NO861452L - Boeye med minimal bevegelseskarakteristikk. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår bøyekonstruksjon til havs og især til en bøyekonstruksjon som minimerer vanlige bevegel-seegenskaper av den flytende konstruksjon, og ved en anvendelse spesielt tilpasset oljeproduksjon, som tillater ser-viceadgang på vaierlinje på et undersjøisk brønnhode. Etter-som olje og gassproduksjon til havs flyttes til dypere vann hvor produksjonskostnader er høyere, blir det nødvendig å utvikle mindre eller sekundære felter som ikke rettferdig-gjør kostnadene med konstruksjon og installering av faste produksjonsplattformer. Antallet av marginale undersjøiske oljefelt vokser hurtig ved økende vanndybde og gjør betrakt-ningen med utvikling av et felt med satelitt undersjøiske brønner, atraktivt.

Flytende produksjonssystemer som anvender båtformede fartøy, lektere eller halvt nedsenkbare skrog er blitt brukt for å oppnås tidlig produksjon før konstruksjon av permanente bunnfunderte konstruksjoner.

Flytende produksjonssystemer har også blitt installert for å produsere marginale undersjøiske forekomster med en eller to brønner, forekomster som ville vært for små for å rettferdiggjøre kostnadene med utvikling av en bunnfundert konstruksjon.

Et krav for effektiv utnyttelse av marginale felt er muligheten for tilbakevending ved hjelp av vaier inn i en undersjøisk brønn. Vaierservice av en brønn er normalt utført fra faste plattformer eller hivkompenserte flytende systemer. Ved normale forhold er et relativt stort dekkom-råde nødvendige for å plassere vaierenheten i passende nærhet til smøreren som i tilfelle bruk på land av vaierut-styr. Hvis et felt skal utvikles med satelittundervannsbrøn-ner, er det meget vanskelig å finne en økonomisk måte å vende tilbake til brønnen. Hvis det tidligere var nødvendig å skifte en gassløfteventil nede i brønnen, skifte en glide-muffe e.l., ville de eneste tilgjengelige mulighetene være å innføre nedpumpning eller "gjennomflytlinje" verktøysyste-rner i konstruksjon av den undersjøiske brønn eller å mobili-sere en borerigg for å få istand en direkte vaiertilbake-vending inn i satelittbrønnen fra vannflaten umiddelbart over brønnen. Gjennomflytlinjesystemet er kostbare og ikke meget stabile, således har det ikke funnet å være særlig fordelaktige blant oljefeltoperatører. Mobilisering av en borerigg på en vaierlinjeoperasjon av kort varighet er naturligvis meget kostbart.

Tilpasning av flytende konstruksjoner av kjent type, slik som halvt nedsenkbare skrog og stakebøyer for å fungere som en enkel brønnservicebøye vil ikke gi tilstrekkelig sjødyktighet for en slik anvendelse. Kjente halvt nedsenkbare konstruksjoner utjevner bølgetrykk ved å anvende to vertikalt sammenkoplede sylindre, hvor den øvre sylinder er av en mindre diameter slik at det totale trykk blir minimalt i hivretningen (vertikal) ved en spesi-fikk bølgefrekvens.

Selvom minimalisering av hiv er nyttig for å opprettholde et stabilt strekk på et stigerør under strekk, har en slik konstruksjon liten virkning på duvevirkningen av bøyen (frem og tilbake), noe som er kritisk for å minimere vinkelavvik på et vertikalt stigerør under strekk. Vanlige bøyestaker minimerer likeledes hivvirkningen mens virkningen mot skrensing og duving ikke er tilstrekkelig begrenset. Duvebevegelser som tillates ved vanlig kjedelinjefortøyning av flytende konstruksjoner, tillater bare generelt unøyaktig lokalisering av bøyer som navigeringshjelpemidler, ubemanne-de værstasjoner o.l.

Foreliggende oppfinnelse frembringer en økonomisk bøye som har minimale bevegelsesegenskaper for mer presis lokalisering av bøyen under de fleste sjøforhold og som på et oljefelt kan bli brukt for vaierlinjetilbakevending i en undersjøisk brønn.

Ifølge oppfinnelsen omfatter en bøye med minimale bevegelsesegenskaper et nedsenket bøyelegeme, hvor bøyelege-met er plassert under et første nivå av vind, bølge og tidevannsvirkning ved vannflaten ved et strukket, vesentlig stabilt, vesentlig vertikalt stigerør som strekker seg fra et undervannsanker til bøyelegemet. Bøyen omfatter også en øvre fagverkskonstruksjon som strekker seg fra det nedsenkede bøyelegemet til et annet nivå over vannflaten. Tyngdekraftsentrene og oppdriften av bøyen er fortrinnsvis vesentlig samsvarende.

