NO315129B1 - Rörinjeksjonssystem for oljefelt-operasjoner - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Denne oppfinnelse angår generelt rørinjeksjonssystemer for bruk véd boring og/eller injeksjons-børnnboringer og nærmere bestemt nye land- og undervanns-rørinjeksjonssystemer og nye injektorhoder som også er automatisk fjern-styrbare for kjøring av rørstrenger og bunnhull-sammenstillinger i brønnboringer.

TEKNIKKENS STILLING

Borerigger og overhalingsrigger anvendes for kjøring av borerør, pro-duksjonsrør eller foringsrør inn i brønnboringer under bore- eller serviceoperasjoner. Slike rigger er dyre og bore- og serviceoperasjonene er tidkrevende. For å minske eller minimere tiden og kostnadene som medgår ved bruk av skjøtete rør eller skjøtete rørstrenger, bruker operatører ofte kveilrør istedenfor å utføre bore-og/eller overhalingsoperasjoner.

Under de tidligere anvendelser av kveilrør, ble forholdsvis små kveilrør (typisk omtrent en tomme i ytterdiameter) brukt. Bruk av kveilrør med liten diameter begrenser den fluidmengde som kan injiseres nedihull, størrelsen av trykkraft som kan overføres gjennom kveilrøret til bunnhull-sammenstillingen, størrelsen av den strekkbelastning som kan anbringes på kveilrøret, størrelsen av det dreiemoment rørstrengen kan motstå, typen og vekten av de verktøy som kan anvendes for å utføre bore- eller serviceoperasjoner, samt lengden av rørstrengen som kan brukes.

På grunn av forbedringer i de materialer som benyttes for fremstilling av kveilrørene og forbedringene ved rørhåndteringsutstyret, anvendes nå vanligvis kveilrør av forskjellige størrelser for utførelse av mange funksjoner som tidligere ble utført ved hjelp av borerør eller skjøtete rørdeler. På grunn av de lave kostna-der ved drift av kveilrør, fleksibiliteten ved bruk av slikt rør og den fortsatte øking i boringen av komplekse brønnboringer, så som brønnboringer med flere sidegre-ner, sterkt avvikende brønnboringer og den senere utvikling av kurve-brønnboringer, har bruk av kveilrør vært stadig økende.

Injektorene og utstyret for håndtering av rør fra spoler til injektorer er imidlertid typisk konstruert for å passe en spesiell rørstørrelse. De fleste operasjoner med kjente injektorer, rørspoler og brønnhode-utstyr blir utført manuelt ved hjelp av operatører som reagerer på visuelle mål for manøvrering av en rekke styreventiler som leder hydraulisk kraft til forskjellige elementer hos slike injektorer, rørspo-ler og brønnhode-utstyr. De kjente injektorer er ikke konstruert for å tillate gjen-nomføring av bunnhullsammenstillinger av forholdsvis stor diameter. For å utføre en bore- eller overhalingsoperasjon med en bunnhull-sammenstilling med forholdsvis stor diameter festet til den nedre ende av et rør med forholdsvis liten ytterdiameter, blir derfor bunnhull-sammenstillingen enten festet under injektoren før injektoren anbringes på undervannsbrønnhodet, eller den festes under rørstrengen etter at rørstrengen har passert gjennom injektoren. En slik prosess er forholdsvis tungvint og kan være usikker.

For landbaserte operasjoner, blir injektorhodet typisk plassert på brønn-hodeutstyret. For å feste en bunnhull-sammenstilling så som en boresammenstilling, fjernes injektorhodet fra brønnhode-utstyret for å innføre bunnhull-sammenstillingen i brønnhodeutstyret. Dessuten er det også blitt anvendt systemer som har vertikalt bevegelig injektorhode og svanehals, hvilket setter operatøren i stand til å tilkople og frakople bunnhull-sammenstillingen med rørstrengen på en arbeidsplattform.

For landbaserte operasjoner krever kjente rørinjeksjonssystemer fremdeles at injektorhodet flyttes fra sin driftsstilling hver gang en bunnhull-sammenstilling med forholdsvis stor diameter skal innføres i en brønnboring gjennom brønnhode-utstyret. Disse systemer omfatter heller ikke et injektorhode som muliggjør gjen-nomføring av både rørstrenger og bunnhull-sammenstillinger av forskjellige stør-relser gjennom injektorhodet når bunnhull-sammenstillingen allerede er tilkoplet rørstrengen.

En ytterligere ulempe ved kjente injektorhoder, er at de griper inn i kveilrø-ret og ofte skaper høye spenninger i kveilrøret som fører til redusert levetid eller skade på rørstrengen. I enkelte tilfeller fører skader på rørstrengen til at operatø-rene må avbryte operasjonene og skifte ut rørstrengen, hvilket kan koste flere tusen dollar i driftsstans.

Det er derfor ønskelig å ha et injektorhode som tillater gjennomføring av et bredt område av bunnhull-sammenstillinger gjennom injektorhodet og innføre og fjerne kveilrør av forskjellige størrelser inn i og ut fra brønnboringen, uten behov for å fjerne injektorhodet. Det er videre ønskelig å ha et injektorhode som kan gripe rørene på en sikker måte, uten å utsette dem for uakseptabelt høye radial-spenninger eller skade rørene.

I de kjente systemer blir røret typisk avviklet fra en spole og ført over en svanehals som er en stiv konstruksjon med forholdsvis kort radius. Slike svane-halser gir store spenninger i røret når det føres fra en rørspole inn i injektorhodet. Dessuten anvender kjente systemer manuelle metoder for styring av forskjellige operasjoner ved rørinjeksjonssystemene. Slike manuelle metoder er upresise, kan medføre for høye spenninger i røret og er arbeidskrevende.

For offshore-operasjoner, flytende fartøyer, slik som skip, halvt nedsenkba-re plattformer, og faste offshore-plattformer, så som oppjekkbare plattformer, anvendes for boring, komplettering og betjening av undervanns-brønnboringer og for å utføre overhaling og andre post-boreservicer. De fleste kveilrør-injeksjons-systemer er konstruert for bruk på landbaserte rigger. Det har skjedd forholdsvis liten fremgang ved utvikling av kveilrør-injeksjonssystemer for undervannsanven-delser, særlig fra flytende fartøyer eller rigger. Kveilrør-operasjoner fra flytende rigger innebærer spesielle problemer, på grunn av fartøyets konstante bevegelse. Dessuten blir injektorhoder ikke permanent installert på undervanns-brønnhodet, fordi kjente injektorer krever befestigelse av bunnhull-sammenstillingene, så som bore-sammenstillinger, som typisk har vesentlig større utvendige diametre enn røret, etter at røret har passert gjennom injektorhodet. Dessuten omfatter ikke kjente systemer metoder for transport av en bunnhull-sammenstilling som er festet til en rørende mellom brønnhodet og fartøyet. Heller ikke omfatter kjente systemer undervanns-rørinjeksjonssystemer som automatisk opereres fra overflaten. På grunn av sjøvannskorroderende beskaffenhet, blir elektriske følere typisk ikke brukt i forbindelse med undervanns-injeksjonshoder. Forøvrig er kjente under-vannsinjektorsystemer ikke effektive, de tillater ikke automatisk styring av injektorene og krever typisk befestigelse av bunnhull-sammenstillingen under undervannsinjektoren før injektoren anbringes på brønnhodet.

US-patent nr. 5.002.130, meddelt til Laky, viser en injektor som er anbrakt under vann på brønnhodet for injisering av et rør i brønnboringen. For å anbringe injektoren på brønnodet, er kveilrøret fastholdt i injektoren. Injektoren blir så senket fra offshore-plattformen ned i sjøen ved hjelp av kveilrøret, inntil den når brønnhodet. Tyngden av injektoren benyttes til å senke den til brønnhodet. For å hindre at injektoren kommer i berøring med sjøvannet, er injektoren innkapslet i et kammer. Vann i kammeret fortrenges av en gass. Gassinjeksjonsanordninger er anordnet for kontinuerlig å injisere gassen i kammeret for å erstatte eventuell gass som kan lekke under operasjoner. Et slikt system krever gassinjeksjonsutstyr og annet styreutstyr for å sikre kontinuerlig tilførsel av gass inn i kammeret under hele lengden av operasjonen som utføres, hvilket kan bli dyrt og krever installering av tilleggsutstyr under vann, så som gassinjeksjonsanordninger. De samme resulta-ter kan oppnås ved å avtette valgte elementer av injektoren, så som lagrene, drivmekanismene og motorene, som tilveiebrakt av foreliggende oppfinnelse.

I tillegg til ovennevnte ulemper ved kjente systemer, blir operasjoner av injektorhodet og brønnhodeutstyret, så som utblåsningssikringen, generelt manuelt styrt av flere operatører. Disse operatører justerer flere hydrauliske styreventiler for å justere forskjellige driftsparametere, så som gripetrykket som påføres injektorhodet på røret, injektorhode-hastigheten, tilbakestrekket på røret ved spolen, og operasjonen til utblåsningssikringsutstyret (BOP). Noen systemer krever flere ope-ratører som må være stasjonert ved forskjellige steder på riggen for å styre de forskjellige operasjoner av injektorhodet, spolen og brønnhodeutstyret. Slike manuelt styrte operasjoner er upresise, arbeidskrevende, forholdsvis ineffektive og ugunstige for lang levetid av utstyret, særlig kveilrøret.

