NO20110764A1 - Fremgangsmate og anordning for a forlenge i det minste et ventiltres eller en navlestrengs levetid - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å FORLENGE I DET MINSTE ET VENTILTRES ELLER EN NAVLESTRENGS LEVETID

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å forlenge i det minste et ventiltres eller en navlestrengs levetid. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å forlenge i det minste et ventiltres eller en navlestrengs levetid hvor ventiltreet er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke og en lavtrykkshydraulisk ventilpakke. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten.

Under petroleumsutvinning til havs har det vist seg at det er behov for å overskride den opprinnelig tiltenkte teknisk-økonomiske levetid for brønnutstyr. Dette gjelder også sikkerhetskritiske komponenter så som et ventiltre med tilhørende ventiler og styreappa rater.

Ventiltre som befinner seg på havbunnen er ofte innstyrt på et produksjonsrørhode via føringsstolper. Ventiltreet kommuniserer med utstyr på overflaten via en såkalt navlestreng som typisk kan omfatte kabler for elektrisk effekt og signaler, optiske fibere for signaloverføring, rør for hydraulisk væske under høytrykk og lavtrykk samt rør for kjemikalietilførsel. Det er vanlig at ventiltreet et forsynt med en ventilkappe som ut-gjør en barriere mellom ringrom, produksjonsløp og omgivelsene. Ventilkappen må fjernes når egnet verktøy som er forsynt med tilkoplinger for væsker som benyttes for å fjerne avleiringer samt for brønndreping skal monteres.

Betegnelsene høytrykk og lavtrykk er ikke eksakte, idet de varierer mellom de ulike leverandører. Grovt sett betegnes trykk mellom 100 og 300 bar som lavtrykk mens trykk over 300 bar betegnes som høytrykk. Ved trykk under 100 bar kan aktuatorer og ventiler innta en såkalt "fa i I safe" posisjon som ofte vil stenge ned petroleumspro-duksjonen.

De hydrauliske væsker er typisk ført til en høytrykks- respektive en lavtrykksventil-pakke på ventiltreet, idet høytrykksventilpakken kommuniserer med en nedihulls sikkerhetsventil, mens lavtrykksventilpakken blant annet kommuniserer med et antall

aktuatorer i hovedsak for ventilstyring i ventiltreet.

Elektrisk effekt og styresignaler er ledet til en dykket styremodul på eller ved ventiltreet. Styremodulen som kontrolleres fra overflaten, er koplet til de ulike hydrau-likkventiler i ventilpakkene og styrer derved de ulike ventilfunksjoner i ventiltreet.

Kjente ventiltreinstallasjoner oppviser særlig to svakheter som fremkommer etter lang driftstid. Styremodulen er utsatt for funksjonsfeil samtidig som tilgangen på nye styremoduler av den angjeldende art samt reservedeler for disse er begrenset.

Navlestrengen med tilhørende komponenter er utsatt for lekkasjer.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å forlenge i det minste et ventiltres eller en navlestrengs levetid hvor ventiltreet er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke og en lavtrykkshydraulisk ventilpakke og hvor navlestrengen omfatter elektriske effekt- og styrekabler og hydrauliske rør og hvor fremgangsmåten omfatter: - å ettermontere en oppgraderingsmodul omfattende minst en styreenhet, en hydraulisk høytrykkspumpe, en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke og et hydraulisk reservoar på eller ved ventiltreet; - å forsyne høytrykkspumpen direkte eller via reservoaret med hydraulikkvæske fra et rør i navlestrengen, idet høytrykkspumpen er koplet til den andre høytrykkshydraulis-ke ventilpakke; - å kople den andre høytrykkshydrauliske ventilpakke til en nedihulls sikkerhetsventil;

- å kople navlestrengens elektriske effekt- og styrekabler til styreenheten; og

- å kople styrekabler mellom styreenheten og ventiler i den lavtrykkshydrauliske ventilpakke.

Ved å lede elektriske effekt og styrekabler til en ny styreenhet som omfatter i det minste en andre høytrykkhydraulisk ventilpakke hvor styreenheten er innrettet til å kunne styre ventiltreets eksisterende og nye ventiler, overflødiggjøres en eksisterende, upålitelig styremodul. Videre kan trykket senkes i navlestrengens høytrykksrør, idet høytrykkspumpen nå sørger for å tilføre den høytrykkshydrauliske ventilpakke hydraulikkvæske ved tilstrekkelig trykk.

