NO179844B - Anordning ved ventiltre - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning ved ventiltre for en satelittbrønn i et undersjøisk olje- eller gassproduksjonssystem, omfattende en sentral hovedventilblokk innrettet til å ha en stort sett opprettstående operativ stilling; en strupeventil, en tilkoblingsanordning for eksportstrømningsrør eller navlestrengkabler og en styreenhet, som alle er opphentbare ved hjelp av en ROV eller ROT uten at det trenges føringsliner til overflaten. Strupeventilen, tilkoblingsanordningen, styreenheten, samt et betjeningspanel for en ROV er alle plassert sideveis i forhold til hovedventilblokken og i det vesentlige på samme nivå, fortrinnsvis med en regelmessig vinkelfordeling omkring hovedventilblokken

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer løsninger som er særlig rettet mot undersjøiske satelittbrønner på meget dypt vann, såsom 1000-2000 m, hvor verken dykkeroperasjoner eller føringsline-assistanse er mulig.

Et eksempel på et undervanns-produksjonssystem omfattende et antall satelittbrønner og beregnet for operasjoner uten dykkere og uten føringsliner, er å finne i norsk patent-søknad nr. 91.4000. Et annet eksempel som er mer spesielt rettet mot produksjonsapparatur i et undervanns-brønnhode for betingelser svarende til dem som er nevnt ovenfor, kan finnes i US-patent nr. 4.589.493.

Det vil innsees at i forbindelse med konstruksjonen av utstyr og utførelse av operasjoner for komplettering av satelittbrønner på dypt vann, spiller den totale innsats med hensyn til operasjons- eller installasjonstrinn en meget viktig rolle, ikke minst hva angår de økonomiske aspekter ved utvikling av undersjøiske olje- eller gassfelter for virkelig produksjon.

Med anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse bør således de følgende formål eller kriterier tilfredsstilles: det høyeste nivå av sikkerhet og pålitelighet gjennom

alle faser av kompletterings- og produksjonsprosessen,

en konstruksjon med lave kapitalkostnader, bygget på

felt-utprøvet utstyr og/eller komponenter,

- en konstruksjon som tillater minimale omkostninger forbundet med kompletteringsoperasjoner, en konstruksjon som gir maksimal fleksibilitet når det gjelder valg av installasjonsfartøy og byggehøyden av

BOP-enheten,

en konstruksjon som gir mest mulig valgfrihet med hensyn

til kompletterings-typer og dimensjoner,

en konstruksjon som medfører det minste antall kjøringer (trips) og derfor et minimum i kompletteringstid.

Problemer som opptrer når man står overfor den oppgave å konstruere nye ventiltre-anordninger hvor alle eller de fleste av de forannevnte formål tilfredsstilles, kan oppsummeres som følger, idet et konvensjonelt, vertikalt oppbygget ventiltre taes som utgangspunkt: den store størrelse eller høyde av konvensjonelle ventiltrær, hvilket hovedsakelig skyldes føringsstruk-turer for å muliggjøre føringslineløs orientering og

landing av verktøy-modulpakker på ventiltreet, forventede store omkostninger i tilknytning til utvikling av kompletterings-stigerør for å ta hånd om de krav

som stilles med 2000 m vanndybde,

de omfattende operasjons- og tids-krav som forventes ved bruk av konvensjonelle kompletteringsteknikker som for tiden benyttes ved vanndybder opptil 350 m, som følge av behovet for å kjøre marine og kompletterings-stigerør-strenger,

anvendelse av en opphengsenhet for produksj onsrør for å

gi ytterligere fleksibilitet under kompletteringsoperasjoner på bekostning av ekstra kapital- og operasjons-utgifter, - en kostbar ventiltre-konstruksjon for å muliggjøre både den ytterligere byggehøyde som er påkrevet i ventilblokk-området for å tillate at ventilblokk-aktuatorer går klar av toppen av styrekonusen for produksjonsrør-hengeren, og behovet for å ha ytterligere styring ved toppen av ventiltreet for anbringelse av funksjonspak-ker, såsom en LRP-pakke (lower riser package) eller en EDP-pakke (emergency disconnect package).

