NO162927B

NO162927B - CONNECTOR CONNECTOR.

Info

Publication number: NO162927B
Application number: NO831128A
Authority: NO
Inventors: Jimmie Theodora Gieswein
Original assignee: Cameron Iron Works Inc
Priority date: 1983-03-28
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1989-11-27
Also published as: NO162927C; NO831128L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en koplingsanordning som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. The present invention relates to a coupling device as stated in the preamble to the subsequent claim 1.

Sammenkopling av samleledninger under vann har vært utført ved hjelp av teleskopisk sammenskyvbare koplinger som vist i US patentskrifter 3 052 299 og 3 233 666. Slike konstruksjoner er basert på tetningsringer for avtetting av teleskopskjøten. Connection of collecting lines under water has been carried out by means of telescopically collapsible couplings as shown in US patents 3 052 299 and 3 233 666. Such constructions are based on sealing rings for sealing the telescopic joint.

Slike tetninger har ikke samme varighet som metalliske tetninger, de blir ikke manøvrert ved fjernstyring eller på annen måte og de låses ikke i tettende stilling uavhengig av den teleskopiske forskyvningsbevegelse. Such seals do not have the same duration as metallic seals, they are not maneuvered by remote control or in any other way and they are not locked in a sealing position regardless of the telescopic displacement movement.

Et annet eksempel på en utstrekkbar samleledning-koplingsanordning som er fjernmanøvrert er vist i US patentskrift nr. 3 732 923, men konstruksjonen ifølge dette patentskrift har ingen fjernmanøvrert og uavhengig manøvrert metallisk tetning. Ventilstammer har vært beskyttet ved utstrekkbare elementer av belgtypen som vist i US patent nr. 3 128 078. Another example of an extendable busbar connector that is remotely operated is shown in US Patent No. 3,732,923, but the construction of this patent has no remotely operated and independently operated metallic seal. Valve stems have been protected by extensible elements of the bellows type as shown in US patent no. 3,128,078.

Det ville vært en fordel om det lot seg gjøre å montere, frakople og hente opp undervanns-brønnhodet separat, uten å forstyrre undervanns-samleledningene. It would be an advantage if it were possible to mount, disconnect and retrieve the underwater wellhead separately, without disturbing the underwater collecting lines.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret koplingsanordning for samleledninger og særlig en undervanns-koplingsanordning mellom brønnhode-produksjonsledninger og undervanns-samleledninger. The present invention relates to an improved connection device for gathering lines and in particular an underwater connection device between wellhead production lines and underwater gathering lines.

Den forbedrede koplingsanordning omfatter en teleskopisk forskyvbar, metallisk tetningsenhet som strekkes ut og skyves sammen for tilkopling til samleledningen og en separat manøv-rering og låsing av den metalliske tetningsenhet etter at den fjerntliggende kopling er fullført. The improved coupling device includes a telescopically displaceable metallic sealing assembly which is extended and pushed together for connection to the busbar and a separate maneuvering and locking of the metallic sealing assembly after the remote coupling is completed.

Et formål er å tilveiebringe en forbedret samleledning-koplingsanordning for kopling mellom et undervanns-brønnhode og en undervanns-samleledning som gir en pålitelig, uavhengig manøvrert, metallisk tetning. An object is to provide an improved header coupling device for coupling between a subsea wellhead and a subsea header which provides a reliable, independently actuated, metallic seal.

