NO20130547A1 - Isvern for bein pa istilpasset oppjekkbar boreenhet - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en istilpasset oppjekkbar rigg som kan forlenge boresesongen på grunt vann offshore i arktiske eller isutsatte strøk. Riggen ifølge oppfinnelsen vil virke som en konvensjonell oppjekkbar rigg mens den er i åpent vann med skroget jekket opp og ut av vannet, l tilfeller med is holdes imidlertid beina på plass av skjørt nedsenket i havbunnen for å motstå bevegelse av riggen sideveis og skroget senkes ned i vannet til en isverntilstand. Skroget er spesifikt utformet med en isbøyende overflate for å bøye og bryte opp is som kommer i kontakt med skroget mens det er i isverntilstanden.

Description

ISVERN FOR BEIN PÅ ISTILPASSET OPPJEKKBAR BOREENHET

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Denne oppfinnelsen vedrører mobile offshoreboreenheter, ofte kalt oppjekkbare boreenheter eller -rigger som brukes på grunt vann, typisk under 122 meter (400 fot), for boring etter hydrokarboner.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002] I den endeløse jakten på hydrokarboner er mange olje- og gassreservoarer oppdaget over de siste hundre-og-femti år. Mange teknikker er utviklet for å finne nye reservoarer og ressurser, og de fleste områdene i verden er gjennomsøkt etter nye funn. Få venter at nye store, uoppdagete ressurser gjenstår å finne nær bebodde områder og på steder det er enkelt å komme til. I stedet finnes store reserver i mer utfordrende og vanskelig tilgjengelige områder.

[0003] Ett lovende område er offshore Arktis. Arktis er imidlertid fjernt og kaldt, hvor is på vannet skaper betydelige utfordringer for prospektering etter og produksjon av hydrokarboner. I årenes løp er det blitt vanlig å anta at det må bores seks ulønnsomme brønner for hver lønnsom brønn. Hvis dette faktisk er sant, må man håpe at de ulønnsomme brønnene ikke vil være dyre å bore. I Arktis er imidlertid lite, om noe, billig.

[0004] På grunt vann på steder med kaldt vær som Arktis, kan for tiden en oppjekkbar eller mobil offshore boreenhet (MODU) brukes i om lag 45-90 dager i den korte sommersesongen med åpent vann. Prediksjon av når boresesongen begynner og slutter er et sjansespill, og mye arbeid legges ned i å bestemme når den oppjekkbare riggen kan slepes til borestedet og boringen kan begynne. Så snart den er begynt, er det svært viktig å fullføre brønnen for å unngå å måtte koble fra og trekke seg ut i tilfelle islegging før brønnen er fullført. Selv i løpet av de få ukene med åpent vann er isflak en signifikant trussel mot oppjekkbare borerigger når boreriggen er på plass og beina på den oppjekkbare boreriggen er eksponerte og nokså sårbare for skader.

[0005] Oppjekkbare rigger er mobile, selv-hevende offshore bore- og arbeidsplattformer utstyrt med bein som er tilpasset til å bli senket til havbunnen, og deretter løfte skroget ut av vannet. Oppjekkbare rigger omfatter typisk bore- og/eller arbeidsutstyret, beinjekkesystemet, mannskapsrom, laste- og lossefasiliteter, lagringsområder for bulk og flytende materialer, landingsdekk for helikopter og tilsvarende fasiliteter og utstyr.

[0006] En oppjekkbar rigg er konstruert for å bli slept til borestedet og jekket opp og ut av vannet, slik at bølgepåvirkning fra havet kun overføres til beina som har ganske små tverrsnitt og dermed lar bølgelasten passere uten å overføre vesentlig bevegelse til den oppjekkbare riggen. Beina på en oppjekkbar rigg gir imidlertid lite vern mot kollisjoner med isflak, og et isflak av enhver betydelig størrelse er i stand til å gjøre strukturell skade på ett eller flere bein og/eller forskyve riggen. Hvis denne typen hendelse skulle inntreffe før boreoperasjonen ble midlertidig avsluttet og passende sikring og avbrudd iverksatt, ville en lekkasje av hydrokarboner kunne inntreffe. Selv en liten risiko for en slik lekkasje er fullstendig uakseptabel i olje- og gassbransjen, for reguleringsmyndigheten og for offentligheten.