Det er derfor meget ønskelig å ha et rørinjeksjonssystem hvor visse opera-sjonsparametere relatert til de forskjellige utstyr, så som injektorhode, rørspole og brønnhodeutstyr, er automatisk fjernstyrt for å gi mer effektive og sikrere riggope-rasjoner. Det er videre ønskelig å tilveiebringe et trygt arbeidsområde, i avstand fra injektorhodet, for operatøren som skal kople bunnhull-utstyret til eller fra røret og å føre slikt utstyr gjennom injektorhodet uten å bevege injektorhodet eller

svanehalsen.

Det er også meget ønskelig å kunne ha et rørhåndteringssystem for undervannsbruk, som omfatter en permanent installert (under varigheten av arbeidet som skal utføres) injektor ved undervanns-brønnhodet, som kan åpnes for å tillate gjennomføring av bunnhull-sammenstillinger og føre røret gjennom brønnborin-gen. Videre er det ønskelig å fjernstyre operasjonen av en slik undervannsinjektor for å skaffe mer effektiv og sikker operasjon, innbefattende automatisk justering av gripekraften på røret til en ønsket verdi og avstengning av injeksjonssystemet og/eller aktivering av aktuelle alarmer hvis en utrygg tilstand, så som et frittfallen-de rør, detekteres.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot ovennevnte mangler ved kjente

land- og undervanns-baserte rørhåndteringssystemer, og tilveiebringer rørinjek-sjonssystemer der en ny injektor anbrakt på undervannsbrønnhodet eller ved overflaten tillater gjennomføring av bunnhull-sammenstillinger av forholdsvis stor diameter gjennom injektoren. Rørinjeksjonssystemene styrer automatisk injektor-operasjonen, uansett hvorvidt denne er installert ved overflaten eller under vann, og andre elementer i rørinjeksjonssystemet. Undervannssystemet omfatter videre en sekundær overflateinjektor for transport av bunnhull-sammenstillingene festet til røret fra fartøyet til undervannsinjektoren.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Ifølge en utføringsform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en rigg som omfatter et elektrisk styrbart injeksjonssystem fra et fjerntliggende sted. Injeksjonssystemet inneholder minst to motsatte injeksjonsblokker som kan beveges i forhold til hverandre. Hver slik injeksjonsblokk inneholder et antall gripeelementer. Hvert gripeelement er konstruert til å oppta fjernbare Y-blokker som er konstruert for spesiell rørstørrelse. Injektorhodet er plassert på en plattform og holder brønn-hodeutstyret. Et antall kraftutøvende elementer (vanligvis benevnt «STØTERE», (engelsk: «RAMS»)) er koplet til injektorhodet for justering av bredden av åpningen mellom injeksjonsblokkene og for å tilveiebringe en forutbestemt gripekraft på holdeblokkene. STØTERNE er fortrinnsvis hydraulisk drevne. Et rørføringssystem er anbrakt over injektorhodet for å føre et rør inn i injektorhode-åpningen i hovedsakelig vertikal retning. Riggsystemet inneholder forskjellige følere for bestemmelse av verdier av forskjellige driftsparametere. Systemet inneholder følere for bestemmelse av radialkraften på røret som utøves av injektorhodet, rørhastighet, injektorhode-hastighet, vekt på borkronen («VPB») under boreoperasjonene, løsvekt av borestrengen, komprimering av rørføringselementet under operasjoner og mot-strekkraften på rørspolen.

Når det gjelder driften av injektorhodet, vil styreenheten, under normal drift når røret innføres i brønnboringen, kontinuerlig opprettholde rørhastigheten, strekket på kjedene i injektorhodet og radialtrykk på røret innenfor forutbestemte grenser inngitt tii styreenheten. Dessuten opprettholder styreenheten mot-strekkraften på spolen og posisjonen til rørføringssystemet innenfor deres respektive forutbestemte grenser. Styreenheten styrer også driften av brønnhodeutstyret. Under fjerning av røret fra brønnboringen, opererer styreenheten spolen og injektorhodet for å fjerne røret fra brønnboringen. I en driftsfase vil således systemet ifølge oppfinnelsen automatisk utføre rørinjeksjon eller fjerne operasjonene for det spesielle rør i henhold til programmert instruksjon.

Driften av riggsystemet ifølge foreliggende oppfinnelse krever vesentlig mindre arbeidskraft i motsetning til sammenlignbare konvensjonelle rigger. Bunnhullsammenstillingen blir trygt koplet fra røret ved en arbeidsplattform forut for inn-føring av bunnhull-sammenstillingen i injektorhodet og blir så frakoplet etter at bunnhull-sammenstillingen er blitt trygt fjernet fra brønnboringen til arbeidsplattformen over injektorhodet. Dette system krever ikke fjerning eller forflytning verken av rørføringssystemet eller injektorhodet, slik kjente systemer gjør. Injektorhodet er fiksert over brønnhodeutstyret, hvilket er tryggere sammenlignet med systemet som krever forflytning av injektorhodet. Hovedsakelig hele operasjonen utføres fra styreenheten som hensiktsmessig er plassert i trygg avstand fra riggrammen og således gir et forholdsvis tryggere arbeidsmiljø. Operasjonene er automatisert, og krever derved vesentlig færre personer for drift av riggsystemet.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et rørinjeksjonssystem for å bevege et rør gjennom undervanns-brønnboringer. Systemet innbefatter en elektrisk styrbar undervannsinjektor nær sjøbunnen. Undervannsinjektoren opererer på samme måte som beskrevet ovenfor med hensyn til det landbaserte system. En overflateinjektor på fartøyet beveger bunnhull-sammenstillingen festet til rørenden fra fartøyet til undervannsinjektoren. Et stigerør anbrakt mellom fartøyet og undervannsinjektoren fører røret inn i undervannsinjektoren. Etter at røret har passert gjennom undervannsinjektoren, kan den sekundære overflateinjektor gjøres uoperabel. En forholdsvis liten tredje injektor (her også betegnet som «spoleinjektoren») kan benyttes til å bevege røret fra en spole til den sekundære overflateinjektor og fremskaffe ønsket rørstrekk mellom spolen og den tredje injektor.

Et rørføringssystem ved fartøy-plattformen kan også benyttes til å føre røret fra spolen gjennom den sekundære injektor hovedsakelig i vertikal retning. Undervannsinjektoren er fortrinnsvis elektrisk styrt og hydraulisk drevet. Hydraulisk kraft-kilde er anbrakt på fartøyet, mens elektrisk styrte fluidventiler tilknyttet undervannsinjektoren fortrinnsvis er anbrakt undervanns, nær undervannsinjektoren. Forskjellige følere som er tilknyttet rørinjeksjonssystemet, gir informasjon om visse driftsparametere relatert til rørinjeksjonssystemet. En styreenhet ved overflaten styrer driften av rørinjeksjonssystemet, innbefattende rørgripekraften, rørhastighet, injektorhastighet, komprimering av rørføringselementet og mot-strekkraften på rørspolen. Drivinnretningene, lagrene og motorene i undervannsinjektoren er

selektivt avtettet mens kjedemekanismen er etterlatt utsatt for sjøvannet.

Denne oppfinnelse tilveiebringer også en ny modulær rørkilde (spole) og en ny spoleinjektor. Spoleinjektoren kan vippes om en vertikal akse og inneholder et antall kraftmålefølere som brukes til å bestemme rørbuen mellom spoleinjektoren og injektoren som den mater røret til (hovedoverflate-injektor). Spoleinjektorens vippevinkel og hastigheten til røret som forlater spoleinjektoren, reguleres for å opprettholde en ønsket rørbue mellom spoleinjektoren og hovedoverflateinjekto-ren. For offshore-operasjoner, kan spolen være anbrakt på et fartøy og spoleinjektoren på offshore-plattformen. I dette tilfelle løper et parti av røret mellom spolen og spoleinjektoren gjennom vannet.

Under drift holder styreenheten kontinuerlig rørhastigheten, strekket på in-jektorkjedene og radialtrykket på røret innenfor forutbestemte grenser som er gitt til styreenheten. Dessuten opprettholder styreenheten mot-strekkraften på spolen. Styreenheten kan også styre driften av brønnhodeutstyret. Under fjerning av røret fra brønnboringen, driver styreenheten spolen og injektoren i motsatt retning for å fjerne røret og eventuell bunnhull-sammenstilling som er festet til dens bunnende fra brønnboringen. Hovedsakelig hele driften utføres fra styreenheten som hensiktsmessig befinner seg ved overflaten. Operasjonene er automatisert, og krever derved færre personer til å drive systemet sammenlignet med kjente systemer.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremføring av et rør gjennom en undervanns-brønnboring. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn: (a) anbringelse av en undervannsinjektor nær sjøbunnen; (b) anbringelse av en overflateinjektor ved overflaten; (c) anbringelse av et stigerør mellom undervanns- og overflateinjektorene for styring av røret til den første injektor; (d) fremfø-ring av røret fra en kilde til undervannsinjektoren gjennom stigerøret ved hjelp av overflateinjektoren; og (e) fremføring av røret gjennom brønnboringen med undervannsinjektoren.

