NO327352B1 - System og fremgangsmate for a gjenvinne returfluid fra undersjoiske bronnboringer - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører systemer for gjenvinning av brønnhullsfluider. Mer spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse systemer og anordninger for transport av returfluider fra en havbunn til et sted på en vannoverflate. Ifølge et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse fremgangsmåter for transport av borefluider fra en havbunn til en overflateposi-sjon.

Beskrivelse av beslektet teknikk

Konvensjonelle hydrokarbongjenvinningsoperasjoner innbefatter typisk et boretårn plassert over en undergrunnsformasjon som inneholder olje- og gass-avsetninger. For hydrokarbongjenvinningsoperasjoner til sjøs er tårnet reist på en plattform ved vannoverflaten. En borestreng opphengt fra tårnet innbefatter en borkrone innrettet for å knuse jord og fjell og derved danne et brønnhull. Ofte blir et stigerør som strekker seg fra plattformen til brønnhodet på havbunnen eller en slamledning, brukt til å føre borestrengen inn i formasjonen av interesse. Borerøret eller borestrengen kan innbefatte et antall sammenskjøtte rør eller oppkveilingsrør, som hvert har en indre boring som strekker seg i langsgående retning for å føre borefluid fra brønnboringsplattformen gjennom borestrengen og til en borkrone. Borefluid smører borkronen og fører bort borkaks generert av borkronen. Borkaksen blir ført i en returstrøm av borefluid gjennom brønnringrommet, og blir enten gjenvunnet eller dumpet.

I noen tilfeller har havbunnen et forholdsvis dypt lag med mykt sediment eller jord. Dette myke laget kan medføre vanskeligheter under brønnkonstruksjon til sjøs, fordi det er lite egnet til å understøtte det tunge utstyret og konstruksjon-ene som er installert på havbunnen for å understøtte boringsaktivitetene. En konvensjonell fremgangsmåte som brukes til å overvinne dette problemet, er å bore, fore og sementere en brønnboring med forholdsvis stor diameter (f.eks. tretti til trettiseks tommers diametre). Denne foringen tilveiebringer deretter det nødven-dige fundamentet for et brønnhode og for å henge opp eller understøtte brønnhodeutstyr. Når dette foringsrøret er satt, blir den neste foringsrørstrengen, normalt en overflateforing med diameter på 20" som krever at det blir boret et hull med 26" diameter ved å bruke den samme prosedyren. Som man vil forstå krever boring av et brønnhull med en slik forholdsvis stor diameter, fjerning av en betydelig mengde med jord og fjell. En betydelig mengde med borefluid er derfor nødvendig for å spyle ut og transportere borkaksen til havbunnen. I visse tilfeller kan vann eller sjøvann brukes som borefluid for å smøre borkronen og fjerne borkaksen. Det tilbakeførte sjøvannet blir ofte ganske enkelt frigjort til det marine miljøet i nærheten av brønnhullet. I alle fall er imidlertid sjøvann ikke egnet til å fremme trygg og/eller effektiv boring på grunn av enten utilstrekkelig trykk eller vekt. I disse tilfellene blir "boreslam" brukt som borefluid. Det tilbakeførte "slammet", slik som sjøvann, blir også frigjort ved havbunnen, fordi stigerøret under denne operasjonen ennå ikke er på plass, og konvensjonelle fremgangsmåter for gjenvinning av returfluid er ikke kostnadseffektive. En pumpe plassert på havbunnen med kapasitet til å pumpe returfluidet til plattformen, ville f.eks. være meget kostbar å utplassere og drive.

WO 0118352 beskriver en beholder som er forbundet med en boreplattform eller fartøy med en rørledning. Beholderen er innrettet for å motta boreavfall fra plattformen gjennom rørledningen.Den tekniske oppgaven som søkes løst av WO 0118352 er å redusere plassbehovet for boreavfallsbeholdere plassert på en boreplattform. Som løsning på denne oppgaven foreslår WO 0118352 å plassere disse beholderne i vannet.

WO 9961745 beskriver et system for fjerning av borkaks, slam og gasser fra borehullets åpning. WO 9961745 bemerker at problemet i tidligere kjent teknikk var å at dette materialet simpelthen fikk hope seg opp ved borehullets åpning. WO 9961745 foreslår et system som flytter dette materialet til et sted et stykke fra borehullets åpning.