[0007] Så snart det er avgjort at en potensielt lønnsom brønn er blitt boret i løpet av den korte sesongen, kan således et svært stort, gravitasjonsbasert produksjonssystem eller en tilsvarende konstruksjon bringes inn og settes på havbunnen for den lange prosessen med boring og produksjon av hydrokarboner. Disse gravitasjonsbaserte konstruksjonene er svært store og svært dyre, men er bygget for å motstå iskreftene året rundt.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0008] Oppfinnelsen vedrører nærmere bestemt en istilpasset oppjekkbar rigg for boring etter hydrokarboner i mulige isforhold i offshoreområder omfattende et flytende skrog med et relativt flatt dekk på sin øvre del. Det flytende skroget omfatter videre en isbøyende form langs sin nedre del og som forløper rundt periferien av skroget hvor den isbøyende del forløper fra et område av skroget nær dekksnivået og forløper nedover nær bunnen av skroget sammen med en isavledende del som forløper omkring perimeteret om bunnen av skroget for å lede is rundt skroget og ikke under skroget. Riggen omfatter minst tre fagverksbein som er plassert innenfor perimeteret om bunnen av det flytende skroget, hvor beina er tilpasset til å bli løftet opp fra havbunnen slik at riggen kan slepes på grunt vann og også forlenges til havbunnen og forlenges videre for å løfte skroget delvis eller helt ut av vannet. En jekkinnretning er forbundet med hvert bein for både å løfte beinet fra havbunnen slik at den istilpassete oppjekkbare riggen kan flyte ved skrogets oppdrift og skyve beina ned på havbunnen og skyve skroget delvis opp og ut av vannet når isflak truer riggen og helt ut av vannet når is ikke er til stede. Isvern for beina er tilpasset til å beskytte fagverksbeina mot is.

[0009] Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte for boring av brønner i isutsatte farvann. Fremgangsmåten omfatter å frembringe et flytende skrog med et relativt flatt dekk på sin øvre del og en isbøyende form langs sin nedre del, hvor den isbøyende formen forløper fra et område av skroget nær dekksnivået og forløper nedover nær bunnen av skroget og en isavledende del som forløper omkring perimeteret om bunnen av skroget for å lede is rundt skroget og ikke under skroget. Minst tre fagverksbein er plassert innenfor perimeteret om bunnen av skroget, hvor hvert bein omfatter flere vertikalt orienterte pæler koblet sammen med krysselementer og isvern er anbrakt mellom pælene for å beskytte krysselementene mot is. Hvert bein jekkes ned slik at føtter nederst på beina kontakter havbunnen og løfter skroget opp og helt ut av vannet når is ikke truer riggen mens riggen borer en brønn på et borested. Videre senkes skroget ned i vannet til en isvernstilling slik at den isbøyende formen forløper over og under havflaten for å avbøye is som kommer mot riggen for å få isen til å dykke under vann og utsettes for avbøyningskrefter som brekker opp isen der isen flyter forbi riggen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] En mer komplett forståelse av den foreliggende oppfinnelsen og fordeler ved den kan oppnås med henvisning til den følgende beskrivelsen i sammenheng med de vedføyde tegningene, hvor:

[0011] Figur 1 er et oppriss av en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen hvor boreriggen flyter i vannet og kan slepes til et brønnborested;

[0012] Figur 2 er et oppriss av den første utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen hvor boreriggen er jekket opp og ut av vannet for boring i åpent vann gjennom et kjellerdekkshull;

[0013] Figur 3 er et andre oppriss av den første utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen hvor boreriggen er delvis senket ned i vann/is grensesnittet, men fortsatt understøttet av beina sine, i en vernestilling for boring under forhold med muligheter for is;

[0014] Figur 4 er et forstørret delvis oppriss som viser en én ende av den første utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen i stillingen på figur 3 med is som beveger seg mot riggen;

[0015] Figur 5 er et grunnriss av et av boreriggens bein med en første utførelsesform av isvernet for beinet på plass;

[0016] Figur 6 er et grunnriss av et av boreriggens bein med en andre utførelsesform av isvernet for beinet på plass;

[0017] Figur 7 er et oppriss av boreriggen med den første utførelsesformen av isvernet for beinet på plass; og

[0018] Figur 8 er et oppriss av boreriggen med den andre utførelsesformen av isvernet for beinet på plass.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0019] Det vises nå til den detaljerte beskrivelsen av det foretrukne arrangementet eller de foretrukne arrangementene av den foreliggende oppfinnelsen, hvor det skal forstås at de oppfinneriske trekkene og konseptene kan manifesteres i andre arrangementer, og at patentvernet ikke er begrenset til de beskrevne og viste utførelsesformene. Patentvernet er ment å begrenses kun av vernet i de etterfølgende patentkravene.

