NO157791B - Nippel. - Google Patents

Abstract

NIPPEL.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en landingsnippel omfattende et rørformet element beregnet for innkopling i en produksjonsrørstreng umiddelbart over en fast sikkerhetventil og utstyrt med utvendige kanaler for tilførsel av balansetrykkvæske og styretrykkvæske til den faste sikkerhetsventil,samt portåpninger som hver er forbundet med en av de nevnte kanaler og munner ut på elementets innerside mellom aksialt atskilte tetningsringer, og en hylse som er opptatt i det rørformete elements boring og er aksialt forskyvbar mellom en øvre og en nedre stilling i kontakt med nevnte tetningsringer, hvilken hylse er utstyrt med seteorganer for landing av en hjelpesikkerhetsventil og omstilling av hylsen til dens nedre stilling, og med portåpninger som i hylsens nedre stilling er forbundet med respektive portåpninger i elementet for tilførsel av balansetrykkvæske og styretrykkvæske til hjelpesikkerhetsventilen.

Det er vanlig å fremstille landingsnipler som kan danne en del av en rørstreng og som innbefatter et "dobbeltlednings"-styresystem for betjening av en sikkerhetsventil som er plassert i nippelen. Det kan overføres trykkfluidum til disse nipler, og styretrykkvæsken benyttes vanligvis for å åpne sikkerhetsventilen, slik at brønnfluidum kan strømme til overflaten.

Moderne anordninger for fluidumstrømstyring kan iblant innbefatte "balanse"-trykkamre for kompensering av det hydrostatiske trykk som forårsakes av væskesøylen i styreledningen. "Dobbeltlednings"-systemet gir således et stort sett likt hydrostatisk trykk som medvirker til lukking av sikkerhetsventilen .

For å isolere styre- og balansetrykksonene i en dobbeltlednings-landingsnippel fra brønnfluidumtrykket er det anordnet pakninger på hver side av trykksonen. I slike systemer er det mulig for brønnfluidumtrykket å omgå pakningene og trenge inn i styretrykkledningen. Hvis brønnfluidumtrykket er større enn summen av det hydrostatiske trykk i balanseledningen og kraften av lukkefjæren, vil sikkerhetsventilen kunne "svikte" i sin kanalåpne-stilling. Derved oppstår en potensielt farlig situa-sjon.

En dobbeltlednings-landingsnippel for opptakelse av en fjernstyrt rørsikkerhetsventil er vist på side 4001 i Composite Catalog of Oil Field Eguipment and Services (1974-75). Selv om den viste landingsnippel er bestemt for anvendelse i tilknytning til stålkabelutstyr, har de nipler som anvendes i nedpumpings-installasjoner i realiteten samme virkemåte. En nedpumpingsin-stallasjon for brønnproduksjon og produksjonsavslutning er beskrevet i den ovennevnte Composite Catalog, side 4070.

I de medfølgende tegninger er nippelen ifølge oppfinnelsen vist anvendt i tilknytning til nedpumpingsutstyr for fluidum-strømstyring. Dette nedpumpingsutstyr er betegnet som "gjennom rørledningen"-utstyr ("through the flow line") eller TFL-utstyr. Oppfinnelsen er imidlertid egnet for anvendelse så vel ved TFL-utstyr som kabelutstyr

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe et hjelpeventilsystem for en sikkerhetsventil som danner en del av rørstrengen for en brønn.

Et annet formål er å frembringe en landingsnippel som kan innkoples i en rørstreng og som, i tilfelle av pakningssvikt, vil bevirke lukking av den rørstrengmonterte (faste) sikkerhetsventil eller den sekundære (hjelpe-) sikkerhetsventil.

Et annet formål er å frembringe en brønn-landingsnippel med et styretrykksystem og et balansetrykksystem som fortrinnsvis utgår fra brønnoverflaten, og hvor balansetrykket sikrer styretrykket overfor brønntrykket.

Et ytterligere formål ved oppfinnelsen er å frembringe en brønn-landingsnippel som er innkoplet i brønnrørstrengen ovenfor en (fast) sikkerhetsventil, og som kan oppta en hjelpesikkerhetsventil dersom den faste sikkerhetsventil svikter.

