NO20111456A1 - Fremgangsmate og anordning for a forlenge et ventiltres levetid - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for å forlenge et ventiltres (10) levetid hvor ventiltreet (10) er forsynt med i det minste en første høytrykkshydraulisk ventilpakke (12), en første lavtrykkshydraulisk ventilpakke (14) eller en første kjemikalieventilpakke (16), og hvor ventiltreet (10) er innrettet til å kunne koples til en navlestreng (22) som omfatter i det minste elektriske effekt- eller styrekabler (24), hydrauliske rør (26, 28) eller kjemikalierør (30), og hvor fremgangsmåten omfatter: - å ettermontere en oppgraderingsmodul (50) på eller ved ventiltreet (10) og å kople oppgraderingsmodulen (50) til ventiltreet (10) med nødvendig antall slange- og ledningsforbindelser, idet oppgraderingsmodulen (50) omfatter en andre styremodul (62), og i det minste en hydraulisk høytrykkspumpe (66) med en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke (61) og et hydraulisk reservoar (70), en hydraulisk lavtrykkspumpe (80) med en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke (82) og et hydraulisk reservoar (86) eller en kjemikaliepumpe (92) med et kjemikaliereservoar (96); - å forsyne den andre styremodul (62) med elektrisk effekt og styresignaler via navlestrengen (22) eller fra et fartøy; og - å forsyne i det minste høytrykkspumpen (66), lavtrykkspumpen (80) eller kjemikaliepumpen (92) direkte eller via sine respektive reservoar (70, 86, 96) med hydraulikkvæske via navlestrengen (22) eller fra et fartøy.

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å FORLENGE ET VENTILTRES LEVETID

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å forlenge et ventiltres levetid. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å forlenge et ventiltres levetid hvor ventiltreet er forsynt med i det minste en første høytrykkshydraulisk ventilpakke, en første lavtrykkshydraulisk ventilpakke eller en første kjemikalieventilpakke, og hvor ventiltreet er innrettet til å kunne koples til en navlestreng som omfatter i det minste elektriske effekt- eller styrekabler, hydrauliske rør eller kjemikalierør. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten.

Under petroleumsutvinning til havs har det vist seg at det er behov for å overskride den opprinnelig tiltenkte teknisk-økonomiske levetid for brønnutstyr. Dette gjelder også sikkerhetskritiske komponenter så som et ventiltre med tilhørende ventiler og styreappa rater.

Ventiltre som befinner seg på havbunnen er ofte innstyrt på et produksjonsrørhode via føringsstolper. Ventiltreet kommuniserer med utstyr på overflaten via en såkalt navlestreng som typisk kan omfatte kabler for elektrisk effekt og signaler, optiske fibere for signaloverføring, rør for hydraulisk væske under høytrykk og lavtrykk samt rør for kjemikalietilførsel. Det er vanlig at ventiltreet et forsynt med en ventilkappe som ut-gjør en barriere mellom ringrom, produksjonsløp og omgivelsene. Ventilkappen må fjernes når egnet verktøy som er forsynt med tilkoplinger for væsker som benyttes for å fjerne avleiringer samt for brønndreping skal monteres.

Betegnelsene høytrykk og lavtrykk er ikke eksakte, idet de varierer mellom de ulike leverandører. Grovt sett betegnes trykk mellom 100 og 300 bar som lavtrykk mens trykk over 300 bar betegnes som høytrykk. Ved trykk under 100 bar kan aktuatorer og ventiler innta en såkalt "fa i I safe" posisjon som ofte vil stenge ned petroleumspro-duksjonen.

De hydrauliske væsker er typisk ført til en høytrykks- respektive en lavtrykksventil-pakke på ventiltreet, idet høytrykksventilpakken kommuniserer med en nedihulls sik kerhetsventil, mens lavtrykksventilpakken blant annet kommuniserer med et antall aktuatorer i hovedsak for ventilstyring i ventiltreet.

