NO171958B - Flytekonstruksjon for offshore boring og produksjon av petroleumsprodukter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår flytende konstruksjoner for produksjon av petroleumsprodukter fra borebrønner på sjøbunnen, nærmere bestemt petroleumsproduksjon ved hjelp av en myk, bunnforankret flytekonstruksjon med stor lagerkapasitet for olje og gass og som er istand til å bære store utstyrsvekter. Oppfinnelsen er særlig utviklet for løsninger hvor det benyttes stive stigerør som strekker seg i alt vesentlig vertikalt fra borebrønnene på sjøbunnen opp til flyte-konstruksj onen.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er av den art hvor et antall stigerør står under strekk fra brønnene på sjøbunnen opp til en bæredel eller et dekk som er anordnet vertikalt bevegelig i forhold til flytekonstruksjonen i en i denne anordnet åpen sjakt, hvilke stigerør er anordnet med brønn-hoder på oversiden av bæredelen, idet ledningsorganer sørger for overføring av petroleumsproduktene fra brønnhodene til lagertanker i konstruksjonen.

Som illustrerende for teknikkens stilling kan vises til norsk patentsøknad nr. 871839, og norske patentskrifter nr. 151757 og 156299. Fra forannevnte patentskrifter er kjent løsninger som innbefatter en begrenset vertikalt fjærende opphengning av stigerørene på flytekonstruksjonen.

Flytekonstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse er således av den art hvor et antall fortrinnsvis stive stigerør er opplagret på et bæredekk anordnet vertikalt bevegelig i en åpen sjakt gjennom flytekonstruksjonen, hvilket bæredekk er opphengt i en hivkompensasjonsanordning som kan bære dekket, idet løsningen ifølge foreliggende oppfinnelse for opplagring av stigerørene er generelt karakterisert ved følgende kombinasjon: 1) bæredekket er opplagret med løst anlegg mot sjaktveggen, slik at bæredekket kan undergå både vertikalbevegelser og vippebevegelser i forhold til sjaktveggen under flytekonstruksjonens bevegelser i sjøen, 2) stigerørene er individuelt opplagret i fjærende elementer på bæredekket slik at hvert stigerør kan undergå begrensete vertikale og sideveis fjærende bevegelser i opplagringen på bæredekket, 3) og ved at hvert av stigerørene i posisjon under bæredekket er forsynt med oppdriftsorganer med tilstrekkelig løftekraft til å holde stigerørene i nødvendig, forutbestemt strekk under alle forhold, slik at vektbelastningen på bæredekket fordeles på de enkelte stigerør eller alternativt på hivkompensatorene.

Kombinasjonsløsningen ifølge oppfinnelsen innebærer en vesentlig forenkling både konstruktivt og bruksmessig, samtidig som en oppnår større driftssikkerhet. For det første kan man sløyfe eller begrense bruken av en svingkransløsning i flytekonstruksjonen, i og med at bæredekket kan dreie seg i sjakten både i vertikalplanet og i horisontalplanet. Denne løsning innebærer en forenkling ved overføring av produksjonen fra stigerørene på arbeidsdekket til lagertankene i flytekonstruksjonen. Videre vil vekten av bæredekket med til-hørende utstyr i sjakten normalt bæres ved hjelp av oppdrifts-organene som er anordnet på hvert enkelt av stigerørene, og i og med at stigerørene er vertikalt fjærende opplagret på bæredekket, vil dette automatisk innstille seg med en fordelt strekkbelastning på hvert enkelt av stigerørene. Likevel har man bibeholdt installasjon av en hivkompensasjonsanordning for bæredekket som kan tre i funksjon f.eks. under ekstreme vær-forhold og som en sikkerhetsanordning.

Ved en første utførelsesform for oppfinnelsen består flytekonstruksjonen av et produksjonsfartøy med en svingkrans innrettet for mottakelse av en eller flere vanligvis stive stigerør som står under strekk og som er utstyrt med ventiltrær som er posisjonert over vannlinjen i svingkransen, idet stigerørene er forankret på et arbeidsdekk med bevegelig opphengning som kan fungere som støtdemper eller individuell hivkompensator med tilstrekkelig oppdrift til eventuelt også å kunne oppta vekten av arbeidsdekket, og denne oppfinnelsen karakteriseres ved at hvert av stigerørene i posisjon under dekket montert i svingkransen er forsynt med oppdriftsorganer som bevirker at stigerørene holdes under et nødvendig, forutbestemt strekk under alle forhold, samtidig som dekket er innrettet for å kunne hivkompenseres og holdes i strekk av egne hivkompensatorer som kan oppta store bevegelser i vertikalplanet slik at vektbelastningen fordeles på de enkelte stigerør, eller alternativt på hivkompensatorene, idet dekket er styrt i horisontalplanet på kjent måte med rullesystemer eller lignende, hvorved skipet kan undergå dreiebevegelser om ulike akser mens dekket forblir i alt vesentlig i horisontal stilling.

