NO20111710A1 - System og fremgangsmate for a kontrollere trykket i en hydrokarbonbronn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system for trykkontrollert boring eller brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn, en fremgangsmåte for oppkobling av et system for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn samt anvendelser av systemet og fremgangsmåten for trykkkontrollert boring eller brønnoverhaling.

Systemet og fremgangsmåten er særlig fordelaktig for bruk ved boring av en hydrokarbonbrønn hvor det benyttes trykkontrollert boring (eng.: Managed Pressure Drilling - MPD) eller ved en brønnoverhaling.

Trykkontrollert boring er en fremgangsmåte for boring av hydrokarbonbrønner hvor brønnens borbarhet økes ved å kontrollere trykkprofilen gjennom brønnen for på den måten forsøke å håndtere problemer som kan oppstå i en brønn spesielt under boring, men også under brønnoverhaling (med for eksempel kveilrør). Dette kan for eksempel være at formasjonene i brønnen kollapser og faller inn i brønnen.

I konvensjonell boring er den eneste måten å kontrollere trykket på under statiske forhold, å variere vekten på boreslammet i brønnen. Hvis trykket er mindre enn poretrykket i formasjonen det bores i, kan hydrokarboner strømme inn brønnen, dvs. brønnen får et kick. Før boring kan fortsette må hydrokarbonene sirkuleres ut av brønnen. I trykkontrollert boring er målsetningen altså å kontrollere trykket i brønnen under boring slik at disse problemene unngås.

Av kjent teknikk kan det vises til søkers egne norske patenter nr. 310986 som beskriver et hivkompensert arbeidsdekk generelt og norsk patent nr. 329333 som beskriver intervensjon av hydrokarbonbrønner ved bruk av et arbeidsdekk som beskrevet i det første patentet.

Hensikten ved den foreliggende oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe et system som gjør det mulig gjennomføre trykkontrollert boring eller trykkontrollert brønnintervensjon fra flytende innretninger.

Det er også en hensikt ved den foreliggende oppfinnelsen at den trykkontrollerte boringen eller den trykkontrollerte brønnintervensjonen skal kunne gjennomføres for hydrokarbonbrønner som befinner seg på store vanndyp.

Dette oppnås ved et system for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn i henhold til krav 1 og en fremgangsmåte for oppkobling av et system for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn i henhold til krav 8 samt ved anvendelsene i henhold til kravene 13-14. Ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene.

Det er således tilveiebrakt et system for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn hvor systemet omfatter en flytende struktur, for eksempel en borerigg eller et boreskip, som er anordnet i en vannmasse. Den flytende strukturen omfatter et boredekk og et arbeidsdekk hvor arbeidsdekket er bevegelig anordnet i en hovedsakelig vertikal retning i forhold til boredekket når den flytende strukturen befinner seg i rolig sjø. Systemet omfatter videre et stigerør og en teleskopforbindelse hvor teleskopforbindelsen er forbundet til arbeidsdekkets underside og til stigerørets øvre ende slik at arbeidsdekket kan beveges relativt til stigerøret. Stigerør strekker seg fra teleskopforbindelsen og ned til en brønnhodeventilinnretning som er anordnet på hydrokarbonbrønnens brønnhode. Videre er et flertall stigerørsstrekkere som hver er forbundet til teleskopforbindelsens nedre del, fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, med vaiere, slik at stigerøret holdes i strekk. Systemet omfatter videre en BOP som er anordnet på arbeidsdekket når systemet er i bruk, og et høytrykksstigerør som er anordnet i og strekker seg gjennom stigerøret og teleskopforbindelsen når systemet er i bruk. I øvre ende er høytrykks stigerøret forbundet til BOPen på arbeidsdekket og nedre ende til brønnhodeventilinnretningen. Dermed er det dannet en høytrykksforbindelse fra BOPen på arbeidsdekket og ned til hydrokarbonbrønnen slik at en trykkontrollert boring eller en trykkontrollert brønnoverhaling kan gjennomføres.

Arbeidsdekket er fortrinnsvis anordnet i en åpning i boredekket og innrettet for å kunne låses for relativ bevegelse i forhold til boredekket.