Elektrisk effekt og styresignaler er ledet til en dykket styremodul på eller ved ventiltreet. Styremodulen som kontrolleres fra overflaten, er koplet til de ulike hydrau-likkventiler i ventilpakkene og styrer derved de ulike ventilfunksjoner i ventiltreet.

Kjente ventiltreinstallasjoner oppviser flere svakheter som fremkommer etter lang driftstid. Styremodulen er utsatt for funksjonsfeil samtidig som tilgangen på nye styremoduler av den angjeldende art samt reservedeler for disse er begrenset. Det forekommer ventillekkasjer og den såkalte produksjons-swab ventilen (PSV) til ventiltre-kappen. Overvåkingen her er ofte utilstrekkelig. Det forekommer også lekkasjer til ringrommet mellom brønnen og ventiltreet. Videre har det vist seg at trykksensorer er utsatte for feilfunksjon.

Navlestrengen med tilhørende komponenter er utsatt for lekkasjer.

Det forekommer også betydelige forsinkelser ved leveranse av navlestrenger og tilhø-rende operasjoner, noe som medfører forsinket produksjonsstan for det aktuelle ventiltre.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Ved et første aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å forlenge et ventiltres levetid hvor ventiltreet er forsynt med i det minste en første høy-trykkshydraulisk ventilpakke, en første lavtrykkshydraulisk ventilpakke eller en første kjemikalieventilpakke, og hvor ventiltreet er innrettet til å kunne koples til en navlestreng som omfatter i det minste elektriske effekt- eller styrekabler, hydrauliske rør eller kjemi ka lierør, og hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter: - å ettermontere en oppgraderingsmodul på eller ved ventiltreet og å kople oppgraderingsmodulen til ventiltreet med nødvendig antall slange- og ledningsforbindelser, idet oppgraderingsmodulen omfatter en andre styremodul, og i det minste en hydraulisk høytrykkspumpe med en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke og et hydraulisk reservoar, en hydraulisk lavtrykkspumpe med en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke og et hydraulisk reservoar eller en kjemikaliepumpe med et kjemikaliereservoar; - å forsyne den andre styremodul med elektrisk effekt og styresignaler via navle-

strengen eller fra et fartøy; og

- å forsyne i det minste høytrykkspumpen, lavtrykkspumpen eller kjemikaliepumpen direkte eller via sine respektive reservoar med hydraulikkvæske via navlestrengen eller fra et fartøy.

Ved å kople oppgraderingsmodulen til ventiltreet på ønsket måte, kan styreoperasjo-nene i ventiltreet i nødvendig utstrekning overtas av den andre styremodul. Videre kan hydrauliske funksjoner og kjemikaliedosering overtas av oppgraderingsmodulen i nødvendig omfang.

Den andre styremodul som er innrettet til foruten å kunne styre pumper og ventilpakker i oppgraderingsmodulen og også kunne styre ønskede funksjoner i ventiltreet, kan tilføres effekt og styresignaler via navlestrengen, eller dersom navlestrengen er skadet eller før den ankommer, fra et fartøy på overflaten, eventuelt via et seg i nærheten befinnende andre ventiltre eller en oppgraderingsmodul. Når det er tale om eldre ventiltre, kan kan det være aktuelt å kople den andre styremodul til den første styremodul, særlig for å hente inn målesignaler fra sensorer i ventiltreet eller for å kople nye sensorer inn fra en rørledning.

Hydraulisk væske til hydraulikkpumpene og kjemikalier til kjemikaliepumpen kan tilfø-res via tilgjengelige rør i navlestrengen, eller dersom navlestrengen er skadet eller ikke tilstede, fra et fartøy. Høytrykkspumpen kan for eksempel forsynes med hydraulikkvæske fra et lavtrykksrør eller et annet rør i navlestrengen.

Fremgangsmåten kan omfatte å forsyne oppgraderingsmodulen med en ventilkappe og å anbringe oppgraderingsmodulen på ventiltreet etter at en separat ventilkappe er fjernet. Det er derved mulig å måle trykket i ringrommet og trykket mellom ventiltreet og oppgarderingsmodulen ved hjelp av den andre styremodul.

