Overflateutstyr til coiled tubing

Coiled tubing-utstyret deles inn i overflateutstyr og nedihullsutstyr. Utstyret på overflaten skal lede coilen inn i brønnen og tette mot brønntrykket.

Det kan også utføres brønnvedlikehold med coiled tubing i brønner som er drept, det vil si at brønnen ikke produserer hydrokarboner. Brønnen er da vanligvis drept med tung saltvæske (brine), og i tillegg er det satt en mekanisk plugg i enden av produksjonsrøret.

Oppriggingen vertikalt over brønnen inneholder flere barriere-elementer. Det er vanligvis en BOP installert nærmest brønnen. Denne er hydraulisk operert med akkumulatorstøtte i tilfelle svikt på hydraulikken.

Mellom BOP og stripperne er det montert en lubrikator, som er rør som er sammenskrudd og trykktestet. I lubrikatoren er det en hurtigkobling som kan åpnes for å sette inn og ta ut verktøystrengen.

Over lubrikatoren er det montert to uavhengige barrierer (stripper). Den ene fungerer som aktivt barriere-element så lenge det er rør i brønnen, og den andre er reservebarriere (back-up). Over stripperne er injektoren montert. Den er drivkraften som skyver kveilerøret inn i brønnen og trekker det ut igjen.

På toppen av injektoren er svanehalsen montert. Den skal lede kveilerøret inn i injektoren uten at kveilerøret utsettes for store bøyekrefter.

Kveilerøret kommer fra en trommel der det spoles inn og ut ved hjelp av en guide-arm. I trommelen er kveilerøret koblet i kjernen, slik at væske kan pumpes inn fra utsiden til innvendig i kveilerøret.

Bak kveilerøret er kontrollenheten, der operatøren sitter og styrer kveilerørsoperasjonen.

Til å drive trommelen, injektoren og barrierene er det en egen hydraulisk «power unit» (HPU) som kobles opp med hydraulikkslanger til hver komponent.

Kveilerøret spoles på en trommel. For at kveilerøret ikke skal utsettes for ekstrem bøyekraft, har trommelen en stor kjernediameter. Kjernediameteren varierer med dimensjonen på røret; jo større rørdimensjon rør, desto større kjernediameter. Når kveilerøret har liten dimensjon, er det plass til lengre lengde med rør på trommelen. Kjernediameteren skal minimum være 48 ganger kveilerørets ytre diameter.

Det er ønskelig å ha en rørlengde tilpasset oppdraget, slik at pumpefriksjonen gjennom kveilerøret blir minst mulig. Tromlene kan leveres med lengder opp mot 10 000 meter rør.

Kveilerøret kobles gjennom kjernen til pumpeutstyret på overflaten. Der går det et rør til en svivel (high pressure fluid svivel), som er festet på trommelens senterakse. Dette kalles injeksjonspunktet. Når trommelen roterer, står den ytre delen av svivelen i ro, slik at overflateslanger og -rør ikke blir vridd. I utgangen fra trommelen er det også en enveisventil. Denne skal hindre utstrømning av væske eller gass fra brønnen hvis det oppstår lekkasje i kveilerøret i brønnen. Fra utgangen av svivelen går det slanger og rørkoblinger (chiksan) til manifold og pumpesystemene på overflaten.

I forkant på trommelen, der kveilerøret spoles av trommelen, er det montert en spole-guide, som også teller metrene som spoles inn og ut av trommelen. Telleverket er koblet til en datamaskin som logger kjørte meter. Kveilerøret kappes når det oppnår maks levetid i henhold til fabrikantens informasjon. Levetiden beregnes ut fra hvor mange ganger det har blitt spolet inn og ut, og hvor mye trykk det er utsatt for i brønnen. Den beregnede levetiden inkluderer en sikkerhetsfaktor for å hindre at det oppstår brudd i røret når det er i brønnen.

På en aksling i senter av trommelen er det montert en hydraulisk hjelpemotor. Motoren står vanligvis plassert på motsatt side av injeksjonspunktet. Motoren brukes til å rotere trommelen når røret spoles av og på. Når kveilerøret kjøres inn i brønnen, roteres trommelen sakte, og rotasjonen skal kun brukes til å holde strekk i kveilerøret mellom trommelen og injektoren. Røret må holdes i strekk for å unngå at det bøyes. Når kveilerøret trekkes ut av brønnen, roteres trommelen i en samkjørt fart med injektorens kjørehastighet.

Trommelen skal også ha et bremsesystem som automatisk bremser trommelen dersom hydraulikken til utstyret svikter.

