NO892216L - Flytende produksjonsanlegg og fartoey for undersjoeisk oljebroenn. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et forenklet, flytende produksjonsanlegg for en undersjøisk oljebrønn, og særlig et anlegg som søker å minske mengden av utstyr på sjøbunnen. Oppfinnelsen angår også et halvt nedsenkbart fartøy til bruk sammen med et slikt anlegg.

Med synkende oljepriser, og med undersjøiske oljereserver som stadig blir vanskeligere å utvinne, er det i de senere år blitt viktig å minske omkostningene ved utvinningen for å hindre at felter blir ulønnsomme. Særlig er det i de senere år blitt gjort forsøk på å minske mengden av utstyr på sjøbunnen, der dette er kostbart å montere, inspisere og vedlikeholde, og å anbringe så mye utstyr som mulig ved eller nær overflaten.

I henhold til et forslag rager rør fra de undersjøiske brønner rett opp til en fast plattform på overflaten, med brønnhodene på hoveddekket. Et flytende produksjonsfartøy er fortøyet langs siden for å minske størrelsen og således omkostningene til plattformen. Likevel er omkostningene til en slik fast plattform store.

En annen faktor som øker omkostningene ved kjente anlegg av denne type er at fartøyene som benyttes er basert på halvt nedsenkbare fartøyer og systemene som er utviklet for deres utforming, konstruksjon og drift. Betydelige innsparinger kunne oppnås ved bruk av en fast, flytende konstruksjon.

Konvensjonelle, mobile, halvt nedsenkbare fartøyer er av katamarantypen, med en overbygning understøttet av fire oppdriftsben som rager under overflaten. De store bøyepåkjen-ninger på hvert av disse ben betyr at det trengs omfattende forsterkninger ved de øvre ender av benene. Dette betyr en vesentlig økning av vekten, og av utgiftene, for slike konstruksjoner, og har også en tendens til å gjøre disse tunge øverst.

GB-A-2.159.468 beskriver et fartøy i hvilket fire ben som understøtter plattformen er sammenkoblet ved de nedre ender av langstrakte, sylindriske kassekonstruksjoner. Det er imidlertid alltid blitt antatt at benene må ha avrundet tverrsnitt på grunn av virkningen til bølger og strømmer på konstruksjonen.

I GB-A-2.159.468 har benene og de langstrakte, nedre konstruksjoner for sammenkobling sylindrisk tverrsnitt, hvilket betyr at det kreves kompliserte forbindelsestverrsnitt ved de nedre hjørner av fartøyet dersom det skal oppnås den nødvendige stivhet.

De foreliggende oppfinnere har nå funnet at en enkel konstruksjon som har utmerkede hydrodynamiske egenskaper kan oppnås ved å bygge et fartøy der benene har kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt.

Følgelig angår den foreliggende oppfinnelse et halvt nedsenkbart fartøy for et flytende oljeproduksjonsanlegg, omfattende overbygningen som understøttes av ben, idet den nedre ende av benene er sammenkoblet for å danne en stiv oppdriftskonstruksjon,karakterisert vedat benene er kvadratiske eller rektangulære i horisontalt tverrsnitt og at fartøyet er bygget av kasser som er buttsveiset sammen.

Fortrinnsvis er de nedre forbindelser mellom benene også av kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt, slik at en enkel konstruksjon kan bygges fullstendig av kvadratiske eller rektangulære stålkasser med buttsveisede forbindelser mellom disse og danne kontinuerlige, rette vegger.

Kjente flytende produksjonsanlegg benytter fleksible slanger av sammensatt konstruksjon for å bringe olje fra brønnene på sjøbunnen, og for bortføring, for strupe- og drepeledninger, vanninnsprøytning og gassløfting. Fleksibiliteten er nødvendig fordi også en "fast" flytende konstruksjon på overflaten utsettes for betydelig bevegelse på grunn av vind, bølger og tidevann. Slike slanger er imidlertid kostbare og øker i høy grad de samlede omkostninger for installasjonen. De fleksible ledninger legges under tilstrekkelig strekk til å sikre at den minste hengeradius overstiges med god margin for å hindre bukling av slangen med blokkering til følge.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er også å komme frem til et flytende produksjonsanlegg der mengden av undersjøisk utstyr er så lite som mulig, og der det kan benyttes forholdsvis stive rør, ikke bare for strømningsledningene, men for stigerør og for andre formål.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det kommet frem til et flytende oljeproduksjonsanlegg der en fast bøye, som normalt er forankret under vannflaten, er forbundet med brønnen eller brønnene ved hjelp av en eller flere forholdsvis stive, hengende stigerør og til et halvt nedsenkbart fartøy ved hjelp av ett eller flere fleksible stigerør. Det halvt nedsenkbare fartøy er utstyrt med prosessutstyr. Brønnhoder kan være anordnet på fartøyet eller på bøyen.

