NO304848B1 - Undervannsfluidutvinningssystem - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et undervannsfluidutvinningssystem som omfatter et brønnhodeutstyr med et ventiltre som er utformet med en gjennomgående boring, en elektrisk pumpeenhet som ved hjelp av en langstrakt lederenhet er opphengt i brønnhodeutstyret, idet pumpeenheten og lederenheten er innrettet til å bli nedført og opphentet gjennom ventiltreets gjennomgående boring, en henger som er anordnet i ventiltreet og som lederenheten er forbundet med for opphenging av pumpeenheten i ventiltreet, samt et elektrisk forbindelsesorgan som inngår i hengeren for tilkopling av lederenheten utenfor ventiltreet.

I undervannsfluidutvinningssystemer kan driftsvirknings-graden bedres ved anvendelse av neddykkbare pumper, særlig når produksjonen er fra brønner fjerne fra en morplattform eller et fluidbearbeidingsanlegg, slik at effluenten fra brønnen må transporteres over betydelige avstander. Neddykkbare pumper skulle også kunne anvendes i flerfasebrønner i marginale felter hvor fluidet er enfaset nede i brønnen. Men elektrisk drevne neddykkbare pumper har tendens til å være meget utsatt for havari og er generelt upålitelige. Gjennomsnittlige driftstider før svikt kan være bare noen få måneder. Oftere enn ikke skyldes svikten en skadet ytre kraftkabel. Slike pumper er følgelig ikke attraktive økonomisk på grunn av kost-naden ved hyppig driftsstans av brønnen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er følgelig å frembringe et undervannsfluidutvinningssystem for anvendelse under vann, hvormed den ovennevnte ulempe unngås.

Undervannsfluidutvinningssystemet ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den langstrakte lederenhet omfatter en stiv, rørformet eller rørlignende elektrisk lederenhet med et antall konsentriske, rørformete ledere innrettet til opphenging og understøttelse av pumpeenheten og frembringelse av minst én fluidkanal som står i forbindelse med pumpeenheten og innrettet til å omfatte fluidkanaler for sirkulering av barrierefluid gjennom pumpeenheten.

Ventiltreet i systemet ifølge oppfinnelsen omfatter en hul stamme som i dens øvre ende, som vanligvis er lukket med en beskyttelseshette, har et oppheng for lederenheten eller kraftrøret. Produksjonsrør rager ned i brønnen fra brønnhode-strukturen, og lederenheten henger nedad fra hengeren på en slik måte at det inne i opphenget avgrenses et hulrom mellom røret og enheten for effluenten fra brønnen. Ventiler for den pumpede effluent er anordnet i en ventiltreblokk under opphenget .

Monteringen av den stive og rørformede lederenhet i ventiltreet gjør det mulig å drive og ta ut pumpeenheten på det stive lederrør på en lignende måte som en wireoperasjon dvs. at lederrøret eller-enheten drives ved hjelp av ventiltreet. Under egnete forhold kan pumpesystemet drives og trek-kes opp uten dreping av brønnen.

Den elektriske lederenhet kan hensiktsmessig være utformet i overensstemmelse med beskrivelsene i EP 0 063 444 (FD1/2) og EP 0 089 121 (FD3), hvor lederrør er omgitt av ytre rør til dannelse av rør hvori et barrierefluid kan sirkuleres mellom brønnhodet og utstyr nede i brønnen. Lederenheten omfatter derfor et antall konsentriske rørformede ledere, typisk tre, i en trefase-krafttilførsel, adskilt ved hjelp av fast isolasjon. Ytre isolasjon for de rørformede ledere kan utformes på tilsvarende måte og/eller ved hjelp av dielektrisk fluid, typisk en isolerende olje, som kan sirkuleres inne i og utenfor lederrøret ved hjelp av adskilte, ytre rør som leder-røret er anbragt inne i.

Utvinningssystemet ifølge oppfinnelsen inneholder således ingen elektriske kabler som er utsatt for skade under drifts- og trekkeoperasjoner, slik at gjennomsnittstiden før svikt antas å være vesentlig økt sammenlignet sammen med kjente systemer, kanskje to eller tre år, med innlysende økonomiske fordeler. Dessuten blir kabelhåndtering og gjen-nommatingsutstyr unødvendig.

Et bidrag til bedret pålitelighet oppnås ved anvendelse av barrierefluid. Således kan barrierefluidet som sirkulerer ved hjelp av den rørformede lederenhet anvendes for kjølende smøring og beskyttelse mot indre overtrykk i utstyr nede i brønnen. I tillegg eller istedenfor kan barrierefluidet anvendes til drift av en produksjonssikringsventil (DHSV). Derved behøves ingen spesiell styreledning til produksjonssikrings-ventilen, slik at et sårbart punkt kan elimineres.

