NO157747B - Styrelinefritt system for entring av et undervanns brnho de. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår undervanns brønnhodesyste-mer, og mer bestemt et styrelinefritt system for entring av utstyr i et undervanns brønnhode.

Produksjonen av olje og gass fra fralandsbrønner er blitt en stor utfordring for petroleumsindustrien. Idag bores brønner flere hundre eller flere tusen meter under havoverflaten. Disse brønner må ikke bare kunne bores uten bruk av dykkere på større dyp, men koplingen, prøvingen og vedlikeholdet av rør og reguleringsventiler må kunne utføres på disse brønner under og etter boreprosessen.

Enkelte tidligere kjente brønnhodeutrustninger innbefatter en brønnhodeforing som er forbundet med et styrelinefundament på hvilket er anordnet et antall styrestolper. En separat styreline er strukket mellom hver styrestolpe og et fartøy på overflaten slik at ventiltreet, utblåsings- eller sikkerhetsven-tilene, andre ventiler og betjeningsverktøy på sjøbunnen kan styres i stilling på brønnen ved hjelp av styrelinene. Dersom disse styreliner brister eller filtres inn i hverandre blir det kostbart å utbedre skaden og å nedsenke utstyret til brønnhodet. Dersom brønnen midlertidig blir forlatt er det nødvendig å fjerne linene fra styrestolpene slik at linene kan trekkes opp. Hvis det er ønskelig å vende tilbake til brønnen på et senere tidspunkt må dykkere sendes ned til sjøbunnen for å feste nye liner til styrestolpene. Dette kan ikke utføres på større dyp, og selv på grunnere vann er fremgangsmåten kostbar.

Enkelte tidligere kjente brønnhodeutrustninger innbefatter en styrelinefri anordning med TV/sonar styreutstyr som benytter TV og sonar for visuell styring av arbeidsverktøy i stilling

for å fjerne ventilenheten fra sjøbunnen og heve ventilenheten til et overflatefartøy for reparasjon og vedlikehold. Denne tidligere kjente utrustning kan ikke beveges med den nøyaktighet og enkelhet som kreves ved store deler av det reparasjonsarbeide som utføres på utstyr på sjøbunnen. Ventilenheten må derfor fjernes og bringes til overflaten for visse reparasjonsarbeider, en fremgangsmåte som er tidkrevende og kostbar. Som eksempler iPå kjent teknikk på området kan nevnes norsk patent nr.

122 967, GB patent nr. 1 341 047 og US patent nr. 3 741 296.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en anordning som kan brukes til å styre vedlikeholds- og reparasjonsutstyr i nøyaktig angitte stillinger nær brønnhodet, slik at vedlikeholdsarbeide og reparasjoner kan utføres på ventilenheten etc. uten at det er nødvendig å bruke tid og penger på å bringe disse elementer opp til oveflatefartøyet.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning som angitt i det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utførings-former av anordningen ifølge oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen. Figur 1 er et perspektivriss av et undervanns, styrelinefritt brønnhodesystem ifølge foreliggende oppfinnelse, og illustrerer entringsanordningen. Figur 2 er et frontriss av et parti av det styrelinefrie system på figur 1 og viser detaljer ved entringsanordningen. Figur 3 er et sideriss av entringsanordningen vist i figur 2. Figur 4 er et grunnriss av anordningen på figur 3, sett i retning av pilene 4-4 på figur 3. Figur 5 er et sideriss av entringstrakten og -verktøyet. Figur 6 er et isometrisk riss i større målestokk av et parti av trakten på figur 5. Figur 7 er et grunnriss av anordningen på figur 5, sett i retning av pilene 7-7 på figur 5. Figur 8 er et sideriss, lik figur 5, som viser entrings-verktøyet låst i stilling i trakten. Figur 9 er et grunnriss av anordningen på figur 8, sett i retning av pilene 9-9 på figur 8. Figur 10 - 13 er sideriss, lik figur 8, som viser påfølgende arbeidstrinn ved anordningen. Figur 14 er et grunnriss av anordningen på figur 12, sett i retning av pilene 14-14 på figur 12. Figur 15 er et grunnriss av apparatet på figur 13 sett i retning av pilene 15-15 på figur 13. Figur 16 og 17 er sideriss, lik figur 10 - 13, og viser ytterligere arbeidstrinn ved anordningen. Figur 18 er et horisontalsnitt langs linjen 18-18 på figur 10. Figur 19 er et utspilt riss sett i retning av pilene 19-19 på figur 18. Figur 20 er et grunnriss lik figur 14, men med en del av anordningen fjernet for å vise plasseringen av andre deler. Figur 21 er et horisontalsnitt lik figur 18, av en annen utføringsform av oppfinnelsen. Figur 22 er et utspredt riss sett i retning av pilene 22-22 på figur 21. Figur 23 er et sideriss i større målestokk med deler fjernet, av lokket til et ventiltre for et brønnhode. Figur 24 er et sideriss i større målestokk av utskiftings-verktøyet, med deler fjernet. Figur 25 er et sideriss av en annen utføringsform av entringsverktøyet. Figur 26 - 37 viser påfølgende operasjonstrinn ved et undervanns brønnhodesystem som anvender foreliggende oppfinnelse for entring av den undersjøiske brønn.

