NO342222B1

NO342222B1 - Device for preventing contamination during drilling for and production of offshore oil / gas from an installation on the sea surface.

Info

Publication number: NO342222B1
Application number: NO20130566A
Authority: NO
Inventors: Nils Asbjørn Nes
Original assignee: Cruise Ventures As
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2018-04-16
Also published as: WO2014175743A1; NO20130566A1

Abstract

Oppfinnelsen omhandler en anordning som blir anbrakt under en oljerigg eller en produksjonsplattform før boring/produksjon starter og som fullstendig vil hindre oljeforurensning til havet dersom en ukontrollert utblåsning skulle inntreffe. Anordningen har integrert olje/vann skiller og anker/ankerfeste. Den kan også ha integrert brønnhode bunnseksjonen og lenserør på toppen. Anordningen har egne ballasttanker/oppdriftstanker i bunnseksjonen (4) og den flkesible slangen (5) kan ha en tilnærmet nøytral vekt i sjøen. Dette gjør det mulig å bygge konstruksjonen i den lengden en måtte ønske. Anordningen vil tilpasses flyttbare oljerigger og kunne flyttes sammen med disse fra sted til sted. Anordningen kan også installeres på eksterne fartøy.The invention relates to a device which is placed under an oil rig or a production platform before drilling / production starts and which will completely prevent oil pollution to the sea should an uncontrolled blowout occur. The device has an integrated oil / water separator and anchor / anchor attachment. It may also have integrated wellhead bottom section and boom pipe at the top. The device has its own ballast tanks / buoyancy tanks in the bottom section (4) and the flexible hose (5) can have an approximately neutral weight in the sea. This makes it possible to build the construction to the length you want. The device will be adapted to mobile oil rigs and can be moved together with them from place to place. The device can also be installed on external vessels.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for å hindre forurensing under boring etter og produksjon av olje/gass til havs fra en installasjon på havoverflaten. The present invention relates to a device to prevent pollution during drilling for and production of oil/gas at sea from an installation on the sea surface.

Eksempelvis tenker man på forurensninger som kan oppstå som følge av en ukontrollert utblåsning av olje og gass under boring eller produksjon fra flytende eller stasjonære plattformer på havet. Ved oppfinnelsen søker man også å forbedre muligheten til å kontrollere på en gassutblåsning og derved redusere risikoen for boreriggen og dens personell. Anordningen er også tiltenkt installert på hjelpefartøyer og benyttes like etter at en ukontrollert utblåsning har startet. For example, one thinks of pollution that can occur as a result of an uncontrolled blowout of oil and gas during drilling or production from floating or stationary platforms at sea. The invention also seeks to improve the ability to control a gas blowout and thereby reduce the risk for the drilling rig and its personnel. The device is also intended to be installed on auxiliary vessels and is used immediately after an uncontrolled blowout has started.

En ukontrollert utblåsning av olje er det verst tenkelige scenariet som kan skje ved oljeleting eller oljeproduksjon fra flytende eller stasjonære plattformer. Når dette skjer er det i realiteten i dag svært få effektive virkemidler å sette inn som vil kunne hindre omfattende forurensing. I mange tilfeller vil det over lang tid strømme olje fritt ut i havet med de katastrofale følger som det i de fleste tilfeller vil få. Man må da enten vente til trykket i reservoaret har falt på naturlig måte eller man kan bore en eller flere avlastningsbrønner. Dette tar lang tid og katastrofen vil være et faktum. An uncontrolled blowout of oil is the worst possible scenario that can happen in oil exploration or oil production from floating or stationary platforms. When this happens, there are in reality very few effective measures to be put in place today that will be able to prevent extensive pollution. In many cases, over a long period of time, oil will flow freely into the sea with the disastrous consequences that it will have in most cases. You then either have to wait until the pressure in the reservoir has fallen naturally or you can drill one or more relief wells. This takes a long time and the disaster will be a fact.

Når det gjelder teknikkens stilling skal det vises de to amerikanske patentpublikasjonene US- 8.173.012 og US-4.324.505. Regarding the state of the art, the two American patent publications US-8,173,012 and US-4,324,505 should be shown.

