NO20110174A1 - Produksjonsenhet med slakt hengende stigeror av egnet materiale slik som stal (SCR) - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en flytende produksjonsenhet for produksjon og lagring av hydrokarboner. Produksjonsenheten innehar bevegelsesegenskaper som muliggjør tilkopling av ett eller flere slakt hengende stigerør (5) av egnet materiale slik som stål. Enheten omfatter et skrog (2), og et dekk (4) i en øvre ende av skroget, der sistnevnte er utstyrt hensiktsmessig i henhold til den påtenkte anvendelse. Produksjonsenheten er videre særpreget av at skroget er utformet slik at det er mulig å henge av nevnte stigerør (5) på minst én rammestruktur (6) anordnet i en sjakt / moonpool (3) i senter av skroget der skrogets vertikalbevegelser er minst. Videre omgir og beskytter enhetens moonpool (2) øvre del av de ett eller flere stigerør og faste rør for overføring av fluid til prosessanlegg mot eksterne krefter slik som bølger, is og kollisjoner fra fartøy. I tillegg gir moonpoolen tilsvarende beskyttelse ved påkopling av de ett eller flere stigerør (5) til den minst ene rammestruktur (6).

Description

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse angår en flytende produksjonsenhet egnet for tilkopling av slakt hengende stigerør av egnet materiale slik som stål (Steel Catenary Risers, SCR) eller titan.

Oppfinnelsens bakgrunn og kjent teknikk

For boring etter hydrokarboner, samt produksjon og lagring av produserte hydrokarboner til havs, finnes en lang rekke konsepter. Flytende produksjonsenheter som for eksempel enheter basert på skipsskrog eller halvt nedsenkbare plattformer er i dag valgt anvendt ved flere offshoreutbygginger.

For en flytende produksjonsenhet er det vanlig å forbinde brønnene til produksjonsenheten ved hjelp av en rørledning på havbunnen og fleksible stigerør / risere fra havbunnen og opp til produksjonsenheten. Et alternativ er å benytte fleksible stigerør fra toppen av frittstående vertikale "stive" stigerør som holdes oppe av et oppdriftselement (hybrid riser arrangement). Fleksible stigerør benyttes på grunn av dets evne til å motvirke relativbevegelse mellom produksjonsenheten og korresponderende tilkoplingspunkt som kan være på havbunnen eller, ved hybridløsningen, på toppen av det stive stigerøret.

På dypt vann er det mer komplisert og kostbart å benytte fleksible stigerør fra havbunnen da forskjellige innretninger slik som flyteelementer må tas i bruk for at de fleksible stigerørene skal klare å bære sin egen vekt. Bruk av slakt hengende stigerør av stål (SCR) på dypt vann, dvs. helsveiste rør i stål eller annet egnet materialer som f. eks. titan, vil redusere kompleksitet og kostnader betydelig da slike stigerør kan bære sin egen vekt og kan arrangeres i en kjedelinje- (catenary) konfigurasjon.

For å kunne benytte stive stigerør må man kunne oppnå en akseptabel relativ bevegelse mellom den flytende produksjonsenheten og det faste tilkoplingspunktet på havbunnen.

Det finnes ulike flytende produksjonsenheter som oppnår dette. Imidlertid har samtlige av dem en eller annen form for begrensning slik som bæreevne for utstyr, avhengningspunkt for stigerørene, tilkopling av stigerørene, bruk av turret / dreiesylinder, beskyttelse av stigerørene i bølgesonen, installasjon av enheten, forhåndsinstallasjon av stigerør på havbunnen, lagerkapasitet for produsert olje, produsert vann, produsert kondensat, og sikkerhet ved lekkasje fra stigerørenes koplingspunkt. Fra den kjente, patentpubliserte teknikk skal det først og fremst vises til NO 319971 som gjelder en offshoreplattform av sylindrisk type, hovedsakelig flatbunnet og der sylinderdiameteren er vesentlig større enn plattformens dyptgående. Oppdriftssentrum av den neddykkede del av plattformen ligger på undersiden av plattformens tyngdepunkt, og en slik konstruksjon har vist seg å være fordelaktig på mange måter, eksempelvis stor kapasitet både for lasting på dekk og lagring av olje. Plattformens form gjør at den ikke behøver dreies i forhold til vær og vind, og dens bevegelser og påkjenninger er små sammenlignet med andre typer flytende installasjoner.

