NO123422B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved og anordning for utførelse av opera-Procedure for and device for performing opera-

sjoner, f.eks. vedlikeholdsarbeide på en brønn under vann.tions, e.g. maintenance work on a well under water.

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved og en anordning for utførelse av operasjoner, f.eks. vedlikeholdsarbeide på en brønn under vann gjennom en rørstreng til brønnhodet av en brønn. This invention relates to a method by and a device for performing operations, e.g. maintenance work on a well underwater through a pipe string to the wellhead of a well.

På dypt vann brukes undertiden flytende konstruksjoner, fra hvilke der utføres operasjoner på en olje- eller gassbrønn, In deep water, floating structures are sometimes used, from which operations are carried out on an oil or gas well,

men der oppstår vanskeligheter hvis den flytende konstruksjon har tendens til å svinge og til å bevege seg vertikalt på grunn av bøl-ger, da dette virker forstyrrende når det er nødvendig å utføre operasjoner fra den flytende konstruksjon. Et formål med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte og en anordning som har den fordel at innflytelsen av svingningen og den vertikale bevegelse but there arise difficulties if the floating structure tends to swing and to move vertically due to waves, as this acts disturbingly when it is necessary to carry out operations from the floating structure. An object of the invention is to provide a method and a device which has the advantage that the influence of the oscillation and the vertical movement

av den flytende konstruksjon kompenseres således at de ikke. lengre forstyrrer de operasjoner som skal utføres. of the floating construction are compensated so that they do not. longer they interfere with the operations to be carried out.

Det særegne ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at den øvre del av rørstrengen festes til en plattform arrangert på The peculiarity of the method according to the invention is that the upper part of the pipe string is attached to a platform arranged on

et flytende fartøy, hvilken plattform er således festet til fartøy-et at den er vertikalt bevegelig i forhold til fartøyet, at en oppadrettet kraft påføres på plattformen for å holde rørstrengen under spenning og at operasjoner på brønnen utføres fra plattformen gjennom rørstrengen. a floating vessel, which platform is attached to the vessel in such a way that it is vertically movable in relation to the vessel, that an upward force is applied to the platform to keep the pipe string under tension and that operations on the well are carried out from the platform through the pipe string.

En anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en flytende konstruksjon og en rørstreng, hvis ender kan festes til undervannsbrønnen henholdsvis til den flytende konstruksjon, og det særegne er at den flytende konstruksjon omfatter et fartøy som bærer en plattform således festet til fartøyet at den er vertikalt bevegelig i forhold til fartøyet, en vertikal åpning i plattformen for å føre rørstrengens øvre ende gjennom plattformen, en klemanordning på plattformen nær åpningen for fast befestigelse av rørstrengens øvre ende til plattformen, og et system på den flytende konstruksjon for påføring av én oppadrettet kraft på plattformen. A device for carrying out the method according to the invention comprises a floating construction and a pipe string, the ends of which can be attached to the underwater well or to the floating construction, and the peculiarity is that the floating construction comprises a vessel carrying a platform so attached to the vessel that it is vertically movable relative to the vessel, a vertical opening in the platform for passing the upper end of the pipe string through the platform, a clamping device on the platform near the opening for firmly attaching the upper end of the pipe string to the platform, and a system on the floating structure for applying one upward force on the platform.

Oppfinnelsen kan bringes til utførelse på forskjellige måter men to særlige utførelser skal beskrives som eksempel under henvisning til tegningene, på hvilke fig. 1 viser et skjematisk sideriss av en utførelse av en flytende konstruksjon egnet for frem-gangsmåtens utførelse, og fig. 2 viser en endret utførelse. The invention can be implemented in various ways, but two particular embodiments will be described as examples with reference to the drawings, in which fig. 1 shows a schematic side view of an embodiment of a floating construction suitable for carrying out the method, and fig. 2 shows a modified embodiment.