Alternativt kan høytrykkspumpen forsynes med hydraulikkvæske fra et lavtrykksrør eller et annet rør i navlestrengen.

Fremgangsmåten kan videre omfatte:

- å forsyne oppgraderingsmodulen med en lavtrykks pumpe som styres av styreenheten, og som er koplet til ventiler i en andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke;

- å kople en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke til aktuatorer i ventiltreet; og

- å forsyne lavtrykkspumpen med hydraulikkvæske direkte eller via et reservoar fra et rør i navlestrengen.

Navlestrengens tilførselsrør for hydraulikvæske kan selvfølgelig ha et lavere trykk en det som i innledningen er betegnet "lavtrykk".

Fremgangsmåte kan omfatte:

- å forsyne oppgraderingsmodulen med en kjemikaliepumpe som styres av styreenheten, og som er koplet til en kjemikalieventil eller direkte til produksjonsrøret; - å forsyne kjemikaliepumpen med kjemikalie direkte eller via et reservoar fra et rør i navlestrengen.

Fremgangsmåten kan omfatte å forsyne oppgraderingsmodulen med en ventilkappe og å anbringe oppgraderingsmodulen på ventiltreet etter at en separat ventilkappe er fjernet.

En fremgangsmåte for montering av oppgraderingsmodulen på ventiltreet kan omfatte: - å fjerne den separate ventiltrekappe ved hjelp av et egnet verktøy; - å heise ned oppgraderingsmodulen til ventiltreet; - å styre inn oppgraderingsmodulen til brønnens føringsstolper ved hjelp av en seg på oppgraderingsmodulen seg befinnende truster;

- å senke oppgraderingsmodulen ned på føringsstolpene; og

- å kople oppgraderingsmodulens ventiltrekappe til ventiltreet.

Deretter koples elektriske og hydrauliske komponenter som beskrevet overfor.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en oppgraderingsmodul for ettermontering på eller ved et ventiltre hvor ventiltreet er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke og en lavtrykkshydraulisk ventilpakke og hvor navlestrengen omfatter elektriske effekt og styrekabler og hydrauliske rør og som kjennetegnes ved at oppgraderingsmodulen er forsynt med en elektrisk styreenhet som er tilkoplbar til en navlestrengs effekt- og styreledninger og omfatter en hydraulisk høytrykkspumpe som direkte, eller indirekte via et reservoar, er tilkoplbar til en navlestrengs rør og til minst en ventil i en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke samt til styreenheten.

Oppgraderingsmodulen kan være forsynt med en hydraulisk lavtrykkspumpe som direkte, eller indirekte via et reservoar, er tilkoplbar til en navlestrengs lavtrykks hyd-raulikkrør og til minst en ventil i den andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke samt til styreenheten.

Oppgraderingsmodulen kan være forsynt med en akkumulator på i det minste den hydrauliske høytrykkspumpes eller den hydrauliske lavtrykkspumpes utløp.

Styreenheten er koplet til en ventilpakke for kjemikalieinjeksjon.

Oppgraderingsmodulen kan være forsynt med en kjemikaliepumpe som direkte eller indirekte via et reservoar, er tilkoplbar til en navlestrengt rør og til minst en kjemikalieventil eller direkte til produksjonsrøret.

Oppgraderingsmodulen kan være forsynt med en akkumulator på kjemikaliepumpens utløp.

Oppgraderingsmodulen kan være forsynt med en innebygget ventiltrekappe og med føringer som komplementært passer på de samme føringsstolper som ventiltreet.

Komponentene i oppgraderingsmodulen kan være anordnet som doble systemer med hovedsystem og reservesystem for å sikre drift dersom en komponent skulle svikte. Høytrykkspumpen og tilhørende komponenter kan erstattes av en trykkstiger som for eksempel tilføres fluid fra et lavtrykkssystem.

