NO311735B1 - Produksjonsenhet for produksjon av olje og/eller gass ved et offshore-anlegg - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en produksjonsenhet for olje og særlig for olje som produseres offshore. Slike produksjonsenheter benyttes for å hente olje eller gass eller olje og gass fra reservoarer som befinner seg under sjø-eller havbunnen. Produksjonsenhetene omfatter typisk en understøttende plattform-mantel som omfatter flere plattformben som står på havbunnen og gir understøttelse for en produksjonsplattform, og på denne er brønnhodet til stige-rørene for brønnen anbragt. Plattform-mantelen gir også støtte for de resterende strukturer som inngår i enheten, særlig den såkalte overbygningen (top-side structure).

Enhetene benyttes for gjennomføring av den opprinnelige boring av brønnen, og også for produksjon fra brønnen, samt såkalte overhalingsoperasjoner som er påfølgende operasjoner som krever adkomst til brønnen under dennes produksjonstid, f.eks. for å bedre produksjonsratene.

Slike overhalingsarbeider krever adkomst til brønnen av flere grunner, f.eks. for å foreta ytterligere målinger i reservoaret ved å introdusere loggeutstyr for service eller installering av elektrisk neddykkbare pumper for å bedre produksjonsratene eller av andre grunner. I de siste årene er slike overhalingsoperasjoner blitt utført stadig hyppigere under bruk av kveilerør eller kontinuerlige rør som er rullet opp på trommel. Det forhold at det benyttes et kontinuerlig, enkelt rør medfører flere fordeler når man skal entre en olje- eller gassbrønn som er i drift og hvor trykket ved brønnhodet kan gå opp til 48 MPa (7.000 psi). Dette betyr at brønnen ikke må "drepes", (dvs. at det ikke blir nødvendig å pumpe ned i produksjonsrøret et fluid med stor egenvekt for å styre trykket i olje- eller gassproduserende sone ved hjelp av det økede hydrostatiske trykk). Kontinuerlige kveilerør har også den fordel at det vil være mulig å passere gjennom røret mens olje og/eller gass blir produsert, uten å for-styrre røret og dets plassering.

Etter at kveilerør ble introdusert, har bruken av disse og anvendelsene av disse øket sterkt, og det er nå ikke lenger uvanlig at kveilerør i tillegg til at de benyttes til å sirkulere forskjellige fluider i brønnhullet, også benyttes til å føre ned forskjellig hydraulisk drevne verktøy og i den senere tid også elektrisk drevet verktøy, slik som elek-triske, neddykkbare pumper i brønnen. For å holde borepro-grammet så kort som mulig, kreves samtidig boring og inter-venering (ned i tilstøtende brønner). Det vil også være mulig å øke høyden til boreplattformen over brønnhodearealet for å tillate samtidig boring og bruk av kveilerør. Den standard-høyden som benyttes for kveilerørutstyr mellom toppen av ventiltrærne i brønnhodet til undersiden av gulvet i boredekket, er typisk 18 meter. Dette gjelder også for fjerning og vedlikehold av pumper nede i borehullet, hvor det kreves plass til å rigge opp borerør, trådforinger og gjennomføring av andre slike operasjoner som kan trenge tilgjengelig til-leggs høy de .

Derved kreves at boremodulen befinner seg på et nivå som er mye høyere enn tidligere, noe som gjør adkomsten til rør-lageret meget vanskeligere og farligere på grunn av stor høydeforskjell. Likeledes blir adkomsten for operatørene til boreplattformen vanskeligere, idet avstanden som kreves for å nå borenivået fra brønnhodearealet blir meget større. Denne høydeforskjellen øker også risikoen for at tunge gjenstander kan falle ned fra en høyde som er farlig for arbeidere som befinner seg nedenfor.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en produksjonsenhet for olje eller gass som overvinner de ovennevnte ulemper og er i stand til å understøtte den økede belastning fra overbygningen.

Det er også et formål med foreliggende oppfinnelse å skape enklere adkomst mellom rørlageret og borenivået for håndtering av borerør og annet utstyr.

Det er dessuten et formål med foreliggende oppfinnelse å oppnå lettere adkomst for personale mellom brønnarealet og borenivået.

