NO176129B

NO176129B - System for use in offshore petroleum production

Info

Publication number: NO176129B
Application number: NO922043A
Authority: NO
Inventors: Stig Arve Mjoeen
Original assignee: Norske Stats Oljeselskap
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1994-10-31
Also published as: AU4359593A; NO176129C; WO1993024731A1; NO922043D0; NO922043L

Description

Oppfinnelsen angår et system for anvendelse ved offshore olje- og gassproduksjon fra produksjonsbrønner på sjøbunnen, omfattende en neddykket bøye med en ytre oppdriftsdel som er innrettet for innføring og frigjørbar fastgjøring i et neddykket, nedad åpent opptaksrom i et fartøy, og en i den ytre del roterbart lagret, sentral del som er forankret til sjøbunnen og er forbundet med minst én overføringsledning som strekker seg fra en respektiv produksj onsbrønn opp til bøyen, idet over-før ingsledningen eller overføringsledningene under drift er koplet til et rørsystem på fartøyet via bøyens sentrale del og en samvirkende svivelenhet, og idet en sjakt strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk. The invention relates to a system for use in offshore oil and gas production from production wells on the seabed, comprising a submerged buoy with an outer buoyancy part which is arranged for introduction and releasable fastening in a submerged, downwardly open receiving space in a vessel, and one in the outer part rotatably stored, central part that is anchored to the seabed and is connected to at least one transmission line that extends from a respective production well up to the buoy, the transmission line or transmission lines during operation being connected to a pipe system on the vessel via the central part of the buoy and a co-operating swivel unit, and as a shaft extends between the recording room and the vessel's deck.

Et system av ovennevnte type, for anvendelse ved bøyelasting og -lossing, er vist og beskrevet i den internasjonale patentsøknad nr. PCT/NO92/00054. I slike systemer danner den neddykkede bøye et samlingspunkt for ett eller flere fleksible stigerør og kontrollkabler fra f.eks. et produksjonssystem på sjøbunnen. Bøyen er tilpasset til å heves og fastgjøres i opptaksrommet i det aktuelle fartøy, for å etablere et transport-system for petroleumsproduktene fra det nevnte system til lasterom i fartøyet. A system of the above type, for use in buoy loading and unloading, is shown and described in the international patent application No. PCT/NO92/00054. In such systems, the submerged buoy forms a gathering point for one or more flexible risers and control cables from e.g. a production system on the seabed. The buoy is adapted to be raised and fixed in the receiving space in the vessel in question, in order to establish a transport system for the petroleum products from the aforementioned system to the hold in the vessel.

Når en bøye av den innledningsvis angitte type er fastgjort i opptaksrommet i et fartøy, er fartøyet stivt festet til bøyens ytre oppdriftsdel og er dreibart om bøyens sentrale del som er forankret til sjøbunnen ved hjelp av et passende forankringssystem. Selve bøyen utgjør således et dreielegeme ("turret") om hvilket fartøyet tillates å dreie under påvirkning av vind, bølger og vannstrømmer. When a buoy of the type indicated at the outset is fixed in the reception space of a vessel, the vessel is rigidly attached to the buoy's outer buoyant part and is rotatable about the central part of the buoy which is anchored to the seabed by means of a suitable anchoring system. The buoy itself thus forms a rotating body ("turret") around which the vessel is allowed to turn under the influence of wind, waves and water currents.

Denne bøyekonstruksjon medfører en rekke vesentlige fordeler i forhold til tidligere kjente bøyelastingssystemer. Bøyens sentrale del har liten diameter og liten masse, slik at det oppnås tilsvarende liten diameter på dreielegemet, dvs. bøyens ytre oppdriftsdel, og dermed liten rotasjonsmasse og rotasjonsmotstand. Tilkopling og fråkopling mellom fartøy og bøye kan utføres på enkel og rask måte, selv i dårlig vær med forholdsvis høye bølger. Videre kan bøyen forbli tilkoplet til fartøyet i allslags vær, idet en rask fråkopling kan utføres dersom en værbegrensning skulle bli overskredet. This bending construction entails a number of significant advantages compared to previously known bending loading systems. The central part of the buoy has a small diameter and low mass, so that a correspondingly small diameter of the rotating body, i.e. the outer buoyancy part of the buoy, and thus low rotational mass and rotational resistance is achieved. Connection and disconnection between vessel and buoy can be carried out easily and quickly, even in bad weather with relatively high waves. Furthermore, the buoy can remain connected to the vessel in all kinds of weather, as a quick disconnection can be carried out if a weather restriction is exceeded.

I et fartøy som er tilpasset for bruk sammen med den omtalte bøyekonstruks jon, er opptaksrommet og den over dette anordnede sjakt hensiktsmessig anordnet i fartøyets baugparti, slik som vist i ovennevnte, internasjonale patentsøknad. Dette muliggjør en forholdsvis enkel og rimelig ombygging av eksiste-rende fartøyer for tilpasning til et sådant bøyelastingssystem, In a vessel which is adapted for use together with the mentioned buoy construction, the reception room and the shaft arranged above it are suitably arranged in the bow section of the vessel, as shown in the above-mentioned international patent application. This enables a relatively simple and affordable conversion of existing vessels for adaptation to such a buoy loading system,

for anvendelse som skytteltankere. Kombinasjonen av neddykket opptaksrom og en sjakt som strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk, muliggjør dessuten et system som gir høy sikkerhet ved drift og lav risiko for forurensende utslipp. for use as shuttle tankers. The combination of a submerged recording room and a shaft that extends between the recording room and the vessel's deck also enables a system that provides high operational safety and a low risk of polluting emissions.

