NO20110722A1

NO20110722A1 - Boreapparat og - fremgangsmate

Info

Publication number: NO20110722A1
Application number: NO20110722A
Authority: NO
Inventors: Harald Hufthammer; Tom Hasler
Original assignee: Ikm Cleandrill As
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-19
Also published as: WO2012156742A2; GB2506030A; GB201320059D0; NO339898B1; WO2012156742A3

Abstract

Oppfinnelsen tilveiebringer en apparatur og en fremgangsmåte for håndtering av borefluid under en subsea boreoperasjon. Fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe et legeme til et område for en subsea brønn og ta i mot borefluid og medbrakte faste stoffer inn i kammeret fra et brønnhull på brønnområdet. Borefluid og medbrakte fluider blir prosessert ved brønnområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene, og det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene blir fraktet opp til overflaten ved å pumpe borefluidet og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal.

Description

Boreapparatur og - fremgangsmåte

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en apparatur og en fremgangsmåte for bruk i subsea boreoperasjoner, og spesielt apparaturer og fremgangsmåter for den industrien som er engasjert i boring av subsea brønner for hydrokarbonleting og -produksjon. Aspekter ved oppfinnelsen gjelder apparaturer og fremgangsmåter som minimerer utslipp av miljøgifter til et subsea miljø under subsea boring.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Boring på havbunnen for formål av vitenskapelige eller geotekniske undersøkelser, eller for hydrokarbonleting og -produksjon innebærer vanligvis rotasjon av en borkrone som er på enden av en borestreng (eller et borerør), og som strekker seg fra en boreplattform til en borkrone. I et typisk boresystem, som brukes til boring av dype partier i en subsea brønn, blir borefluid (referert til som boreslam) pumpet fra en boreanordning ned gjennom en borestreng og til en borkrone. Borefluidet oppfyller en rekke forskjellige funksjoner, som blant annet innbefatter å tilveiebringe hydrostatisk trykk for å kontrollere inngangen av fluider fra formasjonen og inn i brønnhullet, tilveiebringe smøring for borkronen, holde boret avkjølt under boring, og frakte partikulært materiale så som borkaks oppover og ut fra brønnen og vekk fra borkronen. I konvensjonell boring strekker borestrengen seg fra riggen til borkronen gjennom et stigerør, og blir koblet til brønnhodet via en stabel av utblåsningssikring (engelsk: «Blowout Preventer Stack»), Stigerøret kobler brønnen til riggen og danner en lukket sløyfe for borefluidet. Borefluid og borkaks som kommer opp fra brønnhullet blir ført opp i det ringromformede området som er mellom stigerøret og borerøret og tilbake til riggen for behandling, gjenbruk, lagring og / eller behandling.

Figur la viser skjematisk et typisk boresystem 100, som blir brukt til å bore den øverste seksjonen 118 av brønnhullet 110, som blir kalt "topphull". Når topphullet 118 har blitt boret, blir det ikke installert noe stigerør mellom havbunnen og boreriggen 102, og siden det ikke finnes noen kanal for å returnere borefluid fra brønnen og tilbake til overflaten, blir boreslammet og borkaksen sluppet ut i subsea miljøet. Oppsett for anordninger for topphullsboring av denne typen fører til en rekke kommersielle og miljømessige utfordringer for operatørene. For det første, utslipp av borefluid og borkaks som kommer fra brønnen og inn i miljøet medfører forurensning. Borefluidene kan for eksempel være vannbaserte, oljebaserte eller syntetiske, men som alle vil kunne ha i seg forbindelser som kan være skadelig for det marine livet og tilstanden i subsea miljøet. I tillegg vil borkaksen i seg selv kunne være forurenset med hydrokarboner eller annet materiale som kommer fra formasjonen, og deres tilstedeværelse i det marine miljøet er ikke ønskelig. De mulige skadevirkninger på miljøet er stadig i fokus for å

regulere den industrien som er enegasjert i hydrokarbonleting og -produksjon. Over hele verden blir boreoperatørene utfordret av de som utarbeider reglene for å kunne forbedre miljøinnsatsen ved offshore boreoperasjoner. I mange tilfeller vil en lisens for å bore en subsea brønn være avhengig av å kunne vise til svært lave eller null utslipp av materialer til havet. For det andre vil typiske topphullsboreoperasjoner kunne kreve store volumer av borefluid, som er dyre å produsere og dessuten vanskelig å frakte til offshore lokasjoner. Det er derfor ønskelig å kunne gjenvinne borefluidet for behandling og gjenbruk der det er hensiktsmessig.

Selv om disse utfordringene er tydelige ved topphulls boreoperasjoner, vil boreoperatører også søke etter å utvikle boresystemer som er fullstendig uten stigerør, av ulike operasjonelle og kommersielle grunner, der hele brønnen vil bli boret uten stigerør. I slike boresystemer som er uten stigerør, blir de problemene som er beskrevet ovenfor forsterket, ettersom større mengder borefluid da vil bli sluppet ut i sjøen.

