NO174726B - Verktoey for innhaling av enden av en samleledning til et undersjoeisk broennhode - Google Patents

Abstract

Anordning (10) for innhaling av en samleledning til brønnhodet i en undersjøisk brønn. Ei ramme (100) er forsynt med et lfisesystem for festing av ramma på brønnhodet. Ramma bærer en vinsj (220) og et gangspill (210) med en innhalingskabel som kan festes til en koblingsanordning (bullnose assembly) montert pfi en spindel ved enden av samleledninga. Ramma bærer ogsfi et skinnesystem (255) som kan føres langs motsvarende organer på et monteringsstativ (50) beregnet for pfisetting pfi brønnhodet. Ved hjelp av en hydraulisk sylinder beveges ramma (100) i forhold til monteringsstativet (50) og fører pfi denne maten ei samleledning nedover mot brønnhodet for §. oppnfi nøyaktig endelig posisjonering.

Description

Denne oppfinnelsen angår et verktøy for innhaling av enden av en samleledning som ved hjelp av en koplingsanordning skal fastgjøres ved et forutbestemt sted i forhold til et undersjøisk brønnhode, omfattende ei ytre ramme med låseorgan for å feste ramma til brønnhodet, en traktmontasje som koplingsanordningen skal fast-gjøres i, en vinsj, motororgan festet til vinsjen for å drive denne, krafttilførselsorgan som forbinder nevnte motororgan med en kraftkilde ved overflata, og en innhalingskabel som er festet til vinsjen, passerer gjennom traktmontasjen og er fastgjørbar til koplingsanordningen.

Sjøbaserte brønner kan bli boret ned til mange hundre meter (opptil flere tusen fot) under overflata. Når det skal lages en brønn, må en samledning hales inn og gjøres klar for forbindelse med et senere installert produksjonstre. Disse samledningene hales inn og fastgjøres ved en nøyaktig forutbestemt lokalitet, slik at når produk-sjonstreet installeres, kan det forbindes både med brønnhodet og samleledningsenden, hvorved strøm kan styres og ledes fra brønnen til samleledningen.

Et verktøy av ovennevnte type er tidligere kjent fra US 4.382.717. Andre typiske systemer og verktøy for innhaling og forbindelse av samleledningene er vist i US-patentskriftene 4.161.367 og 3.866.677. I disse patentskriftene er kabelen ført gjennom et blokkarrangement og festet til en utvendig kant eller runding ved enden av det røret som skal hales inn. Den ene enden av kabelen blir igjen ved overflata mens innhalingsverktøyet føres ned til brønnhodet. Det utøves deretter spenning ved overflaten for å trekke samleledningen inn i brønnlokaliteten.

Særlig når en har å gjøre med dype brønnhoder, av størrelsesorden 2288 meter, krever dette svært lang kabellengde, nemlig av størrelesesorden 2700 til 3000 meter. Denne lange kabelen har tilbøyelighet til å floke seg og vase seg sammen. Den har også en betydelig vekt som må tas hånd om, idet den betraktelige lengden av kabel av høy fasthet må kunne lagres på det flytende fartøyet. Innhalingssystemet har også dårlig reaksjonstid på grunn av elastisiteten av den lange innhalingskabellengden. Dessuten krever nødutkopling kapping av kabelen, og gjenopprettelsen av innhalingen er forbundet med betydelig problemer.

Med foreliggende oppfinnelse er framskaffet et innhalingsverktøy av ovennevnte type som i henhold til det det selvstendige kravet er karakterisert ved at det omfatter ei indre ramme som er dreibart montert i den ytre ramma, vinsjen og traktmontasjen er båret av den indre ramma, at det videre omfatter et gangspill båret av den indre ramma, og at innhalingskabelen er i inngrep med gangspillet, idet gangspillet er innrettet til å hale inn og gi ut kabel, mens vinsjen er innrettet til å spole opp og lagre innhalt kabel og til å holde kabelen på gangspillet under konstant strekk.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen går fram av de uselvstendige krav.

