NO122474B - - Google Patents

Description

Forbindelsesenhet for brønnhodet på undersjøiske

oljebrønner.

Denne oppfinnelse angår en enhet for brønnhodet på en undersjøisk oljebrønn og innrettet til å forbinde oppsamlingsledninger som fører til siden, med produksjonsrør i disse brøn-ner og gjør det mulig å foreta innføring av verktøy eller instrumenter av forskjellige typer (f.eks. skraperedskaper) eller måleinstrumenter (spesielt for trykk) i disse rør såvel fra toppen av brønnen som ved hjelp av oppsamlingsledninger, idet inn-føring gjennom toppen av brønnhodet kan utføres uten avbrytelse av produksjonen.

Det er kjent å utstyre undersjøiske oljebrønner med et brønnhode omfattende ett eller flere produksjonsrør (ofte to) til hvert av hvilke det er koblet en oppsamlings- eller bortførings-ledning for det fluidum som produseres av brønnen, i mellomrommet mellom to ventiler eller - mer nøyaktig - mellom to par ventiler som er plasert på rørene (hovedventiler og toppventiler, hvorav de sistnevnte er plasert på et høyere nivå enn hovedventilene).

For å tillate innføring av verktøy eller måleinstrumenter i produksjonsrørene for brønnen under nivået av hovedventilene uten at det hver gang er nødvendig å anbringe et inn-greps- eller innføringsutstyr over brønnhodet, anvendes det ofte et system for tangensiell forbindelse av hver oppsamlingsledning til det tilhørende produksjonsrør, omfattende en sløyfe som går oppad ut fra forbindelsespunktet på røret før den igjen går nedad mot sjøbunnen hvor ledningen ligger og føres til en oppsamlingsstasjon.

Ved å gi denne sløyfe en krumningsradius som er tilstrekkelig stor og ved å anvende verktøy eller instrumenter utformet av leddforbundne elementer, er det således mulig å foreta innføring av disse i produksjonsrørene ved å pumpe dem ut fra oppsamlingsstasjonen gjennom oppsamlingsledningene, hvilket blir utført ved på oppsamlingsstasjonen å utøve et stort mottrykk på fluidet slik at dette presses tilbake til oljebrønnen som det kommer fra, samtidig som det verktøy eller instrument som ønskes innført også blir presset inn. Dette mottrykk blir opprettholdt

under hele varigheten av verktøyets eller instrumentets opphold i brønnen.

Tilbakeføringen av et således innført verktøy eller instrument til oppsamlingsstasjonen blir oppnådd ved å redusere eller eliminere mottrykket ved oppsamlingsstasjonen, hvorved verktøyet blir drevet frem av det fluidum som strømmer ut av brønnen og vender tilbake til oppsamlingsstasjonen ved å følge oppsamlingsledningen som er forbundet med det produksjonsrør i hvilket verktøyet ble innført.

For, under denne tilbakeføringsoperasjon av et verk-tøy eller instrument, å unngå at dette under oppstigningen i produksjonsrøret henger seg opp eller fastkiles i den del av rør-et som ligger umiddelbart under ventilene i brønnhodet og over forbindelsespunktet for oppsamlingsledningen på røret, i stedet for å ledes inn i oppsamlingsledningen, er det vanlig å plassere en bevegbar sperreinnretning i hvert produksjonsrør like over forbindelsespunktet med den tilhørende oppsamlingsledning.

. Denne sperreinnretning er skråttskåret på sin nedre del for å forbindes tangensielt samtidig med produksjonsrøret og

med dettes oppsamlingsledning. Denne innretning forhindrer en-hver feil ved avbøyningen av verktøy under deres tilbakeføring eller tilbaketrekking.

