NO336553B1 - System for å detektere posisjonen til boreutstyr - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder utstyr for å bestemme posisjonen av bevegelig utstyr i en utboring, slik at f.eks. en operatør av utboringsutstyr kan bestemme diameteren, formen eller orienteringen av det vertikalt bevegelige utstyr i en spesiell beliggenhet inne i en brønn, spesielt da ved brønnhodet og ved utblåsnings-sikringen (BOP).

Ved utboring i undersjøiske anvendelser, som finner sted ved en vann-dybde på så meget som 10.000 fot (3000 m), er det viktig å kjenne til beliggenheten av vedkommende utstyr i forhold til BOP, eller brønnhodet, nemlig i det forede hull og i utboringen av en utboret brønn. Det er f.eks. viktig å kjenne til hvorledes utstyr behøver å posisjonsinnstilles i og langs utboringen for å kunne utføre vedkommende brønnarbeider korrekt.

I primære driftsoperasjoner er da utboringen av brønnen, foring og semen-tering, brønnutprøvning, ferdigstilling og kjøring av eventuelt utstyr inn i den ferdig-stilte brønn, brønnoverhaling og brønninngrep. I tillegg til brønnarbeidene vil det være utprøvning av utstyr for å kontrollere integriteten av forskjellige utstyrs-anord-ninger og at de fungerer som forventet. Disse kan da omfatte trykkprøver for selve brønnen, brønnhodet og BOP samt driftsutprøvning av BOP. En underjordisk brønn frembringer altså ytterligere komplikasjoner i forbindelse med en brønnspar-keprosess eller underbalanser! utboring (hvilket vil si dempet føring inn i og ut av hullet), samt behov for å kunne utføre nødutkopling og senere gjenopprettelse av brønnen.

Ved utførelse av alle disse arbeidsoperasjoner fra et flytende fartøy, er det viktig ved ethvert tidspunkt å kjenne beliggenheten av utstyrskomponenter inne i brønnsystemet.

Ved utboring av en undersjøisk brønn, vil det primære trykkbelastede utstyr som er utsatt for eventuelle formasjonstrykk, omfatte det undersjøiske brønnhodet, brønnforingen som er opphengt fra og sementert i brønnhodet, samt BOP på brønnhodet.

En BOP-sammenstilling utgjøres av en flere ganger lukkbar sikkerhetsinn-retning som er forbundet med den øvre ende av et utboret, og ofte delvis foret hull. Den tilgjengelige topp-ende av foringen er da avsluttet ved bruk av en foringsspole eller brønnhodehylster som da BOP-sammenstillingen er forbundet med og avtettet i forhold til.

Brønnhodet og BOP-stakken (den seksjon hvori rambukker er anordnet) må være i stand til å inneholde fluider ved trykk med trykkverdier høyere enn eventuelle formasjonstrykk som forventes under utboringen, eller når pumping må utføres innover i brønnen for å undertrykke eller sirkulere ukontrollert innstrømning av formasjonsfluid under trykk. Denne innstrømning av formasjonsfluid er da kjent som et "spark" og gjenopprettelsen av styringen av brønnen ved pumping for å undertrykke innstrømningen eller for sirkulere innstrømningen ut under trykk vil da være kjent som "dreping av brønnen". Et ukontrollert utslipp av fluid, enten det dreier seg om væske eller gass, til omgivelsene, tegnes da som en "utblåsning".. En slik utblåsning kan føre til en vesentlig lekkasje til omgivelsene og som kan antennes eller eksplodere, med risiko for personale og utstyr i nærheten, samt forurensning.

Skjønt normal utboringspraksis oppretter en hydrostatisk trykkvæskebarri-ere mot brønnspark, vil en endelig andre sikkerhetsbarriere være opprettet mekanisk i form av BOP-sammenstillingen. Denne BOP-sammenstilling må da lukke og danne avtetning på rørformet utstyr (hvilket vil si rør, brønnforing eller rørledning) som er opphengt eller drevet gjennom BOP-sammenstillingen, og i påkommende tilfeller må være i stand til å avskjære og avtette brønnen. Et generelt uttrykk for rørformet utstyr som er kjørt inn i brønnen er en såkalt streng. Brønner blir typisk utboret ved bruk av en avsmalnet borestreng med tiltagende større diameter av rørkomponentene ved den nedre ende. Utførelse av en ferdigstilling, eller når det utføres overhaling, blir det benyttet varierende diametre av rørledninger, kveilbar ledning, kabel og ledningskabel, samt forskjellig slags verktøyer. I tillegg må dob-beltrørledninger eller rørledninger med rørenheter og kabler i en bunt, tas i betraktning.

En undersjøisk vanlig brukt BOP-sammenstilling er festet til et brønnhode og er utstyrt med et antall lukkehoder, enten for å danne avtetting rundt forskjellige sett av rørledninger med varierende diametre eller for å avskjære og avtette brønnboringen. Disse lukkehoder bør være dimensjonert for å kunne virke ved trykk som overstiger et hvilket som helst forventet brønntrykk eller brønnspark-regulerende injeksjonstrykk som løper seg til 10 til 15 kpsi (69-103 Mpa). Minst ett ringstykke er anordnet på oversiden av lukkehodene for å kunne ta hånd om en hvilken som helst rørdiameter eller for avskrelling inn eller ut under trykk. Et ringstykke er en hydraulisk energisert elastomerisk torusenhet som er i stand til luk-ning og avtetning på forskjellige rørformede legemer med varierende diametre, enten disse er stillestående eller beveger seg inn i eller ut av brønnen. På grunn av arten av dette trykkbarriereelement, vil et lavere maksimalt arbeidstrykk på omkring 5 kpsi (34 MPa) normalt være tilgjengelig.

