NO302134B1 - Fremgangsmåte ved installering av brönnlederör - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved installasjon av et "brønnlederør i et marint miljø.

Slike brønnlederør er særlig i bruk i forbindelse med offshore-plattformer. Nærmere bestemt dreier det seg om anvendelse av flotasjonsplugger i slike lederør under deres installering.

I et offshore-miljø blir brønnlederørene installert rett etter at plattformen er festet på plass for å gi støtte til etterfølgende brønnforingsrør eller annet boreutstyr som blir ført gjennom disse. Brønnlederør er normalt store rør som har en diameter på ca. 50 cm eller mer, og ved installering av disse lederørene brukes vanligvis en av de følgende metoder.

Den første metoden (som har avtatt i bruk i industrien på grunn av forbedret utstyr) innbefatter påsveising av stoppere eller løfteører på utsiden av hvert rør. Disse stopperne er opplagret på en ramme (som kan være enten permanent eller midlertidig) som er utformet for å holde hele rørstrengen som henger fra toppen av plattformen, inntil strengen blir selvbærende. Følgelig er antall rørstrenger som kan be-arbeides samtidig begrenset av styrken på rammene og plattformens evne til å motstå slik belastning.

Ved installasjon og ved behov for ytterligere rørlengder, brukes en kran for å løfte hvert rør fra et forsyningsfartøy, reise røret opp og sette det vertikalt på plass. Etterpå, når en ny lengde er sikkert tilført strengen, løfter kranen hele strengen (en jobb i seg selv!) slik at de nedre stopperne kan bli fjernet, for å senke strengen tilsvarende lengden av det nye elementét. Stoppere som er festet til den øverste enden av det nye elementet, ville så danne inngrep med rammeelementene, og hele prosessen ville starte på nytt. Som man skjønner er denne metoden meget langsom og tidkrevende, den er kostbar i form av arbeid, nødvendig kapasitet og tidsfor bruket ved kranen, siden den samme kranen som reiser opp den nye lengden også må løfte hele strengen. En egen mindre kran er ikke i stand til å håndtere begge prosedyrene. Kostnaden ved å fabrikkere stoppere og kostnaden som er forbundet med å fjerne stopperne er ofte betydelig.

En forbedring av denne fremgangsmåte medfører spesiallagde indre og ytre griperedskaper som griper og holder lederørene isteden for de forannevnte stoppere og/eller løfteører. Det nødvendige innvendige griperedskapet er vanligvis festet til kranen mens det ytre griperedskapet vanligvis er festet til plattformen. For denne utførelsen anvender kranen det indre griperedskapet for å heise rørlengden og posisjonere det på rørstrengen før etterfølgende sveising. Det utvendige griperedskapet som støtter strengen under operasjonen, blir kun deaktivert når det er ønskelig å tillate den nye rørlengden å gli igjennom det (kranen støtter hele rør-strengen under denne operasjonen). Selv om denne metoden er hurtigere ved at det ikke er behov for å kontinuerlig tilføre og så fjerne stoppere og/eller løfteører, krever den fremdeles tilførsel av rammeelementer til plattformen for å støtte strengen inntil den blir selvbaerende, og krever også en meget stor kran for både å reise opp det nye elementet og for å senke hele rørstrengen.

For å redusere det nødvendige tidsforbruket med kranen, er det blitt utviklet et nytt system som bruker to utvendig griperedskaper, der det ene er bevegelig i forhold til det andre ved hjelp av en serie av jekker. Med dette systemet, ville en stor kran og det innvendige griperedskapet eller løfteører og slynger, fremdeles bli brukt for å løfte den nye rørlengden og rette den inn med strengen for sveising som før. Etterpå ville likevel et utvendig griperedskap (som er i en oppreist stilling) bli senket ved hjelp av jekkene mot det andre utvendige griperedskapet, idet dette nedre griperedskapet deaktiveres for å tillate strengen å gli gjennom. På denne måten blir hele rørstrengen alltid understøttet av en eller begge av de utvendige griperedskapene og ikke av kranen. Selv om denne metoden eliminerer behovet for stor løfteevne for kranen, er den en meget langsom prosess på grunn av jekkenes makelige tempo og små slag på jekkene. I tillegg er det fremdeles behov for rammeelementene og selve plattformen må fremdeles konstrueres for å motstå den midlertidige belastningen av store installasjonslaster.

Det er således et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for å installere lederør i et offshore-miljø som reduserer behovet for kraner med stor løfteevne. Et annet formål med denne oppfinnelse, er å tilveiebringe en fremgangsmåte som vesentlig reduserer behovet for ytterligere rammeelementer. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som reduserer installasjons-og konstruksjonsbelastningen på plattformen og derved tillater bygging av en mer effektiv og lettere konstruksjon. Et videre formål med denne oppfinnelsen, er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å installere brønnlederør som er hurtigere og lettere å utføre enn de metodene som er kjent i dag.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav.

