NO337795B1

NO337795B1 - Method and Apparatus for Handling Fluids During a Submarine Drill or Riserless Drilling Operation

Info

Publication number: NO337795B1
Application number: NO20110569A
Authority: NO
Inventors: Harald Hufthammer; Tom Hasler
Original assignee: Ikm Cleandrill As
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2016-06-27
Also published as: GB201320057D0; WO2012140446A2; GB2506285B; NO20110569A1; GB2506285A; WO2012140446A3

Description

Boreapparatur og - fremgangsmåte Drilling equipment and - method

Den forliggende oppfinnelsen gjelder apparatur og fremgangsmåter for anvendelse i boreoperasjoner under vann, og spesielt apparatur og fremgangsmåter for å bore undersjøiske brønner for den industrien som driver med hydrokarbonleting og - produksjon. Aspekter ved oppfinnelsen vedrører apparatur og fremgangsmåter som minimerer utslipp av forurensinger til et undersjøisk miljø ved boring under vann. The present invention concerns apparatus and methods for use in drilling operations under water, and in particular apparatus and methods for drilling underwater wells for the industry engaged in hydrocarbon exploration and production. Aspects of the invention relate to apparatus and methods that minimize the release of pollutants into an underwater environment when drilling under water.

Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention

Boring på havbunnen, som har formål av vitenskapelige eller tekniske undersøkelser, eller for hydrokarbonleting og -produksjon, innebærer typisk rotasjon av en borkrone på enden av en borestreng (eller borerør), som strekker seg fra en boreplattform til en borkrone. Et typisk boresystem, som blir brukt til boring i dype partier av en undersjøisk brønn, er skjematisk vist i Figur IA og blir generelt benevnt med 100. Borefluid (referert til som boreslam) blir pumpet fra riggen 102 og ned gjennom borestrengen 104 til borkronen 106. Borefluidet oppfyller en rekke forskjellige funksjoner, innbefattet det hydrostatiske trykket for å kunne regulere inngang av fluider fra formasjonen og inn i brønnhull et 110, smøring av borkronen, holde borkronen avkjølt under boringen, og frakte partikulært materiale så som borkaks oppover og ut av brønnen og vekk fra borkronen 106. Under hoveddelen av boreoperasjonen strekker borestrengen 104 seg fra riggen 102 til borkronen og gjennom et stigerør 112, som er koplet til brønnhodet 114 via et oppsett for utblåsningssikring 116. Stigerøret 112 kopler brønnen til riggen og danner en lukket sløyfe for borefluidet. Borefluid og -kaks som kommer ut fra brønnhull et 110 blir fraktet opp i ringrommet mellom stigerøret og borerøret, og går i retur til riggen for prosessering, gjenbruk, lagring og/eller behandling. Seabed drilling, which has the purpose of scientific or engineering research, or for hydrocarbon exploration and production, typically involves the rotation of a drill bit at the end of a drill string (or drill pipe), which extends from a drilling platform to a drill bit. A typical drilling system, which is used for drilling in deep parts of a subsea well, is shown schematically in Figure IA and is generally referred to as 100. Drilling fluid (referred to as drilling mud) is pumped from the rig 102 down through the drill string 104 to the drill bit 106 The drilling fluid fulfills a number of different functions, including the hydrostatic pressure to regulate the entry of fluids from the formation into the wellbore 110, lubrication of the bit, keeping the bit cool during drilling, and transporting particulate material such as cuttings up and out of the well. and away from the drill bit 106. During the main part of the drilling operation, the drill string 104 extends from the rig 102 to the drill bit and through a riser 112, which is connected to the wellhead 114 via a blowout protection setup 116. The riser 112 connects the well to the rig and forms a closed loop for the drilling fluid. Drilling fluid and cuttings that come out of wellbore 110 are transported up into the annulus between the riser and the drill pipe, and return to the rig for processing, reuse, storage and/or treatment.

Figur IB viser skjematisk et typisk boresystem 120, som blir brukt til å bore det øverste partiet 118 av brønnhullet 110, som blir referert til som «topphullet». Når topphullspartiet 118 blir boret, er det ikke installert noe stigerør mellom havbunnen og boreriggen 102, og det finnes ingen kanal for å føre borefluider tilbake fra brønnhullet til overflaten, og boreslam og -kaks blir sluppet ut til undervannsmiljøet. Figure IB schematically shows a typical drilling system 120, which is used to drill the upper part 118 of the well hole 110, which is referred to as the "top hole". When the tophole portion 118 is drilled, no riser is installed between the seabed and the drilling rig 102, and there is no channel to return drilling fluids from the wellbore to the surface, and drilling mud and cuttings are discharged to the underwater environment.

Oppsett av denne type for topphullsboring byr på en rekke kommersielle og miljømessige problemer for operatører. For det første vil det kunne oppstå forurensinger på grunn av utslipp av borefluider og borkaks som kommer ut fra brønnhullet og inn i miljøet. Borefluidene kan for eksempel være vannbaserte, oljebaserte, eller syntetiske, som alle vil kunne inneholde forbindelser som er skadelige for det marine livet og tilstanden for undervannssystemet. I tillegg vil borefluidene i seg selv kunne være forurenset med hydrokarboner eller andre materialer fra formasjonen, og det er ikke ønskelig med deres tilstedeværelse i det marine miljøet. Regelverket for den industrien som befatter seg med hydrokarbonleting og -produksjon har stadig større fokus på de mulige skadelige virkningene på miljøet. Boreoperatører blir globalt utfordret av regelverk for å forbedre den miljømessige ytelsen ved offshore boreoperasjoner. I mange tilfeller vil borekonsesjon for undersjøiske brønner være avhengig av at det kan dokumenteres svært lave utslipp eller null-utslipp av materialer til sjøs. Setups of this type for tophole drilling present a number of commercial and environmental problems for operators. Firstly, pollution could occur due to the discharge of drilling fluids and cuttings that come out of the wellbore and into the environment. The drilling fluids can, for example, be water-based, oil-based, or synthetic, all of which may contain compounds that are harmful to marine life and the condition of the underwater system. In addition, the drilling fluids themselves could be contaminated with hydrocarbons or other materials from the formation, and their presence in the marine environment is not desirable. The regulations for the industry that deals with hydrocarbon exploration and production increasingly focus on the possible harmful effects on the environment. Drilling operators are globally challenged by regulations to improve the environmental performance of offshore drilling operations. In many cases, a drilling license for undersea wells will depend on documenting very low emissions or zero emissions of materials at sea.

For det andre vil typiske topphulls boreoperasjoner kunne kreve store volumer med borefluid, som er dyrt å produsere og vanskelig å frakte til offshoreplasser. Det er derfor ønskelig å gjenvinne borefluid ved behandling, og benytte gjenbruk hvor dette vil kunne være passende. Secondly, typical tophole drilling operations may require large volumes of drilling fluid, which is expensive to produce and difficult to transport to offshore locations. It is therefore desirable to recover drilling fluid during treatment, and use reuse where this would be appropriate.

Selv om disse utfordringene er innlysende av forskjellige driftsmessige og kommersielle grunner for topphulls boreoperasjoner, søker boreoperatører også å utvikle boresystemer som er fullstendig uten stigerør, hvor hele brønnen vil bores uten et stigerør. I slike boresystemer, hvor det ikke er stigerør, blir de ovenfor beskrevne problemene forsterket, etter hvert som det vil bli større mengder borefluider som skal slippes ut i havet. Although these challenges are obvious for various operational and commercial reasons for tophole drilling operations, drilling operators are also seeking to develop completely riserless drilling systems, where the entire well will be drilled without a riser. In such drilling systems, where there are no risers, the problems described above are intensified, as there will be larger quantities of drilling fluids to be discharged into the sea.

US 4149603 beskriver et system for slamretur uten stigerør. Systemet omfatter en slamsump som er koplet til et nedsenket brønnhode og som bærer en mengde med slam over brønnhodet. En toppåpning tillater at et borerør går inn i sumpen og går gjennom sumpen inn i brønnen. Sjøvann er i stand til å gå inn i det øvre partiet av sumpen gjennom toppåpningen, men bare så langt som til den øvre overflaten av slammet. En pumpeanordning blir brukt til å pumpe slam gjennom slangen og tilbake til overflaten, hvor pumpen blir driftet i en avhengighet til det registrerte nivået av slam og kaks som holdes oppe innenfor sumpen. US 4149603 describes a system for sludge return without a riser. The system comprises a mud sump which is connected to a submerged wellhead and which carries a quantity of mud above the wellhead. A top opening allows a drill pipe to enter the sump and pass through the sump into the well. Seawater is able to enter the upper part of the sump through the top opening, but only as far as the upper surface of the mud. A pumping device is used to pump sludge through the hose and back to the surface, where the pump is operated in dependence to the recorded level of sludge and cake held up within the sump.

