NO319096B1

NO319096B1 - Flytende oljeproduksjonssystem

Info

Publication number: NO319096B1
Application number: NO19984958A
Authority: NO
Inventors: Akio Tanabe; John Randolph Paulling
Original assignee: Japan Oil Gas & Metals Jogmec
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2005-06-20
Also published as: NO984958L; JP2992935B2; US6220787B1; NO984958D0; GB9820651D0; JPH11321780A; GB2337501A; GB2337501B

Description

Oppfinnelsen vedrører en flytende oljeproduksjon, utformet for transport av olje fra undersjøiske brønner til et overflatefartøy i sjøen, ifølge den ikke-karakteriserende delen av krav 1.

Flytende oljeproduksjonssystemer av har vært benyttet som en offshore-olje/gass-utvinningsplattform. I et slikt system, for å kunne hanskes med et overflatefartøys stamping og rulling under påvirkning av ytre krefter, benyttes det ledninger, såkalte fleksible stigerør, mellom de undersjøiske brønnhoder og overflatefartøyet som bærer prosesseringsutstyret, hvorved det muliggjøres en transport av et produsert fluidum fra de undersjøiske brønner og til overflatefartøyet i sjøen. I et slikt system må det innleies et annet spesielt for formålet utført overflatefartøy når man ønsker adgang til brønnene, for såkalt workover eller lignende. For offshore-olj e/gassfelt som krever hyppig adgang til brønnene, vil olje/gassutvinningen økonomi forverres ved at et slikt overflatefartøy må innleies.

WO Al 88/08806 beskriver et flytende hydrokarbonproduksjonssystem, innebefattende et overflatefartøy, et sylindrisk dreietårn anordnet i en gjennomgående vertikal sjakt utformet i fartøyet og oppankret i havbunnen, et flertall stigerør som har en stiv struktur og som strekker seg ned til underjordiske brønner gjennom dreietårnet og er anordnet langs den indre omkrets av dreietårnet, et flertall overflate-brønnholder med ventiler forbundet med stigerørene, og en manifold og en svivelmekanisme for tilkobling av overflate-brønnhodene til en produksjonsledning om bord i overflatefartøyet. Videre omfatter systemet en overhalingsrigg som er understøttet av overflatefartøyet ved hjelp av bæreben og som står i dreietårnets vertikale senterlinje.

Under hensyntagen til de foran nevnte problemer i forbindelse med de konvensjonelle flytende oljeproduksjonssystemer av skipstypen er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et slikt system som muliggjør forenklet adgang til de under-sjøiske brønner ved at det installeres overflate-brønnhoder på overflatefartøyet.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt et flytende oljeproduksjonssystem av den ovenfor beskrevne typen og som angitt i innledningen til de medfølgende krav 1 til 4. Oljeproduksjonssystemet er således kjennetegnet ved de karakteriserende trekk som angitt i det selvstendige krav 1. Foretrukne trekk ved anordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av de medfølgende uselvstendige kravene 2 til 4.

For å oppnå denne hensikt foreslås det ifølge oppfinnelsen et flytende oljeproduksjonssystem av skipstypen innbefattende et overflatefartøy, et sylindrisk dreietårn, et antall stigerør, et antall overflate-brønnhoder, en mani fold og en svivel-mekanisme. Det sylindriske dreietårn er anordnet i en vertikal sjakt (moon pool) i overflatefartøyet, og er forankret til en havbunn. Stigerørene har en stiv struktur og strekker seg ned til de undersjøiske brønner gjennom det sylindriske dreietårn. Overflate-brønnhodene innbefatter ventiler for stigerørene og er forbundet med en produksjonsledning ombord i overflatefartøyet via manifolden og svivelmekanismen. Stigerørene er anordnet langs dreietårnets indre omkrets, og systemet innbefatter videre en arbeidsrigg for overhalingsarbeider og en stigerør-bevegelses-mekanisme. Overhalingsriggen står på overflatefartøyet ved hjelp av bæreben, sentralt i dreietårnet. Stigerør-bevegelses-mekanismen er beregnet for bevegelse av hvert stigerør til en stilling like under overhalingsriggen.