Landingsnippelen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at i det rørformete element og i hylsen er portåpningene, som kan overføre styretrykkvæske, plassert aksialt mellom en første, ovenforliggende portåpning.og en andre, nedenforliggende portåpning som begge kan overføre balansetrykkvæske, slik at svikt i tetningsringen over første portåpning i elementet, eller i tetningsringen under andre portåpning i elementet, medfører at brønnfluidumtrykket forplanter seg kun til balansetrykkvæsken og ikke til styretrykkvæsken.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1A-1B viser sideriss, delvis i snitt, av en landingsnippel ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2A-2B viser sideriss, delvis i snitt, av landingsnippelen ifølge oppfinnelsen.

Det fremgår av fig. 1 at landingsnippelen 10 består av tre hovedseksjoner, nemlig en hovednippelseksjon 10b, en nedre overgangsdel 10a og en øvre overgangsdel 10c. Hovednippelsek-sjonen 10b innbefatter midler for overføring av styretrykkvæske og balansetrykkvæske til det indre av nippelen 10. Disse trykkvæsker fremføres til nippelen gjennom ledninger (ikke vist) som utgår fra brønnoverflaten.

Hovedformålene med oppfinnelsen er oppnådd ved at det er anordnet balansetrykkvæskeåpninger 26a og 26b som tjener for beskyttelse av innløpsåpningen 28 for styretrykkvæske. Dette innebærer at pakningene 30, 32, 34 og 36 gir ekstra beskyttelse mot at brønntrykkfluidum utilsiktet trenger inn gjennom styre-trykkåpningen 28.

Ved innkoplingen i en rørstreng vil landingsnippelen ifølge oppfinnelsen vanligvis plasseres ovenfor en rørstrengmontert (fast) sikkerhetsventil. Det vil si en sikkerhetsventil som utgjør en del av produksjonsrørstrengen og bare kan opphentes sammen med denne. Det vil således, i tilfelle av funksjonssvikt i den faste sikkerhetsventil, kunne plasseres en hjelpesikkerhetsventil i landingsnippelen ifølge oppfinnelsen, for å opprette et reservesikkerhetssystem i rørstrengen. Dette vil eliminere den fare som er forbundet med en åpen rørkanal som strekker seg til produksjonssonen, hvor det i mangel av landingsnippelen ifølge oppfinnelsen vil være nødvendig å hale opp hele rørstrengen for å kunne montere en sikkerhetsventil i strengen.

Etter at landingsnippelen 10 er innkoplet i rørstrengen ovenfor den faste sikkerhetsventil, føres styrevæske og balansevæske ned til sikkerhetsventilen gjennom ledninger på yttersiden av nippelen og rørstrengen. Det fremgår av fig. 1 at balansevæsken ledes gjennom kanalen 24, gjennom åpningen 26b og inn-løpsåpningen 35 i nippelen 10, gjennom en åpning 40 og følgelig gjennom en utløpsåpning 37 og en kanal 22 og videre gjennom en ledning (ikke vist) til den faste sikkerhetsventil. Landingsnippelen avgrenser med andre ord en T-formet strømningsbane for overføring av balansevæske fra brønnoverflaten til sikkerhetsventilen. Dersom det er ønskelig å avstå fra anvendelse av den faste sikkerhetsventil, blir systemet for overføring av balansevæske til den nedre sikkerhetsventil avbrutt ved nippelen.

I den viste versjon av oppfinnelsen blir styrevæsken først ledet til den faste sikkerhetsventil og sirkulerer deretter tilbake til landingsnippelen ifølge oppfinnelsen. Hensikten med dette er at lukkeanordningen i sikkerhetsventilen skal bibeholdes i "åpen" stilling. Dette er særlig viktig i forbindelse med TFL-prosesser, for å opprettholde en strøm av væske (og trykk) oppover i rørstrengen, slik at nedpumpingsutstyr i rørstrengen kan opphentes. Gjennom en ledning (ikke vist), som ender i en påsveiset del 134, mottar nippelen styrevæske som strømmer inn gjennom åpningen 28.

Hvis det er ønskelig å bringe den faste sikkerhetsventil ut av drift, benyttes landingsnippelen ifølge oppfinnelsen for å plassere og fastholde en hjelpesikkerhetsventil 80, som vist i fig. 2A og 2B. Balansetrykkvæske og styretrykkvæske ledes deretter til nippelen for betjening av hjelpesikkerhetsventilen 80 som er anbrakt i nippelen.

