NO155634B - Toveis virksomt roeroppheng for en broennboring. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt røroppheng for brønn-boringer for opphengning av en rørstreng fra en låsenippel på en ytre foring og særlig et forbedret brønnforingsrør-oppheng med rotasjonsutløsning og som er i stand til å tåle både opphengt vekt og oppadrettede strekk-krefter.

Ved boring for utvinning av olje og/eller gass fores brønnhullet vanligvis med konsentriske rør som betegnes foringsrør, i mange tilfeller opphengt fra toppen av brønnen. Et eksempel på allerede kjente brønnforingsrøroppheng er det som er beskrevet i US-PS 3 420 308, et annet er beskrevet i en katalog utgitt av søkerne i foreliggende ansøkning. Disse allerede eksisterende foringsrøroppheng brukes til å av-

laste eksessiv vekt fra brønnhodeutstyret og fra elementer nede i brønnen. Vekten av en annen foring kan fordeles mellom overflateutstyret og foringsrøropphenget med den største del av vekten vanligvis anbragt på foringsrøropphenget. Besparel-ser kan oppnås ved å dimensjonere en foringsrørstreng med utgangspunkt i installasjonsstedet for foringsrøropphenget i stedet for å gå ut fra overflaten.

Ved mange av de brønner som bores fra havbunnen er det ønskelig å bære foringsrørstrengen fra havbunnens nivå

og derved utnytte fordelen med havbunnens siderettede og vertikale støtte. Denne fremgangsmåte er meget sikrere enn understøttelse ved havoverflaten, hvor foringsrøret utsettes for risiko for å tapes eller bli skadet av tidevann, storm-virkninger og/eller skipskollisjoner. Ved mange foreliggende foringsrøroppheng og brønninstallasjoner kan den øvre del av foringsrørstrengen bli skjøvet til side hvis et foringsrøranlegg treffes av et passerende skip, og deretter kan foringsrøropphengets låsekapsling og rørene under opphenget ved fortsatt skipsbevegelse bli trukket ut og pakningene som befinner seg lenger ned i brønnen bli utløst, bare på grunn av en slik utilsiktet opptrekking med ødeleggelse av pakningene, og derved forårsake at brønnen får blow-out. En slik kritisk rekkefølge av hendelser må hvis mulig hindres ved anvendelse av et foringsrøroppheng som låser seg på plass når kilekonstruksjonen er i inngrep i sin låsenippel, slik at brønnforingen over denne i vann bare bøyes til siden uten at opphengskonstruksjonen og den opphengte foring under

denne blir trukket ut.

Foringsrøropphenging av veggkrok-typen som har stoppkiler med tenner som biter seg inn i foringens innervegg fremviser problemer ved foringsrørs vanligvis ganske tynne vegger uten nøyaktig fastlagt innvendig diameter og med langt fra ideell innvendig overflate. Foringsrørets innervegg kan være korrodert og/eller dekket med avleiringer og kan ha glassharde områder som er for glatte og harde til at stoppkilene kan få effektivt grep. Stoppkilene kan bli trukket langs foringsrørets vegg slik at tennene slites ned, hvilket gjør det usikkert hvor stor belastning en slik opphengsinn-retning vil tåle. Ved å bruke foringsrøroppheng som benyt-ter låsenipler, kan nippelveggene være forholdsvis tykke,

og det kan være sørget for gode, solide inngrepsansatser for å bære belastningen. Brede stoppkiler kan anvendes for å bære belastningen på låsenippelansatser som kan være harde og høyglanspolerte for å funksjonere mer effektivt ved opphengning av opptil flere hundre tonn. Videre er det fra tid til annen ønskelig å være i stand til selektivt å frigi og fjerne røropphengskonstruksjoner og opphengte foringsrør for vedlikehold og ny anvendelse av brønnboringsutstyr og rør, og/eller for å føre boringen videre til dypere liggende områder, eller for å bygge ut andre produksjonsområder ved hjelp av eksisterende ytre brønnforingsutstyr.