Over ringstykkene vil det ikke befinne seg noen ytterligere brønntrykk-barri-ereelementer, idet stigerøret bare gir en hydrostatisk vannsøyle, væskebeholder og føring for utstyr med en regulert utboringsprosess under normalt trykk. For en undersjøisk stigerørsanordning vil det at den hydrauliske væskesøyle har forskjellige borevæsker over det omgivende sjøvannstrykk, innebære at lavtrykkssonen over den undersjøiske BOP-sammenstilling fremdeles må motstå hydrostatiske trykk på omtrent 5 kpsi (34 MPa), avhengig av vanndybden.

Den vanlige BOP-sammenstilling frembringer faktisk en indre sikkerhetsan-ordning med tre trykksoner. Disse tre trykksoner utgjøres typisk av den første og laveste seksjon under høyt trykk og som omgir lukkehodene, en andre sone under midlere trykk og med en eller flere ringstykker, samt en tredje lavtrykkssone som utgjør utboringen som er åpen mot atmosfæren, og i underjordisk utstyr, stigerør-utboringen til overflatefartøyet. Det er derfor av kritisk betydning at de korrekte lukkehoder lukkes om den korrekte diameter og fullstendig trykkintegritet oppnås. Ved en nødutkopling er det viktig at ved siden av avtetningen på røret eller rørled-ningen, vedkommende rørkonstruksjon fastholdes og ikke faller ned i hullet.

En BOP kan utstyres med ett eller flere lukkehoder med tilpasning til forskjellige diametre av borerør, rørledning eller foring. Variable lukkehoder kan brukes, etter å ha omhyggelig valgt ut deres virkningsområde. En BOP er utstyrt med lukkehoder av den art som det sannsynligvis vil være behov for i en viss utborings/overhalings-fase. Hvis det oppnås et prosesstrinn hvor et utilstrekkelig om-råde av lukkehoder befinner seg i BOP for å håndtere verktøyer eller utstyr som skal anvendes i den neste arbeidssekvens, må vedkommende BOP trekkes ut og utstyres på nytt på hensiktsmessig måte.

Ved utboring eller utførelse av brønninngrep på en underjordisk brønn hvor brønnhodet befinner seg på sjøbunnen, blir den undersjøiske BOP som er festet til det undersjøiske borehodet, forbundet med et overflateflytende borefartøy ved hjelp av et stigerør. Det flytende borefartøy bør bibeholde sin stabile beliggenhet vertikalt over brønnen for å gjøre det mulig å utføre brønnarbeidene.

Hvis det ikke blir mulig å få dette til, forårsaket av værforhold, strømkrefter, utstyr som ikke fungerer korrekt, havdrift eller avdrivning, brann eller eksplosjon, kollisjon med andre tilfeldige forhold til sjøs, vil det være nødvendig, hvis mulig, å sikre brønnen, isolere brønnen på sjøbunnen og kople fra stigerørutstyret. I en alvorlig nødssituasjon må kutting av forbindelsen med eventuelle rørledninger eller utstyr i BOP-utboringen, avtetning av brønnen til fullt arbeidstrykk og fråkopling av stigerørutstyret oppnås på under 30 sekunder.

For tiden, og for å ha kjennskap til hvilke komponenter som blir kjørt gjennom boregulvet, opptas en manuell registrering av de relevante dimensjoner, slik som lengden og diameteren av vedkommende komponenter. Disse registreringer innføres typisk i en notatbok før de tas i betraktning som helhet. Matematiske feil kan lett finne sted under den samlede vurdering, eller komponenter som kan helt utelates fra den samlede betraktning eller ytterligere utstyr, utover og i høyere grad enn det som er planlagt, kjøring inn gjennom dreieboret kan eventuelt ignore-res eller bli glemt. I mange tilfeller vil således opptellingens nøyaktighet være tvil-som.

Da det videre vil være mange forskjellige komponenter som kan kjøres inn i borehullet, og ofte da med mindre lengdevariasjoner for det som ellers synes å være like komponenter, er det viktig at hver komponent måles for seg før den fes-tes i strengen. Det vil være lett for mindre feil ved målingen av de forskjellige komponenter til å adderes opp til en betydelig feil når det gjelder bestemmelse av strengens lengde.

Et ytterligere problem er at selv om målingene tas med nøyaktighet ved boreriggen, vil disse målingene være passive, hvilket vil si at det utføres ubelast-ede dimensjoner av komponenten. Så snart vedkommende komponent er blitt ført inn i en borestreng, vil den imidlertid ha 5000 meter med ytterligere komponenter som er opphengt fra dens ytterende, og skjønt dette ikke vil frembringe en vesentlig lengdeforandring for en enkelt komponent, så vil, når den totale forandring er summert ved addering over samtlige komponenter på borestrengen, den totale forandring vise seg å være av vesentlig betydning.

Da stigerøret som strekker seg mellom brønnhodet og boreriggen kan ha en lengde på 2000-3000 m, vil det være utsatt for underjordiske strømmer og kan da bringes til å danne "slangefigur" mellom boreriggen og brønnhodet. I dette tilfelle vil lengden av en borestreng som er kjørt inn i stigerøret ikke direkte kunne sammenlignes med den rettlinjede avstand mellom riggen og brønnhodet.

Ytterligere problemer vil å opptre etter hvert som boreriggen utfører stampe-bevegelser på sjøoverflaten, slik at dens posisjon, som da vil være avhengig av tidevann og fartøyets avdrift, vil hele tiden forandres i forhold til sjøbunnen. Dette kan det delvis kompenseres for ved bruk av teleskopiske skjøter og en vandre-blokk, disse ytterligere faktorer må da også inkluderes i enhver beregning av strengens posisjon. Da boreriggen kan gjøre stampebevegelse i løpet av sekunder, vil det under vanskelige forhold være umulig å bestemme en nøyaktighet av borestrengens posisjon, ut i fra det forhold at de påkrevde beregninger for tiden vil være vanskelige og kompliserte.

