NO323495B1

NO323495B1 - Well frame with manifold arrangement

Info

Publication number: NO323495B1
Application number: NO20050080A
Authority: NO
Inventors: Knut Møgedal
Original assignee: Aker Subsea As
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2007-05-29
Also published as: NO20050080D0; NO20050080L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et brønnramme med manifoldarrangement omfattende en brønnramme (og boremal) for nedsettelse på sjøbunnen og en i og for seg utskiftbar/oppløftbar manifoldenhet, der brønnrammen er oppbygd av flere dragere og stivere hensiktsmessig anordnet i en åpen rammekonstruksjon beregnet på å bære flere ventiltraer med bestemt innbyrdes plassering, og der manifoldenheten også er oppbygd som en rammekonstruksjon som bærer flere samlestokker, grenrør og ventiler. The present invention relates to a well frame with a manifold arrangement comprising a well frame (and drilling template) for lowering to the seabed and an inherently replaceable/liftable manifold unit, where the well frame is made up of several girders and stiffeners appropriately arranged in an open frame construction intended to carry several valve trees with a specific mutual location, and where the manifold unit is also built up as a frame structure that carries several manifolds, manifolds and valves.

Ved leteoperasjoner etter olje og gass til havs er gjerne en brønnramme det første man setter ned på sjøbunnen. En brønnramme skal ivareta mange funksjoner som det må tas hensyn til når den blir konstruert eller designet. Brønnrammen er gjerne innrettet slik at den har styringsorganer som gjør at den initialt kan fungere .som en boremal ved boring av olje- og gassbrenner. Dersom det viser seg at man støter på drivverdige brønner er brønnrammen videre forberedt og tilrettelagt slik at rett over nevnte styringsorganer og dermed de borede huller, kan nødvendige ventiltraer (Christmas trees) monteres for fremtidig kontrollerbar produksjon og med nødvendige integrerte sikringsfunksjoner. During exploration operations for oil and gas at sea, a well frame is often the first thing to be set down on the seabed. A well frame must take care of many functions that must be taken into account when it is constructed or designed. The well frame is usually designed so that it has control elements which enable it to initially function as a drill template when drilling oil and gas burners. If it turns out that you come across drivable wells, the well frame is further prepared and arranged so that directly above the aforementioned control bodies and thus the drilled holes, necessary valve trees (Christmas trees) can be installed for future controllable production and with necessary integrated safety functions.

Videre er brønnrammen, som nevnt, oppbygd av et antall dragere og stiver som er plassert slik i forhold til hverandre at de gir konstruksjonen stor styrke og stivhet med et minimum av materialbruk og med lavest mulig vekt. Samtidig er dragerne og stiverne slik plassert at konstruksjonen må virke som et avstøtende bur som hindrer trålposer og tråldører i å huke seg fast i brønnrammen. Derfor har de gjerne hatt en grunnform som en rettavkortet pyramide med sine karakteristiske skråkanter (se fig. 5). Furthermore, as mentioned, the well frame is made up of a number of girders and struts which are placed in relation to each other in such a way that they give the construction great strength and rigidity with a minimum of material use and with the lowest possible weight. At the same time, the girders and struts are placed in such a way that the construction must act as a repulsive cage that prevents trawl bags and trawl doors from hooking into the well frame. Therefore, they have often had a basic shape such as a truncated pyramid with its characteristic sloping edges (see fig. 5).

Som følge av dette har brønnrammen tradisjonelt hatt et forholdsvis kvadratisk As a result, the well frame has traditionally had a relatively square shape

grunnriss og gjerne med et bunnfeste nær ved respektivt hjørne. På "bløt" havbunn har typiske bunnfester vært sugeankre med spesiell evne til å "suge" seg fast i sjøbunnen. Videre har det vært vanlig å plassere nevnte styringsorganer, vanligvis fire i antall, i et kvadratisk mønster og godt inn fra sidekantene. Videre har brønnrammene vært utstyrt med kraftige løfteåk for å kunne bli heist over bord fra et fartøy og senke dem ned i sjøen på en kontrollert måte. Brønnrammer av denne grunntypen har vært levert i lengre tid av de fleste aktører innenfor dette felt. ground plan and preferably with a bottom bracket close to the respective corner. On "soft" seabeds, typical bottom anchors have been suction anchors with a special ability to "suck" themselves into the seabed. Furthermore, it has been common to place said control bodies, usually four in number, in a square pattern and well in from the side edges. Furthermore, the well frames have been equipped with powerful lifting yokes to be able to be hoisted overboard from a vessel and lowered into the sea in a controlled manner. Well frames of this basic type have been supplied for a long time by most players in this field.

