NO772796L - Innretning for utnyttelse av en undervannsoljekilde - Google Patents

Description

•Anordning for utnyttelse av undervannsoljeforråd.

Utvinnelsen av undervannsoljeforråd som er plasert på steder hvor vanndybden er mer enn 200 meter gir betydelige tekniske og økonomiske problemer som man ikke har funnet noen til-fredsstillende løsning på inntil nu.

På grunnere vann er den vanlige fremgangsmåte å installere en rammeverkskonstruksjon i form av boretårn som drives ned i sjøbunnen og hvor toppdelen ligger over vannflaten og tje-ner som en understøttelse for en arbeidsplattform som inneholder boreutstyr, utstyr for behandling av oljen, brønnhodevedlike-holdsinnretninger osv.

Når sjødybden øker, vil vekten av stålkonstruksjonen øke vesentlig og også vanskelighetene ved å konstruere og anordne den ved utnyttelsesstedet. Også det hydrostatiske trykk ved sjø-bunnen gjør det mer og mer vanskelig å installere brønnhodeen-hetene, og ved betydelige vanndybder vil sjøbunnen være praktisk talt utilgjengelig.

Hvis det antas at det er mulig å drive en vertikal ledning ned i sjøbunnen, hvilken ledning stiger til en sone som er plasert omtrent 50 meter under vannivået, og at en tank eller "undervannsbøye" med en viss positiv oppdrift plaseres ved dette punkt, vil undervannsbøyen bli plasert i en sone i hvilken de krefter som frembringes av bølger vil være i stor grad dempet og lett kan kontrolleres. Også menneskelig tilgang til en slik un-dervannsbøye vil ikke gi opphav til noen vanskelighet.

Hvis man antar at sjøbunnen er blitt henlagt til denne undervannsbøye, kan man gjennomføre boreoperasjonene fra sjø-flaten ved å føre boret gjennom undervannsbøyen og en serie rør-formede kanaler som er plasert inne i den vertikale ledning til det trenger ned i det aktuelle lag. I dette tilfelle vil venti-ler og brønnhodeenheter være plasert i undervannsbøyen, som for

dette formål vil representere sjøbunnen.

Utførelsen og anordningen av dette system på stedet ville utvilsomt gi opphav til betydelige tekniske problemer som man skal forsøke å løse. Systemet som er foreslått omfatter følgende deler i stigende rekkefølge:

En undervannsbasis plasert på sjøbunnen og drevet

ned i.sjøbunnen av sin egen vekt.

En vertikal undervannsledning som begynner ved undervannsbasisen og stiger til en sone med moderat dybde.

En undervannsbøye plasert ved toppenden av undervannsledningen og med en viss oppdrift.

En toppledning som stiger fra undervannsbøyen til over vannivået over bølgene og danner en forlengelse av undervannsledningen.

Systemet er fullført ved en radiell anordning av for-tøyningsliner som fester undervannsbøyen til sjøbunnen ved hjelp av tilsvarende forankringsinnretninger som kan oppta horisontale krefter som frembringes av bølger, strømmer osv. for å hindre opptreden av vesentlige horisontale forskyvninger.

Såvel undervannsledningen som toppledningen virker som et hus for en rekke vanlige rørformede kanaler gjennom hvilke boret utstrekker seg under boringsoperasjonene, idet slike kanaler også kan benyttes for" å lede den produserte olje. De kan også inneholde andre kanaler og rør for håndtering av olje, ballast, fjernkontroll osv.

Undervannsbasisen er en celleformet konstruksjon med betydelig vekt og hvis indre er utformet med tomrom. Under ned-føringen for å plasere den på sjøbunnen kan disse rom inneholde luft eller en annen substans med lav tetthet for å redusere den spesifikke vekt for undervannsbasisen og lette dens håndtering. Når den hviler på sjøbunnen, blir disse indre rom fylt med vann for å øke vekten til basisen, slik at den skarpkantede konstruksjon som er anordnet under basisen drives ned i sjøbunnen for å forhindre en etterfølgende forflytning av basisen. Bunnforleng-elsen av undervannsledningen drives også inn i sjøbunnen og trenger gjennom det myke overflatelag til et mer konsistent lag hvor inntrengningen av boret vil finne sted.