Eksempler på de mer viktige trekk ved oppfinnelsen er blitt sammenfattet temmelig bredt, for at den følgende nærmere beskrivelse av oppfinnelsen lettere skal kunne forstås, og for at bidragene til faget skal kunne bli verdsatt. Det er selvsagt ytterligere trekk ved oppfinnelsen som vil bli beskrevet i det følgende og som vil utgjøre gjenstanden for de medfølgende krav.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For nærmere forståelse av foreliggende oppfinnelse, henvises til den føl-gende nærmere beskrivelse av den foretrukne utføringsform, sett i sammenheng med de medfølgende tegninger, der like elementer er gitt like henvisningstall, og hvor: fig. 1 viser et skjematisk oppriss av en landbasert borerigg som anvender rør-injeksjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser et skjematisk oppriss av et rørhåndteringsutstyr for bruk til å fremføre rør gjennom en undervanns-brønnboring ifølge en foretrukket utførings-form av foreliggende oppfinnelse,

fig. 3 viser et skjematisk oppriss av en injektor ifølge foreliggende oppfinnelse for bruk med undervanns- og land-boresystemene vist i fig. 1 og 2,

fig. 4A viser et sideriss av en blokk med et elastisk element for bruk i injektorhodet ifølge fig. 3,

fig. 5A-5D viser en ny modular rørspole og en ny injektor for fremføring av røret mellom spolen og en annen injektor som unngår bruken av rørføringssyste-mer,

fig. 4B viser et sideriss av et gripeelement for bruk i blokken ifølge fig. 4A,

fig. 6 viser et skjematisk diagram av et rørinjeksjonssystem som anvender injektoren vist i fig. 5A og 5D ved landbaserte operasjoner,

fig. 7 viser et skjematisk diagram av et rørinjeksjonssystem som anvender injektoren vist i fig. 5A og 5D i offshore-operasjoner,

fig. 8 viser et blokk-funksjonsdiagram av et styresystem for styring av driften av rørinjeksjonssystemene vist i fig. 1 og 2.

NÆRMERE BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRINGSFORMER

Fig. 1 viser et skjematisk oppriss av en landbasert rigg 10 som anvender et rørhåndteringssystem ifølge foreliggende oppfinnelse. Riggen 10 omfatter en

hovedsakelig vertikal ramme 12 anbrakt på et fundament eller en plattform 14. Et passende brønnhodeutstyr 17 inneholdende en brønnhodestabel 16 og en utblå-singssikringsstabel 18 er anbrakt som ønsket over brønn-fdringsrøret (ikke vist) i brønnboringen. En første plattform eller injektorplattform 20 er anordnet ved en passende høyde over brønnhodeutstyret 17. En injektor, her generelt betegnet med tallet 200 og nærmere beskrevet i forbindelse med fig. 3, er fast festet til injektorplattformen 20 direkte over brønnhodeutstyret 17. Et styrepanel 122 for styring av driften av injektorhodet er fortrinnsvis anbrakt på injektorplattformen 20 nær injektoren 200. Styrepanelet 122 inneholder et antall elektrisk drevne styreventiler 124 for styring av de forskjellige hydraulisk drevne elementer av injektoren 200. Styreventilen 124 styrer strømmen av et trykkfluid fra et felles hydraulisk driv-system eller enhet 60 til de forskjellige hydraulisk drevne anordninger i systemet 10, som nærmere beskrevet nedenfor i forbindelse med fig. 3. Et elektrisk styresystem eller styreenhet 170, fortrinnsvis anbrakt på et fjerntliggende sted, styrer driften av injektoren 200 og andre elementer på riggen 10 i henhold til programmerte instruksjoner eller modeller som er gitt til styreenheten 170. Den nærmere beskrivelse av injektoren 200 og driften av riggen 10 er beskrevet nedenfor.

Idet det fremdeles henvises til fig. 1, inneholder riggen 10 videre en

arbeidsplattform 30 som er festet til rammen 12 over injektoren 200. Rør 142 som skal brukes til å utføre boringen, overhalingen eller andre ønskete operasjoner er kveilet på en rørspole 80. Spolen 80 er fortrinnsvis hydraulisk drevet og styres ved hjelp av styreenheten 170. Styreenheten 170 styrer en fluid-styreventil 62 som er anbrakt i en fluidledning 64 som er koplet mellom spolen 80 og den hydrauliske kraftenhet 60. En hastighetsføler 65, fortrinnsvis en føler av hjultypen som er kjent innen faget, er operativt forbundet med røret nær spolen 80. Utgangssignalet fra føleren 65 sendes til styreenheten 170 som bestemmer rørets hastighet i hver retning. En føler 84 er koplet til spolen for å gi spolens rotasjonshastighet. En strekkføler 86 er festet til spolen 80 for å bestemme mot-strekkraften på røret 142.

Røret 142 fra spolen 80 løper over et rørføringssystem 40 som fører (styrer) røret 142 fra spolen 80 inn i injektoren 200. Rørføringssystemet 40 er festet til rammen 12 over arbeidsplattformen 30 ved en høyde «h» som er tilstrekkelig til å sette en operatør i stand til å tilkople og frakople det nødvendige nedihull-utstyr til røret 142 før det innføres i injektoren 200. Rørføringssystemet 40 inneholder fortrinnsvis en 180° føringsbue 44 med en forholdsvis stor radius. En radius på ca. 15 fot (4,575 m) er funnet å være egnet for kveilrør med utvendig diameter mellom 1 tomme (2,54 cm) og 3,5 tommer (7,62 cm). En fremre ende 44a av føringsbuen 44 er fortrinnsvis anbrakt direkte over spolen 80 som røret 142 er viklet på og den bakre ende 44b er anbrakt over en åpning 202 i injektoren 200, slik at røret 142 vil løpe vertikalt inn i en injektoråpning 201. Føringsbuen 44 er understøttet av en stiv bueramme 46 som er anbrakt på et horisontalt bæreelement 48 ved hjelp av et fleksibelt forbindelsessystem 50. Det fleksible forbindelsessystem 50 inneholder et stempel 52 som ved en ende er koplet til føringsbuen 44 og til elementet 48 ved den andre ende. Elementer 54a og 54b er fast forbundet med stemplet 52 og dreibart forbundet med det horisontale element 48 ved dreiepunkter henholdsvis 48a og 48b. Under operasjoner, når vekten eller strekket på føringsbuen 44 vari-erer, setter stemplet 52 styresystemet 40 i stand til å bevege seg vertikalt. Stemp-lets 52 store radius gjør føringssystemet 40 elastisk, og hindrer derved for stor spenning på røret 142. Dette system er funnet å forbedre kveilrørets levetid, sammenlignet med de faste svanehals-systemer som vanligvis brukes i oljeindust-rien. En posisjonsføler 56 er koplet til stemplet 52 for å bestemme føringsbuens 44 posisjon i forhold til dens opprinnelige eller uvirksomme posisjon. Under drift bestemmer styreenheten 170 kontinuerlig føringsbuens 44 posisjon fra føleren 56. Styreenheten 170 er programmert til å aktivere en alarm og/eller stenge driften hvis føringsbuen 44 har beveget seg nedover forbi en forutbestemt posisjon.

Føringsbuens 44 posisjon står i forhold til spenningen på føringsbuen 44.

Ifølge en alternativ utføringsform kan en spoleinjektor 500 (vist med brutte linjer og nærmere beskrevet senere i forbindelse med fig. 5A-5D) plasseres nær rørspolen 80 for å fremføre røret 142 fra spolen 80 til hovedinjektoren 200. Som senere beskrevet kan spoleinjektoren 500 opprettholde en ønsket bue på røret 80 som gjør det mulig å eliminere bruk av rørføringssystemet 40 eller hvilken som helst annen svanehals-type under normal drift, hvilket minsker spenningen på røret 80.

Alle de hydraulisk manøvrerte elementer i brønnhodeutstyret 17 er koplet til hydraulikk-kraftenheten 60, innbefattende utblåsings-sikringsstabelen 18. For et slikt hydraulisk manøvrert element, er en elektrisk manøvrerbar styreventil, så som ventilen 19 eller 124, plassert i en tilhørende ledning, så som ledningen 21 forbundet mellom elementet og den hydrauliske kraftenheten 60. Hver slik styreventil er operativt forbundet med styreenheten 170 som styrer driften av styreventilen 19 eller 124 i henhold til programmerte instruksjoner. Dessuten kan styreenheten 170 være forbundet med en rekke andre følere (ikke vist) så som trykk- og temperatur-følere for bestemmelse av trykket og temperaturen nede i borehullet og ved brønnhodeutstyret. Styreenheten 170 er programmert til å manøvrere slike elementer på en måte som vil lukke brønnhodeutstyret 17 når styreventilen 170 detekterer en usikker tilstand.

