NO20140731A1 - Offshore boresystem med innkapslede stigerør - Google Patents

Abstract

Offshore boresystem for boring av en undersjøisk brønn innbefatter en flytende plattform, et ytre stigerør som strekker seg fra den undersjøiske brønnen, og et indre stigerør som strekker seg fra den undersjøiske brønnen til plattformen. Det indre stigerøret er omsluttet inne i det ytre stigerøret. Systemet innbefatter også en strekkanordning for det ytre stigerøret for å påføre strekk på det ytre stigerøret. Systemet innbefatter også en strekkanordning for det indre stigerøret som er atskilt fra strekkanordningen for det ytre stigerøret, for å påføre strekk på det indre stigerøret.

Description

Bakgrunn

[0001]Boring av offshore olje- og gassbrønner innbefatter bruk av offshore-plattformer for utnyttelse av undersjøiske petroleums- og naturgassavsetninger. I dypvannsanvendelser blir flytende plattformer (slik som sylinderplattformer, strekkstag-plattformer, plattformer med utvidet dypgående og halvt nedsenkbare plattformer) typisk brukt. En type offshore-plattform, en strekkstagplattform ("TLP", tension leg platform), er en vertikalt fortøyd, flytende konstruksjon som brukes for offshore olje- og gassproduksjon. Strekkstag-plattformen er permanent fortøyd ved hjelp av grupper av trosser, kalt strekkstag, som eliminerer praktisk talt all vertikal bevegelse av TLP-en. En annen type plattform er en sylinderplattform som typisk består av en enkelt vertikal sylinder med stor diameter som strekker seg nede i vannet og bærer et dekk. Sylinderplattformer blir fortøyd til havbunnen i likhet med strekkstagplattformer, men mens den TLP har vertikale strekkstag, har en sylinderplattform mer konvensjonelle fortøyningsliner.

[0002]Offshore-plattformer understøtter typisk stigerør som strekker seg fra ett eller flere brønnhoder eller konstruksjoner på havbunnen til plattformen på havoverflaten. Stigerørene forbinder den undersjøiske brønnen med plattformen for å beskytte fluidintegriteten til brønnen og for å tilveiebringe en fluidledning til og fra brønnhullet.

[0003]Stigerørene som forbinder brønnhodet på overflaten med det undersjøiske brønnhode, kan være tusener av fot langt og uhyre tungt. For å hindre stigerørene fra å knekke under sin egen vekt eller påføre det undersjøiske brønnhode for store påkjenninger, blir det påført en oppadrettet strekkspenning, eller stigerøret blir løftet for å avlaste en del av vekten av stigerøret. Siden plattformer til havs er utsatt for bevegelse på grunn av vind, bølger og strømmer, må stigerørene være under strekk for å tillate plattformen å bevege seg i forhold til stigerørene. Strekkmekanismen må følgelig utøve en betydelig kontinuerlig strekk-kraft på stigerøret innenfor et veldefinert område.

[0004]Et eksempel på en fremgangsmåte for strekking av et stigerør innbefatter bruk av oppdriftsanordninger til uavhengig å bære et stigerør, noe som gjør det mulig for plattformen å bevege seg opp og ned i forhold til stigerrøret. Dette isolerer stigerøret fra hevebevegelsen til plattformen og eliminerer eventuelt økt strekk i stigerøret forårsaket av den horisontale forskyvningen av plattformen som reaksjon på de marine omgivelsene. Denne type stigerør blir referert til som et frittstående stigerør.

[0005]Hydropneumatiske strekksystemer er et annet eksempel på en strekk-mekanisme for stigerør som brukes til å bære disse. Et antall aktive hydrauliske sylindere med pneumatiske akkumulatorer er koplet inn mellom plattformen og stigerøret for å tilveiebringe og opprettholde det nødvendige stigerørstrekket. Plattformresponser på miljømessige tilstander som forårsaker endringer i stigerørlengde i forhold til plattformen, blir kompensert ved at strekksylinderne justerer for bevegelsen.

[0006]Med noen flytende plattformer, er trykkreguleringsutstyret, slik som utblåsingssikringer, tørre fordi det er installert ved overflaten i stedet for på bunnen. Juridiske forskrifter og annen industripraksis kan imidlertid kreve to barrierer mellom fluidene i brønnhullet og havet, et såkalt dobbeltbarrierekrav. Med produksjonsreguleringsutstyret plassert ved overflaten, kan et annet system for utførelse av dobbelbarrierebeskyttelsen være nødvendig.

Kort beskrivelse av tegningene

[0007]For en detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen vil det nå bli vist til de vedføyde tegningene, hvor:

[0008]Fig. 1 viser et offshore boresystem i samsvar med forskjellige utførelses-former; og

[0009]Fig. 2 viser et stigerørsystem som innbefatter et ytre stigerør med et omsluttet indre stigerør.

