NO317231B1 - Strammesystem for produksjonsror i et stigeror ved en flytende installasjon for hydrokarbonproduksjon - Google Patents

Description

STRAMMESYSTEM FOR PRODUKSJONSRØR I ET STIGERØR VED EN FLYTENDE INSTALLASJON FOR HYDROKARBONPRODUKSJON

Denne oppfinnelse vedrører en strammeanordning for et pro-duksjonsrør installert i et stigerør som forbinder en under-sjøisk hydrokarbonbrønn med en flytende installasjon på havoverflaten, nærmere bestemt et system for å stramme opp den faste delen av produksjonsrøret og avlaste det ved å henge det opp i den faste delen av stigerøret, samt å holde strukket den delen av produksjonsrøret som passerer gjennom en teleskopisk stigerørsenhet og opp til produksjonsdekket, ved at en motvekt er forbundet til produksjonsrøret ved hjelp av en vaier opphengt i trinse i boretårnet.

Under testproduksjon fra en undersjøisk hydrokarbonbrønn der det anvendes en flytende installasjon i form av en boreplatt-form eller et boreskip, forbindes brønnen og den flytende installasjonen som regel med flere rørforbindelser, bl.a. et produksjonsrør, hvorigjennom det strømmer hydrokarboner opp fra brønnen. Flere rør kan være samlet i et såkalt stigerør, med en dimensjon tilpasset formålet.

Selve stigerøret holdes strekt ved hjelp av en strekkanordning (riser tensioner) som er festet til den flytende installasjonen. For å kompensere for bevegelser i den flytende installasjonen forårsaket av bølger, tidevann, ballasttrimming m.m. omfatter det øvre partiet av stigerøret en teleskopisk seksjon, som i en del tilfeller er kombinert med strekkanordningen for stigerøret. Noen av rørforbindelsene inne i stige-røret kan være forsynt med en tilsvarende teleskopisk seksjon.

Det er vanligvis ikke ønskelig at produksjonsrøret omfatter en teleskopisk seksjon. Dette føres derfor som regel stivt gjennom stigerørets teleskopseksjon opp til installasjonens produksjonsdekk, hvor det via vaiere henges opp i strekksys-tem som består av trinser og sylindere koplet sammen slik at det opprettholdes strekk i produksjonsrøret uavhengig av installasjonens bevegelse på havoverflaten.

Dersom produksjonsrøret ikke holdes strukket, kan det av sin egen vekt bukte seg inne i stigerøret og eventuelt knekke sammen, slik at det oppstår lekkasjer. Det stilles derfor strenge krav til de strekkanordninger som anvendes på pro-duksjonsrør i denne testfasen. Samtidig omfatter strekkanord-ningene ofte kompliserte og store komponenter som både er krevende å vedlikeholde og som opptar mye plass i sentrale områder omkring produksjonsdekket på installasjonen. Av hen-syn til sikkerheten benyttes det ofte doble systemer. Strekk-anordningene for produksjonsrøret utgjør dermed også en stor vektmessig belastning på installasjonen med et relativt høyt plassert tyngdepunkt.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Strekket i et stigerør opprettholdes på i og for seg kjent måte med en strekkanordning omfattende for eksempel en strek-kring festet til et øvre parti av stigerøret og videre forbundet via vaiere med et trinse- og sylindersystem egnet til å opprettholde et foreskrevet strekk i stigerøret. Alterna-tivt kan strekket opprettholdes av en kombinert teleskop- og strekkanordning som er montert i forlengelsen av stigerørets øvre parti.

Mellom en teleskoperende seksjon og stigerørets øvre parti er det installert en rørstrekkerenhet. En forbindelse fra brøn-nen via et produksjonsrør går sentrert gjennom rørstrekker-enheten. Rørstrekkerenheten omfatter i hovedsak et hus og en rørsylinder.

Rørstrekkerenhetens hus er i hovedsak et konsentrisk rør som i sine endepartier er forsynt med flenser egnet til komple-mentært å forbindes med det nedenfor liggende øvre partiet av stigerøret og den ovenfor liggende teleskopseksjonens nedre ende. De nevnte delene er stivt forbundet med flere bolter i hver flensforbindelse.

Rørsylinderen omfatter en stempelseksjon og en sylindersek-s jon.

Stempelseksjonen omfatter et rør med en indre diameter i det vesentlige lik dimensjonen av det produksjonsrøret som rør-strekkerenheten skal anvendes til. Et midtre parti av røret er forsynt med et konsentrisk stempel med en diameter vesentlig større enn rørets ytre diameter. Stempelseksjonen er forbundet til de nedenfor og ovenfor liggende produksjonsrør-seksjonene med i og for seg kjente gjengede skjøtemuffer. Stempelets mantel er forsynt med dertil egnede pakninger.

