NO791008L - System for fjernstyring, vedlikehold eller fluidumingisering av et neddykket broennhode - Google Patents

Description

System for fjernstyring, vedlikehold eller'fluidum injisering av et neddykket brønnhode.

Oppfinnelsen vedrører et system for fjernstyring, vedlikehold eller fluiduminjisering av et neddykket brønn-hode, særlig et neddykket hode for en satelitt- produksjons-brønn eller en satelittbrønn som benyttes for stimulering av feltet.

For tiden er det standard prosedyre å fjernstyre neddykkede såtelittbrønnhoder fra en sentral produksjon/ lagerstasjon eller plattform. Det benyttes fjernstyrings-ledninger som overfører den nødvendige elektriske eller hydrauliske energi til havbunnen. Når det er nødvendig med inngrep på brønnhodet for utførelse av målinger eller vedlikehold benyttes en båt som er forsynt med det nødvendige utstyr.

De vanskeligheter man støterrpå i forbindelse med overføring av fjernstyringsenergi over relativt store av-stander, det faktum at det er umulig raskt å kunne utføre direkte arbeider på brønnhodet, og de relativt høye omkostninger i forbindelse med benyttelse av spesialskip for slike arbeider, representerer alvorlige ulemper.

For å unngå disse ulemper er det i frank patentskrift 1.506.300 og dets tillegg 2.165.811 foreslått et system av den type som innbefatter en plattform forsynt med utstyr for fjernstyring og vedlikehold av brønnhodet og plassert:i hovedsaken perpendikulært på brønnhodet. En ledning forbinder plattformen med brønnhodet. En styreanordning er anordnet på brønn-hodet eller i umiddelbar nærhet av dette, og minst en fjernstyringsledning forbinder plattformen med f jernstyringsanord;-.'. ningen.

I dette kjente system er plattformen neddykket slik at den ikke er utsatt for innvirkningen fra dønninger, bølger og overflatestrømmer. Man kan bare utføre arbeidet på brønnen utr ifra plattformen etter at minst en energioverføringsledning er anordnet mellom plattformen og overflatefartøyet.

Dette system krever således for det første utstyr på plattformen som kan tåle permanent neddykking uten fare for skader eller ødeleggelser, og for det andre bruk av dykkere.

Det er også kjent å stimulere et oljefelt ved permanent eller intermiterende injiser ing av fluidér^så som vann eller kjemiske produkter gjennom hjelpe- eller såtelittbrønner. Fluidene føres frem til stimulerings - satelittbrønnen gjennom,, undervannsledninger, idet fluidumkilden og den energileverende anordning som er nødvendig for injiseringsprosessen er anordnet på en sentral produksjonsplattform.

Dette kjente system krever installering og vedlikehold av et stort nett av dyre ledninger. Som følge av ledningenes lengde må den energileverende anordning, særlig pumpene, dim-ensjoneres slik at de kan kompenseres for ledningstapene.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe et system hvormed det ikke lenger er nødvendig å anordne lange-undervannsledninger eller å benytte utstyr som må kunne tåle lengre tids neddykking. Systemet skal også kunne benyttes uten dykkerinnsats og det skal muliggjøre en fjernstyring og en hurtig utførelse av arbeider på brønnen, uten at det er nødven-dig med spesialfartøyer.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det forannevnte system utformes slik at plattformen befinner seg på overflaten og at røret er tilknyttet plattformen ved hjelp av en kopling og er forbundet med brønnhodet ved hjelp av etrsfærisk ledd forsynt med en fleksibel overgang.

Fjernstyringsanordningen kan da bringes til overflaten perpendikulært på brønnen og målinger og vedlikeholdsopera-sjoner kan utføres raskt og med sterkt reduserte omkostninger, fordi det nå bare er nødvendig å benytte et billig lite fartøy.

Bruk av en fleksibel overgang i koplingen mellom røret og brønnhodet muliggjør relativt store vinkelforskyvninger

av plattformen.

Ifølge et særlig trekk ved systemet er leddet montert slik at det kan gli vertikalt i forhold til brønnhodet og er

stivt forbundet med brønnkonstruksjonen.

Eventuelle belastninger fra overflateplattformen vil således ikke påvirke brønnhodet, men vil overføres til brønnens fundament.

Ifølge et annet særlig trekk ved systemet ifølge oppfinnelsen har plattformen en fjernstyringsenergikilde og et system for mottagelse av fjernstyringsordre tilknyttet fjern-styringsledningen på en slik måte at brønnhodet kan fjernstyres som en funksjon av de fjernstyringssignaler som mottas av ordre-mottagningskretsen.

