NO322723B1

NO322723B1 - Riser device, assembly and installation of riser device

Info

Publication number: NO322723B1
Application number: NO20050464A
Authority: NO
Inventors: Svein Krako; Micheal C Hjorth; James Arkley Pollock
Original assignee: Subsea 7 Norway
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-12-04
Also published as: NO20050464D0; GB0401837D0; GB2410756A; AU2005200336A1; BRPI0500240A; NO20050464L; US20050196243A1; GB2410756B

Abstract

En stigerørsanordning (1) innbefatter et anker (2) installert på havbunnen (15) og en stigerørsføring (3) dreibart anbragt på ankeret. Stigerørsføringen (3) er forsynt med endeforbindelser (3a, 3b) i forbindelse med et øvre stigerørsavsnitt (8) som henholdsvis leder til en produksjonsplattform og et nedre stigerørsavsnitt (9) som leder til et brønnhode eller undervannslagrings eller eksportfasilitet. Stigerørsføringen (3) er forhåndsdannet til en på forhånd bestemt buet form og er forsynt med avstivende bånd (10a, 10 b) for å sikre stivheten, slik at den hovedsakelig beholder sin på forhånd bestemte form når bevegelser overføres gjennom stigerørsføringen (3) fra det øvre stigerørsavsnitt (8) til det nedre stigerørsavsnitt (9) eller motsatt.A riser device (1) includes an anchor (2) installed on the seabed (15) and a riser guide (3) rotatably mounted on the anchor. The riser guide (3) is provided with end connections (3a, 3b) in connection with an upper riser section (8) leading to a production platform and a lower riser section (9) leading to a wellhead or subsea storage or export facility, respectively. The riser guide (3) is preformed into a predetermined curved shape and is provided with bracing bands (10a, 10b) to ensure the rigidity so that it substantially retains its predetermined shape when movements are transmitted through the riser guide (3) from the upper riser section (8) to the lower riser section (9) or vice versa.

Description

Denne oppfinnelsen vedrører en stigerørsanordning, en stigerørssammenstilling og en fremgangsmåte for å installere en stigerørssammenstilling. This invention relates to a riser device, a riser assembly and a method for installing a riser assembly.

Det er velkjent i petroleums- og petroleumstjenesteindustrien, at et stigerør hovedsakelig er et rør som benyttes for å føre hydrokarbonproduksjonsfluider fra et brønnhode eller undervannslagringsfasilitet til en nærliggende produksjonsplattform, hvorfra det transporteres ved tankskip eller rørledning til en landbasert fasilitet for raffinering eller annen prosessering. It is well known in the petroleum and petroleum services industry that a riser is primarily a pipe used to carry hydrocarbon production fluids from a wellhead or subsea storage facility to a nearby production platform, from where it is transported by tanker or pipeline to an onshore facility for refining or other processing.

Stigerør er kjent i to prinsipielle former, dvs. fleksible stigerør og stive stigerør. Et fleksibelt stigerør er et stigerør viss rørvegg er av en flerlagskonstruksjon, som er i stand til å bøyes for å oppta endringer i rørets orientering, særlig ved det enkle "landings"punktet på havbunnen hvor røret endrer retning over en forholdsvis skarpt buet del av røret fra en skråstilt eller hovedsakelig vertikalt nedad retning til en hovedsakelig horisontal orientering langs havbunnen. Et fleksibelt rør tilbyr den fordel at det er i stand til å oppta en mindre bøyeradius ved landingspunktet uten å risikere skade på rørveggen. I tillegg er det fleksible røret i stand til å oppta justering av posisjoneringen av den øvre ende av røret ved havoverflaten i forhold til den del av stigerøret som ligger på havbunnen, så vel som enhver reposisjonering av den del som ligger på havbunnen. Hovedulempen ved et fleksibelt rør er at det har en forholdsvis høy kostnad, på grunn av sin spesielle flerlagskonstruksjon. Risers are known in two basic forms, i.e. flexible risers and rigid risers. A flexible riser is a riser whose pipe wall is of a multi-layer construction, which is able to bend to accommodate changes in the pipe's orientation, particularly at the simple "landing" point on the seabed where the pipe changes direction over a relatively sharply curved section of the pipe from an inclined or mainly vertically downward direction to a mainly horizontal orientation along the seabed. A flexible pipe offers the advantage of being able to accommodate a smaller bend radius at the landing point without risking damage to the pipe wall. In addition, the flexible pipe is capable of accommodating adjustment of the positioning of the upper end of the pipe at the sea surface relative to the seabed portion of the riser, as well as any repositioning of the seabed portion. The main disadvantage of a flexible pipe is that it has a relatively high cost, due to its special multi-layer construction.

I motsetning til dette er et stivt rør enkelt et ordinært metallveggrør, vanligvis av en spesielt valgt stållegering. Ved landingspunktet deformeres røret eller bøyes slik at det opptar en buet form, men graden av bøyning av røret må holdes innenfor den elastiske grensen for stålet som benyttes. Som i tilfellet for et fleksibelt rør, forekommer justeringer i posisjonen av den øvre ende av røret i forhold til avsnittet på havbunnen, og opptas vice versa av det stive røret, i dette tilfellet ved elastisk deformasjon av rørveggen. Stive rør er betydelig rimeligere enn fleksible rør, men den maksimale kurvatur som kan opptas ved landingsområdet er betydelig mindre enn for et fleksibelt stigerør og derfor må spesielle tiltak settes i verk, særlig ved landingsposisjonen, for å garantere at stigerøret ikke deformeres forbi sin elastiske grense. In contrast, a rigid pipe is simply an ordinary metal wall pipe, usually of a specially selected steel alloy. At the landing point, the pipe is deformed or bent so that it assumes a curved shape, but the degree of bending of the pipe must be kept within the elastic limit of the steel used. As in the case of a flexible pipe, adjustments occur in the position of the upper end of the pipe relative to the section on the seabed, and vice versa are accommodated by the rigid pipe, in this case by elastic deformation of the pipe wall. Rigid pipes are significantly less expensive than flexible pipes, but the maximum curvature that can be taken up at the landing area is significantly less than for a flexible riser and therefore special measures must be taken, especially at the landing position, to guarantee that the riser does not deform beyond its elastic limit .