Fordelaktig innbefatter videre stigerør-bevegelses-mekanismen en ringformet bæreramme, et antall stasjonære styreskinner, og en svivel-styreskinne. Den ringformede bæreramme er anordnet konsentrisk i det sylindriske dreietårn. De stasjonære styreskinner går radielt mellom den ringformede bæreramme og det sylindriske dreietårn for styring av respektive stigerør. Svivel-styreskinnen er dreibart anordnet i den ringformede bæreramme, slik at den selektivt kan forbindes med en av de stasjonære styreskinner for derved å muliggjøre styring av et stigerør som har blitt styrt til den ringformede bæreramme langs den korresponderende stasjonære styreskinne, til en stilling like under overhalingsriggen.

Videre kan fordelaktig hvert stigerør ha en kopling som er anordnet under bunnflaten til et bunnparti av overflatefartøyet.

Videre kan fordelaktig systemet innbefatte et dykker-inngangskammer og vannfyllings-/tømmingsmidler anordnet i et bunnparti av overflatefartøyet, i nærheten av en nedre endedel av dreietårnet. Dykker-inngangskammeret er forsynt med en indre vanntett dør og en ytre vanntett dør og benyttes av en dykker som benyttes for til- eller fra-kopling av koplingene. Vannfyllings-Aømmingsmidlene fyller vann i eller tømmer vann fra dykker-inngangskammeret.

I et system ifølge oppfinnelsen er overflatefartøyet fritt dreibart om det sylindriske dreietårn som er anordnet i den vertikale sjakt i overflatefartøyet. Som ved de konvensjonelle flytende oljeproduksjonssystemer av skipstypen vil overflatefartøyets baugparti dreie seg mot vinden. Overflatefartøyet vil derfor være oppankret i en tilstand hvor det er minst utsatt for vindpåkjenninger. Olje kan transporteres på sikker måte fra de undersjøiske brønner til systemet gjennom stigerørene, som strekker seg ned til de undersjøiske brønner gjennom det sylindriske dreietårn.

Stigerørene har en stiv struktur og overflate-brønnhodene med stigerørventitene er forbundet med produksjonsledningen ombord i fartøyet via manifolden og svivel-mekanismen. Derfor kan olje eller gass greit transporteres til prosesseringsanlegget eller lagertank ombord i fartøyet, uavhengig av fartøyets dreiebevegelse. Under overhalingsarbeider muliggjør den stive stigerørstruktur en kjøring av overhalingsverktøy gjennom overflate-brønnhodet til stigerøret for gjennomføring av overhalingsarbeider, i motsetning til hva tilfellet er ved konvensjonelle overhalingsarbeider hvor et fleksibelt stigerør koples løs fra et undersjøisk brønnhode og et annet skip benyttes for gjennom-føring av overhalingsarbeidene gjennom brønnhodet. Kostnadene i forbindelse med overhalingsarbeider blir derfor betydelig redusert sammenlignet med de konvensjonelle overhalingsmetoder.

Fordi overhalingsriggen står på overflatefartøyet i dreietårnets vertikale senterlinje, og fordi stigerør-bevegelses-mekanismen er anordnet like under riggen for bevegelse av hvert av de stive stigerør som er anordnet langs dreietårnets indre omkrets, kan overhalingsarbeider i brønnene, hvilke arbeider gjennomføres gjennom de respektive stigerør, utføres på en signifikant effektiv og rask måte.

Videre er stigerør-bevegelses-mekanismen utformet til å kunne bevege hvert stigerør til en sentral del av det sylindriske dreietårn ved hjelp av de stasjonære styreskinner og svivel-styreskinnen. De stasjonære styreskinner går radielt fra den ringformede bæreramme, som er anordnet konsentrisk i dreietårnet, og mot de respektive stigerør som er anordnet langs dreietårnets indre omkrets.

