NO333849B1 - Sikkerhetsanordning og fremgangsmåte for beskyttelse av brønnbarrieren. - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en sikkerhetsanordning og fremgangsmåte for beskyttelse av brønnbarrierens eller -barrierenes (5) integritet eller én eller flere andre tilkoblede strukturer i en ende av en stigerørsstreng eller en slange (2), hvor sikkerhetsanordningen omfatter en utløsbar kobling (6) i stigerørsstrengen eller slangen (2), den utløsbare koblingen innrettet for å løses ut eller kobles fra under bestemte forhåndsdefinerte vilkår for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller én eller flere andre tilkoblede strukturer. Ifølge oppfinnelsen omfatter sikkerhetsanordningen minst én sensor (19) for å overvåke i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur, hvor nevnte minst én sensor kan innrettes på et segment av stigerørsstrengen eller slangen (2), og hvor nevnte minst én sensor (19) er tilpasset for å levere måledata knyttet til i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur, en elektronisk prosesseringsenhet (20) tilpasset til å motta og tolke måledataene fra nevnte minst én sensor (19), en elektronisk, hydraulisk eller mekanisk aktuator eller bryter (15) innrettet for å motta et signal fra den elektroniske prosesseringsenheten (20) og starte en utløsing eller frakobling av den utløsbare koblingen.

Description

Oppfinnelsens tekniske område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en sikkerhetsanordning for nødfrakobling av et stigerør eller en slange, vanligvis i forbindelse med stigenarssystemet for brønnintervensjon, stigerørssystemet for komplettering/overhaling osv. Teknologien/konseptet kan også gjelde for produksjonsstigerør, herunder fleksible stigerør og dessuten lossesystemer til havs og andre stigerør- eller slangesystemer som benyttes offshore i dag.

Bakgrunn

De konvensjonelle frakoblingssystemene for stigerør er basert på enten et operatørstyrt nødfrakoblingssystem som krever aktiv intervensjon fra en operatør (ved trykk på en knapp) og automatiske frakoblingssystemer basert på et svakt ledd i stigerørsystemet, hvilket er konstruert for å svikte mekanisk i et nødstilfelle før eventuelle andre viktige komponenter svikter. Slike frakoblingssystemer kalles ofte "svake ledd" ("weak links").

Av tidligere kjent teknikk skal nevnes US 6568476 B1 og US 2006/0065401 A1. Førstnevnte publikasjon viser en utløsningsanordning for et stigerør og en konnektor, der anordningen omfatter en sensor for måling av utslagsvinkel og en hydraulisk bryter som sørger for frigjøring av stigerøret fra konnektoren. Sistnevnte publikasjon beskriver et system for overvåking av dynamiske stigerørsbevegelser, der sensorer i form av gyroskop og vinkel-akselererometere er plassert langs stigerøret for måling av dynamisk bevegelse.

Hovedhensikten med et svakt ledd er å beskytte brønnbarrieren eller - barrierene eller en eller flere andre viktige strukturer som er koblet til stigerøret i ulykkestilfeller, slik som låsing av hivkompensatoren eller tap av riggposisjon, hvilket kan skyldes tap av et anker (drivende anker), drift-off, hvor riggen eller skipet driver bort fra posisjonen fordi riggen eller skipet mister effekt, eller drive-off, som er en situasjon hvor det dynamiske posisjonssystemet på riggen eller skipet svikter av en eller annen grunn, slik at skipet kommer bort fra posisjonen i en vilkårlig retning. I slike ulykkestilfeller vil operatørene ha svært begrenset tid til å innse at en ulykke er i ferd med å skje, og til å sette i gang utløsing av stigerøret fra brønnen eller en eller flere andre viktige strukturer koblet til stigerøret. I slike ulykkestilfeller hvor operatørene ikke har nok tid til å reagere på en ulykke, skal det svake leddet sikre at brønnbarrierens eller -barrierens eller en eller flere andre viktige strukturers integritet er beskyttet.

Når et stigerør er koblet til et brønnhode, forankres og låses et ventiltre (eller en lavere stigerørspakke) på brønnhodet. Stigerørssystemet festes deretter til brønnen på havbunnen i den nedre enden. Den øvre enden av stigerøret henger vanligvis fra en såkalt hivkompensator 1 og/eller et strekksystem for stigerør i øvre ende som angitt på figur 1. Strekksystemet for stigerør holder stigerøret 2 i strekk og er koblet til en hivkompensator 1 som kompenserer for den relative hivbevegelsen mellom fartøyet 3 (f.eks. en rigg eller et skip) som beveger seg i bølgene, og stigerøret som er festet til havbunnen 4. Hivkompensatorsystemet 1 er vanligvis basert på en kombinasjon av hydrauliske stempler og trykkluftakkumulatorer (vises ikke). De hydrauliske stemplene drives aktivt opp og ned av et hydraulikkaggregat for å kompensere for fartøyets 3 vertikale bevegelse i bølgene. Luftakkumulatorene er koblet til det samme systemet og brukes til å holde systemet i relativt konstant strekk. Dette gjøres ved at stigerørene henger fra sylindre som hviler på en trykkluftsøyle, hvor trykket er satt i henhold til belastningen i systemet. Luftakkumulatorenes volum og sylindrenes slag vil deretter definere bevegelsens hysterese, og dermed strekken i systemet når fartøyet 3 beveger seg vertikalt i bølgene.

Låsing av en kompensator viser til en situasjon hvor

hivkompensasjonssystemet svikter, slik at hivkompensatorens sylindre låser seg og dermed ikke klarer å kompensere for hivbevegelsen mellom stigerør 2 og fartøy 3, se figur 2. Dette kan resultere i overbelastning (snag loads) og svært store strekkrefter på stigerøret 2. Slik overbelastning kan skade brønnbarrieren eller -barrierene 5 eller en eller flere andre tilkoblede strukturer. Et svakt ledd i stigerøret 2 vil, når det er riktig konstruert, beskytte

brønnbarrieren eller -barrierene 5 mot skade i tilfeller hvor det forekommer låsing av en kompensator. En utfordring er likevel at fartøyet 3 under vanlig drift kan være plassert innenfor et visst driftsvindu over brønnen på havbunnen 4. Dette gir en relativ vinkel a mellom fartøyet 3 og brønnen på havbunnen 4. Denne vinkelen a betyr at eventuell strekkbelastning i stigerøret 2 også vil forårsake bøyemomenter i brønnbarrieren eller -barrierene 5. For å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene 5 på riktig måte ved låsing av hivkompensatoren vil det være nødvendig å løse ut et svakt ledd før den kombinerte belastningen fra stigerørets strekk og bøyemomenter på grunn av forskyvning av fartøy 3 skader brønnbarrieren eller -barrierene 5.