Innhalingsverktøyet ifølge oppfinnelsen innbefatter således i sin konstruksjon en vinsj og et spill, slik at bare krafttilførsel i form av hydraulisk fluid eller elektrisk effekt behøver å ledes ned til innhalingsverktøyet. Innhalingskabelen trenger følgelig bare å ha en lengde som er tilstrekkelig til at den strekker seg fra innhalingsverktøyet til enden av samleledningen, i motsetning til de kjente innhalingsverktøy hvor kabelen strekker seg over avstanden fra fartøyet til sjøbunnen i tillegg til avstanden til samleledningen.

Oppfinnelsen beskrives nærmere i tilknytning til tegningene, hvor:

fig. 1 er et isometrisk riss av innhalingsapparatet ved brønnhodet;

fig. 2 er et sideriss av det styrelihefrie tilbakevendingsutstyret;

fig. 3 er et isometrisk riss av innhalingsverktøyets ytre konstruksjon;

fig. 4 er et isometrisk riss av innhalingsverktøyets indre bur;

fig. 4A viser vogna og skinneanordningen båret på det indre buret;

fig. 5 er et isometrisk riss av samleledningsanordningens avslutningsmontasje;

fig. 6 er et sideriss av samleledningsanordningens avslutningsmontasje;

fig. 7 viser et innhalingsverktøy på plass og hvor innhalingsoperasjonen er begynt;

fig. 8 viser samleledningsenden trukket inn i traktormontasjen og vippesylindre aktivert for horisontal oppretting;

fig. 9 viser skinneanordningen senket ned i det styrelinefrie tilbakevendings-utstyrets opprettingsbeholder og samleledningsenden koplet fri fra koplingsenheten.

fig. 10 viser vognanordningen senket med samleledningsenden på plass og låst i det styrelinefrie tilbakevendingsutstyret;

fig. 11 viser vognanordningen skjøvet opp med samleledningsendens beskyttelseslokk på plass;

fig. 12 viser skinneanordningen skjøvet opp og innhalingsverktøyet i posisjon hvor låsingen til brønnhodet er opphevet;

fig. 13 viser samleledningsforbindelsen opprettet, idet innhalingsverktøyet er fjernet;

fig. 14 er et generelt riss ved innhalingsoperasjonen; og

fig. 15 er et koplingsskjema av det hydrauliske aktiveringssystemet.

Ifølge fig. 2 og 14 er et permanent styrefundament i form av et styrelinefritt til-bakevendingsutstyr 50 blitt installert på tradisjonell måte. Montasjen 50 ble festet til et foringsrør 20 på 762 mm (30") som var sementert på plass. Et brønnhode 30 har blitt anbrakt og låst i posisjon. Ved bruk av et innhalingsverktøy 10 skal en samleledning 12 festes til montasjen 50. For å utføre dette har en innhalingskabel 14 blitt ført fra rørleggingslekter 16 til boreskipet 18. Kabelen er festet til samleledningsenden 400 på rørleggingslekteren og er festet til innhalingsverktøyet på boreskipet.

Tilbakevendingsutstyret som er vist er et styrelinefritt tilbakevendingssystem såsom illustrert i US-patentskrift nr. 4.167 215, som ikke trenger styreliner for å styre apparatet til montasjen 50. Begynnelsen av operasjonen framgår best av fig. 14, hvor innhalingsverktøyet 10 senkes med borerøret 20, samtidig med at samleledningen 12 senkes ned fra rørleggingslekteren. Fig. 13 illustrerer det endelige resultatet hvor en ende 402 av samleledningen 12 er festet i forutbestemt avstand fra brønnhodet. Fig. 1 er et isometrisk riss av innhalingsverktøyet på plass ved brønnhodet. Tilbakevendingsutstyret 50 er vist i sideriss i fig. 2 og er stort sett av tradisjonell type som brukes for styrelinefrie tilbakevendingssystemer, hvor brønnhodet 30 er festet i montasjen 50.