Et styrelinefritt, undervanns brønnhode-entringssystem ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter et stigerør 11 eller annen type rørformet søyle hvis øvre ende er forbundet med et overflatefartøy 12 (fig. 1) og hvis nedré ende er forbundet med en komponent-manipulatorinnretning 15. Mellom fartøyet 12 og nedre ende av manipulatorinnretningen 15 er innkoplet et TV/sonar-verktøy 16 som benyttes til å lokalisere en undersjøisk installasjon, såsom et brønnhode 17. TV/sonar-verktøyet er omgitt av stigerøret og verktøyets øvre ende er forbundet med standard TV/sonar-sender/mottaker-utstyr (ikke vist) i fartøyet, og nedre ende av verktøyet 16 rager nedenfor stigerørets 11 ende. TV/sonar-verktøyet kan være en av de typer som er i vanlig handel, f.eks. av typen "High Resolution Reentry (HRR) System" som fremstilles av Edo Western Corporation of Salt Lake City, Utah. Et slikt system innbefatter en sonarsender som sender høyfrekvenssignaler ut fra verktøyet 16. Disse signaler reflekteres av reflektorer, mottas av verktøyet 16, og sendes til utstyr ombord på overflatefartøyet 12. Til nedre ende av manipulatorinnretningen 15 er også forbundet et entringsverktøy

20 som er innrettet til å skyves i arbeidsstilling i en forskjøvet entringstrakt 21 anordnet på øvre parti av brønnhodet. Brønnhodet 17 innbefatter et styrelinefundament 23 som er forbundet med en fundamentfåring (ikke vist) som strekker seg ned i sjøbunnen 25. På styrelinefundamentet 23 er montert et antall bæresøyler 24, et ventiltre 29 og et antall styrestolper 30. På bæresøylenes 24 øvre ender er montert en bæreplate 27 som bærer øvre ende av ventiltreet 29. Et antall sonar-reflektorer 26 er forbundet med trakten 21. Et antall samle-eller produksjonsledninger 31 (hvorav bare én er vist) kan være forbundet med ventiltreet 29. Et ventiltre-lokk 34 (tree cap)

og et par kontrollenheter (control pods) 35a, 35b er montert på øvre ende av ventiltreet 29. Under montering av styrelinefundamentet 23 kan det være ønskelig å forbinde styrelinene (ikke vist) med styrestolpene 30 for å lette monteringen av ventiltreet 29.

Komponent-manipulatorinnretningen 15 (fig. 2-8) innbefatter et par styrehylser 36a, 36b som er innkoplet mellom stigerøret 11 og entringsverktøyet 20. Venstre ende av øvre styrehylse 36a (fig. 3) kan fritt dreie om øvre parti av verktøyet 20, idet en styrekile 39 som fritt kan forskyves opp og ned i et spor 40 i den øvre styrehylse (fig. 4) hindrer stigerøret 11 fra å dreie i forhold til høyre ende av styrehylsen 36a. Et utvidet endeparti 20b av verktøyet hviler på øvre kant av den øvre styrehylse 36a for å danne støtte for verktøyet 20. En utskiftbar spiss 20a er anordnet på verktøyets 20 nedre

ende. Det høyre endeparti til den nedre hylse 36b er sveiset eller på annen måte festet til nedre ende av stigerøret for å hindre at styrehylsen 36b skal kunne dreie i forhold til stigerøret 11. Det venstre endeparti av nedre styrehylse 36b (fig. 3) innbefatter en boring med en innadragende tapp 42 som fritt kan forskyves opp og ned i et spor 44 i verktøyet 20.

En forrådsbrakett 49 som er festet til verktøyet 20 innbefatter et par forrådsdepoter 49a, 49b (fig. 2) som er innrettet for lagring av ventiltre-lokk eller kontrollenheter (control pods). Et reservelokk 34a er vist i stilling i depotet 49b i figur 3 og 4. De øvre ender av et par hydrauliske nedsenkingssylindre 50a, 50b er forbundet med den øvre styrehylse 36a ved hjelp av et par ører 51 som er sveiset eller på annen måte forbundet med hylsen 36a. Sylindrene 50a, 50b kan drives enten i pluss- eller minusretning. Nedre ende av hver av nessenkingssylindrene 50a, 50b er forbundet med et utskiftings-verktøy 54 ved hjelp av et par ører 55. Nedsenkingssylindrene er vist i plusstilling i figur 3 og med tappen 42 nær bunnen i sporet 44. Når nedsenkingssylindrene er beveget til minusstil-ling som vist i figur 8 ligger øvre og nedre styrehylser 36a, 36b inntil hverandre. Utskiftingsverktøyet 54 er forbundet med nedre ende av stigerøret 11. Nedre ende av TV/sonar-verktøyet 16 er vist nedstikkende under utskiftingsverktøyet i figur 3, men det skal forstås at TV/sonar-verktøyet kan være inntrukket i stigerøret 11 når utskiftingsverktøyet 54 er i bruk.

Spissen 20a på entringsverktøyet 20 (fig. 5) innbefatter en styrekile 58 og et antall verktøypaler 59. Entringstrakten (fig. 5 og 6) innbefatter en innadvendende orienteringskam 62 med en sliss 63 og et antall palspor 64 nær traktens bunnparti. Trakten 21 er sveiset eller på annen måte festet til øvre parti 29a på ventiltreet 29 (fig. 1). Når entringsverktøyet 20 er senket ned i trakten (fig. 5) glir spissen 20a nedover skråpartiet 21a inn i halspartiet 21b hvor kilen 58 kommer til anlegg mot orienteringskammen 62. Idet entringsverktøyet senkes videre ned i neste parti av trakten, glir kilen 58 nedover orienteringskammen 62 hvorved verktøyet 20 bringes til å dreie i stillingen vist i figur 8 med kilen 58 inn i slissen 63 (fig. 6), og palene 59 rager inn i palsporene 64. Palene 59 og palsporene 64 hindrer at verktøyet 20 beveges ut av trakten, slik at overflatefartøyet kan utsette stigerøret for en oppadrettet strekkraft for å hindre knekning av røret. Kilen 58 og slissen 63 orienterer utskiftingsverktøyet 54 i forhold til ventiltrelokket 34 og kontrollenhetene 35.

