NO313465B1 - Fremgangsmåte og anordning for boring av en fralands- undervannsbrönn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anordning for boring av en fralands-undervannsbrønn.

Det finnes to konvensjonelle fremgangsmåter for boring av en fralands-undervannsbrønn. Den første av disse er å bore og sette et lederør mellom en overflate-plattform og havbunnen, etterfulgt av boring av en overflate-brønn ved bruk av et plattformbrønnhode. BOP'en er plassert på overflatebrønnhodet. Etter-følgende foringsrørstrenger anbringes i overflatebrønnhodet. Brønnen kompletteres ved opphenging av en kompletteringsrørstreng fra brønnhodet og installering av et plattform-ventiltre. En andre fremgangsmåte er å bore og sette et lederør i havbunnen ved bruk av et flytende borefartøy med brønnhodet plassert på bun-nen. En undersjøisk bore-BOP må nedføres på et bore-stigerør til havbunnen og forbindes med havbunnsbrønnhodet. En havbunnsbrønn bores hvoretter forings-rør-hengere anbringes i havbunnsbrønnhodet. Brønnen kompletteres ved å anbringe et konvensjonelt ventiltre på havbunnsbrønnhodet. Et alternativt havbunns-valg er å bruke et horisontalt ventiltre og deretter kjøre rørstrengen.

Etterhvert som industrien beveger seg lenger fra land og utenfor kontinentalsokkelen, øker de aktuelle vanndybder dramatisk etterhvert som reservoarer ned langs siden av kontinentalsokkelen og på havbunnene oppdages. Disse vanndybder utelukker bruk av konvensjonelle plattformer med deres billige boreteknikker. Flytende produksjonsplattformsystemer eller strekkstag-produksjonsplattformsystemer kan brukes, men deres bore-fotspor i reservoaret er begrenset, idet dette krevet perifere produksjonsstøtte-havbunnsbrønner. Havbunnfelter innebærer betydelig komplisert undervanns-arkitektur og krever omfattende, kost-bar rigg-intervensjon.

En måte man har forsøkt å øke fotsporet til en produksjonsplattform på, er å anvende et skråstilt lederør. I et slikt arrangement, er lederøret understøttet i en vinkel ved hjelp av plattformen, slik at det kan innkjøres i vinkel og derved øke sideavstanden mellom plattform-fundamentet og det sted der lederøret møter havbunnen. Et slikt arrangement er imidlertid problemfylt og kostbart, ettersom det krever en spesialkonstruksjon for understøtting av lederøret i en vinkel. Dessuten vi systemet ikke virke på dypt vann uten en viss understøttelse for lederøret ved forskjellige steder mellom overflaten og havbunnen som ikke er tilgjengelige fra en flytende plattform.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for boring av en fra-lands-undervannsbrønn, omfattende installering av en stigerørledning slik at den er hovedsakelig vertikalt understøttet ved et produksjonsdekk som er beliggende hovedsakelig ved havoverflaten og boring av brønnen inn i havbunnen med en vinkel til vertikalretningen, karakterisert ved at stigerørledningen installeres slik at den avviker gradvis videre fra vertikalretningen med økende havdybde, og at stigerørledningen benyttes, idet minste, ved boring og produsering av en brønn.

Ettersom stigerørledningen er hovedsakelig vertikalt understøttet ved produksjonsdekket, er det mulig å bruke konvensjonell plattformbore- og produk-sjonsteknikker som vil bidra til å holde kostnadene ved et minimum. Ettersom stigerørledningen er understøttet ved overflaten og ved havbunnen og avviker gradvis ytterligere i mellompartiet, er det ikke nødvendig med mellomliggende understøttelse, men det kan om nødvendig tilveiebringes ved hjelp av oppdrifts-moduler.

Ved enkelte felt kan reservoaret være temmelig nær havbunnen. I et slikt tilfelle er det utilstrekkelig dybde til at en konvensjonell havbunnsbrønn som star-ter vertikalt ved havbunnen skal kunne avvike i en tilstrekkelig vinkel til å nå reservoar-formasjoner som ikke allerede dreneres ved hjelp av nærliggende vertikal-eller avviksbrønner. Det er følgelig bare et begrenset reservoar-område som kan nås. Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er dette avvik fra vertikalretningen allerede fremskaffet før havbunnen er nådd, slik at mindre avvik er påkrevet i under-grunnen, hvilket muliggjør boring av brønner med større vinkel eller horisontale brønner i stor utstrekning langs reservoaret. Dette gir bedre adgang til reservoarer som ligger nær havbunnen. Den viktigste fordelen ved foreliggende oppfinnelse oppstår imidlertid når vannet er tilstrekkelig dypt til at stigerørledningen kan avvike helt til horisontalretningen ved havbunnen. Når stigerørledningen blir horisontal, er det mulig å forlenge den en betydelig strekning langs havbunnen før det bores inn i havbunnen, slik at bore-fotsporet til en plattform kan økes vesentlig uten boring.