Tap av posisjon forekommer når fartøyet 3 ikke klarer å opprettholde sin posisjon innenfor definerte grenser over brønnhodet. Forankrede fartøy 3 opplever vanligvis tap av posisjon forårsaket av tap av ett eller flere ankre. For dynamisk posisjonerte (DP) fartøy skyldes tap av posisjon normalt DP-svikt eller operatørfeil, slik at fartøyet 3 kommer bort fra sin tiltenkte posisjon. I en drift-off-situasjon har fartøyet enten ikke nok effekt til å forbli i posisjon i og med de aktuelle værforholdene, eller fartøyet har mistet effekten og vil drive bort i vindens, bølgenes og havstrømmenes retning. Alle slike ulykkessituasjoner resulterer i en svært stor forskyvning av fartøy 3 i forhold til brønnbarrieren eller -barrierene 5, se figur 3. Når fartøyets posisjon beveger seg utenfor de tillatte grensene, vil stigerørets resulterende vinkel a sammen med stigerørets strekk gi høye bøyemomenter i den nedre og øvre delen av stigerøret 2. Etter hvert som den relative avstanden mellom fartøyet 3 og brønnbarrieren eller - barrierene 5 på havbunnen øker, vil hivkompensatorens sylinder videre slå ut for å kompensere for det som ellers ville bli en strekkøkning. Deretter vil hivkompensatoren 1 slå ut, hvilket fører til en rask økning i stigerørets strekk. Når dette skjer, vil den relative vinkelen a mellom brønnbarrieren eller - barrierene 5 på havbunnen 4 og fartøyet 3 ha økt betraktelig, og den raske strekkøkningen vil forårsake høye bøyemomenter i brønnbarrieren eller - barrierene 5, se figur 3.

For å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene 5 i de nevnte ulykkessituasjonene må et svakt ledd koble stigerøret 2 fra brønnbarrieren eller -barrierene 5 før den brønnbarrierens eller -barrierenes 5 kombinerte belastningskapasitet i strekk og bøying overskrides, se figur 6.

Overskridelse av brønnbarrierens eller -barrierenes 5 belastningskapasitet kan medføre skade på brønnhodet, skade inne i brønnen, skade på stigerøret 2 osv., hvorav alle anses for å være alvorlige ulykkessituasjoner med høy risiko for personell og miljøet.

Skade på brønnbarrieren eller -barrierene 5 kan resultere i dyrt og tidkrevende reparasjonsarbeid, dyre forsinkelser på grunn av mangel på fremgang i

operasjonen, og sist, men ikke minst, risiko for miljøet og menneskene i form av forurensing, utblåsninger, eksplosjoner, branner osv. I ytterste konsekvens kan en skade på brønnbarrieren medføre en undervannsutblåsning i full skala, hvor olje og gass fra reservoaret slippes direkte og ukontrollert ut i havet. Hvis produksjonssikringsventilen skulle svikte eller bli skadet i ulykken, finnes det ikke flere midler til å stenge av brønnen uten å bore en ny sidebrønn for å komme inn i og tette den skadde brønnen.

Utfordringene ved dagens svakleddkonstruksjoner er knyttet til kombinasjonen av å oppfylle alle konstruksjonskrav (sikkerhetsfaktorer osv.) under normal drift av systemet og samtidig sikre pålitelig frakobling av systemet i en ulykkessituasjon.

De vanligste svakleddkonseptene i dag er basert på strukturell svikt i en komponent eller komponenter. Vanlige konstruksjoner omfatter en flens med bolter som er konstruert for å brytes ved en bestemt belastning, eller en rørseksjon som er maskineri ned over en kort lengde for å forårsake et kontrollert brudd av stigerøret på det aktuelle stedet.

De fleste konvensjonelle svake ledd som brukes i dag, er kun basert på strekkrefter, dvs. et bestemt svakt ledd er konstruert for å brytes ved en viss forhåndsdefinert strekkbelastning. Men nødstilfellene som oppstår, omfatter ikke bare strekkrefter. Ved for eksempel drift-off vil betydelige bøyemomenter introduseres i brønnbarrieren eller -barrierene 5 i tillegg til strekkreftene. Også i en situasjon med låsing av en hivkompensator kan bøyemomenter som virker på brønnbarrieren eller -barrierene 5, være betydelige på grunn av forskyvningen av riggen/fartøyet innen det tillatte driftsvinduet. Det er ikke uvanlig at værvinduet for en operasjon er begrenset fordi det svake leddet kun er tilpasset en viss forskyvning av fartøyet under normal drift som angitt av et typisk driftsdiagram som vist på figur 4. Fartøyets evne til å holde seg stasjonært over brønnen vil bli redusert med økende vinddrag og bølger, og normale variasjoner i riggens posisjon over brønnen vil øke. Hvis forskyvningen overskred en viss grense, vil ikke det svake leddet beskytte brønnbarrieren eller -barrierene 5 ved låsing av en hivkompensator. Derfor kan det svake leddets evne til å svikte på grunn av bøying påvirke operasjonens værvindu.

Videre har det interne trykket i et stigerør, som kan variere fra atmosfæretrykk opp til 68,95 MPa (10 000 psi) eller høyere, en betydelig effekt på belastningen av stigerøret 2, brønnbarrieren eller -barrierene 5 og det svake leddet.

Når det interne trykket er større enn det eksterne trykket, vil stigerørskomponenten oppleve økt aksialstrekk og periferistrekk. Aksialstrekken som forårsakes av internt overtrykk, kalles ofte endehettebelastningen [N] (= innvendig område • internt overtrykk). Internt trykk som får røret til å svikte i periferistrekk, kalles sprengtrykk.

Effekten av internt trykk forårsaker et dilemma i svakleddkonstruksjoner basert på strukturell svikt: 1. Det svake leddet må dimensjoneres for drift under fullt trykk med normale sikkerhetsmarginer. 2. Strekk- og bøyekapasiteten til brønnbarrieren eller -barrierene reduseres ved internt trykk. 3. I noen operasjoner vil brønnbarrieren eller -barrierene være under trykk, mens stigerøret med det svake leddet vil være uten trykk. 4. I en ulykkessituasjon må det svake leddet løses ut før brønnbarrieren eller -barrierene skades, selv når brønnbarrieren eller -barrierene er under trykk og det svake leddet ikke er under trykk.

Punkt 4 over er ofte utfordrende å oppnå i konstruksjonen av et svakt ledd basert på strukturell svikt, siden båndet mellom minimal kapasitet under normal drift og maksimal bruddbelastning i en ulykkessituasjon blir for vidt. I noen tilfeller med høytrykkssystem kan det være at det ikke er praktisk mulig å konstruere et svakt ledd basert på strukturell svikt.

Figur 5 illustrerer utfordringene som er knyttet til å konstruere et svakt ledd som er basert på strukturell svikt, f.eks. det konvensjonelle bruddet på svekkede flensbolter eller lignende. Illustrasjonen viser et system hvor nominell systemstrekk i det svake leddet er 100 T (1 T = 1 tonn = 1000 kg). Systemet skal fungere under trykk, og trykkets endehetteeffekt øker strekken til mer enn 200 T, hvilket det svake leddet må være konstruert for. Under konstruksjonen av det svake leddet må sikkerhetsfaktorer og spredning i materielle egenskaper tas i betraktning, slik at delens faktiske kapasitet økes til mer enn 400 T. Det svake leddet vil også måtte tilpasses et visst bøyemoment under normal drift, hvilket på illustrasjonen ovenfor har økt det svake leddets strukturelle kapasitet til rundt 500 T. Dette betyr at i eksemplet ovenfor kan ikke et svakt ledd konstruert for en maksimal strekk under drift på 100 T og et bestemt bøyemoment være konstruert med en lavere bruddbelastning enn 500 T. I noen tilfeller er forskjellen mellom konstruksjonsbelastningen og den minste mulige bruddbelastningen større enn den tillatte kapasiteten i brønnbarrieren eller - barrierene og krever derfor en reduksjon i driftskapasiteten, hvilket igjen reduserer driftsvinduene. Som eksemplene viser, vil det at det svake leddet skal konstrueres for fullt trykk, men samtidig skal fungere som et svakt ledd når det ikke finnes trykk i systemet, for et høytrykkssystem bidra vesentlig til å øke forskjellen mellom konstruksjonsbelastningen under drift og den minste bruddbelastningen i et svakt ledd basert på strukturell svikt.