Ifølge et andre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en oppgraderingsmodul for ettermontering på eller ved et ventiltre hvor ventiltreet er forsynt med i det minste en første høytrykkshydraulisk ventilpakke, en første lavtrykkshydraulisk ventilpakke eller en første kjemikalieventilpakke, og hvor ventiltreet er innrettet til å kunne koples til en navlestreng som omfatter i det minste elektriske effekt- eller styrekabler, hydrauliske rør eller kjemikalierør, og hvor oppgraderingsmodulen kjennetegnes ved at den er forsynt med en elektrisk andre styremodul som er tilkoplbar til i det minste en navlestrengs effekt- og styreledninger eller til en annen tilførsel, og hvor oppgraderingsmodulen i det minste omfatter en hydraulisk høytrykkspumpe med en andre høy-trykkshydraulisk ventilpakke og et hydraulisk reservoar, en hydraulisk lavtrykkspumpe med en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke og et hydraulisk reservoar eller en kjemikaliepumpe med et kjemikaliereservoar, idet oppgraderingsmodulen er tilkoplbar til ventiltreet.

Den hydrauliske høytrykkspumpe kan være, direkte eller indirekte via et reservoar, tilkoplbar til i det minste en navlestrengs rør eller til et fartøy og til minst en ventil i en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke samt til den andre styremodul.

Den hydrauliske lavtrykkspumpe kan være, direkte eller indirekte via et reservoar, tilkoplbar til i det minste en navlestrengs rør eller til et fartøy og til minst en ventil i en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke samt til den andre styremodul.

Kjemikaliepumpen kan være, direkte eller indirekte via et reservoar, tilkoplbar til i det minste en navlestrengs rør eller til et fartøy, og til minst en kjemikalieventil eller direkte til et produksjonsrør.

Den andre styremodul er koplet til en ventilpakke for kjemikalieinjeksjon.

Oppgraderingsmodulen kan være koplet til ventiltreet ved hjelp av ROV-akti verba re koplinger. Eksempler på slike koplinger er såkalte MQC plater og Tronic kopiere.

Komponentene i oppgraderingsmodulen kan være anordnet som doble systemer med hovedsystem og reservesystem for å sikre drift dersom en komponent skulle svikte. Høytrykkspumpen og tilhørende komponenter kan erstattes av en trykkstiger som for eksempel tilføres fluid fra et lavtrykkssystem.

Det er også mulig å sammenkople flere ventiltre til oppgraderingsmoduler tilhørende ulike ventiltre for eksempel dersom navlestrengen tilhørende ett av ventiltrærne skulle bli utsatt for en betydelig skade, eller for å øke driftssikkerheten for ventiltrærne i et helt område.

Oppfinnelsen muliggjør anvendelse av en enklere navlestreng som er bedre egnet til anvendelse i kupert terreng og hvor det derved er enklere å beskytte navlestrengen mot skader for eksempel fra fiskefartøyer.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen løser svakheter ved eksisterende styremoduler for ventiltre samtidig som væsketrykket i eksisterende navlestrenger kan reduseres betydelig. Det er også mulig å nyttiggjøre seg andre rørløp i navlestrengen for hydraulikkfluidtilførsel dersom et rørløp skulle bli ubrukelig. Ved anvendelse av reservoar i oppgraderingsmodulen kan samme rørløp i navlestrengen anven des både for tilførsel og retur av væske. Det er videre mulig å anvende midlertidig tilførsel til alle funksjoner fra et fartøy.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og ut-førelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser et en dykket brønn med ventiltre ifølge kjent teknikk; Fig. 2 skjematisk viser en oppgraderingsmodul ifølge oppfinnelsen hvor oppgraderingsmodulen befinner seg ved ventiltreet; og Fig. 3 skjematisk vise det samme som i fig. 2, men i en alternativ utførelsesform.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en undervannsbrønn med et ytterrør 2 for eksempel i form av et fåringsrør, og et produksjonsrør 4 hvor det mellom ytterrøret 2 og produksjonsrøret 4 er tildannet et ringrom 6.

