NO821250L - Roerforbindelse mellom undersjoeisk roerledning og produksjonsplattform. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører oljeproduksjon til en flytende plattform og går særlig ut på et stigerørsaggregat for flersamleledninger. Ved produksjon av olje fra under-sjøiske brønner er det nødvendig å transportere oljen opp til overflaten for avgassing før den pumpes videre til et annet sted. Et stigerørsaggregat for dette formål er illustrert i "Early Subsea Production System" av B.H. van Bilderbeek, side 131, APEA-Journal 1977. Dette omfatter

et sentralt stigerør som danner det bærende element, samt et antall periferiske samlelednings -stigerør som er montert med innbyrdes mellomrom i ringform rundt det sentrale stigerøret. Sistnevnte kan utnyttes til å føre den behand-lete oljen tilbake til havbunnen for transport til en under-sjøisk rørledning.

Disse rørledningene blir holdt på plass i avstår.d fra hverandre rundt stigerøret på flere nivåer ved hjelp av spidere som er festet til det sentrale stigerøret. Den flytende plattformens bevegelser blir tatt opp av en bøye-

lig skjøt i nærheten av det sentrale stigerørets nedre ende og av fleksible slanger i nærheten av samlelednings-stigerørenes nedre ender.

Et nedre stigerørsett omfatter den bøyelige

skjøten og de fleksible slangene. Stigerørsettet er stukket inn på et stigerør-forbindelsesstykke, som tjener til å holde rørsettet nede på en løsbar måte. Forbindelsesstykkét har også til oppgave å holde rørsettet fast på innstikks-koblingen for produksjonssamleledningen. Gjenervervelse av rørsettet eller det ene eller det andre av de fleksi-

ble rørene gjennomføres ved å koble fra det sentrale stige-røret og deretter fjerne hele aggregatet.

Periferisk plasserte produksjonsstigerør blir enkeltvis stukket inn på den øvre enden av stigerørssette:s fleksible slanger ved hjelp av et koblingsstykke med mekan-isk låsing og hydraulisk åpnin,g. Etter at forbindelses-stykket er koblet fra kan hver av samleledningene fjernes, men det er ikke mulig å fjerne det fleksible røret på sam-me måte.

Ettersom stigerørsaggragatet kan bøye seg ca.10 omkring den bøyelige skjøten ved det sentrale stigerørets nedre ende, må de fleksible slangene utføres med tilstrekkelig slark til å kunne ta opp differensialbevegelser som skyldes nevnte bøyning. Dette resulterer i en stor utvid-elsessløyfe med forholdsvis liten radius, noe ,som begrenser bruken av verktøy som er beregnet på å kunne føres inn gjennom samleledningér.

Ettersom de fleksible rørene blir utsatt for om-fattende bøyningV er de den mest sannsynlige komponent som vil kreve utskifting. Ved dette tidligere kjente arrar - gement var det nødvendig å fjerne hele stigerørssystemet for å kunne skifte ut selv en enkelt slange. Ikke bare vai det'nødvendig å fjerne hele systemet, men også produksjonen gjennom .samtlige ledninger'måtte stanses.

I overensstemmelse med oppfinnelsen bærer et sentralt stigerør ved sin nedre ende et primært låse-koblingsstykke, som er'innrettet til å kunne kobles til en sentral stigerørsstuss som er forankret på havbunnen. Et antall produksjonsstigerør er montert med innbyrdes mellomrom i ringform rundt det sentrale stigerøret og oppviser et fleksibelt rør ved sin nedre ende.' Et krysningsaggregat er festet til d,et primære låse-koblingsstykket og omfattei samlelednings-krysningsstykker (subs) og ei ramme som holder krysningsstykkene i avstand fra det primære koblingsstykket. En tapp for et hydraulisk manøvrert koblingsstykke er anbragt ved den nedre enden av hvert av de fleksible rørene for selektiv tilkobling til samlelednings-krysnings-stykkene. Hvert av produksjonsstigerørene og det sentrale stigerøret kan strekkbelastes uavhengig av hverandre.