Som sagt omfatter hver stigerørsstrekker minst én vaier som er forbundet til en nedre, faste del av teleskopforbindelsen. Systemet omfatter fortrinnsvis også et flertall første trinsesett med minst ett trinsehjul som stigerørsstrekkernes respektive vaiere løper over og hvor trinsesettene er montert på arbeidsdekket slik at vaierne går klar av en åpning i et kjellerdekk som er anordnet under boredekket. De første trinsesettene er fortrinnsvis montert på undersiden av arbeidsdekket, men de kan også monteres på oversiden av arbeidsdekket og føres igjennom åpninger i arbeidsdekket.

I en utførelsesform av oppfinnelsen er hydrokarbonbrønnens brønnhode med den påmonterte brønnhodeventilinnretningen, fortrinnsvis anordnet på eller nær bunnen av vannmassen.

Teleskopforbindelsen omfatter fortrinnsvis en øvre teleskopdel som er forbundet til arbeidsdekkets underside, og en nedre teleskopdel som er montert på stigerørets øvre ende, og teleskopforbindelsen er fortrinnsvis låst i en fast posisjon under trykkontrollert boring eller brønnoverhaling.

Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte for oppkobling av et system for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn hvor systemet omfatter en flytende struktur, for eksempel en borerigg eller et boreskip, som er anordnet i en vannmasse. Den flytende struktur omfatter et boredekk og et arbeidsdekk som er bevegelig anordnet i en hovedsakelig vertikal retning i forhold til boredekket. Videre omfatter systemet et stigerør med en teleskopforbindelse, hvor stigerøret strekker seg fra arbeidsdekket og ned til en brønnhodeventilinnretning anordnet på hydrokarbonbrønnens brønnhode. Systemet omfatter også et flertall stigrørsstrekkere som hver er forbundet til teleskopforbindelsen og kompenserer for hivbevegelser slik at stigerøret holdes i strekk. Under oppkobling av systemet for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling, innrettes arbeidsdekket i en fast posisjon i forhold til boredekket og et høytrykksstigerør føres ned gjennom teleskopforbindelsen og stigerøret slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra arbeidsdekket ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen. Deretter anordnes en BOP på arbeidsdekket til øvre ende av høytrykksstigerøret. Alternativt så anordnes først en BOP på arbeidsdekket hvoretter et høytrykksstigerør føres ned gjennom BOP, teleskopforbindelse og stigerør slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra BOPen på arbeidsdekket ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen. Så frigjøres arbeidsdekket og senkes ned inntil høytrykksstigerøret går i inngrep med og låses til brønnhodeventilinnretningen slik at det opprettes en høytrykksforbindelse mellom hydrokarbonbrønnen og arbeidsdekket på den flytende innretningen.

Under oppkobling av systemet for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling, innrettes arbeidsdekket i en fast posisjon i forhold til boredekket og et høytrykksstigerør føres ned gjennom teleskopforbindelsen og stigerøret slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra arbeidsdekket og ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen. Deretter anordnes en BOP på arbeidsdekket til øvre ende av høytrykksstigerrøret. Alternativt kan en BOP først anordnes på arbeidsdekket, hvoretter et høytrykksstigerør føres ned gjennom BOP, teleskopforbindelsen og stigerøret slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra BOPen på arbeidsdekket ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen. Så frigjøres arbeidsdekket og senkes ned inntil høytrykksstigerøret går i inngrep med og låses til brønnhodeventilinnretningen slik at det opprettes en høytrykksforbindelse mellom hydrokarbonbrønnen og arbeidsdekket på den flytende innretningen.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen låses arbeidsdekket fast i en posisjon hvor arbeidsdekket og boredekket i hovedsak er på samme vertikale nivå før BOPen føres over og monteres på arbeidsdekket.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen henges arbeidsdekket opp i en løfteinnretning som er i stand til å holde vekten av arbeidsdekket, BOP-en og høytrykksstigerøret og arbeidsdekket senkes ned ved hjelp av løfteinnretningen.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen låses teleskopforbindelsen i sin stilling når høytrykksstigerøret har gått i inngrep med brønnhodeventilinnretningen.