EP 1694941 Al, WO 05/049958 og NO 318767 Bl beskriver begge en anordning for fjerning og filtrering av borefluid tilsvarende det som er beskrevet i US 4149603. Systemet i EP 1694941 B1 og NO 318767 B1 sies å forbedre det systemet som er beskrevet i US 4149603, ved å innbefatte et filter for å filtrere dispergert materiale, så som svellende leire eller steiner fra boreslammet. Filtre i returstrømledninger for slammet er også beskrevet i US 4410425 og US 4599172. EP 1694941 A1, WO 05/049958 and NO 318767 B1 both describe a device for removing and filtering drilling fluid corresponding to that described in US 4149603. The system in EP 1694941 B1 and NO 318767 B1 is said to improve the system described in US 4149603, by including a filter to filter dispersed material, such as swelling clay or rock from the drilling mud. Filters in return flow lines for the sludge are also described in US 4410425 and US 4599172.

De ovenfor beskrevne systemer av tidligere teknikk adresserer ikke på en passende måte de temaene som vedrører forurensinger og kontaminanter som slippes ut i et undervannsmiljø. Foreksempel, verken US 4149603 eller EP 1694941 adresserer problemet med kontaminanter som går oppover gjennom systemet med borerøret. Spesielt vil boreslammet kunne danne en film på borerøret, som deretter blir utsatt for sjøvann etter hvert som borerøret blir trukket tilbake. Det er verdt å merke seg at det åpne systemet i EP 1694941 er konstruert for å kunne gjenvinne 80 til 90 % av borefluidet, hvor store partikler som ikke kan passere gjennom filteret tillates å strømme over gjennom den åpne toppen på utstyret og inn til havet. Slike konfigurasjoner er derfor begrenset i deres anvendelse for lav- eller nullutslipps fluidavfall. The above described prior art systems do not adequately address the issues relating to pollutants and contaminants released into an underwater environment. For example, neither US 4149603 nor EP 1694941 address the problem of contaminants traveling up through the drill pipe system. In particular, the drilling mud will be able to form a film on the drill pipe, which is then exposed to seawater as the drill pipe is withdrawn. It is worth noting that the open system in EP 1694941 is designed to recover 80 to 90% of the drilling fluid, where large particles that cannot pass through the filter are allowed to flow through the open top of the equipment and into the sea. Such configurations are therefore limited in their application for low or zero discharge fluid waste.

US 3943997 beskriver en rotasjonsboirngsanordning og fremgangsmåte der brønn-verktøy slik som stabilisatorer vaskes når de trekkes ut av brønnhullet i en konvensjonell overflateboringsoperasjon. Anordningen er installert på en øvre sikkerhetsventil umiddelbart under rotasjonsbordet ved overflaten. US 2007/0256839 beskriver en rengjøringsenhet for å rengjøre materie fra yttersiden av et borerør. Rengjøringsenheten er posisjonert ved overflaten. US 3943997 describes a rotary drilling device and method in which well tools such as stabilizers are washed when they are pulled out of the wellbore in a conventional surface drilling operation. The device is installed on an upper safety valve immediately below the rotary table at the surface. US 2007/0256839 describes a cleaning unit for cleaning matter from the outside of a drill pipe. The cleaning unit is positioned at the surface.

Det er generelt et behov for å forbedre den miljømessige ytelsen i offshore boreoperasjoner og redusere borefluidsavfall. There is generally a need to improve the environmental performance in offshore drilling operations and reduce drilling fluid waste.

Det er et mål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en apparatur og/eller en fremgangsmåte for en boreoperasjon som fjerner, eller i det minste begrenser, en eller flere ulemper ved de tidligere foreslåtte systemene. It is an aim of the invention to provide an apparatus and/or a method for a drilling operation which removes, or at least limits, one or more disadvantages of the previously proposed systems.

Det er et videre mål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et undersjøisk boresystem, som er egnet for anvendelse i topphulls- og/eller stigerørsløse boreoperasjoner, og som reduserer utslipp av borefluider og/eller -kaks til miljøet. Det er et mål ved minst en utførelsesform ved oppfinnelsen å tilveiebringe et boresystem som har vesentlig null utslipp av borefluider og/eller borkaks til miljøet. It is a further aim of the invention to provide a subsea drilling system, which is suitable for use in tophole and/or riserless drilling operations, and which reduces discharge of drilling fluids and/or cuttings into the environment. It is a goal of at least one embodiment of the invention to provide a drilling system that has essentially zero emissions of drilling fluids and/or drilling cuttings into the environment.

Andre mål og formål med oppfinnelsen vil bli innlysende ut ved å lese den følgende beskrivelsen. Other aims and purposes of the invention will become obvious by reading the following description.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

I et første aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en apparatur for å håndtere fluider i løpet av en operasjon med undersjøisk topphull eller riserløs boring, hvor apparaturen er konfigurert for undersjøisk plassering og omfatter et legeme som definerer et langsgående gjennomgående hull og som har en første øvre ende som er konfigurert for å ta i mot en borestreng, og en andre nedre ende som er konfigurert for å ta i mot borefluider fra et brønnhull, et første utløp til legemet som er konfigurert for å bli koplet til en kanal for å tilveiebringe en strømningsbane for å frakte borefluider som sirkulerer gjennom apparatet til et sted som er fortrengt fra legemet, hvor apparaturen omfatter et delsystem for rensing som er konfigurert for å fjerne forurensinger fra en borestreng som går gjennom apparaturen i de undersjøiske omgivelsene. In a first aspect, the present invention provides an apparatus for handling fluids during a subsea tophole or riserless drilling operation, wherein the apparatus is configured for subsea placement and comprises a body defining a longitudinal through hole and having a first upper end configured to receive a drill string, and a second lower end configured to receive drilling fluids from a wellbore, a first outlet to the body configured to be coupled to a conduit to provide a flow path for transporting drilling fluids circulating through the apparatus to a location displaced from the body, the apparatus comprising a cleaning subsystem configured to remove contaminants from a drill string passing through the apparatus in the subsea environment.

I et andre aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å håndtere borefluider i løpet av en topphull eller riseløs boreoperasjon under vann, der fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe et legeme som definerer et langsgående gjennomgående undersjøisk brønnhull ved et sted på havbunnen, føre en borestreng gjennom legemet mellom det undersjøiske brønnhullet og de undersjøiske omgivelsene, ta i mot borefluid inn i legemet fra det undersjøiske brønnhullet, og rette borefluidet til en kanal som er koplet til et utløp til legemet, frakte borefluidet gjennom kanalen til et sted som er fortrengt fra legemet, og rense borestrengen ved posisjonen til et undersjøisk brønnhull som er over utløpet for å fjerne materialer fra borestrengen. In another aspect, the present invention provides a method for handling drilling fluids during a tophole or riserless underwater drilling operation, the method comprising providing a body defining a longitudinally continuous subsea wellbore at a location on the seabed, passing a drill string through the body between the subsea wellbore and the subsea environment, receiving drilling fluid into the body from the subsea wellbore, and directing the drilling fluid to a conduit connected to an outlet to the body, transporting the drilling fluid through the conduit to a location displaced from the body, and clean the drill string at the position of a subsea wellbore that is above the outlet to remove materials from the drill string.

Foretrukkede utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i kravene 2 - 9 og 11 - 14. Det beskrives en apparatur for håndtering av borefluider i løpet av en undersjøisk boreoperasjon, hvor apparaturen omfatter: et legeme som definerer et langsgående gjennomgående hull og som har en første ende som er konfigurert for å ta i mot en borestreng, og en andre ende som er konfigurert for å ta i mot borefluider fra et brønnhull; Preferred embodiments of the invention are stated in claims 2 - 9 and 11 - 14. An apparatus for handling drilling fluids during a subsea drilling operation is described, where the apparatus comprises: a body which defines a longitudinal through hole and which has a first end which is configured to receive a drill string, and a second end configured to receive drilling fluids from a wellbore;

et første utløp til legemet som er konfigurert for å bli koplet til en kanal for å tilveiebringe en strømningsbane for transport av borefluider til et sted som er fortrengt fra legemet; hvor a first outlet to the body configured to be coupled to a channel to provide a flow path for transporting drilling fluids to a location displaced from the body; where

apparaturen omfatter et delsystem for rensing som er konfigurert for fjerne forurensinger fra en borestreng som går gjennom apparaturen. the apparatus includes a cleaning subsystem configured to remove contaminants from a drill string passing through the apparatus.

