NO20141060A1

NO20141060A1 - Offshoresystem med undervannsstigerør

Info

Publication number: NO20141060A1
Application number: NO20141060A
Authority: NO
Inventors: William F Puccio; David Cain; Shian Jiun Chou
Original assignee: Cameron Int Corp
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2014-09-22
Also published as: GB201415147D0; SG11201405313XA; GB2518056A; WO2013134265A1; US20130230358A1; GB2518056B; SG10201506337VA; US20150337514A1

Abstract

Et offshoresystem med et undervannsstigerør, innbefattende en flytende plattform og et undervannsstigerør bestående av rørstykker. Et stigerør-strekksystem kompenserer for bevegelse av plattformen samtidig som det gir strekk i stigerøret. Minst to av stigerørstykkene er forbundet med et koplingsledd slik at en andel av stigerøret tåler å settes under trykk uten å bule.

Description

Bakgrunn

[0001] Boring av og produksjon fra olje- og gassbrønner på havbunnen inkluderer bruk av offshoreplattformer for utvinning av undersjøiske petroleums- og naturgassforekomster. Ved dypvannsoperasjoner anvendes typisk flytende plattformer (så som spar-plattformer, strekkstagplattformer, "extended draft"-plattformer og halvt nedsenkbare plattformer). Én type offshoreplattform, en strekkstagplattform ("TLP" - Tension Leg Platform), er en vertikalt forankret flytende struktur som anvendes for offshore olje- og gassproduksjon. TLP-plattformen er permanent forankret av grupper av fortøyninger, kalt strekkstag eller spennkabler, som fjerner praktisk talt all vertikal bevegelse av TLP-plattformen som følge av vind, bølger og strømmer. Spennkablene holdes under strekk til enhver tid ved å sikre netto positiv oppdrift på TLP-plattformen under alle omgivelsesforhold. Spennkablene holder TLP-plattformen stivt fast mot vertikal forskyvning og hindrer således i all vesentlighet hiv-, stamp- og rullbevegelse, men hindrer i mindre grad sideveis forskyvning av TLP-plattformen og tillater således en begrenset jag-, svai- og girbevegelse. En annen type plattform er en spar-plattform, som typisk består av en singel vertikal sylinder med stor diameter som strekker seg ned i vannet og understøtter et dekk. Spar-plattformer forankres til havbunnen på tilsvarende måte som TLP-plattformer, men mens en TLP-plattform har vertikale strekkfortøyninger, har en spar-plattform mer tradisjonelle forankringsliner.

[0002] Offshoreplattformene støtter typisk stigerør som strekker seg fra ett eller flere brønnhoder eller andre strukturer på havbunnen til plattformen på havoverflaten. Stigerørene forbinder havbunnsbrønnen med plattformen for å beskytte brønnens fluidintegritet og for å tilveiebringe en fluidkanal til og fra brønnhullet. Under boreoperasjoner blir et borestigerør anvendt for å opprettholde fluidintegritet i brønnen. Etter at boringen er avsluttet, blir et produksjonsstigerør installert.

[0003] Stigerørene som forbinder overflatebrønnhodet med havbunnsbrønnhodet kan være mer enn tusen meter lange og ekstremt tunge. For å holde stigerørene så lette som mulig er de utformet slik at de ikke er i stand til å bære sin egen vekt, selv ikke når de befinner seg i vann. Koplingsleddene som anvendes for å koble sammen lengder av enkelte stigerør, f.eks. produksjonsstigerør, er utformet slik at de er svakere enn selve stigerørstykkene. Et eksempel på et slikt koplingsledd er en muffekopling hvor endene av to tilstøtende stigerørstykker begge skrus inn i koplingsleddet. Når stigerøret utsettes for betingelser som overstiger driftsgrenseverdier, vil koplingsleddene være de første komponentene som svikter.