Ved hjelp av den hydrauliske utløsertappen for koblingsstykket ved den nedre enden av det fleksible røret er det mulig å frigjøre og fjerne et hvilket som helst

produksjonsstigerør uavhengig av de andre og uten å komme

i forstyrrende inngrep méd disse. Det er derfor mulig å skifte ut et enkelt fleksibelt rør. Et løpende verktøy med begrenset bøyelighet kan tjene til å stive av slangen når produksjonsstigerøret drives inn, slik at det oppnås tilstrekkelig styring ved passasje gjennom de ulike spidere og til å møte den nedre forbindelsen med. Dette løpende verk-tøy blir fjernet når sammenkoblingen er satt i verk. Hver ledning blir strekkbelastet enkeltvis, slik at behovet for nevnte store utvidelsessløyfe med dens lille radius faller bort. Verktøy av det slag som er beregnet pt å føres inn gjennom samleledningen kan følgelig drives gjennom produksjonsstigerørssystemet.

Oppfinnelsen forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et generelt arrangement av produksjonsstige-rørssystemet. Fig. 2 er et planriss, delvis i snitt, etter linjen 2-2 i fig- 1. Fig. 3 er et snittriss gjennom området for et samlelednings-krysningsstykke (sub), og

fig. 4 viser et riss som tilsvarer fig. 3 ved 10° avbøy-ning og med innsatt løpende verktøy i samleledningen.

En sentral stigerørsstuss 10 er fast forankret

på havbunnen og er installert i et permanent fundament 12, som omfatter en grunnplate 14. Samleledninger 16, som nor-malt kommer fra andre produksjonsbrønner, er festet til bestemte steder til grUnnplaten 14, idet en vertikal samlo-ledningsstuss 18 er reitet oppover. Den sentrale stige-rørsstussen 10 er ved sin øvre ende forsynt med en patrise-formet del av en kobliiig med låsespor 20. Et sentralt stigerør 22 munner ved sin nedre ende ut i et låse-koblinis-stykke 24, som er utformet som en matriseformet del med hydraulisk -manøvrerte låsehaker, som er innrettet til å bringes hhv. inn i og ut av inngrep med sporene 20 som reaksjon på hydraulisk trykkpåvirkning. Denne låseforbind--eisen betegnes som det primære låse-koblingsstykket for å skjelne mellom denne og de senere omtalte sekundære kobii.i

1ingsstykker.

Det sentrale stigerøret kanM.utnyttes for transport av olje, som er blitt behandlet ved overflaten, til en undersjøisk rørledning. Alternativt kan det bare danne et bærende element. I kort avstand ovenfor det primære låse-koblingsstykket finnes en bøyelig skjøt 26 som tillater at det sentrale stigerøret bøyer seg ca.10°. Stige-røret er dannet av 15 m rørseksjoner som er sammenkoblet ved hjelp av stigerørsforbindelsesstykker 28. På bestemte steder bærer stigerøret også spidere 30, som holder styretrakter 32 i innbyrdes vinkelavstand rundt det sentrale stigerøret. Sistnevnte holdes i spenning fra den flytende plattformen, fortrinnsvis ved hjelp av et bevegelseskom-penserende strekkbelastningsapparat.

Et større antall samlelednings-produksjonsstige-rør 34 omslutter i ringform det..sentrale stigerøret og blir holdt i avstand fra dette ved hjelp av sentraliser-ingshylser 36 på nivåer svarende til styretraktene 32.

Produksjons-samleledningene er fortrinnsvis strekkbelastet ved hjelp av strekkmaskiner 38, som er montert på en bæreplattform 40. Sistnevnte er på sin side lagret på det sentrale stigerøret 22. Ved et slikt arrangement behøver samlelednings-strekkmaskinene bare å ha ti! - strekkelig slaglengde til å kunne kompensere for avvikelser mellom den effektive lengden av produksjonsstigerøret og det sentrale stigerøret som skyldes bøyning av systemet omkring den bøyelige skjøten 26. Kabler er forbundet med et antall stigerørs-strekkmaskiner med full slaglengde og som tar opp belastningen av det sentrale stigerøret 22. Produksjonsstigerøret kan selvfølgelig alternativt strekkbelastes ved hjelp av en uavhengig stigerørs-strekkmaskin for hver av samleledningene 34.