Fig. 1 og 2 viser begge en flytende konstruksjon 1 som flyter på vannets 2 overflate 3 og som omfatter et fartøy 4 og en plattform 5. Plattformen 5 er således festet til fartøyet 4, f.eks. ved egnede vertikale føringsanordninger (ikke vist), at den er vertikalt bevegelig i forhold til fartøyet 4. Plattformen 5 har en vertikal åpning 6, ved hvilken der er anordnet en klemanordning 7 som tjener til befestigelse av en vertikal rørstreng til plattformen. I fartøyet finnes en vertikal åpning 9 som f.eks. er sy-lindrisk for at rørstrengen 8 skal kunne føres gjennom fartøyet 4. Der er ennvidere anordnet sikringskontroller for å hindre plattformen i å bli skutt oppad i tilfelle rørstrengen brekker eller løsner. Før rørstrengen forbindes med et brønnhode, må plattformen 5 kunne heves og senkes og først når rørstrengen 8 er blitt forbundet med brønnhodet, vil plattformen 5 bli tillatt å utøve en oppadgående Fig. 1 and 2 both show a floating construction 1 which floats on the surface 3 of the water 2 and which comprises a vessel 4 and a platform 5. The platform 5 is thus attached to the vessel 4, e.g. by suitable vertical guide devices (not shown), that it is vertically movable in relation to the vessel 4. The platform 5 has a vertical opening 6, at which there is arranged a clamping device 7 which serves to attach a vertical pipe string to the platform. In the vessel there is a vertical opening 9 which e.g. is cylindrical so that the pipe string 8 can be passed through the vessel 4. Safety controls are also arranged to prevent the platform from being shot upwards in the event that the pipe string breaks or comes loose. Before the pipe string is connected to a wellhead, the platform 5 must be able to be raised and lowered and only when the pipe string 8 has been connected to the wellhead, the platform 5 will be allowed to exercise an upward

kraft på rørstrengen 8.force on the pipe string 8.

Klemanordningen 7 er løsbar og kan også brukes til å løfte eller senke uttrekningsrørstrengen mellom konstruksjonen og brønnhodet. Den vertikale åpning 9 må være stor nok til å gjøre det mulig at såkalte juletrær, utblåsingshindrere og annet utstyr kan løftes gjennom den. Videre behøver åpningen 9 ikke være sylin-drisk, men kan vide seg ut fra den øvre mot den nedre ende. The clamping device 7 is detachable and can also be used to raise or lower the extraction pipe string between the structure and the wellhead. The vertical opening 9 must be large enough to enable so-called Christmas trees, blowout barriers and other equipment to be lifted through it. Furthermore, the opening 9 need not be cylindrical, but can widen from the upper end towards the lower end.

Ved den på fig. 1 viste utførelse er kabler 10 festet til plattformen 5, og den annen ende av hver kabel 10 er utstyrt med en vekt 11, idet hver kabel er ført over en skive 12. Hver av skivene 12 er dreibart festet til en pillar 13 som er understøttet på far-tøyet 4. Hver skive 12 er anordnet i en høyde over den høyest mu-lige stilling av plattformen i forhold til fartøyet. At the one in fig. 1 shown, cables 10 are attached to the platform 5, and the other end of each cable 10 is equipped with a weight 11, each cable being guided over a disk 12. Each of the disks 12 is rotatably attached to a pillar 13 which is supported on the vessel 4. Each disc 12 is arranged at a height above the highest possible position of the platform in relation to the vessel.