Det er kritisk å vite ved visse tidspunkter utstyrets posisjon i hullet, og for et flytende fartøy krever dette kjennskap til tallmateriale, vanndybden, fartøyets dyp-gående og eventuelt forandringer av dette, bølgegang eller tidevannsstamping, vandreblokkens posisjon, kompensatorslaget og den dybde som borehullet er blitt utboret til siden den siste forutgående summering ble utført. Dette tar imidlertid ikke med i beregningen stigerørets slangeform på grunn av strømmer eller tverr-strømmer i dypt vann, eller forlengelse av rørledningsstrengen på grunn av strekk-spenning og vekt. Det er derfor vanskelig å bestemme med nøyaktighet hvilke komponenter som befinner seg på et hvilket som helst gitt dybdenivå på rask og nøyaktig måte.

Et eksempel som gir retningslinjene for en undersjøisk brønndrift er en nød-utkopling som omfatter borestrengen.

Den nøyaktige posisjon for borestrengen er påkrevd i tilfelle en nødinnkop-ling av BOP ved lukking av f.eks. lukkehodenes avskjæringsskjerm i BOP-stakken. Lukkehodene med avskjæringsskjerm er slike som kan kople ut borestrengen eller et rør eller en rørledning og derpå avtette BOP-utboringen når det foreligger et behov for å utføre en nødfrakopling av stigerørutstyret fra BOP-stakken. Lukkehodene med avskjæringsskjerm blir aktivert ved hjelp av bare en fastlagt kraft og hvis derfor lukkehodene avstenger en utstyrsseksjon som er vesentlig større enn lukkehodenes avstengningsevne, f.eks. på en skjøt mellom tilstøtende rørseksjoner, vil lukkehodene ikke være i stand til fullt ut å bryte borestrengen og derved ikke avtette brønnen i tilstrekkelig grad og gjøre det mulig å utføre en korrekt nødfrakopling. For å hindre at borestrengen faller ned i hullet og gjøre det mulig for borestrengen å være tilgjengelig for å utslukke brønnen og gjenopprette brønnsirkulasjonen ved nyinnkopling, er det meget tilrådelig at det hele utføres slik at det blir mulig å henge opp borestrengen på et sett av rørlukkehoder. Dette oppnås ved å bringe et oppsatt tverrsnitt av borestrengen til hvile på et sett av rørlukkehoder på undersiden av lukkehodene med avskjæringsskjerm.

For brønnfunksjoner av denne art vil det være nødvendig å kjenne til beliggenheten av et spesifikt parti av borestrengen med en nøyaktighet på omkring en meter over enhver dybde opptil 3000 m.

Ytterligere eksempler hvor det er viktig å kjenne den nøyaktige beliggenhet av utstyr er ved utprøvning av BOP-utstyret, utprøvning av brønnhodet, strøm-ningsutprøvning av brønnen, brønnsparkregulering, brønngjenomstrømning og utprøvning av ventilforgreninger mellom brønnhodet og BOP.

Det er følgelig et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe utstyr som gjør det mulig å overvinne de ovenfor angitte problemer og gjøre det mulig for operatøren av boreutstyr å få kjennskap til den nøyaktige beliggenhet av en streng, som kan være i bevegelse, i forhold til et visst avsnitt av brønnen, BOP eller brønnhode ved ethvert gitt tidspunkt.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det frembrakt en anordning for å bestemme i sann tid beliggenheten av utstyr inne i en utboring idet denne anordning omfatter: en sensor for å innhente data som angir de fysiske egenskaper og profiler av utstyr som blir ført inn i utboringen,

avfølingsmidler som i bruk er plassert inne i utboringen og omfatter en boringssensor for å bestemme data som vedrører minst én fysisk egenskap eller profilen for utstyret ved et gitt tidspunkt,

en datalagringsinnretning for å registrere de innhentede data og de bestemte data, og

sammenligningsutstyrfor å sammenligne de innhentede data med de bestemte data for derved å fastslå hvilken del av utstyret som avføles av boringssensoren.

Fortrinnsvis omfatter informasjonsinnføringen på datainngangsmidlene lengde, form og/eller diameter for komponenter som utgjør vedkommende utstyr og føres inn i eller ut av utboringen. Mange komponenter kan ha flere diameterforandringer over sin lengdeutstrekning og det er viktig at all slik informasjon legges inn på datainngangsmidlene.

I henhold til foreliggende oppfinnelse frembringes det således en anordning ved hjelp av hvilken det er mulig å registrere det nøyaktige signaturprofil for vedkommende utstyr når det føres inn i eller ut av borebrønnen, og en sensor som befinner seg på det relevante sted i utboringen gir da informasjon angående forandringer av en kjent fysisk egenskap for utstyret. Ved å sammenligne de avfølte data og de kjente data, vil det være mulig å finne frem til hvilken del av utstyret som befinner seg nær inntil den lavereliggende sensor og derved også beliggenheten av utstyret i forhold til BOP og brønnhodet.

Informasjonsinnføringen på datainngangsmidlene omfatter fortrinnsvis også avstanden mellom diameterforandringene, enten langs en enkelt komponent eller mellom diametre på tilstøtende komponenter. Sensoren fastlegger fortrinnsvis form og/eller diameter av utstyret ved et gitt tidspunkt.

Avfølingsmidlene omfatter fortrinnsvis midler for å bestemme avstanden mellom påfølgende diameterforandringer.

Anordningen omfatter videre en avfølingsinnretning for å bestemme vand-ringsretningen av utstyret i utboringen og dette kan utgjøre en del av nedhullssen-soren eller en fartøysbasert sensor.

Denne anordning kan brukes på en underjordisk utboring med et brønn-hode utstyrt med en tilkoplet BOP-enhet, som da i sin tur har et tilkoplet stigerør, som da videre er forbundet med en borerigg utstyrt med en teleskopisk skjøt, en derrik, en vandrende blokk/kompensator og trekkverk.

