Søknadsnr.: NO 08278 Søker: Vetco Gray Inc. Referanse: P08278NO Fullmektig: CURO AS, Vestre Rosten 81, 707 Tiller Tittel: Fôringsrørhengermontasje
1 Oppfinnelsen angår en fôringsrørhengermontasje, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1. Bakgrunn Muligheten for å spenne fôringsrør eller produksjonsrør etter en tilbakekopling av fôringsrøret eller produksjonsrøret til et undersjøisk brønnhode eller en havbunnhenger er vanskelig å gjennomføre når slik spenning må etableres under kontroll av brønnutblåsning. Som et resultat av dette kan justerbare systemer med fôringsrørhengere eller produksjonsrørhengere være uoverkommelig kostbare og urimelig komplekse. De foreliggende eksemplene på utførelsesformer av oppfinnelsen er rettet mot i det minste minimering av noen av begrensningene og ulempene med konvensjonelle systemer for oppheng av fôringsrør eller produksjonsrør. US patentskrift 4,794,988 beskriver et brønnhodeapparat for bruk ved tilbakekopling av fôringsrør fra en undersjøisk konstruksjon til en overflatekonstruksjon. Oppfinnelsen Oppfinnelsen framgår av den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk 1 framgår av de tilhørende uselvstendige kravene. Figurer Figur 1 er ei skjematisk skisse som viser et fôringsrør som spennes mellom et undersjøisk brønnhode og et overflatebrønnhode i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Figur 2 er ei delsnittskisse av overflatebrønnhodet og fôringsrørhengeren i systemet vist i figur 1, og er vist i en posisjon som holder fôringsrøret i spenning. Figur 3 er ei delsnittskisse av fôringsrørhengermontasjen i figur 2, vist i en forberedende posisjon. Figur 4 er ei snittskisse av fôringsrørhengermontasjen i figur 2, med det ytre huset av fôringsrørhengermontasjen rotert nedover for å støtte spenning i fôringsrøret. Figur er ei snittskisse av fôringsrørhengermontasjen lik den i figur 4, men viser en låsering som er 2 slått ut i inngrep med overflatebrønnhodet for å hindre oppadrettet bevegelse av fôringsrørhengeren.
2 Figur 6 er ei perspektivskisse av en del av en aktivatorring av fôringsrørhengermontasjen vist i figur 2-. Figur 7 er ei delsnittskisse som viser deler av et setteverktøy for fôringsrørhengermontasjen vist i figur 2-. Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen Med henvisning til figur 1, har en brønn en undersjøisk brønnhodemontasje som i dette eksemplet omfatter et hus 11 på havbunnen lokalisert ved den øvre enden av et lederør med stor diameter som rager ned i brønnen. En undersjøisk fôringsrørhenger 13 er landet i huset 11 for å holde en første streng med fôringsrør som rager ned i brønnen. En annen fôringsrørhenger (ikke vist) kunne deretter være landet i fôringsrørhengeren 13 for å holde en andre streng med fôringsrør. Ekstra strenger med fôringsrør kan bæres på tilsvarende måte. Med en undersjøisk havbunnkomplettering som illustrert her, vil ikke fôringsrørhengeren 13 tette til huset 11, og den ekstra fôringsrørhengeren vil ikke tette mot den undersjøiske fôringsrørhengeren 13. Huset 11 kan alternativt omfatte et undersjøisk brønnhodehus der fôringsrørhengerne landes og tettes i huset. 1 2 En plattform 19 er forbundet med den undersjøiske brønnhodemontasjen via et lederør 1, som er koplet tilbake til det undersjøiske huset 11 og rager oppover til en overflatebrønnhodemontasje på brønndekket 19 av plattformen. I dette eksemplet støttes plattformen på ben som rager ned til havbunnen, og brønndekket 19 er på denne måten festet og blir ikke utsatt for bølgebevegelser. Overflatebrønnhodemontasjen omfatter et hus 17 lokalisert ved den øvre enden av lederøret 1 og bæres av brønndekket 19. Et fôringsrørhode eller hus 21 er festet på overflatehuset 17. Fôringsrørhodet 21 har i denne utførelsesformen