NO315952B1 - Undervanns boremodul til bruk ved boring av olje- og gassbronner - Google Patents

Description

UNDERVANNS BOREMODUL TIL BRUK VED BORING AV

OLJE - OG GASSBRØNNER

Denne oppfinnelse vedrører en boremodul til bruk ved boring av olje - og gassbrenner

der boremodulen utstyres og utformes på en slik måte at den kan plasseres direkte på havbunnen, og slik at boreoperasjoner kan kontrolleres med fjernstyring fra et lett overflatefartøy.

Olje -og gassforekomster nede i jordskorpen utvinnes i dag ved at det bores hull ned til forekomstene, slik at oljen og gassen kan ledes opp til overflaten.

Utstyret som benyttes til boring av hull i jordskorpen består i hovedsak av et boretårn

utført som en fagverkskonstruksjon i stål. I boretårnet er det plassert heisemaskineri med wire til å heise opp og sette ned borerør. I tillegg er det anordnet diverse utstyr for å kunne håndtere borerørene og sette ned foringsrør i borehullet.

Når olje -og gassforekomstene må tas opp på store havdyp benyttes flytende eller faste plattformer med påmontert boreutstyr. Disse plattformene blir store og spesielt dyre konstruksjoner fordi boreutstyret er stort og tungt. I tillegg til selve boreutstyret er det nødvendig med rørforbindelser (raiser) mellom plattformen og havbunnen for å sirkulere boreslam under boreoperasjonen. På flytende plattformer må det også anordnes Wvkompensering for å ivareta bølgebevegelser på plattformen i relasjon til havbunnen.

Alternativet til boring fra flytende boreplattformer er å plassere boreutstyret direkte på havbunnen, slik at det ikke er nødvendig med store kostbare plattformer.

Oljeindustrien har i dag utviklet mye avansert utstyr for fjernstyrte undervannsoperasjoner. Dette er teknologier som er tilgjengelige og kan benyttes i en fjernstyrt boreoperasjon der boreutstyret plasseres direkte på havbunnen.

En konseptstudie utført av Shell International Deepwater Services omhandler en fullskala borerigg plassert direkte på havbunnen.

Dette er vesentlig forskjellig fra foreliggende oppfinnelse der en tar sikte på å frembringe en fjernstyrt boremodul, ikke komplett borerigg, som kan plasseres direkte på havbunnen og utfører enklere boreoperasjoner.

NO patent 309620 omhandler et undervannssystem der en mindre boremal festes til sjøbunnen, hvoretter det settes ned vingemoduler som festes til boremalen. Denne patenten har liten relevans til foreliggende oppfinnelse.

Boreoperasjoner som det er aktuelt å utføre er ikke bare rene boreoppdrag der formålet er å drenere olje - og gassforekomster, men også boreoppdrag i forbindelse med plugging av gamle borehull samt forboring og observasj onsbrønner. I tillegg vil det også være aktuelt å benytte en boremodul som kan plasseres på havbunnen til å foreta vedlikeholds arbeider i produksjonsbrønner.

Med boremodulen plassert på havbunnen reduseres behovet for overflatefartøy til en mindre skip med begrenset løftekapasitet.

Mellom skipet og boremodulen anbringes fleksible kabler og slanger for styring /overvåking og sirkulasjon av boreslam til boreprosessen. Borerør i seksjoner blir fraktet mellom boreskipet og boremodulen i kassetter som settes på plass i boremodulen ved hjelp av fjernstyrte undervannsmanipulatorer (ROV).

Selve boremodulen er utstyrt med flyteelementer og forankres mot sjøbunnen med sugeanker, eller mot en på forhånd nedsatte forankringsrammer.

Under ekstreme værforhold må boreoperasjoner ofte avbrytes, dette medfører ekstra kostnader og risikofylte operasjoner.

Det er også en betydelig risiko når arbeidere som skal betjene boreutstyr på

plattformer utsatt for vær- og bølgepåkjenninger.

Et ufordelaktig fellestrekk ved kjente teknikker der det benyttes flytende borefartøyer er store tunge plattform og konstruksjoner til høye kostnader.

Disse problemstillinger ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse hvis generelle formål det har vært å fremskafte en boremodul som kan plasseres direkte på havbunnen og utføre fjernstyrte boreoperasjoner uten bruk av store kostbare flytende boreplattformer. Boremodulen skal også være innrettet til å kunne utføre vedlikeholdsoperasjoner i brønner og til spesiell boring i forbindelse med plugging av brønner.

For nevnte formål er oppfinnelsen kjennetegnet ved de trekk som angitt i den karakteristiske del av det selvstendige patentkrav 1.

Fordelaktige, men underordnede trekk som ikke er kritiske for oppfinnelsens tilsiktede funksjon og tekniske effekt, fremgår av etterfølgende uselvstendige underkrav.

En boremodul av denne art omfatter en boretårnstruktur med vertikale føringer for boremaskin til rotasjon av borestrengen ,og tilordnet heisemaskineri, slik at borerør tilkoblet boremaskinen kan trekkes opp fra borehullet og ved behov også trykkes ned i borehullet under boreoperasjoner.

