NO161138B - Undersjoeisk stigelednings-manifoldsystem. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører et undersjøisk stigelednings-manifoldsystem til bruk ved overføring av fluider fra et flertall undersjøiske brønner til en marin produksjonsstigeledning, omfattende et marint stigeledningsfundament plassert på sjøbunnen og utstyrt med et flertall peleføringer for forankring av fundamentet til sjøbunnen og et fluidumtett manifoldkammer montert på fundamentet mellom peleføringene og inneholdende manifolder for operativt å koble de undersjøiske brønner til produksjonsstigeledningen, idet manifoldkammeret er utstyrt med i det minste én atkomståpning og eventuelt med anordninger for opprettholdelse av et innvendig lavt atmosfærisk trykk.

Den seneste utvikling innen fralands olje- og gassindustri

er utvidet til produksjon av slike fluider fra undersjøiske områder slik som fra den ytre grense av kontinentalsoklene og kontinentalskråningene. Det undersjøiske produksjonssystem antas å være den mest praktiske metode for utvinning av slike undersjøiske forekomster. Selv om*en for tiden er mest opptatt av utvinning av hydrokarbonforekomster, antas det at undersjøiske forekomster av svovel og andre mineraler også kan utvinnes fra sjøbunnen. Mens en bunnunderstøttet permanent overflate-installasjon har vist seg å være mest økonomisk og teknisk gjennomførbar på relativt grunt vann, vil bruken av slike overflateinstallasjoner på dypere vann, slik som på flere hundre til flere tusen meters dyp, være begrenset til særdeles spesielle situasjoner. Installasjoner som.strekker seg opp over havflaten kan være ufordelaktig selv på grunnere vann hvor det råder særs ugunstige overflateforhold, slik som i områder hvor den over havflaten ragende del av en produksjonsplattform på en bunnunderstøttet konstruksjon utsettes for isbelastninger.

Undersjøiske produksjons- og samlesystem er mulig for installasjon av brønnhoder eller brønngrupper på et flertall steder i et marint sjøbunnområde. Rørledninger for produserte fluider, injeksjonsfluider og fluider for hydraulisk kontroll kan f.eks. være plassert på sjøbunnen, idet ledningene strekker seg fra fjerne områder til et sentralt sted for tilkobling til en produksjonsstigeledning som forbinder et manifoldsystem med overflateutstyr. Satelittbrønner med oppholdsbekvemmeligheter for produksjons- eller vedlikeholdspersonell kan være opprettholdt i tilknytning til brønnhodene eller manifoldkonstruk-sjonene, slik som vist i US patentskrift nr. 3.520.358. En type satelittbrønner som har vært foreslått, er kjent under benevnelsen atmosfæriske undersjøiske stigerørsmanifolder (S.A.R.M.), som innbefetter et væsketransporteringssystem som operativt forbinder et flertall rørledninger til en produksjonsstigeledning. Et slikt bemannet system kan være utstyrt med et sentralt beliggende skrogkammer som omgir manifoldrørene og ventilene, samt et kontrollrom for opprettholdelse av liv under ekstreme miljøbetingelser på et dypvannssted. For å kunne inneslutte et flerbrønns manifoldsystem må et slikt manifoldkammer nødvendigvis være sterkt og samtidig kreve høy konstruk-sjonsstyrke for å kunne motstå et ytre trykk på mange atmosfærer. SARM-systemet bør også være konstruert for å kunne tillate opphold av personell over lengre perioder, noe som krever et innvendig trykk likt eller nær det atmosfæriske.

Manifoldsystem for stigeledninger har ikke vært vellykket

i forbindelse med store produksjonssamleledningssystem på grunn av de ekstreme forhold som forårsakes av tilkoblingen av en sterkt belastet produksjonsstigeledning med et stort antall undersjøiske flerbrønnsmanifoldsystemer. Den seneste utvikling innen utforming og dimensjonering av produksjonsstigeledninger (f.eks. som beskrevet i U.S. patentskrift nr. 4,182,584), tilveiebringer en neddykket, relativt fastspent, stiv nedre stigeledningsdel som holdes forspent i vertikal posisjon ved hjelp av oppdriftslegemer for derved å unngå bølgepåvirkning,

og en ettergivende seksjon koblet til et produksjonsfartøy på overflaten. Vesentlige krefter må kunne motstås i punktet for tilkoblingen av den forspente stigeledning til det marine fundament. En direkte sammenkobling av produksjonsstigeledningen med manifoldkammeret har til nå vært ansett for å være uhensikts-messig fordi havstrømmer forårsaker mange-tonns vertikale krefter i og avbøyning av stigeledningen.