[0020] Som vist på figur 1, er en istilpasset oppjekkbar rigg generelt henvist til med pilen 10. På figur 1 er den oppjekkbare riggen 10 vist med sitt skrog 20 flytende i sjøen og bein 25 i en løftet tilstand hvor mye av lengden til beina 25 forløper over dekket 21 av skroget 20. Beina 25 er konstruert av lange pæler med krysselementer som forbinder pælene i et fagverk. På dekket 21 er det et boretårn 30 som brukes til å bore brønner. I konfigurasjonen vist på figur 1, kan den oppjekkbare riggen 10 slepes fra et prospektfelt til et annet og til og fra kystbaser for vedlikehold og andre landtjenester.

[0021] Når den oppjekkbare riggen 10 slepes til et borested i generelt grunt farvann, senkes beina 25 gjennom åpningene 27 i skroget 20 inntil føttene 26 på de nederste endene av beina 25 kontakter havbunnen 15 som vist på figur 2.1 en foretrukket utførelsesform er føttene 26 koblet til spudcans 28 for å feste riggen 10 til havbunnen. Så snart føttene 26 kontakter havbunnen 15, skyver jekkerigger i åpningene 27 beina 25 nedover og løfter derved skroget 20 ut av vannet. Med skroget 20 fullt oppjekket og ute av vannet, bryter enhver bølgepåvirkning eller tung sjø enklere forbi beina 25 sammenlignet med effekten av bølger mot et stort flytende objekt som skroget 20. Som vist på figur 2, kan brønnboreoperasjoner påbegynnes i det ordinære tilfellet mens det ikke er is i området. Når det begynner å danne seg is på havflaten 12, blir imidlertid risikoen for at et isflak støter bort i og skader beina 25 eller simpelt-hen brøyter den oppjekkbare riggen 10 bort fra borestedet et betydelig forhold for konvensjonelle oppjekkbare rigger, og slike rigger blir typisk fjernet fra boresteder ved slutten av sesongen med åpent vann. Den istilpassete oppjekkbare boreriggen 10 er konstruert for å motstå isflak ved at den inntar en isvernstilling med skroget i vannet som vist på figur 3. På figur 3 har is en tendens til å dempe bølger og grov sjø, så havflaten 12 virker mindre truende, men farene i det marine miljøet er bare endret og ikke minsket.

[0022] Når den istilpassete oppjekkbare riggen 10 inntar sin isvernstilling med skroget i vannet, er skroget 20 senket ned i vannet til kontakt med dette, men ikke i en slik grad at skroget 20 vil begynne å flyte. En vesentlig andel av vekten til riggen 10 forblir fortrinnsvis på beina 25 for å holde posisjonen til riggen 10 på borestedet mot ethvert trykk et isflak kan forårsake. Riggen 10 er senket slik at den innover skrånende isbøyende flaten 41 spenner over havflaten 12 eller is/vanngrensesnittet for å kontakte enhver flytende is som kan ankomme riggen 10.

[0023] Den skrånende isbøyende flaten 41 løper fra skulder 42, som er ved kanten av dekket 26, ned mot halsen 44. Isavleder 45 forløper nedover fra halsen 44. Når et isflak, slik som vist ved 51, ankommer riggen 10, får dermed den isbøyende flaten 41 fremkanten av isflaket 51 til å dykke under havflaten 12 og påtrykke en signifikant avbøyningskraft som brekker store isflak opp i mindre, mindre skadelige, mindre farlige biter av is. For eksempel kan det tenkes at et isflak på hundrevis av fot og kanskje flere miles tversover kan komme mot riggen 10. Hvis isflaket brytes i biter som er mindre enn seks meter (tjue fot) i største utstrekning, kan slike biter passere omkring riggen 10 med mye mindre bekymring.

[0024] Is har vesentlig kompresjonsstyrke i området 4 til 12 MPa, men er mye svakere mot bøyning med typisk bøyningsstyrke i området 0,3 til 0,5 MPa. Som vist, får kraften av isflaket 51 som beveger seg på havflaten 12 fremkanten til å skli under havflaten 12 og fikk delen 52 til å brytes av. Med isflaket 51 brutt opp i mindre flak, slik som delen 52 og biten 53, har de mindre delene en tendens til å flyte forbi og omkring riggen 10 uten å påføre støtene eller kreftene fra et stort flak. Det foretrekkes at is ikke tvinges under den flate delen av bunnen av skroget 20, og isavlederen 45 dreier is slik at den strømmer omkring siden av skroget 20. Hvis isen er virkelig tykk, tilpasses isavlederen 45 slik at den forløper nedover i brattere vinkel enn den isbøyende flaten 41 og vil øke bøyningskreftene på isflaket. Ved isavlederen 45 er en isavleder plassert for å forløpe ned fra det flate av bunnen av skroget 20.1 et valgfritt arrange-ment er lammingens vending det flate av bunnen ved den nederste enden av isavlederen 45.

