NO20141099A1

NO20141099A1 - System for anchoring a production vessel

Info

Publication number: NO20141099A1
Application number: NO20141099A
Authority: NO
Inventors: Yile Li; Jan Hendrick Gerretsen; Joao Paulo Julian Matsuura
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2014-09-12
Also published as: BR112014022102B1; US20150031252A1; AU2013232402B2; GB2513076A; CN104203742B; WO2013138260A1; CN104203742A; GB201414011D0; MY179351A; BR112014022102A2; AU2013232402A1

Abstract

Oppfinnelsen tilveiebringer et system for forankring av et flytende produksjonsfartøy omfattende to eller flere bøyer forankret til havbunnen, som også er koblet direkte til det flytende produksjonsfartøyet; og ett eller flere stigerør som er koblet til minst en av bøyene som også er koblet til ett eller flere undervannsbrønnhoder eller manifolder hvor bøyene ikke er koblet til det flytende fartøy ved et svivel- og dreiesystemet.The invention provides a system for anchoring a floating production vessel comprising two or more buoys anchored to the seabed, which is also connected directly to the floating production vessel; and one or more risers connected to at least one of the buoys which are also connected to one or more subsea well heads or manifolds where the buoys are not connected to the floating vessel by a swivel and swivel system.

Description

Område for oppfinnelsen Field of the invention

Denne oppfinnelsen vedrører et system og en fremgangsmåte for forankring av et produksjonsfartøy omfattende to eller flere bøyer. This invention relates to a system and a method for anchoring a production vessel comprising two or more buoys.

Bakgrunn Background

Flytende produksjonsfartøy er ofte brukt for å fange inn olje og gass produsert fra dypvannsproduksjonsbrønner. Stigerør brukes til å føre olje og gass fra det undersjøiske brønnhodet til det flytende produksjonsfartøy et. Fartøyene er typisk forankret på plass for å hindre for mye bevegelse, mens det flytende produksjons-fartøyet er koblet til stigerørene. Floating production vessels are often used to capture oil and gas produced from deepwater production wells. Risers are used to carry oil and gas from the subsea wellhead to the floating production vessel. The vessels are typically anchored in place to prevent too much movement, while the floating production vessel is connected to the risers.

Flytende produksjonsfartøy er er vanligvis koblet til stigerørene ved hjelp av et svivel-og dreiesystem for å tillate at fartøyet snur etter været rundt stigerørene for å holdes på linje med rådende vær. Disse svivel- og dreiesystemer er kompliserte og kostbare, spesielt når de brukes ved høye trykk- og/eller høye temperaturbetingelser. De krever også intensive vedlikeholdsprogrammer. I syklon- eller isfjellutsatte miljøer er disse dreieskiver vanligvis utkoblbare, som tilføres deres kompleksitet. Floating production vessels are usually connected to the risers using a swivel and swivel system to allow the vessel to turn according to the weather around the risers to keep in line with the prevailing weather. These swivel and pivot systems are complicated and expensive, especially when used in high pressure and/or high temperature conditions. They also require intensive maintenance programs. In cyclone- or iceberg-prone environments, these turntables are usually disengageable, which adds to their complexity.

Det ville være fordelaktig å tilveiebringe et løsbart system for forankring av et flytende produksjonsfartøy på et brønnsted på en mindre komplisert måte og som samtidig gir kobling med stigerørene, og fører olje og gass til det flytende produksjonsfartøy et. It would be advantageous to provide a detachable system for anchoring a floating production vessel at a well site in a less complicated way and which at the same time provides connection with the risers, and leads oil and gas to the floating production vessel.

Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention

Oppfinnelsen tilveiebringer et system for forankring av et flytende produksjonsfartøy omfattende: a) to eller flere bøyer forankret til havbunnen, som også er koblet direkte til det flytende produksjonsfartøy et; og b) ett eller flere stigerør som er koblet til minst en av bøyene som også er koblet til ett eller flere undervannsbrønnhoder eller manifolder hvor bøyene ikke er koblet til det flytende fartøy ved et svivel- og dreiesystem. The invention provides a system for anchoring a floating production vessel comprising: a) two or more buoys anchored to the seabed, which are also connected directly to the floating production vessel; and b) one or more risers which are connected to at least one of the buoys which are also connected to one or more underwater wellheads or manifolds where the buoys are not connected to the floating vessel by a swivel and swivel system.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for forankring av et flytende produksjonsfartøy omfattende: å tilveiebringe to eller flere bøyer som er forankret til sjøbunnen; og å koble de to eller flere bøyer til det flytende fartøy hvor bøyene ikke er koblet til det flytende fartøy ved et svivel- og dreiesystem. The invention also provides a method for anchoring a floating production vessel comprising: providing two or more buoys that are anchored to the seabed; and to connect the two or more buoys to the floating vessel where the buoys are not connected to the floating vessel by a swivel and swivel system.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en fremgangsmåte for å beskytte produksjonsstige-rør og det flytende produksjonsfartøy fra virkningene av en storm omfattende a) å tilveiebringe to eller flere bøyer som er forankret til sjøbunnen og som er koblet til et flytende produksjonsfartøy b) å tilveiebringe ett eller flere produksjonsstigerør som er koblet til en oljekilde og gassproduksjon på havbunnen og til minst en av bøyene; c) å frakoble alle bøyene som er koblet til ett eller flere produksjonsstigerør fra det flytende produksjonsfartøy; og d) å senke alle bøyer til en dybde på minst 10 meter under havoverflaten. The invention further provides a method for protecting production risers and the floating production vessel from the effects of a storm comprising a) providing two or more buoys which are anchored to the seabed and which are connected to a floating production vessel b) providing one or more production risers which is connected to a source of oil and gas production on the seabed and to at least one of the buoys; c) disconnecting all buoys connected to one or more production risers from the floating production vessel; and d) to lower all buoys to a depth of at least 10 meters below sea level.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Figur 1 viser en utførelsesform av et flytende produksjonsfartøy som er forankret til to bøyer. Figur 2 viser en utførelsesform av et flytende produksjonsfartøy som er forankret til to bøyer som er koblet sammen. Figur 3 viser en utførelsesform av et flytende produksjonsfartøy frakoblet fra to bøyer. Figur 4 viser en utførelsesform av et flytende produksjonsfartøy frakoblet fra to bøyer som er koblet sammen. Figure 1 shows an embodiment of a floating production vessel which is anchored to two buoys. Figure 2 shows an embodiment of a floating production vessel which is anchored to two buoys which are connected together. Figure 3 shows an embodiment of a floating production vessel disconnected from two buoys. Figure 4 shows an embodiment of a floating production vessel disconnected from two buoys which are connected together.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Et flytende produksjonsfartøy foretrukket for bruk med forankringssystemet er et skipsformet fartøy eller en annen langstrakt fartøy. For eksempel kan skipet være et FPSO-fartøy (floating production storage and offloading), et FSO-fartøy (floating storage and offloading), et FLNG-fartøy (floating liquefied naturai gas) eller en hvilken som helst annen tilsvarende fartøy som benyttes for å fange opp olje og gass fra en undersjøisk olje- og gassbrønn. A floating production vessel preferred for use with the mooring system is a ship-shaped vessel or other elongated vessel. For example, the ship can be an FPSO vessel (floating production storage and offloading), an FSO vessel (floating storage and offloading), a FLNG vessel (floating liquefied natural gas) or any other similar vessel used to capture oil and gas from a subsea oil and gas well.