Den teknologiske utvikling av brønnrammer har de senere år ikke vært gjenstand for de helt store sprang. Man har på en måte vært innforstått med at denne teknikk var nær ved veis ende. Det har bare vært ørsmå forandringer og forbedringer som har skjedd fra tid til annen. In recent years, the technological development of well frames has not been the subject of huge leaps. In a way, it was agreed that this technique was close to the end of the road. There have only been minor changes and improvements that have occurred from time to time.

Dette betyr ikke at de eksisterende brønnrammer har vært problemfrie eller perfekte på andre måter. This does not mean that the existing well frames have been problem-free or perfect in other ways.

Et problem har vært adkomsten til de respektive ventiltrær inne i brønnrammen fra mer enn én side nå de står på sjøbunnen. Dette har sin begrunnelse i at et ventiltre gjerne er oppbygd slik at på den ene siden har det et kontrollpanel som må være tilgjengelig med en ROV og på den motsatte side har det rørkoplingspunkter for tilkopling ved hjelp av klemkonnektorer til grenrør som går til respektive samlestokker. Disse må være tilgjengelige dersom det oppstår et behov for fråkopling. Disse ligger i de tradisjonelle brønnrammer ofte vendt innad i konstruksjonen og krever dykkere eller fjernstyrte verktøy for å utføre fråkopling. Det hadde vært en fordel om de også kunne betjenes direkte med en ROV. Dette også med tanke på utnyttelse av felter på stadig dypere vann. A problem has been access to the respective valve trees inside the well frame from more than one side now that they are on the seabed. The reason for this is that a valve tree is often structured so that on one side it has a control panel that must be accessible with an ROV and on the opposite side it has pipe connection points for connection using clamp connectors to branch pipes that go to respective manifolds. These must be available if there is a need for disconnection. These are located in the traditional well frames often facing inside the construction and require divers or remote-controlled tools to carry out disconnection. It would have been an advantage if they could also be operated directly with an ROV. This also takes into account the utilization of fields in increasingly deeper water.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et brønnramme/manifold arrangement av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at brønnrammen har vesentlig større lengdeutstrekning enn bredde, at nevnte plassering for ventiltrærne er ordnet i hovedsak etter hverandre i lengderetningen og at manifoldenheten er anordnet på tvers av brønnrammen slik at samlestokkene forløper i hovedsak på tvers av brønnrammens lengderetning. In accordance with the present invention, a well frame/manifold arrangement of the kind mentioned at the outset is provided, which is characterized by the fact that the well frame has a significantly greater length than width, that said location for the valve trees is arranged essentially one after the other in the longitudinal direction and that the manifold unit is arranged on across the well frame so that the busbars extend mainly across the longitudinal direction of the well frame.

Med et slikt brønnramme med manifoldarrangement oppnår man det ovenfor nevnte, nemlig adkomst med ROV fra to sider. Samtidig oppnås en mindre og lettere konstruksjon, men opprettholder den samme kapasiteten og de samme funksjoner som før. Dermed reduseres kostnader ved at man sparer byggematerialer, byggetid, minsker vekten, letter transporten, letter løftene og bedrer manøvrerbarheten når brønnrammen heises om bord i fartøy og når de slippes over bord og ned i sjøen. With such a well frame with a manifold arrangement, the aforementioned is achieved, namely access by ROV from two sides. At the same time, a smaller and lighter construction is achieved, but maintains the same capacity and the same functions as before. This reduces costs by saving construction materials, construction time, reducing weight, facilitating transport, facilitating lifting and improving maneuverability when the well frame is lifted on board a vessel and when they are dropped overboard and into the sea.

