NO810484L - Foering for tilveiebringelse av en kopling og fremgangsmaate ved tilveiebringelse av en kopling - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en føring for bruk ved tilveiebringelse av en undervannsforbindelse mellom et rørformet element og en undersjøisk stigerørbasis.

Ved utnyttelsen av undersjøiske hydrokarbon-reserver vil det ofte være nødvendig å tilveiebringe en forbindelse mellom et rørformet element, eksempelvis et stige-rør som senkes ned fra overflaten og en forhåndenværende stige-rørbasis, eksempelvis et brønnhode.

En måte å gjøre dette på er vist og beskrevet i britisk patentsøknad nr. 7928006 hvor det beskrives bruk av en føring som innbefatter en styrestang med en hydraulisk radielt ekspanderbar endedel og som senkes ned gjennom rør-elementet, vanligvis et stigerør, ved hjelp av en kabel med en hydraulisk ledningskjerne. Når styrestangen er bragt ned til en stilling hvor den henger under rørelementet kan man ved hjelp av et fjernstyrt fartøy eller dykker plassere føringen slik at den radielt ekspanderbare del går på plass i stigerørbasisen og der kan fastlåses ved hydraulisk på-virkning.

Deretter senkes stigerøret ned, styrt av kabelen, til samvirke med styrestangen. Når røret glir nedover styrestangen vil eventuelle vinkelskjevheter korrigeres ved hjelp av styrestangen slik at koblingsdelene på henholdsvis rør og basis orienteres riktig.

En føring av denne type vil vanligvis ha en vekt på ca. 454 kg. Det fjernstyrte fartøy eller dykkerne kan bevege en slik føring en liten strekning sideveis mens føringen henger i sin kabel over stigerørbasisen, men fartøyet eller dykkerne kan ikke løfte føringen. Man har nå funnet at dette kan være en ulempe, særlig når den kontruksjon hvorfra rørelementet og føringen senkes ned i seg selv ikke er fast-gjort til havbunnen, men flyter på havoverflaten, slik til-fellet er når konstruksjonen eksempelvis er en lekter, et skip eller en flytende plattform. Det er også en grense for den sideveis bevegelse som fartøyet eller dykkeren kan beherske, under hensyntagen til føringen av en ganske betyde-lig vekt i hengende tilstand.

Store sideforskyvninger mellom rørelementet

og stigerørbasisen kan unngås ved å benytte en fast kon-struksjon, men man må regne med sideforskyvninger når det benyttes såkalte strekkstagplattformer.

Den første strekkstagplattform-kontrakt ble undertegnet i desember 1979 og oljeindustrien vil etter hvert få anledning til evaluering av dette tekniske konsept ved studium av en prototype. Flytende produksjonssystemer begynte med en halvt neddykkbar rigg med kjedelinje-forankring, på Argyll-feltet i 1975. Fordelene med en flytende plattform er at den kan anvendes på dypt vann og i forbindelse med såkalte marginalfelter, nettopp fordi slike flytende plattformer har stor mobilitet. Man har kjent til disse fordeler i hvert fall i de siste fem år, men forankringen ved hjelp av kabler som henger i kjedelinjer tillater store riggbevegelser, som har hindret mer utbredt anvendelse. Ved bruk av vertikale strekkstag, se US patentene 3780685 og 3934528, kan man i stor grad redusere de relative bevegelser mellom stigerør og plattform, og den tekniske utvikling av det første praktiske vertikale strekkstagsystem er igang.

Selv om vertikale strekkstag reduserer hiv og stamping, begrenser de ikke i samme grad sidebevegelser. Strekkstagvinkler på 3° på 150 m. dyp og 1° på 600 m. dyp

vil være vanlig. Selv med en vinkel på \ ° vil sideforskyv-ingen være 1,5 m ved et dyp på 15 0 m og 6 m ved et dyp på

600 m. Man jnå således regne med en sideforskyvning på 6 m mellom toppen av et vertikalt stigerør og en tilknytning på havbunnen ved såvel boring, produksjon og salg.

