastning. Fartøyets hiving, rull-ing og stamping blir derved praktisk talt eliminert. Another type of vessel that has great possibilities in deep water is a platform with tension-loaded legs. This construction is similar in many respects to the semi-submersible type mentioned above. However, the mooring lines run vertically on platforms with tension-loaded legs instead of in the usual chain line of conventional mooring. By the vessel taking in ballast to the desired level, the mooring lines can be kept under permanent tension. The heaving, rolling and pitching of the vessel is thereby practically eliminated.

Skjønt disse plattformer med strekkbelastede ben gjør det mulig for mannskapet å fortsette arbeidet i grov sjø under verre forhold enn på et konvensjonelt fartøy eller et halvt nedsenkbart fartøy, vil det like fullt oppstå betydelige driftsbrudd på grunn av været og som følge av spenningsgrensene i bore- eller produksjonsstigerørene. >-Det normale profil av en havbølge, særlig når denne er fremkalt under storm, viser at bølgens maksimale sidekraft vil utøves nær bølgens overflate. Denne kraft avtar progessivt med vanndybden. Samme sidekraftprofiltype frembyr strømmer i havet under storm og lignende. Although these platforms with tension-loaded legs enable the crew to continue working in rough seas in worse conditions than on a conventional vessel or a semi-submersible vessel, significant disruptions will still occur due to the weather and as a result of the stress limits in the drilling rigs. or the production risers. >-The normal profile of an ocean wave, especially when it is generated during a storm, shows that the wave's maximum lateral force will be exerted close to the wave's surface. This force decreases progressively with the water depth. The same side force profile type produces currents in the sea during storms and the like.

Det har vist seg at fortøyningssystemer på halvt nedsenkbare fartøyer kan utføres slik at fartøyet holdes på plass med liten påvirkning på riggen, selv under de mest alvorlige stormer. Derimot er virkningen av stormbølger og strømninger på slamstigerøret så alvorlig at det viser seg umulig å holde stigerørene forbundet med sikkerhetsventiler eller lignende under ekstreme stormforhold. Brudd på stigerørene kan koste både penger og tid, hvilket er synonyme begreper når det dreier seg om boring utenfor kystområder. It has been shown that mooring systems on semi-submersible vessels can be designed so that the vessel is held in place with little impact on the rigging, even during the most severe storms. In contrast, the effect of storm waves and currents on the mud riser is so serious that it proves impossible to keep the risers connected with safety valves or the like under extreme storm conditions. Breaking the risers can cost both money and time, which are synonymous terms when it comes to drilling outside coastal areas.

Fra britisk patent nr. 1322616 er det kjent en bore-plattform som er beregnet på å heves over vann og som er utformet med stabiliseringsben som er ført i hylser som rager ned fra plattformen. Plattformen har også en vanlig boreføring eller stigerørshylse. Denne konstruksjon vil ikke gi tilstrekkelig beskyttelse for stigerøret mot siderettede bølgekrefter og vil derfor også ha de ovenfor nevnte ulemper. From British patent no. 1322616, a drilling platform is known which is intended to be raised above water and which is designed with stabilizing legs which are guided in sleeves which project down from the platform. The platform also has a standard drill guide or riser sleeve. This construction will not provide sufficient protection for the riser against side-directed wave forces and will therefore also have the above-mentioned disadvantages.

Videre er det fra norsk utlegningsskrift nr. 132753 kjent en plattform med en flytende neddykkbar underkonstruksjon for understøttelse av et arbeidsdekk over vann. En borestreng senkes gjennom en rørformet øvre seksjon i underkonstruksjonen. Denne type plattform krever imidlertid en relativt komplisert flytende celleformet underkonstruksjon. Ved den spesielle ut-forming av plattformunderstøttelsen kan en av de hulveggede oppdriftspilarer benyttes for gjennomføring av en borestreng og derved beskytte strengen mot bølgebevegelse. Konstruksjonen er imidlertid meget omfattende og fordyrende. Furthermore, a platform with a floating submersible substructure for supporting a work deck above water is known from Norwegian design document no. 132753. A drill string is lowered through a tubular upper section in the substructure. However, this type of platform requires a relatively complicated floating cell-shaped substructure. With the special design of the platform support, one of the hollow-walled buoyancy pillars can be used for the passage of a drill string and thereby protect the string against wave movement. However, the construction is very extensive and expensive.