Produksjonsrøret 4 er avhengt i et brønnhode 8, idet et ventiltre 10 er anbrakt på brønnhodet 8.

Ventiltreet 10 er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke 12, en lavtrykkshydraulisk ventilpakke 14 og en kjemikalieventilpakke 16.

De ulike ventilpakker 12, 14, 16 styres fra en ved eller på ventiltreet 10 seg befinnende styremodul 18 via styreledninger 20. Ventilpakkene 12, 14, 16 samt styremodulen 18 utgjøres ofte av en sammenbygning som i figurene er indikert ved hjelp av et stip-let rektangel.

En navlestreng 22 som forløper til et ikke vist anlegg på overflaten, omfatter elektriske ledninger 24 for elektrisk effekt og styresignaler, et høytrykksrør 26, et lavtrykks-rør 28 og et kjemikalierør 30.

De elektriske ledninger 24 er koplet til styremodulen 18, høytrykksrøret 26 til den høytrykkshydrauliske ventilpakke 12, lavtrykksrøret 28 til den lavtrykkshydrauliske ventilpakke 14 og kjemikalierøret 30 til en kjemikalieventil 31 som aktiveres ved hjelp av kjemikalieventilpakken 16.

Den høytrykkshydrauliske ventilpakke 12 er koplet til en nedihulls sikkerhetsventil 32 ved hjelp av et sikkerhetsventilrør 34. Den lavtrykkshydrauliske ventilpakke 14 er ved hjelp av aktuatorrør 36 koplet til aktuatorer 38 i ventiltreet. Kjemikalieventilen 31 er koplet til produksjonsrøret 4 ved hjelp av et kjemikalieløp 40.

Ventiltreet 10 er forsynt med en ventiltrekappe 42 og omfatter ellers et stort antall ikke viste komponenter som er kjent for en fagmann.

Rør og ledninger 24, 26, 28 og 30 i navlestrengen 22 er på vanlig måte ført frem til et ROV-koplbart første panel 44.

Det henvises nå til fig. 2. En oppgraderingsmodul 50 er anbrakt ved siden av ventiltreet 10. Om ønskelig kan oppgraderingsmodulen 50 være anbrakt på ventiltreet 10, gjerne lokalisert ved hjelp av brønnens 1 føringsstolper 52.

Oppgraderingsmodulen 50 er forsynt med et ROV-koplbart andre panel med koplinger 54 som er koplet til en høytrykkshydraulisk forbindelse56, en lavtrukkshydraulisk forbindelse58 og en kjemikalieforbindelse60. De andre koplinger 54 er på i og for seg kjent måte koplet til de første koplinger 44.

Videre er det anordnet en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke 61 og en andre styremodul 62 hvor den andre styremodul 62 i dette foretrukne utførelseseksempel direkte eller via styremodulen 18 er koplet til navlestrengens 22 elektriske ledninger 24 og styrer de ulike ventilpakker 12, 14, 16 via styreledninger 64, idet styreledningene 20 fra styremodulen 18 kan være frakoplet. Alternativt kan den andre styremodul 62 styre ventilpakkene 61, 82 via styreledninger 64 dersom ventilpakkene 12, 14, 16 er ute av funksjon.

En hydraulisk høytrykkspumpe 66 befinner seg i oppgraderingsmodulen 50 og forsynes med hydraulikkvæske med redusert trykk fra høytrykksrøret 26 via den høy-trykkshydrauliske forbindelse56. Den høytrykkshydrauliske ventilpakke 12 kan være frakoplet høytrykksrøret 26. Høytrykkspumpen 66 er koplet til den andre høytrykks-hydrauliske ventilpakke 61 ved hjelp av et høytrykksrør 68. Et reservoar 70 er koplet til høytrykkspumpens 66 innløpsside mens en akkumulator 72 er koplet til høytrykks-pumpens 66 utløpsside. Høytrykkspumpen 66 styres fra den andre styremodul 62 via en styreledning 74. Den andre høytrykkshydrauliske ventilpakke 61 er koplet til sik-kerhetsventilrøret 34 ved hjelp av et høytrykksrør 76 på samme måte som den andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke 82 er koplet til aktuatorene 38 ved hjelp av lavtrykksrør 78.