En videreutvikling av denne plattform er beskrevet i patentskriftet NO 2008 2189 og er særlig egnet for anvendelse i isutsatte farvann, idet plattformens skrog er delt opp i seksjoner hvis diameter avtar, holder seg konstant henholdsvisøker i retning nedover langs senteraksen, og der plattformen i tillegg kan ha et koplingslegeme med egen oppdrift, for tilkopling/føring av liner, stigerør og lignende.

For bruk av stigerør i stål som er arrangert i kjedelinje er det viktig at plattformen har en bevegelseskarakteristikk som er tilpasset stigerørene / riserne. Dette er oppnådd ved en riktig skrogutforming og optimalisering av leppearrangementet ("bilge box") som er lokalisert i nedre del av skroget. Denne er laget som en ringkonstruksjon med større diameter enn hovedskroget.

Formål med oppfinnelsen

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en produksjonsenhet som er konstruert med henblikk på anvendelse av slakt hengende stigerør av egnet materiale slik som stål eller titan. Oppfinnelsen skal kunne benyttes på dype farvann samt i havområder med harde værforhold.

Med egnet materiale menes her materiale(r) med materialegenskaper som medfører at stigerør produsert av slikt eller slike materialer er i stand til å bære sin egen vekt og er konfigurerbar i en kjedelinje (catenary).

Oppsummering av oppfinnelsen

I følge oppfinnelsen oppnås noen av de overnevnte formål ved en produksjonsenhet som angitt i krav 1 og som har de karakteristiske trekk som angitt i den kjennetegnende del av kravet. Videre foretrukne utførelser av oppfinnelsen er fremsatt i de uselvstendige krav 2-11.

Mer spesifikt omfatter den foreliggende oppfinnelse en flytende produksjonsenhet / plattform for produksjon og lagring av hydrokarboner, især i dype farvann, der den oppfinneriske produksjonsenheten har bevegelsesegenskaper som muliggjør tilkopling av ett eller flere slakt hengende stigerør av egnet materiale slik som stål. Konkret omfatter enheten et skrog og et dekk i en øvre ende av skroget som er utstyrt hensiktsmessig i henhold til den påtenkte anvendelse. Videre er den foreliggende oppfinnelse særpreget ved at skroget er utformet slik at det er mulig å henge nevnte stigerør av eksempelvis stål (SCR) på minst én rammestruktur anordnet i en sjakt / moonpool i senter av skroget, d.v.s. der skrogets vertikalbevegelser er mest gunstige. Nevnte moonpool er videre konfigurert slik at den omgir og beskytter øvre del av de ett eller flere stigerør og faste rør for overføring av fluid til prosessanlegg mot eksterne krefter slik som bølger, is og kollisjoner fra fartøy, i tillegg til tilsvarende beskyttelse ved påkopling av de ett eller flere stigerør til den minst ene rammestruktur.

Med dype farvann menes her farvann med en dybde på 4500 meter eller mer.

Videre anses det fordelaktig at den oppfinneriske enheten kan ballasteres slik at vertikal posisjon til minst den ene rammestruktur justeres til en posisjon beliggende over vannlinjen i forbindelse med installasjon av de ett eller flere stigerør.

Ytterligere fordeler med den foreliggende oppfinnelse oppnås dersom nevnte minst ene rammestruktur er beliggende under vannlinjen når enheten er i operasjon siden en slik posisjon vil medføre en mer dempet vannbevegelse i moonpoolen, eller at nevnte minst ene rammestruktur er beliggende under vannlinjen når enheten er i operasjon med den hensikt å hindre at en lekkasje i ett eller flere stigerør utløser en utilsiktet hendelse slik som eksplosjon og/eller brann, som igjen kan påvirke ett eller flere andre stigerør.

I en fordelaktig utførelse av den foreliggende oppfinnelse er moonpoolen forlenget over dekket for å redusere effekt av én eller flere utilsiktede hendelser i moonpoolen slik som eksplosjon og/eller brann. Med andre ord er forlengelsen av moonpoolen fordelaktig siden den bidrar til å unngå at en eller flere hendelser i moonpoolområdet skal påvirke områder på hoveddekket eller i prosessområdet.

I en annen fordelaktig utførelse av den foreliggende oppfinnelse har moonpoolen en konisk form i dens nedre ende for å kunne tillate statiske og dynamiske vinkelutslag for stigerørene.

I en annen fordelaktig utførelse av den foreliggende oppfinnelse er skroget utstyrt med ett utspring eller en leppe som vil redusere enhetens stampe- og rullebevegelser når den er nedsenket.