For nærmere beskrivelse av den ovenfor omtalte bøyekon-struks jon og av et fartøy av ovennevnte type, kan det også henvises til de internasjonale patentsøknader nr. PCT/NO92/00055 For a more detailed description of the buoy construction mentioned above and of a vessel of the above type, reference can also be made to the international patent applications No. PCT/NO92/00055

og PCT/NO92/O0056. and PCT/NO92/O0056.

Når det gjelder offshore olje- og gassproduksjon ved hjelp av produksjonsskip, er det kjent forskjellige løsninger, bl.a. av den type som er basert på en neddykket, bunnforankret bøye og et i skipet anordnet opptaksrom i form av en rørbrønn ("moonpool") som f.eks. inneholder en dreiesylinder ("turret") When it comes to offshore oil and gas production using production ships, various solutions are known, including of the type that is based on a submerged, bottom-anchored buoy and a reception room arranged in the ship in the form of a tube well ("moonpool") such as, for example, contains a turning cylinder ("turret")

for opptakelse og montering av bøyen. Felles for de kjente systemer er at de er forholdsvis dyre, hovedsakelig på grunn av store dimensjoner på dreiesylinderen og systemet som helhet. Dette gjør at produksjonsskip ifølge den kjente teknikk ikke er økonomisk og praktisk anvendelige i forbindelse med mindre eller marginale oljefelter. Det er således et behov for enkle, mobile produksjonsløsninger som muliggjør økonomisk utnyttelse også av mindre oljefelter, særlig med lite gass, og med en produksjons-hastighet på opptil 5000 m<3> olje pr. døgn. for recording and mounting the buoy. What the known systems have in common is that they are relatively expensive, mainly due to the large dimensions of the turning cylinder and the system as a whole. This means that production ships according to the known technique are not economically and practically applicable in connection with smaller or marginal oil fields. There is thus a need for simple, mobile production solutions that enable economical exploitation of smaller oil fields, especially with little gas, and with a production rate of up to 5000 m<3> of oil per day and night.

Det er således et hovedformål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system for anvendelse ved offshore olje- og gassproduksjon som muliggjør effektiv og økonomisk utnyttelse av f.eks. mindre eller marginale oljefelter, idet man utnytter og bibeholder de iboende fordeler ved det innledningsvis omtalte bøyelastingssystem. It is thus a main purpose of the invention to provide a system for use in offshore oil and gas production which enables efficient and economical utilization of e.g. smaller or marginal oil fields, utilizing and maintaining the inherent advantages of the buoy loading system mentioned at the outset.

Ovennevnte formål oppnås med et system av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at svivelenheten er innrettet til å nedsenkes til eller oppheises fra en driftsstilling ved sjaktens nedre ende og til i driftsstillingen å tilkoples til det nevnte rørsystem på fartøyet, og at det ved bøyens øvre ende er anordnet en koplingsenhet i hvilken det aktuelle antall overføringsledninger er avsluttet, og som er innrettet for tilkopling til henholdsvis frigjøring fra en tilsvarende^ koplingsenhet på svivelenhetens underside. The above purpose is achieved with a system of the type indicated at the outset which, according to the invention, is characterized by the fact that the swivel unit is designed to be lowered to or raised from an operating position at the lower end of the shaft and to be connected in the operating position to the aforementioned pipe system on the vessel, and that the at the upper end of the buoy, a coupling unit is arranged in which the relevant number of transmission lines are terminated, and which is arranged for connection to or release from a corresponding coupling unit on the underside of the swivel unit.

I en fordelaktig utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen er svivelenheten anbrakt på et løfte- og senkeverktøy som er glidbart montert i en føringsskinneanordning som strekker seg mellom sjaktens øvre og nedre ender. Derved kan svivelenheten med sin koplingsenhet på enkel måte plasseres i riktig posisjon i et koplingsrom ved sjaktens nedre ende. Som de mest kritiske komponenter vil svivel- og koplingsenhetene være lett tilgjenge-lige for vedlikehold eller utskifting. Tilkopling til og fråkopling fra bøyens overføringsledninger kan utføres som en ett-trinns operasjon, med automatiske stengeventiler på begge sider av koplingsenhetene. Vertikalbevegelse av svivelenheten ved til- og fråkopling opptas hensiktsmessig av fleksible rør som er montert vinkelrett på svivelenhetens akse. In an advantageous embodiment of the system according to the invention, the swivel unit is placed on a lifting and lowering tool which is slidably mounted in a guide rail device which extends between the upper and lower ends of the shaft. Thereby, the swivel unit with its coupling unit can be easily placed in the correct position in a coupling compartment at the lower end of the shaft. As the most critical components, the swivel and coupling units will be easily accessible for maintenance or replacement. Connection to and disconnection from the buoy's transmission lines can be carried out as a one-step operation, with automatic shut-off valves on both sides of the coupling units. Vertical movement of the swivel unit when connecting and disconnecting is appropriately accommodated by flexible pipes that are mounted perpendicular to the axis of the swivel unit.

