NO335584B1 - Fremgangsmåte for installasjon av en pumpeanordning fra en plattform - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for installasjon av en elektrisk pumpeanordning i et havbunns brønnhodeelement som unngår å måtte innføre pumpeanordningen gjennom brønnhodeelementet etter at slitasjeforingen er fjernet. Operatøren senker først pumpeanordningen på en streng av produksjonsrør, i det minste gjennom slitasjeforingen, og utfører samtidig kraftkabelen langsmed produksjonsrøret. Deretter tilkobler han et uttrekkingsverktøy til produksjonsrøret, innfører kraftkabelen inn i et spor i en sidevegg i uttrekkingsverktøyet, og senker uttrekkingsverktøyet. Etter inngrep med slitasjeforingen trekker operatøren slitasjeforingen opp, og tar samtidig opp kraftkabelen. Operatøren tilkobler en produksjonsrørhenger til produksjonsrøret, og senker pumpeanordningen igjen til produksjonsrørhengeren blir anbrakt i brønnhodeelementet.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for installasjon av en pumpeanordning, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1, særlig installasjon av elektriske, nedsenkbare pumper, og spesielt installasjon av en elektrisk, nedsenkbar pumpe i en havbunnsbrønn.

Bakgrunn

En havbunnsbrønn, som omtalt heri, har et produksjonsventiltre anbrakt under vann, nære havbunnen. Ventiltreet er anbrakt på et brønnhodehus som er anbrakt på den øvre enden av brønnen. Ved én type brønn, er en produksjonsrørhenger anbrakt i ventiltreet, og et produksjonsrør henger fra produksjonsrørhengeren og strekker seg inn i brønnen. I en annen type brønn er produksjonsrørhengeren anbrakt i brønnhodehuset, og ventiltreet blir installert på brønnhodehuset etter setting av produksjonsrøret.

Både ventiltreet i den første typen, og brønnhodehuset i den andre typen, har boringer med glattpolerte tetningsflater. Slitasjeforinger blir installert i boringene for å unngå skade på tetningsflatene før produksjonsrørhengeren blir installert. Slitasjeforingene gir beskyttelse mot skade fra borerøret og andre verktøy, og blir fjernet før installasjon av produksjonsrørhengeren.

Mange havbunnsbrønner produserer med naturlig trykk, men andre har før eller senere utilstrekkelig trykk for å strømme naturlig i tilstrekkelige mengder. Elektriske nedsenkbare pumper har blitt installert i overflatebrønner i mange år, og nylig i havbunnsbrønner, for å pumpe brønnfluidet. En typisk elektrisk nedsenkbar pumpe omfatter en stor elektrisk motor som blir festet til en nedre ende av en sentrifugalpumpe. Vanligvis blir pumpeanordningen suspendert fra produksjonsrøret og strømmer brønnfluid inn i produksjonsrøret. En kraftkabel strekker seg fra motoren langsmed produksjonsrøret og til produksjonsrørhengeren. Ved en havbunnsbrønn stanser kraftkabelen vanligvis ved produksjonsrørhengeren, og en elektrisk forbindelse blir laget mellom en elektrisk kontakt på produksjonsrørhengeren og en energikilde på utsiden av ventiltreet.

Slitasjeforingen i ventiltreet eller brønnhodehuset blir vanligvis fjernet før innføring av den nedsenkbare pumpeanordningen. Dette muliggjør at produksjonsrørhengeren kan anbringes og tettes, men den eksponerer tetningsflatene mot eventuell skade fra pumpeanordningen idet denne passerer gjennom ventiltreet eller brønnhodehuset.

Midlertidig bruk av slitasjeforing i ventiltre er beskrevet i US patentskrift 6,302,211 i tilknytning til montering av en skulderring. Her blir imidlertid slitasjeforingen trukket ut før innføring av nye foringsrørstrenger.