Hvert produksjonsstigerør 34 er ved sin nedre ende avsluttet med en låsetapp 42 for det sekundære koblingsstykket. Tappen er fastlåst til'ei låsekoblingskasse 44 som er forsynt med hydraulisk manøvrerte låsehaker 43 ved den øvre enden av et samlelédnings-krysningsstykke 46 I låst still.ing kan dette koblingsstykket ikke frigjøres

i ved å trekke i samleledningen, men samleledningen kan på dette stedet ved hydraulisk tilbaketrekking av hakene og fjerning av samleledninger. Alle trykkpakningene liggei fortrinnsvis i tappen 42, ettersom denne delen av koblings - stykket lett kan frigjøres og trekkes tilbake til overflaten for å muliggjøre eventuelt påkrevd vedlikeholdsar-beide.

Koblingsstykkets tapp 42 og koblingskassa 44 danner sammen nevnte sekundære koblingsstykke 45. Den ene

eller andre halvparten av koblingsstykket, d.v.s. enten tappen eller kassa, kan være anbragt på stigerøret 34, mens den andre halvparten anbringes på krysningsstykket 46. Det vesentligste trekk ved det sekundære koblingsstykket er fjernstyring av låse- og åpningsoperasjonene.

Den nedre delen av hvert produksjonsstigerør

34 dannes av en fleksibel rørlengde 47. Et slikt rør er

av det slag som benevnes "panserrør", hvor typen "Coflexip" er illustrert i Composite Catalogue of Oil Field Equipment, side 1702, 1978-1979, publisert av World Oil. Dette røret tillater bøyning av produksjonsstigerørene, hvor bøyningen finner sted omkring den sentrale fleksible stigerørsskjøtcn 26. Bøyning av dette røret vil foregå med tilstrekkelig

radius til å tillate passasje av verktøy som er beregnet på innføring gjennom samleledninger.

Hvert produksjonsstigerør 34 kan tas bort enkeltvis, inklusive den fleksible rørdelen. Utskiftning av det bøyelige elementet kan dderfor utføres uten å stanse eller fjerne hele produksjonsstigerørssystemet.

Det nederste sentraliseringselementet 49 for hvert produksjonsstigerør kan bestå av en kobling som for-binder det fleksible røret med det vanlige stive røret. Dette sentraliseringselementet er også lenger enn de øvre sentraliseringselementéne 36.

Den nedre enden av krysningsstykket 46 er utformet til å passe glidbart over samleledningsstussen 18 og bærer innvendig pakninger 50. Pakningene 50 er fortrinnsvis anbragt inne i krysningsstykket, ettersom det e: trp.Tc ke kry<;ningsstvkket opp til overflaten enn enden av samleledningen 16. Krysningsstykket 46 for samleledningen blir holdt nede i inngrep med samleledningsstussen 18 mot virkningen av oppadrettete krefter fra krysningsaggregatet 52 på en slik måte som beskrives detaljert i det følgende.

Krysningsaggregatet 52 er satt sammen av et antall komponenter som er festet til det primære låse-koblingsstykket 24 i avstand fra dette. Låsing av detcpri-mære koblingsstykket medfører at samtlige komponenter som inngår i krysningsaggregatet låses på plass, mens frigjør-ing av koblingsstykket tillater tilbaketrekking av alle disse komponentene.

Ei kappe 54 for låse-koblingsstykket 24'er festet til dette og bærer ved sin øvre ende en horisontal plate 56 og ved sin nedre ende en annen horisontal plate 58. Vingeplater 60 er sveiset fast mellom den øvre og nedre platen for å øke krysningsaggregatets stivhet og fasthet.

Krysningsstykket 46 for samleledningen 46 er boltet eller svéiset fast på den nedre platen 58, slik at det bæres av denne, og dette utgjør en del av krysningsaggregatet; Ei nedre s.tyretrakt 62 er også festet til den øvre platen 56. Trakta tjener til å styre produksjonssamlc-ledningen når en enkelt ledning skal legges ut og tilkob-les igjen.

