NO167408B - Koblingsstykke for broennhode. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelsen angår undersjøiske olje-produksjonssystemer og spesielt et koblingsstykke for å forbinde en stigerørledning til et brønnhode, idet stigerøret strekker seg fra brønnhodet til en overflatepiattform, som angitt i den innledende delen av patentkrav 1.

Oljebrønner til havs kan bores fra ei flytende plattform og deretter produseres til en senere oppbygget stasjonær eller oppankret plattform. En slik framgangsmåte krever legging av rørledning fra plattformdekket til brønnhodet for å forbinde brønnhodet med plattformen. Deretter legges røropplegget, ventiltre for overflateproduksjon installeres, og brønnene settes i produksjon på konvensjonell måte.

Den ytterste leder eller stigerørledningen må forbindes og tettes på en eller annen måte til brønnhodet. 1 særdeleshet ved en plattform med forspente bein, der den øvre enden av stigerør ledningen tillates å bevege seg horisontalt, dannes det et bøyemoment ved brønnhodet. Dette kan oppstå selv ved stasjonære plattformer der det er betydelig strømstyrke som påvirker stigerørledningen. Forbindelsen til brønnhodet må også være i stand til å bære betydelig vertikal kraft, enten ved sammentrykking, når det bæres utilstrekkelig last av plattformen, eller ved strekking, når det bæres svært stor last av plattformen.

Termisk utvidelse av forskjellige deler i denne konstruksjonen oppstår også avhengig av hvorvidt brønnen er i produksjon på et bestemt tidspunkt eller ikke, og av temperaturen på den væsken som utvinnes. I motsetning til den relativt korte tidsperioden det tar å bore en brønn, må dessuten stigerørledningen og dens forbindelse tåle slike belastninger gjennom mange perioder og mange år.

En måte å utføre denne forbindelsen på er vist i US patentskrift 4 343 495 der stigerørledningens muffe låses til brønnhodehuset og avtettes mot den øvre enden av huset. Denne har ett enkelt tetningsområde, og mens konstruksjonen kan være svært stiv, kan det likevel være små bevegelser i tetningsområdet som over en periode på noen år kan lede til feil med tetningen. Dessuten er foringsrøropphenget utsatt for væske og trykk i foringsrøret i hullet, hvilket resulterer i mulig svekkelse av røropphengstetningen.

Ved en annen utførelse av en forbindelse, vist i N0-patentsøknad 820645 (tilsvarer US patentskrift 4 408 784) omgir den nedadrettede muffa brønnhodehuset i den hensikt å begrense utbøyningen mens en flytende bøssing binder en indre rørstuss til foringsrøropphenget. Denne har igjen en enkelt tetning som må ta opp de gjentatte bøyepåkjenningene opp til grensa forårsaket av stigerørmuffe og brønnhodehus. Denne forbindelsen med bøssingen og tetningsringen er også utsatt for alle slags strekk- og trykkbelastninger på koblingsstykket. Enhver vertikal oppoverrettet belastning som passerer gjennom stigerøret og bøssingen til røropphenget kommer i tillegg til alle slags ekspansjonskrefter som prøver å skyve røropphenget oppover, og dermed økes vanskeligheten med å holde røropphenget i stilling. 1 hver av de kjente systemer er tetningens posisjon i umiddelbar nærhet av den direkte belastningsveien for både bøying og strekking, og ethvert forsøk på å fremskaffe en sekundær tetning er beheftet med problemer på grunn av fabrikasjonstoleranse og bevegelse av de forskjellige delene.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å framskaffe et koplingsstykke av omtalte slag, uten de ulemper som er beheftet ved kjent teknikk.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning med de trekk som går fram av den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere trekk går fram av de tilhørende uselvstendige kravene.

