NO770130L - Fremgangsmaate og anordning for kontroll av oljeutblaasning paa sjoebunnen - Google Patents

Description

INNHOLD:

1/ INNLEDNING

I det følgende skal det presenteres et forslag til bekjempelse av en ukontrollert utblåsning av olje/

gass fra en bore- eller produksjonsbrønn på sjø-

bunnen. For å få kontrollert selve utstrømningen anvendes en klokke som plasseres over brønnen med utløp for olje/

gass gjennom en stigeslange som går fra toppen på klokken til et overflatefartøy utstyrt med separasjons- og avbrenningsanlegg. Dette prinsippet er også anvendt i andre forslag, men det nye ved dette forslaget er fremgangs-

måten ved nedsenkning av klokken fra overflaten og ved endelig nedsetting over utblåsningsstedet. Istedenfor bruk av f.eks. en spesialbygget og kostbar undervannsbåt som skal føre klokken over utblåsningen, eller over-flatefartøyer med tungt låreutstyr, er det her foreslått en selvposisjonerende og automatisk eller fjernstyrt klokke uten bemanning. Selve klokkens design er derfor også ny.

I vedlegg 4 er det vist et profil av en simulert oljestråle

ved en fri utblåsning fra et brønnhode og der forings-

rørene er intakt. Profilet er idealisert, men antyder begrens-ningen til den sterkt turbulente oljestrålen.

2. BESKRIVELSE

Prinsipiell utforming av klokken er vist i vedlegg 3.

Klokken, som er åpen i bunnen, og utstyrt med trykk-avlastningsventil, må ha tilstrekkelige dimensjoner til å romme' et ventiltre eller liknende som dekker brønnhodet,

og eventuelt separasjons- og pumpeutstyr. Så langt vil klokken være lik de som er foreslått tidligere. I dette forslaget vil klokken videre være utstyrt med winsjer som er anordnet på utsiden av og så langt nede på klokken som mulig. Fra winsjene går det liner som er festet til forankringspunkter på sjøbunnen i en viss avstand fra utblåsnings-

stedet (se vedlegg 1 og 2). Under en viss positiv oppdrift skal klokken trekke seg selv så langt ned mot sjø-bunnen og utblåsningsstedet som mulig. Den endelige nedsetting skal foregå gjennom kontroll av oppdriften. Oppdriftstankene er plassert så høyt over winsjene eller ledeblokkene for linene og så langt utfra klokkeskroget som mulig av hensyn til stabilitet, og for at de skal kunne "skreve over" oljestrømnmen uten å komme i berøring med olje/gass. Drivenheten for winsjene kan enten forsynes med kraft fra et eget batteri eller gjennom en kraft-kabel fra overflatefartøyet.

Forankringssystemet vil gi tilstrekkelig stabilitet til at stigeslangen kan være koblet tii klokken også under ned-senkningsoperasjonen. Da unngår man en vanskelig og krevende koblingsoperasjon etterat klokken er plassert over utblåsningsstedet. Stigeslangen har så mye oppdrift og er koblet til klokken med et universalledd at den påfører bare små vertikalkrefter og direkte vridningsmoraenter på klokken. Den kan inneholde separate slanger for olje og gass samt tilførsels- og kraftkabler. Avhengig av sjø-dybde og tilrådelig avstand fra overflatefartøyet til utblåsningsstedet, kan den få en anseelig lengde. Det må derfor stilles store krav til design og konstruksjon.

Ved at klokken trekker seg selv ned mot sjøbunnen uten å henge i liner fra et eller flere overflatefartøyer, vil en nedsenkning av klokken gjennomføres uten overføring av bølge- og rullebevegelser. Og ved å sørge for at linene går tilnærmet horisontalt ut fra klokken idet den senkes ned i sprutesonen (se vedlegg 4), vil klokken være så

mykt "opplagret", særlig i vertikalretningen, at virkningen av de kraftige pulseringene i gassutstrømningen vil bli sterkt redusert. Dette kan oppnås uten å tillate for store pendel- eller sideveis bevegelser. Vertikale liner kan trekke klokken helt ned, men da vil systemet bli så stivt under nedsetting at det vil bli utsatt for kraftige vibrasjoner. Dessuten vil en slik forankring kreve at hjelpefartøyer foretar en nøysommelig dropping av ankerne

rett over utblåsningen helt inne i det brann- eller gass-fårlige området.