Også ifølge oppfinnelsen omfatter en bøye for forbindelse med en enkelt undervannsbrønn med brønnhode, et nedsenkbart bøyelegeme hvor bøyelegemet er anordnet nedenfor et første nivå av bølge og tidevannsvirkning ved en vann-flate ved hjelpe av et strukket, vesentlig stabilt, vesentlig vertikalt rørformet stigerør, som strekker seg fra brønnen til bøyelegemet. Bøyen omfatter også en øvre fagverkskonstruksjon som strekker seg fra det nedsenkede bøye-legeme til et annet nivå over vannflaten.. Den øvre fagverkskonstruksjon omfatter videre et plattformsdekk festet til en slik konstruksjon ved sitt øvre nivå. Bøyen har tyngdekraftsentrene og oppdrift som er vesentlig samsvarende. Således er bevegelse forårsaket av bølge mot bøyen minimert og direkte vaierlinjegjenvinnings vedlikehold av undersjø-brønnen kan lettvint utført fra plattformsdekket.

Videre omfatter den ovenfor beskrevne bøye en nedre fagverkskonstruksjon mellom det rørformede stigerør og bøyelegemet slik at tyngdepunktsentrene for bøyen blir plassert litt over oppdriftssentret.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å frembrin-ge en sikker, enkel, effektiv og økonomisk anordning for å sikre vaierlinjegjenvinning til undersjøiske satelittbrøn-ner eller marginale feltbrønner.

Det er videre et formål med oppfinnelsen å frembrin-ge en liten, stabil plattform for hvilken som helst type arbeid til havs.

Disse og andre formål med oppfinnelsen vil fremgå for en fagmann ved å lese og forstå denne beskrivelse i forbindelse med medfølgende tegninger som danner en del av denne og hvor: fig. 1 er et skjematisk perspektivriss av en satelittbrønninstallasjon som anvender en bøye ifølge foreliggende oppfinnelse; fig. 2 er et forstørret delsnitt av bøyen ifølge den foreliggende oppfinnelse, og fig. 3 er et sidesnitt av en komplett bøyeinstallasjon ifølge foreliggende oppfinnelse. Henvisning til tegningene er i hensikt bare for å viser en foretrukket anvendelse av oppfinnelsen og ikke i hensikt av å begrense denne. Fig.

1 viser en undersjøisk satelittbrønn 10 plassert på bunnen 12 av et vannlegeme 14. Satelittbrønnen 10 er forbundet til en produksjonsplattform 16 ved en forbindelsesledning 18 som er fortrinnsvis en isolert forbindelseslednings bunt som omfatter et flertall av fluidledende rør.

Ifølge oppfinnelsen og for å unngå bruk av gjennom-forbindelseslinjeverktøy fra plattformen 16 gjennom forbind-elseslinje 18 og inn i brønnen 10 for vedlikehold, er en fast servicebøye 20 frembrakt. Servicebøyen 20 omfatter generelt et bøyelegeme som kan være av hvilken som helst form men er fortrinnsvis i form av en vertikalt anordnet sylinder 22. En øvre fagverkskonstruksjon 24 er festet til toppen av bøyelegemet 22 og strekker seg gjennom og over vannflaten 26. Et plattformdekk 28 er anordnet på toppen av den øvre fagverkskonstruksjon 24 som en arbeids-stasjon. Servicebøyen 20 er forbundet med den undersjøiske brønn 10 gjennom et stabilt stigerør 30. Ifølge en foretrukket anvendelse av oppfinnelsen har det stabile stigerør 30 festet en bøyelig skjøt 32 (fig. 3) ved sin øvre ende, med en (Sndre fagverkskonstruksjon 34 festet til bunnen av bøyelegemet 22. Den nedre enden av stigerøret 30 er festet til den undersjøiske brønn 10 ved å anvende en nedre bøyelig skjøt 36, hvor de bøyelige skjøter 32, 36 har en tappet konstruksjon slik som kjent i US-patent 4 256 417. Alternativt kan en bøyelig skjøt av titanium eller stål av kjent konstruksjon bli brukt. Videre kan den bøyelige skjøt 32, 36 bli fremstilt av et aksialt stivet forsterket fleksibelt rør. Resten av det stabile stigerør 30 er laget til den nødvendige lengde ved bruk av vanlige stålrørlegemer 37 og koplinger 38.