Det kan også nevnes en ytterligere form for platt-formkonstruksjon, som f. eks. er beskrevet i U.S. patentene nr. 3299846 og 3369511. Ved disse plattformkonstruksjoner har man forsøkt å løse de ovenstående problemer ved hjelp av per-forerte bølgebrytere av massiv type som er plassert i vannet for å absorbere bølgekrefter og derved stabilisere plattformen og minimalisere virkningen av vann i området som bestemmes innenfor bølgebryteren. Det er derfor i slike områder ingen stor side-rettet forskyvningskraft som utøves mot et nedhengt stigerør eller borestreng som utstrekker seg ned fra driftsplattformen. Disse konstruksjoner er således av en helt annen type enn den som er gjenstand for foreliggende oppfinnelse. A further form of platform construction can also be mentioned, such as e.g. is described in U.S. patents no. 3299846 and 3369511. In these platform constructions, an attempt has been made to solve the above problems by means of perforated breakwaters of massive type which are placed in the water to absorb wave forces and thereby stabilize the platform and minimize the effect of water in the area to be determined inside the breakwater. In such areas, there is therefore no large side-directed displacement force that is exerted against a suspended riser or drill string that extends down from the operating platform. These constructions are thus of a completely different type to that which is the subject of the present invention.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å overvinne den konsentrasjon av belastninger på stigerøret under dårlige værforhold, såsom storm, til havs. Spesielt skal borekonstruk-sjonen også kunne virke kontinuerlig, også i grov sjø. The purpose of the present invention is to overcome the concentration of loads on the riser during bad weather conditions, such as storms, at sea. In particular, the drilling construction must also be able to operate continuously, also in rough seas.

Do:ine hensikt oppnås ved en flytende konstruksjon av den innledningsvis nevnte type, som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravet. Do:ine purpose is achieved by a floating construction of the type mentioned at the outset, which is characterized by what appears in the claim.

Man kan si at det ved oppfinnelsen løses et tilsvar-ende problem som det som er søkt løst i norsk utlegningsskrift nr. 13 2753, men ved søknaden dreier det seg om en helt annen type plattform. Da man ikke har noen rørformede oppdriftslege-mer som er sentralt plassert under arbeidsdekket, er det ikke mulig å føre en borestreng gjennom en slik del som ved konstruksjonen i det norske 'utlegningsskrift, og en annen løsning kreves som utgjør gjenstanden for foreliggende oppfinnelse. Ved oppfinnelsen er det anordnet en senkekasse som er stivt forbundet med boreplattformen i sideretning er avstivet i forhold til plattformen. Senkekassen har perforeringer som tillater en "opp-løsning" av bølgeenergien ved en begrenset gjennomgang av 'vann inn i senkekassen. Også den nedre ende av senkekassen diverge-rer utover for å bestemme en mindre streng krumning for borestrengen når plattformen forskyves av bølgevirkningen, slik at ødeleggelse av borestrengen blir usannsynlig. It can be said that the invention solves a similar problem to the one sought to be solved in Norwegian explanatory document no. 13 2753, but the application concerns a completely different type of platform. As there are no tubular buoyancy bodies that are centrally located under the working deck, it is not possible to pass a drill string through such a part as in the construction in the Norwegian layout document, and a different solution is required which constitutes the object of the present invention. In the invention, a lowering box is arranged which is rigidly connected to the drilling platform in the lateral direction and is braced in relation to the platform. The sinking box has perforations that allow a "dissolution" of the wave energy by a limited passage of water into the sinking box. Also, the lower end of the sinker diverges outwards to determine a less severe curvature for the drill string when the platform is displaced by the wave action, so that destruction of the drill string becomes unlikely.