Fig. 1 illustrerer en tradisjonell metode for å installere

et lederør i et marint miljø.

Fig. 2 viser det samme som fig. 1 sett ovenfra.

Fig. 3 illustrerer den nye fremgangsmåte for å installere

lederør i et marint miljø.

Fig. 4 viser det samme som fig. 3, men sett ovenfra.

Fig.5 viser et riss, delvis gjennomskåret, av en typisk lederørsplugg "brukt i forbindelse med den nye f remgangsmåte.

Idet det innledningsvis refereres til fig. 1 og 2, er det vist en konvensjonell metode for installering av lederør i et marint miljø. I henhold til denne metoden, er en kranlekter eller et forsyningsfartøy 10 oppankret eller på annen måte posisjonert langs plattformen 12 forut for rørinstallasjonen. På grunn av de lange rørlengdene som er aktuelle (det normale er i området fra 15,2 til 61,0 m), blir lastekranen 14 på kranlekteren 10 anvendt for å heve og stikke hvert rør 16 gjennom på innsiden av dets føringer på plattformen 12. Generelt blir det anvendt et innvendige griperedskap 18 sammen med lastekranen 14 for å løfte røret 16 av forsynings-fartøyet 10 og plassere det etter behov. Med en gang røret 16 er riktig installert og festet til toppen av rørstrengen 20, senker lastekranen 14 strengen 20 inntil tilføring av nok et rør 16 er nødvendig. Som et alternativ kunne en serie av utvendige griperedskaper 22 på jekker støtte rørstrengen 20 isteden for kranen 14. Det vil likevel fremdeles være behov for en kran 14 for å løfte og entre røret 16 som vist, og det kan også være nødvendig for å balansere og stabilisere røret 16. Dette legger beklageligvis beslag på kranen 14, og selv om den blir anvendt på denne måten, blir den meget dårlig utnyttet.

Som følge av stor vekt på hvert rør 16 (typisk vektområde fra 5 til 30 tonn på hver, avhengig av lengden), skal det i alle fall ikke så mange rørlengder til før det utgjør en betydelig belastning på plattformen 12, særlig i lys av det faktum at slike plattformer av og til er omtrent 300 m høye målt fra havbunnen. Som en konsekvens av dette blir det nødvendig å installere ytterligere rammeelementer 24 på plattformen 12 for å motstå slik belastning, og for å overføre denne belastningen til bena på plattformen 12. Denne ekstra konstruk-sjons- eller installasjonsvekt, vil være tilstede inntil rørstrengen 20 blir selvbærende. Vekten av rørstrengen 20 krever normalt at det brukes store kraner eller avansert jekkeutstyr for å senke strengen 20.

Videre er det ofte ca. tredve rørstrenger 20 installert på en enkel plattform (se fig. 2), men av nødvendig årsak blir de installert en eller bare noen få av gangen. Dette gjør det således viktig å utvikle en hurtig og pålitelig metode for å installere hver rørstreng 20 for å spare både tid og penger. Det er således klart at både størrelsen på gruppen av rør 16 som kan installeres samtidig, og tiden som trengs for å installere hver rørstreng, er avhengig av installasjons-tempoet.

Det refereres nå til fig. 3, 4 og 5, som viser den nye fremgangsmåte for å installere lederør 16 i et marint miljø. Som man umiddelbart ser, blir en ekstra kran, kranen 26, brukt for å frigjøre kranen 14 fra oppgaver som gjør at den blir dårlig utnyttet. Denne tilleggskranen 26 kan være en plattformmontert kran, eller den kan være en annen kran på lekteren 10. I alle tilfeller blir vekten av rørstrengen betydelig redusert ved å utnytte denne fremgangsmåten, og derved blir det mulig for den mindre kranen 26 å senke rørstrengen 20 til havbunnen. Følgelig er det ofte ingen eller bare en liten økning i utgiftene i forbindelse med å bruke kranen 26, eller en annen passende kran, under rørinstallasjonen. Disse ekstra utgiftene blir imidlertid hurtig inntjent ved det reduserte behovet for større lastekran 14.

I tillegg blir en rørplugg 28 (fig. 5) brukt innvendig i ett eller flere av rørene 16 som danner rørstrengen 20. Pluggen 28 tetter en ende av røret 16 og gjør det derved vanntett, og skulle dets styrke og forholdet mellom diameteren og veggtykkelsen være i det riktige området, kan røret 16 faktisk oppnå en positiv oppdrift når den nedsenkes uten å kollapse. Den strategiske plasseringen av pluggen 28 vil i stor grad redusere belastningen på plattformen 12 ved effektivt å eliminere den ekstra vekten av strengen 20. Hvis det skulle være behov for ekstra last for å senke strengen 20, kan man tillate vann å komme inn i strengen 20 og derved tynge den ned slik at den vil synke heller enn å flyte. Ved å justere vannivået i rørstrengen 20, kan man således oppnå den ønskede oppdrift.