Endelig er det et formål med foreliggende oppfinnelse å få en enklere installering av overbygningene på plattform-mantelen og å oppnå en lettere drenering av benyttede materi-aler til sumpbrønner i plattform-mantelen.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en produksjonsenhet for olje eller gass ved offshore-installasjoner, hvilken produksjonsenhet gir adkomst til minst ett lederør eller stigerør for et brønnhode, hvilke(t) rør overfører olje og/eller gass fra reservoaret til brønn-hodet, hvert med et brønnstyringssystem eller ventiltrearrangement som innbefatter avstengningsventiler og minst én tilknytning for et lederør anbragt under brønnstyringssystem-et for å feste lederørene til produksjonsenheten, hvilken produksjonsenhet har en overbygningsdel og et fundament eller en nedre plattform-mantel, hvor den nedre plattform-mantel rager opp over havnivået og ved sin øvre ende understøtter overbygningen, idet overbygningen omfatter en hovedplattform og en boreplattform anbragt over hovedplattformen, hvilken overbygning dessuten omfatter et dekk for overhalingsutstyr og en skinneunderstøttelse for drift og lokalisering av kveilerørutstyr; idet fundamentet omfatter flere generelt vertikale plattformben som er koblet sammen av flere horisontale mantel-elementer, og er særpreget ved at enheten også, inne i den nedre plattformmantel, Omfatter en plattform i mantelen anbragt mellom første hovedplattform og plassert inne i mantelen.

Plattformen som befinner seg inne i plattform-mantelen omfatter tilknytninger for stigerøret. Utkoblingsventilene er fortrinnsvis plassert i plattformen inne i mantelen. Det såkalte ventiltrearrangement for hvert brønnhode, kan også være anbragt på plattformen inne i mantelen.

Plattformen inne i mantelen omfatter fortrinnsvis en platedekket overflate i umiddelbar nærhet av hvert av brønn-hodene for å unngå at spillolje sendes ut i havet og med en gitterstruktur i områder som befinner seg lenger fra brønn-hodene .

Hovedplattformen omfatter fortrinnsvis en lagringsplatt-form for boreutstyr eller en borers rørlager anbragt langs boreplattformen for å muliggjøre en lett forflytning av utstyr mellom boreplattform og lagringsplattformen for utstyr. Olje- eller gass-enheten omfatter også fortrinnsvis et toppdekk med en påbygget slammodul. Utstyrsplattformen er fortrinnsvis anbragt på slammodulen.

Sumpbrønnene (caissons) er koblet direkte til plattformen som befinner seg i plattf orm-mantelen, og toppen av sumpbrønnene befinner seg derfor lavere enn den første hovedplattform når den er i sin installerte posisjon. Det kan dermed skaffes avløp fra hovedplattformens nivå til sump-brønnene i mantelen med en positiv, nedoverrettet helning.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet mer detaljert under henvisning til de følgende tegninger, hvor: Fig. l viser et sideriss av en konvensjonell produksjonsenhet for olje eller gass,

fig. 2 viser et sideriss av en mer nyutviklet produksjonsenhet for olje eller gass utført for bruk med

kveilerør,

fig. 3 viser et sideriss av en produksjonsenhet for olje

eller gass i henhold til foreliggende oppfinnelse, fig. 4 viser en perspektivfremstilling i forstørret måle-stokk av endel av produksjonsenheten for olje eller

gass for offshore-bruk i henhold til fig. 3,

fig. 5 viser et forstørret utsnitt av produksjonsenheten i henhold til fig. 1, og viser en typisk operasjon med samtidig boring og bruk av kveilerør ved an-vendelse av dekket i kappedelen, og

fig. 6 viser en ytterligere forstørret fremstilling som angir forbindelsen mellom dekket i mantelen og sumpbrønnene.

I fig. 1 er det vist en typisk produksjonsenhet eller plattform l for gass eller olje, omfattende støtteben 5 og fagverkselementer 3 som til sammen danner basis eller kappen 2 som er understøttet på havbunnen.

Den normale havbunnen er vist som nivå A. Ved toppen av basis eller mantelen 2, befinner den første hovedplattform (også kalt dekk) 4 seg og denne er plassert ved et nivå som tilsvarer det høyeste nivå som havet vil innta over en hundreårsperiode. Dette nivået er kjent som nivået for hundreårsbølgen. Ved denne første hovedplattform er tilknytningene 12 til lederøret plassert og dessuten ventiltrærne 16 for styring av brønnen, og adgang til disse blir tilordnet fra hovedplattformen eller dekk 4. På dette hoveddekk 4 befinner det seg også et prosessområde 7 og et driftsområde 9. Umiddelbart over hoveddekket 4 befinner det seg en andre plattform (nedenfor også kalt dekk) 13, ofte omtalt som toppdekket eller vaerplattformen, som omfatter en understøt-telse 14 for boreanlegget anbragt i et område som blir be-tegnet som slammodulen. Boligområdene 15 strekker seg oppover fra hoveddekket 4 og fortsetter oppover gjennom toppdekket 13. Over toppdekket 13 befinner boredekket 11 seg, og på dette blir de nødvendige lengder av rør manipulert for inn-føring i den ønskede brønn. Boredekket 11 omfatter normalt skinneganger for sideveis forflytning av rørene til ønsket posisjon på linje med det ønskede lederør. Langs siden av boredekket er det tilrettelagt et lagringsnivå for nye og brukte rør i lengder ved toppen av slammodulen som ofte om-tales som borerens rørstativ 17. En sentral vertikal kran 18 er anbragt over boredekket. De nødvendige rørene manipuleres lett fra rørstativet 17 til boredekket 11 gjennom en såkalt V-dør 19 i den sentrale krankonstruksjonen. Denne konvensjonelle struktur sørger for den ønskede adgang til brønnhodene og mulighet for praktisk manipulering av borerørene.

