NO342614B1 - Fremgangsmåte og apparat for bestemmelse av en tilstand av en polymerfôring av et fleksibelt rør ved å ta en prøve av polymerlaget gjennom stammelaget - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å ta en prøve (14') fra et fleksibelt rør (10), hvor det fleksible røret (10) omfatter et antikollapslag (12) som danner en indre vegg som omgir et indre rom (9) i det fleksible røret (10), og minst et fôringslag (14) som omgir antikollapslaget (12). Fremgangsmåten omfatter: - tilveiebringelse av adgang til fôringslaget (12) ved å lage et hull (99) som strekker seg fra det indre rommet (9) i det fleksible røret (10) gjennom antikollapslaget (12) inn i fôringslaget (14), og - ta prøven (14') fra fôringslaget (14) for å tillate analyse av nivået av forringelse av prøven (14') i et laboratorium. Oppfinnelsen vedrører videre et verktøy til bruk i slik fremgangsmåte. Oppfinnelsen tillater prøveinnsamling mens det fleksible røret forblir på plass og er fullt ut intakt.

Description

FREMGANGSMÅTE OG APPARAT FOR BESTEMMELSE AV EN TILSTAND AV EN POLY-MERFÔRING AV ET FLEKSIBELT RØR VED Å TA EN PRØVE AV POLYMERLAGET GJEN-NOM STAMMELAGET

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å ta en prøve fra et fleksibelt rør, hvor det fleksible røret omfatter et antikollapslag som danner en indre vegg som omgir et indre rom i det fleksible røret, og minst ett fôringslag som omgir antikollapslaget. Oppfinnelsen vedrører videre et prøveverktøy til bruk i en slik fremgangsmåte, og til et nedihullsverktøy omfattende slikt prøveverktøy. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for bestemmelse av nivået av forringelse og etterfølgende bestemmelse av integritetsnivået til fôringslaget av et fleksibelt rør.

Fleksible rør brukes for allsidige offshore olje- og gassanvendelser, innbefattende produksjon, gassløft, gassinjeksjon, vanninjeksjon og forskjellige hjelpeledninger innbefattende drikkevann og ledninger for flytende kjemikalier. Et fleksibelt rør innen offshore-industrien omfatter typisk forskjellige lag blant hvilke det er et indre antikollapslag, minst et polymerfôringslag, et styrkegivende forsterkningslag, og en tett mantel anordnet utvendig på det ytre forsterkningslaget.

Polymerfôringsmaterialene i fleksible rør endres med en hastighet som avhenger av operasjonelle og mekaniske betingelser, typisk i forskjellige hastigheter gjennom hele røret og uavhengig fra fleksibelt rør til fleksibelt rør. For å bestemme gjenværende brukslevetid, verifisere integritet og sikkerhetsmarginer, må faktiske prøver av polymermaterialet tas og analyseres. Dette gjøres typisk ved frakobling av det fleksible røret og ved å kutte ut et relevant segment. Dette er kostbart og tidkrevende. Således må enten de fleksible rørene hentes opp fullstendig for prøvetaking, eller de fleksible rørene åpnes opp og retermineres på stedet for å oppnå den påkrevde adgang til fôringsmaterialene. Alt dette krever en langvarig nedstenging av drift og store håndteringsoperasjoner i et komplekst miljø. Videre er det ikke mulig å ta multiple prøvetakinger gjennom hele et ikke-forbundet stigerør eller slik at noen kritiske områder blir igjen utestet, hvilket resulterer i ukjente sikkerhetsmarginer/operasjonell marginer og/eller behov for en svært konservativ betraktningsmåte med hensyn til levetid av slike rør. Forbundne fleksible rør vil ikke være i stand til å bli reterminert på stedet.