Ulike teknikker er kjent for å forankre et fleksibelt eller stivt rør ved landingsposisjonen for forskjellige stigerørsutforminger. I tillegg til en frihengende utforming hvor stigerøret henger fra en produksjonsplattform som en fritthengende kjedelinje som er reorientert ved landingsposisjonen forløper langs havbunnen, er ulike andre utforminger kjent hvor mellomliggende oppdriftsstøtte gis til kjedelinjen ved en posisjon mellom havoverflaten og landingsposisjonen og stigerøret reorienteres ved selve landingsposisjonen. Eksempler på slike utforminger, særlig bratt-S, bratt-bølge, slapp-S (Lazy-S) og slapp-bølge (Lazy-Wave) utforming er beskrevet i American Petroleum Institute Recommended Practice publication, 17B. Videre, er et eksempel på en såkalt Pliant Wave utforming beskrevet i US patent nr. 4 906 137. Kjente forankringsarrangementer for slike utforminger involverer vanligvis anvendelse av et system med klemmer og strekkfortøyning, som er forholdsvis komplekst i sin konstruksjon og vanskelig å installere, eller i det minste krever tidkrevende installasjonsprosedyrer. Various techniques are known to anchor a flexible or rigid pipe at the landing position for different riser designs. In addition to a free-hanging design where the riser hangs from a production platform as a free-hanging chain line that is reoriented at the landing position runs along the seabed, various other designs are known where intermediate buoyancy support is provided to the chain line at a position between the sea surface and the landing position and the riser is reoriented at the landing position itself. Examples of such designs, especially steep-S, steep-wave, lazy-S (Lazy-S) and lazy-wave (Lazy-Wave) designs are described in the American Petroleum Institute Recommended Practice publication, 17B. Furthermore, an example of a so-called Pliant Wave design is described in US Patent No. 4,906,137. Known anchoring arrangements for such designs usually involve the use of a system of clamps and tension mooring, which is relatively complex in its construction and difficult to install, or at least requires time-consuming installation procedures.

De ulike former som er nevnt av utforming for stigerør, enten et fleksibelt eller stivt stigerør, ved landingsposisjonen krever anbringelsen av et spesielt utformet anker og føringsarrangement, slik som beskrevet ovenfor, for å holde stigerøret ved landingsposisjonen mens det beskyttes fra overbøyning på grunn av enhver justering av posisjonen til det stigende stigerøret i forhold til stigerørsdelen på havbunnen og bølgepåvirkning og strøm, eller vice versa. The various forms mentioned of riser design, either a flexible or a rigid riser, at the landing position require the placement of a specially designed anchor and guide arrangement, as described above, to hold the riser at the landing position while protecting it from buckling due to any adjustment of the position of the rising riser relative to the riser section on the seabed and wave action and current, or vice versa.

Det er nå ønskelig å frembringe en stigerørsanordning som er av enkel konstruksjon, forholdsvis rimelig å fremstille og installere, og som gir høy integritet for stigerøret mens det sikrer dette mot skade på grunn av uunngåelige justeringer i posisjonen som vanligvis skjer med et installert stigerør. It is now desirable to produce a riser device which is of simple construction, relatively inexpensive to manufacture and install, and which provides high integrity for the riser while securing it against damage due to inevitable adjustments in position that usually occur with an installed riser.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det frembrakt en stigerørsanordning innbefattende et anker tilpasset for å installeres på havbunnen og en stigerørsføring på forhånd formet til en på forhånd bestemt form slik at én ende av stigerørsledningen orienteres for forbindelse med en første stigerørsdel på havbunnen og den andre ende av stigerørsføringen er forskjellig orientert fra den nevnte første ende for forbindelse med et andre stigerørsavsnitt som leder til havoverflaten, hvilken stigerørsføring er hovedsakelig stiv slik at den hovedsakelig beholder sin på forhånd bestemte form når, ved anvendelse av stigerørsanordningen, justeringer av de relative posisjoner for det første og andre stigerørsavsnitt oppstår. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at stigerør sledningen er dreibart forbundet med ankeret for dreiebevegelse om en hovedsakelig horisontal akse. In accordance with the invention, there is provided a riser assembly including an anchor adapted to be installed on the seabed and a riser guide preformed into a predetermined shape such that one end of the riser conduit is oriented for connection with a first riser portion on the seabed and the other end of the riser guide is differently oriented from said first end for connection with a second riser section leading to the sea surface, which riser guide is substantially rigid so that it substantially retains its predetermined shape when, in use of the riser device, adjustments of the relative positions of the first and other riser sections occur. The invention is characterized by the fact that the riser cable is rotatably connected to the anchor for turning movement about a mainly horizontal axis.

Det skal bemerkes at stigerørsanordningen er ekstremt enkel i sin konstruksjon, innbefatter hovedsakelig to konstruktive hovedelementer, som er ankeret og stigerørsfoimingen. Ankeret gir den kjente funksjonen for forankring av stigerørsanordningen til havbunnen. Stigerørsføringen gir den nødvendige reorientering for ferdig stigerør slik at produksjonshydrokarbonfluidet kan dirigeres fra havbunnsstedet til produksjonsplattformen. Ettersom stigerørsføringen er hovedsakelig stiv og hovedsakelig beholder sin på forhånd bestemte form under anvendelse av stigerørsanordningen, har den ingen bevegelige deler, hvilket sikrer operasjonell pålitelighet og hjelper til å holde kostnadene for stigerørsanordningen lave. It should be noted that the riser device is extremely simple in its construction, mainly comprising two main constructive elements, which are the anchor and the riser foaming. The anchor provides the known function of anchoring the riser device to the seabed. The riser routing provides the necessary reorientation for the finished riser so that the production hydrocarbon fluid can be directed from the seabed location to the production platform. Since the riser guide is substantially rigid and substantially retains its predetermined shape during use of the riser assembly, it has no moving parts, which ensures operational reliability and helps keep the cost of the riser assembly low.

