NO338609B1 - System og fremgangsmåte for tilbakeholding av et letings- og produksjonssystem under overflaten - Google Patents

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fremgangsmåter og midler for forbedring av stabiliteten og sikkerheten til letings- og produksjonssystemer til havs, og i en spesiell, en fremgangsmåte og system for tilbakeholding av frigivelse av et selvstående forings/stigerørsystem under en overflate anbrakt i forbindelse med et justerbart oppdriftskammer.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Tallrike systemer og fremgangsmåter er blitt anvendt i bestrebelser for å vinne og utvinne hydrokarbonreserver verden rundt. For det første var slike bestrebelser begrenset til landprosedyrer som innebærer enkle, men effektive boremetoder som tilfredsstillende utvant reserver fra store, produktive felt. Etter hvert som antallet av kjente produserende felt ble mindre, ble det imidlertid nødvendig å lete i enda mer fjerne lokaliteter og for å bevege seg til havs i letingen etter nye ressurser. Med tiden muliggjorde raffinerte boresystemer og avanserte signalbearbeidingsteknikker av olje-og gasselskaper faktisk leter hvor som helst i verden etter utvinnbare hydrokarboner.

Innledningsvis besto letings- og produksjonsbestrebelser på dypt vann av kostbare boreprosedyrer i stor skala understøttet av tankerlagrings- og transportsystemer, primært på grunn av faktumet at de fleste boresteder til havs er forbundet med vanskelige og risikofylte havforhold, og således da prosedyrer i stor skala den mest stabile og kost-nadseffektive måten, på hvilken det skal letes etter og utvinnes hydrokarbonreserver. En hovedulempe med bøyningsmønsteret i stor skala er imidlertid at letere og produsenter har liten finansiell oppmuntring for å arbeide på mindre reserver, ettersom eventuell finansiell utvinning generelt er forskjøvet med den langvarige utsettelsen mellom leting og produksjon (tilnærmet 3 til 7 år), samt den store kapitalinvesteringen påkrevet for tradisjonelle plattformer og beslektet bore- og produksjonsutstyr. Enn videre har kompliserte myndighetspålegg og industriutbredt risikomotvilje ført til standardisering, noe som gir operatører få muligheter til vesentlig å endre det rådende bøyningsmønster-et. Slik som et resultat, er boreprosedyrer til havs tradisjonelt blitt belastet med lange utsettelser mellom investering og profitt, urimelige kostnadsoverskridelser og lang-somme, infleksible utvinningsstrategier diktert av driftsmiljøet.

Mer nylig er steder på dypt vann blitt funnet, i hvilke meget av faren og ustabiliteten tilstede i slike prosedyrer er unngått. Utenfor kysten av Brasil, Veset-Afrika og Indonesia er for eksempel mulige boresteder blitt identifisert der omgivende hav- og værforhold er forholdsvis milde og rolige sammenliknet med andre, mer livlige steder, så som Gulfen ved Mexico og Nordsjøen. Disse nylig oppdagede stedene er tilbøyelige til å ha gunstige produserende egenskaper, leverer positive letingssuksessrater og gir avgang til produksjon ved hjelp av enkle boreteknikker liknende de benyttet på tørt land eller prosedyrer nær kysten.

Ettersom loggnormale fordelinger av utvinnbare reserver imidlertid er tilbøyelige til å spre seg over et stort antall av små felt, av hvilke hvert gir mindre enn det ville vært vanlig å skulle kreve for å rettferdiggjøre utlegget til en tradisjonell prosedyre i stor skala, har disse regionene daga dato vært underutnyttet og underprodusert i forhold til deres potensial. Følgelig er mange eventuelle produktive mindre felt allerede blitt opp-daget, men forblir underutviklet på grunn av økonomiske vurderinger. I reaksjon har letere og produsenter avpasset sine teknologier i et forsøk på å oppnå større økonomisk lønnsomhet ved neddimensjonering av skalaen for prosedyrer og på annen måte reduk-sjon av utgifter, slik at utvinning fra mindre felt gir større økonomisk mening, og utsettelsen mellom investering og økonomisk lønnsomhet er redusert.

I publisert patentsøknad nr. US Ai 2001/0047869 og et antall av beslektede verserende søknader og patenter utstedt til Hopper m. fl. er forskjellige fremgangsmåter for boring av brønner på dypt vann, for eksempel anvist, i hvilke justering av boresystemet kan gjøres for derved å sikre en bedre utvinningsrate enn det ellers ville vært mulig med tradisjonelle teknologier for faste brønner. Hopper-systemet kan imidlertid ikke justeres under komplettering, testing og produksjon av brønnen og er spesielt ueffektivt i tilfeller der borehullet starter ved en boerslamledning i en vertikal posisjon. Hopper-systemet svikter likeså ved understøttelse av et mangfold av ulike overflatebelastninger og er derfor selvbegrensende med hensyn til fleksibiliteten borere ønsker under faktiske prosedyrer. Hopper-systemet svikter likeså i forventning av hvilke som helst betydelige sikkerhetstiltak for å beskytte velferden til driftsmannskaper eller kapitalutgiften til investorer.

I US patent nr. 4.223.737 til 0'Reilly er det omtalt en fremgangsmåte, i hvilken problemene knyttet til tradisjonelle, vertikalt orienterte prosedyrer er avhjulpet. Fremgangsmåten i henhold til 0'Reilly innebærer utlegging av flere sammenkoplede, horisontalt anbrakte rør i en streng like over havbunnen (sammen med en utblåsingssikring og annet nødvendig utstyr), og deretter bruk av en drift eller et fjernbetjent fartøy for å tvinge strengen horisontalt inn i boremediet. 0'Reilly-systemet er imidlertid infleksibelt ved at det svikter i å gi adgang til praktisering mens brønnen kompletteres og testes. Enn videre svikter fremgangsmåten i å forutsette funksjonalitet under produksjons- og utbedringsprosedyrer. Slik som derfor ville forventes, svikter 0'Reilly likeså i å anvise noen systemer eller fremgangsmåter for forbedring av mannskaps-sikkerhet eller beskyttelse av operatørinvestering under leting og produksjon. Kortfattet er 0'Reilly-referansen nyttig kun under de innledende stadiene av boring av en brønn og ville derfor ikke betraktes som en systemisk løsning for sikker opprettelse og opp-rettholdelse av en letings- og produksjonsprosedyre på dypt vann.