Den på fig. 1 viste flytende konstruksjon anvendes som følger. En ende av minst én rørstreng 8 låses til en nedsenket gjenstand, f.eks. til en oljebrønn (ikke vist), såsom ved hjelp av dykkere eller føringskabler eller en fjernstyrt fremdriftsanord-ning med et fjernsynkamera. Denne rørstreng forbindes ved hjelp av egnede forbindelser med den ene ende til den nedsenkede gjenstand, såsom ved forbindelser som kan fjernstyres og som kan omfatte nøds-fallfrigjøringer. Den øvre ende av rørstrengen 8 føres gjennom åpningene 9 og 6. Ved hjelp av klemanordningen 7 festes rørstreng-ens 8 øvre ende fast til plattformen 5. Vektene 11 som ved kablene 10 er festet til plattformen 5, utøver oppadrettede krefter på plattformen 5, og da denne er festet til enden av rørstrengen 8, vil denne alltid holdes under spenning. Hvis fartøyet 4 beveges vertikalt som følge av bølger, vil plattformen bli i sin stilling, således at fartøyet 4 vil bevege seg vertikalt i forhold til plattformen. Når fartøyet beveger seg oppad, vil også pillarene 13 og skivene 12 føres oppad. Da plattformen således blir stasjonær, vil skivene 12 dreie seg og føre vektene oppad i forhold til plattformen. Også når fartøyet føres nedad, vil plattformen være stasjonær og skivene 12 dreie i den motsatte retning og forskyve vektene nedad i forhold til plattformen 5. Plattformen vil altså, uavhen-gig av bølgene, alltid holde seg i samme høyde og rørstrengen 8 alltid holdes under spenning. The one in fig. The floating construction shown in 1 is used as follows. One end of at least one pipe string 8 is locked to a submerged object, e.g. to an oil well (not shown), such as by means of divers or guide cables or a remote-controlled propulsion device with a television camera. This pipe string is connected by means of suitable connections with one end to the submerged object, such as by connections which can be controlled remotely and which can include emergency releases. The upper end of the pipe string 8 is passed through the openings 9 and 6. Using the clamping device 7, the upper end of the pipe string 8 is fixed to the platform 5. The weights 11, which are attached to the platform 5 by the cables 10, exert upward forces on the platform 5, and as this is attached to the end of the pipe string 8, this will always be kept under tension. If the vessel 4 is moved vertically as a result of waves, the platform will remain in its position, so that the vessel 4 will move vertically in relation to the platform. When the vessel moves upwards, the pillars 13 and the discs 12 will also be moved upwards. As the platform thus becomes stationary, the discs 12 will rotate and move the weights upwards in relation to the platform. Even when the vessel is guided downwards, the platform will be stationary and the discs 12 will rotate in the opposite direction and displace the weights downwards in relation to the platform 5. The platform will therefore, regardless of the waves, always remain at the same height and the pipe string 8 will always be kept under voltage.

Fra plattformen kan bore- eller wirelineoperasjoner ut-føres. Plattformen kan være utstyrt med konvensjonelt utstyr for utførelse av wirelineoperasjoner, f.eks. utstyr som vist på fig. 1 og betegnet med 14 - 22. Da dette utstyr ikke utgjør, noen del av oppfinnelsen-, skal det ikke omtales i detalj.. Drilling or wireline operations can be carried out from the platform. The platform can be equipped with conventional equipment for carrying out wireline operations, e.g. equipment as shown in fig. 1 and denoted by 14 - 22. As this equipment does not form any part of the invention, it shall not be described in detail.

