Fagstoff

Havbunnsutstyret

Publisert: 19.01.2017, Oppdatert: 13.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Havbunnsramme på Ormen Lange-feltet. Modell.Havbunnsramme på Ormen Lange-feltet 

Havbunnsinstallasjoner kan bestå av bunnramme, ventiltre, manifold og prosessanlegg. I tillegg monteres egne moduler for kommunikasjon og styring av havbunnsanlegget. Ventiltreet og manifolder monteres enten inni en havbunnsramme (template) eller plasseres frittstående (satellite) på havbunnen.

Bunnramme- og klyngeløsning

Forbindelsen mellom ventiltreet og manifolden på havbunnen kan variere fra felt til felt. Feltutbyggingen kan være i tillegg til andre løsninger (installasjoner på feltet), eller en full havbunnsutbygging. Avhengig av hvor stort reservoaret er og hvordan det skal produseres, velges det klyngeløsning (cluster) eller store havbunnsrammeløsninger (template).

Klynger (cluster) består av frittstående satellittbrønner som kobles til en frittstående manifold. Det er større avstand mellom brønnene, og mellom brønnene og manifolden, enn i en template løsning.

En havbunnsramme (template) er en samlestasjon med plass til flere ventiltrær som er koblet opp til en manifold innenfor rammen.

Utstyr som monteres i en template

Brønnhodene som samles i bunnrammen er plassert i ytterkantene, og manifolden vanligvis montert i senter. Det gir best mulig plass til ventiltrærne som er knyttet sammen med manifolden. I manifolden er det ventiler som kan isolere hver enkelt brønn, slik at den ikke produserer sammen med de andre brønnene.

På templatemanifolden monteres rør som fører produsert væske (olje/gass) til overflaten direkte eller via en oppsamlingsmanifold dersom det er flere templates i området. Disse kalles spool eller well jumper. De ligger på havbunnen, eller står opp fra havbunnen med vertikale koblinger (connector) mellom manifoldene.

Cluster-brønner (klyngeløsning)

I klyngeløsninger (cluster) er avstanden mellom ventiltre og manifold mye lengre. 20–50 meter er ikke uvanlig, men det kan også være over tusen meter mellom en satelittbrønn og manifolden den knyttes til.

  Subsea Manifolds (installasjon av manifold for klyngebrønner)

Også her er det spool som fører produsert væske (olje/gass) fra ventiltreet til manifolden for clusteret. Fra manifolden går det rør som fører produsert væske (olje/gass) til overflaten direkte eller via en oppsamlingsmanifold.

Ventiltre

Havbunnsmonterte ventiltrær kalles våte ventiltrær. Innvendig er våte ventiltrær bygd på samme måte som tørre ventiltrær med hovedventiler, choke og ringromsventiler. Ventiltreet brukes til å stenge brønnen og gi tilgang for brønnservice. Det er konstruert som en modul som i tillegg til ventilene, består av kommunikasjons- og styringsmodul. Det gjør disse ventiltrærne mye større enn de som monteres på overflaten (tørre ventiltrær).

På ventiltremodulen er det montert utvendige styringspanel som kan opereres ved hjelp av en ROVFjernstyrt undervannsfarkost (ROV, fra engelsk Remotely Operated Vehicle) er en robot som blir fjernstyrt fra kontrollrom på skip eller plattform. ROV brukes til kartlegging av havbunn, inspeksjon, vedlikehold og reparasjon av havbunnsinstallasjoner og lignende. Den kan operere ned til ca. 3000 meter og i helt spesielle tilfeller ned til 7000–8000 meter. Fjernstyrte undervannsfarkoster utfører i dag mange oppgaver som før krevde dykkere. Operatøren som flyr en ROV, kalles pilot. i forbindelse med installasjon og vedlikehold. Det er også mulig å stenge produksjonsstrømmen fra hver enkelt brønn på bunnrammen.

Ventiltreet kan installeres og trekkes av brønnen etter behov. De kobles til brønnhodet ved hjelp av H4-koblingen.