Boreriggen kan normalt omfatte et bore- eller produk-sjonsfartøy av halvt nedsenkbar type eller med strekkbelastede ben, som nevnt ovenfor. Riggen kan omfatte bore- eller produk-sjonsstigerør som strekker seg fra riggen og har den funksjon å beskytte borestrengen, likesom å lede boreslam eller olje og gass mellom fartøyet og en borebrønn. Det langstrakte stigerør som strekker seg fra sikkerhetsventilutstyret eller brønnhodet til fartøyet er festet i motstående ender. Det kan strekkbe-lastes ytterligere i øvre ende, slik at boring og/eller produksjon kan fortsette under/alle slags forhold. The drilling rig can normally comprise a drilling or production vessel of a semi-submersible type or with tension-loaded legs, as mentioned above. The rig can include drilling or production risers that extend from the rig and have the function of protecting the drill string, as well as directing drilling mud or oil and gas between the vessel and a drill well. The elongated riser extending from the safety valve equipment or wellhead to the vessel is attached at opposite ends. There can be additional tension loading at the upper end, so that drilling and/or production can continue under/all kinds of conditions.

For å redusere belastningene på stigerøret under meget grov sjø til et minimum henger en stiv, nedadragende senkekasse fra bore- eller produksjonsfartøyet. Senkekassen kan omslutte øvre del av stigerøret i den lengde som er mest utsatt for sterke belastninger. Senkekassen danner således et begrenset, men åpent rom rundt stigerøret, som gir plass for en god del stigerørs-bøyning når det halvt nedsenkbare fartøy justerer sin posisjon. Systemet muliggjør imidlertid fri bevegelse av sikkerhetsventilutstyret og brønnhodeutstyret gjennom senkekassen, når dette utstyr må heves eller senkes. In order to reduce the loads on the riser in very rough seas to a minimum, a rigid, downward-pulling lowering box hangs from the drilling or production vessel. The lowering box can enclose the upper part of the riser in the length that is most exposed to strong loads. The lowering box thus forms a limited but open space around the riser, which provides room for a good deal of riser bending when the semi-submersible vessel adjusts its position. However, the system enables free movement of the safety valve equipment and the wellhead equipment through the lowering box, when this equipment needs to be raised or lowered.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av utførelseseksempler som er fremstilt på tegningene, som viser: fig. 1 et vertikalt oppriss av et halvt nedsenkbart borefartøy av den type som kan anbringes over en borebrønn i åpent vann utenfor kysten, In the following, the invention will be explained in more detail with the help of exemplary embodiments which are shown in the drawings, which show: fig. 1 a vertical elevation of a semi-submersible drilling vessel of the type that can be placed over a drilling well in open water offshore,

fig. 2 en del av fartøyet ifølge fig. 1 i større målestokk, fig. 2 a part of the vessel according to fig. 1 on a larger scale,

fig. 3 et riss svarende til fig. 2 som viser stige-røret i avstøttet tilstand fra et borefartøy med flyteorganer festet til stigerøret, fig. 3 a view corresponding to fig. 2 which shows the riser in a supported state from a drilling vessel with floatation devices attached to the riser,

fig. 4 et tverrsnitt i større målestokk langs linjen fig. 4 a cross-section on a larger scale along the line

4 - 4 på fig. 3, og 4 - 4 on fig. 3, and

fig. 5 et alternativt utførelseseksempel av systemet som vist på fig. 1. fig. 5 an alternative embodiment of the system as shown in fig. 1.