Det er derfor et hovedformål med foreliggende oppfinnelse å skaffe et toveisvirksomt røroppheng for forings-rør og som er i stand til å tåle enten den opphengte vekt eller oppadrettet strekk.

Et annet formål med et slikt toveisvirksomt forings-røroppheng er, ved at det er skaffet tilveie en låsemekanis-me som holder foringsrøropphengskonstruksjonen i en låst stilling, å gjøre den i stand til å tåle enten den opphengte vekt eller oppadrettet strekk-belastning. Et ytterligere formål er å sørge for selektiv utløsning av låsemekanismen for foringsrøropphenget slik at en opptrekking av opphengskonstruksjonen og opphengte rør bare er mulig når det er ønsket.

Et annet formål er å skaffe en opphengningsinnret-ning for foringsrør som låser seg mot bevegelse i den ene eller annen retning bare ved å senke foringsrøropphenget når

dette har fått anlegg i en låsenippel.

Oppgavene som den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å løse, anses løst ved at det er skaffet tilveie et toveis virksomt foringsrøroppheng av den type som fremgår av den innledende del i det etterfølgende krav 1, og som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av dette kravs karak-teriserende del. Dette foringsrøroppheng har således en låst stilling hvor det tåler en nedoverrettet belastning eller en løftekraft oppover. Låsingen av kilene i niplene skjer ved at vekten av de opphengte rør overføres til kilene over en vinkelansats på hoveddoren og dervedyved en radialt utover-rettet komponent forårsaket' av den aksialt opphengte rør-belastning, tvinges kilene inn i nippelen. Når kilene så befinner seg i de respektive mottagende nipler, låses de i stilling ved forskyvning av en dorhylse til en posisjon radialt under kilene. En sneppringinnretning griper inn i et spor på hoveddoren, låser kilekapslingen mot bevegelse i lengderetningen i forhold til doren og overfører eventuelle oppadrettede krefter på doren via sneppringinnretningen til kilene og derved til låsenippelen. Opphengskonstruksjonen er utløsbar ved dreining av doren via rør ovenfra for å betjene en gjenget kopling ved den øvre ende av doren - for å frem-bringe en utvendig fordypning som kan oppta en innvendig knast på hver av kilene som derved gis mulighet for å svinges radialt innover ved en oppadrettet løftebevegelse av doren og kilekapslingen med kilene fra låsenippelen.

En spesiell utførelse som viser det som for tiden betraktes som den beste fremgangsmåte for utførelse av oppfinnelsen, er vist på tegningene, hvor fig. 1 er et sideriss med deler av den ytre brønnforing fjernet og gjennomskåret for å vise foringsrøropphenget i detalj og viser foringsrøropphengets kilekapsling som er ytterligere gjennom-brutt og gjennomskåret for å vise kilekapslingen, kilen, doren og detaljer ved låsens utløsning, med opphengets kilekapsling og dor i bevegelig posisjon over sin låsenippel, fig. 2 viser et delvis sideriss av en halvdel av foringsrør-opphengets rotasjonsutløsning på fig. 1, i den innstilte og låste posisjon av doren, fig. 3 er et delvis sideriss av en halvdel av foringsrøropphengets kilekapsling og dor i den ut-løste tilstand, løftet i den ytre kapsling fra sin låsenippel, fig. 4 er et delvis sideriss i større målestokk av en del av fig. 2 og viser mer detaljert føringsrøropphenget for rotasjonsutløsning i den anbragte og innstilte låsende posisjon for doren, fig. 5 er et snitt etter linjen 5-5 på fig. 1 og viser det ytre foringsrør, kilen, foringsrørets oppheng med kilekapsling og låsedoren i detalj, fig. 6 er et snitt etter linjen 6-6 på fig. 1 og viser detaljer av en multiseg-ment sneppringinnretning i foringsrøropphengets kilekapsling og fig. 7 er en alternativ utførelse i delvis sideriss av en halvdel av foringsrøropphengets kilekapsling, kile og dor vist anbragt, men ikke låst.