Oppgraderingsmodulen 50 er også forsynt med en lavtrykkspumpe 80 og forsynes med hydraulikkvæske med redusert trykk fra lavtrykksrøret 28 via den lavtrykkshydrauliske forbindelse58. Den lavtrykkshydrauliske ventilpakke 14 kan være frakoplet lavtrykksrøret 28. Lavtrykkspumpen 80 er koplet til en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke 82 ved hjelp av et lavtrykksrør 84. Et reservoar 86 er koplet til lavtrykkspumpens 82 innløpsside mens en akkumulator 86 er koplet til lavtrykkspumpens 82 utløpsside. Lavtrykkspumpen 80 styres fra den andre styremodul 62 via en styreledning 90.

Om ønskelig kan også høytrykkspumpen 66 tilføres hydraulikvæske via lavtrykksrøret 28.

En kjemikaliepumpe 92 forsynes med kjemikalie, gjerne ved redusert trykk, fra kjemikalierøret 30 via kjemikalieledningen 60. Kjemikalieventilen 31 kan være frakoplet kjemikalierøret 30. Kjemikaliepumpen 92 er koplet til kjemikalieventilen 31 eller direkte til produksjonsrøret 4 ved hjelp av en kjemikalieforbindelse94. Et reservoar 96 er koplet til kjemikaliepumpens 92 innløpsside mens en akkumulator 98 er koplet til kjemikaliepumpens 92 utløpsside. Kjemikaliepumpen 92 styres fra den andre styremodul 62 via en styreledning 100, mens kjemikalieventilen 31 styres fra den andre styremodul 62 via en styreledning 102.

Når oppgraderingsmodulen 50 skal installeres anbringes denne på eller ved ventiltreet 10, hvoretter forbindelser rør, og ledningsforbindelsene 24, 56, 58, 60, 64, 76 og 78 koples til ventiltreet 10 som beskrevet ovenfor.

Den andre styremodul 62 styres deretter på i og for seg kjent måte til å starte de angjeldende komponenter i ventiltreet 10 og oppgraderingsmodulen 50. Hvilke komponenter som igangsettes er avhengig av de rådende forhold. I det viste utførelsesek-sempel har oppgraderingsmodulen 50 overtatt alle funksjoner. Normalt startes hydraulikkpumpene 66, 80 for å opprettholde nødvendig trykk til sine respektive andre ventilpakker 61 og 82, mens kjemikaliepumpen 92 kan styres med hensyn til trykk eller mengde.

Det kan tilføyes at reservoaret 96 kan være oppdelt for å kunne holde for eksempel både et kjemikalie og metanol. Metanolen tilføres ved hjelp av et ikke vist rør i navlestrengen 22 og kjemikaliepumpen 92 er forsynt med en ikke vist vekselventil for å kunne trekke ønsket kjemikalie.

I og for seg påkrevde ventiler som ikke er nødvendige for å forklare oppfinnelsen er ikke vist, idet en fagmann vil kjenne til deres hensikt og virkemåte.

Under drift har den andre styremodul 62 således overtatt i det minste styremodulens 18 styrefunksjoner, mens navlestrengens 22 høytrykksrør kan arbeide ved et vesentlig redusert trykk.