Det vanligvis aktuelle system er vist på fig. 1. Systemet omfatter et halvt nedsenkbart borefartøy 10 av den type som kan slepes i flytende tilstand til en posisjon utenfor kysten og deretter i delvis nedsenket tilstand kan fortøyes ved hjelp av et antall ankere 11 og ankerliner 12. Disse ankere er normalt anordnet rundt fartøyet i et tilstrekkelig antall til å motstå de normale forskyvningskrefter som utøves av elementene på borestedet. The usually applicable system is shown in fig. 1. The system comprises a semi-submersible drilling vessel 10 of the type that can be towed in a floating state to a position off the coast and then in a partially submerged state can be moored using a number of anchors 11 and anchor lines 12. These anchors are normally arranged around the vessel in a sufficient number to withstand the normal displacement forces exerted by the elements at the drilling site.

Ved denne borefartøytype omfatter skroget minst ett og fortrinnsvis flere langstrakte, horisontale oppdriftselemen-ter 13 og 14 anordnet i fartøyets nedre ende. Flere opprettstående kolonner eller elementer 16 og 17 rager ned fra skroget og ender i en posisjon ovenfor vannflaten. Øvre ende av nevnte vertikale kolonner avstøtter et boredekk og andre konstruksjonselementer som danner en del av fartøyet. In this type of drilling vessel, the hull comprises at least one and preferably several elongated, horizontal buoyancy elements 13 and 14 arranged at the lower end of the vessel. Several upright columns or elements 16 and 17 project down from the hull and end in a position above the water surface. The upper end of said vertical columns supports a drilling deck and other structural elements that form part of the vessel.

Fartøyet 10 er på normal måte utstyrt med den nødven-dige utrustning for boring under vann utenfor kysten. Som regel vil denne utrustning omfatte et boretårn 19, fortrinnsvis sentralt anordnet på fartøyet, og utstyr for løfting og senking av borestrengen etterhvert som boring finner sted. Fartøyet omfatter også de nødvendige heisespill, mannskapslosji, slampumpeut-styr og det som forøvrig skal til for å holde en posisjon utenfor kysten i flere dager iallfall, samtidig som boring finner sted. The vessel 10 is normally equipped with the necessary equipment for underwater drilling off the coast. As a rule, this equipment will include a derrick 19, preferably centrally arranged on the vessel, and equipment for lifting and lowering the drill string as drilling takes place. The vessel also includes the necessary winches, crew accommodation, mud pump equipment and everything else needed to maintain a position off the coast for several days at least, while drilling takes place.

Et brønnhode 21 anordnet på havbunnen, utgjør øvre ende av brønnen og er forsynt med et føringsfundament 22, som avstøtter føringer for gjeninnføring i brønnboringen. Sikker-hetsventilutstyr, ved en ferdig boring et såkalt ventil-"jule-tre", er festet til føringsfundamentet 22. I begge tilfeller er stigerøret 24 normalt forsynt med en bevegelig forbindelse 23 i nedre ende for sammenkobling med øvre ende av sikkerhetsventilutstyret eller brønnhodet 21. A wellhead 21 arranged on the seabed forms the upper end of the well and is provided with a guide foundation 22, which supports guides for reintroduction into the wellbore. Safety valve equipment, in the case of a finished drilling a so-called valve "Christmas tree", is attached to the guide foundation 22. In both cases, the riser 24 is normally provided with a movable connection 23 at the lower end for connection with the upper end of the safety valve equipment or the wellhead 21 .