Oppfinnelsen

Forbedringen ifølge oppfinnelsen framgår av framgangsmåten ifølge den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de tilhørende uselvstendige kravene.

Ved denne oppfinnelsen, senker operatøren pumpeanordningen gjennom slitasjeforingen i brønnhodeelementet, mens kraftkabelen blir utført langsmed røret. Deretter tilkobler han et uttrekkingsverktøy til røret, innfører kraftkabelen inn i et spor i en sidevegg til uttrekkingsverktøyet, og senker uttrekkingsverktøyet og pumpeanordningen mens han fører ut kraftkabelen, til uttrekkingsverktøyet kommer i inngrep med slitasjeforingen. Så løfter operatøren røret og trekker ut slitasjeforingen, mens han tar opp kraftkabelen. Når slitasjeforingen når plattformen, frakobler operatøren uttrekkingsverktøyet fra røret. Pumpeanordningen vil fortsatt være nedenfor brønnhodeelementets tetningsflater.

I den foretrukkete fremgangsmåten senker så operatøren pumpeanordningen igjen ved å tilføre mer rør, til en ønsket totallengde av rør har blitt nådd. Samtidig tilfører operatøren kraftkabelen gjennom slitasjeforingen, som fortrinnsvis blir støttet på et stillas på plattformen. Operatøren tilkobler så en henger til røret, fester den øvre enden av kabelen til hengeren, og senker hengeren og røret til hengeren lander på brønnhodeelementet.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 er et skjematisk riss som illustrerer en nedsenkbar pumpe som blir senket gjennom et ventiltre med en slitasjeforing, i samsvar med denne oppfinnelsen, Figur 2 er et skjematisk riss som viser et slitasjeforingsuttrekkingsverktøy som blir festet til den øvre enden til produksjonsrørstrengen etter at pumpen har passert nedenfor ventiltreet,

Figur 3 er et utsnittsriss av uttrekkingsverktøyet i figur 2, tatt langsmed linja 3-3 i figur 2,

Figur 4 er et utsnittsriss av slitasjeforings-uttrekkingsverktøyet i inngrep med slitasjeforingen i ventiltreet i figur 1, Figur 5 er et skjematisk riss av ventiltreet og slitasjeforingen etter at slitasjeforingen har blitt trukket opp til overflata, Figur 6 er et skjematisk riss av en produksjonsrørhenger som er festet til den øvre enden til strengen av produksjonsrør, etter at slitasjeforingen trukket ut, Figur 7 er et skjematisk riss av produksjonsrørhengeren i figur 6, idet den blir senket inn i ventiltreet, Figur 8 er et skjematisk riss som viser produksjonsrørstrengen og pumpen, idet de blir senket inn i brønnen mens slitasjeforingen er anbrakt i ventiltreet, Figur 9 er et skjematisk riss av produksjonsrørstrengen og pumpen i figur 8, idet de blir senket ytterligere, og illustrerer slitasjeforing-uttrekkingsverktøyet idet dette kommer i inngrep med slitasjeforingen, Figur 10 er et skjematisk riss av produksjonsrørstrengen og pumpen i figur 8, idet disse blir hevet for å trekke ut slitasjeforingen, og Figur 11 er et skjematisk riss av produksjonsrørstrengen og produksjonsrørhengeren installert i ventiltreet.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Figur 1 viser en vanlig brønnhodesammenstilling, anbrakt på en havbunn, hvilken brønnhode

sammenstilling i denne figuren omfatter et ventiltre 11, referert til som et "horisontalt" ventiltre, men oppfinnelsen kan også benyttes med andre typer ventiltre. Ventiltreet 11 er anbrakt ved den øvre enden til en brønn med foringsrør, og har en boring 13 som strekker seg gjennom det. En produksjonspassasje 15 fører sideveis utover fra boringen 13. Ventiltreet 11 har også en produksjonsrørringrom-sidekanal 17 som fører fra en nedre del av boringen 13 til en øvre del av boringen 13.