Til ventiltreet er det montert en flow module som kalles bromodul. Den danner forbindelse mellom ventiltreet og manifolden, og ble utviklet for å flytte sentrale slitekomponenter ut av ventiltreet. Det er utviklet flere ulike modeller etter hvert som kravet til økt instrumentering og lettere vedlikehold gjorde seg gjeldende. Dersom det i løpet av produksjonstiden oppstår en feil på noen av instrumentene på modulen, kan de byttes uten at vi må trekke treet.

På bromodulen monteres strupeventil (choke), flerfasemåler, sandsensor samt trykk- og temperaturfølere og erosjonsprobe. Særlig choken kan være en slitedel som må skiftes fra tid til annen, avhengig av hvor mye sand som blir produsert fra brønnen. En slik utskiftning kalles «kald intervensjon», og operasjonen kan gjøres fra et lettere intervensjonsfartøy.

På grunn av høy temperatur i brønnstrømmen sammenlignet med den ytre temperaturen på havbunnen, vil stålet i ventiltreet og bromodulen ekspandere når produksjonen starter. Ventiltreet er stivt, mens bromoduler har fleksible ledd og rørdeler. Det er viktig at denne ekspansjonen fanges i den fleksible delen av systemet, slik at det ikke oppstår sprekker i konstruksjonen.

Forbindelse til ringrommet

Ringrommet overvåkes på alle brønnene. Tilgangen kan brukes til trykk- og temperaturovervåkning og til sirkulasjon av væske i forbindelse med brønnvedlikehold. I det våte ventiltreet er det ventiler som gir tilgang til A-ringrommet mellom produksjonsrøret og det siste fôringsrøret.

For brønner som har ventiltre montert på en installasjon over vannet (tørt ventiltre), er det vanlig å overvåke (monitorere) flere av ringrommene i brønnen. Det vil si både A-ringrommet mellom produksjonsrør og innerste fôringsrør og B som er ringrommet utenfor.

På en havbunnsbrønn overvåkes kun A-ringrommet, men det er signaler om at også B-ringrommet skal overvåkes for å holde oppsyn mot lekkasjer i brønnkonstruksjonen.

Ventilplassering i horisontalt og vertikalt ventiltre. Illustrasjon.Plassering av hovedventiler, serviceventiler og ringromsventiler i horisontalt og vertikalt ventiltre. Her er PMV – Production Master Valve, PWV – Production Wing Valve.

Forskjellen mellom horisontalt (HXT) og vertikalt (VXT) ventiltre

Det er stor teknisk forskjell på det horisontale og det vertikale ventiltreet. Det vertikale ventiltreet har hovedventilene montert i senter av ventiltreet, vertikalt over brønnens topp. I det horisontale ventiltreet går produksjonsløpet ut i siden fra kjernen, og ventilene er montert i produksjonsløpet på utsiden av ventiltreet.

I det horisontale ventiltreet henges produksjonsrøret innvendig i kjernen, mens det henges og festes i brønnhodet under det vertikale ventiltreet. Det betyr at for den horisontale ventiltreløsningen må ventiltreet først monteres, før produksjonsrøret kan installeres i brønnen.

Dersom brønnen skal overhales eller rekompletteres, slik at produksjonsrøret må trekkes, må det vertikale ventiltreet fjernes før produksjonsrøret kan trekkes. Den nye kompletteringen installeres i brønnen før ventiltreet kan settes tilbake. I den horisontale løsningen kan ventiltreet bli stående under rekompletteringen, og produksjonsrøret trekkes og kjøres inn gjennom ventiltreet.

Manifold

Manifolden er en samling av hovedløp og sideløp, ventiler og rør. Inn til manifolden kommer det rør fra hver enkelt brønn. Ut fra manifolden går det et hovedrør som kalles produksjonsrør. I produksjonsrøret går olje og gass videre til separasjon og mottak på land eller om bord i en installasjon på feltet.
Ventilene i manifolden brukes for å stenge for noen brønner og åpne for andre brønner.

Manifolden samler produksjonen fra flere produksjonsbrønner på havbunnsrammen. I Nordsjøen er det vanlig med en ramme med plass til fire brønner og en manifold. Noen felt har manifolder som samler brønnstrømmen fra åtte brønner, som Ormen Lange, eller ti brønner som Snorre. Klyngeløsninger kan ha flere brønner tilknyttet en frittstående manifold (cluster manifold).