Ved boring vil stigerøret 24, som også kalles slam-eller borestigerøret, være dreibart forbundet med brønnhodet i dreieforbindelsen 23. Stigerøret strekker seg oppover mot bore-fartøyet 10 og ender nær undersiden av fartøyets dekk. Stige-rørets 24 funksjon er å motta slam fra pumpene som er anordnet på fartøyet 10, slik at slammet kan..sirkuleres ned i borestrengen og opp i stigerøret til kjøling åv "borestrengen, fjernelse av spon og generell smøring. Strukturelt omfatter stigerøret 24 en rørseksjon 26 som omfatter øvre og nedre deler i teleskopforbindelse, som er anordnet slik at de muliggjør en innbyrdes vertikal bevegelse, samtidig som de mellom seg holder et avtet-tet parti for at trykktap skal unngås. During drilling, the riser 24, which is also called the mud or drill riser, will be rotatably connected to the wellhead in the pivot connection 23. The riser extends upwards towards the drilling vessel 10 and ends near the underside of the vessel's deck. The function of the riser pipe 24 is to receive mud from the pumps arranged on the vessel 10, so that the mud can be circulated down the drill string and up the riser pipe for cooling the drill string, removal of chips and general lubrication. Structurally, the riser pipe 24 comprises a pipe section 26 which comprises upper and lower parts in telescopic connection, which are arranged so that they enable mutual vertical movement, at the same time that they hold a sealed part between them in order to avoid pressure loss.

Øvre ende av stigerøret 24 er forbundet med dekket 18 via en dreieforbindelse. Sett som et hele omfatter slamstige-røret 24 således rør med en diameter på ca. 305 - 609 cm, som er dreibart forbundet med fartøyet 10, henholdsvis sikkerhetsventilutstyret eller brønnhodet 21 i endene. Det foreligger således en innebygget bevegelsestoleranse mellom fartøyet 10 og sjøbunnen, som gjelder normale boreforhold. Når fartøyet 10 forandrer sin stabile posisjon i sideretning eller vertikalt, vil slamstigerøret 24 således dreie om sine øvre og nedre dreie-forbindelser 27 og 23 for å holde forbindelsen, samtidig som det muliggjør fartøyets nevnte avdrift. The upper end of the riser 24 is connected to the tire 18 via a swivel connection. Viewed as a whole, the mud riser pipe 24 thus comprises pipes with a diameter of approx. 305 - 609 cm, which is rotatably connected to the vessel 10, respectively the safety valve equipment or the wellhead 21 at the ends. There is thus a built-in movement tolerance between the vessel 10 and the seabed, which applies to normal drilling conditions. When the vessel 10 changes its stable position laterally or vertically, the mud riser 24 will thus rotate about its upper and lower pivot connections 27 and 23 to maintain the connection, while enabling the vessel's aforementioned drift.

Som tidligere nevnt har man funnet det tilrådelig, for ikke å si nødvendig, å opprette en betydelig strekkspenning i stigerøret 24 under boring. Dette krav øker med vanndybden. Apparatet 30 for utøvelse av slik strekkspenning er forholdsvis komplisert og er skjematisk antydet. Utstyret omfatter i kort-het kabler 31 og 32 eller lignende, som er festet til nedre ende av stigerørets 24 teleskopforbindelse. Kablene er deretter ført til nødvendige sporskiver, føringer eller .lignende og til en oppviklingsmekanisme. Sistnevnte omfatter organer for å vikle opp eller gi ut de respektive kabler, samtidig som de holdes under konstant strekkspenning. Disse operasjoner gjennomføres som en reaksjon på fartøyets bevegelser. As previously mentioned, it has been found advisable, if not necessary, to create a significant tensile stress in the riser 24 during drilling. This requirement increases with water depth. The apparatus 30 for applying such tensile stress is relatively complicated and is indicated schematically. Briefly, the equipment comprises cables 31 and 32 or the like, which are attached to the lower end of the riser's 24 telescopic connection. The cables are then led to the necessary track disks, guides or the like and to a winding mechanism. The latter includes means for winding up or releasing the respective cables, while keeping them under constant tension. These operations are carried out as a reaction to the vessel's movements.

Slike strekkbelastende mekanismer 3 0 er velkjent for det angitte formål og betjenes eller er programmert, slik at de reagerer raskt på bevegelser av fartøyet 10 for derved å opp-rettholde den ønskede strekkbelastning på stigerøret. Such tensile loading mechanisms 30 are well known for the stated purpose and are operated or programmed so that they react quickly to movements of the vessel 10 to thereby maintain the desired tensile load on the riser.