Publikasjonen fra DAHL, C.S. et al. “Developments in Managing Flexible Risers and Pipelines, A supplier’s perspective.” OTC 21844, så vel som US5947213A, US6037767A, og US2011/0247881A1 viser forskjellige typer av inspeksjonsmetoder for bestemmelse av tilstanden til fleksible stigerør.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen er angitt i de uavhengige patentkravene. De avhengige kravene angir fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å ta en prøve fra et fleksibelt rør, hvor det fleksible røret omfatter et antikollapslag (også referert til som stammelag i mange av de alminnelige design) som danner en indre vegg som omgir et indre rom i det fleksible røret, og minst et fôringslag (generelt omfattende et polymermateriale) som omgir antikollapslaget. Fremgangsmåten omfatter:

- tilveiebringelse av adgang til fôringslaget ved å lage et hull som strekker seg fra det indre rommet i det fleksible røret gjennom antikollapslaget inn i fôringslaget, og

- ta prøven fra fôringslaget for å tillate analyse av det inneværende nivå av forringelse av prøven i et laboratorium.

Effekten av kombinasjonen av trekkene ifølge oppfinnelsen er som følger. Denne oppfinnelsen beskriver en fremgangsmåte for uttrekking av prøver av fôringsmateriale fra innsiden av et rør gjennom antikollapslaget. Multiple prøver kan tas gjennom hele det fleksible røret for å dekke alle kritiske områder på en mye raskere og mer kostnadseffektiv måte enn ved bruk av eksisterende konvensjonelle fremgangsmåter, som involverer frakobling av det fleksible røret. Den mest dyptgående fordelaktig effekten er at oppfinnelsen tillater prøveinnsamling samtidig som det fleksible røret får være igjen på plass og fullt ut intakt. Tilgangen til fôringsrøret gjøres slik at ingen av innesluttings- og integritetslagene i røret vil rammes av integritetsforringelse fra oppfinnelsen utover akseptable grenser. Dette oppnås ved å lage et hull med kun en svært liten diameter i forhold til tykkelsen av antikollapslaget. Den nye operasjonen krever kun en kortvarig nedstenging, og kan gjøres fra avstand på røret på stedet. Prøver kan samles inn flere steder i røret, og man dekker således alle kritiske områder innenfor en svært kort tidsramme. Dette vil ytterligere øke nøyaktighet med hensyn til å bestemme det inneværende nivået av materialforringelse og deretter gjenværende brukstid.

I en utførelsesform av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen omfatter trinnet med tilveiebringelse av adgang til fôringslaget en prosess valgt fra boring, fresing, hulling, laserskjæring, skjæring av avriving. Noen av disse prosessene eller teknikkene er mer gjennomførbare enn andre, men oppfinnelsen er ikke begrenset til noen av dem, ettersom slik adgang kan tilveiebringes ved bruk av tallrike forskjellige metoder.

I en utførelsesform av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen utføres trinnet med å ta prøven under trinnet med tilveiebringelse av adgang. Denne utførelsesformen utgjør en første variant av å ta en prøve ut av fôringsrørlaget.

I en utførelsesform av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen utføres trinnet med å ta prøven etter trinnet med tilveiebringelse av adgang. Denne utførelsesformen utgjør en andre variant av å ta en prøve ut av fôringslaget.

I en utførelsesform av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen utføres de to respektive trinnene en flerhet av ganger for å ta minst to forskjellige prøver fra fôringslaget for å tillate analyse av nivået av forringelse av de respektive prøvene i et laboratorium. Oppfinnelsen er svært fordelaktig, fordi den muliggjør analyse av nivået av forringelse på enhver ønsket lokalisering i det fleksible røret i en enkelt kjøring av fremgangsmåten.

I en utførelsesform av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen tas flerheten av prøver etter hverandre, samtidig, eller en kombinasjon derav. Med "kombinasjon derav" menes for eksempel at sett av to eller flere prøver som tas etter hverandre tas samtidig, f.eks. ved anvendelse av en flerhet av bore- og prøveverktøy på et enkelt nedihullsverktøy.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen et prøveverktøy til bruk i fremgangsmåten i henhold til ethvert av kravene 1 til 6, hvor prøveverktøyet omfatter en prøveanordning for tilveiebringelse av adgang til fôringslaget, og for å ta en prøve fra fôringslaget. Fordelene og effektene av prøveverktøyet (og utførelsesformer derav) ifølge oppfinnelsen følger de som er for de korresponderende utførelsesformene av

fremgangsmåten.

