NO154025B - Utblaasningssikringssystem for en undervannsbroenn. - Google Patents

Abstract

UTBLÅSNINGSSIKRINGSSYSTEM FOR EN UNDERVANNSBRØNN.

Description

Oppfinnelsen angår et utblåsningssikringssystem

for en undervannsbrønn, hvor en flyttbar, bunnunderstøttet plattformkonstruksjon er beliggende over brønnen i en vannmasse som kan inneholde bevegelige ismasser som kan presse konstruksjonen bort fra sin beliggenhet, hvilket system omfatter en overflateutblåsningssikringsstabel, et stigerør som strekker seg nedover fra overflate-utblåsningssikringsstabelen, en havbunn-utblåsningssikringsstabel, en første koplingsanordning mellom brønnhodet og havbunn-utblåsningssikringsstabelen, en andre koplingsanordning mellom havbunn-utblåsningssikringsstabelen og stigerøret, hvor havbunn-utblåsningssikringsstabelen og de første og andre koplingsanordninger er beliggende i et kammer som rager ned fra havbunnens overflate, og kvele- og strupeledninger som strekker seg ned til kvele- og strupeventiler anordnet under havbunn-utblåsningssikringsstabelen.

I de senere år er leting etter og produksjon av petroleumsprodukter til havs blitt utvidet til arktiske og andre isfylte farvann på sådanne steder som det nordlige Alaska og Canada. Disse farvann er vanligvis dekket av vid-strakte områder av hav-is i 9 måneder eller mer av året. Hav-is kan oppnå en tykkelse på 1,5 til 3 meter eller mer,

og den kan ha en trykkstyrke i området fra ca. 14 til 70 kg/cm 2. Et enda mer alvorlig problem som påtreffes i arktiske farvann, er tilstedeværelsen av større masser av is, såsom trykkrygger, skruis eller isfjell. Større ismasser kan ha en tykkelse på opp til ca. 15 meter, slik at de beveger seg langs havbunnen og frembringer skurings- eller undergravningsmerker i bunnen med en dybde på opp til 1 meter eller mer. Hav-is og større ismasser påfører meget store krefter på eventuelle stasjonære konstruksjoner i deres vei. Det er således meget mulig at en offshore-konstruksjon kan bli presset bort fra plasseringsstedet av en kolliderende ismasse.

Den mulighet at en bunnunderstøttet konstruksjon kan bli presset bort fra en brønnplass, frembyr en del uvan-lige problemer med hensyn til konstruksjonens utblåsningssikrings- eller BOP-system. På bunnunderstøttede konstruksjoner benyttes en overflate-utblåsningssikrings- eller overflate-BOP-stabel for å sørge for den nødvendige brønn-kontroll for avtetning av brønnen når et unormalt brønntrykk utvikles, og vanligvis er overflate-BOP-stabelen beliggende like under konstruksjonens boredekk. Dersom meget store iskrefter påføres på konstruksjonen, er det som nevnt en mulighet for at konstruksjonen vil bli presset bort fra sin beliggenhet. Dersom dette skulle inntreffe, ville brønnho-det bli ødelagt, og overflate-BOP-stabelen ville bli frakoplet fra brønnhodet, hvilket ville hindre enhver form for brønnkontroll.

Det er blitt foreslått tidligere at en konvensjonell overflate-BOP-stabel kan benyttes sammen med havbunn-foringsrøropphengningsutstyr, hvilket benyttes rutinemessig på oppjekkings-riggoperasjoner. Foringsrøropphengningsut-styret installeres ved et brønnhode i et kammer i havbunnen for å tillate fjerning av stigerøret fra havbunnen dersom konstruksjonen skulle bli presset bort fra plasseringsstedet, og i et slikt tilfelle blir brønnhodet beskyttet mot beska-digelse ved at det er beliggende i kammeret. Opphengnings-utstyret kan omfatte en foringsrørisoleringsplugg og en henger-sikkerhetsventilmontasje som begge må føres frem til brønnhodet når konstruksjonen presses bort fra plasseringsstedet, eller en hydraulisk operert kuleventil som er beliggende mellom brønnhodet og stigerørkoplingsstykket.