En vesentlig fordel med systemet ifølge oppfinnelsen er at det gir reduserte systemdimensjoner på grunn av benyttelsen av den spesielle bøye som selv utgjør dreielegeme. Dette resulterer i vektbesparelse og redusert utstyrsomfang, hvilket gir vesentlig reduserte kostnader. A significant advantage of the system according to the invention is that it provides reduced system dimensions due to the use of the special buoy which itself constitutes the turning body. This results in weight savings and a reduced scope of equipment, which results in significantly reduced costs.

Systemet ifølge oppfinnelsen krever minimal ombygging av skytteltankere for det innledningsvis omtalte bøyelastingssys-tem, for overgang til produksjonsskip. Med et slikt produksjonsskip vil sesongbetonte operasjoner være mulig, i tillegg til kontinuerlig produksjon fra marginale felter, og også prøvepro-duksjon. Skipet kan f.eks. benyttes for prøveproduksjon i sommerhalvåret i en periode med eventuelt overskudd av skytteltankere. The system according to the invention requires minimal conversion of shuttle tankers for the initially mentioned buoy loading system, for transition to production ships. With such a production ship, seasonal operations will be possible, in addition to continuous production from marginal fields, and also trial production. The ship can e.g. used for trial production in the summer half-year during a period with any surplus of shuttle tankers.

I forbindelse med, eller i tillegg til ovennevnte anvendelsesområder vil systemet ifølge oppfinnelsen være egnet for anvendelse i forbindelse med vanninjeksjon, vannrenseanlegg, brønnstimulering, pumping av olje fra skipsvrak som ligger på sjøbunnen, etc. Systemet er også egnet for anvendelse i farvann med drivis og isfjell, idet det ved behov muliggjør rask fråkopling, uten fare for beskadigelse av den neddykkede bøye. In connection with, or in addition to, the above-mentioned areas of application, the system according to the invention will be suitable for use in connection with water injection, water treatment plants, well stimulation, pumping oil from shipwrecks lying on the seabed, etc. The system is also suitable for use in waters with drift ice and iceberg, as it enables quick disconnection if necessary, without risk of damage to the submerged buoy.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et riss av et fartøy og en neddykket bøye som inngår i systemet ifølge oppfinnelsen, fig. 2 svarer til fig. 1, men viser bøyen hevet og innført i fartøyets opptaksrom, The invention will be described in more detail in the following in connection with design examples with reference to the drawings, where fig. 1 shows a diagram of a vessel and a submerged buoy which are part of the system according to the invention, fig. 2 corresponds to fig. 1, but shows the buoy raised and introduced into the vessel's holding space,

fig. 3 viser et skjematisk, gjennomskåret, sideriss av et fig. 3 shows a schematic, cross-sectional, side view of a

i baugparti av et fartøy som er utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen, fig. 4 viser et liknende riss som fig. 3, men med en bøye innført i fartøyets opptaksrom og med en svivelenhet nedsenket til den nedre ende av sjakten over opptaksrommet, fig. 5 viser bøye- og svivelarrangementet på fig. 4 i forstørret in the bow section of a vessel designed in accordance with the invention, fig. 4 shows a similar drawing as fig. 3, but with a buoy introduced into the vessel's reception room and with a swivel unit lowered to the lower end of the shaft above the reception room, fig. 5 shows the bending and swiveling arrangement in fig. 4 enlarged

målestokk, fig. 6 viser et forstørret snitt etter linjen VI-VI på fig. 5, fig. 7 viser et forstørret snittriss etter linjen VII-VII på fig. 5, fig. 8 viser et skjematisk lengdesnitt av svivelenheten på fig. 5, fig. 9 viser et forstørret snitt etter linjen IX-IX på fig. 5, fig. 10 viser et forstørret snittriss etter linjen X-X på fig. 5, fig. 11 viser skjematisk en anordning for dreining av svivelenhetens koplingsplate, anordnet i området A på fig. 10, og fig. 12 svarer til fig. 5, men viser svivelenhetens og bøyens koplingsenheter i sammenkoplet tilstand. scale, fig. 6 shows an enlarged section along the line VI-VI in fig. 5, fig. 7 shows an enlarged sectional view along the line VII-VII in fig. 5, fig. 8 shows a schematic longitudinal section of the swivel unit in fig. 5, fig. 9 shows an enlarged section along the line IX-IX in fig. 5, fig. 10 shows an enlarged sectional view along the line X-X in fig. 5, fig. 11 schematically shows a device for turning the swivel unit's connection plate, arranged in area A in fig. 10, and fig. 12 corresponds to fig. 5, but shows the coupling units of the swivel unit and the buoy in the connected state.

I de forskjellige tegningsfigurer er tilsvarende deler In the different drawing figures are corresponding parts

og elementer betegnet med samme henvisningstall. and elements denoted by the same reference number.

På fig. 1 er det vist en neddykket bøye 1 som er forankret til sjø- eller havbunnen 2 ved hjelp av et passende forankringssystem bestående av et antall ankerliner 3 og flytelegemer 4, slik at bøyen flyter i en forutbestemt, ønsket dybde under vannoverflaten 5, idet bøyens oppdrift da er i likevekt ned vekten av forankringssystemet. En fleksibel overføringsledning 6 strekker seg mellom bøyen 1 og en produk-sjonsbrønn 7 på sjøbunnen. Selv om det er vist bare én ledning 6, kan det i praksis være anordnet flere ledninger i form av ett eller flere fleksible stigerør (for produksjon, injeksjon, etc.) og en tilhørende kontrollkabel. In fig. 1 shows a submerged buoy 1 which is anchored to the sea or ocean floor 2 by means of a suitable anchoring system consisting of a number of anchor lines 3 and floating bodies 4, so that the buoy floats at a predetermined, desired depth below the water surface 5, the buoyancy of the buoy then in equilibrium the weight of the anchoring system is reduced. A flexible transmission line 6 extends between the buoy 1 and a production well 7 on the seabed. Although only one line 6 is shown, in practice several lines may be arranged in the form of one or more flexible risers (for production, injection, etc.) and an associated control cable.