I en utførelsesform av prøveverktøyet i samsvar med oppfinnelsen omfatter prøveanordning et hult borelement. Fordelen med anvendelse av et hult borelement er at det gjør innsamlingen av en prøve enklere, fordi prøven innelukkes i det hule borelementet under boringen.

I en utførelsesform av prøveverktøyet i samsvar med oppfinnelsen er prøveanordningen videre konfigurert til innsamling av borspon under boringen. Innsamling av borspon under boringen utgjør en måte til å ta en prøve. Dette kan for eksempel oppnås ved tilveiebringelse av et skrapeelement inne i det hule boret. Ved rotering av skrapeelementet blir borspon skåret og samlet inn ved den bakre enden av borelementet, hvorfra disse sponene kan flyttes videre og lagres, hvis det er ønskelig.

En utførelsesform av prøveverktøyet i samsvar med oppfinnelsen omfatter videre en låseanordning for å holde prøveverktøyet og antikollapslaget på plass under boringen og innsamlingen av prøven. Det er fordelaktig at prøveverktøyet og antikollapslaget holdes på plass under boringen fordi det forhindrer at boreverktøyet brekker under bore- og innsamlingsoperasjonen.

En utførelsesform av prøveverktøyet i samsvar med oppfinnelsen omfatter videre en lagringsanordning for lagring og identifisering av prøver som tas av prøveanordningen. Anvendelsen av en lagrings- og identifikasjonsanordning gjør det mulig å ta flere prøver under en enkelt kjøring.

I et tredje aspekt vedrører oppfinnelsen et nedihullsverktøy omfattende prøveverktøyet i henhold til ethvert av kravene 7 til 11.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet i samsvar med oppfinnelsen er nedihullsverktøyet valgt fra en gruppe omfattende: en PIG (Pipeline Inspection Gauge, kalibermåleinstrument for rørinspeksjon) og en krypeinnretning. PIG-er og krypeinnretninger er svært praktiske nedihullsverktøy til bruk i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I et fjerde aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for bestemmelse av nivået av forringelse av et fôringslag av et fleksibelt rør, fremgangsmåten omfatter:

- klargjøring av et fleksibelt rør som det skal tas prøve av;

- plassering av nedihullsverktøyet i henhold til krav 12 eller 13 i et fleksibelt rør som skal undersøkes;

- posisjonering av prøveverktøyet i en ønsket prøvetakingsposisjon;

- utføring av fremgangsmåten i henhold til ethvert av kravene 1 til 6 under plassering av prøveverktøyet i respektive ønskede prøvetakingsposisjoner i tilfelle det tas flere enn én prøve;

- uthenting av prøveverktøyet fra det fleksible røret;

- uthenting av den respektive prøven eller prøvene fra prøveverktøyet, og - la den respektive prøven eller prøvene bli analysert i et laboratorium for å bestemme nivået av forringelse og etterfølgende integritetsnivå av fôringslaget av det fleksible røret.

I det følgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform illustrert på de ledsagende tegningene, hvor:

Fig. 1 skjematisk illustrerer et nedihullsverktøy i samsvar med oppfinnelsen, og

Fig. 2 illustrerer hovedprinsippet ved oppfinnelsen i et forstørret riss av en del av et fleksibelt rør.

