NO772780L - Apparat for fjerning av spillgass ved en offshore-br¦nn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for fjerning av spillgass produsert av en offshore brønn og mere spesielt for avbrenning av gassen på et sted i avstand fra brønnen ved hjelp av en flytende fakkel.

Fakkelsystemer er nødvendig i forbindelse med olje- eller gasspro-duksjonsoperasjoner for for det første å gi avbrenningskapasitet i nødsituasjoner i tilfelle av utstyrssvikt og for det andre for å brenne gass som ikke kan utnyttes på en økonomisk måte. På offshore felter brennes gassen et stykke unna bore- eller produk-sjonsplattformen for å minske brannrisikoen. Vanligvis er dette blitt oppnådd ved å føre gassen i en rørledning langs sjøbunnen til fakkelens forankringssokkel. På dypt vann nødvendiggjør dette arrangement en omfattende og kostbar fakkelkonstruksjon. Dyp-dykking er vanligvis nødvendig for å installere og vedlikeholde fakkelrørene og disses forbindelser. Videre kan vanntemperaturene nær sjøbunnen være lave nok til å forårsake kondens i gassledningene med mindre tørking eller isolasjonsforholdsregler tas. Disse problemer kan unngås ved å benytte en flytende fakkel i stedet for en understøttende konstruksjon som hviler på sjøbunnen, med en gasstilførselsledning på et midlere dyp i stedet for på sjøbunnen. Slike systemer er beskrevet i US-patent nr. 3 372 410 og 3 666 395. Det første av disse viser bruk av tre fortøyningsliner til å for-binde et neddykket kuleledd til fakkélbøyen, plattformen og hav-bunnen. Fortøyningslinen mellom fakkelen og kuleleddet er den eneste del som holder fakkelen på plass. Gasstilførselsledningen utgjøres av to deler som begge understøttes langsetter fortøynings-linen og er forbundet til kuleleddet. Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å overflødiggjøre kuleleddet og fortøyningslinene.

i I !-Sistnevnte patent beskriver et system hvor den neddykkede gass-

tilførselsledning består av et antall fleksible slangeseksjonerj. Vekter er festet til slangen for å gi den negativ oppdrift. Fakkelbøyen holdes på plass.kun ved hjelp av en kabel forankret

i sjøbunnen. Dette gir problemer med hensyn til beregning av. spenninger som gasstilførselsledningen utsettes for når innvirkning av bølger eller vind forskyver fakkelbøyen fra sin midlere like-vektsstilling. Foreliggende oppfinnelse søker å løse disse problemer ved å benytte en gasstilførselsledning som alltid befinner seg i strekk slik at spenningsberegninger og bestemmelse av utmattningstid kan foretas.

US-patent nr. 3 920 378 viser et system med en gasstilførselsledning som befinner seg i strekk og tjener til å forankre en flytende fakkel. Ledningen er imidlertid anordnet i stort sett vertikal stilling slik at den nødvendige adskillelse fra brønnen oppnås på vanlig måte ved å legge røret langs sjøbunnen. Dette gir de samme problemer ved bruk på dypt vann som er nevnt i det foregående.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for fjerning av spillgass fra en offshore brønn ved brenning av gassen på et sted i avstand fra brønnen. Vanligvis vil produksjonsutstyret være under-støttet av en plattform som er festet til sjøbunnen. Strømnings-forbindelse med produksjonsutstyret oppnås på plattformen ved hjelp av et nedløpsrør som vanligvis strekker seg til et punkt under vannoverflaten. Fakkelen er plassert i en viss avstand fra plattformen, og dens brennerende er flytende understøttet over vannoverflaten ved hjelp av en bøye. En fleksibel, gasstransporterende ledning under strekkbelastning forbinder nedløpsrøret og fakkelen, idet ledningen forløper på et midlere dyp i vannet mellom sjøbunnen og vannoverflaten. Ledningen har tilstrekkelig styrke til å overføre de belastninger bøyen utsettes for på grunn av det omgivende miljø til plattformen, men likeledes er den fleksibel nok til å tillate lokal bevegelse av' bøyen. Bøyens fortøynings-system omfatter også en kjetting eller kabel som forankrer bøyen til sjøbunnen.. Forankringspunktet på sjøbunnen velges slik i forhold til lengden av den gasstransporterende ledning og forankringskabelen at bøyen holdes i en slik avstand fra plattformen at gassledningen alltid vil være utsatt for strekk. Således vil både forankringskabelen og den gasstransporterende ledning bidra aktivt til å fortøye fakkelbøyen samtidig med at spenningene .ij disse deler kan bestemmes.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de • utførelseseksempler som er vist på tegningen.