Sylinderseksjonen omfatter en sylinder samt en nedre og en øvre gavl med tilhørende pakninger i konsentriske åpninger som er tilpasset stempelseksjonens ytre rørdiameter. Sylinderens innvendige diameter er tilpasset nevnte stempelseksjons ytre stempeldiameter. Sylinderseksjonens øvre gavl er fordel-aktig demonterbar ved at den er forsynt med utvendige gjenger som korresponderer med innvendige gjenger i sylinderen. Røret med dets stempel er anbrakt inni sylinderseksjonen med rørets ender ragende ut fra sylinderens gavler. Stempelet deler sylinderen i et øvre og et nedre rom.

Sylinderseksjonens nedre gavl omfatter en sylindrisk parti som strekker seg nedover fra sylinderens ende. Det sylindriske partiets mantel er forsynt med flere forsenkninger innrettet til hver å gi rom for en pal utsvingbart opphengt i palens øvre endeparti. Palens svingeretning er i hovedsak radialt ut fra det sylindriske gavlpartiet, slik at palens nedre parti rager ut fra gavlpartiet. Palens nedre endeflate er typisk rettet skrått nedover og utover fra sin avgrensning mot palens indre sideflate. Palene er i det vesentlige jevnt og konsentrisk fordelt omkring gavlpartiet. Hver pal er forsynt med en anordning som kan utøve et trykk mot palens inn-side, for eksempel i form av en trykkfjør, slik at palen svinger ut fra sin forsenkning når det er fritt rom utenfor palene.

Sylinderseksjonen er forsynt med et innløp for tilførsel av fluid, for eksempel hydraulikkolje, til sylinderens nedre rom. Innløpet er på i og for seg kjent måte forbundet med et i og for seg kjent hydraulikkaggregat med tilhørende pumpe, reservoar og reguleringsanordninger.

Rørstrekkerenhetens hus er i sin innvendige vegg forsynt med en ringformet forsenkning som er innrettet til å gi rom for gavlpartiets utragende paler når sylinderen er ført inn i rørstrekkerenhetens hus. En nedre kant i forsenkningen er rettet skrått ned- og utover fra sin avgrensning mot husets veggflate. Den nedre kantens retning faller typisk sammen med palenes nedre endeflate når palene er svingt ut i den ringformede forsenkningen.

Når strammesysternet ifølge oppfinnelsen anvendes, koples rørstrekkerenhetens hus sammen med stigerøret i dertil egnet høyde over havbunnen, hvoretter teleskopseksjonen koples sammen med husets øvre ende ved hjelp av de dertil egnede flensene. Når brønnen skal testes, settes produksjonsrøret sammen og senkes suksessivt ned gjennom stigerøret. Rørsylinderen koples til produksjonsrøret i dertil egnet avstand fra pro-duks jonsrørets nedre ende, slik at rørsylinderen inntar sin posisjon i nevnte hus når produksjonsrørets nedre ende er koplet til brønninstallasjonene på havbunnen. Sylinderens ak-siale posisjon på det med rørsylinderens stempelseksjon for-lengede produksjonsrør justeres slik at rørsylinderens paler går i inngrep med husets ringformede forsenkning.

Når rørsylinderens paler er satt i inngrep med huset, settes rørsylinderens nedre rom under hydraulisk trykk ved hjelp av hydraulikkaggregatet. Produksjonsrøret strekkes ved dette, idet reaksjonskreftene fra rørsylinderen overføres til stige-røret via palene og rørstrekkerens hus, som er plassert på toppen av stigerøret.

På toppen av rørsylinderen er det tilkoplet en produksjons-rørforlengelse som er ført ubrutt gjennom en i og for seg kjent teleskopenhet og opp over installasjonens produksjonsdekk.

Øvre endeparti av produksjonsrørforlengelsen er forbundet på en i og for seg kjent måte til en vaiers ene ende. Vaieren er ført over en trinseanordning plassert vesentlig høyere enn produksjonsdekket, for eksempel i installasjonens boretårn. Vaierens andre ende er koplet til en fritthengende motvekt som har en masse tilpasset produksjonsrørforlengelsens vekt.

Herved er det opprettholdt et jevnt strekk i produksjonsrør-forlengelsen uavhengig av installasjonens bevegelser forårsaket av bølger, tidevann, ballasttrimming og lignende. Strekket er opprettholdt ved hjelp av en enkel og lett meka-nisme.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en rørsylinder som er sammenkoplet med et produksjonsrør og i ferd med å bli firt ned gjennom et stigerør, som er sammenkoplet med en rørstrek-kerenhets hus; Fig. 2 viser i samme målestokk et lengdesnitt gjennom en rørstrekkerenhet koplet til stigerøret; Fig. 3 viser i samme målestokk et lengdesnitt gjennom rørsy-linderen; Fig. 4 viser i større målestokk et lengdesnitt gjennom rørstrekkerenhetens hus; Fig. 5 viser en prinsippskisse i mindre målestokk av et strammesystem ifølge oppfinnelsen, her vist i et tverrsnitt gjennom et boreskip.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en rørstrekker-enhet som består av en rørsylinder 3 og et hus 5. Se fig. 1.