Figur IB er det en skjematisk fremstilling av en kjent teknikk med et system for slamretur uten stigerør, som innbefatter en mottaksenhet for borefluid 122, en returlinje 124 og en pumpe 126. Borefluidet blir her pumpet opp fra mottaksenheten til en lagrings- eller en behandlingsenhet på overflaten.

Et eksempel er beskrevet i US 4 149 603, og innbefatter en synkebrønn for slam, som har blitt koblet til et neddykket brønnhode og som støtter en mengde slam over brønnhodet. En toppåpning tillater at et borerør kan gå inn i synkebrønnen og passere gjennom synkebrønnen og inn i brønnen. Sjøvann vil da kunne være i stand til å gå inn i et øvre parti av synkebrønnen gjennom toppåpningen, men bare så langt som til den øvre overflaten av slammet. En slange, som er atskilt fira borestrengen, blir brukt til å frakte slam opp til overflaten. Et pumpemiddel blir brukt til å pumpe slam gjennom slangen og tilbake til overflaten, hvor pumpen blir driftet i avhengighet av det registrerte nivået av slam og borkaks som er støttet innenfor synkebrønnen.

Systemet som er beskrevet i EP 1 694 941 Bl og NO 318 767 Bl sies å forbedre det systemet som er vist i US 4 149 603 ved å innbefatte et filter for filtrering av dispergert materiale, så som svellende leire eller steiner fra boreslammet. Filtre i returstrømmen for slamlinjene har også blitt beskrevet i US 4 410 425 og US 4 599 172. Bruk av filtre for faste materialer vil kunne gi mindre problemer i slamretursystemet, men skaper et subsidiært problem med hensyn til hva som må gjøres med de faste materialene. Systemet i EP 1 694 941 har blitt utformet for å kunne gjenvinne 80 % til 90 % av borefluidet, der de store partiklene ikke vil være i stand til å passere filteret som tillates å gi overløp gjennom den åpne toppen på utstyret og ut til sjøen.

W099/15758 beskriver en apparatur og fremgangsmåte for boring, der det brukes en pumpe til å returnere borefluidet til overflaten gjennom en egen linje. Dokumentet erkjenner at det oppstår problemer ved passering av fluid som har medbrakte faste stoffer gjennom ventiler og pumper på retursegmentet for kretsen, og adresserer disse problemene ved bruk av et arrangement av gravitasjonsmatede filtre som er utformet for å kunne slippe ut på havbunnen.

Det er generelt et behov for å kunne forbedre miljøinnsatsen i offshore boreoperasjoner og redusere avfallet fra borefluid. De ovenfor beskrevne systemer av tidligere teknikk adresserer ikke på en tilstrekkelig måte det temaet som vedrører miljøgifter og forurensninger som blir slippet ut i et subsea miljø. Slike konfigurasjoner er derfor begrenset til lav- eller nullutslipps boreoperasjoner i deres anvendelser.

Det er en målsetting med oppfinnelsen å kunne tilveiebringe en apparatur og / eller en fremgangsmåte for en boreoperasjon som fjerner eller i det minst begrenser ett eller flere av de ulempene som er ved de tidligere foreslåtte systemene.

Det er videre et mål i minst en utførelsesform av oppfinnelsen for å tilveiebringe en subsea boreapparatur og -fremgangsmåte, som er egnet for bruk i topphull og / eller for boreoperasjoner uten stigerør, og som har en forbedret håndtering av faste materialer og som gir mindre utslipp av borefluider og / eller borkaks til miljøet. Det er et mål i minst en utførelsesform av oppfinnelsen å tilveiebringe et boresystem som har vesentlig null utslipp av borefluider og / eller borkaks til miljøet.

Andre mål og formål med oppfinnelsen vil komme frem ved å lese gjennom den følgende beskrivelsen.

O ppsummering av oppfinnelsen

Ifølge et første aspekt av oppfinnelsen blir det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å håndtere fluider ved en subsea boring, der fremgangsmåten består av: å tilveiebringe et legeme ved et subsea brønnområde, hvor legemet definerer et kammer for å samle opp borefluid og medbrakte faste stoffer;

å ta i mot borefluid og medbrakte faste stoffer inn i kammeret fira et brønnhull på det området hvor subsea brønnen befinner seg;

å behandle borefluid og medbrakte faste stoffer på brannområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene;

å frakte prosessert borefluid og medbrakte faset stoffer opp til overflaten ved å pumpe borefluidet og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal.

Innenfor konteksten av den forliggende oppfinnelsen bør begrepet "medbrakte faste stoffer" kunne bli tolket bredt til å bety hvilke som helst faste materialer som er til stede i eller som blir blandet sammen med borefluidet, og innbefatter borkaks, steiner, kampesteiner, leire og andre stive materialer fra borehullet og / eller formasjonen.

Fortrinnsvis omfatter prosesseringen av borefluidet og de medbrakte faste stoffene anvendelse av en mekanisk kraft på de medbrakte faste stoffene, som vil kunne omfatte en kraft fra en mekanisk kutter. Fortrinnsvis omfatter prosesseringen av borefluidet og de medbraket faste stoffene å kutte opp, bryte opp eller fluidisere de medbrakte faste stoffene med en roterende kutter. Den roterende kutteren vil kunne danne en seksjon av en kutterpumpe. Borefluidet og de medbrakte faste stoffene vil kunne bli prosessert ved, i eller ved siden av et fluidutløp for apparaturen.