Med oppfinnelsen et det således framskaffet et koblingsstykke for å forbinde, til et undersjøisk brønnhode, en produksjons-stigerørledning som strekker seg fra brønnhodet til en plattform, idet brønnhodet har ytre spor og et indre foringsrøroppheng, omfattende ei nedoverrettet muffe fastgjort til bunnen av stigerøret, låseorgan på muffa tilpasset til å passe sammen med og låses i de ytre sporene, samt en indre, hul, sylindrisk rørstuss tettende fastgjort til muffa, hvilken rørstuss strekker seg nedover og har ei innover- og oppoverrettet skulder ved den nedre enden, en tetningsring båret på den indre rørstussen og tilpasset til å tette med foringsrøropphenget, en indre flytende bøssing med ei utover- og nedoverrettet skulder, inngripbar med skuldra på rørstussen, og som har gjenger inngripbare med gjenger på foringsrøropphenget, hvorved bøssingen kan roteres for å trekke rørstussen nedover i tettende kontakt med foringsrøropphenget. Koblingsstykket er karakterisert ved at den indre rørstussen er fastgjort innvendig til muffa, og har en langsgående fleksibel del mellom den oppoverrettede skuldra og området der den er fastgjort til muffa.

Den langsgende fleksible delen kan omfatte en belg. Denne tillater bevegelse av den nedre enden av rørstussen i forhold til stigerørsmuffa over en kort, men rimelig distanse ved svært lave påkjenninger.

Belgen kan ha atskilte støtteringer som omgir hver innovervendte fold i belgen. Belgen opprettholder derved langsgående fleksibilitet mens den enda er i stand til å holde et betydelig trykk.

Stigerørsmuffa kan også bære en tetning, inngripbar med brønnhodehuset, som aktiveres når stigerørsmuffa låses til brønnhodehuset.

Ifølge en ytterligere utføringsform kan en låsemekanisme for røropphenget gripe inn i spor i brønnhodet og overføre ei nedoverrettet kraft mot røropphenget. Forskjellige bevegelser mellom de to tetningene, forårsaket av termisk utvidelse unngås derved. Det unngås også at påkjenningen forårsaket av termisk utvidelse overføres til belgen.

Følgelig dannes det en stiv forbindelse mellom stige-rørsmuffa og brønnhodehuset med den sekundære tetningen i dette området. Rørstussen ivaretar den primære tetningen på en slik måte at denne rørstussen og tetningen er atskilt fra store krefter og påkjenninger takket være den langsgående fleksibiliteten i belgen.

I det følgende skal et utførelseseksempel på oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til vedlagte tegninger, der

fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom koblingsstykket og brønnhodet,

fig. 2 viser et plansriitt av koblingsstykket, og fig. 3 viset den mekaniske låsemekanismen i snitt.

Brønnhodet 10 omfatter brønnhodehuset 12 med foringsrør-opphenget 14. Dette røropphenget bærer den indre strengen av foringsrør og hviler på tidligere nedsatte røroppheng. Låseringen 16 er en konvensjonell låsering som egner seg til å holde røropphenget under boreoperasjoner. Røropphenget er blitt avtettet ved aktivering av tetningen 18 ved rotasjon av mutteren 20. Brønnhodehuset har også periferiske spor 22 på den utvendige omkretsen og spor 24 på den innvendige omkretsen.

Stigerørledningen 26 føres ned fra en flytende plattform i den hensikt å forbinde brønnhodet med plattformen. Ei muffe 28 er tettende forbundet med nedre ende av stigerør ledningen med bolter 30 og pakning 32.

Denne muffa har låseklammer 34 som er tilpasset til å gå i inngrep og låse seg med de ytre sporene 22. En kamring 36 aktiverer disse låseklammene når den beveges nedover ved bevegelse av drivringen 38 som virker gjennom forbindelsesstenger 40. Kamringen 36 beveges derfor vertikalt i forhold til muffelegemet 42 for å utføre horisontal bevegelse og låsing av klammene. Et mekanisk lås 44 er vist i fig. 3 med bolt 46 gjennom mutteren 48 som er fastgjort til muffelegemet 42. Rotasjon av bolten beveger stoppskiva 50 i kontakt med drivringen 38 etter at den er beveget nedover, og derved låses kamringen mekanisk bak låseklammene for å forebygge utilsiktet utløsing. Forbindelsesstenger 52 strekker seg oppover fra drivringen 38 for inngrep med hydrauliske drivmekanismer. Ei føringsramme, ikke vist, med hydrauliske drivmekanismer kan brukes for å drive de forskjellige delene. Dette ville vanligvis innebære ei ramme som føres ned på føringsliner og konuser for å gå i inngrep med og låse seg i boremalen. Hydrauliske drivmekanismer ville da tvinge ned drivstengene 52 og separate hydrauliske drivmekanismer ville rotere det mekaniske låset 44 for å utføre mekanisk låsing av koblingsstykket på plass. Ei styretrakt 54 er fastgjort til den nedre enden av muffa for å gi beskyttelse og for å lette inngrep og oppretting av innretningen når stigerørsmuffa føres over brønnhodet.