Et annerledes undersjøisk stigelednings-manifoldsystem er omtalt i US patentskrift 3 601 189 og tjener til overføring av fluider fra et flertall undersjøiske brønner til en marin produksjonsstigeledning. Systemet omfatter et marint stigeledningsfundament plassert på sjøbunnen og utstyrt med et flertall peleføringer for forankring av fundamentet til sjøbunnen.. Et fluidumtett manifoldkammer er montert på

fundamentet mellom peleføringene og inneholder manifolder for sammenkobling av produksjonsledningen med de undersjøiske brønner. Manifoldkammeret er utstyrt med atkomståpninger og med anordninger for opprettholdelse av et innvendig lavt atmosfærisk trykk.

Hensikten med oppfinnelsen er å forbedre det innledningsvis angitte undersjøiske stigelednings-manifoldsystemet for å oppnå

en praktisk talt fullstendig avlastning av manifoldkammeret for de krefter som måtte innvirke på og fra stigeledningen og overføre dem direkte til fundamentet og forankringene i formasjonen. Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at systemet er utstyrt med en bærende brolignende understøttelsesdel som strekker seg over manifoldkammeret for opptakelse og understøttelse av den marine produksjonsstigeledning hvilken i brolignende del har en øvre stigeledningsmottakende plattformdel og bærende armer som strekker seg mellom plattformdelen og peleføringene på fundamentet. Da belastningskreftene fra stigeledningen eller stigeledningene som opptas av den bærende brolignende understøttelsesdel overføres direkte gjennom bærearmene til peleføringene på fundamentet vil systemets manifoldkammer bare utsettes for ubetydelige påkjenninger som skyldes belastningen fra stigeledningen eller ledningene og de ytre krefter som innvirker fra sjøen eller de i sjøflaten liggende anlegg på disse ledninger.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av

et eksempel og under henvisning til tegningene hvor:

Fig. 1 viser i perspektiv et undersjøisk manifoldsystem

for stigeledninger;

Fig. 2A viser et sideveis oppriss av systemet vist på fig.

1 hvor rørledningsbuntene delvis er utelatt for å gjøre figuren klarere;

Fig. 2B viser et planriss sett ovenfra og

Fig. 2C viser et oppriss av systemet vist på fig. 1, sett

fra den ene ende;

Fig. 3 viser et horisontalsnitt gjennom manifoldkammeret

idet de innvendig beliggende fluid-behandlingsanordninger vises;

Fig. 4 viser et oppriss av en del av den bærende brokontruk-sjon, idet tilkoblingen av produksjonsstigerøret til manifoldsystemet vises; Fig. 5 viser et horisontalsnitt langs linjen 5-5 på fig. 4; Fig. 6 viser et vertikalsnitt gjennom en del av den

bærende brokonstruksjon og kammer.

Under henvisning til figurene skal det anføres at manifoldsystemet er vist i perspektiv på fig. 1. Et flertall rørled-ninger 10 er operativt koblet til et flertall brønnhoder eller brønngrupper for fluidum-kommunikasjon, hvilke brønnhoder eller brønngrupper er fullført i en avstand fra det sentrale hydro-karbonsamlingspunkt. Hver av rørledningene 10 kan omfatte en bunt av individuelle ledninger for overføring av produserte fluider, injeksjonsfluider, serviceledninger, TFL ledninger og hydrauliske ledninger. Rørledningene er koblet til et manifoldkammer 20 i en fast posisjon for tilveiebringelse av en undersjøisk kobling etter:installasjon av kammeret 20, idet kammeret er understøttet på sjøbunnen ved hjelp av et stigeledningsfundament 30, som inkluderer en understøttelses-konstruksjon og peleføringer 35. En bærende brokonstruksjon 40, vist som en edderkopplignende konfigurasjon med par av armer 42 på hver side av kammeret 20, er festet til peleføringene 35 for understøttelse av en øvre plattformdel 45. En produksjonsstigeledning 50 er koblet til den horisontale plattform 45 i et