Et annet formål er å tilveiebringe en forbedret koplingsanordning for fjernkopling av et undervanns-brønnhode til en undervanns-samleledning med en metallisk tetning som manøvreres og låses ved fjernstyring. Another object is to provide an improved coupling device for remotely coupling an underwater wellhead to an underwater header with a metallic seal that is operated and locked by remote control.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en koplingsanordning av den innledningsvis nevnte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etter-følgende krav l. Fordelaktige utføringsformer av koplingsanordningen er angitt i de øvrige patentkrav. These purposes are achieved according to the invention by a coupling device of the type mentioned at the outset, with the new and distinctive features which are indicated in the characteristics of the following claim 1. Advantageous embodiments of the coupling device are indicated in the other patent claims.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i tilknytning til tegningene hvor: Fig. 1 er et skjematisk oppriss av et undervanns-brønnhode med en undervanns-samleledning og den forbedrede koplingsanordning ifølge foreliggende oppfinnelse som danner strømningsfor-bindelsen mellom disse. Fig. 2 er et snitt som viser detaljer ved den forbedrede samleledning-koplingsanordning ifølge foreliggende oppfinnelse i utilkoplet eller sammentrukket stilling. Fig. 2A er et snitt i større målestokk som viser detaljer ved den metalliske tetning og dens manøvrerings- eller aktuator-mekanisme i ikke-anspent tilstand. Fig. 3 er et snitt som viser detaljer ved koplingsanordningen i dens tilkoplede og avtettede tilstand. Fig. 3A er et snitt i større målestokk som viser detaljer ved den metalliske tetning og dens manøvermekanisme i avtettet og låst stilling. Som vist i fig. 1 danner den forbedrede samlelednings-koplingsanordning 10 ifølge foreliggende oppfinnelse strømnings-forbindelsen mellom produksjons-samleledninger 12 som strekker seg fra brønnhodet 14 og undervanns-samleledninger 16 som fastholdes i samleledning-innhalingshuset 18. Innhalingshuset 18 er montert på et understell 20 og brønnhodets 14 øvre parti innbefattende ledninger 12 og en samleledning-koplingsanordning 10 er nedsenket i stilling med ledningene 12 og koplingsanordningen 10 anordnet aksielt på linje med undervanns-samleledningene 16. In the following, the invention will be described in more detail in connection with the drawings where: Fig. 1 is a schematic view of an underwater wellhead with an underwater collecting line and the improved coupling device according to the present invention which forms the flow connection between them. Fig. 2 is a section showing details of the improved busbar connection device according to the present invention in the unconnected or contracted position. Fig. 2A is a section on a larger scale showing details of the metallic seal and its actuating or actuator mechanism in the non-tensioned state. Fig. 3 is a section showing details of the coupling device in its connected and sealed state. Fig. 3A is a section on a larger scale showing details of the metallic seal and its operating mechanism in the sealed and locked position. As shown in fig. 1, the improved header connection device 10 according to the present invention forms the flow connection between production headers 12 extending from the wellhead 14 and underwater headers 16 which are retained in the header casing 18. The casing 18 is mounted on a chassis 20 and the wellhead 14 upper part including wires 12 and a header connecting device 10 is submerged in position with the wires 12 and the connecting device 10 arranged axially in line with the underwater headers 16.

Koplingsanordningen 10 omfatter en forbedret teleskopisk forskyvbar tetningsenhet 22 og en fjernmanøvrert krave-koplingsanordning 24. En slik konstruksjon utgjør en fjernmanøvrert kopling mellom brønnhodeledningene 12 og undervanns-samleledningene 16 med en positiv metallisk tetning og låseorganer 26 som holder tetningsenheten 22 i tettende stilling. The coupling device 10 comprises an improved telescopically displaceable sealing unit 22 and a remotely operated collar coupling device 24. Such a construction constitutes a remotely operated coupling between the wellhead lines 12 and the underwater collecting lines 16 with a positive metallic seal and locking means 26 which hold the sealing unit 22 in a sealing position.