[0025] For ytterligere å motstå kretfene et isflak kan påføre riggen 10, kan føttene 26 på beina tilpasses tilkobling til skjørt 28 satt i havbunnen, slik at når et isflak kommer mot den isbøyende flaten 41, så holder beina 25 faktisk skroget 20 nede og påtvinger bøyningen av isflaket og motstår løftekraften fra isflaket, som i et ekstremt tilfelle kan løfte den nærmeste siden av riggen 10 og skyve riggen over på siden ved å bruke føttene 26 på motsatt side av riggen 10 som toppunkt eller dreieakse. Skjørtene i havbunnen er kjent for andre anvendelser og føttene 26 ville omfatte passende koblinger for feste og frigjøring fra skjørtene etter ønske.

[0026] Det bør antakelig nevnes at skiftet fra en konvensjonell borestilling i åpent vann som vist på figur 2 til en isvernstilling med skroget i vann som vist på figur 3 kan kreve betydelig planlegging og tilrettelegging avhengig av hvilket aspekt av boringen som pågår. Mens noe utstyr kan tilrettelegges for skiftende høyde av dekket 21, kan annet utstyr kreve frakobling eller omkonfigurering for å tilpasses til en ny høyde over havbunnen 15.

[0027] Den istilpassete oppjekkbare boreriggen 10 er konstruert for å arbeide som en konvensjonell oppjekkbar rigg i åpent vann, men er også konstruert for å settes på vannet i en isverntilstand og så gjeninnta den konvensjonelle stillingen eller konfigurasjonen når bølgepåvirkning blir viktig. Det er formen til skroget 20 (så vel som dets styrke) som tilveiebringer isbøyende og -brytende kapabiliteter.

[0028] Et av hensynene som må tas ved drift av en oppjekkbar rigg i forhold med potensiell isdannelse, er til de eksponerte beina 25. For å bidra til å beskytte beina 25 mot is, er isvern 32 for beina festet mellom beinas vertikale pæler 31. På figur 5 er beinas isvern 32 bøyd for gi en avrundet form for å styre eventuell is omkring beina. På figur 6 er beinas isvern 33 relativt flate. Som vist på figurene 7 og 8 er beinas isvern 32 og 33 plassert på beina slik at de strekker seg over, under og tvers over vannlinjen 12, men ikke nødvendigvis over hele den vertikale lengden av hvert bein 25.

[0029] Mens beinas isvern gir en viss beskyttelse for beina, skal det bemerkes at beina 25 og åpningene 27 som kobler dem til skroget 20 er innenfor perimeteret til isavlederen 45, slik at isflakene i mindre grad kommer i kontakt med beina 25 mens riggen 10 er i sin isverntilstand som vist på figur 3 og også kalt skrog-i-vann konfigurasjon. Videre behøver ikke riggen 10 å kunne håndtere enhver isflaktrussel for å gi betydelig merverdi til olje- og gasselskaper. Hvis riggen 10 kan forlenge boresesongen med så lite som en måned, vil dette være en femti prosent forbedring i noen isutsatte områder, og derfor gi en svært reell kostnadsbesparelse for bransjen.

[0030] Avslutningsvis skal det bemerkes at beskrivelse av enhver referanse ikke er en innrømmelse av at den var kjent teknikk for den foreliggende oppfinnelsen, særlig enhver referanse som kan ha publiseringsdato etter denne søknadens prioritetsdag. Samtidig inntas herved samtlige av patentkravene nedenfor i denne detaljerte beskrivelsen eller spesifikasjonen som en ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen.

[0031] Selv om systemene og prosessene som er beskrevet her er beskrevet i detalj, skal det forstås at ulike endringer, erstatninger og tilpasninger kan utføres uten å fravike fra oppfinnelsens idé og omfang som definert av de etterfølgende patentkravene. Fagkyndige på området kan være i stand til å studere de foretrukne utførelsesformene og finne andre måter å utøve oppfinnelsen på som ikke er eksakt som beskrevet her. Det er oppfinnernes hensikt at varianter og ekvivalenter av oppfinnelsen er innenfor patentkravenes omfang, mens beskrivelsen, sammendraget og tegningene ikke skal brukes til å begrense patentvernet. Oppfinnelsen er spesifikt ment å være så omfattende som patentkravene nedenfor og deres ekvivalenter.