Fremgangsmåten vil også kunne omfatte pumping av det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene med en pumpe som befinner seg ved brannområdet, og som vil kunne være plassert på, i, eller tilgrensende legemet, og vil kunne omfatte pumping av borefluidet og de medbrakte faste stoffene til en subsea pumpeenhet som befinner seg på et sted som er fjernet fra apparaturen.

Fremgangsmåten vil kunne omfatte leding av strømmen med borefluidet og / eller de medbrakte faste stoffene til et fluidutløp eller et middel for å behandle borefluidet eller de medbrakte faste stoffene. Fremgangsmåten vil kunne omfatte aktuering av et strømningsretningsmiddel for å flytte den mellom en første, inoperativ tilbaketrukket posisjon og en andre operativ posisjon hvor det faste stoffet som er medbrakt av borefluidet blir ledet mot minst ett utløp av legemet eller et middel for prosessering av borefluidet eller de medbrakte faste stoffene.

Det strømningsledende elementet vil kunne være et arrangement av rør og / eller ventiler, som vil kunne bli kontrollert fra et sted som er langt borte fra apparaturen. Alternativt, eller i tillegg, vil de strømningsledende midlene kunne omfatte en avbøyningsplate.

Fremgangsmåten vil kunne omfatte en første driftsmodus, der borefluidet og de medbrakte faste stoffene vil kunne passere gjennom et utløp fra apparaturen, og en andre driftsmodus, der borefluidet og de medbrakte faste stoffene blir prosessert for å bli brutt opp eller for å få mindre størrelse på de medbrakte faste stoffene.

Fortrinnsvis omfatter fremgangsmåten å lede borefluidene og de medbrakte faste stoffene til et første utløp under en første driftsmodus, og lede borefluidene og de medbrakte faste stoffene mot et andre utløp under en andre driftsmodus, der det andre utløpet omfatter midler for behandling av borefluidene og de medbrakte faste stoffene.

I henhold til et andre aspekt ved den forliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å bore en subsea brønn, der fremgangsmåten omfattes av: å tilveiebringe et legeme til et område med subsea brønn, der legemet har et langsgående gjennomgående hull og som definerer et kammer for innsamling av borefluid og medbrakte faste stoffer;

å tilveiebringe en borestreng som strekker seg fra en boreplattform på havbunnen

gjennom vannsøylen, slik at minst en del av borestrengen blir eksponert for subsea miljøet;

å passere borestrengen gjennom legemet;

å bore en brønnseksjon samtidig med at det blir pumpet borefluid gjennom borestrengen og samle opp borefluid og medbrakte faste stoffer inn i kammeret;

å prosessere borefluidet og de medbrakte faste stoffer på brannområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene;

å frakte det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene til overflaten ved å pumpe borefluidet og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal.

Utførelsesformer av det andre aspektet ved oppfinnelsen vil kunne omfattes av de foretrukne eller de valgfrie særtrekkene i det første aspektet ved oppfinnelsen og vice versa.

Ifølge et tredje aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en apparatur for håndtering av fluider ved en subsea boring, der apparaturen omfattes av: et legeme ved et område for en subsea brønn, der legemet definerer et kammer for innsamling av borefluid og medbrakte faste stoffer fra et brønnhull ved området for subsea brønnen;

midler for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene på brannområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene;

minst ett utløp til legemet som er konfigurert for å bli koblet til en returkanal for å frakte det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene opp til overflaten.

Legemet vil kunne definere et langsgående gjennomgående hull som har en første øvre ende som er konfigurert for å kunne ta i mot en borestreng, og en andre nedre ende som er konfigurert for å kunne ta i mot borefluid og medbrakte faste stoffer fra brønnen. Kammeret vil derfor i det minste delvis kunne være definert av det gjennomgående hullet.

Midlene for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene vil kunne omfattes av en enhet som anvender en mekanisk kraft på de medbrakte faste stoffene, og / eller vil kunne omfattes av en mekanisk kutter. Fortrinnsvis omfatter enheten en roterende kutter. Den roterende kutteren vil kunne danne en del av en kutterpumpe. Midlene for prosessering vil kunne bli plassert på, i, eller ved et fluidutløp for apparaturen.

Midlene for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene vil kunne innbefatte et arrangement for fluidspyling. Fortrinnsvis omfatter arrangementet for fluidspylingen en eller flere dyser som har blitt anordnet for å lede fluid radielt innover i apparaturen. Arrangementet for fluidspylingen vil kunne ta i mot et fluid, som blir valgt ut fra: vann (for eksempel sjøvann), boreslam, fluider som blir renset med kjemikalier, eller en kombinasjon av de som er nevnt ovenfor.

Apparaturen vil kunne omfatte en eller flere pumper. Pumpene vil kunne omfatte minst en lavtrykks roterende pumpe, som vil kunne være en kutterpumpe som har minst en roterende kutter inkludert i seg.

