- 1 - P3886NO00-KM. brønnhodet under ventiltreet.

Transkript

1 - 1 - P3886NO00-KM Havbunns brønnsammenstilling Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en havbunns brønnsammenstilling innrettet for produksjon fra en havbunns hydrokarbonbrønn. Oppfinnelsen gjelder særlig en havbunns brønnsammenstilling omfattende et brønnhode og et ventiltre som er innrettet for produksjon som er assistert med en elektrisk nedsenkbar pumpe (ESP electrical submersible pump). Bakgrunn I feltet havbunns hydrokarbonbrønner er det kjent å skille mellom konvensjonelle eller vertikale ventiltrær (XT) på den ene side og horisontale trær på den annen side. Tradisjonelt har et vertikalt ventiltre en produksjonsstrømningspassasje som strekker 10 seg gjennom en vertikal boring til et ventiltre. Installert i den vertikale produksjonsstrømmen er en produksjonshovedventil (PMV production master valve) innrettet til å åpne og lukke passasjen. PMV-en er hydraulisk styrt og forsynt med en sviktstenge-mekanisme. Dersom det hydrauliske trykket faller vil PMV-en lukke. Et annet kjennetegn ved vertikale ventiltrær er at produksjonsrørhengeren (TH tubing hanger), fra hvilken et produksjonsrør henger og1 rager inn i brønnen, er anordnet i brønnhodet under ventiltreet. Felles for både vertikale og horisontale ventiltrær er en horisontal strømningspassasje som avgrenes ut fra den vertikale boringen. Mens de vertikale trærne har PMV-en i den vertikale boringen, har de horisontale ventiltrærne imidlertid PMV-en anordnet 20 i den horisontale strøm- ningspassasjen. En annen forskjell fra de vertikale trærne er at produksjonsrørhengeren er installert inne i den vertikale boringen til treet, i stedet for under treet, så som i et brønnhode eller et produksjonsrørhode (eng: tubing head spool). En tradisjonell konsekvens av trekkene til det vertikale ventiltreet 2 er at operatøren kan fjerne treet uten å fjerne TH. Imidlertid kan han ikke fjerne TH uten å fjerne treet. I motsetning til dette, den tradisjonelle konsekvensen av trekkene til det horisontale ventiltreet er at operatøren ikke kan fjerne treet uten å fjerne TH, men kan fjerne produksjonsrørhengeren uten å fjerne treet. 40 Det finnes flere løsninger som dreier seg om disse ulempene. 30 Patentpublikasjon EP beskriver en havbunns brønnhodesammenstilling som er innrettet på en slik måte at operatøren kan fjerne produksjonsrøret uten å fjerne ventiltreet, og fjerne ventiltreet uten å fjerne produksjonsrøret. Produksjonsrøret er avhengt i en nedre produksjonsrørhenger i brønnhodehuset. Produksjonsrøret kan bli fjernet gjennom treet og en utblåsningssikring (BOP). Ved fjerning av treet blir en plugg satt i den nedre produksjonsrørhengeren inne 3 i brønnhodehuset. Under produksjon blir produksjonsstrømningen guidet fra den nedre produksjonsrørhengeren og opp til en øvre produksjonsrørhenger som fremviser en lateral port som er innrettet med en utløpsport i ventiltreet. Den øvre produksjonsrørhengeren (omtalt som en falsk produksjonsrørhenger) og en ventiltrehette installert i treet utgjør to barrierer.