Fortrinnsvis er en ytterligere sensor i bruk plassert i det øvre parti av det stigerør som er festet til fartøyet for derved å bestemme utstyrets profil etter hvert som det føres inn i stigerørutstyret.

Videre er det å foretrekke at en vandrende sensor er plassert på teleskopforbindelsen for å måle teleskopforbindelsens bevegelse mellom det flytende bore-fartøy og den øvre ende av det stigerør som er leddforbundet med sjøbunnen eller for å beregne vandrebevegelsen ut i fra en linevandringssensor på en stramnings-line for stigerøret.

En annen variabel er bevegelsen i derriken mellom forbindelsen til utstyret og fartøyet og som forårsakes av trekkverkets kompensatorutslag og arbeidsfunk-sjon. En sensor plassert på den nedre del av kompensatoren i forhold til derriken vil da kunne vurderes. En fysisk innretning ville da kunne være utført for å overvåke kompensatorens utslag ved hjelp av en vandrende sensor og å registrere vandreblokkens posisjon i forhold til derriken. En fremgangsmåte er da å overvåke linevandringen av borelinen fra trekkverket til vandreblokken, idet det tas med i beregningen antallet foreliggende liner over trekkverktrinser for å kunne utlede den sanne vandringsavstand.

Datainngangsinnretningen utgjøres fortrinnsvis av en ytterligere sensor av den type som anvendes i utboringen og den vil derfor være i stand til å måle nøy-aktig diametrane og lengdeutstrekningene av alt utstyr som drives eller trekkes gjennom borefartøyets boregulv. Denne informasjon kan forbedres ved å henvise til detaljerte produktspesifikasjoner, som da vil kunne omfatte indre diametre, for-bindelsestyper, fasthet og identifiseringsnummer. Dette vil da kunne opprette kryssreferanse mellom det som faktisk er ført inn og det som er registrert for å kjø-res inn.

Med nøyaktig kjennskap til utstyrets signaturprofil samt ytterligere informasjon, vil sensoren i utboringen aktivt overvåke utstyrets bevegelse i forhold til sen-sorens fastlagte posisjon og derfor også i forhold til brønnhodet. Ved å kombinere disse to informasjonskilder med brønnen, brønnhodet, BOP-konfigurasjonsdata, vil beliggenheten av en hvilken som helst del av utstyret kunne angis i forhold til et hvilket som helst punkt i brønnen.

Ved bruk av en mikroprosessor for å samordne denne informasjon og vedkommende data, kan en aktiv levendegjort visuell fremstilling så frembringes på en visuell fremvisningsinnretning, slik som en monitor, ved valg av skalaer som er best egnet for drift av de ønskede avsnitt av brønnutstyret.

Denne oppfinnelsesgjenstand som er blitt beskrevet i forhold til en under-sjøisk utborings-BOP, kan like godt anvendes på BOP-enheter for overhaling, en ledningskabel eller BOP-enheter for kveilet rørledning. Likeledes kan utstyret sørge for arbeidsprosesser på ledning, kabel eller kveilet rørledning ved å registrere lengden av den kabel som føres forbi en linevandringssensor.

En overflatesensor, hvilket vil si en sensor på boreriggen, kan være anordnet for å registrere lengdeutstrekningen av de enkelte deler som utgjør utstyret. Grunnen til dette er at under visse omstendigheter kan en seksjon av det utstyr som føres inn i utboringen, utgjøres av flere rørledningsenheter, som når de for-bindes med hverandre, vil ha en kontinuerlig ytre diameter (hvilket vil si vektrør og foringsrør som ligger i flukt med hverandre på utsiden). Overflatesensoren kan da registrere deres lengdeutstrekninger etter hvert som skjøtene dannes, skjønt en strengsensor lenger ned i stigerøret ikke ville være i stand til å registrere noen diameter- eller form-forandring.

Så snart brønnhodet med overflateforingsstreng, BOP og stigerørutstyr er kjørt inn, kan påfølgende foringsstrenger og utboringsstrengene som anvendes for å utbore den neste seksjon av hullet, også registreres. Dette vil gjøre det mulig å oppnå en nøyaktig heving av boringsenheter innenfor foringen i brønnen i en hvilken som helst dybde og fastlegges etter hvert som foringsstrenger føres inn og sementeres på innsiden av den tidligere foring.

Evnen til utboringssensorene til utforming og orientering innebærer at når det utføres visse arbeidsoppgaver nede i borehullet, kan antallet dreininger av utstyret registreres i BOP-føleren, istedenfor å måtte lite på kjennskap til det antall omdreininger som har funnet sted på jordoverflaten. Problemet med å bare for-holde seg til den informasjon som mottas fra overflaten, er at det faktisk kan fore-ligge en viss relativ vridning av det utstyr som kjøres inn, slik at f.eks. ti omdreininger på jordoverflaten bare tilsvarer fem omdreininger ved sensoren.

Ved å kombinere en kjennskap til den tid en streng har befunnet seg i sin posisjon og hvor meget den er blitt dreiet, kan sannsynlige nedslitningsprosesser i stigerøret eller i det forede brønnhull forutsies, og vil da kunne reduseres.

De foreliggende en eller flere nedhullssensorer vil da fortrinnsvis være plassert i en gjenvinnbar del av LRP/stigerørs-utstyret, slik at avtrykksområdet av BOP/stigerøret derved blir mulig med lettere vedlikehold, betjening og reparasjo-ner. I tillegg er intet fråkoplings- og opprettelses-grensesnitt påkrevd sammenlig-net med et BOP-stakkmontert sensorutstyr.