Andre operatører til havs har forsøkt å løse problemene knyttet til boring på dypt vann med effektiv "heving av bunnen" til en undersjøisk brønn ved anbringelse av et nedsenket brønnhode over et selvstendig, stivt rammeverk av rørforing som er strammet ved hjelp av et gassfylt, flytende kammer. Generelt svikter denne typen av løsning i klassen for selvstendige stigerørsystemer, ettersom den typisk innbefatter flere stigerør-segmenter festet i en stiv, burliknende struktur som sannsynligvis forblir sikker eller ellers faller ut som et integrert system. Slik som sett i tidligere patent nr. US-Bi 6.196.322 til Magnussen, har Atlantis Deep water Technology Holding Group utviklet for eksempel et system med kunstig flytende havbunn (ABS - "Artificial buoyant seabed"), og som hovedsakelig er et gassfylt oppdriftskammer plassert i forbindelse med ett eller flere segmenter av rørforing anbrakt ved en dybde på mellom 183 og 276 meter (600 og 900 fot) under overflaten av en masse med vann. Etter at ABS-brønnhodet er plassert med en utblåsingssikring under boring eller med et produksjonstre under produksjon, er oppdrift og stramming foranlediget av ABS-en til et nedre forbindelseselement eller alle indre foringsrør. BOP-en og stigerøret (under boring) og produksjonstre (under produksjon) er understøttet av løftekraften til oppdriftskammeret. Forsyning av brønnhodet er rimelig styrt ved hjelp av vertikal stramming som resulterer av oppdriften til ABS-en.

Atlantis-ABS-systemet er imidlertid forholdsvis ueffektivt i atskillige praktiske hense-ender. '322-Magnussen-patentet begrenser spesielt for eksempel anbringelsen av oppdriftskammeret til miljøer der påvirkningen av overflatebølger effektivt er forsvinnende liten, dvs. ved en dybde på mer enn omtrent 152 meter (500 fot) under overflaten. De med ordinær erfaring innen teknikken vil forstå at anbringelse ved slike dybder kan være en kostbar og forholdsvis risikofylt løsning, forutsatt at installasjon og vedlikehold kun kan gjennomføres av dypvannsdykkere eller fjernbetjente fartøyer, og faktumet at et forholdsvis kostbart transportsystem enda må installeres mellom toppen av oppdriftskammeret og bunnen av en tilknyttet utvinningstank for å innlede produksjon fra brønnen.

Magnussen-systemet svikter likeså ved forutsetning av multiple forankringssystemer, endog i tilfeller der problematiske boremiljøer sannsynligvis skal påtreffes. Enn videre mangler systemet eventuelle styremidler for styring av justering av enten vertikal stramming eller brønnhodedybde under produksjons- og utbedringsprosedyrer, og leder uttrykkelig bort fra bruken av sideveise stabilisatorer som kunne tillate at brønnhodet plasseres i grunnere vann utsatt for sterke tidevanns- og bølgekrefter. Magnussen-redegjørelsen svikter likeså ved forutsetning av eventuelle sikkerhetsinnslag som ville beskytte mannskapet og utstyret knyttet til en prosedyre i tilfellet av en plutselig, utilsiktet frigivelse av fluidtransportburet.

I publisert patentsøknad US-Ai 2006/0042800 til Millheim m.fl., er det imidlertid omtalt et system og en fremgangsmåte for opprettelse av et letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket et brønnforingsrør er anbrakt i forbindelse med et justerbart oppdriftskammer og et borehull boret inn i bunnen ved en vannmasse. Et nedre forbindelseselement forener brønnforingsrøret og kammeret, og et øvre forbindelseselement sammenføyer det justerbare oppdriftskammeret og et brønnterminalelement. Kammerets justerbare oppdrift tillater at en operatør varierer høyden eller dybden til brønnterminal-elementet og varierer den vertikale strammingen bibrakt til bore- og produksjonsstreng-er i løpet av letings- og produksjonsprosedyrer. Likeså avdekket er et system og en fremgangsmåte for justering av høyden eller dybden til et brønnhode mens tilknyttede vertikale og sideveise krefter forblir tilnærmet konstante. En variasjon av brønnisola-sjonselementer, sideveise stabilisatorer og forankringsmidler, likeså atskillige fremgangsmåter for praktisering av oppfinnelsen er likeså omtalt. Det er imidlertid liten detaljert drøfting av sikkerhetsinnslag nyttige i tilfellet av en utilsiktet frigivelse av systemkomponenter.

Således kan for tiden kjente letings- og produksjonssystemer til havs, særlig de som avhenger av den såkalte selvstendige stigerørtype konfigurasjonen, være utsatt for en variasjon av potensielle katastrofale systemfeil som kunne føre til skade eller ødeleg-gelse av boreplattformene og overflatefartøyene anbrakt over (f.eks. en pontongtype borerigg som flyter på overflaten av sjøen og anbrakt i forbindelse med stigerør-systemet).

Foringsrørforibndelser, brønnhodeforbindelser, oppdriftskamre koplet til stigerør-stakken etc, kan for eksempel svikte fullstendig, noe som derved frembringer en usikker tilstand, i hvilken oppdrifts- og strammingskrefter plutselig er frigitt fra et nedsenket innfanget system mot overflaten av vannet. Når en slik frigivelse av krefter skjer er komponentene til systemet - for eksempel et oppdriftskammer anbrakt i forbindelse med atskillige tusen fot av forings/stigerør-frigitt mot overflaten og kan støte sammen med riggen og/eller tilknyttede overflatefartøyer som vedlikeholder en brønn til havs. For formål i henhold til denne redegjørelsen bør det legges merke til at selv om mange av de detaljerte utførelsene omtalt under angår spesielt et separat stigerørsystem og dets funksjonelle ekvivalenter, bør de med ordinær erfaringen innen teknikken forstå at aspekter i henhold til den foreliggende oppfinnelse er anvendelige for faktisk hvilken som helst type av letings- og produksjonssystem under overflaten for så vidt de angår innslag trukket for begrensning og styring av de ødeleggende virkningene å system - komponenter plutselig og uventet frigis fra stranding.