Dette fartøy kan brukes på en rekke måter, som alle er egnet for bruk med forenklings-systemet ifølge heri. Fartøyet kan benyttes for å behandle olje og gass, lagres i en stund, og deretter avlaste olje og gass til et annet fartøy eller til en rørledning. Alternativt prosesserer ikke fartøyet oljen og gassen, men det bare lagrer den og deretter avlaster den til et annet fartøy. I eksempelet med et FLNG-fartøyet, vil naturgassen fra brønnen bli prosessert og kondensert ombord på fartøyet. This vessel can be used in a number of ways, all of which are suitable for use with the simplification system described herein. The vessel can be used to process oil and gas, stored for a while, and then unload oil and gas to another vessel or to a pipeline. Alternatively, the vessel does not process the oil and gas, but simply stores it and then offloads it to another vessel. In the example of an FLNG vessel, the natural gas from the well will be processed and condensed on board the vessel.

Det flytende produksjonsfartøyet er forankret på stedet ved å koble fartøyet til to eller flere bøyer. Bøyene er forankret til havbunnen med forankringsliner. Bøyene blir typisk spredt forankret, noe som betyr at forankringsliner strekker seg ut i en i det minste noe horisontal retning for å gi horisontal motstand mot bevegelse av bøyene. Bøyene er forankret med minst to forankringsliner. I en utførelsesform er i det minste en av bøyene forankret med minst tre forankringsliner, og i en annen utførelsesform er i det minste en av bøyene er forankret med minst fire forankringsliner. Forankrings-linene av de forskjellige bøyene kan plasseres på en slik måte at det tilveiebringes en optimal motstand mot horisontal bevegelse av det flytende produksjonsfartøyet når det er koblet til bøyene. The floating production vessel is anchored on site by connecting the vessel to two or more buoys. The buoys are anchored to the seabed with anchor lines. The buoys are typically spread anchored, which means that anchor lines extend in an at least somewhat horizontal direction to provide horizontal resistance to movement of the buoys. The buoys are anchored with at least two anchor lines. In one embodiment, at least one of the buoys is anchored with at least three anchor lines, and in another embodiment, at least one of the buoys is anchored with at least four anchor lines. The anchoring lines of the various buoys can be placed in such a way that optimal resistance to horizontal movement of the floating production vessel is provided when it is connected to the buoys.

Bøyene er direkte koblet til det flytende produksjonsfartøy uten bruk av et svivel- og dreiesystem. Utførelsesformer av fremgangsmåter for tilkobling og fråkopling av bøyene fra det flytende produksjonsfartøyet vil bli beskrevet heri. The buoys are directly connected to the floating production vessel without the use of a swivel and swivel system. Embodiments of methods for connecting and disconnecting the buoys from the floating production vessel will be described herein.

I konvensjonelle forankringssystemer, er en svivel og svingesystemet brukt for å gi værvinklingsmulighet til det flytende produksjonsfartøy. Den svingbare og dreieskiven gjør det mulig for fartøyet å rotere for å peke i retning av de møtende miljøbelastninger for å redusere total belastning på forankringene. Sving- og dreiesystemet kan være eksternt til flytende produksjonsfartøyet eller internt til flytende produksjonsfartøyet. Disse systemer er kompliserte og dyre, da de må være konstruert for å tillate strømningen av olje og gass fra stigerørene til fartøyet uavhengig av retningen eller graden av rotasjon rundt svivelen og dreieskiven. In conventional mooring systems, a swivel and swivel system is used to provide weather angle capability to the floating production vessel. The pivoting and turning disc enables the vessel to rotate to point in the direction of the oncoming environmental loads to reduce the total load on the moorings. The turning and turning system can be external to the floating production vessel or internal to the floating production vessel. These systems are complicated and expensive, as they must be designed to allow the flow of oil and gas from the risers to the vessel regardless of the direction or degree of rotation about the swivel and turntable.

Evnen til å rotere helt rundt er ikke alltid er et krav for de flytende produksjonsfartøy, og den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et forankringssystem som er mye enklere og billigere enn de konvensjonelle svivel- og dreieskivesystemer. I tillegg er sving- og dreieskivesystemer vanskeligere å utforme og mer komplisert når man håndterer olje og gass under høyt trykk og/eller høy temperatur. The ability to rotate completely around is not always a requirement for the floating production vessels, and the present invention provides an anchoring system that is much simpler and cheaper than the conventional swivel and turntable systems. In addition, swivel and turntable systems are more difficult to design and more complicated when handling oil and gas under high pressure and/or high temperature.