Et utførelseseksempel for foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: fig. 1 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom visse seksjoner av en underjordisk brønn som utbores ved hjelp av et flytende fartøy, og hvori det da er vist vedkommende brønn, brønnhode, underjordisk BOP, stigerør og borerigg som til sammen omfatter foreliggende oppfinnelsesgjenstand,

fig. 2 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom boreriggens øvre parti i fig. 1,

fig. 3 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom en typisk underjordisk BOP, slik den er angitt i fig. 1,

fig. 4 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom den viste BOP-enhet i fig. 1 under normal utboring,

fig. 5 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom BOP i fig. 1 ved starten av en nødfrakopling,

fig. 6 og 7 viser skjematiske lengdesnitt gjennom den angitte BOP-enhet i fig. 1 under nødfrakopling,

fig. 8 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom BOP-enheten i fig. 1 etter nødfrakoplingen,

fig. 9 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom en del av BOP-enheten i fig. 1 etter nødfrakoplingen, og som viser status for lukkehodene og ventilene,

fig. 10 viser et vertikalt og skjematisk tverrsnitt gjennom et utførelseseksem-pel for en sensor som kunne vært brukt som en del av foreliggende oppfinnelsesgjenstand, og

fig. 11 angir et horisontalt skjematisk tverrsnitt gjennom sensoren i fig. 10.

En borerigg 2, en undersjøisk BOP-sammenstilling 10 og en brønnhode-sammenstilling 11 er vist skjematisk i fig. 1-3. En brønnhodesammenstilling 11 er utformet ved den øvre ende av en utboring nedover i sjøbunnen 12 og er utstyrt med et brønnhodehus 13. BOP-sammenstillingen 10 utgjøres i dette eksempel av en nedre BOP-stigerørspakning (LRP) 15 og en BOP-stakk 16. LRP 15 og BOP-stakken 16 er sammenkoplet på en slik måte at det vil dannes en kontinuerlig utboring 17 fra den nedre ende av BOP-stakken gjennom den øvre ende av brønn-hodet LRP. Den nedre ende av BOP-stakken 16 er da forbundet med den øvre ende av brønnhodehuset 13 og avtettet på plass. Den øvre ende av LRP 15 be-står av en bøyelig skjøt 20 som er forbundet med en stigerørtilpasser 28, som da i sin tur er tilkoplet et stigerør 19. Stigerøret 19 forbinder da BOP-sammenstillingen 10 med en overflaterigg 2.

Inne i utboringen 17 og stigerøret 19 er det anordnet en rørledningsstreng

21. En slik streng er sammensatt av et antall komponenter av forskjellige typer, og da inkludert en enkel rørledning, skjøtelegemer, boreledningsutstyr, og kan videre ha koplet til sin nedre ende, et utprøvningsverktøy, en borkrone eller en enkel innretning som muliggjør strømning av ønskede fluider fra brønnen. Et utførelseseks-empel for brønnhodehuset 13 er vist med en slitasjebøssing 22 og et antall brønn-foringer 23, som da på forhånd er blitt satt inn i brønnhodet og som løper videre

innover i hullet i sjøbunnen 12.

BOP-stakken er utstyrt med et antall ventilinnretninger for å lukke både utboringen 17 og/eller strengen 21, og disse omfatter da nedre rørlukkehoder 30, midlere rørlukkehoder 31, øvre rørlukkehoder 32 samt avskjærende blind-lukkehoder 33. Disse fire sett lukkehoder omslutter høyttrykkssonen i BOP-stakken 16 og de er i stand til å motstå de høyeste trykk. De nedre, midlere og øvre rørlukke-hoder er utført slik at de kan lukke seg rundt strengen 21. Lukkehodene er imidlertid bare innrettet for å kunne lukke seg rundt en spesifikk diameter av borestrengen, f.eks. en rørseksjon med diameter på 5 tommer (125 mm), og det er derfor viktig å kjenne til f.eks. i tilfelle en nødutkopling, om vedkommende lukkehoder befinner seg rett overfor en egnet seksjon av borestrengen 21, eller dette eventuelt ikke er tilfelle, for å gjøre det mulig for lukkehodene å lukkes korrekt og derved opprette en avtetning.

Når de nedre 30, de midtre 31 og de øvre 32 rørlukkehoder er lukket, mens utboringen 17 eravtettet, vil utboringen i borestrengen 21 fremdeles være åpen. De avstengende blindlukkehoder 33 er da konstruert slik at når de utløses, vil de kunne skjære gjennom borestrengen 21 og opprette en enkelt barriere mellom det oppoverrettede trykksatte borefluid og overflaten.

Ovenfor de avstengende blindlukkehoder 31 er det opprettet et nedre ringstykke 34 og et øvre ringstykke 35, og disse kan også danne tetning rundt borestrengen 21 i lukket tilstand og frembringe en sone med middels trykk.

Lavtrykkssonen befinner seg på oversiden av det øvre ringstykke 35 og in-kluderer den bøyelige skjøt 20, stigerøradapteren 28 og stigerøret 19. Den lav-trykkavstengende innretning i denne sone avstenger bare det hydrostatiske trykk fra det fluid som tilbakeholdes i utboringen som er åpen mot overflaten.

Med utstrekning fra overflateriggen 2 til BOP-sammenstillingen 10 befinner seg struperen 40 og strupeledninger41 forføring av fluid til eller fra BOP. Strupeledningen 41 befinner seg i dette utførelseseksempel i fluidkommunikasjon med utboringen 17, og i dette utførelseseksempel på tre steder, hvor hvert slikt sted har en enkelt gren som styres av et par ventiler (se fig. 3). De øverste ventiler utgjør indre 45 og ytre 46 gassutslippsåpninger, og den gren som de er plassert i forlø-per til utboringen 17 under det øvre ringstykke 35. Strupeledningen 40 forløper med passasje inn og ut av gassutslippsåpninger gjennom en strupningsutprøv-ningsventil 47 og løper inn i utboringen 17 over øvre, indre 48 og ytre 49 strupningsventiler på oversiden av de midtre rørlukkehoder 31 samt via nedre, indre 50 og ytre 51 strupningsventiler på undersiden av de nedre rørlukkehoder 30.