Foringsrøropphenget 10 understøttet på doren 11 inne i den ytre foringsrørstreng 12 er vist på fig. 1, idet den befinner seg over og nærmer seg sin låsenippel 13 inkludert som en del av den ytre foringsrørstreng 12 som en første foringsrørstreng. Låsenippelen 13 med hovedsakelig konvensjo-nell konstruksjon er montert og beveger seg sammen med den ytre foringsrørstreng 12, med en gjenget forbindelse 14 til det øvre foringsrør 15 og en gjenget forbindelse 16 til det nedre foringsrør 17. Ringformede fordypninger 18 og 19 inne i låsenippelen 13 er gitt en profil tilpasset dimensjonene av og avstanden mellom fremspringene 20 og 21 på kilene 22 som holdes av foringsrøropphengets kilekapsling 23, for at disse fremspring skal kunne opptas i fordypningene.

Foringsrøropphengets kilekapsling 23 er en ringformet kapsling som bærer et antall kiler 22, tre stykker i ut-førelsen på fig. 1-6. Kapslingen 23 er montert for relativ forskyvningsbevegelse på foringsrørdoren 11 når skjærskruer 25 skjæres over etter at kilene 22 er ført inn i nippelen 13 ved bevegelse av doren 11 nedover gjennom kapslingen 23 fra den posisjon som er vist i innføringstilstanden på

fig. 1, til en stilling hvor nippelen 13 er blokkert (fig. 2 og 4) med doren 11 beveget nedover til en sneppringinnretning 26 har fått anlegg i et sneppringspor 27 i doren. I denne posisjon blir en nedre kilelåsende anordning 28 i den øvre foringsrørsubb 29 forskjøvet til en kilelåsende stilling radialt under den øvre ende av kilene 22. Doren 11 er satt sammen i en annen foringsrørstreng 30 med en gjenget

forbindelse 31 for rotasjonslåsutløsning inne i den nedre kilelåsende anordning 28 i den øvre foringsrørsubb 29 og med en gjenget forbindelse 32 inne i den øvre ende av den nedre foringsrørsubb 33. En grensestillingshette 34 for rotasjons-utløsningen med gjenget forbindelse 35 med toppen av doren 11 har motsatte gjenger av rotasjonsutløsningens gjenger på dorens gjengede forbindelse 31 for å skaffe en virksom låse-stopper for den øvre foringsrørsubbs 29 indre ansats 36 med den nedre ende 37 av hetten 34 når sistnevnte er helt inn-skrudd med den innvendige ansats 38 i anlegg på den øvre ende 39 av doren 11. Når den gjengede forbindelse 31 har venstregjenger, anvendes høyregjenger i den gjengede forbindelse 35. Selvsagt kunne dette være omvendt så lenge gjenge-retningen er motsatt.