Førstnevnte US-8.173.012 kan betraktes som den nærmeste teknikkens stilling. Dette patentet omtaler en vertikal og fleksibel oljestrømnings-styrende slange som skal anvendes til å utvinne og lede oljesøl fra sjøbunnen til vannflaten. Sjøvann filtreres ut av oljen som akkumuleres på toppen av nevnte slange, og kan deretter pumpes inn i en oljetank eller en annen lagringsbeholder. I mellomtiden er gassene fra brønnhodet også ledet opp mot overflaten via den samme slangen, og skal kan i gasstanker på overflaten. The former US-8,173,012 can be considered the closest prior art. This patent refers to a vertical and flexible oil flow-controlling hose that is to be used to recover and guide oil spills from the seabed to the water surface. Seawater is filtered out of the oil that accumulates at the top of said hose, and can then be pumped into an oil tank or other storage container. In the meantime, the gases from the wellhead are also led up to the surface via the same hose, and are to be stored in gas tanks on the surface.

US-4.324.505 viser en oppsamleranordning og dens plassering over et undervannsbrønnhode 10. Figur 1 viser således et undervannsbrønnhode og en strøm av hydrokarbon (gass og væske) etter at en utblåsning har skjedd. US-4,324,505 shows a collector device and its location above an underwater wellhead 10. Figure 1 thus shows an underwater wellhead and a stream of hydrocarbon (gas and liquid) after a blowout has occurred.

Mens løsningene ifølge de to US-patentene skal utføre et arbeid etter at en utblåsning har funnet sted, tar man med oppfinnelsen sikte på en anordning som utfører et forebyggende arbeid. While the solutions according to the two US patents are to carry out work after a blowout has taken place, the invention aims at a device which carries out preventive work.

Anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved en seksjonert sylindrisk bunnseksjon forbundet med en fleksibel slange, midler til å nedsenke og anordne bunnseksjonen på havbunnen med slangen forløpende opp til installasjonen, og slangen omfatter en ventil/sluse for innføring av en borestreng henholdsvis et produksjonsrør til innvendig i slangen, og bunnseksjonen omfatter et integrert brønnhode innrettet til å føre borestreng henholdsvis produksjonsrør i havbunnen. The device according to the present invention is characterized by a sectioned cylindrical bottom section connected to a flexible hose, means for immersing and arranging the bottom section on the seabed with the hose running up to the installation, and the hose comprises a valve/sluice for introducing a drill string or a production pipe to inside the hose, and the bottom section includes an integrated wellhead designed to lead drill string or production pipe into the seabed.

Ifølge en foretrukket utførelse er den fleksible slangen, under lagring før montering, spolet inn på en trommel, så som på undersiden av riggen/installasjonen eller om bord på et eksternt fartøy i nærheten av installasjonen. Ifølge enda en foretrukket utførelse har slangen samme diameter som bunnseksjonen. Det foretrekkes videre at bunnseksjonen omfatter en integrert olje/vann-utskiller. According to a preferred embodiment, the flexible hose, during storage before installation, is coiled onto a drum, such as on the underside of the rig/installation or on board an external vessel in the vicinity of the installation. According to yet another preferred embodiment, the hose has the same diameter as the bottom section. It is further preferred that the bottom section comprises an integrated oil/water separator.

Fortrinnsvis har bunnseksjonen integrert anker eller ankerfester for oppankring til havbunnen. Videre foretrekkes det at bunnseksjonen er utstyrt med oppdrifts/ballast tanker. Ifølge enda en foretrukket utførelse er anordningen utstyrt med et rør, fortrinnsvis fleksibel som kan benyttes som lenserør for å lense olje fra anordningen og over i tankbåt. Videre er det montert en membran mellom havoverflaten og installasjonens underside, der borestrengen, gassrøret og oljerøret føres inn i den fleksible slangen. Preferably, the bottom section has an integrated anchor or anchor fasteners for anchoring to the seabed. Furthermore, it is preferred that the bottom section is equipped with buoyancy/ballast tanks. According to yet another preferred embodiment, the device is equipped with a pipe, preferably flexible, which can be used as a bilge pipe to bilge oil from the device into the tanker. Furthermore, a membrane has been installed between the sea surface and the underside of the installation, where the drill string, gas pipe and oil pipe are fed into the flexible hose.

Særlig foretrukket er bunnseksjonen utstyrt med sidepropeller for manøvrering, samt utstyr for TV-overvåkning under nedsenkning av anordningen til havbunnen. Particularly preferred is the bottom section equipped with side propellers for maneuvering, as well as equipment for TV monitoring during submersion of the device to the seabed.

Disse foretrukne utførelsene av anordningen ifølge oppfinnelsen framgår av kravene 2 - 9. These preferred embodiments of the device according to the invention appear from claims 2 - 9.