I fig. 2 er det vist en produksjonsenhet 1 for olje eller gass som ligner på den som er vist i fig. 1, men hvor boredekket 11 er hevet høyere opp over brønnhode-området for å tillate samtidig boring og bruk av kveilerør som nå er for-delaktig for å maksimere produksjonen fra reservoaret. En slik større avstand er f.eks. nødvendig for å gjøre det mulig for kveilerørutstyret å funksjonere tilfredsstillende når det er koblet til brønnhodet. Standardkravet for kveilerør er at det bør være 18 meter fri høyde over toppen av ventiltreets brønnstyringssystem 16. Som det fremgår av fig. 3 er boredekket nå betydelig høyere enn rørstativet som befinner seg på toppen av slammodulen. Denne avstanden mellom rørstativet 17 og boredekket 11 er vist som D i fig. 2. Dette gjør hånd-teringen av rørene og foringsrøret gjennom V-døren 19 til boredekket 11, langt vanskeligere og mer farlig. Dessuten må operatørene tilbakelegge en mye større avstand for å nå boredekket fra hovedplattformen, og dette gjør operasjonene mer tidkrevende og utmattende. Et dekk 20 er anbragt over ventiltrærne for plassering av kveilerøret, trådforingen og for vedlikehold av pumpen nede i røret osv. Ytterligere utstyr er også plassert under boredekket for å gi støtte for disse strukturene (ikke vist).

I fig. 3 og 4 er det vist en produksjonsenhet 1 for of f shore-produks jon av olje eller gass i henhold til en ut-førelse av foreliggende oppfinnelse. Produksjonsenheten 1 har et fundament 2 som rager opp over havnivået og ved sin øvre ende understøtter en første plattform 4, idet fundamentet omfatter flere hovedsakelig vertikalt anbragte plattformben 5 som er sammenkoblet av flere horisontale plattformstag 6 for å danne selve plattformfundamentet. Dette ligner konstruk-sjonene som er beskrevet tidligere og benyttes generelt for olje- eller gassproduksjonsenheter. Fundamentet gir likeledes støtte for overbygningens struktur 8 som i seg selv under-støtter overhalingsutstyret og annet støtteutstyr såvel som boligdekk, helikopterdekk osv.

Det vises igjen til fig. 3 og 4 hvor produksjonsenheten 1 også omfatter en fjerde adkomstplattform eller adkomstdekk 10 som er tilveiebragt under den første plattformen 4 og er anbragt inne i plattform-mantelen 2 og festet til denne. Denne fjerde plattformen 10 utgjør et tørt sted som fortsatt befinner seg høyere enn 100-årsbølgen og dessuten gir adkomst til lederørtilknytningene. Dette gjør det mulig å senke vent ilt rærne 16 på effektiv måte ned fra overbygningen 8 og nivået for hovedplattformen 4 ovenfor. I realiteten vil hovedplattformen 4 bli betydelig hevet for å gi plass til et ekstra dekk under den, slik at dette fortsatt befinner seg over 100-årsbølgen. Brønnhodene 12 til produksjonslederørets stigerør 14 blir dermed plassert på den fjerde tilgangsplatt-form 10 og dette gjelder også sumpbrønnene 2 0 og avstengningsventilene som dermed får en trygg plass med god til-gjengelighet under hovedproduksjonsplattformen.

Den fjerde adkomstplattform 10 blir lokalisert inne i plattform-mantelen i denne utførelse og er vist som endel av plattf orm-mantelen og kan fabrikkeres som en del av denne. Alternativt kan det fjerde adkomstdekk eller dekket som befinner seg inne i mantelen, bli fabrikkert separat og installeres inne i plattform-mantelen når denne befinner seg i ønsket posisjon.