US 2001-0041098 anses å være nærmeste kjent teknikk. Referansene 114 og 214 i dette dokumentet beskriver ikke ankerdeler slik som gjeldende oppfinnelse. Sepsielt referanse nummer 214 beskriver en aktueringsring, til hvilket en fortøyningslinje 116 er tilknyttet, der fortøyningslinjen forårsaker at skjøre sveiseskjøter ryer og brettes bakover slik at en sirkulær kanal avdekkes, og videre en umiddelbar komplett ventilering av oppdriftshuset, som dermed får negativ oppdrift.

US 4,065,822 angår et enkelpunkts anker for en offshore bruk, kapabel til å holde en tankbåt under lasting og lossingsperioder.

Kortfattet omtale av tegningene

Fig. 1 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket en flytende bevegelig boreenhet til havs er koplet til en øvre stigerørsstakk og en utblåsingssikringssammenstilling; utblåsingssikringssammenstillingen er i sin tur koplet til et tradisjonelt selvstendig forings/stigerør. Det selvstendige forings/stigerøret benytter en oppdriftsinnretning for å understøtte forings/stigerøret fra et brønnhode på en havbunn.

Fig. 2 er et sideriss av et selvstendig forings/stigerør som benytter en oppdriftsinnretning uten et øvre stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling, idet forings/stigerøret er forlenget fra et brønnhode på havbunnen, med en bevegelig bore- eller produksjonsenhet til havs eller anbrakt over. Fig. 3 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, med et øvre stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling, vist mens utsatt for katastrofal svikt eller frigivelse langs en lengde av forings/stigerøret, her illustrert med kraftlinjer oppover. Fig. 4 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, skildret uten et øvre stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling, og som er utsatt for katastrofal svikt eller utilsiktet frigivelse langs det selvstendige forings/stigerøret, noe som ytterligere illustrerer mulige punkter for sammenstøt med oppdriftsinnretningen i den flytende enheten over. Fig. 5 er et sideriss av et selvstendig forings/stigerør som benytter en oppdriftsinnretning, men uten et stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling som understøtter forings/stigerøret fra et brønnhode på havbunnen, med et eksempel av tilbakeholdings-innretninger i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket en flytende bevegelig enhet tilhavs er koplet til et øvre stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling som i sin tur er koplet til et selvstendig forings/stigerør. I et eksempel i henhold til den foreliggende oppfinnelse benytter både den flytende enheten og det selvstendige forings/stigerøret uavhengige tilbakeholdings- og styresystemer. Fig. 7 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket en flytende bevegelig bore- eller produksjonsenhet til havs er mekanisk koplet til et øvre stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling; utblåsingssikringssammenstillingen er i sin tur koplet til et selvstendig forings/stigerør. I et ytterligere eksempel av den foreliggende oppfinnelse er en eller flere strammings- og styreinnretninger koplet mellom den flytende enheten og det øvre stigerøret.

Sammenfatning av oppfinnelsen

I samsvar med et første aspekt av oppfinnelsen er det fremskaffet en fremgangsmåte for tilbakeholdingav en frigivelse av et selvstående stigerørsystem (4) under en overflate i henhold til selvstendige krav 1.

Likeså fremskaffet er et system for tilbakeholding av en frigivelse av et selvstående stigerørsystem (4) under en overflate i henhold til selvstendige krav 7.

Detaljert omtale

Slik som sett i de vedføyde figurene 1-4, er noen letings- og produksjonssystemer til havs, særlig de som avhenger av selvstendige forings/stigerørtype konfigurasjoner, potensielt mottakelige for en variasjon av systemsvikt som kunne føre til skade eller ødeleggelsen av tilknyttede boreplattformer og overflatefartøyer anbrakt over (f. eks. en pontongtype borerigg som flyter på overflaten av sjøen og anbrakt i forbindelse med stigerørsy stemet).

For eksempel kan foringsrørforbindelse, brønnhodeforbindelse, oppdriftskamre koplet til en stigerørstokk etc., svikte fullstendig, for derved å frembringe en usikker tilstand, i hvilken oppdrifts- og strammingskrefter plutselig er frigitt fra et nedsenket letings- eller produksjonssystem tilbake mot overflaten av vannet. Når en slik frigivelse skjer er komponentene i systemet - for eksempel et oppdriftskammer anbrakt i forbindelse med atskillige tusen fot av forings/stigerør - frigitt mot overflaten og kan støtes sammen med en tilknyttet rigg eller et overflatefartøy som vedlikeholder brønnen.

Fig. 1 er for eksempel et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket en flytende bevegelig boreenhet 1 til havs er koplet til et øvre stigerør 2 og en utblåsingssikring 3, som i sin tur er koplet til et selvstendig forings/stigerørsystem 4. Siderør-systemet 4 benytter en oppdriftsinnretning 5 for å understøtte forings/stigerørstakken 6 fra et brønnhodeelement 7 på en havbunn. Brønnhodeelementet 7 er koplet til toppen av et brønnforingsrørelement 8. Brønnforingsrørelementet 8 går inn i boreslamledningen eller havbunnen 9.

I praksis kan den flytende enheten 1 omfatte hvilket som helst antall av fartøyer eller strukturer brukt som overflatestasjoner for mottak av hydrokarboner produsert fra brønner til havs. I tillegg til en bevegelig boreenhet til havs (eller "MODU" - "mobile offshore drilling unit") innbefatter visse andre eksempler av mottaksstasjonselementer: skip eller andre havfartøy; midlertidige eller permanente letings- og produksjonsstruk-turer, så som rigger og liknende; riggpontonger; tankere; et flytende fartøy for produksjon, lagring og avtrekk ("FPSO" - "floating production, storage and offtake"); en flytende produksjonsenhet ("FPU" - floating production unit") og andre typiske mottaks-enheter som ville kjennes av en med ordinær erfaring innen teknikken.

