DK173387B1 - Undervandssikkerhedsventilenhed - Google Patents

Description

i DK 173387 B1

Opfindelsen angår en undervandssikkerhedsventil-enhed af den art, der er angivet i krav l's indledning.

En sådan ventilenhed er „ kendt fra GB patentskrift 1 599 226.

5 Ifølge den kendte teknik ved undervandsproduk tion af hydrocarboner fra stationære platforme er alle rørstrengene Installeret i en brønd, generelt forlænget i den lodrette retning fra havbunden til dækket af platformen, for at udgøre et stigrør forsynet med flere 10 koncentriske vægge, for at give en effektiv afskærmning af kompletteringsstrengen inden for dem.

En sådan struktur gør, ved praktisk talt at danne en ubrudt, sikker brønd fri for afbrydelser, det muligt at enhver nødvendig operation udføres i Jarøndens 15 indre uden at det omgivende hav tages i betragtning og gør det navnlig muligt let at genindhente kompletteringsstrengen fra havoverfladen uden at der behøver udføres nogen stigrørsindhentningsoperation.

Men i tilfælde af at hydrocarboner produceres på 20 meget dybt vand, og der således navnlig anvendes platforme med trækpåvirkede ben eller platforme med ét ben, som ikke gør det muligt at støtte stigroret horisontalt og derfor kræver, at stigroret sættes effektivt under træk fra samme platform med krav om at letvægtsstigrør 25 med så små samlede dimensioner som muligt anvendes, forbindes brøndene almindeligvis fra havbunden til platformens dæk ved hjælp af en enkelt stigrørsstreng eller et enkeltvægget stigrør for hver brønd.

Denne type struktur indfører dermed alvorlige 30 sikkerhedsbegrænsninger, idet den kun er forsynet med en enkelt strukturel barriere, som selvfølgelig er mindre stærk end de traditionelle barrierer mellem det ydre miljø og kompletteringsstrengen, og med blot en DK 173387 B1 2 enkelt sikkerhedsventil til at afbryde strømningen af fluid fra feltet - almindeligvis kaldet SSSV (Sub Surface Safety Valve): En sådan struktur sikrer ikke fuldstændig pålidelighed.

5 For at løse ovennævnte sikkerhedsproblem kunne det tænkes at anvende en undervandsventilenhed anbragt mellem den nedre ende af stigrøret og brøndhovedet på havbunden, hvilken ventilenhed er forsynet med skyde-ventiler for, når det kræves, pålideligt at lukke hvert 10 rør i kompletteringsstrengen for sig.

Denne løsning påvirkes desværre af den alvorlige ulempe, at den ikke længere gør det muligt let at fjerne kompletteringsstrengen og senere genindsætte den, operationer som må betragtes som væsentlige i løbet af 15 en brønds levetid, både for at muliggøre nødvendigt arbejde i form af enten ekstraordinær eller ordinær brøndvedligeholdelse og for at gøre det muligt at udføre passende operationer i feltet med henblik på at forbedre produktionen.

20 Faktisk kan ovennævnte genindhentning af kom pletteringsstrengen ikke udføres uden først at fjerne ventilenheden, og fjernelse af denne ventilénhed medfører igen fjernelse af det over værende stigror, samt geninstallationen deraf med følgelig lange dødtider og 25 arbejdskrævende manøvrer og dermed høje driftsomkostninger.

Formålet med opfindelsen er således at undgå ovennævnte ulempe, og derfor at tilvejebringe en under-vandssikkerhedsventilenhed til anbringelse mellem un-30 dervandsbrøndhovedet og den nederste ende af det stigerør, som forbinder brøndhovedet med dækket af en off-shoreplatform, og som ikke blot gør det muligt at produktionsrøret og servicerørene i kompletteringsstrengen DK 173387 B1 3 lukkes selektivt ved hjælp af hydraulisk drevne skyde-ventiler, og at den hydraulikstyreledning, som er tilvejebragt til at drive SSSV-sikkerhedsventilen - som virker inde i produktionsrøret indeholdt i den nedre 5 del af kompletteringsstrengen installeret inde i brønden - uændret tillader passage, men også muliggør at hele kompletteringsstrengen genindhentes uden at ventilenheden skal fjernes.