En metallisk AX-tetningsring 56 festes til nedre ende av muffa under nedføring med ei tetningsflate 58 på muffa og 60 på brønnhodehuset. Når klammene går i inngrep og tvinges innover, aktiverer den nedatrettede bevegelsen av muffa, i forhold til brønnhodet, tetningen 56 og låser fast og sikkert muffa 28 til brønnhodehuset 12.

Rørstussen 66 er også tettende fastgjort til muffa 28,

i dette tilfellet ved å bli omsluttet mellom stigerør-ledningen og muffa som holdes av boltene 30. Tetningen 68 tetter mellom sjøvannet og utsida av rørstussen mens tetningen 32 tetter mellom sjøvatnet og innsida. Rørstussen bærer en AX-type metalltetning 70 ved sinNnedre ende, som er tilpasset for inngrep med overflata 72 på foringsrøropphenget 14. Rørstussen 66 har ei innover- og oppoverrettet skulder

74 ved den nedre enden.

En indre flytende bøssing 76 holdes i gjengene 78 under nedføring. Etter at klammene er låst, roteres den ved bruk av et nedføringsredskap. Den slipper fri fra disse gjengene og griper inn med sine nedre gjenger 80 med gjenger 82 på foringsrøropphenget. Denne bøssingen har ei utover og nedoverrettet skulder 84 for inngrep med skuldra 74 på rørstussen. Følgelig trekker rotasjon av bøssingen den nedre enden av rørstussen ned og aktiverer tetningen 70 for å danne den primære trykktetningen. Når denne tetningen et virksom beskyttes foringsrørtetningen 18 mot forlenget kontakt med ethvert fluid inne i foringsrøret.

En langsgående fleksibel del i form av en belg 86 ligger mellom den øvre delen der rørstussen 66 er festet til muffa 28 og skuldra 84. Belgen støttes av et flertall periferiske støtteringer 88 som hver er anbrakt på utsida av en innover-rettet fold på belgen. Disse støtteringene er innbyrdes atskilt, og de letter tilbakeholdelsen av innvendig trykk mens de samtidig tillater langsgående bevegelse av rørstussen.

Belgen tillater at rørstussen forlenges når den trekkes ned og avtettes ved den nedre enden uten å skape høye belastninger. Den tillater fabrikasjonstoleranse av delene og vil godta en rimelig feil i innstillingshøyden til foringsrør-opphenget. Alle langsgående krefter eller bøyekrefter som påføres forbindelsen av stigerørledningen, opptas av den sterke forbindelsen mellom låseklammene 34 og brønnhodehuset 12. Alle deformasjoner som oppstår på grunn av denne bøyningen overføres ikke til rørstussen eller dens tetning på grunn av belgens evne til å ta opp bøynings og aksial-deformas joner uten å overføre store krefter. Følgelig beskyttes den primære tetningen 70 mot utmattingskrefter i hele produksjonstida til en brønn, mens det også er tilveie-brakt en "backup" eller støttetetning 56 mellom brønnhode-huset og muffa.

Siden koplingsstykket er fastgjort til både brønnhode-huset og foringsrøropphenget, er forskjellige bevegelser mellom de to under drift av interesse. Disse kan oppstå fordi utvinningen av varm væske kan få foringsrøret nede i hullet til å utvide seg og prøve å løfte foringsrøropphenget. Låseringen 16 som er tilfredsstillende for låsing under boring, er ikke tilstrekkelig for langsiktig og mulig periodisk drift. Det er innbygd betydelig klaring mellom låseringen og huset for å sikre inngrepet når opphenget settes på plass. Denne mulige bevegelsen kan gi slitasje og til slutt svekkelse av låseringen. Følgelig, med den ovenfor beskrevne doble forbindelsen, er det ønskelig å ha en ekstra låse-anordning på foringsrøropphenget.