Midlene for prosessering vil kunne være konfigurert for å kunne bryte opp de medbrakte faste stoffene til en størrelse som er liten nok til at alle faste partikler, inkludert stein og borkaks, kan bli ført gjennom returledningen (inkludert ventiler og subsea pumper) for å bli fraktet til det stedet som er langt borte. Pumpen, kanalen og returledningen vil derfor kunne bli valgt ut for å ta til seg det største av de faste stoffene som blir medbrakt i etter-behandlingen av borefluidet, slik at det ikke er nødvendig med noen midler for å filtrere.

Apparaturen vil kunne bli konfigurert til å bli koblet til et subsea brønnhode. Alternativt vil apparaturen kunne bli konfigurert til å bli montert på havbunnen, for eksempel via en basis med pigger.

Apparaturen vil kunne omfatte et strømningsledende element som har blitt anordnet i legemet, og som vil kunne være bevegelig mellom en første, inoperativ, tilbaketrukket posisjon, og en andre operativ posisjon, der de medbrakte faste stoffene som er i borefluidet blir ledet mot det minst ene utløpet til legemet.

Fortrinnsvis omfatter apparaturen en avbøyningsplate.

Det strømningsledende elementet er spesielt nyttig for avledning eller avbøyning av stive materialer, så som leire-type materialer i borefluide,t som ellers vil kunne ha en tendens til å bevege seg vertikalt gjennom apparaturen i retning av borerøret.

Utførelsesformer av det tredje aspektet ved oppfinnelsen vil kunne omfattes av de foretrukne eller valgfrie særtrekkene av de første eller andre aspektene ved oppfinnelsen og vice versa.

Ifølge et fjerde aspekt ved oppfinnelsen vil det bli tilveiebrakt en apparatur for håndtering av fluider ved en subsea boring, der apparaturen omfattes av: et legeme som har blitt konfigurert til å bli plassert på et område for en subsea brønn, der legemet definerer et kammer for innsamling av borefluid og medbrakte faste stoffer fra et brønnhull på det området hvor brønnen befinner seg;

et utløp til legemet som er konfigurert for å bli koblet til en returkanal for å frakte borefluid og medbrakte faste stoffer til overflaten, og

et strømningsledende element som er anordnet i legemet, og det strømningsledende elementet er bevegelig mellom en første, inoperativ, tilbaketrukket posisjon og en andre operativ posisjon der faste stoffer som har blitt medbrakt i borefluidet blir ledet mot det minst ene utløpet til legemet.

Fortrinnsvis omfatter apparaturen en avbøyningsplate.

Det strømningsledende elementet er spesielt nyttig for avbøyning eller avledning av stive materialer, så som leire-type materialer i borefluidet som ellers vil kunne ha en tendens til å bevege seg vertikalt gjennom apparaturen i retning av borestrengen.

Apparaturen vil kunne omfattes av midler for prosessering av borefluid og medbrakte faste stoffer i brønnområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene.

Utførelsesformer av det fjerde aspekt ved oppfinnelsen vil kunne omfatte de foretrukne eller de valgfrie særtrekkene som er i første til tredje aspekter av oppfinnelsen og vice versa.

Ifølge et femte aspekt ved den forliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for håndtering av fluid ved en subsea boring, der fremgangsmåten

omfattes av:

å tilveiebringe et legeme til område for en subsea brønn, der legemet definerer et kammer for innsamling av borefluid og medbrakte fast stoff, og som omfattes av et strømningsledende element;

å ta i mot borefluid og medbrakte faste stoffer inn i kammeret fra et brønnhull på området for subsea brønnen, og

å aktuere det strømningsledende elementet for å bevege det mellom en første, inoperativ, tilbaketrukket posisjon og en andre operativ posisjon, der de faste stoffene som er medbrakt av borefluidet blir ledet mot minst ett utløp til legemet.

Fortrinnsvis omfatter fremgangsmåten å frakte borefluid og medbrakte faste stoffer til overflaten ved å pumpe borefluid og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal. Fremgangsmåten vil kunne omfattes av prosessering av borefluidet og medbrakte faste stoffer på området for subsea brønnen for å bryte opp det medbrakte faste stoffet, før borefluid og medbrakte fast stoff blir fraktet.

Utførelsesformer av det femte aspektet ved oppfinnelsen vil kunne omfatte de foretrukne eller valgfrie særtrekkene som er i første til fjerde aspekter av oppfinnelsen og vice versa.

Kort beskrivelse av tegninger

Aspekter og fordeler ved den forliggende oppfinnelsen vil bli innlysende ved å lese den følgende detaljerte beskrivelsen av de foretrukne utførelsesformene og ved henvisning til de tegningene som følger, der: Figur IA er en skjematisk fremstilling av en kjent teknikk for et subsea boresystem for en topphulls brønnseksjon; Figur IB er en skjematisk fremstilling av en kjent teknikk for et subsea boresystem for boring uten stigerør med en returkanal for borefluidet; Figur 2 er en skjematisk fremstilling av et subsea boresystem i samsvar med en første utførelsesform av oppfinnelsen; Figurer 3A, 3B og 3C er henholdsvis snittede, topp og isometrisk avkuttede riss gjennom en apparatur som blir brukt i systemet av Figur 2; Figur 4A er et snittet riss gjennom en apparatur i samsvar med en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 4B er et topp riss av apparaturen av figur 4A; Figur 4C er et topp riss av apparaturen av Figur 4B i en operativ tilstand (med ledetrakten fjernet for å få klarhet med de interne komponentene); Figur 5 er et skjematisk langsgående snitt gjennom en apparatur i samsvar med en ytterligere alternativ utførelsesform ved oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Som beskrevet ovenfor, viser Figur IA og IB boresystemer i henhold til den tidligere teknikken, og danner ikke en del av den forliggende oppfinnelsen.

