NO317428B1 - Stigerorfritt system for Dual Density boreoperasjoner - Google Patents

Description

Bakgrunn

Offshoreboring etter olje og gass har blitt utviklet for dype vann i løpet av flere år. Slike systemer har vært basert på standard brønnhodestørrelser og standard hovedboreutstyr. Disse systemene har imidlertid nådd punktet hvor problemene med å overvinne stigerørets vekt og holde stigerøret tilstrekkelig under strekk har nådd sine grenser. Videre vil kjente boreteknikker for slike systemer også nå en grense hvor stigerørsmarginene med hensyn til boreslamvekter og lange borestigerør med stor diameter møter grensene som har gjort dette konseptet til et alternativ.

I US 6.263.981 er det angitt at stigerøret rundt borestrengen utelates. Boreslam føres enten ned gjennom borestrengen eller alternativt i hulrommet som oppstår mellom stigerøret og borestrengen. Boreslammet returneres til vannoverflaten gjennom et stigerør som fungerer som returledning. Stigerøret/returledningen er anordnet i en avstand fra borestrenger. I nærheten av returledningens nedre ende er det anordnet en pumpeenhet.

I US 4.149.603 er det angitt et system for dypvannsboring uten stigerør. Borestrengen føres gjennom et brønnhode som har en BOP-enhet. En boreslamspumpe er anordnet med returledning til BOP-enheten og en returledning uten stigerør fører boreslam opp til overflaten.

WO 00/04269 viser også teknikk som i noen grad er relevant for oppfinnelsen.

Systemets hensikter

Oppfinnelsens hensikt er å overvinne de ovenfornevnte problemer.

Hensiktene oppnås ved et stigerørfritt system som angitt i det selvstendige patentkravet 1, der utførelser av oppfinnelsen angis i de etterfølgende patentkravene 2-5. Videre er en fremgangsmåte for installasjon av det stigerørfrie systemet angitt i fremgangsmåtekravet 6, og en utførelse av fremgangsmåten i krav 6, er angitt i det etterfølgende patentkrav 7.

Adskillelse av borestrengen og returledningssystemet muliggjør en tidsbesparende installasjonsprosedyre, der de forskjellige komponentene i systemet kan installeres samtidig, og der brønnens toppseksjoner kan bores på samme tid som returledningssystemet blir etablert.

I en nødssituasjon eller dersom systemet må stenges ned, oppnås nedstengningen av systemet ifølge oppfinnelsen på en forenklet måte, sammenlignet med kjent teknikk. Ifølge arrangementet av borestrengen og returledningssystemet, er alle komponentene i systemet enkelt tilgjengelige for inspeksjon eller reparasjon i tilfelle nedstengning av systemet.

SSDS stigerørsfritt system for Dual Density Drilling, RLDDDS

Det foreslåtte systemet for slik dypvanns boreoperasjoner er basert på en stigerørsfri konstruksjon som teknikkens stilling i kombinasjon med en dual density teknikk.

Systemet omfatter et konvensjonelt brønnhodesystem med et spesielt undersjøisk BOP-system omfattende standard brønn BOP-komponenter som er kjente. BOP-enheten har et tetningssystem ved toppen som tillater borestrengen å penetrere BOP-enheten og innføres i brønnen. Borestrengen tilfører boreslammet som er nødvendig for boreoperasjonen. Returslammet inkluderer borekaks som er avledet til en pumpeenhet som befinner seg ved siden av BOP-enheten som henger i et returledningssystem fra overflatefartøyet. Pumpeenheten oppnår underbalansen i brønnen ved sug fra brønnringrommet og returnering av muddet og borekakset tilbake til overflaten gjennom returledningssystemet.

Hensikten med systemet er å separere fartøyets åpning for boring (drilling moon pool) fra returledningssystemet som skal lokaliseres så langt som mulig fra fartøyets åpning for boring, for å unngå enhver kollisjon under operasjon. Returledningssystemet består av en høytrykksreturledning som har kapasitet til å returnere slammet og borekakset fra brønnen. Trykkintegriteten skal være i området 345-1034 bar. Ved siden av returledningen befinner en kontrolledning eller drepeledning seg. Denne ledning skal til enhver tid benyttes som en overvåkningslinje for å sikre at trykket ved brønnhodet eller i BOP-enheten er holdt ved et ønsket trykk nært til den hydrostatiske trykkhøyden til sjøvannet ved brannområdet. Dette trykket vil kontrolleres ved pumpens hastighet. Dersom trykket øker vil pumpen måtte øke sin kapasitet for å redusere trykket, dersom trykket minsker senker pumpen kapasiteten for å møte det ønskede trykket. Videre vil returledningen ha ledninger for tilførsel av BOP kontrollfluid og elektriske kabler for kraft/energi og kontrollering og overvåkningshensikter for BOP og elektrisk kraft for pumpen.