Fig. 1 viser et oppriss av fakkelsystemet.

Fig. 2 er et grunnriss som angir mulig bevegelse av fakkelinnretningen.

Fig. 3 er en alternativ utførelse av fakkelsystemet.

Fig. 1 viser et foretrukket utførelseseksempel på foreliggende oppfinnelse. En plattformkonstruksjon 20 er vist festet til sjøbunnen 10 i et vannlegeme 12 og strekker seg over vannflaten 14. Produk-sjonsutstyr 22 er skjematisk vist understøttet av plattformkonstruksjonen. Slikt utstyr håndterer olje og gass som produseres av brønnen. Ved oljeproduksjon er produksjonsutstyrets hovedfunk-sjon å separere gass og vann fra oljen. Dersom tilstrekkelig kvanta gass produseres blir den naturligvis transportert til land for bruk som brennstoff. I andre tilfeller kan gassen pumpes ned i et undergrunnsreservoir eller den kan fjernes ved avbrenning. I alle tilfeller må produksjonsutstyret være forsynt med mulighet for avbrenning i nødssituasjoner slik at gassen i tilfelle av utstyrssvikt umiddelbart kan føres bort fra plattformområdet og fjernes på en sikker måte. For dette formål er en gassledning kalt et nedløpsrør 24 forbundet med gassutløpet på produksjonsutstyret og strekker seg til et punkt nær vannflaten 14. Nedløpsrøret 24 er sikkert festet til plattformkonstruksjonen og er ved 26 forbundet med en fleksibel gasstransporterende ledning 50. Vanligvis er nedløpsrøret innrettet langsetter et ben av plattformkonstruksjonen 20, men for tydelighets skyld viser figuren nedløpsrøret i sentrum av plattformkonstruksjonen. Nedløpsrøret er stivt understøttet av plattformkonstruksjonen ved forbindelsen 26 slik at spenninger som utøves av gassledningen 50 overføres til plattformkonstruksjonen. Forbindelsen 26 kan i seg selv være fleksibel eller dreibar for

å redusere de lokale spenninger forårsaket av ledningens deflek-sjoner. Som vist i dette utførelseseksempel henger gassledningen i vannet som en kjedelinje mellom plattformkonstruksjonen 20 og den flytende fakkelinnretning 30. Fakkelinnretningen omfatterjet

flytékammer 32 som er slik konstruert at toppen av kammeret vil

holde seg neddykket på 3 til 15 meters dyp hvor det vil være beskyttet mot normal bølgeaktivitet. Til oppdriftskammeret -32

er det festet en fakkelpipe 34 som strekker seg opp over vannflaten 14 og står i strømningsforbindelse med gasstransportledningen 50. Fakkelpipen 34 er forsynt med egnede tenninnretninger for

avbrenning av spillgass. Detaljene ved bøyens fluid- og styrke-mekaniske.konstruksjon nødvendig for oppnåelse av riktig funksjon av fakkelinnretningen, kan beregnes ved hjelp av kjente metoder..

En forankringskjetting eller -kabel 40 forbinder oppdriftskammeret 32 med sjøbunnen 10 ved forankringspunktet 42. Dette forankringspunktet kan være en pæle drevet ned i sjøbunnen, et eksplosjons-innfestet anker, en fundamentsokkel av gravitasjonstype eller andre midler egnet for festing av kabelen 40.. Dreibare forbindelser kan benyttes i kabelens ender for å redusere spenningskonsentrasjoner i kabelen. Kabelen ugjør sammen med gasstransportledningen 50

de forankringsmidler som holder den flytende fakkelinnretning 30 på plass i et bestemt område. I den foreliggende utførelse er gasstransportledningen 50 innrettet til å ha negativ oppdrift slik at den vil henge som en kjedelinje i vannet på et midlere dyp. Ledningen 50 har tilstrekkelig styrke til å overføre belastningene oppstått ved fakkelinnretningens 3 0 bevegelser til plattformkon-struks jonen 20. Videre er gasstransportledningen 50 også fleksibel slik at kjedelinjens kurvatur kan variere når den flytende fakkelinnretning beveger seg lokalt. Imidlertid er lengden av ledningen 50 og kabelen 40 og plasseringen av forankringspunktet 42 valgt

slik at det til enhver tid opprettholdes tilstrekkelig avstand mellom plattformkonstruksjonen 20 og den flytende fakkelinnretning 30 samtidig med at gasstransportledningen 50 alltid holdes i strekk.