I betraktning av den ovenfor skisserte bakgrunn krever tilpasningen av et ventiltre med horisontal konstruksjon med sikte på anvendelse ved komplettering på dypt vann, omhygge-lig gjennomgang av den påtenkte konstruksjon samt introduk-sjon av nye og særegne konstruksjonstrekk. Spesielt kritiske områder i denne forbindelse er tetninger og andre avgjørende trykkutsatte komponenter, og særlige tilleggstrekk beregnet til å medvirke direkte ved dypvannsoperasjoner, såsom fjern-opphenting av kritiske komponenter. For komplettering av dypvannsbrønner med bruk av anordning ifølge oppfinnelsen, kan det anvendes et dynamisk posisjonert borefartøy, men også andre overflateinstallasjoner eller -plattformer kan benyttes for slike operasjoner.

En anordning ved ventiltreet som angitt i første avsnitt av denne beskrivelsen, kan stort sett ansees å fremgå av US-patent 4.589.493. Denne kjente utførelse omfatter imidlertid bare en komponent, nemlig en strupeventil i tilknytning til ventiltreet. Styre- eller føringstrakter som utgjør viktige elementer i anordningen ifølge oppfinnelsen, gjenfinnes ikke i dette US-patentskrift. Kjent teknikk forøvrig som kan ha en viss interesse i sammenhengen, er representert ved GB 2.174.442, GB 2.194.280 og EP 480.773.

Hovedformålet med undervanns-ventiltrær for dypt vann er å kontrollere produksjonsstrømningen fra vedkommende olje-eller gassbrønn. Et annet formål er å sørge for at brønnen kan avstenges ved undervannsbrønnhodet. I så henseende virker det horisontale ventiltreet i likhet med et konvensjonelt undervanns-ventiltre. Til forskjell fra en konvensjonell konstruksjon av undervanns-ventiltreet er imidlertid produksjonsrørhengeren plassert i ventiltreets boring. Som det vil fremgå av den følgende beskrivelse innebærer ventiltre-anordningen ifølge oppfinnelsen en klar vertikal adgang for passasje av rørhengeren og produksjonsrørstrengen gjennom toppen av ventiltreet, hvilket skyldes monteringen av brønn-kontroll- og strømningskontrollventilene horisontalt i henholdsvis produksjons- og ringrom-strømningsveiene.

I en anordning ved ventiltre som angitt i første avsnitt ovenfor, består de nye og særegne trekk ifølge foreliggende oppfinnelse i at strupeventilen, styreenheten og tilkoblingsanordningen er utstyrt med oppadvendende føringstrakter og koblingsdeler med lik form for samvirke med en ROV eller ROT; at hovedventilblokken har en øvre oppadvendende føringstrakt for samvirke med en ROT ved installasjon eller opphenting av ventiltreet eller for landing og orientering av en utblåsningssikring (BOP) på toppen av hovedventilblokken, og en nedre nedadvendende føringstrakt for landing og orientering av ventiltreet på øvre ende av satelittbrønnen; at tilkoblingsanordningen omfatter en første konnektordel som er permanent montert på hovedventilblokken, og en andre konnektordel som er innrettet til å sammenkobles med den første konnektordel og til å frakobles ved hjelp av en ROV eller ROT, idet den første konnektordel innbefatter en føringstrakt for landing av den andre konnektordel på toppen av den første konnektordel, og at den andre konnektordel omfatter i det minste en svivelmekanisme for avslutning av eksportstrøm-ningsrør eller navlestrengkabler.