Figur 2 viser et skjematisk system i henhold til en første utførelsesform av oppfinnelsen, som oftest betegnet med 200. Systemet 200 omfatter en apparatur 202 som har blitt anordnet på et brønnhode 204 på havbunnen 205. En borestreng 206 strekker seg fra en borerigg 208 gjennom vannsøylen til apparaturen 202, og gjennom apparaturen 202 og inn i brønnen (ikke vist). En subsea slange 210 forbinder apparaturen 202 til en subsea

pumpeenhet 212, og en kanal 214 gir en returlinje fira subsea pumpen 212 til overflaten. Reguleringslinjene 218 kobler subsea pumpeenheten 212 sammen med apparaturen 202.

Figur 2A til 2C viser skjematisk apparaturen 202, som har blitt anordnet på brønnhodet 204 og blitt penetrert av borestrengen 206. Apparaturen 202 består av et legeme 220 som definerer et langsgående gjennomgående hull 222 gjennom apparaturen. En første, øvre ende 224 av apparaturen har en åpning 226 som tar i mot borestrengen 206. En annen, nedre ende 228 av legemet 220 har en koplingsenhet som kopler legemet 220 til

brønnhodet 204 ved hjelp av et «drop-on» inngrep.

Legemet har en rekke fluidutløp 228 (i dette tilfellet tre fluidutløp 228a, 228b, 228c) som har blitt plassert mellom første og andre ende, og har blitt vesentlig anordnet radialt på legemet 220. Utløpene 228 tillater passasje av væske radielt utover fra et kammer som er definert av legemet 220, og som vil bli nærmere beskrevet nedenfor.

Apparaturen omfatter også en ramme 230, som støtter pumper 232 som har blitt plassert på hvert av de respektive utløpene 228a og 228b. Innløpene til pumpene 232 danner sub-kammere 234 som strekker seg radialt utover fra det største kammeret på periferisk atskilte steder (i dette tilfellet diametralt motsatte). Plassert innenfor hvert sub-kammer 234 er en kuttermekanisme 236, som i dette tilfellet er en roterende kutter som har blitt plassert på pumpens akse. Kuttermekanismen 236 blir aktivert sammen med pumpens drivmekanisme for mekanisk å kunne bryte opp og / eller fluidisere gumbo og andre faste stoffer som er inneholdt i fluidreturen.

Utløpene 237 fra hver av pumpene 232 blir koblet inn i utløpet 228c, som igjen blir koblet til subsea slangen 210.1 denne utførelsesformen har akslingene i pumpene 232 og utløpene 228a, 228b blitt noe skråstilt oppover (i en retning som beveger seg vekk fra legemet) for å forhindre at fluider og faste stoffer blir akkumulert i utløpene på sub-kammeret på oppstrømssiden av pumpene.

Hver pumpe er en lavtrykkspumpe som er i stand til å generere et trykk på opp til ca 30m mlc (meter væskesøyle eller 'trykk'). Formålet med pumpene 232 (i tillegg til deres funksjon av å bryte opp eller fluidisere) er å gjøre at borefluid og medbrakte faste stoffer får anledning til å strømme ut av kammeret og langsmed slangen 214 til subsea pumpeenheten 212. Pumpene vil kunne være i stand til å generere et positivt trykk, som er tilstrekkelig til å kunne blåse opp slangen 214 mot det hydrostatiske trykket, og sikre at borefluid og medbrakte faste stoffer passerer hoved subsea pumpeenheten 212. Hoved subsea pumpeenheten 212 har som funksjon å pumpe blandingen av borefluid og faste stoffer opp til overflaten, og vil kunne være i stand til å generere et trykk på omtrent 400 mlc.

Drift av systemet vil nå bli beskrevet med henvisning til Figurer 2 til 3. Under boring blir borestrengen 206 rotert mens borefluid blir pumpet ned i midten av borestrengen, gjennom borkronen (ikke avbildet) og oppover i det ringromformede området som er mellom borehullsveggen og borestrengen. Borefluid blir samlet i kammeret som er definert av legemet og innbefatter medbrakte faste stoffer, for eksempel borkaks, steiner, steiner, leire og andre stive materialer fra borehullet og / eller formasjonen. De medbrakte faste stoffene går ikke lett gjennom resten av retursystemene uten å ha blitt behandlet først, og systemet 200 vil kunne være i stand til å behandle blandingen av borefluidet og de medbrakte faste stoffene ved brannområdet for apparaturen. Kutterpumpene 232 blir aktivert for å kunne bryte opp og / eller fluidisere de medbrakte faste stoffene, som deretter blir pumpet gjennom subsea slangen 214 til subsea pumpeenheten 212. Subsea pumpen 212 genererer et tilstrekkelig trykk til å kunne pumpe blandingen av det prosesserte borefluidet og borkaksen opp til overflaten, hvor den blir behandlet eller lagret for gjenbruk eller sikker avhending. Pumpeenheten 212 og pumpene 232 (når aktivert) vil sammen styre fluidnivået i legemet 220, og hindrer det i å flømme over i det omkringliggende havet og hindre sjøvann i å komme inn i fluidutløpene.