Stigerør benyttes for å transportere olje og gass fra undersjøiske brønner, manifolder eller annet undersjøisk utstyr til det flytende produksjonsfartøy. Siden felt som regel har flere brønner og/eller annet undersjøisk utstyr, kreves flere stigerør for å transportere olje og gass. Risers are used to transport oil and gas from subsea wells, manifolds or other subsea equipment to the floating production vessel. Since fields usually have several wells and/or other subsea equipment, several risers are required to transport oil and gas.

Stigerørene er forbundet på en eller annen måte til bøyene, slik at bøyen kan gi tilstrekkelig oppdrift til å holde vekten av stigerøret. Stigerør kan være koblet til kun en bøye. I en annen utførelsesform, blir stigerør koblet til to eller flere bøyer. Ved tilkobling av stigerør til mer enn en bøye, kan kapasiteten for stigerørene økes. The risers are connected in some way to the buoys, so that the buoy can provide sufficient buoyancy to support the weight of the riser. Risers can be connected to only one buoy. In another embodiment, risers are connected to two or more buoys. By connecting risers to more than one buoy, the capacity of the risers can be increased.

Dette er spesielt nyttig ved produksjon av olje og gass ved høye temperaturer og/eller høye trykk, fordi stigerørene er tykkere og tyngre som følge av de mer vanskelige forhold. Hvis et svivel- og dreiesystem ble brukt, ville antallet stigerør være begrenset til kapasiteten i et svivel- og svingesystem. This is particularly useful in the production of oil and gas at high temperatures and/or high pressures, because the risers are thicker and heavier as a result of the more difficult conditions. If a swivel and swivel system were used, the number of risers would be limited to the capacity of a swivel and swivel system.

Stigerørene kan være koblet til bøyene når de er installert på brønnstedet selv om det flytende produksjonsfartøyet ikke er ved brønnstedet. Bøyene gir oppdrift til stige-rørene, men det foretrekkes for bøyene når de er koblet til stigerørene at de skal være i det minste delvis neddykket. Det er mer foretrukket for bøyene å være under dybden av bølger, der skipstrafikk, eller isfjellpassasje vil ha en betydelig innvirkning på stige-rørene. The risers may be connected to the buoys when they are installed at the well site even if the floating production vessel is not at the well site. The buoys provide buoyancy to the risers, but it is preferred for the buoys when connected to the risers to be at least partially submerged. It is more preferred for the buoys to be below the depth of waves, where ship traffic or iceberg passage will have a significant impact on the risers.

For å koble bøyene med det flytende produksjonsfartøy, er bøyene fortrinnsvis løftet i kontakt med det flytende produksjonsfartøyet, og forbundet på en hvilken som helst egnet måte for å opprettholde forbindelse mellom bøyen og det flytende produksjons-fartøy. I en utførelsesform kan budlinjer bli brukt for å kobles til bøyene og deretter trekke i bøyene i stilling under fartøyet. Bøyene blir deretter trukket inn videre og sikret til fartøyet. To connect the buoys with the floating production vessel, the buoys are preferably lifted into contact with the floating production vessel, and connected in any suitable manner to maintain connection between the buoy and the floating production vessel. In one embodiment, buoy lines can be used to connect to the buoys and then pull the buoys into position below the vessel. The buoys are then pulled in further and secured to the vessel.

Når bøyene er forbundet til det flytende produksjonsfartøyet, kan stigerør kobles til produksjon- og/eller lagringssystemet på det flytende produksjonsfartøyet og deretter kan strømmer av olje og gass initieres. Once the buoys are connected to the floating production vessel, risers can be connected to the production and/or storage system on the floating production vessel and then flows of oil and gas can be initiated.