Det framgår således at det ved hjelp av det hittil beskrevne apparat er mulig å koble fra hver enkelt produksjonssamleledning 34 individuelt og etter ønske for vedlikeholdsformål gjennom å påvirke de sekundære låse-koblingsstykkene 44. Dersom det imidlertid skulle oppstå

et nødstilfelle som krevde fullstendig frakobling av hele produksjonsstigerørssystemet, kan det primære koblingsstykket 24 kobles fra<p>g stigerørsaggregatet heves. Systemet vil dele seg langs skillelinjen P-P i fig. 1, idet det sentrale stigerøret deler seg i låse-koblingsstykket, mens produksjonsstigerørsledningene deler seg ved den nedre glideforbindelsen. Opphør av hydraulisk kraft til sikkerhetsventilene for samleledningene, slik som beskrevet

i det følgende, forårsaker automatisk avstengning av sara]e-ledningene.

Det beskrevne systemet er et styreledningssys-tem, hvor styrestenger 64 også blir båret av det perma-nente fundamentet 12. Styreledninger 66 strekker seg oppover til den flytende plattformen.

Koniske styringer 68, som inngår som en del av krysningsaggregatet 52, er stivt forbundet med enten den øvre eller nedre platen, hhv. 56 og 58, av ramma, slik at styrekjeglene holdes i fast avstand fra det primære låse-koblingsstykket 24. Foruten den normale funksjonen av styrekjeglene, nemlig å styre aggregatet til de rette for-bindelsene eller koblingene, blir det ved denne anordning utført en tilleggsfunksjon. Når det sentrale stigerøret blit lagt ut og bringer med seg krysningsaggregatet 52, glir hver samleledningskobling tettende over samleledning*-stussene 18. Skulle de sette seg fast på noen av samleled-ningsstussene, ville det kunne skape en tilbøyeligehet hov krysningsaggregatet til å spennes og eventuelt sette seg fast. Styrekjeglene bidrar til å motvirke fastspenning av krysningsaggregatet.

Som det framgår av fig. 2 omfatter det illustrerte systemet seks produksjonssamleledninger 34 og to injeksjons-/stikkledninger 70. Disse injeksjons-/stikkledningene kan innbefatte et sekundært låse-koblingsstykke 44, derson det er ønskelig å kunne koble fra disse ledningene enkeltvis, eller de kan gjøres helt avhengige av en glidefor-bindelse slik som ved den nedre enden av samlelednings-krysningsaggregatet.

En hydraulisk styreledning i form av en såkalt navlestreng 72 inngår også i det sentrale stigerøret og blir holdt i avstand fra dette. Ved den illustrerte utfør-elsesformen har en gått ut fra at det ikke foreligger noe ønske om uavhengig frigjøring av navlestrengsledningen,

og det er følgelig ikke koblet inn noen låsbar forbindelse. Ledningen fortsetter derimot med den nedre enden av en styrekapsel 74, som er innrettet til å passe inn i og samvirke med en styrekapsel-beholder 76. Denne nedre enden

Z4. av. navlestrengledningen danner også en del av krysningsaggregatet og er fast forbundet med dette, slik at låsing I av det primære låse-koblingsstykket medfører at navlestrengledningen låses fast i styrekapsel-beholderen 76. Tilkob-. linger som er anbragt på pasv-sende steder mellom styrekapselen og dennes beholder 76 tillater transport og styr-j ing av hydraulisk fluidum gjennom ulike kontroll-ledninger for å betjene forskjellige ventiler i det permanent install-erte undersjøiske rørsystemet. Sikkerhetsventiler kan være montert i hver av samleledningene, slik at det hydrauliske trykket opphører i tilfelle det inntreffer en frakobling ved styrekapsel-beholderen, hvorved sikkerhetsventilen automatisk stenges og derved hindrer utstrømning av olje fra samleledningene.

