NO322819B1

NO322819B1 - Fremgangsmate for a fjerne avsetninger som for eksempel hydratplugger

Info

Publication number: NO322819B1
Application number: NO20042654A
Authority: NO
Inventors: Keijo J Kinnari; Catherine Labes-Carrier; Jim Bob Crawford; Larry J Kirspel; Bill Torrance
Original assignee: Statoil Asa; Crawford Technical Services In
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-12-11
Also published as: EP1794408A1; WO2006001706A1; DE602005006591D1; NO20042654D0; US20050284504A1; EP1794408B1; EA010044B1; ATE394577T1; NO20042654L; US7279052B2; EA200700107A1

Description

Oppfinnelsesområde

Den foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter for å fjerne hydrater, is, voks og andre avsetninger fira rør. Mer spesielt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for å fjerne avsetninger fra rørledninger ved bruk av en bestemt skyvkraftplugg, spesielt i lange undervannsrørledninger.

Bakgrunn for oppfinnelsen og kjent teknikk

Hydrater er klatratforbindelser, dvs. innleiringskomplekser, dannet ved reaksjon mellom vannmolekyler og en annen substans som for eksempel et hydrokarbon, i hvilke vannmolekylets binding H-OH ikke brytes. Spesielt i olje- og gassindustrien er behovet for hydratfjerning betydelig, fordi hydrater kan blokkere rørledninger. Hydrater kan fjernes ved trykkavlastning, kjemisk injeksjon eller oppvarming. Mer spesielt kan hydrater smeltes ved trykkavlastning eller ved injeksjon av kjølemiddel, vanligvis MEG (monoetylenglykol) eller metanol, ved skifting av hydratenes smeltepunkt til under omgivelsenes temperatur, eller ved installasjon av varmekabler eller annet utstyr for oppvarming. Også is kan fjernes ved hjelp av de ovennevnte metoder. Voks kan smeltes eller oppløses i de fleste organiske oppløsningsmidler, og injeksjon av organisk oppløs-ningsmiddel er således vanligvis effektivt for fjerning av voks.

De ovennevnte metoder kan være meget tidkrevende og ineffektive, dersom for eksempel hydratpluggene som skal fjernes, er kompakte eller relativt lange. Alvorlige hydratproblemer vil lett kunne oppstå i lange undervannsrørledninger på store dyp i kalde farvann, i tillegg til forskjellige avsetninger, som for eksempel is, voks og smuss, da det opprinnelig varme brønnfluid kjøles ned av kaldt sjøvann, hvilket avstedkommer kon-densasjon, utfelning og hydratdannelse. På dypvannsfelter reduserer det høye hydrosta-tiske trykk effektiviteten av de metoder som det er vanlig å benytte. I tilfelle av en stans eller svikt i det installerte utstyr for hydratkontroll, som for eksempel et MEG-injeksjons-system, vil det lett kunne oppstå alvorlig blokkering forårsaket av hydrater. Dersom rørtverrsnittet er fullstendig blokkert av hydrater, vil det kunne foretas hydratpluggfjerning ved bruk av et skyvkraftpluggsystem med tilkoblet rør eller strømningsbane for tilbakeføring av fluid, fordi fluid foran pluggen må tas ut for å unngå trykkoppbygging mot blokkeringen.

En skyvkraftplugg presses inn i en rørledning ved pumping av et fluid inn i rørledningen på et sted bak pluggen, slik at pluggen presses videre inn i rørledningen av det trykkbelastede fluid, slik at det tilveiebringes et drivkraft-trykkdifferensial over pluggen. Skyvkraftplugger med tilkoblet kveilerør er hittil blitt utformet med tilkoblinger og kveilerør både for fluidtilførsel eller -tilbakeføring og for uttak av så vel kveilerøret som den tilkoblede plugg.

Innføring og uttak av plugger koblet til kveilerør blir vanskeligere med økende innføringslengde av plugg og kveilerør, med økende antall bend og med økende utstrek-ning av horisontale eller oppadhellende seksjoner i rørledningen. Slike vanskeligheter begrenser anvendbarheten av skyvkratfplugger. Det foreligger et behov for å utvide anvendbarheten av skyvkratfplugger.