I det etterfølgende skal det beskrives en ikke-begrensende utførelsesform av oppfinnelsen med henvisning til figurene hvor

Figur 1 viser skjematisk systemet ved vanlig boring og BOP er ikke plassert på arbeidsdekket. Figur 2 viser skjematisk systemet idet alternativ boring forberedes hvor BOP er ført over på arbeidsdekk for montering på arbeidsdekket og teleskopforbindelsen er aktiv. Figur 3 viser skjematisk systemet idet alternativ boring forberedes hvor arbeidsdekket senkes ned mot stigerøret og teleskopforbindelsen er aktiv. Figur 4 viser skjematisk systemet under alternativ boring idet arbeidsdekket befinner seg i en høy posisjon og teleskopforbindelsen er låst. Stigerør og arbeidsdekk står i en fast posisjon i forhold til bunnen, mens resten av den flytende innretningen beveger seg opp og ned i forhold til arbeidsdekket og stigerøret. Figur 5 viser skjematisk systemet under alternativ boring idet arbeidsdekket befinner seg i en lav posisjon og teleskopforbindelsen er låst. Stigerør og arbeidsdekk står i en fast posisjon i forhold til bunnen, mens resten av den flytende innretningen beveger seg opp og ned i forhold til arbeidsdekket og stigerøret. Figur 6 viser skjematisk systemet under alternativ boring idet arbeidsdekket befinner seg i en mellomposisjon og teleskopforbindelsen er låst. Stigerør og arbeidsdekk står i en fast posisjon i forhold til bunnen, mens resten av den flytende innretningen beveger seg opp og ned i forhold til arbeidsdekket og stigerøret. Figur 7 viser skjematisk systemet med stigerøret som strekker seg helt ned til hydrokarbonbrønnens brønnhode ved bunnen av vannmassen.

I alle figurene er det brukt samme henvisningstall som viser til samme tekniske trekk ved oppfinnelsen. I og med at alle figurene beskriver samme utførelsesform av oppfinnelsen, vil alle figurene i det etterfølgende bli beskrevet under et.

På figurene er det skjematisk vist et system 10 som omfatter en flytende innretning som bare er delvis vist på figurene. Den flytende innretningen omfatter et boredekk 13 og et arbeidsdekk 14 som er anordnet i en åpning i boredekket 13. Arbeidsdekket 14 er bevegelig anordnet slik at det kan beveges opp og ned i en hovedsakelig vertikal retning i forhold til boredekket 13. Til dette formålet kan det anordnes føringer 15 som arbeidsdekket 14 føres opp og ned langs. Arbeidsdekket er videre innrettet slik at det kan låses i en ønsket posisjon i forhold til boredekket 13. Dette er vist på figurene 1 og 2 hvor arbeidsdekket 14 er låst i en posisjon hvor det er ligger i hovedsakelig samme høyde som boredekket 13.

På undersiden av arbeidsdekket 14 er det anordnet en avledningsinnretning (diverter) 30 for boreslam som kommer opp etter å ha sirkulert gjennom brønnen 45. På undersiden av avledningsinnretningen 30 er det anordnet en teleskopforbindelse (slip joint) 32 omfattende en øvre teleskopdel 33 som er festet på undersiden av arbeidsdekket 14 og en nedre teleskopdel 34 som er festet på et stigerør 28. Stigerøret 28 er standard stigerør som strekker seg ned til en brønnhodeventilinnretning 40 og som har en forholdsvis stor diameter slik at det ikke tåler høye trykk. Brønnhodeventilinnretningen 40 vil normalt være en undervanns-BOP.

På boredekket er det anordnet et flertall stigerørsstrekkere 17 som via vaiere 18 er forbundet til en festering 38 eller lignende på den nedre teleskopdelen for festing av vaierne 18. Stigerøret 28 holdes dermed i strekk også når den flytende innretningen beveger seg opp og ned i sjøen. Den flytende innretningen kan være anordnet med et ønsket antall stigerørsstrekker 17. I den viste utførelsesformen av oppfinnelsen er det fire stigerørsstrekker 17 anordnet jevnt fordelt rundt arbeidsdekket 14, for eksempel en stigerørsstrekker 17 ved hvert hjørne hvis arbeidsdekket 14 har en rektangulær form.