Forbindelse for elektrisk krafttilførsel, også fluid-forbindelse om nødvendig, kan gjøres til hengeren og derved til lederrøret ved hjelp av et hunnkoblingselement som holdes i stilling på den ene side av ventiltreet og som er innrettet til en våt, motsvarende forbindelse med et oppadragende koplingselement, som kan være montert på en transformator på brønnhodet. En navlestreng fører de nødvendige tilførsler til transformatoren. Alternativt kan horisontale sneppertforbind-elser være anordnet mellom transformatoren og ventiltreet og/eller mellom navlestrengen og transformatoren.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet nedenfor under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et sideriss delvis i snitt, av et brønn-hodeutstyr i systemet ifølge oppfinnelsen for anvendelse nede i en brønn. Fig. 2 viser et tilsvarende delriss av brønnhodeutstyret i større skala, med deler fjernet.

Det viste undervannsbrønnhodeutstyr er montert på en permanent føringssokkel 1. Sokkelen bærer et produksjonsrør 2 som rager ned gjennom en sentral åpning i føringssokkelen og som omfatter et øvre rørendeparti over sokkelen, hvortil det er festet et brønnhodekoplingsstykke 4. Innvendig i produk-sjonsrøret 2 er det anordnet en foringsrør-henger 5 for et 24,45 cm foringsrør 6. Over brønnhodekoplingsstykket 4 er det anordnet et ventiltre 10, hvori det er anordnet en henger 11 for et 17,78 cm rør 12 som rager nedover konsentrisk inne i foringsrøret 6.

Ventiler for effluenten fra brønnen er lokalisert over koplingsstykket 4. Ringrommet mellom foringsrøret 6 og røret 12 står således i forbindelse utover fra en ventiltreblokk 14 gjennom en hovedventil 15 og en vingventil 16. Rommet inne i røret 12 står på lignende måte i forbindelse utover gjennom en hovedventil 19 og vingventil 20 i blokken 14.

Inne i det øvre parti av ventiltreet 10 er det løsgjør-bart festet en henger 21, hvorfra det rager nedover et leder-eller kraftrør 22 som i dets nedre ende bærer en pumpeenhet 23, som er vist skjematisk som omfattende en egnet pumpe-eller impellerinnretning drevet av en elektrisk motor. En beskyttelseshette 24 stenger den øvre ende av ventiltreet 10. Hengeren 21 funksjonerer i tillegg som en mekanisk tetningsbarriere i ventiltreet. En ytterligere plugg med pakninger kan være installert mellom hengeren 21 og beskyttelseshetten 24 for å danne en ekstra tetningsbarriere mot brønnen dersom det bedømmes nødvendig. Lederrøret 22 omfatter en enhet av tre konsentriske elektriske lederrør med isolerende hylser mellom dem, omgitt av ytre rør med avstand fra lederenheten. Det indre av lederenheten og mellomrommet mellom denne og det ytre rør danner strømnings- og returbaner for barrierefluid, typisk en dielektrisk olje.

Forbindelser for tilførsel av fluid og elektrisk kraft fra en navlestreng 3 0 er opprettet til hengeren 21 og derved til lederrøret 22 ved hjelp av en transformator 32 som er montert på føringssokkelen 1 ved ventiltreet 10. På toppen av transformatoren rager et koplingselement 24 oppad og danner en våt, tilpasset forbindelse med et passivt, vertikalt, hunn-koplingselement 3 5 som er anordnet på den frie ende av en arm 36 som rager sideveis utover fra ventiltreet. Koplingselement-ene 34 og 3 5 danner konsentriske elektriske forbindelser og fluidforbindelser, og armens 36 indre ende 37 utgjør faktisk en lignende, men permanent forbindelse med elektriske ledere og fluidkanaler 39 inne i hengeren 21. Dette arrangement muliggjør vertikal installasjon av hengeren 21 og ventiltreet 10 med automatisk opprettelse av de elektriske forbindelser og barrierefluidforbindelsene ved landing.

Alternativt vil et horisontalt multikoplingsstykke med hydrauliske slag kunne anvendes ved ventiltregrenseflaten som erstatning for det våte, tilpassede koplingsstykke over transformatoren 31. Dette muliggjør uavhengig installering og fjerning av transformatorenheten og ventilenheten i vilkårlig ønsket rekkefølge.