Ledningene 12 innbefatter flenssegmenter 28 som ved hjelp av pinneskruer 32 og muttere 34 er forbundet med en aktuatorbære-flens 30. Flenssegmenter 36 på strømningsrør 38 er ved hjelp av pinneskruer 40 og muttere 41 forbundet med motsatt side av bæreflensen 30 og en kanal 42 strekker seg gjennom bæreflensen 30 for å danne strømningsforbindelse mellom ledningene 12 og strømningsrørene 38. Manøverinnretninger eller aktuatorer 44 er montert på flensen 30 med sine armer 45 festet til flensen 46 The lines 12 include flange segments 28 which by means of stud screws 32 and nuts 34 are connected to an actuator support flange 30. Flange segments 36 on flow pipes 38 are by means of stud screws 40 and nuts 41 connected to the opposite side of the support flange 30 and a channel 42 extends through the support flange 30 to form a flow connection between the conduits 12 and the flow pipes 38. Maneuvers or actuators 44 are mounted on the flange 30 with their arms 45 attached to the flange 46

på et element 48 for utskyving og inntrekking av elementet 48. Elementet 48 har innvendige boringer 50 og 52 som opptar og kan forskyves på strømningsrørene 38. Elementets 48 motsatte ende omfatter en krave eller flens 54 som er innrettet til å koples til kraven eller flensen 56 på undervanns-samleledningene 16, som beskrevet i det følgende. on an element 48 for extending and retracting the element 48. The element 48 has internal bores 50 and 52 which receive and can be displaced on the flow tubes 38. The opposite end of the element 48 includes a collar or flange 54 which is adapted to be connected to the collar or flange 56 on the underwater collecting lines 16, as described below.

Krave-koplingsanordningen 24 er lik den krave-koplingsanordning som er vist i "the Composite Catalog of Oilfield Equipment and Services" 1976-77, utgitt av World Oil" et Gulf-forlag, på side 1420 og omfatter låsepaler 58, en kam 60 og kamaktuatorer 62 som er opplagret på flensen 46. Kammen 60 er forbundet med en plate 64 som beveges av aktuatorarmer 66. Låsepalene 58, som påvirkes ved bevegelse av kammen 60, danner inngrep med og fastholder flensene 54 og 56 etter at aktuatorene 44 er utskjøvet. The collar coupling assembly 24 is similar to the collar coupling assembly shown in "the Composite Catalog of Oilfield Equipment and Services" 1976-77, published by World Oil" a Gulf publisher, on page 1420 and comprises locking pawls 58, a cam 60 and cam actuators 62 which are supported on the flange 46. The cam 60 is connected to a plate 64 which is moved by actuator arms 66. The locking pawls 58, which are affected by movement of the cam 60, form an engagement with and retain the flanges 54 and 56 after the actuators 44 have been extended.

Med flensene 54 og 56 sammenlåst som ovenfor beskrevet, påvirkes teleskop-tetningsenheten 22 som beskrevet i det følgende for anspenning av tetningsringer 68 til tetningsinngrep mellom elementet 48 og strømningsrørene 38. Som vist i fig. 2A omfatter hver tetningsring 68 en hoveddel 70 og flenser 72. Tetningsringene 68 anspennes ved å føre sprederinger 74 inn mellom flensene 72 for å spenne flensene 72 til tetningsinngrep mot flatene 76 på elementet 48 og rørenes 38 utside. Sprederingene 74 er innskrudd i elementet 48. Tetningsringene 68 er opplagret på et tetningslokk 77 som omslutter strømningsrørene 38 nær inntil og forskyvbart anordnet på disse. Plater 78 er festet til tetningslokket 77 ved hjelp av skruer 80 og holder tetningsringene 68 i stilling på dette. Skruer 82 fester tetningslokket 77 til en hylse 84 som omgir og er forskyvbart anordnet på den del av elementet 48 som opptar rørene 38. Elementets 48 utside er avtrappet for å danne overflater 86, 88 og 90. En ring 92 er innskrudd på utsiden av elementet 48 og tetter mot hylsens 84 innside og elementets 48 overflate 86. With the flanges 54 and 56 interlocked as described above, the telescopic seal unit 22 is actuated as described below to tension sealing rings 68 into sealing engagement between the element 48 and the flow tubes 38. As shown in fig. 2A, each sealing ring 68 comprises a main part 70 and flanges 72. The sealing rings 68 are tensioned by inserting spacers 74 between the flanges 72 to tension the flanges 72 into sealing engagement against the surfaces 76 of the element 48 and the outside of the tubes 38. The spreading rings 74 are screwed into the element 48. The sealing rings 68 are supported on a sealing cover 77 which encloses the flow pipes 38 close to and displaceably arranged on them. Plates 78 are attached to the sealing cover 77 by means of screws 80 and hold the sealing rings 68 in position thereon. Screws 82 secure the sealing cap 77 to a sleeve 84 which surrounds and is slidably disposed on the portion of the member 48 which accommodates the tubes 38. The exterior of the member 48 is stepped to form surfaces 86, 88 and 90. A ring 92 is screwed onto the outside of the member 48 and seals against the inside of the sleeve 84 and the surface 86 of the element 48.