Det er også mulig å sammenkople flere oppgraderingsmoduler tilhørende ulike ventiltre for eksempel dersom navlestrengen tilhørende ett av ventiltrærne skulle bli utsatt for en betydelig skade, eller for å øke driftssikkerheten for ventiltrærne i et helt område.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen løser svakheter ved eksisterende styremoduler for ventiltre samtidig som væsketrykk i eksisterende navlestrenger kan reduseres betydelig. Det er også mulig å nyttiggjøre seg andre rørløp i navlestrengen for hydraulikkfluidtilførsel dersom et rørløp skulle bli ubrukelig. Ved anvendelse av reservoar i oppgraderingsmodulen kan samme rørløp i navlestrengen anvendes både for tilførsel og retur av væske.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og ut-førelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser et en dykket brønn med ventiltre ifølge kjent teknikk; Fig. 2 skjematisk viser en oppgraderingsmodul ifølge oppfinnelsen hvor oppgraderingsmodulen befinner seg på ventiltreet; Fig. 3 skjematisk viser oppgraderingsmodulen i fig. 2 i en alternativ utførelses-form; og Fig. 4 skjematisk viser oppgraderingsmodulen i fig. 2 i en ytterligere utførelses-form.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en undervannsbrønn med et ytterrør 2 for eksempel i form av et foringsrør, og et produksjonsrør 4 hvor det mellom ytterrøret 2 og produksjonsrøret 4 er tildannet et ringrom 6.

Produksjonsrøret 4 er avhengt i et produksjonsrørhode 8, idet et ventiltre 10 er anbrakt på produksjonsrørhodet 8.

Ventiltreet 10 er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke 12, en lavtrykkshydraulisk ventilpakke 14 og en kjemikalieventilpakke 16.

De ulike ventilpakker 12, 14, 16 styres fra en ved eller på ventiltreet 10 seg befinnende styremodul 18 via styreledninger 20. Ventilpakkene 12, 14, 16 samt styremodulen 18 utgjøres ofte av en sammenbygning som i figurene er indikert ved hjelp av et stip-let rektangel.

En navlestreng 22 som forløper til et ikke vist anlegg på overflaten, omfatter elektriske ledninger 24 for elektrisk effekt og styresignaler, et høytrykksrør 26, et lavtrykks-rør 28 og et kjemikalierør 30.

De elektriske ledninger 24 er koplet til styremodulen 18, høyt rykks rø ret 26 til den høytrykkshydrauliske ventilpakke 12, lavtrykks rø ret 28 til den lavtrykkshydrauliske ventilpakke 14 og kjemikalierøret 30 til en kjemikalieventil 31 som aktiveres ved hjelp av kjemikalieventilpakken 16.

Den høytrykkshydrauliske ventilpakke 12 er koplet til en nedihulls sikkerhetsventil 32 ved hjelp av et sikkerhetsventilrør 34. Den lavtrykkshydrauliske ventilpakke 14 er ved hjelp av aktuatorrør 36 koplet til aktuatorer 38 i ventiltreet. Kjemikalieventilen 31 er

koplet til produksjonsrøret 4 ved hjelp av et kjemikalieløp 40.

Ventiltreet 10 er forsynt med en ventiltrekappe 42 og omfatter ellers et stort antall ikke viste komponenter som er kjent for en fagmann.

Det henvises nå til fig. 2. En oppgraderingsmodul 50 er anbrakt på ventiltreet 10 ved hjelp av føringer 52 som passer på brønnens 1 føringsstolper 54. Oppgraderingsmodulen 42 er forsynt med en innebygget ventiltrekappe 56 som komplementært passer på ventiltreet 10 og som har de samme funksjoner som ventiltrekappen 42, men som i tillegg er forsynt med et tilførselsrør 58 med en ventil 60 for væsker som benyttes for å fjerne avleiringer samt for brønndreping. Ventilen 60 kan være ROV-operert eller hydraulisk styrt slik det indikeres med den stiplede linje i fig. 2-4. Trykket under ventilen 60 måles ved hjelp av en trykkmåler 63 og verdien sendes til styreenheten 62. Hensikten med trykkmåleren 63 er å kunne avlese trykket under ventilen 60, for eksempel under vedlikeholdsarbeider. Trykket her kan også avsløre lekkasjer i underlig-gende ventiler, for eksempel i en ikke vist kroneventil.

Oppgraderingsmodulen 50 er forsynt med en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke 61 og en styreenhet 62 hvor styreenheten 62 direkte eller via styremodulen 18 er koplet til navlestrengens 22 elektriske ledninger 24 og styrer de ulike ventilpakker 14, 16, 611 via styreledninger 64, idet styreledningene 20 fra styremodulen 18 er frakoplet.

