KOBLINGSVERKTØY FOR STIGERØR

Transkript

1 - 1 - P4488NO00-KM KOBLINGSVERKTØY FOR STIGERØR Foreliggende oppfinnelse vedrører et koblingsverktøy for stigerør, anpasset for å sammenkoble og frakoble stigerørsegmenter. Verktøyet er også egnet med andre typer rør som f.eks. er i forbindelse med stigerørutstyr. Bakgrunn Innen området med undersjøiske brønner, brukes det stigerør for å forbinde en installasjon på overflaten med den undersjøiske brønnen. Stigerøret utgjør en trykksatt forbindelse mellom brønnen og utstyr på overflaten. Det er derved mulig å utføre operasjoner i brønnen via stigerøret, f.eks. boring av brønnen eller utførelse av brønnoverhaling eller intervensjonsoperasjoner. Stigerørene utgjøres av et mangfold stigerørsegmenter som er forbundet ende til ende og danner et tilstrekkelig langt stigerør. På store havdyp, er sammenkobling og frakobling av stigerør en tidkrevende prosess. Internasjonal patentsøknad WO beskriver en koblingsanordning for sammenkobling av to koaksiale og tilstøtende rørender. Koblingen er egnet for sammenkobling og frakobling av stigerør. Et mangfold låsesegmenter er fordelt rundt omkretsen til begge de tilstøtende rørendene og er presset inn i låseprofiler for å holde rørendene i en innbyrdes fiksert posisjon. 2 Norsk patentsøknad NO12117, som, ved tidspunktet for inngivelse av foreliggende søknad, ikke er publisert enda, vedrører et verktøy for håndtering av koblingssammenstilling for stigerør, så som koblingssammenstillingen beskrevet i WO Innen området med stigerør finnes det en rekke forskjellige koblingssammenstillinger for stigerør. F.eks. beskriver WO en stigerørskobling hvor et mangfold låsesegmenter er fordelt langs omkretsen til motstående ender av stigerørene og er presset inn i låseprofiler i disse endene. Oppfinnelsen

2 - 2 - P4488NO00-KM I henhold til foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et koblingsverktøy for stigerør med en stigerørgrensesnittparti og et basisparti, hvor stigerørgrensesnittpartiet innbefatter em aktueringsinnretning for stigerørkoblingen og basispartiet understøtter stigerørgrensesnittpartiet. I henhold til oppfinnelsen er stigerørgrensesnittpartiet rotasjonsmessig understøttet på basispartiet. Fortrinnsvis roterer stigerørgrensesnittpartiet i forhold til basispartiet om en horisontal rotasjonsakse. I en foretrukket utførelsesform innbefatter en av stigerørgrensesnittpartiet og basispartiet en svivel som strekker seg henholdsvis inn i basispartiet eller stigerørgrensesnittpartiet. Svivelen innbefatter en hydraulisk ledning, så som en hydraulisk boring, som er i hydraulisk kommunikasjon med aktueringsinnretningen for stigerørskoblingen. Basispartiet kan innbefatte en kraftenhet som tilfører energi til aktueringsinnretningen for stigerørskoblingen. Kraftenheten kan f.eks. være en hydrauliske kraftenhet (HPU) som gir hydraulisk trykk til å drive hydrauliske aktuatorer, typisk hydrauliske stempler, i stigerørgrensesnittpartiet. I andre utførelsesformer kan kraftenheten være en elektrisk krafttilførsel som tilfører elektrisk kraft til aktueringsinnretningene til stigerørskoblingen som er i form av elektrisk(e) aktuator(er). 2 Basispartiet kan fordelaktig innbefatte en verktøyopphengsinnretning. Siden sigerørsgrenseflatepartiet er understøttet av basispartiet, er derved sigerørsgrenseflatepartiet fritt til å rotere. Fortrinnsvis er koblingsverktøyet for stigerør opphengt ved hjelp av en kran, i verktøyopphengsinnretningen. Verktøyopphengsinnretningen kan være et løfteøye på en opphengsarm. Opphengspunktet (f.eks. løfteøyet) kan i en utførelsesform være over stigerørgrensesnittpartiet og derved ikke over rotasjonsgrenseflaten mellom de to partiene.