Formålet opnås ved at indrette sikkerhedsventi-10 lenheden som angivet i krav l's kendetegnende del.

Sikkerhedsventilen ifølge opfindelsen muliggør, at kompletteringsstrengen kan genindhentes ved at blive ført gennem en passende lodret gennemboring tilvejebragt i ventilenheden, hvori den øvre ende af den nedre 15 del af kompletteringsstrengen installeret i brønden og den nedre ende al’ den øvre del af samme kompletteringsstreng installeret inde i stigrøret er forbundet med henholdsvis et undervandsrørophængningselement og et pakningselement, som begge er fastgjort med en tæt for-20 segling ved hjælp af pakninger og et mekanisk låseorgan, som kan udløses hydraulisk, til hver sin ende af gennemboringen, og hver især er forsynet med en gennemgående kanal, som forbinder produktionsrørene af henholdsvis den nedre del og den øvre del af komplette-25 ringsstrengen med det centrale område af gennemboringen, som kan lukkes ved hjælp af en hydraulisk drevet skydeventil, der bæres af ventilenhedens krop, i hvilken ventilenhed, der desuden er tilvejebragt forgre-ningskanaler til indbyrdes at forbinde henholdsvis ser-30 vicerørene og de hydrauliske styreledninger til det hydrauliske drev af SSSV-sikkerhedsventilen i de tG dele af kompletteringsstrengen gennem en relevant servicekanal og en relevant styrekanal tilvejebragt inde i ven- DK 173387 B1 4 tilenhedens krop, hvor endnu en hydraulisk drevet sky-deventil - ligeledes båret af ventilenhedens krop - gør det muligt at servicekanalen inde i ventilenhéderis krop lukkes, og hvor nævnte servicekanal tilvejebragt inde i 5 pakningselementet er forsynet med en kontraventil.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen er den nedre ende af det øvre parti af kompletteringsstrengen forbundet med pakningselementet ved hjælp af koblingshuller tilvejebragt i overdelén af paTcriirigs-10 elementet, i hvilke den nedre ende af produktionsrøret og af servicerøret samt af SSSV-sikkerhedsventilstyre-ledningen, som udgør det øvre parti af kompletteringsstrengen, kan indkobles under tæt forseglede forhold opnået ved hjælp af pakninger, hvor placeringén af kob-15 lingshullerne svarer til placeringen af de nævnte kanaler tilvejebragt i pakningselementet. Det bevirker således klart, at for at genindhente hele kompletteringsstrengen er det nu tilstrækkeligt at løfte nævnte øvre parti af kompletteringsstrengen ved at lade dens ele-20 menter glide ud af koblingshullerne i pakningselementet, løfte pakningselementet efter at have frigivet det hydraulisk og endelig løfte rørophængningselementet, med hvilket elementerne af det nedre parti af kompletteringsstrengen hænger sammen, efter at rørophængnings-25 elementet er blevet frigivet hydraulisk fra brøndhovedet, ved at lade det glide gennem gennemboringen i ventilenheden, hvilket kan gennemføres uden at fjerne ventilenheden og dermed stigroret, med lukningen af produktionsrøret og/eller af servicerørene tilvejebragt 30 ved hydraulisk manøvrering af skydeventilerne.

For at gøre pakningselementet og rørophænghings-elementet lette at installere i den lodrette gennemboring i ventilenhedens krop, uden at deres forgrenings- DK 173387 B1 5 kanaler skal være eksakt på linie med den tilsvarende servicekanal og styrekanal i ventilenhedens krop, munder forgreningskanalerne, som både er tilvejebragt i pakningselementet og i rørophængningselementet, ifølge 5 endnu en udførelsesform for opfindelsen ud i tilsvarende ringformede kamre tilvejebragt i den perifere overflade af henholdsvis pakningselementet og rørophængningselementet overfor den tilsvarende servicekanal og styrekanal i ventilenhedens krop.