Detaljert beskrivelse

[0010]Den følgende beskrivelse er rettet mot forskjellige utførelsesformer av

oppfinnelsen. Tegningsfigurene er ikke nødvendigvis i målestokk. Visse trekk ved utførelsesformene kan være vist i overdrevet målestokk eller på en noe skjematisk form, og noen detaljer ved konvensjonelle elementer behøver ikke å være vist for ikke å utydeliggjøre og forvirre. Selv om én eller flere av utførelsesformene kan være foretrukket, skal ikke de beskrevne utførelsesformene tolkes eller på annen måte brukes som noen begrensning av oppfinnelsens omfang, innbefattende patentkravene. Det skal fullstendig innses at de forskjellige lærene i utførelses-

formene som diskuteres nedenfor, kan anvendes separat eller i en hvilken som helst egnet kombinasjon for å frembringe ønskede resultater. En fagkyndig på området vil dessuten forstå at den følgende beskrivelse har et bredt bruksområde, og at diskusjonen av en utførelsesform bare er ment som et eksempel på denne utførelsesformen og ikke har til hensikt å antyde at omfanget av fremstillingen, innbefattende patentkravene, skal begrenses til vedkommende utførelsesform.

[0011]Visse uttrykk er brukt i den følgende beskrivelse og i kravene for å referere til spesielle trekk eller komponenter. Som en fagkyndig på området vil forstå, kan forskjellige personer referere til de samme trekk eller komponenter med forskjellige navn. Dette dokumentet er ikke ment å skjelne mellom komponenter eller trekk som har forskjellige navn, men ikke funksjon. Tegningsfigurene er ikke nød-vendigvis i skala. Visse trekk og komponenter kan her være vist i overdrevet skala eller på en noe skjematisk form, og noen detaljer ved konvensjonelle elementer behøver ikke å være vist for ikke å utydeliggjøre og forvirre.

[0012]I den følgende beskrivelse og i patentkravene er uttrykkene "innbefattende" og "omfattende" brukt på en åpen måte og skal derved tolkes til å bety "innbefattende, men ikke begrenset til ...". Uttrykket "forbinde" eller "kople" er videre ment å bety enten en indirekte eller direkte forbindelse. Hvis dermed en første anordning er forbundet med en annen anordning, kan forbindelsen være gjennom en direkte forbindelse eller gjennom en indirekte forbindelse via andre anordninger, komponenter og koplinger. Uttrykkene "aksial" og "aksialt" slik de er brukt her, betyr generelt langs eller parallelt med en sentral akse (f.eks. midtaksen til et legeme eller en åpning), mens uttrykkene "radial" og "radialt" generelt betyr perpendikulært til den sentrale aksen. En aksial avstand refererer f.eks. til en avstand målt langs eller parallelt med den sentrale aksen, og en radial avstand betyr en avstand målt perpendikulært til den sentrale aksen.

[0013]Det vises nå til fig. 1, hvor en skjematisk skisse av et boresystem 10 til havs er vist. Boresystemet 10 er et tørrmontert UBIS-system og innbefatter en flytende plattform 11 utstyrt med en boremodul 12 som understøtter en heiseanordning 12. Boring av olje- og gassbrønner blir utført ved hjelp av en streng av borerør forbundet med hverandre ved hjelp av borerørskoplinger 14 for å danne en bore-streng 15 som strekker seg ned i sjøen fra plattformen 11. Heisen 12 understøtter et drivrør 16 som brukes til å senke borestrengen 15. Forbundet med den nedre ende av borestrengen 15, er en borkrone 17. Borkronen 17 blir rotert ved å rotere borestrengen 15 og/eller en brønnhullsmotor (f.eks. en slammotor). Borevæske, også referert til som boreslam, blir pumpet ved hjelp av slamresirkulasjonsutstyr 18 (f.eks. slampumper, sikter, osv.) anordnet på plattformen 11. Boreslammet blir pumpet med forholdsvis høyt trykk og volum gjennom drivrøret 16 og ned i borestrengen 15 til borkronen 17. Boreslammet strømmer ut av borkronen 17 gjennom dyser eller åpninger i flaten til borkronen 17. Slammet returneres så til plattformen 11 ved havoverflaten 21 via et ringrom 22 mellom borestrengen 15 og borehullet 23, gjennom det undersjøiske brønnhode 19 på havbunnen 24 og opp gjennom et ringrom 25 mellom borestrengen 15 og et stigerørsystem 26 som strekker seg gjennom sjøen 27 fra det undesjøiske brønnhode 19 til plattformen 11. På havoverflaten 21 blir boreslammet renset og så resirkulert ved hjelp av resirkulasjons-utstyret 18. Boreslammet blir brukt til å avkjøle borkronen 17, til å føre borekaks fra bunnen av borehullet til plattformen 11, og til å utbalansere det hydrostatiske trykket i bergartsformasjonene. Trykkreguleringsutstyr slik som utblåsingssikringer ("UBIS") 20 er plassert på den flytende plattformen 11 og er forbundet med stigerørsystemet 26, noe som gjør systemet til et tørrmontert UIBS-system fordi det ikke er noen undersjøisk UIBS plassert ved det undersjøiske brønnhode 19.