et flertall uttrekkbare belastningsskuldre 23, men faste belastningsskuldre kan også anvendes. En utblåsningssikring 2 (BOP) er vist koplet til den øvre enden av fôringsrørhodet 21. Ekstra fôringsrørhoder og et produksjonsrørhode kan være lokalisert mellom fôringsrørhodet 29 og BOP 2. BOP 2 er lokalisert under et boredekk 27 på plattformen 19. Etter at brønnen er komplettert, blir BOP 2 fjernet og et produksjonstre blir installert. Figur 1 viser også en streng med fôringsrør 29 som er tilbakekoplet fra den undersjøiske fôringsrørhengeren 13 til overflatebrønnhodet 21. En fôringsrørhenger 31 er lokalisert ved den øvre enden av fôringsrøret 29 for å støtte fôringsrøret 29 på belastningsskuldre 23 av 30 fôringsrørhodet 21. Et setteverktøy 33 er festet til en settestreng 34 som kjører fôringsrøret 29. Med settestrengen 34 roterer operatøren montasjen slik at fôringsrøret 29 kommer i inngrep med den undersjøiske fôringsrørhengeren 13, og trekker deretter oppover for å utøve en ønsket grad
3 av spenning på fôringsrøret 29. Operatøren vil deretter forårsake at setteverktøyet 33 roterer hengeren 31 nedover på belastningsskuldrene 23 og samtidig holde fôringsrøret 29 i spenning. Etter at fôringsrørhengeren 31 er kommet i kontakt med belastningsskuldrene 23, kan operatøren fjerne setteverktøyet 33, og fôringsrørhengeren 31 vil bære fôringsrøret 29 med den ønskede grad av spenning. Oppgaven med å sette overflatefôringsrørhengeren 31 på belastningsskuldrene 23 med den ønskede grad av spenning i fôringsrøret 29 håndteres fjernt fra riggdekket 27 gjennom utblåsningssikringen 2 som forklart nedenfor. Med henvisning til figur 2, er det illustrert flere detaljer ved montasjen av fôringsrørhengeren 31 vist med fôringsrørhengeren 31 i en montert posisjon med spenning. Figur 2 viser også tre indre 1 strenger 3, hvorav to med fôringsrør og ett med produksjonsrør, som også bæres og spennes av tilsvarende mekanismer som ikke er vist og som er lokalisert over fôringsrørhodet 21. Fôringsrørhengeren 31 har gjenger på dens nedre ende som er festet til fôringsrøret 29. Fôringsrørhengeren 31 har innvendige gjenger 37 på sin øvre ende som er i inngrep av setteverktøyet 33 (figur 1) for å bære fôringsrørhengeren 31. Den øvre enden av fôringsrørhengeren 31 er tykkere enn dens nedre del og har en nedadrettet skulder 39 på utsiden. Et sett med utvendige gjenger 41 er lokalisert like under skulderen 39 og rager nedover til hovedsakelig den nedre enden av fôringsrørhengeren 31. En stoppring 43 kan være festet til de utvendige gjengene 41 ved den nedre enden. Stoppringen 43 har en bruddskrue for å holde stoppringen 43 ved en ønsket ikke-roterende posisjon på gjengene 41. 2 Montasjen med fôringsrørhenger 31 omfatter et rørformet ytre hus 4 som har innvendige gjenger som festes til utvendige gjenger 41. Det ytre huset 4 kan roteres mellom en nedre posisjon vist i figur 2, med sin nedre ende i kontakt med stoppringen 43, og en øvre posisjon med sin øvre ende i kontakt med skulderen 39, vist i figur 3. Det ytre huset 4 har en nedre konisk del som hviler på uttrekkbare belastningsskuldre 23 når de beveges innover som vist i figur 4. Det ytre huset 4 overfører på denne måten vekten og spenningen i fôringsrøret 29 til belastningsskuldrene 23. I denne utførelsesformen er det også forsynt midler for å hindre eventuell oppadrettet bevegelse av fôringsrørhengeren 31 grunnet termisk ekspansjon eller uventet brønntrykk. I dette eksemplet omfatter midlene en splittring 47 som bæres på utsiden av det ytre huset 4. I starten er 30 splittringen 47 inntrukket til posisjonen vist i figur 3. I den ekspanderte posisjonen vist i figur, er splittringen i inngrep med en tilpassende formet sporprofil 49 formet i kanalen av fôringsrørhodet 21.