Ved å tilveiebringe et delsystem for rensing av borestrengen, vil apparaturen kunne begrense passasje av forurensinger inn i undervannsmiljøet, som er knyttet til en boreoperasjon. By providing a subsystem for cleaning the drill string, the equipment will be able to limit the passage of contaminants into the underwater environment, which is linked to a drilling operation.

Innen denne konteksten er forurensinger hvilke som helst stoffer fra boreoperasjonen (eller relaterte operasjoner for brønnbygging eller -komplettering), av hvilken tilstedeværelse i undervannsmiljøet er uønsket. Forurensingene innbefatter borefluider, borkaks, steinfragmenter, leirematerialer fra brønnen, hydrokarboner og/eller andre materialer fra formasjonen, faste stoffer som er forurenset med hydrokarbonfluider eller kompletteringsfluider og sementpartikler. Forurensingene vil for eksempel kunne trekkes opp gjennom apparaturen med borestrengen, eller vil kunne stige opp fra grenseflaten mellom borefluidene og et vannivå innenfor apparaturen. Within this context, contaminants are any substances from the drilling operation (or related operations for well construction or completion), the presence of which in the underwater environment is undesirable. The contaminants include drilling fluids, cuttings, rock fragments, clay materials from the well, hydrocarbons and/or other materials from the formation, solids that are contaminated with hydrocarbon fluids or completion fluids and cement particles. The contaminants will, for example, be able to be pulled up through the equipment with the drill string, or will be able to rise from the interface between the drilling fluids and a water level within the equipment.

Fortrinnsvis blir delsystemet for rensing konfigurert for å rette forurensingene mot utløpet. Forurensingene vil deretter kunne fraktes til et fjerntliggende sted sammen med borefluidene. Preferably, the purification subsystem is configured to direct the contaminants to the outlet. The contaminants can then be transported to a remote location together with the drilling fluids.

Fortrinnsvis blir rensesystemet konfigurert for å fjerne faste materialer og/eller filmer fra overflaten av en borestreng som passerer gjennom apparaturen. Av denne grunn vil faste stoffer og/eller filmer som har klebet seg til borestrengen under boreoperasjonen kunne bli fjernet fra strengens overflate og bli samlet opp i strømningsbanen for borefluidet. Preferably, the cleaning system is configured to remove solid materials and/or films from the surface of a drill string passing through the apparatus. For this reason, solids and/or films that have adhered to the drill string during the drilling operation may be removed from the surface of the string and be collected in the flow path of the drilling fluid.

Fortrinnsvis blir delsystemet for rensing, eller en komponent av dette, aksielt fordelt fra den øvre enden av legemet, og vil derfor kunne utføre en rensingsfunksjon nedenfor et punkt hvor borestrengen går ut fra legemet. Således vil en borestreng som kommer ut fra apparaturen (det vil si, som blir trukket ut fra borehullet) kunne bli renset før den går ut fra apparaturen og blir eksponert for undervannsmiljøet. Preferably, the subsystem for cleaning, or a component thereof, is axially distributed from the upper end of the body, and will therefore be able to perform a cleaning function below a point where the drill string exits the body. Thus, a drill string that comes out of the apparatus (that is, which is pulled out of the borehole) will be able to be cleaned before it leaves the apparatus and is exposed to the underwater environment.

Rensesystemet vil i det minste delvis kunne være anordnet mellom utløpet og den første øvre enden av legemet. På denne måten vil delsystemet for rensing kunne lede forurensinger nedover i apparaturen mot utløpet (og vekk fra den første øvre enden). The cleaning system will be at least partially arranged between the outlet and the first upper end of the body. In this way, the purification subsystem will be able to direct contaminants down the apparatus towards the outlet (and away from the first upper end).

Delsystemet for rensing vil kunne innbefatte en eller flere mekaniske renseanordninger, som vil kunne innbefatte en eller flere børster, skrapere eller stripperringer. Fortrinnsvis omfatter den ene eller de flere mekaniske renseanordningene en komponent eller en flerhet av komponenter som strekker seg innover og inn i det gjennomgående hullet. Mer foretrukket, strekker komponenten eller flerheten av komponenter seg innover og inn i det gjennomgående hullet til en posisjon hvor den kommer i kontakt med en borestreng som passerer gjennom apparaturen. Komponenten eller flerheten av komponenter vil kunne definere en åpning for passasjen for en borestreng. The subsystem for cleaning may include one or more mechanical cleaning devices, which may include one or more brushes, scrapers or stripper rings. Preferably, the one or more mechanical cleaning devices comprise a component or a plurality of components that extend inwards and into the through hole. More preferably, the component or plurality of components extend inwardly into the through hole to a position where it contacts a drill string passing through the apparatus. The component or plurality of components will be able to define an opening for the passage of a drill string.

Alternativt, eller i tillegg til, vil delsystemet for rensing kunne innbefatte en anordning for å spyle fluid. Fortrinnsvis omfatter anordningen for å spyle fluid en eller flere stråler som er arrangert for å rette fluid på en borestreng som passerer gjennom apparaturen. Anordningen for å spyle fluid vil kunne ta i mot et fluid valgt fra: sjøvann, boreslam; kjemiske rensefluider; eller en kombinasjon av ovenstående. Alternatively, or in addition, the subsystem for cleaning could include a device for flushing fluid. Preferably, the device for flushing fluid comprises one or more jets which are arranged to direct fluid onto a drill string passing through the apparatus. The device for flushing fluid will be able to receive a fluid selected from: seawater, drilling mud; chemical cleaning fluids; or a combination of the above.

Apparaturen vil kunne omfatte et deksel som vesentlig lukker den øvre enden. Innenfor denne konteksten betyr «vesentlig lukker» at faste partikler, så som stein og borkaks som er til stede i borefluidene, ikke er i stand til å passere under normale driftsforhold. Dekslet vil derfor kunne utføre en inneholdende funksjon for forurensinger: Spesielt vil dekslet kunne ha som funksjon å inneholde forurensinger som er fjernet fra borestrengen og/eller som vil kunne stige opp fra grenseflaten mellom borefluidene og vannet. Dette vil tillate at forurensingene blir inneholdt i apparaturen, og deretter blir fraktet til et fjerntliggende sted gjennom utløpet. Dette legger til rette for anvendelser på boresystemer med null utslipp. The apparatus will be able to comprise a cover which substantially closes the upper end. In this context, "substantially occlusive" means that solid particles, such as rock and cuttings present in the drilling fluids, are unable to pass under normal operating conditions. The cover will therefore be able to perform a containment function for contaminants: In particular, the cover will be able to contain contaminants that have been removed from the drill string and/or that will be able to rise from the interface between the drilling fluids and the water. This will allow the contaminants to be contained within the apparatus and then transported to a remote location through the outlet. This facilitates applications on drilling systems with zero emissions.

Dekslet vil kunne innbefatte en eller flere børster, skrapere eller stripperringer. Fortrinnsvis omfatter dekslet en komponent eller en flerhet av komponenter som strekker seg innover og inn i det gjennomgående hullet. Den radielle lengden, stivheten, plasseringens tetthet og/eller den langsgående spredningen av komponenten eller flerheten av komponentene vil kunne velges ut for å tilveiebringe en tilstrekkelig renseeffekt på borerøret og for å forhindre at faste partikler, så som stein og borkaks, kommer ut fra apparaturen, uten å vesentlig å forhindre passasje av borerøret og annet verktøy som er nødvendig for å passere gjennom apparaturen. The cover may include one or more brushes, scrapers or stripper rings. Preferably, the cover comprises a component or a plurality of components which extend inwards and into the through hole. The radial length, stiffness, location density and/or longitudinal spread of the component or plurality of components may be selected to provide a sufficient cleaning effect on the drill pipe and to prevent solid particles, such as rock and drill cuttings, from exiting the apparatus , without significantly preventing the passage of the drill pipe and other tools necessary to pass through the apparatus.

Apparaturen vil kunne omfatte en første seksjon, som er definert av legemet, en mekanisk renseanordning og et deksel, som vil kunne anordnes mellom utløpet og den øvre enden av legemet. Spyleanordningen vil kunne være i det minste delvis konfigurert til å lede fluid til borestrengen i den første seksjonen. The apparatus could comprise a first section, which is defined by the body, a mechanical cleaning device and a cover, which could be arranged between the outlet and the upper end of the body. The flushing device may be at least partially configured to direct fluid to the drill string in the first section.