Det skal videre bemerkes at utformingsfilosofien unngår å tilpasse bøyning ved landingsområdet hvor den prinsipielle reorienteringen av stigerøret finner sted. Derfor, vil enhver endring i posisjonen av det andre stigerørsavsnittet som leder til havoverflaten på grunn av justering av posisjonen til den understøttende plattform eller liknende, eller effekten av bølger eller strøm på det avsnitt ble oppfanget av fleksibiliteten i det andre avsnitt av stigerøret, (og også av det første stigerørsavsnittét dersom stigerørsføringen er justerbart anbrakt på ankeret). Ettersom stigerørsanordningen normalt vil være installert på havdyp som krever en forholdsvis stor lengde for det andre stigerørsavsnitt, så kan de nødvendige justeringer opptas av fleksibilitet selv for et stivt øvre stigerørsavsnitt innenfor de elastiske grenser for det stål som det stigerørsavsnitt er fremstilt av. Alternativt, kan enhver justering i posisjonen til det første stigerørsavsnitt i forhold til det andre opptas på tilsvarende måte. It should also be noted that the design philosophy avoids adapting bending at the landing area where the principal reorientation of the riser takes place. Therefore, any change in the position of the second riser section leading to the sea surface due to adjustment of the position of the supporting platform or the like, or the effect of waves or currents on that section would be absorbed by the flexibility of the second riser section, (and also of the first riser section if the riser guide is adjustable on the anchor). As the riser device will normally be installed at sea depths that require a relatively large length for the second riser section, the necessary adjustments can be accommodated by flexibility even for a rigid upper riser section within the elastic limits of the steel from which the riser section is made. Alternatively, any adjustment in the position of the first riser section relative to the second can be accommodated in a similar manner.

Stigerørsføringsavsnittet er anbrakt på ankeret for dreining omkring en hovedsakelig horisontal akse. På dette vis kan stigerørsanordningen bedre tilpasses relativ bevegelse mellom den første (nedre) og andre (øvre) føringsavsnitt, stigerørsføringen kan derved overføre noe av denne bevegelsen fra det ene til det andre føringsavsnitt. The riser guide section is mounted on the anchor for rotation about a substantially horizontal axis. In this way, the riser device can be better adapted to relative movement between the first (lower) and second (upper) guide sections, the riser guide can thereby transfer some of this movement from one to the other guide section.

Fortrinnsvis innbefatter stigerørsføringen en buet lengde av føring, i stedet for en føring utformet slik at den har skarpe ujevnheter i retning ved ett eller flere punkter langs sin lengde. Anvendelse av en buet føring minimerer turbulensen i strømningen av produksjonsfluider og muliggjør også at konvensjonelle piggeteknikker kan utføres på posisjoner mellom den buede stigerørsføringen og brønnhodet (eller undervannslagringsfasilitet), eller nedihulls. Preferably, the riser guide includes a curved length of guide, rather than a guide designed to have sharp unevenness in direction at one or more points along its length. The use of a curved guide minimizes turbulence in the flow of production fluids and also enables conventional spike techniques to be performed at positions between the curved riser guide and the wellhead (or subsea storage facility), or downhole.

Fortrinnsvis er stigerørsføringen forsynt med i det minste et avstivende bånd for å bidra til stivheten i stigerørsføringen. Det er særlig foretrukket at et par langstrakte avstivende bånd festes på den ytre overflate av lengden av føring, hvor hvert slikt bånd strekker seg i retningen av strømningsbanens akse av lengden av føringen med et bånd plassert hovedsakelig over strømningsbaneaksen og det andre bånd plassert hovedsakelig under denne aksen. Ved å arrangere båndene med denne orienteringen, vil maksimal motstand mot enhver bøyning av føringsavsnittet innenfor et vertikalplan fast motsettes. På egnet vis kan slike bånd sveises til den buede lengden av føringen, hvor føringen er laget av et egnet stålmateriale. Preferably, the riser guide is provided with at least one stiffening band to contribute to the stiffness of the riser guide. It is particularly preferred that a pair of elongate stiffening bands be attached to the outer surface of the length of guide, each such band extending in the direction of the flow path axis of the length of the guide with one band positioned substantially above the flow path axis and the other band positioned substantially below this the axis. By arranging the bands with this orientation, maximum resistance to any bending of the guide section within a vertical plane will be firmly opposed. Suitably, such bands can be welded to the curved length of the guide, where the guide is made of a suitable steel material.

En særlig enkel, effektiv og lite kostbar form for dreibar anbringelse av stigerørsføringen på ankeret er oppnådd ved å forbinde stigerørsføringen med ankeret ved respektive sammenlåsende sjakler, eller liknende. A particularly simple, efficient and inexpensive form of rotatable placement of the riser guide on the anchor has been achieved by connecting the riser guide to the anchor by means of respective interlocking shackles, or the like.

Ankeret kan ha enhver form som er egnet for å holde stigerørsanordningen på plass på havbunnen. I prinsipp kan ankeret være en konstruksjon utformet for å veies ned med klumpvekter. Imidlertid, er en foretrukket form for anker utformet med tilstrekkelig stivhet til at det kan drives ned i havbunnen med stokker eller hammerdrift. En ytterligere foretrukket form for ankere er et sugeanker, dvs. ett som stoler på en sugeeffekt for å holde det på plass på havbunnen. Et slikt anker kan drives ned i havbunnen ved å evakuere et indre kammer slik at det forårsakes et hydrostatisk trykk som tilfører en nedadrettet drivkraft på ankeret. Alternativt, dersom havbunnsformasjonen er særlig hard eller steinet, kan påledriving benyttes isteden. I begge tilfeller, motstår ankeret å bli fjernet fra den resulterende lomme som er dannet i havbunnen av sugeeffekten. The anchor may be of any shape suitable for holding the riser assembly in place on the seabed. In principle, the anchor can be a construction designed to be weighed down with lump weights. However, a preferred form of anchor is designed with sufficient rigidity so that it can be driven into the seabed with sticks or hammer drive. A further preferred form of anchor is a suction anchor, i.e. one that relies on a suction effect to hold it in place on the seabed. Such an anchor can be driven into the seabed by evacuating an inner chamber so that a hydrostatic pressure is caused which adds a downward driving force to the anchor. Alternatively, if the seabed formation is particularly hard or rocky, piling can be used instead. In both cases, the anchor resists being removed from the resulting pocket formed in the seabed by the suction effect.