Tilbakevendingsutstyret 50 styrer i posisjon verktøy, borkroner, foringsrør, sikker-hetsventil mot utblåsing og produksjonsutstyr ved hjelp av sin trakt 34 som har stor diameter. Montasjen 50 er forsynt med to samleledningsbeholdere 36. Samlelednings-beholderen tjener til å ta imot og låse samleledningsendens avslutningselement 400. Med to beholdere 36 utbalanseres montasjen 50 under driftsoperasjoner. Den vil også kunne framby en ekstra beholder for bruk dersom det skulle oppstå en situasjon hvor den ene beholderen skades.

Samleledningsavslutningen kan installeres i den ene eller andre beholderen og låses i stilling. Den hydruliske koplingen 102 på bunnen av innhalingsverktøyet er orientert ved hjelp av en knast på verktøyet som griper inn i en spalte i montasjen 50 for å rette inn innhalingsverktøyet slik at samleledningens avslutningselement kan installeres i den korrekte beholderen.

Fig. 3 illustrerer innhalingsverktøyets ytre konstruksjon 100. Denne avviker i noen få detalj henseender fra den i fig. 1 viste. Den ytre konstruksjonen har en hydraulisk kopling 102 for fastgjøring av innhalingsverktøyets ytre konstruksjon til brønnhodet. Innhalingsverktøyet festes til brønnhodet under innhalingsoperasjonen. Etter avslut-ning av denne operasjonen vil et produksjonstre bli låst fast til det samme brønn-hodet.

Den øvre delen av den ytre konstruksjonen 100 innbefatter en tilbakevendingstrakt 101 for å tillate at et hjelpeverktøy, som brukes for å kjøre innhalingsverktøyet, kan forbindes igjen undersjøisk i tilfelle ay en nødsfall-frakopling under innhalingsoperasjonen. Den øvre seksjonen av verktøyet utgjør også det nødvendige styrekommunik-asjonsutstyret.

Den ytre konstruksjonen danner et stivt rammeverk for fastgjøring av innhalings-verktøyet til brønnhodet og innbefatter et øvre lager 106 og et nedre lager 108 for å ta imot en indre konstruksjon som kan dreies rundt vertikalaksen. Den bærer også en hydraulisk drevet sylinder 110, som kan aktiveres for å dreie den indre konstruksjonen med hensyn til den ytre konstruksjonen.

Fig. 4 illustrerer ei indre ramme 200 som er dreibart montert i lagrene 106 og 108 inn i den ytre konstruksjonen. Denne ramma opptar en traktmontasje 300 montert på tapper 314 (fig.5), slik at traktmontasjen kan vippes vertikalt mellom +30° og -20" ved hjelp av hydrauliske sylindre. Den vertikale orienteringssylinderen manøvreres ved hjelp av de hydrauliske sylindrene for å følge belastningen av innhalingskabelen under innhalingsoperasjonen. Når avslutningsdelen er festet til trakten, vippes montasjen til -20"-posisjonen for å bringe samleledningsstussen i en vertikal stilling.

Ramma innbefatter også et gangspill 210 og en vinsj (som også utgjør kabelens oppspolingsvinde) 220. Gangspillet 210 sørger for innhalingen av kabelen. Gangspillet er montert til bakre ende av traktmontasjen og kan reverseres for å fire ut kabel. Kabeloppspolingsvinden 220 (trommelvinsjen) vil spole opp og lagre kabelen som hales inn ved hjelp av gangspillet. Denne trommelvinsjen 220 sørger også for den motspenningen som er nødvendig for å holde kabelen stramt på gangspillet. En hydraulisk motor 222 på vinsjen opprettholder konstant spenning på trommelvinsjen. Gangspillets hydrauliske motor 224 drives i den ene eller den andre retningen. For å fire ut kabelen reverseres gangspillet og overvinner trommelvinsjens konstante spenning, slik at kabel trekkes av fra trommelen. Denne trommelen er beregnet til å ta opp omtrent 183 meter (600 fot) kabel med en diameter av ca. 32 mm ( 1 og 1/4"). Kabelen lagren i begynnelsen på trommelvinsjen 220 og etter flere passasjer rundt gangspillet føres den gjennom innhalingstrakta 300.

