NO312282B1 - Fartöy for anvendelse ved produksjon av hydrokarboner fra felter til havs - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et fartøy for anvendelse ved produksjon av hydrokarboner fra felter til havs, omfattende et nedad åpent opptaksrom for opptak av en neddykket, bunnforankret bøye som er innrettet for overføring av hydrokarboner til fartøyet fra et feltarrangement med et antall produksjonslønner på havbunnen, og som tillater dreining av fartøyet om bøyen.

Et fartøy av ovennevnte type er eksempelvis vist og beskrevet i den internasjonale patentsøknad nr. PCT/NO93/00079 (WO 93/24731). Dette kjente fartøy er basert på samvirke med en neddykket, bunnforankret bøye som omfatter en svivelenhet med flere rørløp, og som videre er av den type som er vist og beskrevet i den internasjonale patentsøknad nr. PCT/NO92/00056 (WO 93/11033).

I forbindelse med produksjon av hydrokarboner fra brønner på havbunnen er det med mellomrom nødvendig å foreta overhaling og/eller kontroll av de forskjellige brønner. Ifølge konvensjonell praksis utføres slike overhalings- og kontrolloperasjoner vanligvis fra et spesialfartøy som er forsynt med en sentralt anordnet underdekksåpning eller gjennomgående skipsåpning (moonpool) som går gjennom fartøyskroget, og over hvilken det er anordnet en overhalingsrigg som er tilpasset til å samvirke med forskjellige typer av utrustning for å utføre de nødvendige operasjoner. Som nevnt er underdekksåpningen anordnet sentralt i fartøyet, med henblikk på oppnåelse av minst mulige relative bevegelser og optimal stabilitet.

I tillegg til ovennevnte kjente teknikk er det også kjent forskjellige typer av flytekonstruksjoner og plattformer hvor det på plattformdekket er montert en rigg som er beregnet for brønnboring eller brønnvedlikehold, idet riggen er montert slik at den er utragende fra plattformdekket. I denne forbindelse kan det eksempelvis henvises til US-patentene 3 189 093,3 244 242 og 3 378 086.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et fartøy av den irinledningsvis angitte type som gir vertikal tilgang til brønnene for å kunne utføre kostnadseffektive, lette brønnintervensjoner fra selve produksjonsfartøyet.

Ovennevnte formål oppnås med et fartøy av den angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det omfatter en brønnoverhalingsrigg som, slik som i og for seg kjent, er montert ved en side av fartøyet slik at den rager i det minste delvis utenfor fartøysiden, og et dynamisk posisjoneringssystem for dreining av fartøyet om bøyen til en ønsket orientering, idet riggen og opptaksrommet har en slik innbyrdes avstand i forhold til feltarrangementet på havbunnen at riggen ved den nevnte dreining av fartøyet kan plasseres over en utvalgt brønn, for på i og for seg kjent måte å tillate vedlikeholdsarbeid eller liknende på en brønn samtidig som fartøyet er tilkoplet til bøyen.

En fordelaktig utførelse av fartøyet er kjennetegnet ved at riggen omfatter et vertikalt rarnmeverktårn med indre ben som er understøttet på fartøyets dekk, og ytre ben som er understøttet av en bæreramme som rager ut fra fartøysiden og har en sentral åpning for gjennomgang av rørlengder og brønnvedlikeholdsutstyr.

Ved hjelp av arrangementet ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et fartøy som på meget kostnadseffektiv måte gir vertikal tilgang til brønnene på havbunnen, slik at det kan utføres brørmoverhalingsoperasjoner samtidig med pågående produksjon fra andre brønner. Dette oppnås ved å kombinere sådanne elementer som feltarrangement og fartøyposisjon i forhold til brønnbeliggenheter, slik at produksjonsfartøyet ved hjelp av sitt dynamiske posisjoneringssystem kan manøvrere fartøyets akterdel med brønnoverhalingsriggen i stilling over brønnene. Ved den foreliggende oppfinnelse har man også overvunnet eksisterende fordommer mot å anbringe en brønnoverhalingsrigg på et sted som er mer utsatt for skrog- og bølgebevegelser enn en gjennomgående underdekksåpning som er sentralt anbrakt inne i et fartøy, hvilket er en forutsetning for oppnåelse av fordelene med arrangementet ifølge oppfinnelsen.