Et fartøy 8 er i sitt baugparti forsynt med et opptaksrom 9 og er brakt i stilling med opptaksrommet beliggende over bøyen 1. Fartøyet kan være en skyttel tanker som er utrustet som produksjonsskip og som for dette formål vil være forsynt med et modularisert, dekksmontert prosessanlegg og en avbrenningsanord-ning ("fakkel"). Ved klargjøring for produksjon heises bøyen 1 opp og fastgjøres i opptaksrommet 9 slik som vist på fig. 2. A vessel 8 is provided in its bow section with a recording room 9 and is brought into position with the recording room situated above the buoy 1. The vessel can be a shuttle tanker which is equipped as a production ship and which for this purpose will be provided with a modularised, deck-mounted process plant and a burning device ("torch"). When preparing for production, the buoy 1 is lifted up and fixed in the recording space 9 as shown in fig. 2.

Fig. 3 viser et skjematisk sideriss av baugpartiet av et fartøy 8 som er utrustet for å arbeide som produksjonsskip i overensstemmelse med oppfinnelsen. Fartøyet har et opptaksrom 9 og en sjakt 10 som strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk 11. Et løfte- og senkeverktøy 12 er glidbart montert i en føringsskinneanordning 13 som strekker seg mellom sjaktens 10 øvre og nedre ender, nærmere bestemt fra en stillasanordning 14 på dekket til et koplingsrom 15 mellom sjakten 10 og opptaksrommet 9. Stillasanordningen omfatter en glideskinne 16 i hvilken det er glidbart opphengt en svivelenhet 17, slik at denne kan føres inn over sjakten og plasseres på løfte- og senkeverktøyet 12, for å nedsenkes i sjakten. Fig. 3 shows a schematic side view of the bow section of a vessel 8 which is equipped to work as a production vessel in accordance with the invention. The vessel has a receiving room 9 and a shaft 10 which extends between the receiving room and the vessel's deck 11. A lifting and lowering tool 12 is slidably mounted in a guide rail device 13 which extends between the upper and lower ends of the shaft 10, more specifically from a scaffold device 14 on the cover to a connecting space 15 between the shaft 10 and the receiving space 9. The scaffolding device comprises a sliding rail 16 in which a swivel unit 17 is slidably suspended, so that this can be brought in over the shaft and placed on the lifting and lowering tool 12, to be lowered into the shaft.

I utførelsen på fig. 3 er det tatt utgangspunkt i en skytteltanker av den utførelse som er vist i den forannevnte, internasjonale patentsøknad nr. PCT/NO92/00055. Rommet 15 er således vist å inneholde en koplingsenhet 18 som er knyttet til en ikke vist lasteledning på fartøyet, og som er beregnet for sammenkopling med en passende bøye når fartøyet opereres som skytteltanker. Videre er rommet 15 forbundet med en dreneringsledning 19 for tømming av sjakten for vann, f.eks. for inspek-sjons- og vedlikeholdsformål, enten når en bøye er anbrakt på tettende måte i opptaksrommet 9 eller når rommet 15 er avstengt fra sjøen ved hjelp av en luke (ikke vist). En ytterligere dreneringsledning (ikke vist) kan være anordnet for bortledning av eventuell oljelekkasje e.l. til en samletank på fartøyet. In the embodiment in fig. 3, the starting point is a shuttle tank of the design shown in the aforementioned international patent application No. PCT/NO92/00055. The compartment 15 is thus shown to contain a coupling unit 18 which is connected to a cargo line not shown on the vessel, and which is intended for connection with a suitable buoy when the vessel is operated as shuttle tanks. Furthermore, the room 15 is connected to a drainage line 19 for emptying the shaft of water, e.g. for inspection and maintenance purposes, either when a buoy is placed in a sealing manner in the recording room 9 or when the room 15 is closed off from the sea by means of a hatch (not shown). An additional drainage line (not shown) can be arranged for the removal of any oil leakage etc. to a collection tank on the vessel.

Sjakten 10 er videre forbundet med en ledning 20 som fører til fartøyets inertgass- og ventilasjonssystem, slik at sjakten ved behov kan fylles med inertgass, som en sikkerhetsfor-anstaltning, idet det er sørget for en passende stengeanordning ved sjaktens øvre ende. Ved produksjon vil rommet for kopling mot undervannsbøye og flerløps svivel være et kritisk og potensielt gass- og eksplosjonsfårlig område. Dette område vil fortrinnsvis være atskilt med kofferdam, i tillegg til at rommet som nevnt kan fylles med inertgass, eller med vann, for å redusere eksplosjons-faren. The shaft 10 is further connected by a line 20 which leads to the vessel's inert gas and ventilation system, so that the shaft can be filled with inert gas if necessary, as a safety measure, as a suitable closing device is provided at the upper end of the shaft. During production, the room for the connection to the underwater buoy and multi-course swivel will be a critical and potentially gas- and explosion-prone area. This area will preferably be separated by a cofferdam, in addition to the fact that, as mentioned, the room can be filled with inert gas, or with water, to reduce the risk of explosion.