Svivel-styreskinnen kan selektivt forbindes med en av de stasjonære styreskinner. Overhalingsarbeidene, som gjennomføres med bevegelse av hvert av stigerørene til en sentral del av dreietårnet, kan derved gjennomføres på en meget effektiv måte.

Fordi hvert av stigerørene har en kopling anordnet under fartøyets bunnflate, kan fartøyet eventuelt evakueres til et sikkert havområde ved å frigjøre koplingene, eksempelvis når en storm er meldt. I et slikt tilfelle plugges stigerørenes øvre ender og markeringsbøyer festes til de respektive stigerør.

Fordi det med en indre og ytre vanntett dør forsynte dykker-inngangskammer og vann-fyUings-/tømmingsmidlene for kammeret er anordnet i et bunnparti av fartøyet, i nærheten av en nedre endedel av dreietårnet, lettes muligheten for fråkopling eller tilkopling av koplingene ved hjelp av en dykker som kan gå ut i sjøen fra kammeret. Ved eksempelvis et stormvarsel kan fartøyet derfor raskt forflyttes. Når en dykker skal gå ut i sjøen, går vedkommende inn i dykker-inngangskammeret gjennom den indre vanntette dør, og vann fylles i kammeret. Deretter åpnes den ytre vanntette dør, slik at dykkeren kan gå ut i sjøen. Når dykkeren skal gå tilbake til fartøyet, benyttes den omvendte prosedyre.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et skjematisk sideriss av et system ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et noe forstørret skjematisk snitt gjennom en hoveddel av systemet i fig. 1,

fig. 3 viser et grunnriss av en stigerør-bevegelses-mekanisme i systemet i fig. 1 og 2,

fig. 4 viser et snitt gjennom stigerør-bevegelses-mekanismen i fig. 3,

fig. 5 viser et skjematisk planriss av en manifold-svivel-mekanisme på et dreietårn i systemet i fig. 1 og 2,

fig. 6 viser et snitt gjennom manifold-svivel-mekanismen i fig. 5, og

fig. 7 viser et snitt gjennom en modifisert utførelse av manifold-svivel-mekanismen i fig. 2, hvor en manifold og en svivel-mekanisme er anordnet adskilt fra hverandre.

Som vist i fig. 1 og 2 er et overflatefartøy 1 av tankskiptypen forsynt med prosessanlegg 2 for produsert olje. Et sylindrisk dreietårn 4 er anordnet i en vertikal sjakt 3 som går gjennom overflatefartøyet 1. Dreietårnet 4 er forankret til en havbunn 5 ved hjelp av forankringskabler 6. Fartøyet 1 kan således dreie seg om dreietårnet 4 i samsvar med vindkrefter eller strømmer i havet.

Tolv stigerør 7 strekker seg ned til undersjøiske brønner gjennom det sylindriske dreietårn 4 og er jevnt fordelt over dreietårnets 4 indre omkrets. Hvert stigerør 7 har en stiv struktur tilveiebrakt ved at det er benyttet et dobbeltvegget stålrør.

I utførelseseksemplet er et overflate-brønnhode 9 med ventiler 8 anordnet på toppen av hvert stigerør 7. Som vist i fig. 2, 5 og 6 er stigerørene 7 forbundet med en produksjonsledning 11 gjennom overflate-brønnhodene 9 og en manifold-svivel-mekanisme 10.

Manifold-svivel-mekanismen 10 innbefatter en manifold og en svivel-mekanisme som tjener som passasje for produsert fluidum, på en slik måte at skipet 1 kan dreie seg. Som vist i fig. 6 står en indre omkretsdel 10a av manifold-svivel-mekanismen 10 på dreietårnet 4. En ytre omkretsdel 10b av manifold-svivel-mekanismen 10 bæres av skipet 1 på en slik måte at den er glidbar i forhold til den indre omkretsdel 10a. Som følge herav kan skipet 1 dreie seg i forhold til dreietårnet 4 slik at det via manifold-svivel-mekanismen 10 kan foregå en jevn strøm av produsert fluidum.