Det bør forstås at det øvre stigerøret 2 kan omfatte hvilket som helst antall av strukturelle eller funksjonelle ekvivalenter som har til hensikt å underlette hydrokarbonover-føring fra forings/stigerørstokken 6 til mottaksstasjonen. Stigerøret 2 kan for eksempel omfatte en bøyelig borerørledning, et foringsrør, en streng av stive rør etc, enten opptatt inne i det innvendige av et ytre rør eller en kappe, eller i stedet virke som et direkte hydrokarbonoverføringsmiddel. For formål i henhold til denne publikasjonen vil alle slike fluidformidlingsmidler generelt betegnes som et "stigerør".

Liknende det øvre stigerøret 2 underletter likeså det selvstendige stigerørsystemet 4 forbindelsen av ett eller flere brønnhoder med en eller flere brønner under overflaten, og/eller med en stigerørstakk, et oppdriftselement etc, slik som diktert av driftsford-ringer. Stigerørsystemet 4 kan omfatte hvilket som helst antall av strukturelle eller funksjonelle ekvivalenter som har et formål med underletting av overføringen av fluider fra en brønn til en mottaksstasjon på overflaten eller nær overflaten og som i noen utfør-elser er selvstendig og anbrakt under hovedsakelig kontinuerlig flytende stramming. Stigerørstakken er typisk satt sammen av en eller flere kjente fluidformidlingsinnret-ninger, for eksempel et forings/stigerør eller et annet passende forbindelseselement, så som et rørformet element, en lengde av kveilerør eller en tradisjonell stigerørsammen-stilling. Oppdriftselementet er typisk nedsenket i havet og kan omfatte et oppdriftskammer lokalisert i et øvre parti av stigerørstakken. Den relative oppdriften til oppdriftselementet påfører stramming mot stigerørstakken, for derved å opprette en nedsenket plattform av typer, fra hvilke et brønnhode, en utblåsingssikring, en stigerørstakk etc koplet til mottaksstasjonselementet kan settes sammen eller fastgjøres. Fig. 2 er et sideriss av et selvstendig stigerørsystem 4 anbrakt i forbindelse med en oppdriftsinnretning 5 som mangler et tradisjonelt stigerør og en utblåsingssikring og er i stedet tildekket av et brønnisolasjonselement, så som en kuleventil eller en kutteventil etc Oppdriftsinnretningen 5 vil brukes for å kople stigerørstakken 6 fra et brønnhode-element 7 på havbunnen til en bevegelig boreenhet 1 til havs eller en typisk letings-eller produksjonsenhet som flyter over. Slik som sett, er strammingskreftene knyttet til stigerørstakken 6 som et resultat av dens forbindelse med oppdriftsinnretningen 5, holdt tilbake kun av brønnhodeelementet 7, som er forankret med brønnforingsrørelementet 8 til havbunnen. Fig. 3 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs med et øvre stigerør 2 og en utblåsingssikring 3, skildret under innledningen av en utilsiktet frigivelse under overflaten langs en lengde av stigerørstakken 6, idet retningen til tilknyttede frigitte krefter er illustrert med linjene 10 som peker oppover. Slik som er klart av skildringen vil dette spesielle separate punkthavariet forårsake at oppdriftsinnretningen 5 slippes løs brått og kraftfullt mot overflaten. Faktisk vil en slik svikt eller frigivelse av stigerør-systemet 4 som skjer mellom oppdriftsinnretningen 5 og brønnforingsrøret 8, forårsake en flytende, prosjektilliknende frigivelse av de løsnede systemkomponentene direkte mot den bevegelige boreenheten 1 til havs. For eksempel vil havari eller frigivelse av foringsrørbrønnhodeforbindelsen fra havbunnen eller brønnhodeelementet 7 fra brønn-foringsrørelementet 8 slippe fri noe parti av stigerørstakken 6 og det hele av oppriftsinn-retningen 5, noe som derved overfører de tilknyttede oppdriftskreftene til utblåsingssikringen 3 og det øvre stigerøret 2. Betydelig skade kan åpenbart inntreffe når det øvre stigerøret 2 akselererer og kolliderer i den bevegelige boreenheten 1 til havs, for derved å frembringe et tett konsentrert skadesammenstøtspunkt 11 som er dårlig utstyrt for å håndtere den bråe og uventede påføringen av en slik enorm kraft. Andre eksempelvise punkter for havari- eller frigivelseshendelser kunne innbefatte et havaripunkt 12 som forekommer nær bunnen av stigerørstakken 6, et havaripunkt 12' hvor som helst langs lengden av stigerørstakken 6 og et havaripunkt 12" som skjer nær toppen av stigerør-stakken 6, og som likeså er i tett nærhet med oppdriftsinnretningen 5. Kortfattet vil brå frigivelse av stigerørstakken likeså frigi alt av den tidligere tilbakeholdte oppdriften og strammingskreftene tilstede i systemet, noe som derved forårsaker at det øvre stigerøret 2 forflytter seg hurtig oppover og eventuelt bevirker betydelig skade på den bevegelige boreenheten 1 til havs.

Fig. 4 er et sideriss av en mottaksstasjonsenhet 1', tidligere skildret for installasjon av et øvre stigerør og en utblåsingssikringssammenstilling, og mens den utsettes for en katastrofal svikt eller en annen utilsiktet frigivelse langs lengden av stigerørsystemet 4, og som ytterligere illustrerer eventuelle sammenstøtspunkter 13, 13' av oppdriftsinnretningen 5 i legemet eller understøttelseselementer til mottaksstasjonen 1'. Slik som sett har stigerørsystemet 4 lidd av en katastrofal systemsvikt, i hvilken stigerørstakken 6 er brutt av ved et havaripunkt 14". Avhengig av orienteringen til stakken 6 ved tidspunktet for systemsvikt er oppdriftskammeret 5 som var fastgjort til stigerørstakken 6 for å

bevirke stranding under leting og produksjon, plutselig frigis sammen med inntil atskillige tusen fot av etterfølgende borings/stigerør tilbake mot overflaten av vannet, der det treffer et vertikalt sammenstøtspunkt 13 anbrakt nær et nedre parti av en mottaksstasjon, noe som atter bevirker en usikker tilstand, i hvilken hele mottaksstasjonen og muligens alt eller en betydelig prosentdel av tilknyttet utstyr og personell er tapt.