Pumpeenheten skal danne endepunktet av det stive retursystemet som er seksjonerte stål- eller metallrør. Det stive systemet løper fra en annen lokalisering på overflatefartøyet eller det kan selvfølgelig også være et annet fartøy, der et separat håndteringssystem vil gjøre det mulig å kjøre returlinjesystemet uavhengig av boreoperasjonen. Dette betyr at brønnens øvre seksjoner kan bores samtidig som returledningssystemet kjøres. Når BOP-enheten kjøres, kjøres denne gjennom den gjennomgående åpningen i fartøyet (moon pool) på kjørende boreverktøy uten andre verktøy eller komponenter enn kjørestrengen (running string). Når BOP-enheten nærmer seg sjøbunnen og brønnhodet, vil en ROV forbinde slangene mellom pumpeenheten og BOP-enheten. Disse slangene er flytende/har oppdrift og vil konstrueres for ROV-håndtering. Etter forbindelse til BOP-enheten kan BOP-en posisjoneres og låses til brønnhodet og boring kan begynne underbalansert eller etter dual density prinsippet.

BESKRIVELSE AV SSDS STIGERØRSFRIE SYSTEM FOR DUAL DENSITY BORING

Figur 1 viser en oversikt over hele systemet.

Figur 2 viser et forstørret utsnitt av noen systemets komponenter slik de vises på figur 1.

Systemet består av følgende hovedkomponenter som vises på figurene der

-1- Brønnhodesystem.

-2- BOP-enhet.

-3- Fleksibelt retursystem.

-4- Pumpeenhet, pumpestasjon.

-5- Stivt retursystem.

-6- Håndteringssystem for retursystemet.

-7- Fartøy

-8-Borestreng

Nedenfor er det gitt en kort beskrivelse av de forskjellige komponentene i systemet.

Brønnhodesystemet

Brønnhodesystemet 1 som er påkrevd for dette systemet kan være en vanlig standard 18 <3>A" 10 K til 15 K arbeidstrykksystem eller ethvert annet brønnhodesystem 1 med 5 K til 15 K trykkintegritet. Brønnhodesystemet 1 vil kreve en styringsstruktur for å tillate en BOP-enhet 2 å entre, posisjoneres og låses til brønnhodet.

BOP-enheten

BOP-enheten 2 vil for denne hensikten ha et standard oppsett på bunnen av brønnhodekonnektoren som passer til den ytre profilen til brønnhodet og tilsvarende avstenger BOP-er. På brønndrepesiden (kill side), utløp mellom nedre og midtre avstengere, vil overvåkningsledningen være tilstede. På motsatt side av utløpet av overvåkningslinjen vil en bypass eller utligningsledning være tilstede. Dette tillater at fluid fra ringrommet flyter forbi BOP-lukkerne for sirkuleringshensikter.

Over den øvre avstengerenheten vil en ringformet BOP være tilstede. Hensikten med denne BOP-en er å stenge av brønnen ved enhver størrelse av borestrengens deler.

Over den ringformede BOP-en befinner boreslamreturledningens forbindelsespunkt til retursystemet seg. Denne har et utløp med forbindelse til det fleksible retursystemet 3. En serie ventiler er tilstede for å avlede returfluidet fra BOP-enheten 2 og til returledningssystemet 3.

Over returledningsforbindelseseksjonen er en roterende BOP eller ringformet BOP tilstede for å unngå lekkasje til sjøen og omgivelsene på utsiden. Siden brønntrykket ved dette punktet pr. definisjon skal ha den samme hydrostatiske trykkhøyden som de omliggende omgivelser, trenger ikke trykkintegriteten av denne BOP-en 2 å beregnes som for de andre BOP-er.

BOP-enheten 2 er kontrollert gjennom et dobbelt redundans hydraulisk kontrollsystem enten ved et stivt hydraulisk kontrollsystem eller et elektrohydraulisk system avhengig av hva som er mest passende.

Fleksibelt retursystem

Fra BOP-enheten 2 skal et fleksibelt returledningssystem 3 være tilstede forløpende mellom BOP-enheten 2 og pumpestasjonen eller pumpeenheten. Det fleksible retursystemet 3 er dannet ved følgende hovedkomponenter:

- Høytrykk returlinje

- Høytrykk brønndrepelinje/overvåkningsledning

- Elektriske og hydrauliske kontrollinjer for BOP

- Instrumentering, osv.

De forskjellige komponentene er festet sammen med oppdriftselementer 3a for å tillate at den fleksible returledningen 3 er flytende i sjøen for å tillate at en ROV kan forbinde returledningen til BOP-enheten 2.

Pumpeenhet, pumpestasjon

Pumpeenheten 4 skal danne den stive returledningens nedre endepunkt og inneholder pumpeenheten som er nødvendig for å tillate dual density boring. En eller to pumper skal være tilstede, avhengig av behov og pumpekapasiteten. Pumpen 4 skal være i stand til å pumpe det utborede borekakset tilbake til overflaten sammen med det returnerte mudderet.