I tillegg til de tekniske utfordringene i forbindelse med eksisterende svakleddløsninger basert på strukturell svikt er det også planleggings- og kostnadsmessige utfordringer knyttet til de konvensjonelle systemene. Et svakt ledd basert på strukturell svikt krever et omfattende kvalifiseringsprogram for hvert prosjekt og innebærer vanligvis strenge krav til leveranser av materiell for å kontrollere materialegenskapene til delene som er konstruert for å svikte. Disse kvalifiseringsprogrammene og tilleggskravene til bestemte materialegenskaper er ofte en utfordring i forbindelse med prosjektplanlegging. Figur 6 viser en vanlig kapasitetskurve for kombinert belastning for en brønnbarriere eller brønnbarrierer 5 definert av en rett linje langs hvilken alle sikkerhetsfaktorer i brønnbarrierekonstruksjonen er brukt fullt ut. Denne linjen representerer ikke den strukturelle svikten i brønnbarrieren eller -barrierene, men indikerer brønnbarrierens eller -barrierenes 5 beregnede tillatte kapasitet. Hvis den kombinerte belastningen overskrider denne linjen, finnes det ingen garanti for brønnbarrierens eller -barrierenes integritet, og det er trolig at barrieren eller barrierene er skadet, og mulige lekkasjer kan forekomme. Figur 7 illustrerer hvordan belastningen i stigerøret 2 og i brønnbarrieren eller - barrierene 5 utvikles under låsing av en hivkompensator, og hvordan dette er knyttet til kapasiteten til stigerørets svake ledd og brønnbarrierens eller - barrierenes kapasitet. Den faktiske kapasiteten til et svakt ledd definert av strukturell svikt vises som den krumme kapasitetskurven for stigerøret.

Når låsingen av en hivkompensatoren forekommer, vil stigerøret 2 oppleve en rask økning i aksial belastning, som angitt i det øvre belastningsdiagrammet. Samtidig vil brønnbarrieren eller -barrierene 5 oppleve en økning i aksial belastning, men også i bøyemoment, på grunn av riggens forskyvning i forhold til brønnens posisjon som angitt i det nedre belastningsdiagrammet ved vinkelen a. Utfordringen med dagens svakleddkonstruksjon er altså at med en viss riggforskyvning vil brønnbarrierens eller -barrierenes 5 belastningskapasitet være overskredet før belastningen i stigerøret 2 når det svake leddets strukturelle kapasitet.

Figur 8 viser samme type illustrasjon for en situasjon med tap av posisjon. Når riggen 3 mister sin posisjon, vil belastningen i stigerøret 2 innledningsvis forbli konstant, siden hivkompensatoren vil slå ut for å opprettholde en konstant belastning i stigerøret. Når hivkompensatoren 1 slår ut, vil strekken i stigerøret 2 øke raskt som angitt i det øvre belastningsdiagrammet. Belastningen i brønnbarrieren eller -barrierene 5 vil også forbli nesten konstant mens hivkompensatoren 1 slår ut (det vil være noe økning i bøyebelastningen i barrieren eller barrierene), og når hivkompensatoren 1 stopper, vil aksialbelastningen i stigerøret 2 øke raskt og forårsake svært høy bøyebelastning i brønnbarrieren eller -barrierene 5.1 slike ulykkessituasjoner vil eksisterende svake ledd som er avhengige av strukturell svikt i en stigerørskomponent, vanligvis nå sin strukturelle kapasitetskurve lenge etter at brønnbarrierens eller -barrierens kapasitetskurve for konstruksjonsbelastning er overskredet.

Oppfinnelsens formål

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å stille til rådighet en driftssikker, uavhengig anordning som vil beskytte brønnbarrierens eller - barrierens integritet i en hvilken som helst ulykkessituasjon som kan føre til svært høy strekk, svært høy bøying eller en eventuell svært høy kombinasjon av strekk og bøying som ellers kunne skade brønnbarrieren eller -barrierene.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å stille til rådighet en anordning og fremgangsmåte for sikker, pålitelig og forutsigbar frakobling i forskjellige typer bruksområder for stigerør, f.eks. borestigerørssystemer, stigerørssystemer for brønnintervensjon, stigerørssystemer for komplettering/overhaling, fleksible produksjonsstigerør og losseslanger osv.

Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelsen er å stille til rådighet en anordning og fremgangsmåte for sikker, pålitelig og forutsigbar frakobling i forskjellige typer bruksområder for stigerør og slanger, hvor anordningen og fremgangsmåten stiller til rådighet et økt driftsvindu for stigerøret.

Enda et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelsen er å stille til rådighet en anordning og fremgangsmåte som oppfyller alle konstruksjonskrav (sikkerhetsfaktorer osv.) under normal drift, mens den samtidig sikrer pålitelig frakobling av stigerørssystemet i en ulykkessituasjon.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen er å stille til rådighet et svakt ledd som fungerer ved maksimalt internt trykk og sikrer utløsing ved minimalt internt trykk, og stille til rådighet et trykkbalansert svakt ledd, slik at strekk-, bøye- og bruddbelastningen ikke påvirkes av det interne trykket, hvilket derved betydelig øker stigerørssystemets driftsvindu.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å stille til rådighet et svakt ledd hvor utløsingen ikke er forbundet med noen form for mekanisk svikt i det svake leddet, hvilket derved betydelig reduserer behovet for prosjektspesifikke kvalifiseringsprogrammer for å dokumentere utløsingsbelastning.

Et annet formål med oppfinnelsen er å stille til rådighet et svakt ledd hvor utløsingsgrensen er definert som en kombinert belastningsbegrensningskurve som enkelt kan justeres for hvert enkelt prosjekt uten å behøve et nytt kvalifiseringsprogram. Dette vil betydelig redusere fristene for klargjøring av et svakt ledd til et prosjekt sammenlignet med frister som behøves for svake ledd som er avhengige av mekanisk svikt.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Disse og andre formål oppnås med en sikkerhetsanordning ifølge det uavhengige patentkravet 1, og en fremgangsmåte ifølge det uavhengige patentkravet 13. Ytterligere fordelaktige trekk og utførelsesformer er angitt i de avhengige patentkravene.