Kilene 22 er fjærbelastede kiler som er ført i åpninger 40 i foringsrøropphengets kilekapsling 23 for bevegelse radialt utover og innover, og forspenningen skjer med blad-fjærer 41 som enkeltvis befinner seg inne i slisser 42 i de enkelte kiler 22 og forløper i opphengets lengderetning. Festeskruer 43 fester enkeltvis en fjær 41 inne i en kile-sliss 42 for å presse fjærende mot den ringformede ansats 44 på doren 11 og derved tvinge de respektive kiler 22 utover. Kilene 22 er vanligvis av standardtype med unntak av fremspringene på kilens underside, eksempelvis er fremspringet 45 på hver kile 22 utformet med en øvre flate 46 som ligger i 15° vinkel med det rette tverrsnittsplan og denne flate utsettes for nedoverrettet vektbærende anlegg mot en tilsvarende tilpasset 15° vinkelstående nedre flate 47 av en ringformet opphengsforsterkning 48. Denne tilstand fremkommer når kilene 22 har vært ettergivende forspent utover ved hjelp av fjærene 41 og etter at skjærskruene 25 (når det anvendes mer enn én) er skåret over etter at den nedre ansats 49 av kilens øvre fremspring 20 har fått anlegg på en låse-ansats 50 i den ringformede fordypning 18 i låsenippelen 13. Et fremspring 51 på undersiden ved den nedre ende av hver kile 22 rager inn i et ringformet spor 52 på doren 11, med foringsrøropphenget 10 i sin bevegelige tilstand (fig. 1) og med en øvre vinkelstående fremspringflate 54 klar for kontakt med en nedoverrettet vinkelstående flate 55 på en ringformet dorforsterkning 56 i en grensestilling. Fremspringet 45 og/eller fremspringet 51 begrenser således lengdebevegel-sen av kilene 22 og derved foringsopphenget 10 i forhold til doren 11 og bidrar til å hindre utilsiktet avskjæring av skjærskruene 25 når kilene 22 og/eller kilekapslingen 23 får kontakt med avleiringer eller andre hindringer under beve-gelsen i den ytre foringsrørstreng 12 som vist på fig. 1. Når så foringsopphenget 10 støter på en låsenippel 13 av den riktige type, ekspanderer kilene 22 utover som muliggjort ved hjelp av nippelfordypningene, og de nedre ansatser 49 på kilefremspringene 20 kommer til anlegg mot nippelens låse-ansats 50. Flatene på kileansatsen 49 og nippelens låsean-sats kan være herdete og høyglanspolerte i tillegg til at de kan være skrådd f.eks. 5° som antydet på fig. 4, for godt og pålitelig anlegg og en vedlikeholdsfattig levetid. Når foringsopphenget 10 befinner seg i nippelen 13 og kilene 22 har fått anlegg, blir (alt etter dimensjonen) f.eks. 10.000 til 15.000 kp belastning påført doren 11 for å skjære av skjærskruene 25 som i grensestillingen for kilenes indre fremspring i forbindelse med dorforsterkningen har holdt doren og kapslingen 23 i den bevegelige tilstand som er vist på fig. 1. Med kilene 22 i stilling ute i niplene 13 eksisterer ikke lenger det nevnte grensestillingsforhold for kilefremspringene i forbindelse med dorforsterkningen og avskjærin-gen av skjærskruene 25 kan finne sted med en relativ lengdebevegelse nedover i doren 11 inne i kilekapslingen 23 når denne tilføres belastningsvekten påført på doren 11. Mens skjærskruene 25 belastes for skjærpåkjenning, vil støttende kontakt av det øverste parti av de låste kiler 22 mot den øverste del av kapslingsåpningene 40 motvirke ytterligere bevegelse nedover av kapslingen 23. Etter avskjæring av skruene 25 beveger doren 11 seg nedover inntil segmenter 57 som holdes tilbake av en fjærende ring 58 i sneppringinnretningen 26, ligger an i sneppringsporet 27 i doren 11. Med henvisning til fig. 2, 4 og 6 er vist seks segmenter 57 med sidevinkler på 5° som bidrar til å holde dem i sporet 27, særlig når dette spor har en bunnvegg 59 med en tilsvarende vinkel på 5°. Når doren 11 er beveget til sneppringinnretningen 26 griper inn i sporet 27, er den nedre kilelåsende anordning 28 av den øvre foringsrørsubb 29 og som kan betraktes som en forlengelse av doren 11, blitt beveget til låsestillingen radialt under de øvre ender av kilene 22. Dette låser effektivt foringsrøropphenget 10 og doren 11 på plass i låsenippelen 13. En eventuell oppadrettet kraft på doren.11 overføres via sneppringinnretningene 57, kapslingen 23 og kilene 22 til låsenippelen 13. Således kan røret i den annen foringsrørstreng påføres strekk eller sammentrykning og særlig for anlegg til havs vil leilighetsvis påførte be-vegelser av røret over opphenget ikke utløse dette eller pak-ningskonstruksjonen under samme. Den i flere segmenter inn-delte sneppringinnretning 26 er hensiktsmessig innelukket i en holderhette 60 montert ved hjelp av en gjengeforbindelse 61 nederst i foringsrøropphengets kilekapsling 23. Segmen-tene 57 av sneppringinnretningen 26 er fjærende presset innover ved hjelp av den fjærende ring 58 som har tilnærmet sir-kulær form, men med en spalte mellom endene, til anlegg i ytre spor 63 i de bueformede låseringsegmenter 57.