Stivt retursystem

Pumpeenheten 4 danner det nedre endepunktet av det stive retursystemet 5. Det stive retursystemet 5 består av følgende komponenter:

-Høytrykks returrør.

-Brønndrepeledning/overvåkningsledning.

-BOP-ledninger for kontroll av fluidtilførsel.

-Elektriske kabler for BOP og brannkontroll.

-Kontroll og kraftkabler for pumpeenheten.

Grunnen til at det benyttes stivt retursystem 5 er for å tillate en mer stiv og sterkere rørseksjon enn det som benyttes vanligvis for fleksible slanger. Videre er det stive systemet 5 stivere og har en mer forutsigbar oppførsel i sjøen.

Håndteringssystem for retursystemer

For å være i stand til å håndtere de fleksible og stive returledningene 3, 5 eller systemene, er et tilpasset håndteringssystem for dette tilstede på motsatt side av

riggen eller fartøyet 7. Både det fleksible og det stive systemet består av seksjoner med lengder passende for oppbevaringsområdet og håndteringssystemet. Systemet skal være uavhengig av fartøyets 7 åpning for boring (drilling moon pool), og har uavhengige håndteringssystemer. Systemet kan ha en skyttel, som transporterer seksjonene inn i en A-ramme, som skal være i stand til å heve rørseksjonene fra horisontal posisjon til vertikal posisjon og omvendt. Dette vil tillate at systemet i følge oppfinnelsen kan kjøres uavhengig av boreaktiviteter og trenger derfor nødvendigvis ikke kjøres på riggtid, men er planlagt å kjøres som en parallellaktivitet til boreoperasj onene.

Claims (7)

1. Stigerørfritt system for utføring av boreoperasjoner i en brønn fra fortrinnsvis et flytende fartøy (7), slik som et borefartøy, eventuelt fast eller flytende offshoreplattform, der systemet omfatter en borestreng (8) som er ført gjennom fartøyets moonpool, et brønnhodesystem (1) med BOP-enhet (2), et retursystem omfattende et første og et andre returledningsystem (5, 3), og minst en pumpeenhet (4), der BOP-enheten (2) er anordnet i tilknytning til brønnhodet og borestrengen (8) er ført gjennom BOP-enheten (2), der det første returledningssystemet (5) er anbragt i en avstand fra borestrengen (8) og ved første returledningsystemets (5) nedre ende er pumpeenheten (4) anordnet, og der det andre returledningsystemet (3) er anordnet mellom pumpeenheten (4) og BOP-enheten (2), karakterisert ved at det første returledningssystemet (5) anordnes ved fartøyets (7) akterparti eller anordnes fra ytterligere et annet fartøy.

2. Stigerørfritt system i følge krav 1, karakterisert ved at det første returledningsystemet (5) utgjøres av minst en stiv returledning, overvåkningsledning/brønndrepeledning, BOP- ledninger som kontrollerer fluidtilførsel, elektriske kabler for BOP-enheten og brønnkontroll, kraft samt kontrollkabler for pumpeenheten (4).

3. Stigerørfritt system i følge et av kravene 1-2, karakterisert ved at det andre returledningsystemet (3) utgjøres av minst en returledning som er fleksibel, en overvåkningsledning/brønndrepeledning samt hydrauliske og elektriske kontroll-ledninger for BOP-enheten (4).

4. Stigerørfritt system i følge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det på BOP-enhetens (4) sideflate er anordnet en utløpsåpning for tilkobling av det andre retursystemet (3) eventuelt at BOP-enheten (4) er utstyrt med et tetningssystem som muliggjør innføring av borestrengen (8) i brønnen.

5. Stigerørfritt system i følge et av kravene 1-4, karakterisert ved at flyteelementer (3a) er anbragt omkring det andre returledningsystemet (3), fortrinnsvis festet til dette.

6. Fremgangsmåte for installasjon av det stigerørfrie systemet ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved- at pumpeenheten (4) og det første retursystemet (5) installeres først hvoretter BOP-enheten (2) anordnes til borestrengen (8) og føres ned mot brønnhodet (1), eller at borestrengen (8) med BOP-enheten (2) installeres samtidig med det første retursystemet (5) og pumpeenheten (4), -at det andre retursystemet (3) anordnes mellom pumpeenheten (4) og BOP enheten (2) ved hjelp av en ROV, at retursystemet og borestrengen (8) opereres uavhengig hverandre, slik at det kan utføres innledende boring av brønnen samtidig som retursystemet etableres.

7. Fremgangsmåte for installasjon av systemet ifølge krav 6, karakterisert ved at det benyttes en separat enhet, eksempelvis en A-ramme (6), for håndtering og installasjon av retursystemet.