På grunn av at den faste bøyen i sin arbeidsstilling er forankret under overflaten (fortrinnsvis omtrent 50 m under overflaten, er den i høy grad upåvirket av bølger og vil bare utføre bevegelser av noen betydning i det værste været. Ettersom dens stilling i forhold til brønnene opprettholdes tilnærmet konstant kan den være koblet til disse brønner med rør laget av forholdsvis stivt og billig materiale, slik som stål. På den annen side kan det halvt nedsenkbare fartøy fritt bevege seg i en viss grad i forhold til bøyen på grunn av den fleksible forbindelse til bøyen.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til de vedføyde tegninger.

Fig. 1 viser i perspektiv et flytende produksjonsanlegg i

henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 viser anlegget i fig. 1 sett fra siden.

Fig. 3 er en sideprojeksjon i retning av pilen III i fig. 2.

Fig. 4-8 viser trinnene ved montering av anlegget i

fig. 1-3.

Fig. 9 viser oppbygningen av en utførelse av det halvt

nedsenkbare fartøy i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 10 viser et halvt nedsenkbart fartøy i henhold til en

annen utførelse.

Fig. 11 viser skjematisk et innenbords anlegg for strømpro- duksjon for fartøyet i fig. 9 eller fig. 10. Fig. 12 viser et utsnitt av en undersjøisk kabel for å føre

strøm bort fra fartøyet.

Fig. 13 viser skjematisk hvordan et parti av fartøyet i

fig. 9 er montert, og

Fig. 14 viser i tverrsnitt utformingen av kassene som danner

benene i fig. 13.

Idet det først henvises til fig. 1 forbinder et antall stigerør 12, fortrinnsvis laget av stål, et sett av brønnhoder 10 på sjøbunnen med en nedsenket bøye 18. På sjøbunnen omfatter hvert av brønnhodene 10 ganske enkelt en hovedventil og en ringromventil. Stigerørene 12 er buet tangentialt fra bøyen 18 ned til sjøbunnen og deretter langs sjøbunnen til de respektive brønnhoder 10.

Bøyen 18 omfatter et antall oppdriftstanker 26 og er forankret til sjøbunnen ved hjelp av fire ankerkjettinger 20 som hindrer den i noen vesentlig bevegelse. Tankene kan fylles eller tømmes for å regulere dybden til bøyen.

Til bøyen 18 er også tilkoblet et stålrør 14 som også er buet tangentialt ned til sjøbunnen, for å bringe olje eller gass til en rørledning 16 som fører til land.

Fra bøyen 18 passerer råolje fra stigerørene 12 til en halvt nedsenkbar lekter 24, gjennom fleksible slanger 22. Slangene 22 er koblet til stigerørene 12 ved hjelp av ventiler 28 på bøyen. Disse slanger er koblet til innløpene på lekteren 24, og bringer råoljen til de forskjellige prosessanlegg på lekteren. Oljen og gassen som separeres fra råoljen føres til land, f.eks. gjennom rørledningene 14 og 16.

Ikke alle de hengende stålrør 12 benyttes for transport av olje eller gass. Noen av dem benyttes som strupe- og drepeledninger.

Monteringen av anlegget er illustrert i fig. 4-8.

I fig. 4 er et stigerør 12 av stål bragt til stedet og satt på plass ved hjelp av en rørleggingslekter 34, som er forankret nær bøyen 18, som i dette trinn er på overflaten. Den øvre enden av stigerøret overføres deretter til en kran 32 og løftes på plass på bøyen 18, slik som vist i fig. 5. Den øvre enden av stigerøret festes til bøyen. Et fleksibelt stigerør 22, med en ende tilkoblet kranen 32, festes deretter til bøyen 18 med denne enden. Den annen ende (den nedre ende vist i fig. 6) kobles ved hjelp av en kabel 36 til lekteren 24. Denne enden vinsjes deretter av et boretårn 30, for ved 31 å tilkobles til det nødvendige prosessutstyr på lekteren.