Vanligvis styres borutstyr ned mot havbunnen ved hjelp av føringsliner. Fire liner fordeles vanligvis jevnt rundt en sirkel med enn diameter på 3,6 m. Ved en strekkben-plattform vil det minste antall vanlige styreliner som er nødvendig være lik antall brønnhullsspor, men dette vil bare gi to liner pr. brønn. Disse linene står under strekk og den totale belastning vil inngå som ekstra dekkslast,

og derved reduseres bæreevnen med hensyn til utstyr som

plattformen kan bære. Permanent monterte liner vil korrodere og må byttes ut etterhvert, dette kan lede til sammenfUtring.

En alternativ løsning på sideforskyvnings-problemet finner man i det britiske patentskrift 1462401

hvor det beskrives en strekkstagplattform med dynamisk posi-sjonering. Skyveaggregater muliggjør en plassering av plattformen direkte over fundamentet på havbunnen og en styring av stigerørene til innrettet stilling i forhold til koblings-punktene på havbunnen. Slike skyveaggregater brukes bare periodevis og de er dyre.

Det foreligger derfor et behov for en metodikk hvor man først kan styre enden av et rørelement, eksempelvis et hengende stigerør, til en stilling over koblingspunktet, og deretter senke stigerørets nedre ende ned til akseflunkt med koblingsmiddelet på sjøbunnen.

Ifølge foreliggende oppfinnelse foreslås det derfor en føring for bruk ved tilkobling av et rørelement, eksempelvis et stigerør til en undersjøisk stigerørbasis, hvilken føring innbefatter en styrestang med en reverserbar radielt ekspanderbar del beregnet for plassering og fast-gjøring av styrestangen til den nevnte basis, og en avlang del beregnet for opptak i enden av rørelementet, hvilken føring er kjennetegnet ved at den innbefatter oppdrifts-midler for redusering av den effektive vekt av stangen under vann, ned til et nivå hvor stangen lett kan manipuleres og manøvreres. Ved bruk i forbindelse med montering av et stige-rør velges føringen slik at den har glidepassning inne i stigerøret. Oppdriftsmidlene velges slik at det muliggjøres en lett manipulering og sideveis bevegelse ved hjelp av de undersjøiske arbeidssystemer som er tilgjengelige, eksempelvis en dykker, en atmosfærisk dykkerdrakt, eller et fjernstyrt fartøy.

Styrestangen vil normalt henge i en kabel, vanligvis festet aksialt til føringen og fortrinnsvis inn-befattende en hydraulisk forbindelse til føringen når den ekspanderbare del er hydraulisk betjent.

Den ekspanderbare del kan være en ékspanderende kjerne, og den ekspanderende kjerne kan fordelaktig være halt eller delvist segmentert og samvirker med kileflater slik at når segmentene beveger seg over kileflatene vil ytterdiamet-eren enten øke eller avta, avhengig av bevegelsesretningen.

For å muliggjøre en betjening av den ekspanderende kjerne ved hjelp av fjernstyring kan betjeningsanordning-en fordelaktig være av hydraulisk art og istand til å bevirke ekspansjon eller kontraksjon av kjernen.

Styrestangen gjøres fortrinnsvis hul og vanntett over kjernens ekspanderende del, slik at styrestangen her vil virke, som oppdriftslegeme. Stigerør som skal tilkoples vil vanligvis ha en diameter på mellom 22 og 55 cm. og stangens diameter varierer tilsvarende, mellom ca. 20 og 50 cm. Som et eksempel på den fordel man oppnår med oppdriftsmuligheten, skal det her tas en sammenligning mellom en luftfylt og en vannfylt, av stål fremstilt stang, med en diameter på 50 cm. og en veggtykkelse på 1,6 cm. I luft vil stangmaterialet veie 180 kg pr. m. I vann reduseres vekten til 160 kg pr. m.

For en luftfylt stang vil dette materiale gi en oppdrift på 10,5 kg pr. m. For en stang som er 2 m lang vil vekten i vann uten avtetting av boringen være 380 kg, og luftfylt vil man få en oppdrift på 19 kg. Tar man hensyn til virkningen av endelukningene og den ekspanderende kjerne ser man at det vil være mulig å redusere den effektive vekt fra tett opp til 450 kg og til mindre enn 22 kg i neddykket tilstand.