På fig. 4 er en bøye 1 vist innført i opptaksrommet og mekanisk låst ved hjelp av låseorganer 21. Videre er løfte- og senkeverktøyet 12 med svivelenheten 17 vist nedsenket (ved hjelp av en ikke vist vinsjanordning) til en nedre stilling i koplingsrommet 15. Verktøyet 12 er i denne stilling sperret ved hjelp av en endestopper 22 ved den nedre ende av føringsskinneanordningen 13. In fig. 4, a buoy 1 is shown introduced into the receiving space and mechanically locked by means of locking means 21. Furthermore, the lifting and lowering tool 12 with the swivel unit 17 is shown lowered (by means of a winch device not shown) to a lower position in the coupling space 15. The tool 12 is in this position blocked by means of an end stop 22 at the lower end of the guide rail device 13.

Bøye- og svivelarrangementet er nærmere vist på fig. 5. Bøyen 1 omfatter en ytre oppdriftsdel 30 som er innrettet for frigjørbar fastgjøring i opptaksrommet 9 ved hjelp av låseorganene 21, og en i den ytre del 30 roterbart lagret, sentral del 31 som er forankret til sjøbunnen ved hjelp av ankerlinene 3. Bortsett fra stigerørsystemet i bøyens sentrale del 31 svarer den prinsipielle konstruksjon og virkemåte av bøyen i hovedsaken til det som er vist og beskrevet i den forannevnte internasjonale patentsøknad nr. PCT/NO92/00056, og det henvises til denne søknad for nærmere beskrivelse av den generelle bøyekonstruksjon. Generelt vil bøyen være tilpasset til det aktuelle felt med hensyn til trykk, kapasitet og antall løp for stigerørsystemet. The bending and swivel arrangement is shown in more detail in fig. 5. The buoy 1 comprises an outer buoyancy part 30 which is arranged for releasable fastening in the receiving space 9 by means of the locking means 21, and a central part 31 rotatably stored in the outer part 30 which is anchored to the seabed by means of the anchor lines 3. Apart from the riser system in the buoy's central part 31 corresponds to the principle construction and operation of the buoy in the main to what is shown and described in the aforementioned international patent application no. PCT/NO92/00056, and reference is made to this application for a more detailed description of the general buoy construction. In general, the buoy will be adapted to the relevant field with regard to pressure, capacity and number of runs for the riser system.

I den viste utførelse er tre fleksible overføringsled-ninger tilkoplet til bøyens sentrale del 31 via bøyestivere 32, med en innbyrdes orientering som fremgår av tverrsnittet på fig. 6. Ledningene består av to fleksible stigerør 33, f.eks. 6" rør, hvor det ene er beregnet for produksjon og det andre for inspeksjon, og av en servicelinje eller kontrollkabel 34 som bl.a. inneholder hydraulikk- og signalledninger. Stigerørene og servicelinjen er ført opp gjennom bøyens sentrale del og er ved dennes øvre ende avsluttet i en koplingsenhet 35. In the embodiment shown, three flexible transmission lines are connected to the central part 31 of the bend via bend struts 32, with a mutual orientation which can be seen from the cross-section in fig. 6. The lines consist of two flexible risers 33, e.g. 6" pipes, where one is intended for production and the other for inspection, and of a service line or control cable 34 which, among other things, contains hydraulic and signal lines. The risers and service line are led up through the central part of the buoy and are at its upper end terminated in a coupling unit 35.

Et grunnriss av koplingsenheten 35 er vist på fig. 7. Denne består av en koplingsplate 36 i hvilken stigerørene 33 er avsluttet ved hjelp av respektive koplingsstykker 37 og ledningene i kontrollkabelen 34 er avsluttet i et koplingsstykke 38. Det er også vist et koplingsstykke 39 for en kjemikalieledning. Disse koplingsstykker er hunn-koplingsstykker for eventuelt låsbar sammenkopling med passende hann-koplingsstykker i en koplingsenhet som er anordnet i forbindelse med svivelenheten 17, slik som omtalt nedenfor. Koplingsplaten 36 er videre forsynt med styrepinner 40 for styring ved den nevnte sammenkopling. Koplingsstykkene 37 for stigerørene vil være forsynt med såkalte "dry break"-ventiler som åpner og lukker automatisk ved henholdsvis tilkopling og fråkopling. A plan of the coupling unit 35 is shown in fig. 7. This consists of a connection plate 36 in which the risers 33 are terminated by means of respective connection pieces 37 and the wires in the control cable 34 are terminated in a connection piece 38. A connection piece 39 for a chemical line is also shown. These coupling pieces are female coupling pieces for possibly lockable connection with suitable male coupling pieces in a coupling unit which is arranged in connection with the swivel unit 17, as discussed below. The coupling plate 36 is further provided with control pins 40 for control at the aforementioned coupling. The connecting pieces 37 for the risers will be equipped with so-called "dry break" valves which open and close automatically when connecting and disconnecting, respectively.