I én utførelsesform er bøyene koblet til hverandre. Dette er nyttig for å opprettholde posisjon av bøyene i forhold til hverandre når de ikke er koblet til det flytende produksjonsfartøyet. Forbindelseslinjen kan være strammet når bøyene er utkobles for å opprettholde posisjonene for bøyene. In one embodiment, the buoys are connected to each other. This is useful for maintaining the position of the buoys relative to each other when they are not connected to the floating production vessel. The connecting line may be taut when the buoys are disengaged to maintain the positions of the buoys.

På grunn av egenskapene av spread-forankringssystem, har tilkoblet flytende produksjonsfartøy en begrenset evne til å bevege seg og rotere med været. Ved vesentlige forutsigbare trusler som orkaner, sykloner, isfjell, etc. kan det flytende produksjonsfartøyet kobles fra bøyene slik at det kan unnslippe trusselen. Når det er frakoplet, er bøyene neddykket til en dybde under sonen av vesentlig bølgevirkning. Senere kan det flytende produksjonsfartøyet tilkobles bøyene og produksjonen kan gjenopptas. Due to the characteristics of the spread anchoring system, docked floating production vessels have a limited ability to move and rotate with the weather. In the event of significant foreseeable threats such as hurricanes, cyclones, icebergs, etc., the floating production vessel can be disconnected from the buoys so that it can escape the threat. When disconnected, the buoys are submerged to a depth below the zone of significant wave action. Later, the floating production vessel can be connected to the buoys and production can resume.

Alternativt kan bøyene bli frakoblet og senket hvis det flytende produksjonsfartøyet skal forlate brønnstedet. Bøyene kan være neddykket til en dybde på minst 10 m under havoverflaten, fortrinnsvis minst 25 m under havoverflaten, og mer foretrukket minst 50 m under havoverflaten. Den foretrukne dybde for bøyene kan være avhengig av betingelsene ved brønnstedet. Alternatively, the buoys can be disconnected and lowered if the floating production vessel is to leave the well site. The buoys can be submerged to a depth of at least 10 m below sea level, preferably at least 25 m below sea level, and more preferably at least 50 m below sea level. The preferred depth for the buoys may depend on the conditions at the well site.

Dette systemet tilveiebringer et utkoblbart, lavkostnads-, mekanisk enkelt system for forankring av flytende produksjonsfartøy involvert i dypvanns utviklinger i orkan/syklon og isfjell utsatte soner som kan håndtere et større antall stigerør enn det som er mulig med konvensjonelle systemer. Denne tillegg stigerørskapasiteten kan også overføres til muligheten for å bruke tyngre og større stigerør som er i stand til å håndtere krevende høytrykks- og/eller høy-temperaturreservoarforhold. This system provides a detachable, low-cost, mechanically simple system for anchoring floating production vessels involved in deepwater developments in hurricane/cyclone and iceberg prone zones that can handle a greater number of risers than is possible with conventional systems. This additional riser capacity can also be transferred to the ability to use heavier and larger risers capable of handling demanding high-pressure and/or high-temperature reservoir conditions.