En tetning er anordnet mellom flaten 94 på hylsens 84 mellomparti og overflaten 88 og en tetning er anordnet mellom overflaten 90 på elementet 48 og flaten 96 på hylsen 84. En åpning 98 (vist i fig. 3A) står gjennom hylsen 84 i forbindelse med en stilling mellom overflatene 86 og 88 og en åpning 100 står gjennom hylsen 84 i forbindelse med en stilling mellom overflatene 88 A seal is provided between the surface 94 of the intermediate portion of the sleeve 84 and the surface 88 and a seal is provided between the surface 90 of the element 48 and the surface 96 of the sleeve 84. An opening 98 (shown in Fig. 3A) is through the sleeve 84 in connection with a position between the surfaces 86 and 88 and an opening 100 stands through the sleeve 84 in connection with a position between the surfaces 88

og 90 (se fig. 3A). Et ringformet stempel 102 er plassert i utsparingen 104 mellom flaten 106 på hylsen 84 og den innvendige overflate 108 til hylsen 110 som er påskrudd hylsen 84 som vist. Hylsens 110 innside er avtrappet for å danne flater 112 og 114. Stemplet 102 er avtrappet for å danne en passende tetning mot begge flatene 112 og 114 og en passende tetning er anordnet mellom stemplet 102 og flaten 106 på hylsen 84. Stemplets 102 innvendige overflate 116 smalner av for samvirke med låsetapper 118 i hull 120 i hylsen 84. Når således stemplet 102 har beveget seg mot flensen 46 på elementet 48, skyves tappene 118 inn i inngrep med utsparinger 122 i elementets 48 overflate 90 og derved hindrer bevegelse av hylsen 84 i forhold til elementet 48. En åpning 126 (fig. 2A) står i forbindelse med utsparingene 104 til venstre for stemplet 102 som vist i fig. 2 og 3 og åpningen 124 (fig. 2A) står i forbindelse med stemplets 102 utside mellom dets tetning mot flaten 112 og dets tetning mot flaten 106. Rørenes 38 utside er beskyttet av belger 128 som er festet rundt rørene 38 nær flensen 36 og ved sin andre ende er festet til tetningslokket 77. and 90 (see Fig. 3A). An annular piston 102 is placed in the recess 104 between the surface 106 of the sleeve 84 and the inner surface 108 of the sleeve 110 which is screwed onto the sleeve 84 as shown. The inside of the sleeve 110 is stepped to form surfaces 112 and 114. The piston 102 is stepped to form a suitable seal against both surfaces 112 and 114 and a suitable seal is provided between the piston 102 and the surface 106 of the sleeve 84. The internal surface 116 of the piston 102 tapers to cooperate with locking pins 118 in holes 120 in the sleeve 84. When the piston 102 has thus moved towards the flange 46 of the element 48, the pins 118 are pushed into engagement with recesses 122 in the surface 90 of the element 48 and thereby prevent movement of the sleeve 84 in relative to the element 48. An opening 126 (fig. 2A) is in connection with the recesses 104 to the left of the piston 102 as shown in fig. 2 and 3 and the opening 124 (Fig. 2A) is in connection with the outside of the piston 102 between its seal against the surface 112 and its seal against the surface 106. The outside of the tubes 38 is protected by bellows 128 which are attached around the tubes 38 near the flange 36 and at its other end is attached to the sealing cap 77.