Utførelsen ifølge fig. 2 ér utstyrt ..med et hydraulisk system for føring av plattformen 5 i forhold til fartøyet 4 i stedet for systemet med vekter 11 som ifølge fig. 1. Det bemerkes imidlertid at det i stedet for motvekter eller .et. hydraulisk system også er mulig å anvende et pnevmatisk éller elektrisk: system, hvis så ønskes. På fartøyet 4.er der anordnet et antall (f.eks. fire) hydrauliske sylindre 23 som hver har.et stempel (ikke vist) aksialt bevegelige i. samme. Til hvert stempel- er der. festet en stempel-stang 24, til hvis øvre ende plattformen 5 er festet. Stengenes 24 forbindelse med plattformen kan være direkte eller over et kar-danledd. Den aksiale (vertikale) bevegelse av stengene 24 kan re-guleres ved et hvilket som helst egnet kontrollsystem som oppfatter plattformens avvikelse eller enhver avledning av denne fra det ønskede horisontalplan. I systemet ifølge fig. 2 avføles plattformens avvikelse fra det ønskede horisontale plan av en føler 25, fra hvilken signaler kan sendes over en ledning 26 til en styreanord*-ning 27. Spenningen i rørstrengen 8 kan avføles av følere 28 som hver over ledninger 29 er forbundet med en av sylindréne 23. Hver føler 28 er over ledninger 30 forbundet med styreanordningen 27 gjennom hvilke ledninger signaler kan sendes fra følerne 28 til styreanordningen 27. Denne kan bearbeide signalene som mottas fra følerne 25 og 28 og kan bestemme det hydrauliske trykk som kreves i sylindréne 23 for å holde plattformen 5 i det ønskede horisontale plan og holde rørstrengen 8 under riktig spenning. Styreanordningen 27 kan deretter regulere trykket i sylindréne 23"tilsvarende, f.eks. ved.påvirkning av treveis reguleringsventiler 31 og 32 ved gjennom linjene 35 å sende signaler til servo-ventil-mekanismer 33 og.34. Ventilene 31<p>g 32 er anordnet i en ledning 36 henholdsvis i en ledning 37 som hver forbinder trykksiden av en væskepumpe 38 med en tilsvarende sylinder 23. Pumpens 38 sugeside er over en ledning 39 forbundet med en beholder 40 som inneholder en egnet væske, f.eks,, olje. En dreneringsledning 41 forbinder ventilen 31 med beholderens 40 øvre ende og en tilsvarende ledning 42 forbinder ventilen 32 med ledningen 41. Ved riktig anbringelse av treveisventilene 31 og 32 kan væske pumpes fira beholderen 40 til sylinderen 23 og/eliér tømmes fra sylinderen 23, således at riktig trykk vil oppnås i hvéråv sylindréne 23. Ved hjelp av det hydrauliske system som beskrevet ovénfor, vil plattformen 5., uten hensyn til bølgene, alltid holdes i det ønskede horisontale plan og rørstrengen 8 alltid holdes under spenning. The embodiment according to fig. 2 is equipped with a hydraulic system for guiding the platform 5 in relation to the vessel 4 instead of the system with weights 11 which according to fig. 1. It is noted, however, that instead of counterweights or .et. hydraulic system, it is also possible to use a pneumatic or electric system, if desired. A number (e.g. four) of hydraulic cylinders 23 are arranged on the vessel 4, each of which has a piston (not shown) axially movable in the same. For every stamp- is there. attached a piston rod 24, to whose upper end the platform 5 is attached. The connection of the rods 24 to the platform can be direct or via a cardan joint. The axial (vertical) movement of the bars 24 can be regulated by any suitable control system which perceives the deviation of the platform or any deviation thereof from the desired horizontal plane. In the system according to fig. 2, the platform's deviation from the desired horizontal plane is sensed by a sensor 25, from which signals can be sent via a wire 26 to a control device 27. The voltage in the pipe string 8 can be sensed by sensors 28, each of which is connected via wires 29 to one of cylinders 23. Each sensor 28 is connected via lines 30 to the control device 27 through which lines signals can be sent from the sensors 28 to the control device 27. This can process the signals received from the sensors 25 and 28 and can determine the hydraulic pressure required in the cylinders 23 for to keep the platform 5 in the desired horizontal plane and to keep the pipe string 8 under the correct tension. The control device 27 can then regulate the pressure in the cylinders 23 "correspondingly, for example by influencing three-way control valves 31 and 32 by sending signals through the lines 35 to servo-valve mechanisms 33 and 34. The valves 31<p>g 32 is arranged in a line 36 or in a line 37, each of which connects the pressure side of a liquid pump 38 with a corresponding cylinder 23. The suction side of the pump 38 is connected via a line 39 to a container 40 that contains a suitable liquid, e.g., oil A drainage line 41 connects the valve 31 to the upper end of the container 40 and a corresponding line 42 connects the valve 32 to the line 41. By correctly placing the three-way valves 31 and 32, liquid can be pumped from the container 40 to the cylinder 23 and/or liquid can be emptied from the cylinder 23, thus that the correct pressure will be achieved in each of the cylinders 23. Using the hydraulic system as described above, the platform 5., regardless of the waves, will always be kept in the desired horizontal plane and the pipe string 8 is always kept under tension.