Fjernstyring av flere satelittbrønnhoder kan skje ut

i fra en sentralstasjon uten at det er nødvendig å ha et energi-ford<r>e"l"iirgST£ét± på havbunnen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor

fig. 1 viser et skjematisk oppriss av et system ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et mer detaljert oppriss av systemets nedre del,

fig. 3 viser et halvsnitt etter linjen III-III i fig. 2, fig. 4 viser et oppriss av plattformen i systemet, fig r,5 viser et grunnriss av plattformen i fig. 4,

fig. 6-10 viser suksessive faser under installeringen og demonteringen av systemet ifølge oppfinnelsen,

og

fig. 11 viser et skjematisk oppriss av en variant av systemet ifølge oppfinnelsen.

Det systemet som er vist i fig. 1 har regnet fra bunnen og opp en koplingsanordning 1 med et ledd som muliggjør til-kopling av systemet til en neddykket satelittbrønnhode-konstruk-sjon 3, minst en vertikal selvbærende rørledning 4 som ved sin nedre ende er tilknyttet koplingsanordningen 1, en kopling 5 i den øvre enden av rørledningen 4 og en overflateplattform 6.

Koplingsanordningen 1 må kunne tillate skråstillinger

og vibrasjoner eller svingninger av plattformen som følge av overflatebetingelsene, idet skråstillingene kan gå opp til 10°

i forhold til vertikalen. Om nødvendig, eksempelvis ved utnyttelse i krevende havområder, kan plattformen forankres ved hjelp av vekter på havbunnen, med kabler opp til plattformen.

Koplingsanordningen 1 skal beskrives nærmere i forbindelse med fig. 2 og 3.

Rørledningens 4 nedre del er tilknyttet anordningen 1 ved hjelp av flenser 41 og 11 på henholdsvis ledningen 4 og en hylse 12 som utgjør den bevegbare del i et sfærisk ledd 13.

Leddet 13 innbefatter to halvkuleformede peler 14a og 14b som er forbundet med hylsen 12 og er lagt inn i to sfæriske skåler 15a, 15b, med en mellomliggende sfærisk, fleksibel overgang 16, (fig. 3) .

Skålene 15a,15b er montert i en sylindrisk utsparing

i den øvre del av en koplingshylse 17 som er forsynt med en inn-vendig ringskulder 17a. Den øvre skål 15a er ved hjelp av skruer 18 festet til hylsens 17 øvre endeflate.

Den fleksible overgang 16 er oppbygget med to deler

16a, 16b. Hver av disse dannes av en stabel av metallmat-eriale, f.eks. stål, og et elastisk materiale, f.. gummi, idet disse to materialtypene kleber til hverandre. Stabelens avsluttende lag i overgangsdelen 16a går i ett med halvkulen 14a og skålen 15a, mens de avsluttende lag i overgangshalvdel 16b går i ett med halvkulen 14b og skålen 15b.

De forskjellige lag i overgangsdelen 16a, 16b er anordnet i samsvar med omdreiningsflater rundt leddets vertikale akse og utgjør deler av sfæriske flater. Deformasjonen av overgangshalvdelene 16a, 16b parallelt med lagene begrenses av anordnede forsterkningsringer 16c som er anordnet langs kantene til overgangshalvdelene.

Oppbyggingen av den fleksible overgang 16 muliggjør en begrenset vinkelbevegelse, eksempelvis - 10° i forhold til vertikalen (se piler Fl i fig. 3). Denne vinkelutslagsmulighet begrenses av anslaget mellom den nedre koniske del 12a av hylsen 12 og en konisk skråflate 15c på den øvre skål 15a.

Andre utførelser, av den sfæriske fleksible overgang

kan benyttes. Særlig skal det her vises til fransk patent-søknad 76.34009 som beskriver en fleksibel sfærisk overgang som er forbedret i forhold til den overgang 16 som er beskrevet her.

Hylsens 17 nedre rørformede avsnitt 17b kan gli vertikalt på det øvre rørformede parti 19a på brønnhodets koplingsstykke 19. En belg 20 gir tetning mellom de innbyrdes glidende komp onenter 17 og .19. Belgen 20 er øverst og nederst fastgjort til ringer 21 og 22 som festes ved hjelp av skruer 23, 24 henholdsvis under skulderen 17a i hylsen 17 og til koplingsstykket 19. Rundt belgen 20 er det et kompensasjonskammer 25 som utligner trykket når forbindelsen med innsiden av brønnen kontrolleres.