Med elementet 48 teleskopisk innskjøvet på rørene 38 som vist i fig. 2, ligger dets flens 54 i avstand fra flensen 56 på samleledningene 16. Når tilkoplingen skal utføres settes åpningen 100 under trykk (fig. 3A) for å sikre at tetningsringen 68 ikke er aktivisert og åpningen 124 settes under trykk (fig. 2A) for å sikre at stemplet 102 er i sin inntrukne eller ulåste stilling. Trykket i åpningen 124 virker på det ringformete areal mellom flatene 112 og 114 hvorved stemplet 102 beveges mot venstre. I den viste stilling er også aktuatorenes 62 armer 66 utskjøvet slik at kammen 60 beveges mot ventre hvorved palene 58 vippes til ulåst stilling. With the element 48 telescopically inserted on the tubes 38 as shown in fig. 2, its flange 54 is located at a distance from the flange 56 of the collector lines 16. When the connection is to be made, the opening 100 is put under pressure (Fig. 3A) to ensure that the sealing ring 68 is not activated and the opening 124 is put under pressure (Fig. 2A) for to ensure that the plunger 102 is in its retracted or unlocked position. The pressure in the opening 124 acts on the annular area between the surfaces 112 and 114 whereby the piston 102 is moved to the left. In the position shown, the arms 66 of the actuators 62 are also extended so that the cam 60 is moved to the left whereby the pawls 58 are tilted to an unlocked position.

For utførelse av koplingen mellom produksjonsledningene 12 og samleledningene 16 påvirkes aktuatorene 44 til utskjøvet stilling hvorved elementet 48 beveges utad slik at flensen 54 kommer til anlegg mot flensen 56. Aktuatorene 62 blir så påvirket til inntrekking av armene 66 og kammen 60 beveges langs palene 58 hvorved palene 58 tvinges til kleminngrep med ansatsene på flensene 54 og 56 som vist i fig. 3. In order to make the connection between the production lines 12 and the collecting lines 16, the actuators 44 are influenced to an extended position whereby the element 48 is moved outwards so that the flange 54 comes into contact with the flange 56. The actuators 62 are then influenced to retract the arms 66 and the cam 60 is moved along the pawls 58 whereby the pawls 58 are forced into clamping engagement with the projections on the flanges 54 and 56 as shown in fig. 3.

For anspenning av tetningsenheten 22 settes åpningen 98 under trykk, hvilket trykk virker på det ringformete areal mellom overflatene 86 og 88, hvorved hylsen 84 beveges mot høyre eller utad i forhold til elementet 48. Denne bevegelse tvinger tetningsringene 68 inn på sprederingene 74 hvorved flensene 72 med kilevirkning presses til metallisk tetningsinngrep med utsiden av rørene 38 og innsiden av elementet 48. To tension the sealing unit 22, the opening 98 is put under pressure, which pressure acts on the annular area between the surfaces 86 and 88, whereby the sleeve 84 is moved to the right or outwards in relation to the element 48. This movement forces the sealing rings 68 onto the spreading rings 74, whereby the flanges 72 with wedge action is pressed into metallic sealing engagement with the outside of the pipes 38 and the inside of the element 48.