Denne hevningen av hovedplattformen 4 i forhold til lederørene og det tilforordnede utstyr for strømningskon-troll, reduserer vertikalavstanden mellom hovedplattformen 4 og boredekket 11. Værdekket eller toppdekket 13 blir på tilsvarende måte hevet i samme grad som hovedplattformen 4, for derved å få det samme rom tilgjengelig for prosessarealet 7 og driftsarealet 9, samt slam-modulen 14 som foreligger på værdekket 13. Borerens rørstativ 17 blir også tilsvarende hevet med samme høyde over 100-årsbølgen. Høyden til boredekket blir imidlertid opprettholdt ved sin ønskede høyde over toppen til ventiltrærnes strømningskontroll. Derved vil avstanden Dl mellom nivået til rørstativet 17 og boredekket 11 bli redusert tilsvarende, det vil si like mye som hovedplattformen 4 heves over 100-årsbølgen, som igjen tilsvarer høyden til det ytterligere fjerde adkomstdekk 10. Denne hevning av hovedplattformen og tilsvarende moduler slik som boligkvarterer, helikopterdekk, prosessområde, driftsområde og slam-modul, vil normalt ikke betraktes som ønskelig på grunn av hevningen av tyngdepunktet til den totale konstruk-sjon. Oppfinneren har imidlertid funnet at det medfører overraskende fordeler i tilknytning til trygg håndtering av utstyret som er nødvendig og som også må fraktes til og fra boredekket, noe som resulterer i en vektbesparelse som kompenserer for det hevede tyngdepunkt.

Overhalingsdekket 21 er anbragt over ventiltrærne for å tillate anbringelse av og bruk av kveilerør, trådforing, fjerning og vedlikehold av pumper nede i borehullet osv. Utstyret kan håndteres av overliggende portalkraner, luft-putetransport eller trinser etter behov. Tilstrekkelig eksternt arbeidsområde blir tilgjengelig for å flytte det ønskede utstyr inn og ut.

Den fjerde plattformen eller dekket 10 omfatter en til-dekket overflate i umiddelbar nærhet av brønnhodene 12, med spillbeholdere for å unngå lokalt overflyt til sjøen, og med en gitteroverflate i området som ligger langt borte fra brønnhodene.

Flere sumpbrønner blir normalt koblet til overbygningen, f.eks. for å slippe sjøvann inn og/eller for å slippe avfallsvann samt borevæsker og borekaks ut. Ved denne utfør-else blir sumpbrønnene koblet direkte til den fjerde plattform 10, som er formet som endel av plattform-mantelen. Når derfor hovedplattformen og de gjenstående overbygninger blir montert på plattform-mantelen under installering av plattformen l, kan de ønskede forbindelser til plattform-mantelens sumpbrønn gjøres ved forbindelsesrør som fører ned fra hovedplattformen fordi toppen av sumpbrønnene befinner seg lavere enn den første plattform 4. Dermed vil ingen sveising eller forflytning av sumpbrønnene være nødvendig for å koble plattform-mantelen til overbygningen, slik som man må gjøre ved konvensjonelle produksjonsenheter, og installasjonsprosedyr-ene blir derfor forenklet. Dette tillater også en positiv helning mellom det laveste nivå på hovedplattformen og toppen av sumpbrønnene, noe som fører til en bedret strøm av avfallsvann og benyttet borevæske, osv.

Det vises nå til fig. 5 som gir en forstørret fremstilling av produksjonsenheten ved en utførelse i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor boring foretas samtidig med bruk av kveilerør på dekket inne i plattform-mantelen. Dekket 10 inne i plattform-mantelen befinner seg inne i mantelen 2 og er posisjonert umiddelbart under hoveddekket 4 og tillater adkomst til forbindelsesventilene og sikkerhetsventilene for avstengning. Overhalingsdekket er anbragt over hoveddekket og her er overhalingsutstyret og utstyret for kveilerør anbragt og i full drift. Et typisk opplegg for kveilerør 3 0 er vist anbragt på overhalingsdekk 21. Værdekket befinner seg over overhalingsdekket og omfatter et areal 31 over overhalings-arealet på overhalingsdekket som blir fritt for stålkonstruk-sjoner eller andre strukturer og dermed tillater vertikal utvidelse av oppsettet 3 0 for kveilerør.