Den her angitte løsning er fokusert på ett enkelt horisontalt ventiltre for satellittbrønner, og dette er spesielt utformet for å muliggjøre installasjon og opphenting uten bruk av styreline. Blant det som særlig blir oppnådd i forhold til den angitte kjente teknikk, fremheves her følgende: - Den nedre førings- eller føringstrakt på hovedventilblokken muliggjør direkte tilkobling på brønnhodet og en minimal resulterende høydedimensjon samt en lett orientering i forhold til brønnhodet under føringslineløs installasjon. - Strømningsrør og navlestreng kan legges ned sammen med ventiltreet på grunn av den spesielle tilkobling, og strømningsrøret kan hentes opp på et senere stadium uten å fjerne ventiltreet. Dette er spesielt viktig for et horisontalt ventiltre, som uten dette trekk ville måtte fjernes for å hente opp strømningsrøret, hvilket innebærer en meget kostbar ny komplettering. - Alle moduler/enheter blir installert og eventuelt hentet opp enten ved hjelp av en borestreng eller ved hjelp av vaiere som følge av det spesielle føringstraktsystem, som blant annet muliggjør orientering av de installerte moduler eller enheter. Systemet tillater også bruk av identisk samme verktøy for opphenting av hver enhet (samme grensesnitt-eller standardtype). Dette er et viktig poeng.

Det skal spesielt bemerkes at oppfinnelsen omfatter en anordning som innebærer vesentlige fordeler, bl.a. når strøm-ningsrør eller kabler må hentes opp for reparasjon eller andre operasjoner.

Ventiltre-anordningen i henhold til denne oppfinnelse har også fordeler med hensyn til å være kompakt, lett og å gi god adgang for en ROV eller ROT for overstyrings- og opphentingsoperasjoner eller lignende. Som resultat av dette blir det oppnådd betydelig reduserte omkostninger ved kom-pletteringen og senere vedlikehold av dypvannsbrønner. Kompletteringstiden reduseres betydelig, fordi det ikke er noe behov for kjøring av marine bore- og kompletterings-stigerørsystemer. Henger-enheten for produksjonsrøret (tu-bing hanger spool) er fullstendig eliminert.

Når det er installert på en satelittbrønn er et slikt ventiltre gunstig med hensyn til intervensjon, idet adkomst for en ROT primært skjer ovenfra mot ventiltreet, og vedkommende ROT kan benytte de forskjellige føringstrakter eller -konuser som er tilgjengelige, for å lokalisere og lande over den opphentbare strupeventil, styreenheten eller eventuelt en tilkoblingsanordning for strømningsrør. Videre er den sen-tralt plasserte føringstrakt på hovedventilblokken anordnet for landing av en BOP-stakk på ventiltreet, for å lette brønnintervensjons-operasjoner. Denne sistnevnte førings-trakt kan også benyttes for landing av en ROT, når denne anvendes til enten å installere eller hente opp ventiltreet.

Selv om anordningen ifølge oppfinnelsen i stor utstrek-ning er basert på anvendelse av konvensjonelle og prøvede komponenter, er disse komponenter om-arrangert til en ny struktur som gir en praktisk operativ utførelse med et antall viktige fordeler.

En betydelig fordel med denne konstruksjon er evnen til å utnytte det marine stigerør som hjelpemiddel for alt inter-vensjonsarbeide i brønnen. Det faktum at en dedikert kompletterings-stigerørstreng blir unngått, innebærer ikke bare betydelige kostnadsbesparelser og reduserte operasjons-tider, men eliminerer også ethvert behov for standardisering på det forannevnte område. Enhver brønn kan kompletteres med en tilgjengelig rigg, forutsatt at brønnhodets og BOP-stak-kens dimensjoner er tilpasset, og at konnektoren samsvarer med brønnhode-profilen.