Ved å prosessere borefluidet og de medbrakte faste stoffene ved brannområdet, og i apparaturen som er plassert på brønnhodet, er det mulig å la mer (og helst alt) av returmateriale passere fra boreoperasjonen gjennom subsea pumpeenheten og pumpe returmaterialene opp til overflaten. Dette reduserer de problemene som er knyttet til utslipp av boreavfall til havbunnen og unngår de ulempene som er ved filtrering, mens man samtidig får redusert skader på pumpeenheten, ventiler i retursystemet, og på selve fluidreturledningen.

Systemet 200 vil kunne være i stand til å bli driftet i dobbeltmodus. Når borefluidet inneholder et lite volum av medbrakte faste stoffer, eller dersom de medbrakte faste stoffene er finfordelte og lette å håndtere, vil det ikke være nødvendig å operere pumper 232.1 stedet vil et arrangement av rør og ventiler kunne lede strømningen til kanalen 228c (som ikke har en tilsvarende pumpe) ut fra legemet 220 og inn i slangen 214. Når borefluidet inneholder et større volum av medbrakte faste stoffer, eller dersom de faste stoffene er store eller stive nok til å kunne skape problemer i subsea pumpeenheten 212 eller andre deler av retursystem, så vil pumpene bli aktivert og ventilene vil kunne bli styrt for å forhindre fluid i å strømme ut fra utløpet 228c, med all strømmen ledet ut gjennom pumpene 232 og utløpene 228a og 228b. Tilstedeværelsen av faste stoffer blir registrert ved endringer i sugetrykket i området for sub kammeret 234 ved innløpene for pumpene 232. Faste stoffer som ikke på en lett måte vil kunne bli pumpet til overflaten danner en delvis blokkering av utløpene for kammeret, hvilket fører til et økt sugetrykk i sub kammere 234. Disse endringene i sugetrykk blir oppdaget av trykksensorer (vises ikke) som er plassert i sub kammere, og som gir trykkdata til overflaten via kontrollinjene. Ventilene er regulerbare via reguleringslinjer til subsea pumpeenheten (og til slutt fra overflaten), men vil også kunne være i stand til å foreta manuelle operasjoner. En fordel med den beskrevne konfigurasjonen er at det alltid er et fluidutløp som er tilgjengelig, selv om pumpene skulle svikte, der fluid vil kunne bli sirkulert. En annen fordel er at utløpet 228c tilveiebringer et inngangssted for å kunne spyle fluid gjennom systemet, for eksempel for å kunne rengjøre pumpene. En fordel med en drift i dobbeltmodus er at pumpene 232 kun trenger å bli driftet når dette er nødvendig for å få en riktig virkemåte og / eller få en beskyttelse av subsea pumpen 212 og returledningssystemet, etter som det generelt vil kunne være gunstig å ikke ytterligere fluidisere blanding av et borefluid og medbrakte faste stoffer som allerede er pumpbar. For eksempel vil ytterligere eller overdreven fluidisering av en pumpbar blanding av et fluid og faste stoffer forårsake problemer ved senere behandlingen av boreretur for å separere faste stoffer fra borefluidet; der konvensjonelle separatorer av rister-type vil kunne være ute av stand til å fjerne de svært finfordelte partiklene fra blandingen.

Figurer 4A til 4C viser en apparatur i henhold til en ytterligere alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, som oftest betegnet med 400, som er tilsvarende apparaturen 202 og som vil kunne bli forstått ut fra figurer 2 og 3 og den tilhørende beskrivelsen. Apparaturen har et legeme 402 med en øvre ende som ligger en ledetrakt 408. En lavere ende blir montert på et brønnhode 403. Imidlertid skiller apparaturen 400 seg fra apparaturen 202 ved at den innbefatter et enkelt utløp 428, som definerer et sub kammer 434, og hvor det er plassert en pumpe 432. Pumpen er en kutterpumpe, som er tilsvarende pumpen 232, og som innbefatter en kuttemekanisme for å bryte opp og / eller fluidisere faste stoffer som er medbrakt i borefluidreturen. Apparaturen 400 innbefatter også et strømningsledende element i form av en avbøyningsplate 410. Avbøyningsplaten 410 er montert i legemet 402 av apparaturen på en dreietapp, og er bevegelig mellom en inoperativ posisjon, der den er satt inn i en utsparing på den innvendige veggen av legemet (Figur 4B), og en operativ posisjon, der den strekker seg ut i samsvar med det gjennomgående hullet 412 som har blitt definert av legemet (figur 4A og 4C). Samtidig med at den er i sin operative posisjon, slik som er vist i figur 4B, blir avbøyningsplaten trukket tilbake for å tilveiebringe vesentlig fullstendig eller fullstendig boretilgang for det gjennomgående hullet 412. Dette tillater for passasje av boreutstyr (herunder krager, koplinger, stabilisatorer og borkroner) gjennom apparaturen og inn i brønnen. I den operative posisjon, som er vist i figur 4A og 4C, virker avbøyningsplaten slik at den leder borefluider, og spesielt medbrakte faste stoffer mot utløpet 428 og pumper 432, for prosessering og pumping til returlinjen.