Systemet kan installeres på følgende måte: Undervannsbasisen kan bygges og fløtes til stedet. En flytende kran eller halvneddykkbar boreplattform benyttes for å senke undervannsbasisen når dens indre rom er delvis fylt til vekten er noe i overkant av dens fortrengning. Basisen er opphengt i undervannsledningen, og ledningsseksjoner vil bli til-føyet etterhvert som basisen føres nedover.

Når undervannsbasisen er ca. 50 meter fra sjøbunnen, bli undervannsbøyen tilføyet etter å ha blitt delvis fylt med vann. Senkingen vil fortsette til basisen får kontakt med sjø-bunnen, hvoretter rommene inne i undervannsbasisen vil bli fullstendig fylt med vann eller et fluidum med høy tetthet for å øke vekten og drive de skarpkantede konstruksjoner på undersiden ned i sjøbunnen. De tidligere forankrede radielle fortøynings-liner blir så festet til undervannsbøyen, toppledningen blir fullført og bunten av rørformede kanaler blir til slutt drevet ned i.bunnen.

Hvis en halvt neddykkbar plattform deretter bringes

på plass slik at boret passerer langs toppledningen og undervannsledningen, kan den ønskede boreoperasjon gjennomføres i samsvar med vanlig teknikk.

Når brønnen er blitt boret, vil olje stige via rør-formede kanaler til undervannsbøyen fra hvilken den overføres til skipet eller en egnet produksjonsplattform og toppledningen kan f j ernes.

Hvis et antall- driftsenheter, som beskrevet, er anordnet slik at undervannsbøyen danner vertikaler i et polygon, f. eks. et rektangel, kan en ikke deformerbar rammekonstruksjon bygges' på bøyen og rage ut av vannet og tjene som en understøttelse for en arbeidsplattform, hvor produksjons-, bore-, oljebehand-lings- og annet utstyr er installert. En konstruksjon av ramme-verket av boretårntypen vil ha blitt konstruert for denne prosess, men isteden for å hvile på sjøbunnen kan den hvile på den flytende fundamentering som er plasert ved en grunn dybde, slik at størrelsen til boretårnet reduseres drastisk. I dette tilfelle vil operasjonssystemet være uavhengig og bruken av en halvt neddykkbar plattform for å gjennomføre boringen kan utelates, og for-behandlingen av oljen kan også gjennomføres fra arbeidsplattformen .

Hvis to eller flere undervannsbasiser blir forbundet, dannes en stor felles lagring som omfatter flere tanker i hvilke råolje som fremstilles kan lagres. Til dette formål er det dannet en fri forbindelse mellom lagringstankene og sjøen, slik at tankene ikke er utsatt for ytre hydrostatiske trykk. Tankene er til å begynne med vannfylt, men når oljeproduksjonen skrider frem, vil oljen som sprøytes inn i tankene forskyve et tilsvarende vannvolum som tømmes ut i sjøen via undervannsledningen, som står i forbindelse med sjøen og også med bunnparten av lagringstankene. På denne måte er olje og vann tilstede i tankene ved adskilte nivåer og er adskilt bare på grunn av sin tetthetsfor-skjell.

I en annen variant kan to eller flere undervannsbøyer bli innbyrdes forbundet for å danne større bøyer som kan danne sidene til det ovenfor nevnte polygon eller hele polygonet.

Arbeidsplattformen kan omfatte et flytende skrog i hvilket oljebehandlingsutstyr etc. er anordnet. I denne form kan det lett prefabrikeres på et vanlig skipsverft og taues til bruksstedet. Enhver løfteinnretning kan benyttes for til slutt å heve det over vannivået hvor det forblir understøttet på pilarene til den ovenfor nevnte rammekonstruksjon.