En boringsbeskyttelse eller slitasjeforing 19 er vist anbrakt i boringen 13, for beskyttelse av tetningsflatene i boringen 13 mot skade fra verktøy og utstyr som blir senket ned gjennom boringen 13. Slitasjeforingen 19 er ei metallhylse som er anbrakt på en skulder i boringen 13 og blokkerer produksjonspassasjen 15 når den er anbrakt. Slitasjeforingen 19 er konvensjonell og har typisk et tilbakeholdingsmiddel av en eller annen type, for selektivt å holde den tilbake i boringen, mot oppoverrettet bevegelse.

Figur 1 viser en streng av rør, fortrinnsvis et produksjonsrør 21, som blir senket inn i ventiltreet 11. Produksjonsrøret 21 kan være et vanlig rør med individuelle seksjoner med omtrent 9 meters (30 fots) lengde, hvorved hver har gjengete ender som er festet sammen. Alternativt kan produksjonsrøret 21 være et kontinuerlig rør av en type som kalles "kveilet" rør ("coiled").

En konvensjonell elektrisk, nedsenkbar pumpeanordning 23 er skjematisk vist anbrakt ved den nedre enden til produksjonsrøret 21. Pumpeanordningen 23 omfatter typisk ei sentrifugalpumpe og en vekselstrøms trefasemotor. En pakning 25 kan være anbrakt under eller over pumpa 23. Pakningen 25 tetter mot foringsrøret inne i brønnen og kan utelates i noen tilfeller. En kraftkabel 27 er tilkoblet motoren til pumpeanordningen 23 og strekker seg langsmed produksjonsrøret 21 for å tilføre energi til motoren. Kraftkabelen 27 er vanligvis en armert kabel med tre ledere for å tilføre trefase vekselstrøm. Klemmer 29 er festet med utvalgte avstander fra hverandre langs produksjonsrøret 21 for å holde kraftkabelen 27 sammen med produksjonsrøret 21.

I figur 1 strekker kraftkabelen 27 seg til en overflateplattform 33, som typisk er en flytende plattform, hvor den føres ut fra en stor spole 31. I den foretrukkete fremgangsmåten er et slitasjeforingsstillas 35 montert på plattformen 33, tilstøtende en åpning 36 til plattformen 33. Slitasjeforingsstillaset 35 er ei ramme som er tilvirket for å støtte slitasjeforingen 19 i en skrå stilling når den er trukket opp, som vist i figur 5. Andre stillinger enn skrå stillinger er mulige.

Plattformen 33 har et boretårn (ikke vist) som blir benyttet for å støtte strengen av produksjonsrør 21 idet den blir senket inn i brønnen. Når produksjonsrøret 21 blir senket inn i brønnen, vil operatøren føre ut kraftkabel 27 fra spolen 31, og vil feste klemmer 29 ved egnete steder langs produksjonsrøret 21. Operatøren vil fortsette prosessen helt til pumpeanordningen 23 er under slitasjeforingen 19 i ventiltreet 11. Slitasjeforingen 19 leder pumpeanordningen 23 gjennom ventiltreet 11 og hindrer pumpeanordningen 23 fra å skade tetningsflatene i boringen 13. Slitasjeforingen 19 beskytter også tetningsflatene fra skade fra eventuelt annet utstyr som tidligere blir senket gjennom ventiltreet 11.

Kabelklemmene 29 kan være for store i tverrprofil til at de får plass i slitasjeforingen 19. I så tilfelle vil operatøren senke pumpeanordningen 23 under slitasjeforingen 10, men ikke stanse før han når den første kabelklemma 29. Etter at pumpeanordningen 23 er under ventiltreet 11, fester operatøren et slitasjeforinguttrekkingsverktøy 37 til den øvre enden av strengen av produksjonsrør 21, som vist i figur 2. Dersom kabelklemmene 29 er små nok i tverrprofil til å passere gjennom slitasjeforingen 19, kan operatøren anbringe hele denønskete totale lengden av produksjonsrør 21 før han fester uttrekkingsverktøyet 37.