En høytrykkspumpe 66 befinner seg i oppgraderingsmodulen 50 og forsynes med hydraulikkvæske med redusert trykk fra høytrykksrøret 26 som er frakoplet den høy-trykkshydrauliske ventilpakke 12. Høytrykkspumpen 66 er koplet til den andre høy-trykkshydrauliske ventilpakke 61 ved hjelp av et høytrykksrør 68. Et reservoar 70 er koplet til høytrykkspumpens 66 innløpsside mens en akkumulator 72 er koplet til høy-trykkspumpens 66 utløpsside. Høytrykkspumpen 66 styres fra styreenheten 62 via en styreledning 74.

I og for seg påkrevde ventiler som ikke er nødvendige for å forklare oppfinnelsen er ikke vist, idet en fagmann vil kjenne til deres hensikt og virkemåte.

Oppgraderingsmodulen 50 omfatter i dette foretrukne utførelseseksempel også en truster 76, en lyskilde 78 og et kamera 80.

Når oppgraderingsmodulen 50 skal installeres, fjernes den opprinnelige ventiltrekappe 42 ved hjelp av egnet ikke vist verktøy. Oppgraderingsmodulen 50 heises ned til ventiltreet 10, hvoretter oppgraderingsmodulen 50 fjernstyrt ved hjelp av trusteren 76, lyskilden 78 og kameraet 80 posisjoneres slik at føringene 52 korresponderer med føringsstolpene 54. Alternativt kan det anvendes en miniubåt til posisjoneringsopera-sjonen.

Etter at oppgraderingsmodulen 50 er satt ned på ventiltreet 10, koples ventiltrekappen 42 til ventiltreet 10. Høytrykkspumpens 66 tilførsel koples til navlestrengens 22 høytrykksrør 26, høytrykkspumpen 66 utløp er koplet til den andre høytrykkshydrau-liske ventilpakke 61. Navlestrengens 22 elektriske effekt- og styrekabler 24 koples til styreenheten 62 og styrekabler 64 mellom styreenheten 62 og ventiler i de hydrauliske ventilpakker 14, 16, 61 som ikke allerede er tilkoplet, tilkoples.

Under drift har styreenheten 62 således overtatt i det minste styremodulens 18 styre-funksjoner, mens navlestrengens 22 høytrykksrør kan arbeide ved et vesentlig redusert trykk.

Fig. 3 viser et alternativt utførelseseksempel hvor oppgraderingsmodulen er forsynt med en lavtrykkspumpe 82 og forsynes med hydraulikkvæske med redusert trykk fra lavtrykksrøret 28 som er frakoplet den lavtrykkshydrauliske ventilpakke 14. Lavtrykkspumpen 82 er koplet til en andre lavtrykkshydraulisk ventilpakke 83 ved hjelp av et lavtrykksrør 84. Et reservoar 86 er koplet til lavtrykkspumpens 82 innløpsside mens en akkumulator 86 er koplet til lavtrykkspumpens 82 utløpsside. Lavtrykks pum-pen 82 styres fra styreenheten 62 via en styreledning 90.

I dette utførelseseksempel tilføres også høytrykkspumpen 66 hydraulikvæske via lav-trykksrøret 28.

Virkemåten for lavtrykkspumpen 82 tilsvarer det som er forklart i forbindelse med høytrykkspumpen 66 overfor.

Fig. 4 viser et ytterligere utførelseseksempel hvor det er anordnet en kjemikaliepumpe 92 som forsynes med kjemikalie, gjerne ved redusert trykk, fra kjemikalierøret 30 som er frakoplet kjemikalieventilen 31. Kjemikaliepumpen 92 er koplet til kjemikalieventilen 31 ved hjelp av en kjemikalieledning 94. Et reservoar 96 er koplet til kjemikaliepumpens 92 innløpsside mens en akkumulator 98 er koplet til kjemikaliepumpens 92 utløpsside. Kjemikaliepumpen 92 styres fra styreenheten 62 via en styreledning 100, mens kjemikalieventilen 31 styres fra styreenheten 62 via en styreledning 64.

Virkemåten for kjemikaliepumpen 92 tilsvarer det som er forklart i forbindelse med høytrykkspumpen 66 overfor. Det kan tilføyes at reservoaret 96 kan være oppdelt for å kunne holde for eksempel både et kjemikalie og metanol. Metanolen tilføres ved hjelp av et ikke vist rør i navlestrengen 22 og kjemikaliepumpen 92 er forsynt med en ikke vist vekselventil for å kunne trekke ønsket kjemikalie.