Når konstruksjonen 10 på denne måte er låst på plass i låsenippelen 13, kan den ikke beveges ut av nippelen i den ene eller den annen lengderetning oppover eller nedover. Den kan frigjøres bare på følgende måte: Den øvre foringsrørsubb 29 som er gjenget inn på den øvre ende av doren 11 med gjengeforbindelsen 31 og festet ved hjelp av skjærskrue (eller skruer) 64, bevirker - med påføring av et tilstrekkelig høyredreiende moment (f.eks. 700 Nm) - at skruene 64 skjæres av. En fortsatt dreining i samme retning skrur subben 29 av doren ca. 6-10 omdreininger, inntil en grense er nådd i kontakt med grensestillingshetten 34. Denne avskruing av subben 29 åpner en fordypning mellom den nedre ende 65 av subben og en oppover vendende skrå flate 66 på den ringformede opphengsforsterkning 48 på doren 11. Med den nedre kilelåsende anordning 28 i den øvre foringsrørsubb 29 beveget ut til siden, kan kilene 22 fritt kamstyres innover og frigjøre nippelen 13 ved en oppoverrettet, frigjørende bevegelse av foringsrøropphenget 10 med doren 11 til den til-baketrukne tilstand vist på fig. 3. Bevelse utover av kilene 22 er begrenset ved at en øvre og nedre tappforlengelse 67 og 68 får kontakt respektive med kapslingens øvre og nedre ansatser 69 og 70 ved dannelsen av en ytterste kileposisjon også når foringsrøropphenget 10 ikke befinner seg inne i en første foringsrørstreng. En fluidumkanal 71 er anordnet for fluidumstrøm til og fra et ringformet kammer 7 2 utformet mellom den øvre foringsrørsubb 29, doren 11 og hetten 34 for å hindre hydraulisk turbulens i hulrom ved relativ bevegelse av delene.