Som vist i fig. 7 sammenkobles deretter naboendene til det fleksible stigerør 26 og stigerøret 12 av stål på bøyen 18. Til slutt, som vist i fig. 8, senkes bøyen 18 til sin endelige stilling, f.eks. 50 m under overflaten. På denne dybde utsettes ikke bøyen for noen vesentlig bevegelse som skyldes vind, bølger eller tidevann, og stigerørene 12 holdes derfor i ro i forhold til brønnhodene ved deres nedre ende. På den annen side kan lekteren 24 fritt bevege seg vesentlig i forhold til bøyen uten at forbindelsen gjennom det fleksible stigerør 26 brister eller blokkeres.

De fleksible stigerør 26 kan være av en konvensjonell sammensatt konstruksjon, laget av polytetrafluoretylen og rustfritt stål o.s.v., av den type som hittil har vært benyttet for strømningsledninger, strupe- og drepeledninger o.s.v., som forbinder overflateinstallasjonen med sjøbunnen. Slike slanger er vesentlig mere kostbare enn de forholdsvis stive stigerør av stål, slik at ved å benytte stigerør av stål langs det meste av lengden mellom overflateinstallasjonen og brønnhodene på

sjøbunnen, og ved å benytte de fleksible stigerør båre i en

liten andel av denne lengden, kan det oppnås betydelige besparelser. Dessuten kan bøyen 18 og stigerørene 12 bli stående på plass hovedsakelig under alle værforhold, og de kan enkelt festes til og løsgjøres fra lekteren 24 via det fleksible stigerør 26. Det sistnevnte kan løsgjøres fra lekteren og etterlates hengende fra bøyen når de ikke trengs, idet de frie ender er festet til markeringsbøyer.

Stigerørene 12 av stål er satt under strekk for å danne en bue mellom bøyen 18 og sjøbunnen. På sjøbunnen er rørene (og styrekabler) som henger tangentialt ned til sjøbunnen, rettet mot et forankringspunkt og deretter hevet opp fra sjøbunnen før de kommer frem til de respektive brønnhoder og forløper i en bue i hvert tilfelle, for å entre brønnen vertikalt.

Vedlikehold av brønnene utføres generelt fra lekteren 24. For mindre arbeid kan verktøy innføres via en toppventil på lekteren (slik det vanligvis utføres på land). Verktøyene føres nedover i ledningen til sjøbunnen og inn i brønnene. En alternativ mulighet, for større arbeider, er å forankre lekteren over feltet, på den side av bøyen 18 som er motsatt av den hvor lekteren er vist i fig. 1. Fartøyet kan deretter manøvreres til en stilling langs hver av brønnsenterlinjene, og kan benytte en overhalingsrigg for opptrekking av rør.

Fig. 9 illustrerer mere detaljert den halvt nedsenkbare lekter vist skjematisk i fig. 1. Lekteren er bygget av et stort antall hule kasser 50, laget av bløtt stål e.l. Disse er ganske enkelt buttsveiset sammen for å danne den ønskede konstruksjon. F.eks. benyttes det to til tre hundre av disse kasser for å bygge fartøyet.

Til forskjell fra en konvensjonell halvt nedsenkbar plattform, hvis ben har frie nedre ender, har lekteren i henhold til oppfinnelsen et kvadratisk nedre parti 58, fra hvilket de fire vertikale ben 60 rager oppover for å understøtte dekket 62. Som det fremgår av fig. 9 har hvert ben 60 et tverrsnitt dannet av fire kasser som er sveiset sammen, hvilket gir en betydelig styrke og stivhet. Det nedre parti 5 8 er laget av par av kasser som er sveiset sammen side ved side, og dekket er dannet av et enkelt lag av kasser.

Fordi benene til fartøyet er sammenkoblet med de nedre ender er de mindre utsatt for bøyebevegelser bevirket av vind, bølger og tidevann. Påkjenningene på fartøyet er mere jevnt fordelt i hele fartøyet, slik at de omfattende forsterkninger ved toppen av benene under dekket, som normalt ville være nødvendig i et konvensjonelt fartøy, kan utelates. Dette minsker i betydelig grad de samlede omkostninger til fartøyet og senker også tyngdepunktet slik at det befinner seg i vannet med øket stabilitet. Dessuten kan dekket bære en større belastning.