Et andre utløp vil kunne tilveiebringes i den første seksjonen, som vil være konfigurert til å bli koplet til et sted som er fortrengt fra legemet. Apparaturen vil derfor kunne lede fluider fra den første seksjonen til kanalen. Apparaturen vil videre kunne omfatte et ventilarrangement for å styre strømmen fra første og/eller andre utløp. A second outlet may be provided in the first section, which will be configured to be connected to a location displaced from the body. The apparatus will therefore be able to direct fluids from the first section to the channel. The apparatus will also be able to include a valve arrangement to control the flow from the first and/or second outlet.

Fortrinnsvis omfatter apparaturen en pumpe for å hjelpe til for strømmen av borefluider fra legemet, og vil også kunne omfatte en returledning som blir plassert nedstrøms for strømningsbanen. Preferably, the apparatus includes a pump to assist the flow of drilling fluids from the body, and will also be able to include a return line that is placed downstream of the flow path.

Strømningsbanen for å frakte borefluider er fortrinnsvis av tilstrekkelige dimensjoner til å kunne tillate at faste partikler, innbefattet steiner og borkaks, blir fraktet til det fjerntliggende stedet. Pumpen, kanalen og returledningen vil derfor kunne velges ut for å kunne ta i mot de største partiklene som blir fanget i borefluidet, slik at det ikke er nødvendig med noen filtreringsmidler. The flow path for transporting drilling fluids is preferably of sufficient dimensions to allow solid particles, including rocks and cuttings, to be transported to the remote location. The pump, the channel and the return line will therefore be able to be selected to be able to receive the largest particles that are trapped in the drilling fluid, so that no filtering agents are necessary.

Alternativt, eller i tillegg til, vil apparaturen kunne omfatte et eller flere filtre, som vil kunne være plassert langt vekk fra legemet (for eksempel i kanalen eller integrert med pumperammen) eller vil kunne være inne i eller integrert med legemet. Alternatively, or in addition, the apparatus could include one or more filters, which could be located far away from the body (for example in the channel or integrated with the pump frame) or could be inside or integrated with the body.

Apparaturen vil kunne bli konfigurert til å bli koplet til et undersjøisk brønnhode. Alternativt vil apparaturen kunne bli konfigurert til å bli montert på havbunnen, for eksempel via en sokkel med tapper. The equipment will be able to be configured to be connected to a subsea wellhead. Alternatively, the equipment could be configured to be mounted on the seabed, for example via a plinth with studs.

Det beskrives en framgangsmåte for å håndtere fluider under en boreoperasjon under vann, hvor fremgangsmåten omfatter å: tilveiebringe et legeme som definerer et langsgående gjennomgående hull ved et sted på havbunnen; A method is described for handling fluids during an underwater drilling operation, the method comprising: providing a body defining a longitudinal through hole at a location on the seabed;

føre en borestreng gjennom legemet; passing a drill string through the body;

ta i mot borefluid inn i legemet fra brønnhodet, og lede borefluidet til en kanal som er koplet til et utløp for legemet; receiving drilling fluid into the body from the wellhead, and directing the drilling fluid to a channel connected to an outlet for the body;

frakte borefluidet gjennom kanalen til et sted som er fortrengt fra legemet; og rense borestrengen på et sted som er ovenfor utløpet for å fjerne materialer fra borestrengen. transporting the drilling fluid through the conduit to a location displaced from the body; and cleaning the drill string at a location upstream of the outlet to remove materials from the drill string.

I henhold til et tredje aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en framgangsmåte for å bore en undersjøisk brønn, hvor fremgangsmåten omfatter å: tilveiebringe et legeme som har et langsgående gjennomgående hull på havbunnen; tilveiebringe en borestreng som strekker seg fra en boreplattform til havbunnen gjennom vannkolonnen, slik at minst en del av borestrengen blir eksponert for miljøet på havbunnen; According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for drilling a subsea well, the method comprising: providing a body having a longitudinal through hole on the seabed; providing a drill string extending from a drilling platform to the seabed through the water column, so that at least a portion of the drill string is exposed to the seabed environment;

føre borestrengen gjennom legemet; passing the drill string through the body;

bore en brønnhull seksjon mens borefluid blir pumpet gjennom borestrengen og samle opp retur av borefluid fra legemet; drilling a wellbore section while drilling fluid is pumped through the drill string and collecting return drilling fluid from the body;

trekke ut borestrengen fra brønnhullet gjennom legemet; og extracting the drill string from the wellbore through the body; and

rense borestrengen for å fjerne materialer fra en del av borestrengen før den går ut fra legemet. clean the drill string to remove materials from a portion of the drill string before it exits the body.

Utførelsesformer av andre og tredje aspekt av oppfinnelsen vil kunne omfatte de foretrukne eller valgfrie særtrekkene av det første aspektet ved oppfinnelsen og vice versa. Embodiments of the second and third aspects of the invention may include the preferred or optional features of the first aspect of the invention and vice versa.

I henhold til et fjerde aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en apparatur for å kunne håndtere borefluider under en boreoperasjon under vann, hvor apparaturen omfatter: et legeme som definerer et langsgående gjennomgående hull og som har en første ende som er konfigurert for å ta i mot en borestreng, og en andre nedre ende som er konfigurert for å ta i mot borefluider fra et brønnhull; According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for handling drilling fluids during an underwater drilling operation, the apparatus comprising: a body defining a longitudinal through hole and having a first end configured to take towards a drill string, and a second lower end configured to receive drilling fluids from a wellbore;

apparaturen omfatter et deksel som vesentlig lukker legemet rundt en borestreng som går gjennom apparaturen ved dens øvre ende for dermed å inneholde forurensinger fra en boreoperasjon; og the apparatus includes a cover which substantially closes the body around a drill string passing through the apparatus at its upper end to thereby contain contaminants from a drilling operation; and

hvor dekslet er konfigurert til å kunne tillate inntrengning av fluid fra utsiden av apparaturen og inn i den første øvre enden. where the cover is configured to allow the ingress of fluid from the outside of the apparatus into the first upper end.

Dekslet vil derfor kunne være «lekkende», slik at det ikke blir holdt oppe noe trykkdifferensiale mellom utsiden av apparaturen og innsiden av apparaturen. Med andre ord, dekslet danner ingen fluidtetning, og er ikke konstruert for å holde trykk i apparaturen. The cover will therefore be "leaky", so that no pressure differential is maintained between the outside of the apparatus and the inside of the apparatus. In other words, the cover does not form a fluid seal, and is not designed to maintain pressure in the apparatus.

Utførelsesformer av det fjerde aspektet ved oppfinnelsen vil kunne omfatte de foretrukne eller valgfrie særtrekkene av det første til tredje aspektet ved oppfinnelsen og vice versa. Embodiments of the fourth aspect of the invention may include the preferred or optional features of the first to third aspects of the invention and vice versa.

I henhold til et femte aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en apparatur for å håndtere borefluider under en boreoperasjon under vann, hvor apparaturen omfatter: et legeme som definerer et langsgående gjennomgående hull og som har en første ende som er konfigurert for å ta i mot en borestreng, og en andre nedre ende som er konfigurert for å ta i mot borefluider fra et brønnhull; According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for handling drilling fluids during an underwater drilling operation, the apparatus comprising: a body defining a longitudinal through hole and having a first end configured to receive toward a drill string, and a second lower end configured to receive drilling fluids from a wellbore;

hvor dekslet er konfigurert til å forhindre at det blir holdt oppe et trykkdifferensiale mellom utsiden av apparaturen og innsiden av apparaturen. wherein the cover is configured to prevent a pressure differential from being maintained between the outside of the apparatus and the inside of the apparatus.

Dekslet vil kunne bli konfigurert for å kunne tillate fluidinntrengning fra utsiden av apparaturen og inn den første øvre enden. The cover may be configured to allow fluid ingress from the outside of the apparatus into the first upper end.

