Wear bushing for drill through subsea tree

Abstract

Aker Solutions AS develops and manufactures Christmas trees. A version of the Christmas tree, called Horizontal Christmas tree, makes drill through operation  possible. As part of Aker Solutions AS ongoing project developing the Standard Configurable Tree, they want to include a full drill through solution for the customer. This means that drilling operations that earlier were performed prior to installation now can be done after the Horizontal Christmas tree is installed and locked to the wellhead. The advantage is reduced installation time and costs. The Horizontal Christmas tree vertical bore must be protected from the rotating drill string during drilling. A solution is to install a bushing to protect the inner surfaces.

This thesis covers the development of a Bore Protector and accompanying Wear Bushings for the Standard Configurable Tree. The procedures for using the  equipment are also developed in this project. To decide which requirements that it is important to fulfil, a thorough preface was conducted with inputs from experienced personnel to give the equipment appropriate design. The preface includes requirements from international standards and customer specifications, in addition relevant running scenarios are analysed. The output from the preface is a thorough product specification. In the next phase different concepts were developed and evaluated. Established modes of operation and tools were put to use in this phase to make an objective decision on which concepts to further develop.

According to the given task a wear bushing is to be developed and adapted to a bore protector and to other interfacing equipment included in the Standard Configurable Tree. The preface revealed that there is no bore protector with drill through capability that satisfies requirements to Standard Configurable Tree. As a consequence, a large portion of the thesis deals with development of a satisfying bore protector. This was a necessity for the wear bushing development to be meaningful. It was done in agreement with Aker Solutions AS; see Appendix A, task description deviation for details.

A bore protector and two accompanying wear bushings with belonging procedures is developed and verified in this thesis. The equipment satisfies requirements given in the product specification and is as far as possible adapted to existing equipment and running tools included by the Standard Configurable Tree. Incidentally there is a need for adaption of some running tools. Necessary design changes is investigated and presented in the report.

The task is solved according to the given task. The project has also been an important learning process for the student.

 

Aker Solutions AS utvikler og produserer undervanns ventiltrær med tilhørende utstyr for olje- og gassindustrien. En versjon av ventiltreet, horisontalt ventiltre, tillater gjennomboringsoperasjoner. I forbindelse med Aker Solutions AS Standard konfigurasjon for ventiltre (SCT), ønsker Aker Solutions AS å tilby kunder mulighet for full gjennomboring ved komplettering av brønn. Det vil si at boreoperasjoner som tidligere ble utført før horisontalt ventiltre installeres på brønnhodet, nå kan utføres etter. Fordelen er redusert kompletteringstid og følgelig reduserte kostnader. Ved gjennomboring under komplettering føres boreutstyr og annet verktøy gjennom ventitreets vertikale boring. Dette kan føre til skader og slitasje. Ved å installere en boreprotektor inne i ventiltreet vil dette forhindres.

Denne oppgaven tar for seg utviklingen av boreprotektor og tilhørende slitasjehylse tilpasset Standard konfigurasjon for ventiltre. I tillegg er prosedyrene for bruk av  disse komponentene definert. For å finne ut hvilke krav som stilles til komponentene ble prosjektet innledet med en omfattende forstudie for å tilegne utstyret hensiktsmessig design. I forstudien er ulike scenarioer evaluert og krav fra internasjonale standarder og kundespesifikasjoner er definert. En omfattende kravspesifikasjon ble utviklet på grunnlag av dette arbeidet. Forstudien er etterfulgt av en konseptutviklingsfase og evaluering av potensielle konsepter. Etablerte verktøy og virkemidler er tatt i bruk i denne fasen for objektivt å kunne bestemme de best egnede konseptene for videre utvikling.

I følge oppgaveteksten skal det utvikles en slitasjehylse som skal tilpasses boreprotektor. Forstudien avdekket imidlertid at det ikke eksister en boreprotektor som tilfredsstiller krav til standard konfigurasjon for ventiltre. Derfor er en stor del av  oppgaven fokusert på utvikling av boreprotektor som tilfredsstiller de nødvendige krav. Dette var en nødvendighet for at det skulle være hensiktsmessig å starte utvikling av slitasjehylse. Dette ble avklart med Aker Solutions, og er forklart i vedlegg A; ”task description deviation”.

En boreprotektor og to tilhørende slitasjehylser samt prosedyrer for bruk av disse er utviklet og verifisert. Utstyret tilfredsstiller kravspesifikasjonen og det er tilpasset så langt det lar seg gjøre standard konfigurasjon for ventiltre. For øvrig er det behov for  tilpassing av verktøy som brukes til å håndtere boreprotektor og slitasjehylse. Dette er undersøkt og presentert i rapporten.

Oppgaven er løst i henhold til kravene gitt i oppgaveteksten. Prosjektet har vært en viktig læringsprosess for studenten og tillegning av kunnskap innen fagfeltet for undervanns produksjonsutstyr har vært i fokus.