På den motsatte side av BOP-stakken er slukkeledningen 41 utstyrt med en slukkeutprøvningsventil 52 før slukkelinjen 41 løper inn i utboringen 17 på to steder, hvor atter hver av disse forløper via et ventilpar, nemlig øvre, indre 54 og ytre 55 strupeventiler, henholdsvis nedre, indre 56 og ytre 57 slukkeventiler. Den øvre gren befinner seg mellom de øvre rørlukkehoder 32 og de avsperrande blindlukkehoder 33, mens den nedre gren ligger mellom de nedre 30 og de midtre 31 rørluk-kehoder.

Boreriggen 2 er forbundet med stigerøret 19 ved hjelp av en teleskopforbindelse 6 (se fig. 2). I dette utførelseseksempel er den øvre ende 61 av teleskopforbindelsen 60 forskjøvet vertikalt fra den nedre overflate av boregulvet 62 på riggen 2, og som sådan, og med utstrekning fra undersiden av boregulvet, er det anordnet en ytre trommel 64 for en teleskopforbindelse og som danner avtettende inn-grep 61. Etter hvert som boregulvet beveges vertikalt i forhold til en ytre trommel 64 for den teleskopiske forbindelse, kan den indre trommel 63 gli inni et fordyp-ningsparti i den ytre trommel 64. Den teleskopiske forbindelse 60 er opphengt fra boregulvet 62 ved hjelp av stigerørtrekk-kabler 65 som over kabeltrinser 84 er forbundet med bevegelseskompenserende stramningsenheter (ikke vist). Den øvre ende av den indre trommel 63 er forbundet med et bøyelig skjøteledd 66, som i sin tur danner awikssammenstillingen 67 som strekker seg på undersiden av boregulvet 62. Avvikssammenstillingens ringstykke 68 er anordnet for å avtette utboringen 17, hvis nødvendig. Boreslam som passerer oppover stigerøret 19 blir rettet gjennom et slamutløp 69 og en strømningsnippel 70. Strupningsenheten og slukke- eller drepeledningene 40, 41 er koplet til hver sin bøyelige strupnings- og bøyelig slukkeledning 71, 72, som forløper frem til hoveddekket 73 på boreriggen 2 og er koplet til manifolden og et høyttrykks pumpeutstyr.

På oversiden av boregulvet 62 befinner det seg en derrik 74 som understøt-ter et sett av linetrinser 75, som samlet er kjent som kroneblokken. Vandreblokken 76 er koplet til en kompensator og eventuelt en øvre drivsammenstilling 77, som i sin tur er forbundet med strengen 21. Kroneblokken 75 og vandreblokken 76 er innbyrdes forbundet ved hjelp av en kabel 79 som er koplet inn på trekkverk 78.

Et antall sensorer inngår i BOP-enheten 10 og boreriggen 2. Disse omfatter en stigerørtilpasset objektsensor 80 for utboringen og som er plassert i den øvre ende av LRP-enheten 15 og en objektsensor 81 for teleskopforbindelsens utboring og som befinner seg ved den øvre ende av den indre trommel 63. Hver av disse sensorer kan detektere diameter, form og orientering for den streng 21 som ligger innenfor sensoren og de kan videre overføre vedkommende informasjon elektronisk til en sentralisert dataoppsamlingsenhet og en mikroprosessor (ikke vist). Sensorene 80 og 81 frembringer derunder en rekke gode resultater som kan brukes for å bestemme beliggenheten av strengen 21 ved ethvert gitt tidspunkt. Objektsensoren 81 for teleskopskjøtens utboring frembringer spesielt en sekvens av måleresultater, spesielt slike som gjelder diametre, diameterforandringer, form og orientering av strengen 21, etter hvert som den drives inn i stigerøret 19 og oppretter så referansedata for senere sammenligning. Den stigerørtilpassende objektsensor 80 for utboringen detekterer diametre og diameterforandringer, formen og orienteringen av strengen 21 etter hvert som den passerer sensoren 80 i nærheten av BOP 10. Ved å sammenligne rekkefølgen av diameterverdier og diameterforandringer som måles av den stigerørtilpassede objektsensor for utboringen med de referansedata som avgis av objektsensoren 81 forteleskoputboringen, vil pro-sessoren på boreriggen være i stand til å bestemme hvilken seksjon av borestrengen som befinner seg inne i BOP-enheten ved ethvert gitt tidspunkt.

BOP-enheten 10 kan også være utstyrt med lukkehode-vandringssensorer 90 som er plassert innenfor de nedre 30, midtre 31 og øvre 32 rørledningslukke-hoder, samt på de avskjærende blindlukkehoder 33. I tillegg kan ringstykke-vandringssensorer 91 være anordnet på de nedre 34 og øvre 35 ringstykker. Spesielt kan sensorene fastslå for hvert av lukkehodene om vedkommende hode er eller ikke er blitt aktivert, og i aktivert tilfelle, om vedkommende lukkehode eller ringstykke befinner seg i korrekt posisjon for å kunne utføre avtetning rundt strengen 21.

Ytterligere sensorer kan anordnes for å måle andre bevegelser, slik som riggens stampebevegelse, som da vil påvirke beliggenheten av strengen i forhold til BOP-enheten.

En stampningssensor 86 er f.eks. anordnet mellom boregulvet 62 og teleskopforbindelsens ytre trommel 61 for å ta i betraktning de variasjoner som skriver seg fra riggens stampebevegelse. I tillegg inngår en mekanisk vandresensor i kompensator/oppdrev-sammenstillingen 77 for å ta med i beregningen kompensatorens bevegelse. Posisjonen av vandreblokken 76 vil være kjent ut i fra bruk av en linevandringssensor 85 i trekkverket 78.

