NO314889B1 - Innretning for krysskopling av stigerör - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for krysskopling av stigerør for overføring av hydrokarboner fra en undersjøisk kilde til et fartøy, hvor stigerørene er opphengt i et dreielegeme og står i forbindelse med en svivelenhet omfattende et antall svivelringer med utløp som er koplet til et rørsystem på fartøyet, idet det mellom stigerørene og svivelenheten er anordnet en blokk som er forsynt med kanaler som forbinder stigerørene med respektive svivelringer, og idet ventilanordninger er anordnet ved toppen av stigerørene og mellom svivelringenes utløp og rørsystemet.

Ved produksjon av hydrokarboner (olje eller gass) til havs benyttes i dag ofte flytende produksjonsfartøyer. Fartøyet holdes i posisjon over et olje- eller gassfelt ved hjelp av passende forankring, og oljen og/eller gassen (produksjonen) ledes inn i fartøyet ved hjelp av stigerør som går fra havbunnen opp til et dreielegeme (turret) på fartøyet

Produksjonen blir ofte overført til fartøyet i flere uavhengige stigerør. På turreten ledes produksjonen gjennom en svivel og inn på fartøyets prosessanlegg. Ved passende anledninger og ca. en gang pr. uke overføres produsert olje til en skytteltanker.

Det er meget viktig at produksjonen kan foregå uavbrutt for å unngå store økonomiske tap, og det er derfor viktig å kunne beskytte seg mot feil som kan forårsake avstengning av produksjonen i ett eller flere av stigerørene.

Det er mulig at feil kan oppstå i tetningssystemet på en av svivelringene etter utløpet fra det tilhørende stigerør. For å stanse lekkasje av olje eller gass må fluidstrømmen gjennom dette stigerør stoppes ved at ventilene inn i og ut av svivelen stenges. Dette kan bety at produksjonen som går fra stigerøret som er forbundet med den nevnte svivelring, stoppes, med stort økonomisk tap som konsekvens.

Fra US 3 602 302 er det kjent et oljeproduksjonssystem omfattende et fartøy med en brønn som strekker seg vertikalt gjennom fartøyet, en bunnforankret svivelanordning som er dreibart opplagret i brønnen og er forsynt med en svivelplattform ved sin øvre ende, et antall fleksible, fluidførende ledninger eller stigerør som strekker seg fra undersjøiske oljebrønner gjennom svivelanordningen opp til svivelplattformen, og en anordning for innføring av verktøystrenger i utvalgte av de fluidførende ledninger.

I dette kjente system utgjør svivelanordningen en turret eller et dreielegeme som strekker seg vertikalt gjennom og er dreibart opplagret i den gjennomgående brønn i fartøyskroget. De fluidførende ledninger eller stigerør strekker seg opp gjennom hele svivelanordningen, og er ved sine øvre ender koplet til holdere på svivelplattformen. På svivelplattformen . er det videre anordnet et rørsystem med tilhørende ventiler som er sammenkoplet i et arrangement som muliggjør formålet med systemet, nemlig 1) selektiv styring av fluidstrømmen i individuelle fluidledninger, og 2) selektiv innføring av en verktøystreng i individuelle fluidledninger. I dette kjente system er fluidledningene/- stigerørene riktignok opphengt i et dreielegeme, nemlig selve svivelanordningen, men de står ikke i forbindelse med en svivelenhet som omfatter et antall svivelringer med utløp som er koplet til et rørsystem på fartøyet, idet det mellom stigerørene og svivelenheten er anordnet en blokk som er forsynt med kanaler som forbinder stigerørene med respektive svivelringer, slik som i den innledningsvis angitte innretning for krysskopling av stigerør.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning som muliggjør at produksjonen fra ett eller flere stigerør på en praktisk, enkel, sikker og rask måte kan omkoples fra en svivelring til en annen, slik at tap av produksjon kan unngås eller begrenses.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en innretning av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at blokken er forsynt med anordninger for selektiv avstengning av kanalene, og med anordninger for selektiv sammenkopling av to eller flere av kanalene.

I en fordelaktig utførelse av innretningen er blokken forsynt med et antall boringer som strekker seg fra blokkens utside og inn i respektive kanaler, og som er forsynt med stengeplugger som hver kan beveges til en stilling i hvilken vedkommende kanal er avstengt.