Det refereres i det følgende til fig. 3. Rørsylinderen 3 består av en sylinder 7, en øvre gavl 9 og en nedre gavl 11. Begge gavlene 9, 11 har en sentrisk plassert sirkulær åpning 13 forsynt med flere pakninger 15. Den øvre gavlen 9 er forsynt med et gjennomgående luftingsløp 17 og et hydraulikkløp 19 for tilførsel av hydraulisk fluid til rørsylinderen 1. Hydraulikkløpet 19 følger sylinderens 7 vegg og munner ut i rørsylinderen 1 ved den nedre gavlen 11.

Den nedre gavlen 11 strekker seg med en sylindrisk form i ak-sial retning utover fra sylinderen 7, med en diameter i hovedsak ubetydelig større enn sylinderens 7 ytterdiameter. Den nedre gavlens 11 mantel 21 er forsynt med flere likeformede utsparinger 23.

I hver utsparing 23 er en pal 25 svingbart opphengt i gavlen II med en aksel 27 gjennom et øvre parti 29 av palen 25. Sett i et lengdesnitt gjennom palen og i gavlens 11 radiale retning, har palen 25 en avtakende tykkelse fra et nedre parti 31 mot det øvre partiet 29. En indre palflate 33 er forsynt med en forsenkning 35. I retning bort fra den indre palflaten 33 strekker en nedre palflate 37 seg delvis på skrå nedover. Utsparingen 23 er forsynt med en forsenkning 39 som korresponderer med forsenkningen 35 i palen 25. En fjøranordning 41 egnet til å trykke palen utover, er plassert med sine ender i forsenkningene 35, 39.

En rørformet stempelstang 43 med i begge ender gjengede endeparti 45 har en innvendig diameter av samme størrelse som på et produksjonsrør 49. Produksjonsrørets 49 endeparti 47 er tilsvarende gjenget, og to korresponderende endeparti 45, 47 er føyd sammen med en hylse 48 som er forsynt med innvendige gjenger. I et midtre parti 51 er stempelstangen forsynt med et konsentrisk stempel 53 som korresponderer med sylinderens 7 innerdiameter. Stempelet 53 er forsynt med egnede pakninger 55.

Det vises så i hovedsak til fig. 2 og 4. Rørstrekkerenhetens hus 5 omfatter en i hovedsak rørformet hovedseksjon 57 samt en i hver ende plassert flens 59, 59' som korresponderer med en flens 61 på et stigerør 63 og en flens 65 på en teleskopenhet 67. Flensene 59, 59', 61, 65 er forbundet med flere gjennomgående bolter 66. Innvendig er husets 5 hovedseksjon 57 forsynt med en ringformet, konsentrisk forsenkning 69 plassert omtrent midt mellom husets 5 flenser 59, 59'. En nedre kantflate 71 i forsenkningen 69 er rettet svakt skrått nedover fra husets indre vegg 73, slik at kantflatens 71 retning faller sammen med den nedre palflaten 37 (se fig. 3) når palen 25 er presset ut fra den nedre gavlens 11 utsparing 23.

Det refereres videre til fig. 3. Rørsylinderen 1 er via hyd-raulikkløpet 19 forbundet med et i og for seg kjent hydraulikkaggregat 75 (vist skjematisk) som omfatter rør 77, reservoar 79, pumpe 81 og reguleringsanordning 83.

Se deretter fig. 2 og 5. En produksjonsrørforlengelse 85 er forbundet med rørsylinderens 3 øvre endeparti 45 og strekker seg opp over en flytende installasjons 87 produksjonsdekk 89, hvor rørforlengelsen 85 er koplet til en fleksibel slange 91 og en trinse 93. En vaier 95 er med sin første ende 97 festet til et tårn 99, for eksempel et boretårn, og er deretter ført ned til og gjennom trinsen 93 og opp til og over en fast trinse 101 og deretter nedover i retning av produksjonsdekket 89. vaierens 95 andre vaierende 103 er festet til en motvekt 105.

Et stigerør 63 strekker seg fra en brønninstallasjon 107 på en havbunn 109 og oppover mot installasjonen 87 som flyter på en havoverflate 111. Stigerøret er ved en ring 113 hengt opp i flere strammevaiere 115, som via trinser 117 er forbundet til stigerørsstrammere 119. Strekket i vaierne 115 er opprettholdt ved hjelp av ikke viste reguleringsanordninger.