Fig. 2 viser et skjematisk oppriss av et rørinjeksjonssystem 100 som beveger røret 142 fra en spole 180 ved en flytende rigg 101 (så som et skip eller en halvt nedsenkbar plattform, her betegnet som «fartøyet») til en permanent installert injektor 200 ved et undervanns-brønnhode 119 og gjennom en undervanns-brønnboring (ikke vist) i henhold til foreliggende oppfinnelse. En brønnramme 120 på sjøbunnen 121 bærer en ramme 127 som i sin tur bærer brønnhodeutstyret (beskrevet nedenfor) og forbinder strekkliner 123 med fartøyet 101. Fig. 2 viser typisk brønnhodeutstyr som benyttes under boring av offshore-brønnboringer. Brønnhodeutstyret omfatter en styreventil 124 som lar borefluidet sirkulere til overflaten via en fluidledning 128 og en BOP-stabel 126 med et antall styreventiler 126a. Et sluserør 130 med tilhørende strømningsreguleringsventiler 130a er vist anbrakt over BOP-stabelen 126. Strømningsreguleringsventilene 130a tilhørende sluserøret 130 brukes til å styre utstrømningen av fluid fra sluserøret 130 til overflaten via en fluidstrømningsledning 132. En pakkboks 136 som er anbrakt over sluserøret 130 danner en tetning rundt røret 142 der det passerer gjennom.

En første ramme 138 er understøttet over pakkboksen 136 og en andre ramme 140, med en hovedsakelig plan plattform 144 er understøttet over den første ramme 138. De to rammer 138 og 140 har passende åpninger over pakkboksen 136, tilstrekkelig til at en bunnhull-sammenstilling (ikke vist) av ønsket størrelse kan passere gjennom til pakkboksen 136. Strekkliner 123 forbinder rammene 127 og 138, mens strekkliner 141 benyttes til å posisjonere den andre plattform 140 over den første plattform 138. Strekklinene 141 er fortøyd til fartøyet 101.

En injektor, så som den ovenfor beskrevne injektor 200, er permanent {dvs. under varigheten av arbeidet som skal utføres) anlagt på plattformen 144 over brønnhodeutstyret. En stripper 178 kan anbringes over injektoren 200 for, om nødvendig, å kutte røret 142 under drift. En styreenhet 170, så som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1, som er anbrakt på fartøyet 101, styrer rør-injeksjonssystemets 100 drift, innbefattende driften av injektoren 200, brønnhodet og forskjellige andre elementer tilknyttet rørinjeksjonssystemet 100. Styreenheten 170 omfatter fortrinnsvis en datamaskin, tilhørende minne, skriver, fremviser-enhet og andre perifere anordninger (ikke vist). Datamaskinen beregner verdiene av de forskjellige driftsparametere fra inngangssignaler eller data mottatt fra forskjellige følere i rørinjektorsystemet 100 og utfører databehandling som reaksjon på programmerte instruksjoner gitt til styreenheten 170.

En hydraulisk kraftenhet 160 som er anbrakt på fartøy-plattformen 102, til-fører nødvendig trykkfluid til forskjellige hydraulisk drevne anordninger i rør-injeksjonssystemet 100. En ventilstyreenhet eller panel 122 med et antall elektrisk drevne fluidstyreventiler 124 er fortrinnsvis anbrakt på eller nær injektoren 200. Ventilstyrepanelet 122 kan imidlertid være anbrakt ved hvilket som helst annet egnet sted, innbefattende på fartøyplattformen 102. Individuelle styreventiler 124 styrer trykkfluidstrømmen fra den hydrauliske kraftenhet 160 til de forskjellige anordninger i injektoren 200, og styrer derved driften av slike tilknyttete anordninger. Elektriske kraftledere til panelet 122 og andre undervannsanordninger og toveis-datakommunikasjonsledd mellom undervannsanordningen og styreenheten 170 er anbrakt i en passende rørledning 111. Trykkfluid fra hydraulikk-styreenheten 160 til styrepanelet 122 fremføres via en ledning 113. Driften av systemet 100 er som nedenfor beskrevet.

Røret 142 er kveilet på spolen 180 anbrakt på fartøyplattformen 102. Spolen 180 er fortrinnsvis hydraulikkdrevet og styrt ved hjelp av styreventilen 170. For å styre driften av spolen 180, betjener styreventilen 170 en fluidstyreventil 162 som er anbrakt i en fluidledning 164 som er innkoplet mellom spolen 180 og hydraulikk-kraftenheten 160. En føler 182, fortrinnsvis av hjultypen, er operativt forbundet med røret nær spolen 180. Utgangen fra føleren 182 overføres til styreenheten 170 som bestemmer hastigheten av røret 142 i den ene eller andre retning. En føler 184, som er forbundet med spolen 180, angir spolens 180 rotasjonshastighet. En strekkføler 186 er forbundet med røret 142 for å bestemme mot-strekkraften på røret 142.

I den foretrukne utføringsform av den foreliggende oppfinnelse er en forholdsvis liten injektor 195 plassert over spolen 180 for å føre røret 142 fra spolen 180 til en sekundær overflateinjektor 190 og for å gi ønsket rør-strekkraft eller

-stramming mellom injektoren 195 og spolen 180. Injektoren 195 anbringes i passende avstand over spolen 180, f.eks. ved å montere den på et underlagselement 196 festet over spolen 180. En alternativ måte for montering av injektorhodet er vist i.fig. 5A. Injektoren 195 beveger spolen mellom injektorene 190 og 195 og fremskaffer samt styrer rør- eller lednings-strekkraften mellom spolen 180 og

injektoren 190. Selv om bruken av injektorhodet 195 er beskrevet i forbindelse med offshore-riggsystemet 100 vil det være klart at en slik injektor også kan benyttes i landbaserte rørinjeksjonssystemer, så som vist i fig. 1.

Injektoren 190 er fortrinnsvis plassert i en høyde «hi» over fartøyplattfor-men 102 for derved å gi passende arbeidsrom under injektoren 190 til å installere borehullen heter til en ende av røret 142 som opptas under injektoren 190. Hvis en bevegelig injektor beveges som injektoren 190, kan høyden «h-i» justeres for å lette sammenstilling og installering av bunnhull-sammenstillingen til røret. For for-målet med denne oppfinnelse kan hvilken som helst egnet injektor benyttes som injektor 190 eller injektor 195.

I tillegg til eller som et alternativ til bruk av injektorhodet 195, kan en rør-føring eller svanehals 144 benyttes til å føre røret 142 fra spolen 180 til den sekundære overflateinjektor 190. Hvilken som helst svanehals kan benyttes for for-målet til denne oppfinnelse. Rørføringen 144 har fortrinnsvis en 180° føringsbue som gjør det mulig å føre røret fra spolen 180 hovedsakelig vertikalt mot fartøy-plattformen 102. Svanehalsens 144 fremre ende 144a er fortrinnsvis anbrakt direkte over spolen 180 og den bakre ende 144b er anbrakt over en åpning 191 i den sekundære overflateinjektor 190 på en måte som vil sikre at røret 142 vil løpe inn i den sekundære overflateinjektor-åpning 191 vertikalt.

Et stigerør 80, som kan være av stiv eller fleksibel type, plassert mellom plattformen 102 og injektoren 200, fører bunnhull-sammenstillingen 145 og røret 142 inn i en gjennomgående åpning 201 i injektoren 200. Hovedhensikten med injektoren 195 er å gi ønsket trekkraft på røret 142 mens hovedhensikten med overflateinjektoren 190 er å bevege røret 142 mellom spolen 180 på fartøyet 101 og injektoren 200. Når bunnhull-sammenstillingen 145 har passert gjennom

åpningen 201 i undervannsinjektoren 200, kan derfor overflateinjektoren 190 være fullt åpen, slik at røret 142 fritt kan passere gjennom den. For de fleste anvendelser trenger den sekundære overflateinjektor 190 bare å gjøres tilstrekkelig sterk til at den kan bevege røret 142 mellom spolen 180 og undervannsinjektoren 200. For visse anvendelser, så som rør med forholdsvis stor diameter, kan imidlertid overflateinjektoren 190 benyttes til å opprettholde en ønsket trekkraft (strekk) mellom spolen 180 og injektorene 190 og 200. Den sekundære overflateinjektor 190 kan også anvendes til å forsterke undervannsinjektoren 200 i nødstilfelle, f.eks. dersom røret 142 begynner å falle fritt inn i brønnboringen.

Idet det fremdeles vises til fig. 2, mottar alle de hydraulikkdrevne elementer, innbefattende hver av injektorene 190, 195 og 200, styreventilene til utblåsingssikringen 26 og de til sluserøret 30, trykkfluid fra hydraulikk-kraftenheten 160 via deres tilhørende fluid ledninger. For hvert slikt hydraulikkdrevet element, er typisk en elektrisk manøvrert styreventil, så som ventilen 124, anbrakt i sin tilhørende ledning (ikke vist), som er innkoplet mellom elementet og hydraulikk-kraftenheten 160. Hver slik styreventil er operativt koplet til styreenheten 170 som styrer dens manøvrering i henhold til programmerte instruksjoner. Dessuten er styreenheten 170 forbundet med en rekke andre følere, så som trykk- og temperaturfølere for bestemmelse av trykket og temperaturen ved brønnhodet. Styreenheten 170 er programmert til å manøvrere slike elementer på en måte som vil stenge brønn-hodeutstyret når styreenheten 170 detekterer en usikker tilstand.