4 Fôringsrørhengermontasjen omfatter en aktivatorring 1 som har to funksjoner: der funksjonene består i å overføre rotasjon til det ytre huset 4 samt tvinge splittringen 47 til inngrep med profilen 49. Aktivatorringen 1 har en avfaset utside som passer overens med en avfaset overflate på den indre diameteren av splittringen 47, slik at den beveges utover når aktivatorringen 1 skyves nedover. Et flertall momentkiler 3 (bare en er vist) er lokalisert i motsvarende spor i den indre diameter av aktivatorringen 1 og på den utvendige diameter av det ytre huset. Momentkilene 3 overfører rotasjonsbevegelse av aktivatorringen 1 til det ytre huset 4. En holdering 7 er festet til en øvre del av det ytre huset 4 for å holde momentkilene 3 og aktivatorringen 1 på det ytre huset 4. Figur 2 viser også en avstandsring 9 som rager mellom den øvre enden av aktivatorringen 1 og en konvensjonell tetningsmontasje 61. Tetningsmontasjen 61 kan for eksempel være en metall-tilmetall-tetning som tetter mellom den utvendige diameter av den øvre delen av fôringsrørhengeren 31 og kanalen i fôringsrørhodet 21. Tetningsmontasjen 61 installeres på vanlig måte etter at det ytre huset 4 er satt i posisjonen i figur. 1 Med henvisning til figur 6, har aktivatorringen 1 midler for mottak av moment overført fra setteverktøyet 33 (figur 1). Dette midlet omfatter en rekke knaster 63 arrangert i form av en krone på den øvre enden. Hver knast 63 er et delvis sylinderformet segment adskilt av uttak 6 fra den tilgrensende knast 63. Aktivatorringen 1 har dessuten fortrinnsvis et flertall spor 67 formet på den indre diameter av hver knast 63. Spor 67 setter en operatør i stand til å føre inn et uttrekksverktøy for å trekke aktivatorringen 1 oppover fra posisjonen vist i figur 2 for å sette splittringen 47 i stand til å trekkes ut for uttrekking av hengeren 31, om ønskelig. Med henvisning til figur 3, som er ei skisse av det ytre huset 4 i en innsettingsposisjon, holder fortrinnsvis en eller flere bruddtapper 69 ringen 1 frigjørbart i den øvre posisjonen. Bruddtappene 69 rager gjennom aktivatorringen 1 inn til det ytre huset 4. Splittringen 47 er 2 vendt innover og kan holdes mot rotasjon ved hjelp av antirotasjonstapper 71, vist i figur 3. Ei momentmuffe 73 på setteverktøyet 31 (figur 1) glir mellom den utvendige diameter av den øvre del av fôringsrørhengeren 31 og kanalen i fôringsrørhodet 21 samt mellom holderingen 7 og kanalen i fôringsrørhodet 21. Momentmuffa 73 rager inn til inngrep med knaster 63 (figur 3) for å rotere aktivatorringen 1 og det ytre huset 4. 30 Figur 7 illustrerer ett eksempel på et setteverktøy 33, og viser momentmuffa 73 med knaster 7 på sin nedre ende som griper inn med knaster 63 (figur 6) på aktivatorringen 1. Momentmuffa 73 er festet til et beskyttende dekselorgan 77 med gjenger 78. Et endedeksel 79 er lokalisert inne i den
indre diameter av momentmuffa 73 like under dekslet 77. Endedekslet 79 og momentmuffa 73 har momentkiler 81 som passer overens for overføring av rotasjonsbevegelse av endedekslet 79 til momentmuffa 73. Momentkilene 81 tillater at momentmuffa 73 beveges vertikalt i forhold til endedekslet 79. Endedekslet 79 er festet med gjenger 83 til et indre støttehus 8. Det indre støttehuset 8 bæres av en spindel eller nav 87. Øvre og nedre lagre 89 tilrettelegger for rotasjonsbevegelse av det indre støttehuset 8 i forhold til spindelen 87. En holdering 91 er festet med gjenger til navet 87 over det øvre settet med lagre 89 for å holde det indre støttehuset 8 med navet 87. Et drevet gir 93 er montert nær den øvre enden og på den indre diameter av indre støttehus 8. Giret 93 er i inngrep med et drevet gir 9. Giret 9 er montert på en aksel 97 av en momentenhet 99. Momentenheten 99 kan omfatte en girboks og er montert stasjonært på navet 8 ved hjelp av gjenger samt en anti-rotasjonstapp 1. Momentenheten 99 er drevet av en motor 3. Motoren 3 kan være elektrisk eller hydraulisk og forårsaker rotasjon av giret 9, som igjen fører til rotasjon av momentmuffa 73 i forhold til navet 87. Effekt tilføres til motoren 3 fra overflata. 