En beskrivelse av pluggteknologien generelt og skyvkraftplugger spesielt vil finnes i patentpublikasjonen US 6 651 744 Bl, som anses som den nærmeste kjente teknikk i forhold til den foreliggende oppfinnelse. Relevant bakgrunnsteknikk vil dessuten finnes i patentpublikasjonene US 6 315 498 Bl; US 6 122 871; US 6 343 657 Bl og US 6 260 617 Bl. Alle de ovenfor angitt publikasjoner innlemmes heri ved henvisning.

Et spesielt behov gjør seg gjeldende for å tilveiebringe en fremgangsmåte for å anvende en skyvkraftplugg for å befri seksjoner av dypvannsrørledninger for hydrat-blokkering, slik at rørledningsseksjonene bringes i en tilfredsstillende tilstand for ny oppstarting.

Nylig er det blitt oppfunnet en forbedret skyvkraftplugg som er anvendelig for de ovenfor omtalte operasjoner. Denne forbedrede skyvkraftplugg er gjenstand for det parallelle patent NO 321494 som i sin helhet innlemmes heri ved henvisning. Siktemålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte ved hvilken nevnte skyvkraftplugg anvendes for å imøtekomme de ovenfor angitte behov.

Sammenfatning av oppfinnelsen

I samsvar med siktemålet med oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for å fjerne avsetninger som for eksempel hydratplugger fra en rørledning, omfattende de følgende trinn: innføring i rørledningen av en skyvkraftplugg til hvilken det er koblet et tilbake-strømningsrør,

fremføring av pluggen i rørledningen ved pumping av et skyvkraftfluid inn i et ringrom mellom rørledningen og tilbakestrømningsrøret, mens avsetninger fjernes kontinuerlig eller periodisk, og tilbakeføring av fluid etter behov fra området foran pluggen gjennom tilbakestrømningsrøret, særpreget ved at skyvekratffluidet omfatter kjølemiddel eller oppløsningsmiddel i en konsentrasjon som er effekter for fjerning av avsetninger,

frakobling av tilbakestrømningsrøret fra pluggen etter tilstrekkelig fjerning av avsetninger,

tilbakeføring av tilbakestrømningsrøret, og

fremflytting av pluggen videre gjennom rørledningen ved hjelp av rørlednings-fluidet til et pluggmottakingssted så snart strømningen i rørledningen er gjenopptatt.

I denne sammenheng menes med en rørledning ethvert rør eller åpent hull med relativt ensartet tverrsnitt. Kjølemiddel eller oppløsningsmiddel må tilføres etter behov, via en separat tilførselsledning eller på annen måte, for eksempel i blanding med skyvkraftfluid eller benyttet som skyvkraftfluid. Når skyvkraftpluggen sendes mot en blokkering eller en lukket ende i et rør, tas tilbakestrømningsfluid ut fra rommet foran pluggen for å unngå trykkoppbygging foran pluggen, i tillegg til at inhibert rørlednings-fluid, avfall, små hydratbiter, osv. fjernes. Dersom røret ikke er fullstendig blokkert eller lukket, kan pluggen føres frem uten at det tas ut noe tilbakestrømningsfluid. Hydratpluggfjerning foretas fortrinnsvis periodevis ved bruk av utstyr som beskrevet i den ovenfor omtalte parallelle patentsøknad, som vedrører selve skyvkratfpluggen. Følgelig finner hydratpluggfjerning fortrinnsvis sted når skyvkraftpluggen møter en hindring i form av hydrater som hindrer fremføringen av pluggen, hvilket resulterer i en økt trykkdifferanse over pluggen og dermed åpning av dysene for hydratpluggfjerning ved innsprøyting av kjølemiddel. Med fjerning av avsetninger menes i denne sammenheng fjerning av hydrater, is, voks, avfall og annet materiale som kan smeltes med kjølemiddel, oppløses med oppløsningsmiddel eller transporteres med fluid inne i rørledningen. Annet utstyr, som for eksempel utstyr for måling av veggtykkelse, kan også være forbundet med skyvkratfpluggen.