En foretrukket form for sugeanker er en stiv toppkonstruksjon med et nedadrettet sylindrisk skjørt tilpasset for å drives ned i havbunnen. Drivkraften kan frembringes alene ved sug, men dersom dette ikke er tilstrekkelig til å forårsake at skjørtet penetrerer havbunnen tilstrekkelig, kan påledriving benyttes. Forankringens integritet sikres av det reduserte trykket innvendig i skjørtet, eller av et vakuum som er dannet deri. A preferred form of suction anchor is a rigid top structure with a downwardly directed cylindrical skirt adapted to be driven into the seabed. The driving force can be produced by suction alone, but if this is not sufficient to cause the skirt to penetrate the seabed sufficiently, pile driving can be used. The integrity of the anchorage is ensured by the reduced pressure inside the skirt, or by a vacuum formed therein.

De to ender av stigerørsføringen kan frembringes med enhver form for en forbindelse for forbindelse av respektive stigerørsavsnitt for å danne et kontinuerlig stigerør som forløper langs havbunnen og deretter reorienteres opp til havoverflaten. Det er særlig foretrukket at stigerørsføringen forsynes ved sine to ender med endeflenser for bolting til motstående flenser på endene av det første og andre stigerørsavsnitt. The two ends of the riser guide can be provided with any form of a connection for connecting respective riser sections to form a continuous riser which runs along the seabed and is then reoriented up to the sea surface. It is particularly preferred that the riser guide is provided at its two ends with end flanges for bolting to opposite flanges at the ends of the first and second riser sections.

For å assistere, ved sammensetningstidspunktet, nedsenkningen av et øvre stigerørsavsnitt for forbindelse til stigerørsføringen i stigerørsanordningen, kan en taljesammenstilling, med et taljehjul, anbringes på ankeret slik at en nedtrekningsline kan passere fra havoverflaten rundt taljen og forbindes med et første stigerørsavsnitt for å trekke det første stigerørsavsnittét ned til stigerørsføringen for forbindelse med den nevnte andre ende av denne. To assist, at the time of assembly, the lowering of an upper riser section for connection to the riser guide in the riser assembly, a hoist assembly, with a sheave wheel, may be fitted to the anchor so that a pull line may be passed from the sea surface around the hoist and connected to a first riser section to pull it the first riser section down to the riser guide for connection with the aforementioned other end thereof.

Det skal bemerkes fra den foregående beskrivelse at foreliggende oppfinnelse også gir en stigerørssammenstilling innbefattende en stigerørsanordning i enhver av de ulike former som er beskrevet ovenfor, sammen med et første stigerørsavsnitt på havbunnen forbundet ved én ende til den nevnte første ende av stigerørsføringen, og et andre stigerørsavsnitt som leder til havoverflaten forbundet ved én ende til den nevnte andre ende av stigerørsføringen, hvorved hydrokarbonproduksjonsfluid kan dirigeres fra en havbunnsposisjon (slik som et brønnhode eller undervannslagringsfasilitet) til havoverflaten suksessivt gjennom det første stigerørsavsnitt, stigerørsføringen og det andre stigerørsavsnitt. Stigerøret kan også tjene, på konvensjonelt vis, til å føre fluid fra overflaten ned til havbunnen, f.eks. for tilførsel av borefluid og liknende under boreoperasjoner, eller tjene som en eksportstigerørsledning. It should be noted from the preceding description that the present invention also provides a riser assembly including a riser device in any of the various forms described above, together with a first riser section on the seabed connected at one end to the aforementioned first end of the riser guide, and a second riser section leading to the sea surface connected at one end to said other end of the riser guide, whereby hydrocarbon production fluid can be directed from a subsea location (such as a wellhead or underwater storage facility) to the sea surface successively through the first riser section, the riser guide and the second riser section. The riser can also serve, in a conventional way, to carry fluid from the surface down to the seabed, e.g. for the supply of drilling fluid and the like during drilling operations, or serve as an export riser line.

I én utførelsesform, er i det minste det første stigerørsavsnitt en fleksibel ledning og bøyebegrensninger er anbrakt på det første stigerørsavsnitt i nærheten av dennes ene ende. Slike bøyebegrensere beskytter det første stigerørsavsnitt ved sin ene ende som ellers ville være noe sårbar for skade på grunn av bevegelse i det ene eller det andre stigerørsavsnitt. In one embodiment, at least the first riser section is a flexible conduit and bending restraints are placed on the first riser section near one end thereof. Such bend limiters protect the first riser section at one end which would otherwise be somewhat vulnerable to damage due to movement in one or the other riser section.

Stigerørssammenstillingen definert ovenfor kan enkelt installeres ved en installasjonsfremgangsmåte som innbefatter trinnene ved å (i) forhåndsmstallere ankeret i stigerørsanordningen på havbunnen, (ii) forbinde det nevnte første og andre stigerørsavsnitt til stigerørsføringen, (iii) senke suksessivt det første stigerørsavsnitt og det andre stigerørsavsnitt for å plassere det første stigerørsavsnitt på havbunnen og plassere stigerørsføringen i nærheten av det forhåndsinstallerte ankeret, og (iv) dreibart feste stigerørsføringen på det på forhånd installerte ankeret. The riser assembly defined above can be easily installed by an installation method comprising the steps of (i) pre-installing the anchor in the riser assembly on the seabed, (ii) connecting said first and second riser sections to the riser guide, (iii) successively lowering the first riser section and the second riser section for placing the first riser section on the seabed and placing the riser guide proximate the pre-installed anchor, and (iv) pivotably attaching the riser guide to the pre-installed anchor.

En slik fremgangsmåte kan forholdsvis enkelt implementeres i praksis, ved anvendelse av et overvåkende støttefartøy med kran eller annet senkeutstyr. Such a method can be implemented relatively easily in practice, by using a monitoring support vessel with a crane or other lowering equipment.

For en bedre forståelse av oppfinnelsen og for å vise hvorledes denne kan utføres, vil det nå gjøres en henvisning, i form av et eksempel, til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et planriss fra siden av én form av stigerørssammenstilling i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse; For a better understanding of the invention and to show how it can be carried out, reference will now be made, in the form of an example, to the attached drawings, where: Fig. 1 is a plan view from the side of one form of riser assembly in accordance with the present invention;

Fig. 2 er et hovedperspektivriss ovenfra av stigerørssammenstillingen; og Fig. 2 is a top perspective view of the riser assembly; and

Fig. 3-9 er skjematisk representasjoner av etterfølgende trinn i en foretrukket fremgangsmåte for å installere stigerørssammenstillingen. Figs. 3-9 are schematic representations of subsequent steps in a preferred method of installing the riser assembly.