Selve stigerøret 24 omfatter en rekke rørformede deler, som er koblet sammen butt-i-butt for dannelse av en lukket sylindrisk enhet. Stigerørets lengde er selvsagt en funksjon av vanndybden på stedet. Denne dybde har merkbar virkning på strekkbelastningen som må opprettholdes på stigerøret 24 og på- The riser 24 itself comprises a number of tubular parts, which are connected butt-in-butt to form a closed cylindrical unit. The length of the riser is of course a function of the water depth at the site. This depth has a noticeable effect on the tensile load that must be maintained on the riser 24 and on

virker således den belastning som stigerøret blir utsatt for. the load to which the riser is exposed thus acts.

I forholdsvis grunt vann og i rolige omgivelser kan stigerøret 24 holdes under en minimal strekkbelastningsgrad. In relatively shallow water and in calm surroundings, the riser 24 can be kept under a minimal degree of tensile stress.

I barske omgivelser, især på dyp som er større enn 152 - 182 m, utsettes stigerøret for betydelig større utvendig påførte belastninger av bølger og strømninger og må derfor utsettes for sterkere strekkbelastning for å gi trygge arbeidsforhold. In harsh environments, especially at depths greater than 152 - 182 m, the riser is exposed to significantly greater externally applied loads from waves and currents and must therefore be subjected to stronger tensile loads to provide safe working conditions.

For å redusere belastningene på stigerøret 24 og derved unngå at dette brekker eller skades under grov sjø og for å øke vanndypet på hvilket de eksisterende strekkbelastningsinnretninger kan arbeide, foreslås å utstyre det halvt nedsenkbare fartøy 10 med en langstrakt senkekasse 36 som forløper fra dekket 37 av nevnte fartøy ned en bestemt strekning, stort sett til -fartøyets laveste punkt. Senkekassen 36 vil derved omslutte et langstrakt område av beskyttet vann. Øvre ende av senkekassen 36 er fast anordnet på dekkets 18 underside, under dreie-bordet, slik at borestrengen 37 passerer konsentrisk gjennom senkekassen. Nedre ende av senkekassen 3 6 er åpen og kommuni-serer med vannet. In order to reduce the loads on the riser 24 and thereby prevent it from breaking or being damaged in rough seas and to increase the water depth at which the existing tension load devices can work, it is proposed to equip the semi-submersible vessel 10 with an elongated lowering box 36 that extends from the deck 37 of said vessel down a certain distance, mostly to the -vessel's lowest point. The lowering box 36 will thereby enclose an elongated area of protected water. The upper end of the lowering box 36 is fixedly arranged on the underside of the tire 18, under the rotary table, so that the drill string 37 passes concentrically through the lowering box. The lower end of the sink box 3 6 is open and communicates with the water.

Spesielt av fig. 2 vil det fremgå at senkekassen 36 danner et langstrakt, beskyttet område rundt øvre ende av stige-røret, som forløper gjennom senkekassen. Denne beskyttelse strekker seg både over og under vannflaten, som, som nevnt, er utsatt for de sterkeste bølge- og strømningskrefter. Ettersom senkekassen 36 strekker seg ned på større dyp, vil stigerøret 24 være beskyttet i større grad. Especially of fig. 2, it will be seen that the lowering box 36 forms an elongated, protected area around the upper end of the riser, which extends through the lowering box. This protection extends both above and below the surface of the water, which, as mentioned, is exposed to the strongest wave and current forces. As the lowering box 36 extends down to a greater depth, the riser 24 will be protected to a greater extent.