Når det er behov for fjerning av avleiringer eller å drepe brønnen 1, kan væsker for dette tilføres via tilførselsrøret 58 uten først å måtte fjerne ventilkappen 56.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å forlenge i det minste et ventiltres (10) eller en navlestrengs (22) levetid hvor ventiltreet (10) er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke (12) og en lavtrykkshydraulisk ventilpakke (14) og hvor navlestrengen (22) omfatter elektriske effekt- og styrekabler (24) og hydrauliske rør (26, 28),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: - å ettermontere en oppgraderingsmodul (50) omfattende minst en styreenhet (62), en hydraulisk høytrykkspumpe (66), en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke (61) og et hydraulisk reservoar (70) på eller ved ventiltreet (10); - å forsyne høytrykkspumpen (66) direkte eller via reservoaret (70) med hydraulikkvæske fra et rør (26, 28) i navlestrengen (22), idet høytrykkspumpen (66) er koplet til den andre høytrykkshydrauliske ventilpakke (61); - å kople den andre høytrykkshydrauliske ventilpakke (61) til en nedihulls sikkerhetsventil (32); - å kople navlestrengens (22) elektriske effekt- og styrekabler (24) til styreenheten (62); og - å kople styrekabler (64) mellom styreenheten (62) og ventiler i den lavtrykkshydrauliske ventilpakke (14).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter: - å forsyne oppgraderingsmodulen (50) med en lavtrykkspumpe (82) som styres av styreenheten (62), og som er koplet til ventiler i en andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke (83); - å kople en andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke (83) til aktuatorer (38); og - å forsyne lavtrykkspumpen (82) med hydraulikkvæske direkte eller via et reservoar (86) fra et rør i navlestrengen (22).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter: - å forsyne oppgraderingsmodulen (50) med en kjemikaliepumpe (92) som styres av styreenheten (62), og som er koplet til en kjemikalieventil (31) eller direkte til produksjonsrøret (4); - å forsyne kjemikaliepumpen (92) med kjemikalie direkte eller via et reservoar (96) fra et rør i navlestrengen (22).

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å forsyne oppgraderingsmodulen (50) med en ventiltre kappe (56) som omfatter et tilførselsrør (58), og å anbringe oppgraderingsmodulen (50) på ventiltreet (10) etter at en separat ventilkappe (42) er fjernet.

5. Anordning ved oppgraderingsmodul (50) for ettermontering på eller ved et ventiltre (10) hvor ventiltreet (10) er forsynt med en høytrykkshydraulisk ventilpakke (12) og en lavtrykkshydraulisk ventilpakke (14) og hvor navlestrengen (22) omfatter elektriske effekt- og styrekabler (24) og hydrauliske rør (26, 28),karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er forsynt med en elektrisk styreenhet (62) som er tilkoplbar til en navlestrengs (22) effekt- og styreledninger (24) og omfatter en hydraulisk høytrykkspumpe (66) som direkte eller indirekte via et reservoar (70), er tilkoplbar til en navlestrengs (22) rør og til minst en ventil i en andre høytrykkshydraulisk ventilpakke (61) samt til styreenheten (62).

6. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er forsynt med en hydraulisk lavtrykkspumpe (82) som direkte eller indirekte via et reservoar (86), er tilkoplbar til en navlestrengs (22) rør og til minst en ventil i en andre lavtrykkshydrauliske ventilpakke (83) samt til styreenheten (62).

7. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er forsynt med en kjemikaliepumpe (92) som direkte eller indirekte via et reservoar (96), er tilkoplbar til en navlestrengs (22) rør og til minst en kjemikalieventil 31 eller direkte til produksjonsrøret (4).

8. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er utformet med en innebygget ventiltrekappe (56) som er forsynt med et tilførselsrør (58).

9. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat det er koplet en akkumulator (72, 88) på i det minste den hydrauliske høytrykkspumpes (66) eller den hydrauliske lavtrykks pumpes (82) utløp.

10. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat styreenheten (62) er koplet til en ventilpakke (16) for kjemikalieinjeksjon.

11. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat oppgraderingsmodulen (50) er forsynt med føringer (52) som komplementært passer til brønnens 1 føringsstolper (54).