Med henvisning til fig. 1 og 2, inkluderer stigerørssammenstillingen, hovedsakelig merket med henvisnings tallet 100, i seg selv en stigerørsanordning 1 som forbinder et øvre fleksibelt stigerørsavsnitt 8 som fører til havoverflaten i bratt bølgeform og et nedre fleksibelt stigerørsavsnitt 9 som ligger på havbunnen 7. With reference to fig. 1 and 2, the riser assembly, mainly marked with the reference numeral 100, includes itself a riser assembly 1 connecting an upper flexible riser section 8 leading to the sea surface in steep wave form and a lower flexible riser section 9 lying on the seabed 7.

Stigerørsanordningen 1 innbefatter to prinsipielle elementer, dvs. ankeret 2 og stigerørsføringen 3 anbrakt på ankeret på et vis som skal beskrives. The riser device 1 includes two principle elements, i.e. the anchor 2 and the riser guide 3 placed on the anchor in a manner to be described.

Dette ankeret er utformet som et sugeanker og innbefatter en øvre ramme 4 konstruert av et flertall bjelker 5 som danner et gitter. Festet til den øvre ramme 4 er et sylindrisk skjørt 6 som er lukket ved sin øvre ende men åpen ved sin nedre ende slik at ankeret kan drives ned i havbunnen ved å evakuere rommet innenfor skjørtet, eller dersom havbunnsformasjonen er særlig hard, en konvensjonell teknikk slik som påledriving kan benyttes for å sikre ankeret på plass på havbunnen ved landingsstedet for installasjonen av stigerøret. This anchor is designed as a suction anchor and includes an upper frame 4 constructed of a plurality of beams 5 forming a grid. Attached to the upper frame 4 is a cylindrical skirt 6 which is closed at its upper end but open at its lower end so that the anchor can be driven into the seabed by evacuating the space within the skirt, or if the seabed formation is particularly hard, a conventional technique such as piling can be used to secure the anchor in place on the seabed at the landing site for the installation of the riser.

Stigerørsføringen 3 innbefatter en lengde av buet rør som er vist bestående av et flertall rørseksjoner 3' arrangert ende mot ende i en enhétssammenstilling med en gradvis retningsendring fra hver rørdel til den neste. Alternativt kan det buede røret 3 innbefatte en enkel lengde av rør som er formet til en buet form slik at fluidstrømningsbanen gjennom føringen endrer retning gradvis og kontinuerlig og det er ingen skarpe indre overflatediskontinuiteter som ellers ville forsterke en turbulent strømning av produksjonsfluid eller forhindre konvensjonelle piggeoperasjoner bortenfor (dvs. på brannsiden) av stigerørsføringen 3. The riser pipe guide 3 includes a length of curved pipe which is shown consisting of a plurality of pipe sections 3' arranged end to end in a unit assembly with a gradual change of direction from each pipe section to the next. Alternatively, the curved pipe 3 may include a single length of pipe shaped into a curved shape so that the fluid flow path through the conduit changes direction gradually and continuously and there are no sharp internal surface discontinuities that would otherwise enhance a turbulent flow of production fluid or prevent conventional spike operations beyond (i.e. on the fire side) of the riser pipe routing 3.

Metallurgien av stål fra hvilken den buede føringen 3 er fremstilt og dens veggtykkelse og utforming er slik at den påfører en høy grad av stivhet til føringen, slik at den vil hovedsakelig forbli i sin på forhånd bestemte form, når enten stigerørsavsnittét 8, 9 beveger seg og tilfører kraft til den respektive ende av stigerørsføringen 3. Imidlertid for å sikre at stigerørsføringen 3 ikke deformeres eller skades under disse forhold, er stigerørsføringen 3 forsynt med i det minste ett, og som vist to, avstivende bånd 10a, 10b. Som vist i fig. 1 og 2, strekker disse båndene seg i retningen av strømningsbanen for den buede føring 3, med det avstivende bånd 10a plassert ovenfor føringsstrømningsbanen og det andre bånd 10b plassert hovedsakelig nedenfor denne strømningsbanen, slik at hver hovedoverflate av hvert bånd er arrangert i et vertikalplan. På dette vis, gir de avstivende bånd 10a, 10b maksimal motstand mot bøyning av stigerørsføringen 3 omkring en hovedsakelig horisontal akse. The metallurgy of steel from which the curved guide 3 is made and its wall thickness and design is such that it imparts a high degree of rigidity to the guide so that it will remain substantially in its predetermined shape when either riser section 8, 9 moves and adds force to the respective end of the riser guide 3. However, to ensure that the riser guide 3 is not deformed or damaged under these conditions, the riser guide 3 is provided with at least one, and as shown two, stiffening bands 10a, 10b. As shown in fig. 1 and 2, these bands extend in the direction of the flow path of the curved guide 3, with the stiffening band 10a located above the guide flow path and the other band 10b located substantially below this flow path, so that each major surface of each band is arranged in a vertical plane. In this way, the stiffening bands 10a, 10b provide maximum resistance to bending of the riser guide 3 around a mainly horizontal axis.

Som vist i figurene er de øvre og nedre ender av føringen 3 forsynt med øvre og nedre flensforbindelser henholdsvis 3a, 3b, hvilke er boltet til motstående endeflenser 8', 9' på henholdsvis den øvre og nedre stigerørsdel 8,9 for å danne stigerørssammenstillingen 100 med et kontinuerlig stigerør. As shown in the figures, the upper and lower ends of the guide 3 are provided with upper and lower flange connections 3a, 3b respectively, which are bolted to opposite end flanges 8', 9' respectively on the upper and lower riser part 8,9 to form the riser assembly 100 with a continuous riser.