En typisk måte hvorved bunnhull-sammenstillingen 145 festet til enden av røret 142 beveges fra fartøyet 101 inn i brønnboringen, er som følger. Undervannsinjektoren 200 er permanent (for varigheten av den oppgave som skal utfø-res) montert på undervannsbrønnhodet på hvilken som helst egnet måte. En ende av røret 142 beveges gjennom overflateinjektoren 190 inn i arbeidsområdet 191. Bunnhull-sammenstillingen 145 festes til enden av røret 142. Trykket mellom pakkboksen 136 og sluserøret 130 utlignes. Dette kan gjøres ved å stenge sluse-rørets 130 nedre ventil 130a. Pakkboksen 136 åpnes og undervannsinjektoren 200 åpnes til fullt åpen stilling. Spolen 180, injektorer 190 og 195 (hvis montert) blir så manøvrert til å bevege røret 142 inn i stigerøret 80. Røret 142 beveges ved hjelp av injektoren 190 mens den lille injektoren 195 gir en ønsket strekkraft i ledningen mellom injektorhodet 195 og spolen 180. Stigerøret 80 fører bunnhull-sammenstillingen 145 fra fartøyet 101 gjennom åpningen 201 i injektoren 200 og inn i pakkboksen 136.

Etter at bunnhull-sammenstillingen 145 har passert inn i pakkboksen 136 manøvreres injektoren 200 slik at gripeelementene til kjedemekanismen (beskrevet senere) fastholder røret 142. Pakkboksen 136 lukkes rundt røret 142. Sluse-røret 130 trykktestes ved anvendelse av sjøvann som tilføres ved hjelp av en sty-reledning 132 fra overflaten eller via røret 142 og bunnhull-sammenstillingen 145. Trykket mellom sluserøret 130 og brønnboringen blir så utlignet ved bruk av hvilken som helst kjent metode innen faget. Brønnhodeventilene 126a blir så åpnet for å la bunnhull-sammenstillingen passere derigjennom og inn i brønnboringen. Undervannsinjektoren 200 manøvreres ved en ønsket hastighet for å bevege bunnhull-sammenstillingen 145 inn i brønnboringen. Under drift sirkuleres brønn-boring-fluid gjennom røret 142, bunnhull-sammenstillingen 145 og en returledning 128 ved brønnhodet til overflaten. Brønnboringsfluidet sirkuleres ikke gjennom sluserøret 130. Sluserøret 130 er fylt med sjøvann for å hindre sammentrykking av sluserøret 130.

Ovennevnte fremgangsmåte utføres i motsatt rekkefølge for å tilbakeføre bunnhull-sammenstillingen 145 til fartøyet 101. Det skal forstås at ifølge foreliggende system, installeres undervannsinjektoren 200 bare én gang i løpet av hele operasjonen. Bunnhull-sammenstillingen flyttes inn i og ut av brønnboringen uten å fjerne injektoren 200. Ovennevnte fremgangsmåte gjør det mulig å feste bunnhullsammenstillingen til røret 142 ved fartøyet 101 og å føre den gjennom undervannsinjektoren 200 og deretter føre sammenstillingen og røret 142 gjennom brønnboringen. Denne fremgangsmåte er forholdsvis enkel og er sikrere enn kjente metoder. Ved kjente metoder blir bunnhull-sammenstillingen 145 festet til røret under injektoren, som skal utplasseres under vann forut for utplasseringen. Dessuten blir injektoren utplassert under vann idet kveilrøret fastholder injektoren på en sikker måte. For å trekke opp bunnhull-sammenstillingen til fartøyet, beveges undervannsinjektoren til fartøyet.

Funksjonen og virkemåten til injektoren 200 skal nå beskrives i forbindelse med fig. 3, 4A og 4B. Fig. 3 viser et skjematisk oppriss av en utføringsform av injektoren 200 ifølge foreliggende oppfinnelse. Injektoren 200 inneholder to vertikalt plasserte, motstående blokker 210a og 210b som er bevegelige i forhold til hverandre i hovedsakelig horisontal retning, slik at de danner en selektiv åpning 272 med bredde «d» mellom dem. Blokkens 210a nedre ende plasseres på et horisontalt bæreelement 212 som understøttes av øvre ruller 214a og en nedre rull 216a. Likeledes plasseres blokkens 210b nedre ende på et horisontalt støtteelement 212 som understøttes av øvre ruller 214b og nedre rull 216b. Blokkene 210a og 210b er dreibart forbundet med hverandre ved et dreiepunkt 219 ved hjelp av dreieelementer 218 på en slik måte at blokkene beveges horisontalt og derved skaper en ønsket åpning av bredde «d» mellom slike blokker. Et antall hydraulisk drevne elementer (STØTER) 230a-c festes til blokkene 210a-b for justering av bredden «d» av åpningen 272 til en ønsket størrelse. STØTERNE 230a-c blir via en styreventil 124 plassert i styrepanelet 122 operativt koplet til den hydrauliske kraftenhet 160. Styreenheten 170 styrer STØTER-funksjonen. STØTERNE 230a-c blir manøvrert samtidig, for å utøve hovedsakelig jevn kraft på blokkene 210a og 210b.

Injektorblokken 210a inneholder fortrinnsvis et øvre hjul 240a og et nedre hjul 240a', som roteres ved hjelp av en kjede 211a som er forbundet med tenner 213a og 213b på hjulene henholdsvis 240a og 240b. Det øvre hjul 240a inneholder et antall rør-holdeblokker 242a som er festet rundt det øvre hjulets 240a omkrets. Likeledes inneholder injektorblokken 210b et øvre hjul 240b og et nedre hjul 240b', som roteres ved hjelp av en kjede 211b forbundet med tennene på slike hjul. Det øvre hjul 240b inneholder et antall rør-holdeblokker 242b som er festet rundt det øvre hjulets 240b omkrets. Hjulene 240a og 240b roteres sammen ved hjelp av en passende hastighetsregulerbar motor (ikke vist) hvis drift styres av styreenheten 170. Hver blokk 242a og 242b er innrettet til å oppta en Y-blokk som er konstruert for å fastholde eller gripe en spesiell rørstørrelse eller et lite område av rørstørrelser. Dessuten er en separat vertikalt drevet STØTER 260 forbundet med hvert av de nedre hjul for å opprettholde en ønsket strekkraft på deres tilhø-rende kjeder. STØTERNE 260 er fortrinnsvis hydraulisk drevne og elektrisk styrt ved hjelp av styreenheten 170.

Idet det fremdeles vises til fig. 3, er elementene 240a og 240b, motorer (ikke vist) for drift av kjedene, STØTERNE 230a-230c, panelet 122, og eventuelt annet elektrohydraulisk grensesnitt og lagre for injektoren 200 selektivt avtettet for undervannsbruk, mens kjeden og blokkene 242 utsettes for vannet. Avtetting av utvalgte deler av undervannsinjektoren 200 hindrer at slike elementer ruster, og man unngår enten fullstendig avtetting av undervannsinjektoren 200 eller bruk av gass for utdriving av vann fra området rundt undervannsinjektoren 200, slik tilfellet er ved kjente metoder, som kan være meget kostbare.

Fig. 4A viser et sideriss av en injeksjonsrør-holderblokk 242, så som blokkene 242a-b vist i fig. 3. Fig. 4B viser et sideriss av et holdeelement 295 for bruk i blokken 242. Blokken 242 er «Y-formet» med ytterflater 290a og 290b som hver har en utsparing eller fordypning 292a og 292b innrettet til å oppta rørholderele-mentet 295. Hver flate på Y-blokken 242 inneholder et elastisk element, så som elementet 293b vist anbrakt i flaten 292b. Holderelementets 295 ytterflate kan in-neholde en ru flate eller tenner som gir friksjon for fastholding av røret 142 (fig. 2). Et separat holderelement 295 er anbrakt i hver av Y-blokkens 242 ytre flater over det elastiske element. Y-blokkene 242 er fast festet til de øvre hjul 240a-b rundt deres respektive omkretser som tidligere beskrevet. Under drift tvinges Y-blokkene mot røret 142, hvilket fører til at holderelementene 295 biter noe inn i røret 142 for derved å gi tilstrekkelig gripevirkning. Når hjulene 240a-b roterer, griper Y-blokkene 242 røret 142 og beveger det i hjulenes 240a-b rotasjonsretning. Hvis røret har uregelmessige overflater eller forholdsvis små skjøter, gir de elastiske elementer tilstrekkelig bøyelighet til holderelementene for tilpassing til rørets endrete omriss, uten at det går på bekostning av gripevirkningen.