Lette brørmintervensjoner defineres her som vaier- eller kveilerøroperasjoner for reservoarovervåking eller reservoarvedlikehold, så vel som utførelse av pumpejobber, såsom fjerning av rust eller andre avleiringer i produksjonsrør.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et perspektivriss av et fartøy ifølge oppfinnelsen, og dettes anordning for brønnoverhalingsoperasjoner, fig. 2 viser et skjematisk sideriss av fartøyet på fig. 1, hvor det produseres olje fra en manifold på havbunnen under samtidig utførelse av brønnoverhaling, fig. 3 viser et noe forstørret, skjematisk gnmnriss av det bakre parti av fartøyet på fig. 2, fig. 4 viser et isometrisk perspektivriss av brønnoverhalingsanordningen med tilknyttet utstyr i det aktuelle dekksområde av fartøyet, og fig. 5 viser et isometrisk perspektivriss av overhalingsanordningen hvor denne via et riser- eller stigerørsystem er forbundet med en brønn som er knyttet til en brørinramme, slik som vist på fig. 1 og 2.

Det på fig. 1 og 2 viste fartøy 1 kan være et produksjonsfartøy av liknende type som det som er vist og beskrevet i den foran nevnte internasjonale patentsøknad nr. PCT/NO93/00079. Fartøyet omfatter et fremre overbygg 2 som er vist å omfatte blant annet et styrehus 3, et helikopterdekk 4 og en servicekran 5, og et bakre overbygg 6 som blant annet kan omfatte utstyr for lossing av olje til f.eks. en skytteltanker.

Foran det bakre overbygg er det anordnet et flammtårn 7 for avbrenning av gass og for håndtering av avfall av olje og gass som utvikles fra prosessanlegget eller i forbindelse med brønnoverhalingsoperasjoner. Foran det bakre overbygg og flammetårnet finnes et tildelt dekksområde som er utstyrt for brønnintervensjonsformål, og i hvilket brømioverhalingsriggen 8 ifølge oppfinnelsen er anordnet, slik som nærmere beskrevet i forbindelse med fig. 4 og 5. Det er videre vist to løftekraner 9 og 10, av hvilke den bakre kran 9 er beregnet blant annet for løfting og manipulering av tunge moduler og enheter som benyttes i forbindelse med brønnoverhalingsoperasjonene, og dels for løfting og manipulering av flyttbare moduler for prosessering av olje. Et antall slike moduler 11 er anordnet i et dekksområde mellom kranen 9 og 10. Kranene kan ha en løftekapasitet på ca. 50 tonn.

Slik det fremgår skjematisk av fig. 2, er det ved fartøyets 1 fremre ende anordnet et neddykket, nedad åpent opptaksrom 12 for opptak av en undervannsbøye 13, og en servicesjakt 14 strekker seg mellom opptaksrommet og fartøyets dekk 15. Den aktuelle bøye 13 vil være innrettet til å samvirke med en svivelenhet (ikke vist) som er anordnet ved sjaktens nedre ende, slik som nærmere vist og beskrevet i ovennevnte internasjonale søknad nr. PCT/NO93/00079. Slik som beskrevet i den nevnte søknad, er bøyen forankret ril havbunnen ved hjelp av et passende ankersystem (ikke vist på tegningene), slik at bøyen også utgjør en forankringsbøye for fartøyet, samtidig som den tillater dreining av fartøyet om en vertikal akse gjennom bøyen. Det henvises her til ovennevnte søknader for nærmere beskrivelse av bøyearrangementet.

I det på fig. 2 viste tilfelle produseres olje fra et antall oljebrønner (ikke nærmere vist) som er knyttet til en eller flere brøxuirammer 16, idet brønnene via strømningsledninger (ikke nærmere vist) er forbundet med en manifold 17 som på sin side er forbundet med bøyen 13 via fleksible stigerør 18.