Kort beskrivelse av tegningen

Det følgende er en detaljert beskrivelse av fordelaktige utførelsesformer med henvisning til figurene, hvor: Figur 1 viser et fartøy 3 under en overhalingsoperasjon, hvor et stivt stigerør 2 henger fra en hivkompensator 1 på riggen og er stivt festet til et brønnhode (brønnbarriere eller brønnbarrierer 5) på havbunnen. Hivkompensatoren 1 slår opp og ned for å kompensere for fartøyets 3 hivbevegelse i bølgene. Figur 2 illustrerer ulykkessituasjonen som omtales som "låsing av hivkompensator", hvilket forårsaker en strekkøkning i stigerøret 2 når bølgene løfter fartøyet oppover. Den raske økningen i strekken i stigerøret vil vanligvis resultere i svært høy kombinert belastning av brønnbarrieren eller -barrierene 5. Figur 3 illustrerer ulykkessituasjonen som omtales som tap av posisjon (på grunn av tap av et anker, drive-off eller drift-off), og angir hvordan dette vil forårsake svært høy bøying i brønnbarrieren eller -barrierene når hivkompensatoren 1 har slått ut. Figur 4 viser et vanlig driftsvindu for et fartøy under en overhalingsoperasjon. Figuren illustrerer videre hvordan tillatt forskyvning av fartøyet må begrenses for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene mot låsing av hivkompensatoren når det benyttede svake leddet er avhengig av en stigerørskomponent i strekk. Figuren viser hvor mye driftsvinduene kan økes hvis det finnes et svakt ledd som beskytter brønnbarrieren eller -barrierene mot alle typer kombinert belastning uten hensyn til fartøyets systemtrykkposisjon. Figur 5 illustrerer utfordringen ved å konstruere et svakt ledd som oppfyller alle sikkerhetskriterier under normal drift, men som samtidig sikrer pålitelig utløsing i en ulykkessituasjon før brønnbarrieren eller -barrierene blir skadet. Figuren illustrerer problemet forbundet med bredden på båndet mellom det svake leddet som oppfyller alle konstruksjonskrav, og det samme svake leddets evne til strukturell svikt. Figur 6 illustrerer en vanlig definert kombinert belastningskapasitetskurve for en brønnbarriere eller brønnbarrierer 5. Belastningskapasitetskurven representerer ikke et faktisk brudd på brønnbarrieren eller -barrierene, men indikerer konstruksjonskurven som er brukt i ulykkessituasjoner hvor alle sikkerhetsfaktorer er fjernet. Når den kombinerte belastningen i brønnbarrieren eller - barrierene 5 overskrider denne kurven, finnes det ingen garanti for brønn-barrierens eller -barrierens integritet, og det er en betydelig risiko for å ha skadet tetningene eller forårsaket en slags permanent skade på brønnbarrieren eller -barrierene 5. Figur 7 illustrerer problemet med å bruke et svakt ledd basert på strukturell svikt i en stigerørskomponent for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene i tilfelle låsing av hivkompensatoren. Figuren viser hvordan den kombinerte belastningen i brønnbarrieren eller -barrierene 5 vil overskride kapasitetskurven før det svake leddets strukturelle kapasitet er nådd, vanligvis på grunn av forskyvningen i fartøy 3, hvilket forårsaker vinkel a, hvilket øker bøyebelastningen på brønnbarrieren eller -barrierene 5. Figur 8 illustrerer problemet med å bruke et svakt ledd basert på strukturell svikt i en stigerørskomponent for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene i tilfelle en ulykkessituasjon som følge av posisjonstap. Figuren viser hvordan strekken i stigerøret 2 forblir konstant inntil hivkompensatoren slår ut. På dette tidspunktet vil strekken øke raskt, og vinkelen a vil forårsake høy bøyebelastning i brønnbarrieren eller -barrierene 5, hvilket fører til at brønnbarrierens eller - barrierenes 5 belastningskapasitet overskrides lenge før den strukturelle svikten i stigerørets svake ledd konstruert til å svikte i strekk nås. Figur 9 viser hvordan den foreliggende oppfinnelsen ville fungere for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene 5 i tilfelle låsing av hivkompensatoren 1. Figuren viser hvordan det svake leddets kombinerte belastningskapasitet er definert til å være rett innenfor brønnbarrierens eller -barrierenes 5 kapasitet. For enhver kombinasjon av belastning på brønnbarrieren eller -barrierene 5 vil dermed oppfinnelsen sikre en kontrollert frakobling av stigerøret før brønnbarrierens eller -barrierenes 5 kapasitetskurve overskrides. Figur 10 viser hvordan den foreliggende oppfinnelsen ville fungere for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene 5 hvis fartøyet mister sin posisjon på grunn av en drive-off- eller drift-off-situasjon. Figuren viser hvordan det svake leddets kombinerte belastningskapasitet er definert til å være rett innenfor brønnbarrierens eller -barrierenes 5 kapasitet. For enhver kombinasjon av belastning på brønnbarrieren eller -barrierene 5 vil dermed oppfinnelsen sikre en kontrollert frakobling av stigerøret før brønnbarrierens eller -barrierenes 5 kapasitetskurve overskrides. Figur 11 viser et tverrsnitt av en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen med en frakoblingsbar kobling 6, en sensorpakke 19 for å måle kombinert belastning i stigerøret 2, en elektronisk enhet som tolker informasjonen fra sensorene og kontrollerer om den kombinerte belastningen i stigerøret er innenfor tillatte grenser, og som i motsatt tilfelle igangsetter en frakoblingssekvens. Figur 12 illustrerer aktiveringssekvensen ved frakobling av låsebolten 8 som holder kamringen 7 på koblingen 6 på plass. Figur 13 viser en mulig utførelsesform av aktiveringsmekanismen 20 for frakobling av den frakoblingsbare koblingen 6 og noen alternative utløsingsmekanismer som kan brukes. I denne mulige utførelsesformen av aktuatoren 15a støttes en fjærbelastet 10 låsebolt 8, som låser koblingen, av en oversentermekanisme som er balansert av en magnet eller en elektrisk bryter.

Når den elektroniske enheten 20 oppdager at den målte kombinerte belastningen når den definerte kombinerte belastningsgrensekurven, vil bryteren eller magneten løse ut oversentermekanismen. Oversentermekanismens rotasjon vil løse ut fjæren 10, hvilket kobler fra låsebolten 8 og igangsetter frakobling av den frakoblingsbare koblingen 6. Alternative konfigurasjoner av aktuatoren er angitt på 15b med en elektrisk motor for frakobling av låsebolten 8 og på 15c hvor låsebolten 8 fjernes hydraulisk ved at en elektrisk ventil som er koblet til en ladet akkumulator, fjernes. Figur 14 viser en frakoblingssekvens ifølge den foretrukne utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen fra tidspunktet hvor den fjærbelastede låsebolten 8 løses ut. Den fjærbelastede låsebolten trekkes ut av koblingenes kamring 7 ved hjelp av kraften i den spente fjæren. Når låsebolten 8 er fjernet, vil kamringen 7 åpnes på grunn av strekkreftene i systemet eller ved hjelp av en bladfjær i kamringen 7. Når kamringen åpnes, vil den øvre og nedre delen av rørfatningene i koblingen trekkes fra hverandre og koblingsmedbringerne 9 kan rotere fritt. Figur 15 viser en 3D-illustrasjon av en frakoblingssekvens ifølge den foreliggende oppfinnelsens foretrukne utførelsesform. Figur 16 illustrerer alternativer for frakobling av kontrollforbindelsen (navlestrengen) når koblingen kobles fra i en ulykkessituasjon. I oppfinnelsens foretrukne utførelsesform er navlestrengen tett festet til overhalingsstigerøret på hver side av det elektroniske svake leddet med kombinert belastning. Denne fremgangsmåten avhenger av strekkreftene i systemet for å sikre at navlestrengen rives av når koblingen 6 løses ut. En alternativ løsning til å kutte kontrollforbindelsen er illustrert på 14a ved hjelp av en oversentermekanisme som settes i gang elektronisk for å løse ut en kutteventil som lades av en mekanisk fjær som holdes på plass av oversentermekanismen. 14b er en lignende løsning hvor kutteventilen løses ut av en elektrisk motor som roterer en skive som holder ventilen på plass under normal drift. 14c bruker et hydraulisk prinsipp for å flytte kutteventilen og kutte navlestrengen. I dette tilfellet åpnes en ventil til en ladet akkumulator elektrisk for å skyve kutteventilen mot navlestrengen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Sikkerhetsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen reagerer på bøyekrefter i stigerørssystemet i tillegg til strekkrefter. Videre overvåker anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen fortrinnsvis den totale kombinerte belastningen, herunder effekten av strekk, bøying, internt trykk og/eller temperatur. Alle disse parameterne kan overvåkes kontinuerlig av en uavhengig elektronisk enhet 20 som vurderer den kombinerte belastningen på systemet og sikrer at den kombinerte belastningen holdes innenfor forhåndsdefinerte tillatte grenser. Den elektroniske enheten 20 sammenligner den vurderte kombinerte belastningen med en forhåndsdefinert, begrensende kombinert belastningskurve som er utviklet for å beskytte brønnbarrieren eller - barrierene 5, og som vil bli definert av det beregnede forholdet mellom den kombinerte belastningen ved det svake leddets posisjon og den kombinerte belastningskapasitetskurven for brønnbarrieren eller -barrierene. Hvis den målte kombinerte belastningen overskrider den definerte grensekurven for brønnbarrieren eller -barrierene 5 på den aktuelle brønnen, vil den elektroniske enheten 20 sette i gang en frakobling av en frakoblingsbart kobling i stigerøret.