Med fordel kan plasseringen for de respektive ventiltrær bli anordnet nær ved et bunnfeste. Advantageously, the location for the respective valve trees can be arranged close to a bottom bracket.

Videre kan plasseringen for ventiltrærne med fordel være anordnet parvis nær respektive bunnfester. Furthermore, the location for the valve trees can advantageously be arranged in pairs near the respective bottom mounts.

Hensiktsmessig kan de respektive plasseringer for ventiltrærne være anordnet med sine rørkoplinger og ROV paneler vendende utad fra rammekonstruksjonen og derved muliggjøre adkomst med ROV fra i det minste to sider. Appropriately, the respective locations for the valve trees can be arranged with their pipe connections and ROV panels facing outwards from the frame construction, thereby enabling access by ROV from at least two sides.

Andre og ytterlige formål, særtrekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av for tiden foretrukne utførelser av oppfinnelsen, som er gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser i perspektivisk avbildning en brønnramme med manifoldarrangement ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 viser i perspektivisk avbildning selve brønnrammen isolert fra manifoldenheten ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 viser i perspektivisk avbildning selve manifoldenheten isolert fra brønnrammen ifølge oppfinnelsen, Fig. 4 viser et planriss av brønnrammen med manifoldarrangementet ifølge fig. 1, og Fig. 5 viser i perspektivisk avbildning et typisk brønnramme med manifoldarrangement ifølge teknikkens stand (prior art). Other and additional purposes, distinctive features and advantages will be apparent from the following description of currently preferred embodiments of the invention, which is given for description purposes and given in connection with the attached drawings, where: Fig. 1 shows a perspective view of a well frame with a manifold arrangement according to the invention, Fig. 2 shows in perspective view the well frame itself isolated from the manifold unit according to the invention, Fig. 3 shows in perspective view the manifold unit itself isolated from the well frame according to the invention, Fig. 4 shows a plan view of the well frame with the manifold arrangement according to fig. 1, and Fig. 5 shows in perspective a typical well frame with manifold arrangement according to the state of the art (prior art).

Det vises først til figur 1 som viser den komplette brønnramme med Reference is first made to Figure 1, which shows the complete well frame with

manifoldarrangement ifølge oppfinnelsen, og er gitt henvisningstallet 1. Brønnrammen med manifold arrangementet 1 er satt sammen av to enheter, en brønnrammeenhet 2 og en manifoldenhet 3 som vil bli nærmere beskrevet hver for seg med henvisning til figur 2 og 3 henholdsvis. Brønnrammen med manifoldarrangementet 1 er beregnet på å stå på sjøbunnen og er typisk utrustet med sugeankere 4. Sugeankerene 4 er vanligvis plassert i nærheten av hvert hjørne av brønnrammen med manifoldarrangementet 1 og er manifold arrangement according to the invention, and is given the reference number 1. The well frame with the manifold arrangement 1 is composed of two units, a well frame unit 2 and a manifold unit 3 which will be described in more detail separately with reference to figures 2 and 3 respectively. The well frame with the manifold arrangement 1 is intended to stand on the seabed and is typically equipped with suction anchors 4. The suction anchors 4 are usually located near each corner of the well frame with the manifold arrangement 1 and are

beregnet på å skape feste i bløt sjøbunn, dvs har evne til å suge seg fast i sjøbunnen. Flere brønnrammer med manifoldarrangementer 1 kan ligge på rekke etter hverandre og sammenknyttes med rør. intended to create a hold in soft seabed, i.e. has the ability to soak into the seabed. Several well frames with manifold arrangements 1 can lie in a row one after the other and be connected by pipes.