I alternativet eller i kombinasjon kan andre punkter for havari forekomme, så som for eksempel svikt ved punkter 14 og/eller 14'. Slik som de med ordinær erfaring innen området raskt vil erkjenne, kan slike havarier forekomme som et resultat av mekanisk svikt, materiell nedbryting som kan tilskrives korrosjon etc, eller i reaksjon på bøye-krefter påført mot foringsrørstakken 6. Sideveise krefter, så som de som resulterer fra tverrstrømmer knyttet til spesielle vanndybder, kan likeså bevirke bøying eller brudd, og kan også forårsake sideveis avbøying eller skråning av vinkelen, ved hvilken de opp-overrettede kreftene ellers ville forekomme i praksis. Slik som sett, kunne et stigerør 6' således skrånet eller sideveis avbøyet støte sammen med en pontong eller en tverrstiver, for derved å frembringe et sammenstøtspunkt 13' og alvorlig skade mottaksstasjons - elementet 1' og/eller andre flytende enheter, så som arbeidsbåter eller flytende overfør-ingsledninger.

Slik som sett i de eksempelvise utførelsene på figur 5-6, er det fremskaffet et styre-system for katastrofefrigivelse, omfattende et nettverk av tilbakeholdingselementer (f.eks. kjeder, kabler, justerbare strammeledninger etc) anbrakt mellom et forankrings-middel og ett eller flere forbestemte punkter langs lengden av stigerørstakken. Flere mulige forbindelsespunkter og -midler med hvilke forbindelse kan påvirkes, er uttrykkelig avdekket på tegningene, selv om en med ordinær erfaring innen teknikken vil forstå at svært mange andre forbindelsesmidler og fastgjøringspunkter umiddelbart er forutsatt, idet den nøyaktige beskaffenheten til hvert er bestemt av driftsvariabler, for eksempel sjøforholdene i hvilke prosedyrene skjer, de ulike materialene brukt for å konstruere systemet, omfanget og betydningsfullheten av bølge- og tidevannskrefter etc. Ved paring av passende forbindelsesmidler og fastgjøringspunkter sammen med en for-ståelse av beslektede driftsvariabler er det oppnådd et system, i hvilket stigerør- eller foringsrørstakken er holdt tilbake endog i tilfellet av en katastrofal systemsvikt på annen måte.

Nå med henvisning til den spesielle, ikke-begrensende utførelsen av oppfinnelsen illustrert på fig. 5 er det tildannet et system for styring av den utilsiktede frigivelsen av selvstendige stigerørsystemer, omfattende flere ankepunkter 100 til 109 anbrakt på stigerørsystemet med tilbakeholdingselementer 200 til 209 koplet til ankepunktene. I den foreliggende illustrasjonen er det selvstendige systemet 4 ennå ikke koplet til en overflateenhet 1' over, og således er ingen forbindelse av stigerøret eller utblåsingssikringen tilstede. Oppdriftskammeret 5 forbinder stigerørstakken 6 med et brønnhode- element 7 på havbunnen og en måte, på hvilke tilbakeholdingsinnretningene kan anbringes i praksis, er skildret for formål med illustrasjon av oppfinnelsen.

Ett eller flere midler for forankring er illustrert for eksempel av ankerpunkter 100 til 109.1 denne spesielle utførelsen er forankringen anbrakt på oppdriftselementet til forings/stigerøret og nedre partier av stigerørsystemet 4. Ankepunktene 101 til 106 er vist i dette tilfellet som anbrakt på partiet av stigerørstakken 6 til stigerørsystemet 4. Ankepunktet 100 er anbrakt på oppdriftsinnretningen 5, og ankepunktet 107 er anbrakt på brønnhodeelementet 7. Overflødig eller alternativ forankring kan likeså plasseres på havbunnen, så som med forbindelse til en brønnramme eller en tung masse, eller inn i havbunnen eller boreslamledningen ved hjelp av sugeankere etc, slik som illustrert av ankerpunktet 109. Ytterligere eller alternativ forankring kan likeså anbringes på brønn-foringselementet 8, slik som illustrert av ankerpunktet 108.

Tilbakeholdingselementene kan tilformes av hvilke som helst av atskillige tidligere kjente komponenter og materialer avhengig av den spesielle teknikken, miljøbetingede og vektbærende fordringer diktert av driftsmiljøet. Eksempler innbefatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til kjeder, kabel, tau, elastisk line, forlengelsesfjærer og forlengelsesfjærer med begrenset vandring etc I hvert enkelt tilfelle er de forskjellige tilbakeholdingselementene fastgjort mellom ankerpunktene, slik at én ende av ett tilbakeholdingselement er fastgjort til et første ankerpunkt, mens den andre enden av tilbakeholdingselementet er forbundet med et andre ankerpunkt. Flere tilbakeholdingselementer 200 til 209 kopler forskjellige partier av stigerørstakken 6 fra brønnhodeelementet 7 til oppdriftsinnretningen 5, for derved å påvirke et nettverk av tilbakeholdingselementer som sammenbinder punkter langs stigerørsystemet.

Nettverket nevnt foran av tilbakeholdingselementer kan variabelt grupperes i en variasjon av konfigurasjonen. Slik som vist i den eksempelvise utførelsen fra fig. 5, er

tilbakeholdingselementer 201 til 209 anbrakt på en sammenkoplet, "girlander"-liknende måte, med minst to tilbakeholdingselementer anbrakt på eller nært hvert av ankerpunktene. For eksempel er tilbakeholdingselementet 201 forbundet med ankerpunktet 101 og ankerpunktet 102, mens tilbakeholdingselementer 202 er koplet til ankerpunktet 102 og ankerpunktet 103. Liknende er tilbakeholdingselementet 203 forbundet med ankerpunktet 103 og ankerpunktet 104, tilbakeholdingselementet 204 er koplet til ankerpunktet 104 og ankerpunktet 105, tilbakeholdingselementet 205 er forbundet med ankerpunktet 106 og ankerpunktet 106, tilbakeholdingselementet 206 er koplet til

ankerpunktet 106 og 107 etc. I den skildrede utførelsen er et endetilbakeholdings-element 200 anbrakt på ankerpunktet 100 til oppdriftsinnretningen 5. Tilbakeholding av stigerørsystemet ved hjelp av kjeder, kabler eller justerbare strammeledninger etc. fastgjort til både et anker og ett eller flere forbestemte punkter langs stakken, vil forhindre kammeret og forings/stigerøret fra frigivelse sammenstøt med en tilknyttet rigg eller et overflatefartøy. I den skildrede utførelsen er overflødige endetilbakehold-ingselementer anbrakt på ett eller flere av ankerpunktene 106, 107, 108 og 109. Nettverket tilformer en kontinuerlig leddforbindelse fra oppdriftselementet tilbake til fundamentet på havbunnen, i dette eksemplet en kjedeliknende sammenstilling 20 anbrakt i innbyrdes sammenkopling langs den langsgående helheten av forings- eller stigerørstakken 6.