3 - 3 - P4488NO00-KM Stigerørgrensesnittpartiet kan innbefatte en koblingsopptaksrom og en lukkbar koblingsinngangsåpning. I en slik utførelsesform kan koblingsopptaksrommet være helt omgitt når koblingsinngangsåpningen er lukket. Stigerørsaktueringsinnretningen kan innbefatte et mangfold aktueringslegemer for låsesegmentene fordelt rundt stigerørsopptaksrommet når stigerørsinngangsåpningen er lukket. I en foretrukket utførelsesform er aktueringslegemene for låsesegmentene i form av hydrauliske stempler. Typisk kan koblingsverktøyet for stigerør brukes til å danne sammenkoblinger i god tid før de skal brukes. F.eks. kan verktøyet brukes til å danne et overflatestrømningstre, svivel, landingskobling, svak kobling/sikkerhetskobling, overflate BOP og øvre/nedre belastningsstykker. Slike operasjoner kan gjøres utenfor boredekket og i en horisontal posisjon. I tillegg kan koblingsverktøyet for stigerør typisk være et hjelpeverktøy i tilfelle av at det automatiske koblingsverktøyet feiler eller sammenkoblingen kiler seg fast, siden koblingsverktøyet for stigerør i henhold til oppfinnelsen kan være forsynt med en overkapasitet. Koblingsverktøyet for stigerør i henhold til foreliggende oppfinnelse er derved ikke begrenset til kun sammenkobling eller frakobling av endene til stigerørssegmenter. 2 Utførelseseksempel Selv om det i det foregående har blitt beskrevet forskjellige generelle trekk ved foreliggende oppfinnelse, vil det under bli forklart et mer detaljert eksempel på en utførelsesform, med henvisning til det medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er en perspektivskisse av et koblingsverktøy for stigerør i henhold til oppfinnelsen, i prosessen med sammenkobling av to tilstøtende stigerørssegmenter; Fig. 2 er et sideriss av koblingsverktøyet for stigerør i henhold til fig. 1; Fig. 3 er et sideriss av koblingsverktøyet for stigerør i henhold til fig. 1, hvor stigerørgrensesnittpartiet er rotert 90 i forhold til posisjonen vist i fig. 1;

4 - 4 - P4488NO00-KM Fig. 4 er en annen perspektivskisse av koblingsverktøyet for stigerør i henhold til oppfinnelsen; Fig. er et toppriss som viser en lukkbar stigerørskoblingsinngangsåpning til stigerørgrensesnittpartiet til verktøyet; Fig. 6 er et toppriss som viser sigerørsopptaksrommet, hvorved stigerørskoblingsinngangsåpningen er lukket; Fig. 7 er et tverrsnitt av hele koblingsverktøyet for stigerør i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 8 viser et forstørret tverrsnitt av en del av fig. 7; Fig. 9a er en perspektivskisse av en svivel; Fig. 9b er en perspektivskisse av svivelen i fig. 9a forsynt med hydrauliske koblinger; Fig. er et segmentert tverrsnitt gjennom svivelen i fig. 9a; Fig. 11 er en perspektivskisse av stigerørgrensesnittpartiet til verktøyet i henhold til oppfinnelsen; Fig. 12 er en perspektivskisse av koblingsverktøyet for stigerør; og Fig. 13 er et tverrsnitt fra siden av et alternativt stigerørgrensesnittparti på et alternativt koblingsverktøy for stigerør i henhold til oppfinnelsen. 2 Fig. 1 og 2 viser en utførelsesform av et koblingsverktøy 1 for stigerør i henhold til foreliggende oppfinnelse. I disse tegningene er koblingsverktøyet 1 for stigerør vist plassert rundt en del av et stigerør. Mer presist er to stigerørsegmenter 1 i prosessen med å bli sammenkoblet med en stigerørskobling 3 anordnet ved deres tilstøtende ender. Stigerørskoblingen 3 blir operert ved hjelp av koblingsverktøyet 1 for stigerør. Koblingsverktøyet 1 for stigerør innbefatter et basisparti 11 og et stigerørgrensesnittparti13. som det vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse, er stigerørgrensesnittpartiet 13 den delen av verktøyet som er anpasset til å kontakte stigerørskoblingen 3, men basispartiet 11 understøtter stigerørgrensesnittpartiet 13. Videre blir koblingsverktøyet 1 for stigerør i denne