Slitasjeforingsuttrekkingsverktøyet 37 er en konvensjonell type som er anbrakt for inngrep med slitasjeforingen 19, for å trekke den ut fra ventiltreet 11. Slitasjeforingsutrekkingsverktøyet 37 har inngrepselementer som griper inn i spor eller en fordypning i foringen 19 (figur 1). Slitasjeforingsuttrekkingsverktøyet 37 er modifisert som vist i figur 3, til å omfatte et spor 39 som strekker seg aksialt ut langs én side. Sporet 39 strekker seg innover fra den ytre diameteren mot den indre diameteren, for å motta kraftkabelen 27.

Operatøren kan senke slitasjeforings-uttrekkingsverktøyet 37 på produksjonsrøret 21, men anvender fortrinnsvis et borerør 41. Borerøret 41 er av den samme typen som benyttes for boring, er tyngre enn produksjonsrøret 21, og blir sammensatt og splittet opp mange ganger i løpet av dets levetid. Produksjonsrøret 21 blir imidlertid bare splittet opp og satt sammen under visse overhalingsoperasjoner. Uttrekkingsverktøyet 37 kan være en klemme-type eller splitteverktøy (split-apart) for å lette festing til en streng av produksjonsrør.

Operatøren senker produksjonsrøret 21 og pumpeanordningen 23 videre inn i brønnen, på borerøret 41, til uttrekkingsverktøyet 37 er anbrakt i ventiltreet 11, som vist i figurene 4 og 9. I denne stillingen vil den øvre enden til produksjonsrøret 21 være anbrakt ved ventiltreet 11 og pumpeanordningen vil være anbrakt dypere, men ennå ikke ved denønskete settedybden. Idet pumpeanordningen 23 blir senket på borerøret 41, blir det spolet ut mer kraftkabel 27. Midlertidige klemmer kan benyttes om ønskelig for å sikre kraftkabelen 27 til borerøret, for å overføre vekta av kraftkabelen 27 til borerøret 41. Midlertidige klemmer er ikke nødvendige dersom vanndybden er grunn nok, slik at kraftkabelen 27 kan holde sin egen vekt.

Når uttrekkingsverktøyet 37 er blitt anbrakt i slitasjeforingen 19, vil operatøren trekke det ut på konvensjonell måte. Vanligvis skjer dette enkelt ved å trekke oppover med en kraft som er stor nok til å trekke løs tilbakeholderen (ikke vist) som holder tilbake slitasjeforingen 19 i boringen 13 til ventiltreet 11. Operatøren starter så å trekke borerøret 41 oppover, tilbake til overflata, for å hente tilbake slitasjeforings-uttrekkingsverktøyet 37. Samtidig spoler operatøren kraftkabelen 27 tilbake på spolen 31. Dersom midlertidige klemmer har vært benyttet for å feste kraftkabler 27 til borerøret 41, vil disse klemmene bli løsnet idet operatøren henter tilbake borerøret 41.

Når slitasjeforings-uttrekkingsverktøyet 37 når plattformen 33, oppstøtter operatøren strengen av produksjonsrør 21 med kiler og kobler fra uttrekkingsverktøyet 37. I den foretrukkete fremgangsmåten anbringer operatøren slitasjeforingen 19 på stillaset 35, mens kraftkabelen 27 fortsatt strekker seg gjennom den, som vist i figurene 5 og 10. Stillaset 35 kan støtte slitasjeforingen 19 med en vinkel hvor dens nedre ende er skrånende oppover i forhold til dens øvre ende, med omtrent 30 grader. Denne stillingen kan imidlertid variere, avhengig av plasseringen og diameteren til spolen 31. Operatøren fester så flere rørlengder av produksjonsrør 21 for å forlenge produksjonsrøret 21, til den totaleønskete lengden av produksjonsrør 21 fra ventiltreet 11 til målsettedybden har blitt anbrakt. Under denne prosedyren ruller operatøren ut kabelen 27, hvorved den passerer gjennom slitasjeforingen 19, som fungerer som en føring. Operatøren fester også ytterligere klemmer 29 til produksjonsrøret 21.