Det ovenfor omtalte system er imidlertid util-strekkelig av minst to grunner. For det første tar det for lang tid å fjerne stigerøret. For det andre er det ikke tilveiebrakt noen utblåsningssikringsutrustning dersom konstruksjonen skulle bli presset bort fra plasseringsstedet.

Formålet med oppfinnelsen er således å tilveiebringe et utblåsningssikringssystem som er egnet for meget rask fjerning av stigerøret fra havbunnen, og som samtidig sørger for beskyttelse i det tilfelle at fluidumforbindel-sesledningene på havbunnen fraskilles.

Ovennevnte formål oppnås med et utblåsningssikringssystem av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at havbunn-utblåsningssikringsstabelen omfatter minst én skjæravstenger, og at stige-røret omfatter et teleskopisk ledd samt heve- og senkeinnretninger for manipulering av stigerørets nedre del etter lukking av skjæravstengeren og fråkopling av den andre koplingsanordning.

Utblåsningssikringssystemet ifølge oppfinnelsen

tilbyr et system som sørger for den nødvendige brønnkontroll dersom konstruksjonen skulle bli presset bort fra sin beliggenhet, og som er i stand til å frakople stigerøret og trek-ke det opp fra havbunnen i løpet av forholdsvis kort tid. Med dette system innebærer normale boreoperasjoner bare benyttelse av en konvensjonell overflate-BOP-stabel, og da denne BOP-stabel er lettvint tilgjengelig for ettersyn, er utblåsningssikringssystemet for konstruksjonen mye enklere og mindre kostbart enn hva som ville være tilfellet dersom det ble benyttet en fullstendig havbunn-BOP-stabel. På den annen side tilveiebringer den minimale havbunn-BOP-stabel den nødvendige kontroll for brønnen dersom konstruksjonen skulle bli presset bort fra plasseringsstedet på grunn av en påtreffende ismasse.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et skjematisk oversiktsbilde som illustrerer systemet ifølge oppfinnelsen i operasjonsstil-ling, fig. 2 viser et forstørret, skjematisk riss av deler på fig. 1, fig. 2A er et skjematisk riss som viser den mot-satte side av den havbunn-utblåsningssikringsstabel som er vist på fig. 2, og fig. 3 viser et skjematisk riss av den øvre ende av stigerøret og dettes forbindelse med overflate-utblåsningssikringsstabelen, det teleskopiske ledd og stige-rør-opptagningsinnretningen etter linjen 3 - 3 på fig. 2.

På tegningene representerer fig. 1 en marin konstruksjon 5 som er plassert i en vannmasse 31 og er spesielt konstruert for installasjon i arktiske og andre isfylte farvann på hvilke tykke isflak og større ismasser kan dannes. Konstruksjonen holdes på plass på havbunnen 14 ved hjelp av sin egen vekt pluss vekten av eventuell ballast som er til-føyd til konstruksjonen. For å bidra til å holde konstruksjonen på plass mot de horisontale og vertikale krefter som påføres på denne av en kolliderende ismasse, kan skjørtele-menter (ikke vist) være anordnet på bunnen 12 av konstruksjonen. Skjørtelementene tilveiebringer ekstra skjærmot-stand mellom konstruksjonens bunn og havbunnen for å hindre bevegelse av jordmasse fra konstruksjonens underside, og hjelper dermed til å holde konstruksjonen i en forholdsvis fast posisjon på havbunnen.

På fig. 1 er vist en arbeidsplattform 10 på konstruksjonen 5 og en borerigg 45 som er anbrakt på plattfor-men sammen med annen konvensjonell boreutrustning (ikke vist) for benyttelse ved boring av et brønnborehull 90 i havbunnen. En borepassasje 50 strekker seg således fra dekket 10 ned gjennom konstruksjonen til havbunnen 14, slik at en borestreng 92 kan innføres i brønnborehullet 90.