10 For at opnå en yderligere beskyttelsesbarriere mellem det indvendige af brønden og de ydre maritime omgivelser er rørophængningseleméntet i følge "endnu en udførelsesform for opfindelsen ved sin bund" "forsynet med en fremstående del, som under tæt forseglede for-15 hold, opnået ved hjælp af en pakning, trænger ind i kraven af den borehulstreng, som afgrænser brønden.

Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret ved hjælp af et udførelseseksempel med henvisning til tegningen, på hvilken 20 fig. 1 viser et generelt billede af en offshore- platform, ved hilken er anvendt sikkerhedsventilenheder ifølge opfindelsen, fig. 2 et forstørret perspektivbillede af en af sikkerhedsventilenhederne i fig. l, 25 fig. 3 et snit langs linien AA i fig. 2, fig. 4 et delvist opsnittet forstørret frontbillede af ventilenheden i fig. 2, og fig. 5 et forstørret snitbillede af en detalje af ventilenheden i fig. 4.

30 I figurerne angiver henvisningsnummer l en off- shoreplatform, som er forankret til havbunden 2 ved hjælp af trækpåvirkede ben 3, og henvisningsnummer 4 angiver et sæt stigrør, som forbinder dækket 5 af plat- DK 173387 B1 6 formen med tilsvarende brøndhoveder 6 på havbunden, hvorfra borehulstrenge 7 udgår. Mellem hvert brøndhoved 6 og den nedre ende af hvert stigror 4 er indsat en un-dervandssikkerhedsventilenhed 8.

5 Nærmere betegnet udgøres enheden 8 af en ven tilkrop 9 forsynet med en lodret gennemboring10 og foroven endende med et hanfitting 11, hvortil på kendt måde er forbundet en forbindelsesskål 12, som er i et med den nedre ende af det tilsvarende stigror-?.' For-10 bindelsesskålen 12 indeholder yderligere styrelédhin-gerne 14 og 15 til de hydrauliske manøvreorganer til at drive henholdsvis skydeventil 16 og 17 i ventilenheden 8, hvor ledningerne fører til ringformede kamre 18 henholdsvis 19 (se især fig. 5) som sikrer at den 15 relevante forbindelse altid er etableret, uden behov for orienteringsoperationer, med de tilsvarende styreledninger 14' og 15', som løber gennem hanfittinget 11, med tæt forsegling sikret ved hjælp af pakninger 13. Ved dets nedre ende ender ventilkroppen 9 med en 20 forbindelsesskål 18 ved hjælp af hvilken den på en kendt måde er forankret til brøndhovedet 6. der .omfatter kraven 19 af borehulstrengene 7, hvor rørstrengen 7' med den mindste diameter (se fig. 4) afgrænser den egentlige brønd 20, inde i hvilken den nederste 25 del af kompletteringsstrengen 21, i det væsentlige bestående af produktionsrøret 22, på hvilket sikkerhedsventilen 23 af SSSV-typen virker, og af hydraulikledningen 24 til det hydrauliske drev til ventilen 23, er installeret.

30 Den øvre ende af det nedre parti af komplette ringsstrengen 21 er derefter forbundet med et under-vandsrørophængningselement 25, som er fastgjort indvendigt i bundpartiet af den lodrette gennemboring 10 DK 173387 B1 7 ved hjælp af et mekanisk krogningsorgan 26, som kan frigives ved en hydraulisk styret manøvre og i det væsentlige udgøres af radielt ekspanderende sektorer, som kan ekspanderes radielt ind i en tilsvarende cirkulær 5 rille tilvejebragt i ventilens krop 9, med tæt forsegling mellem rørophængningselementet og gennemboringen sikret ved hjælp af ringformede pakninger 27.