Ytterligere fremre og aktere pongtongseksjoner 53, 57 kan tilføyes til det nedre parti for å muliggjøre at fartøyet enklere kan slepes fra et sted til et annet.

Dekket er utstyrt med konvensjonelt utstyr for et halvt nedsenkbart fartøy av denne type, omfattende en dekkskran 52, oppholdsrom 54, et landingsdekk 5 6 for helikopter og vinsjer 63.

Stålkassene som fartøyet er laget av vil generelt være fra 5 til 10 m langs hver kant og kan f.eks. være terninger på 7,5 m. Noen av kassene kan være i form av oppdriftstanker eller olj elagringstanker.

I tillegg til at det er forholdsvis billig er dette fartøy i henhold til oppfinnelsen enkelt å bygge og sjøsette. De økonomiske innsparinger som opnås vil bidra til at noen undersjøiske oljefelter som hittil har vært ansett som marginale blir kommersielt akseptable.

Idet det nå henvises til fig. 10 er det der vist en halvt nedsenkbar lekter med et øvre parti som har lignende form som det som er vist i fig. 9, og som har et øvre dekk 70 som kan utstyres på samme måte som det som er vist i fig. 9. Utstyret behøver derfor ikke å beskrives på nytt. Det øvre dekk understøttes på fire søyler eller ben 71 som rager oppover fra et undervanns hus 73.

Huset 7 3 er i høy grad hult for å gi den nødvendige oppdrift, og inneholder oppdriftstanker og lagringstanker 7 5 for olje eller flytendegjort gass. De sistnevnte kan nås via luker 74 som gir adkomst gjennom søylene 71. Et utløps- og pumpesystem 7 6 er også anordnet ved de nedre ender av tankene.

Det forutsettes videre i henhold til oppfinnelsen at to eller flere halvt nedsenkbare lektere, slik som dem som er vist i fig. 9 og 10, kan sammenføyes, f.eks. ved bolting eller sveising, for å danne større plattformer.

Fig. 11 viser skjematisk et innenbords gassfyrt energisystem som kan være anordnet på fartøyene i fig. 10 og 11. Gass fra stigerørene tilføres via et stigerørgalleri til et prosessanlegg 81 som gjør gassen egnet for forbrenning. Gassen tilføres deretter til en gassturbin 80 som driver en elektrisk generator 86 via et reduksjonsgirsystem 84.

Generatoren 86 tilfører strøm til en hovedstrømtavle 88 i fartøyet, hvilket fyller energibehovene til fartøyet, slik som oppvarming, belysning, pumper o.s.v. Strøm kan også føres til land via en undervannskabel, slik som den som er vist delvis i fig. 12. Denne omfatter en isolert kabel 98 med et beskyttende hylster 99 av skrueviklet tråd laget av, eller belagt med, en passende, ikke korroderende legering.

Utstyret kan eventuelt også omfatte et hjelpeenergisystem 90 som omfatter en kjele 92 for overskuddsvarme, hvilken benytter varme fra gassturbinavgassen for å danne damp for å drive en dampturbin 94 og således en generator 96, som også tilfører strøm til hovedtavlen.

De halvt nedsenkbare fartøyer i henhold til oppfinnelsen kan omfatte lagringsmuligheter for forskjellige flytendegjorte gasser, slik som naturgass (metan), propan, butan o.s.v., samt råolje, kondensater og blandinger av gass og olje, og dessuten for alle de komponenter som vanligvis finnes i undervanns olje-og gassforekomster og produseres ved brønnhodet.

Fartøyet kan omfatte utstyr for behandling av råolje og gass, og energianlegget beskrevet ovenfor kan også være oljefyrt i stedet for å benytte en gassturbin.

Andre utførelser kan også tenkes innen rammen av oppfinnelsen. I stedet for å være kvadratisk kan f.eks. plattformen være trekantet og understøttet av tre ben i stedet for fire. I dette tilfellet vil det nedre parti normalt også være trekantet sett ovenfra. Formen til kassene kan også tilpasses slik at enkle buttsveiser fremdeles gir kontinuerlige vegger uten behov for kompliserte forbindelsestverrsnitt.