Avbøyningsplaten vil kunne bli flyttet til sin operative posisjon etter at store komponenter av boreutstyret har passert gjennom apparaturen, eller vil alternativt kunne bli driftet som respons på registrering av faste stoffer i strømmen av returfluid (som igjen er ved registrering av endringer i sugetrykk i området for innløpet til pumpen).

Figur 5 er et langsgående snitt gjennom en apparatur i henhold til et ytterligere alternativt aspekt ved oppfinnelsen, generelt vist som 500. Denne utførelsesformen er tilsvarende den for apparaturen 400 og vil kunne bli forstått ut fra Figurer 2 til 4 og den tilhørende beskrivelsen. Apparaturen har et legeme 502 med en øvre ende, hvor det har blitt plassert en ledetrakt 508. Et enkelt utløp 528 er tilveiebrakt, og definerer et sub kammer 534 hvor det er plassert en kutterpumpe 532. En kobling 503 tillater at apparaturen vil kunne bli koblet til et brønnhode (ikke vist).

Apparaturen 500 omfatter også en mekanisme for å bryte opp stive materialer så som leirematerialer eller oljebaserte fluider og materialer som passerer gjennom den nedre seksjonen av apparaturen. I denne utførelsesformen, er mekanismen en spylering 510, som er knyttet til tilførsel av rent boreslam fra overflaten eller fra en subsea lagertank. En pumpe (ikke vist) injiserer boreslammet under trykk radielt gjennom spyleringen og innover mot midten av det gjennomgående hullet, hvilket danner en turbulent strømning og bryter opp stive materialer etter hvert som de kommer inn i apparaturen. I alternative utførelsesformer vil alternative fluidkilder kunne bli brukt som spylering, for eksempel, vil vannet kunne bli pumpet fra sjøen eller fra en slange; kjemikalier så som glykol vil kunne bli tilført for å forbedre rengjøringseffekten, eller borefluider vil kunne bli tilveiebrakt fra returlinjen 214. Spyleringen 510 vil kunne bli brukt med eller uten en

pumpe og / eller en kutterumpe.

De utførelsesformerne som er beskrevet ovenfor innbefatter en subsea pumpe som pumper returfluidet til overflaten, og som arbeider sammen med en lavtrykkspumpe på brønnhodet som gjør at fluid- og kaksblandingen blir ført til subsea anlegget. I alternative utførelsesformer vil en separat subsea pumpeenhet kunne utelates, der pumpen blir plassert på brannområdet og som blir integrert med kammeret som tilveiebringer tilstrekkelig trykk for å pumpe blandingen av borefluid og faste stoffer til overflaten. En slik utførelsesform vil for eksempel kunne være en fordel i applikasjoner der det er grunt vann.

Det vil være innlysende for en som er dyktig innen faget, at særtrekkene ved de ovenfor beskrevne utførelsesformer av oppfinnelsen vil kunne bli kombinert på andre måter enn de som er uttrykkelig beskrevet. For eksempel vil de ulike komponentene i apparaturen kunne brukes om hverandre, og de særtrekkene som er spesifikke for de bestemte systemene 200, 400 og 500 vil kunne bli innlemmet i andre systemer som har blitt beskrevet her. For eksempel, selv om de beskrevne utførelsesformene av oppfinnelsen blir montert på brønnhoder, vil det være innlysende at alle utførelsesformer av oppfinnelsen vil kunne bli tilpasset et subsea brønnhode eller en spydbasis med eller uten et skjørt som kan trenge ned i havbunnen.

Oppfinnelsen tilveiebringer en apparatur og en fremgangsmåte for håndtering av borefluid under en subsea boreoperasjon. Fremgangsmåten omfattes av å gi et legeme på et område med en subsea brønn og å ta i mot borefluid og medbrakte faste stoffer inn i kammeret fra et brønnhull ved det området som er ved brønnen. Borefluid og medbrakte fluider blir prosessert på brannområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene, og det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene blir fraktet til overflaten ved å pumpe borefluidet og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal.

Den foreliggende oppfinnelsen løser behovet for å forbedre håndtering av faste stoffer ved offshore boreoperasjoner, samtidig med at det blir opprettholdt høye standarder for miljøprestasjoner og reduksjon av avfall fra borefluid. Utførelsesformer ved oppfinnelsen gjenoppretter alle eller en vesentlig del av de forurensede materialene fra en boreoperasjon, og egner seg til boreoperasjoner med null utslipp. Oppfinnelsen har særlig anvendelse for boreoperasjoner uten stigerør, så som topphulls boring og boring som er fullstendig uten stigerør.