Hver vaier 18 føres fra en stigerørsstrekker 17 over et andre trinsesett 24 som er anordnet på boredekket 13 og omfatter minst ett trinsehjul, men fortrinnsvis to trinsehjul 25, 26 som vist på figurene. Videre føres vaieren 18 over et første trinsesett 20 som er anordnet på arbeidsdekket 14, fortrinnsvis på undersiden av arbeidsdekket. Det andre trinsesettet 20 omfatter også minst ett trinsehjul, men er fortrinnsvis anordnet med to trinsehjul 21, 22. Fra det første trinsesettet 20 føres vaieren 18 videre til festeringen 36 på den nedre teleskopdelen 34.

Det første trinsesettet 20 som er anordnet under arbeidsdekket 14 er fortrinnsvis plassert inn mot sentrum av arbeidsdekket slik at vaieren 18 ikke kommer borti åpningen 12 i kjellerdekket 11 (se fig. 7) når arbeidsdekket 14 beveges opp og ned og den flytende innretningen beveger seg i sjøen.

Når den flytende innretningen skal anvendes for trykkontrollert boring av en hydrokarbonbrønn eller en intervensjon i brønnen, må systemet forberedes for en slik alternativ boring. Når systemet oppkobles for trykkontrollert boring eller intervensjon, føres arbeidsdekket 14 til en posisjon hvor det er på høyde med boredekket 13 som vist på figur 1, hvor arbeidsdekket fortrinnsvis låses i en fast posisjon i forhold til boredekket. I figur 1 er det også vist at BOP-en 38 er plassert ved siden av arbeidsdekket og er ikke i bruk (ved normal boring).

Høytrykksstigerøret føres først ned gjennom teleskopforbindelsen 32 og stigerøret 28 slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra arbeidsdekket 14 ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen. Deretter anordnes BOPen 38 på arbeidsdekket 14 og kobles til øvre ende av høytrykksstigerrøret. Alternativt så anordnes BOPen 38 først på arbeidsdekket 14 hvoretter høytrykksstigerøret føres ned gjennom BOPen 38, teleskopforbindelsen 32 og stigerøret 28 slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra BOPen 38 på arbeidsdekket 14 ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen før høytrykksstigerøret kobles til BOPen 38.

Arbeidsdekket 14 er nå opphengt i blokka (ikke vist på figurene), en kran eller lignende som er i stand til å ta vekten av arbeidsdekket, BOP-en 38 og høytrykksstigerøret. Så frigjøres arbeidsdekket 14 og det senkes ned inntil høytrykksstigerøret går i inngrep med og låses til brønnhodeventilinnretningen 40. Dermed er det opprettet en høytrykksforbindelse fra BOP-en 38 på arbeidsdekket 14 ned til hydrokarbonbrønnen 45, og det er mulig å gjennomføre en trykkontrollert boring i hydrokarbonbrønnen, eventuelt en brønnoverhaling.

Når en trykkontrollert boring foregår, vil nå arbeidsdekket 14 og BOP-en 38 som er montert på arbeidsdekket 14, være låst i en fast posisjon i forhold til bunnen 43. Dermed kan BOP-en 38 betjenes av personell på den flytende innretningen.

Claims (14)

1. System for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn med et brønnhode, hvilket system omfatter: - en flytende struktur som er anordnet i en vannmasse, hvilken flytende struktur omfatter et boredekk og et arbeidsdekk, hvilket arbeidsdekk er bevegelig anordnet i forhold til boredekket, - et stigerør og en teleskopforbindelse, hvilken teleskopforbindelse er forbundet til arbeidsdekkets underside og til stigerørets øvre ende slik at arbeidsdekket kan beveges relativt til stigerøret, hvilket stigerør strekker seg fra teleskopforbindelsen og ned til en brønnhodeventilinnretning som er anordnet på hydrokarbonbrønnens brønnhode, - et flertall stigerørsstrekkere som hver er forbundet til teleskopforbindelsen slik at stigerøret holdes i strekk, karakterisert vedat systemet videre omfatter - en BOP som, når systemet er i bruk, er anordnet på arbeidsdekket, - et høytrykksstigerør som, når systemet er i bruk, er anordnet i og strekker seg gjennom stigerøret og teleskopforbindelsen og som er forbundet til BOPen på arbeidsdekket og til brønnhodeventilinnretningen slik at det dannes en sammenhengende høytrykksforbindelse fra BOPen på arbeidsdekket ned til hydrokarbonbrønnen.