Som vist i fig. 3, omfatter injektoren 200 fortrinnsvis et antall følere som er forbundet med styreenheten 170 (fig. 2) for å avgi informasjon om valgt injektorhode-driftsparameter. Injektorhodet 200 inneholder fortrinnsvis en hastighetsføler 270 for bestemmelse av injektorens 200 rotasjonshastighet, som svarer til den hastighet hvormed injektorhodet 200 skal bevege røret 142 (fig. 2). Styresystemet 170 bestemmer den virkelige rørhastighet fra føleren 162 (fig. 1 og 2) som kan være plassert hvor som helst, så som nær injektorhodet som vist i fig. 3. En føler 273 er anordnet for å bestemme størrelsen «d» av åpningen mellom injektorhode-Y-blokkene 242. Ytterligere følere er anordnet for å bestemme kjedestrammingen og radialtrykket eller -kraften som Y-blokkene 242 påfører røret 142.

Idet det nå henvises til fig. 1, er styreenheten 170 forbundet med de forskjellige følere og styreventiler i riggen 10 og den styrer driften av riggen 10, innbefattende injektorhodet 200 og utblåsingssikringen 18 i henhold til programmerte instruksjoner. Før drift av riggen 10, vil en operatør mate informasjon inn i styreenheten 170 om forskjellige elementer i systemet, så som størrelsen av røret og begrensningene for visse parametere, så som den maksimale rørhastighet, den maksimale forskjell som tillates mellom den virkelige rørhastighet innhentet fra føleren 162 og rørhastigheten som bestemt fra injektorhode-hastighetsføleren 270. Styreenheten 170 bestemmer også kontinuerlig strekkraften på kjedene 211a og 211b, og radialtrykket på røret 142.

Det vises fremdeles til fig. 1 for drift av riggen 10, styreenheten 170 med bunnhull-sammenstillingens 145 ytterdimensjoner, størrelsen av røret 142 som skal benyttes, grenseområdene for det radialtrykk som kan utøves på røret 142, den maksimale forskjell mellom den virkelige rørhastighet og injektorhode-hastigheten og grenser relatert til andre parametere som skal styres. En ende av røret 142 legges over føringsbuen 44 og holdes på plass over arbeidsplattformen 30. En operatør fester bunnhullenheten 145 av det ønskete brønnutstyr til rørenden. STØTERNE 230a-c blir så aktivert for å danne en åpning 202 i injektorhodet 200 som er tilstrekkelig til å føre bunnhull-sammenstillingen gjennom den. Etter at bunnhull-sammenstillingen er innført i brønnhodeutstyret 17, kan styreenheten 170 automatisk aktivere injektoren 200 basert på den programmerte instruksjon for parametrene som operatøren har matet inn. I en modus kan systemet 10 opereres hvor styreenheten 170 innfører røret 142 med en forutbestemt hastighet og opprettholder radialtrykket på røret 142 innenfor forutbestemte grenser. Hvis det detekteres at røret 142 glipper eller slurer gjennom injektoren 200, f.eks. når det fastslås at rørets 142 virkelige hastighet er større enn injektorens 200 hastighet, så vil styreenheten 170 bringe STØTERNE 230a-c til å utøve ytterligere trykk på røret for å gi større gripekraft på blokkene 242b. Hvis glippingen fortsetter selv etter at gripekraften har nådd den maksimale grense som er satt for røret 142 og mot-strekkraften på røret er innenfor et ønsket område, kan styreenheten 170 programmeres til å aktivere en alarm (ikke vist) og/eller stanse operasjonen inntil problemet er løst.

Det vises fremdeles til fig. 1, når det gjelder driften av injektoren 200, vil styreenheten 170, under normal drift når røret er innført i brønnboringen, kontinuerlig opprettholde rørhastigheten, strekkraften på kjedene 211 a-b og radialtrykket på røret 142 innenfor forutbestemte grenser gitt til styreenheten 170. Dessuten opprettholder styreenheten 170 mot-strekkraften på spolen 180 og posisjonen til rør-føringssystemet 40 innenfor deres respektive forutbestemte grenser. Styreenheten 170 styrer også driften av brønnhodeutstyret 17. Under fjerning av røret fra brønnboringen, opererer styreenheten 170 spolen 180 og injektoren 200 til å fjerne røret 142 fra brønnboringen. I en driftsmodus vil således systemet 10 ifølge oppfinnelsen automatisk utføre rørinjeksjons- og fjerningsoperasjonene for det spesielle rør som brukes i henhold til programmert instruksjon.

Driften av riggsystemet 10 ifølge foreliggende oppfinnelse krever vesentlig mindre manuell arbeidskraft enn sammenlignbare konvensjonelle rigger. Bunnhull-sammenstilingen blir trygt forbundet med røret 145 ved en arbeidsplattform 30 før bunnhull-sammenstillingen innføres i injektorhodet og frakoples etter at bunnhull-sammenstillingen er blitt trygt forflyttet fra brønnboringen til arbeidsplattformen 30 over injektorhodet uten å kreve manuell inngriping for å forflytte enten rørførings-systemet 40 eller injektoren 200, slik tilfellet er ved kjente systemer. Injektoren 200 festes over brønnhodeutstyret 18, hvilket er sikrere sammenlignet med systemer som krever at injektoren flyttes. Hovedsakelig hele driften utføres fra styreenheten 170 som er hensiktsmessig plassert i trygg avstand fra riggrammen 12 og således utgjør et forholdsvis tryggere arbeidsmiljø. Operasjonene er automatisert, slik at de krever betydelig færre personer for å operere riggsystemet.

Det henvises nå til fig. 2 og 3. Rørinjeksjonssystemet 100 inneholder et antall følere. Slike følere er koplet til styreenheten 170 som bestemmer informasjon om utvalgte parametere ved rørinjeksjonssystemet 100. Undervannsinjektoren 200 inneholder fortrinnsvis en hastighetsføler 270 for bestemmelse av injektorens rotasjonshastighet, som er korrelert med den hastighet hvormed injektoren 200 skal bevege røret 142. Styreenheten 170 bestemmer den virkelige rørhastighet fra føleren 162 som er anbrakt ved overflateinjektoren 190 eller en føler 162' anbrakt ved undervannsinjektoren 200. En føler 273 er anordnet for å bestemme størrel-sen «d» av åpningen mellom injektor-Y-blokkene 242a-b. Ytterligere følere er anordnet for å bestemme strekkraften på kjedene 211a og 211b og radialtrykket eller

-kraften som påføres røret 142 av Y-blokkene 242a-b.

Som vist i fig. 2 er styreenheten 170 forbundet med de forskjellige følere og styreventiler i systemet 100 for bestemmelse av verdiene av de forskjellige driftsparametere ved systemet 100, innbefattende parametere relatert til injektorene 190, 195 og 200, strekkraften på røret 142 og rørets 142 virkelige hastighet. Den styrer også driften av systemet, innbefattende driften av injektoren 200 i henhold til programmerte instruksjoner. Eventuelle forbindelser mellom styreenheten 170 og undervannsfølerne kan utføres ved hjelp av elektriske tråder som føres inn-vendig i en sjøbestandig kabel eller ledning 113.

Før systemet 100 settes i drift, sørger en operatør for å gi styreenheten 170 informasjon om forskjellige elementer i systemet 100, så som størrelsen av røret 142 og bunnhull-sammenstillingen 145, og grenser for visse parametere, så som den maksimale rørhastighet, den maksimale forskjell som tillates mellom den virkelige rørhastighet innhentet fra føleren 162 eller 162', og rørhastigheten bestemt fra injektorhastighetføleren 270. Dessuten blir også det maksimale radialtrykk som kan utøves på røret 142 og grenser relatert til andre parametere som skal styres, også gitt til styreenheten 170. For å føre bunnhull-sammenstillingen 145 gjennom injektoråpningen 202, påvirker styreenheten 170 STØTERNE 230a-230c til å danne en åpning som er stor nok til å føre bunnhull-sammenstillingen 145 gjennom åpningen. Etter at bunnhull-sammenstillingen 145 er ført gjennom sluserøret 30, kan styreenheten 170 innstilles for automatisk å manøvrere injektoren 200 basert på den programmerte instruksjon. I en modus kan systemet 100 opereres hvor styreenheten 170 innfører røret 142 ved en forutbestemt hastighet og opprettholder radialtrykket på røret 142 innenfor forutbestemte grenser. Hvis det detekteres at røret 142 glipper eller slurer gjennom undervannsinjektoren 200, dvs. når rørets virkelige hastighet er større enn injektorens hastighet, så vil styreenheten 170 bringe STØTERNE til å utøve ytterligere trykk på røret 142 for å gi større gripekraft på blokkene 242a-b. Hvis glippingen fortsetter og etter at gripekraften har nådd den maksimale grense som er satt for 145 og mot-strekkraften på røret er innenfor et ønsket område, programmeres styreenheten 170 til å aktivere en alarm og/eller stanse operasjonen inntil problemet er løst.