I utførelsesformene omtalt ovenfor og som heretter beskrives, illustrerer snarere enn begrenser oppfinnelsen, og at de som har fagkunnskap innen teknikken vil være i stand til å designe mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de vedføyde krav. I kravene skal eventuelle henvisningstegn plassert mellom parenteser ikke fortolkes som begrensende for kravet. Bruk av verbet "omfatte" og dets konjugasjoner utelukker ikke tilstedeværelsen av andre elementer eller trinn enn de som er angitt i et krav. Artikkelen "en" eller "et" foran et element utelukker ikke tilstedeværelsen av en flerhet av slike elementer. Oppfinnelsen kan implementeres ved hjelp av maskinvare omfattende flere atskilte elementer. I anordningskravet som lister opp flere midler, kan flere av disse midlene gis konkret form av en og samme gjenstand av maskinvare. Kun den kjensgjerning at visse foranstaltninger er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav, angir ikke at en kombinasjon av disse foranstaltningene ikke med fordel kan brukes.

Figur 1 illustrerer skjematisk et nedihullsverktøy i samsvar med oppfinnelsen, mens fig. 2 illustrerer hovedprinsippet ved oppfinnelsen i et forstørret riss av en del av et fleksibelt rør. Det fleksible røret 10, som typisk brukes i olje- og gassanvendelsesområder, omfatter en flerhet av lag. Det indre laget er typisk et antikollapslag 12. Antikollapslaget 12 er omgitt av minst et fôringslag 14, som typisk omfatter polymer. Fôringslaget 14 er så omgitt av et forsterkningslag 16. I tillegg er utsiden av det fleksible røret 10 typisk dekket med en beskyttende kappe 18 (som også refereres til som en tett mantel).

Det er kjent at polymerfôringslaget 14 typisk forringes over tid, og at det kan være et behov for å bestemme dets tilstand. Forskjellige måter til å gjøre dette har blitt rapportert innen kjent teknikk.

Hovedprinsippet ved den inneværende oppfinnelse ligger i den erkjennelsen at det faktisk er mulig å ta en prøve 14' (se fig. 2) fra fôringslaget 14 fra det indre rommet 9 i det fleksible røret 10, uten å svekke integriteten til det fleksible røret 10 til uakseptable nivåer. Adgang kan tilveiebringes til polymerfôringslaget 14 ved å lage et lite hull 99 i antikollapslaget 12, som illustrert på fig. 2. Det er forskjellige måter for å tilveiebringe adgang til polymerfôringslaget 14 fra det indre rommet 9. En måte er å bore det lille hullet 99, for eksempel ved bruk av et hult borelement. Det er også mulig å samle inn borspon, dvs. for å brukes som prøver, under boring. Alternative metoder for tilveiebringelse av adgang til polymerfôringslaget 14 er å hulle, skjære, splitte, eller lage et hull ved bruk av en laser. Oppfinnelsen er ikke begrenset til én av disse metodene, skjønt noen metoder er mer gjennomførbare eller enklere å implementere enn andre. Det må tas ad notam at dette kan forandres i fremtiden, og at nye metoder vil bli utviklet, alle basert på det samme prinsippet.

Én måte for anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er å gjøre bruk av et nedihullsverktøy 100 som er designet for dette formålet. Nedihullsverktøy 100 blir allerede brukt i fleksible rør 10, som PIG-er og vaierledningstraktorer. Nedihullsverktøyet 100 må forsynes med et prøveverktøy 110 som er designet til å ta prøvene 14'. Prøveverktøyet 110 omfatter en prøveanordning 111, som for eksempel kan være et bor. Nedihullsverktøyet 100 og/eller prøveverktøyet 110 kan være forsynt med en låseanordning 120, som illustrert på fig. 1 og 2. Formålet med låseanordningen 120 er å holde verktøyene på plass mens prøven tas.

Prøveuttrekkingsverktøyet 100 kan kombineres med andre relevante verktøy for å samle inn så mye informasjon som mulig angående røret, så som: undersøkelseskamerasystemer, og 2D-laserskanning for ID og målingen av stammens stigning.

Noen betraktninger vedrørende bruken av et prøveuttrekkingsverktøy i samsvar med oppfinnelsen skal gjøres:

1. En passende måte til innsetting av verktøyet er via PIG-avsende/gjenvinnesystemet.

2. Verktøyet låses fortrinnsvis på plass inne i røret for å utføre sitt arbeid. System for posisjonering, sentralisering og låsing kan innbefattes eller indikeres.