Den foreliggende horisontale ventiltre-anordning har hovedtrekk som kan oppsummeres som følger: - så kompakt konstruksjon som mulig, hvilket resulterer i minimal byggehøyde og vekt, - opphentbare komponenter som er tilgjengelige ovenfra gjennom passende føringstrakter, ved bruk av tilpassede

verktøypakker båret av en ROT,

ventiltreet kan settes ned på et borerør eller ved hjelp

av vaier og under bruk av en ROT,

- en fleksibel konstruksjon som lett kan tilpasses også for gruntvanns-forhold, ESP-pumper (emergency shut down)

eller fordringene for gjennom-boring,

ringrom-tetningsanordninger for ventiltreets orienterings-enhet sørger for beskyttelse av ventiltreets boring under kjøring og opphenting av utstyr nede i

brønnen,

alle ventilaktuatorer på ventiltreet er orientert mot den ene side, og gir dermed lett adkomst for ROV-intervensjon.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse skal forkla-res nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 er et perspektivriss av en ventiltre-anordning

ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 2 er et planriss av anordningen på fig. 1,

fig. 3 viser anordningen på fig. 1 og 2 i frontoppriss og

delvis vertikalt snitt, og

fig. 4 viser anordningen på fig. 1, 2 og 3 i sideriss og delvis vertikalsnitt.

Som det best fremgår av fig. 3 og 4 er en hovedventilblokk 1 den sentrale komponent i ventiltreet, og på toppen av denne ventilblokk 1 er det anordnet en øvre føringstrakt eller -konus 11. Innenfor trakten 11 er det vist en ventiltre-lukkedel IA og et beskyttelsesdeksel IB montert på ventilblokken 1. Ved 10 er det en delvis skjematisk indika-sjon av produksjonsrør, foring og hus som utgjør de øvre deler av den olje- eller gassbrønn som ventiltreet tilhører. Vendt nedad er det også vist en nedre føringstrakt 12, 12A.

Plassert sideveis i forhold til hovedventilblokken 1 er det montert en strupeventil 3 som også er forsynt med en oppadvendende føringstrakt 13. Ved toppen av regulerings-ventilen 3 og omgitt av trakten 13, er det anordnet en koblingsdel 3A som kan benyttes for opphenting av reguler-ingsventilen 3. Rørseksjoner for å forbinde regulerings-ventilen 3 med hovedventilblokken 1 er vist ved 17 og 18.

Ut til siden, på motsatt side av hovedventilblokken 1, er det montert en styreenhet 5 med en tilhørende føringstrakt 15 samt en koblingsdel 5A.

Ved en tredje side eller baksiden (ikke vist på fig. 1 og 3) av ventiltreet, er det videre montert en tilkoblingsanordning 9 med en føringstrakt 19 i likhet med førings-traktene 13 og 15. Videre har tilkoblingsanordningen 9 en koblingsdel 9A som er en viktig del av en grensesnitt-type eller -standard som er felles for styreventilen 3, styreenheten 5 og strømningsrør-tilkoblingsanordningen 9. Andre viktige deler av dette standard-grensesnitt er låsestenger 3B, 3C og 5B, 5C samt 9B og 9C i de respektive enheter eller anordninger 3, 5 og 9. Endelig har hver av traktene 13, 15 og 19 et innvendig orienterings-spor, henholdsvis 3D, 5D og

9D, for sikring av riktig vinkelorientering av en ROT når den landes ved hjelp av vedkommende føringstrakt, for bl.a. å tre i samvirke med koblingsdelen og låsestengene, idet to stenger er vist i hver av enhetene 3, 5 og 9. Som velkjent for

eksperter på området kan antallet av slike låsestenger være høyere enn to.

Betraktes nå mer spesielt fig. 4, vil det sees at strøm-ningsrør-tilkoblingsanordningen 9 omfatter en første konnektordel 20 og en annen konnektordel 30, som under opera-sjon står i tilpasset samvirke med hverandre. Således er den nedre konnektordel 30 beregnet til å være permanent montert på ventiltreet, eller mer spesielt til å være festet på hovedventilblokken 1, mens den øvre konnektordel 20 er innrettet til å kunne frakobles fra konnektordelen 30, dvs. ved å løftes vertikalt opp fra den operative stilling av delene, som vist på fig. 4. Mellom de sentrale blokker eller elementer i konnektordelene 20 og 30 er det vist en tetning 32 for en sentral, vertikal fluidstrømningspassasje gjennom tilkoblings- eller konnektor-anordningen 9 for strømningsrør. Et mer vesentlig konstruksj onstrekk i foreliggende sammenheng er en oppadvendende føringstrakt 33 som tilhører den nedre konnektordel 30 og er anordnet for å lette landingen og sammenkoblingen av den øvre konnektordel på den nedre konnektordel 30.