Utløp og ventilering for olje/gass gjennom stigeslangen tar til med det samme klokken entrer oljestrålen i en viss høyde over sjøbunnen. Under nedsetting over utblåsningsstedet, kan det i tillegg være fordelaktig med kraftig ventilering gjennom huller i toppen av klokken. Da unngår man oppdrift ved oppfylling av gass uten å behøve en ekstra stor slangediameter. Når klokken har stabilisert seg på bunnen, kan hullene strupes med lokk drevet av f.eks.

en hydraulisk akkumulator.

Oppdriftstankene er utstyrt med ventiler som åpnes for endelig nedsenkning av klokken. Da oppdriftstankene ikke vil komme i berøring med olje/gass, vil en rimelig inn-strømning av vann sammen med line-strekket, den myke "opplagringen" og ventileringen gjennom toppen på klokken, sikre en kontrollert og stabil nedsetting av klokken på sjøbunnen over utblåsningen. Når klokken hviler på

bunnen med helt fylte tanker, skal dens.tyngde holde den på plass. Linene vil virke som barduner.

For ytterligere å stabilisere klokken, kan man ha noen mindre ballasttanker på utsiden og nederst på klokken.

Disse kan istedenfor vann fylles med tyngre ballast, eksempel-vis blyhagl som tilføres gjennom stigeslangen, like før eller etterat klokken settes ned over utblåsningen.

Eri hensiktsmessig forankring og plassering, av winsjer

i forhold til oppdriftstankene, eks. en winsj loddrett under hver oppdriftstank, vil redusere muligheten for at en tank skal komme inn i oljestrålen, ved entring av denne.

Rundt nedre kant av klokken kan det fordelaktig anordnes

et skjørt. Dette vil trenge et stykke ned i sjøbunnen, slik

at klokken blir bedre, fundamentert. Samtidig reduseres muligheten for lekkasje under klokken. Videre kan det tenkes anordnet stag på skrå ut og ned fra klokken. Disse skal ikke ha noe bæreevne, men virke som buffere for i større grad å sikre "myk -landing" eller for å tillate raskere fylling av tankene under endelig nedsenkning. Stagene vil også øke sidestabiliteten idet klokken settes ned. Verken skjørtet eller stagene er vist på tegningen.

For å unngå en kanskje upraktisk størrelse på winsje-tromlene, p.g.a. lange liner, kan man anvende friksjonswinsjer og frie line-ender. Line-endene kan da henge fritt ned fra winsjene og til slutt legge seg på sjøbunnen etterhvert som klokken trekkes nedover. For at ikke de frie endene skal legge seg under klokken, må de trekkes vekk. Dette kan gjøres ved hjelp av f.eks. mindre undervannsbåter, som sannsynligvis vil bli brukt til å observere operasjonen.

Man kan tenke seg flere måter å navigere og posisjonere klokken på. TV-kamera kan være montert på oppdriftstankene, d.v.s. i god avstand fra selve klokken. Man kan da ved visuell kontroll navigere klokken inn i oljestrålen uten å bli "blindet" av olje. Før man får øye på oljestrømmen kan man navigere på grunnlag av forholdet mellom utwinsjede linelengder og posisjoneringsbestemmelse av forankringene i forhold til utblåsningsstedet (se vedlegg 1). For nøyaktigere posisjonering kan det være en fordel å anvende termiske- eller akustiske "følere"..

3. OPERASJONSBESKRIVELSE

Klokken transporteres fra en base på land. Om nødvendig, gjøres det rent omkring brønnhodet, men det kan være fordelaktig å la et eventuelt ventiltre bli stående slik at foringsrørene ikke risikerer å skades.

Hjelpefartøyer dropper ankerne til klokken så nær utblåsningsstedet som mulig, men ikke så nær at forankringssystemet blir for stivt idet klokken settes ned på sjø-bunnen. For å utnytte forankringskapasiteten best mulig, bør ankerneligge omtrent like langt fra utblåsningen.