[0004] For å hindre at stigerørene buler under sin egen vekt eller at det legges for mye belastning på havbunnsbrønnhodet, blir en oppadrettet strekk påført, eller stigerøret blir løftet, for å avlaste en del av stigerørets vekt. Siden offshoreplattformer blir gjenstand for bevegelse som følge av vind, bølger og strømmer, må stigerørene settes under strekk for å tillate plattformen å bevege seg i forhold til stigerørene. Forspenningsmekanismen må derfor utøve en hovedsakelig kontinuerlig strekkraft på stigerøret innenfor et veldefinert område for å kompensere for plattformens bevegelse.

[0005] Hydro-pneumatiske strekksystemer er et eksempel på en stigerør-forspenningsmekanisme som anvendes for å støtte opp stigerør. Et flertall aktive hydraulikksylindere med trykkluftakkumulatorer er tilknyttet mellom plattformen og stigerøret for å skape og opprettholde den nødvendige strekken i stigerøret. Plattformresponser til omgivelsesforhold som forårsaker endringer i stigerørets lengde i forhold til plattformen blir kompensert ved at forspenningssylindrene justerer for bevegelsen.

[0006] Uansett hvilken type strekksystem som anvendes må systemet være utformet for å imøtekomme vekt- og bevegelsestrekk for hvert stigerør. Imidlertid kan enkelte stigerør kreve så mye forspenning at lastene som overføres til plattformen overstiger de nedre tillatelige lastkravene for plattformen. En måte å imøtekomme stigerør når lastkravene overstiger plattformens grenser er nødvendig.

Kort beskrivelse av tegningene

[0007] For en detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen vil det nå bli henvist til de vedlagte tegningene, der:

[0008] Figur 1 viser et offshore bore- eller produksjonssystem i samsvar med forskjellige utførelsesformer;

[0009] Figur 2 viser betraktninger av forskjellige deler av stigerørsystemet i figur 1;

[0010] Figur 3 viser en første eksempel på et koplingsledd i samsvar med forskjellige utførelsesformer; og

[0011] Figur 4 viser et annet eksempel på et koplingsledd i samsvar med forskjellige utførelsesformer.

Detaljert beskrivelse

[0012] Beskrivelsen som følger tar for seg forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen. Figurene i tegningene er ikke nødvendigvis målrette. Enkelte trekk i utførelsesformene kan være vist med overdreven størrelse eller i en noe skjematisk form, og noen detaljer ved tradisjonelle elementer kan være utelatt for å bedre oversikten og gjøre beskrivelsen mer konsis. Selv om én eller flere av disse utførelsesformene kan være foretrukne, skal ikke de viste utførelsesformene forstås, eller på annen måte anvendes, som en begrensning av rammen til oppfinnelsen, inkludert kravene. Det skal være klart at de forskjellige idéene i utførelsesformene som omtales nedenfor kan anvendes hver for seg eller i en hvilken som helst passende kombinasjon for å oppnå ønskede resultater. Videre vil fagmannen forstå at den følgende beskrivelsen har generell gyldighet, og at beskrivelsen av en gitt utførelsesform er kun ment som et eksempel på denne utførelsesformen og ikke ment å antyde at rammen til oppfinnelsen, inkludert kravene, er begrenset til denne utførelsesformen.

[0013] Forskjellige ord og betegnelser er anvendt gjennom hele den følgende beskrivelsen og i kravene for å henvise til bestemte trekk eller komponenter. Som fagmannen vil forstå kan forskjellige personer omtale samme trekk eller komponent med forskjellige navn. Dette dokumentet har ikke til hensikt å skille mellom komponenter eller trekk som er forskjellige i navn, men ikke i funksjon. Figurene i tegningene er ikke nødvendigvis målrette. Noen trekk og komponenter heri kan være vist med overdrevet størrelse eller i en noe skjematisk form, og enkelte detaljer ved tradisjonelle elementer kan være utelatt for å bedre oversikten og gjøre beskrivelsen mer konsis.