Fartøyet er videre forsynt med et dynamisk posisjoneringssystem som blant annet benyttes for manøvrering av fartøyets akterende i stilling over den aktuelle brønn.

Når det gjelder de hovedelementer som benyttes i forbindelse med brønnoverhalingsarrangementet ifølge oppfinnelsen, kan disse sammenfattes som følger (noen av elementene er omtalt ovenfor): • Standardiserte overhalingsmoduler som blant annet omfatter et krantårn (derrick), et rørhåndteringssystem, en transportvogn (trolley) for å forflytte tungt utstyr inn i og ut av tårnet, sklirammemonterete slamtanker for brønnfluid og sklirammemonterte

slampumper.

• En løftekran for løfting av moduler og tunge overhalingsverktøy fra/til et forsyningsfartøy, og for bevegelse av tungt utstyr rundt om på dekket nær kran

tårnet.

• Et stigerørsystem for å tilveiebringe en rørledning eller kanal fra toppen av ventiltreet på brønnen og opp til tårngulvet. • Overhalingsverktøy, verkstedscontainere og testrammer som er spesielt tilordnet til overhalingstypen.

En undervannsbøye (turret system) for tilkopling av strømningsledninger

og kontrollkabel.

Noen av ovennevnte elementer er vist i det skjematiske grunnriss på fig. 3 hvor det ovennevnte, tildelte dekksområde som er utstyrt for brønnintervensjonsformål, omfatter fartøyets dekk mellom et bakre kontrollrom 20 og et rørstativ 21 som er beliggende i den fremre del av dekksområdet og er anordnet ved siden av overhalingsriggen 8. Dette dekksområde kan ha et areal på ca. 900 m<2> og har tilstrekkelig dekksstyrke og forberedte tilpasningsenheter ("grensesnitt") for å oppta de standardiserte overhalingsmoduler og overhalingsverktøypakker.

En rørhåndteringsanordning 22 er anordnet ved siden av rørstativet 21 og benyttes for forflytning av rørlengder fra rørstativet og inn i riggtårnet hvor en heiseanordning muliggjør tilkopling av rørlengder. Rørhåndteringsanordningen har et utskiftbart gripehode for å tillate håndtering av forskjellige typer av rør, og skal være i stand til å håndtere rørlengder 23 med en lengde på ca. 15 m og med en maksimumsvekt på ca. 2000 kg. Kabelutstyr for operasjoner ned i brønnen omfatter en vinsj 24 med en kabel eller vaier 25 som løper over en løpeblokk 26 som er anordnet i riggtårnet slik som vist på fig. 4. De ytterligere enheter som er skjematisk vist på fig. 3, omfatter blant annet en kontrollenhet 27, et verksted 28 og en lagercontainer 29.

Konstruksjonen av brønnoverhalingsriggen 8 skal beskrives nærmere under henvisning til fig. 4 og 5. Som vist omfattert riggen et vertikalt tårn 30 som er dannet av rammeverkvegger og fire hjørneben, hvor to indre ben 31 er understøttet på fartøyets dekk og to ytre ben 32 er understøttet av en utkraget bæreramme 33 som rager ut fra en side av fartøyet. Bærerammen danner et gulv eller dekk som i hovedsaken omfatter to bærebjelker 34 som rager ut fra fartøysiden og ved sine ytre ender er forbundet ved en tverrbjelke 35. Bjelkene avgrenser således en sentral åpning 36 i rammen for gjennomgang av rørlengder og brønnvedlikeholdsutstyr. Bærerammen er som vist understøttet mot fartøysiden ved hjelp av skråstøtter 37, og den er videre forsynt med et sikkerhetsrekkverk 38. De to parallelle bjelker 34 understøtter to parallelle skinner 39 som utgjør forlengelser av skinner 40 som er anordnet på fartøyets dekk, for styring av en vogn 41 for transport av brønnoverhalingsutstyr (eksemplifisert ved en blokk 42) frem til og bort fra bærerammeåpningen.

