Vertikale og horisontale ventiltrær

Historien til vertikale og horisontale ventiltrær

Det første ventiltreet som ble utviklet var vertikalt og tørt. Vertikale ventiltrær kjennetegnes ved at hovedventilene står inni den vertikale delen av produksjonsløpet i senter av ventiltreet. Når vi bruker dette ventiltreet, må vi først henge av øvre komplettering i brønnhodet og deretter sette ventiltreet oppå brønnhodet. På norsk sokkel er de fleste produksjonsrørene 5 tommer eller mindre til denne typen ventiltre.

På midten av 90-tallet ble det utviklet horisontale ventiltrær. Det horisontale ventiltreet har hovedventilen plassert i sideløpet ut fra ventilen. Det betyr at vi ikke må gjennom hovedventilen når vi går inn i brønnen med brønnserviceverktøy.

Horisontalt ventiltre monteres på brønnhodet før vi kjører øvre komplettering med tubing hanger. Det er derfor mulig å trekke produksjonsrøret for vedlikehold uten å trekke ventiltreet. Innvendig i det horisontale ventiltreet kan vi henge av 7” produksjonsrør, og det er i tillegg plass til 2” ringromsløp.

Fordelene som forsvant

7” produksjonsrør medfører en dobling i produksjonskapasiteten sammenliknet med et 5” produksjonsløp. Dette er fordi strømningsarealet (A=πr2) er dobbelt så stort for et 7” produksjonsrør som for et 5” produksjonsrør. I et godt reservoar vil brønnproduksjonen bli tilsvarende større.

Den høye produksjonskapasiteten og enkel tilgang for å vedlikeholde/skifte produksjonsrør medførte at horisontale ventiltrær ble den foretrukne løsningen på norsk sektor. I ettertid har det vist seg at det er sjelden at produksjonsrøret blir trukket uten at ventiltreet også trekkes, og dermed er denne fordelen med horisontalt ventiltre borte.

I den senere tid er det også utviklet vertikale trær med 7” produksjonsrør. Sammenliknet med horisontale trær har disse nye trærne enklere vedlikeholdsløsninger, og det spares en tur med BOP under installasjon. Tid er penger, og et BOP-run spart, er penger spart! Dette gjelder spesielt på dypvannsfelt. De nye vertikale trærne er derfor på vei inn igjen på norsk sokkel.

Likevel vil horisontale trær leve lenge enda, siden nær alle brønnene på norsk sokkel siden 1995 er utstyrt med horisontale trær. Levetiden på et ventiltre er som regel 25–30 år.

Oppbyggingen av vertikale ventiltrær

Et vertikalt ventiltre (Vertical Xmas Tree), VXT, monteres på brønnhodet etter at produksjonsrøret er montert i hengeren i brønnhodet.

Løpene i senterblokken er et 5″ produksjonsløp og et 2″ ringromsløp.

Barriereventilene i produksjonsløpet kalles Production Master Valve (PMV) og Production Swab Valve (PSV). PMV er montert nederst i treet, før utløpet til vingblokken. Dette er en hydraulisk operert ventil, og er den første barrieren i produksjonsløpet i treet.

Produksjonsløpet føres ut i vingblokken og videre til strupeventilen i bromodulen. Production Wing Valve (PWV) er plassert i vingblokken.

Ventil nummer to i produksjonsløpet er en serviceventil, Production Swab Valve (PSV). Den er plassert over utløpet til ving-blokken. Ventilen er første barrieren i serviceløpet. På toppen av ventiltreet er det et ventiltre-lokk, tree cap (TC). Lokket er et høytrykkslokk og er barriere nummer to i serviceløpet.

PMV og PWV brukes for å stenge produksjonsløpet ved produksjonsstans, vedlikehold eller ukontrollert produksjon. PSW brukes i forbindelse med vedlikehold.

I ringromsløpet kalles ventilene i senterblokken Annulus Master Valve (AMV) og Annulus Swab Valve (ASV). Annulus wing valve (AWV) er montert i ringromsblokken.

Ringromsløpet føres ut i ringromsblokken og koples opp mot servicelinjen i umbilical. Gjennom servicelinjen i umbilical er det mulig å sirkulere inn drepevæske dersom det er behov for å drepe brønnen for tyngre vedlikehold.

En tversoverlinje forbinder ringroms- og produksjonsrør. Denne linjen inneholder en ventil, Cross-Over-Valve (XOV), som er stengt under vanlig produksjon. Når ventilen åpnes, er det mulig å blø av en eventuell lekkasje i ringrommet inn i produksjonsrøret, slik at vi unngår farlige trykkoppbygninger i ringrommet.

Det er også mulig å injisere tung væske (kill fluid) fra servicelinjen via ringromsvingeventil og gjennom XOV inn i brønnen for å drepe en ukontrollert produksjonbrønn.

Ved behov kan det injiseres kjemikalier gjennom umbilical og XOV til ringrommet eller til produksjonsrøret. Kjemikalieinjeksjonventiler er som oftest plassert før Production Wing Valve.

Det er plassert et dobbelt sett med trykk- og temperatursensorer mellom ventilene både på produksjonssiden og ringromsiden.

Oppbyggingen av horisontale ventiltrær

Horisontale ventiltrær monteres før produksjonsrør og -hengeren. Produksjonsrørhengeren (tubing hanger) er derfor plassert innvendig i toppen av ventiltreet.

Det er ingen ventiler i den vertikale delen av produksjonsløpet. Production master valve (PMV) er montert i det horisontale produksjonsløpet i senterblokken. Vingventilen (PWV) er montert i vingblokken som for vertikale trær.

Siden det ikke er ventiler i det vertikale produksjonsløpet, etableres barrierene i serviceløpet ved hjelp av plugger og intern høytrykks-trelokk (Tree Cap).

Pluggene kalles wireline-plugger eller kroneplugger. Disse pluggene kan settes på flere måter, avhengig av designet til ventiltreet. Det brukes enten to plugger som barrierer, eller en plugg og en tree cap.

På toppen av treet er det et påkoplingspunkt (re-entry hub) hvor det kan koples til vedlikeholds- og wirelineutstyr. Over det settes et beskyttelseslokk. Dette er et enkelt lavtrykkslokk som blir installert ved hjelp av ROV. Lokket er ikke en barriere.

Tilgangen til ringrommet er plassert under produksjonsrørhengeren. Annulus master valve er plassert ved siden av produksjonsrørhengeren.

På samme måte som for vertikale ventiltrær kan det injiseres drepevæske eller kjemikalier gjennom umbilical inn i produksjonsløpet via ringrimsvingeventil og XOV. Kjemikalier injiseres under tree cap.

Det er trykk- og temperatursensorer på selve treet mellom ventilene både på produksjon- og ringromsiden.