2 - 2 - P3886NO00-KM US patentsøknadspublikasjon US beskriver også en havbunns brønnhodesammenstilling med en produksjonsrørhenger i brønnhodehuset. En rørstuss (eng: spool), som er del av ventiltre-sammenstillingen, lander på brønnhodet. En ventiltrehette rager inn i boringen til rørstussen. En lateral passasje til ventiltrehetten er innrettet med en lateral port i rørstussen, gjennom hvilken fluid strømmer under produksjon. Patentpublikasjon US beskriver anvendelsen av en elektrisk pumpe senket ned i produksjonsrøret når nedihullstrykket blir lavt. Produksjonsrøret omfatter en nedihulls sikkerhetsventil som er lukket under installasjon av pumpen. Den har en produksjonsrørhenger anordnet i ventiltreet. Produksjonsrørhengeren har en port som 10er innrettet med en horisontal utløpspassasje i ventiltreet. 1 Patentsøknaden US beskriver en havbunnssammenstilling med et ventiltre og et brønnhode og en foringsrørhenger, der ventiltreet har en forgrening med en hovedventil i forgreningen. Oppfinnelsen I samsvar med et første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en havbunns brønnsammenstilling som har et ventiltre og brønnhode. Sammenstillingen omfatter videre en produksjonsrørhenger fra hvilken et produksjonsrør20 er hengt og rager inn i brønnen, og en produksjonsstrømningspassasje av hvilken en del strekker seg vertikalt oppover fra produksjonsrørhengeren og inn i en vertikal boring til ventiltreet. En sviktstengings-type produksjonshovedventil (PMV) er anordnet i produksjonsstrømningspassasjen. Produksjonsrørhengeren er anordnet under ventiltreet, så som i brønnhodet eller et produksjonsrørhode. Ventiltreet fremviser en forgrening som avviker fra den vertikale boringen, 2hvilken gren utgjør del av produksjonsstrømningspassasjen. Videre, sviktstengings-type produksjonshovedventilen (PMV) er anordnet i forgreningen. Havbunns brønnsammenstillingen omfatter en pluggprofil i en toppseksjon av den vertikale boringen. En slik pluggprofil kan bli brukt for installasjon av en30 plugg som utgjør en barriere mellom produksjonsstrømningen og omgivelsene. Pluggen kan også fremvise andre fordelaktige trekk, som vil bli beskrevet lengre ned. En plugg er installert i pluggprofilen og en opphengingsstreng, så som et kveilrør eller en kabel, strekker seg fra pluggen, gjennom den primære kronventilen 3 (PSV), den vertikale boringen til ventiltreet, produksjonsrørehengeren og ned inn i produksjonsrøret. En elektrisk nedsenkbar pumpe (ESP) er festet til opphengingsstrengen i en nedihullsposisjon og inne i produksjonsrøret, og er innrettet til å pumpe fluid oppover gjennom produksjonsrøret.

3 - 3 - P3886NO00-KM Sviktstengings-type PMV-en er forspent til å lukke, så som ved en fjær, dersom aktueringssignalet, så som et hydraulisk trykk, blir fjernet. Produksjonsstrømningspassasjen gjennom ventiltreet kan fordelaktig være i direkte kontakt med nevnte vertikale boring til ventiltreet Under produksjon kan de første barrierene over produksjonsrørhengeren være en barriere lokalisert i den vertikale boringen, under pluggprofilen og over forgreningen, samt som en barriere anordnet i forgreningen. Videre, den første barrieren over produksjonsrørhengeren og lokalisert i den vertikale boringen og over forgreningen kan være en produksjonskroneventil (PSV production swab valve). En slik ventil blir betjent av operatøren (ikke sviktstenging), enten ved hjelp av en aktuator som styres av operatøren, eller mekanisk, så som ved hjelp av et fjernstyrt fartøy (ROV). En manuelt betjent stå-ved-svikt (eng: fail-in-place) hovedventil kan være anordnet i den vertikale boringen, under forgreningen. En slik ventil er også styrt av operatøren (dvs. ikke sviktstenging). Med begrepet stå-ved-svikt er det ment en ventil som verken åpner eller lukker videre etter at den har sviktet. Videre, en