Entringsverktøyet 20 innbefatter et antall spor 44, 67 og 68 (fig. 3, 19) som samvirker med den innadragende tapp 42 for å plassere utskiftingsverktøyet 54 i stilling over én av arbeids- eller lagringsstillingene A, B, C vist på fig. 4. Når tappen 42 er plassert i nedre del av sporet 44 er stigerøret 11

i "C posisjon" som vist på fig. 3 og 4. Idet entringsverktøyet 20 beveges nedover, slik at tappen 42 føres inn i et bredere

parti 44a av det midtre spor, kan stigerøret 11 fritt dreie om verktøyet 20 til en stilling noen få grader til den ene eller andre side av C posisjonen. Denne bevegelse fremgår best av figur 17 - 19. Figur 19 viser et "utbrettet riss" av entrings-verktøyet 20 hvor det sylindriske verktøys krumme overflate er tegnet som en plan flate med et spor 44 i midten. Midtsporets 44 nedre parti har vesentlig samme bredde som tappen 41 slik at tappen ikke kan beveges sideveis i sporets 44 nedre parti. Når tappen 42 føres inn i det bredere parti 44a er en viss sidebe-vegelse mulig for tappen. Idet tappen 42 føres oppover til en stilling nær et dreieanslag 66 kan tappen 40 beveges til høyre (fig. 19) inn i sporet 67 eller til venstre inn i sporet 68, hvorved stigerøret 11 kan stilles i en "B posisjon" vist på

fig. 13 og 15, eller i en "A posisjon" vist i fig. 12 og 14.

Etter at entringsverktøyet 20 er låst på plass i trakten

21 kan tappen 42 trykkes mot høyre parti av sporet 44a ved å dreie stigerørets 11 øvre endeparti (fig. 1, 11, 19) noen få grader i retning mot urviseren som sett fra toppen av stigerøret. Når tappen 42 når sporets 44 toppende (fig. 19) beveges tappen deretter mot høyre, mot en høyre vegg 66a slik at stigerøret 11 og utskiftingsverktøyet 54 er direkte over B posisjonen som vist på fig. 15. Tappen kan deretter senkes ned i sporet 67 slik at utskiftingsverktøyet 54 blir istand til å oppta eller avgi en ventiltrekomponent på lagringsstillingen B.

Tappen 42 kan deretter heves til toppen av sporet 67 (fig.

19) ved minusbevegelse i hydraulikksylindrene 50a, 50b, og stigerøret kan dreies noen få grader i urviserretningen for å føre tappen i en stilling mot høyre side av dreieanslaget 66. Når hydraulikksylindrene 50a, 50b går pluss føres tappen 42 inn

i sporet 44a. For å føre tappen inn i sporet 68 dreies stigerøret 11 noen få grader i urviserretningen og hydraulikksylindrene 50a, 50b går minus slik at tappen 42 glir oppover mot venstre side av sporet 44a og beveges mot en venstre vegg 66b. Hydraulikksylindrene 50a, 50b går deretter pluss slik at tappen 42 føres nedover inn i sporet 68 og utskiftingsverktøyet 54 føres over lagringsstillingen A (fig. 14). Tappens 42 stilling i sporene 44, 67 og 68 og utskiftingsverktøyets 54 stilling i forhold til posisjonene A, B og C (fig. 4) kan

bestemmes ved at man kjenner hvilken retning stigerøret 11 dreies i når sylindrene 50a, 50b går minus eller pluss. Stillingen til utskiftingsverktøyet 54 kan dobbeltkontrolleres ved å forlenge TV/sonar-verktøyet 16 (fig. 3) fra nedre ende av utskiftingsverktøyet og observere brønnhodeområdet.

Ventiltre-lokket 34 innbefatter et vesentlig sylindrisk hus 45 (fig. 23) med en ringformet toppflens 46 ved husets øvre ende og en ringformet nedre flens 47 ved husets bunnende. Et antall gjengehull 48 hvorav bare ett er vist strekker seg vertikalt gjennom den nedre flens 47 og er fordelt med innbyrdes avstand rundt denne. Et antall styrepinner 71 hvorav bare én er vist på fig. 23, er fordelt med innbyrdes avstand rundt nedre ende av huset 45. Hver styrepinne 71 har en gjenget øvre ende, en utvidet kamflate 71a og et sylinderformet nedre parti med et gjenget nedre endeparti. Den øvre ende av styrepinnene 71 er innskrudd i en motsvarende boring 48. En ring 72 er festet til huset 45 ved hjelp av styrepinnene 71. Det nedre parti av hver styrepinne strekker seg gjennom en boring 72a i ringen 72 og en mutter 73 er innskrudd på nedre ende av styrepinnen. En drivring 76 med et antall boringer 76a er montert over ringen 72 idet hver styrepinne 71 strekker seg gjennom en av boringene i drivringen 76 slik at drivringen 76 kan beveges opp og ned om styrepinnene 71. Et antall låse-eller sperreklosser 77 er konstruert av en splittring hvor ringen er slik konstruert at den er forspent radialt utover i anlegg mot drivringen 76. Sperreklossene hviler også på øvre kant av ringen 72. Et vesentlig sylinderformet låsehus 79 er montert rundt nedre ende av huset 45. Det øvre parti 79a av låsehuset 79 er skyvbart montert rundt utsiden av huset 45. Et ringformet spor 79b er anordnet nær øvre ende av huset 79. Et indre parti av huset 79 er ved 79c fastskrudd til det ytre parti av drivringen 76 slik at huset 79 og drivringen 76 beveges som en enhet.