Når den totale lengden med produksjonsrør 21 har blitt nådd, fester operatøren en produksjonsrørhenger 43 og støtter denne i rigg-rotasjonsbordet 45. Operatøren kutter av kraftkabelen 27, som vist i figur 6, danner en penetrator-terminering 49 på enden, og fester penetratortermineringen 49 til en kontakt på den nedre enden til produksjonsrørhengeren 43. Når den er festet, senker operatøren produksjonsrørhengeren 43 og strengen av produksjonsrør 21, som illustrert i figur 7. Operatøren benytter fortrinnsvis borerøret 41 igjen, for å senke sammenstillingen. Operatøren anbringer produksjonsrørhengeren 43 i ventiltreet 11, som illustrert i figur 11. En elektrisk tilkobling (ikke vist) gir elektrisk energi, og strekker seg fra sammenstillingen til ventiltreet 11, og inn i en kontakt som er anbrakt på produksjonsrørhengeren 43. Operatøren kobler borerøret 41 fra produksjonsrørhengeren 43 og trekker tilbake borerøret 41.

Et kort sammendrag av operasjonen er at operatøren først installerer en slitasjeforing 19 i ventiltreet 11, som vist i figur 1. Deretter senker operatøren pumpeanordningen 23 på produksjonsrøret 21, som vist i figur 8. Slitasjeforingen 19 beskytter tetningsflatene i ventiltreet 11 mot pumpeanordningen 23, idet denne blir senket gjennom ventiltreet 11. Når pumpeanordningen 23 er under ventiltreet 11, trekker operatøren ut slitasjeforingen 19 på borerøret 41, som illustrert i figur 9. Kraftkabelen 27 er anbrakt i sporet 39 (figur 3) i siden til uttrekkingsverktøyet 37, idet uttrekkingsverktøyet 37 blir senket og går i inngrep med slitasjeforingen 19. Operatøren trekker ut slitasjeforingen 19 på borerøret 41, og ruller kabelen 27 tilbake på spolen 31 under denne prosessen.

Når slitasjeforingen 19 er trukket tilbake, plasserer operatøren slitasjeforingen 19 på stillaset 35 (figur 5) og sammenstiller resten av den totaltønskete lengden av strengen av produksjonsrør 21, og klemmer kraftkabelen 27 inntil produksjonsrøret 21 under denne prosessen. Når den totale lengden til produksjonsrøret 21 er sammenstilt, kutter operatøren kabelen 27, fester penetratoren 49 (figur 6) til produksjonsrørhengeren 43, og senker produksjonsrørhengeren 43 på borerøret 41, til inngrep med ventiltreet 11. Borerøret 41 blir så trukket tilbake, hvorved den ferdigstilte sammenstillingen er igjen, som vist i figur 11.

Oppfinnelsen har betydelige fordeler. Fremgangsmåten unngår muligheten for skade på tetningsflater i ventiltreet mens pumpen blir senket gjennom boringen til ventiltreet. Slitasjeforingen blir trukket ut kun etter at pumpen er blitt suspendert under boringen til ventiltreet. Bruken av et stillas muliggjør at operatøren kan føre ut kraftkabel gjennom slitasjeforingen etter at denne er trukket tilbake.