Et eksempel som beskriver hvorledes utstyret kan arbeide er vist i fig. 4-8. Det eksempel som er tatt her utgjøres av en nødsfrakopling av fartøyet fra brøn-nen mellom BOP-stakken og LRP-enheten.

Fig. 4 viser et lengdesnitt gjennom BOP-enheten i det tilfelle en borestreng 21 arbeider i en vanlig utboringsmodus og roterer. I denne situasjon kan den stige-rørtilpassede objektsensor 80 for utboringen diktere forandringer i diameteren av verktøyforbindelsen 92, og da i dette tilfelle diameterøkning, og denne informasjon vil da bli overført til datalagringsutstyr (ikke vist). I dette utførelseseksempel frembringes diameterforandringen ved verktøyskjøten 92 av en seksjon hvor diameteren forandres gradvis fra den mindre hovedrørdiameter til den større diameter av skjøten 92. I dette tilfelle er begge sider av verktøyskjøten påført samme profil, men i det tilfelle forskjellige profiler er blitt brukt på hver sin side av verktøyskjøten 92, vil det være mulig å bestemme i hvilken retning borestrengen 21 beveget seg når den passerte sensoren 80 ut i fra detektering av profilformen for diameterforandringen. I tillegg kan en ytterligere sensor eller en rekke vertikale sensorer (ikke vist) være anordnet for å avføle retning og bevegelsesstrekning for vandringen av borestrengen 21. Muligheten for å få kjennskap til bevegelsesretning og bevegel-sesavstand er av vesentlig viktighet når det gjelder å bestemme den seksjon av strengen som befinner seg nær inntil sensoren 80, og således hvilken profil som fortiden befinner seg i BOP-enheten.

Etter bestemmelse av plasseringen av borestrengen 21 inne i BOP-enheten 10, og derfor om eventuelle verktøyskjøter foreligger eller ikke, viser fig. 5-8 hvorledes en nødfrakopling sikkert kan utføres. I dette utførelseseksempel overvåkes en roterende borestreng 21 av sensoren 80, og verktøyskjøten 92 kan da observe-res til å være i bevegelse i forhold til BOP. Plasseringen og driftsstatus for lukkehodene og ringstykkene kan bekreftes, og da ved bruk av sensorene 90 og 91 til å befinne seg i fullt tilbaketrukne posisjoner.

Når en rask regulert nødfrakopling er påkrevd, er borestrengen 21 plukket

opp inntil verktøyskjøten 92 befinner seg på oversiden av de nedre rørlukkehoder 30 og rotasjonen er stoppet. Borestrengen 21 holdes i denne posisjon og det utle-des bekreftelse om at verktøyskjøten befinner seg på oversiden av de angitte lukkehoder. De nedre rørlukkehoder 30 blir så lett lukket, og de sensorer 90 som er

tilkoplet de nedre rørlukkehoder 30 kan da bekrefte den korrekte lukking av lukkehodene på borestrengen 21. De nedre rørlukkehoder 30 blir lukket bare under lavt driftstrykk i dette prosesstrinn.

Borestrengen 21 blir nå nedsenket slik at verktøyskjøten 92 hviler på oversiden av de nedre rørlukkehoder 30, som nå vil understøtte borestrengen (fig. 6). Dette kan da detekteres ved tap av borestrengens vekt, slik den registreres på overflaten. I dette prosesstrinn blir da fullt lukningstrykk så påført på de nedre rør-lukkehoder 30. Sensorene 90 kan da atter bekrefte at lukkehodene er fullstendig lukket omkring borestrengen 21. Hvis slike foreligger, kan lukkehodelåser (ikke vist) utløses for å hindre de nedre rørlukkehoder 30 fra å bli drevet til åpen stilling.

En lignende prosess kan så utføres på de øvrige rørlukkehoder, hvis diameteren av borestrengen på oversiden av lukkepunktet for de øvre rørlukkehoder 32 er egnet for dette (se fig. 7).

Derpå kan så blindlukkehodene 33 lukkes for avsperring, hvilket avskjærer borestrengen 21 med den øvre del trukket opp. Atter kan dette bekreftes ved bruk av sensoren 90. Lukkehodelåsene kan også nå aktiveres, hvis slike foreligger.

Den nedre stigerørpakke 15 kan så koples fra BOP-stakken 16 og trukket klar av de gjenværende underjordiske komponenter (fig. 8).

Den for tiden benyttede fremgangsmåte er å ta ut borestrengens posisjon fra utborernes telleregistrering og derpå ta i betraktning stampning, fartøyets dyp-gående, vandreblokkens posisjon, legge merke til om riggen er forskjøvet fra sin midtposisjon og derpå anslå verktøyskjøtenes posisjoner. Ved bruk av boreutstyr- ets deteksjonssystem som driver en boregulvmonitor, og anvisning av en visuell fremvisning, kan boreren visuelt observere vedkommende situasjon ved ethvert gitt tidspunkt. Fig. 9 viser en typisk uttrukket fremvisning som vil kunne vises frem på en boregulvmonitor (ikke vist) og gir da en fremvisning av nedre 30, midtre 31 og øvre 32 rørlukkehoder etter at en nødfrakopling er blitt utført. I dette eksempel er de nedre 30 og de midtre 31 variable rørlukkehoder blitt lukket mot den mindre diameter av hovedborestrengen 21, og lukkehodelåsen vil da befinne seg i lukket stilling. I tillegg vil de avskjærende blindlukkehoder 33 også befinne seg i lukket tilstand, og atter vil lukkehodelåsen være i lukket stilling. De midtre rørlukkehoder 31 er imidlertid ikke blitt utløst, og lukkehodelåsene vil da fremdeles være i åpen stilling. Denne form for utprøvning vil kunne utføres ved ethvert prosesstrinn innenfor nødfrakoplingsprosedyren for å sikre at hvert lukkehode og ringstykke befinner seg i korrekt posisjon for vedkommende trinn i lukkeprosessen. Fig. 10 og 11 viser et nærbilde av en av objektsensorene 80 eller 81 for utboringen. En slik sensor er en elektronisk, magnetisk sensor som kan fastslå elektronisk og nøyaktig diameteren av et legeme inne i utboringen 17 og dets plasser-ing i utboringen, hvilket vil si om rørledningsstrengen eller -strengene befinner seg på den ene side av utboringen, hvilket da angir at det kan hende at boreriggen ikke befinner seg vertikalt over borehodet. En signaturprofil av strengen som helhet kan oppnås av utboringsobjektsensoren 81 på overflaten, og denne kan da sammenlignes med den observerte strengprofil som fastlegges av den stigerørtil-passede objektsensor 80 for utboringen.