For å kunne gjennomføre dette er det plassert en hylse 14 i landingsnippelen. Hylsen 14 er aksialt bevegelig i nippelen, slik at hylseåpninger 42, 44 og 46 kan bringes i flukt med nippelhus-åpningene henholdsvis 31, 33 og 35, som det fremgår av tegningen. Åpningene befinner seg i flukt med hverandre når hylsen 14 er skjøvet nedad mot underenden 15 av hylsen i anlegg mot et skul-derparti 16 i landingsnippelen 10.

En ringformet kanal 40 danner forbindelse mellom åpningen 26b, innløpsåpningen 35 og utløpsåpningen 37 når hylsen 14 befinner seg i sin øvre og uforskjøvete stilling. Det fremgår at når hylsen er skjøvet til sin nedre stilling, vil pakningen 36, som er anordnet mellom innløpsåpningen 35 og utløpsåpningen 37. hindre at balansevæske, som ledes mellom åpningen 26b og inn-løpsåpningen 35, fremføres til den faste sikkerhetsventil.

I en foretrukket versjon av oppfinnelsen er innløpsåpningen for balansetrykkvæske beliggende mellom brønntrykkfluidum i rørkanalen 12 og innløpsåpningen 33 for styretrykkvæske. Pakningene 30 og 38, som er anordnet mellom åpningene 31 og 37 og brønntrykkfluidum, forhindrer at brønntrykkfluidum trenger inn i balansevæskeåpningene 31 og 37.

Innløpsåpningen 33 for styrevæske er isolert fra balansevæskeåpningene 31 og 35 ved hjelp av pakningene 32 og 34.

Landingsnippelen 10 ifølge oppfinnelsen reduserer muligheten for inntrengning av brønntrykkfluidum i styrekammeret gjennom

styreåpningen 28. Som tidligere beskrevet, vil pakningene 30, 32, 34 og 38 lede brønntrykkfludium, som lekker gjennom pakningene 30 og 38, inn i balansevæskeåpningene 31 og 37. Pakningen 38 danner en avtetning som hindrer at brønntrykkfluidum trenger inn i balansevæskeutløpsåpningen 37 og kanalen 22. Etter at hylsen 14 er skjøvet til sin nedre stilling, som vist i fig. 2, vil det ikke lenger overføres balansevæske til kanalen 22. Pakningen 38

gir ytterligere beskyttelse for balansevæskeinnløpsåpningen 35. Hvis disse pakninger svikter, vil brønntrykkfiuidum forurense balansevæsken, men uten å innvirke på styreledningens funksjon som bibeholder sikkerhetsventilen i åpen stilling. Det kan sies at foreliggende oppfinnelse resulterer i en "feilsikker" sikkerhetsventil. Dette skyldes den kjensgjerning at dersom brønn-trykkf luidum som har et større trykk enn styretrykket, trenger inn i balanseledningen, som tidligere beskrevet, vil trykket i balansetrykksystemet overstige styretrykket, og sikkerhetsventilen vil stenges. Så lenge det største trykk mot sikkerhetsventilen blir utøvet av styretrykkvæsken som løper inn gjennom åpningen 28, vil sikkerhetsventilen forbli i åpen stilling. Som følge av at det er anordnet beskyttelsespakninger og åpninger for balansetrykkvæske på begge sider av styrevæskeåpningen 28 er risikoen for en defekt og åpen sikkerhetsventil vesentlig redu-sert. En andre sikkerhetssone dannes av pakningene 32 og 34, som tjener for avtetning mellom balansevæskeåpningene 31 og 35 og styrevæskeåpningen 33.

Hylsen fastholdes i nedskjøvet stilling ved hjelp av en ring 50, som befinner seg i inngrep med et hylsespor 52. Når hylsen 14 skyves til sin øvre stilling, bringes ringen 50 i inngrep med et hylsespor 48.