Et direkte resultat av oppdriften som oppnås i strengen 20, er elimineringen av behovet for flere eller forsterkede rammeelementer 24 for å støtte strengen 20 under installa-sjonen. Fordi belastningen på plattformen 12 blir betydelig redusert, kan plattformen 12 i tillegg bli konstruert uten å ta hensyn til disse ekstra kreftene (det betyr at en lettere konstruksjon vil være resultatet). Mindre stoppere og løfteører kan også brukes fordi kreftene på disse inn-retningene blir betydelig redusert. Det samme kan sies om de utvendige griperedskapene 22 hvis de blir brukt, fordi de nå kun behøver å bære en vekt som er en brøkdel av hva de normalt ville ha behov for å bære.

Fig. 5 viser en typisk plugg 28, som er mer detaljert beskrevet i U.S. patent nr. 4.804.018 (Carr et al.). Alternative konstruksjoner kan også brukes, som f. eks. en modifikasjon av de som forhandles av Davis-Lynch Inc. eller andre på dette området. Videre er bruk av injiseringsmørtel, sementpolymermaterialer, gummibaserte materialer eller oppumpbare blærer like brukbart fordi innsiden av røret 16 må være fritt for permanente hindringer etter boring. Nesten det eneste krav er at pluggen 28 skal være vanntett til selv-bæringspunktet, og at den er gjennomborbar etter at strengen 20 er installert, eller mulig å fjerne før neddriving av brønnforingsrør. Det er også viktig at pluggen 28 er i stand til å bli installert på et antall steder langs strengen 20 for derved å forhindre eller kontrollere fyllingen av strengen 20.

Som tidligere nevnt, oppnår et avtettet rørelement av stål nøytral eller positiv oppdrift når forholdet mellom utvendig diameter og veggtykkelsen er omtrent tredve til en (30:1). Denne parameter blir ofte kalt D/t-forholdet. Avtettede rørformede elementer med et D/t-forhold større enn ca. 30:1 vil flyte, mens de med et D/t-forhold mindre enn ca. 30:1 vil synke i vann. Den aktuelle telleren i nøytralpunktforholdet vil variere i avhengiget av tettheten av fluidumsmediet som man senker røret ned i. Imidlertid vil, uavhengig av D/t-forholdet, forseglingen eller pluggingen av rørstrengen 20 for å hindre innstrømming, redusere den negative oppdriften til rørstrengen 20 som følge av forflytningen av vann, og således redusere dens vekt og tilsvarende belastning på kranen 26.

Følgelig kan den effektive vekten av strengen 20 bli betydelig redusert ved å installere pluggen 28 eller en midlertidig forsegling på innsiden av rørstrengen 20, enten i den nedre enden av strengen 20, eller på forhåndsbestemte steder. Dette vil resultere i fordelene som det refereres til over, ved reduksjon av belastningen på plattformen 12. Ved å innføre en eller flere supplerende kraner, kan også lastekranen 14 bli brukt utelukkende for å løfte og føre ytterligere rør 16 på plass (hvor det er behov for høyden til en slik kran), mens den mindre kranen eller kran 26 kan benyttes til balansering og stabilisering av det innførte røret 16. Således vil installasjonsprosedyren bli raskere, og tiden som trengs for å installere hver av de ca. tredve rørstrengene 20, vil bli betydelig redusert.

En ytterligere fordel med den reduserte belastningen på strengen 20, er det faktum at et større antall rør nå kan heises (dvs. ferdigmonterte rørlengder) slik at tempoet på installasjonsprosessen kan økes ytterligere.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er som følger. Pluggen 28 blir installert på den vanlige måten enten innenfor det nederste røret 16 eller på et annet sted avhengig av hvor stor positiv oppdrift som ønskes. I den alternative løsning kunne røret 16 allerede vært neddykkete før pluggen 28 installeres, men dette kan gjøre det nødvendig med ytterligere trinn som består av deballastering av det neddykkede røret 16 etter at pluggen 28 er montert. Til tross for fremgangsmåten for installasjon av pluggen 28, blir rørstrengen 20 senket ved hjelp av tyngdekraften enten ved hjelp av en mindre kran 26 (som kan håndtere slike mindre laster) eller ved hjelp av en rekke av ytre griperedskaper som understøttes på jekker (ikke vist i fig. 3). Skulle den positive oppdriften av strengen 20 bli for stor, kan den bli fylt med vann slik at strengen 20 igjen kan bli senket ved hjelp av sin egen vekt. På denne måten blir lastekranen 14 brukt ene og alene for å reise opp og føre de individuelle rørlengdene 16 på plass. På grunn av kranens 14 store høyde, kan det være mulig å la to eller flere slike rørlengder bli kombinert på forsyningslekteren 10, før disse reises opp. Dette vil halvere det allerede reduserte tidsbehovet for å installere hver rørstreng 20.