På plattformen kan der anbringes konvensjonelt utstyr for utførelse av boreoperasjoner, f.eks. en derrikkran 43, en heis 44, en kabel 45, en vandreblokk 46 (vist på fig. 2) for senkning av rørstrengen 8 eller oppheising av den fra åpningen 9 eller for å senke rør 48 ned i eller heise dem opp fra rørstrengen 8. Conventional equipment for carrying out drilling operations can be placed on the platform, e.g. a derrick crane 43, a lift 44, a cable 45, a walking block 46 (shown in Fig. 2) for lowering the pipe string 8 or raising it from the opening 9 or for lowering pipes 48 into or raising them from the pipe string 8.

Det skal bemerkes at det i stedet for motvekter eller det hydrauliske system som beskrevet, er mulig å bruke et pnevmatisk eller elektrisk system. Trykket i hver sylinder 23 kan f.eks. holdes praktisk talt konstant i alle stillinger av plattformen 5 ved at hver sylinder 23 forbindes med en tilsvarende trykktank (ikke vist) som inneholder gass og har et volum som er større enn volumet av den tilsvarende sylinder 23. It should be noted that instead of counterweights or the hydraulic system as described, it is possible to use a pneumatic or electric system. The pressure in each cylinder 23 can e.g. is kept practically constant in all positions of the platform 5 by each cylinder 23 being connected to a corresponding pressure tank (not shown) which contains gas and has a volume that is greater than the volume of the corresponding cylinder 23.