Utførelsesformer av det femte aspektet ved oppfinnelsen vil kunne omfatte de foretrukne eller valgfrie særtrekkene av det første til fjerde aspektet ved oppfinnelsen og vice versa. Embodiments of the fifth aspect of the invention may include the preferred or optional features of the first to fourth aspects of the invention and vice versa.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Aspekter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen vil bli innlysende ved å lese den følgende detaljerte beskrivelsen av de foretrukne utførelsesformene og ved å referere til de tegningene som nå følger, hvor: Figurer IA og IB er skjematiske representasjoner av tidligere teknikks undersjøisk boresystemer for henholdsvis en dyp brønnseksjon og en topphulls brønnseksjon; Figur 2 er en skjematisk representasjon av et boresystem i samsvar med en første utførelsesform av oppfinnelsen; Figur 3 er en skjematisk representasjon av et boresystem i samsvar med en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen; og Figurer 4A og 4B er henholdsvis plan- og sideriss av en skraperkomponent som vil kunne bli brukt i oppfinnelsens utførelsesformer. Aspects and advantages of the present invention will become apparent by reading the following detailed description of the preferred embodiments and by referring to the drawings that now follow, in which: Figures IA and IB are schematic representations of prior art subsea drilling systems for a depth respectively well section and a top hole well section; Figure 2 is a schematic representation of a drilling system in accordance with a first embodiment of the invention; Figure 3 is a schematic representation of a drilling system in accordance with an alternative embodiment of the invention; and Figures 4A and 4B are plan and side views, respectively, of a scraper component which will be able to be used in embodiments of the invention.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Slik som beskrevet ovenfor, viser Figurer IA og IB boresystemer i henhold til tidligere teknikk, og danner ikke en del av den foreliggende oppfinnelsen. Figur 2 viser skjematisk et boresystem i henhold til en første utførelsesform av oppfinnelsen, som generelt er vist ved 200. Systemet 200 innbefatter en apparatur 202, som omfatter en et legeme 204 som definerer et langsgående gjennomgående hull 206. Apparaturen 202 blir konfigurert for en topphulls boreoperasjon, og innbefatter et koplingsstykke 208 for en sokkel med tapper (ikke vist), som er med eller uten et skjørt, og som trenger gjennom og ned i havbunnen, slik som vil kunne være kjent innen faget. As described above, Figures IA and IB show prior art drilling systems, and do not form part of the present invention. Figure 2 schematically shows a drilling system according to a first embodiment of the invention, which is generally shown at 200. The system 200 includes an apparatus 202, which includes a body 204 that defines a longitudinal through hole 206. The apparatus 202 is configured for a tophole drilling operation, and includes a connector piece 208 for a base with studs (not shown), with or without a skirt, and which penetrates and descends into the seabed, as would be known in the art.

Apparaturen innbefatter en første øvre ende 210 hvor det er tilveiebrakt en ledetrakt 212 for å hjelpe til med inngang for borerøret 214. En andre nedre ende 216 av apparaturen er i fluidkommunikasjon med topphullspartiet av brønnhullet (ikke vist) som blir boret. The apparatus includes a first upper end 210 where a guide funnel 212 is provided to aid in entry for the drill pipe 214. A second lower end 216 of the apparatus is in fluid communication with the tophole portion of the wellbore (not shown) being drilled.

Plassert mellom første og andre ende er det et utløp 218 som kopler det gjennomgående hullet til en kanal eller slange 220. En pumpe 222 tillater pumping av fluider og faste materialer fra apparaturen til et fjerntliggende sted via en returledning 224, slik som vil bli beskrevet nedenfor. Located between the first and second ends is an outlet 218 which connects the through hole to a channel or hose 220. A pump 222 allows pumping of fluids and solids from the apparatus to a remote location via a return line 224, as will be described below .

Apparaturen 202 omfatter også et delsystem for rensing, som generelt er vist som 230. Delsystemet for rensing er plassert mellom den første øvre enden 210 og utløpet 218, og har som funksjon å rense borerørets 214 overflate ved avbrudd, og forhindre gjennomgående passasje av faste partikler, slik at utslipp av borefluider og -materialer til det omgivende miljøet blir minimert eller eliminert etter hvert som borestrengen blir avbrutt og fjernet fra brønnhullet og apparaturen 202. The apparatus 202 also includes a subsystem for cleaning, which is generally shown as 230. The subsystem for cleaning is located between the first upper end 210 and the outlet 218, and has the function of cleaning the surface of the drill pipe 214 on interruption, and preventing the passage of solid particles through , so that discharge of drilling fluids and materials to the surrounding environment is minimized or eliminated as the drill string is interrupted and removed from the wellbore and the apparatus 202.

Delsystemet for rensing 230 omfatter et deksel 232 som er plassert ved eller i nærheten av apparaturens øvre ende 210. Dekslet har en senteråpning som tillater passasje av et borerør og annet verktøy som er nødvendig for å gå inn i brønnhullet, men lukker vesentlig den øvre enden av apparaturen 202 ved bruk. I denne konteksten betyr «vesentlig lukken> at faste partikler, så som steiner og borkaks som er til stede i borefluider, og som ved normale driftsforhold ikke er i stand til å komme gjennom fra det gjennomgående hullet 206 forbi dekselet 232. Dette er i motsetning til for eksempel det systemet som er vist i US 4149603 (som har en åpen passasjevei for borestrengen), og det arrangementet som er vist i EP 1694941 (som har en åpen topp for å kunne tillate at større partikler blir filtrert fra borefluidet som skal pumpes over toppen av enheten). Imidlertid er det ikke nødvendig for dekselet 232 å danne en fluidtetning med borerøret, og det er akseptabelt at sjøvann kommer inn i apparaturen gjennom dekselet 232. Faktisk er det i mange utførelsesformer foretrukket at dekselet ikke tilveiebringer en fullstendig fluidtetning, for å forhindre eventuell virkning på fluidtrykket i brønnhullet, eller skape interferens med bevegelsen i borestrengen ved boreoperasjoner. The cleaning subsystem 230 includes a cover 232 that is located at or near the upper end of the apparatus 210. The cover has a center opening that allows the passage of a drill pipe and other tools necessary to enter the wellbore, but substantially closes the upper end of the apparatus 202 during use. In this context, "substantially closed" means that solid particles, such as rocks and cuttings which are present in drilling fluids, and which under normal operating conditions are unable to pass through from the through hole 206 past the cover 232. This is in contrast for example the system shown in US 4149603 (which has an open passageway for the drill string), and the arrangement shown in EP 1694941 (which has an open top to allow larger particles to be filtered from the drilling fluid to be pumped above the top of the unit). However, it is not necessary for the cover 232 to form a fluid seal with the drill pipe, and it is acceptable for seawater to enter the apparatus through the cover 232. In fact, in many embodiments it is preferred that the cover does not provide a complete fluid seal, to prevent possible effects on the fluid pressure in the wellbore, or create interference with the movement of the drill string during drilling operations.

I denne utførelsesformen er dekslet 232 i form av børster som er festet til den innvendige veggen på apparaturen, og er vendt radielt innover for å komme i kontakt med borestrengen. Børstene omfatter et antall børstehår, og den radielle lengden, stivheten, plasseringstetthet og langsgående spredning av børstehårene blir valgt ut for å tilveiebringe tilstrekkelig renseeffekt på borerøret, og for å forhindre at faste partikler så som steiner og borkaks kommer ut fra apparaturen, uten vesentlig å hindre passasje for borerør og annet verktøy som er nødvendig for å passere gjennom apparaturen. Den radielle lengden på børstene er lengre enn den lengden som er nødvendig for å nå frem til borestrengen, og ved bruk vil de derfor bøye seg i en retning som er med borerørets bevegelse. In this embodiment, the cover 232 is in the form of brushes attached to the inner wall of the apparatus, and is turned radially inward to contact the drill string. The brushes comprise a number of bristles, and the radial length, stiffness, placement density and longitudinal spread of the bristles are selected to provide sufficient cleaning effect on the drill pipe, and to prevent solid particles such as rocks and drill cuttings from coming out of the equipment, without significantly prevent the passage of drill pipe and other tools necessary to pass through the equipment. The radial length of the brushes is longer than the length necessary to reach the drill string, and in use they will therefore bend in a direction that is with the movement of the drill pipe.