Som vist i fig. 1 er et antall oppdriftslegemer 12 festet til den nedre del av hvert stigerør 7. Disse oppdriftslegemer holder stigerøret 7 i en stilling perpendikulært på havbunnen 5. Som vist med den strekpunkterte linje i fig. 5, vil den øvre del av hvert stigerør 7 kunne ha en kurveform, i samsvar med hiving av skipet 1, innenfor den tillatte lille bøyegrense for rørets stive struktur (ettergivenhet).

Videre er, som vist i fig. 1 og 2, en overhalingsrigg 15 plassert i dreietårnets 4 vertikale senterlinje på et arbeidsdekk 14 som er opplagret på fartøyet 1 ved hjelp av bæreben 13. Som vist i fig. 3 og 4 er det anordnet en stigerør-bevegelsesmekanisme 16 som muliggjør at hvert stigerør 7 ved hjelp av mekanismen 16 kan beveges til en stilling like under overhalingsriggen 15.

Mer spesifikt innbefatter stigerør-bevegelsesmekanismen 16 en ringformet bæreramme 16a, et antall stasjonære styreskinner 16b, og en svivel-styreskinne 16c. Den ringformede bæreramme 16a er anordnet konsentrisk i det sylindriske dreietårn 4. De stasjonære styreskinner 16b går radielt mellom den ringformede bæreramme 16a og det sylindriske dreietårn 4 for styring av de respektive stigerør 7. Svivel-styreskinnen 16c er dreibart anordnet i den ringformede bæreramme 16a og benyttes for videre styring av stigerøret 7 til en stilling like under overhalingsriggen 15 etter at stigerøret først er styrt i den ringformede bæreramme 16a langs den korresponderende stasjonære styreskinne 16b. På denne måten kan svivel-styreskinnen 16c etter valg tilknyttes den enkelte stasjonære styreskinne 16b.

I stedet for stigerør-bevegelses-mekanismen 16 kan det på den nedre flate av arbeidsdekket 14 være anordnet en vogn som kan benyttes for å bevege hvert stigerør 7.

Som vist i fig. 2 har hvert stigerør 7 en kopling 17 plassert under bunnflaten til et bunnparti av skipet 11. Ventilene 18a og 18b er anordnet henholdsvis over og under koplingen 17.

Et dykker-inngangskammer 19 er anordnet i skipets 1 bunndel i nærheten av en nedre endedel av dreietårnet 4 og benyttes av en dykker som frikopler eller forbinder koplingene 17. Dykker-inngangskammeret 19 har en indre vanntett dør 20 og en ytre vanntett dør 21. I skipets bunnparti er det også anordnet et vannfyllings-tømmings-utstyrskammer 22 hvor det finnes vannfyllings-tømmingsmidler (en pumpe og ventiler) for fylling av vann i dykker-inngangskammeret 19 henholdsvis tømming av vann fra kammeret.

Den nevnte manifold-svivel-mekanisme 10 er utformet slik at en manifold og en svivel-mekanisme er integrert i en enkelt enhet. En manifold og en svivel-mekanisme kan imidlertid også være anordnet separat. Fig. 7 viser en slik modifikasjon av manifold-svivel-mekanismen 10 hvor en manifold 23 er anordnet adskilt fra en svivel-mekanisme 24. Fluidum som transporteres gjennom stigerørene 7 mottas i manifolden 23 på dreietårnet 4 og sendes så gjennom svivel-mekanisme 24 tii produksjonsledningen 11. Svivel-mekanismen 24 innbefatter en ringformet indre tank 24a og en ringformet ytre tank 24b. Fluid som samles i manifolden 30 sendes til den indre tank 24a. Den ytre tank 24b er anordnet slik at den kan gli langs den ytre omkrets av den indre tank 24a, med bibehold av forbindelse med den indre tank 24a.