2. System i henhold til krav 1, karakterisert vedat arbeidsdekket er innrett for å kunne låses for relativ bevegelse i forhold til boredekket.

3. System i henhold til et av kravene 1-2, karakterisert vedat systemet omfatter et flertall første trinsesett med minst én trinse som stigerørsstrekkernes respektive vaiere løper over, hvilke trinsesett er montert på arbeidsdekket slik at vaierne går klar av en åpning i et kjellerdekk, hvilket kjellerdekk er anordnet under boredekket.

4. System i henhold til krav 3, karakterisert vedat de første trinsesettene er montert på undersiden av arbeidsdekket.

5. System i henhold til et av kravene 1-4, karakterisert vedat hydrokarbonbrønnens brønnhode med den påmonterte brønnhodeventilinnretningen er anordnet på eller nær bunnen av vannmassen.

6. System i henhold til krav 6, karakterisert vedat brønnhodeventilinnretningen er en undervanns-BOP hvis funksjon er å kunne stenge av hydrokarbonbrønnen i en krisesituasjon.

7. System i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert vedat den flytende innretningen er en borerigg eller et boreskip.

8. Fremgangsmåte for oppkobling av et system for trykkontrollert boring eller for brønnoverhaling av en hydrokarbonbrønn, hvilket system omfatter: en flytende struktur som er anordnet i en vannmasse, hvilken flytende struktur omfatter et boredekk og et arbeidsdekk er bevegelig anordnet i en hovedsakelig vertikal retning i forhold til boredekket, - et stigerør med en teleskopforbindelse, hvilket stigerør strekker seg fra arbeidsdekket og ned til en brønnhodeventilinnretning anordnet på hydrokarbonbrønnens brønnhode, et flertall stigrørsstrekkere som hver er forbundet til teleskopforbindelsen og kompenserer for hivbevegelser slik at stigerøret holdes i strekk,karakterisert vedat - arbeidsdekket innrettes i en fast posisjon i forhold til boredekket, et høytrykksstigerør føres ned gjennom teleskopforbindelsen og stigerøret slik at høytrykksstigerøret strekker seg fra arbeidsdekket ned til en på forhånd bestemt avstand over brønnhodeventilinnretningen, - høytrykksstigerøret kobles til en BOP som er anordnet på arbeidsdekket, - arbeidsdekket frigjøres fra boredekket og senkes ned inntil høytrykksstigerøret går i inngrep med og låses til brønnhodeventilinnretningen slik at det opprettes en høytrykksforbindelse mellom hydrokarbonbrønnen og arbeidsdekket på den flytende innretningen.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8, karakterisert vedat BOPen anordnes på arbeidsdekket og kobles til høytrykksstigerøret etter at høytrykksstigerøret er ført ned igjennom teleskopforbindelsen og stigerøret.

10. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 8, karakterisert vedat BOPen anordnes på arbeidsdekket og at høytrykksstigerøret deretter føres ned gjennom BOPen, teleskopforbindelsen og stigerøret hvoretter høytrykksstigerøret kobles til BOPen.

11. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 8-10, karakterisert vedat arbeidsdekket henges opp i en løfteinnretning som er i stand til å holde vekten av arbeidsdekket, BOPen og høytrykksstigerøret og at arbeidsdekket senkes ned ved hjelp av løfteinnretningen.

12. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 8-11, karakterisert vedat teleskopforbindelsen låses i sin stilling når høytrykksstigerøret har gått i inngrep med brønnhodeventilinnretningen.

13. Anvendelse av systemet i henhold til et av kravene 1-7 for trykkontrollert boring av en hydrokarbonbrønn eller for intervensjon av en hydrokarbonbrønn.

14. Anvendelse av fremgangsmåten i henhold til et av kravene 8-12 ved trykkontrollert boring av en hydrokarbonbrønn eller ved intervensjon av en hydrokarbonbrønn.