Det er derfor et behov for en mer kostnadseffektiv og effektiv fremgangsmåte for å gjenvinne det boreslam som brukes under boringsoperasjoner til sjøs. I tillegg vil miljøvirkningen av slike operasjoner bli sterkt forbedret, hvis slammet blir gjenvunnet istedenfor å bli sirkulert inn i sjøen.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et undersjøisk system for gjenvinning av returfluid som vender tilbake til havbunnen under boring av et undersjøisk brønnhull, kjennetegnet ved (a) et standrør (212) anordnet over det undersjøiske brønnhull, der standrøret

(212) er innrettet for å føre en borestreng inn i brønnhullet samt føre

returfluidet ut av det undersjøiske brønnhull, og

(b) en transportanordning (240) innrettet for å samle opp returfluidet som føres ut av nevnte standrør (212) samt føre returfluidet mot en overflate, idet transportanordningen (240) selektivt kan gis oppdrift.

Systemet er plassert på havbunnen og er utplassert i forbindelse med en offshore-plattform innrettet for å konstruere en brønn i en undergrunnsformasjon. Plattformen innbefatter en slampumpe og en borestreng som strekker seg nedover fra plattformen. Under boring av overflatehullet, blir fluid, slik som slam, pumpet ned via borestrengen inn i brønnhullet. Dette fluidet kommer ut ved borkronen og smører skjæringsvirkningen til borkronen og fører borkaksen opp gjennom brønnhullet. For enkelhets skyld blir det returnerende borefluidet og innfanget borkaks referert til som "returfluid".

Et foretrukket gjenvinningssystem innbefatter en fordelingsmuffe og en eller flere transportanordninger. Fordelingsmuffen regulerer strømningen av returfluid som kommer fra brønnhullet og fyller transportanordningen eller -anordningene med returfluid. En foretrukket muffe innbefatter en rørseksjon (standrør) festet i eller posisjonert ved brønnhullsåpningen, og en manifold som kanaliserer returfluid inn i en eller flere transportanordninger på enten en samtidig eller sekvensiell måte. Transportanordningen eller -anordningene samler først, og senere transporterer returfluid fra havbunnen til et gjenvinningspunkt på eller nær vannoverflaten. En foretrukket transportanordning innbefatter en beholder og ett eller flere oppdriftsorganer. Beholderen er et utvidbart eller sammenleggbart organ som blåses opp eller ekspanderes når den fylles med fluid. Alternativt er beholderen et forholdsvis ufleksibelt kar. Oppdriftsorganene tilveiebringer en oppdriftskraft for å løfte transportanordningen mot overflaten når boreoperasjonen er fullført. Oppdriftsorganene blir fylt med et "lett" medium ved aktivering av enten en lokal eller fjerntliggende kilde. Denne kan innbefatte en undersjøisk kilde aktivert av et fjernstyrt fartøy (ROV, remotely operated vehicle), en overflatekilde via et samlerør og/eller en forhåndsladningsmekanisme.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte for gjenvinning av returfluid. En foretrukket fremgangsmåte innbefatter å samle returfluidet på havbunnen, transportere returfluidet til vannoverflaten, gjenvinne og behandle/prosessere returfluidet. Deretter kan det behandlede returfluidet brukes på nytt i ytterligere boringsoperasjoner. Fortrinnsvis blir flesteparten av eller alle disse aktivitetene utført "offline" eller utenfor den kritiske banen til boringsaktivitetene ved

offshore-boreriggen.

Under fluidoppsamling blir det dannet en returfluidsøyle i standrøret som har en tilstrekkelig vekt over manifolden, slik at det hydrostatiske trykket til retur-fluidsøylen tvinger fluid inn i transportanordningen eller anordningene. Det hydrostatiske trykket til returfluidsøylen blir regulert av lengden av standrøret, slik at det vanligvis er tilstrekkelig hydrostatisk trykk opprettholdt over manifolden. Fordi

høyden av standrøret tilveiebringer tilstrekkelig hydrostatisk trykk i returfluidet, strømmer returfluidet gjennom manifolden og inn i beholderen eller beholderne i transportanordningen eller -anordningene. I et arrangement blir slampumpehastigheten brukt til å regulere det hydrostatiske trykket til returfluidsøylen. Transport av returfluidet til overflaten kan påbegynnes etter at en forutbestemt tilstand er blitt oppfylt, f.eks. at kapasiteten til beholderen er blitt nådd. For transport kan oppdriftsorganene lades før tilstanden er blitt oppfylt, etter at tilstanden er blitt oppfylt, eller en kombinasjon av dette. I alle fall, når transportanordningen har positiv oppdrift, flyter transportanordningen opp til overflaten eller et mellomliggende punkt for opphenting ved hjelp av et servicefartøy. Returfluidet kan behandles (f.eks. resirkuleres) på et sted til sjøs eller på land. Resirkulert returfluid kan videre tilbakeføres til plattformen for gjenbruk.

Systemet og fremgangsmåten for gjenvinning kan forbedres ved bruk av sensorer og mikroprosessorer. En eller flere sensorer operativt forbundet med en prosessor, kan f.eks. regulere slampumpedriften for å opprettholde skjøten ved et ønsket nivå. Andre sensorer kan være anordnet for å tilveiebringe signaler som bidrar til innsamlingen av returfluidet inn i transportanordningen.