[0014] I den følgende beskrivelsen og i kravene er ordene "innbefatte", "inkludere" og "omfatte", og varianter av disse, anvendt på en inkluderende måte, og skal således forstås å bety "inkluderer, men er ikke begrenset til..." Videre er ordet "koble" eller "kobler" ment å henvise til enten en indirekte eller en direkte forbindelse. Dersom en første anordning er koblet til en andre anordning, kan denne forbindelsen således være gjennom en direkte forbindelse, eller gjennom en indirekte forbindelse via andre anordninger, komponenter og forbindelser. Videre, som de anvendes her, betyr ordene "aksial" og "aksialt" generelt langs eller parallelt med en senterakse (f.eks. senteraksen til et legeme eller en port), mens ordene "radial" og "radialt" generelt betyr vinkelrett på senteraksen. For eksempel henviser en aksial avstand til en avstand målt langs eller parallelt med senteraksen, og en radial avstand betyr en avstand målt vinkelrett på senteraksen.

[0015] Figur 1 viser en skjematisk betraktning av et offshoresystem 10.1 dette eksempelet er systemet 10 et offshore produksjonssystem og innbefatter et stigerør 14 mellom en flytende plattform eller et fartøy 16 og et undervanns-brønnhode 12 på havbunnen 13. Siden det viste eksempelet er et produksjonssystem, er stigerøret utført som et produksjonsstigerør. Imidlertid må det forstås at offshoresystemet 10 og stigerøret 14 også kan være utført og innrettet for boreoperasjoner i samsvar med forskjellige utførelsesformer. Som vist i figur 1 kan fortøyningsliner eller spennkabler 15 være tilveiebragt for å knytte den flytende plattformen 16 til havbunnen.

[0016] I eksempelet vist i figur 1 er stigerøret 14 forbundet med plattformen 16 (i dette eksempelet en plattform av SPAR-type). Andre typer flytende strukturer 16 som kan bli anvendt med oppfinnelsen inkluderer flytende produksjons-, lagrings-og avlastings-(FPSO)-systemer, halvt nedsenkbare plattformer, strekkstagplattformer (TLP-plattformer) og andre kjent for fagmannen. Forbindelsen mellom havbunnsbrønnhodet 12 og plattformen 16 tilveiebragt av stigerøret 14 muliggjør fluidkommunikasjon derimellom.

[0017] I figur 2 er stigerøret 14 vist oppstykket for å kunne innlemme detaljer om spesifikke deler, men det må forstås at stigerøret 14 opprettholder fluidintegritet fra havbunnsbrønnhodet 12 til produksjonsutstyret på plattformen 16.

[0018] Plattformen 16 har et mesanindekk 20, strekkpåføringsdekket 22 og et produksjonsdekk 24 beliggende over havnivået 21. Som vist innbefatter stigerøret 14 et strekkstykke 34 og et overgangsstykke 36. Stigerøret 14 er tilknyttet ved sin nedre ende til havbunnsbrønnhodet 12 ved anvendelse av en passende forbindelse. Foreksempel kan stigerøret 14 innbefatte en brønnhodekopling 40 med et integrert belastningsstykke som vist. Som et eksempel kan brønnhode- koplingen 40 være en "tie-back"-kopling. Alternativt kan belastningsstykket være atskilt fra brønnhodekoplingen 40. Stigerøret 14 kan, men trenger ikke innbefatte andre spesifikke stigerørlengder, så som stigerørlengder 42 med profileringer (strakes) eller strømlinjebekledninger (fairings) og skvalpesonelengder 44. Den øvre enden av stigerøret 14 terminerer i et overflatebrønnhode og produksjonstre 50 på mesanindekket 20.

[0019] Et stigerør-strekksystem 60 er tilknyttet stigerøret 14 i strekkstykket 34 ved å anvende en strekkring 62 på stigerøret 14. Stigerør-strekksystemet 60 er understøttet på strekkpåføringsdekket 22 og påfører strekk i stigerøret 14 dynamisk. Dette setter strekksystemet 60 i stand til å justere for bevegelsen av plattformen 16 samtidig som det holder i det minste en del av stigerøret 14 under strekk. Stigerør-strekksystemet 60 kan være et hvilket som helst passende system, så som et hydro-pneumatisk strekksystem med forspenningssylindere 64 som vist. Antallet forspenningssylindere som anvendes kan variere avhengig av utformingen av systemet 10.