Brønnrammen med manifoldarrangementet 1 er oppbygd av et antall "horisontale" dragere 5, 5', "vertikale" stivere 6, 6', skråstivere 7,7' og tverrstivere 8, 8' som er plassert slik i forhold til hverandre at de gir konstruksjonen stor styrke og stivhet med et minimum av materialbruk og med lavest mulig vekt. Samtidig er dragerne 5, 5' og stiverne 6,6'; 7, 7'; 8, 8' slik plassert at konstruksjonen må virke som et avstøtende bur som hindrer trålposer og tråldører (ikke vist) i å huke seg fast i brønnrammen med manifoldarrangementet 1. Derfor har de tradisjonelt gjerne hatt en grunnform som en rettavkortet pyramide med sine karakteristiske skrå hjørnekanter (se figur 5). The well frame with the manifold arrangement 1 is made up of a number of "horizontal" girders 5, 5', "vertical" stiffeners 6, 6', inclined stiffeners 7, 7' and transverse stiffeners 8, 8' which are placed in such a way in relation to each other that they provide the construction great strength and stiffness with a minimum of material use and with the lowest possible weight. At the same time, the girders are 5.5' and the struts 6.6'; 7, 7'; 8, 8' placed in such a way that the construction must act as a repulsive cage that prevents trawl bags and trawl doors (not shown) from squatting in the well frame with the manifold arrangement 1. Therefore, they have traditionally often had a basic shape like a right-truncated pyramid with its characteristic slants corner edges (see figure 5).

Brønnrammen med manifoldarrangementet 1 har videre et antall luker 9, 9' svingbart The well frame with the manifold arrangement 1 further has a number of hatches 9, 9' which can be pivoted

festet til en øvre horisontal drager 5 for adkomst ovenfra. Et ventiltre 10 er satt på plass i konstruksjonen og kommer klart til syne i og med at luken 9 er svingt opp. Det er plass til ytterligere 3 ventiltrær i konstruksjonen, men de er ikke satt på plass. Det skal videre forstås at konstruksjonen innbefatter rørsystemer, en rekke ventiler og annen nødvendig apparatur og utmstning som det for forståelsen av den foreliggende oppfinnelse ikke er nødvendig å gå nærmere inn på her. Fig. 2 viser i perspektiv selve brønnrammen 2 isolert fra manifoldenheten 3, dvs at manifoldenheten 3 er koplet fra og løftet ut. Som det fremgår av figuren står ventiltreet 10 igjen i konstruksjonen. Videre kommer også selve brønnhodet 11 nå tydeligere fram, samt et antall føringer 12 som ventiltreet 10 føres ned over for å innta riktig posisjon. Ventiltreet 10 har koplingsorganer for rørtilkopling og et ROV kontrollpanel. Fig. 3 viser i perspektiv selve manifoldenheten 3 isolert fra brønnrammen 2, dvs manifoldenheten 3 frakoplet og frigjort fra brønnrammen 2. Manifoldenheten 3 er først og fremst et rørsystem bestående av en eller flere samlestokker 13 med forholdsvis grov strømningsdiameter og et antall mindre sfrømningsrør 14. Hvert sfrømningsrør 14 kan koples til et ventiltre 10 når manifoldenheten 3 er plassert i brønnrammen 2. Hvert strømningsrør 14 ender i en koplingsanordning 15 som passer på en komplementær koplingsenhet på ventiltreet 10 og låses fast ved hjelp av en for så vidt tradisjonell klemkonnektor (ikke vist). I motsatt ende er hvert strømningsrør 14 koplet til en ventil i forbindelse med en samlestokk 13 som mottar produsert fluid fra respektive brønner via et ventiltre 10. attached to an upper horizontal girder 5 for access from above. A valve tree 10 is set in place in the construction and is clearly visible as the hatch 9 is swung up. There is room for a further 3 valve trees in the construction, but they have not been put in place. It should further be understood that the construction includes pipe systems, a number of valves and other necessary apparatus and equipment which, for the understanding of the present invention, it is not necessary to go into more detail here. Fig. 2 shows in perspective the well frame 2 itself isolated from the manifold unit 3, i.e. that the manifold unit 3 has been disconnected and lifted out. As can be seen from the figure, the valve tree 10 remains in the construction. Furthermore, the wellhead 11 itself is now more clearly visible, as well as a number of guides 12 over which the valve tree 10 is guided down to take the correct position. The valve tree 10 has connecting means for pipe connection and an ROV control panel. Fig. 3 shows in perspective the manifold unit 3 itself isolated from the well frame 2, i.e. the manifold unit 3 disconnected and freed from the well frame 2. The manifold unit 3 is primarily a pipe system consisting of one or more manifolds 13 with a relatively coarse flow diameter and a number of smaller flow pipes 14. Each flow pipe 14 can be connected to a valve tree 10 when the manifold unit 3 is placed in the well frame 2. Each flow pipe 14 ends in a coupling device 15 which fits on a complementary coupling unit on the valve tree 10 and is locked by means of a relatively traditional clamp connector (not shown ). At the opposite end, each flow pipe 14 is connected to a valve in connection with a manifold 13 which receives produced fluid from respective wells via a valve tree 10.