I et alternativt utførelseseksempel, se fig. 3, er navlestrengen 22 så skadet at den ikke kan anvendes. Elektrisk effekt og styresignal tilføres via en ledning 104 fra et ikke vist fartøy. Reservoarene 70, 86, 96 etterfylles ved behov på i og for seg kjent måte.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å forlenge et ventiltres (10) levetid hvor ventiltreet (10) er forsynt med i det minste en første høytrykkshydraulisk ventilpakke (12), en første lavtrykkshydraulisk ventilpakke (14) eller en første kjemikalieventilpakke (16), og hvor ventiltreet (10) er innrettet til å kunne koples til en navlestreng (22) som omfatter i det minste elektriske effekt- eller styrekabler (24), hydrauliske rør (26, 28) eller kjemikalierør (30),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: - å ettermontere en oppgraderingsmodul (50) på eller ved ventiltreet (10) og å kople oppgraderingsmodulen (50) til ventiltreet (10) med nødvendig antall slange-og ledningsforbindelser, idet oppgraderingsmodulen (50) omfatter en andre styremodul (62), og i det minste en hydraulisk høytrykkspumpe (66) med en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke (61) og et hydraulisk reservoar (70), en hydraulisk lavtrykkspumpe (80) med en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke (82) og et hydraulisk reservoar (86) eller en kjemikaliepumpe (92) med et kjemi ka liereservo-ar(96); - å forsyne den andre styremodul (62) med elektrisk effekt og styresignaler via navlestrengen (22) eller fra et fartøy; og - å forsyne i det minste høytrykkspumpen (66), lavtrykkspumpen (80) eller kjemikaliepumpen (92) direkte eller via sine respektive reservoar (70, 86, 96) med hydraulikkvæske via navlestrengen (22) eller fra et fartøy.

2. Anordning ved oppgraderingsmodul (50) for ettermontering på eller ved et ventiltre (10) hvor ventiltreet (10) er forsynt med i det minste en første høytrykkshyd-raulisk ventilpakke (12), en første lavtrykkshydraulisk ventilpakke (14) eller en første kjemikalieventilpakke (16), og hvor ventiltreet (10) er innrettet til å kunne koples til en navlestreng (22) som omfatter i det minste elektriske effekt- eller styrekabler (24), hydrauliske rør (26, 28) eller kjemikalierør (30),karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er forsynt med en andre elektrisk styremodul (62) som er tilkoplbar til i det minste en navlestrengs (22) effekt- og styreledninger (24) eller til en annen tilførsel, og hvor oppgraderingsmodulen (50) i det minste omfatter en hydraulisk høytrykkspumpe (66) med en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke (61) og et hydraulisk reservoar (70), en hydraulisk lavtrykkspumpe (80) med en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke (82) og et hydraulisk reservoar (86) eller en kjemikaliepumpe (92) med et kjemi ka liereservo-ar (96), idet oppgraderingsmodulen er tilkoplbar til ventiltreet (10).

3. Anordning i henhold til krav 2,karakterisert vedat den hydrauliske høytrykkspumpe (66) er direkte eller indirekte via et reservoar (70), tilkoplbar til i det minste en navlestrengs (22) rør eller til et fartøy og til minst en ventil i en andre høytrykkshydrauliske ventilpakke (61) samt til den andre styremodulen (62).

4. Anordning i henhold til krav 2,karakterisert vedat den hydraulisk lavtrykkspumpe (80) er direkte eller indirekte via et reservoar (86), tilkoplbar til i det minste en navlestrengs (22) rør eller til et fartøy og til minst en ventil i en andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke (82) samt til den andre styremodul (62).

5. Anordning i henhold til krav 2,karakterisert vedat kjemikaliepumpen (92) er direkte eller indirekte via et reservoar (96), tilkoplbar til i det minste en navlestrengs (22) rør eller til et fartøy, og til minst en kjemikalieventil (31) eller direkte til et produksjonsrør (4).

6. Anordning i henhold til krav 2,karakterisert vedat den andre styremodul (62) er koplet til en ventilpakke (16) for kjemikalieinjeksjon.

7. Anordning i henhold til krav 2,karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er koplet til ventiltreet (10) ved hjelp av ROV-akti verba re koplinger (44, 54).