Med andre ord, kabelen 40 forhindrer den flytende fakkelinnretning 30 fra å drive til et punkt hvor ledningen 50 ville slakkes. Det

vil således ses at gassledningen 50Dg kabelen 40 virker sammen og danner gasstransporterende forankringsmideller som gjør at fakkelinnretningens bevegelser begrenses til kun lokal bevegelse. Hoved-sakelig forhindrer ledningen 50 bevegelse bort fra plattformkon-struks jonen 20, kabelen 40 stopper for stor drift mot plattform-konstruks jonen mens begge tjener til å hindre bevegelse fra den ene side til den andre. På grunn av elementene i de gasstranspor-'.terende fortøyningsmidler er fleksible behøver de ikke utviklej

j store spenninger for å motstå krefter fra bølger, strøm og vind.

I stedet for kan hele systemet bevege seg fritt med disse krefter. ,

Fig. 2 viser en skisse av mulig bevegelse av den flytende fakkelinnretning 30. Konstruksjon og lay-out av de gasstransporterende fortøyningsinnretninger vil ta hensyn til slike faktorer som normal strømbelastning og forventet stormretning og -styrke. Under normale sjøbetingelser vil således fakkelinnretningen 30 innta en nøytral stilling nær midten av området begrenset av kurven 60. Når systemet utsettes for forstyrrende krefter vil de gasstransporterende fortøyningsmidlers fleksibilitet tillate fakkelinnretningen å bevege seg innenfor denne kurve. I sterk storm kan fakkelinnretningen bli tvunget i en stilling ved områdets grense, men dette • ville være et ekstremt tilfelle som ville inntreffe meget sjelden.

Et fleksibelt eller universelt gjennomstrømningsledd kunne være anordnet ved 36 for å tillate relativ bevegelse mellom- oppdriftskammeret 32 og de gasstransporterende fortøyningsmidler. Fakkelpipen 3 6 kan være leddforbundet ved hjelp av et universalledd ved 38 for å forbedre bevegelseskarakteristikken av den flytende fakkelinnretning. ^

Gassavbrenningssystemet ifølge denne utførelse gjør det mulig å benytte vanlig dykking ved installasjon og vedlikehold av gasstransportledningen uansett vanndyp. Gasstransportledningen 50 neddykkes langt nok til å minimalisere innvirkning av bølger og utelukke kollisjon med overflatefartøyer. Siden ledningen ikke ligger på sjøbunnen, vil den ikke være utsatt for meget lave vann-temperaturer, og derfor vil kondensdannelse i ledningen ikke være noe problem i de fleste tilfeller. Det benyttede fortøyningssystem utnytter den gasstransporterende ledning som en konstruksjonsdel for således å muliggjøre beregning av spenninger i ledningen og eliminere nødvendigheten av separate' midler for å understøtte gassledningene og holde fakkelen på plass. De relevante beregninger kan utføres ved teknikker så som de som er angitt i part II, "Mechanics of Mooring Lines", Buoy Engineering av H.O. Berteaux, utgitt av John Wiley&Sons, New York, 1976.

Et annet utførelseseksempel på foreliggende oppfinnelse er vist [.på fig. 3. Alle komponenter er her de samme som på fig. 1 bortsett fra nedløpsrøret 24' og den gasstransporterende ledning 50'. Nedløpsrøret 24' strekker seg ned til et forutbestemt punkt 26"

som ligger i en viss avstand over sjøbunnen 10 og er forbundet med ledningen 50'. Gasstransportledningen 50' er konstruert med positiv oppdrift slik at den . i vannet inntar en oppad konveks, omvendt kjedelinjefasong. Også i dette tilfelle holder kabelen 40 fakkelinnretningen 30 bort fra plattformkonstruksjonen slik

at gasstransportledningen 50' alltid vil befinne seg i strekk. Kurvaturen av den omvendte kjedelinje kan variere med fakkelinn--retningens posisjonsendringer. Både gasstransportledningen 50' og kabelen 40 tjener til å holde fakkelinnretningen på plass. I meget kalde områder hvor kondensdannelse ventelig vil være et problem, har denne konstruksjon fordelen av at kondensatet i ledningen vil renne tilbake til bunnen av nedløpsrøret. Her kan egnede midler for oppsamling og håndtering av væske være anordnet for å ta seg av kondensatproblemet.