5 - - P4488NO00-KM utførelsesformen operert med håndtak anordnet på basispartiet 11 (se fig. 4). Koblingsverktøyet 1 for stigerør er en verktøyopphengsinnretning i form av en oppover stikkende opphengsarm 17. På en øvre del av opphengsarmen 17 er det et løfteøye 19 anpasset til å kobles til en kran eller et annet løftearrangement (ikke vist). Fig. 3 er et sideriss av koblingsverktøyet 1 for stigerør, tilsvarende risset i fig. 2. I fig. 3 er stigerørgrensesnittpartiet 13 imidlertid dreid 90 grader i forhold til basispartiet 11. I denne posisjonen er koblingsverktøyet 1 for stigerør derved i stan til å danne inngrep med stigerørkoblingen 3 når stigerørsegmentene 1 har en horisontal orientering. Fig. 4 viser situasjonen i fig. 3 i en perspektivskisse. Med koblingsverktøyet 1 for stigerør i henhold til oppfinnelsen, kan derved en stigerørkobling 3 opereres med verktøyet i en horisontalt posisjon, en vertikal posisjon eller enhver mellomliggende skråstilt posisjon. 2 Det bør legges merke til at koblingsverktøyet 1 for stigerør også vil være egnet for koblinger som ikke forbinder stigerørsegmenter. F.eks. kan koblingsverktøyet 1 for stigerør være fordelaktig for sammenkobling av utstyr til et endestigerørsegment, så som til den øvre enden av det øverste stigerørsegmentet til et stigerør. Fig. og fig. 6 er prinsippskisser som viser funksjonen til stigerørgrensesnittpartiet 13 til koblingsverktøyet 1 for stigerør. Fig. viser en åpen tilstand hvor en lukkbar koblingsåpning 21 er åpen. I denne tilstanden kan en kobling, så som stigerørskoblingen 3 vist i fig. 1 til fig. 4, passere gjennom koblingsåpningen 21 og inn i et koblingsopptaksrom 23. Et første kjeveparti 2 og et andre kjeveparti 27 er hengslet til stigerørgrensesnittpartiet 13 og kan derved lukke koblingsåpningen 21.

6 - 6 - P4488NO00-KM En lukket tilstand med låsesegment-aktueringslegemene 33 i en inngrepet tilstand er vist i fig. 6. I denne tilstanden vil stigerørgrensesnittpartiet 13 fullstendig omgi koblingsopptaksrommet 23. For å holde denne stigerørgrensesnittpartiet 13 i denne lukkede tilstanden, er det ført inn en holdetapp 29 (fig. 1 fig. 4) gjennom innrettede festehull 31 ved endepartiene til den første og andre kjevedelen 2, 27. Rundt koblingsopptaksrommet 23 er det fordelt et mangfold, åtte i denne utførelsesformen, låsesegment-aktueringslegemer 33. I denne utførelsesformen er låsesegment-aktueringslegemene 33 i form av fjærreturnerte hydrauliske stempler. Ved å tilføre hydraulisk trykk til låsesegment-aktueringslegemene 33 via hydrauliske aktueringsledninger 3, blir stempelstengene 37 beveget inn i koblingsopptaksrommet 23. Når en kobling, så som en stigerørskobling 3 er anordnet i koblingsopptaksrommet 23, vil stempelstengene 27 være i stand til å oppvise en kraft på koblingen og spesielt på et mangfold låsesegmenter (se fig. 4) til koblingen 3. Dette vil skje ved dannelse av koblingsforbindelsen og ved frakobling av koblingen. 2 Fig. 7 viser et tverrsnitt av koblingsverktøyet 1 for stigerør i henhold til den beskrevne utførelsesformen av oppfinnelsen. På høyre side i fig. 7 er basispartiet 11 til verktøyet 1, mens stigerørgrensesnittpartiet 13 er på venstre side. Stigerørgrensesnittpartiet 13 er festet til en svivel 39. Svivelen 39 strekker seg ut fra stigerørgrensesnittpartiet 13 og inn i basispartiet 11. I basispartiet 11 er svivelen 39 festet aksielt. Den er imidlertid i stand til å rotere inne i basispartiet 11. Stigerørgrensesnittpartiet 13 er derved i stand til å rotere i forhold til basispartiet 11. Fig. 8 viser et forstørret snitt av en del av fig. 7, og viser svivelen 39 mer detaljert. Svivelen 39 er understøttet i basispartiet 11 ved hjelp av to ringformede glidelagre 41. For å holde svivelen 39 i den aksielle retningen, er det også anordnet to holderinger 43 rundt den. I svivelen 39 i henhold til denne utførelsesformen er det anordnet tre hydrauliske ledninger i form av aksielt utstrekkende hydrauliske boringer 4