En utførelsesform av oppfinnelsen er vist på figur 1. Flytende produksjonsfartøy 10 flyter på overflaten 50 av havet. Det flytende produksjonsfartøyet er koblet til to bøyer 20. Bøyene er forankret med forankringsliner 30 som er forankret til sjøbunnen 60.1 tillegg er stigerør 40 forbundet til bøyene. Siden bøyene 20 er koblet til det flytende produksjonsfartøyet 10, kan stigerørene være koblet til produksjons og/eller lagringsutstyr på fartøyet. An embodiment of the invention is shown in figure 1. Floating production vessel 10 floats on the surface 50 of the sea. The floating production vessel is connected to two buoys 20. The buoys are anchored with anchoring lines 30 which are anchored to the seabed 60. In addition, risers 40 are connected to the buoys. Since the buoys 20 are connected to the floating production vessel 10, the risers can be connected to production and/or storage equipment on the vessel.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen er vist på figur 2. Alt er likt det som er vist på figur 1, bortsett fra at i denne utførelsesformen, er de to bøyene koblet sammen med forbindelseslinjen 70. Dette kan være hvilken som helst type av linje som forbinder de to bøyene. Denne linjen er spesielt nyttig når det flytende produksjonsfartøyet kobles fra bøyene, fordi det bidrar til at bøyene beveger seg enhetlig. Figur 3 viser forankringssystemet når det flytende produksjonsfartøyet er frakoblet fra bøyene. Dette kan for eksempel skje når en orkan, syklon eller isfjell er på vei mot brønnstedet. Bøyene er frakoblet og neddykket under nivået for signifikant bølge-virkning og isfjellspåvirkning. Det flytende produksjonsfartøyet 10 kan deretter flyttes ut av banen av stormen. Bøyene og stigerør er beskyttet mot stormen, og de resulterende bølger. Figur 4 viser en annen utførelsesform av forankringssystemet når det flytende produksjonsfartøyet har blitt frakoblet fra bøyene. I denne utførelsesformen er bøyene koplet sammen ved hjelp av forbindelseslinjen 70. Forbindelseslinjen er fortrinnsvis spent for å holde bøyene på plass. Another embodiment of the invention is shown in Figure 2. Everything is similar to that shown in Figure 1, except that in this embodiment, the two buoys are connected by the connecting line 70. This can be any type of line that connects the two buoys. This line is particularly useful when the floating production vessel is disconnected from the buoys, because it helps the buoys move uniformly. Figure 3 shows the anchoring system when the floating production vessel is disconnected from the buoys. This can happen, for example, when a hurricane, cyclone or iceberg is heading towards the well site. The buoys are disconnected and submerged below the level of significant wave action and iceberg impact. The floating production vessel 10 can then be moved out of the path of the storm. The buoys and risers are protected against the storm and the resulting waves. Figure 4 shows another embodiment of the anchoring system when the floating production vessel has been disconnected from the buoys. In this embodiment, the buoys are connected together by means of the connecting line 70. The connecting line is preferably tensioned to hold the buoys in place.

Claims

1. System for anchoring a floating production vessel comprising: a. two or more buoys anchored to the seabed, which are also connected directly to the floating production vessel; and b. one or more risers that are connected to at least one of the buoys that are also connected to one or more subsea wellheads or manifolds where the buoys are not connected to the floating vessel by a swivel and swivel system.

2. System according to claim 1, where the risers are connected to each of the two or more buoys.

3. System according to claim 1, where the buoys can be disconnected from the floating vessel by releasing the buoys to be submerged to a deeper depth than when connected.

4. System according to claim 1, where each of the buoys is anchored to the seabed by more than two anchor lines.

5. System according to claim 4, where two or more buoys are anchored to the seabed by a number of anchoring lines placed at an angle in relation to the vertical.

6. System according to claim 1, where two or more buoys are connected to each other by one or more connecting lines.

7. System according to claim 1, where the floating production vessel is a ship.

8. System according to claim 1, where two or more buoys are not connected directly to each other.

9. Procedure for anchoring a floating production vessel comprising: a. providing two or more buoys that are anchored to the seabed; and b. to connect the two or more buoys to the floating vessel where the buoys are not connected to the floating vessel by a swivel and swivel system.

10. Method according to claim 9, where the bends are connected to each other with one or more connecting lines.

11. Method according to claim 9, where the two or more buoys are not connected directly to each other.

12. A method of protecting production risers and the floating production vessel from the effects of a storm comprising: a. providing two or more buoys which are anchored to the seabed and which are connected to a floating production vessel; b. to provide one or more production risers which are connected to a source of oil and gas production on the seabed and to at least one of the buoys; c. to disconnect all buoys connected to one or more production risers from the floating production vessel; and d. to lower all buoys to a depth of at least 10 meters below sea level.

13. Method according to claim 12, further comprising moving the floating production vessel away from the storm.