Hydraulisk styring av låse-koblingsstykkene 24 og 44 blir fortrinnsvis gjennomført ved hjelp av harde forte rørledninger mellom navlestrengledningen 72 og de ulike koblingsstykkene. En kontroll- eller styreledning 78 er satt inn mellom navlestrengledningens tilkobling 80 og tilkoblingen 82 for det primære låse-koblingsstykket. Det framgår at begge disse komponenterridanner en del av krysningsaggregatet, og følgelig beveger seg sammen med hverandre. Hydraulisk manøvrering av det primære koblingsstykket er derfor oppnåelig til enhver tid.

En styreledning 84 er satt inn mellom tilkoblingen 86 ved den nedre enden av navlestrengledningen og tilkoblingen 88 på samleledningskrysningsstykket 46. Den er deretter ført innvendig gjennom låse-koblingsstykket 44 for å påvirke hakene som er anbragt i dette. Det kreves hydraulisk trykk for å.låse og oppheve låsingen av tilkoblingen.

Ved utlegging av produksjonsstigerørsaggretatet senkes det sentrale stigerøret 22, som bærer spidere 30

og krysningsaggregatet 52. Den hydrauliske styrekapselen 74 bringes også med av krysningsaggregatet. Krysningsstyk-kene 46 for samleledningene føres me^^eler av krysningsaggregatet. Styrekjeglene 68 som glir over styrestengene 64. orienterer aggregatet, og det utføres en nedstikking

av det sentrale stigerørs-koblingsstykket 24 over den sentrale stigerørsstussen 10 og av samlelednings-krysnings-stykkene 48 over,samleledningsstussene 18. Den hydrauliske styre- eller kontrollkapselen 74 glir inn i beholderen 76. Hydraulisk manøvrering av hakene i det primære låse-koblingsstykket 24 utføres gjennom kontroll-ledningen 78, hvorved krysningsaggregatet låses i posisjon.

Produksjonsstigerørene 34 kan nå senkes ned gjennom styretraktene og stikkes inn over den øvre enden av samlelednings-krysningsstykket, idet de sekundære låse-tappene sørger for å låse krysningsstykkets kobling 44.

Dersom det skulle oppstå ned nødssituasjon som krevde frakobling av samtlige stigerør, oppheves det primære låse-koblingsstykkets 24 sperretilstand og hele aggregatet løftes opp, mens nevnte deling finner sted ved skillelinjen P-P. Det elastisk-bøyelige røret 47 er utsatt for gjentatt bøyning og er følgelig den komponenten som mest sannsynlig vil kreve utskifting. Ved arrangementet ifølge oppfinnelsen er det mulig å foreta utskifting av et individuelt fleksibelt rør uten å komme i forstyrrende inngrep med det sentrale stigerøret eller de andre produksjons-stigerørene. De hydraulisk manøvrerte hakene 43 i det til-hørende sekundære koblingsstykket 44 blir trukket bort fn. inngrepsposisjonen, hvoretter det utvalgte produksjons-stigerøret med tilknyttet fleksibelt rør kan fjernes.

Når produksjonsstigerøret 34 skal legges ut,

kan det anbringes et løpende verktøy 90, som vist i fig.4 inne i stigerørets fleksible rørparti. Haker 92, som er an-ordnet inne i et hode §4, griper sperrende inn i spor 96 for å støtte og opplagre verktøyet. Verktøyet består i det vesentlige av ei langstrakt stang med begrenset elas-tisitet og virker tid,å stive av det fleksible røret mens stigerøret legges ut. Det fleksible røret må holdes tilstrekkelig rettlinjet for å samvirke med og gripe inn i etterfølgende styretrakter når ledningen legges ut og må tillate tilstrekkelig tvanggstyrt bøyning for å muliggjøre oppretting av koblingsstykket når hele systemet bøyer seg omkring den elastiske skjøten 26 for det sentrale stige-

røret.