[0014]Som vist på fig. 2, med trykkreguleringsutstyret ved plattformen 11, kan dobbeltbarrierekravet oppfylles ved hjelp av stigerørsystemet 26 som innbefatter et frittstående ytre stigerør 30 med et omsluttet indre stigerør 32. Som vist, omgir det ytre stigerøret 30 i det minste en del av det indre stigerøret 32. Stigerør-systemet 26 er vist brutt opp for å kunne innbefatte detaljer i spesielle snitt, men man vil forstå at stigerørsystemet 26 opprettholder fluidintegritet fra det under-sjøiske brønnhode 19 til plattformen 11.

[0015]Et omsluttet stigerørsystem krever at både det ytre stigerøret 30 og det indre stigerøret 32 blir holdt i strekk for å hindre knekking. Komplikasjoner kan inntreffe i dypvannsomgivelser med høy temperatur fordi forskjellig termisk utvidelse er realisert for det ytre stigerøret 30 og det indre stigerøret 32 på grunn av forskjellige temperatureksponeringer, borevæske med høyere temperatur i motsetning til sjøvann. For å romme forskjellige strekkbehov, er uavhengige strekkanordninger tilveiebrakt for å strekke det ytre stigerøret 30 og det indre stigerøret 32 i det minste noe eller fullstendig uavhengig.

[0016]I denne utførelsesformen er det ytre stigerøret 30 ved sin nedre ende festet til det undersjøiske brønnhode 19 (vist på fig. 1) ved å bruke en passende kopling. Det ytre stigerøret 30 kan f.eks. innbefatte en brønnhodekopling 34 med en inte-grert strekkskjøt som vist. Brønnhodekoplingen 34 kan f.eks. være en ytre tilknytt-ingskopling. Alternativt kan strekkskjøten være atskilt fra brønnhodekoplingen 34. Det ytre stigerøret 30 kan, men behøver ikke, innbefatte andre spesielle stigerør-skjøter slik som stigerørskjøter 36 med innfellinger eller kledninger og sprutsone-skjøter 38. Den øvre enden av det ytre stigerøret 30 termineres i en avleder 40 som dirigerer fluid til et faststoffhåndteringssystem for boremodulen 12 som antydet med pilen 42 for resirkulasjon inn i boresystemet.

[0017]Innbefattet på det ytre stigerøret 30 er også en strekkanordning 44 i form av minst ett oppdriftssystem som tilveiebringer strekk på det eksterne stigerøret 30 uavhengig av plattformen 11. Strekkanordningen 44 for det ytre stigerøret kan være av en hvilken som helst egnet utforming for å tilveiebringe oppdrift, slik som luftkanner, ballonger eller skumseksjoner, eller en hvilken som helst kombinasjon av disse utformingene. Strekkanordningen 44 for det ytre stigerøret kan også være plassert på et annet sted langs det ytre stigerøret 30 enn som vist på fig. 2. Strekkanordningen 44 for det ytre stigerøret kan også være plassert langs eller ved mer enn én posisjon langs det ytre stigerøret 30. Strekkanordningen 44 for det ytre stigerøret forsyner det ytre stigerøret 30 med sin egen strekkspenning og gjør dermed et ytre stigerøret 30 i stand til å bli et frittstående stigerør.