I en annen fordelaktig utførelse av den foreliggende oppfinnelse er skrogets form sirkulært eller nær sirkulært, og/eller at skrogets ytre sidevegg i hovedsak er rotasjonssymmetrisk rundt en vertikal senterakse i enheten.

I en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse er enhetens dyptgående (T) vesentlig mindre enn enhetens diameter (D). For eksempel kan forholdet mellom T og D være mindre enn 0,5, mer foretrukket mindre enn 0,4.

Den oppfinneriske enhetens oppdriftssenter for den neddykkede del ligger fortrinnsvis lavere enn plattformens tyngdepunkt.

Den i hovedsak rotasjonssymmetriske ytterside av skroget av den foreliggende oppfinnelse kan med fordel inkludere minst tre seksjoner regnet fra skrogets øvre ende:

en øvre seksjon om har en avtagende diameter i retning nedover langs senteraksen,

en mellomseksjon med sylinderform eller nær sylinderform, og

en underseksjon med sylinderform eller nær sylinderform og med diameter som er større en mellomseksjonen.

Til slutt er det foretrukket at den oppfinneriske produksjonsenheten er konfigurert / utstyrt slik at den holder seg geostasjonært neddykket til tross for eksterne krefter slik som vær og vind. En slik geostasjonær posisjon muliggjør installasjon av flere stigerør / risere.

De slakt hengende stigerør vil bli trukket inn i senter av plattformen i et moonpool arrangement. I moonpool vil det bli plassert avhengingsrammer der stålriserne festes og som videre kan koples til rørsystemene i produksjonsenheten / plattformen. Avhengingsrammen(e) vil være plassert slik at oppkopling av stigerørene / riserne kan gjøres over vann (tørr oppkopling) når plattformen har sin minste dyptgående. Plasseringen av stigerør / risere i en sentral moonpool gir reduserte bølgebevegelser på stigerørene / riserne, samt gir beskyttelse mot eventuell is og kollisjoner fra fartøy.

Som nevnt er moonpoolen lokalisert i senter av skroget. Her vil vertikale bevegelser være minst hovedsakelig grunnet små / minimale bidrag fra rull og stampebevegelsene.

Den oppfinneriske produksjonsenheten kan ferdigstilles ved verft og kan slepes ut og installeres på olje/gass feltet klar for operasjon, noe som medfører betydelige kostnads- og tidsbesparelser.

Figurer

Produksjonsenheten ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningen, der figur 1 viser et tverrsnitt av en produksjonsenhet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse

I en utførelsesform omfatter produksjonsplattformen eller -enheten et sylindrisk skrog 1 med tilnærmet sirkulær utvendig form, formet av skrogets 1 sidevegg. Begrepet tilnærmet sirkulær vil i dette tilfellet også omfatte en mangekantet fasong, som når sideveggen er sammenstilt eller formet av et større antall sammenføyde plane elementer eller flater rundt omkretsen. Skroget 1 har i underkant en kraftig, utoverragende plattformskive 2, gjerne kalt leppe eller " bilge box", og denne plattformskiven 2 bidrar til en betydelig reduksjon av bevegelsene når plattformen utsettes for eksterne krefter slik som bølger. I senter av skroget 1 er det illustrert en vertikal åpning, her kalt moonpool 3, hvor det i nedre del er det arrangert en ramme 6 for avhenging av stigerør / risere 5, fortrinnsvis av stål (SCR). Rammen 6 vil ved normal operasjonsdypgang være neddykket. Imidlertid vil plattformens dypgang bli redusert ved oppkopling av stigerørene slik at avhengingsrammen 6 befinner seg over vannlinjen. De slakt hengende stigerør av for eksempel stål (SCR) 5 er opphengt i rammen 6 ved en fleksibel oppkoplingsinnretning 9. Den fleksible oppkoplingsinnretningen 9 kan enten for eksempel være et fleksibelt ledd (flex joint) eller et fleksibelt øvre parti av stigerøret av egnet materiale slik som titan eller høyfast stål. Faste rør av for eksempel stål forbindes med riserne fra der den fleksible oppkoplingsinnretningen 9 er festet til avhengingsrammen 6, og videre sammenkoples med plattformens prosessutstyr på prosessdekket 13. De slakt hengende stigerør av eksempelvis stål (SCR) 5 løper fra oppheng i moonpool 3 ned til bunnen i en kjedelinje (catenary).

