Development of a 14-inch ID High-Pressure Hybrid Riser for SBOP Drilling

Abstract

Résumé -Développement d'un riser hybride 14"ID haute pression pour le forage SBOPCet article présente le développement d'un riser hybride 14"ID haute pression (10 000 psi) pour le forage en offshore ultra profond (10 000 ft) avec BOP en surface. Ce système mécanique est obtenu en adaptant et combinant deux technologies préexistantes, développées par l'IFP pour d'autres applications : -les connecteurs Clip, comportant une double rangée de dentures alternées pour procurer un moyen de connexion sûr et rapide des éléments de riser ; -les tubes hybrides, obtenus par frettage circonférentiel de tubes en acier au moyen de rubans constitués de fibres de carbone imprégnées d'une résine polyamide thermoplastique. L'IFP a développé un nouveau connecteur Clip de 355,6 mm (14") de diamètre intérieur pour l'application au riser hybride haute pression. Ce connecteur est capable de supporter une tension axiale de 1270 t et une pression opératoire de 690 bar. Par ailleurs, un tube hybride de 406,4 mm (16") de diamètre extérieur nominal a été dimensionné pour remplacer le tube riser en acier conventionnel par un tube fretté d'épaisseur plus faible, donc plus léger. Le gain de poids significatif ainsi obtenu permet de concevoir un système riser capable de supporter les spécifications de tenue aux fortes pressions et aux grandes profondeurs d'eau. Suite à des études de conception et de dimensionnement, un ensemble prototype de diamètre intérieur 14" a été fabriqué, consistant en deux sections de riser hybride jointes par un connecteur Clip haute pression. Un programme de tests incluant des essais d'éclatement en pression interne et d'écrasement en pression externe, ainsi que des essais de fatigue en traction axiale cyclique, a été défini et réalisé pour qualifier les performances du connecteur Clip et des tubes hybrides. La réalisation d'essais de fatigue complémentaires des tubes hybrides et le test sur champ d'un élément de riser prototype à échelle 1 devraient être les prochaines étapes du projet. Au stade actuel, les résultats des essais (éclatement, collapse, fatigue) confirment que les connecteurs Clip et les tubes hybrides sont des technologies bien adaptées pour le forage en offshore ultra profond avec BOP en surface. Toutefois, la tenue en fatigue des tubes hybrides requiert encore une qualification plus approfondie. Abstract

Surface versus internal fatigue crack initiation in steel: Influence of mean stress

“…The present study will thus contribute to fill this gap. This work is a part of an ongoing study on corrosion-fatigue in offshore oil drilling structures, more specifically ''clip connectors" designed at Institut Français du Pétrole et des Energies Nouvelles (IFPEN) to connect/disconnect conveniently the riser tubes [18]. The assembly experiences external pressure from sea water, internal pressure of the fluid flowing through it, the mass of the riser, buoyancy force and above all, sea waves which induce cyclic bending and potentially, fatigue damage.…”

Finite element modeling of burst failure in unbonded flexible risers

“…[2], layers failure may be presented. In this sense some works have been developed related to high internal pressure loads (internal overpressure) for different types of risers [5][6][7][8]. Therefore, the pressure armor must be designed to withstand the loads of internal pressure and thus ensure that the pipeline will not failure when high pressure values are presented [9,10].…”