Det skal bemerkes at eksempler på de viktigste trekkene ved oppfinnelsen er blitt oppsummert ganske bredt, slik at den detaljerte beskrivelsen som følger bedre kan forstås, og for at bidragene til teknikkens stand kan verdsettes. Det er selvsagt ytterligere trekk ved oppfinnelsen som vil bli beskrevet i det følgende og som vil være gjenstand for de vedføyde patentkravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For å få en detaljert forståelse av foreliggende oppfinnelse skal det vises til den følgende detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelsesformen, tatt i forbindelse med de vedføyde tegninger, hvor like elementer er blitt gitt like henvisningstall, og hvor: fig. 1 illustrerer skjematisk et oppriss av et foretrukket gjenvinningssystem for returfluid utplassert i forbindelse med en offshore-plattform; og

fig. 2 illustrerer et oppriss i tverrsnitt gjennom en foretrukket fordelingsmuffe og transportanordning laget i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMENE

Foreliggende oppfinnelse vedrører anordninger og fremgangsmåter for transport av returfluid fra havbunnen til et overflatested. Foreliggende oppfinnelse kan gis utførelsesformer av forskjellige former. På tegningene er det vist, og her vil det blir beskrevet i detalj, spesielle utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, med den forståelse at foreliggende beskrivelse skal betraktes som en eksemplifisering av prinsippene bak oppfinnelsen, og ikke er ment å begrense oppfinnelsen til det som illustrert og beskrevet her.

Det vises innledningsvis til fig. 1, hvor det er vist en offshore-plattform 100 ved vannoverflaten 10 og en foretrukket utførelsesform av et undersjøisk borefluid-og borkaks-gjenvinningssystem (gjenvinningssystem for returfluid og gjenvinningssystem) 200. Gjenvinningssystemet er plassert på havbunnen 12. Gjenvinningssystemet innbefatter fortrinnsvis et fordelingsrør 210 og en transportanordning 240. Under boringsoperasjoner fyller fordelingsrøret 210 selektivt en eller flere transportanordninger 240 med borefluid og borkaks (returfluid). Under fylling eller en viss tid etter at fyllingen er ferdig, blir transportanordningen 240 gjort positivt flytende. Når den har en positiv oppdrift flyter transportanordningen 240 oppover. Avhengig av den gjenvinningsmetoden som benyttes, kan transportanordningen 240 enten flyte til et overflatested S eller forbli ved en mellomliggende, neddykket posisjon I. Ved gjenvinning kan returfluidet behandles og gjenbrukes.

Plattformen 100 er delvis innrettet for konstruksjon av en brønn i en undergrunnsformasjon. Følgelig innbefatter plattformen 100 utstyr, slik som et boretårn, et rotasjonsbord, en drivhylse, heiseverk og annet kjent utstyr som retårn, et rotasjonsbord, en drivhylse, heiseverk og annet kjent utstyr som anvendes for å lage et brønnhull i en undergrunnsformasjon (kollektivt referert til med henvisningstall 102). Posisjonert på plattformen 100 er også en overflateslampumpe 104 og en pumperegulator 106. En borestreng 110 og en tilkoplet borkrone 112 strekker seg ned i brønnhullet 14, som er laget i en undergrunnsformasjon av interesse 16.

Under boringsoperasjoner pumper overflateslampumpen 104 borefluid til brønnhullet 14. Pumperegulatoren 106 kan drive slampumpen 104 for å styre en eller flere parametere for pumpeutmatingen av effluent (f.eks. trykk eller strømningshastighet). Et eksempel på en regulator 106 kan innbefatte en eller flere

mikroprosessorer med et lager programmert med instruksjoner. Disse instruk-sjonene kan f.eks. variere pumpedrift for å tilveiebringe borefluid ved et forutbestemt trykk eller en forutbestemt strømningshastighet. I tillegg kan regulatoren 106 utnytte signalene fra en eller flere sensorer 118, som er plassert i det undersjøiske gjenvinningssystemet 200. Disse sensorene 118 kan f.eks.

detektere en parameter av interesse, slik som hydrostatisk trykk eller BraæBraegstiralrøhéB kan også brukes til å detektere en tilstand, slik som om kapasiteten til en transportanordning 240 er blitt nådd, eller om returfluid har nådd et spesielt nivå inne i røret 210. Slampumpe- (104) operasjonene kan også delvis eller i sin helhet reguleres av menneskelige operatører. I alle fall strømmer det borefluidet som leveres av slampumpen nedover gjennom borestrengen 110 og kommer ut ved borkronen 112. Strømningen av dette borefluidet avkjøler og smører borkronen 112, mens borkronen 112 roterer for å knuse jord og bergarter i undergrunnsformasjonen 16. Dette fluidet fører med seg borkaksen av jord og bergarter opp gjennom et ringrom 18 dannet mellom brønnhullsveggen og borestrengen 110. For enkelthets skyld blir det fluidet som strømmer opp gjennom brønnhullet referert til som "returfluidet".