Denne separate påvirkning av tetningsenheten 22 bevirker en anspenning av tetningsenheten som sikrer en pålitelig metallisk (dvs. metall mot metall) tetning. Tetningsenheten 22 låses i stilling ved at åpningen 126 settes under trykk hvorved stemplet 102 beveges mot høyre hvorved tappene 118 skyves til inngrep med utsparingene 122 for derved å hindre avlastende bevegelse av hylsen 84 i forhold til elementet 48. This separate action of the sealing unit 22 causes a tensioning of the sealing unit which ensures a reliable metallic (ie metal to metal) seal. The sealing unit 22 is locked in position by putting the opening 126 under pressure, whereby the piston 102 is moved to the right, whereby the pins 118 are pushed into engagement with the recesses 122, thereby preventing relief movement of the sleeve 84 in relation to the element 48.

Tetningsenheten 22 avlastes ved først å sette åpningen 124 under trykk for tilbaketrekking av stemplet 102 og deretter sette åpningen 100 under trykk for å bringe hylsen 84 til å bevege seg mot venstre eller innad i forhold til elementet 48. Denne bevegelse trekker tetningsringene 68 tilbake fra sprederingene 74. Elementet 48 kan trekkes tilbake fra inngrep med ledningene 16 ved å sette åpningen 124 under trykk hvilket bringer aktuatorene 62 til å bevege kammen 60 innad på låsepalene 58, idet palene 58 ved denne bevegelse skyves til frigjort stilling ut av inngrep med ansatsene på flensene 54 og 56. Elementet 48 blir så trukket tilbake ved hjelp av aktuatorene 44. Seal assembly 22 is relieved by first pressurizing orifice 124 to retract piston 102 and then pressurizing orifice 100 to cause sleeve 84 to move leftward or inward relative to member 48. This movement retracts seal rings 68 from the spreaders. 74. The element 48 can be retracted from engagement with the wires 16 by putting the opening 124 under pressure which causes the actuators 62 to move the cam 60 inwards on the locking pawls 58, the pawls 58 being pushed to a released position by this movement out of engagement with the projections on the flanges 54 and 56. The element 48 is then retracted by means of the actuators 44.

Claims

1. Connection arrangement (10) for connecting in line, fixed, spaced collector lines (12, 16), comprising a flow tube (38) with members (28 - 36) for fixed connection to one of the collector lines (12), a coupling piece (48) which encloses and is displaceably arranged on the flow pipe (38) and has a coupling element (54) arranged to cooperate with a coupling element (56) on the second collecting line (16), means (44) for extending and retracting the coupling piece (48) in relation to the flow pipe (38), means (62) for remote control of the coupling piece (48) so that the coupling element (54) of the coupling piece (48) engages with the coupling element (56) on the second collecting line (16) after the coupling piece ( 48) has been extended to engage with the second collector cable (16), characterized by a telescopically displaceable metallic sealing ring (68) for sealing between the flow pipe (38) and the coupling piece (48), and a pressure-actuated device (84, 102, 110) for maneuvering the sealing ring (68) into the sealing position.

2. Coupling device according to claim 1, characterized in that it comprises means (102, 118, 122) for locking the pressure-actuated device in the sealing position.

3. Connecting device claim 1 or 2, characterized in that it comprises an extendable sealing device (128) connected between the flow pipe (38) close to its connecting means and the connecting piece (48).

4. Coupling device according to claim 3, characterized in that the sealing device comprises an extensible bellows (128) which surrounds the flow pipe (38) with one end attached to the flow pipe (38) and the other end attached to the coupling piece (48).

5. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing ring (68) comprises a bottom ring (70), flanges (72) which generally extend axially from the inner and outer circumference of the bottom ring, and a spreading ring (74) which is stored for to be received between the flanges (72) and to force them into sealing engagement when the pressure-actuated device (84, 102, 110) is acted upon.

6. A coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a second flow pipe (38), the coupling piece (48) surrounding and displaceably mounted on the flow pipes (38), and a second sealing ring (68) for sealing between the other flow pipe (38) and the coupling piece (48), as the pressure-sensitive device also influences the second sealing ring (68) to seal position.

7. A coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the pipes (12) are production headers extending from an underwater wellhead (14) and that the pipes (16) are underwater headers.