Boretårnstrukturen er festet til en firkantet rammekonstruksjon med flyteelementer i hvert hjørne hvor det også er anordnet hydraulisk justerbare forankringer mot underliggende stålstruktur plassert på havbunnen. Stålstrukturen forankres til havbunnen ved hjelp av sugeanker. Boretårnstrukturen med tilhørende rammekonstruksjon kan også festes til en standard sub-sea modul der dette er hensiktsmessig.

Borestrengen bygges opp av i seksjoner av borerør som skrues sammen med gjengeforbindelser. Flere rørseksjoner er samlet i kassetter som kan fraktes mellom havoverflaten og boremodulen der de settes inn i dertil egnede anordniger, slik at de enkelte borerør lar seg håndtere inn i borestrengen etter hvert som denne skrues sammen eller demonteres.

Håndteringen av borerørseksjoner mellom kassettene og en posisjon i boretårnet utføres av et rørhåndteringsapparat med gripearmer.

Borerørene skrues sammen med gripe og rotasjons innretninger (Roughneck) denne er plassert nederst på boretårnstrukturen.

Boremodulen drives hydraulisk med hydraulisk trykk fra en pumpeenhet plassert i tilknytning til selve boretårnstrukturen. Energitilførsel for drift av hydraulenheten kan være elektrisk strøm i kabel fra overflaten, eller med en vannturbin som forsynes med trykkvann gjennom fleksibel slange fra overflaten.

Boreslam som benyttes til å sirkulere ut borekaks fra borehullet blir pumpet ned og tilbake gjennom fleksible slangeforbindelser fra havoverflaten. Gjennom fleksible kabler styres og overvåkes alle operasjoner fra overflatefartøyet.

Eksempler på foretrukne utførelsesformer for anordninger utformet og innrettet i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig 1 viser en prinsippskisse som illustrer et overflatefartøy med med boremodul i nedsenket posisjon og like før tilkobling mot bunnramme plassert på havbunnen Fig 2 viser boremodul sett fra siden og med en rørkassett i possisjon for innsetting i boretårnstrukturen samt oppdriftstanker Fig 3 viser oppriss av boretårnstruktur med boremaskin, rørhåndterer, borerør og skroeanordning for til- og fraskruing av borerørgj enger. Fig 4 viser prinsipielt snitt av slange for tilførsel/retur av boreslam, kommunikasjon og kontroll/styrekabler

Det henvises til fig 1 hvor (21) angir et lett overflatefartøy med påmontert heiseutstyr (22) plassert på havoverflaten (23) like over boremodulen på havbunnen (15).

Mellom boremodulen og fartøyet går det fleksibel forbindelse (5) med slanger og kontrollkabler. Rørkassett (4) heises på plass med Wire (1) og heisemaskineri (22). Boretårnet (10 ) forbundet med rammen (12) som igjen er utstyrt med flyteelementer (13) i hvert hjørne. Rammen (12) er også utstyrt med forankringer (16) som går i inngrep mot innfestinger (14) på bunnrammen (24).

I fig 2 vises boretårnet (10) med påmontert boremaskin (9) og skruanordning (11) for sammenskruing av borerørseksjoner og gripearmer for rørhåndtering (7). Hydraulisk drivenhet (20) er plassert i tilknytning til selve boretpåmstrukturen (10).

Rørkassettene (4) med ramme (3) er utstyrt med flyteelementer (2) for regulering av oppdriften. Føringselementene (8) holder rørkassettene på plass i forhold til boretårnstrukturen (10). På toppen av boretårnstrukturen er det anordnet flyteelement (6) for å regulere oppdriften.

Bunnrammen (24) holdes på plass mot havbunnen med sugeanker (17).

Fig 3 viser rørhåndteringsutstyret med en vertikal struktur (19) påmontert gripeanordninger (7) for transport av borerør mellom rørmagasin (4) og en posisjon i boretårnet (25). Rørhåndteringsutstyret består av en vertikal struktur (19) som er opplagret i bunn og topp med føringer (18), slik at strukturen (19) kan rotere om vertikalaksen og samtidig utføre en consentrisk bevegelse om boretårnets vertikalakse ( 26). Fig 4 viser prinsipielt snitt av tilførselskabel (5) mellom overflatefartøy (21) og boretårnet (10). Tilførselskabelen er satt sammen av slanger (29) og (30) for tilførsel og retur av boreslam samt tilførsel (31) av energi til boremodulen. I tillegg er det kabler (32) for styring og kontroll av boremodul med tilhørende utstyr.

Claims (3)

1. Boremodul til bruk ved boring av olje - og gassbrønner, karakterisert ved at boremodulen med boretårn (10) og tilhørende boremaskin (9), er forsynt med føringer (8) innrettet for fjernstyrt mottakelse av rørmagasiner (4)

2. Boremodul som beskrevet i patentkrav 1, karakterisert ved at boretårnet (10) er montert til en ramme (12) med flyteelementer (13) i hvert hjørne.

3. Boremodul som beskrevet i patentkrav 1 og 2, karakterisert ved at rammen (12) er forsynt med forankringer (16) som går i inngrep mot gripeanordninger (14) på bunnrammen (24) plassert på havbunnen (15).