Det vises nå til fig. 2, hvor det er vist et eksempel på en fordelingsmuffe 210 og en transportanordning 240 posisjonert på havbunnen 12 over undergrunnsformasjonen 16. Fordelingsmuffen 210 regulerer og dirigerer strømningen av returfluid RF, som kommer fra brønnhullet 14. Som diskutert mer detaljert nedenfor, gjør fordelingsmuffen 210 fortrinnsvis bruk av det hydrostatiske trykket til returfluidet for å dirigere returfluid inn i en eller flere transportanordninger 240. Muffen 210 kan videre være utformet for å fylle en enkelt transportanordning 240 med boreslam, eller fylle to eller flere transportanordninger 240 enten samtidig eller sekvensielt. En foretrukket fordelingsmuffe 210 innbefatter et standrør 212 og en eller flere manifolder 214. Kjente anordninger, slik som pakninger og ventiler, kan brukes til å begrense eller regulere strømningen av fluider mellom innsidene av muffen 210 og det omgivende vannet. I anvendelser hvor det er ønskelig å hjelpe strømningen av returfluid RF gjennom manifolden 214, kan videre en undersjøisk pumpe (ikke vist) være posisjonert i fluidkommunikasjon med manifolden 214 for å pumpe returfluidet RF inn i transportanordningen 240.

Standrøret 212 leder borestrengen 110 og annet verktøy inn i brønnhullet 14. Standrøret 212 er posisjonert ved siden av åpningen til brønnhullet 14.

Manifolden 214 kanaliserer strømningen av fluider, slik som boreslam og innfanget borkaks, fra innsiden av muffen 210 inn i en eller flere transportanordninger 240.1 en utførelsesform har manifolden 214 minst ett rørorgan 216 som stråler utover på en eke-lignende måte. Hvert rørorgan 216 innbefatter en første ende 218 innrettet for å danne kontakt med eller være festet til, en transportanordning 240, og en annen ende 220 i fluidkommunikasjon med innsidene av muffen 210. Et fleksibelt rør eller slange 219 kan være festet til den første enden 218 for å tilveiebringe en fleksibel fluidledning til transportanordningen 240. Anordninger, slik som enveis tilbakeslagsventiler 222, kan brukes til å måle eller på annen måte regulere strømningen av returfluider gjennom manifolden 214.1 tillegg kan

sensorer 224 i fluidforbindelse med manifolden 214 detektere parametere av interesse, innbefattende, men ikke begrenset til, trykk, strømningshastighet og sammensetningen av det fluidet som strømmer gjennom manifolden 214. Disse sensorene 224 kan levere signaler via telemetrisystemet 116 (fig. 1) til en over-flateprosessor, slik som pumperegulatoren 106 (fig. 1), og/eller en undersjøisk prosessor 226. I et arrangement kan prosessoren 226 benytte sensorsignaler til å regulere fluidstrømningen i manifolden 214 ved f.eks. å avgi instruksjoner som åpner eller lukker ventilen 222. Som det vil fremgå tydelig av beskrivelsen nedenfor, kan prosessoren 226 innbefatte en prosessor eller et antall prosessorer som hver er programmert til å styre en spesiell aktivitet.

Transportanordningen 240 samler inn og transporterer returfluid RF fra havbunnen 12 til et gjenvinningspunkt ved eller nær vannoverflaten 10. En foretrukket transportanordning 240 innbefatter en beholder 242 og ett eller flere oppdriftsorganer 244.1 en foretrukket utførelsesform er beholderen 242 en blærelignende eller ballonglignende innretning som blåses opp eller ekspanderer når den fylles med fluid, f.eks. en sammenklappbar sekk. Beholderen 242 er fortrinnsvis tilstrekkelig robust til å kunne slepes gjennom vannet over lengre avstander. Kjente

poser eller sekker innrettet for transport av drikkevann over havet, er eksempler på en konstruksjon som kan være egnet for beholderen 242. Dessuten blir det også foretrukket at beholderen 242 er egnet for gjentatt bruk; dvs. to eller flere fyllingssykluser, tømming og sleping. Likevel kan en engangsbeholder 242 være tilstrekkelig for mange formål. I en utførelsesform er beholderen 242 et forholdsvis ufleksibelt kar. Avhengig av utformingen til den brukte beholderen 242, kan beholderen 242 være laget av et elastisk materiale, et komposittmateriale, et metallisk materiale eller et hybridmateriale. I alle fall kommer fluid inn i beholderen 242 via en eller flere