Ved oppfinnelsen omtales det eksempelvis en sylinderformet anordning som plasseres over stedet på havbunnen hvor det skal bores. Sylinderen kan ha en diameter på for eksempel 10 meter og en høyde på for eksempel 10 meter. Denne sylinderen inneholder brønnhode, preventere og anordninger for utskilling av olje fra vann ved ukontrollert utblåsning. Sylinderen er utformet slik at den sentrerer borestrengen når den blir senket ned og boring skal begynne. Fra sylinderen som er plassert på havbunnen, går det en fleksibel slange opp til plattformen på havoverflaten. Denne slangen har samme diameter som sylinderen som står på havbunnen. Den fleksible slangen kan spoles inn på en stor trommel som er festet på undersiden av plattformen. Både sylinderen på bunnen og den fleksible slangen er fylt med sjøvann og trykket inne i slangen/sylinderen er det samme som i sjøen utenfor. The invention refers to, for example, a cylindrical device which is placed over the place on the seabed where drilling is to be done. The cylinder can have a diameter of, for example, 10 meters and a height of, for example, 10 meters. This cylinder contains the wellhead, preventers and devices for separating oil from water in the event of uncontrolled blowout. The cylinder is designed so that it centers the drill string when it is lowered and drilling is to begin. From the cylinder, which is placed on the seabed, a flexible hose goes up to the platform on the sea surface. This hose has the same diameter as the cylinder on the seabed. The flexible hose can be wound onto a large drum attached to the underside of the platform. Both the cylinder on the bottom and the flexible hose are filled with seawater and the pressure inside the hose/cylinder is the same as in the sea outside.

Borestrengen eller produksjonsrøret ligger i senteret av anordningen. Det vil si at all boring eller produksjon av olje skjer inne i (gjennom) anordningen. Borestrengen/produksjonsrøret går inn i den fleksible slangen gjennom en ventil/sluse som ligge mellom havoverflaten og undersiden på plattformen. The drill string or production pipe is located in the center of the device. This means that all drilling or production of oil takes place inside (through) the device. The drill string/production pipe enters the flexible hose through a valve/sluice located between the sea surface and the underside of the platform.

Det er viktig at den fleksible slangen har tilstrekkelig diameter til å hindre trykkoppbygging ved en ukontrollert utblåsning av olje og gass. Trykkoppbygging kan spesielt være utfordrende dersom andelen gass i en ukontrollert utblåsning er stort, fordi gassen vil ekspandere mye etter hvert som trykket avtar når gassen strømmer oppover i sylinderen. It is important that the flexible hose has a sufficient diameter to prevent pressure build-up in the event of an uncontrolled blowout of oil and gas. Pressure build-up can be especially challenging if the proportion of gas in an uncontrolled blowout is large, because the gas will expand a lot as the pressure decreases as the gas flows upwards in the cylinder.

I den nederste seksjonen er også brønnhodet montert sammen med diverse sikkerhetsventiler som en integrert del av bunnseksjonen, samt utskillingsanordning for olje/sjøvann. Bunnseksjonen er i tillegg utstyrt med egne anker eller ankerfester, slik at den blir solid forankret til havbunnen. In the bottom section, the wellhead is also mounted together with various safety valves as an integral part of the bottom section, as well as a separation device for oil/seawater. The bottom section is also equipped with its own anchors or anchor attachments, so that it is solidly anchored to the seabed.

Ballasttanker. Ballast tanks.

Bunnseksjonen er utstyrt med ballasttanker/oppdriftstanker og disse er en meget viktig del av anordningen for at den skal fungere som forutsett. Den fleksible slangen er laget av et meget sterkt materiale. Den kan for eksempel være bygget som en sandwich konstruksjon med ett brannresistent materiale ytterst og innerst og gjerne et nett av kunsttau, for eksempel spektratau mellom de to lagene. Det kan være en fordel at den fleksible slangen har tilnærmet nøytral vekt i vannet. Dette gjør det mulig å bygge anordninger med svært stor lengde, tilpasset alle relevante havdybder det i dag kan utvinnes olje fra. The bottom section is equipped with ballast tanks/buoyancy tanks and these are a very important part of the device for it to function as expected. The flexible hose is made of a very strong material. It can, for example, be built as a sandwich construction with one fire-resistant material on the outside and inside and preferably a net of artificial rope, for example spectrum rope between the two layers. It can be an advantage that the flexible hose has an almost neutral weight in the water. This makes it possible to build devices with very long lengths, adapted to all relevant sea depths from which oil can be extracted today.

