Development of a 14-inch ID High-Pressure Hybrid Riser for SBOP Drilling Développement d’un riser hybride 14”ID haute pression pour le forage SBOP

• Main Authors: Persent E., Guesnon J., Leroy J.-M., Richard F., Laval E.
• Format: Article
• Language: English
• Published: EDP Sciences 2009-11-01
• Series: Oil & Gas Science and Technology
• Online Access: http://dx.doi.org/10.2516/ogst/2009044
• ISSN: 1294-4475; 1953-8189

This paper discusses the development of a 14-inch ID high-pressure hybrid riser (10 000 psi) for surface BOP drilling in ultra-deep water (10 000 ft). The high-pressure hybrid riser system is obtained by adapting and combining two existing technologies, previously developed by the IFP for other applications: – the Clip connector, a double breech-block type connector to provide a quick and safe connection for riser joints; – hybrid pipe technology, a steel pipe hoop-wound with tapes of carbon fibers impregnated with polyamide thermoplastic resin. IFP has developed a new 14-inch ID HP Clip connector for the hybrid riser application. The connector is capable of withstanding a 2.8 million pound tension and a 10 000 psi operating pressure. In addition, a 16-inch nominal OD hybrid riser pipe has been designed to replace the steel riser pipe with a thinnerwalled hoop-wound steel pipe. The significant weight savings that can be achieved with the hybrid riser pipe make it possible to design an effective riser architecture to withstand the high pressure and deep water requirements. Pursuant to design studies, a 14-inch ID prototype assembly consisting of two hybrid riser pipe sections with a high-pressure Clip connector was manufactured. A test program, including burst and collapse tests as well as cyclic fatigue testing, was formulated and carried out to qualify the performance of the Clip connector and hybrid riser pipe system. Completion of hybrid pipe additional fatigue testing and realization of a scale-one field testing of the hybrid riser are considered as the next steps of the project. To date, the main test results (burst, collapse, fatigue resistance) confirm that the Clip connector and the hybrid pipe technologies are well suited for ultra-deep sea drilling with a surface BOP. However, the fatigue resistance of hybrid riser pipes still needs to be better characterized. <br> Cet 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.