Det er mange forskjellige måte å installere stigerørledningen på. Ifølge en første fremgangsmåte, kjøres stigerørledningen fra et installasjonsfartøy med en tilfestet skliramme, installeres vertikalt og dreibart tilkoplet ved havbunnen, installasjonsfartøyet beveges horisontalt til produksjonsinstallasjonen mens stige-rørledningen mates ut fra installasjonsfartøyet, og stigerørledningen overføres til produksjonsinstallasjonen. Ifølge en andre fremgangsmåte, forskyves produksjonsdekket fra det sted der stigerørledningen er forbundet med en skliramme og blir så fiksert ved havbunnen, stigerørledningen forbindes med en skliramme og mates ned fra produksjonsdekket og manøvreres ut til det ønskede endested ved havbunnen. Ifølge en tredje fremgangsmåte blir stigerørledningen fremstilt på forhånd og slept til bestemmelsesstedet før den fikseres ved produksjonsdekket og fikseres ved havbunnen. I dette tredje tilfellet kan røret slepes ut til like ved havbunnen, og en ende heves til produksjonsdekket. Alternativt kan røret slepes ut og henges av ved plattformen før den nedsenkes til havbunnen og fikseres.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fralands-brønnhode-sammenstilling, omfattende et produksjonsdekk der en stigerørledning er vertikalt opphengt og festet i en vinkel med vertikalretningen ved havbunnen ved hjelp av en fikseringsinnretning, idet en foret brønn strekker seg inn i havbunnen fra fikseringsinnretningen, karakterisert ved at stigerørledningen avviker gradvis fra vertikalretningen med økende dybde, og at stigerørledningen benyttes, i det minste, ved foring og produksjon av en brønn. Dette arrangement gir de samme fordeler med hensyn til å kunne nå reservoarområder nær havbunnen, og øker bore-fotsporet til produksjonsinstallasjonen som omtalt ovenfor.

Stigerørledningen kan være fastlåst til fikseringsinnretningen. For å mulig-gjøre enkel installering og en fikseringsinnretning som kan oppta stigerøret i hvil-ken som helst vinkel, bør stigerørledningen imidlertid fortrinnsvis være dreibart festet til fikseringsinnretningen.

Fikseringsinnretningen er fortrinnsvis i form av en skliramme med et betongfundament eller perler som låser det til havbunnen. Sklirammen kan enkelt transporteres til det riktige sted og kan ganske enkelt festes til havbunnen ved hjelp av fundamentet eller perlene.

Eksempler på fremgangsmåter og sammenstillinger i samsvar med foreliggende oppfinnelse, skal nå beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss av en sammenstilling ifølge et første eksempel,

Fig. 2 viser sammenstillingen ifølge fig. 1 mer detaljert,

Fig. 3A-3D viser detaljer ved elementene ifølge fig. 2, og

Fig. 4 er et skjematisk riss av et andre eksempel.

I fig. 1 er det vist et eksempel på en strekkstag-produksjonsinstallasjon 1 som er viste ved havoverflaten og som er forankret til et eventuelt lagercelle-betongfundament 3 ved hjelp av forankringsstag 4. Et antall stigerørledinger 5A, 5B er opphengt fra produksjonsinstallasjonen, innledningsvis vertikalt, men gradvis avvikende fra vertikalretningen med økende havdybde. Ledningen 5A har tilstrekkelig krumning til at den er horisontal når den når havbunnen 6 og kan strekke seg en betydelig horisontal strekning langs havbunnen. Ved det ønskede sted, ender ledningen 5A ved en skliramme 7 hvorfra det strekker seg en foret brønn 8 mot produksjonsreservoaret 9 der et forlengelsesrør eller en sil 10 kan være plassert. Ledningen 5B er av liknende konstruksjon, med det ene unntak at den ikke er horisontal med havbunnen. Isteden er den festet i en skrå vinkel til sklirammen 7, og den forede brønnen 8 strekker seg i samme vinkel inn i havbunnen.

Detaljene ved det horisontalt forløpende arrangement av ledningen 5A er bedre vist i fig. 2 og fig. 3A-3D, og installasjonen av brønnhodet-sammenstillingen skal nå beskrives i forbindelse med disse tegninger.