Ifølge oppfinnelsen er lengden av bøye 20 og det stabile stigerør 30 valgt slik at bøyelegemet 22 er plassert nedenfor overflaten for vind, bølge og tidevannsvirkning under vesentlig alle omgivelses forhold. Dette holder stige-røret 30 i vesentlig konstant spenn og gir også et minimalt konstruksjonsområde for den øvre fagverkskonstruksjon 24 som utsettes for vind og bølgekrefter ved vannflaten 26.

Som tidligere nevnt er en lavere fagverkskonstruksjon 34 fortrinnsvis anordnet på bøyen 20 for å senke tyngdepunktsentrene vertikalt og oppdriften av bøyen 20. I den foretrukne utførelse samsvarer sentret av oppdrift i alt vesentlig med, eller er litt under det aksiale tyngdepunkt-senteret for bøyen 20. Maksimumstabilitet for den installerte bøye er oppnådd ved det nære samsvar av tyngdepunktsentrene og oppdriften. Det nære samsvar mellom tyngdepunktsentrene og oppdriften er nødvendig for å opprettholde akseptab-el sjødyktighet for bøyen. Hvis denne nærhet ikke kan oppnås ved konstruksjonen av bøyen, vil bøyen utvise en forsterk-ning snarere enn dempning av dens motstand mot sjøkreftene, et forhold som er helt upassende. Mangel på minimering av virkningene av skrensing og duvebevegelser forårsaket av sjøkrefter, kan resultere i uakseptabel vinkelforskyvning av det stabile vertikale stigerør 30 til et punkt med kata-strofal svikt.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer en liten men stabil plattform hvor vaierlinjetilbakevending til en undersjøisk brønn kan bli utført. Den øvre fagverkskonstruksjon 24 understøtter et lite dekk 28 på toppen, hvor en vaierlin j eenhet 40 er installert og som kan tjene for stabling av smørings- og vaierlinjeverktøy. Under vaierlinj-earbeid, kan en operatør og en hjelper komme om bord i bøyen. Smøringsutstyr og de nødvendige vaierlinjeverktøy blir overført fra et f orsyningsf artøy 42 til bøyen ved hjelp av et enkelt løf tebomsarrangement slik som en mast 44. Kraftenheten som er nødvendig for å drive vaierlinje-enheten er installert om bord i forsyningsfartøyet 42 og en kraftoverføring er sikret ved hjelp av flytende hydrau-liske gummislanger 46 som strekker seg mellom forsynings far-tøyet 42 og bøyen 20. Navigeringsutstyr slik som et lys 48, etc. kan også anordnes såvel som batterier og/eller utstyr for solenergi.

En viktig konstruksjonsbetraktning av servicebøyen 20 er installas jonsfremgangsmåten. For å gi rom for stige-rørforbindelsen slik at bøyelegemet 22 er helt under vann, er det ønskelig med anordning for å ballaste bøyelegemet 22 under installasjon. Derfor er bøyelegemet fortrinnsvis innvendig delt inn i to avdelinger av en vanntett flat plate 50. Den endre avdeling 52 er en ballasttank som er fylt med vann bare under installering og som er de-ballastet når servicebøyen 20 er i full drift. Størrelsen av ballast- avdelingen 52 er bestemt av den enkelte installasjon slik at det gir den nøyaktige mengde ballast som kreves for installasjon. Den øvre avdeling 54 av bøyelegemet 22 er fortrinnsvis fylt med et polymerskum slik som polyuretan for å kunne yte noe reserveoppdrift hvis en tilfeldig skade skulle oppstå med bøyelegemet 22.

Ved installasjon av servicebøye 20 ifølge oppfinnelsen er det stabile stigerør 30 drevet fra et flytende over-flatefartøy slik som et boreskip eller en halvt nedsenkbar boreplattform og forbundet til ventiltreet på den undersjø-iske brønn 10. For å holde stigerøret 30 i en vertikal stilling kan den midlertidige flyttbare bøye bli festet ved dens øvre ende for å gi en oppadgående drift til stige-røret 30. Servicebøyen 20 blir så fløtet inn i stilling og ballastet ned slik at f orbindelsesdelene med den nedre fagverkskonstruksjon 34 kan blir sammenført med en tilsvar-ende mottaksforbindelse på stigerøret 30. Efter forbindelse mellom bøye 20 og stigerøret 30, som kan utføres ved hjelp av vanlige forbindelsesmetoder, blir den midlertidige flyttbare bøyen som er installert på stigerøret 30, løsnet og bøyelegemet 22 er avballastet til driftsnivået. Under vesentlige alle forhold av vind og bølger, er det bøyeformede legeme 22 fullstendig nedsenket og vind og bølgevirkning påvirker bare den øvre fagverkskonstruksjon 24.