Ved hjelp av denne løsning oppnås at oppdriftslegemene normalt vil tilveiebringe tilstrekkelig løftekraft for å kunne redusere vertikalbelastningen på dekket i nødvendig grad, men i situasjoner med ekstreme belastninger vil hivkompensatorene overta noe av denne belastning inklusive egenvekten av dekket.

Ved en annen utførelsesform for oppfinnelsen som likele-des er innrettet for mottakelse av en eller flere vanligvis stive stigerør under strekk med ventiltrær som er posisjonert over vannlinjen, benyttes ikke noen svingkransmontering, men stigerørene er også ved denne løsning forankret på et arbeidsdekk med en bevegelig opphengning som fungerer som støtdemper eller individuell hivkompensator med tilstrekkelig oppdrift til eventuelt også å kunne oppta vekten av arbeidsdekket, idet denne utførelsesformen for oppfinnelsen karakteriseres generelt ved at hvert av stigerørene i posisjon er forsynt med oppdriftsorganer som bevirker at stigerørene holdes i et konstant, forutbestemt strekk under alle forhold, og ved at dekket er innrettet for å kunne hivkompenseres og holdes i strekk av egne hivkompensatorer som kan oppta store bevegelser, særlig i vertikalplanet, slik at vektbelastningen fordeles på de enkelte stigerør, idet dekket er utstyrt i horisontalplanet på kjent måte med rulleorganer eller lignende, hvorved flytekonstruksjonen kan undergå dreiebevegelse om ulike akser mens dekket forblir i alt vesentlig i horisontal stilling.

Den sistnevnte utførelsesformen for oppfinnelsen kan benyttes ved flytekonstruksjoner som er forankret i en fast posisjon og således ikke dreier seg om en vertikalakse under varierende værsituasjoner, strøm og lignende. Også ved denne løsningen oppnås imidlertid at oppdriftslegemene på stige-rørene normalt vil tilveiebringe tilstrekkelig løftekraft for å kunne redusere vertikalbelastningen på dekket i nødvendig grad, men slik at i situasjoner med ekstreme belastninger vil hivkompensatorene overta en del av denne belastningen inklusive egenvekten av dekket.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser et produksjonsskip i henhold til oppfinnelsen i ferdig installert, operativ stilling over et antall produksjonsbrønner på havbunnen, Fig. 2 viser et forstørret, skjematisk snitt gjennom den roterbart forankrete støttestrukturen for stigerørene i far-tøyet, og Fig. 3 viser et oppriss av en annen utførelsesform for oppfinnelsen i forbindelse med en flytende produksjonsstruktur som er forankret i en fast posisjon.

Oppfinnelsen er basert på olje- og gassproduksjon i henhold til et stort, mykt forankret fartøy 1 som har stor lagerkapasitet for olje og kan bære store utstyrsvekter, både i rotasjonssenter (turret) og på fartøyet for øvrig, med en roterbart forankret støttestruktur 3 med oppdrift som er permanent plassert i en sjakt 2, sentralt plassert i produk-sjonsskipet. Støttestrukturen 3 med svingkrans (turret) har en utstyrsdel over hoveddekket på fartøyet, og en oppdriftsdel 4 med flere tusen tonn oppdrift under vannlinjen 4. Svingkransen kan inneholde ankerkjettinger 5, brønnhoder 6, stige-rør 7 og boretårn 8 plassert på toppen av støttestrukturen. Brønnhodene med ventiltrær kan enten lokaliseres på et hivkompensert dekk i støttestrukturen med stigerør 7 fra havbunnen, eller på havbunnen med fleksible stigerør som trekkes gjennom fleksible rør eller såkalte J-rør i støttestrukturen. Antall brønner med stive stigerør i sentrum av petroleumsreservoiret, eksportledninger for gass etc. eller havbunnsbrønner med fleksible stigerør i periferien, kan kombineres etter behov ifølge feltutviklingsplanene. Stigerørene vil ha oppdriftselementer 9 som kan festes til den del av stigerøret som er lokalisert innenfor svingkransen, hvor det vil være konstant oppdrift og minimale krefter fra vind, strøm og bølgekrefter og vil virke dempende på vannsøylens bevegelser innen svingkransen i fartøyet.

Oppdriftselementene 9 er utformet som sylinderlegemer i form av to halvsirkulære komplementære hullegemer som låses omkring hvert stigerør 7 og kan bestå av flere vertikalt atskilte deler. Oppdriftselementene 9 fikseres på stigerørene ved hjelp av til stigerørene fastgjorte låsekraver 15 som også beskytter oppdriftselementene mot fallende gjenstander og lignende.