Det første trinn ved installasjonen, er å installere stigerørledningen, som i dette spesielle eksempel er en brønn-stigerørledning, fra produksjonsinstallasjonen 1 til sklirammen 7, og som er forbundet med sklirammen festet til havbunnen. Dette kan gjøres på flere måter. For det første kan sklirammen 7 festes til stigerør-ledningens endeparti ved produksjonsplattformen. Stigerørledningen blir da kjørt vertikalt fra produksjonsplattformen og manøvreres ut mot havbunn-målsonen. Når sklirammen 7 er korrekt posisjonert, fikseres den til havbunnen. Ifølge en andre fremgangsmåte kan stigerørledningen, istedenfor å kjøres vertikalt fra produksjonsinstallasjonen, være fremstilt på forhånd og slepes horisontalt til det ønskede sted der den festes til en ende av produksjonsdekket 1. Stigerørledningen blir så plassert på havbunnen, og sklirammen 7 fikseres til havbunnen. Et tredje alterna-tiv som kan benyttes med et installasjonsfartøy istedenfor et strekkstag-produksjonsinstallasjonsdekk, er å anbringe installasjonsfartøyet umiddelbart over sklirammen 7 og kjøre bore-stigerørledningen vertikalt for å feste den til sklirammen 7 som vist i fig. 3D som er forhåndsinstallert på havbunnen, som tidligere beskrevet. Installasjonsfartøyet kan så beveges over til produksjonsplattformen. Enden av stigerørledningen overføres fra installasjonsfartøyet og festes til produksjonsplattformen.

For å feste stigerørledningen til sklirammen 7, forbindes stigerørledningen 5 med et brønnhode 12 som holdes vertikalt og som er dreibart festet til sklirammen 7 som vist i fig. 2 og fig. 3B om en akse 13 slik at det kan beveges gjennom en vinkel på 90° som vist ved pilen 14. Brønnhodet haren svivel-teleskopseksjon 12A som er låst under installasjonsprosessen midtveis i slaget og som frigjøres når systemet installeres for å gi rom for stigerørledning-vridning og varmeutvidel-se. Dette gjelder ikke bare den tredje installeringsmetode som ovenfor beskrevet der brønnhodet 12 innledningsvis må være vertikalt, men også den skråttløpende stigerørledning 5B som vist i fig. 1. Stigerørledningen 5 anbringes i brønnhodet 7 og tettes ved hjelp av trykktetninger 15.

Det neste trinn er å bore fra brønnhodet 12 inn i havbunnen 6 og å installere et lederør. Avhengig av overflateformasjonen kan et hull bores og et lederør installeres, eller lederøret 16 kan kjøres med en innvendig skokrone som roteres ved hjelp av en borkrone med innvendig sko, rotert ved hjelp av en borestreng-turbin. Dette sistnevnte arrangement kan benyttes for å bore gjennom ukonsoli-derte formasjoner nær havbunn-overflaten, slik at lederøret 16 understøtter for-masjonen der et boret hull ellers ville falle sammen under boring. I tilfellet med stigerørledningen 5B, vil lederøret 16 følge stigerørledningens vinkel inn i havbunnen, mens for horisontalarrangementet vist i fig. 2 og 3B, vil lederøret innledningsvis være horisontalt, men vil miste vinkel under påvirkning av tyngdekraften, slik at det fortsetter på skrå nedover gjennom havbunnen til den ønskede dybde. Lede-røret 16 er utstyrt med et anslag som lander i brønnhodet 12 ved hvilket punkt borkronen med innvendig sko fjernes og konvensjonelle boreteknikker kan brukes til å installere en mellomstreng 17, en produksjons-foringsrørstreng 18, som beg-ge anbringes og avtettes i brønnhodet 12, samt et forlengingsrør eller siler 10.

Borelementene kan være utstyrt med et system av ruller som kan drives for å lette deres rotasjon og passasje ned gjennom stigerørledningen. Det kan til og med være nyttig å anvende hydraulikk-kraft for boringen eller for foringsrør-kjøre-systemene, for å skaffe bevegelse langs stigerørledningen 5, særlig der stigerør-ledningen har et langt horisontalt parti.

De tilhørende tilknytnings-foringsrør 19, 20 avhenges ved produksjonsdekket og landes i brønnhodet 12 på samme måte som for konvensjonelle, vertikale tilknytnings-brønnhoder.