Ved dropping av ankerne, registreres posisjonen til disse i forhold til utblåsningsstedet. Linene fra ankerne festes i overflatebøyer som forankres utenfor det gass- eller brann-farlige området eller ved antatt utsettingssted for klokken.

I nærheten av utblåsningsområdet og i gunstig posisjon for utsetting av klokken forankres et fartøy med stor tankkapasi-tet og med separasjons- og avbrenningsanlegg. Fartøyet kan være en ombygget oljetanker.

Klokken utsettes med en viss positiv oppdrift enten fra tankfartøyet selv eller et hjelpefartøy på et tidspunkt avhengig av værforholdene. Den slepes og fortøyes til oljetankeren. Bøyene fiskes opp og linene festes til winsjene. Linene strammes til slik at klokken blir stabilisert. Her kan det være nødvendig å holde igjen med tau-båter dersom klokken klargjøres for nedsenkning utenfor forankringene (se vedlegg 1). Stigeslangen, som rulles ut

og håndteres fra tankeren, kobles til klokken.

Klokken trekkes inn mot utblåsningen og begynner ned-senkningen ved styring av winsjene. Tauingslinene holdes nødvendig stramm og er festet til klokken inntil denne har stabilisert seg tilstrekkelig. Stigeslangen trekkes med. Klokken navigeres ned mot utblåsningsstedet og inn mot oljestrålen ved å kontrollere forholdet mellom line-lengdene. Når visuell kontakt med oljestrålen er oppnådd, justeres klokken til en gunstig og så lav høyde over sjøbunnen som mulig, men fortrinnsvis over sprutesonen. S.ikten bør da ikke være sterkt redusert av oppvirvlet bunnmateriale, og oljestrålen bør ha et mindre tverrsnitt enn klokken.

Klokken entrer oljestrålen uten at noen av oppdriftstankene går gjennom den. En nøyaktigere posisjonering loddrett over utblåsningsstedet gjennomføres. Klokken behøver nødvendigvis ikke å befinne seg midt inne i oljestrålen da denne kan være noe avbøyet p.g.a. strøm. Ventilering og'

utløp for olje/gass sikres gjennom stigeslangen og eventuelle hull i toppen av klokken. Videre trekkes klokken loddrett nedover inntil maksimal tilrådelig utnyttelse av forankringskapasiteten. Ventilene i oppdriftstankene åpnes. Oppdriftstankene fylles med vann i en hastighet som sikrer

en mest mulig stabilitet og kontroll av den endelige nedsenkning. Linene holdes i konstant strekk, men må eventuelt justeres for nøyaktigere posisjonering. Like før eller i samme øyeblikk klokken settes ned, åpnes ventilene helt og eventuelle ballasttanker fylles med tyngre ballast, for rask oppnåelse av maksimalt trykk mot sjøbunnen.

Etterat klokken har kommet i stabil posisjon på utblåsningsstedet med sin fulle tyngde, kontrolleres lastesystemet, stigeslangens konfigurasjon og tankerens posisjon før struping av eventuelle ventileringshull. Olje og gass vil deretter strømme kun gjennom stigeslangen for oppsamling og avbrenning på overf latef artøyet., eventuelt via et separas jonssystem i klokkei Hvis ønskelig eller nødvendig, kan da stigeslangen avkortes

og tankeren innta en posisjon nærmere utblåsningen. Trykket inne i klokken kontrolleres ved hjelp av trykkavlastningsventilen.

4. ANVENDELSE OG BEGRENSNINGER

Forutsetningen for å anvende en oppsamlingsklokke til

kontroll av oljeutblåsning på sjøbunnen, er naturligvis at utblåsningsstedet er åpent og svært begrenset. Det kan ikke være dekket av en gravitasjonsplatform eller jacket. Utblåsningen må foregå gjennom et hull på sjøbunnen be-