hovedventil kan være anordnet i den vertikale boringen, under forgreningen, mens to ventiler kan være anordnet i forgreningen. Videre, med utførelsesformen som omfatter ESP-en ovenfor, kan en ventiltrehette bli installert i den øvre delen av ventiltreet, og elektrisk og/eller optisk kommunikasjon 2 med ESP-en kan slik bli tilveiebrakt gjennom opphengingsstrengen, pluggen, et elektrisk grensesnitt mellom pluggen og ventiltrehetten, og en kommunikasjonslinje som strekker seg fra ventiltrehetten. I begrepet elektrisk kommunikasjon er inkludert elektrisk kraftforsyning. I samsvar med et andre aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt 30 en fremgangsmåte for å produsere et hydrokarbonholdig fluid fra en havbunnsbrønn, omfattende de følgende trinn: a) å senke, på en opphengingsstreng, en elektrisk nedsenkbar pumpe ned inn i et produksjonsrør som strekker seg inn i brønnen fra en produksjonsrørhenger installert i et brønnhode eller i et produksjonsrørhode; b) å henge opp den elektriske nedsenkbare pumpen, på opphengingsstrengen, 3 med en opphengingsplugg, og å installere pluggen i en pluggprofil i den øvre delen av en vertikal boring til et ventiltre landet på eller over brønnhodet, hvorved opphengingsstrengen strekker seg gjennom en åpen ventil eller ventiler i den vertikale boringen;

4 - 4 - P3886NO00-KM c) å anordne en ventiltrehette på ventiltreet, over pluggen, og å koble elektriske og/eller optiske ledere til ventiltrehetten til ledere til pluggen, for slik å etablere en elektrisk og/eller optisk forbindelse fra ventiltrehetten til den elektriske nedsenkbare pumpen. I samsvar med det andre aspektet ved den foreliggende oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten videre de følgende trinn: d) å åpne en sviktstengings-type produksjonshovedventil i en forgrening som avviker fra den vertikale boringen til ventiltreet, hvilken forgrening utgjør en del av en produksjonsstrømningspassasje gjennom ventiltreet og er anordnet under nevnte pluggprofil; e) å drive den elektriske pumpen, for slik å tilveiebringe eller 10 å øke fluidstrømning opp gjennom produksjonsrøret og produksjonsstrømningspassasjen. I samsvar med oppfinnelsen er det en åpen ventil i den vertikale boringen i en posisjon over forgreningen og under pluggen. 1 Eksempel på utførelsesform Idet oppfinnelsen er beskrevet i generelle termer ovenfor vil en ikke-begrensende beskrivelse av forskjellige utførelsesformer bli gitt i det følgende med henvisning til tegningene, i hvilke Fig. 1 er en prinsippskisse på en havbunns brønnsammenstilling i samsvar med en første utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 2 er en prinsippskisse av en havbunns brønnsammenstilling i samsvar med en andre utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 3 er en prinsippskisse av en havbunns brønnsammenstilling i samsvar med enda en utførelsesform av oppfinnelsen, hvorved sammenstillingen omfatter et produksjonsrørhode; Fig. 4 er en prinsippskisse av en havbunns brønnsammenstilling i samsvar med enda en utførelsesform av oppfinnelsen, hvorved sammenstillingen omfatter et produksjonsrørhode; Fig. er en prinsippskisse av utførelsesformen vist i Fig. 2, hvorved en ESP (ikke vist) er opphengt fra ventiltreet; og Fig. 6 er en prinsippskisse av sammenstillingen vist i Fig. 1, imidlertid med ventiltreet fjernet og med en utblåsningssikring landet på brønnhodet. Fig. 1 viser en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. En havbunns brønnsammenstilling 100 er installert på havbunnen 101. Den har et brønnhode fra hvilken et forings- rør 10 strekker seg inn i havbunnen 101. Et havbunns ventiltre 107 er festet til brønnhodet 103 med en koblingsanordning 109. Ventiltreet 107 har en vertikal boring 111 som er innrettet med brønnhodet 103 og som rager mot toppdelen av ventiltreet 107.