Delsystemet 230 for rensing omfatter også en mekanisk renseanordning 234, som er plassert mellom deksel 232 og utløp 218. Anordningen 234 i denne utførelsesformen omfatter også et arrangement med børster, som har en senteråpning for å kunne tillate passasje av borerøret 214. Den mekaniske renseanordningens 234 funksjon er å gi en mekanisk fjerning av boreavfall fra borerøret ved avbrudd for borerøret. I denne utførelsesformen blir anordningen 234 valgt ut slik at den vil ha andre mekaniske egenskaper enn dekselet 232. Anordningen blir valgt ut for å tilveiebringe et «løsere» feste med borerøret sammenlignet med dekselet 232, for å kunne fjerne store faste partikler fra borerøret og forhindre disse i å komme inn i det øvre partiet av apparaturen, men for å gjøre det lett å kunne tillate en strøm av fluid fra det øvre partiet av hovedkammeret i apparaturen. Slik som med deksel 232, vil børstene bøye i en retning av borerørets bevegelse ved bruk, i kraft av at den radielle lengden for børstene er lengere enn den lengden som er nødvendig for å nå frem til borestrengen. The subsystem 230 for cleaning also includes a mechanical cleaning device 234, which is placed between cover 232 and outlet 218. The device 234 in this embodiment also includes an arrangement of brushes, which has a central opening to allow the passage of the drill pipe 214. The mechanical cleaning device 234 function is to provide a mechanical removal of drilling waste from the drill pipe when the drill pipe is interrupted. In this embodiment, the device 234 is selected so that it will have different mechanical properties than the cover 232. The device is selected to provide a "looser" attachment to the drill pipe compared to the cover 232, in order to be able to remove large solid particles from the drill pipe and prevent these in entering the upper part of the apparatus, but to make it easy to allow a flow of fluid from the upper part of the main chamber of the apparatus. As with cover 232, the brushes will bend in a direction of drill pipe movement in use, by virtue of the radial length of the brushes being longer than the length necessary to reach the drill string.

Plassert mellom dekselet 232 og den mekaniske renseanordningen 234 er et det et spylesystem 236, som omfatter et antall dyser som er fordelt langs omkretsen og som er rettet radielt innover mot sentrum av det gjennomgående hullet 206. Spylesystemet 236 har som funksjon å rette fluid mot borerørets overflate, med en tilstrekkelig kraft til å kunne fjerne klebrige faste stoffer og filmer fra borerørets vegg. I denne utførelses-formen blir spylesystemet koplet til en tilførsel av sjøvann via en sjøvannspumpe, som tillater spyling av sjøvann mot røret ved et trykk og et volum som er tilstrekkelig til å kunne rense røret. Placed between the cover 232 and the mechanical cleaning device 234 is a flushing system 236, which comprises a number of nozzles which are distributed along the circumference and which are directed radially inwards towards the center of the through hole 206. The function of the flushing system 236 is to direct fluid towards the drill pipe surface, with sufficient force to be able to remove sticky solids and films from the wall of the drill pipe. In this embodiment, the flushing system is connected to a supply of seawater via a seawater pump, which allows seawater to be flushed against the pipe at a pressure and volume that is sufficient to be able to clean the pipe.

I alternative utførelsesformer ved oppfinnelsen er spylesystemet koplet til alternative fluidkilder. For eksempel kan sjøvann tilveiebringes fra en slange som løper fra overflaten eller fra en fjerntliggende lagringstank. Dysene kan være koplet til en tilførsel av boreslam, som vil kunne være en ren boreslamskilde tilført fra overflaten eller fra en lagringstank under vannet. Kjemikalier vil kunne bli tilført gjennom spylesystemet 236 for å forbedre renseeffekten, for eksempel glykol som blir tilført fra overflaten eller en lagringstank under vannet. Alternativt vil borefluider kunne tilveiebringes fra returledningen 224, for eksempel ved avledning av en del av strømmen fra en posisjon som er nedstrøms for pumpen 222. In alternative embodiments of the invention, the flushing system is connected to alternative fluid sources. For example, seawater can be provided from a hose running from the surface or from a remote storage tank. The nozzles can be connected to a supply of drilling mud, which could be a clean source of drilling mud supplied from the surface or from an underwater storage tank. Chemicals could be supplied through the flushing system 236 to improve the cleaning effect, for example glycol which is supplied from the surface or a storage tank under the water. Alternatively, drilling fluids could be provided from the return line 224, for example by diverting part of the flow from a position that is downstream of the pump 222.

Anvendelse av apparaturen i Figur 2 i en boreprosess vil nå bli beskrevet. Apparaturen 202 blir installert direkte på havbunnen før det bores, via en sokkel med tapper, som innbefatter en rørledning (ikke vist) som trenger ned i havbunnen. Borestrengen 214, som ved sin fjerneste ende innbefatter en nedihulls sammenstilling (ikke vist), blir senket ned fra riggen og ledet inn i apparaturen 202 via ledetrakten 212. Nedihulls sammenstillingen og borerøret går gjennom dekselet 232, som er tilstrekkelig kompatibelt til å kunne tillate passasje av borestrengen gjennom senteråpningen. Borestrengen går gjennom renseanordningen 234 på en tilsvarende måte og ned gjennom apparaturen til slamlinjen (ikke vist). Application of the apparatus in Figure 2 in a drilling process will now be described. The apparatus 202 is installed directly on the seabed before drilling, via a socket with studs, which includes a pipeline (not shown) which penetrates into the seabed. The drill string 214, which at its far end includes a downhole assembly (not shown), is lowered from the rig and guided into the apparatus 202 via the guide funnel 212. The downhole assembly and drill pipe pass through the casing 232, which is sufficiently compliant to allow passage of the drill string through the center opening. The drill string passes through the cleaning device 234 in a similar manner and down through the equipment to the mud line (not shown).

Under boring blir borefluider sirkulert ned gjennom borestrengen og utover gjennom åpningene i nedihulls sammenstillingen. Borefluidet går oppover i brønnhullet i et ringrom mellom borestrengen og veggen på brønnhullet, og inn i apparaturen 202. Borefluidet inneholder faste materialer, som innbefatter borkaks og steinfragmenter som kommer ut fra brønnhullet. During drilling, drilling fluids are circulated down through the drill string and out through the openings in the downhole assembly. The drilling fluid goes up into the wellbore in an annulus between the drill string and the wall of the wellbore, and into the apparatus 202. The drilling fluid contains solid materials, which include cuttings and rock fragments that come out of the wellbore.

Borefluid og faste materialer som kommer ut fra brønnhullet blir forhindret fra å gå gjennom og ut fra toppen av apparaturen ved delsystemet for rensing. Den mekaniske anordningen 234 forhindrer at borefluid og faste materialer går inn i et øvre parti av apparaturen 202, slik at hoveddelen av borefluidet og de faste materialene kommer ut fra apparaturen via utløp 218. Borefluider og dispergerte faste materialer kommer ut fra apparaturen via utløpet 218, bistått med suging fra pumpe 222, og blir pumpet til et fjerntliggende sted, som i dette tilfellet er til overflaten via en returledning 224. Drilling fluid and solids coming out of the wellbore are prevented from passing through and out of the top of the equipment by the cleaning subsystem. The mechanical device 234 prevents drilling fluid and solid materials from entering an upper part of the apparatus 202, so that the main part of the drilling fluid and the solid materials comes out of the apparatus via outlet 218. Drilling fluids and dispersed solid materials come out of the apparatus via outlet 218, assisted by suction from pump 222, and is pumped to a remote location, which in this case is to the surface via a return line 224.

Deksel 232 forhindrer oppadgående passasje av eventuelle borefluider og faste materialer som kommer inn i det øvre partiet av apparaturen. I særdeleshet blir dekselet konfigurert for å forhindre at faste partikler, så som borkaks og steinfragmenter, kommer ut fra den øvre enden av apparaturen og inn i det omgivende miljøet under vann. I tillegg blir spylesystemet 234 driftet for rette trykksatt sjøvann på borerørets overflate. Dette gir effekten av å fjerne eventuelle faste partikler som har klebet seg på borerøret, og eventuelle filmer som har blitt dannet på borerøret i løpet av boreoperasjonen. På grunn av sugeeffekten i pumpen 222 vil fluidene og fjernede forurensinger gå nedover gjennom den mekaniske renseanordningen 234 og blir fjernet sammen med hovedstrømmen av borefluider gjennom kanal 220. Cover 232 prevents the upward passage of any drilling fluids and solid materials entering the upper part of the apparatus. In particular, the cover is configured to prevent solid particles, such as sawdust and rock fragments, from exiting the upper end of the apparatus and into the surrounding underwater environment. In addition, the flushing system 234 is operated to direct pressurized seawater onto the surface of the drill pipe. This has the effect of removing any solid particles that have stuck to the drill pipe, and any films that have formed on the drill pipe during the drilling operation. Due to the suction effect in the pump 222, the fluids and removed contaminants will go down through the mechanical cleaning device 234 and will be removed together with the main flow of drilling fluids through channel 220.