På fartøysiden under tårnet 30 er det anordnet en ledeanordning bestående av to parallelle skinner 43 som forløper vertikalt langs fartøysiden, for ledning og sideveis understøttelse av overhalingsutstyr og liknende gjennom plaskesonen ved fartøysiden nær vannets overflate. Denne anordning er vesentlig for å oppnå sikker føring av det aktuelle utstyr gjennom plaskesonen.

Krantårnet 30 skal ha en løftekapasitet på 150 tonn og være i stand til effektivt å håndtere stigerørlengder på 15 m eller andre typer av rør med lengder på opptil 21 m. I tårnet er det anordnet en hivkompensator 44 som typisk har en maksimal slaglengde på 8 m. Tårnet er utstyrt med to pneumatisk eller hydraulisk drevne vinsjer. Et heisespill 45 i forbindelse med hivkompensatoren kan være enten elektrisk eller hydraulisk drevet.

Riggen er videre forsynt med et 4-vaiers strekksystem som omfatter fire strekksylindere 46, slik som skjematisk vist. Dette system skal være i stand til å opprettholde en konstant strekkraft i stigerøret med tilstrekkelig ekstra trekkraft for stigerørsbelastninger bestemt av vanndyp, og gulvåpningen 36 i krantårnet skal tillate utsetting av moduler på f.eks. 5x5 meter. Et vaiersystem med fire ledevaiere 47 tilveiebringer styring ned til havbunnen ved utsetting av utstyr eller overhalingsverktøy.

Som foran nevnt, omfatter arrangementet et stigerørsystem 50 som også omfatter en nedre stigerørspakke (LRP) 51 og et ventiltre-kjøreverktøy 52, og som ved brønnoverhalingsoperasjoner monteres mellom den aktuelle brønn og overhalingsriggen. Stigerørsystemet er vist i montert tilstand på fig. 5 og strekker seg mellom krantårnet 30 brønnen, og er montert på toppen av ventiltreet 53 på den aktuelle brønn som skal overhales og er beliggende under brønnrammen 16. Stigerørsystemet omfatter en belastningsrørlengde 54 som er den nederste rørlengde i systemet, standard stigerørlengder 55 på 15 m, eventuelle korte stigerørenheter (ikke vist) for avstandstilpasning, en strekkrørlengde 56 til hvilken de fire strekkvaiere 57 i det forannevnte strekksystem er fasthektet, og en adapterrørlengde 58. På toppen av adapter-rørlengden 58 kan det være montert et overflateventiltre 59, og den øverste enhet kan være en vaierlubrikator eller et kveilerørinjektorhode, avhengig av brønnintervensjons-typen.

Ved montering av stigerørsystemet 50 benyttes en fjernstyrt farkost (ROV) 60 som på fig. 5 er forbundet med en såkalt A-ramme 61 via en kontrollkabel 62. A-rammen benyttes for utsetting og nedfiring av ROV-farkosten. I forbindelse med de omtalte ROV-operasjoner benyttes et kontrollhus 63.

Utførelse av en brønnintervensjon med kabel eller kveilerør utføres ifølge bestemte prosedyrer. Forutsetningene er her at modulene som inngår i brønnoverhalingsriggen, er testet, og at ROV-farkosten er klargjort for operasjoner. Videre er alle kjøreverktøy som anvendes i brønnen testet og klargjort. Av sikkerhetsgrunner ligger overhalingsriggen (i fartøyets akterende) nå ca. 30 m sideveis forskjøvet fra brønnrammen.

Prosedyren for en brønnintervensjon kan sammenfattes i følgende trinn:

1. Luke i brønnramme åpnes ved hjelp av ROV og vaiervinsj.

2. Ledevaiere monteres til de fire styrestolper i brønnrammen ved hjelp ROV. 3. Ventiltrekappen trekkes opp ved hjelp av vaier eller borerør og settes tilbake på transportvogn til testdekk. 4. Nedre stigerørspakke med påkoplet ventiltre-kjøreverktøy kjøres inn i tårnåpning.