5 - - P3886NO00-KM 1 Inne i brønnhodet 103 er det anordnet en produksjonsrørehenger 113 fra hvilken et produksjonsrør (ikke vist) kan henge ned og strekke seg inn i brønnen. Under produksjon fra brønnen strømmer produksjonsfluid opp gjennom produksjonsrøret og inn i den vertikale boringen 111 til ventiltreet 107. Den vertikale boringen 111 til ventiltreet 107 er i forbindelse med en forgrening 11 som strekker seg horisontalt ut fra den vertikale boringen 111. Den horisontale forgreningen 11 utgjør en del av produksjonsstrømningspassasjen gjennom ventiltreet 107. Følgelig er en sviktstengings-type primær hovedventil (PMV) 117 anordnet i forgreningen 11. Som beskrevet ovenfor vil sviktstengingsventilen lukke dersom hydraulisk aktueringstrykk 10 blir mistet, og således stenge strømningspassasjen. Nedstrøms for sviktstengings-type PMV-en 117 er det også anordnet en produksjonsvingventil (PWV production wing valve) 119 i forgreningen 11. Produksjonsvingventilen 119 er også av sviktstengings-typen og vil utgjøre en reserve for sviktstengings-type PMV-en 117. Over forgreningen 11 er den vertikale boringen 111 til ventiltreet 107 forsynt med en primær kroneventil (PSV primary swab valve) 121. Denne ventilen kan være en hydraulisk betjent sluseventil eller en manuell ventil som vil være lukket under produksjon. Over PSV-en 121 har den vertikale boringen 111 en pluggprofil 123 som er innrettet til å gå i inngrep med en plugg (ikke vist i Fig. 1). Under normal produksjon vil PSV-en 121 være 20 lukket og vil utgjøre den primære barrieren mellom produksjonsfluidet som strømmer i produksjonspassasjen (boring 111 og forgrening 11) og omgivelsene. Som en andre barriere kan man enten anordne en plugg i pluggprofilen 123 eller installere en ventiltrehette på toppen av ventiltreet 107. I den venstre vingen (eng: wing) til ventiltreet 107, motsatt av2 forgreningen 11, finnes det forskjellige kanaler og ventiler tilknyttet ringrommet. Fig. 2 er en liknende prinsippskisse som illustrerer en andre utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Denne utførelsesformen er også en havbunns brønnsammenstilling 200 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Sammenstillingen er identisk med den første utførelsesformen beskrevet ovenfor med henvisning til Fig. 1, bortsett fra at en nedre produksjonshovedventil 220 (nedre PMV) er anordnet, som et tillegg, i den vertikale boringen 111 til ventiltreet 107, under posisjonen til forgreningen 11. Den nedre PMV-en 220 er, av grunner som skal bli beskrevet senere, ikke en sviktstengings-type. I stedet er den innrettet til å bli åpnet og lukket av operatøren, så som ved hjelp av hydraulisk styring 3eller med mekaniske anordning- er. De sammenlignbare komponentene i de forskjellige utførelsesformene i denne beskrivelsen er gitt korresponderende henvisningstall, bortsett fra det første sifferet. For eksempel, i denne andre utførelsesformen, som illustrert i Fig. 2, er de forskjellige 40komponentene betegnet med et