Ved hjelp av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en innretning som på forhånd er klargjort for de aktuelle omkoplinger, slik at disse kan utføres på sikker og rask måte.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der

fig. 1 viser et vertikalt snittriss av en dreielegeme- og svivelmontasje ifølge kjent teknikk,

fig. 2 viser et eksempel på kanaler i blokken mellom stigerørene og svivelenheten på fig. 1,

fig. 3 viser et tilsvarende snittriss som på fig. 1, hvor blokken er forsynt med anordninger ifølge oppfinnelsen i form av ekstra boringer og stengeplugger,

fig. 4 viser arrangementet på fig. 3 hvor et grenrør er innkoplet mellom to av boringene,

fig. 5 viser et tilsvarende snittriss som fig. 3 og 4, men av en alternativ utførelse hvor blokken er forsynt med indre sammenkoplingskanaler i stedet for ytre grenrør,

fig. 6A og 6B viser eksempler på mulige arrangementer av sammenkoplingskanaler i blokken, og

fig. 7 viser utførelsen ifølge fig. 5 hvor stengepluggene er ført til respektive operasjonsstillinger, slik at væskcstrømmen fra begge de viste stigerør ledes til den øvre svivelring i svivelenheten.

På de forskjellige figurer er tilsvarende deler betegnet med samme henvisningstall.

Fig. 1 viser en konvensjonell installasjon for overføring av hydrokarboner (olje og/eller gass) fra en undersjøisk kilde (ikke vist) til et ikke vist prosessanlegg på et produksjonsfartøy som på figuren bare er antydet ved 1. Fartøyet kan være et såkalt

FPSO-fartøy, dvs. et fartøy for produksjon, lagring og lossing av olje eller gass. Oljen eller gassen overføres via et antall stigerør 2 og en svivelenhet 3 som omfatter en svivelkjerne 4 og et antall svivelringer 5 med utløp 6 som er koplet til respektive rør eller ledninger 7. Rørene 7 inngår i et rørsystem som fører til prosessanlegget på fartøyet.

Stigerørene 2 er opphengt i et dreielegeme i form av en såkalt turret 8 som er opplagret i fartøyet 1 ved hjelp av passende lageranordninger 9, 10, 11. Turreten 8 er forankret til havbunnen ved hjelp av ankerkjettinger (ikke vist), slik at den er stasjonær i forhold til havbunnen mens fartøyet fritt kan dreie om turreten under påvirkning av vind og vær.

Mellom stigerørene 2 og svivelenheten 3 er det anordnet en blokk 12 som er forsynt med kanaler 13 som forbinder stigerørene med respektive svivelringer 5 via tilhørende aksiale løp 14 i svivelkjernen 4. Ventilanordninger i form av stengeventiler 15 er anordnet ved toppen av stigerørene 2, og liknende stengeventiler 16 er anordnet mellom svivelringenes utløp 6 og rørene 7.

Blokken 12 er festet til en understøttende pidestall 17 som på sin side er festet til turreten 8. Videre er svivelringene festet til fartøyet 1 ved hjelp av momentarmer 18.

Fig. 2 viser et eksempel på kanaler 13 i blokken 12, sett ovenfra. I praksis er antall stigerør normalt fra 2 til over 40 (med tilhørende økning i dimensjon på blokken 12 og i kompleksitet med økende antall stigerør). Fig. 2 viser en blokk med fire stigerør. Svivelenheten 3 vil da normalt ha fire svivelringer.

Ved normal produksjon strømmer olje og/eller gass opp fra den aktuelle brønn gjennom stigerørene 2, gjennom stengeventilene 15, kanalene 13 og løpene 14, og via svivelringene 5 ut i rørene 7 i rørsystemet. Når fartøyet dreier om turreten 8, holdes svivelringene i ro i forhold til fartøyet ved hjelp av momentarmene 18, og svivelkjernen 4 roterer inne i ringene 5. Mellom svivelringene og kjernen er det anordnet tetninger 19 som sørger for at væske og gass ikke lekker ut under rotasjonen. Normalt forbindes ett stigerør med én ring, slik at hvert stigerør har sin egen svivelring, selv om det forekommer at flere stigerør forbindes med én ring, eller at ett stigerør forbindes med flere ringer.

Slik som innledningsvis omtalt, kan feil oppstå i tetningssystemet på en av svivelringene. For å stanse lekkasje av olje eller gass, må fluidstrømmen gjennom vedkommende ring stanses ved at de tilhørende ventiler inn i og ut av svivelen stenges. I den konvensjonelle installasjon som er vist på fig. 1, betyr dette at produksjonen gjennom stigerøret som er forbundet med denne svivelring, stoppes, noe som kan medføre et vesentlig økonomisk tap.