Konstruksjoner av stor interesse i forbindelse med denne landing og sammenkobling omfatter en bæreplate 28 som er boltet til den nedre ende av den opphentbare konnektordel 20. De ytre kanter av platen 28 passer innenfor de sylindriske vegger i trakten 33. En nedre, nedadvendende konus 29 er også montert på konnektordelen 20, i tilknytning til bæreplaten 28, og tilhører en nedre føringsmekanisme som gjør det mulig å foreta fjern-innsetting av den øvre eller opphentbare konnektordel etter intervensjon med en ROT. Grovinnretning blir oppnådd ved samvirke av et skrue/sliss-arrangement. Finstyring besørges av en styrepinne eller -bjelke 28A, som stikker ned fra bæreplaten 28 og er innrettet til å tre inn i et orienteringsspor eller -hull 35A i en nedre bæreplate 35 montert på den nedre konnektordel 30. Følgelig er det anordnet koblingselementer og innføringstetninger for indivi-duelle boringer på de respektive bæreplater 28 og 35, med innbyrdes innretning for riktig sammenkobling og samvirke når de to konnektordeler 20 og 30 bringes i sin relative operative stilling som vist på fig. 4.

Den nettopp beskrevne anordning bidrar noe til økning av totaldimensjonen og -vekten av ventiltre-konfigurasjonen, men det fremkommer en resulterende fordel bestående i at det blir mulig å hente opp strømningsrør, kabler o.l. som er forbundet med anordningen 9, uten å forstyrre ventiltreet som helhet. Det skal i denne forbindelse bemerkes at den normale og foretrukne installasjonsmetode er å kjøre ventiltreet med strømningsrør montert i en første-endes fralegnings-modus (first end lay-away mode).

Denne oppdelte struktur av anordningen innebærer viktige fordeler i forbindelse med strømningsrør, kabler eller navlestrenger som forbindes med vedkommende ventiltre ved hjelp av den anordning 9 som er beskrevet og vist spesielt på fig. 4. Således er konnektordelen 20 forsynt med et strømningsrør-utløp 21 og en navlestreng-avslutningsenhet 22, som dermed gjør det mulig å erstatte eller reparere strømningsrør eller kabler forbundet med den øvre konnektordel 20, ved å hente opp denne del fra ventiltreet, dvs. ved å frakoble konnektordelen 20 fra konnektordelen 30, f.eks. ved å anvende en ROV. I denne forbindelse er det et ytterligere fordelaktig trekk å ha svivelmekanismer ved utløpene og avslutningene 21 og 22, for derved å få en fleksibel kobling mellom strømningsrør, kabler e.l., og konnektordelen 20. Dette har særlig interesse når man under komplettering av vedkommende brønn benytter en fralegningsmetode for å etablere strømningsrør- og kabel-tilkoblinger til ventiltreet ved hjelp av anordningen 9, som innbefatter den opphentbare konnektordel 20.

På fig. 4 er det også vist et strømningsrør stykke 36 og et ringrom-rør 38 fra den nedre konnektordel 30 til hovedventilblokken 1.

Fig. 1, 2 og 4 viser et ROV-betjeningspanel 7, arrangert ved den ene (fjerde) side av hovedventilblokken 1, som ikke er opptatt av de ovenfor beskrevne enheter 3, 5 og 9. således vender panelet 7 sideveis og horisontalt ut fra de sentrale partier av ventiltreet, og omfatter et antall operasjons-tapper eller -hylser 7A, 7B osv., som er innrettet til å betjenes av et ROV-verktøy, såsom en dreienøkkel, på konvensjonell måte. I motsetning til hva som er tilfelle med føringstraktene 13, 15 og 19, som er beregnet for adkomst vertikalt ovenfra, vil en ROV nærme seg panelet 7 horisontalt eller sideveis. Alle disse ROV-operasjoner kan utføres uten nevneverdige problemer, som følge av strukturen og konstruksjonen av det ventiltre som er vist på tegningene og beskrevet ovenfor.