Senkekassen 3 6 kan være utvendig avstivet i horison-tal retning, nær sin nedre ende, som vist på fig. 1 og 2, ved hjelp av konstruksjonselementer 39 og 40. Denne avstivning kan oppnås ved at elementene 39 og 4 0 forbindes med nærliggende konstruksjonselementer av fartøyet 10, især med de nedre ender av sistnevnte. The lowering box 3 6 can be externally braced in the horizontal direction, near its lower end, as shown in fig. 1 and 2, by means of structural elements 39 and 40. This bracing can be achieved by connecting the elements 39 and 40 to nearby structural elements of the vessel 10, in particular to the lower ends of the latter.

For at slamstigerøret 24 skal kunne innta en bestemt skråstilling når fartøyet 10 driver av, er nedre ende av senkekassen 36 fortrinnsvis utvidet. Hvis det oppstår kontakt mellom senkekassens innervegg og stigerøret 24, vil det således ikke oppstå områder med konsentrert belastning. Sigerøret'vil snare-re innta en gradvis bøyning som svarer til bøyningen av nedre senkekasseende. In order for the mud riser 24 to be able to assume a certain inclined position when the vessel 10 drifts off, the lower end of the lowering box 36 is preferably extended. If contact occurs between the inner wall of the lowering box and the riser 24, there will thus not be areas of concentrated stress. Rather, the siphon tube will take on a gradual bend that corresponds to the bend of the lower end of the lower case.

Senkekassen kan være forsynt med slisser, perforeringer eller lignende åpninger 38 i sin øvre ende, slik at det dannes frie, men begrensede vannpassasjer gjennom senkekassen. Derved vil bølge- og strømningskreftene som utøves mot senkekassen bli redusert, og man unngår forsterkning av bølger i senkekassen. The lowering box can be provided with slots, perforations or similar openings 38 at its upper end, so that free but limited water passages are formed through the lowering box. Thereby, the wave and flow forces that are exerted against the sluice box will be reduced, and amplification of waves in the sluice box is avoided.

Når borefartøyet 10 utsettes for grov sjø og hard vind, vil bølgene være tilbøyelige til å passere gjennom far-tøyet uten å møte særlig motstand fra de forskjellige opprettstående kolonner 16 og 17. På lignende måte vil senkekassen 36 yte et minimum av motstand mot bølgebevegelsen. Den siderettede kraft som utøves av bølgen vil lett absorberes fullt ut av senkekassen, som delvis bøyer av vannet rundt seg. Stigerøret 24 blir derfor ikke utsatt for de høye bølge- og strømningskrefter som er rådende i øvre vannsone. When the drilling vessel 10 is exposed to rough seas and strong winds, the waves will tend to pass through the vessel without encountering much resistance from the various upright columns 16 and 17. In a similar way, the sinking box 36 will offer a minimum of resistance to the wave movement. The lateral force exerted by the wave will easily be fully absorbed by the sinker, which partially deflects the water around it. The riser 24 is therefore not exposed to the high wave and flow forces that prevail in the upper water zone.

På fig. 3 og 4 er det vist en alternativ utførelses-form av oppfinnelsen, som enten skal medføre ytterligere reduk-sjon av behovet for mekaniske strekkbelastningsinnretninger eller i forbindelse med slike innretninger skal øke eksisterende bore-og produksjonsstigerørs anvendelse på større dyp. Senkekassen 36 omslutter stigerøret 24. Minst to, fortrinnsvis et flertall, gummistofftanker 41 er festet til stigerøret 24 ved hjelp av kabelforbindelser 42. Tankene 41 kan ha langstrakt, sylindrisk form, beregnet til å yte den ønskede oppdrift for løfting av stigerøret 24. Hver oppdriftstank 41 er med fordel forsynt med en overtrykksventil 43 eller lignende, slik at tankene ikke blåses for sterkt opp. Likeledes er hver tank forbundet med en manifold 44 nær tankens topp. Tanken kan således blåses opp, henholdsvis tappes for luft gjennom en felles ledning 4 5 til et kontrollsystem og en luftmottager ombord på borefartøyet. In fig. 3 and 4, an alternative embodiment of the invention is shown, which will either lead to a further reduction in the need for mechanical tension loading devices or, in connection with such devices, will increase the use of existing drilling and production risers at greater depths. The lowering box 36 encloses the riser 24. At least two, preferably a plurality, rubber tanks 41 are attached to the riser 24 by means of cable connections 42. The tanks 41 may be elongated, cylindrical in shape, designed to provide the desired buoyancy for lifting the riser 24. Each buoyancy tank 41 is advantageously provided with a pressure relief valve 43 or similar, so that the tanks are not inflated too strongly. Likewise, each tank is connected to a manifold 44 near the top of the tank. The tank can thus be inflated or drained of air through a common line 4 5 to a control system and an air receiver on board the drilling vessel.