Fra manifolden går produksjonsrøret til en plattform, en FPSO, eller til land. Det er vanlig med ett eller to produksjonsrør (flow lines). På Vegafeltet er det brukt et 10 tommers produksjonsrør opp til Gjøa-plattformen.
På Ormen Lange gassfelt er det to 30 tommers produksjonsrør som ligger på havbunnen og føres 120 km inn til Nyhamna på Aukra utenfor Molde. Som transporthjelp til den enorme avstanden brukes turbiner for gassen.

Kobling mellom template, produksjonsrør og manifold på havbunnen

Det er ikke tilbakeslagsventiler i manifoldmodulen. For å hindre kryssproduksjonKryssproduksjon er når en brønn har høyere trykk enn en annen, slik at produsert væske går ned i lavtrykkbrønnen i stedet for videre inn i produksjonsrøret. Kryssproduksjonen skjer i møtepunktet mellom brønnene (manifolden) før videre transport til produksjonsrøret. For å hindre kryssproduksjon kan man strupe produksjonen fra høytrykksbrønnen foran manifolden. fra en brønn til en annen, brukes choke på bromodulen før manifolden. Der kan produksjonstrykket (wellhead pressure) reguleres fra hver enkelt brønn, slik at vi får tilnærmet likt trykk fra alle brønnene inn til manifolden. 

Tilkoblingspunktene på manifolden kalles hub. Det finnes en hub for hver brønn samt en eller to hubs for ett eller to produksjonsrør opp til plattform eller FPSO.

Manifolden på en bunnrammeløsning har også en hub for styrekabel (umbilical). Den kan også ha hub for kjemikalieinjeksjon i brønnen og MEG-linje. Injisering av MEG (frostvæske) hindrer dannelse av hydrater (is) i ventiltre og produksjonsrør.

Flerfasemåler

Flerfasemåler. Illustrasjon.   

I produksjonsrøret kommer en miks av olje, gass, vann og sand. En sandsensor på bromodulen overvåker sandproduksjon. I tillegg trenger vi et instrument som sier noe om hvor mye olje, gass og vann som kommer fra brønnen. Det er dette vi bruker flerfasemåleren til. Her bruker vi volummåling kombinert med stråling med en radioaktiv kilde (Cesium 137) og mikrobølgeteknologi til å bestemme volumet av de ulike fasene olje, gass og vann.

Separasjonsanlegg

Fra produksjonsbrønnene kommer det en blanding av olje, gass og vann, flerfaseproduksjon. Oljen skilles fra vann og gass i et separasjonsanlegg. Som oftest ligger prosessanlegget på en plattform eller på land, men noen få felt har også montert separatorer på havbunnsanlegget.

 

Tordis-feltet har et subsea prosessanlegg der vann blir skilt fra olje og gass. Vannet injiseres tilbake i reservoaret, mens olje og gass blir sendt til Gullfaks C-plattformen for videre prosessering.

Kompressor og pumper

Trykket i reservoaret driver produksjonen opp fra brønnen gjennom ventiltreet, bromodulen og manifolden, og gjennom produksjonsrøret fra manifolden til produksjonsenheten. Når reservoartrykket blir for lavt for slik produksjon, kan det monteres en kompressormodul eller pumpestasjon på havbunnen for å hjelpe strømmen av gass og olje videre i rørene fram til mottaket.

På oljefelt brukes det pumper i brønnen eller på havbunnen nær brønnene. Pumpene øker trykket i oljen og gjør at mer olje kan transporteres fra brønnen til produksjonsanlegget. Det gjør transporten lettere og øker levetiden for brønnen. Slik økes utvinningsgraden for feltet.

For å komprimere og øke trykket i gass brukes havbunnsmontert gasskompressor. Kompressoren plasseres i produksjonsstrømmen nær brønnen. Trykkøkningen øker levetiden på brønnen og øker utvinningsgraden for feltet. Denne teknologien er fremdeles i en tidlig utviklingsfase. På norsk sokkel er det installert to slike gasskompressorer; på Åsgard- og på Gullfaksfeltet.

Åsgard subsea kompressor. Foto.Åsgard undervannskompressor