Med fortsatt henvisning til fig. 5 er det skildret to separate kjeder av tilbakeholdingselementer, nemlig kjedene 20 og 20', selv om det vil forstås av en med ordinær erfaring innen teknikken at både en særskilt kjede 20 kan være tilstrekkelig, mens ytterligere tilbakeholdingselementkjeder (ikke illustrert) kan anbringes for å kople særskilte tilbakeholdingskjeder på en nettliknende måte. Flere tilbakeholdingselementer kan for eksempel anbringes på et særskilt ankerpunkt, eller i forholdsvis nær fysisk nærhet til et annet. Således kan nettverket av tilbakeholdingselementer brukes for å tilforme multiple kontinuerlige leddforbindelser, idet hvilken som helst spesiell leddforbindelse kan eller kan ikke knyttes til hvilket som helst annet. I en ytterligere utførelse er noen av tilbakeholdingselementene anbrakt i et forskjøvet mønster, slik at forskjellige individuelle tilbakeholdingselementer ikke må dele et felles forankringspunkt, mens det fortsatt tilformes en kontinuerlig forbindelse langs lengden av forings/stigerøret. I enda en annen utførelse dekker nettverket av tilbakeholdingselementer kun et delspenn av det samlede stigerørsystemet.

I enda en ytterligere utførelse skiller fig. 5 et par av forankringsmidler og tilsvarende forbindelser for forskjellige tilbakeholdingselementer. For eksempel er ankerpunktet

101 og 102 anbrakt i forholdsvis tett fysisk nærhet med hverandre. Det komplementære tilbakeholdingselementet 201 kopler da mellom ankerpunktet 101 og ankerpunktet 102. I minst én utførelse utgjør partiet av forings- eller stigerørstakken 6 mellom ankerpunktet 101 og ankerpunktet 102 stedet for en flens eller kopling, et tilsiktet konstruert brudd-punkt eller et mulig bøyepunkt som krever overflødig forankring for ytterligere sikkerhet.

Kortfattet forhindrer det modifiserte stigerørsystemet så snart sikret av ett eller flere nettverk med tilbakeholdingselementer den utilsiktede, prosjektilliknende frigivelsen av en oppdriftsinnretning og det tilknyttede forings/stigerøret, noe som derved forhindrer frigivelse mot overflaten og unngåelse av mulige sammenstøt med en mottaksstasjon, eller med en tilhørende rigg eller umiddelbart anbrakt havfartøy.

Slik som sett på fig. 6-7 er likeså overflødige sikkerhetsinnslag tildannet for medfølg-ende overflatefartøyer og rigger, slik at ytterligere sikkerhet er besørget for operatører i tilfellet en utilsiktet frigivelse under overflaten av foringsrøret etc. når overflaten på tross av sikkerhetsinnslagene avdekket over. For eksempel kan ett eller flere stempler eller andre støtabsorberende innretninger anbringes nær et nedre parti av en rigg eller en plattform for å absorbere og spre energien oppover fra en eller flere frigitte stigerør - systemkomponenter. Passende kraftabsorberende innretninger kan omfatte et system av fjærer, hydrauliske eller gassfylte sylindere etc. og er optimalt anbrakt på en slik måte at så få av innretningene som mulig er nødvendig for å absorbere og minske endog den maksimale kraften en brå, ukontrollert stigerørfrigivelse kunne avgi. Et system av fjærer eller sylindere kan anbringes for eksempel på det nedre partiet av en rigg ved en vinkel på tilnærmet førti-femti grader eller således (målt i forhold til retningen for sannsynlig stigerørsammenstøt) for å absorbere og spre innkommende krefter. Imidlertid kan hvilket som helst kraftabsorberende system egnet for installasjon på en rigg eller en plattform, eller endog bunnen av et fartøy, og som mange slike innretninger og vinkler for skråning som kan kreves for å absorbere og spre en sammenstøtkraft, benyttes i stedet for den optimale konfigurasjonen.

Fig. 6 er et sideriss av et eksempelvis letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket en flytende produksjonsenhet 1' over er koplet til et øvre stigerør 2 og en utblåsingssikring 3. Utblåsingssikringen 3 er anbrakt i mekanisk forbindelse med et selvstendig forings/stigerørsystem 4.1 én utførelse i henhold til oppfinnelsen benytter både den flytende produksjonsenheten 1' over og stigerørsystemet 4 separate tilbakeholdings-systemer. I tilfellet av en frigivelse eller et havari av stigerørsystemet og i fraværet eller havariet av stigerørsystemet 4 benytter et tilbakeholdingselementnettverk for å bremse den utilsiktede, prosjektilliknende frigivelsen mot overflaten av systemkomponenter under overflaten ett eller flere absorberingsmidler anbrakt på den flytende produksjonsenheten 1' over for å absorbere, avbøye og på annen måte redusere eller fange opp kraften fra sammenstøtet knyttet til den frigitte oppdriftsinnretningen 5 og den medfølg-ende stigerørstakken 6. Slik som vist i det skildrede eksemplet er hydrauliske fjærer 300 anbrakt ved en vinkel på tilnærmet førti-femti grader på den nedre infrastrukturen til den flytende produksjonsenheten 1' over og kan benyttes enten alene eller i kombinasjon med flere nedre tilbakeholdingselementer 200 til 209 (se fig. 5) anbrakt på stigerør-systemet 4. Andre absorberende midler er likeså forutsatt, f.eks. fjærer, gassfiltersyUnd-ere, hydrauliske sylindere, forlengelsesfjærer, forlengelsesfjærer med begrenset vandring, ventilerbare gassfylte sylindere etc.