Det viste verktøyet er dannet av et større antall stive sylindriskeSv_eksjoner 98, som hver er sammenkoblet med tilstøtende seksjoner ved hjelp av universal-ledd 100 med begrenset bevegelighet. Ei halvstiv stang av plastmateriale kunne også gjort nytte. Det laveste sentral-iseringsorganet 49 har tilstrekkelig lengde til å ha full kontakt med begge endene av styretrakta 32 uavhengig av den elastiske skjøtens 26 bøyningsvinkel. Dette sikrer aksial oppretting av det nedstigende stigerøret slik at størrelsen på trakta 62, som vil avskjære .stigerøret, kan fastsettes på en pålitelig måte.

JEtter at koblingsstykket 44 er låst, trekkes det løpende verktøyet tilbake ved hjelp av et vanlig red-skap 101 med trekk-kabel. Redskapet 101 vil bringes i inngrep med en krok 102. Oppadrettet trekkpåvirkning av kroken vil medføre frikobling av hakene 92, slik at det løpende verktøyet 90 kan trekkes tilbake.

Ettersom det fjernmanøvrerte koblingsstykket 44 er plassert under den fleksible slangen, kan den øvre enden av slangen bevege seg fritt i vertikalretningen med hensyn på det sentrale stigerøret 22. Det kreves ikke.noer stor (og derfor med kort radius) ekspansjonssløyfe, slik at det kan benyttes verktøy, som er beregnet på innføring gjennom samleledninger og som fordrer en minimumsradius på 1,5 m. Det er også mulig å frigjøre en fleksibel slange av et enkelt produksjonsstigerør for utskriftning uten å fjerne eller stanse produksjonen i de øvrige stigerørene.

Claims (5)

1. Produksjonsstigerørsaggregat for produksjon

av olje til en flytende plattform, karakterisert ved at det omfatter et sentralt stigerør; et primært låse-koblingsstykke som er festet til det sentrale stigerørets nedre ende; et antall produksjonsstigerør som i ringform omslutter det sentrale stigerøret; et fleksibelt rør som danner den nedre delen av hvert av produksjonsstigerørene en fundamentplate som er forankret til havbunnen, en vert:.- kalrettet sentral stigerørsstuss som er festet til fundamentsplaten og er innrettet til å forårsake låsing av det primære låse-koblingsstykket; et antall vertikalt rettete samleledningsrørstusser som er festet til fundamentsplaten og er fordelt med innbyrdes mellomrom i ringform rundt den sentrale stigerørsstussen; et antall hydraulisk man-øvrerte sekundære koblingsstysjcker; et krysningsaggregat som omfatter nevnte primære låse-koblingsstykke og et ant tall samlelednings-krysnings-stykker (subs) , som er innrettet til å danne en glidbar pakning sammen med tilsvarende samleledningsstusser ved disses nedre ende og som oppviser halvparten av hvert sekundært koblingsstykke ved sin øvre ende; og ei ramme som tjener til å holde nevnte krysnings-stykker i avstand fra det primære låse-koblingsstykket, idet den andre halvparten av de sekundære koblingsstykkene: er anbragt ved de fleksible rørenes nedre ende.

2. Produksjonsstigerørsaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det også er ut-styrt med organ for individuell strekkbelastning av hvert av produksjonsstigerørene og det sentrale stigerøret.

3. Produksjonsstigerørsaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at krysningsaggregatet også omfatter et antall nedre produksjonsstigerørs-styretrakter, som blir holdt i. avstand fra det primære låse-koblingsstykket, aksialt i flukt med samlelednings-kryshingsstykkene.

4. Produksjonsstigerørsaggregat i samsvar med krav 3, karakterisert ved at det sentrale stigerøret er forsynt med en skjøt, som kan bøyes i vinkel og som er plassert like over det primære låse-kob-linggstykket samt er festet i avstand fra det sentrale stigerøret på flere nivåer og rettet aksialt inn med de nedre produksj onsstigerørs-styretraktene.

5. Produksjonsstigerørsaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det også omfatter et langstrakt, rørformet, løpende verktøy med begrenset elastisk bøyelighet; organ for lagring av det løpende verktøyet inne i det fleksible røret, og organ for å frigjøre og fjerne det løpende verktøyet etter at et tilsvarende produksjonsstigerør er gjort fast.