Når det dreier seg om et stigerør for produksjon When it comes to a riser for production

hvor det ikke er nødvendig å heise stigerøret 24 ombord på far-tøyet 10 nær fartøyets sentrum, kan senkekassen 36 som beskytter stigerøret være innesluttet i ett eller flere av fartøyets vertikale ben. Som vist på fig. 5, omfatter et halvt nedsenkbart fartøy en produksjonsplattform 50 med strekkbelastede ben, som holdes i posisjon over en undervannsbrønn eller fordelingsled-ning 51 enten med vanlig kjettingfortøyning 52 eller vertikale liner 53 ved en plattform med strekkbelastede ben. I begge til- where it is not necessary to hoist the riser 24 on board the vessel 10 near the center of the vessel, the lowering box 36 which protects the riser can be enclosed in one or more of the vessel's vertical legs. As shown in fig. 5, a semi-submersible vessel comprises a production platform 50 with tension-loaded legs, which is held in position above an underwater well or distribution line 51 either with ordinary chain mooring 52 or vertical lines 53 at a platform with tension-loaded legs. In both to-

feller vil stigerøret 54 forløpe fra brønnen 51 gjennom en be-skyttende senkekasse 55, som er innebygget i ett eller flere av plattformens 50 vertikale ben. Ettersom det bare må gå ett stigerør gjennom senkekassen 55, kan dette gis betydelig redusert størrelse, sammenlignet med senkekassen for et borestigerør. traps, the riser 54 will run from the well 51 through a protective lowering box 55, which is built into one or more of the vertical legs of the platform 50. As only one riser has to pass through the lowering box 55, this can be given a significantly reduced size, compared to the lowering box for a drill riser.

Senkekassen 55 er i likhet med senkekassen 36 utvidet i nedre ende og har tilstrekkelig diameter til å kunne oppta stigerøret 54. Det sistnevnte vil således være beskyttet mot sidekreftene i bølgene som oppstår under storm. The lowering box 55, like the lowering box 36, is extended at the lower end and has a sufficient diameter to be able to accommodate the riser 54. The latter will thus be protected against the lateral forces of the waves that occur during storms.

Claims

Floating structure for drilling underwater wells in the seabed, with a work deck (18) supported above the water surface, a drill string riser (24) hanging down from the work deck and extending to the seabed to accommodate a drill string passed through the riser and tubular devices (36) which extends down from the working deck and surrounds an upper end of the drill string's riser and forms a protection for this from contact with waves passing under the working deck, characterized in that the structure is a strut platform or a semi-submersible structure where the working deck (18) is supported of a plurality of substantially vertically arranged upright columns (16, 17) which are spaced apart to allow the passage of water and waves when the structure is floating on the work site, and that the tubular protective part comprises an elongate open-ended drop box (36) which is rigidly attached to the working deck and with bracing (39, 40) in the sides adhesion to the floating structure at locations along its length, which sump has transverse openings (38) through its walls to allow limited passage of water and that the sump is designed to diverge outwardly at its lower end to determine a profile for

. the drill string, which is to prevent damage to it when the floating structure is displaced by wave action.