I meget store og utstrakte forråd kan et operasjons-kompleks bli dannet ved installering av en sentral enhet som dannes av en uavhengig produksjonsplattform som er montert på et polygon av undervannsbøyer og en gruppe av enkelte satelittenhe-ter hvis produksjon overføres til den sentrale enhet.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp et mulig utførelseseksempel som er fremstilt på tegningene, som viser: fig. 1 et frontriss av en operasjonsenhet bygget i samsvar med oppfinnelsen og en konvensjonell rammekonstruksjon,

fig. 2 et frontriss av en produksjonsplattform bygget på fire operasjonsenheter,

fig. 3 et frontriss i form av et strømningsdiagram som viser banen for hovedvæskene i det foreslåtte system,

fig. 4 et frontriss som skjematisk viser en rekkefølge av hovedtrinn ved bygging av en produksjonsplattform.

Tegningens fig. 1 viser operasjonsenheten i henhold

til oppfinnelsen som omfatter en undervannsbasis 1, en undervannsledning 2 og en undervannsbøye 3, en toppledning 4 og fortøynings-liner 5. Skarpkantede konstruksjoner 6 er anordnet under basisen og drives ned i sjøbunnen. Undervannsbasisen er en meget tung

celleformet konstruksjon hvis indre er utformet med tomme rom. En bunt av rørformede kanaler 7 er tilpasset innsiden av undervannsledningen 2 og drives ned i bunnen ved bunnenden mens brønnhodekontrollenhetene 8 er anbragt inne i undervannsbøyen 3 ved toppenden.

På fig. 1 viser henvisningstallet 30 generelt en vanlig rammekonstruksjon hvis konstruksjon og installasjon er betydelig mer komplisert og dyr enn operasjonsenheten ifølge oppfinnelsen, bortsett fra det faktum, som allerede er anført, at slike konstruksjoner praktisk talt er umulig å konstruere for bruk fra en viss dybde og nedover.

Fig. 2 viser en produksjonsplattform som er konstruert av fire operasjonsenheter svarende til de som er beskrevet med henvisning til fig. 1, idet bare to enheter er vist. På fig. 2 ser man at undervannsbasisene er blitt innbyrdes forbundet for å danne en enkelt og større basis 9 som vil bli benyttet for lagring av den fremstilte råolje. Undervannsbøyene 3 og toppledningene 4 er blitt innbyrdes forbundet ved hjelp av en anordning av fagverk for dannelsen av et tredimensjonalt rammeverk. Denne konstruksjon utgjør en ikke deformerbar romanordning 10 som hviler på de fire undervannsbøyer 3. Ulikt andre flytende plattform-typer vil stabiliteten for anordningen 10 ikke være oppnådd ved

hjelp av den metasentriske høyde som tilveiebringes av flyteområ-dene for pilarene 4, da de sistnevnte kan være meget tynne, men det faktum at bøyen 3 forblir i en fast relativ stilling i et horisontalt plan. Bøyeanordningen 3 utgjør derfor en fundamentering svarende til den som sjøbunnen kan tilby og er også ster-kere, da oppdriftskapasiteten til hver av bøyene svarer til dens oppstigningskraft, som kan være meget større enn oppdriftskapasiteten til en sjøbunn som er utformet av et mykt bunnlag. Boringen av brønner på vanlig måte kan gjennomføres fra arbeidsplattformen 11 som gir et uavhengig operasjonssystem, og det er mulig å unngå en halvt neddykkbar plattform for å gjennomføre borings-arbeidet.

Fig. 3 viser hvorledes oljen produseres og lagringen er i kontakt med sjøvannet. Linjen 7 antyder ankomst av råolje som stiger via de vertikale ledninger til arbeidsplattformen 11, hvor det er anordnet en gasseparator 12, i hvilken gasser 13 ad-skilles fra den flytende olje som føres gjennom andre behandlings- enheter 14 til den til slutt pumpes til tankene i undervannsbasisen 9. Disse tanker er til å begynne med fylt med sjøvann 15,

og når oljen kommer frem og opptar den øvre del 16 av tankene, blir vannet presset slik at det føres til det indre 17 av undervannsledningene. Disse ledninger står permanent i forbindelse med sjøen via åpninger 18 som er plasert i den nedre del av led-ningene, og de er derfor ikke utsatt for ytre hydrostatisk trykk. Tankene til undervannsbasisen er i permanent forbindelse med det indre 17 til undervannsledningene og følgelig med sjøen via ut-løpene 15. Tankene til undervannsbasisen må derfor heller ikke oppta ytre hydrostatisk trykk. Det vann som forlater dem via utløpene 15 kan inneholde urenheter etter å ha vært i kontakt med oljen 16. Dette vann er derfor ikke ført direkte inn i sjøvannet, men passerer gjennom renseenheter som måler den mulige tilstede-værelse av olje i rommene 17.