Slik som vist på fig. 1 og 2, er et brønnhode 20 anbrakt i et kammer 30 i havbunnen 14 i hvilken hullet bores. Kammeret utgraves til en tilstrekkelig dybde under havbunns-nivået til å hindre at ismasser som beveger seg langs havbunnen i nærheten av brønnen, skader havbunnutstyret som er anbrakt i kammeret. Store ismasser som beveger seg langs havbunnen, kan frembringe skuringsmerker med en dybde på 1 meter eller mer. Klaringen mellom toppen av den i kammeret beliggende utrustning og havbunnen bør derfor være stør-re enn den maksimale isundergravning som kan forutsis for det spesielle område. En senkekasse 35 kan også være installert i det utgravde kammer for å hindre at kammerets vegger bry-ter sammen.

En havbunn-BOP-stabel 60 er anbrakt i kammeret og er ved sin nedre ende løsbart forbundet med brønnhodet 20 ved hjelp av et hydraulisk koplingsstykke 40 eller en annen passende anordning. Havbunn-BOP-stabelen 60 tilveiebringer den nødvendige brønnkontroll i nødsituasjoner da konstruksjonen presses bort fra plasseringsstedet av en påtreffende ismasse. Da BOP-stabelen 60 er konstruert bare for nødbruk, trenger den bare å ha en begrenset kapasitet, og den er således mye mindre, enklere og mindre kostbar enn de fleste havbunn-BOP-stabler som benyttes i forbindelse med flytende konstruksjoner. Havbunn-BOP-stabelen 60 kan omfatte en dobbel avstengerventil 62, selv om det ville være mulig å be-nytte et eneste par av skjæravstengere i stedet for de to par av skjæravstengere som er vist. Dersom det blir nødvendig å forlate brønnen på grunn av katastrofe, og dersom borerøret fremdeles passerer gjennom havbunn-BOP-stabelen, kan skjæravstengerne lukkes for å kutte borerøret og tette dette. Dersom ikke noe rør befinner seg i brønnen, kan skjæravstengerne lukkes for å tilveiebringe en høytrykkstegning på den åpne brønn.

Størrelsen og kompleksiteten av havbunn-BOP-stabelen 6 0 holdes på et minimum på grunn av det faktum at en overflate-BOP-stabel, som er generelt betegnet med 70, er tilveiebrakt for konvensjonelle brønnkontrolloperasjoner, dvs. når konstruksjonen ikke er blitt presset bort fra sin beliggenhet av en påtreffende ismasse. Overflate-BOP-stabelen er av den type som vanligvis benyttes på bunnunder-støttende konstruksjoner, og kan omfatte en gfummiventil 74 som ved sin nedre ende er forbundet med en dobbel avstengerventil 72. Andre utblåsningssikringsarrangementer for overflate-BOP-stabelen er selvsagt også mulige.

Slik som ovenfor omtalt, er et hydraulisk koplingsstykke 40 løsbart forbundet med brønnhodet 20. Et andre hydraulisk koplingsstykke 42, eller en annen passende anordning, er ved sin nedre ende løsbart forbundet med den . øvre ende av havbunn-BOP-stabelen 60. Den øvre ende av koplingsstykket 42 er forbundet med et stigerør 100 som strekker seg fra konstruksjonen 5 ned i kammeret 30, slik at stigerøret kan innkoples i eller frakoples fra havbunn-BOP-stabelen. Dersom konstruksjonen presses bort fra sin beliggenhet, kan det hydrauliske koplingsstykke 42 påvirkes ved hjelp av en passende styreanordning (ikke vist) i konstruksjonen for å frakople stigerøret 100 fra havbunn-BOP-stabelen 60. Styreanordningen ved overflaten står i forbindelse med havbunnsutrustningen, de hydrauliske koplingsstykker 40 og 42 og havbunn-BOP-stabelen 60, via hydrauliske styreledninger 171 og 181 som er koplet til respektive havbunn-styreenheter ("control pods") 15 og 16. Styreanordningen opererer eller manøvrerer havbunnutrustningen selektivt via den ene eller den andre styreenhet 15 eller 16. Således kan utrustningen i kammeret fremdeles opereres dersom den ene styreenhet svikter. Styresystemet er også konstruert slik at styreenhetene 15 og 16 kan tas opp igjen ved hjelp av led-ningene 151 hhv. 161, hvilket tillater at den ene av enhe-