lastoverførende forhold, for derved å lede kreftene fra stigeledningen til pelene uten at vesentlige deler av kreftene fra stigeledningen bæres av skroget 24 på det lastsensitive kammeret 20 som skal være istand til å motstå ekstreme hydro-statiske trykk på dyp fra hundrer til tusender av meter under havflaten. Individuelle ledninger strekker seg fra rørledningene10og er koblet til manifoldsystemet gjennom respektive

fluidumkoblingselementer 12, idet koblingen vanligvis utføres på tidspunktet for legging av rørledningen mellom et fjerntliggende brønnhode-område og manifoldsystemet. Fra fluidum-koblingene 12, tilveiebringer faste rørlengder 15 fluidumbaner til respektive skroggjennomføringer (se fig. 3), montert med mellomrom fra hverandre langs hver side av skroget 24 på det avlange manifoldkammeret 20.

Manifoldkammeret er utstyrt med en lang horisontal sentral-kammerdel, et kontrollrom 26 og adkomståpninger 28 for overføring av operasjons/vedlikeholdspersonell fra en undervannsbåt (ikke vist). Kammeret kan være konstruert integrert med fundamentet og installert som en enhet ved peiling og oppretting av én ende- og to sidepeler i en trekantet konfigurasjon.

Figurene 2A, 2B og 2C viser henholdsvis et sideoppriss, et planriss og et endeoppriss, respektivt, av manifoldsystemet og viser visse trekk i større detalj. Fundamentet 30 kan være utstyrt med ballasttanker 32 for å lette håndteringen under tauing og installasjon av konstruksjonen. Generelt består understøttelsesfundamentet av et åpent rettlinjet sammensveiset stålfagverk med en ytre rørformet metallramme 34, for tilveiebringelse av styrke og med et flertall peleføringer 35 fordelt langs periferien på rammen. Et indre fluidum håndteringssystem for et typisk SARM system, som vist på fig. 3, benyttes for operativt å koble de individuelle ledninger fra rørledningene 10 ved deres ende til produksjonsstigeledningens rør. Forskjellige petroleumsproduksjonsløp, gassløp, injeksjonsløp og hydrauliske ledninger kan være forgrenet gjennom de respektive ledninger og ventiler individuelt i henhold til deres respektive produksj onsprogram.

Det ytre skrog 24 på manifoldkammeret 20 som er vist i horisontalt tverrsnitt på fig. 3, inneholder et atmosfærisk kammer i hvilket er opprettholdt en eksplosjonsforhindrende inert atmosfære, slik som nitrogen. Rørledningene som leder fra hver av f.eks. fire fjerntliggende brønnkoblinger, er ført gjennom det trykkmotstående skrog 24 via integrerte, sveisede gjennomføringer 115 som er arrangert på linje i avstand fra hverandre for forenkling av håndteringen. Oljeproduktledningene og andre ledninger fra hver brønn er forgrenet til sine respektive produksjonsstigeledningskoblinger 152. Interne ventiler tillater sekventering eller kombinering av fluider ifølge produksjonsprogrammet. Ventiloperasjonene kan enten fjernstyres og/eller styres manuelt om ønskelig. Det livsunder-holdende system for den beboelige delen av SARM systemet kan være koblet til overflaten ved hjelp av en eller flere ledninger i stigeledningen for luft, eksos, kommunikasjon og kraft.

Stigeledningens understøttelseskonstruksjon eller den broformede del 40 er sveiset direkte til fire av peleføringene 35. På denne måte føres kreftene fra stigeledningen primært ned i pelene og påvirker resten av fundamentet minimalt. Den åpne kanalkonstruksjon for benene og den avstivende bokslignende konstruksjon på plattformen på toppen motstår i tilstrekkelig grad påvirkning fra stigeledningen og minimaliserer avbøyningen forårsaket av bevegelse i den øvre del av stigeledningen. Den øvre plattformen 45 er plassert på en forutbestemt avstand fra skroget 24 for å tilveiebringe hvilken som helst atkomst som måtte være nødvendig for å inspisere og/eller vedlikeholde stigeledningens koblinger. En sentral avstivningsdel 5 (se fig. 4) i stigeledningen 50 er koblet til stigeledningens understøttelseskonstruksjon og ikke direkte til skroget. Hovedlasten opptas derfor av fundamentunderstøttelsen 30 og