En utførelsesform av det elektroniske svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen består av et sensorrør 18 med en elektronisk prosesseringsenhet 20 som tolker den kombinerte belastnings-tilstanden i sensorrøret 18. Den begrensende kombinerte belastningen i sensorrøret er utviklet for å sikre brønnbarrierens eller -barrierenes integritet (se figur 9 og figur 10) og gis som inndata til den elektroniske prosesseringsenheten. Hvis den kombinerte belastningen i sensorrøret 18 overskrider den definerte tillatte grensen, vil enheten aktivere en mekanisk, elektrisk eller hydraulisk utløser som vil koble fra en frakoblingsbart kobling i stigerøret 2.

Et standard koblingsprinsipp kan modifiseres med en utløsingsmekanisme 11 ved hjelp av en hengslet og delt kamring 7 og en fjærbelastet låsebolt 8 som illustrert på figur 11-16. Låsebolten 8 kan også aktiviseres med en hvilken som helst form for hydraulisk anordning. Den delte kamringen 7 er forspent for å gripe koblingsmedriverne 9 med tilstrekkelig kraft som ved en normal koblingskonstruksjon. For å tilpasses en frakoblingsfunksjon er den delte kamringen 7 hengslet på to eller flere steder. Det forstås at antallet hengsler kan være høyere eller lavere, for eksempel 3, 4, 5, 6, eller et annet egnet antall. Minst én av hengslene er forbundet med en aktivert låsebolt 8. Låsebolten 8 er ladet med tilstrekkelig kraft til å påse at låsebolten kan trekkes tilbake fra den delte kamringen 7 når den delte kamringen 7 er forspent til sin maksimale konstruksjonsbelastning. Ifølge én utførelsesform er låsebolten 8 aktivert av en spent mekanisk fjær 10. Alternativt kan også et trykksatt hydraulisk system med elektronisk betjente ventiler brukes. Ren elektrisk tilbaketrekning av låsebolten 10 kan være en annen løsning. Flere alternative prinsipper for tilbaketrekning av låsebolten er illustrert på figur 12. Låsebolten 8 holder den delte kamringen 7 sammen så lenge låsebolten 8 er på plass. For å koble fra stigerøret 2 løses låsebolten 8 i kamringen 7 ut ved at den mekaniske fjæren 10 løses ut, alternativt ved at en hydraulisk ventil åpnes, eller ved hjelp av en annen egnet fremgangsmåte for å trekke ut låsebolten 8. Låsebolten 8 trekkes deretter ut og fjernes fra den delte kamringen 7, hvilken deretter vil åpnes på grunn av strekkreftene i systemet. Koblingsmedriverne 9, hvilke holder flensene i to stigerørsdeler sammen, kan da rotere fritt, og strekken i stigerøret 2 vil sikre at fronten på flensene 11 på stigerørseksjonene trekkes fra hverandre, og stigerøret 2 kobles fra brønnen. Radialfjærer (vises ikke) kan bygges inn i den delte kamringen 7 for å sikre at den delte kamringen 7 åpnes når låsebolten 8 trekkes ut. Det forstås at en frakoblingsbar låsemekanisme (vises ikke) kan brukes i stedet for låsebolt 8.

Frakoblingssekvensen er illustrert på figur 14 og figur 15.

Hvis en navlestreng 12 er plassert langs stigerøret, for eksempel under overhalingsoperasjoner med et overhalingsstigerør, sikres utløsing av navlestrengen med stramme navlestrengklemmer 13 i regionen rett over og under det elektroniske svake leddets kobling med kombinert belastning som angitt på figur 16. Dette vil sikre en konsentrert belastning i navlestrengen 12 ved koblingspunktet. Strekkonsentrasjonen vil få navlestrengen 12 til å rives av når det elektroniske svake leddets kobling med kombinert belastning løses ut. Når navlestrengen 12 blir revet av, starter en avstengningssekvens, hvilken sikrer brønnbarrieren eller -barrierene 5. For navlestrengkonstruksjoner som ikke egner seg til å bli revet av med aksial belastning, kan en fjærbelastet kutteventilmekanisme brukes til å kutte navlestrengen. Kutteventilen kan aktiveres av en aktuator som minner om den som brukes til å løse ut låsebolten 8. Alternative konfigurasjoner for en slik kutteventil for kutting av navlestrengen er illustrert på figur 16.

Ifølge én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen kan et sensorrør 18, igjen med henvisning til figur 11, bestå av en maskineri rørseksjon som er utstyrt med for eksempel tre separate og komplette instrumentpakker 19. Instrumentpakkene 19 kan for eksempel bestå av et antall strekklapper, et antall temperaturmålere og/eller et antall trykkmålere eller strekklapper for måling av periferispenning brukt til å fjerne internt overtrykk. Hver instrumentpakke 19 vil først og fremst bli montert rundt omkretsen av sensorrøret 18, men kan også monteres i alternative konfigurasjoner. En elektronisk prosesseringsenhet 20 vil kontinuerlig overvåke signaler fra sensorene i hver av (f.eks. tre eller fler) instrumentpakkene 19 på sensorrøret 18.

