Vertikale og horisontale ventiltrær
I 1981 fikk vi den første undervannsinstallasjonen på norsk sokkel, og det første konvensjonelle, vertikale ventiltreet ble installert. Treet hadde et 5 “ produksjonsrør (tubing) og et 2 “ ringromsløp.
På midten av 90-tallet ble det utviklet horisontale ventiltrær. Horisontale ventiltrær har 7” produksjonsrør og et 2” ringromsløping. Slike ventiltrær monteres før produksjonsrøret, slik at produksjonsrøret henges av i ventiltreet. Det er derfor mulig å trekke produksjonsrøret for vedlikehold uten å trekke ventiltreet.
7” produksjonsrør medfører en dobling i produksjonskapasiteten sammenlignet 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 et vertikale trær med 7” produksjonsrør. Sammenlignet 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 kobles 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. Produksjonsrør og -hengeren er derfor plassert 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 påkoblingspunkt (re-entry hub) hvor det kan kobles 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 tre cap.
Det er trykk- og temperatursensorer på selve treet mellom ventilene både på produksjon- og ringromsiden.