Tilbakestrømningsrøret kan utgjøres av et hvilket som helst rør eller hvilke som helst rørseksjoner, som for eksempel stålrørseksjoner, et fleksibelt rør, et komposittrør, et forsterket rør eller et rør av polymermateriale. Imidlertid utgjøres tilbakestrømningsrøret fortrinnsvis av kveilerør, mer foretrukket et kveilerør som tas opp på én enkelt spole, og som kan oppspoles av et spoledriwerk, når det er innsatt i sin helhet i rørledningen, med pluggen frakoblet. Med betegnelsen kveilerør menes i denne sammenheng et hvilket som helst rør av metall, komposittrør, polymerrør, forsterket rør eller fleksibelt rør som kan spoles opp på en spole av en håndterbar størrelse. Tilbakestrømningsrøret er fortrinnsvis dimensjonert slik at det, når det er fullstendig innsatt i rørledningen, lar seg ta ut kun når pluggen er frakoblet, hvilket resulterer i vesentlige besparelser med hensyn til arbeidsinn-sats, vekt og kostnader.

Fortrinnsvis foretas frakoblingen ved at det pumpes en kule inn i tilbakestrøm-ningsrøret, hvorved koblingen brytes, idet kulen fortrinnsvis holdes tilbake i tilbake-strømningsrøret etter frakoblingen fra pluggen. Med betegnelsen kule menes enhver kule, sylinder eller gjenstand som kan transporteres ned gjennom tilbakestrømningsrøret for å åpne koblingen, og kulen blir fortrinnsvis tilbakeholdt i tilbakestrømningsrøret.

Fortrinnsvis innsettes en tetningsplugg i pluggen når tilbakestrømningsrøret frakobles, for å tette åpningen som blir tilbake etter frakoblingen av tilbakestrømnings-ledningen, i den hensikt å øke skyvkratfarealet.

Skyvkraftfluidet omfatter fortrinnsvis kjølemiddel eller oppløsningsmiddel i en konsentrasjon som er effektiv for fjerning av avsetninger. En separat tilførselsledning for kjølemiddel eller oppløsningsmiddel kan derfor utelates. Skyvkraftfluidet er fortrinnsvis MEG eller metanol.

Trykket mellom nevnte ringrom og tilbakestrømningsfluidrøret blir fortrinnsvis regulert, for å regulere trykkdifferansen over pluggen og dermed drivkraften, ved hjelp av pumper og instrumentering. For dette formål foretrekkes det å installere en pumpe for å ta ut fluid fra tilbakestrømningsrøret for å redusere løftehøyden i tilbakestrømningsrøret, fortrinnsvis tilkoblet via kontrollinstrumentering til pumpen som er forbundet med ringrommet.

Tilbakestrømningsfluidet blir fortrinnsvis regulert for å sikre at tilbakestrøm-ningsfluidet er tilstrekkelig beskyttet mot dannelse av hydratplugger eller andre avsetninger, ved hjelp av instrumentering, prøvetaking eller innretninger for visuell inspeksjon.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen foretas innføringen av skyvkraftpluggen i rørledningen gjennom et forbindelsesrør fra et pluggutsendelseskammer som står i forbindelse med rørledningen, til et overflatefartøy som inneholder kveilerør, skyvkraftfluid og innretninger for håndtering av utstyr og fluid.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen skjer innføringen av skyvkraftpluggen i rørledningen direkte inn i et undervanns-utsendelseskammer som er forbundet med rør-ledningen, med et skyvkratffluidrør og et kveilerør som er ført fra utsendelseskammeret til et overflatefartøy, hvor det er gjort plass for kveilerør, skyvkraftfluid og innretninger for håndtering av utstyr og fluid. I denne utførelse kan skyvkraftlfuidrøret være et kveilerør, og innføringen av skyvkraftpluggen i utsendelseskammeret kan lettes ved bruk av fjern-styrte hjelpemidler. Denne utførelse kan redusere behovene for utstyr, for eksempel ved å overflødiggjøre et stigerør av stål fra utsendelseskammeret til overflatefartøy et.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser en utførelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser en utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og illustrerer skyvkraftpluggen nærmere.