åpninger 246. Anordninger, slik som hurtigkoplinger (ikke vist), kan brukes til å feste beholderen 242 til det fleksible røret 219 eller direkte til mufferørorganenden 218. Koplingen kan være innrettet for selektivt å stenge strømningen av fluid inn i beholderen 242 etter at en ønsket eller forutbestemt tilstand er blitt detektert. En eller flere sensorer 248 posisjonert inne i eller ved siden av beholderen 242 kan f.eks. sende et signal til prosessoren 226 når bærekapasiteten til beholderen 242 er blitt nådd. Disse sensorene 248 kan også detektere tilstander, slik som trykk eller strømningshastighet.

I en foretrukket utførelsesform tilveiebringer oppdriftsorganene 244 en oppdriftskraft for å løfte transportanordningen 240 til eller nær overflaten 10. Oppdriftsorganene 244 er fortrinnsvis fylt med et fluid som er lettere enn det omgivende vannet, for å tilveiebringe den ønskede positive oppdriften. Slike fluider innbefatter gasser, slik som luft, og væsker, slik som parafin. En vanlig fagkyndig på området vil forstå at oppdriftsorganene 244 også kan innbefatte et fast flytemateriale, slik som skum, for å tilveiebringe en forutbestemt mengde med konstant oppdrift. Oppdriftsorganer brukt i redningsoperasjoner, slik som for å redde sunkne skip, er eksempler på en utforming som kan være egnet. Oppdriftsorganene 244 kan være koplet til transportanordningene 240 med rep, bånd, vaiere eller andre kjente fortøynings- eller fastholdings-anordninger 245.

Oppdriftsorganene 244 kan videre lades eller fylles med fluid ved hjelp av enten en lokal eller fjerntliggende fluidkilde. I et foretrukket arrangement mottar oppdriftsorganene et fluid fra en undersjøisk fluidkilde 248 via en kjent anordning, slik som en slangeledning. I et annet foretrukket arrangement mottar oppdriftsorganene 244 et fluid fra en overflatekilde (ikke vist) via en navlestreng 249.1 nok et annet foretrukket arrangement innbefatter oppdriftsorganene 244 en forladningsmekanisme 250, som kan brukes til å lade oppdriftsorganene 244 på kommando eller ved inntreden av en forutbestemt tilstand. Oppdriftsorganene 244 kan aktiveres med regulatoren 226, en styringsenhet på et fjerntliggende sted (ikke vist), slik som på plattformen 100 (fig. 1), eller en kombinasjon av dette. I tillegg kan et fjernstyrt fartøy 251 eller en dykker aktivere oppdriftsorganene 244. Fra det foregående vil det fremgå at transportanordningen 240 utgjør en passiv fremgangsmåte til transport av returfluid RF til overflaten.

Det skal også bemerkes at oppdriftsorganene 244 kan brukes i flere fordelaktige arrangementer. I et eksempel på et arrangement, gir et første sett med forhåndsfylte eller forhåndsladede oppdriftsorganer 244 en konstant eller grunnlinje-oppdrift, og et annet sett med oppdriftsorganer 244 blir selektivt fylt inntil transportanordningen 240 får positiv oppdrift. I et annet eksempel blir oppdriftsorganene 244 fylt etter at beholderen 242 er hovedsakelig fylt med returfluid RF. I nok et

annet eksempel på et arrangement blir oppdriftsorganene 244 fylt, mens beholderen mottar returfluid RF. Med fordel kan derfor en eller flere av oppdriftsorganene 244 være i en ikke-oppdriftstilstand (f.eks. ha negativ oppdrift), en halvflytende tilstand (f.eks. nøytral oppdrift) eller en oppdriftstilstand (dvs. positiv oppdrift). Det skal forstås at det er en betydelig variasjonsgrad innenfor hver av disse tilstandene (f.eks. svakt negativ oppdrift til meget negativ oppdrift).

For en vanlig fagkyndig på området vil det være opplagt at transportanordningen 240 kan underkastes mange tilpasninger og modifikasjoner. Oppdriftsorganene 244 kan f.eks. være integrert med beholderen 242. Alternativt kan oppdriftsorganene og beholderne løsnes fra hverandre. Et løsbart oppdriftsorgan gir fleksibilitet til å bli montert eller festet til beholderen enten før eller etter at beholderen 242 er fluidmessig tilkoplet muffen 210, dvs. i fluidkommunikasjon med returfluidet RF. I en annen modifikasjon kan transportanordningen 240 innbefatte en eller flere ballasttanker som kan fylles eller evakueres etter behov for å tilveiebringe en ønsket mengde oppdrift. Videre kan transportanordningen 240 være innrettet for å være selvdrevet (f.eks. drevet av en motorisert propell) eller trukket til vannoverflaten (f.eks. ved hjelp av en kabel som strekker seg fra en overflatevinsj). Videre kan et fjernstyrt fartøy 251 brukes til å føre eller senke transportanordningen 240 til et forutbestemt sted. I tillegg kan anordninger, slik som en

strålingsanordning, være festet til transportanordningen 240 for å overvåke be-vegelse og/eller bidra til å lokalisere transportanordningen 240.