Det henvises til de etterfølgende figurene 1-3, hvori: Reference is made to the subsequent figures 1-3, in which:

Figur 1 viser hele anordningen inkludert en flytende borerigg. Figure 1 shows the entire device including a floating drilling rig.

Figur 2 viser den nederste seksjonen som står på bunnen. Figure 2 shows the bottom section standing on the bottom.

Figur 3 viser anordningen installert på et forsyningsskip. Figure 3 shows the device installed on a supply ship.

Praktisk bruk av anordningen ifølge oppfinnelsen.. Practical use of the device according to the invention..

Eksempel 1 – som illustrert på figur 1. Example 1 – as illustrated in figure 1.

I dette eksempelet anvendes anordningen tilknyttet en flytende borerigg som skal foreta leteboring der havdybden er 200 meter. Den flytende boreriggen ankres opp på riktig sted. Bunnseksjonen 4 på anordningen henger under riggen, og når riggen er ferdig forankret, blir bunnseksjonen senket ned på havbunnen ved hjelp av vinsjer 6 som er forbundet med vaiere 7 til bunnseksjonen 4 In this example, the device is used in connection with a floating drilling rig that will carry out exploratory drilling where the sea depth is 200 metres. The floating drilling rig is anchored in the right place. The bottom section 4 of the device hangs below the rig, and when the rig is fully anchored, the bottom section is lowered to the seabed by means of winches 6 which are connected by cables 7 to the bottom section 4

Bunnseksjonen og den fleksible slangen 5 fylles med sjøvann når den senkes ned. Når bunnseksjonen 4, som også omfatter brønnhode med diverse preventere står på havbunnen, blir ballasttankene fylt med sjøvann og bunnseksjonen blir forankret til bunnen. The bottom section and the flexible hose 5 are filled with seawater when it is lowered. When the bottom section 4, which also includes a wellhead with various preventers, is on the seabed, the ballast tanks are filled with seawater and the bottom section is anchored to the bottom.

Borestrengen føres deretter inn i den fleksible slangen gjennom en sluse like under boreriggen, men over havoverflaten. I den samme slusen føres også et rør 10 som går opp til et flammetårn og skal ta hånd om og eventuelt brenne uønsket gass som danner seg i den fleksible slangen. Det går også et oljerør 11 gjennom slusen og et lite stykke under havoverflaten. Dette røret skal ta hånd om olje som kommer inn i systemet, for eksempel ved en ukontrollert utblåsning på havbunnen. The drill string is then fed into the flexible hose through a lock just below the drilling rig, but above the sea surface. In the same lock, a pipe 10 is also led which goes up to a flame tower and is to take care of and possibly burn unwanted gas which forms in the flexible hose. An oil pipe 11 also runs through the lock and a short distance below the sea surface. This pipe will take care of oil that enters the system, for example in the event of an uncontrolled blowout on the seabed.

Dersom det nå skulle oppstå en hendelse som gjør at vi får en ukontrollert utblåsning av olje, vil denne oljen strømme opp gjennom bunnseksjonen og videre opp mot havoverflaten, men inne i den fleksible slangen. Etter hvert som det samler seg olje i den øverste delen av slangen, vil vann bli presset ut gjennom oljeutskilleren i seksjonen 4 som står på bunnen. If an event should now occur that causes us to have an uncontrolled blowout of oil, this oil will flow up through the bottom section and further up towards the sea surface, but inside the flexible hose. As oil accumulates in the upper part of the hose, water will be forced out through the oil separator in section 4 which is on the bottom.

I dette eksempelet vil anordningen (her kalt SeaProtection) romme over 14000 m<3>olje før det blir nødvendig å starte lensing over i tankbåt. Dersom boringen forløper normalt, uten uforutsette hendelser, heises anordningen ifølge oppfinnelsen opp under riggen og slangen 5 spoles inn på trommelen 9 når boringen er avsluttet. In this example, the device (here called SeaProtection) will hold over 14,000 m<3> of oil before it becomes necessary to start unloading into a tanker. If the drilling proceeds normally, without unforeseen events, the device according to the invention is hoisted up under the rig and the hose 5 is wound onto the drum 9 when the drilling is finished.

Eksempel 2 – som illustrert på figur 2. Example 2 – as illustrated in Figure 2.