Når nippelen 10 sammen med den faste sikkerhetsventil er innkoplet i rørstrengen, hvorved sikkerhetsventilen benyttes som primæranordning for styring av en brønnfluidumstrøm, vil hylsen 14 normalt befinne seg i sin øvre stilling. I denne øvre stilling av hylsen 14 vil det ikke overføres balansevæske til rørkanalen

12 gjennom hylsen 14, slik som tidligere beskrevet. I en nedpumpings- (TFL)-installasjon, hvor den faste sikkerhetsventil om ønskelig kan opphentes og erstattes av en hjelpesikkerhetsventil 80 som er plassert i nippelen 10; vil denne hjelpesikkerhetsventil normalt være utstyrt med et skifteelement 70, som vist i tegningene. Knaster 72 på skifteelementet 70 griper inn i et profilparti 54 på skiftehylsens innerside, og under påvirkning av det nedadrettete trykk mot hjelpesikkerhetsventilen 80 vil hylsesporet 48 frigjøres fra ringen 50 og hylsen 14 skyves nedad, til underenden av hylsen 14 ligger an mot skulderpartiet 16 på nippelen 10. Derved bringes hylsesporet 52 i inngrep med ringen 50, som tidligere beskrevet. Under innvirkning av trykkmidler 74 tvinges skifteelementets 70 knaster 72 i radialretning fra skifteelementet. De viste midler 74 består av fjærer. Under nedføringen av skifteelementet 70 og hjelpesikkerhetsventilen 80 gjennom rørstrengkanalen vil knastene 72 således befinne seg i tilbaketrukket stilling. Idet skifteelementet 70 innføres i hylsen 14, vil knastene 72 bringes i inngrep med det motsvarende profilparti, slik at verktøystrengen forankres i nippelen 10.

Den viste verktøystreng, en såkalt nedpumpings-verktøy-streng, består normalt av et låseelement 60, et skifteelement 70 og en sikkerhetsventil 80. De enkelte verktøy i denne verktøy-streng, som er vist med henblikk på illustrering av den foreliggende oppfinnelse, er sammenkoplet ved hjelp av kuleledd 78 og 76. Nedpumpings- eller TFL-verktøy i seg selv og sammensetningen av en verktøystreng, slik som vist, er velkjent for fagmannen.

Den hjelpesikkerhetsventil 80 som er vist i fig. 2A og 2B er beskrevet i NO patentskrift 155 707. Det henvises til nevnte patentskrift når det gjelder mer utførlig beskrivelse av hjelpesikkerhetsventilen 80.

Claims (2)

1. Landingsnippel (10) omfattende et rørformet element (10a, 10b, 10c) beregnet for innkopling i en produksjonsrørstreng umiddelbart over en fast sikkerhetsventil og utstyrt med utvendige kanaler (24, 134) for tilførsel av balansetrykkvæske og styretrykkvæske til den faste sikkerhetsventil, samt portåpninger (26a, 26b, 28) som hver er forbundet med en av de nevnte kanaler og munner ut på elementets innerside mellom aksialt atskilte tetningsringer (30, 32, 34, 36), og en hylse (14) som er opptatt i det rørformete elements boring (12) og er aksialt forskyvbar mellom en øvre og en nedre stilling i kontakt med nevnte tetningsringer, hvilken hylse er utstyrt med seteorganer (54) for landing av en hjelpesikkerhetsventil (80) og omstilling av hylsen til dens nedre stilling, og med portåpninger (42, 44, 46) som i hylsens nedre stilling er forbundet med respektive portåpninger i elementet for tilførsel av balansetrykkvæske og styretrykkvæske til hjelpesikkerhetsventilen, karakterisert ved at i det rørformete element (10a, 10b, 10c) og i hylsen (14) er portåpningenene (28 hhv 44), som kan overføre styretrykkvæske, plassert aksialt mellom en første, ovenforliggende portåpning (26a hhv 42) og en andre, nedenforliggende portåpning (26b hhv 46) som begge kan overføre balansetrykkvæske, slik at svikt i tetningsringen (30) over første portåpning (26a) i elementet, eller i tetningsringen (36) under andre portåpning (46) i elementet, medfører at brønnfluidumtrykket forplanter seg kun til balansetrykkvæsken og ikke til styretrykkvæsken.

2. Landingsnippel i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en tetningsring (30) i hylsens (14) øvre stilling atskil-ler hylsens portåpninger (42, 44, 46) fra styretrykkvæskens og balansetrykkvæskens åpninger (28, 26a, 26b).