Det skal spesielt bemerkes at samlestokkene 13 vil forløpe på tvers av brønnrammen 2. Dette betyr at samlestokkene 13 bare er omtrent halvparten så lange som i de tradisjonelle brønnrammer. Samlestokkene har gjerne en diameter på 12" og er ofte av Duplex materiale som er svært kostbart. Kortere lengder gir vesentlige kostnadsbesparelser. It should be noted in particular that the bus bars 13 will extend across the well frame 2. This means that the bus bars 13 are only about half as long as in the traditional well frames. The busbars usually have a diameter of 12" and are often made of Duplex material, which is very expensive. Shorter lengths provide significant cost savings.

I figur 3 er det også vist en U-sløyfe 16 som er koplet mellom to grenrørsender. U-sløyfen 16 blir brukt når en rensepigg (ikke vist) kjøres gjennom samlestokkene 13 for å returnere piggen til utgangsstedet. Som nevnt kan flere slike brønnrammer med manifoldarrangementer 1 ligge etter hverandre og U-sløyfen 16 vil da ligge i enden av siste brønnramme med manifoldarrangement 1. Nye brønnrammer med manifoldarrangementer 1 kan påbygges ved å fjerne U-sløyfen 16 og strekke ut og montere rørledninger til den nye enhet og sette U-sløyfen 16 på denne. Figure 3 also shows a U-loop 16 which is connected between two branch pipe ends. The U-loop 16 is used when a cleaning spike (not shown) is driven through the headers 13 to return the spike to the point of departure. As mentioned, several such well frames with manifold arrangements 1 can lie one after the other and the U-loop 16 will then lie at the end of the last well frame with manifold arrangement 1. New well frames with manifold arrangements 1 can be built by removing the U-loop 16 and extending and installing pipelines to the new unit and put the U-loop 16 on it.

Det skal videre forstås at ventiltrærne 10 er anordnet som par i nærheten av respektive bunnfester 4. Dette gir svært god vektbalanse i og med at hovedtyngden blir liggende like ved bunnfestene 4 og kreftene får kort vei til sjøbunnen. Det kreves mye mer av den bærende rammekonstruksjon når den horisontale avstanden mellom ventiltrærne og bunnfestene øker. It should also be understood that the valve trees 10 are arranged in pairs near the respective bottom anchors 4. This provides a very good weight balance in that the main weight lies close to the bottom anchors 4 and the forces have a short path to the seabed. Much more is required of the load-bearing frame structure when the horizontal distance between the valve trees and the bottom mounts increases.

Figur 4 viser brønnrammen med manifoldarrangementet 1 sett rett ovenfra. Det fremgår . at brønnhodene 11 ligger på en hovedsakelig rett linje etter hverandre i brønnrammens 2 lengderetning. Følgelig vil ventiltrærne 10 også gjøre dette når de er installert på brønnhodene 11. Vektbalansen påpekt ovenfor kommer også godt fram idet to brønnhoders 11 plassering i forhold til to bunnfester 4 er vist. De øvrige to brønnhoder befinner seg i hovedsak symmetrisk plassert på andre siden av manifoldenheten 3. På figur 5 er de imidlertid skjult bak luker 9. Figure 4 shows the well frame with the manifold arrangement 1 seen directly from above. It appears. that the well heads 11 lie on a substantially straight line one after the other in the longitudinal direction of the well frame 2. Consequently, the valve trees 10 will also do this when they are installed on the wellheads 11. The balance of weight pointed out above is also clearly shown as the location of two wellheads 11 in relation to two bottom attachments 4 is shown. The other two wellheads are essentially symmetrically located on the other side of the manifold unit 3. In figure 5, however, they are hidden behind hatches 9.