Som illustrert, er stigerørsføringen 3 anbrakt på ankeret 2 for dreining omkring en hovedsakelig horisontal akse. Slik anbringelse kan frembringes med en første sjakkel 11 boltet til stigerørsføringen 3, særlig ved hjelp av en bolt festet til det nedre avstivende bånd 10b som forbindes med en andre sjakkel 12 festet til den øvre ramme 4 på ethvert egnet vis (eksempelvis ved bolting). På dette vis kan den stive stigerørsføringen 3 overføre bevegelse fra det øvre stive stigerørsavsnittét 8 til det nedre fleksible stigerørsavsnittét 9 og motsatt. As illustrated, the riser guide 3 is placed on the anchor 2 for rotation about a substantially horizontal axis. Such placement can be produced with a first shackle 11 bolted to the riser guide 3, in particular by means of a bolt attached to the lower stiffening band 10b which is connected to a second shackle 12 attached to the upper frame 4 in any suitable way (for example by bolting). In this way, the rigid riser guide 3 can transfer movement from the upper rigid riser section 8 to the lower flexible riser section 9 and vice versa.

For å hjelpe under installasjonsprosessen som beskrives nedenfor, er en talje 13, med et taljehjul anbrakt på den øvre ramme 4 slik at en line 14 kan passere ned fra støttefartøyet, rundt taljehjulet og passere opptil og festes med sin frie ende til det øvre stigerørsavsnittét 8. Funksjonen til taljesammenstillingen 13 og nedtrekkslinen 14 vil bli beskrevet nedenfor. To assist during the installation process described below, a hoist 13, with a pulley wheel is fitted to the upper frame 4 so that a line 14 can pass down from the support vessel, around the pulley and pass up to and attach with its free end to the upper riser section 8 The function of the hoist assembly 13 and the pull-down line 14 will be described below.

Det nedre, fleksible stigerørsavsnitt 9 på havbunnen er forsynt ved sin ende i nærheten av stigerørsføringen 3 med et flertall eventuelle bøyebegrensere 14 for å beskytte røret med dette ellers så sårbare endeområdet mot belastning. The lower, flexible riser section 9 on the seabed is provided at its end near the riser guide 3 with a plurality of possible bending limiters 14 to protect the pipe with this otherwise vulnerable end area from stress.

Det skal bemerkes at selv om den beskrevne stigerørsanordning er av en svært enkel konstruksjon, vil den likevel være forholdsvis massiv, ettersom den vil være utsatt for krefter i størrelsesorden flere tonn, til og med vanligvis flere titalls tonn, når den er i bruk på havbunnen. På grunn av den svært høye vekt av de individuelle komponenter i stigerørsanordningen er det foretrukket at stigerørsanordningen installeres med én prinsipiell komponent av gangen, i stedet for en fullstendig sammensatt enhet. En foretrukket sammenstillingsprosedyre vil nå bli beskrevet med henvisning til fig. 3-9. It should be noted that although the described riser device is of very simple construction, it will nevertheless be relatively massive, as it will be subjected to forces of the order of several tons, even typically several tens of tons, when in use on the seabed . Due to the very high weight of the individual components of the riser assembly, it is preferred that the riser assembly be installed with one principle component at a time, rather than a fully assembled unit. A preferred assembly procedure will now be described with reference to fig. 3-9.

Først, senkes ankeret 4 med anbrakte sammenlåsende sjakler 11, 12 og taljesammenstilling fra støttefartøyet til landingspunktet og ankeret installeres deretter på havbunnen 7, på et vis slik som det er beskrevet ovenfor (se fig. 3). First, the anchor 4 is lowered with interlocking shackles 11, 12 and hoist assembly in place from the support vessel to the landing point and the anchor is then installed on the seabed 7, as described above (see Fig. 3).

Deretter, som vist i denne figuren, forbindes det øvre fleksible stigerørsavsnitt 8, med en oppdriftsseksjon 21, og det nedre fleksible stigerørsavsnitt 9 til de korresponderende ender av stigerørsføringen 3 og en belastningsoverføringsrigg eller line 19 forbindes med respektive punkter på det nedre og øvre stigerørsavsnitt som er atskilt med en kort avstand fra deres respektive ender forbundet med stigerørsføringen 3 (som best vist i fig. 8). Then, as shown in this figure, the upper flexible riser section 8, with a buoyancy section 21, and the lower flexible riser section 9 are connected to the corresponding ends of the riser guide 3 and a load transfer rig or line 19 is connected to respective points on the lower and upper riser sections which are separated by a short distance from their respective ends connected to the riser guide 3 (as best shown in Fig. 8).

En strekkanordning eller liknende anordning på fartøyet 15 benyttes for å senke suksessivt det nedre stigerørsavsnitt 9, lastoverføringsrigging 19 og øvre stigerørsavsnitt 8 fra støttefartøyet 15. Fig. 3 viser situasjonen hvor stigerørsføringen 3 med det nedre stigerørsavsnitt 9 hengende fra dette senkes fra støttefartøyet 15, stigerørsføringen 3 er hengende fra enden av det øvre stigerørsavsnitt 8. En klumpvekt 18 forbundet med den nedre endeseksjon av det øvre stigerørsavsnittét 8 hjelper til i senkeprosedyren og hjelper også til å holde de sammenkoblede komponentene 8, 3, 9 oppstilt nedenfor fartøyet 15, for å muliggjøre deres nøyaktige posisjonering i forhold til landingsposisjonen. A tension device or similar device on the vessel 15 is used to successively lower the lower riser section 9, load transfer rigging 19 and upper riser section 8 from the support vessel 15. Fig. 3 shows the situation where the riser guide 3 with the lower riser section 9 hanging from it is lowered from the support vessel 15, the riser guide 3 is suspended from the end of the upper riser section 8. A lump weight 18 connected to the lower end section of the upper riser section 8 assists in the lowering procedure and also helps to keep the connected components 8, 3, 9 aligned below the vessel 15, to enable their exact positioning relative to the landing position.