Stål er et foretrukket materiale for styrestangen som følge av den store elastisitetsmodul som gjør en stål-stang stiv, og på grunn av at det er et lett tilgjengelig materiale.

Den effektive vekt av føringen i vannet vil fortrinnsvis være mindre enn 6 8 kg, mer fordelaktig mindre enn 45 kg og enda mer fordelaktig mindre enn 22 kg.

Oppfinnelsen innbefatter en fremgangsmåte for tilkopling av et rørelement, eksempelvis et stigerør til en undersjøisk stigerørbasis, eksempelvis et undersjøisk brønn- hode, idet rørelementet henges over stigerørbasisen og en føring som beskrevet foran føres ned igjennom rørløpet, hengende i en line. Føringen senkes ned til en stilling under rørelementet og føringens radielt ekspanderbare del lokali-seres i stigerørbasisen og ekspanderes slik at derved føringen sammenkoples med basisen. Deretter strammer man inn på linen og senker rørelementet ned over linen og føringens avlange del, slik at rørelementet bringes på plass for sammenkopling med stigerørbasisen. Ved hjelp av spesielle midler forbindes rørelementet med stigerørbasisen, føringens ekspanderende del trekkes sammen og føringen trekkes ut gjennom rørelementet.

Oppfinnelsen innbefatter også hydrokarbon, eksempelvis olje, som utvinnes gjennom et brønnhode og en forbindelse fremstilt med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, eller ved bruk av en føring ifølge oppfinnelsen.

Som eksempel på et rørelement som kan monteres på en basis under utnyttelse av oppfinnelsen skal her nevnes en utblåsingshindrer.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvis-ning til tegningene hvor

fig. 1 viser et oppriss av en føring som bringes på plass over en stigerørbasis,

fig. 2 viser et oppriss av føringen låst på plass i stigerørbasisen og strammet opp, idet et stigerør senkes ned, og

fig. 3 viser et snitt gjennom en føring som er låst på plass i en stigerørbasis (venstre halvdel), med stige-røret senket ned over styrestangen og sammenkoplet med et stigerørbasis. På tegningens høyre side er føringen tatt opp igjen.

Som vist i fig. 1 innbefatter føringen en styrestang 1 med en ekspanderende låsanordning 2 ved den ene enden. I hver ende er styrestangen 1 konisk for derved å lette lokaliseringen i stigerørbasisen og stigerøret. Føringen er aksialt festet til. en hydraulisk kabel 6 hvormed føringen senkes ned gjennom stigerøret 5. Som vist i fig. 3 har styre stangen 1 et stort avtettet rom 3 som er luftfylt. Derved reduseres vekten i vann til rundt 22 kg eller mindre, slik,, at en dykker eller et fjernstyrt fartøy kan manøvrere føringen sideveis. I fig. 1 er et fjernstyrt fartøy vist idet det plas-serer styrestangen 1 over en stigerørbasis 4 etter at styrestangen først er senket ned igjennom stigerøret 5 ved hjelp av kabelen 6. Når det dreier seg om strekkstagplattformer kan det fritthengende stigerør 5 være sideforskjøvet opptil flere meter i fra basisen 4. En dykker eller et lite under-vannsarbeidssystem må derfor være istand til å kunne bevege styrestangen uten særlige vanskeligheter. Et større arbeids-system kan ikke benyttes fordi det vanligvis vil være flere stigerør plassert med innbyrdes senteravstander på eksempelvis .2,5 m. Fig. 2 viser styrestangen 1 låst fast i basisen 4 og med kabelen 6 strammet opp ved hjelp av en vinsj på overflaten. Stigerøret ,5 senkes ned på styrestangen 1. Fig. 3 viser nærmere detaljer. I venstre halv-snitt i fig. 1 er styrestangen 1 inntegnet, idet den hviler på et foringsrøroppheng 4a. Styrestangen 1 er rørformet og 1 enden er det fastskrudd (gjengepartiet 7) en låsemekanisme 2 av den ekspanderende type. I gjengeforbindelsen 7 er det videre anordnet en tetning 8. Låsemekanismen 2 innbefatter et hydraulisk betjent stempel og en stump-konisk kile 9. Trykk som settes på ned igjennom ledningen 10 vil bevirke at stemplet og tilhørende kile 9 beveger seg oppover og derved drives låseelementene 11 radielt utover og inn i sporet 12 i stigerørbasisen 4.