Det henvises fremdeles til fig. 2 i forbindelse med driften av injektoren 200. Under normal drift, når røret 142 innføres i brønnboringen, bestemmer styreenheten 170 kontinuerlig strekkraften på kjedene 211a og 211b (fig. 2), radialtrykket på røret, og hastigheten til røret 142, og manøvrerer injektoren 200 til å opprettholde rørhastigheten, strekket på kjedene 211 a-b og radialtrykket på røret innenfor forutbestemte grenser som er gitt til styreenheten 170. Styreenheten 170 styrer også driften av brønnhodeutstyret 118. Under fjerning av røret 142 fra brønnbo-ringen, påvirker styreenheten 170 spolen 180 og injektorene 190, 195 og 200 til å fjerne bunnhull-sammenstillingen 145 og røret 142 fra brønnboringen.

Idet det vises tilbake til fig. 2, viser den bruk av en injektor 195 for å bevege røret 142 mellom spolen 180 og injektoren 190 som fremfører røret mot brønnbo-ringen. Fig. 5A - 5D viser en ny, modulær rørspole 400 og et nytt injektorhode 500 for fremføring av et rør 430 mellom spolen 400 og en annen injektor (så som injektoren 200 i det landbaserte rørinjeksjonssystem 10 vist i fig. 1 og injektoren 190 i offshore-røroperasjonssystemet 100 vist i fig. 2) hvorved man unngår bruk av et rørføringssystem, såsom systemene 144 under normale operasjoner.

Som vist i fig. 5A, inneholder spolen 400 som er anordnet på en skliramme 402, en snelle eller trommel 404 med en ytterflens 405 ved hver ende av trommelen 404. Trommelen 404 bærer røret 430 og dreier om en akse som definert av et senterelement eller pinne 406. Trommelen 404 forbinder senterelementet med et antall radiale eker 408. Trommelen 404 som typisk har en diameter på mellom 6 og 12 m, er fortrinnsvis modulær, dvs den kan demonteres i mindre komponenter. I den foretrukne utføringsform er spolen 400 fremstilt ved å forbinde to halvdeler ved hjelp av et antall bolter 412 langs en midtlinje 410. Spolen 400 kan lett monteres i halvdelene 450 vist i fig. 5B, hvilket gjør det mulig å transportere mindre komponenter til og fra brønnstedet. Modulær konstruksjon er hensiktsmessig, ettersom det muliggjør demontering av spolen i komponenter som kan transporteres i standard containere, som typisk er 12 m lange.

Spolen 400 omfatter fortrinnsvis kabelledning 420 som gjør det mulig å føre en kabel (ikke vist) inn i røret 430. Kabler, som kan være flerlederkabler, koaksia-le kabler, fiberoptik-kabler, etc anvendes for å tilføre kraft til nedihull-anordninger og gi toveis data- og signalkommunikasjon mellom nedihull- og overflate-anordninger. Elektrisk styrte hydrauliske ventiler 422 anvendes fortrinnsvis for tilførsel av hydraulisk kraft for fremføring av kabelen.

Et injektorhode 500 er fortrinnsvis montert ved en ytterende 501 av en radialt bevegelig injektorarm 502 som kan være hensiktsmessig forbundet med spo-lestøtten 416. Injektorarmen 502 strekker seg en ønsket strekning over og rundt spolen 400. En hydraulisk drevet teleskopisk arm 504, som er anordnet mellom injektorarmen 502 og en injektor-bæreramme 502, kan være anordnet for radialt å bevege og anbringe armen 502 ved hvilket som helst ønsket sted rundt spolen 400. Denne mekanisme gjør det mulig å plassere injektoren 500 på hvilket som helst sted rundt spolen, for derved å gi fleksibilitet ved drift av forskjellige rigg-konstruksjoner og brønn-operasjonsforhold. Injektoren 500 blir normalt senket til hvilestilling på sklirammen 402 når den ikke er i bruk, som vist i fig. 5C. Dette gjør det lettere å transportere injektoren og er sikrere ved rigg-stedet under uvirksomme forhold. En andre teleskopisk arm 506, som er dreibart forbundet med injektorarmen 502 og et passende støtteelement 508 på injektoren 500, beveger injektoren 500 om dets dreiepunkt 501 for å gi injektoren 500 en ønsket skråstilling om en vertikal akse z-z, som nedenfor forklart.

For å installere røret 502 på et rigg-sted, transporteres spolen 400 i to se-parate halvdeler 401. Røret 502, som kan være mange tusen fot (1 fot = 0,305 m) lang, transporteres separat oppviklet på en spole av vesentlig mindre diameter enn spolen 400. Injektoren 500 kan transporteres separat eller festet til en halvdel av spolen 400. De to halvdeler 401 monteres ved rigg-stedet for å danne spolen 400. Injektoren 500 blir så installert (hvis den er transportert separat fra spolen 400) på spolen 400 som vist i fig. 5A. Røret 502 blir så viklet av transportspolen (ikke vist) over på arbeidsspolen 400 med injektoren 500.

Injektoren 500 er tilknyttet de i forbindelse med fig. 2 beskrevne førere som kan omfatte en føler for bestemmelse av strammingen (strekkraften) på røret 502 og hastigheten til røret som løper ut fra injektoren 500. Dessuten omfatter injektoren 500 et følersystem som gjør det mulig å opprettholde rørbuen mellom injektoren 500 og injektoren som røret 502 mates til, som nærmere forklart i forbindelse med fig. 6. Fig. 5D viser en skjematisk illustrasjon av grunnrisset av injektoren 500 med et antall kraft- eller trykkpåvirkbare følere 540a - 540d for opprettholdelse av buen til røret 502. Følerne 540a - 540d har en indre konkav flate, hhv 542a - 542d. Følerne 540a - 540d kan beveges innad eller utad for å avgrense størrel-sen av åpningen 544. Følerne 540a - 540d danner en konsentrisk ringliknende konstruksjon, som hensiktsmessig er anordnet i injektoren 500 eller ved et passende sted over injektoren 500. Røret 502 som løper ut fra injektoren løper gjennom åpningen 544. Åpningen 544 er stor nok til at røret 502 kan passere forholdsvis fritt gjennom den. Røret 502 som løper ut fra injektoren utøver trykk på én eller flere av følerne 540a - 540d. Fig. 5D viser røret som utøver trykk mot føleren 540a idet røret er i berøring med dens innerflate 542a. Hver av følerne 540a - 540d avgir et signal tilsvarende størrelsen av den kraft som røret 502 ut-øver på en slik føler. Det ønskete kraftområde for hver føler bestemmes basert på buekravene, som i sin tur avhenger av injektorhodets 500 skråvinkel og rørets 502 hastighet. Under operasjoner styres injektorens 500 skråvinkel og rørets 502 hastighet for å opprettholde den ønskete bue.

Fig. 6 viser et skjematisk diagram av et rørinjeksjonssystem som anvender injektoren 500 beskrevet i forbindelse med fig. 5A og 5B. For forklaringens skyld, viser fig. 6 et landbasert rørinjeksjonssystem 600 som imidlertid lett kan anvendes for offshore-operasjoner. For enkelhets skyld og ikke som en begrensning, er henvisningstall som benyttes i forbindelse med fig. 6 de samme som benyttet i fig. 1 og fig. 5A - D for de samme elementer. Rørinjeksjonsystemet 600 omfatter rør-kilden 400 med røret 502 påviklet og spoleinjektoren 500 anbrakt ved et passende sted over kilden 400 for å fremføre røret 502 til og fra kilden 400 som beskrevet i forbindelse med fig. 5A - 5D ovenfor. Det skal imidlertid bemerkes at hvilken som helst annen type egnet kilde og injektor kan anvendes for formålene med denne utføringsform. Spoleinjektoren 400 mater røret 502 inn i en andre injektor eller i dette tilfelle hoved-overflateinjektoren 200 (samme som vist i fig. 1 - 3), som er plassert på eller over brønnhodeutstyret 17. Hvilken som helst egnet injektor kan imidlertid anvendes som hovedinjektoren 200 for formålene ifølge denne utfø-ringsform. For enkelhets skyld og for å lette forklaringen, er resten av utstyret, såsom hydraulikkenheten, styreenheten, elektrisk drevne ventiler, og de forskjellige følere vist i fig. 1 - 3 med bruk av de samme henvisningstall, dersom vist, og dersom de er vist, og dersom de ikke er vist forutsettes de å inngå i rørinjeksjons-systemet 600. Følgelig er de henvisningstall som er benyttet i fig. 1 - 3 også benyttet i forbindelse med rørinjeksjonssystemet 600. Under operasjoner løper røret 502 fra kilden 400 til injektoren 500. Bunnhullsammenstillingen (ikke vist) blir så festet til rørenden og ført gjennom hovedinjektoren 200 på samme måte som beskrevet i forbindelse med injektorhodet 200 ifølge fig. 1 eller injektoren 190 ifølge fig. 2. Spoleinjektoren 500 skråstilles i ønsket vinkel og injektorene 500 og 200 drives med forutvalgte hastigheter slik at røret 502 oppnår en naturlig bue 604 med radius «R». Bueradien «R» er slik valgt at det opprettholdes en likevekt mellom de to injektorer 500 og 630 og for å opprettholde den naturlige bue for å hindre plastisk deformasjon av røret 502. En radius på 45 fot (13,725 m) anses ønskelig. Systemet 600 er forsynt med et rør-føringselement, så som en svanehals 625, som fortrinnsvis benyttes i nødsitua-sjoner, f.eks. når bueradien R plutselig blir uønsket lav. Resten av operasjonen og styringene er de samme som ved rørinjeksjonssystemet beskrevet i forbindelse med fig. 1. Fig. 7 viser en utføringsform av et rørinjeksjonssystem 700 for offshore-brønnboringsoperasjoner som anvender spoleinjektoren 500 vist i fig. 5A. I denne utforming er spoleinjektoren 500 hensiktsmessig plassert på en offshore-plattform 701 for fremføring av røret 502 til og fra en spole 400. Spoleinjektoren 500 mater røret 702 til en overflateinjektor 190 som også er plassert på offshore-plattformen 701. Overflateinjektoren 190 fremfører røret 702 inn i brønnhodeutstyret 730 på havflaten fortrinnsvis på den måte som er beskrevet i forbindelse med fig. 2. Injektorene 500 og 190 arbeider på samme måte som injektorene beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 6. Hvis offshore-plattformen 701 har tilstrekkelig plass, kan rørkilden 400 være plassert ved offshore-plattformen 701. I mange tilfeller er imidlertid plattformen begrenset på offshore-plattformer, og ettersom rørkildene vanligvis er meget store (opptil 12 m i diameter og flere fot (1 fot = 0,305 m) i lengde og bredde), kan spolen 400 plasseres på et forholdsvis lite, separat fartøy 750 som også kan brukes til å transportere røret til og fra plattformen 701. Når rørkilden 400 er plassert på en annen plattform 750 enn offshore-plattformen 701, beveger røret 502 seg fortrinnsvis fra spolen 400 inn i vannet 715 og deretter til spoleinjektoren 500. Vannet 715 gir naturlig oppdrift til røret 502 uten å påføre ugunstige spenninger i røret 502. Fig. 8 viser et generisk funksjons-blokkdiagram av sammenkoplingen og driften av de forskjellige elementer i rørinjeksjonssystemet 10 og 100 som er vist i

