NO178941B - Kutte- og opptaksverktöy for foringsrör - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et verktøy for kutting og opphenting av foringsrør fra en oljebrønn og er særlig anvendbar for redskap som benyttes når en brønn skal forlates.

Det er kjent at man kutter av foringsrøret og tar opp brønnhodet når man forlater en brønn, ved hjelp av et ett-kurs verktøy som kombinerer en foringsrørkutter og en gripeinnretning for å gripe tak i brønnhodet. Et eksempel på en slik anordning er vist i søkers publiserte internasjonale patentsøknad nr. W091/02138. Denne søknaden, og annen kjent teknikk, beskriver et arrangement der kutteren blir drevet ved å dreie hele borestrengen fra overflateplattformen. Selv om dette i mange tilfeller er tilfredsstillende, kan det oppstå problemer, særlig på dypt vann, ved dårlig innretting mellom brønnhodet og dreiebordet eller som følge av bore-strengens torsjonselastisitet.

Det er også kjent å drive kutteren ved.hjelp av én slamdrevet eller borkronemotor for å unngå de problemer som er nevnt ovenfor. Dette har imidlertid blitt gjort ved å benytte en standardisert borkronemotor som er tilkoplet på oversiden av brønnhodet og driver kutteren rundt via en dor som strekker seg ned gjennom gripeinnretningen. En slik anordningen har flere ulemper. Den trekkraft som kan utøves ved hjelp av borkronemotoren vil være begrenset til omkring 100 til 125 tonn, mens det ville være ønskelig med en betydelig større trekkraft for å kunne ta opp brønnhodet etter avkuttingen av foringsrøret. De svivelforbindelser som vanligvis er anordnet både over og under borkronemotoren kan også bli ødelagt ved tverrgående belastninger, og slike belastninger er vanlige ved brønnhodeopptak på grunn av aksial uoppretthet eller i "piske"-virkninger i strengen, særlig ved dypvannsforhold.

I samsvar med oppfinnelsen er det skaffet tilveie et verktøy for kutting og opphenting av foringsrør i en brønn, omfattende en gripeinnretning for mekanisk å gripe foringsrøret som skal tas opp, en innretning for å opphenge gripeinnretningen fra en borestreng, og en slamdrevet motor med en tilhørende stator og rotor. Verktøyet er særlig kjennetegnet ved at statoren er mekanisk festet til gripeinnretningen og at en roterbar kutter henger ned fra en drivende av rotoren og er roterbar med denne for å kutte av foringsrøret på et sted som ligger nedenfor gripeinnretningen.

Fortrinnsvis er den slamdrevende motorens stator i to deler og festet til hver side av gripeinnretningen, idet den øvre statordel også tjener som opphengsinnretning. I sin fore-trukne form benyttes oppfinnelsen til opptak av brønnhoder, og gripeinnretningen er tilpasset i inngrep med et brønnhode.

Fortrinnsvis er gripeinnretningen slik at den kan gripe utenpå brønnhodet. Typisk kan den gripe en dertil utformet profil på utsiden av brønnhodet, men gripeinnretningen vil også kunne gripe indre elementer i brønnhodet eller for-ingsrøret, f.eks. i en gjenget skrukopling.

Fortrinnsvis omfatter også gripeinnretningen et ringformet sete for inngrep med en tilsvarende oppoverrettet profildel i brønnhodet.

Et eksempel på et verktøy av denne type og som er i samsvar med oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 viser et slikt verktøy i ikke-skjærende inngrepsstilling,

fig. 2 viser samme verktøy i skjærestilling,

fig. 3 viser verktøyet i henhold til fig. 1 og 2 i skjærestilling og under bruk,

fig. 4 et delvis gjennomskåret verktøy for opphenting av et

brønnhode og for bruk i verktøyet vist på fig. 1-3, fig. 5a viser et skjematisk, detaljert riss av en inngreps-og løsgjøringsmekanisme for anvendelse i verktøyet vist på fig. 4,

fig. 5b viser et snitt i samsvar med linjen B-B på fig. 5a, fig. 6 viser et delvis bortskåret riss av en slamdrevet

motor for anvendelse i verktøyet vist på fig. 1-3, fig. 7 viser i detalj et utsnitt av en kraftenhet i den

slamdrevne motoren vist på fig. 6, og

fig. 8 viser et tverrsnitt gjennom kraftenheten på fig. 7.