Den på fig. 7 viste utførelse av et toveis forings-røroppheng ifølge oppfinnelsen har mange likhetspunkter både konstruktivt og operativt med utførelsen på fig. 1-6, og følgelig er samme eller lignende deler gitt samme henvis-ningstall, eventuelt med markering for lettere identifisering av tilsvarende deler i de to utførelser. Av samme grunn kommer en rekke deler i og trekk ved denne utførelse heller ikke til å omtales nærmere i det følgende. Foringsrøropp-henget 10' er ved hjelp av skjærskruer 25' hindret relativ bevegelse i lengderetningen på den ringformede dor 11' på hvilken det er ført ned, i samsvar med den bevegelige tilstand vist på fig. 7 inntil kilene 22' er låst i låsenippelen 13'. Deretter avskjæres skruene 25' hvis belastningen er stor nok, og doren 11' beveges nedover gjennom foringsrør-opphengets kilekapsling, som hindres ytterligere bevegelse nedover ved hjelp av de låste kiler 22', inntil sneppringinnretningen 26' - i dette tilfelle en enkel sneppring i ett stykke - kommer i stilling rett overfor sneppringsporet 27' og smetter inn i dette, idet doren 11' og kilekapslingen 23' derved blir hindret i relativ lengdebevegelse i forhold til hverandre. Den kilelåsende nedre anordning 28' av den øvre foringsrørsubb 29' er beveget inn i den ytre kiles 22' låsende stilling under en indre flate 73 av kilene 22', som det finnes fire av i denne spesielle utførelse. I denne stilling er en nedre hellende flate 47' på en ringformet opphengsforsterkning 48' på doren 11' ved belastning i kontakt mot en skråttstående øvre flate 46' på fremspring 45' på kilens underside for å lette funksjoneringen av foringsrør-opphenget. Videre motvirker sneppringinnretningen 26' løfte-krefter oppover overført til samme fra bunnen av sneppringsporet 27' ved en eventuell løftekraft påført doren 11'. Slik oppadrettet løftekraft overføres ved hjelp av snepp-ringenheten 26' til foringsrøropphengets kilekapsling 23' og videre via kilene 22' til låsenippelen 13'. I denne utførelse befinner skjærskruene 25' seg i konstruksjonens nedre ende ute av området for kilene 22' - til forskjell fra den annen utførelse - men de utfører hovedsakelig den samme operative funksjon med doren 11' og kilekapslingen 23' slik låst sammen og foringsrøropphenget 10' låst på plass i låsenippelen 13' at det ganske enkelt ikke kan beveges ut av nippelen i hverken den ene eller den annen lengderetning, oppover eller nedover. Det kan bare utløses på en måte temmelig lik den for den annen utførelse, hvilken består i å påføre moment på den øvre foringsrørsubb 29' i en retning som vil skru ut denne subb tilstrekkelig til å skjære av skjærskruene 64' og da ved at den skrus ut ca. seks omdreininger inntil grense-kontakten med rotasjonsutløsningens grensestillingshette 34' er nådd. Denne utskruing av subben 29' åpner en fordypning mellom den nedre ende av subben og en oppadvendende hellende flate 66' på den ringformede opphengsforsterkning 48' på doren 11'. Med den nedre kilelåsende anordning 28" i den øvre foringsrørsubb beveget ut til siden, er deretter kilene 22' frie og kan kamstyres innover og utløse nippelen 13' med en fortsatt oppadrettet løftende frigjørende bevegelse av foringsrøropphenget 10' sammen med doren 11' til uttrekk-stillingen.

Claims (1)

1. Toveis virksomt foringsrøroppheng (10) for opphengning av en rørstreng (30) inne i en ytre fåringsrør-streng (12) som innbefatter en låsenippel (13) , omfattende en dor (11) innkoblet i rørstrengen (30) , en kilekapsling (23) montert aksialt forskyvbar mellom to grensestillinger på doren, et antall kiler (22) ført i åpninger (40) i kilekapslingen, fjærorganer (41) for bevegelse av kilene radialt utover til inngrep med låsenippelen, utløsbare innretninger (25) for å holde kilekapslingen i den ene grensestilling på doren under nedføring av rørstrengen (30), og en kilelåsende anordning (28) som virker i den annen grensestilling av kilekapslingen på doren for å låse kilene i inngrep med låsenippelen under opphengning av rørstrengen, karakterisert ved fremspring (45, 48) på kilene (22) og på doren (11) som får innbyrdes anlegg i kilekapslingens annen grensestilling, og ved en låsemeka-nisme fortrinnsvis utført som en sneppringinnretning (26) mellom doren (11) og kilekapslingen (23) for å holde kilekapslingen (23) i dens annen grensestilling, hvorved rør-opphenget (10) kan oppta både nedoverrettede og oppover-rettede krefter.

2- Oppheng ifølge krav 1, karakterisert ved at de bevegelsesbegrensende fremspring (45, 48) har motsvarende skråflater (46, 47) som får innbyrdes anlegg når doren (11), kilekapslingen (23) og kilene (22) er i den bevegelige tilstand før låsing i låsenippelen (13).