Den indre ramma er også påmontert ei vogn 230. Denne sørger for den vertikale overføringen av samleledningsavslutningen til montasjens 50 samleledningsbeholder etter at ledningen har blitt halt inn. Det består av et skinnesystem 231 og en vogn-anordning 250. Skinnesystemet som er montert til denne indre ramma er i virkelig-heten et dobbeltskinnesystem. De ytre skinnene 232 danner en styring rundt platen 228 slik at vogna 250 følger når skinnene 255 senkes og anbringe tilpasningstapper 254 for skinneforlengelsen i skinne-beholder 38 i montasjens 50 støttekonstruksjon. Endene av vogna 250 kjører på innsiden av de ytre skinnene 255 og benytter dem som et spor. De ytre skinnene 255 senkes ned på plass ved aktivering av den hydrauliske sylinderen 252, hvorved de ytre skinnene senkes slik at deres nedre ender passer inn i åpningene 38 i montasjen 50.

Vognanordningen 250 senkes ved å aktivere sylindrene 257 og styres nøyaktig ved at den arbeider innenfor skinnene 255. Dette vil bringe ned samleledningsavslutningen 400, idet tappene 414 anbringes i utsparingene 60. Tappen 414 benyttes til å låse avslutningselementet gjennom hullet 42 i tilbakevendingsutstyret.

Som tidligere beskrevet er den indre ramma 200 dreibart montert inne i den ytre konstruksjonen 100. Den hydrauliske sylinderen 110 kan påvirkes for å rotere den indre konstruksjonen pluss eller minus 20° rundt vertikalaksen slik at innhalings-verktøyet kan følge belastningen på innhalingskabelen under innhalingsoperasjonen. For dette formål passer lagre 260 og 262 inn i lagrene 106 og 108. Etter at samleledningsavslutningen er festet til trakten, kan sylindrene 110 aktiveres for å dreie samleledningsavslutningen til dens endelige posisjon.

Traktanordningen 300 har ei indre hylse (ikke vist) som låses til en koplingsenhet 410 av samleledningsavslutningen på tradisjonell måte. Denne indre hylsa blir like-ledes på tradisjonell måte deretter skjøvet inn i trakten ved hjelp av to store hydrauliske sylindre, slik at avslutningselementet festes til traktflaten.

Under denne forskyvningsoperasjonen griper en kile på en seksjon av koplingsenheten inn i et spor i ei hylse i traktmontasjen. Denne sporutstyrte hylsa dreies deretter av en dreiemotor 310 inntil samleledningsavslutningen er korrekt orientert vertikalt. Denne dreiemotoren 310, som er koplet til en reduksjonsveksel, driver den indre hylsa 302 ved hjelp av en kjede 312. Bruk av kjede forenkler i høy grad fram-stillingsprosessen ettersom de toleranser som kreves ved direkte tannhjulsinngrep ville være ekstremt snevre. Kjededriften tillater at samleledningsavslutningen kan dreies hele 360° i den ene eller den andre retningen.

Tapper 314 på traktanordningen 300 tjener til å montere denne anordningen svingbart i hull 264 i den indre ramma 20. En hydraulisk sylinder 320 er koplet mellom traktanordningen 300 og den indre ramma 200 og tjener til å dreie anordningen til den ønskede vertikale orienteringen.

Som illustrert i fig. 6 innbefatter samleledningsavslutningen 400 en rørstuss 402 montert vertikalt på avslutningselementet 404. Som vanlig ved samleledningskopling-er kan denne avslutningen på tradisjonell måte innbefatte et passende antall produk-sjonsledninger så vel som styreledninger og innsprøytningsledninger for kjemikalier.

Avslutningen kan også innbefatte elektriske induktive koplinger montert vertikalt utenfor spindelen i avslutningsanordningen. I dette tilfellet ville ei beskyttelseshette 406, som normalt ville dekke spindelen under vanlige innhalingsoperasjoner, bære en forlengelse for å beskytte de induktive koplingene under innhalingsoperasjonen.

Produksjonsledningene 414 forløper i et 70° bend etter å ha passert vertikalt fra samleledningsspindelen og holder en minimumsradius på ca. 152,5 cm (fem fot) for å tillate "gjennom-samleledningen" -operasjoner. De går ut av samleledningsavslutningen under denne vinkel på 20 grader under horisontalt, slik at ledningene når fram til havbunnen etter en rimelig strekning, hvorved det unngås unødige vekt- og bøyningsbelastninger på systemet under drift.