Når ventiltre-lokket 34 (fig. 23) skal plasseres på øvre ende 29b (fig. 11) av ventiltreet 29, beveges låsehuset 79 og drivringen 76 (fig. 23) oppover i forhold til sylinderhuset 45 inntil drivringen 76 treffer undersiden av den nedre flens 47. Når drivringen 76 beveges oppover bort fra låseklossene 77 beveges disse låseklosser utover mot styrepinnene 71 slik at lokket 34 kan senkes ned på øvre ende 29b av ventiltreet 29 (fig. 11). Med lokket 34 i stilling på ventiltreet føres låsehuset 79 og drivringen 76 nedover til stillingen vist på fig. 23 slik at drivringen 76 tvinger sperreklossene innover i sporet 32 som dannes i enden 29b (fig. 11), hvorved lokket på sikker måte monteres til øvre ende av ventiltreet 29.

Utskiftingsverktøyet 54 innbefatter et sylindrisk hus 81 (fig. 24) med en ring 82 som er innskrudd i husets nedre ende, og en reguleringsring 83 som er innskrudd i sylinderhusets nedre innerflate. Et ringformet drivstempel 86 som ved sin øvre ende har en innadvendt flens 86a er skyvbart montert i huset 81. Nedre ende av drivstemplet 86 innbefatter en kileformet kamflate 86b. Et antall låseklosser 87 er utformet av en fleksibel ring som spenner radielt utover til anlegg mot nedre parti av drivstemplet 86. Låseklossene 87 hviler mot reguleringsringens 83 overkant. Et ringformet hus-låsestempel 88 med en utadvendt flens 88a og en innadvendt flens 88b er skyvbart montert i nedre parti av huset 81. I det nedre parti av låsestemplet 88 er montert en splittring 90 som spenner radielt utover mot låsestemplet 88. Splittringen 90 hviler mot flensens 88b overkant innenfor nedre ende av låsestemplet 88. Et mot splittringen anliggende ringformet stempel 91 som ved sin øvre ende har en flens 91a er skyvbart anordnet mellom låsestemplet 88 og nedre parti av reguleringsringen 83. En holderring 92 som er festet til låsestemplet 88 gjennom slisser 91a i ringstemplet 91 bidrar til å holde splittringen 90 i stilling mot stemplets 88 flens 88b. En ring 95 er påskrudd et innvendig parti 96 av huset 81. Et sekundært utløserstempel 97 er skyvbart anordnet mellom husets innvendige parti 96 og drivstemplet 86. Et rør 99 og en hydraulikkledning 100 som er anordnet i husets innerparti 96 strekker seg inn i den del av utskiftingsverktøyet hvor de kan være tilkoplet et rør og en hydraulikkledning inne i ventiltreet 29 på figur 1.

Drivkraft for bevegelse av de forskjellige stempler (fig. 24) tilføres gjennom et antall hydraulikkledninger 101a - 101f. Drivkraft til å heve drivstemplet 86 tilveiebringes ved hjelp av fluid som strømmer fra hydraulikkledningen 101b til et kammer 103, hvorved fluid tvinges mot nedre kant av flensen 86a og bringer stemplet 86 oppover. Fluid som tilføres et kammer 104 ved hjelp av en hydraulikkledning 101c skaffer trykk som tvinger stemplet 86 nedover. Drivstemplet 86 kan også beveges oppover for å frigkjøre låseklossene 87 ved å tilføre trykkfluid til et kammer 105, hvorved det sekundære utløserstempel 97 tvinges oppover slik at det trykker mot flensen 86a hvorved stemplet 86 beveges oppover. Dette sekundære utløserstempel påvirkes normalt bare i tilfelle fluidlekkasje eller annen feil i hydraulikkledningen 101b hindrer trykket i kammeret 103 fra å stige tilstrekkelig til å bevege stemplet 86 til frigjort eller utløst stilling.

Drivkraft til å heve hus-låsestemplet 88 (fig. 24) tilveiebringes av hydraulikkfluid som strømmer fra hydraulikkledningen 101e til kammeret 108. Fluidet i kammeret 108 virker med en oppadrettet kraft mot flensen 88a slik at stemplet 88 beveges oppover. Øvre ende av stemplet 88 treffer flensen 91a på ringstemplet 91 slik at dette stempel beveges til stillingen vist i figur 24. Drivkraft for senking av låsestemplet 88 tilveiebringes av hydraulikkfluid som strømmer fra hydraulikkledningen 101f til kammeret 109. Fluid i kammeret 109 virker med nedadrettet kraft mot den øvre flate på flensen 88a, hvorved stemplet 88 beveges nedover til den stilling vist i figur 24. Fluid strømmer også fra kammeret 109 gjennom en sliss 110 i stemplet 88 inn i et kammer 112 hvor fluidet virker med en oppadrettet kraft mot flensen 91a slik at stemplet 91 beveges til stillingen vist i figur 24. Fluid fra hydraulikkledningen 101d strømmer inn i kammeret 113, slik at fluidtrykket tvinger stemplet 91 nedover. Et antall tetninger 114 hindrer at hydraulikkfluid lekker ut fra kamrene.