Når det dreier seg om en satelitt-produksjonsbrønn

er brønnhodet 3 av konvensjonell type og har fjernstyrte ventiler for tilveiebringelse eller stenging av forbindelsen mellom brønnen og produksjonsdreneringsledningen- eller ledningene som er tilknyttet en sentral produksjonsstasjon eller- plattform. Dessuten er det anordnet fjernstyrte ventiler som for vedlikeholdsformål eller for utførelse av målinger muliggjør en etablering av en forbindelse mellom rør-ledningen 4 og brønnen gjennom en sentral vertikal passasje som i hovedsaken flukter med brønnens produksjonsrør og går gjennom hylsen 12, halvkuledélene^14a,14b, hylsen 17 og koplingsstykket 19. De forskjellige ventiler styres ved hjelp av en fjernstyringsenhet 31 som er montert på brønnhodekon-struksjonen og er tilknyttet ventilene ved hjelp av ikke-viste styreledninger.

Den glidende forbindelse mellom koplingsanordningen 1

og brønnhodet 3 muliggjør en aksial-mekanisk forskyvning mellom disse to komponenter på en slik måte at brønnhodet ikke utsettes for spenninger eller belastninger som overføres via rørled-ningen 4. Disse spenninger eller belastninger overføres isteden til brønnfundamentet, derved at det er sørget for en stiv mekanisk forbindelse mellom brønnhodekonstruksjonen og den faste delen av leddet i koplingsanordningen 1. De stive armer 2 6 som forbinder hylsen 17 med koplingselementet 32 på søylene 33 ut-gjør en del av brønnhodekonstruksjonen.

Rørlinen 4 har en diameter som er tilpasset diameteren til brønnproduksjonsrøret. De to rørene flukter i hovedsak med hverandre og rørledningen 4 er dimensjonert slik at den er i stand til å motstå de spenninger og belastninger som utøves på den av overflateplattformen.

Rørledningen 4 er forsynt med flottører 42. (fig. 1)

som gjør rørledningen selvbærende (positiv oppdrift). Forbindelsen mellom rørledningen 4 og plattformen 6 skjer

ved hjélp av en hydraulisk betjenbar kopling 5. Som vist i fig. 7, er det på rørledningen 4 og den nedre enden av plattformen montert et konisk entringssystem 51,52.

Koplingen befinner seg på få meters dyp, eksempelvis noen få dusin meter. Fordelaktig innbefatter koplingen 5 i sin nedre del,hvor::kdnusen 51 på toppen av rørledningen 4 tilkoples, en fleksibel overgang (ikke vist) som kan være utført på samme måte som den foran beskrevene overgang 16. Sammenkoplingen og frikoplingen med henholdsvis fra plattformen skal forklares mer detaljert under spesielle henvisninger til fig. 6-10.

Plattformen 6 innbefatter regnet fra bunnen og oppover et ballastkammer 61, en fagverkskonstruksjon 62 som forbinder vertikale konstruksjonselementer 63 med hverandre (tre i dette tilfelle), oppdriftskamre 64, anordnet i høyde med vannover-flaten, en boringsplattform 65, et øvre arbeidsrom 66 og et rør 67 som danner en forlengelse av rørledningen 4 opp til rommet 66.

Arbeidsrommet 6 6 (fig. 4 og 5) har en diameter på noen

få meter og inneholder utstyr for fjernstyring av brønnen. Alt det spesielle utstyr som muliggjør arbeider i brønnen, er samlet på plattformen, med unntagelse av den nødvendige krafttilførsel.

En hydraulisk tank 68, en hydraulisk kraftenhet 69 med en anordning 70 for mottaging av fjernstyringsordre fra de elektriske batterier, samt en mottager- og senderantenne 71 er anordnet for fjernstyringsformål. Fjernstyringsenheten 69 er tilknyttet fjernstyringsenheten 31 ved hjelp av en fjernstyringsledning som innbefatter' et eller flere fleksible rør 72,73 (fig.-2) som eventuelt kan være samordnet med rørledningen 4.