Ifølge én utførelsesform kan signalene prosesseres av et avstemmingssystem for å sikre at kun fungerende sensorer tolkes av systemet. Signalene vil videre bli brukt i en algoritme som er utviklet for å overvåke den kombinerte belastningen i røret. Trykkmålinger vil bli brukt i en algoritme for å sikre at anordningen fungerer like godt hvis stigerøret ikke er under trykk, eller hvis stigerøret er underfullt trykk til sitt konstruksjonstrykk. Den elektroniske prosesseringsenheten 20 kan konstrueres etter det relevante sikkerhetsintegritetsnivået (SIL) i henhold til krav til tilstrekkelig systempålitelighet fra relevante myndigheter. I henhold til én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen kan den elektroniske enheten konstrueres i henhold til SIL2-krav for å sikre tilstrekkelig systempålitelighet, men høyere eller lavere sikkerhetsytelse kan velges etter behov, nødvendighet og/eller preferanse.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan målingen av måledata i forbindelse med minst én form for strekkbelastning, bøyebelastning, intern trykkbelastning og temperatur, bli kontinuerlig eller diskontinuerlig mottatt og prosessert av den elektroniske prosesseringsenheten (20). Videre kan den elektroniske prosesseringsenheten (20) kontinuerlig eller diskontinuerlig fastsette den kombinerte belastningen i stigerørsstrengen eller slangen (2), og sammenligner den fastsatte kombinerte belastningen med den forhåndsdefinerte tillatte kombinerte belastningskapasiteten til brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller en eller flere andre tilkoblede strukturer.

En utløsingskurve, hvorav to eksempler er angitt på figur 9 og figur 10, kan gis som inndata til den elektroniske enheten 20 for hvert spesifikt felt eller prosjekt. Derfor er sikkerhetsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen egnet til drift på et hvilket som helst felt, siden utløsingskurven kan skreddersys for hver enkelt plassering og bruk.

Formålet med instrumentpakkene 19 på sensorrøret 18 er å fange det interne trykket, bøyemomentet og aksialstrekken til det svake leddets detektorrør. For å gjøre dette ville de følgende sensorene ifølge én mulig utførelsesform behøves: For redundans anbefales 3 uavhengige måleseksjoner. Hver måleseksjon kan inneholde: o 4 tøyningsmålepunkter, herunder strekklapprosetter plassert ved for eksempel 0°, 90°, 180° og 270° rundt omkretsen av sensorrøret 18. Hvert punkt må inneholde strekklapper i både aksial- og periferiretning

o temperatursensor eller -sensorer

En elektronisk prosesseringsenhet inneholdende:

o logikk for å prosessere tøynings- og temperaturmålinger fra hver

ovennevnt måleseksjon

o et avstemmingssystem for å velge mellom måleseksjonene

Et eksempel på hvert trinn som er nødvendig for å utføre en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er angitt i det følgende. Det forstås at de spesifikke trinnene og fremgangsmåtene for å avlede de forskjellige resultatene kan variere, og at en fagperson ved hjelp av de foreliggende redegjørelser kan velge å forenkle, skrive om, legge til eller utelukke enkelte termer og/eller parametere i følgende eksempelligninger og -trinn.

1. Omregning av målt tøyning til spenning:

Overflaten av røret hvor strekklappene befinner seg, er i et planspenningsforhold. Følgende ligninger gjelder for omregning av lokal strekk og temperatur på rørets ytterflate til lokal spenning:

(Aksialspenning)

(Periferispenning)

Hvor:

Disse ligningene vil dekke situasjonen med konstant temperatur over tverrsnittet. Det vil bli kompensert for temperaturendringenes strekkbidrag i algoritmen basert på temperaturen som måles av temperatursensoren eller - sensorene. 2. Omregning av overflatespenning til trykk, strekk og bøyemoment Følgende ligninger kan brukes til å omregne spenning på rørets overflate til effektiv strekk, internt trykk og bøyemoment (indeks 0°, 90°, 180° og 270° angir posisjon rundt omkretsen): (Bøying rundt lokal x-akse) (Bøying rundt lokal y-akse)

(Kombinert bøyemoment)

(Virkelig veggstrekk)

(Effektiv strekk)

(Internt trykk)

3. Sviktfunksjoner og utløsingskriterier for det svake leddet

For å etablere et logisk signal som gir svikt / ikke svikt, kan det benyttes en rekke sviktfunksjoner. Disse sviktfunksjonene kan utløses ved enkeltbelastninger eller en kombinasjon av forskjellige belastninger, avhengig av eksisterende begrensninger i utstyret. Følgende kombinert sviktfunksjon kan brukes:

Hvor:

Fs er en overordnet sikkerhetsfaktor (definert av operatør eller forskrifter)

Tmax- er maksimal tillatt strekk i det svake leddet (vanligvis fastsatt tilden begrensende barrierekomponentens strekk-kapasitet)

Mrnax - er maksimalt tillatt bøyemoment i det svake leddet (vanligvis fastsatt til den begrensende barrierekomponentens bøyekapasitet)

Utløsing bør settes i gang når sviktfunksjonen overskrider 1. Vanligvis vil Tmaxog Mmaxvære prosjektspesifikke og gis som inndata til det svake leddets algoritme for et spesifikt brønnhodesystem for å definere den egnede utløsingsgrensen for den aktuelle brønnen.

Instrumenteringen av stigerøret kan utføres med en hvilken som helst type kommersielt tilgjengelig måleutstyr. Målingen kan enten være basert på systemer som måler lokal strekk på stigerørets overflate, eller det kan være et system som måler forskyvning/deformasjon av stigerørets struktur over en definert lengde.

Strekk i systemet måles vanligvis med strekklapper som er festet til stigerørets overflate og måler strekk på stigerørets overflate. Strekklapper er vanligvis basert på måling av forandringer i den elektriske motstanden i materialet etter hvert som lengden og/eller formen på spolene som vises på figuren, forandrer seg ved deformasjon av materialet.

Strekk kan også måles ved at den globale forlengelsen av stigerøret på et forhåndsdefinert lengdesegment måles. Dette kan gjøres ved at endringen i ledeevnen i en forspent elektrisk ledning måles, enten optisk med lasersystemer eller med andre kommersielle systemer som også er tilgjengelige.

Bøyemoment i stigerøret kan foretas ved at tøyningsmålinger rundt stigerørets tverrsnitt måles for å skille bøyetøyninger fra aksialtøyninger i røret. Eventuelt kan krumningen i stigerøret i et forhåndsdefinert lengdesegment måles direkte ved at forandringer i den elektriske ledeevnen i spesielt utviklede

krumningsmåleskinner måles.

Trykket i røret kan måles med en konvensjonell trykkmåler som måler det interne trykket i stigerøret. Eventuelt kan trykket trekkes ut ved at periferitøyningen i røret måles med strekklapper.

Ifølge én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen brukes tradisjonelle strekklapper til alle målinger, siden disse for øyeblikket er mest pålitelige over tid. Hvis eller når andre strekkmålingsanordninger viser seg å være like pålitelige over tid, kan disse likeledes brukes til å foreta de nødvendige målingene.

Når det gjelder detaljer rundt arrangementet av den delte kamringen 7, koblingsmedriverne 9 og utløsingsmekanismen 10, finnes det en rekke alternative løsninger ifølge den foreliggende oppfinnelsen. For eksempel kan aktuatoren være konstruert for å gi en umiddelbar utløsing av en kraft opp til 80 T. Det er ventet at kraften på 80 T primært vil komme fra en forspent fjærmekanisme. Alternativt kan denne kraften også komme fra en hydraulisk aktuator eller også fra en elektrisk motor. For å løse ut låsebolten 8 kan ett av følgende prinsipper brukes (som illustrert på figur 12 også): • en elektrisk bryter eller en magnet som utløser en oversentermekanisme som setter i gang utløsing av kraften på 80 T

• en elektrisk motor som frigjør låsebolten 8

• et hydraulisk system som åpner en hydraulisk ventil, hvilket tilfører hydraulisk trykk fra en forladet akkumulator for å løse ut låsebolten 8

Det elektroniske svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan også ha andre bruksområder. For en vanlig testproduksjon (utvidet brønntesting) gjennom et borerør eller et WOR-stigerør kan det svake leddet også gjelde direkte for produksjonsstigerør. For losseslanger ville det elektronisk svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen måtte konfigureres for relevante ulykkessituasjoner for det spesielle bruksområdet. Likevel gjelder generelt de samme prinsippene for kombinasjon av elektroniske målinger i en kombinert belastningsformel som kontinuerlig sammenlignes med en definert grense, og for igangsetting av utløsing av koblingen om nødvendig. Det bør anføres at spesielt ved bruk av lossesystemer er det vanligvis et fokus på å ha ventiler på koblingen for å forhindre forurensning fra slangen i en frakoblingssituasjon. Dette er ikke nødvendig for et WOR-stigerør, siden en utløsing med svakt ledd ville være aller siste utvei for å forhindre mye større ulykker.