tene kan inspiseres og etterses mens havbunnutrustningen og den andre enhet forblir i stilling for drift. For å tillate fjerning av styreenhetene, passer hannkoplingsstykker på styreenhetene sammen med hunnkoplingsstykker som er montert på ledesøyler 25 og 26.

Minst to ledesøyler 25 og 26 strekker seg vertikalt

fra adskilte punkter på et føringsunderlag 27 som er under-støttet på bunnen av kammeret ved hjelp av minst to under-støttelser 28 og 29. Føringsliner 251 og 261 strekker seg fra ledesøylene 25 hhv. 26 inn i konstruksjonen og benyttes til å lede havbunnutrustningen når denne nedsenkes fra konstruksjonen og anbringes på brønnhodet 20. For innledende installasjon forventes at havbunn-BOP-stabelen 60 og de hydrauliske koplingsstykker 40 og 42 vil bli sammensatt ved overflaten og løpe på føringslinene 251 og 261 til havbunnen hvor koplingsstykket 40 vil bli koplet til brønnhodet 20.

To kveleventiler 154 og 156 og to strupeventiler

254 og 256 (se fig. 2A) er også anordnet ved havbunnen for henholdsvis å styre strømmen av fluida inn i brønnen og å

styre strømmen av fluida ut av brønnen. Kvele- og strupeventilene er anbrakt på havbunn-BOP-stabelen 60 under de to par av skjæravstengere, slik at de er i kommunikasjon med brønnen selv etter at avstengerne er blitt lukket. Dette er fordelaktig da det letter gjenopprettelsen av kommunikasjon med brønnen dersom'konstruksjonen senere skulle bli plassert på den samme brønnplass etter å ha blitt presset bort fra denne. Kvele- og strupeledninger, som er generelt betegnet med 150 og som kan være festet til stigerøret 100, strekker seg fra konstruksjonen og forbinder kvele- og strupeventi-

lene med en kvele- og strupemanifold som er beliggende på konstruksjonen.

Slik som ovenfor omtalt, strekker stigerøret 100 seg fra konstruksjonen 5 ned i kammeret 30 hvor det er løs-bart forbundet med havbunn-BOP-stabelen 60 ved hjelp av koplingsstykket 42, slik at det kan frakoples fra havbunn-BOP-stabelen 60 og heises inn i konstruksjonen når den presses bort fra sitt plasseringssted. For å tillate vertikal bevegelse; av stigerøret slik at dette kan heises inn i konstruksjonen, er et telekopisk ledd 80 forbundet med stigerøret. Dersom det i stedet for et teleskopisk ledd var anordnet en rørlengde mellom overflate-BOP-stabelen 70 og avlederen 95, ville det være nødvendig å frigjøre rørlengden før stigerøret kunne heises opp. Dette ville selvsagt øke tiden for fjerning av stigerøret fra havbunnen. Slik som vist på fig. 2 og 3, er det teleskopiske ledd 80 koplet til den øvre ende av overflate-BOP-stabelen 70. Det vil imidlertid også være mulig å tilkople et teleskopisk ledd ved den nedre ende av overflate-BOP-stabelen.