Ved bruk av begge utførelseseksemplene pumpes, spillgass fra produksjonsutstyret 22 gjennom nedløpsrøret 24 og gasstransportledningen 50 til fakkelpipen 34 hvor den brennes. Egnede ventiler, fittings og instrumentering vil være installert for riktig operasjon, styring og overvåkning.

Selv om oppfinnelsen i det foregående er beskrevet relativt detaljert skal oppfinnelsen ikke være begrenset til denne beskrivelse. For-skjellige modifikasjoner og detaljendringer kan foretas uten å avvike fra oppfinnelsens idé og ramme slik den er angitt i de på-følgende krav.

Claims (5)

1. Apparat for fjerning av spillgass produsert av en offshore

brønn, hvilket apparat er plassert i et vannlegeme og omfatter produksjonsutstyret assosiert med nevnte offshore brønn og en fly- tende fakkelinnretning plassert i slik avstand fra produksjonsutstyret at sikker avbrenning av spillgassen tillates, k a r a k- terisert ved at det videre omfatter gasstransporterende fortøyningsmidler som holder den flytende fakkelinnretning innen et stort sett fast område av vannlegemet, hvilke gasstransporterende fortøyningsmidler omfatter en ledning i strekk som forbinder og gir fluidforbindelse mellom produksjonsutstyret og den flytende fakkelinnretning.

2. Apparat ifølge krav 1, omfattende en plattformkonstruksjon som understøtter produksjonsutstyret og selv er festet til bunnen av nevnte vannlegeme og strekker seg opp over vannflaten, karakterisert ved at et nedløpsrør er forbundet med produksjonsutstyret og strekker seg til et punkt nær overflaten av vannlegemet, hvilket nedløpsrør gir fluidforbindelse mellom produksjonsutstyret og de gasstransporterende fortøynings-midler.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at nedløpsrøret strekker seg til en dybde av omtrent 0 - 12 meter, og at gasstransportledningen som er inkludert i de gasstransporterende fortøyningsmilder og forbinder nedløpsrøret med den flytende fakkelinnretning, er fleksibel og av en slik størrelse og vekt at den har negativ oppdrift og henger som en kjedelinje på et midlere dyp mellom bunnen og overflaten av vannlegemet, idet de gasstransporterende fortøyningsmidler også omfatter fleksible forankringsmidler som forbinder den flytende fakkelinnretning med bunnen av vannlegemet og holder den flytende fakkelinnretning i et område i avstand fra plattformkonstruksjonen, idet forankringsmidlene har slik plassering og lengde at tilstrekkelig avstand opprettholdes mellom plattformkonstruksjonen og den flytende fakkelinnretning til å sikre at den gasstransporterende ledning alltid befinner seg i strekk for således å tillate spenningsberegninger og evaluering av utmattningstid.

4. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at nedløpsrøret strekker seg til en forutbestemt avstand over bunnen av nevnte vannlegeme, at de gasstransporterende fortøyningsmidler forbinder nedløpsrøret og den flytende fakkelinnretning, at den gasstransporterende ledninger fleksibel og er av en slik størrelse og vekt at den inntar en oppadkonveks, omvendt kjedelinjefasong mellom den flytende fakkelinnretning og plattformkonstruksjonen, at de gasstransporterende fortø yningsmidler også omfatter en fleksibel forankringsinnretning som forbinder den flytende fakkelinnretniI n <g> med et punkt i avstand fra plattformkonstruksjonen, hvilken for- ankringsinnretning har en slik plassering og lengde at den opp-rettholder tilstrekkelig avstand mellom plattformkonstruksjonen og den flytende fakkelinnretning til å sikre at den gasstransporterende ledning alltid befinner seg i strekk for således å tillate spenningsberegninger og evaluering av utmattningstid.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den flytende fakkelinnretning omfatter et oppdriftskammer som holdes i- stilling omtrent på 3 - 12 meters dyp ved hjelp av nevnte fl gasstransporterende fortøyningsmidler, en fakkelpipe som er festet til oppdriftskammeret og rager opp over vannflaten, ved hjelp av hvilken spillgass brennes, og en ledning som gir fluidforbindelse mellom fakkelpipen og den gasstransporterende ledning.