NO851244L - Konstruksjon for produksjon paa dypt vann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en flytende konstruksjon for produksjon på dypt vann og mer presist en økonomisk installerbar avlands konstruksjon for produksjon av en enkelt brønn, likesom for tidlig produksjon og utstrakt re-servoarutprøving av felt på dypt vann.

Risiko-momentet ved boring og oljeproduksjon på dypt vann forblir også etter utforskningsfasen. Dette er spesielt til-felle når det, slik det av forskjellige grunner ofte gjøres, installeres et fler-brønn-system før hele den fysiske ut-strekning av reservoaret og dets produksjonsmuligheter på sikt er nøyaktig bestemt. Ved en typisk fremgangsmåte i forbindelse med en halvt nedsenkbar plattform, blir en undervanns-manifold anbrakt på havbunnen og via undervanns rørled-ning koplet til flere undervanns produksjons-ventilanordnin-ger ved fjerne brønner. Kapitalutgiftene for opprettelse av et slikt anlegg til havs er generelt meget store. Hvis det f.eks. av hensyn til større overhalingsarbeider blir nødven-dig å anbringe et separat, flytende system over en av de fjerne brønner, vil de totale utgifter bli enda høyere.

Det følger ytterligere utgifter, når utrustning på land må utbedres for å kunne håndtere dypgående bulklastefartøyer, som store, svært store og supertankere for råolje. Ved å be-grense produksjonssystemet til en brønn, kan produksjonsvo-lumet føres av fartøyer med mindre dypgående, som kan benyt-te navigerbare vannveier som blir vedlikeholdt av offentlige organer, som U.S. Corps of Engineers. Det fins svært få fasiliteter på dypt vann verden over, og dette betyr en alvorlig begrensning av tidlig produksjon og utstrakt reservorarut-prøving, fordi disse reservoarer som regel ligger langt fra dypvannshavner og lasteterminaler. Ofte blir kostbare rørled-ninger og/eller spesielle dypvanns-fasiliteter spesielt konstruert for å betjene fartøyer med stort dypgående. Det kan også oppstå ytterligere utgifter i forbindelse med far-tøyer med stort dypgående, som pr. definisjon har stor bredde. Begrensede vannveier, som Panamakanalen, nekter passasje av slike fartøyer. Grunnere og smalere fartøyer kan passere gjennom vannveier med begrenset bredde og dermed unngå slike

problemer.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe et økonomisk fordelaktig dypvanns-produksjonssystem som er egnet for enkeltbrønn-produksjon.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe et dypvanns-produksjonssystem hvor hovedkomponentene er tilpassbare og beregnet for masseproduksjon.

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe en konstruksjon til havs, som omfatter produk-sjons- og lagringsutstyr som er integrert innarbeidet i et system som er forankret med ett enkelt, sentralt, strekkbe-lastet ben.

Endelig er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe en avlands konstruksjon for produksjon som opp-tar et minimalt grunnareal, slik at området lett kan føres tilbake til naturlig tilstand når systemet oppgis.

Ovenstående og andre formål med foreliggende oppfinnelse oppnås ved at det tilveiebringes et system, hvor hovedkomponentene er en basisenhet, anbrakt på havbunnen, en sentralben-enhet som tillater vertikal oppretting for direkte adkomst til brønhboringsrør og en bøye med utstyr for lagring og se-parasjon av de produserte fluider.

I tegningen viser

fig. 1 en skjematisk gjengivelse av en avlands konstruksjon som et utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 skjematiske detaljer ved en del av det flytende legeme ifølge foreliggende oppfinnelse.

I figurene 1 og 2 er et produksjonssystem på dypt vann iføl-ge oppfinnelsen skjematisk gjengitt. Kort fortalt, omfatter det tre hovedkomponenter: en basis- eller fundamentenhet 11, en enhet 12 med et sentralt strekkforankret ben og et flytende legeme 13.

Fundamentenheten 11 er en enhet som er forbundet med havbunnen, normalt ved å være festet til pæler 15 rundt en brønn 16. Denne enhet kan være av konvensjonell utformning med en sentral åpning som har stort nok tverrsnitt til å oppta et våtproduksjonsbrønrhode 20 likesom rom for dykkere til vedlikehold. Fundamentenheten 11 er fortrinnsvis høy nok til å beskytte undervanns-brønnhodet 20 mot beskadigelse ved på-følgende installasjonsoperasjoner. Undervanns-brønnhodet 20 er en av brønnstyreanordningene i systemet og kan være av konvensjonell type med minimale prosessfunksjoner. Det er i første rekke en sikkerhetsanordning på havbunnen som feil-sikrer ved tap av hydraulisk ventiltrykk. Brønnstyring oppnås videre ved hjelp av en undervanns- (eller brønnhull-) sikkerhetsventil 17 i brønnen 16.