3. Verktøyet skal penetrere antikollapslaget av det fleksible røret for å oppnå adgang til fôringen under. Penetrasjonen vil utføres uten å svekke det indre antikollapslagets mekaniske styrke eller integritet. Midler for å posisjonere styringsmekanisme eller verifikasjonssystem kan innbefattes.

4. Verktøyet vil samle inn en liten prøve av polymerfôringsmaterialet og lagre den for opphenting og påfølgende materialtesting på land eller til havs.

5. Verktøyet må være i stand til å samle inn én eller flere prøver i en operasjon som påkrevet. Dette innbefatter opplåsing av posisjon, flytting til ny posisjon og igjen innsamling av ytterligere prøve.

6. Verktøyet må utføre arbeidet og innsamling av disse prøvene uten vesentlig redusering av integriteten til røret elle på noen måte fullt ut penetrere inneslutningslag.

Nedihullsverktøyet 100 eller prøveverktøyet 110 kan enkelt forsynes med multiple prøveanordninger 111, slik at multiple prøver kan tas samtidig eller etter hverandre i en enkelt kjøring.

En utførelsesform av fremgangsmåten for bestemmelse av nivået av forringelse av et fôringslag kan omfatte de følgende trinn:

a) Det fleksible røret som det skal tas prøve av vil bli stengt ned og satt ut av drift;

b) Verktøyet vil bli posisjonert og fastgjort inne i rørets overside ved tilkoblet fasilitet;

c) Verktøyet vil bli sendt ned til prøvetakingsposisjonen i røret enten med et piggi-rør-prinsipp eller med en krypeinnretning avhengig av rørkonfigurasjonen;

d) Operasjonen er planlagt å gjøres i betingelser med vann eller inert gass for å sørge for at det ikke er noe potensielt brennbart miljø under operasjonen;

e) Når det er på plass og fastgjort av en låseanordning, vil verktøyet penetrere gjennom (her bore gjennom) antikollapslaget av røret;

f) Boret (eller annet penetrasjonsverktøy) vil bli spesiallaget for å samle inn borspon ettersom det borer;

g) Boret (eller annet penetrasjonsverktøy) vil først penetrere antikollapslaget, og deretter gå inn i fôringsmaterialet uten å penetrere det;

h) Ved tilstrekkelig innføring i fôringsmaterialet, vil nok prøvemateriale til å tillate nøyaktig analyse bli trukket ut og samlet inn;

i) Verktøyet vil bli konfigurert til å ha multiple prøveuttrekkingsbor, slik at mange prøver fra forskjellige lokaliseringer kan samles inn i én kjøring;

Trinnene c) til h) kan gjentas så mange ganger som påkrevet;

j) Når nok prøver har blitt samlet inn, vil verktøyet bli hentet ut fra røret, og k) Materialprøvene samlet inn vil da være tilgjengelige for analyse relatert til materialforringelse.

De viktigste trekkene ved oppfinnelsen er:

- at antikollapslaget av et (installert) fleksibelt rør penetreres for å samle inn prøver av fôringsmateriale, og

- at prøvene av fôringsmateriale samles inn fra et fleksibelt rør uten fjerning av endefittingen eller på andre måte bryting av integritetstetningen til det fleksible røret.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte og verktøy for uttrekking av prøve av polymerfôringsmateriale for testing av materialforringelse i et fleksibelt rør gjennom antikollapslag så som stamme under betingelser som installert uten å bryte eller svekke tetninger, barrierer eller mekaniske styrker.

Oppfinnelsen kan anvendes både på forbundne så vel som ikke-forbundne fleksible rør, skjønt fordelene er mer dyptgående når oppfinnelsen anvendes på forbundne rør, fordi den vesentlig reduserer nedetiden til røret. Det sistnevnte er særlig fordelaktig for olje- eller gassutvinningsinstallasjoner hvor det brukes fleksible rør.