Virkemåten til den ovenfor beskrevne anordning er som følger.

Rekkefølgen av arbeidstrinn som anvendes når utskiftings-verktøyet 54 skal medta et ventiltre-lokk 34 og plassere dette på øvre ende av ventiltreet 29, låse lokket i stilling, og fjerne utskiftingsverktøyet fra lokket skal i det følgende beskrives i forbindelse med tegningens figur 8, 11, 23 og 24. Forløpet starter med lokket og utskiftingsverktøydelene i de stillinger som er vist i figur 23 og 24.

For å tilpasse utskiftingsverktøyet rundt ventiltre-lokket beveges det ringformete drivstempel 86 (fig. 24) til utskiftings-verktøyet 54 opp til øvre ende av kammeret 104 ved å tilføre hydraulikkfluid til kammeret 103. Derved beveges sperreklossene 87 mot den innvendige overflate 81a på veggen til huset 81 slik at utskiftingsverktøyet 54 kan senkes ned til ventiltre-lokket

34 (fig. 8, 23) med låseklossene 87 beliggende inntil sporet 46a (fig. 23) og splittringen 90 inntil sporet 79b i lokket. Denne stilling kan nøyaktig bestemmes fordi låseklossene 87 vil være ved sporet 46a når ringen 95 (fig. 24) hviler mot overkanten av lokkflensen 46 (fig. 23). Reguleringsringen 83 (fig. 24)

kan dreies for å endre låseklossenes 87 stillinger i forhold til ringen 95 og sikre at låseklossene er ved sporet 46a.

Denne regulering utføres forut for befestigelse av utskiftings-verktøyet til ventiltre-lokket og nedsenking av disse til sjøbunnen.

Når utskiftingsverktøyet 54 er i stilling rundt lokket 34 ansettes hydraulisk drivkraft til kammeret 104 (fig. 24)

hvorved drivstemplet tvinges nedover og tvinger låseklossene 87 inn i sporet 46a (fig. 23) i lokket 34, hvorved utskiftingsverk-tøyet får en sikker befestigelse på lokkhuset. Hydraulikkfluid tilføres deretter kammeret 113 hvorved det splittringaktiverende stempel 91 beveges nedover og tvinger splittringen 90 (fig. 24) inn i sporet 79b (fig. 23) hvorved splittringen 90 (fig. 24) og låsestemplet 88 låses til låsehuset 79 i lokket 34.

Låsestemplet 88 og splittringen 90 beveges deretter

oppover medbringende drivringen 76 ved innføring av fluid i kammeret 108, slik at låseklossene 77 til lokket (fig. 23) beveges radielt utover mot styrepinnene 71. Når låseklossene ligger mot styrepinnene 71 kan lokket beveges ned på øvre ende 29b av ventiltreet 29 (fig. 11) med nedre kant av lokkets flens 47 (fig. 23) hvilende mot overkanten til ventiltreets flens 29c (fig. 11) og låseklossene 77 nær sporet 32 i ventiltreet. Utskiftingsverktøyets (fig. 24) låsestempel 88 beveges deretter nedover hvorved ventiltreets (fig. 23) låsehus 79 og drivringen 76 trykkes nedover, og tvinger låseklossene 77 (fig. 23) inn i

sporet 32 (fig. 11) og låser lokket 34 på plass på ventiltreet 29.

Utskiftingsverktøyet kan frigjøres fra ventiltre-lokket ved å bevege stemplet 91 (fig. 24) oppover for frigjøring av splittringen fra sporet 79b (fig. 23), og ved å bevege stemplet 86 (fig. 24) oppover for frigjøring av låseklossene 87 fra sporet 46a (fig. 23) .

I tillegg til å benyttes for lokalisering og fastlåsing på brønnhodet kan foreliggende oppfinnelse også anvendes for inspeksjon av brønnhodet, for fjerning av et ventiltre-lokk, utskifting av slikt lokk, fjerning av en kontrollenhet, utskifting av en kontrollenhet og gjennomføring og fullføring av lineoperasjoner nede i borehullet, ved å la stigerøret gjennomføre en enkelt tur fra sjøoverflaten til sjøbunnen og tilbake. F.eks. kan et ventiltre-lokk fjernes, .et nytt lokk monteres, og arbeid nede i hullet utføres, alt i løpet av én tur til sjøbunnen. Det er også mulig å montere styreliner, nedføre TV, montere produksjonsledninger og andre oppgaver under samme tur. De trinn som foretas ved utskifting av et ventiltre-lokk fremgår ved studering av entringstrinnene vist i fig. 1 - 16.

Komponent-manipulatorinnretningen 15 blir først fullstendig prøvet og overhalt ombord på fartøyet 12 og et ventiltre-lokk 34a (fig. 3 og 4) låses til forrådsdepotet 49b. Overflatefar-tøyet 12 (fig. 1) føres til en avstand på ca. 100 meter fra. brønnhodet 17 under bruk av fartøyets navigasjonssystem. Stigerøret 11 og komponent-manipulatorinnretningen 15 nedsenkes inntil manipulatorinnretningen er i et området omtrent 7 meter over lokkets 34 øvre ende. TV/sonar-verktøyet nedføres innvending i stigerøret 11 inntil verktøyet 16 stikker frem fra bunn av utskiftings verktøyet 54 til et punkt i høyde med den nedre spiss 20a på entringsverktøyet 20. TV/sonar-verktøyet benyttes for styring ved manøvrering av verktøyspissen 20a til omtrent 3 meter fra trakten 21 og direkte over traktmunningen. Stigerøret 11 dreies inntil manipulatorinnretningen 15 ligger ca. 22,5° fra dens ønskete stillling i forhold til trakten, , dvs. med verktøyets styrekile 58 (fig. 5). i flukt med slissen 63 (fig. 6) i traktens halsparti 21b. Det er mulig å innrette verktøyet 20 på linje med trakten 21 før verktøyet innføres i trakten slik at omdreining av stigerøret ikke er nødvendig.