Den indre tank 24a er opplagret på dreietårnet 4 ved hjelp av stag 25. Den ytre tank 24b bæres av arbeidsdekket 14, som i sin tur er opplagret på skipet 1. Den ytre tank er forbundet med produksjonsledningen 11.

Skipet 1 kan også, når manifolden 23 og svivel-mekanismen 24 er adskilt fra hverandre, dreie seg relativt dreietårnet 4 uten at dette hindrer transporten av fluidum gjennom stigerørene 7 til prosessanlegg ombord i skipet 1.

I stedet for svivel-mekanismen 24, som muliggjør at skipet 1 kan dreie seg, kan det benyttes andre midler, eksempelvis en fleksibel ledning som muliggjør at skipet 1 kan dreie seg.

I et system ifølge utførelseseksemplet som her beskrevet kan skipet 1 dreie seg fritt om det sylindriske dreietårn 4 som er anordnet i den vertikale sjakt 4 i skipet. Som vanlig ved flytende produksjonssystemer kan derfor skipets 1 baugparti være rettet mot vinden. Skipet 1 vil derfor være oppankret i en tilstand hvor det er minst mulig utsatt for vind-påvirkninger. Olje kan transporteres på sikker måte fra undersjøiske brønner til systemet gjennom stigerørene 7, som går ned til de undersjøiske brønner gjennom det sylindriske dreietårn 4.

Stigerørene 7 har en stiv struktur og overflate-brønnhodene 9 innbefattende ventiler i stigerørene 7 er forbundet med produksjonsledningen 11 ombord i fartøyet 1, via manifolden 10 og svivel-mekanismen 24. Olje eller gass kan derfor på enkel måte transporteres til prosessanleggene 2 eller en lagertank ombord i fartøyet 1, uavhengig av dreiebevegelsen til skipet 1. Under overhalingsarbeider vil de stive stigerør 7 muliggjøre en kjøring av overhalingsverktøy gjennom overflate-brønnhodet 9 til det aktuelle stigerør 7, slik at overhalingsarbeider muliggjøres, i motsetning til den metodikk som benyttes ved konvensjonell overhaling, hvor et fleksibelt stigerør koples løs fra et undersjøisk brønnhode, og et annet fartøy benyttes for gjennomføring av overhalingsarbeidet gjennom brønnhodet. Kostnadene for overhalingsarbeider kan derfor reduseres betydelig sammenlignet med de konvensjonelle overhalingsarbeider.

Da overhalingsriggen 15 står ombord i skipet 1 i dreietårnets 4 vertikale senterlinje, og da stigerør-bevegelses-mekanismen 16 er anordnet like under riggen 15 for bevegelse av hvert av stigerørene 7, som er anordnet langs dreietårnets 4 indre omkrets, kan overhalingsarbeider, som skjer gjennom de respektive stigerør 7, gjennomføres på en effektiv og rask måte.

Stigerør-bevegelses-mekanismen 16 er utformet for bevegelse av hvert stigerør 7 til et sentralt parti i det sylindriske dreietårn ved hjelp av de stasjonære styreskinner 16b og svivel-styreskinnen 16c, under benyttelse av en forflyttningsjekk 16d eller lignende. De stasjonære styreskinner 16b går radialt fra den ringformede bæreramme 16a, som er anordnet konsentrisk i dreietårnet 4, mot de respektive stigerør 7 som er anordnet langs dreietårnets 4 indre omkrets. Svivel-styreskinnen 16c kan selektivt forbindes med en av de stasjonære styreskinner 16b. På denne måten kan således overhalingsarbeider gjennomføres ved at hvert av stigerørene 7 beveges til en sentral del av dreietårnet 4, slik at arbeidene kan utføres på en effektiv måte.