6 - 6 - P3886NO00-KM tresifret nummer, av hvilke det første korresponderer med nummereringen av utførelsesformen, så som 2 i den andre utførelsesformen. Som et eksempel er PSV-en i den første utførelsesformen (Fig. 1) angitt som 121, mens PSV-en i den andre utførelsesformen (Fig. 2) er angitt som 221. Fig. 3 og Fig. 4 viser en tredje og fjerde utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, som bortsett fra en tilført produksjonsrørhode 32, 42 (eng: tubing spool), hovedsakelig korresponderer med henholdsvis den første og andre utførelsesformen. Som vist i Fig. 3 og Fig. 4 er et produksjonsrørhode 32, 42 tilført mellom brønnhodet 303, 403 og ventiltreet 307, 407. Videre, i stedet for å lande produksjonsrørhengeren 313, i brønnhodet 303, 403, er produk- sjonsrørhengeren 313, 413 landet i produksjonsrørhodet 32, 42. Idet forskjellige utførelsesformer av havbunns brønnsammenstillingen i samsvar med oppfinnelsen er beskrevet ovenfor, vil en anvendelse av sammenstillingen nå bli beskrevet, hvorved en elektrisk nedsenkbar pumpe (ESP electrical submersible1 pump) blir anvendt for å øke strømningen gjennom produksjonsrøret. 2 ESP-assistert produksjon Fig. illustrerer brønnsammenstillingen 200 beskrevet ovenfor med henvisning til Fig. 2, innrettet for produksjon ved hjelp av en ESP (ikke vist). I pluggprofilen i den øvre delen av den vertikale boringen 211 av ventiltreet 207 er det installert en ESP plugg 227. Fra ESPpluggen 227 er det hengt et kveilerør 229. Kveilerøret 229 inneholder midler for å føre kraft og signal til ESP-en. Ved enden av kveilerøret 229 er ESP-en anordnet og innrettet til å pumpe fluid oppover gjennom produksjonsrøret (ikke vist). ESP-en er anordnet inne i boringen til produksjonsrøret. 30 Når kveilerøret 229 strekker seg gjennom ventiltreet 207 og dets vertikale boring 211 på denne måten vil den nedre PMV-en 220 og PSV-en 221 være i åpen stilling. For å forhindre at den nedre PMV-en 220 lukker seg mens kveilerøret 229 strekker seg gjennom den, er den ikke av sviktstengings-typen, som beskrevet over. Ved installasjon av ESP-pluggen 227 er en nedihulls sikkerhetsventil anordnet i produksjonsrøret, en avstand inn i brønnen, lukket. En utblåsningssikring (BOP) (ikke vist) er landet på ventiltreet 207. Så blir ESP-en, hengt på enden av kveilerøret 229, senket ned gjennom BOPen, den vertikale boringen 211 til ventiltreet, og ned inn i produksjonsrøret 3 som er hengt fra produksjonsrørehengeren 213. Ved den øvre enden av kveilerøret 229 er ESP-pluggen 227, som er låst til pluggprofilen 223 til ventiltreet 207. ESP-pluggen 227 tetter mot den vertikale boringen 211 og utgjør, sammen med den lukkete nedihulls sikkerhetsventilen, to barrierer. BOP-en blir så fjernet, og en ventiltrehette 231 blir landet og tettet til den øvre delen av ventiltreet 207. Elektriske våtkoblingskontakter (ikke vist) utgjør et elektrisk 40 grensesnitt mellom ESP-

7 - 7 - P3886NO00-KM pluggen 227 og ventilrehetten 231. En elektrisk kabel (ikke vist) strekker seg fra ventiltrehetten 231, gjennom hvilken operatøren kan styre ESP-en. Åpning av PWV-en 21 og PMV-en 217 i forgreningen 21, hvilke ventiler har blitt lukket under installasjon av ESP-en, åpner forgreningen 21 for produksjonsstrømning. 10 Det skal bemerkes at den beskrevne utførelsesformen med ESP-en også er anvendbar med den første, tredje og fjerde utførelsesformen beskrevet ovenfor, som er uten den nedre PMV-en 220 og med eller uten en produksjonsrørhode 32, 42. I tillegg kan ESP-en også være kabelopphengt. Fig. 6 illustrerer en situasjon hvor produksjonsrørhengeren 113 blir installert i brønnhodet 103. I denne situasjonen er ventiltreet 107 ikke lenger landet på brønnhodet 103. Inne i produksjonsrørhengeren 113 er det anordnet en fjernbar kabelplugg 113a. Produksjonsrørhengeren 113 er installert gjennom en utblåsningssikring (BOP) 13 landet på1 brønnhodet 103.