grenset av foringsrør uten at olje baner seg vei på ut-

siden og eventuelt kommer ut over et større område. Men faren for lekkasje på utsiden av et foringsrør er liten i Nordsjøen, hvor oljen ligger dypt og under solid fjell. Dessuten peker utviklingen av produksjonssystemer mer og mer mot systemer basert på såkalte "subsea completions" og flytende platformer. Og det er en kjensgjerning at prøve-boring nord for 62. breddegrad på den norske sokkel ble utsatt, foreløbig til 197.8 p.g.a. stor mangel på tyngre havgående oljevernutstyr. Spesielt ble det satt et stort spørsmålstegn ved vår evne til å begrense oljeutslipp fra en ukontrollert utblåsning. Hva er da bedre enn direkte å

angripe kilden for utslippet? Å bore et såkalt avviks-

hull vil ta altfor lang tid, anslagsvis tre til femten måneder. Utstyret som er beskrevet her, bør kunne komme på plass i løpet av en til fire uker, avhengig av værfor-•

hold og hvor utblåsningen finner sted.

Det er klart at systemet med en oppsamlingsklokke ikke vil kunne erstatte et fullverdig produksjonssystem. Systemet har ingen mulighet til å stenge av oljestrømmen. P.g.a.

skiftende og dårlige værforhold, kan det periodevis oppstå problemer med posisjoneringen av overflatefartøyet eller med stigeslangen. Man må da la oljen strømme ut på sjøbunnen gjennom trykkavlastningsventilen, mens stigeslangen kanskje må legges ned på sjøbunnen. For å redusere antall slike av-brudd med vanskelige fra- og tilkoblinger, kan det med tiden være en fordel å overføre lastingen via en "halvt nedsenkbar platform (se vedlegg 5). Den ankres opp i nærheten av utblåsningen, og en undervannsledning kobles til en på

forhånd anordnet ventil og flens på siden av klokken. Ledningen

forbindes med en stigeslange som er festet til en bunnplate og til platformen. På platformen er en lasteslange koblet til stigeslangen med en svivel. Over en bom føres denne til en oljetanker som er fortøyd til platformen.

Istedenfor en platform kan det også brukes en konvensjonell lastebøye, men denne har sannsynligvis mye mindre regularitet.

Systemet vil være i funksjon inntil utblåsningen er blitt kontrollert ved avviksboring eller inntil den rett og slett stopper av seg selv.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for oppsamling av forurensninger fra en kilde på sjøbunnen, fortrinnsvis olje, gass o.l. fra en ukontrollert utblåsning, hvor et klokke-, hette-eller traktformet legeme e.l. plasseres over kilden for å oppfange forurensningene og føre disse til en transportledning, karakterisert ved at minst tre forankringspunkter opprettes rundt og i avstand fra kilden, til hvilke det er festet liner som er ført inn på vinsjer festet til det klokkeformede legeme e.l., at vinsjene ved fjern- og/eller automatisk styring bringes til å trekke nevnte legeme mot positiv oppdrift bevirket av oppdrifts-tanker på dette i retning av resp. ned mot kilden til en forut-bestemt avstand over denne, og at nevnte legeme senkes på plass på bunnen over kilden ved at ' oppdriftstankenés oppdrift reduseres' .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,' karakterisert ved at nevnte forutbestemte avstand er ca. 10% av forankringspunktenes avstand fra kilden.

3. Fremgangsmåte ifølge et foregående krav, karakterisert ved at oppdriftstankene fylles fulle med vann etter at det klokkeformede e.l. legeme er bragt i kontakt med bunnen.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at vinsjene først styres til. å bringe nevnte legeme ned til et dyp hvor forurensningsstrømmens bredde er mindre enn legemets diameter, deretter styres til å bringe legemet inn over kilden og til slutt styres til å bringe legemet ned til nevnte forutbestemte avstand.

5... Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav, omfattende et klokke-, hette- eller traktformet legeme e.l. forsynt med minst en avløpsåpning i sitt øvre parti, karakterisert ved at den omfatter et antall opp-driftstanker anordnet med innbyrdes avstand i overkant av legemet og i avstand fra dettes midtakse, et antall vinsjer med liner som "er festet til ankeret, midler'for individuell styring av vinsjenes innhivning resp. utg-ivning av linene, samt midler for å regist- . rere legemets posisjon i forhold til.kilden.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at hver vinsj er plassert loddrett under en oppdriftstank.