Nærmere redegjørelse for oppfinnelsen

Det vises til Fig. 1, som skjematisk illustrerer det samlede system som benyttes ved fremgangsmåten for fjerning av avsetninger fra en rørledning i henhold til den foreliggende oppfinnelse, i den viste utførelse for fjerning av hydratplugger. En skyvkraftplugg 1 er vist plassert i en rørledning 2. Rørledningen 2 er via en stigerørseksjon 3 forbundet med et overflatefartøy 4. Skyvkraftpluggen 1 presses inn i rørledningen 2 via stigerøret 3 ved pumping av et skyvkraftfluid fra fartøyet 4. Skyvkraftfluidet presser skyvkraftpluggen innover i rørledningen, og et kveilerør for tilbakestrømning 5 er forbundet med skyvkraftpluggen og trekkes inn i rørledningen når skyvkraftpluggen presses fremover ved hjelp av skyvkratffluidet. Det kveilbare tilbakestrømningsrør 5 fører tilbakestrømningsfluid fra rommet foran skyvkraftpluggen 1. Fluidstrømningen er illustrert med piler, og virkningen av skyvkraftfluidet er illustrert med piler 6, som peker fremover i skyvkratfpluggens fremføringsretning, og tilbakestrømningen gjennom det kveilbare tilbakestrømningsrør er illustrert med mørke piler 7. Stigerøret 3, som forbinder overflatefartøyet 4 med rørledningen 2, er av tilsvarende lengde som vannets dybde, hvilken kan være større enn 850 m. Stigerøret er for eksempel et 152,4 mm (6") stigerør av stål. Stigerøret er forbundet med for eksempel et vertikalt 304,8 mm (12") utsendelseskammer 8, som i sin tur er forbundet med rørledningen via for eksempel en 304,8 mm (12") rørledningsventil 9. Overflatefartøyet er utstyrt med utstyr for håndtering av kveile-røret og av fluidene, som for eksempel én enkelt 15 km røroppkveilingsspole 10, en BOP og stripper, en tank for skyvkraftfluid og en pumpe, en deponeringstank for tilbakestrøm-ningsfluid, eventuelt utstyr for behandling av tilbakestrømningsfluid, gass- og væskeav-brenningskapasitet og ytterligere utstyr som er vanlig å benytte ombord i fartøy for intervensjon.

Skyvkraftpluggen fremføres sammen med et kveilbart tilbakestrømningsrør inntil hydratplugger og andre avsetninger er blitt fjernet. Smeltingen av hydraWisplugger oppnås ved spyling med skyvkraftfluid inneholdende kjølemiddel. Skyvkraftfluidet er fortrinnsvis MEG. Alternativt kan skyvkraftfluidet utgjøres av metanol eller av et hvilket som helst kjølemiddel som er i stand til å smelte pluggene, eller det kan ugjøres av hydrokarbonvæske eller vann med tilstrekkelig innhold av kjølemiddel. Kjølemidlet føres enten kontinuerlig gjennom tilbakeslagsventilér eller tilsvarende innretninger som tilveiebringer åpninger inne i plugglegemet, eller alternativt injiseres kjemikaliet periodevis. Fluid fra rommet foran pluggen tilbakeføres etter behov gjennom tilbakeføringsrøret 5. Innretningen for spyling av volumet foran skyvkraftpluggen med kjølemiddel for å fjerne plugger kan være utformet på ulike måter, blant hvilke de mest foretrukne tilveiebringer trykkregulering for spylevirkningen, for eksempel ved tilveiebringelse av en åpning med en innstillbar trykkdifferanse over skyvkratfpluggen. Når pluggene er blitt fjernet, kan skyvkraftpluggen frakobles fra kveilerøret. Dette foretas fortrinnsvis ved pumping av en kule inn i tilbakestrømningsrøret, hvorved tilbakestrømningsfluidrøret frakobles fra skyvkratfpluggen, mens kulen holdes tilbake i tilbakeføringsfluidrøret. Det kveilbare tilbakestrømningsrør tilbakespoles så med en vinsjmotor, som fortrinnsvis virker på spolen som bærer tilbakestrømningsrøret (spoledriwerket). Rørledningens indre får stå med kjølemiddel, hvilket sikrer en trygg oppstarting av produksjonen. Deretter presses pluggen fremover til et pluggmottakingskammer på et annet sted, ved at den presses fremover sammen med strømmen i rørledningen.