Når imidlertid verktøy eller instrumenter som er inn-ført i produksjonsrøret, blir fastkilt i dette eller også når det dreier seg om innføring i røret åv verktøy eller instrumenter av spesiell art hvis konstruksjon ikke tillater innføring gjennom oppsamlingsledningene, er det nødvendig å foreta innføringen eller inngrep direkte på brønnhodet.

Innføring ut fra toppen av brønnhodet av disse spesi-elle verktøy eller instrumenter for å fiske eller trekke opp verktøy som er fastkilt i røret, kan ikke utføres uten at den ovenfor omtalte bevegbare sperreinnretning er fjernet, hvilket krever langvarige og omstendelige arbeidsoperasjoner.

Foreliggende oppfinnelse unngår denne ulempe ved å an-ordne en forbindelsesenhet mellom et produksjonsrør og den til-hørende oppsamlingsledning, hvilket eliminerer anvendelsen av en bevegbar sperreinnretning i røret.

Nærmere bestemt er således denne oppfinnelse rettet mot en forbindelsesenhet for brønnhodet på undersjøiske olje-brønner omfattende i det minste ett produksjonsrør som munner ut på toppen av brønnhodet gjennom i det minste én toppventil, en oppsamlingsledning tilforordnet røret og en sideveis buet ledning eller passasje for tangensiell forbindelse mellom røret og oppsamlingsledningen. De nye og særegne trekk ved forbindelsesenheten ifølge foreliggende oppfinnelse som gjør det mulig å oppnå det ønskete resultat, består i første rekke i at det mellom det nevnte rør og den nevnte toppventil er utformet et rom i hvilket det er anbrakt et roterende element med akse forskjøv-et i forhold til aksen for røret, hvilket rør og hvilken oppsamlingsledning munner ut i det nevnte rom gjennom åpninger, hvilket rom likeledes har en øvre åpning til den nevnte toppventil, og ved at den nevnte sideveis passasje er utformet i det minste delvis i det indre av det nevnte roterende element og er innrettet til å avstedkomme forbindelse mellom røret og oppsamlingsledningen i en første stilling av det roterende element, hvilket roterende element videre har en langsgående passasje eller ledning innrettet til å forbinde røret med den nevnte åpning i rommet i en annen stilling av det roterende element. Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i detalj ved hjelp av utførelseseksempler som ikke er å oppfatte som be-grensende, og det henvises i det følgende til tegningene hvor: Fig. 1 skjematisk viser et brønnhode for en undersjø-isk oljebrønn med to produksjonsrør forsynt med en forbindelsesenhet ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser mer detaljert og for et tilfelle med en oljebrønn med bare ett produksjonsrør, en,utføreisesform for enheten ifølge oppfinnelsen hvor den synkrone manøvrering av toppventilen og rotasjon av rotoren blir sikret ved hjelp av mekaniske midler.

På denne figur svarer ^den del som ligger til venstre for rotorens akse xy, til et aksielt snitt gjennom midtlinjen i den langsgående ledning eller passasje 21 (etter a b, a' b' på

fig. 3), og delen til høyre for aksen xy til et snitt etter et plan gjennom midtlinjen i den buede ledning eller passasje 24 (etter c d, c' d' på fig. 3),

fig. 3 er et separat riss av rotoren som anvendes i enheten på fig. 2,

fig. 4 viser en annen type rotor som er anvendbar,

fig. 5 viser nedenfra en rotor i form av en sylindersektor som likeledes kan anvendes.

På fig. 1 er det vist et brønnhode for en undersjøisk oljebrønn utstyrt med en forbindelsesenhet ifølge oppfinnelsen.

På denne figur representerer henvisningstallet 1 sjø-bunnen, 2 og 3 er to produksjonsrør for brønnen som på konven-sjonell måte omfatter de to hovedventiler 4 og 5 (vanligvis omfatter hvert produksjonsrør oftest to over hverandre anbrakte hovedventiler av sikkerhetsgrunner).