Det er også mulig å la to eller flere rørstrenger 20 bli installert samtidig. I henhold til denne prosedyren, senker plattformkranen 26 den andre rørstrengen 20 mens lastekranen 14 reiser opp og fører på plass en rørstreng 20. Når innføringsoperasjonen således er fullført, er det også sannsynlig at senkeoperasjonen på samme måte er fullført slik at lastekranen 14 nå kan reise opp én rør lengde 16 som erstatning for strengen som akkurat har blitt senket mens plattformkranen 26 senker strengen 20 som nettopp er blitt innført. Det er også mulig å installere tre eller flere strenger 20 samtidig, og prosedyren ville være tilsvarende den som nettopp er beskrevet.

Med en gang strengen 20 har oppnådd selvbæring enten ved selvinntrengning eller ved å være blitt drevet, blir både kranen 14 og 26 ledig til å påbegynne installasjonsprosedyren med en annen rørstreng 20. Det blir også mulig å fjerne eller bore ut pluggen 28 etter behov ettersom plattformen 12 ikke vil bli påført noen vesentlig ytterligere last.

Dersom det kun benyttes korte rørlengder 16, er det mulig for den mindre plattformkranen 26 å utføre rørinstallasjonen uten behov for den mye større lastekranen 14. Ved kun å bruke den mindre plattformkranen 26, vil det imidlertid øke tidsbehovet for å installere de forskjellige rørstrengene 20, men kostnaden ved slik installasjon vil bli drastisk redusert siden utgiften med bruk av lastekranen 14 ikke vil bli påført.

Etter at rørstrengene 20 er installert og pluggené 28 er boret ut eller fjernet, kan foringsrør eller brønnrør bli ført inn gjennom strengen for videre undersjøisk produksjon.

En fordel med å velge plugging av den nedre enden av røret 16 og drive rørstrengen 20 til den ønskede nedtrengningsdybde under havbunnen (eller avvisning hvis gjennomtrengning ikke kan oppnås) er at utstyret for boreundersøkelse deretter kan bli utnyttet umiddelbart på innsiden av rørstrengen 20 for å bestemme dens retning og helning uten først å måtte bore eller spyle ut det utborede grunnmaterialet som vil finnes i et rør 16 med åpen ende. Dette i seg selv vil redusere tiden og utgiftene som normalt trengs for å oppnå en operativ eller produserende plattform.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved. installasjon av et brønnlederør i et marint miljø,karakterisert vedfølgende trinn: forsegle et brønnlederør (16) med en vanntett plugg (28); nedsenke nevnte rør (16) fra en opphøyet plattform (12); tilføye ytterligere rørlengder til nevnte rør (16) etter behov for derved å danne en rørstreng (20); justere oppdriften av nevnte streng (20) for å styre senkingen av strengen (20) til havbunnen; og eliminere pluggen (28) fra rørstrengen (20) etter at rørstrengen har oppnådd den ønskede gjennomtrengningsdybde.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at elimineringen av pluggen (28) omfatter gjennombor-ing av pluggen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1. eller 2,karakterisert vedat lederøret (16) og rørstrengen (20) blir senket med en plattformkran (26) og under sin egen vekt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3,karakterisert vedå reise opp hver av de ytterligere rørlengd-ene ved hjelp av en egen lastekran (14) og ved å bruke lastekranen for å stikke hver ytterligere rørlengde gjennom plattformen (12).

5 . Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat lederøret (16) har et forhold mellom diameter og veggtykkelse slik at nevnte rør (16) vil oppnå en ønsket grad av positiv oppdrift.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisertved at nevnte forhold er ca. tredve til en (30:1), der forholdet varierer avhengig av størrelsen på den positive oppdriften og ønsket styrke.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedselektivt å posisjonere pluggen (28) langs rørstrengen (20) i avhengighet av den ønskede grad av oppdrift.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat oppdriften justeres ved å installere en eller flere plugger (28) i rørstrengen (20) etter "behov og/eller ved selektivt å bevirke innstrømning i rørstrengen (20) etter behov.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedinstallering av to eller flere rør-strenger (20) samtidig.

10. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedsammenføyning av to eller flere av rørlengdene før de tilsettes til lederøret (16).