Deretter, forbindes en initieringsvaier 16 som henger fra bunnen av det nedre stigerørsavsnittét 9 til et initieringspunkt 17 plassert på havbunnen 7 (fig. 4) ved en på forhånd bestemt lateralt forskjøvet posisjon i forhold til det installerte ankeret 4, og fartøyet beveges deretter fremover for progressivt å senke stigerørsføringen 3 mens den forskyves fremover (dvs. til venstre i figurene) fra initieringspunktet (fig. 5 og 6), til klumpvekten 18 kommer til hvile på havbunnen 7 (se fig. 7). På dette punkt legges det nedre stigerørsavsnitt 9 på havbunnen og stigerørsføringen 3 plasseres i nærheten av ankeret. Stigerørsføringen 3 forbindes deretter midlertidig med det på forhånd installerte anker ved hjelp av de sammenbindende sjakler 11,12 som best kan ses i det nærmere detaljerte riss i fig. 8. Then, an initiation wire 16 hanging from the bottom of the lower riser section 9 is connected to an initiation point 17 located on the seabed 7 (Fig. 4) at a predetermined laterally offset position relative to the installed anchor 4, and the vessel is then moved forward for progressively lowering the riser guide 3 while it is displaced forward (ie to the left in the figures) from the initiation point (figs. 5 and 6), until the lump weight 18 comes to rest on the seabed 7 (see fig. 7). At this point, the lower riser section 9 is placed on the seabed and the riser guide 3 is placed near the anchor. The riser pipe guide 3 is then temporarily connected to the previously installed anchor by means of the connecting shackles 11,12 which can best be seen in the more detailed drawing in fig. 8.

For å komplettere nedsenkningen av stigerørsføringen 3, plasseres en nedtrekksline 14 fra fartøyet, rundt taljen (se fig. 1 og 2) og forbundet med det øvre stigerørsavsnitt 8. Ved å tilføre en trekkraft til linen 14 på fartøyet, kan det øvre stigerørsavsnitt trekkes ned til stigerørsføringen 3 permanent kan forbindes med ankeret ved å løsgjøre den midlertidige forbindelsen og deretter bolte sjakkelen 11 til flensen 10b, for å danne en permanent forbindelse. To complete the lowering of the riser guide 3, a pull-down line 14 is placed from the vessel, around the hoist (see Figs. 1 and 2) and connected to the upper riser section 8. By applying a pulling force to the line 14 on the vessel, the upper riser section can be pulled down until the riser guide 3 can be permanently connected to the anchor by loosening the temporary connection and then bolting the shackle 11 to the flange 10b, to form a permanent connection.

Deretter legges det øvre stigerørsavsnittét 8 ut videre og utsettes til konfigurasjonen vist i fig. 9 hvor oppdriftsseksjonen 21 på det øvre stigerørsavsnitt 8 holder dette stigerørsavsnittét i en bratt bølgekonfigurasjon. Next, the upper riser section 8 is laid out further and exposed to the configuration shown in fig. 9 where the buoyancy section 21 on the upper riser section 8 keeps this riser section in a steep wave configuration.

Til slutt, utsetts den fjerne ende av det nedre, fleksible stigerørsavsnittét 9 og forbindes med det nødvendige brønnhodet eller undervannslagringsfasilitet eller utgangsfasilitet 23, mens den øvre ende av det øvre stigerørsavsnitt S settes ut og forbindes med det egnede utstyr på produksjonsplattformen anbrakt for den tilhørende brønn, for å komplettere stigerørsinstallasjonen. Produksjonsplattformen er indikert med henvisningstallet 22 i fig. 9. Finally, the distal end of the lower flexible riser section 9 is deployed and connected to the required wellhead or subsea storage facility or output facility 23, while the upper end of the upper riser section S is deployed and connected to the appropriate equipment on the production platform located for the associated well. , to complete the riser installation. The production platform is indicated by reference number 22 in fig. 9.

Alle undervannsinstallasjoner og sammenstillingsoperasjoner beskrevet ovenfor kan utføres ved anvendelse av dykkere eller et fjernstyrt fartøy (ROV), etter behov. All underwater installations and assembly operations described above can be carried out using divers or a remotely operated vehicle (ROV), as required.

Selv om beskrivelsen som er gitt ovenfor kun henviser til en enkel taljesammenstilling 13, så kan det avhengig av forholdene være foretrukket å anbringe en andre taljesammenstilling 13 som vist, slik at nedtrekksoperasjonen for det øvre, fleksible stigerørsavsnitt 8 kan oppnås ved å tilføres trekk på to nedtrekksliner, som deler nedtrekksinnsatsen og tilfører trekkraften likt. Although the description given above only refers to a single pulley assembly 13, depending on the conditions it may be preferred to provide a second pulley assembly 13 as shown, so that the pulling down operation for the upper, flexible riser section 8 can be achieved by applying a pull of two lowering lines, which divide the lowering effort and add the pulling power equally.

Det skal bemerkes fra fig. 1 at de to avstivende bånd 10a, 10b sammen danner et avstivende båndarrangement med "delta" form, som er særlig fordelaktig ved at det gir den nødvendige grad av avstivning med optimalisert (minimal) bruk av plat erne tall, mens spissen av delta-formen gir et egnet sted og sterkt forankringspunkt for kjettingforbindelsen 11. It should be noted from fig. 1 that the two stiffening bands 10a, 10b together form a stiffening band arrangement with a "delta" shape, which is particularly advantageous in that it provides the necessary degree of stiffening with optimized (minimal) use of plate numbers, while the tip of the delta shape provides a suitable location and strong anchoring point for the chain link 11.

Ettersom kurvaturen av stigerørsføringen 3 holdes hovedsakelig fast på grunn av den hovedsakelig stive konstruksjonen av stigerørsføringen 3, er det ikke nødvendig å gjøre noe ytterligere for å sikre at stigerørsføringen 3 ikke skades av påføringen av bøyekraft ved anvendelse av stigerørssammenstillingen. Imidlertid er det selvsagt ønskelig at kurvaturen er "piggevennlig" slik at piggeoperasjoner kan finne sted på brønnsiden av stigerørsføringen 3.1 praksis krever dette at den minimale kurvaturradius for den buede føring 3 er i det minste fem ganger den ytre diameter av føringen. Since the curvature of the riser guide 3 is substantially fixed due to the substantially rigid construction of the riser guide 3, it is not necessary to do anything further to ensure that the riser guide 3 is not damaged by the application of bending force when using the riser assembly. However, it is of course desirable that the curvature is "spike-friendly" so that spike operations can take place on the well side of the riser guide 3. In practice, this requires that the minimum radius of curvature for the curved guide 3 is at least five times the outer diameter of the guide.