Fra det foregående vil det fremgå at en stabil bøye med utmerkede sjøegenskaper er blitt fremstilt. Det vil fremgå for en fagmann at fordelene ved denne konstruksjon vil være meget nyttig både generelt, og ved fremstil-ling av bøyer. Således vil en navigas jonsbøye som har en mer presis plassering over typiske kjedelinjefortøyde bøyer, bli fremstilt ved å.anvende fremstillingene i denne oppfinnelse. Likeledes kan andre bøyer slik som fjerne værsta-sjonsbøyer anvende disse fremstillinger.

Selvom oppfinnelsen har blitt beskrevet mer begrens-ede omfang i en foretrukket anvendelse, har andre anvendelser blitt foreslått å enda flere vil oppstå for fagmannen ved lesning og forståelse av den foregående beskrivelse. Det er meningen at alle slike anvendelser skal omfattes innenfor omfanget av oppfinnelsen som er begrenset bare ved de vedføyede krav.

Claims (15)

1. Bøye med minimal bevegelseskarakteristikk, KARAKTERISERT VED at den omfatter et nedsenket oppdriftslegeme anordnet nedenfor et første nivå for påvirkning fra vind, bølger og tidevann ved vannflaten, med et strekksatt, i det vesentlige stivt og vertikalt stigrør som forløper fra en undervanns forankringsanordning til oppdriftslegeme, og en øvre fagverkskonstruksjon som forløper fra oppdriftslegemet til et andre nivå over vannflaten, idet bøyens tyngdepunkt og bøyes oppdriftssentrum i det vesentlige faller sammen.

2. Bøye ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det nedsenkede oppdriftslegeme ytterligere omfatter en nedre fagverkskonstruksjon som forløper mellom stigrøret og opp-drif ts legemet .

3. Bøye ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter navigeringsutstyr montert på den øvre fagverkskonstruksjon i det andre nivå.

4. Bøye ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter værstasjonutstyr montert på den øvre fagverkskonstruksjon i det andre nivå.

5. Bøye ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tyngde-kraftsenteret er anordnet vertikalt noe over oppdriftssenteret.

6. Bøye for tilkopling til en eneste undervanns-brønn, KARAKTERISERT VED at den omfatter et nedsenket oppdriftslegeme anordnet nedenfor et første nivå for påvirkning fra vind, bølger og tidevann ved vannflaten, ved hjelp av et strekksatt, i det vesentlige stivt og vertikalt rør-formet stigrør som strekker seg fra brønnen til oppdriftslegemet, en øvre fagverkskonstruksjon som strekker seg fra oppdriftslegemet til et andre nivå over vannflaten, og et plattformdekk festet til den øvre fagverkskonstruksjon ved det andre nivå, idet bøyens tyngdepunkt og oppdriftssentrum i det vesentlige faller sammen, idet tilbakevend-ingsoperasjon til undervannsbrønnen kan gjennomføres fra dekket med direkte forløpende vaiere.

7. Bøye ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at stigrør-et omfatter et par fleksible koplingsledd.

8. Bøye ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at hvert fleksible ledd er et gjenget ledd.

9. Bøye ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at hvert fleksible ledd er et aksialt avstivet, forsterket fleksibelt rørlegeme.

10. Bøye ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at det nedsenkede oppdriftslegeme ytterligere omfatter en nedre fagverkskonstruksjon som forløper mellom stigrøret og opp-drif tslegemet.

11. Bøye ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at tyngde-punktet er anordnet vertikalt noe over oppdriftssenteret.

12. Bøye ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at opp-drif tslegemet er en vertikalt orientert sylinder.

13. Bøye ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at sylin-derens indre er oppdelt i et avtettet øvre kammer og et nedre ballastkammer.

14. Bøye ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at det avtettede øvre kammer er fylt med polymerisk skum.

15. Bøye ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at dekk-konstruksjonen omfatter utstyr for vaieroperasjoner.