[0020] Selv om strekksystemet 60 er i stand til å kompensere for bevegelsen av plattformen 16, er ikke strekksystemet 60 konstruert for å tilveiebringe all strekken nødvendig i stigerøret 14 for å hindre buling. For å hindre at stigerøret buler, innbefatter stigerøret 14 trykkoplinger 80 som er utformet slik at de er sterke nok til at i det minste en del av stigerøret 14 er i stand til å ta opp en trykklast. Antallet og posisjoneringen av trykkoplinger vil avhenge av de dimensjonerende lastene og uformingen av systemet 10 og stigerøret 14. Det må forstås at trykkoplinger 80 ikke trenger å bli anvendt over hele lengden til stigerøret 14. I stedet trenger stigerøret 14 bare innbefatte minst én trykkopling 80 slik at en del av stigerøret 14 tåler å settes under trykk. På denne måten trenger ikke strekksystemet 60 å tilveiebringe hele forspenningen som stigerøret 14 ellers ville trenge for å hindre buling. Den fulle lasten nødvendig for å støtte opp stigerøret 14 trenger derfor ikke bli overført til plattformen 16, og plattformen 16 kan bli anvendt for å støtte opp et stigerør 14 som er tyngre enn det som det ellers ville ha vært i stand til.

[0021] Figur 3 viser et eksempel på en trykkopling. I dette eksempelet er trykkoplingen 80a en hann- og hunnkopling innbefattende en pinne 82 og en muffe 84. Trykkoplingen 80a kan være utformet slik at den er enda sterkere enn selve stigerørstykket.

[0022] Figur 4 viser et annet eksempel på en trykkopling. I dette eksempelet er trykkoplingen 80b en flenskopling, som typisk er utformet slik at den er sterkere enn andre typer koplingsledd. Flenskoplingen 80b inkluderer et legeme med en flens 88 og en hals 86 for hver stigerørende. Stigerørenden blir koblet til halsen 86 enten gjennom sveising, krympepasning eller en annen passende sammen-føyningsmetode. Når de er tilknyttet, blir stigerørstykkene sammenføyd med strammebolter som føres gjennom de tilstøtende flensene på koplingsleddet 80b.

[0023] Selv om foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet med hensyn til spesifikke detaljer, er det ikke meningen at disse detaljene skal anses som begrensninger av oppfinnelsens ramme, bortsett fra i den grad de er inkludert i de vedføyde kravene.

Claims

1. Offshoresystem for en havbunnsbrønn, innbefattende: et undervannsstigerør innbefattende rørstykker; et stigerør-strekksystem i stand til dynamisk å kompensere for bevegelse samtidig som det gir strekk i stigerøret; og der minst to av stigerørstykkene er koblet sammen med et koplingsledd slik at en andel av stigerøret er i stand til å motstå en trykklast.

2. System ifølge krav 1, videre innbefattende flere koplingsledd.

3. System ifølge krav 1, hvor koplingsledd sammenføyer stykker av undervannsstigerøret fra bunnen av stigerøret og så høyt opp som stigerøret er utformet for å være under trykk når det er montert.

4. System ifølge krav 1, hvor hvert koplingsledd innbefatter en pinne og en muffe.

5. System ifølge krav 1, hvor hvert koplingsledd innbefatter et legeme innbefattende en flens og en hals ragende utfra flensen.

6. System ifølge krav 1, hvor i det minste noe av støttelasten for stigerøret blir overført til koplingsleddet og strekksystemet tilveiebringer all den nødvendige forspenningen som stigerøret ellers ville trenge for å hindre buling uten koplingsleddet.

7. System ifølge krav 1, hvor strekksystemet kan være utformet for kun å støtte en vekt som er mindre enn nødvendig for å sette undervannsstigerøret i strekk.

8. System ifølge krav 1, hvor strekksystemet er i stand til å støtte et stigerør som er tyngre enn strekksystemet er utformet for å støtte.

9. System ifølge krav 1, hvor stigerøret er én av et produksjonsstigerør eller et borestigerør.

10. System ifølge krav 1, hvor stigerør-strekksystemet innbefatter en dynamisk stigerørstrekker.