I et alternativt eksempel er hydrauliske fjærer 300 anbrakt ved en passende vinkel på mellom tretti og førti-femti grader målt i forhold til retningen for sannsynlig stigerør-sammenstøt. I dette eksemplet er sannsynligvis stigerørsammenstøtet tilnærmet målt fra en vertikal lokalisering plassert direkte under den flytende produksjonsenheten 1' over ettersom brønnhodeelementet 7 i dette eksemplet er direkte under den flytende enheten 1' over. De hydrauliske fjærene 300 er derfor anbrakt på undersiden av den flytende produksjonsenheten 1' ved en vinkel på tilnærmet tretti til førti-femti grader målt i forhold til den vertikale, langsgående aksen til stigerørstakkene 2, 6 under overflaten. Det bør imidlertid forstås at et brønnhodeelement 7 eller et tilknyttet stigerørsystem 4 likeså kan forskyves sideveis fra et mottaksstasjonselement, og retningen for sannsynlig stigerørsammenstøt mot et spesielt mottaksstasjonselement kan godt skrive seg fra ulike oppstigningsvinkler for andre frigitte systemkomponenter.

Enda ytterligere midler kan benyttes for å redusere eller eliminere prosjektilliknende krefter oppover i tilfellet av en brå, utilsiktet frigivelse av stigerørsystemet. For eksempel vil et mekanisk middel for direkte stabilisering av et utilsiktet frigitt oppdriftselement hjelpe til å begrense vinkelsveipet av potensielle sammenstøtslokaliseringer og redusere de innkommende, prosjektilliknende kreftene før sammenstøt. Slike midler vil, når anbrakt i forbindelse med enten et middel anbrakt på mottaksstasjonselementet for absorbering av sammenstøt eller et nettverk av tilbakeholdingselementer anbrakt på stigerørnettverket, eller begge, kumulativt redusere risikoen for alvorlig skade ved svikt eller utilsiktet frigivelse av stigerørsystemet.

Et middel for stabilisering av oppdriftselementet omfatter et middel for å redusere rotasjon av oppdriftselementet i tilfellet av upassende forankring eller den utilsiktede, prosjektilliknende bevegelsen av oppdriftselementet. I ett eksempel er flere avleder-elementer (ikke vist) anbrakt rundt omkretsen av de sylindriske ytre overflatene av oppdriftsinnretningen 5.1 et annet eksempel er flere finneliknende plan anbrakt på og strekker seg utover fra de ytre overflatene av oppdriftsinnretningen 5.1 ett spesielt eksempel er flere planliknende eller buede finneelementer anbrakt rundt omkretsen av de sylindriske overflatene av oppdriftsinnretningen 5, for derved å bevirke motstand mot på annen måte ukontrollerte rotasjonskrefter som kan resultere i urimelige belast-ningskrefter på tilbakeholdingselementene 200 til 209 (se figur 5). Kortfattet utlåner avledere, finner og andre slike innretninger ytterligere stabilitet til både dynamisk posisjonerte og forholdsvis faste oppdriftskammersystemer ved styring av sideveise undersjøiske strømmer og retardering av rotasjon for oppdriftskamre, noe som i sin tur i stor grad reduserer eller forhindrer skjærkrefter på stigerørstakken 6 og brønnhode-elementet 7 under overflaten.

Enda andre midler for stabilisering av den utilsiktede frigivelsen av et oppdriftskammer omfatter et middel for neddukking av oppdriftselementer ved påvisning av en frigivelse av stigerørsystemet. I et eksempel er en serie av trykkfølsomme sperrer anbrakt på den øvre overflaten av oppdriftselementet. Sperrene bryter sammen når trykk utenfor oppdriftselementet i stor grad overstiger trykket inne i oppdriftselementet, slik som ville være tilfellet når et stigerørsystem som har et oppdriftselement brått er frigitt mot overflaten på en ukontrollert måte. I denne utførelsen oversvømmer havvann oppdriftselementet og retarderer flytekraften med hvilken det frigitte stigerørsystemet nærmer seg overflaten av vannet. Midlene for underlettelse av neddukkingen av kammeret kan virke enten direkte (for eksempel i tilfellet der sperrer er tilformet av et materiale tilstrekkelig svakere enn materialene i det omgivende kammeret og sperrene vil bryte sammen under det vanlige forløpet av brå frigivelse) eller indirekte (slik som når sammenbrudd av sperrene er innledet av en trykkforskjellføler eller liknende).

Fig. 7 er et sideriss av et letings- og produksjonssystem til havs, i hvilket den flytende produksjonsenheten 1' over er koplet til et øvre stigerør 2 og en utblåsingssikringssammenstilling; utblåsingssikringen er i sin tur mekanisk forbundet med en nedre stigerørstakk 6.1 enda et annet eksempel av oppfinnelsen kan flere tilbakeholdings-innretninger koples mellom den flytende enheten 1' over og det øvre stigerøret 2. Slik som vist i det skildrede eksemplet er hydrauliske fjærer 300' anbrakt på den under-liggende infrastrukturen av den flytende produksjonsenheten 1' over. Andre midler kan benyttes, så som bruken av fjærer, gassfylte sylindere, hydrauliske sylindere, forlengelsesfjærer, forlengelsesfjærer med begrenset vandring, ventilerbare gassfylte sylindere etc. I dette spesielle eksemplet er de hydrauliske fjærene 300' anbrakt ved en awiks-vinkel på tilnærmet tretti til førti-femti grader målt i forhold til retningen for sannsynlig sammenstøt av stigerøret.