Det vises nå til fig. 6 som representerer en forstørret fremvisning av detaljene til understøttelsen av sumpbrønnene i dekket inne i plattform-mantelen. Konvensjonelt blir sump-brønnene vanligvis festet til overbygningen etter at overbygningene er blitt anbragt på toppen av plattform-mantelen ved den ønskede brønnlokalisering. Dette kan gjøres ved å trekke sumpbrønnene opp fra plattform-mantelen etter at overbygningene er montert offshore og sveise en støtte til hoveddekket. Alternativt blir et utvidelsesstykke sveiset til sumpbrønnen for å bringe den til samme nivå som hoveddekket. Begge disse fremgangsmåter fører til en betydelig økning av installasjonstiden og forsinker dermed igangsettelsestiden for boring og produksjon. Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse blir imidlertid sumpbrønnene tilført i en forhånds-festet stilling på dekket i plattform-mantelen,og ingen ytterligere installasjon kreves etter at produksjonsenheten er blitt plassert på brønnen.

I fig. 6 er den konvensjonelle fremgangsmåte for feste av sumpbrønnen til hoveddekket 4 på overbygningen, vist med en stiplet linje. Sumpbrønnens forbindelser 41 i henhold til en utførelse av foreliggende oppfinnelse, er vist med hel-trukne linjer og det samme er sumpbrønnene 20 og plattform-mantelene 10 som de er festet til ved det tidspunkt da plattformen fabrikkeres i land. Understøttelse av sumpbrønnene er også tilveiebragt av en føringsanordning 42 på plattform-mantelen, og denne er festet til plattform-mantelens ramme.

Claims (11)

1. Produksjonsenhet for produksjon av olje og/eller gass ved et offshore-anlegg, hvilken produksjonsenhet (1) gir adkomst til minst ett lederør eller stigerør fra et brønnhode (12), hvilket stigerør (14) overfører olje og/eller gass fra et reservoar til brønnhodet, hvert rør (14) med et brønn-styringssystem eller ventiltrearrangement (16) som omfatter avstengningsventiler og minst en tilknytningsanordning for lederør (14) anbragt under brønnstyringssystemet, hvilken produksjonsenhet (1) har en overbygning (8) og et nedre fundament eller plattf orm-mantel (2) som er utformet som separate deler og blir transportert til anlegget som separate deler og montert sammen der, idet den nedre plattf orm-mantel-del (2) i sin monterte tilstand rager opp over havnivået (A) og ved sin øvre ende understøtter den øvre overbygning (8) som omfatter et hoveddekk (4) og et boredekk (13) anbragt over hoveddekket (4) og hvor overbygningsdelen (8) også omfatter et overhalings dekk (21) anbragt over vent il trærne (16) for drift og plassering av en kveilerørenhet (3 0) eller annet overhalingsrelatert utstyr, og hvor plattform-manteldelen (2) omfatter flere hovedsakelig vertikale plattformben (5) sammenbundet av flere horisontale fagverkselementer (6), karakterisert ved at produksjonsenheten (1) også omfatter et ytterligere adkomstdekk (10) i fundament-strukturen (2) anbragt under det første hoveddekket (4) og anordnet inne i fundamentet (2) .

2. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere adkomstdekk (10) i fundamentet (2) omfatter tilkoblinger (12) for stigerørene (14).

3. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere adkomstdekk (10) gir adkomst til avstengningsventilene.

4. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere adkomstdekk (10) er plassert ved nivået til strømstyrings-arrangementene for ventiltrærne og gir adgang til strøm-styringsarrangementene til ventiltreet (16) for hvert brønn-hode (12) .

5. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere adkomstdekk (10) omfatter en tett, platekledd overflate i umiddelbar nærhet av hvert av brønnhodene og en åpen gitterstruktur i områder som ligger i avstand fra brønnhodene (12) .

6. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at produksjonsenheten (1) omfatter et værdekk (13) med en påmontert slammodul.

7. Produksjonsenhet ifølge krav 6, karakterisert ved at et utstyrsdekk (14) er anbragt på slammodulen.

8. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at sumpbrønnene (2 0) er anbragt direkte på adkomstdekket som befinner seg på fundamentet .

9. Produksjonsenhet ifølge krav 8, karakterisert ved at toppen av sumpbrønnene (2 0) er plassert lavere enn det første hoveddekk når enheten (1) er ferdig installert.

10. Produksjonsenhet ifølge krav 9, karakterisert ved at dreneringene fra hovedplattform-nivået til sumpbrønnene (20) er anbragt med positiv helning.

11. Produksjonsenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at overbygningen (8) omfatter et ytterligere dekk for plassering og drift av overhalingsutstyr slik som kveilerør, trådføringer og vedlikeholdsutstyr for pumper plassert nede i brønnhullet.