Til disse to rør er det koblet tilsvarende oppsamlings-eller bortføringsledninger 6 og 7 som er ført til siden for tran-sport av fluidum som produseres av brønnen, til en oppsamlingsstasjon som ikke er vist på figuren.

Tilkoblingen av den tilhørende oppsamlingsledning på hvert av rørene skjer mellom den øverste hovedventil 4, 5 på

røret og en toppventil 8, 9 plasert i forlengelsen av produk-sjonsrøret i en ledning 10, 11 som munner ut på toppen 12 av -am r>i" oljebrønnhodet. For hver toppventil 8, 9 er det av sikkerhéts-qrunner vanligvis dessuten anordnet en annen ventil. For ikke a overlesse tegningsfigurene, er det bare vist en enkelt toppventil for hvert produksjonsrør.

Oppsamlingsledningene 6 og 7 danner mellom sjøbunnen 1 og forbindelsespunktet på produksjonsrøret en bøyning eller sløyfe med stor radius (fortrinnsvis større enn 1,5 m) for å forbindes tangensielt med det tilhørende produksjonsrør, hvilket er gjort med sikte på å tillate innføring av passende konven-sjonelle verktøy eller instrumenter i hvert rør ved hjelp av pumping ut fra oppsamlingsstasjonen, slik som angitt innlednings-vis i denne beskrivelse.

Oppsamlingsledningene 6 og 7 omfatter de vanlige side-ventiler 13 og 14.

En forbindelsesenhet 15 ifølge oppfinnelsen er anordnet i brønnhodet mellom den øverste hovedventil i hvert produksjons-* rør og den nederste toppventil på røret.

Denne enhet omfatter (fig. 1 og 2) for hvert produk-sjonsrør, så som røret 3, en rotor 16 som er montert dreibart i et sylindrisk rom 17 i enhet 15 med akse xy parallell med aksen st for røret 3 og forskjøvet i forhold til sistnevnte akse.

Produksjonsrøret 3 har en åpning 18 i bunnen av rommet 17 og oppsamlingsledningen 7 som er forbundet med en stuss 19 på enheten ifølge oppfinnelsen, har en åpning 20 i sideveggen på det sylindriske rom 17.

Toppventilen 9 kommuniserer med den øvre del av rommet 17 gjennom en åpning (ikke vist).

Rotoren omfatter (fig. 2 og 3) en ledning eller passasje 21 med en åpning 22, 23 på hver ende av rotoren 16, fortrinnsvis med en akse som er parallell med rotorens rotasjons-akse xy og med en avstand fra aksen xy lik den som atskiller aks-ene st og xy.

Rotoren omfatter likeledes en buet ledning eller passasje 24 som har en åpning 25 i den nedre ende av rotoren og med samme avstand fra aksen xy som åpningen 22, og en åpning 26 i rotorens sidevegg på samme høyde som åpningen 20.

Under disse betingelser kan rotoren 16 ganske enkelt ved rotasjon om sin akse xy føres fra en første stilling (som vist på fig. 2), i hvilken oppsamlingsledningen 7 kommuniserer med røret 3 gjennom passasjen 24, til en annen stilling i hvilken røret 3 er forbundet gjennom den rette passasje 21 med toppventilen 9 og med ledningen 11 som er anbrakt i forlengelsen av rør-et 3 .

Forløpet av den buede passasje 24 svarer til en tangensiell forbindelse mellom denne passasje og for det første røret 3 og for det annet oppsamlingsledningen 7 i den første stilling av rotoren, med en krumningsradius som tillater at det gjennom denne ledning føres verktøy og instrumenter som kan brukes for operasjoner i produksjonsrøret 3 og innrettet til å innføres i rørene ved hjelp av pumping. Krumningsradien for passasjen eller ledningen 24 er fortrinnsvis større enn 1,5 m for å tillate' innføring av de fleste av de verktøy eller instrumenter av den for tiden anvendte type, uten at denne verdi utgjør noen abso-lutt begrensning av oppfinnelsen.