I tillegg kan innsamlingen av returfluid RF og frigjøring av transportanordningene 240 styres manuelt, ved hjelp av en eller flere prosessorer 226, eller av en kombinasjon av dette. I et arrangement fyller returfluidet RF gradvis beholderen 242 til dens kapasitet. Deretter lukker en dykker en ventil 222 for å hindre fluidkommunikasjon mellom manifolden 214 og beholderen 242, og aktiverer en eventuell frigjøringsmekanisme eller ankere (ikke vist) som holder tilbake transportbeholderen 240. Dykkeren kan også innlede ladningen av oppdriftsorganene 244 for å gjøre transportanordningen 240 positivt flytende. I et annet arrangement kan sensorer 248 anordnet inne i beholderen 242, tilveiebringe et signal til prosessoren 226 om at kapasiteten til beholderen 242 er blitt nådd, eller at en viss annen tilstand er blitt oppfylt. Som reaksjon på signalet, kan prosessoren 226 lukke ventilene 222, frakople eventuelle forbindelses- eller forankrings-anordninger, og lade oppdriftsorganene 224. Det bør være opplagt at prosessoren 226 kan være programmert for å utføre en eller flere av disse oppgavene med menneskelig inngrep ved forutbestemte punkter.

Ytterligere fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå tydelig av den følgende beskrivelse av fremgangsmåten for gjenvinning av returfluid. En foretrukket fremgangsmåte innbefatter å samle returfluid ved havbunnen, transportere returfluidet til vannoverflaten, gjenvinne returfluidet og behandle returfluDJtettvises nå til fig. 1 og 2, hvor standrøret 212 under fluidinnsamling blir fylt med vann for å danne en vannsøyle W. Denne vannsøylen kan spenne over en del av lengden til standrøret 212. Borefluidet strømmer ut av borkronen 112 og oppover langs brønnhullsringrommet 18 for å danne en boreslamsøyle D. Vannsøylen W og returfluidsøylen D møtes eller kommer i kontakt ved en sammenføyning 260, som befinner seg omtrent over manifolden 214. På grunn av de

hydrostatiske trykkene til boreslamsøylen D og eventuelt vannsøylen W, kan returfluidet RF ikke strømme opp gjennom standrøret 212.1 stedet strømmer returfluidet RF gjennom manifolden 214 og inn i beholderen 242 i transportanordningen 240, som vist med piler 262. Det hydrostatiske trykket til slamsøylen D tilveiebringer således en passiv metode til å kanalisere strømningen av returfluid RF. Det skal forstås at i visse utførelsesformer kan en eller flere pumper ha en primær eller supplerende rolle i kanaliseringen av returfluidet RF.

Transport av transportfluidet RF til overflaten skjer etter at kapasiteten til beholderen 242 er blitt nådd. Hvis beholderen 242 innbefatter en ekspanderbar pose eller sekk, kan transporten påbegynnes når beholderen 242 når en hovedsakelig ekspandert tilstand 242A. Andre forutbestemte kriterier eller tilstander kan også brukes som veiledning til å bestemme når det oppsamlede returfluidet RF skal transporteres til overflaten. Som beskrevet ovenfor, tilveiebringer oppdriftsorganene 244 bevegelseskraften for å bringe det innsamlede returfluidet RF til overflaten. Fordi det kan ta en viss tid å lade oppdriftsorganene 244 med tilstrekkelig fluid til å gi transportanordningen 240 positiv oppdrift, kan ladningsoperasjonen sekvenseres til å begynne før fyllingen av beholderen 242 er fullstendig. Et første oppdriftsorgan, eller et sett med oppdriftsorganer, kan f.eks. lades når beholderen 242 når en første forutbestemt fyllingsgrad, et annet oppdriftsorgan eller et sett med oppdriftsorganer kan lades når det nås et annet forutbestemt fyllingsnivå, osv. inntil beholderen 242 er fylt. Et annet eksempel på en sekvens kan ha ett eller flere oppdriftsorganer som blir gradvis ladet mens containeren 242 blir fylt med returfluid. Det skal bemerkes at disse arrangementene vil redusere den tid som er nødvendig for å bringe en fylt transportanordning 240 til vannoverflaten for oppsamling. Alternativt kan oppdriftsorganene 244 lades med et forholdsvis lett fluid etter at beholderen 242 er full. I en annen utførelsesform blir den fylte beholderen 242 etterlatt på havbunnen over en lengre periode, kanskje dager eller uker.