Rørophængningselementet 25 er endvidere forsynet med en gennemgående kanal 28, som forbinder pro-10 duktionsrøret 22 med det ovenover værende centrale område af gennemboringen 10, som kan lukkes ved hjælp af skyderen 29 af den ovennævnte hydraulisk: drevne skydeventil 17, som er monteret på ventilenhedens krop 9 og i tilfælde af manglende manøvretryk i styreled-15 ningen 15' automatisk returnerer til sin 'luk'keposi-tion i kraft af returfjederen 30. inde' i rørophæng-ningselementet er ligeledes tilvejebragt en forgreningskanal 31 for at forbinde styreledningen 24 til SSSV-ventilen 23 med en tilsvarende styrekanal 32 20 tilvejebragt i selve ventilkroppen 9, ligesom der findes en anden forgreningskanal 33, som skal virke som servicerør for det nedre parti af kompletteringsstrengen 21 og forbindes med en tilsvarende servicekanal 34, der ligeledes er tilvejebragt i ventilkroppen 9 25 og kan lukkes ved hjælp af skydeventilen 16, som er analog med skydeventilen 17.

Ifølge et træk ved en udførelsesform for opfindelsen munder de nævnte forgreningskanaler 31 og 33 ud i ringformede kamre, som henholdsvis er angivet ved 30 henvisningsnumre 53 og 54 og er tilvejebragt langs omkredsoverfladen af rørophængningselementet 25, hvorved de altid står i forbindelse med henholdsvis kanalerne 32 og 34 uden behov for orienteringsoperationer.

DK 173387 B1 8

Ifølge en foretrukket praktisk udførelsesform er rørophængningselementet 25 ved sin nedre ende forsynet med en fremstående del 35 (se fig. 4), som ved hjælp af en ringformet pakning 36 danner endnu en tæt 5 forsegling mellem brønden 20 og de maritime omgivelser ud over den tætte forsegling, som dannes af den ringformede pakning 37 mellem forbindelsesskålen 18 og brøndhovedet 6.

Det øvre parti af kompletteringsstrengen 38, som 10 er installeret i stigrøret 4 og udgøres af produktionsrøret 39, servicerøret 40 og den hydrauliske styreledning 41 til SSSV-sikkerhedsventilen 23, er forbundet med et pakningselement, og denne forbindelse er ifølge en foretrukket udførelsesform tilvejebragt 15 ved hjælp af tre modtageudvidelser 43 (se fig. 5) tilvejebragt i det øvre parti af pakningselementet 42, i hvilke de nedre ender af rørene 39 og 40 og styreledningen 41 går ind med tæt forsegling sikret ved hjælp af pakninger 44. Pakningselementet er derefter 20 fastgjort under tæt forseglede omstændigheder i det øvre parti af den lodrette gennemboring 10 på en måde, som er helt analog med den måde rørophængningselementet 25 er fastgjort på, dvs. ved hjælp af et mekanisk krog-ningsorgan 45, som kan frigives ved en hydraulisk sty-25 ret manøvre og ringformede pakninger 46.

På en ligeledes analog måde er pakningselementet 42 yderligere forsynet med en gennemgående kanal 47 for at forbinde produktionsrøret 39 med det underliggende centrale område af gennemboringen 10, med en 30 forgreningskanal 48 til at forbinde servicerøret 40 med servicekanalen 34 og endnu en forgreningskanal 49 til at forbinde styreledningen 41 med styrekanalen 32. Også i dette tilfælde munder forgreningskana- DK 173387 B1 9 lerne 48 og 49 ud i ringformede kamre henholdsvis angivet ved henvisningsnummer 50 og 51 for at lette forbindelsen med kanalerne 34 og 32, og yderligere er i forgreningskanalen 48 tilvejebragt en kontraventil 5 52 (se fig. 5) for at sikre at fluiden i serviceled ningen kun strømmer i en retning.

Claims (4)