Den ovenfor beskrevne fremgangsmåten for apparaturen har effekten av å gi en vesentlig begrensing på utslipp av materialer til undervannsmiljøet. Kanalen 220, pumpen 222 og returledningen 224 blir valgt ut for å kunne være i stand til å håndtere de største faste partiklene, innbefattet borkaks og steiner, som kommer ut fra brønn-hullet. Av denne grunn blir alt materiale fra brønnhullet ført tilbake til overflaten, slik at det er ingenting som blir igjen under vann, og det blir ingenting som blir sluppet ut til undervannsmiljøet. Videre, delsystemet for rensing blir driftet for å fjerne materialer fra borerørets overflate. Dette innbefatter klebrige faste materialer som har klebet seg på overflaten, og eventuelle filmer som har bygget seg opp på borerøret. Når borestrengen avbrytes ut fra brønnhullet, blir borestrengen renset før utgangen fra apparaturen og uten å være eksponert for undervannsmiljøet. The above-described procedure for the apparatus has the effect of significantly limiting the discharge of materials into the underwater environment. The channel 220, the pump 222 and the return line 224 are selected to be able to handle the largest solid particles, including cuttings and stones, that come out of the well hole. For this reason, all material from the wellbore is brought back to the surface, so that nothing is left underwater, and nothing is released into the underwater environment. Further, the cleaning subsystem is operated to remove materials from the drill pipe surface. This includes sticky solids that have stuck to the surface, and any films that have built up on the drill pipe. When the drill string is interrupted from the wellbore, the drill string is cleaned before leaving the equipment and without being exposed to the underwater environment.

Figur 3 er en skjematisk representasjon av et boresystem i henhold til en andre utførelsesform av oppfinnelsen. Systemet, som generelt blir benevnt som 300, er tilsvarende boresystemet 200, og vil kunne forstås ut fra Figur 2 og den medfølgende beskrivelsen, og samme særtrekk blir representert med like henvisningstall hvor nummeret økes med 100. Systemet 300 innbefatter en apparatur 302 som omfatter et legeme 304 som definerer et langsgående gjennomgående hull 306. Apparaturen 302 blir konfigurert for en boreoperasjon på et eksisterende undersjøisk brønnhode 307, for å øke brønnhullets dybde. På samme måte som med apparaturen 202, innbefatter apparaturen 302 et deksel 332, en mekanisk renseanordning 334, og et spylesystem 336. Dekselet 332 og den mekaniske renseanordningen 334 definerer til sammen et øvre parti 335 av apparaturen. Figure 3 is a schematic representation of a drilling system according to a second embodiment of the invention. The system, which is generally referred to as 300, is equivalent to the drilling system 200, and can be understood from Figure 2 and the accompanying description, and the same distinctive feature is represented by the same reference number where the number is increased by 100. The system 300 includes an apparatus 302 which comprises a body 304 defining a longitudinal through hole 306. The apparatus 302 is configured for a drilling operation on an existing subsea wellhead 307, to increase the depth of the wellbore. In the same way as with the apparatus 202, the apparatus 302 includes a cover 332, a mechanical cleaning device 334, and a flushing system 336. The cover 332 and the mechanical cleaning device 334 together define an upper part 335 of the apparatus.

Denne utførelsesformen er forskjellig fra den tidligere utførelsesformen ved at den innbefatter et par utløp 318a og 318b, som er koplet til henholdsvis første og andre åpninger på en tre-veis ventil 319. Utløp 318a er plassert under den mekaniske renseanordningen 334 i legemets hovedvolum 321, og utløp 318b er plassert mellom dekslet 332 og den mekaniske renseanordningen 334 slik at det er et utløp for apparaturens øvre parti 335. Tre-veis ventilen 319 er koplet til kanalen 320, som igjen er koplet til returledningen 324 via pumpen 322. This embodiment differs from the previous embodiment in that it includes a pair of outlets 318a and 318b, which are connected to first and second openings, respectively, of a three-way valve 319. Outlet 318a is located below the mechanical cleaning device 334 in the body's main volume 321, and outlet 318b is placed between the cover 332 and the mechanical cleaning device 334 so that there is an outlet for the upper part of the apparatus 335. The three-way valve 319 is connected to the channel 320, which in turn is connected to the return line 324 via the pump 322.

Utløpsparet 318a, 318b og tre-veis ventilen 319 vil sammen kunne tillate styring av fluidutløpsandelene fra det øvre partiet 335 og hovedvolumet 321. Tre-veis ventilen 319 kan tilveiebringe en justerbar eller fast blanding av strøm fra de respektive utløpene under drift, som for eksempel vil være avhengig av strømningshastigheten for direkte returer til brønnhullet, strømningshastigheten på innløpene i spylesystemet, eller driftsfasen. The outlet pair 318a, 318b and the three-way valve 319 will together allow control of the fluid outlet portions from the upper part 335 and the main volume 321. The three-way valve 319 can provide an adjustable or fixed mixture of flow from the respective outlets during operation, such as will depend on the flow rate for direct returns to the wellbore, the flow rate on the inlets in the flushing system, or the operating phase.

I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen (ikke illustrert), har utløp 318a og 318b dedikerte kanaler, pumper og/eller returledninger. I en slik utførelsesform blir en tre-veis ventil 319 utelatt, selv om utløpene 318a, 318b eventuelt vil kunne tilveiebringes med dedikerte choker/ventiler for styring av strømningshastigheter for fluid og kaks fra de respektive partiene i apparaturen. In an alternative embodiment of the invention (not illustrated), outlets 318a and 318b have dedicated channels, pumps and/or return lines. In such an embodiment, a three-way valve 319 is omitted, although the outlets 318a, 318b could possibly be provided with dedicated chokes/valves for controlling flow rates for fluid and cake from the respective parts of the apparatus.

Apparaturen 302 innbefatter også en sikt 326 og oppsamlingsanordning 328 som er plassert i kanalen 320. Sikten 326 har som funksjon å filtrere store faste partikler, så som steiner, fra kanalstrømmen for oppbevaring på havbunnen i oppsamlingsanordningen 328, for senere opphenting til overflaten ved anvendelse av bagger eller transportbeholdere. I den utførelsesformen som er vist, er sikten og oppsamlingsanordningen adskilt fra pumpen 322, selv om de i en alternativ utførelses-form vil kunne være integrert inn i en pumperamme. The apparatus 302 also includes a screen 326 and collection device 328 which is placed in the channel 320. The function of the screen 326 is to filter large solid particles, such as stones, from the channel flow for storage on the seabed in the collection device 328, for later collection to the surface using bags or transport containers. In the embodiment shown, the sieve and collection device are separate from the pump 322, although in an alternative embodiment they could be integrated into a pump frame.

Figurer 4A og 4B viser en alternativ mekanisk sammenstilling som vil kunne bli brukt i en annen utførelsesform av oppfinnelsen, i henholdsvis plan- og sideriss. Sammenstillingen, som generelt er vist med 500, omfatter et antall skrapende elementer 502 som dannes fra et plastisk, gummi- eller elastomerisk materiale. Sammenstillingen (som vil kunne bli brukt istedenfor eller i tillegg til børstene som danner dekslene 232, 332 og mekaniske renseanordninger 234, 334 i tidligere utførelsesformer) omfatter et arrangement av innad vendte kronblader eller blader som er festet til apparaturens innvendige overflate. Bladene blir dannet i flerfoldige lag 504, hvor de suksessive lagene er rotasjonsmessig forskjøvet i forhold til hverandre, slik at gapene 506 mellom de tilgrensende lag ikke er på linje. Sammenstillingen definerer en senteråpning 508 for passasje av borestrengen. De mekaniske egenskapene for sammenstillingen blir valgt ut slik at det er tilstrekkelig kompatibelt til å kunne utføre den ønskede rensefunksjonen og for å begrense passasje av faste partikler, uten betydelig forhindring for kjøring og avbrudd for borestrengkomponentene. Figures 4A and 4B show an alternative mechanical assembly which could be used in another embodiment of the invention, in plan and side views respectively. The assembly, generally shown at 500, includes a number of scraping elements 502 formed from a plastic, rubber or elastomeric material. The assembly (which may be used instead of or in addition to the brushes forming the covers 232, 332 and mechanical cleaning devices 234, 334 in previous embodiments) comprises an arrangement of inwardly facing petals or blades attached to the interior surface of the apparatus. The leaves are formed in multiple layers 504, where the successive layers are rotationally offset in relation to each other, so that the gaps 506 between the adjacent layers are not aligned. The assembly defines a center opening 508 for the passage of the drill string. The mechanical properties of the assembly are selected so that it is sufficiently compatible to be able to perform the desired cleaning function and to limit the passage of solid particles, without significant obstruction to travel and interruption of the drill string components.