Videre skal det bemerkes at det i ste;det for en rørstreng 8, som vist, er mulig å anvende et antall rørstrenger som er arrangert parallelt eller konsentrisk. Furthermore, it should be noted that instead of one pipe string 8, as shown, it is possible to use a number of pipe strings which are arranged parallel or concentrically.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved utførelse av operasjoner, f.eks. vedlikeholdsarbeide, på en brønn under vann gjennom en rørstreng, omfattende befestigelse av rørstrengen til brønnhodet av en brønn, karakterisert ved at den øvre del av rørstrengen (8) festes til en plattform (5) arrangert på et flytende fartøy (4), hvilken plattform (5) er således festet til fartøyet (4) at den er vertikalt bevegelig i forhold til fartøyet (4), at en oppadrettet kraft påføres på plattformen (5) for å holde rørstrengen (8) under spenning og at operasjoner på brønnen utføres fra plattformen (5) gjennom rørstrengen (8).1. Procedure for carrying out operations, e.g. maintenance work, on a well under water through a pipe string, including attaching the pipe string to the wellhead of a well, characterized in that the upper part of the pipe string (8) is attached to a platform (5) arranged on a floating vessel (4), which platform (5) is so attached to the vessel (4) that it is vertically movable in relation to the vessel (4), that an upward force is applied to the platform (5) to keep the pipe string (8) under tension and that operations on the well are carried out from the platform (5) through the pipe string (8). 2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den oppadrettede kraft som virker på plattformen (5), frembringes ved hjelp av en vekt (11).2. Method according to claim 1, characterized in that the upward force acting on the platform (5) is produced by means of a weight (11). 3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den oppadrettede kraft som virker på plattformen (5), frembringes av et stempel (24) anbragt i en væskesylinder (23).3. Method according to claim 1, characterized in that the upward force acting on the platform (5) is produced by a piston (24) placed in a liquid cylinder (23). 4. Anordning for utførelse av fremgangsmåten i henhold til. hvilket som helst av kravene 1-3, omfattende en flytende konstruksjon og en rørstreng, hvis ender kan festes til et undervanns brønn-hode henholdsvis til den flytende konstruksjon, karakterisert ved at den flytende konstruksjon (1) omfatter et fartøy (4) som bærer en plattform (5) således festet til fartøyet (4) at den er vertikalt bevegelig i forhold til fartøyet, en vertikal åpning (6) i plattformen (5) for å føre rørstrengens (8) øvre ende gjennom plattformen, en klemanordning (7) på plattformen (5) nær åpningen (6) for fast befestigelse av rørstrengens (8) øvre ende til plattformen (5), og et system på den flytende konstruksjon (1) for påføring av en oppadrettet kraft på plattformen (5).4. Device for carrying out the method according to. any one of claims 1-3, comprising a floating structure and a pipe string, the ends of which can be attached to an underwater well head or to the floating structure, characterized in that the floating structure (1) comprises a vessel (4) that carries a platform (5) so attached to the vessel (4) that it is vertically movable in relation to the vessel, a vertical opening (6) in the platform (5) to guide the upper end of the pipe string (8) through the platform, a clamping device (7) on the platform (5) near the opening (6) for firmly attaching the upper end of the pipe string (8) to the platform (5), and a system on the floating structure (1) for applying an upward force to the platform (5). 5. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at systemet for påføring av en oppadrettet kraft på plattformen (5), omfatter en kabel (10), hvis ene ende er festet til plattformen (5) og annen ende til en vekt (11), idet kabelen (10) er ført over en skive (12) som er dreibart anordnet på det flytende fartøy (4) i en høyde som ligger over den høyeste stilling av plattformen (5) i forhold til fartøyet (4).5. Device according to claim 4, characterized in that the system for applying an upward force to the platform (5) comprises a cable (10), one end of which is attached to the platform (5) and the other end to a weight (11 ), the cable (10) being guided over a disk (12) which is rotatably arranged on the floating vessel (4) at a height which lies above the highest position of the platform (5) in relation to the vessel (4). 6. Anordning i henhold til krav 4, karakterisert ved at systemet for påføring av en oppadrettet kraft på plattformen (5) omfatter en sylinder (23) anordnet på fartøyet (4), et stempel (24) anordnet i sylinderen (23) og forbundet med plattformen (5), en anordning for tilførsel av trykkfluidum til sylinderen (23) og et arrangement for regulering av væsketrykket i sylinderen (23) .6. Device according to claim 4, characterized in that the system for applying an upward force to the platform (5) comprises a cylinder (23) arranged on the vessel (4), a piston (24) arranged in the cylinder (23) and connected with the platform (5), a device for supplying pressurized fluid to the cylinder (23) and an arrangement for regulating the liquid pressure in the cylinder (23). 7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert ved at arrangementet for regulering av trykket i sylinderen (23) er således konstruert at det kan holde trykket i sylinderen (23) konstant i alle stillinger av plattformen (5) i forhold til fartøyet (4).7. Device according to claim 6, characterized in that the arrangement for regulating the pressure in the cylinder (23) is constructed in such a way that it can keep the pressure in the cylinder (23) constant in all positions of the platform (5) in relation to the vessel (4 ). 8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at arrangementet for regulering av trykket i sylinderen (23) omfatter en trykktank som inneholder gass under trykk og som har et volum som er større enn volumet av sylinderen (23), og en fluidumforbindelse mellom trykktanken og sylinderen (23).8. Device according to claim 7, characterized in that the arrangement for regulating the pressure in the cylinder (23) comprises a pressure tank which contains gas under pressure and which has a volume that is greater than the volume of the cylinder (23), and a fluid connection between the pressure tank and the cylinder (23).