Brønnkompletterings-rørstrengen 12 blir nå kjørt fra produksjonsinstallasjonen hele veien til produksjonsformasjonen. Alternativt kan kompletteringsrørstren-gen avhenges i brønnhodet 12. Kompletteringsrørstrengen kan være utstyrt med to overflatestyrte brønnsikringsventiler 22, 23.

Ved å benytte tilknytningsstrengene og landingen av produksjonsrøret i brønnhodet 12, blir det mulig å utføre en frakoplingsoperasjon over brønnhodet 12 etter at brønnen er gjort trygg. For å lette gjentilkopling, kan sklirammen ha et horisontalt rørledning-inntrekkingssystem. Alternativt, hvis det antas at det aldri vil bli nødvendig å frakople lederøret, kan mellom-foringsrørstrengen og produksjons-foringsrørstrengen kjøres direkte opp til produksjonsplattformen uten å landes i skliramme-brønnhodet 12.

Ved produksjonsdekket fjernes en BOP (ikke vist) og et ventiltre 24 av kjent konstruksjon installeres for produksjon. I dette tilfelle er det vist et horisontalt ventiltre som produksjonsrøret løper gjennom og er landet i.

Et andre eksempel på en sammenstilling, er vist i fig. 4. Den eneste for-skjellen mellom denne sammenstilling og den som er vist i fig. 1 gjelder produk-sjonsinstallasjonens beskaffenhet. Istedenfor en strekkstag-produksjonsinstallasjon ved overflaten som vist i fig. 1, har eksemplet i fig. 4 en strekkstag-plattform 25 som er plassert en forholdsvis liten avstand under overflaten 2 og forbundet med et bevegelig borefartøy 26 ved hjelp av et kort bore-stigerør 27. Det bevege-lige borefartøy kan beveges mellom brønnhodene 28 sammen med en bore-BOP 29 og kan således brukes til å bore et antall brønner. I dette tilfelle er boreriggen vertikal ved plattformen 25.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for boring av en fralands-undervannsbrønn, omfattende installering av en stigerørledning (5) slik at den er hovedsakelig vertikalt understøt-tet ved et produksjonsdekk (1, 25) som er beliggende hovedsakelig ved havoverflaten (2) og boring av brønnen inn i havbunnen med en vinkel til vertikalretningen, karakterisert ved at stigerørledningen (5) installeres slik at den avviker gradvis videre fra vertikalretningen med økende havdybde, og at stigerørledningen (5) benyttes, idet minste, ved boring og produsering av en brønn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor boreledningen (5) kjøres fra et installa-sjonsfartøy med en tilfestet skliramme, installert vertikalt og dreibart forbundet ved havbunnen, installasjonsfartøyet beveges horisontalt til produksjonsinstallasjonen mens stigerørledningen mates ut fra installasjonsfartøyet, og stigerørledningen overføres til produksjonsinstallasjonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor produksjonsdekket (25) forskyves fra det sted der stigerørledningen skal festes ved havbunnen (6), stigerørledningen forbindes med en skliramme og mates ned fra produksjonsdekket (1, 25) og manøvreres ut til bestemmelsesstedet ved havbunnen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor stigerørledningen (5) forhånds-frem-stilles og slepes til det riktige sted før den fikseres ved produksjonsdekket (1, 25) og fikseres ved havbunnen (6).

5. Fralands-brønnhodesammenstilling, omfattende et produksjonsdekk (1, 25) der en stigerørledning (5) er vertikalt opphengt og festet i en vinkel med vertikalretningen ved havbunnen (6) ved hjelp av en fikseringsinnretning (7), idet en foret brønn (8) strekker seg inn i havbunnen fra fikseringsinnretningen (7), karakterisert ved at stigerørledningen (5) avviker gradvis fra vertikalretningen med økende dybde, og at stigerørledningen (5) benyttes, i det minste, ved foring og produksjon av en brønn.

6. Sammenstilling ifølge krav 5, hvor stigerørledningen (5) ved hjelp av fikseringsinnretningen (7) er festet i en skrå vinkel med vertikalretningen, og den forede brønnen (8) strekker seg inn i havbunnen med den samme skråvinkel.

7. Sammenstilling ifølge krav 5, hvor stigerørledningen (5) ved havbunnen (6) er horisontal og strekker seg tvers over havbunnen til fikseringsinnretningen (7).

8. Sammenstilling ifølge et av kravene 5 til 7, hvor stigerørledningen (5) er dreibart montert til fikseringsinnretningen.

9. Sammenstilling ifølge et av kravene 5 til 8, hvor fikseringsinnretningen er i form av en skliramme (7) som skal festes til havbunnen.