Kveilerør produseres i mange forskjellige dimensjoner og materialkvaliteter alt etter hvilke brønnforhold de skal passe til. I brønner med H2S og CO2 må stålet ha en legering som hindrer at det blir sprøtt. I andre tilfeller skal store volumer pumpes. Da må coil med større ID brukes.

De største dimensjonene brukes kun til spesialoppdrag eller som produksjonsrør.

Produksjon av coil tubing-rør blir gjort ved at lange remser med tynne stålplater rulles sammen og sveises på langs. Sveisen slipes ned på utsiden, slik at den ytre diameteren er i henhold til dimensjonen på røret.

Kveilerøret utsettes for slitasje både innvendig og utvendig. Innvendig påvirker kjemikalier og faste stoffer (sandpartikler) overflaten, slik at godstykkelsen i røret kan bli tynnere. Utvendig vil bøyingen av kveilerøret svekke godset i røret når det kjøres inn og ut på trommelen, over svanehalsen, og inn i injektoren. Også skyv- og drakrefter gjennom stripper og injektor er en belastning på røret.

Røret inspiseres jevnlig. Da måles ytre diameter for å sjekke om det er blitt tynnere gods og om røret er deformert til oval form. Samtidig sjekkes overflaten for erosjons- og korrosjonsskader i godset.

Kveilerøret skyves inn i brønnen med en injektor. Injektoren består av motorene, kjedene og gripeblokkene som kjører kveilerøret fram og tilbake i brønnen.

Det er to hydraulisk opererte motorer som sviver motsatt vei i forhold til hverandre, slik at de leder kjedene i samme retning. Det er også en girboks som skifter retning på motorene, og som fordeler trekkmoment og hastighet på motorene.

På hver av motorene er det et kjede (chain) som også går rundt to tannhjul for å danne en sirkelbevegelse. Kjedene drives av motorene for å bevege kveilerøret opp eller ned i brønnen.

På kjedene er det montert gripeblokker (gripper blocks) som er formet som en C, slik at de passer inn på halvdelen av kveilerørets ytre diameter. Der kjedene møtes i senter av injektoren, klemmes gripeblokkene mot kveilerøret og skyver det i den retningen som motoren driver det. Gripeblokkene klemmes enkelt inn på kjedet og kan skiftes ut til andre dimensjoner eller byttes ut dersom de blir utslitt.

For at gripeblokkene skal holde godt rundt kveilerøret, presses de to kjedene mot hverandre av en hydraulisk operert plate (skate) som ligger bak hver av kjedene. Platen ligger bak flere ledd med gripeblokker, slik at det gis en større gripeflate mot kveilerøret og hydraulisk klemkraft på gripeblokkene.

På toppen av injektoren står det en buet lederamme (guide arch) som skal føre røret fra trommelen inn i injektoren. Lederammen kalles svanehals på norsk og gooseneck på engelsk.

Svanehalsen skal gi kveilerøret en fin bue inn mot brønnen, slik at ikke kveilerøret blir bøyd over flytegrensen til stålet. Det må unngås, fordi det kan skade røret så mye at det begynner å sprekke og lekke.

Svanehalsen er dimensjonert i forhold til dimensjonen på kveilerøret. Kveilerør med stor diameter er mindre fleksible og vanskeligere å bøye inn mot brønnen enn kveilerør med mindre diameter. Derfor må svanehalsen for større kveilerør ha større radius.

Radiusen på svanehalsen skal minimum være 48 ganger kveilerørets diameter. 1 ½” kveilerør bruker svanehals med radius 1,8 meter.

I svanehalsen er det montert ruller som lar kveilerøret gli lett over buen. På noen punkter i buen er det også montert holdere for kveilerøret, som holder det inn i buen. Dette er for at det ikke skal skli til siden eller opp over buen. Holderne kan åpnes manuelt ved behov.

Vinkelen på buen kan endres noe i forhold til hvor høyt eller lavt trommelen plasseres. Det kan gjøres mekanisk eller hydraulisk.

Det er et krav i NORSOK standard D-010 at det skal være to uavhengige barrierer i forbindelse med kveilerørsarbeid på en komplettert brønn.

Når CT rigges opp på en komplettert brønn, bygges barriere-elementene oppå hverandre. Øverst står to stripperbokser som er aktive barrierer (dynamiske) under brønnintervensjon. Nedenfor står coiled tubing BOP. BOPen brukes dersom stripperen lekker og skal vedlikeholdes, når brønnen er stengt, eller når kveilerøret skal henges av eller kuttes.