For målinger og vedlikeholdsarbeider som krever inn-føring av utstyr i brønnen er det anordnet en vinsj 74- med til-hørende kabel 75 som går i et rør 67 og rørledningen 4. Videre er det anordnet et kammer for innføring av verktøy og utstyr i røret 67, og det er også anordnet en olje-vann-separasjonsenhet 76 og spyleutstyr 77 for spyling av røret 4 og røret 67 når arbeidet i brønnen er avsluttet. En konvensjonell sikkerhets-anordning 78 er montert på toppen av røret 67 for å hindre v trykkutblåsning av oljen når det arbeides i brønnen.

I tillegg forefinnes det en talje 79, brannsikkerhets-og nødevakueringsutstyr, alarmutstyr 81, radarfeflektor..82 og en strømgenerator, eksempelvis en vinddrevet generator 83, eller solpaneler.

Generatoren 83 kan benyttes for oppladning av de elektriske batterier som benyttes for fjernstyringsformål.

En fordel med det nye system er at fjernstyringen kan skje eksempelvis akustisk eller ved hjelp av radio for ulike brønn-hoder, samtidig som man har fjernstyringsenergikilden nær hver brønn. Antennen 71 kan også benyttes for overføring av data for området rundt plattformen 6 eller fjernstyringsenheten 69.

Når det er nødvendig å utføre arbeider som krever inn-føring av utstyr eller verktøy i brønnen, opphengt i en kabel fra vinsjen 74, kreves det en relativ kraftig energikilde og person-ell i fornøden utstrekning. Man benytter da fortrinnsvis den elektriske kraft som er tilgjengelig ombord i det fartøy som brukes i forbindelse med plattformen. Spill som fremkommer under arbeider i brønnen, kan fordelaktig overføres til dette far-tøyet .

Av sikkerhetsmessige grunner bør man fordelaktig arbeide fra utsiden av rommet 6 6 ved utførelse av arbeider i brønnen.

I det tilfelle at flere satelittbrønnhoder er gruppert

på havbunnen (fig. 11), eksempelvis når man har flere divergerende borehull, innbefatter systemet ifølge oppfinnelsen en eneste overflateplattform 6 som tilknyttes de ulike brønnhoder 3a,3b,3c, 3d ved hjelp av egne selvbærende rørledninger 4a,4b,4c,4d. Hver rørledning er da tilknyttet plattformen ved hjelp av en egen kopling og er tilknyttet det tilhørende brønnhode ved hjelp av det spesielle ledd som er beskrevet foran. De ulike ledd kan mekanisk tilknyttes samme fundament.

Fig. 11 viser også et system for oppankring av plattformen ved hjelp av kabler 2a og vekter 2 på havbunnen.

Ifølge en variant av systemet benyttes en fjernstyringsenhet 31 av den type som er beskrevet i fransk patentsøknad 78 07048 (10.3.1978), og denne enhet kan eventuelt være forsynt med en oppfiskingsbøye.

Fortrinnsvis anordnes en permanent styreline mellom fjernstyringsenheten og overflaten, for derved om nødvendig å lette hevingen av enheten for reparasjon eller utbytting, med etter-følgende nedsenking til havbunnen. Fordelaktig kan denne per-manente styreline også benyttes som en elektrisk ledning for overføring til overflaten av måleresultater fra havbunnen.

Foran er det nye system beskrevet i forbindelse med et fjernstyring og vedlikehold av oljeproduserende satelittbrønner. Systemet kan imidlertid også med fordel benyttes for injisering av fluider i en satelittbrønn for stimulering av oljefeltet.

I så tilfelle innbefatter arbeidsrommet 66 injiserings-pumper og tilbehør, idet den nødvendige energi vanligvis da leveres av minst en termisk kilde, eksempelvis en dieselmotor. Plattformen tillempes slik at den innbefatter beholdere for de ulike fluider: brensel for motoren, injiseringsfluider, osv. Når vann injiseres i brønnen tar man fordelaktig injiserings-vannet fra det omgivende medium.

Fluidet injiseres gjennom den sentrale vertikale passasje som flukter med brønnen.

Det foran beskrevene fjernstyringssystem benyttes for styring og kontroll av de kontinuerlige eller intermitterende arbeidende fluiduminjiseringsanordninger. I dette tilfelle be-høver den elektriske generator som er nødvendig for fjernstryr^_. ingen ikke være en vinddrevet generator eller en solpanelenhet. Den nødvendige elektriske energi kan tilveiebringes ved hjelp av en energileverende anordning på plattformen 6, eksempelvis en dieselmo.tbrv-

Fig. 6-10 viser forskjellige trinn under installering og fjerning av systemet ifølge oppfinnelsen.