ikke av kammeret 20. Den øvre stigeledningsunderstøttede plattformkonstruksjon inkluderer også en inngangstrakt 4 6 for den nedre seksjon av stigeledningen. Trakten 46 leder avstiv-ningsdelen 51 til en låseanordning. Produksjonsstigerørene 52 strekker seg gjennom dette mellomliggende utstyr og er koblet direkte i fluidumskommunikasjon med kammeret 20. Som vist på figurene 4 og 5 hjelper trakten 46 å lede den sentrale stige-ledningskjerne 51 ned i understøttelseskonstruksjonen for stigeledningen. Trakten 46 kan være forsterket ved hjelp av et sett avstivere 47 anordnet mellom traktens overflate og understøttelseskonstruksjonen. Hull 48 gjennom trakten 46 tillater passasje av de individuelle rørledninger 42 og rørledningsgrupper. Små trakter 29 for rørledningene og rørledningsbuntene kan være innpasset i skroget 24. Tilbake-trekkbare deksler 49for styringslommene kan benyttes for å beskytte systemet forut for installasjonen av de forskjellige stigeledningskomponentene.

En foretrukket teknikk for befestigelse av produksjonsstigeledningen etter installasjon av manifoldsystemet, er først å tilveiebringe en sentral bærende kjernedel 51 som kan være den hovedlastoverførende del på stigeledningen 50. Denne sentrale del kan eventuelt være en fluidumoverførende ledning, men fra et illustrasjonssynspunkt er denne her vist kun som et bærende element mekanisk koblet til den broformede plattformdelen 45. Kjernedelen 51 strekker seg i dette tilfelle ikke gjennom skrogkammeret 24. Typiske produksjonsstigeledningskomponenter er vist i U.S. patentskrift nr. 4,182,584 og 4,194,568. Den sentrale kjernedel 51 er fortrinnsvis låst til plattformen 45 ved hjelp av en positiv påvirkbar hydraulisk kobling 54 som vist på fig. 6. Flytelegemer i stigeledningssystemet kan derved utøve en strekk-kraft oppover i stigeledningen. De andre ledningene 52 kan deretter senkes ned i posisjon plassert i avstand fra hverandre rundt den sentrale kjernedel 51. Siden ledningene 52 kan være understøttet fra stigeledningens oppdriftslegemer, trenges relativt små krefter å bli overført mellom ledningene 52 og skroget 24, noe som tillater det undersjøiske manifoldkammeret å funksjonere som et pålitelig trykkmotstående skrog uten fare for overbelastning. Rørled-ningene 52 kan være avsluttet ved hjelp av venstregjengede metall-mot-metall forseglinger. De nedre avslutninger vist på fig. 6 utgjøres av utskiftbare hylser plassert i skroget 24. Venstre-gjenger er valgt for denne kobling slik at full torsjons-kapasitet på en borestreng roterende med urviseren kan benyttes for bruk i forbindelse med demontering av rørledningene.

Claims (3)

1. Undersjøisk stigelednings-manifoldsystem til bruk ved overføring av fluider fra et flertall undersjøiske brønner til en marin produksjonsstigeledning, omfattende et marint stigeledningsfundament (30) plassert på sjøbunnen og utstyrt med et flertall peleføringer (35) for forankring av fundamentet til sjøbunnen, og et fluidumtett manifoldkammer (20) montert på fundamentet mellom peleføringene og inneholdende manifolder for operativt å koble de undersjøiske brønner til produksjonsstigeledningen (50), idet manifoldkammeret er utstyrt med i det minste én atkomståpning (28) og eventuelt med anordninger for opprettholdelse av et innvendig lavt atmosfærisk trykk,karakterisert veden bærende brolignende understøttelsesdel (40) som strekker seg over manifoldkammeret (2 0) for opptakelse og understøttelse av den marine produksjonsstigeledning (50), hvilken brolignende del (40) har en øvre stigeledningsmottakende plattformdel (45) og bærende armer (42) som strekker seg mellom plattformdelen og peleføringene på fundamentet (30) .

2. Manifoldsystem som angitt i krav 1, hvor manifoldkammeret (20) har form av en horisontalt liggende trykksylinder,karakterisert vedat den brolignende del (40) har et par brolignende armer (42) på hver sin side av manifoldkammeret (20) , idet hver arm strekker seg utover og nedover fra plattformdelen mot peleføringene.

3. Manifoldsystem som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat plattformdelen er beliggende i vertikal avstand fra manifoldkammeret og er utstyrt med en inngangstrakt (46) for stigeledningen.