Ovenstående beskrivelse av oppfinnelsen har blitt presentert for formål av illustrasjon og beskrivelse, og er ikke ment å være uttømmende eller å være begrensende for oppfinnelsen til den nøyaktige formen som er vist. De beskrevne utførelsesformer har blitt valgt ut og beskrevet for best å kunne forklare prinsippene vedi oppfinnelsen og dens praktiske anvendelser, for på denne måten kunne gjøre det mulig for andre fagfolk innen området å kunne utnytte oppfinnelsen på den beste måten i de ulike utførelsesformene, og med de ulike modifikasjonene som er egnet for den særskilte anvendelsen man kan tenke seg. Av denne grunn vil ytterligere endringer eller forbedringer kunne bli innlemmet her, uten å avvike fira omfanget av den oppfinnelsen som er ment her.

Claims

1. En fremgangsmåte for å håndtere fluider under en subsea boring, fremgangsmåten omfattes av: å tilveiebringe et legeme ved et subsea brønnområde, der legemet definere et kammer for å samle inn borefluid og medbrakte faste stoffer; å ta i mot borefluid og medbrakte faste stoffer inn i kammeret fira et brønnhull ved området for subsea brønnen; å prosessere borefluid og medbrakte faste stoffer på brannområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene; å frakte det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene opp til overflaten ved å pumpe borefluidet og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, omfattende prosessering av borefluid og medbrakte faste stoffer ved å anvende en kraft på de medbrakte faste stoffene fra en mekanisk kutter.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller krav 2, hvor borefluidet og de medbrakte faste stoffene blir prosessert på, i, eller tilgrensende et fluidutløp av apparaturen.

4. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av krav 1 til 3, som omfatter pumping av det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene med en pumpe som er på brannområdet.

5. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, som omfatter pumping av det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene til en subsea pumpeenhet ved en posisjon som er fjernet fira apparaturen, og pumping av det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene til overflaten ved å gjøre bruk av subsea pumpeenheten.

6. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, som omfatter å lede strømmen av borefluidet og / eller de medbrakte faste stoffene til et fluidutløp eller et middel for prosessering av borefluidet eller de medbrakte faste stoffene.

7. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, som omfatter aktuering av et strømningsledende middel for å bevege den mellom en første, inoperativ, tilbaketrukket posisjon og en andre operativ posisjon der faste stoffer som har blitt medbrakt av borefluidet blir ledet mot minst ett utløp av legemet.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 6 eller krav 7, som omfatter å lede borefluidene og de medbrakte faste stoffene til et første utløp under en første driftsmodus, og lede borefluidene og de medbrakte faste stoffene til et andre utløp under en andre driftsmodus, der det andre utløpet omfatter midler for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene.

9. En fremgangsmåte for å bore en subsea brønn, fremgangsmåten omfattes av: å tilveiebringe et legeme på et område for en subsea brønn, der legemet har et langsgående gjennomgående hull og som definerer et kammer for innsamling av borefluid og medbrakte faste stoffer; å tilveiebringe en borestreng som strekker seg fra en boreplattform på havbunnen gjennom vannsøylen, slik at minst en del av borestrengen blir eksponert for subsea miljøet; å la borestrengen passere gjennom legemet; å bore en brønnhullsseksjon samtidig med at borefluid blir pumpet gjennom borestrengen og samle opp borefluidet og de medbrakte stoffene i kammeret; å prosessere borefluidet og de medbrakte faste stoffene på brønnområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene; å frakte det prosesserte borefluidet og de medbrakte faste stoffene opp til overflaten ved å pumpe borefluidet og de medbrakte faste stoffene gjennom en returkanal.

10. En apparatur for håndtering av fluider under en subsea boring, der apparaturen omfattes av: et legeme på et område for en subsea brønn, der legemet definerer et kammer for innsamling av borefluid og medbrakte faste stoffer fra et brønnhull ved området for subsea brønnen; midler for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene på brønnområdet for å bryte opp de medbrakte faste stoffene; minst ett utløp av legemet som har blitt konfigurert til å bli koblet til en returkanal for å frakte det prosesserte borefluidet og medbrakte faste stoffer opp til overflaten.

11. Apparatur i henhold til krav 10, som videre omfatter en eller flere pumper.

12. Apparatur i henhold til krav 10 eller krav 11, hvor midlene for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene omfattes av en mekanisk kutter.

13. Apparatur i henhold til krav 12, hvor den mekaniske kutteren omfattes av en roterende kutter.

14. Apparatur i henhold til et hvilket som helst av krav 10 til 13, hvor midlene for prosessering av borefluidet og de medbrakte faste stoffene innbefatter et arrangement for fluidspyling.

15. Apparatur i henhold til et hvilket som helst av krav 10 til 14, som videre omfattes av et strømningsledende element som er anordnet i legemet, og som er bevegelig mellom en første, inoperativ, tilbaketrukket posisjon og en andre operativ posisjon der faste stoffer som er medbrakt av borefluidet blir ledet mot det minst ene utløpet av legemet.