De hydrauliske nedsenkingssylindre 50a, 50b påvirkes for sakte nedsenking av verktøyet 20 i trakten 21 (fig. 5) slik at verktøyspissen 20a glir langs skråpartiet 21a og inn i trakt-halspartiet 21b (fig. 8). Styrekilen 58 (fig. 5) og orienteringskammen 62 i trakten (fig. 6) samvirker for å dreie verktøyet 20 og stigerøret 11 til den i figur 8 viste stilling som tidligere angitt. Verktøypalene 59 på verktøyspissen 20a, låser palsporene 64 (fig. 6) i traktens nedre halsparti. Dersom slam eller fremmedlegemer i entringstrakten 21 skulle hindre skikkelig innføring av verktøyet i trakten kan en høytrykksvann-strøm ledes gjennom stigerøret 11 eller gjennom verktøyet 20 for å rydde bort slike hindringer, og verktøyet kan deretter føres inn i trakten. Bunnenden av traktens 21 halsparti er åpent for å gjøre det lettere å fjerne slike fremmedlegemer fra trakten. Såsnart verktøyet 20 er låst på plass i traktens 21 halsparti vil stigerøret ved hjelp av et ikke vist strekksystem på overflatefartøyet 12 utsettes for en oppadrettet strekkraft for å sikre arbeidet og hindre knekning av stigerøret som følge av store bøyekrefter. Slike bøyekrefter kan skyldes vannets bevegelse not stigerøret. Ca. 9000 kp oppadrettet strekkraft er nødvendig for trygg operasjon på 300 meter vanndyp, slik at det er temmelig enkelt å bestemme hvorvidt verktøyet er låst i trakten ved å aktivere stigerørets strekksystem og deretter måle strekkraften som virker på stigerøret. TV/sonar-verktøyet benyttes for inspeksjon av området ved ventiltre-lokket og/eller området rundt kontrollenhetene dersom disse skal skiftes ut. TV/sonar-verktøyet 16 trekkes deretter inn i stigerøret 11 slik at utskiftingsverktøyet 54 kan benyttes til å fjerne det gamle lokket og montere et nytt, eller utskiftings-verktøyet kan benyttes til å skifte ut kontrollenheten.

For utskifting av ventiltre-lokket trekkes utskiftingsverk-tøyet 54 ned til den stilling som er vist på fig. 10 ved hjelp av nedsenkingssylindrene 50a, 50b og senkes over lokket 34 med den innadragende tapp 42 i sporet 44 (fig. 10 og 19). Det gamle lokket fjernes og nedsenkingssylindrene 50a, 50b går deretter minus slik at tappen 42 beveges til øvre ende av sporet 44a på verktøyet 20. Nedre ende'av stigerøret 11 dreies med utviseren slik at tappen 42 føres inn i sporet 68 (fig. 19), hvorved det gamle lokket 34 og utskiftingsverktøyet 54 plasseres over forrådsdepotet 49a (fig. 11 og 14). Nedsenkingssylindrene 50a, 50b går pluss slik at det galme lokket 34 tvinges ned på depotet 49a (fig. 12), utskiftingsverktøyet 54 frigjør det gamle lokket, og utskiftingsverktøyet beveges deretter oppover til den i fig. 13 viste stilling.

Dersom det er nødvendig med arbeid i borehullet plasseres utskiftingsverktøyet over øvre parti 29a av ventiltreet 29 og låses og avtettes deretter til ventiltreet,-uansett hvilken lineoperasjon som fullføres i borehullet. Etter at arbeidet i borehullet er fullført går nedsenkingssylindrene igjen minus slik at tappen 42 beveges til øvre ende av sporet 44a. Stigerøret 11 dreies i retning mot urviseren slik at den innadragende tapp 42 føres inn i sporet 67 (fig. 19) med utskiftingsverktøyet direkte over det nye ventiltre-lokket 34a på forrådsdepotet 49b (fig. 14). Utskiftingsverktøyet 54 senkes ned på. det nye lokket 34a (fig. 13) og lokket 34a løftes fra depotet 49b. Stigerøret dreies i retning mot urviseren inntil den innadragende tapp 42 (på nedre styrehylse 36b) beveges inn i midtsporet 44 på verktøyet 20. Det nye lokket 34a senkes i stilling og låses til øvre del 29a av ventiltreet (fig. 16). TV/sonar-verktøyet 16 kan igjen strekkes ut fra nedre ende av utskiftingsverktøyet 54 og den nye lokkmontering inspiseres. Dersom det nye lokket er skikkelig montert frigjøres verktøypalene 59 (fig. 3) ved hjelp av ikke viste hydraulikkledninger som er innkoplet mellom verktøyspissen 20a og overflatefartøyet 12. Verktøyet 20, stigerøret 11 og komponent-manipulatoren 15 kan beveges oppover (fig. 17) og inntas i overflatefartøyet. Det skal bemerkes at foreliggende oppfinnelse foruten i forbindelse med et stigerør også kan benyttes med et borerør eller også med en fleksibel kabel.