Igjen vil et horisontalt multikoplingsstykke kunne anvendes i navlestrenghodet, med en permanent eller "hardt rør" forbindelse mellom transformatorenheten og ventiltreet. Dette gjør det mulig å installere og fjerne navlestrengen uavhengig av modulen som omfatter ventiltreet og transformatoren, hvor-ved vanndybden operasjonen kan utføres i økes for systemet og risikoen for en skade på navlestrengen begrenses.

Disse to muligheter vil kunne kombineres for å maksi-malisere adkomst og innbyrdes uavhengighet, men med en uønsket økning av antallet undervannforbindelser.

Lederrøret 22 er hensiktsmessig konstruert av seksjoner med en lengde på 12-15 meter med konvensjonelle forbindelser med plugg nedentil og muffe oventil for de ytre rørseksjoner. De elektriske lederrør har tilsvarende lengder og er opphengt inne i hver rørseksjon ved hjelp av egnete avstandselementer. Hver lengde av lederrøret er tilformet i hver ende for å sikre elektrisk kontinuitet for de respektive lederrør i hele dets lengde fra brønnhodet til pumpeenheten.

Uansett hvilke arrangementer som er anordnet i brønn-hodeutstyret kan pumpeenheten 23, som er forbundet direkte med lederrøret 22 slik at den blir båret av dette, føres nedi-gjennom produksjonsrøret gjennom ventiltreet 10 under installasjon og anbringes i en forutbestemt dybde på en skulder med en tetningsnippel som er integrert i klargjøringsenheten nede i brønnen. Tetning til ventiltreet 10 utføres ved hjelp av de tetningsarrangementer som er beskrevet ovenfor. Omvendt kan frigjøring av pumpeenheten 23 utføres ved løfting av produk- sjonsrøret slik at dette bærer pumpeenheten oppigjennom ventiltreet .

Oppfinnelsen kan selvfølgelig være utformet på annen måte som er beskrevet og vist spesifikt.

Claims (6)

1. Undervannsfluidutvinningssystem som omfatter et brønnhodeutstyr med et ventiltre (10) som er utformet med en gjennomgående boring, en elektrisk pumpeenhet (23) som ved hjelp av en langstrakt lederenhet (22) er opphengt i brønnhodeutstyret, idet pumpeenheten og lederenheten er innrettet til å bli nedført og opphentet gjennom ventiltreets gjennomgående boring, en henger (21) som er anordnet i ventiltreet og som lederenheten er forbundet med for opphenging av pumpeenheten (23) i ventiltreet (10), samt et elektrisk forbindelsesorgan (37) som inngår i hengeren (21) for tilkopling av lederenheten (22) utenfor ventiltreet,karakterisert vedat den langstrakte lederenhet (22) omfatter en stiv, rørformet eller rørlignende elektrisk lederenhet med et antall konsentriske, rørformete ledere innrettet til opphenging og understøttelse av pumpeenheten (23) og frembringelse av minst én fluidkanal som står i forbindelse med pumpeenheten og innrettet til å omfatte fluidkanaler for sirkulering av barrierefluid gjennom pumpeenheten (23).

2. Fluidutvinningssystem i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hengeren (21) er innrettet til å samvirke med ventiltreet (10) til dannelse av en tetning inne i dette.

3. Fluidutvinningssystem i samsvar med krav 1 eller 2,karakterisert vedat det elektriske forbindelsesorgan (37) forbinder lederenheten (22) med en elektrisk kraftkilde (32) utenfor ventiltreet (10).

4 . Fluidutvinningssystem i samsvar med krav 3,karakterisert vedat det elektriske forbindelsesorgan (37) omfatter en arm (36) som rager sideveis utad fra ventiltreet (10) til en frigjørbar forbindelsesinnretning for forbindelse med den elektriske kraftkilde (32) .

5. Fluidutvinningssystem i samsvar med krav 4,karakterisert vedat den frigjørbare forbindelsesinnretning omfatter et vertikalt hunn-koplingselement (3 5) som er innrettet til å danne en tilpasset forbindelse med et stasjonært koplingselement (34) i brønnhodeutstyret ved anbringelse av hengeren (21) og ventiltreet (10) på brønnhodeutstyret.

6. Fluidutvinningssystem i samsvar med et av de fore-gående krav,karakterisert vedat ventiltreet (10) er utstyrt med ventiler (15,16,19,20) for brønnfluideffluent som er utvunnet mellom den langstrakte lederenhet (22) og et produksjonsrør (2) som lederenheten løper inne i.