Ovennevnte ulempe unngås med innretningen ifølge oppfinnelsen, av hvilken en første utførelse er vist på fig. 3.

Slik det fremgår av fig. 3, er blokken 25 her forsynt med et antall boringer 26,27 som strekker seg fra blokkens utside og inn i respektive kanaler 28.1 den viste utførelse er to boringer 26 anordnet på linje med tilhørende aksiale løp 14 i svivelkjernen 4, mens to ytterligere boringer 27 er anordnet mellom respektive av boringene 26 og en vertikal del av kanalen 28 fra vedkommende stigerør 2.

I hver av boringene 26 er det anbrakt en stengeplugg 29 som kan beveges mellom den viste stilling og en stilling i hvilken vedkommende kanal 28 er stengt. For bevegelse av pluggene er det i den viste utførelse anordnet en gjengestang 30 som er i gjengeinngrep med et lokk eller deksel 31 som dekker og tetter vedkommende boring 26. De to ytterligere boringer 27 er på sin side dekket av et tettende lokk 32. Lokkene 31 og 32 kan hensiktsmessig være festet på tettende måte til blokken 25 ved hjelp av skrubolter (ikke vist).

De to ytterligere boringer 27 kan sammenkoples ved hjelp av et grenrør 33, slik som vist på fig. 4, etter forutgående fjerning av lokkene 32.

Ved anvendelse av den viste innretning manøvreres stengepluggene 29 eksempelvis slik som vist på fig. 4, hvor det er forutsatt at tetningene 19 i den nederste svivelring 5 er begynt å lekke. I dette tilfelle stenges samtlige ventiler 15 og 16, og stengepluggen 29 til venstre på figuren skyves opp til sin stengestilling ved hjelp av gjengestangen 30. Begge svivelringer 5 er nå stengt av. Lokkene 32 løsnes fra blokken, og grenrøret 33 monteres, slik at boringene 27 og dermed stigerørene 2 forbindes med hverandre. Kanalen via grenrøret 33 trykkprøves, og ventilen 15 nederst til høyre på figuren og de øvre ventiler 16 åpnes. Produksjonen kan nå foregå fra begge stigerør 2 inn i en felles svivelring 5, slik som illustrert ved piler på fig. 4. 1 praksis vil det være anordnet grenrør med forskjellige lengder, slik at forskjellige grenrør passer mellom forskjellige tilkoplingspunkter på blokken 25. Med henvisning til fig. 2 kan grenrørene f.eks. være tilpasset slik at ett grenrør passer mellom stigerørene 2 og 2', meins et noe lengre grenrør passer mellom stigerørene 2 og 2".

Tilkoplingspunktene for grenrørene er i den viste utførelse anordnet på undersiden av blokken 25. De kan imidlertid også være anordnet på toppen eller på siden av blokken, avhengig av hvor det er mest praktisk å plassere slike tilkoplingspunkter i hvert enkelt tilfelle.

Fig. 5 viser en alternativ utførelse av krysskoplingsinnretningen ifølge oppfinnelsen. 1 denne utførelse benyttes ikke separate grenrør slik som i utførelsen ifølge fig. 3 og 4.1 stedet omfatter innretningen en blokk 37 som er forsynt med et antall indre sammenkoplingskanaler 38 som danner forbindelse mellom to eller flere boringer 39 som er vist å være anordnet på tilsvarende måte som boringene 26 i blokken 25 på fig. 3.1 boringene 39 er det anbrakt stengeplugger 40 som svarer til stengepluggene 29 på fig. 3 og som manøvreres ved hjelp av gjengestenger 41. I den stilling som er vist på fig. 5, avstenger pluggene 40 de respektive sammenkoplingskanaler. Ved hjelp av det viste arrangement kan stengepluggene 40 manøvreres for å danne forbindelse mellom valgte stigerør 2 og valgte svivelringer 5 via respektive sammenkoplingskanaler 38, slik som beskrevet i forbindelse med fig. 7.

Fig. 6A og 6B viser blokken 37 og to forskjellige konfigurasjoner av sammenkoplingskanaler. Begge figurer viser en blokk med fire tilhørende stigerør 2, på liknende måte som i utførelsen ifølge fig. 2.1 alternativet ifølge fig. 6A er kanalene 38' sammenkoplet i et sentralt knutepunkt 42, slik at hvilket som helst stigerør 2 kan forbindes med hvilken som helst svivelring 5 via det tilhørende aksiale løp 14 i svivelkjernen. I alternativet ifølge fig. 6B danner de to sammenkoplingskanaler 38" forbindelse mellom utvalgte boringer 39, for å danne forbindelse mellom forutbestemte stigerør og svivelringer. Innretningen er således klargjort for spesifikke omkoplinger.