Når styrestangen 1 er låst fast til basisen 4 kan kabelen 6 strammes og stigerøret 5 kan så senkes ned over styrestangen 1 slik at muffen 13 får kontakt med basisen 4. Låseklør 14 benyttes for tilveiebringelse av en stiv forbindelse mellom stigerøret og basisen. Låseklørne kan være

av hydraulisk eller mekanisk virkende type.

Trykk som settes på ned igjennom ledningen 15 vil bevirke at stemplet og kilen 9 beveger seg nedover. Strekket i kabelen 6 vil bevirke av låseelementene 11 trekkes inn og derved frigjøres styrestangen igjen slik at den kant tas opp igjen til overflaten. Låseelementene kan være forsynt med ikke viste kiler som hindrer dem i å falle ut, eller ikke viste fjærer som påskynder tilbaketrekkingen. Alternativt kan låsemekanismen være anordnet slik at fjærer driver låseelementene 11 utover, mens en hydraulisk påvirket kile bevirker en tilbaketrekking av låseelementene.

Kabelen 6 er oppbygget med wire-forsterkning 16 rundt en dobbel hydraulisk ledningskjerne som står i forbindelse med ledningen 10 og 15. Wire-forsterkningen 16 er innleiret i endemuffen 17 som er avtettet ved hjelp av en pakning 18 i den øvre koniske del 19. Denne øvre koniske del er festet til resten av rørstangen ved hjelp av skruer 20 medmellomliggende pakning 21.

Claims (10)

1. Føring for bruk ved kopling av et rørformet element (5) til en undersjøisk stigerørbasis (4), hvilken føring innbefatter en styrestang (1) med en reverserbar radielt ekspanderbar del (2) beregnet for lokalisering i og fastlåsing av styrestangen til den undersjøiske stige-rørbasis (4), og en avlang del beregnet for å oppta i enden av den rørformede element (5), karakterisert ved at føringen innbefatter oppdriftsmidlet (3) for redusering av styrestangens effektive vekt under vann, ned til et nivå ved hvilket styrestangen lett kan manipuleres og manøvreres.

2. Føring ifølge krav 1, karakterisert ved at den har en effektiv vekt i vann ikke over 68 kg.

3. Føring ifølge krav 1, karakterisert ved at den har en effektiv vekt i vann ikke over 23 kg.

4. Føring ifølge et av de foregående krav,, karakterisert ved at styrestangen (1) er av stål.

5. Føring ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den innbefatter en avlang del som er dreibar om aksen til styrestangen (1) og beregnet for opptak i røret.

6. Føring ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at den radielt ekspanderbare del (2) er fjernstyrbar.

7. Føring ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved en line (6) hvormed føringen kan henges opp med styrestangens (1) avlange del øverst.

8. Styrestang ifølge krav 7, karakterisert ved at ledningen (6) er en kabel med en hydraulisk ledningskjerne for betjening av den radielt ekspanderbare styrestangdel (2).

9. Fremgangsmåte ved tilkopling av et rørformet element (5) til en undersjøisk stigerørbasis (4), karakterisert ved at det rørformede element (5) henges opp over stigerørbasis (4), en føring ifølge et av de foregående krav føres ned igjennom boringen i det rør-formede element ved hjelp av en ledning (6) og til en stilling under det rørformede element, lokalisering av den nevnte radielt ekspanderbare del (2) i stigerørbasisen (4) og radiell ekspandering av den nevnte del (2) for derved å tilveiebringe en fast forbindelse mellom føringen og stigerør-basisen (4), stramming av linen (6),nedsenking av det rør-formede element (5) over linen og føringens avlange parti (1), til en stilling for sammenkopling med stigerørbasisen (4), betjening av midlet (14) for sammenkopling av det rør-formede element med stigerørbasisen, radiell sammentrekking av føringens ekspanderbare del (2) og uttrekking av føringen gjennom det rørformede element (5).

10. Hydrokarboner utvunnet fra et undersjøisk brønn-hull gjennom et førformet element som er tilkyttet brønn-hullet ved hjelp av en fremgangsmåte, ifølge krav 9.