I dette eksempelet skal anordningen benyttes på en fast installasjons/produksjonsplattform som står på havbunnen. Prosedyren er her den samme som i eksempel 1, men her festes anordningen permanent til plattformen som en integrert del av denne, og den store trommelen 9 er dermed unødvendig. In this example, the device is to be used on a fixed installation/production platform that is on the seabed. The procedure here is the same as in example 1, but here the device is permanently attached to the platform as an integral part of it, and the large drum 9 is thus unnecessary.

Eksempel 3- som illustrert på figur 3 Example 3 - as illustrated in Figure 3

I dette eksempelet plasseres anordningen på dekket av et forsyningsskip og brukes som et rent beredskapsalternativ. Anordningens bunnseksjon kan her ha en litt enklere utforming uten ventiler og brønnhode, men i tillegg kan denne seksjonen være utstyrt med små elektriske sidepropeller og TV–kameraer. Dersom vi får en ukontrollert utblåsning på en plattform og olje strømmer ut i sjøen fra havbunnen, vil forsyningsskipet som ligger i beredskap ved riggen, veldig raskt kunne senke anordningen ned i sjøen og ved hjelp av TE-kameraet og de elektriske sidepropellene manøvrere den i posisjon over utblåsnings stedet og oljeforurensningen blir samlet opp inne i den fleksible slangen og en økologisk krise er avverget. In this example, the device is placed on the deck of a supply ship and used as a purely contingency option. The device's bottom section can here have a slightly simpler design without valves and wellhead, but this section can also be equipped with small electric side propellers and TV cameras. If we have an uncontrolled blowout on a platform and oil flows out into the sea from the seabed, the supply ship which is on standby at the rig will very quickly be able to lower the device into the sea and, with the help of the TE camera and the electric side propellers, maneuver it into position above the blowout site and the oil contamination is collected inside the flexible hose and an ecological crisis is averted.

Forklaring henvisningstall til figurene. Explanation of reference numbers to the figures.

1 Oljeplattform 1 Oil platform

2 Havoverflate 2 Sea surface

3 Havbunn 3 Seabed

4 Bunnseksjon 4 Bottom section

5 Fleksibel slange 5 Flexible hose

6 Vinsj for opptrekk av bunnseksjon 6 Winch for raising the bottom section

7 Vaier / kjetting 7 Cables / chain

8 Lede trommel for 5 8 Lead drum for 5

9 Spole for inn spoling av 5 9 Coil for rewinding of 5

10 Flammetårn 10 Flame Tower

11 Lenserør for olje 11 Bilge tube for oil

12 Sidepropeller 12 Side propellers

13 Forsyningsskip 13 Supply ship

14 Ukontrollert utblåsning 14 Uncontrolled blowout

Claims

P A T E N T CLAIMS

1. Device (4,5) to prevent pollution during drilling and production of oil/gas at sea from an installation (1) on the sea surface, characterized by a sectional cylindrical bottom section (4) connected to a flexible hose (5), means to submerge and arrange the bottom section (4) on the seabed with the hose leading up to the installation (1), and the hose includes a valve/sluice for introducing a drill string or a production pipe to the inside of the hose (5), and the bottom section (4) includes an integrated wellhead designed to lead drill string or production pipe into the seabed (3).

2. Device according to claim 1, characterized by the fact that during storage before installation, the flexible hose (5) is wound onto a drum (9), such as on the underside of the rig/installation (1) or on board an external vessel ( 13) near the installation (1).

3. Device according to claim 1, characterized in that the hose (5) has the same diameter as the bottom section (4).

4. Device according to claim 1, characterized in that the bottom section (4) includes an integrated oil/water separator

5. Device according to the preceding requirements, characterized in that the bottom section (4) has integrated anchors or anchor fasteners for anchoring to the seabed (3).

6. Device according to the preceding requirements, characterized by the fact that the bottom section (4) is equipped with buoyancy/ballast tanks.

7. Device according to the previous requirements, characterized by the fact that the device is equipped with a pipe (11), preferably flexible which can be used as a drain pipe to drain oil from the device and into the tanker.

8. Device according to the previous requirements, characterized in that a membrane is mounted between the sea surface and the underside of the installation (1), where the drill string, gas pipe (10) and oil pipe (11) are fed into the flexible hose (5).

9. Device according to the preceding requirements, characterized by the fact that the bottom section (5) is equipped with side propellers for maneuvering, as well as equipped for TV monitoring during submersion of the device to the seabed (3).