Forbindelsesenheten ifølge oppfinnelsen omfatter for hver kombinasjon toppventil - rotor, fjernstyringsanordninger for samtidig manøvrering av toppventilen 9 og dreining av rotoren og innrettet til å bringe den første stilling av rotoren til å overensstemme med lukkestillingen av toppventilen (fig. 2) og til å bringe den annen stilling av rotoren til å overensstemme med den åpne stilling av toppventilen 9.

Disse anordninger omfatter en vanlig motorgruppe av elektrisk eller hydraulisk art (som i eksemplet på fig. 2) for toppventilen 9, forsynt med energi og fjernstyrt ved hjelp av en kabel eller ledning, med elektriske, hydrauliske eller mekaniske innretninger som gjør dreiningen av rotoren 16 avhengig av manøv-reringen av toppventilen.

I skjemaet på fig. 1 ér motorgruppene for toppventilene 8 og 9 for tydelighets skyld vist utenfor brønnhodet i hvilket de normalt er innebygget.

Driv- eller kraftlinjer (kabler eller ledninger) 29

og 30 fører den nødvendige elektriske eller hydrauliske energi til disse motorgrupper med henblikk på deres manøvrering i den ene eller den annen retning (lukning eller åpning).

Disse to linjer er i likhet med ledningene 6 og 7 forbundet med oppsamlingsstasjonen for. brønnens produksjon, hvilken oppsamlingsstasjon f.eks. kan befinne seg på land.

I det utførelseseksempel på forbindelsesenheten ifølge oppfinnelsen som er vist på fig. 2, er toppventilen 9 som er vist i sin lukkestilling, tilsvarende den første stilling av rotoren 16, av roterende type med hydraulisk styring, hvor dreiningen av denne ventils tapp eller hane i den ene eller den annen retning blir oppnådd ved å slippe inn hydraulisk fluidum på den ene eller den annen side av et stempel 31 som er sammenkoblet

med ventilens tapp ved hjelp av et arm- og leddsystem.

I dette rent illustrerende eksempel er anordningene for å koordinere dreiningen av rotoren 16 med dreiningen av tappen på ventilen 9 fullstendig mekanisk og dannes av sammenstillingen av et tannhjul 32 og en snekkeskrue 9a på tappen for ventilen 9. Tannhjulet 3 2 dreier en aksel 32a på hvilken det er fastkilt tannhjul 34 og 3 5 som står i inngrep med de respektive tannkrans-er 36 og 3 7 på rotoren 16.

Forbindelsesenheten ifølge oppfinnelsen er innrettet slik at omstillingen fra den første stilling av rotoren 16 (som vist på fig. 2) til den annen stilling i hvilken den rette passasje 21 kommer i forlengelsen av produksjonsrøret 3, ikke med-fører noe avbrudd i oljebrønnens produksjon, mens det allikevel blir forhindret at verktøy som er innført i produksjonsrøret føres ut igjen gjennom oppsamlingsledningen.

Hvis rotoren 16 i dette øyemed er en fullstendig sylinder som i den utførelsesform som er vist på figurene 2 og 3, kan det sørges for en tilstrekkelig klaring mellom rotoren og veggen i det sylindriske rom 17 til at det fluidum som produseres av brønnen kan fortsette å strømme fra røret 3 til oppsamlingsledningen 7 selv om det ikke lenger er noen forbindelse mellom disse gjennom den buede passasje 24.

Det kan eventuelt dessuten anvendes en hul sylinder 38 som rotor, slik som vist på fig. 4, hvilken rotor på sin sidevegg og eventuelt på sin nedre ende har åpninger 3 9 med dimen-sjoner og antall som er tilstrekkelig til å tillate fremføring av fluidum fra røret 3 til ledningen 7 selv i den annen stilling av rotoren hvor forbindelsen gjennom den buede passasje 24 er blokkert.