Ledningene kan forsynes med en ekstra stengeventil 41, som vist på fig. 5. Denne vil kunne stenge dersom "dry break"-ventilen svikter. I tillegg kan koplingsenheten 35 demonteres over ventilene 41 og trekkes opp sammen med koplinger og ventiler i svivelenhetens koplingsenhet (som skal omtales senere), for deretter å kunne sette ned utstyr for rørrensing (pigging) eller brønnvedlikehold som ikke kan passere gjennom "dry break"-kopling og svivel. The lines can be supplied with an additional shut-off valve 41, as shown in fig. 5. This will be able to close if the "dry break" valve fails. In addition, the coupling unit 35 can be dismantled above the valves 41 and pulled up together with couplings and valves in the swivel unit's coupling unit (which will be discussed later), in order to then be able to set down equipment for pipe cleaning (pigging) or well maintenance that cannot pass through "dry break" -coupling and swivel.

Svivelenheten 17 består av en svivelstabel som utgjøres av to høytrykks produksjonssvivler 50, 51, f.eks. én 6" svivel for produksjon og én 6" svivel for injeksjon, en hydraulikksvivel 52 og en servicelinjesvivel 53. Hver svivel i svivelsammenstillingen er av konvensjonell konstruksjon og består av indre og ytre, innbyrdes dreibare sviveldeler. Den prinsipielle oppbygning fremgår av det skjematiske lengdesnitt på fig. 8 og tverrsnitts-risset av høytrykkssviveien 50 på fig. 9. Slik det fremgår av fig. 9, og slik det gjelder for de fluidumoverførende svivler, står de indre og ytre sviveldeler 50', 50'' i forbindelse med hverandre via et ringrom 54, idet den indre sviveldel har en rørforbindelse 55 som står i forbindelse med ringrommet 54, og den ytre sviveldel har en rørforbindelse 56 som står i forbindelse med ringrommet 54, og som har en flens 57 for tilkopling til fartøyets rørsystem. Glideflatene mellom de indre og ytre sviveldeler er avtettet i forhold til hverandre ved hjelp av pakninger. Med et trippel-pakningssystem vil svivelenheten være instrumentert for å registrere lekkasjer via primær- og sekundær-pakninger før det oppstår en lekkasje ut i koplingsrommet. En reservesvivelstabel vil også være lagret om bord på fartøyet. The swivel unit 17 consists of a swivel stack made up of two high-pressure production swivels 50, 51, e.g. one 6" swivel for production and one 6" swivel for injection, one hydraulic swivel 52 and one service line swivel 53. Each swivel in the swivel assembly is of conventional construction and consists of inner and outer, mutually rotatable swivel parts. The basic structure can be seen from the schematic longitudinal section in fig. 8 and the cross-sectional drawing of the high-pressure swingway 50 in fig. 9. As can be seen from fig. 9, and as it applies to the fluid-transmitting swivels, the inner and outer swivel parts 50', 50'' are connected to each other via an annular space 54, the inner swivel part having a pipe connection 55 which is connected to the annular space 54, and the outer swivel part has a pipe connection 56 which is connected to the annulus 54, and which has a flange 57 for connection to the vessel's pipe system. The sliding surfaces between the inner and outer swivel parts are sealed relative to each other by means of gaskets. With a triple-seal system, the swivel unit will be instrumented to register leaks via primary and secondary seals before a leak occurs into the connection space. A spare swivel stack will also be stored on board the vessel.

De forskjellige rør- og ledningsforbindelser for svivelsammenstillingen 17, såsom rørforbindelsen 55, er koplet til og avsluttet i en koplingsenhet 60 som svarer til koplingsenheten 35 i bøyen 1. Koplingsenheten består således av en koplingsplate 61 med hannkoplingsstykker 62 for eventuell låsbar sammenkopling med hunnkoplingsstykkene 37 i koplingsenheten 35, og ytterligere hannkoplingsstykker (ikke vist) for sammenkopling med de øvrige hunnkoplingsstykker 38, 39 i koplingsenheten 35. Koplingsplaten 61 er også forsynt med fatninger 63 for opptakelse av styrepinnene 40 på koplingsplaten 36. The various pipe and wire connections for the swivel assembly 17, such as the pipe connection 55, are connected to and terminated in a coupling unit 60 which corresponds to the coupling unit 35 in the buoy 1. The coupling unit thus consists of a coupling plate 61 with male coupling pieces 62 for possible lockable connection with the female coupling pieces 37 in the coupling unit 35, and further male coupling pieces (not shown) for connection with the other female coupling pieces 38, 39 in the coupling unit 35. The coupling plate 61 is also provided with sockets 63 for receiving the guide pins 40 on the coupling plate 36.

Også koplingsstykkene 62 for svivelenhetens rørforbin-delser for høytrykkssvivlene vil være forsynt med "dry break"-ventiler som åpner og lukker automatisk ved henholdsvis tilkop- The coupling pieces 62 for the swivel unit's pipe connections for the high-pressure swivels will also be equipped with "dry break" valves that open and close automatically when connected respectively

ling og fråkopling. connection and disconnection.

I den på fig. 4 og 5 viste stilling er svivelenheten 17 beliggende i en "stand by"- eller beredskapsstilling over bøyen 1, med en avstand på ca. 250 mm mellom koplingsenhetene 35 og 60. In the one in fig. 4 and 5, the swivel unit 17 is located in a "stand by" or standby position above the buoy 1, at a distance of approx. 250 mm between the coupling units 35 and 60.