Samleledningsavslutningselementet 400 innbefatter en tapp 412 som forbinder koplingsenheten 410 med en festeplate 416. Denne tappen er plassert i flukt med samleledningen som forlater elementet 400. Dette sørger for innhaling av ledningen i en direktelinje uten å utsette samleledningen for bøyning. Koplingsenheten 410 er festet til samleledningens festeplate 414 ved at denne tappen 412 griper gjennom et hull 418. Innhalingskabelen festes til denne koplingsenheten før innhalingsoperasjonen tar til.

Med henvisning til fig. 14 tar operasjonen til når samleledningsavslutningen 400 er anbrakt på rørleggingslekteren 16 med den ene enden av kabelen festet til koplingsenheten 410. Kabelen 14 føres til boreskipet og forbindes gjennom traktanordningen 300 rundt gangspillet 210 og festes til vinsjen eller trommelvinsjen 220. Et hjelpe-verktøy forbindes med innhalingsverktøyet, hvoretter innhalingsverktøyet senkes på borerøret 20 samtidig med legging av samleledningsbunten.

Tilbakevendingsutstyret 50 har blitt anbrakt på tradisjonell måte og innhalings-verktøyet er bragt på plass på brønnhodet idet koplingen 102 er låst til brønnhodet 30. TV-kameraer kan på dette tidspunktet benyttes for observasjonsformål.

Når verktøyet deretter befinner seg i den i fig. 7 viste stilling, blir traktanordningen 300 bragt i flukt med samleledningsavslutningen ved å dreie den indre ramma 200 om en vertikal akse med hensyn til de ytre ramma 100. Trakten vippes vertikalt ved aktivering av den hydrauliske sylinderen 320 den ønskede vinkelen for å følge kabelen under innhalingsoperasjonen.

Fra kraftkilden 22, som er anbrakt på borefartøyet, ledes hydraulisk fluidum gjennom rørledningen av kabelen 14 startes. Kabelen trekkes inn inntil koplingsenheten 410 kommer inn i trakten av innhalingsverktøyets traktanordning 300 slik som vist i fig. 8. Koplingsenheten låses inn i trakten ved hjelp av tradisjonelle mid-ler. Deretter koples gangspillet 210 og trommelvinsjen 220 ut.

Stempler i hydrauliske sylindre på traktanordningen forskyves for å trekke koplingsenheten helt inn i trakten. Dette vil også bringe en fastkilt seksjon på koplingsenheten i inngrep med den spaltete hylsa inne i trakten. Dreiemotoren 310 på trakten aktiveres for å dreie den spaltete hylsa slik at samleledningsavslutningen dreies til korrekt vertikal orientering. Den indre konstruksjonen 200 med traktanordningen 300 dreies deretter rundt vertikalaksen ved hjelp av sylinderen 110 til den ønskede endelige orientering. De retter vippes trakten nedover ved hjelp av sylinderen 320 og bringer avslutningselementet til den riktige vertikale orientering.

Som vist i fig. 9 senkes de ytre skinnene 255 av skinne- eller sporanordningen ved å aktivere trykksylinderen 252 inntil tappene 254 på den ytre skinna passer inn i skinnebeholderne 38 på tilbakevendingsutstyret. Disse skinnene kan lett rettes inn og føres inn i beholderne ettersom apparatet utsettes for lav belastning på dette tidspunktet. Beholderne sørger for nøyaktig oppretting når skinnene er ført inn i samme.

Vognkoplingen låses til avslutningselementet. Aktivering av de hydrauliske sylindrene 257 vil drive vognanordningen 250 nedover. Samleledningsavslutningen 400 transporteres sammen med denne. Den hydrauliske sylinderen 275 aktiveres for å trekkes tilbake. Dette kopler samleledningsavslutningen fra traktanordningen 30.