Da det for hvert av stigerørene 7 er anordnet en kopling 17 under skipets 1 bunn, kan skipet 1 eventuelt forflyttes til et trygt havområde ved å kople løs koplingene 17, eksempelvis når det er meldt storm. I så tilfelle plugges de øvre endene av stigerørene 7 og markeringsbøyer tilknyttes de respektive stigerør 7.

Dykker-inngangskammeret 19 med den indre og ytre vanntette dør 20,21 og med vannflømmings-Aømmings-utstyrskammeret 22 er anordnet i en bunndel av skipet 1, i nærheten av en nedre endedel av dreietårnet 4. Dette letter løskopling og tilkopling av koplingene 17 ved hjelp av en dykker som kan gå ut i vannet fra kammeret 19. Ved eksempelvis et stormvarsel, kan skipet 1 således raskt forflyttes. Når en dykker skal gå ut i vannet, går dykkeren inn i dykker-inngangskammeret 19 gjennom den indre vanntette dør 20. Vann innføres i kammeret 19 ved hjelp av vannflømmings-/tømmings-midlene i kammeret 22. Deretter åpnes den ytre vanntette dør 21, slik at dykkeren kan gå ut i sjøen. Når dykkeren skal gå tilbake ombord i skipet, benyttes den omvendte prosedyre.

Claims

1. Flytende oljeproduksjonssystem, innbefattende: et overflatefartøy (1), et sylindrisk dreietårn (4) anordnet i en gjennomgående vertikal sjakt (3) utformet i fartøyet (1) og oppankret i en havbunn, et flertall stigerør (7) som har en stiv struktur og som strekker seg ned til underjordiske brønner gjennom det sylindriske dreietårn (4), et flertall overflate-brønnhoder (9) med ventiler for stigerørene (7), og en manifold og en svivel-mekanisme (10) for tilkopling av overflate-brønnhodene (9) til en produksjonsledning (11) ombord i fartøyet (1); idet stigerørene (7) er anordnet langs den indre omkrets av dreietårnet (4), og at det flytende olje-produksjonssystem videre innbefatter: en overhalingsrigg (15) for overhalingsarbeider, hvilken rigg står i dreietårnets (4) vertikale senterlinje og hviler på fartøyet (1) ved hjelp av bæreben (13), oljeproduksjonssystemet er karakterisert ved at det innbefatter: en stigerør-bevegelsesmekanisme (16) beregnet for bevegelse av hvert stigerør (7) til en stilling like under overhalingsriggen (15).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved atstigerør-bevegelsesmekanismen (16) innbefatter: en ringformet bæreramme (16a) som er anordnet konsentrisk i det sylindriske dreietårn (4), et flertall stasjonære styreskinner (16b) som strekker seg radialt mellom den ringformede bæreramme (16a) og det sylindriske dreietårn (4), for styring av respektive stigerør (7), og en svivel-styreskinne (16c) anordnet dreibart i den ringformede bæreramme (16a), hvilken svivel-styreskinne (16c) selektivt kan tilordnes en av de nevnte stasjonære styreskinner (16b) for derved å styre et stigerør (7) som har vært styrt i den ringformede bæreramme (16a) langs en korresponderende stasjonær styreskinne (16b), til en stilling like under overhalingsriggen (15).

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hvert stigerør (7) har en kopling (17) som er anordnet under fartøyets (1) bunnflate.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at det innbefatter: et dykker-inngangskammer (19) anordnet i en bunndel av fartøyet (1) i nærheten av en nedre endedel av dreietårnet (4), hvilket dykker-inngangskammer (19) er forsynt med en indre vanntett dør (20) og en ytre vanntett dør (21) og kan benyttes av en dykker som benyttes for løskopling eller tilkopling av koplingene (17), og vannflømmings-/tømmingsmidler (22) anordnet i fartøyets bunndel og beregnet for innføring av vann i eller tømming av vann fra dykker-inngangskammeret (19).