Også ved denne utførelse foretas omkopling etter at man har registrert en lekkasje i tetningene til en svivelring. Det henvises i denne forbindelse til fig. 7 hvor det er forutsatt at den nedre svivelring S har begynt å lekke. Ventilene 15 og 16 til de aktuelle stigerør og svivelringer stenges, og den stengeplugg 40 som skal stenge av svivelringen som lekker, dvs. den venstre plugg på fig. 7, skyves opp til sin øvre stengestilling ved hjelp av gjengestangen 41. Den stengeplugg 40 som skal danne en ny forbindelse til en alternativ svivelring, dvs. den høyre stengeplugg på fig. 7, trekkes ned til den viste, nedre stilling i hvilken den aktuelle sammenkoplingskanal 38 åpnes. Stengeventilene 15 og 16 åpnes igjen, og produksjonen kan da fortsette fra samtlige stigerør.

Slik det fremgår av fig. 7, er tetninger 43 hhv. 44 anordnet i forbindelse med stengepluggene 40 i disses nedre og øvre stillinger, for å unngå lekkasje forbi pluggene.

Omkoplingsarrangementet i innretningen ifølge oppfinnelsen kan selvsagt også benyttes dersom det aktuelle fluid går i motsatt retning.

Claims (9)

1. Innretning for krysskopling av stigerør for overføring av hydrokarboner fra en undersjøisk kilde til et fartøy (1), hvor stigerørene (2) er opphengt i et dreielegeme (8) og står i forbindelse med en svivelenhet (3) omfattende et antall svivelringer (5) med utløp (6) som er koplet til et rørsystem (7) på fartøyet, idet det mellom stigerørene (2) og svivelenheten (3) er anordnet en blokk (25; 37) som er forsynt med kanaler (28) som forbinder stigerørene (2) med respektive svivelringer (5), og idet ventilanordninger (15, 16) er anordnet ved toppen av stigerørene (2) og mellom svivelringenes (5) utløp og rørsystemet (7),karakterisert vedat blokken (25; 37) er forsynt med anordninger (29; 40) for selektiv avstengning av kanalene (28), og med anordninger (33; 38) for selektiv sammenkopling av to eller flere av kanalene (28).

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert vedat blokken (25; 37) er forsynt med et antall boringer (26; 39) som strekker seg fra blokkens utside og inn i respektive kanaler (28), og som er forsynt med stengeplugger (29; 40) som hver kan beveges til en stilling i hvilken vedkommende kanal (28) er avstengt.

3. Innretning ifølge krav 2,karakterisert vedat stengepluggene (29; 40) er bevegelige ved hjelp av respektive gjengestenger (30; 41), idet hver gjengestang er i gjengeinngrep med et deksel (31) over vedkommende boring (26).

4. Innretning ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat blokken (25) er forsynt med et antall ytterligere boringer (27) som strekker seg fra blokkens utside og inn i respektive kanaler (28), og som normalt er avstengt av tilhørende lokk (32), idet det er anordnet et antall grenrør (33) for tilveiebringelse av forbindelse mellom utvalgte av de ytterligere boringer (27) etter fjerning av disses lokk (32).

5. Innreming ifølge krav 4,karakterisert vedat grenrørene (33) har forskjellige lengder, for å tillate sammenkopling av boringer (27) med forskjellig innbyrdes avstand.

6. Innretning ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat blokken (37) er forsynt med et antall indre sammenkoplingskanaler (38) som danner forbindelse mellom i det minste noen av boringene (39), og som er innrettet til å avstenges av stengepluggene (40), idet stengepluggene kan manøvreres for å danne forbindelse mellom valgte stigerør (2) og valgte svivelringer (5) via respektive sammenkoplingskanaler (38).

7. Innretning ifølge krav 6,karakterisert vedat sammenkoplingskanalene (38<*>) ved sin ene ende er sammenkoplet i et felles knutepunkt (42), slik at hvilket som helst stigerør (2) kan forbindes med hvilken som helst svivelring (5).

8. mnretning ifølge krav 6,karakterisert vedat sammenkoplingskanalene (38") er innrettet til å danne forbindelse mellom utvalgte boringer (39), for å danne forbindelse mellom spesifikke stigerør (2) og svivelringer (5).

9. Innretning ifølge ett av kravene 2-8,karakterisert vedat blokken (37) er forsynt med tetningsanordninger (43, 44) for tetning mellom blokken (37) og stengepluggene (40).