Monterings av koplingsanordningen 1 på brønnhodet 3 og av den selvbærende rørledning 4 skjer ved hjelp av en halvt neddykkbar plattform 90 eller et vanlig boreskip. Plattformen 6, som er ballastert med fylling i kammerne 64, bringes til anvend-elsesstedet ved hjelp av et mindre fartøy, slik det er vist i fig. 6.

For posisjoneringsformål fjerner man ballasten fra plattformen 6 og manøvrerer denne på plass ved hjelp av fartøyet 91 og eventuelt også under utnyttelse av plattformen 9 0 (fig. 7).

Tilknytningen mellom plattformen 6 og rørledningen 4 skjer under utnyttelse av den koniske entringsanordning 51,52 og med ballastering av plattformen 6. Så snart sammenkoplingen er ferdig, betjener man koplingen 5, eksempelvis hydraulisk, og systemet er da driftsklart (fig. 8).

Den fleksible overgang 6 0,sammen med den fleksible over gang som fordelaktig anordnes i forbindelse mellom rørledningen 4 og plattformen 6, gjør det mulig å arbeide med en relativt betydelig vinkelforskyvning mellom brønnhodet og plattformen.

Når det er ønskelig å fjerne systemet, betjener man koplingen 5 og ballasten tømmes fra plattformen 6, slik at plattformen skilles fra rørledningen 4 (fig. 9).

Plattformen fjernes så igjen ved hjelp av et fartøy 92 og en halvt neddykkbar plattform 93 beveges på plass for opptak av rørledningen 4 og eventuelt for utførelse av større arbeider på brønnen.

Claims (15)

1. System for fjernstyring og vedlikehold av et neddykket satelittbrønnhode, innbefattende en plattform forsynt med utstyr for fjernstyring og vedlikehold av brønnhodet og plassert i hovedsaken perpendikulært i forhold til brønnhodet, minst en rørled-ning som forbinder plattformen med brønnhodet, en styreanordning anordnet på brønnhodet eller i umiddelbar nærhet av dette, og minst en fjernstyringsledning som forbinder plattformen med fjernstyringsanordningen, karakterisert ved at plattformen befinner seg på overflaten og at rørledningen er tilknyttet plattformen ved hjelp av en kopling og er tilknyttet brønnhodet ved hjelp av et sfærisk ledd forsynt med en fleksibel overgang.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at leddet er montert ..slik at det kan gli vertikalt i forhold til brønnhodet og er stivt forbundet med brønnfundamentet.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den fleksible overgang dannes av en stabel av vek-slende lag av et stivt materiale og et elastisk materiale som kleber til hverandre og er anordnet slik at de følger sfæriske flater.

4. System ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at plattformen har en fjernstyringskraftkilde og en fjernstyringsenhet som er slik tilknyttet fjernstyrings-ledningen at brønnhodet kan fjernstyres som en funksjon av fjernstyringssignaler som mottas av en mottagelseskrets.

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at plattformen har en hydraulisk kraftkilde og en hydraulisk enhet som virker som en funksjon av fjernstyringssignalene.

6. System ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at plattformen inneholder det nødvendige utstyr som muliggjør arbéide med en kabel eller line i brønnen.

7. System ifølge et av kravene 1- 5, karakterisert ved at plattformen har utstyr for injisering av fluidum i brønnen.

8. System ifølge krav 7, karakterisert ved at plattformen innbefatter i det minste en termisk energileverende kilde.

9. System ifølge etrav kravene 7 og 8, ' karakterisert ved at plattformen har anordninger for lagring av fluider som skal injiseres i brønnen.

10. System ifølge et av kravene 1- 9, karakterisert ved at plattformen har minst en elektrisk kraft-lever ingskilde .

11. System ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at rørledningen er tilknyttet plattformen ved hjelp av en kopling forsynt med et konisk entringssystem.

12. System ifølge et av kravene 1-11, karakterisert ved det innbefatter flere rørledninger som er tilknyttet de respektive i en gruppe anordnede brønnhoder.

13. System ifølge et av kravene 1-12, karakterisert ved at:plattformen er forankret til havbunnen.

14. System ifølge et av kravene 1-13, karakterisert ved at en styreline er permanent anordnet mellom fjernstyringsenheten som er plassert ved brønnhodet og overflaten.

15. System ifølge krav 14, karakterisert ved at styrelinen også utgjør en elektrisk ledning for overføring av måleresultater.