I alle fall, når transportanordningen 240 har positiv oppdrift, flyter transportanordningen 240 til overflaten S eller til en mellomliggende posisjon I for oppsamling av et servicefartøy 300. Det skulle derfor være klart at oppgavene i forbindelse med oppsamling, behandling og gjenbruk av returfluidet kan utføres "off-line" eller utenfor den kritiske banen til boringsaktivitetene ved riggen 100.

Et eksempel på en gjenvinnings- eller opphentings-operasjon kan innebære at servicefartøyet 300 sleper en eller flere transportanordninger 240 til offshore-riggen 100, et behandlingsanlegg som er et landbasert anlegg (ikke vist), eller til et offshore-anlegg 302. Transportanordningen 240 kan være enten på overflaten eller neddykket til en forutbestemt dybde under overflaten 10.1 en eksempelvis operasjon trekker servicefartøyet 300 transportanordningen 240 ut av vannet for transport til et behandlingsanlegg. I nok en annen gjenvinningsoperasjon blir noe av, eller alt, returfluidet RF pumpet ut av transportanordningen 240. Den delvis eller fullstendig tomme transportanordningen 240 kan deretter slepes til et behandlingsanlegg eller etterlates.

Behandling eller prosessering av fluidet kan utføres enten lokalt, dvs. nær plattformen 100 ved hjelp av offshore-anlegget 302, eller på et fjerntliggende sted (ikke vist). For eksempel kan transportanordningen 240 være dokksatt nær et offshore-anlegg (f.eks. en flytende plattform eller lekter) og tømmes for returfluidet. Fluidet kan enten behandles eller prosesseres for gjenbruk, eller slik at det kan dumpes. Det resirkulerte fluidet kan hensiktsmessig transporteres til plattformen 100 med en ny eller oppusset transportanordning 240. For eksempel kan transportanordningen 240 fylles på nytt med rent (f.eks. nytt eller behandlet) returfluid og slepes tilbake til plattformen 100. Man vil forstå at prosessen med å gjenvinne og behandle eller prosessere returfluidet ikke krever ressursene (dvs. dekksplass, personell, utstyr, osv.) til plattformen 100, som brukes til å lage brønnen. Utstyret og personellet på plattformen 100 kan således dirigeres til kritiske aktiviteter (f.eks. brønnhullsboring).

Utførelse av en eller flere av disse prosessene kan forbedres ved den strategiske bruk av sensorer og mikroprosessorer. For eksempel kan sensorer, slik som sensorene 118 og 220 posisjonert langs standrøret 212 og ved fluidoppsamlingssystemet 200, være innrettet for å tilveiebringe signaler som er nyttig under drift. I et første tilfelle kan trykktransdusere langs standrøret 212 og manifolden 214 tilveiebringe sanntids- eller nesten sanntids-indikasjoner på trykket eller trykkendringene i vannsøylen W eller returfluidsøylen D. I tillegg kan sensorer brukes til å detektere om sammenføyningspunktet 260 mellom vannsøylen W og returfluidsøylen D, har passert et forutbestemt sted inne i muffen 210 og/eller langs

standrøret 212. En sensor kan f.eks. være utformet for å detektere differansene i de elektriske egenskapene til et fluid og dermed skjelne mellom vann og boreslam. Den undersjøiske prosessoren 226 kan være operativt forbundet for å motta signaler fra disse sensorene og programmert for å endre utstyr, slik som slampumper 104 eller ventiler, slik som ventilene 222, på tilsvarende måte. Ved for eksempel detektering av et signal om at vannsøylen W strekker seg inn i manifolden 214, kan prosessoren 226 instruere slampumpen 104 om å øke strømningshastigheten, for derved å øke boreslammets hydrostatiske trykk. Prosessoren 226 kan også være programmert for å aktivere en ventil for forbigående å begrense strømningshastigheten hvis den detekterer at boreslamsøylen D strekker seg for langt inn i standrøret 212. Det skal derfor bemerkes at prosessoren og en eller flere egnede, tilpassede sensorer kan samvirke for å opprettholde strømningen av returfluid inn i transportanordningene 240 i en hovedsakelig lukket

sløyfe.

Den foregående beskrivelsen er rettet mot spesielle utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, med det formål å illustrere og forklare. Det vil imidlertid være klart for fagkyndige på området at mange modifikasjoner og endringer av de utførelsesformer som er angitt foran er mulige, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Det er derfor ment at de følgende patentkravene skal tolkes til å omfatte alle slike modifikasjoner og endringer.