7 - 7 - P4488NO00-KM (hvorav kun en er synlig i tverrsnittet i fig. 8). Den viste hydrauliske boringen 4 strekker seg mellom en hydrauliske kobling 47 i basispartiet 11 og en hydraulisk kobling 49 i stigerørgrensesnittpartiet 13 (se f.eks. fig. 9b og fig. ). Fig. 9a er en perspektivskisse av svivelen. Den har en flens 1 anpasset til å bli festet til stigerørgrensesnittpartiet 13 ved hjelp av bolter. Som vist i fig. 9b, ved endepartiet til svivelen som er festet til stigerørgrensesnittpartiet 13, har den et mangfold hydrauliske koblinger 49 som kommuniserer med endene av de hydrauliske boringene 4. Fig. er et segmentert/multiplant tverrsnitt gjennom svivelen 39 og viser alle tre hydrauliske boringer 4. Fig. 11 viser stigerørgrensesnittpartiet 13 til koblingsverktøyet 1 for stigerør. Av illustrative årsaker er noen deler av stigerørgrensesnittpartiet 13 fjernet. Fig. 11 viser hvordan hydrauliske aktueringsledninger 3 strekker seg fra svivelen 39 og er forgrenet for å tilveiebringe hvert låsesegment-aktueringslegeme 33, her i form av fjærreturnerte hydrauliske stempler, med hydraulikkfluid. Siden disse hydrauliske stemplene er fjærreturnerte (fjær ikke vist), er det tilstrekkelig med en hydraulikkledning 3 til hvert hydraulisk stempel 33. Det hydrauliske trykket blir tilført når de hydrauliske stemplene 3 skal aktueres. 2 Fig. 11 viser også to dobbeltvirkende hydrauliske stempler 3. De dobbeltvirkende hydrauliske stemplene 3 er anordnet til å henholdsvis åpne og lukke koblingsinngangsåpningen 21. De er festet til et basiskjeveparti 26 til hvilket den første kjevedelen 2 og andre kjevedelen 27 er forbundet på en hengslet måte. En stempelstang til de dobbeltvirkende stemplene 3 forbinder den første og andre kjevedelen henholdsvis 2, 27. Operatøren kan skyve ut eller trekke sammen de dobbeltvirkende stemplene 3 ved å tilføre hydrauliske trykk til de respektive sidene av stempelet i disse, gjennom hydrauliske ledninger 36. En festeplate, til hvilken flensen 1 til svivelen 39 er festet, er en del av stigerørgrensesnittpartiet 13.

8 - 8 - P4488NO00-KM For å kunne plassere koblingen eller stigerøret sentralt i koblingsopptaksrommet 23, har stigerørgrensesnittpartiet 13 en koblingssentraliseringsbue 7. Koblingssentraliseringsbuen 7 er anpasset til å motta stigerørsegmentet 1 og stigerørkoblingen 3, eller en annen kobling som tilhører en annen type utstyr, og holde den sentralt i koblingsopptaksrommet 23. Man kan også tenke seg at koblingssentraliseringsbuen 7 brukes for aksiell innretning av koblingsverktøyet 1 med hensyn til koblingen 3. Dette sikrer at stigerørkoblingsaktueringsinnretningen, er i form av fjærreturnerte hydrauliske stemple 33, vil danne et tilstrekkelig inngrep med koblingen 3. 2 Fig. 12 viser koblingsverktøyet 1 for stigerør perspektivisk. En pneumatisk tilførselsledning 9 er anpasset til å føre trykksatt luft inn i en luftprepareringsenhet (APU) 61. Ut fra APU en 61 strekker det seg en lufttilførselsledning 63 som tilfører fuktfri luft med passende trykk til en hydraulisk kraftenhet 69 (HPU). HPU en 69 tilfører trykksatt hydraulikkvæske til en hydraulisk ventilsammenstilling 6. Mellom den hydrauliske ventilsammenstillingen 6 og de hydrauliske koblingene 47 på den delen svivelen 39 som er rotasjonsmessig anordnet i basispartiet 11, strekker det seg tre ledninger 67. Når svivelen 39 roterer med hensyn til basispartiet 11, blir de hydrauliske ledningen 67 litt bøyd for å absorbere den varierende posisjonen til koblingene 47. Koblingene 47 er anpasset til å rotere med hensyn til svivelen 39, slik at på grunn av de hydrauliske ledningenes 67 stivhet, vil koblingene 47 forbli i det vesentligste med en konstant orientering under deres posisjonsendring. To håndspaker, kort diskutert over, er en del av den hydrauliske sammenstillingen 6 og gjør operatoren i stand til å kontrollere tilførselen av trykksatt hydraulisk fluid til det dobbeltvirkende hydrauliske stemplene 3 så vel som de fjærreturnerte hydrauliske stemplene 33. Operatøren kan derved åpne og lukke koblingsinntaksåpningen 21 ved hjelp av en håndspak, nemlig ved å aktuere de to dobbeltvirkende hydrauliske stemplene 3. Videre kan

9 - 9 - P4488NO00-KM operatøren aktuere en radielt innover rettet bevegelse og press på en kobling i koblingsopptaksrommet 23 ved hjelp av den andre håndspaken. I stedet for at svivelen 39 er festet til stigerørgrensesnittpartiet 13 og rotasjonsmessig understøttet i basispartiet 11, kan man også tenke seg at den er festet til basispartiet 11 og er rotasjonsmessig understøttet i stigerørgrensesnittpartiet 13. Det bør bemerkes, som det vil fremgå for en fagmann innen området, at selv om den beskrevne utførelsesformen diskuterer et koblingsverktøy for stigerør anpasset til å danne inngrep med låsesegmenter på en kobling, ved hjelp av aktueringslegemer 33, ligger andre typer koblingsverktøy også innen beskyttelsesomfanget til foreliggende oppfinnelse, som er definert i de medfølgende patentkrav.