Hvert stigerør kan være individuelt hivkompensert ved opplagring i fjæreende elementer 10 og festes i et dekk 13 som også er hivkpompensert ved utstyr generelt betegnet med tallet 11 og kan bevege seg vertikalt. Utstyret 11 er forbundet med ledehjul 12 som beveges i spor langs svingkransstrukturen. Produksjons- og lagerfartøyet kan rotere fritt omkring den forankrete støttestrukturen for å følge optimal værretning, og vil gi alle støttefunksjoner til boring og brønnsystemer via fleksible rørledninger og kabler. Fartøyet vil være permanent forankret med et stort antall ankerkjettinger og kan ligge med et passivt, mykt forankringssystem under 100 års storm-kondisjoner. I tillegg vil det være aktuelt å installere dynamisk posisjoneringssystem med store ekstra kraftreserver og fremdriftsmaskiner som kan benyttes for å opprette værretning og redusere forankringskreftene. Hydrokarboner eller vann for injeksjon kan overføres mellom den forankrete støtte-struktur og det roterende produksjons- og lagerskipet for olje via fleksible rør. Boring, klargjøring og vedlikehold av brønner på støttestrukturen kan utføres ved å benytte et boretårn som kan skyves over brønnene på toppen av støtte-strukturen som er forankret til havbunnen. Fleksible rørled-ninger fra havbunnsbrønner kan trekkes gjennom J-rør eller vertikale lederør i støttestrukturen, parallelt med lederør for ankerkjettingene. De fleste viktige komponenter av pro-duksjonssystemet, inkludert trykkreduksjonsventiler, ventiltrær, samlerør og brønnhoder er plassert tørt i støttestruk-turen. Utskiftning av oppdriftselementer på de stive stige-rørene innen svingkransen kan foregå fra overflaten ved hjelp av spesialverktøy. Da stigerørene har tilstrekkelig oppdrift hver for seg for på kunne tåle nødvendige miljøbelastninger og er koplet sammen i et dekk som også kan ha oppdriftselementer, kan det tenkes at brønnhodene med dekket som beskytter disse kan skilles fra fartøyet i nødstilfeller. Området innen svingkransen kan også fungere som et oppsamlingsområde av oljeforurensning fra en brønn som er ute av kontroll inntil en får avstengt denne, enten ved å ha nedsenkbare pumper eller luker som kan åpnes nær vannflaten i oppsamlingstanker ved siden av svingkransen.

Fig. 3 viser et skjematisk oppriss av en annen utførel-ses form for oppfinnelsen hvor det benyttes en fast forankret flytekonstruksjon her i form av en halvt nedsenkbar plattform 20 som er posisjonert med forankringer 21. Plattformen 20 har en sentral åpning 22. Bæredekket 23 for stigerørene (svarende til dekket 13 på fig. 1) kan bevege seg vertikalt og i horisontalplanet i åpningen 26 på sidestøttende rulleorganer 28. Dekket 23 er opphengt i hivkompensatorer 30. I tillegg kan stigerørene 32 opphenges i særskilte hivkompensatorer 34 i dekket 23. Også ved denne utførelse er hvert stigerør 32 anordnet med oppdriftslegemer 36 hensiktsmessig med samme utførelse som vist på fig. 1 og 2.

Claims (4)

1. Flytekonstruksjon for offshore boring og produksjon av petroleumsprodukter fra brønner i sjøbunnen, av den art hvor et antall fortrinnsvis stive stigerør er opplagret på et bæredekk (13) anordnet vertikalt bevegelig i en åpen sjakt (2,26) gjennom flytekonstruksjonen, hvilket bæredekk er opphengt i en hivkompensasjonsanordning som kan bære dekket, karakterisert ved følgende kombinasjon: 1) bæredekket (13) er opplagret med løst anlegg mot sjaktveggen, slik at bæredekket (13) kan undergå både vertikalbevegelser og vippebevegelser i forhold til sjaktveggen under flytekonstruksjonens bevegelser i sjøen, 2) stigerørene (7,32) er individuelt opplagret i fjærende elementer (10) på bæredekket (13), slik at hvert stigerør (7,32) kan undergå begrensete vertikale og sideveis fjærende bevegelser i opplagringen på bæredekket (13), 3) og ved at hvert av stigerørene (7,32) i posisjon under bæredekket (13) er forsynt med oppdriftsorganer (9,36) med tilstrekkelig løftekraft til å holde stigerørene (7,32) i nødvendig, forutbestemt strekk under alle forhold, slik at vektbelastningen på bæredekket (13) fordeles på de enkelte stigerør (7,32) eller alternativt på hivkompensatorene (11,30).

2. Flytekonstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at sjaktveggen på i og for seg kjent måte utgjør del av en svingkransanordning (3) roterbart opplagret om en vertikal akse i skipsskroget, hvilken svingkransanordning fortrinnsvis er utført med egen oppdrift i bruksstillingen for å redusere konstruksjonens vektbelastning på flytekonstruksjonen.

3. Flytekonstruksjon som angitt i krav 2, karakterisert ved at svingkranskonstruksjonen (3,4) er påmontert en overliggende dekkskonstruksjon (25) i stilling over sjakten som bærer et bore- og produksjonstårn (8), hvilket tårn (8) kan beveges sideveis i alle retninger på dekket for betjening av de underliggende stigerør opplagret på bæredekket (13).

4. Flytekonstruksjon som angitt i et hvilket som helst av foregående krav, karakterisert ved at sving-kranskonstruks jonen (3,4) er utført med rom eller kamre for oppsamling av olje fra stigerørene i form av spillolje eller oljeprodukter som fremkommer ved en eventuell ukontrollert lekkasje eller utblåsing fra brønnhodene på sjøbunnen.