Følgelig, før stigerørledningen føres ned, blir en låse-anordning 90 ført ned med låseklammer 92 holdt i en forsenk-ning 94 på denv indre delen 96 av låseanordningen under ned-føringen. Når klammene 92 er på nivå med sporene 24, drives de utover, idet den indre delen 96 roteres med hensyn på den ytre delen 98 av låseanordningen, slik at den indre delen beveger seg nedover mens den støtter klammene 92 og blir liggende an med den nedre flata 100 på låseanordningen mot toppen av foringsrøropphenget. Denne låseanordningen tar deretter opp alle utvidelseskrefter og overfører disse krefter til brønnhodehuset, og dermed unngås overføring av de periodiske belastningene til rørstussen 66. Hvis utvidelsen beveget foringsrøropphenget nok opp til å trykke belgen helt sammen, ville den ikke på tilfredsstillende måte utføre sin oppgave med å oppta deformasjoner på grunn av bøyning av st igerørledningsforbindeIsen.

Claims (6)

1. Koblingsstykke for å forbinde, til et undersjøisk brønnhode (10), en produksjons-stigerørledning (26) som strekker seg fra brønnhodet (10) til en plattform, idet brønnhodet har ytre spor (22) og et indre foringsrøroppheng (14), omfattende ei nedoverrettet muffe (28) fastgjort til bunnen av stigerøret (26), låseorgan (34) på muffa (28) tilpasset til å passe sammen med og låses i de ytre sporene (22), samt en indre, hul, sylindrisk rørstuss (66) tettende fastgjort til muffa (28), hvilken rørstuss strekker seg nedover og har ei innover- og oppoverrettet skulder (74) ved den nedre enden, en tetningsring (70) båret på den indre rørstussen (66) og tilpasset til å tette med foringsrør-opphenget (14), en indre flytende bøssing (76) med ei utover-og nedoverrettet skulder (84), inngripbar med skuldra (74) på rørstussen (66), og som har gjenger (80) inngripbare med gjenger (82) på foringsrøropphenget (14), hvorved bøssingen (76) kan roteres for å trekke rørstussen (66) nedover i tettende kontakt med foringsrøropphenget (14), karakterisert ved at den indre rørstussen (66) er fastgjort innvendig til muffa (28), og har en langsgående fleksibel del (86) mellom den oppoverrettede skuldra og området der den er fastgjort Lii muffa (28).

2. Koblingsstykke i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den langsgående fleksible delen (86) omfatter en belg.

3. Koblingsstykke i samsvar med krav 2, karakterisert ved at belgen (86) har adskilte støtteringer (88) som omgir hver innovervendte fold i belgen.

4. Koblingsstykke i samsvar med krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det også omfatter en brønnhodetetning (56) festet til muffa (28) hvilken tetning er tilpasset til å gå i tettende inngrep med brønnhodet (10), idet låseorganet (34) også aktiviserer brønnhode-tetningen (56).

5. Koblingsstykke i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at det også omfatter en låsemekanisme (90) for stiv låsing av foringsrøropphenget (14) mot- oppoverrettet bevegelse i forhold til brønnhodehuset (12).

6. Koblingsstykke i samsvar med krav 5, karakterisert ved at låsemekanismen (90) omfatter låseklammer (92) inngripbare med spor (24) på innsiden av brønnhodehuset (12), en indre del (96) som bærer klammene (92), en ytre del (98) som med gjenger danner inngrep med den indre delen (96), idet den indre delen (96) har sin nedre kant utformet til å danne anleggsflate (100) mot foringsrøropphenget (14), og er roterbar i forhold til den ytre delen (98) for å låse foringsrøropphenget (14) mot oppoverrettet bevegelse i forhold til brønnhodehuset (12).