BOPen er den sekundære barrieren i opprigget og står plassert under stripperboksene. CT BOP brukes når kveilerøret er trukket ut av brønnen og brønnen skal stenges, og dersom det oppstår lekkasje i stripperelementene, som er den primære barrieren.

CT BOP er bygget på samme måte som en driling BOP, men er betydelig mindre i dimensjon, opp til 7 1/16” ID.

Trykkratingene for en CT BOP er opp til 15000 PSI.

Innvendig i en trippel BOP er det en tetteventil (blind ram) øverst som stenger brønnen når det ikke er kveilerør i BOPen. Det er en ramventil (pipe ram) i midten som kan stenge rundt røret. Nederst er det en slipsventil (slip ram) som kan holde det kuttede røret, slik at det ikke raser ned i brønnen. Tetteventilen er også en kutteventil (shear) som kan kutte kveilerøret.

Dersom BOPen er en quad (fire ventilblokker), har den en tetteventil i toppen som kan stenge når det ikke er kveilerør i brønnen (blind ram). Den har også en kutteventil (shear ram) i en egen ventilblokk.

Stripperboksene er uavhenginge av hverandre. Stripperboksen inneholder to C-formede tetninger som klemmes rundt kveilerøret når det er i bevegelse.

Den øvre stripperen er alltid lukket rundt kveilerøret når røret er i brønnen. Den er montert rett under injektoren. Dette er fordi det ikke skal oppstå bøyning i kveilerøret (buckling) mellom injektoren og stripperen på grunn av friksjonen fra stripperelementer når røret kjøres inn i brønnen.

Den nedre stripperboksen er sekundær og blir aktivert når den øvre skal vedlikeholdes eller elementet skal skiftes. Da stenges den nedre stripperen og en piperam i BOPen for å opprette to barrierer under vedlikeholdsjobben (skifte av stripper).

Safety head er en kutte- og stengeventil som monteres på toppen av brønnen (ventiltreet). Den kan kutte både kveilerør og verktøystrengen ved behov. I tillegg kan den tette mot brønnen når den lukkes.

Lubrikatoren består av flere rør som er montert sammen som en rørforlengelse av brønnen. Den brukes til å sette inn og ta ut verktøystrengen som skal kobles sammen med kveilerøret.

Lubrikatoren skal stå over to barrierer i brønnen. Lengden bestemmes ut fra hvor lang verktøystreng som skal brukes.

Lubrikatoren monteres over safety head på ventiltreet på tørre brønner, eller på toppen av Workover riser for havbunnsmonterte brønner. Dersom det er nødvendig å bygge høyde gjennom flere dekk, kan det monteres riser-rør over ventiltreet under lubrikatoren. CT BOP monteres under lubrikatoren.

Lubrikatoren åpnes og lukkes med hurtigkobling (hydraulic quick union) som er trykkgodkjent for bruk på levende brønner. Når lubrikatoren skal åpnes, må ventiler mot brønnen under lubrikatoren stenges, og trykket innvendig slippes ut før hurtigkoblingen kan frigjøres.

Når lubrikatoren er sammenskrudd, er dette en del av overflate-utstyret der brønntrykket vil komme opp til stripperelementene. Lubrikatoren må derfor lekkasjetestes sammen med resten av overflateutstyret. Det fylles væske i overflate-utstyret via en kobling i lubrikatoren. Dette injeksjonspunktet er også koblet til en trykktestpumpe når overflate-utstyret lekkasjetestes.

Hydraulisk trykk leveres til injektoren, trommelen, BOP og strippere. Trykket genereres ved hjelp av dieselmotorer som er satt inn i en godkjent offshore container. I konteineren er det også montert hydraulikktank, kjøling for dieselmotoren, slanger og styringspanel. Motorens avgasser, gnister og støy skal reduseres i henhold til kravene i NORSOK-standarden.

I pakken er det også akkumulatorflasker som lagrer reservetrykk i tilfelle dieselmotoren svikter. Akkumulatortrykket kan brukes til BOP og stripper for å sikre brønnen inntil dieselmotoren er tilbake i drift.

Fra powerpacken går det hydraulikkslanger til mottakerne. Noen typer har motordrevne hydraulikkslange-tromler.

Styringspanelet er montert innvendig i en mobil styringskontainer. Der styrer operatøren det hydrauliske overflateutstyret og overvåker signaler fra BHA. I tillegg er det et kontrollpanel som viser vekten på BHA, trekkraften som brukes i injektoren og trykk i brønnen ved BOP.

Kommunikasjonen mellom styringspanelet og hydraulikksystemene er elektrohydraulisk og elektropneumatisk.