Med henvisning til fig. 13 er ett av de fire benene 60 som understøtter plattformen 62 laget av stålkasser 5 0 som er sveiset sammen i fire lag. Plattformen 62 og det nedre parti 104 er også kvadratiske, slik at det kan dannes enkle buttsam-menføyninger mellom benet, plattformen og det nedre parti, for å danne kontinuerlige, plane konstruksjonsflater uten behov for kompliserte sammenføyningskonstruksjoner slik som i fartøyene med sylindriske søyler i henhold til kjent teknikk.

Som vist i fig. 14 har hver av kassene 15 en åpen vertikal side med kanter som ligger mot og er sveiset til en vertikal side på en nabokasse. Det er således dannet en enkelt konstruksjon som har høy stivhet, og som særlig har en sterk midtre forbindelse langs midten av benet.

Det nedre parti 104 er laget av rektangulære kasser 102, som er buttsveiset sammen omtrent på samme måte som kassene 50 som danner benene.

Kassene kan ha langstrakte forsterkningselementer slik som 100, 101 på de indre sider. Disse forsterkningselementer kan bære indre vegger, og gi ytterligere stivhet i konstruksjonen.

Innsidene til kassene kan avgrense separate rom eller kontinuerlige sjakter eller passasjer, avhengig av hvorvidt kassene har en, to eller tre åpne sider. Disse sjakter, passasjer og rom kan benyttes for adkomst, ledninger, rør, kabler, oppholdsrom eller lagring, etter ønske.

Claims (10)

1. Halvt nedsenkbart fartøy (24) for et flytende oljeproduksjonsanlegg, omfattende en overbygning (62) understøttet av ben (60), idet de nedre ender av benene er sammenføyd for å danne en stiv oppdriftskonstruksjon, karakterisert ved at benene (60) er kvadratiske eller rektangulære i horisontalt tverrsnitt og at farføyet er bygget av kasser (50) som er buttsveiset sammen.

2. Halvt nedsenkbart fartøy i henhold til krav 1, som har fire slike ben i hjørnene av et kvadrat eller rektangel.

3. Halvt nedsenkbart fartøy i henhold til krav 2, idet de nedre ender av benene er sammenkoblet ved hjelp av et nedre parti (58) i form av et kvadrat.

4. Halvt nedsenkbart fartøy i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, idet de nedre ender av benene (60) er sammenkoblet av en langstrakt forbindelseskonstruksjon (58) med kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt.

5. Halvt nedsenkbart fartøy i henhold til krav 1 eller krav 2, idet benene (71) rager oppover fra et stivt, undervanns hus (73) .

6. Halvt nedsenkbart fartøy i henhold til krav 5, idet det undervanns hus inneholder lagringstanker for olje og/eller gass.

7. Halvt nedsenkbart fartøy i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, og som er utstyrt med brønnhoder.

8. Flytende oljeproduksjonsanlegg i hvilket en fast bøye (18) som vanligvis er forankret under vannflaten, er tilkoblet i det minste en undervanns brønn ved hjelp av i det minste et forholdsvis stivt, hengende stigerør (12) og ved hjelp av i det minste et fleksibelt stigerør (22) til et halvt nedsenkbart fartøy (24) utstyrt med prosessutstyr.

9. Oljeproduksjonsanlegg som angitt i krav 8, idet de stive, hengende stigerør (12) er buet tangentialt nedover fra bøyen til sjøbunnen og deretter langs sjøbunnen til de respektive brønnhoder (10).

10. Fremgangsmåte for montering av et flytende oljeproduksjonsanlegg, omfattende følgende trinn: a) senking av i det minste et stivt, hengende stigerør (12) til sjøbunnen og tilkobling av en ende av dette til et brønnhode (10) på sjøbunnen, b) fastgjøring av den annen ende av det hengende stigerør (12) til en forankret bøye (18) på overflaten, c) tilkobling av den øvre ende av det hengende stigerør (12) på bøyen til et fleksibelt stigerør (22) som rager fra bøyen til et halvt nedsenkbart produksjonsfartøy (24), og d) senking av bøyen (18) med stigerørforbindelsen og forankring av denne på en dybde der den er hovedsakelig upåvirket av vind, bølger eller tidevannsbevegelser.