Det vises så til Fig. 2, som illustrerer prinsippet for skyvkratfpluggens progre-sjonsmodus noe mer detaljert. Skyvkraftpluggen 1 presses fremover i rørledningen 2 av skyvkraftfluidet 6 som pumpes inn i ringrommet mellom rørledningens innervegg og tilbakestrømningsrøret 5. En hydratplugg 11 blokkerer strømningsåpningen i rørledningen foran skyvkratfpluggen. En del av skyvkraftfluidet føres gjennom skyvkraftpluggen 1 via dertil bestemte passasjer eller åpninger 12. For å unngå trykkoppbygging på fremsiden av skyvkraftpluggen tas tilbakeføringsfluid ut gjennom tilbakestrømningsrøret 5 som vist ved pilen 7.

Utførelsen som er vist skjematisk på Fig. 1 og 2 anses generelt å være den mest foretrukne utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Imidlertid er også andre utførelses-former mulige, hvilke også kan være gunstige, for eksempel en utførelse uten noe for-bindelsesrør som for eksempel et stigerør av stål, idet skyvkraftpluggen i stedet plasseres eller innsettes sammen med tilbakestrømningsrøret direkte i plugg-utsendelseskammeret, og skyvkraftfluidet injiseres gjennom et separat kveilbart skyvkraftfluid-injeksjonsrør anordnet separat fra overflatefartøyet til plugg-utsendelseskammeret. Dermed kan bruk av et stigerør av stål unngås, og det nødvendige volum av skyvkraftfluid kan reduseres, hvilket vil kunne utgjøre en gunstig utførelse for eksempel på meget dypt vann.

Claims

1. Fremgangsmåte for å fjerne avsetninger som for eksempel hydratplugger fra en rørledning, omfattende de følgende trinn: innføring i rørledningen av en skyvkraftplugg til hvilken det er koblet et tilbake-strømningsrør, fremføring av pluggen i rørledningen ved pumping av et skyvkraftfluid inn i et ringrom mellom rørledningen og tilbakestrømningsrøret, mens avsetninger fjernes kontinuerlig eller periodisk, og tilbakeføring av fluid etter behov fra rommet foran pluggen gjennom tilbakestrømningsrøret, karakterisert ved at skyvkraftfluidet omfatter kjølemiddel eller oppløs-ningsmiddel i en konsentrasjon som er effektiv for fjerning av avsetninger, frakobling av tilbakestrømningsrøret fra pluggen etter tilstrekkelig fjerning av avsetninger, tilbakeføring av tilbakestrømningsrøret, og fremflytting av pluggen videre gjennom rørledningen ved hjelp av rørlednings-fluidet til et pluggmottakingssted så snart strømningen i rørledningen er gjenopptatt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilbakestrømningsrøret utgjøres av et kveilerør fremstilt av metall eller komposittmateriale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilbakestrømningsrøret utgjøres av et kveilerør som holdes på én enkelt spole, og som lar seg trekke inn ved hjelp av et spoledriwerk når det er fullstendig innført i rørledningen med pluggen frakoblet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at frakoblingen foretas ved pumping av en kule inn i tilbake-strømningsrøret, hvorved sammenkoblingen brytes.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at kulen tilbakeholdes i tilbakestrømningsrøret etter frakoblingen fra pluggen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en tetningsplugg innsettes i pluggen når tilbakestrømnings røret frakobles, for å tette åpningen som etterlates etter frakoblingen av tilbakestrøm-ningsrøret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at skyvkraftfluidet utgjøres av MEG eller metanol.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trykket mellom ringrommet og tilbakestrømningsfluidrøret reguleres for å regulere trykkdifferansen over pluggen og dermed drivkraften.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilbakestrømningsfluidet reguleres for å sikre at dette blir tilstrekkelig beskyttet mot dannelse av hydratplugger eller andre avsetninger.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at innføringen av skyvkraftpluggen i rørledningen foretas via et forbindelsesrør som forbinder et med rørledningen forbundet plugg-utsendelseskammer med et overflatefartøy hvor det er anordnet kveilerør, skyvkraftfluid og innretninger for håndtering av utstyr og fluid.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at innføringen av skyvkraftpluggen i rørledningen finner sted direkte i et undervannskammer for pluggutsendelse, som er forbundet med rørledningen, med et skyvkratffluidrør og kveilerør ført fra dette utsendelseskammer til et overflatefar-tøy hvor det er anordnet kveilerør, skyvkraftfluid og innretninger for håndtering av utstyr og fluid.