1 Navet 87 er et rørformet organ med en nedre del som oppviser gjenger. Gjengene griper inn med innvendige gjenger 37 (figur 2) på fôringsrørhengeren 31 for å støtte fôringsrørhengeren 31 og fôringsrøret 29. Den øvre enden av navet er gjenget opp for å festes til settestrengen 34 (figur 1). Momentmuffa 73 er lokalisert mellom den ytre diameter av fôringsrørhengeren 31 og den indre diameter av fôringsrørhodet 21. Knaster 7 griper inn med knaster 63 (figur 6) på aktivatorring 1. Som angitt foran, etter rotasjon av momentmuffa 73, vil setteverktøyet 33 slå momentmuffa 73 nedover for å skyve aktivatorring 1 fra den øvre posisjonen i figur 3 til den nedre posisjonen i figur. Denne bevegelsen håndteres hydraulisk uten verken vertikal eller rotasjonsmessig bevegelse av settestrengen 34 (figur 1). En hydraulisk fluidpassasje 7 er forbundet med en 2 30 tilførselsledning for trykksatt hydraulikkfluid (ikke vist) og rager ned gjennom navet 87. Passasjen 7 løper gjennom det indre støttehuset 8 til et kammer 9. Kammeret 9 er på sin nedre ende forsynt med et stempelorgan 111 formet på den indre diameter av momentmuffa 73. Den øvre enden av kammeret 9 er definert av endedekslet 79. Stempelorganet 111 vil i starten være i en øvre posisjon inne i kammeret 9 og beveges nedover til den nedre posisjonen vist når det tilføres hydraulisk trykk til passasjen 7. Under drift, med henvisning til figur 1, når operatøren ønsker å kople tilbake og spenne fôringsrøret 29, vil operatøren dra til strengen med fôringsrør 29 og feste fôringsrørhengeren 31.
6 Operatøren kopler setteverktøyet 33 til fôringsrørhengeren 31 ved å rotere setteverktøyet 33 i forhold til fôringsrørhengeren 31 for å gripe inn med gjenger 37 (figur 2). Det ytre huset 4 vil være i den øvre posisjonen vist i figur 3 med sin øvre ende liggende an mot fôringsrørhengerens skulder 39. Operatøren fester settestrengen 34 til den øvre enden av setteverktøyet 33 og senker montasjen som illustrert i figur 1 inntil tilbakekoplingsorganet på den nedre enden av fôringsrøret 29 kontakter den undersjøiske fôringsrørhenger 13. Operatøren roterer hele montasjen ved å rotere settestrengen 34 og forårsake at fôringsrøret 29 roteres for å feste tilbakekoplingen til den undersjøiske fôringsrørhenger 13. Etter fôringsrøret 29 (figur 1) har blitt tilbakekoplet, trekker operatøren en ønsket spenning på 1 fôringsrør 29 ved å trekke settestrengen 34 oppover (figur 1), som vist i figur 3. Uttrekkbare belastningsskuldre 34 vil på dette tidspunktet etter all sannsynlighet fremdeles være tilbaketrukket. Etter at spenning har blitt påført, vil operatøren strekke belastningsskuldrene 23 til den ønskede posisjon i figur 4. Stoppringen 43 vil være distansert under belastningsskuldrene 23. Operatøren vil deretter rotere momentmuffa 73, som igjen forårsaker at aktivatorring 1, splittring 47 og ytre hus 4 roterer sammen. Operatøren forårsaker rotasjonen ved å tilføre effekt til motoren 3 (figur 7), som roterer giret 9. Giret 9 roterer giret 93, som forårsaker at det indre støttehuset 8 roterer. Momentmuffa 73 roteres med det indre støttehuset 8 og forårsaker rotasjon av det ytre huset 4 gjennom inngrepet med knastene 63 (figur 6) på aktivatorring 1 (figur 4). Denne rotasjonen forårsaker at gjengene 41 beveger det ytre huset 4 nedover inntil det kommer i kontakt med belastningsskuldrene 23 som vist i figur 4. Etter rotasjon av fôringsrørhengerens ytre hus 4 til inngrep med belastningsskuldre 23, vil operatøren slå aktivatorring 1 nedover for å skyve splittringen 47 inn i profilen 49, som vist i figur. Operatøren håndterer denne bevegelsen ved å tilføre hydraulisk trykk til passasjen 7, som virker på stemplet 111 og driver det nedover. 2 Operatøren vil deretter frigjøre setteverktøyet 33 fra fôringsrørhenger 31 og trekke det ut. For frigjøring, blir navet 87 rotert i forhold til fôringsrørhengeren 31for å skru opp gjengekoplingen. Dette kan utføres uten inntrekking av momentmuffa 73 fordi navet 87 er roterbart i forhold til momentmuffa 73. Operatøren kjører deretter inn og setter tetningsmontasjen 61 (figur 2). Operatøren gjentar prosessen for andre fôringsrørstrenger og produksjonsrør. 30