Etter hvert som borestrengen 21 føres nedover gjennom hver av sensorene 80, 81, blir en profil generert for diametervariasjonene, og ved å sammenligne data fra utboringsobjektsensoren 81 på overflaten med de målte data fra den sti-gerørtilpassede objektsensor 80 for utboringen, vil det være mulig å fastslå hvilken seksjon av borestrengen 21 som befinner seg inne i BOP-enheten. Hvis nødven-dig, kunne ytterligere boreobjektsensorer være plassert i andre posisjoner inne i BOP eller i selve stigerøret.

Objektsensoren for borehullet er utformet for bruk av et ikke-metallisk legeme 100, eventuelt utformet fra et epoksymateriale, hvori det er montert et sett av sendere 101 og mottakere 102. Disse sendere og mottakere er koplet til en mikroprosessor (ikke vist). Ved bruk av en elektrisk puls som utsendes av senderne 101, vil et uniformt elektrisk felt kunne overvåkes av mottakerne 102 i det tilfelle intet objekt befinner seg i sensorfeltet. Når imidlertid en gjenstand, slik som en borestreng, trenger inn i dette felt, vil feltflukslinjen 103 bli forstyrret, og hver mottaker 102 kan da overvåke forandringen av det elektriske felt når det gjelder å avføle ikke-metalliske gjenstander, og frekvensen varieres. Dette gjør det mulig for mikro-prosessoren å beregne nærheten og formen av vedkommende gjenstand i forhold til hver av mottakerne og således kunne fastslå gjenstandens størrelse, form, orientering og posisjon inne i utboringen.

Claims (14)

1. Anordning for å bestemme i sann tid beliggenheten av utstyr inne i en utboring (17), karakterisert vedat anordningen omfatter: en sensor (81) for å innhente data som angir de fysiske egenskaper og profiler av utstyr (21) som blir ført inn i utboringen (17), avfølingsmidler som i bruk er plassert inne i utboringen og omfatter en boringssensor (80) for å bestemme data som vedrører minst én fysisk egenskap eller profilen for utstyret (21) ved et gitt tidspunkt, en datalagringsinnretning for å registrere de innhentede data og de bestemte data, og sammenligningsutstyrfor å sammenligne de innhentede data med de bestemte data for derved å fastslå hvilken del av utstyret som avføles av boringssensoren (80).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat sensoren (81) er anordnet for å motta informasjon som angår lengde, form og/eller diametre av utstyr som føres inn i eller ut av utboringen.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller krav 2, karakterisert vedat sensoren (81) er anordnet for å ta imot informasjon som omfatter avstanden mellom forskjellige diameterforandringer på et enkelt utstyr som føres inn i utboringen.

4. Anordning som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert vedat boringssensoren (80) er innrettet for å bestemme diameter og/eller form for vedkommende utstyr ved et gitt tidspunkt.

5. Anordning som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert vedat avfølingsmidlene videre omfatter en innretning for å bestemme avstanden mellom påfølgende diameterforandringer.

6. Anordning som angitt i et hvilket som helst av de forutgående krav,karakterisert vedat avfølingsmidlene omfatter en retningssensor for å bestemme bevegelsesretningen for utstyret (21) inne i utboringen (17).

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert vedat avfølingsmidlene omfatter en andre boringssensor for å bestemme utstyrets diameter.

8. Anordning som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert vedat den videre omfatter en innretning for å bestemme en avstand som er tilbakelagt av utstyret som er ført inn i eller ut av utboringen (17).

9. Anordning som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert vedat sammenligningsutstyret omfatter en mikroprosessor.

10. Anordning som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert vedat utboringen (17) utgjøres av en undersjøisk utboring og anordningen videre omfatter et brønnhode (11), en utblåsningssikring (10) forbundet med brønnhodet, et stigerør (19) som forbinder BOP med en borerigg (2), hvor boreriggen omfatter en vandrende blokk/kompensator (76) festet til en derrik (74), et trekkverk (78) og en teleskopforbindelse (60) som forbinder stigerøret med boreriggen.

11. Anordning som angitt i krav 10, karakterisert vedat den videre omfatter en vandrende sensor (86) på teleskopforbindelsen for å bestemme den relative bevegelse mellom stigerøret (19) og boreriggen (2).

12. Anordning som angitt i enten krav 10 eller 11, karakterisert vedat den videre omfatter en vandrende sensor (86) for å bestemme den relative bevegelse mellom den øvre ende av stigerøret og boreriggen.

13. Anordning som angitt i et av kravene 10-12, karakterisert vedat sammenligningsutstyr er anordnet for å bestemme posisjonen til utstyret (21) i forhold til et fast punkt på sjøbunnen.

14. Anordning som angitt i et av de forutgående krav, karakterisert vedat den videre omfatter visuelle fremvisningsmidler for å vise frem utboringsinformasjon for en bruker.