Når det er ønskelig å skifte ut både et ventiltre-lokk og en kontrollenhet ved en enkelt tur til sjøbunnen, benyttes en annen utføringsform 20' av utskiftingsverktøyet. Dette verktøyet innbefatter fem separate spor (fig. 22) for å styre den innadragende tapp 42 på nedre styrehylse 36b slik at utskiftingsverktøyet 54 kan plasseres i én av fire forskjellige stillinger rundt verktøyet 20' (fig. 20). F.eks. kan det nye lokket lagres på forrådsdepotet 49a (fig. 20) og en ny kontrollenhet lagres på forrådsdepotet 49b. For å nå depotet 49a (fig. 20) føres tappen 42 inn i sporet 68b (fig. 22), for å nå depotet 49b føres tappen 40 inn i sporet 67b, for å nå kontrollenheten 35a føres tappen inn i sporet 68a, for å nå kontrollenheten 35b er tappen 40 i sporet 67a og for å nå det gamle lokket 34 føres tappen inn i sporet 44.

Følgende fremgangsmåte kan benyttes for å skifte ventiltre-lokket, for å skifte en kontrollenhet, og for å utføre arbeid nede i borehullet under en enkelt nedtur av stigerøret fra overflaten. La oss anta at ventiltre-lokket 34 og kontrollenheten 35b er beheftet med feil. Med et nytt lokk på depotet 49a og en ny enhet på depotet 49b og verktøyet 20' låst i trakten 21, føres den nye kontrollenhet fra depotet 49b (fig. 20) og lagres på toppen av den feilfrie kontrollenhet på ventiltreet. F.eks., den nye enhet føres fra depotet 49b og lagres på toppen av den feilfrie enhet 35a. Toppartiet til hver av kontrollenhetene er slik formet at bunnpartiet på en annen kontrollenhet kan trykkes ned og låses oppe på den. Det gamle ventiltre-lokket 34 føres over på depotet 49b og utskif-tingsverktøyet føres over toppen av ventiltreet slik at arbeidet nede i hullet kan fullføres. Når arbeidet nede i hullet er fullført føres det nye lokket fra depotet 49a over på toppen av ventiltreet, den defekte kontrollenhet 35b fjernes fra ventiltreet og lagres på depotet 49b. Den nye kontrollenhet fjernes fra dens midlertidige lagerstilling på toppen av enheten 35a og monteres på det sted hvor enheten 35b ble fjernet. Alt dette utføres under én tur til sjøbunnen.

Foreliggende oppfinnelse kan også benyttes ved undervanns ventiltrær som er montert under slamlinjen. Det er også mulig å reversere stillingene til verktøyet og trakten 21 slik at verktøyet monteres på undervanns installasjonen og trakten monteres på nedre ende av rørsøylen.

Det er mulig å bruke verktøyet 20 og manipulatorinnretningen 15 med en kabel istedenfor et stigerør. En hydraulisk motor kan innkoples mellom verktøyet 20 og manipulatorinnretningen 15 for å dreie manipulatoren om verktøyet. Verktøyet 20, sylindrene 50a, 50b, utskiftingsverktøyet 54, styrehylsene 36a, 36b samt andre elementer som er vist på fig. 5 kan koples til nedre ende av en kabel som senkes ned fra overflatefartøyet 12 (fig. 1). Hydraulikkledninger kan koples fra overflatefartøyet til hydraulikksylindrene 50a, 50b og til hydraulikkmotoren (ikke vist). Verktøyet kan nedsenkes i den forskjøvete trakt 21 og arbeidet til manipulatorinnretningen 15 kan styres på samme måte som ovenfor beskrevet, bare med den forskjell.at en hydraulisk motor benyttes for å føre utskiftingsverktøyet i en bue om verktøyet 20.

En annen utføringsform av et fullstendig styrelinefritt system for innføring og entring i et brønnhode er vist i figur 25 - 37. Entringsverktøyet på fig. 1 - 22 er modifisert med betydelig større lengde ved innføring av en forlengelse 20c (fig. 25) mellom verktøyet 20 og verktøyspissen 20a. Denne forlengelse gjør at verktøyet kan nå under toppen av brønnhodet til sjøbunnen. En annen trakt 21' (fig. 26 - 37) er montert på et styrefundament 23a for å lette innledende innføring i brønnhodet uten de styreliner som vanligvis benyttes forut for innstallering av et ventiltre eller en sikkerhetsventilenhet.

De forskjellige trinn ved montering, bruk og vedlikehold av et slikt styrelinefritt brønnhodesystem er sekvensmessig vist i figur 26 - 37.

Styrefundamentet 23a (fig. 26) og et fundament-foringsrør 117 er festet til stigerøret 11 for plassering på sjøbunnen 25. TV/sonar-reflektorer 26a som ved hjelp av et antall fjærer 118

er forspent mot en vertikal stilling bøyes innover mot stigerøret 11 under nedsenkingen av styrefundamentet gjennom kjellerdekk-åpningen (ikke vist) i bunnen av overflatefartøyet 12 (fig. 1). Fundamentforingen 117 drives, eller bores ned i sjøbunnen 25 inntil styrefundamentet 23a er plassert på sjøbunnen 25 som vist på figur 27. Foringen og styrefundamentet sementeres på plass på vanlig måte, og reflektorene 26a beveges til vertikal stilling rundt styrefundamentet. Stigerøret 11 frakoples styrefundamentet 23a og stigerøret bringes opp til overflatefar-tøyet 12.