[0018]I denne utførelsesformen, er det indre stigerøret 32 omgitt av det ytre stigerøret 30 og er festet ved sin nedre ende til det undersjøiske brønnhode 19 (fig. 1) eller til et hus eller en hushenger som befinner seg i det undersjøiske brønnhode 19, ved å bruke en passende forbindelsesanordning. Det indre stigerøret 32 kan f.eks. stikke inn i en passende forbindelse i brønnhodet 19 med eller uten rotasjon for å låse det på plass. Det indre stigerøret 32 kan også forbindes inne i den ytre tilknytningskoplingen 34. Det indre stigerøret 32 strekker seg til plattformen 11 inne i det ytre stigerøret 30 og danner et ringrom mellom det ytre stigerøret 30 og det indre stigerøret 32. Det indre stigerøret 32 strekker seg forbi den øvre enden av det ytre stigerøret 30 til plattformen 11. På plattformen 11 er trykkreguleringsutstyret (ikke vist på fig. 2) forbundet med toppen av det indre stigerøret 32 for å tilveiebringe brønntrykksintegritet. En strekkanordning 46 for det indre stigerøret er festet til det indre stigerøret 32 ved den del av det indre stige-røret 32 som strekker seg fra den øvre enden av det ytre stigerøret 30. Strekkanordningen 46 for det indre stigerøret blir understøttet på et strekkdekk 48 på plattformen 11 og strekke det interne stigerøret 32 dynamisk. Dette gjør det mulig for strekkanordningen 46 å justere for bevegelse av plattformen 11 mens det interne stigerøret 32 opprettholdes under riktig strekk. Strekkanordningen 46 for det indre stigerøret kan være et hvilket som helst egnet system slik som et hydro-pneumatisk strekksystem som vist.

[0019]Annet passende utstyr for installasjon eller fjerning av det ytre stigerøret 30 og det indre stigerøret 32, slik som et stigerørkjøreverktøy 50 og en kryssnøkkel 52 kan også være plassert på plattformen 11.

[0020]Stigerørsystemet 26 blir montert ved først å kjøre det indre stigerøret 32 og låse dets nedre ende på plass. Det ytre stigerøret 30 blir så installert ved å omgi det indre stigerøret 32. Under bruk, tilveiebringer det indre stigerøret 32 en returbane til plattformen 11 for borevæsken. Det ytre stigerøret 30 er vanligvis fylt med sjøvann med mindre bore- eller andre væsker strømmer inn i det ytre stigerøret 30.

[0021]I denne utførelsesformen, kan det indre stigerøret 32, når det er installert, fritt bevege seg inne i det ytre stigerøret 30 og blir strukket fullstendig uavhengig av det stigerøret 30. Alternativt, kan det indre stigerøret 32 være plassert i strekk og låst til det ytre stigerøret 30 slik at strekkanordningen 44 for det ytre stigerøret understøtter noe av det nødvendige strekket for det indre stigerøret 32. Alternativt, kan det ytre stigerøret 30 også være strukket og så låst til det indre stigerøret 32 slik at strekkanordningen 46 for det indre stigerøret understøtter i det minste noe av den nødvendige strekkspenningen for det ytre stigerøret 30.

[0022]Selv om foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet i forbindelse med spesielle detaljer, er det ikke ment at slike detaljer skal anses som begrensninger på omfanget av oppfinnelsen bortsett fra i den utstrekning de er innbefattet i de vedføyde patentkrav.

Claims (10)

1. Offshore brønnboresystem for boring av en undersjøisk brønn, innbefattende: en flytende plattform; et ytre stigerør som strekker seg fra den undersjøiske brønnen; et indre stigerør som er omsluttet inne i det ytre stigerøret og strekker seg fra den undersjøiske brønnen til plattformen; en strekkanordning for det ytre stigerøret for å påføre strekk på det ytre stigerøret; og en strekkanordning for det indre stigerøret som er atskilt fra strekkanordningen for det ytre stigerøret, for å påføre strekk på det indre stigerøret.

2. System ifølge krav 1, videre innbefattende brønntrykk-reguleringsutstyr plassert på plattformen og forbundet med det indre stigerøret, idet brønntrykk-reguleringsutstyret er det eneste brønntrykk-reguleringsutstyret for brønnen.

3. System ifølge krav 1, hvor det indre stigerøret er fritt bevegelig inne i det ytre stigerøret.

4. System ifølge krav 1, videre innbefattende at strekkanordningen for det indre stigerøret kan strekke det indre stigerøret uavhengig av det ytre stigerøret.

5. System ifølge krav 1, videre innbefattende at strekkanordningen for det ytre stigerøret kan kan strekke det ytre stigerøret uavhengig av det indre stigerøret.

6. System ifølge krav 1, videre innbefattende at det indre stigerøret kan forbindes med det ytre stigerøret slik at det ytre stigerøret er i stand til å påføre strekk på det indre stigerøret.

7. System ifølge krav 1, videre innbefattende at det ytre stigerøret kan forbindes med det indre stigerøret slik at det indre stigerøret er i stand til å påføre strekk på det ytre stigerøret.

8. System ifølge krav 1, videre innbefattende at strekkanordningen for det indre stigerøret er i stand til å holde det indre stigerøret under dynamisk strekk.

9. System ifølge krav 1, videre innbefattende at strekkanordningen for det ytre stigerøret innbefatter minst én av en luftkanne, en ballong og skum.

10. System ifølge krav 1, hvor det indre stigerøret strekker seg fra en øvre ende av det ytre stigerøret når det er installert.