Huset 5 er koplet med sin ene flens 59 til stigerørets 63 flens 61 ved hjelp av boltene 66. Stigerøret 63 kompletteres deretter med teleskopenheten 67 som koples til husets 5 øvre flens 59' ved hjelp av boltene 66.

Stigerøret 63 er holdt stramt ved hjelp av stigerørsstrammer-ne 119. En foreskrevet stramming i vaierne 115 er opprettholdt ved hjelp av de ikke viste reguleringsanordningene, som aktiviserer stigerørsstrammerne 119.

Produksjonsrøret 49 er ført fra den flytende installasjonen 87 ned gjennom stigerøret 63 til brønninstallasjonen 107. Rørsylinderen 3 er koplet til produksjonsrøret 49 øvre ende ved hjelp av de korresponderende koplingsanordningene 45, 47. Før tilkopling er produksjonsrørets 49 lengde tilpasset i forhold til husets 5 plassering på stigerøret 63, slik at rørsylinderens 3 paler 25 i det vesentlige korresponderer med husets 5 ringformede forsenkning 69 når produksjonsrørets 49 er senket helt ned til brønninstallasjonen 107 på havbunnen 109. Produksjonsrørforlengelsen 85 koples til rørsylinderens 3 øvre ende ved hjelp av de korresponderende koplingsanordningene 45', 47'.

Sylinderen 7 med dens flenser 9, 11 forskyves deretter opp langs eller ned langs stempelstangen 43 inntil palene 25 presses ut i husets 5 innvendige forsenkning 69 og ligger an mot forsenkningens 69 nedre kantflater 71.

Rørforlengelsens 85 øvre ende koples sammen med motvekten 105, slik at motvekten 105 ved hjelp av trinsene 93, 101 og vaieren 95 holder produksjonsrørforlengelsen 85 strukket.

Rørsylinderen 3, som er koplet til hydraulikkaggregatet 75, settes når under trykk. Stempelet 53 forsøker ved dette å strekke i produksjonsrøret 49, idet palene 25 sørger for at sylinderen 7 med dens gavler 9, 11 hviler på kantflaten 71 i huset 5. Reaksjonskreftene fra rørsylinderen 3 overføres ved

dette til stigerøret 63. Den delen av produksjonsrøret 49 som strekker seg fra hydrokarbonbrønnen 107 og opp til rørstrek-kerenheten 1 strekkes og henges av i stigerøret 63. Det er

dermed bare den øvre delen av produksjonsrøret 49, dvs. pro-duks jonsrørsforlengelsen 85 som må henges av i en strekkanordning på den flytende installasjonen 87, og da i form av det enkle arrangementet bestående av motvekten 105, vaieren 95 og trinsene 93, 101.

Claims (8)

1. Anordning for stramming og avlasting av et produksjons-rør (49) som strekker seg fra en undersjøisk hydrokar-bonbrønn (107) og opp gjennom et stigerør (63) til en flytende installasjon (87), idet en produksjonsrørfor-lengelse (85) er ført ubrutt gjennom en teleskopenhet (67) i stigerørets (63) øvre parti og fortrinnsvis opp over et produksjonsdekk (89) på den flytende installasjonen (87), karakterisert ved at pro-duks jonsrøret (49) er forsynt med en rørstrekkerenhet (1) nedenfor og i nærheten av teleskopenhetens (67) nedre ende.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at rørstrekkerenheten (1) omfatter midler (3, 5, 25, 41, 69) innrettet til å forbinde produk-sjonsrøret (49) med stigerøret (63).

3. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at rørstrekkerenheten (1) omfatter en rørsylinder (3) som er forsynt med flere fjørbelastede paler (25, 41) innrettet til å gå i inngrep med en nedre kantflate (71) i en ringformet, innvendig forsenkning (69) i et hus (5) integrert i stigerøret (63).

4. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at rørstrekker-enheten (1) omfatter midler (3, 75) innrettet til å opprettholde et strekk i produksjonsrøret (49).

5. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at rørsylinderen (3) er forsynt med en rørformet stempelstang (43) omfattende koplingsanordning (45) innrettet til å være forbundet med korresponderende koplingsanordninger (47, 48) på produksjonsrøret (49) og produksjonsrørforlengelsen (85).

6. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at rørsylinderen (3) er innrettet til å motta et hydraulisk trykk i et sylinderrom nedenfor et stempel (53).

7. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at produksjons-rørforlengelsen (85) i et øvre endeparti er forbundet med en strekkanordning (93, 97, 99, 101, 105).

8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at strekkanordningen omfatter flere trinser (93, 101), en eller flere vaiere (95) og en eller flere motvekter (105).