Når lagret olje overføres til et skip, vil den direkte strøm revereseres. Oljen trekkes fra rommene 16, og dette be-virker at sjøvann går inn i rommene 15 via 17. og åpningene 18.

Fig. 4 viser hovedtrinnene ved konstruksjonsprosessen. Trinn I viser en halvt neddykkbar plattform 20 som er fortøyet på stedet for utvinningen. Undervannsbasisen 1 er blitt fremstilt på forhånd og fløtet til en stilling mellom pilarene til den halvt neddykkbare plattform under boretårnet 21.

Når rommene inn i undervannsbasisen 1 er blitt delvis fylt til vekten er noe større enn dens fortrengning, vil basisen 1 opphenges ved hjelp av undervannsledningen 2,og ledningsseksjo-nene 22 vil bli tilført når basisen senkes, som vist i trinn II.

Når undervannsledningen er fullført og den delvis vannfylte undervannsbøye er blitt tilføyet, vil senkingen fortsette til basisen 1 har kontakt med sjøbunnen (trinn III). De indre rom 9 til undervannsbasisen blir så valgvis fylt for å øke vekten og for å drive de skarpkantede konstruksjoner 6 på undersiden ned i sjøbunnen. De radielle fortøyningsliner 23 som tidligere er forankret til sjøbunnen blir så festet, og toppledningen 4 blir fullført og bunten av rørformede kanaler som utstrekker seg langs undervannsledningen 2 blir til slutt drevet ned i sj øbunnen.

Retningsboreoperasjonene blir gjennomført fra den halvt neddykkbare plattform i trinn IV, idet boret føres gjennom toppledningen, bøyen, undervannsledningen og basisen, idet boret er anbragt i en egnet rørformet kanal 7 til det trenger ned i sjøbunnen.

Hvis størrelsen til forrådet krever det, kan en ope-ras jonsplattf orm anbringes over en gruppe av bøyer, som vist i trinn V. Det er blitt antatt at forskjellige operasjonsenheter av den type som er omtalt ovenfor er blitt installert. Bøyene og toppledningene blir innbyrdes forbundet ved hjelp av fagverk som bringes på plass ved hjelp av en flytende kran. Dette gir en ikke deformerbar romkonstruksjon 10 som hviler på innretningen av undervannsbøyer 3.

Arbeidsplattformen 11 er blitt uavhengig prefabrikert som et flytende skrog som inneholder produksjonsutstyret. Dette skrog.11 blir tauet og plasert mellom pilarene 4. Til slutt blir skroget 11 løftet ved hjelp av løfteinnretninger over sjø-nivået og festet i sin endelige stilling hvilende på pilarene 4.

Claims (12)

1. Anordning for utvinning av et undervannsoljeforråd, mer spesielt for utvinning av oljeforråd på dypt vann, karakterisert vedat den omfatter en undervannsbasis som er plasert på sjøbunnen og som har innretninger for festing av denne til sjøbunnen, en vertikal undervannsledning som går ut fra undervannsbasisen og stiger til en sone med moderat dybde, en undervannsbøye plasert ved toppenden av undervannsledningen og med en viss oppdrift, en toppledning som stiger fra under-vannsbøyen til over vannivået og en radiell anordning av fortøy-ningsliner som fester undervannsbøyen til sjøbunnen ved hjelp av tilsvarende forankringsinnretninger.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for festing av undervannsbasisen til sjø-bunnen omfatter skarpkantede konstruksjoner som rager ned fra undersiden av undervannsbasisen.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at undervannsbasisen omfatter en tung celleformet konstruksjon med indre hulrom eller kamre som . er dannet med åpninger som står i forbindelse med det ytre, idet det totale volum av kamrene er slik at når de er tomme eller fylt med en substans med lav tetthet, kan den celleformede konstruksjon flyte i sjøvann, mens den når den er fylt med vann eller et fluidum med høy tetthet synker ned og driver festeinnretningen inn i sjøbunnen.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at en bunt av rø rformede kanaler utstrekker seg gjennom undervannsledningen, idet boret utstrekker seg gjennom de rør-formede kanaler under boreoperasjonene og på tilsvarende måte også den utvunnede olje.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at veggen til undervannsledningen har åpninger gjennom hvilke det indre av røret konstant står i forbindelse med sjø-vannet .