Ved sammenkopling av koplingsenhetene nedsenkes svivelenheten den nevnte avstand i forhold til løfte- og senkeverktøyet 12, slik at koplingsenhetens koplingsstykker bringes i riktig inngrep med hverandre. For å oppta svivelenhetens vertikalbevegelse og forekommende skroginduserte bevegelser mellom svivelenheten og fartøyets rørsystem, er høytrykkssvivlene 50 og 51 sammenkoplet When connecting the coupling units, the swivel unit is lowered the aforementioned distance in relation to the lifting and lowering tool 12, so that the coupling pieces of the coupling unit are brought into proper engagement with each other. In order to accommodate the swivel unit's vertical movement and any hull-induced movements between the swivel unit and the vessel's pipe system, the high-pressure swivels 50 and 51 are connected

med respektive ledninger 64 og 65, én for produksjon og én for injeksjon, ved hjelp av 3-4 meter lange, fleksible høytrykksrør 66 og 67 som er montert vinkelrett på svivelenhetens akse. with respective lines 64 and 65, one for production and one for injection, by means of 3-4 meter long, flexible high-pressure pipes 66 and 67 which are mounted perpendicular to the axis of the swivel unit.

For oppnåelse av den nevnte senkebevegelse ved tilkopling, og tilsvarende løftebevegelse ved fråkopling, er svivelenheten 17 understøttet på løfte- og senkeverktøyet 12 ved hjelp av tre hydrauliske sylindere 68, f.eks. slik som antydet på fig. 10. Sylindrene utgjør en integrert del av løfteverktøyet. For understøttelse av svivelstabelen på de nevnte sylindere kan det være anordnet en spesielt tilpasset løfte- eller bæreramme, slik som antydet ved 69 på fig. 10. To achieve the mentioned lowering movement when connecting, and corresponding lifting movement when disconnecting, the swivel unit 17 is supported on the lifting and lowering tool 12 by means of three hydraulic cylinders 68, e.g. as indicated in fig. 10. The cylinders form an integral part of the lifting tool. To support the swivel stack on the aforementioned cylinders, a specially adapted lifting or carrying frame can be arranged, as indicated at 69 in fig. 10.

Den beskrevne utrustning for håndtering av svivelstabe- The described equipment for handling swivel staff

len vil også kunne utnyttes for opptrekking og nedsetting av lagre og koplingselementer i forbindelse med reparasjons- og vedlikeholdsaktiviteter når fartøyet opereres som skytteltanker. Løfteverktøyet 12 kan eventuelt utrustes med dediserte bærerammer len will also be able to be used for raising and lowering bearings and coupling elements in connection with repair and maintenance activities when the vessel is operated as shuttle tankers. The lifting tool 12 can optionally be equipped with dedicated support frames

som kan være tilpasset til hoveddimensjonene på de forskjellige komponenter. which can be adapted to the main dimensions of the various components.

Når en bøye er innført i og låst på plass i opptaksrom- When a buoy is introduced into and locked in place in the recording room-

met i et fartøy, må man sørge for at svivelstabelens koplingsen- met in a vessel, it must be ensured that the swivel stack's coupling

het 60 står i riktig stilling i forhold til bøyens koplingsenhet før sammenkopling foretas. For dette formål er det sørget for en dreieanordning for dreining av svivelstabelens koplingsenhet 60 het 60 is in the correct position in relation to the buoy's coupling unit before coupling is made. For this purpose, a turning device is provided for turning the swivel stack coupling unit 60

som er stivt forbundet med den dreibare, indre sviveldel 50'. En utførelse av en sådan anordning er vist på fig. 11. Anordningen 75 består av en f.eks. hydraulisk motor 76 som er montert på løfte- og senkeverktøyet 12 og via et konisk tannhjul 77 står i drivforbindelse med en rundtgående tannkrans 78 som er anordnet på koplingsenheten 60 konsentrisk med sviveldelens sentrale which is rigidly connected to the rotatable inner swivel part 50'. An embodiment of such a device is shown in fig. 11. The device 75 consists of an e.g. hydraulic motor 76 which is mounted on the lifting and lowering tool 12 and via a bevel gear 77 is in drive connection with a revolving ring gear 78 which is arranged on the coupling unit 60 concentrically with the center of the swivel part

dreieakse. axis of rotation.

Når koplingsenhetene 35 og 60 er brakt i riktig innbyrdes stilling ved hjelp av motoren 76, hvilket hensiktsmessig oppnås ved hjelp av fjernstyring og eventuelt overvåkning ved hjelp av videokameraer, nedsenkes svivelstabelen ved sammentrek-king av de hydrauliske sylindere 68, fortrinnsvis til en mekanisk låst stilling. Eventuell skjevhet mellom svivelstabel og bøye opptas ved hjelp av sylinderopplagringen, slik at koplingsenhetens koplingsstykker sammenkoples på sikker og riktig måte. Denne situasjon er vist på fig. 12. Sammenkoplingsbevegelsen vil åpne stengeventilene som er innebygget i koplingsenhetene, og fråkopling vil automatisk lukke de samme ventiler, idet ventilene i åpen stilling står mot en fjær i spenn. Når svivelenheten og koplingene er i denne posisjon og de forskjellige ledningsforbindelser er trykk- og funksjonstestet, er systemet klar for overføring av mediumstrømmen fra brønnen på sjøbunnen. When the coupling units 35 and 60 have been brought into the correct mutual position by means of the motor 76, which is conveniently achieved by means of remote control and possibly monitoring by means of video cameras, the swivel stack is lowered by contraction of the hydraulic cylinders 68, preferably to a mechanically locked position . Any misalignment between the swivel stack and the buoy is accommodated by means of the cylinder support, so that the connecting pieces of the coupling unit are connected safely and correctly. This situation is shown in fig. 12. The coupling movement will open the shut-off valves built into the coupling units, and disconnection will automatically close the same valves, as the valves in the open position are against a spring in tension. When the swivel unit and the couplings are in this position and the various line connections have been pressure and functionally tested, the system is ready for transfer of the medium flow from the well to the seabed.