Den foreliggende oppfinnelsen gir en rekke mulige fordeler sammenlignet med de konvensjonelle løsningene som er i bruk i dag. Driftsvinduer kan økes betydelig under komplettering/overhaling, siden statisk forskyvning av driften ikke lenger påvirker det svake leddets evne til å beskytte brønnbarrieren eller - barrierene, se figur 4. Hver leverandør kan i prinsippet kvalifisere et svakt ledd som kan brukes på et hvilket som helst system for komplettering/overhaling, og utløsingsinnstillingene kan angis for hvert spesifikt prosjekt. Økningen av driftsvinduet er spesielt viktig for overhaling som utføres fra et dynamisk posisjonert fartøy, men vil også gjelde for forankrede fartøy.

Ved låsing av hivkompensator 1, hvilket skaper svært stor bøying i brønnbarrieren eller -barrierene 5 med riggforskyvning, er tillatt forskyvning vanligvis begrenset. Med et svakt ledd med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan denne begrensningen fjernes, og det svake leddet vil beskytte brønnbarrieren eller -barrierene mot enhver situasjon med kombinert belastning. Derfor vil det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen også omfatte svært stor forskyvning av fartøyet og dermed beskytte brønnbarrieren eller -barrierene mot alle ulykkessituasjoner som krever en plutselig frakobling av overhalingsstigerøret.

Sikkerhetsnivået under komplettering/overhaling, spesielt for DP-betjente fartøy, vil bli betydelig forbedret når det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen overvåker og vurderer den nøyaktige kombinerte belastningen som oppstår i stigerøret 2 og brønnbarrieren eller -barrierene 5. Det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan beskytte brønnbarrieren eller -barrierene 5 ved låsing av kompensatoren, drift-off av fartøyet, drive-off av fartøyet eller en kombinasjon av disse situasjonene.

Det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen er ikke avhengig av strukturell svikt i noen komponent og er derfor ikke avhengig av spesifikke materialpartier som behøver prosjektspesifikk kvalifisering. Slike prosjektspesifikke kvalifiseringsordninger har vist seg å være dyre, tidkrevende og i visse henseender upålitelige. Med det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan strenge prosjektkvalifikasjonsordninger gjennomføres med kun ikke-destruktiv testing.

Det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen vurderer strekkbelastning og bøyebelastning samt eventuelle kombinasjoner av disse belastningene med høyere nøyaktighet enn eksisterende svakleddkonstruksjoner som primært kun er egnet til ren strekk eller ren bøying.

Det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen bruker trykket i systemet i analysen av kombinert belastning. Derfor er det ikke lenger en utfordring å oppfylle alle konstruksjonskrav når systemet er under trykk, og samtidig sikre sikker utløsing når systemet ikke er under trykk.

Utløsingsinnstillingene for det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan justeres med "trykknapp"-funksjon og er ikke avhengig av eventuelt strukturelt konstruksjonsarbeid eller fremstilling av nye komponenter når det brukes på et nytt prosjekt med nye konstruksjonskriterier.

Det svake leddet med kombinert belastning ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan testes elektronisk på dekk for å sikre full funksjonalitet på dekk øyeblikkelig før bruk.

Claims (18)

1. Sikkerhetsanordning for beskyttelse av brønnbarrierens eller -barrierenes (5) integritet eller én eller flere andre tilkoblede strukturer i enden av en stigerørsstreng eller en slange (2), hvor sikkerhetsanordningen omfatter en utløsbar kobling (6) i stigerørsstrengen eller slangen (2), idet den utløsbare koblingen er innrettet for å løses ut eller kobles fra under bestemte forhåndsdefinerte forhold for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller én eller flere andre tilkoblede strukturer, idet sikkerhetsanordningen omfatter: - minst én sensor (19) for å overvåke i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur, hvor nevnte minst én sensor kan innrettes på et segment av stigerøret eller slangen (2), og hvor nevnte minst én sensor (19) er tilpasset for å levere måledata knyttet til i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur, - en elektronisk prosesseringsenhet (20) tilpasset til å motta og tolke måledata fra nevnte minst én sensor (19), - en elektronisk, hydraulisk eller mekanisk aktuator eller bryter (15) innrettet for å motta et signal fra den elektroniske prosesseringsenheten (20) og starte utløsing eller frakobling av den utløsbare koblingen (6),karakterisert vedat den elektroniske prosesseringsenheten (20) er tilpasset til å sammenlikne en kombinert belastning, herunder effekten av strekk, bøying, internt trykk og/eller temperatur, med en forhåndsdefinert grensekurve for brønnbarrieren eller - barrierene (5), og sette i gang fråkopling av den utløsebare koplingen (6) hvis den målte kombinerte belastningen overskrider en forhåndsdefinert grensekurve for brønnbarrieren eller -barrierene (5).

2. Sikkerhetsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte minst én sensor (19) for å overvåke i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur er innrettet nær brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller enden eller endene av stigerørsstrengen eller slangen (2) for å gjøre det mulig å måle stigerørsstrengens eller slangens bøyemomenter eller avbøyningsvinkler på en pålitelig måte.

3. Sikkerhetsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte minst én sensor (19) for å overvåke i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur omfatter ethvert antall og/eller enhver kombinasjon av én eller flere av følgende sensorer eller måleanordninger: - strekklapper - potensiometre - sensorer for optisk forskyvning - trykkmålere - temperaturmålere for å sikre måledataenes pålitelighet.

4. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3,karakterisert vedat den elektroniske prosesseringsenheten (20), hvis den mottar måledata fra et antall sensorer (19) som gir overlappende resultater, omfatter et avstemmingssystem innrettet til å velge ut hvilke resultater som skal gjelde for å sikre at kun pålitelige resultater blir tolket av systemet.

5. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4,karakterisert vedat den utløsbare koblingen omfatter en delt kamring (7) med et antall roterende koblingsmedrivere (9), hvor den utløsbare koblingen er innrettet for å holde sammen flensene til to stigerørsstreng- eller slangeseksjoner (11), og hvor den delte kamringen (7) på den utløsbare koblingen videre omfatter to eller flere hengsler for å stenge den delte kamringen (7) rundt flensene (11), hvor en eller flere av hengslene omfatter: 1) en avtakbar låsebolt (8) slik at kamringen deles for å løse ut grepet på koblingsmedriverne ved å fjerne låsebolten (8), eller 2) en utløsbar låsemekanisme slik at kamringen deles for å løse ut grepet på koblingsmedriverne ved å åpne låsemekanismen i et av kamringens hengslede elementer.

6. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat den omfatter en frakoblingsmekanisme (13; 14) for å sikre frakobling av en hvilken som helst kontrollnavlestreng (12) som går langs stigerørsstrengen eller slangen (2), og som må kobles fra sammen med stigerørsstrengen for å beskytte integriteten til brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller en eller flere andre tilkoblede strukturer, hvor frakoblingsmekanismen omfatter én eller flere av de følgende: - en elektrisk aktivert oversentermekanisme for å utløse et fjærbelastet skjæreverktøy (14a), - en elektrisk drevet utløsing av et spenningssatt skjæreverktøy (14b), - et hydraulisk drevet skjæreverktøy (14c), - en klemmeanordning (13) for sikker fastspenning av navlestrengen (12) til stigerørsstrengen eller slangen (2), og videre innrettet for å rive av navlestrengen (12) når stigerørsstrengen eller slangen (2) separeres.

7. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert vedat den elektroniske prosesseringsenheten (20) er en autonom enhet uten noen ekstern strømforsyning eller kontrollsignaler som går til den elektroniske prosesseringsenheten (20) under drift.

8. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisert vedat den elektroniske prosesseringsenheten (20) er innrettet i nærheten av den utløsbare koblingen (6) og/eller nevnte minst én sensor.

9. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisert vedat den elektroniske prosesseringsenheten (20) er innrettet eksternt fra den utløsbare koblingen (6) og/eller nevnte minst én sensor.

10. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-9,karakterisert vedat den elektroniske prosesseringsenheten (20) er koblet til en aktiveringsmekanisme (15) som på signal vil utløse en frakobling av den utløsbare koblingen (6) i stigerørsstrengen eller slangen (2), hvor aktiveringsmekanismen (15) er én eller flere av: - en elektrisk bryter, - elektrisk eller magnetisk utløsing av en fjærbelastet oversentermekanisme, - elektrisk eller mekanisk åpning eller stengning av hydrauliske ventiler for å utløse en hydraulisk utløsingsmekanisme.

11. Sikkerhetsanordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-10,karakterisert vedat den utløsbare koblingen (6) omfatter et antall koblingsmedrivere (9) som holder flensflatene i stigerørsstrengen sammen ved et visst forspenningsnivå for å gi det nødvendige tetningstrykket mellom flensflatene (11), og hvor koblingsmedriverne (9) er frie til å rotere slik at flensflatene trekkes fra hverandre når koblingsmedriverne (9) utløses, selv under høy belastning.

12. Sikkerhetsanordning ifølge krav 6, karakterisert vedat låsebolten (8) og/eller låsemekanisme som sikrer den delte kamringen (7) under normal drift, er spenningssatt enten ved hjelp av en mekanisk fjær (10) eller en hydraulisk enhet under trykk, hvor energien i fjæren eller den hydrauliske enheten er innrettet for å utløses av aktuatoren (15), hvilket fører til at låsebolten (8) fjernes fra den delte kamringen (7), hvorved den delte kamringen (7) separeres og kobles fra koblingsmedriverne (9).

13. Fremgangsmåte for å sikre beskyttelse av brønnbarrieren eller -barrierenes (5) eller en eller flere andre tilkoblede strukturers integritet i enden av en stigerørsstreng eller en slange (2), hvor fremgangsmåten omfatter å anbringe en utløsbar kobling (6) i stigerørsstrengen eller slangen (2), hvor den utløsbare koblingen er innrettet for å løses ut eller kobles fra under bestemte forhåndsdefinerte vilkår for å beskytte brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller én eller flere andre tilkoblede strukturer, og hvor den utløsbare koblingen er anbrakt mellom to stigerørs- eller slangeseksjoner eller mellom stigerørsstrengen og en annen del som er tilkoblet stigerørsstrengen eller slangen (2), hvor fremgangsmåten videre omfatter å: - overvåke og måle belastning i stigerørsstrengen eller slangen (2) knyttet til i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur, og levere måledata, karakterisert vedå - bestemme en kombinert belastning på stigerørsstrengen eller lasteslangen (2), og brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller en eller flere andre tilkoblede strukturer til stigerørsstrengen eller slangen (2) på grunnlag av måledataene, - sammenligne den bestemte kombinerte belastningen basert på måledataene med en forhåndsbestemt tillatt kombinert belastningskapasitet, og, hvis den bestemte kombinerte belastningen basert på måledataene overskrider den forhåndsbestemte tillatte kombinerte belastningskapasiteten, - koble stigerørsstrengen eller slangen (2) fra brønnbarrieren eller - barrierene (5) eller én eller flere andre tilkoblede strukturer.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat trinnet for levering av måledata i stigerørsstrengen eller slangen (2) mottas og prosesseres kontinuerlig eller diskontinuerlig av en elektronisk prosesseringsenhet, hvor den elektroniske prosesseringsenheten (20) kontinuerlig eller diskontinuerlig bestemmer den kombinerte belastningen i stigerørsstrengen eller slangen (2), og sammenligner den bestemte kombinerte belastningen med den forhåndsdefinerte tillatte kombinerte belastningskapasiteten til brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller én eller flere andre tilkoblede strukturer.

15. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 13 eller 14,karakterisert vedat strukturens kapasitet i begge ender av stigerørsstrengen eller slangen (2) defineres som en kombinert belastningskapasitetskurve som dekker enhver relevant kombinasjon av strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning og temperatur i stigerøret eller slangen samt den relative vinkelen mellom stigerørsstrengen eller slangen (2) og brønnbarrieren eller -barrierene (5) eller én eller flere andre tilkoblede strukturer.

16. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 13-15,karakterisert vedat den kombinerte belastningen i stigerørsstrengen eller slangen (2) blir evaluert ifølge følgende ligning:

hvor: Fs er en overordnet sikkerhetsfaktor som angitt av operatør eller forskrifter, Tmax- er maksimalt tillatt strekk i den utløsbare koblingen og vanligvis fastsatt til den begrensende barrierekomponentens strekkapasitet, M7n<ur- e|r maksimalt tillatt bøyemoment i det svake leddet og vanligvis fastsatt til den begrensende barrierekomponentens bøyekapasitet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat den overvåkede og målte belastningen knyttet til i alle fall enten strekkbelastning, bøyebelastning, interntrykkbelastning eller temperatur et sted langs stigerørsstrengen eller slangen (2) blir omdannet til lokale overflatespenningsparametere ifølge ligningene:

hvor: azaksialspenning aB - periferispenning sr - aksialtøyningE9- periferitøyning E - Youngs modul v - Poissons tall a - varmeutvidelseskoeffisient åT - temperaturforskjell i forhold til referansetemperatur idet disse ligningene dekker situasjonen med konstant temperatur over tverrsnittet, og temperaturindusert tøyning som det er kompensert for i ligningene ved hjelp av materialkoeffisienten fortemperaturutvidelse og den målte temperaturen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat de lokale ytterflatespenningsparametrene er konvertert til interntrykk, effektive strekk- og bøyemomentparametre i henhold til følgende ligninger, hvor en indeks 0°, 90°, 180° og 270° indikerer posisjonen rundt omkretsen av stigerørsstrengen eller slangen (2):

(Bøying rundt lokal x-akse)

(Bøying rundt lokal y-akse)

(Kombinert bøyemoment) (Virkelig veggstrekk) (Effektiv strekk) (Internt trykk)