7 Patentkrav 1. Fôringsrørhengermontasje for oppheng av en streng med fôringsrør (29) på innsiden av et hus som omfatter en innvendig sporformet profil (49) og en indre belastningsskulder (23), karakterisert ved et rørformet fôringsrør (29) som omfatter en øvre ende som omfatter innvendige gjenger (37) for frigjørbar sammenkopling av fôringsrørhengeren (31) til et setteverktøy (33) og en nedre ende tilpasset for tilkopling til en øvre ende av strengen med fôringsrør (29), et rørformet ytre hus (4) koplet bevegbart til en utvendig overflate av den rørformede fôringsrørhengeren (31) som omfatter en avfaset utvendig overflate ved en nedre ende for inngrep med den innvendige belastningsskulderen (23) på huset (4), en splittring (47) koplet bevegbart til en utvendig overflate av det rørformede ytre huset (4) som omfatter en avfaset indre diameter og en utvendig sporformet profil (49) som er utformet for å passe overens med den innvendige sporprofilen (49) på huset (4), og en aktivatorring (1) koplet frigjørbart til en utvendig overflate av det rørformede ytre huset (4) 1 som omfatter en avfaset ytre diameter ved en nedre ende for inngrep med den avfasede indre diameter av splittringen (47) og en eller flere knaster (63) ved en øvre ende for frigjørbart inngrep med setteverktøyet (33). 2. Montasje ifølge krav 1, karakterisert ved at en stoppring (43) er koplet frigjørbart til en utvendig overflate av den rørformede fôringsrørhengeren (31) for å begrense forskyvning av det rørformede ytre huset (4) til den rørformede fôringsrørhengeren (31). 3. Montasje ifølge krav 1, karakterisert ved at en eller flere momentkiler (3) koplet til en utvendig overflate av det rørformede ytre huset (4) og koplet bevegbart til en indre overflate av aktivatorringen (1) for overføring av moment fra det rørformede ytre huset (4) til aktivatorringen (1). 2 4. Montasje ifølge krav 3, karakterisert ved at en holdering (7) er koplet til en utvendig overflate av den rørformede fôringsrørhengeren (31) for å holde momentkilene (3) til det rørformede ytre huset (4).
8. Montasje ifølge krav 3, karakterisert ved at aktivatorringen (1) omfatter et flertall knaster (63) distansert langs omkretsen ved en øvre ende for overføring av moment fra setteverktøyet (33) til aktivatorringen (1). 6. Montasje ifølge krav 1, karakterisert ved at knastene (63) ved den øvre enden av aktivatorringen (1) omfatter innvendige gjenger. 7. Montasje ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en eller flere bruddtapper (69) koplet til en utvendig overflate av den rørformede fôringsrørhengeren (31) for å holde aktivatorringen (1) frigjørbart i en øvre posisjon relativt til den rørformede fôringsrørhengeren (31). 8. Montasje ifølge krav 1, karakterisert ved at en avstandsring (9) er koplet bevegbart til en utvendig overflate av den rørformede fôringsrørhengeren (31) og omfatter en nedre ende koplet til knastene (63) ved den øvre enden av aktivatorringen (1), og en rørformet tetningsmontasje (61) som omfatter en nedre ende koplet til en øvre ende av avstandsringen (9) og en øvre ende som er tilpasset for frigjørbar tilkopling til setteverktøyet (33). 9. Montasje ifølge krav 1, karakterisert ved at en eller flere tapper koplet til en utvendig overflate 1 av den rørformede fôringsrørhengeren (31) og koplet bevegbart til splittringen (47) for å hindre rotasjon av splittringen (47) i forhold til den rørformede fôringsrørhengeren (31).
Sammendrag: Justerbar henger for å holde et fôringsrør og produksjonsrør i spenning mellom et undersjøisk brønnhode og et overflatebrønnhode på en plattform.