Det vil forstas at rotoren ikke nødvendigvis er en hel sylinder, men kan likeledes bestå av en sylindersektor slik som rotoren 40 på fig. 5, hvor rotoren eir forsynt med en tannsektor 41 som svarer til tannkransene 36 og 3 7 på rotoren 16, for å be-virke dreining av rotoren.

Virkemåten av forbindelsesenheten ifølge oppfinnelsen er meget enkel: 1) I den første stilling av rotoren (figurene 1 og 2) er ledningen 11 tettsluttehde blokkert ved sin nedre, del av toppventilen 9 og produksjonsrøret 3 kommuniserer med oppsamlingsledningen 7 gjennom den buede passasje"eller ledning 24.

Fluida og verktøy eller instrumenter kan da passere

uten vanskeligheter fra røret 3 til ledningen 7 og omvendt.

2) I den annen stilling av rotoren, som setter den rette pas-

sasje eller ledning 21 på linje med røret 3, er toppventilen

9 åpen, hvilket setter røret 3 i forbindelse med ledningen 11,

hvilket tillater innføring av verktøy i røret 3 fra toppen av brønnhodet, etter fjernelse av et lokk 42 som dekker dette (fig. 1), og denne innføring kan ,foretas ved hjelp av konven-

sjonelle innretninger som anvendes i dette øyemed ved under-

sjøiske oljebrønner.

Claims (5)

1. Forbindelsesenhet for brønnhodet på undersjøiske olje-

brønner, omfattende i det minste ett produksjonsrør som munner ut på toppen av brønnhodet gjennom i det minste én toppventil, en oppsamlingsledning tilforordnet røret og en sideveis buet ledning eller passasje for tangensiell forbindelse mellom røret og oppsamlingsledningen, karakterisert ved at det mellom det nevnte rør (3) og den nevnte toppventil (9) er utformet et rom (17) i hvilket det er anbrakt et roterende element (16) med akse forskjøvet i forhold til aksen for røret (3), hvilket rør (3) og hvilken oppsamlingsledning munner ut i det nevnte rom gjennom åpninger (18 henholdsvis 20), hvilket rom (17) likeledes har en øvre åpning (18a) til den nevnte toppventil (9), og ved at den nevnte sideveis passasje (24) er utformet i det minste delvis i det indre av det nevnte roterende element og er innrettet til å avstedkomme forbindelse mellom røret (3) og oppsam- lingsledningen (7, 19) i en første stilling av det roterende element, hvilket roterende element (16) videre har en langsgående passasje eller ledning (21) innrettet til å forbinde røret (3) med den nevnte øvre åpning (18a) i.rommet (17) i en annen stil- ling av det roterende element (16).

2. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, karakteri- ser t ved anordninger (31, 32, 34, 35, 36) for synkron styr- ing av manøvreringen av toppventilen (9) med dreiningen av det nevnte element (16), for å bringe den nevnte første stilling av dette til å svare til lukning av toppventilen (9) og til å la den nevnte annen stilling svare til åpning av toppventilen (9).

3. Forbindelsesenhet ifølge krav 1, karakter i-" sert ved at den omfatter anordninger for avledning eller for-bistrømning innrettet til å opprettholde en forbindelse mellom røret (3) og oppsamlingsledningen (7), hvilket sikrer avløp for produksjonen i den nevnte annen stilling av det roterende element (16) .

4. Forbindelsesenhet ifølge krav 3, karakterisert ved at de nevnte anordninger for avledning består av en tilstrekkelig klaring mellom den utvendige vegg av det roterende element og den innvendige vegg av det nevnte rom, for å tillate avløp for produksjonen mellom disse vegger.

5. Forbindelsesenhet ifølge krav 3, karakterisert ved at det roterende element (16) er hult og at det er utformet åpninger (24) gjennom dets vegger for passasje av produksjonen eller fluidet.