Ytterligere alternative renseanordninger vil kunne bli brukt i andre aspekter ved oppfinnelsen. For eksempel vil apparaturen kunne bli tilveiebrakt med en eller flere gummi- eller elastomeriske stripperringer, som danner en åpning for passasje av borestrengen, og som har en tilstrekkelig kompatibilitet til å tilveiebringe en renseeffekt uten forhindring av kjøring og avbrudd for borestrengen og nedihulls sammenstillingen. Further alternative cleaning devices may be used in other aspects of the invention. For example, the apparatus could be provided with one or more rubber or elastomeric stripper rings, which form an opening for the passage of the drill string, and which have sufficient compatibility to provide a cleaning effect without hindering the running and interruption of the drill string and the downhole assembly.

Det vil være innlysende for en fagperson innen faget at særtrekk for de ovenfor beskrevne utførelsesformene ved oppfinnelsen vil kunne bli kombinert på andre måter enn de som er uttrykkelig beskrevet. For eksempel vil de forskjellige komponentene i delsystemene for rensingen kunne bli brukt om hverandre, og de særtrekkene som er spesifikke for de særskilte systemene 200 og 300 vil kunne bli innarbeidet i andre systemer enn de som er beskrevet her. For eksempel, selv om de beskrevne utførelsesformene blir montert på sokler med tapper eller brønnhoder, vil det være innlysende at alle utførelsesformer av oppfinnelsen kan bli tilpasset til enten et undersjøisk brønnhode eller en sokkel med tapper, med eller uten et skjørt og som trenger ned i havbunnen. It will be obvious to a person skilled in the art that special features of the above-described embodiments of the invention will be able to be combined in other ways than those expressly described. For example, the various components in the subsystems for the purification will be able to be used interchangeably, and the features that are specific to the separate systems 200 and 300 will be able to be incorporated into other systems than those described here. For example, although the described embodiments are mounted on studded pedestals or wellheads, it will be obvious that all embodiments of the invention can be adapted to either a subsea wellhead or a studded pedestal, with or without a skirt and which penetrates into the seabed.

Oppfinnelsen tilveiebringer en apparatur og en fremgangsmåte for å håndtere borefluider i løpet av en operasjon med undersjøisk boring. Apparaturen omfatter et legeme som definerer et langsgående gjennomgående hull og som har en første øvre ende for å kunne ta i mot en borestreng. En andre nedre ende er konfigurert for å ta i mot borefluider fra et brønnhull, og et utløp til legemet blir koplet til en kanal for å tilveiebringe en strømningsbane for å frakte borefluider til et fjerntliggende sted, så som en undersjøisk lagring eller til overflaten. Apparaturen omfatter et delsystem for rensing som er konfigurert for fjerne forurensinger fra en borestreng som går gjennom apparaturen. The invention provides an apparatus and a method for handling drilling fluids during a subsea drilling operation. The apparatus includes a body defining a longitudinal through hole and having a first upper end for receiving a drill string. A second lower end is configured to receive drilling fluids from a wellbore, and an outlet to the body is coupled to a conduit to provide a flow path for transporting drilling fluids to a remote location, such as a subsea storage or to the surface. The apparatus includes a cleaning subsystem configured to remove contaminants from a drill string passing through the apparatus.

Den foreliggende oppfinnelsen adresserer et behov for å forbedre miljøvernet i offshore boreoperasjoner, og for å redusere borefluidsavfall, ved å redusere utslipp av borefluider og/eller borkaks til miljøet. Oppfinnelsens utførelsesformer gjenvinner alle, eller vesentlig alle, forurensede materialer fra en boreoperasjon, og egner seg til boreoperasjoner med null utslipp. Oppfinnelsen har særskilt anvendelse for boreoperasjoner uten stigerør, så som topphulls boring og boring som er fullstendig uten stigerør. The present invention addresses a need to improve environmental protection in offshore drilling operations, and to reduce drilling fluid waste, by reducing emissions of drilling fluids and/or cuttings to the environment. Embodiments of the invention recover all, or substantially all, contaminated materials from a drilling operation, and are suitable for zero discharge drilling operations. The invention has particular application for drilling operations without a riser, such as top hole drilling and drilling that is completely without a riser.

Den foregående beskrivelsen av oppfinnelsen har blitt presentert for formål av å illustrere og beskrive, og er ikke ment å være uttømmende eller å begrense oppfinnelsen til den presise formen som er beskrevet. De beskrevne utførelsesformene ble valgt og beskrevet for best å kunne forklare prinsippene ved oppfinnelsen, og dens praktiske anvendelser, for dermed å gjøre det mulig for andre fagpersoner innen området å benytte oppfinnelser i forskjellige utførelsesformer og med forskjellige modifikasjoner som er egnet for den særskilte bruken som man kan tenke seg. Av denne grunn vil ytterligere modifikasjoner eller forbedringer kunne bli innlemmet uten å avvike fra det tiltenkte omfanget av oppfinnelsen her. The foregoing description of the invention has been presented for purposes of illustration and description, and is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form described. The described embodiments were chosen and described in order to best explain the principles of the invention, and its practical applications, so as to enable other persons skilled in the field to use the inventions in various embodiments and with various modifications suitable for the particular use which one can imagine. For this reason, further modifications or improvements may be incorporated without departing from the intended scope of the invention herein.

Claims

1. An apparatus (202, 302) for handling fluids during a subsea tophole or riserless drilling operation, wherein the apparatus is configured for subsea placement and characterized by comprising: a body (204, 304) defining a longitudinal through hole (206, 306) and having a first upper end (210) configured to receive a drill string, and a second lower end (216) configured to receive drilling fluids from a wellbore; a first outlet to the body (218, 318a) configured to be coupled to a channel to provide a flow path for carrying drilling fluids circulating through the apparatus to a location displaced from the body; wherein the apparatus comprises a subsystem for cleaning (230) which is configured to remove contaminants from a drill string passing through the apparatus in the subsea environment.

2. Apparatus according to claim 1, where the subsystem for cleaning (230) is at least partially arranged between the outlet (218, 318a) and the first upper end of the body (210).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, where the subsystem for cleaning (230) comprises one or more mechanical cleaning devices (234, 334).

Apparatus according to any one of the preceding claims, comprising a cover (232, 332) which substantially closes the upper end of the body (210).

Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the cleaning subsystem (230) comprises a flushing arrangement (236, 336) having one or more nozzles arranged to direct fluid onto a drill string passing through the apparatus (202 , 302).

6. Apparatus according to any one of the preceding claims, comprising a first portion defined by the body (202, 302), a mechanical cleaning device (234, 334) and a cover (232, 332), wherein the first the portion is arranged between the outlet (218, 318a) and the upper end of the body (210).

7. Apparatus according to claim 6, wherein the flushing arrangement (236, 336) is at least partially configured to direct fluid to the drill string in the first section.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, comprising a second outlet (318b) provided in the first portion, wherein the second outlet (318b) is configured to be connected to a channel (320) to provide a flow path for to transport drilling fluids to a location displaced from the body.

9. Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the flow path for transporting drilling fluids has sufficient dimensions to allow solid particles, including rocks and cuttings, to be transported to a remote location.

10. A method for handling drilling fluids during a top hole or riserless drilling operation under water, characterized in that the method comprises o a: providing a body (204, 304) defining a longitudinally continuous subsea wellbore (206, 306) at a location on the seabed; passing a drill string through the body (204, 304) between the subsea wellbore and the subsea environment; receiving drilling fluid into the body (204, 304) from the subsea wellbore, and directing the drilling fluid to a channel (220, 320) which is connected to an outlet to the body (218, 318a); conveying the drilling fluid through the conduit (220, 320) to a location displaced from the body; and cleaning the drill string at the position of a subsea wellbore that is above the outlet to remove materials from the drill string.

11. Method according to claim 10, which comprises mechanical cleaning of a part of the drill string before it leaves the body to enter the underwater environment.

12. Method according to claim 10 or 11, which comprises flushing fluids against a surface of a part of the drill string before it exits the body.

13. A method according to any one of claims 10 to 12, which comprises shipping solid particles, including stones and/or sawdust, to a location remote from the body.

14. Method for drilling a tophole portion of an underwater well, comprising any of the steps in claims 10 to 13.