Stigerørets bevegelser i havet

Riseren er forbindelsen mellom brønnen på havbunnen og riggen eller skipet på havets overflate. Den kan være opp mot 3000 meter lang. Riseren består av mange rør og noen fleksible ledd som er montert sammen.

• Riseren må tåle horisontale og vertikale bevegelser mellom riggen og havbunnen.
• Flex-jointen gir bevegelsefrihet i horisontal retning.
• Slipjointen gir bevegelsesfrihet i vertikal retning.
• Riser tension-systemet holder riseren i strekk selv om riggen beveger seg opp og ned.

For å kompensere for fartøyets vertikale, sideveis- og rotasjonsbevegelser i havet må riseren være bevegelig. En stiv og ubøyelig riser kan lett få brudd på grunn av belastningene den utsettes for, derfor må vi ha fleksible ledd som reduserer belastningene.

1. Et skip som er koblet på brønnen, må justere seg i forhold til vind-/bølgeretning. Det betyr at det snur seg i forhold til brønnen på havbunnen.
2. En flyterigg blir påvirket av vind og strømninger i havet og må hele tiden kompensere for bevegelsene.

Begge innretningene må holde seg stabilt på stedet over brønnen ved bruk av dynamisk posisjonering (DP). Likevel kan det være litt avvik fra senterlinjen over brønnen underveis i operasjonen.

Riseren er koblet til en flex-joint i øvre del like under diverter og en flex-joint i nedre del like over BOP. Flex-jointene skal kompensere for de horisontale bevegelsene, slik at riseren ikke blir ødelagt. I havområder med sterke strømninger er det vanlig å plassere en flex-joint i midtre seksjon (intermediate flex joint). Denne flex-jointen vil redusere kreftene som virker på riseren når riseren er frigjort fra BOP-en og fremdeles henger under fartøyet.

En flex-joint er laget slik at den kan håndtere sideveis avvik fra senterlinjen opp til 10 grader. Flex-jointen har en innvendig tetning (pakning) som sørger for at det ikke lekker borevæske ut i havet. Tetningen er utsatt for mye slitasje på grunn av de konstante bevegelsene og må ofte vedlikeholdes.

Slipjoint er et todelt ledd som kompenserer for vertikale bevegelser i havet. Slipjointen består av to rør av ulik dimensjon. Det ene røret står inni det andre. Det indre røret tilhører øvre del av riseren som er festet i riggen. Røret følger riggens bevegelser opp og ned i sjøen, mens det ytre røret blir stående i ro. Slipjointen hindrer at riggens vertikale bevegelser overfører strekk- og kompresjonskrefter til BOP-en og brønnhodet.

Innvendig i slipjointen er det et tetningselement (slip joint packer) mellom de to rørene som hindrer boreslam fra å lekke ut i sjøen.

Slipjointen er montert så langt oppe i riseren at den ytre delen står over havoverflaten.

Slipjointen kan gli opp og ned til sammen 15–16 meter. Det kalles slaglengden eller stroke på engelsk. Dersom det er utstyr innvendig i riseren som går til bunnen i brønnen, må aktivitetene stoppes ved 4–6 meters bølgehøyde for å unngå skade på dette utstyret.

Utstyr som kjøres innvendig i brønnen (f. eks. borestrengen), er koblet til eget kompenseringsutstyr (drillstring compensator) i boretårnet. Den kan ikke kompensere for mer enn ca. 4 meters bølgebevegelse. Dersom bølgehøyde blir større, må utstyret trekkes litt opp i brønnen og operasjonen vente på bedre bølgeforhold.

Fra riggen går det flere slanger på utsiden av riseren. De skal lede hydraulikkvæske og borevæske til den nedre enden av riseren. Disse kalles hjelpelinjer eller auxiliary lines på engelsk. Slangene henger med slakk, slik at de ikke blir skadet av riggens bevegelser i forhold til riseren. De går på utsiden av riseren ned til slipjointen. Der kobles slangene over til rør som er montert på utsiden av slipjointens nedre del og videre på utsiden av riseren ned til BOP'en. Påkoblingspunktet for slangene til rørene kalles auxiliary line termination point.