For å heve stigerøret 100 ut av kammeret 30 og inn i konstruksjonen 5, er en gjenvinnings- eller opptagningsinn-retning anordnet. To par av opptagningsliner 801 og 802 (vist på fig. 2) og 803 og 804 (vist på fig. 3) er forbundet med den nedre ende av det teleskopiske ledd 80 ved en krage 84. Opptagningslinene strekker seg oppover og deretter over trinser for å forbindes med hydrauliske sylindre som er montert på borepassasjens 50 vegger. Sylindrene tilveiebringer den nødvendige løftekraft for å heve stigerøret og overflate-BOP-stabelen slik at stigerøret fjernes fra kammeret 30. Fig. 3 viser opptagningslinene 803 og 804 som strekker seg oppover og over respektive trinser 86 og 88 til hydrauliske sylindere 87 hhv. 89. Arrangementet av opptagningslinene 801 og 802, som ikke er vist, er det samme som det ovenfor omtalte, idet hver line løper over en respektiv trinse til en respektiv hydraulisk sylinder.

Dersom konstruksjonen 5 skulle bli presset bort fra plasseringsstedet på grunn av en kolliderende ismasse, vil skjæravstengerne i havbunn-BOP-stabelen 60 bli lukket. Strupeventilene 254 og 256 og kveleventilene 154 og 156 vil også bli lukket. Stigerøret 100 vil bli frakoplet fra havbunn-BOP-stabelen 60 ved fråkopling av det hydrauliske koplingsstykke 42. De hydrauliske sylindere 76, 89 i opp-tagningsinnretningen og de to ikke viste sylindere vil bli aktivert, slik at stigerøret 100, koplingsstykket 42 og overflate-BOP-stabelen 70 heves, idet det teleskopiske ledd 80 tillater vertikal bevegelse av disse en tilstrekkelig av-stand slik at stigerøret 100 løftes opp fra kammeret 30 og plasseres i konstruksjonens nedre borepassasjeområde. Dersom borerøret eller borestrengen strekker seg gjennom stige-røret, kan den heises opp sammen med stigerøret ved lukning av skjæravstengerne og gummiventilen i overflate-BOP-stabelen. Når konstruksjonen beveger seg bort fra plasseringsstedet, vil føringslinene og styreledningene bli avkut-tet. Strupe- og kveleledningene, som ved hjelp av et inn-stikks-koplingsstykke er løsbart koplet til strupe- og kveleventilene, vil bli frakoplet og oppheist sammen med stige-røret til det nedre borepassasjeområde. Etter at avstengerne i havbunn-BOP-stabelen er lukket, er det beregnet at stigerøret kan frakoples fra havbunn-BOP-stabelen og trekkes inn i det nedre borepassasjeområde i løpet av ca. 30 sekunder.

Claims (2)

1. Utblåsningssikringssystem for en undervannsbrønn, hvor en flyttbar, bunnunderstøttet plattformkonstruksjon (5) er beliggende over brønnen i en vannmasse (31) som kan inneholde bevegelige ismasser som kan presse konstruksjonen (5) bort fra sin beliggenhet, hvilket system omfatter en overflateutblåsningssikringsstabel (70), et stigerør (100) som strekker seg nedover fra overflate-utblåsningssikringsstabelen (70), en havbunn-utblåsningssikringsstabel (60), en første koplingsanordning (40) mellom brønnhodet (20) og havbunn-utblåsningssikringsstabelen (60), en andre koplingsanordning (42) mellom havbunn-utblåsningssikringsstabelen og stigerøret (100), hvor havbunn-utblåsningssikringsstabelen (60) og de første og andre koplingsanordninger (40, 42) er beliggende i et kammer (30) som rager ned fra havbunnens (14) overflate, og kvele- og strupeledninger (150) som strekker seg ned til kvele- og strupeventiler (154, 156 hhv. 254, 256) anordnet under havbunn-utblåsningssikringsstabelen, karakterisert ved at havbunn-utblås-ningsstabelen (60) omfatter minst én - skjæravstenger (62), og at stigerøret (100) omfatter et teleskopisk ledd (80) samt heve- og senkeinnretninger (801 - 804) for manipulering av stigerørets nedre del etter lukking av skjæravstengeren (62) og fråkopling av den andre koplingsanordning (42).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det teleskopiske ledd (80) er forbundet med den øvre ende av overflate-utblåsningssikringsstabelen (70) .