henhold fig. 1 og 2. De elektrisk manøvrerte fluid-styreventiler, generelt vist ved blokken 324, er koplet til de forskjellige hydraulisk manøvrerte overflate- og/eller undervanns-anordninger. De hydralulisk manøvrerte overflateanordninger kan omfatte overflateinjektorene 340 og 348, spolen 342 og eventuelle andre anordninger, som her generelt er betegnet ved blokken 346. De hydraulisk manøvrerte undervannsanordninger kan omfatte undervannsinjektoren 352, pumper og andre anordninger som er tilknyttet sluserøret 354, utblåsingssikringen 356, og andre undervannsanordninger, her generelt betegnet ved blokken 358. De forskjellige følere i systemet, uansett hvorvidt de er plassert under vann eller ved overflaten, gir signaler direkte eller etter forbehandling til styreenheten 310. Overflatefølerne kan omfatte følere for bestemmelse av rørhastigheten 334, spole-strekkraften 332, følere anbrakt i rørføringssystemet 336 og eventuelt andre ønskete følere. Andre følere er generelt her betegnet som Si-Sn og kan omfatte følere for bestemmelse av kjedestrammingen og bredden av injektoråpningen, brønnhodetrykk og følere for bestemmelse av andre driftsparametere. Styreenheten 310 beregner verdiene av de forskjellige driftsparametere i systemene henholdsvis 10 eller 100, som reaksjon på den informasjon som foreligger ved de forskjellige følere og programmerte instruksjoner. Styreenheten 310 styrer driften av de forskjellige anordninger som reaksjon på de beregnete parametere og instruksjoner som er gitt til styreenheten 310. Styreenheten 310 kan være programmert til periodisk eller kontinuerlig å oppdatere valgte driftsparametere i systemene 10 eller 100, og bevirker til å stanse operasjonen og/eller aktivere en eller flere alarmer når en eller flere av driftsbetingelsene er usikre eller uønsket. Styreenheten 310 kan manøvrere systemene 10 og 100 til å gi optimal håndtering av røret 142.

Systemene 10 og 100 ifølge foreliggende oppfinnelse kan programmeres til automatisk å utføre rørinjeksjon og fjerne operasjonene for det spesielle rør som brukes for en gitt operasjon. I det foreliggende system utføres hovedsakelig hele operasjonen fra styreenheten 170, som er hensiktsmessig beliggende i trygg avstand fra det andre rørinjeksjonsutstyr, og således gir et forholdsvis trygt arbeidsmiljø. I den automatiske modul er styreenheten 310 forsynt med et program eller modell som definerer systemets 300 driftsparametere. Driftsparametrene kan omfatte rørhastigheten når bunnhullsammenstillingen passerer gjennom et injektorhode, gjennom brønnhodeutstyret, når bunnhullsammenstillingen transporteres til ei roruiDesiemi siea i Drønnoonngen og injeKsjonsnasngneien unaer oonngen. Rørinjeksjonshastigheten under boringen beregnes basert på de tilgjengelige boreparametere så som bergartformasjonen, type boresammenstilling som benyttes, brønnboringsforhold etc. Styreenheten 320 vil da igangsette rørinjeksjons-operasjonen, kontinuerlig motta signalene fra de forskjellige følere i systemet 300, behandle de mottatte signaler og annen informasjon den mottar og som reaksjon på disse, styre systemets 300 drift i henhold til de programmerte instruksjoner. Dersom én eller flere av de valgte parametere ikke kan opprettholdes innenfor deres ønskete områder, kan styresystemet programmeres til å avstenge driften av systemet 300 og/eller aktivere alarmen 313. Styreenheten kan også programmeres til kontinuerlig eller periodisk å oppdatere programmet basert på signaler som mottas fra én eller flere følere som anvendes i bunnhullsammenstillingen og ved overflaten. Videre drift av rørinjeksjonssystemet blir så utført i henhold til det opp-daterte program eller modell. Denne in situ oppdatering av rørinjeksjonsparame-terene, tillater mer effektiv boring av brønnboringene. Automatisert rørinjeksjon og opptrekkingsoperasjoner gir bedre styring over operasjonen sammenliknet med kjente systemer. Systemene ifølge foreliggende oppfinnelse krever også færre personer for å operere systemene sammenliknet med kjente systemer.

Claims (10)

1. Anordning for å bevege et rør (430) fra en spole (400) inn i og ut av et borehull, ved hjelp av minst to injektorer (500, 200), en første injektor (500) som er tilknyttet spolen (400) innrettet til å strekke seg over spolen (400) og bevege seg rundt spolen (400) for å bevege røret (430) ut fra spolen, og en andre injektor (200) for å bevege røret (430) inn i og ut av borehullet, karakterisert ved at den første injektor (500) videre er innrettet til å vippe om et dreiepunkt (501) for å bevirke rotasjonsbevegelse av den første injektor (500) om dreiepunktet (501), hvorved den første injektor (500) kan beveges rundt spolen (400) og dreies om dreiepunktet (501).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den første injektor (500) dreies om dreiepunktet (501) for å opprettholde en ønsket bueradius (R) mellom den første injektor (500) og den andre injektor (200).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter en føler for avgivelse av signaler som er representative for en til anordning-en relatert parameter, hvilken føler er valgt fra en gruppe bestående av (i) en kraftmålingsføler (540a-d) for bestemmelse av en kraft som er relatert til rørets vinkel; (ii) en føler (162) for måling av rørets hastighet; (iii) en føler for bestemmelse av en trykkraft på røret; og (iv) en føler (186) for bestemmelse av strekkraften på røret.

4. Anordning ifølge krav 1-3, karakterisert ved at kilden innbefatter en spole som er laget av minst to atskillbare seksjoner (450).

5. Anordning ifølge krav 1 - 4, karakterisert ved at den innbefatter en teleskopisk arm (506) som er innrettet til å dreie injektoren om dreiepunktet (501).

6. Anordning ifølge krav 1-5, karakterisert ved at den omfatter en styreenhet (310) for styring av minst en av injektorenes (500, 200) drift.

7. Anordning ifølge krav 1-6, karakterisert ved at kilden (400) er en spole med diameter større enn 6 meter.

8. Fremgangsmåte for å bevege et rør (430) fra en spole (400) inn i og ut av et borehull ved bruk av minst to injektorer (500, 200), en første injektor (500) for å bevege røret (430) fra spolen (400), og en andre injektor (200) for å bevege røret (430) inn i og ut av borehullet, karakterisert ved at den første injektoren (500) beveges rundt spolen (400) og at den første injektoren (500) dreier om et dreiepunkt (501) for å styre en bueradius (R) ved røret (430) mellom injektorene (500, 200).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter tilveiebringelse av en føler for tilveiebringelse av signaler som er representative for en aktuell parameter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den omfatter utvelging av føleren fra en gruppe bestående av (i) en kraftmålingsføler (540a-d) for bestemmelse av en kraft som er relatert til rørets vinkel; (ii) en føler (162) for måling av rørets hastighet; (iii) en føler for bestemmelse av en trykkraft på røret; og (iv) en føler (186) for bestemmelse av strekkraft på røret.