Det skal bemerkes at den beskrevne stigerørsanordning, bestående av anker 2 og stigerørsføring 3 anbrakt på dette, er en konstruktivt enkel innretning som sikkert kan tilpasses globale justeringer av posisjonering på den ferdige stigerørssammenstilling uten å risikere å skade den buede føring 3 på landingsstedet. Særlig unngår den anvendelse av et fleksibelt stigerør, kontinuerlig over hele sin lengde langs havbunnen til landingsområdet og opp til produksjonsplattformen, hvor det kontinuerlige fleksible stigerør vanligvis er forankret, som fra tidligere kjent teknikk, gjennom et system med klemmer og strekkstag eller liknende. I stedet oppnår den beskrevne stigerørsanordning og stigerørssammenstilling forankring ved et enkelt punkt, hvor dreining kan forekomme for å tilpasse seg global respons uten at selve stigerøret utsettes for bøyedeformasjon ved dette punkt. It should be noted that the described riser device, consisting of anchor 2 and riser guide 3 placed on it, is a structurally simple device that can certainly be adapted to global adjustments of positioning on the finished riser assembly without risking damage to the curved guide 3 at the landing site. In particular, it avoids the use of a flexible riser, continuous over its entire length along the seabed to the landing area and up to the production platform, where the continuous flexible riser is usually anchored, as from prior art, through a system of clamps and tension rods or the like. Instead, the described riser device and riser assembly achieve anchorage at a single point, where rotation can occur to adapt to global response without the riser itself being subjected to bending deformation at this point.

I den beskrevne utførelsesform er det øvre og nedre stigerørsavsnitt 8, 9 fleksible stigerørsavsnitt, hvilke er foretrukket for å tilpasse utsetting av disse stigerørsavsnittene under sammenstilling av stigerøret og etterfølgende bevegelse eller justering i posisjonen under etterfølgende normale operasjoner. Imidlertid skal det bemerkes at et stivt rør kan benyttes i stedet for ett av eller hvert av disse to stigerørsavsnitt 8, 9 hvor det ene eller begge de stive stigerørsavsnittene er i stand til å tilpasse seg den forventede forskyvning innenfor deres elastiske grenser. In the described embodiment, the upper and lower riser sections 8, 9 are flexible riser sections, which are preferred to adapt the deployment of these riser sections during assembly of the riser and subsequent movement or adjustment in position during subsequent normal operations. However, it should be noted that a rigid tube may be used instead of one or each of these two riser sections 8, 9 where one or both of the rigid riser sections are able to accommodate the expected displacement within their elastic limits.

Videre, selv om det øvre stigerørsavsnittét 8 er vist i bratt bølgeformasjon, er selvsagt andre orienteringer mulig. I alle tilfeller, må vinkelen for reorientering som er gitt av det buede stigerøret velges i overensstemmelse med de behov for stigerørskonfigurasjon som er krevd. Furthermore, although the upper riser section 8 is shown in steep wave formation, other orientations are of course possible. In all cases, the angle of reorientation provided by the curved riser must be chosen in accordance with the needs of the riser configuration required.

Claims

1. Riser device including an anchor (2) adapted to be installed on the seabed (7) and a riser guide (3) preformed into a predetermined shape such that one end of the riser guide (3) is oriented for connection with a first riser section (9) on the seabed (15) and the other end of the riser guide (3) is differently oriented from the aforementioned one end for connection with a second riser section (8) leading to the sea surface, which riser guide (3) is mainly rigid so that the mainly retains its predetermined shape when, using the riser device (1), adjustment of the relative position of the first and second riser sections (9, 8) occurs, characterized in that the riser guide (3) is placed on the anchor (2) for to rotate about a mainly horizontal axis.

2. Riser device according to claim 1, characterized in that the riser routing includes a curved length of pipe.

3. Riser device according to claim 1 or 2, characterized in that the riser guide (3) is provided with at least one stiffening band (10, 10b) to contribute to the rigidity of the riser guide (3).

4. Riser device according to claim 3 which refers to claim 2, characterized by a pair of elongate stiffening bands (1 Oa, 1 Ob) which are fixed on the outer surface of the length of guide, where each such band extends in the direction of the axis of the flow path over the length of the guide with one band (10a) placed mainly above the axis of the flow path and the other band (10b) placed mainly below that axis.

5. Riser device according to claim 1, characterized in that the riser guide (3) is connected to the anchor through respectively interlocking shackles (11, 12).

6. Riser device according to any preceding claim, characterized in that the anchor (2) includes a suction anchor.

7. Riser device according to any one of claims 1-5, characterized in that the anchor (2) is designed to be driven down into the seabed (7) by anchoring.

8. Riser device according to any preceding claim, characterized in that the suction anchor (2) includes a rigid top structure (4) with a downward-pulling cylindrical skirt (6) which is adapted to be driven down into the seabed (7).

9. Riser device according to any preceding claim, characterized in that the riser guide (3) is provided at its two ends with end flanges (3b, 3a) for bolting to opposite flanges (9', 8') on the ends of the first and second riser sections (9, 8).

10. Riser device according to any of the preceding claims, characterized by a hoist assembly (13), with a hoist wheel, placed on the anchor (2) so that a pull-down line (14) can pass from the sea surface around the hoist and be placed on a second riser section (8) to pull the first riser section (9) down to the riser guide (3) for connection with the aforementioned second end thereof.

11. Riser device mainly as described above with reference to fig. 1 or fig. 2 in the attached drawings.

12. Riser assembly comprising a riser device (1) in accordance with any preceding claim, a first riser section (9) on the seabed (7) connected at one end to said first end of the riser guide (3), and a second riser section (8) which conductor to the sea surface connected at one end to the said other end of the riser guide (3), characterized in that hydrocarbon production fluid can be directed from a seabed position to the sea surface successively through the first riser section (9), the riser guide (3) and the second riser section (8).

13. Riser assembly according to claim 12, characterized in that at least the first riser section (9) is a flexible line and bend limiters (14) are placed on said first riser section (9) near one end thereof.

14. Method for installing a riser assembly in accordance with claim 12 or 13, comprising the steps of (i) pre-installing the anchor (2) in the riser assembly on the seabed (7), (ii) connecting said first and second riser sections (9, 8 ) to the riser guide (3), (iii) successively lower the first riser section (9) and the second riser section (8) to place the first riser section (9) on the seabed (7) and position the riser guide (3) near the pre-installed the anchor (2) and (iv) rotatably place the riser guide (3) on the pre-installed anchor (2).

15. Method for installing a riser assembly, substantially as described above with reference to FIG. 1-9, in the attached figures.