Claims (13)

1. En istilpasset oppjekkbar rigg for boring etter hydrokarboner i mulige isforhold i offshoreområder omfattende: et flytende skrog med et relativt flatt dekk på sin øvre del og en isbøyende form langs sin nedre del forlenget nedover og innover omkring skrogets periferi hvor den isbøyende formen forløper fra et område av skroget nær dekksnivået og forløper nedover nær bunnen av skroget; en isavledende del som forløper omkring perimeteret om bunnen av skroget for å lede is rundt skroget og ikke under skroget; minst tre fagverksbein som er plassert innenfor perimeteret om bunnen av det flytende skroget, hvor beina er tilpasset til å bli løftet opp fra havbunnen slik at riggen kan slepes på grunt vann og også forlenges til havbunnen og forlenges videre for å løfte skroget delvis eller helt ut av vannet; en jekkinnretning forbundet med hvert bein for både å løfte beinet fra havbunnen slik at den istilpassete oppjekkbare riggen kan flyte ved skrogets oppdrift og skyve beina ned på havbunnen og skyve skroget delvis opp og ut av vannet når isflak truer riggen og helt ut av vannet når is ikke er til stede; og isvern for beina tilpasset til å beskytte fagverksbeina mot is.

2. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge krav 1, videre omfattende en forankrings-mekanisme forbundet med en fot på hvert bein for å gi tilleggsmotstand mot kreftene et isflak kan påføre riggen.

3. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge krav 1 eller 2, hvor den isbøyende flaten heller oppover og utover fra en hals med mindre dimensjoner til en skulder med større dimensjoner.

4. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge ethvert av de foregående krav, hvor den isbøyende flaten forløper vertikalt minst 8 til 10 eller flere meter.

5. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge krav 4, hvor vinkelen til den isbøyende flaten er i området 30 til 60 grader fra vertikalen.

6. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge ethvert av de foregående krav, hvor den isbøyende flaten omfatter flere relativt flate, skrånende segmenter som forløper omkring riggens periferi.

7. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge ethvert av de foregående krav, hvor fagverksbeina omfatter lange pæler koblet med krysselementer og isvernet for beina er tilpasset utspenning mellom de lange pælene og beskytte beinas krysselementer.

8. Den istilpassete oppjekkbare riggen ifølge ethvert av de foregående krav, hvor isvernet for beina forløper langs beinet fra under vannlinjen til over vannlinjen når den oppjekkbare riggen er plassert for boring mindre enn beinas vertikale lengde langs den vertikale lengden er tilpasset til å utspennes mellom de lange pælene og beskytte krysselementene i beina.

9. En fremgangsmåte for leteboring i isutsatte farvann hvor en letebrønn bores for å bestemme eksistensen og den økonomiske drivverdigheten av hydrokarbonreserver i et undersjøisk reservoar, der fremgangsmåten omfatter: å frembringe en rigg med et flytende skrog med et relativt flatt dekk på sin øvre del og en isbøyende form langs sin nedre del, hvor den isbøyende formen forløper fra et område av skroget nær dekksnivået og forløper nedover nær bunnen av skroget og en isavledende del som forløper omkring perimeteret om bunnen av skroget for å lede is rundt skroget og ikke under skroget; å frembringe minst tre fagverksbein som er plassert innenfor perimeteret om bunnen av skroget, hvor hvert bein omfatter flere vertikalt orienterte pæler koblet sammen med krysselementer og isvern er anbrakt mellom pælene for å beskytte krysselementene mot is; å jekke ned hvert bein slik at føtter nederst på beina kontakter havbunnen og løfter skroget opp og helt ut av vannet når is ikke truer riggen mens riggen borer en brønn på etborested; og å senke skroget ned i vannet til en isvernstilling slik at den isbøyende formen forløper over og under havflaten for å avbøye is som kommer mot riggen for å få isen til å dykke under vann og utsettes for avbøyningskrefter som brekker opp isen hvor isen flyter forbi riggen.

10. Fremgangsmåten ifølge krav 9, videre omfattende trinnet å forankre beina i havbunnen for ytterligere motstand mot kraften fra isflak.

11. Fremgangsmåten ifølge krav 9 eller 10, hvor den isbøyende flaten forløper fra en skulder til en hals og trinnet å senke skroget ned i vannet nærmere bestemt omfatter å å senke skroget ned i vannet slik at halsen er minst 4 meter under havflaten og skulderen er minst 7 meter over havflaten.

12. Fremgangsmåten ifølge ethvert av kravene 9 til 11, videre omfattende trinnet å heve skroget opp og ut av vannet når isflaktrusselen reduseres.

13. En fremgangsmåte for å bore en brønn i isutsatte farvann omfattende bruk av en rigg som definert i ethvert av kravene 1 til 8.