Innvendig i hjelpelinjene går det hydraulikkvæske til BOP'en og ekstra borevæske til riserens nedre del (mud boost line).
Ved den nedre flex-jointen går rørene inn i slanger igjen, slik at riserens sideveis bevegelser ikke skader forbindelsen til overflaten.

Riseren består av en øvre del, som er festet til riggen, og en nedre del som er montert på LMRP/BOP. Skillet går i de to delene i slipjointen. Den nedre delen er den lengste, ettersom den går fra havbunnen til over havoverflaten. Det er den ytre delen av riseren.

Selv om det monteres oppdriftselementer på riseren, er det ikke nok til å holde den oppreist og stabil i sjøen. Det betyr at den nedre delen av riseren også må festes i riggen. Til dette bruker vi riser tension system, som både holder riseren i strekk og kompenserer for riggens vertikale bevegelser.

Kobling mellom riser og rigg

Riser tension-systemet er koblet til riseren i en tension-ring som er montert i den ytre delen av slipjointen. I tensionringen er det koblingspunkt for strekkordningen, det kan være fra 6 til 16 wirefester (WRT – Wire Riser Tensioner), eller systemet kan være direkte koblet til 2–6 hydrauliske sylindre (DAT – Direct Acting Tensioners).

Vertikal kompensering for strekksystemet

Systemene er laget slik at de kan holde strekk-krefter fra ca. 900 tonn til 2 200 tonn. Festet fra tension-ringen går opp på riggen til et kompenseringssystem som drar inn og slipper ut wire eller sylinderlengde etter riggens bevegelser. Kompenseringssystemet er datastyrt og følger bølgebevegelsene. Når riggen går opp med bølgetoppene, slipper kompenseringssystemet ut lengde til sylinder/wire. Når riggen går ned i en bølgedal, trekkes kompenseringssystemet inn. Dette gjør at den ytre delen av riseren blir stående i strekk på toppen av brønnen hele tiden, mens den indre delen av riseren følger riggens bevegelser opp og ned.

Selve strekkfunksjonen kan være en kombinasjon av wire med hydrauliske sylindre (WRT), eller kun hydrauliske sylindre (DAT).
WRT-systemet består av flere hydrauliske sylindre som er montert på riggen med wireskive (hjul) på toppen. En wire som er festet i tensionringen på slipjointen, går over hjulet og festes til riggen. Når sylinderen strekkes ut, vil wiren dra strekk i riseren, og når sylinderen trekkes sammen, slakkes strekket på riseren. Wirens bevegelse medfører mye slitasje og krever nøye og regelmessig vedlikehold. WRT-systemet har vært vanligst i bruk, men DAT-systemet er godt etablert i markedet på nyere rigger.

DAT-systemet består av store hydrauliske sylindre som er koblet direkte i tension-ringen på riseren. Når riggen beveger seg oppover, vil sylindrene kompensere mot riseren ved å strekke ut sylinderen, og når riggen beveger seg nedover, trekker sylinderen seg sammen. Slaglengden på sylindrene er ca. 15 m, det vil si maks 7,5 meter i hver retning.

Trykket i systemet kan justeres slik at det holdes riktig og konstant strekk på riseren. Hydraulikkvæsken i sylindrene består av en blanding av glykol og vann, og et system med 6 sylindre har ca. 30 000 liter hydraulikkvæske. Fordelen med DAT-systemet er at det krever mindre overvåkning og vedlikehold, og det krever mindre plass på dekk, ettersom sylindrene går ned i moonpoolen til slipjointen.

I operasjonsprogrammet for brønnaktivitetene planlegges det med en grenseverdi på slaglenden som er vesentlig kortere enn maksgrensen på tension-systemet.