1. Undervandssikkerhedsventilenhed navnlig egnet til anbringelse mellem et brøndhoved (6) på havbunden og den nederste ende af et stigrør (4), som forbin-5 der brøndhovedet (6) med dækket (5) af en offshoreplat-form (1), for selektivt at lukke produktionsrøret (22, 39. og/eller servicerørene (40) i en kompletteringsstreng (21, 38) ved hjælp af hydraulisk drevne skyde-ventiler (16, 17) i kroppen (9) af ventilenhéden (8), 10 som også gør det muligt at føre den hydrauliske styreledning (24, 41) til kompletteringsstrengen forbi, hvilken ledning er tilvejebragt for at drive en sikkerhedsventil (23) af type SSSV, som virker på produktionsrøret (22) i det nedre parti af kompletterings-15 strengen (21) installeret i brønden, og hvilken krop (9) har en lodret gennemboring (10), kendetegnet ved, at den øvre ende af nævnte néd'ré~"pårti (21) af kompletteringsstrengen er forbundet med et under-vandsrørophængningselement (25), som er fastgjort med 20 en tæt forsegling inde i bundenden af den lodrette gennemboring (10) ved hjælp af en pakning (27) og et mekanisk låseorgan (26), der kan frigives ved hydraulisk styring, hvilket undervandsrørophængningselement (25) er forsynet med en gennemgående kanal (28), der forbin-25 der produktionsrøret (22) af nævnte nedre parti (21) af kompletteringsstrengen med det centrale område"af gennemboringen (10), som kan lukkes ved hjælp af en af de nævnte hydraulisk drevne skydeventiler (17), samt med forgreningskanaler (31, 33) tilvejebragt for henholds-30 vis at forbinde servicerøret (40) og hydraulikstyreledningen (24) til det hydrauliske drev til SSSV-sikker-hedsventilen (23) i det nedre parti (21) af kompletteringsstrengen med en tilsvarende servicekanal (34) og DK 173387 B1 11 en tilsvarende styrekanal (32) tilvejebragt inde i ventilenhedens (8) krop (9), hvori en anden af de hydraulisk styrede skydeventiler (16) gør det muligt at lukke servicekanalen (34) inde i ventilenhedens krop (9), og 5 at den nedre ende af det øvre parti (38) af kompletteringsstrengen installeret i stigrøret (4) er forbundet med et pakningselement (42), som er fastgjort under tæt forseglede forhold i den øvre ende af den lodrette gennemboring (10) ved hjælp af pakninger (46) og et meka-10 nisk låseorgan (45), der kan frigives hydraulisk, og som er forsynet med en gennemgående kanal (47), der forbinder produktionsrøret (39) i det øvre"parti (38) af kompletteringsstrengen med det centralé område af gennemboringen (10), samt med to forgreningskanaler 15 (48, 49) til henholdsvis at forbinde servicerøret (40) og hydraulikstyreledningen (41) til det hydrauliske drev af SSSV-sikkerhedsventilen (23) i det øvre parti (38) af kompletteringsstrengen med den tilsvarende servicekanal (34) og styrekanal (32) tilvejebragt i krop- 20 pen af ventilenheden, hvor forgreningskanalen (48) tilvejebragt i pakningselementet og svarende til servicerøret (40) er forsynet med en kontraventil (52).

2. Undervandssikkerhedsventilenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte nedre ende af 2 5 det øvre parti (38) af kompletteringsstrengen er forbundet med pakningselementet (42) ved hjælp af koblingshuller (43) tilvejebragt i overdelen af pakningselementet, i hvilke den nedre ende af produktionsrøret (39) og af servicerøret (40) samt af sssv-sikkerheds-30 ventil-styreledningen (41), som udgør det øvre parti af kompletteringsstrengen, kan indkobles under tæt forseglede forhold opnået ved hjælp af pakninger (44), hvor placeringen af koblingshullerne svarer til placeringen af de nævnte kanaler tilvejebragt i pakningselementet. 12 DK 173387 B1

3. Undervandssikkerhedsventilenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forgreningskanalerne (48, 49; 31, 33) tilvejebragt både i pakningselementet (42) og og rørophængningselementet (25) munder ud i 5 tilhørende ringformede kamre (50, 51; 53, 54) tilvejebragt i den perifere overflade af pakningselementet og af rørophængningselementet overfor nævnte tilsvarende servicekanal og styrekanal tilvejebragt i ventilenhedens krop. 10

4. Undervandssikkerhedsventilenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørophængningselementet (25) ved sin underside er forsynet med en fremstående del (35) som under tæt forseglede forhold, opnået ved hjælp af en pakning (36), er ført ind i kraven 15 (19) af den borehulstreng (7‘), som afgrænser brønden (20). i