Øverst er fundamentenheten 11 via en universalkopling 22 koplet til nedre ende av enheten 12 med et sentralt strekkforankret ben. Ben-enheten 12 består i det vesentlige av en langstrakt anordning som forbinder fundamentenheten 11 på havbunnen med det flytende legeme 13, som i det vesentlige er en halvt nedsenkbar strekkforankret bøye. I sentrum fore-ligger en uavhengig strekkforankret produksjons-stigerøren-het 25 for transport av fluider opp fra brønnen 16 til det flytende legeme 13. Selve ben-enheten 12 kan være et opp-driftslegeme eller ikke, avhengig av forholdene på stedet. Det kan anordnes en stigerør-strekkbøye nær øvre ende av ben-enheten 12 for å lette den vertikale posisjonering av ben-enheten 12 når den installeres vertikalt på fundamentenheten 11.

Øvre ende av ben-enheten 12 er koplet til bunnen av det flytende legeme 13 ved hjelp av en andre universalkopling 30. Det flytende legeme 13 har lagrings- og separasjons-sikker-hetsanordninger 32, gjennom hvilke øvre del av produksjons-stigerørenheten 25 er vertikalt koplet for å transportere

de produserte fluider til en tørr ventilanordning 35 ("dry tree"), som er anordnet ovenfor sikkerhetsbeholderen 32 og ovenfor vannspeilet. Den tørre ventilanordning 35 kan være av en konvensjonell, tilgjengelig type, hvor strømningssty-ring utøves av en automatisk drossel med eller uten manuell opphevning. Den er fortrinnsvis av en type med to vingevin-tiler for produksjon, en aktiv og en som brukes som reserve. Dette vil muliggjøre omkopling når den aktive drossel må skiftes ut eller overhales. Produserte fluider blir ført i rør direkte fra den tørre ventilanordning 35 gjennom et av dennes utløpsrør 37 til sikkerhetsbeholderen 32 som virker som vertikal bøye-separator. Komponentene fra produksjons-rørbasis til toppen av separatorens innløpsflenser 42 har nominelt trykk. Trykket i sikkerhetsbeholderen 32 blir styrt av en trykk-reduksjonsventil 44 ved utløpsflensen for et gassutløpsrør 45, gjennom hvilket den gass som er fraskilt i tanken 32 blir transportert oppover til basis for et rota-sjonsbord (dreibart tårn) 50 gjennom en svivelkopling 52 av Chiksan type. Produserte fluider som tømmes i tanken 32 blir transportert oppover ved hjelp av en nedsenkbar pumpe 55 gjennom koplingen 52..Både den produserte gass og fluider passerer gjennom samme sentrale åpning i rotasjonsbordet 50 og gassen går deretter videre til en gassvasker 57 som ligger ved bunnen av en overhalingsriggmast 70, som har sitt fundament på rotasjonsbordet 50. Overhalingsriggmasten 70 virker også som fakkeltårn. Dette gjør det mulig å bruke en mindre kostbar, flytende hjelperigg for større overhalingsarbeider, som utskiftning av pakninger og rør, i stedet for en kostbarere rigg som et boreskip. Væsker som avleires i gassvaskeren blir tømt tilbake i tanken 32.

Tanken 32 er videre utstyrt med en fast ballast 59 i bunnen for å holde det flytende legemes 13 tyngdepunkt lavt på en trygg måte og for å redusere spenninger på ben-enheten 12, selv om tanken 32 er tom. Tankens 32 indre er atskilt fra sjøen ved omgivende ballastrom 60. Tankens yttervegger er m.a.o. en konstruksjon som er oppdelt i rom uten innbyrdes forbindelse, dvs delt i et antall vertikalt langstrakte, parallelle rom, slik at tanken 32 på en hensiktsmessig måte kan lettes for ballast når produkt samles i den. Ballastlen-sing styrer videre strekket til fundamentenheten 11 og den sentrale strekkforankringsbenenheten 12 til tilnærmet jevne nivåer. Væskenivået i tanken 32 blir stadig målt av (ikke viste) nivå-indikatorer, som mater data til en mikroproses-sor, som i sin tur styrer ballastfylling og tømming. Det målte væskenivå blir fjernmålt fra land til enhver tid.I tillegg kan det anordnes lavnivå- og høynivå-fjernmålings-alarmer for utløsning av avstengning.

Det flytende legeme 13 kan videre utstyres med lasteutstyr av standard typer, som lastebommer, tankbåt-lasteslanger, tankbåt-fortøyning, rørramper og/eller fortøyningsanordnin-ger for hjelperigg. Det kan brukes konvensjonelle, flytende slanger i stedet for lastebom hvis betingelsene på stedet tillater dette. Ettersom systemet ifølge foreliggende oppfinnelse er beregnet til å brukes på åpent hav, vil lastebom-metoden redusere slangeskader og vedlikeholdsutgifter.