I den viste utførelse har moonpoolen 3 sylindrisk form som i nedre del er fremstilt med en utoverrettet konisk form 4 for å gi avstand mellom risere og skrog når risere og skrog beveger seg. For å unngå at en hendelse i moonpoolområdet skal påvirke området på hoveddekk 12 eller prosessdekk 13 er moonpoolen forlenget til over prosessdekket 13. Over hoveddekket 12 er den forlengede vertikal moonpool 3 snevret inn for å gi mer plass til utstyr på hoveddekket 12 og på det overliggende prosessdekk 13. Øverst på plattformen, i forlengelsen av moonpoolen 3, kan det som vist på fig. 1 være montert eksplosjonspaneler 14 for værbeskyttelse.

For å dempe vannbevegelser i monnpoolen 3 er rammen 6 der stigerørene 5 er opphengt gitt et horisontalt areal tilstrekkelig til å bremse inn- og utstrømning av vann.

Claims (13)

1. Flytende produksjonsenhet for produksjon og lagring av hydrokarboner, idet produksjonsenheten har bevegelsesegenskaper som muliggjør tilkopling av ett eller flere slakt hengende stigerør av egnet materiale,(5) hvilken enhet omfatter et skrog (2), og et dekk (4) i en øvre ende av skroget, utstyrt hensiktsmessig i henhold til den påtenkte anvendelse, karakterisert ved. at skroget er utformet slik at det er mulig å henge av nevnte stigerør (5) på minst én rammestruktur (6) anordnet i en sjakt / moonpool (3) i senter av skroget der skrogets vertikalbevegelser er minst, og at enhetens moonpool (3) omgir og beskytter øvre del av de ett eller flere stigerør (5) og faste rør for overføring av fluid til prosessanlegg, mot eksterne krefter slik som bølger, is og kollisjoner fra fartøy, i tillegg til tilsvarende beskyttelse ved påkopling av de ett eller flere stigerør (5) til den minst ene rammestruktur (6)

2. Flytende produksjonsenhet ifølge krav 1,karakterisert vedat enheten kan ballasteres slik at vertikal posisjon til den minst ene rammestruktur (6) får en posisjon beliggende over vannlinjen (7,8) i forbindelse med installasjon av de ett eller flere stigerør.

3. Flytende produksjonsenhet ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den minst ene rammestruktur (6) er beliggende under vannlinjen (7,8) når enheten er i operasjon med den hensikt å dempe vannbevegelser i moonpoolen (3).

4. Flytende produksjonsenhet ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den minst ene rammestruktur (6) er beliggende under vannlinjen (7,8) når enheten er i operasjon med den hensikt å hindre at en lekkasje i et eller flere av nevnte stigerør (5) utløser utilsiktede hendelser slik som eksplosjon og/eller brann, som igjen kan påvirke én eller flere andre installerte stigerør (5).

5. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat moonpoolen (3) er forlenget over dekket (4) for å redusere effekt av én eler flere utilsiktede hendelser i moonpoolen (3) slik som eksplosjon og/eller en brann.

6. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat moonpoolen (3) har en konisk form (4) i moonpoolens (3) nedre ende for å kunne tillate statiske og dynamiske vinkelutslag for stigerørene (5).

7. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat skroget (1) er utstyrt med en leppe (2) som reduserer enhetens stampe- og rullebevegelser.

8. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat enheten er geostasjonær.

9. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat skrogets form er sirkulært eller nær sirkulært.

10. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat skrogets (1) ytre sidevegg i hovedsak er rotasjonssymmetrisk rundt en vertikal senterakse i enheten.

11. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat forholdet mellom enhetens dyptgående (T) og plattformens diameter (D) er mindre enn 0,5.

12. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat enhetens oppdriftssenter for den neddykkede del ligger lavere enn plattformens tyngdepunkt.

13. Flytende produksjonsenhet ifølge ett av kravene 10-12,karakterisert vedat den i hovedsak rotasjonssymmetriske ytterside av skroget (1) inkluderer minst tre seksjoner regnet fra skrogets (1) øvre ende: en øvre seksjon som har en avtagende diameter i retning nedover langs senteraksen, en mellomseksjon med sylinderform eller nær sylinderform, og en underseksjon (2) med sylinderform eller nær sylinderform og med diameter som er større en mellomseksjonen. Tittel: Produksjonsenhet med slakt hengende stigerør av egnet materiale slik som stål (SCR),