Idet oppfinnelsen er blitt vist i bare én av sine former, skal det være klart for en fagmann at den ikke er begrenset til dette, men derimot er mottakelig for forskjellige endringer uten å fjerne seg fra oppfinnelsens omfang. For eksempel, i stedet for at ventiltreet er brønnhodeelementet som støtter produksjonsrørhengeren, kan produksjonsrørhengeren anbringes i brønnhodehuset eller en produksjonsrørspole over brønnhodehuset, og ventiltreet kan installeres senere. I dette tilfellet ville brønnhodeelementet med tetningsflata og med slitasjeforingen vært brønnhodehuset eller produksjonsrørspolen. Videre, dersom kabelklemmene er små nok til å passere gjennom slitasjeforingen, kan en operatør sammenstille den totaltønskelige lengden av produksjonsrør, dersom han først fører pumpeanordningen gjennom slitasjeforingen. I så fall kan operatøren feste uttrekkingsverktøyet til den øvre enden av produksjonsrøret og drive uttrekkingsverktøyet på borerøret, som forklart ovenfor. Når slitasjeforingen er trukket tilbake, kan operatøren så, i stedet for å koble flere strenger av produksjonsrør, feste produksjonsrørhengeren, kutte og feste kabelen til produksjonsrørhengeren, og senke sammenstillingen på borerøret. I den alternative fremgangsmåten ville kabelen ikke blitt utført fra spolen gjennom slitasjeforingen mens slitasjeforingen ble støttet av stillaset.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for installasjon av en pumpeanordning (23) fra en plattform (33) i en havbunnsbrønn med et rørformet brønnhodeelement (11) tilstøtende havbunnen, omfattende en rørformet slitasjeforing (19), hvorved pumpeanordningen har en elektrisk motor som mottar energi via en kraftkabel (27), hvorved framgangsmåten omfatter trinnene med å: (a) å senke pumpeanordningen (23) på et rør (21) til en dybde i brønnen, i det minste gjennom slitasjeforingen (19) i brønnhodeelementet (11), mens kraftkabelen (27) blir utført langsmed siden av røret (21),karakterisert ved(b) å koble et uttrekkingsverktøy (37) til røret (21), innføre kraftkabelen (27) inn i et spor (39) i en sidevegg til uttrekkingsverktøyet (37), og å senke uttrekkingsverktøyet (37) og pumpeanordningen (23), og samtidigføre ut mer kraftkabel (27) inntil uttrekkingsverktøyet (37) kommer i inngrep med slitasjeforingen (19), og så (c) å løfte røret (21) og å trekke tilbake slitasjeforingen (19) med uttrekkingsverktøyet (37), og samtidig ta opp kraftkabelen (27) som ble ført ut i trinn (b) inntil slitasjeforingen (19) når plattformen (33), og så koble uttrekkingsverktøyet (37) fra røret (21), og (d) å koble en henger (43) til røret (21) og å senke hengeren (43) og røret (21) inntil hengeren (43) blir anbrakt i brønnhodeelementet (11).

2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedetter trinn (c) og før trinn (d), å sette et ytterligere rør (41) inn i brønnen og å tilføre ytterligere kraftkabel (27) langsmed røret (41), til en total, ønsket lengde av rør blir nådd.

3. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 2,karakterisert vedat den ytterligere kraftkabelen (27) som blir tilført mellom trinn (c) og trinn (d) blir tilført gjennom en boring i slitasjeforingen (19), mens slitasjeforingen blir støttet på plattformen (33).

4. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat pumpeanordningen (23) blir senket tilstrekkelig i trinn (a), slik at den fortsatt er under brønnhodeelementet (11) når uttrekkingsverktøyet (37) når plattformen (33) i trinn (c).

5. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat røret (21) blir henholdsvis senket, hevet og senket i trinnene (b), (c) og (d), med bruk av en streng av borerør (41).

6. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinnene med utføring av kraftkabel (27) i trinnene (a) og (b), og opptak av kraftkabelen i trinn (c) blir foretatt med bruk av en kabelspole (31) på plattformen (33).

7. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat trinn (d) ytterligere omfatter å koble en øvre ende av kraftkabelen (27) til hengeren (43) før senking av hengeren.