Komponent-manipulatorinnretningen 15, det lange verktøyet 20c, en sikkerhetsventilenhet 119 samt entringstrakten 21 koples til nedre ende av stigerøret 11 (fig. 28) og tilbakeføres til en stilling et par meter over innføringstrakten 21' ved bruk av TV/sonar-verktøyet 16 for å lede operasjonen. De hydrauliske nedsenkingssylindre 50a, 50b går minus slik at verktøyet 20a nedsenkes og låses i stilling i styrefundament-trakten 21' (fig. 29). Sikkerhetsventilenheten 119 senkes deretter i stilling (fig. 30) og låses på styrefundamentet 23a slik at boreoperasjonen kan fullføres og sikkerhetsventilenheten heves til overflatefartøyet 12 hvor enheten frakoples stigerøret 11.

Ventiltreet 29 koples til stigerøret 11 og senkes til en stilling (fig. 31) over styrefundamentet ved bruk av TV/sonar-verktøyet 16 utragende fra nedre ende av ventiltreet som organ for å styre ventiltreet i stilling. Verktøyet 20c senkes igjen ned i fundamenttrakten 21' (fig. 32) ved bruk av nedsenkingssylindrene 50a, 50b. Ventiltreet ledes deretter i stilling, låses på øvre ende 117a av foringsrøret 117 (fig. 33), og utskiftingsverktøyet 54 koples deretter fra øvre ende av ventiltreet 29 (fig. 34). Utskiftingsverktøyet 54 føres til et forråds- eller lagerdepot (fig. 35) for å hente lokket 34 som plasseres på øvre ende av ventiltreet 29 som vist på fig. 36, for fullføring av monteringen av ventiltreet 29. Verktøyet 20c frigjøres deretter (fig. 37) fra fundamenttrakten 21' og stigerøret og komponent-manipulatorinnretningen 15 føres tilbake til overflatefartøyet 12. Dette entringssystem kan benyttes for entring av hvilket som helst undervanns utstyr f.eks. grenrør etc, og er ikke begrenset til entring i brønn-hoder .

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en enkel anordning for innføring eller entring av utstyr i et undervanns brønnhode uten bruk av styreliner mellom brønnhodet og et overflatefartøy. TV/sonar-utstyr benyttes for å lede arbeids- og vedlikeholds-utstyr i en stilling nær brønnhodet. En forskjøvet trakt montert på brønnhodet samt et verktøy montert på en komponent-manipulatorinnretning benyttes for nøyaktig styring av manipu-latorinnretningen i arbeidsstilling på linje med de forskjellige deler på brønnhodet. Reservedeler lagres i depoter på manipulatorinnretningen slik at defekte deler kan skiftes ut og arbeid i borehullet utføres på en brønn ved en enkel tur til sjøbunnen. Foreliggende oppfinnelse eliminerer problemet med styreliner som brister eller faller ned på sjøbunnen, særlig i de tilfeller hvor brønnene har vært forlatt en tid og entring er blitt aktuelt.

Claims (4)

1. Styrelinefritt system for entring av et undervanns brønnhode (17) ved hjelp av et stigerør (11) som senkes ned fra et overflatefartøy (12) og som ved sin nedre ende er forbundet med et utskiftingsverktøy (54), omfattende et langstrakt entringsverktøy (20), en manipulatorinnretning (15) som forbinder stigerøret og entringsverktøyet, minst én trakt (21) som er festet til brønnhodet og som har et vidt åpningsparti (21a) og et trangere halsparti (21b), et lokaliseringsverktøy (16) som innbefatter signalgivende og -mottakende midler anbrakt ved manipulatorinnretningen, og signalreflekterende midler (26) montert nær traktens åpningsparti, for lokalisering av brønnhodet og innstilling av entringsverktøyets spiss (20a) direkte over traktåpningen under nedsenkingen av stigerøret, idet entringsverktøyet med sin spiss er innrettet til å senkes ned i trakten og til å orienteres og fastholdes i traktens halsparti, karakterisert ved at aksen til traktens (21) halsparti (21b) er beliggende parallell med og i avstand fra brønnhodets (17) akse, at manipulatorinnretningen (15) omfatter øvre og nedre styrehylser (36a, 36b) som holder entringsverktøyets (20) akse parallell med stigerørets (11) akse med en innbyrdes avstand lik nevnte avstand mellom trakt-halspartiets (21b) og brønnhodets (17) akser, et par hydrauliske sylindre (50a, 50b) som ved sine øvre ender er montert til den øvre styrehylse (36a) på diamtralt motsatte sider av stigerør-aksen og ved sine nedre ender til utskiftingsverktøyet (54) for heving og senking av utskiftingsverktøyet, samt en tapp- og sporanordning (42, 44, 67, 68) innerettet til å bringe utskif-tingsverktøyet (54) i én av et antall arbeidsstillinger (A, B, C) .

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved en utvidet krage (20b) på toppen av entringsverktøyet (20) hvorved dette kan understøttes på den øvre styrehylse (36a).

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en forrådsbrakett (49, 49a, 49b) som er forbundet med den nedre styrehylse (36b) for lagring av reservedeler (34a).

4. System ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved et par ører (51) som er montert på den øvre styrehylse (36a) for montering av de hydrauliske sylindres (50a, 50b) øvre ender til denne, samt et par ører (55) som er montert på bunnen av utskiftingsverktøyet for montering av de hyrauliske sylindrers nedre ender til dette.