Vognanordningen 250, som kjører på skinnene 255, senkes ved å aktivere den hydrauliske sylinderen 252 til den i fig. 10 viste posisjon. Dette bringer samleledningsavslutningen 400 bort fra traktanordningen 30.

Slukkehetta 425 blir, dersom den er i bruk, frigjort (fig. 11) og bragt inn i vognanordningen 250.

Vognanordningen 250 heves til sin opprinnelige posisjon (vist i fig. 12) og etterlater samleledningsavslutningen låst på plass. De ytre skinnene heves deretter til den øvre posisjonen. Sylinderen 257 hever vogna, mens sylinderen 257 hever sporet 255, slik at vogna løftes ytterligere opp.

Den hydrauliske koplingen 102 frigjøTes deretter og verktøyet hales om bord i borefartøyet og etterlater konstruksjonen som illustrert i fig. 13.

Fig. 15 er et koplingsskjema som viser bruken av tradisjonelt hydraulisk utstyr for innhalingsverktøyet. Ei pumpe 504 på boreskipet trekker hydraulisk fluidum 506 fra sumpen 508. Fluidet leveres ved høyt trykk gjennom tilførselsledningen 510 og føres tilbake ved lavt trykk gjennom avløpsledningen 512. Det transporteres til hjelpeverk-tøyet 514 og føres ved hjelp av koplinger 516 av innstikkstypen til tilførselsledningen 518 og ventilasjonsledningen 520 i innhalingsverktøyet 10. En akkumulator 522 redu-serer trykkstigninger.

Et antall fjærbelastete styreventiler 524 manøvreres ved hjelp av styreledninger 526 for å lede strømmen av hydrauliske fluidum til de ulike drivanordningene. Den hydrauliske motoren 224, som driver gangspillet 210, kan således drives i den ene eller den andre retningen. Den hydrauliske motoren 222, som driver trommelvinsjen 220, og den hydrauliske motoren 310, som tjener til å dreie traktanordningen, fung-erer på liknende måte.

Innstikkingskoplingene 528 forbinder styreledningene 526 med hjelpeverktøyet, slik at styreventilene kan manøvreres fra overflaten.

Den hydrauliske sylinderen 550 er typisk for de sylindrene som benyttes for de ulike låse- og forskyvningsfunksjonene. Styreledningene 552 påvirker styreventilene 554 til å lede høytrykksfluidum for tilførsel og ventilasjon. Det ønskede trykket til-føres gjennom ledninger 556 og innstikkskoplinger 558 til ledninger 560. Trykket i kan ledes til en valgt side av stemplet 562, mens den andre siden ventileres. Alle forskyvningsoperasjonene kan utføres på denne måten.

Claims (3)

1. Verktøy (10) for innhaling av enden (400) av en samleledning (12) som ved hjelp av en koplingsanordning (410) skal fastgjøres ved et forutbestemt sted i forhold til et undersjøisk brønnhode (30), omfattende ei ytre ramme (100) med låseorgan (102) for å feste ramma til brønnhodet, en traktmontasje (300) som koplingsanordningen (410) skal fastgjøres i, en vinsj (220), motororgan festet til vinsjen for å drive denne, krafttilførselsorgan som forbinder nevnte motororgan med en kraftkilde (22) ved overflata, og en innhalingskabel (14) som er festet til vinsjen (220), passerer gjennom traktmontasjen (300) og er fastgjørbar til koplingsanordningen (410), karakterisert ved at det omfatter ei indre ramme (200) som er dreibart montert i den ytre ramma (100), at vinsjen (220) og traktmontasjen (300) er båret av den indre ramma (200), at det videre omfatter et gangspill (210) båret av den indre ramma (200), og at innhalingskabelen er i inngrep med gangspillet (210), idet gangspillet er innrettet til å hale inn og gi ut kabel, mens vinsjen er innrettet til å spole opp og lagre innhalt kabel og til å holde kabelen på gangspillet under konstant strekk.

2. Verktøy i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den indre ramma (200) er dreibar om en vertikal akse.

3. Innhalingsverktøy i samsvar med krav 2, karakterisert ved at traktmontasjen (300) er svingbart montert i den indre ramma (200), om ei horisontal akse.