5. Belastningsrørlengde monteres på ventiltre-kjøreveTktøy.

6. Nedre stigerørspakke kjøres gjennom plaskesonen og forhindres fra relative bevegelser i forhold til skipssiden vedhjelp av ledeanordningen. 7. Kjøring mot havbunnen fortsettes ved å skjøte stigerørlengder sammen og øverst benytte korte stigerørenheter etter behov for avstandstilpasning.

8. Strekkrørlengde tilkoples og strekkvaiere monteres til denne.

9. Adapterrørlengde monteres og stigerørsammenstillingen avhenges i en opphengingsanordning. 10. Overflateventiltre monteres på toppen av adapter rørlengde og hele stigerørsammenstillingen løftes opp så høyt som mulig ved hjelp av

heiseanordningen i tårnet.

11. Fartøyet beveges ved hjelp av det dynamiske posisjoneringssystem slik at krantårnet ligger over den brønn i brønnrammen som det arbeides på. 12. Kabellubrikator monteres på toppen av overflateventiltre ved hjelp av kabelverktøy i lubrikator, og kabelen innlegges i trinsearrangementet.

13. Kabeloperasjon utføres i henhold til arbeidsbeskrivelse.

Ved kveilerørsoperasjoner erstattes kabellubrikator med kveilerørinjektor på toppen av overflateventiltreet. Kveilerørinjektoren er da montert inn i et rammeverk som kan bære vekten av hele stigerørsammenstillingen inkludert den nedre stigerørs-pakke. Følgelig er lubrikatoren avhengt i en krok i løpeblokken via et vaierarrangement.

Claims (6)

1. Fartøy for anvendelse ved produksjon av hydrokarboner fra felter til havs, omfattende et nedad åpent opptaksrom (12) for opptak av en neddykket, bunnforankret bøye (13) som er innrettet for overføring av hydrokarboner til fartøyet (1) fra et feltarrangement med et antall produksjonsbrønner på havbunnen, og som tillater dreining av fartøyet (1) om bøyen (13), karakterisert ved at det omfatter en brønnoverhalingsrigg (8) som, slik som i og for seg kjent, er montert ved en side av fartøyet (1) slik at den rager i det minste delvis utenfor fartøysiden, og et dynamisk posisjoneringssystem for dreining av fartøyet (1) om bøyen til en ønsket orientering, idet riggen (8) og opptaksrommet (12) har en slik innbyrdes avstand i forhold til

feltarrangementet (16, 17) på havbunnen at riggen (8) ved den nevnte dreining av fartøyet (1) kan plasseres over en utvalgt brønn (44), for på i og for seg kjent måte å tillate vedlikeholdsarbeid eller liknende på en brønn samtidig som fartøyet er tilkoplet til bøyen.

2. Fartøy ifølge krav 1, karakterisert ved at opptaksrommet (12) er anordnet ved fartøyets (1) fremre ende og riggen (8) er anordnet ved fartøyets bakre ende.

3. Fartøy ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at riggen (8) omfatter et vertikalt rammeverktåm (3) med indre ben (31) som er understøttet på fartøyets dekk, og ytre ben (32) som er understøttet av en bæreramme (33) som rager ut fra fartøysiden og har en sentral åpning (36) for gjennomgang av rørlengder (23) og brønnvedlikeholdsutstyr.

4. Fartøy ifølge krav 3, karakterisert ved at bærerammen (33) omfatter to bærebjelker (34) som rager ut fra fartøysiden og ved sine ytre ender er forbundet ved hjelp av en tverrbjelke (35), og at bærebjelkene (34) understøtter to skinner (39) som utgjør forlengelser av parallelle skinner (40) på fartøyets (1) dekk, for styring av en vogn (41) for transport av brønnoverhalingsutstyr (42) frem til og bort fra bærerammeåpningen (36).

5. Fartøy ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at det på fartøysiden under riggen (8) er anordnet en ledeanordning (43) for ledning av overhalingsutstyr og liknende gjennom plaskesonen ved fartøysiden nær vannets overflate.

6. Fartøy ifølge krav 5, karakterisert ved at ledeanordningen består av to parallelle skinner (43) som forløper vertikalt langs fartøysiden.