Et prinsipp-trekk ved den horisontale ventiltre-struktur som her er beskrevet, er muligheten av å etterlate ventiltreet på den undersjøiske olje- eller gassbrønn gjennom en meget lang tidsperiode. Da produksjonsrørhengeren og ventiltre- lukkedelen er installert inne i ventiltreet, er det ingen grunn til å trekke opp ventiltreet, selv under større arbeidsoperasjoner, hvis ikke en kritisk komponent som er festet til treet har sviktet. En slik mulig feilmekanisme kunne være en lekkasje eller annen svikt i strømningsrør- og navlestrengsystemet. Det er derfor høyst ønskelig å kunne være i stand til å hente opp strømningsrøret eller navle-strengen eller begge, uten å forstyrre ventiltreet. Med den her beskrevne anordning, og særlig strømningsrør-tilkoblingsanordningen, er det i så henseende oppnådd en kompletterings-metode som innebærer lave omkostninger. Ved anvendelse av en ROT tillater de løsninger som er beskrevet og illustrert på tegningene, fjern-opphenting og re-installasjon av strøm-ningsrør og navlestrenger. Plasseringen av strømningsrør-svivelinnretningene for produksjons- og ringrom-ledninger, dvs. montert på den øvre eller opphentbare konnektordel, er viktig ved praktiske undervannsoperasjoner.

Selv om beskrivelsen ovenfor har vært rettet primært mot installasjoner på meget dypt vann, er det mange av trekkene som inngår i foreliggende anordning ved et horisontalt ventiltre, som gjør ventiltreet attraktivt også for bruk på grunt vann. Slike trekk kan bestå i lave kostnader, intet behov for en spesiell stigerørstreng, ingen problemer med grensesnitt-standardisering, og reduserte brønnkomplet-teringstider.

Claims (1)

1. Anordning ved ventiltre for en satelittbrønn i et under-sjøisk olje- eller gassproduksjonssystem, omfattende en sentral hovedventilblokk (1) innrettet til å ha en stort sett opprettstående operativ stilling; en strupeventil (3), en tilkoblingsanordning (9) for eksportstrømningsrør eller navlestrengkabler og en styreenhet (5) , som alle er opphentbare ved hjelp av en ROV eller ROT uten at det trenges føringsliner til overflaten; og hvor strupeventilen (3), tilkoblingsanordningen (9), styreenheten (5) , samt et betjeningspanel (7) for en ROV alle er plassert sideveis i forhold til hovedventilblokken og i det vesentlige på samme nivå, fortrinnsvis med en regelmessig vinkelfordeling omkring hovedvent ilb1okken

   karakterisert vedat strupeventilen (3), styreenheten (5) og tilkoblingsanordningen (9) er utstyrt med oppadvendende føringstrakter (13,15,19) og koblingsdeler (3A,5A,9A) med lik form for samvirke med en ROV eller ROT; at hovedventilblokken (1) har en øvre oppadvendende føringstrakt (11) for samvirke med en ROT ved installasjon eller opphenting av ventiltreet eller for landing og orientering av en utblåsningssikring (BOP) på toppen av hovedventilblokken, og en nedre nedadvendende føringstrakt (12) for landing og orientering av ventiltreet på øvre ende av satelittbrønnen; at tilkoblingsanordningen (9) omfatter en første konnektordel (30) som er permanent montert på hovedventilblokken (1) , og en andre konnektordel (20) som er innrettet til å sammenkobles med den første konnektordel (30) og til å frakobles ved hjelp av en ROV eller ROT, idet den første konnektordel (30) innbefatter en føringstrakt (33) for landing av den andre konnektordel (20) på toppen av den første konnektordel (30), og at den andre konnektordel (20) omfatter i det minste en svivelmekanisme (21,22) for avslutning av eksport-strømningsrør eller navlestrengkabler.