Den foranstående omtalen er gitt kun for illustrerende formål og er ikke ment for å omtale alle mulige aspekter i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Selv om oppfinnelsen er blitt vist og omtalt i detalj med hensyn til atskillige eksempelvise utførelser, vil dessuten de med ordinær erfaring innen de relevante områdene forstå at endringer for omtalen og ulike andre modifikasjoner, utelatelser og tilføyelser likeså kan gjøres uten fravikelse fra omfanget kravene.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for tilbakeholding av en frigivelse av et selvstående stigerørsystem (4) under en overflate,karakterisert vedat stigerørsystemet (4) er forankret til havbunnen, og videre fasiliterer transport av fluider og er anbragt under i hovedsak konstant stramming fra oppdriftselement, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: anbringelse av et flertall forankringselementer (100-109) ved et flertall av forbestemte punkter langs en lengde av stigerørsystemet (4); og anbringelse av et flertall tilbakeholdingselementer (201-209) i forbindelse med flertallet forankringselementer (100-109), slik at i tilfelle det oppstår en feil eller annen uønsket frigivelse langs lengden av stigerørsystemet (4), forhindrer flertallet av tilbakeholdingselementer (201 - 209) at stigerørsystemet (4) frigjøres og støter mot en tilknyttet flytende enhet (1) eller et fartøy på havoverflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat trinnet med anbringelse av forankringselementene videre omfatter trinnet med anbringelse av ett eller flere forankringselementer (100) i forbindelse med et tilknyttet oppdriftselement (5).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat trinnet med anbringelse av forankringselementene (100 - 109) videre omfatter et trinn med anbringelse av ett eller flere forankringselementer på a. minst én overflate av oppdriftselementet (5); og/eller b. minst ett langsgående parti av et øvre stigerørsegment (2) anbrakt over oppdriftselementet (5); og/eller c. minst ett langsgående parti (6) av et nedre stigerørsegment (4) anbrakt under oppdriftselementet (5); og/eller d. minst ett parti av et tilknyttet brønnforingsrør (8); og/eller e. minst ett parti av en tilknyttet havbunn (9); og/eller f. minst ett parti av havbunnen (9) anbrakt under en boreslamledning.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat trinnet med anbringelse av et flertall tilbakeholdingselementer (201 - 209) videre omfatter et trinn med anbringelse av tilbakeholdingselement a. mellom et første forbestemt punkt og et andre forbestemt punkt anbragt langs en lengde av stigerørsystemet (4); og/eller b. mellom oppdriftselementet (5) og et forbestemt punkt langs en lengde av systemet; og/eller c..mellom et forbestemt punkt langs en lengde av stigerørsystemet og et brønnhode (7) anbragt i forbindelse med stigerørsystemet (4); og/eller d. mellom et forbestemt punkt langs en lengde av stigerørsystemet (4) og et forbestemt punkt anbragt under et brønnhode (7) tilknyttet stigerørsystemet (4); og/eller e. mellom et forbestemt punkt langs en lengde av stigerørsystemet (4) og et forbestemt punkt anbrakt under boreslamledningen på havbunnen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat trinnet med anbringelse av et flertall forankringselementer videre omfatter et trinn med anbringelse av minst ett forankringselement mellom et første forbestemt punkt og et andre forbestemt punkt lokalisert langs en eller flere lengder av stigerørsystemet (4), og at det første forbestemte punktet og det andre forbestemte punktet anbringes i funksjonell tett nærhet til hverandre, for derved å utgjøre et effektivt forankringspar.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat trinnet med anbringelse av et flertall tilbakeholdingselementer videre omfatter et trinn med anbringelse av minst ett ytterligere tilbakeholdingselement mellom det første forbestemte punktet og det andre forbestemte punktet til forankringsparet.

7. System for tilbakeholding av en frigivelse av et selvstående stigerørsystem (4) under en overflate,karakterisert vedat stigerørsystemet (4) er forankret til havbunnen, og videre fasiliterer transport av fluider og er anbragt under i hovedsak konstant stramming fra oppdriftselement, hvor systemet omfatter: et flertall forankringselementer (100-109) anbragt ved et flertall av forbestemte punkter langs en lengde av stigerørsystemet (4); og et flertall tilbakeholdingselementer (201-209) anbragt i forbindelse med flertallet av forankringselementene (100-109).

8. System ifølge krav 7,karakterisert vedat systemet videre omfatter ett eller flere forankringselementer (100 - 109) anbrakt i forbindelse med et tilknyttet oppdriftselement (5).

9. System ifølge krav 8,karakterisert vedat systemet videre omfatter ett eller flere forankringselementer (100 - 109) anbrakt a. på minst én overflate av oppdriftselementet (5); og/eller b. minst ett langsgående parti av et øvre stigerørsegment (2) anbrakt over oppdriftselementet (5); og/eller c. minst ett langsgående parti av et nedre stigerørsegment (6) anbrakt under oppdriftselementet (5); og/eller d. minst ett parti av et tilknyttet brønnforingsrør (8); og/eller e. minst ett parti av en tilknyttet havbunn (9); og/eller f. minst ett parti av havbunnen (9) anbrakt under en boreslamledning.

10. System ifølge krav 7,karakterisert vedat systemet videre omfatter minst ett tilbakeholdingselementer anbrakt a. mellom et første forbestemt punkt og et andre forbestemt punkt anbragt langs en lengde av stigerørsystemet (4); og/eller b. mellom oppdriftselementet (5) og et forbestemt punkt langs en lengde av systemet; og/eller c..mellom et forbestemt punkt langs en lengde av stigerørsystemet og et brønnhode (7) anbragt i forbindelse med stigerørsystemet (4); og/eller d. mellom et forbestemt punkt langs en lengde av stigerørsystemet (4) og et forbestemt punkt anbragt under et brønnhode (7) tilknyttet stigerørsystemet (4); og/eller e. mellom et forbestemt punkt langs en lengde av stigerørsystemet (4) og et forbestemt punkt anbrakt under boreslamledningen på havbunnen.

11. System ifølge krav 7,karakterisert vedat systemet videre omfatter minst ett forankringselement anbrakt mellom et første forbestemt punkt og et andre forbestemt punkt lokalisert langs en eller flere lengder av stigerørsystemet (4), og at det første forbestemte punktet og det andre forbestemte punktet er anbrakt i funksjonell nærhet til hverandre, for derved å utgjøre et effektivt forankringspar.

12. System ifølge krav 11,karakterisert vedat systemet videre omfatter minst ett ytterligere tilbakeholdingselement anbrakt mellom det første forbestemte punktet og det andre forbestemte punktet til forankringsparet.