I lys av det ovenfor beskrevne skal det imidlertid forstås at brønnhodene 11 og dermed ventiltrærne 10 ikke nødvendigvis må ligge nøyaktig på linje. De kan være noe forskjøvet i forhold til hverandre i brønnrammens 2 tverretning innenfor de langsgående dragere 5. Det er heller ikke noen forutsetning at det for brønnhodene 11 skal være parvis symmetri på hver side av manifoldenheten 3. Det vesentlige er at man har fått en kort manifoldenhet 3 med tilsvarende korte samlestokker 13. In light of what has been described above, however, it should be understood that the wellheads 11 and thus the valve trees 10 do not necessarily have to lie exactly in line. They can be somewhat offset in relation to each other in the transverse direction of the well frame 2 within the longitudinal beams 5. Nor is there any requirement that the well heads 11 should have pairwise symmetry on each side of the manifold unit 3. The essential thing is that you have obtained a short manifold unit 3 with correspondingly short manifolds 13.

Figur 5 viser et typisk brønnramme/manifold arrangement 100 ifølge teknikkens stand (prior art). Brønnramme/manifold arrangementet 100 er som i det foreslåtte arrangement 1 satt sammen av to hovedenheter, en brønnrammeenhet 200 og en manifoldenhet 300. Brønnramme/manifold arrangementet 100 skal stå på sjøbunnen og har vanligvis et antall sugeankere (ikke vist). Sugeankerene er vanligvis plassert i nærheten av hvert hjørne av brønnramme/manifold arrangementet 100. Figure 5 shows a typical well frame/manifold arrangement 100 according to the state of the art (prior art). The well frame/manifold arrangement 100 is, as in the proposed arrangement 1, composed of two main units, a well frame unit 200 and a manifold unit 300. The well frame/manifold arrangement 100 must stand on the seabed and usually has a number of suction anchors (not shown). The suction anchors are typically located near each corner of the well frame/manifold arrangement 100.

Brønnramme/manifold arrangementet 100 er oppbygd av et antall dragere, stivere, skråstivere og tverrstivere som er slik plassert at konstruksjonen må virke som et avstøtende bur som hindrer trålposer og tråldører (ikke vist) i å huke seg fast i brønnramme/manifold arrangementet 100. Brønnramme/manifold arrangementet 100 har tradisjonelt hatt en stort sett kvadratisk grunnflate og form som en rettavkortet pyramide med sine karakteristiske skrå hjørnekanter. The well frame/manifold arrangement 100 is made up of a number of girders, stiffeners, inclined struts and cross braces which are positioned in such a way that the construction must act as a repulsive cage that prevents trawl bags and trawl doors (not shown) from squatting in the well frame/manifold arrangement 100. The well frame/manifold arrangement 100 has traditionally had a largely square base and shape like a right-truncated pyramid with its characteristic beveled corner edges.

Claims

1. Well frame with manifold arrangement (1) comprising a well frame (2) for lowering to the seabed and an inherently replaceable/liftable manifold unit (3), where the well frame (2) is made up of several girders (5) and struts (6,7, 8) suitably arranged in an open frame construction designed to carry several valve trees (10) with a specific mutual location, and where the manifold unit (3) is also built up as a frame construction that carries several manifolds (13), manifolds (14) and valves, characterized in that the well frame (2) has a significantly greater longitudinal extent than width, that said location for the valve trees (10) is arranged essentially one after the other in the longitudinal direction and that the manifold unit (3) is arranged across the well frame (2) so that the manifolds (13) extend mainly across the longitudinal direction of the well frame (2).

2. Well frame with manifold arrangement (1) as specified in claim 1, characterized in that respective locations for valve trees (10) are arranged close to a bottom attachment (4).

3. Well frame with manifold arrangement (1) as stated in claim 1 or 2, characterized in that the locations for the valve trees (10) are arranged in pairs near respective bottom fasteners (4).

4. Well frame with manifold arrangement (1) as specified in one of the claims 1-3, characterized in that respective locations for valve trees (10) are arranged with their pipe connections and ROV panels facing outwards from the frame structure which enables direct access by ROV from at least two sides.

5. Well frame with manifold arrangement as specified in one of claims 1-4, characterized in that the bottom attachment (4) is a suction anchor.