Ved normal fråkopling vil ventiler ved brønnhodet stenge produksjonsledningen for å muliggjøre trykkavlastning i de fleksible stigerør og i prosessanlegget på fartøyet. Ved aktivering av de hydrauliske sylindere 68 løftes deretter svivelstabelen med sin koplingsenhet klar av bøyen samtidig som de fjærbelastede ventiler lukkes. Bøyen kan deretter frigjøres fra opptaksrommet ved løsgjøring av låseorganene, slik at den synker ned klar av fartøyet. During normal disconnection, valves at the wellhead will close the production line to enable pressure relief in the flexible risers and in the process plant on the vessel. When the hydraulic cylinders 68 are activated, the swivel stack with its coupling unit is then lifted clear of the buoy at the same time as the spring-loaded valves are closed. The buoy can then be released from the reception space by releasing the locking devices, so that it sinks clear of the vessel.

Ved nødfrakopling kan låseorganene utløses direkte, slik at bøyen umiddelbart synker ned klar av fartøyet. Svivelstabelen med sin koplingsenhet som står med press mot bøyen, vil henge igjen i løfteverktøyet. De fjærbelastede ventiler i koplingspunktene lukker automatisk. Ventilf jærene vil arbeide mot en hydraulisk dempning (en tidsforsinkelse), men med et meget begrenset oljesøl som resultat. In case of emergency disconnection, the locking devices can be released directly, so that the buoy immediately descends clear of the vessel. The swivel stack with its coupling unit, which is pressed against the buoy, will remain suspended in the lifting tool. The spring-loaded valves in the connection points close automatically. The valve springs will work against a hydraulic damping (a time delay), but with a very limited oil spill as a result.

Claims

1. System for use in offshore oil and gas production from production wells on the seabed, comprising a submerged buoy (1) with an outer buoyant part (30) which is designed for introduction and releasable attachment in a submerged, downwardly open receiving space (9) in a vessel (8), and a rotatably mounted central part (31) in the outer part (30) which is anchored to the seabed (2) and is connected by at least one transmission line (6; 33) which extends from a respective production well ( 7) up to the buoy (1), as the transmission line or transmission lines (6; 33) during operation are connected to a pipe system (64, 65) on the vessel (8) via the central part (31) of the buoy (1) and a cooperating swivel unit ( 17), and as a shaft (10) extends between the recording space (9) and the deck (11) of the vessel (8), CHARACTERIZED IN THAT the swivel unit (17) is designed to be lowered to or raised from an operating position by the shaft (10) lower end and to be connected in the operating position to the aforementioned pipe system (64, 65) on the vessel (8), and that a coupling unit (35) is arranged at the upper end of the buoy (1) in which the relevant number of transmission lines (33, 34) are terminated, and which is arranged for connection to or release from a corresponding coupling unit (60) on the underside of the swivel unit (17).

2. System according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the swivel unit (17) is placed on a lifting and lowering tool (12) which is slidably mounted in a guide rail device (13) which extends between the upper and lower ends of the shaft (10).

3. System according to claim 1 or 2, CHARACTERIZED IN THAT the connection units (35, 60) comprise respective connection plates (36, 61) which are respectively provided with female connection pieces and male connection pieces (37 and 62 respectively) for connecting connected wire connections in the buoy (1 ) and the swivel unit (17).

4. System according to claim 2 or 3, CHARACTERIZED IN THAT the swivel unit (17) is supported on the lifting and lowering tool (12) by means of a number of hydraulic cylinders (68), for raising or lowering the swivel unit (17) and its coupling unit ( 60) in relation to the coupling unit (35) of the buoy (1) when the tool (12) is placed in a lower position in the guide rail device (13).

5. System according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the swivel unit (17) and the pipe system (64, 65) on the vessel (8) are interconnected by means of flexible pipes (66, 67).

6. System according to one of claims 2-4, CHARACTERIZED IN THAT a motor-driven turning device (75) is arranged on the lifting and lowering tool (12) which is connected to an internal, rotatable swivel part (50'), for turning this part and the swivel unit (17) coupling unit (60) in relation to the buoy (1) coupling unit (35).

7. System according to one of claims 3-6, CHARACTERIZED IN THAT automatic shut-off valves are arranged in connection with the coupling units (35, 60).

8. System according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the swivel unit (17) consists of a swivel stack containing a high-pressure production swivel (50), a high-pressure injection swivel (51), a hydraulic swivel (52), and a service line swivel ( 53).

9. System according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the shaft (10) is connected at its lower end to at least one drainage line (19) for the removal of liquid, such as water or leakage of transferred medium, such as oil.

10. System according to one of the preceding claims, CHARACTERIZED IN THAT the shaft (10) is connected to an inert gas and ventilation system (20) on the vessel (8).