Claims (14)

Patentkrav

1. Fremgangsmåte for å ta en prøve (14') fra et fleksibelt rør (10), hvor det fleksible røret (10) omfatter et antikollapslag (12) som danner en indre vegg som omgir et indre rom (9) i det fleksible røret (10), og minst ett fôringslag (14) som omgir antikollapslaget (12),

k a r a k t e r i s e r t v e d at fremgangsmåten omfatter:

- tilveiebringelse av adgang til fôringslaget (14) ved å lage et hull (99) som strekker seg fra det indre rommet (9) i det fleksible røret (10) gjennom antikollapslaget (12) inn i fôringslaget (14), og

- ta prøven (14') fra fôringslaget (14) for å tillate analyse av nivået av forringelse av prøven (14') i et laboratorium.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvor trinnet med tilveiebringelse av adgang til fôringslaget (14) omfatter en prosess valgt fra: boring, fresing, hulling, laserskjæring, skjæring eller avriving.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, hvor trinnet med å ta prøven (14') utføres under trinnet med tilveiebringelse av adgang.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, 2 eller 3, hvor trinnet med å ta prøven (14') utføres etter trinnet med tilveiebringelse av adgang.

5. Fremgangsmåte i henhold til ethvert av de foregående krav, hvor de to respektive trinnene utføres en flerhet av ganger for å ta minst to forskjellige prøver (14') fra fôringslaget (14) for å tillate analyse av nivået av forringelse av de respektive prøvene (14') i et laboratorium.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5, hvor flerheten av prøver (14') tas etter hverandre, samtidig eller en kombinasjon derav.

7. Prøveverktøy (110) til bruk i fremgangsmåten i henhold til ethvert av de foregående krav, k a r a k t e r i s e r t v e d at prøveverktøyet (110) omfatter en prøveanordning (111) for tilveiebringelse av adgangen til fôringslaget (14), og for å ta prøven (14') fra fôringslaget (14).

8. Prøveverktøy (110) i henhold til krav 7, hvor prøveanordningen (111) omfatter et hult borelement.

9. Prøveverktøy (110) i henhold til krav 7 eller 8, hvor prøveanordningen (111) videre er konfigurert til innsamling av borspon (14') under boringen.

10. Prøveverktøy (110) i henhold til ethvert av kravene 7 til 9, videre omfattende en låseanordning (120) for å holde prøveverktøyet (110) og antikollapslaget (12) på plass under boringen og når prøven tas.

11. Prøveverktøy (110) i henhold til ethvert av kravene 7 til 10, videre omfattende en lagringsanordning for lagring og identifisering av prøver tatt av prøveanordningen (110).

12. Nedihullsverktøy (100) omfattende prøveverktøyet (110) i henhold til ethvert av kravene 7 til 11.

13. Nedihullsverktøy (100) i henhold til krav 12, valgt fra en gruppe omfattende:

en PIG og en krypeinnretning.

14. Fremgangsmåte for bestemmelse av nivået av forringelse av et fôringslag (14) av et fleksibelt rør (10), fremgangsmåten omfatter:

- klargjøring av det fleksible røret (10) som det skal tas prøve av; - plassering av nedihullsverktøyet (100) i henhold til krav 12 eller 13 i det fleksible røret (10) som skal undersøkes;

- posisjonering av prøveverktøyet (110) i en ønsket prøvetakingsposisjon;

- utføring av fremgangsmåten i henhold til ethvert av kravene 1 til 6 under plassering av prøveverktøyet (110) i respektive ønskede prøvetakingsposisjoner i tilfelle det tas flere enn én prøve;

- uthenting av prøveverktøyet (110) fra det fleksible røret (10);

- uthenting av den respektive prøven eller prøvene (14') fra prøveverktøyet (110), og

- la den respektive prøven eller prøvene (14') bli analysert i et laboratorium for å bestemme nivået av forringelse av fôringslaget (14) av det fleksible røret (10).