Hydraulisk kraft som tilføres av tankbåten vil drive laste-pumpene (ikke vist). Vekttapet under produktlossing komense-res ved at det tas inn ballastvann. Avhengig av hvor alvorlig sandproduksjonen er, kan det anordnes en sandfraskiller om bord på tankbåten ("shuttle") og det kan installeres jet-dyser i tanken 32.

En avlands konstruksjon ifølge foreliggende oppfinnelse gir forskjellige fordeler. Den hovedkarakteristikk som skiller den fra de konvensjonelle konstruksjoner er at prosess- og lagringsutstyret er integrert i et system med et enkelt, sentralt strekkforankret ben. Ettersom konstruksjonen og andre komponenter ifølge foreliggende oppfinnelse er beregnet for masseproduksjon, oppnås lett økonomiske fordeler i forbindelse med stort fabrikasjonsvolum. Det oppnås instal-lasjonsbesparelser ved bruk av prøveboreriggen for å anbringe utstyret og utbytte oppnås umiddelbart etter installasjon og fullføring av brønnen. Hvis komppnentene er fremstilt på forhånd, blir installasjonsperioden dessuten særdeles kort og

det kan oppnås inntekter nokså raskt.

Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse kan også brukes på en økonomisk måte fordi produksjon og ballastfylling og -tømming kan overvåkes ved land-basert fjernmåling, som og-så kan benyttes for styring av utstyret. Det er sørget for overhalingsmuligheter ved hjelp av en hjelperigg, slik at det ikke er behov for et stort prøveboringsfartøy under produksjonsfasen. Ettersom produksjonen skjer via en enkelt brønn og gjennom vertikalt opprettede komponenter, er direkte adkomst mulig til brønnborerør, foringsrør og annet utstyr som krever periodevis vedlikehold og overhalingsarbeid. Konvensjonelle brønnverktøy er tilstrekkelige for overha-ling .

Ytterligere en fordel ved foreliggende oppfinnelse ligger i dens anvendelse ved prøve- og avgrensningsbrønner. Prøve-og avgrensningsbrønner blir ofte gjenplugget og forlatt, mens et flertall nye brønner blir boret fra en eller flere fasiliteter under produksjonsfasen. Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan disse brønner gjenvinnes og man kan unngå kostbar ny brønnboring.

Foreliggende oppfinnelse er ovenfor omtalt under henvisning til ett enkelt utførelseseksempel, men beskrivelsen er å betrakte som illustrerende, ikke som en begrensning, og bør således betraktes som en beskrivelse i store trekk. De ved-lagte tegninger er eksempelvis ment som en skjematisk illu-strasjon, og representerer ikke foretrukne dimensjonsfor-hold eller former av de forskjellige komponenter. Skjønt det er vist en utførelse med to universalkoplinger i systemet, er dette ikke på noen måte begrenset til to slike kop-linger. Mens en ikke vist hydraulisk jekk kan anordnes under den tørre ventilanordning 35 for å utøve strekk på produk-sjons-stigerørenheten 25, kan systemet omfatte en annen valgfri anordning som utøver trykk. Fundamentenheten 11 må ikke være forankret i havbunnen ved å være festet til pæler. Det kan anvendes et enkelt tyngdekraft-fundament. Rommene som kan fylles med ballast kan være horisontalt delt i stedet for vertikalt. Med høyere investeringsomkostninger kan en avlands konstruksjon ifølge oppfinnelsen endog gjøres tilpassbar til et fler-brønn undervannssystem. Oppfinnelsens ramme bestemmes således utelukkende av de etterfølgende krav.

Claims (7)

1. Avlands konstruksjon for produksjon på dypt vann,

   karakterisert ved at den omfatter et fundament som er anordnet på havbunnen over en brønn, et flytende legeme med en lagrings- og separasjonstank som styrbart kan forsynes med ballast hhv tømmes for ballast, og et langstrakt strekkforankret ben som forløper vertikalt på linje med brønnen og er koplet til fundamentet og det flytende legeme.
2. 2. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at fundamentet inneholder et vått produk-s j onsbrønnhode.
3. 3. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at det flytende legeme omfatter en tørr ventilanordning ("dry tree").
4. 4. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte ben omfatter en produkt-stigerørenhet for transport av fluider fra brønnen og opp i tanken.
5. 5. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte ben er koplet til fundamentet og til det flytende legeme med hver sin universalkopling.
6. 6. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at tankanordningen har et yttervegg som er inndelt i rom.
7. 7. Konstruksjon som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en anordning for styr-bar fylling hhv tømming av ballast i hhv fra tankanordningen.