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert .ved at brønnhodeenhetene via hvilke boreoperasjonene gjen-nomføres fra over sjøflaten er festet på innsiden av undervanns-bøyen .

7. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at forskjellige undervannsbaSiser er plasert nær hverandre med deres tilhørende vertikale undervannsledninger og bøyer og deres fortø yningsliner, slik at bøyene danner vertikallinjen til et polygon, at et ikke deformerbart romfagverk bygges på bøyene og rager ut av vannet for å virke som en understøttelse for en arbeidsplattform, idet konstruksjonen hviler på et flytende fundament som er plasert ved en redusert dybde og hvor innretningen får stabilitet av bøyene som står i deres innbyrdes relative stilling.

8. Anordning ifølge krav 1 og 7, karakterisert ved at det nær gruppen av de ovenfor nevnte undervannsbasiser er plasert en eller flere uavhengige undervannsbasiser med deres tilsvarende undervannsledninger, undervannsbøyer, fortøyningsliner og toppledninger, idet produksjonen til disse overføres til enheten som dannes av gruppen av basiser på hvis bøyer romfagverkskonstruksjonen er bygget.

9. Anordning ifølge krav 3, 7 og 8, karakterisert ved at kamrene til to eller flere undervannsbasiser står i innbyrdes forbindelse med hverandre for dannelse av en stor lagring som er i konstant forbindelse med sjøen og således eliminerer ytre hydrostatisk trykk og i hvis tanker oljen lagres,-idet oljen forblir adskilt fra vannet som et resultat av for-skjellig tetthet.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at oljen som produseres stiger via vertikale kanaler til arbeidsplattformen hvor separeringen og behandlingen gjennomfø-res og pumpes til undervannsbasistankene, hvor de opptar toppdelen av disse, at vannet forskyves og må passere det indre av undervannsledningene, idet det indre er i permanent forbindelse med sjøen via åpninger som er utformet i bunndelen, hvilket vann så passerer gjennom renseenheter som måler den mulige tilstede-værelse av olje i rommene på innsiden av undervannsledningene.

11. Anordning ifølge ett eller flere av de foranstående krav, karakterisert ved at undervannsbasisen omfatter en prefabrikert celleformet konstruksjon som er fløtet til det punkt hvor den skal neddykkes, hvor den innføres mellom pilarene til en halvt neddykkbar plattform som er fortøyet på stedet for utvinningen, at hulrommene eller kamrene til undervannsbasisen deretter delvis fylles slik at vekten i noen grad overskrider dens fortrengning, at basisen .er opphengt ved hjelp av undervannsledninger og at seksjoner av ledningen tilføres når basisen senkes, at den delvis vannfylte undervannsbøye tilføyes og senkingen fortsettes til basisen kommer i kontakt med sjøbunnen, at rommene i undervannsbasisen så etter hverandre fylles for å øke vekten til basisen og drive de skarpkantede konstruksjoner ned i sjøbunnen, at de radielle fortøyningsliner festes etter tidligere å ha vært forankret til sjøbunnen, at toppledningen fullføres og at bunten av rørformede kanaler drives ned i sjøbunnen, at en retningsboring gjennomføres ved å føre boret gjennom toppledningen, bøyen, undervannsledningen og basisen via en tilsvarende rørformet kanal til boret trenger ned i sjøbunnen.

12. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at de forskjellige bøyer og toppledninger er innbyrdes forbundet med fagverk for å gi en ikke deformerbar romkonstruksjon som hviler på bøyeanordningen, idet plattformen er konstruert i form av et prefabrikert flytende skrog som inneholder produksjonsutstyret og kan taues til en stilling mellom pilarene på romkonstruksjonen hvoretter den løftes til den står på plass på pilarene.