Claims (17)

1. System for gjenvinning av returfluid som vender tilbake til havbunnen under boring av et undersjøisk brønnhull, karakterisert ved at systemet omfatter: (a) et standrør (212) anordnet over det undersjøiske brønnhull, der standrøret (212) er innrettet for å føre en borestreng inn i brønnhullet samt føre returfluidet ut av det undersjøiske brønnhull, og (b) en transportanordning (240) innrettet for å samle opp returfluidet som føres ut av nevnte standrør (212) samt føre returfluidet mot en overflate, idet transportanordningen (240) selektivt kan gis oppdrift.

2. System ifølge krav 1, ytterligere omfattende en manifold (214) som er innrettet for å føre returfluidet fra standrøret (212) til transportanordningen (240), der nevnte manifold (214) er videre er innrettet for å selektivt rette returfluidet inn i nevnte transportanordning (240).

3. System ifølge krav 1, der transportanordningen (240) omfatter en sammenleggbar beholder (242) innrettet for å motta returfluidet.

4. System ifølge krav 1, der transportanordningen (240) omfatter minst ett oppdriftsorgan (244) som selektivt kan gis oppdrift, idet oppdriftsorganet (244) løfter transportanordningen (240) mot overflaten når den er i en oppdriftstilstand.

5. System ifølge krav 1, der transportanordningen (240) omfatter minst ett oppdriftsorgan (244) og en forhåndsladningsmekanisme (250) tilknyttet oppdriftsorganet (244), der forladningsmekanismen (250) er innrettet for å lade det minst ene oppdriftsorganet (244) med et forholdsvis lett fluid når den aktiveres.

6. System ifølge krav 1, der transportanordningen (240) er innrettet for å få positiv oppdrift ved å motta et fluid som er lettere enn vann fra en av (a) en undersjøisk fluidkilde; (b) en overflatefluidkilde; og (c) en forladningsmekanisme (250).

7. System ifølge krav 1, der transportanordningen (240) omfatter en beholder (242) laget av ett av: (i) et elastisk materiale; (ii) et komposittmateriale, (iii) et metallisk materiale; eller (iv) et hybridmateriale.

8. System ifølge krav 1, videre omfattende et standrør koplet til det undersjøiske brønnhullet, hvor standrøret er innrettet for å danne en søyle av returfluid med et hydrostatisk trykk som kanaliserer returfluidet inn i minst én beholder (242).

9. Fremgangsmåte for gjenvinning av returfluid som returnerer til havbunnen under boring av et undersjøisk brønnhull, omfattende trinnene: (a) å tilveiebringe en offshore-rigg (100) innrettet for å bore det undersjøiske brønnhullet; (b) å bore brønnhullet ved å bruke en borestreng forsynt med en borkrone; (c) å sirkulere borefluid ned gjennom borestrengen og opp gjennom ringrommet som er dannet mellom borestrengen og det undersjøiske brønnhullet, idet fluidet og innfanget borkaks som flyter opp gjennom ringrommet utgjør returfluidet; karakterisert ved(d) å plassere minst én beholder (242) i fluidkommunikasjon med returfluidet for å motta i det minste en del av returfluidet; (e) å heve den minst ene beholderen (242) mot overflaten idet beholderen (242) gis oppdrift.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å feste minst ett oppdriftsorgan (244) til den minst ene beholderen (242), der det minst ene oppdriftsorganet (244) ved aktivering løfter den minst ene beholderen (242) mot en overflate.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å transportere den minst ene beholderen (242) til en av: (i) offshore-riggen (100), (ii) et landanlegg; og (iii) et separat offshore-anlegg.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å behandle fluidet som er oppsamlet ved hjelp av den minst ene beholderen (242) ved en av: (i) offshore-riggen (100), (ii) et landanlegg, og (iii) et separat offshore-anlegg.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å bore en brønnseksjon av den undersjøiske brønnen mens det sirkuleres et borefluid gjennom brønnhullet; å fylle den minst ene beholderen (242) i det minste delvis med returfluidet; og å heve det minst ene oppdriftsorganet (244) mot overflaten etter hovedsakelig å ha avsluttet boringen av brønnseksjonen til det undersjøiske brønnhullet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å danne en returfluidsøyle i et standrør ved en utgang fra det undersjøiske brønnhullet; og å regulere det hydrostatiske trykket til returfluidsøylen for å kanalisere returfluidet inn i den minst ene beholderen (242).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvor den minst ene beholderen (242) er en av (i) en sammenklappbar sekk, (ii) en metallisk beholder (242); (iii) en komposittbeholder (242); og (iv) en hybridbeholder (242).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å gjenbruke borefluid til ytterligere boring.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende det trinn å bore et andre brønnhullsparti av det undersjøiske brønnhull mens beholderen (242) gjenvinnes.