Fig. 1 viser således et verktøy for kutting av foringsrør og opphenting av slike som koples til enden av en borestreng (ikke vist).

Verktøyet omfatter en øvre motorstator 70 med sikringsklaver 71 påmontert og er koplet til en sentral aksel 41 i et brønnhode-uttaksverktøy 2. Den nedre del av akselen 41 er koplet til en stabilisator 72 som har sin andre ende koplet til en nedre borkronemotor-stator 73.

Fig. 6 viser verktøyets motoravsnitt i nærmere detalj og med snitt som viser den slamdrevne motorens innvendige komponent-er. Inne i den øvre stator 70 er det anordnet en kraftenhet 80 som omfatter en flerknastet rotor 81 montert inne i en elastomer foring 84 i den øvre stator 70 (se også fig. '7 og 8). Foringen 84 er heftforbundet inne i den øvre stator 70.

Antallet langsgående spor eller "knaster" i foringen 84 er åtte, men rotoren 81 har 7 tilsvarende rotorknaster. Dette tillater dreining av rotoren 81 inne i foringen 84. Væske-strømmen gjennom den øvre stator 70 skaper et hydraulisk trykk som forårsaker at rotoren 81 roterer, samt blir utsatt for presesjon inne i statoren 70.

Til enden av rotoren 81 er en overføringsenhet 82 innkoplet som befinner seg inne i akselen 41. Overføringsenheten 80 overfører rotasjonsbevegelsen og momentet frembragt av kraftenheten til en drivaksel 83. Drivakselen er en stivt konstruert, hul stålkomponent som holdes lagret i den nedre stator 73 ved hjelp av radiale og aksiale lågere. En drivende 74 (er koplet direkte til drivakselen 83). Til drivenden 74 er en stabilisator 75 koplet og denne stabilisators nedre ende er koplet til en foringsrørkutter 76 som omfatter fire kutteblader 77 anordnet i rette vinkler i forhold til hverandre rundt omkretsen av kutteren 76. På fig. 1 vises kuttebladene 77 i tilbaketrukket stilling hvor de blir liggende i flukt med kutterens 76 hus. På undersiden av kutteren 76 finnes en andre stabilisator 78 som har en overgang 79 gjerne kalt "bull sub" forbundet til sin nedre ende.

Fig. 2 viser verktøyet i en andre kuttestilling hvor den sentrale aksel 41 er beveget nedover i forhold til dets verktøy 2 for å kutte og trekke opp brønnhodet, inntil sikringsklavene 71 butter imot den øvre ende av huset 7 (fig. 4) av verktøyet 2. I denne posisjon punpes en væske gjennom en øvre del av borestrengen inn i den øvre stator 70 for å drive rundt rotoren inne i denne. Væskestrømmen som virker nedover mot den skrueformede del av rotoren bevirker at denne dreier rundt inne i den øvre stator 70 som i sin tur bevirker dreining av den konsentriske rotoraksel 83 som forløper fra den skrueformede del av rotoren og til driv-enden 74, og følgelig rotasjon av foringsrørkutteren 76. Kuttebladene 77 blir drevet til kuttestillingen slik som vist på fig. 2 ved hjelp av væskestrømmen innenfor opptaksverktøyet 2. Den væske som benyttes for å drive rotoren i slammotoren og spenne ut kuttebladene 77 i foringsrørkutteren 76 er vanligvis vann og når verktøyet skal benyttes til sjøs er væsken fortrinnsvis sjøvann. Imidlertid kan andre væsker/fluider så som boreslam benyttes.

Fig. 4 viser verktøyet 2 for opptak av brønnhodet i nærmere detalj. Verktøyet 2 har tre gripearmer 3 der kun to er vist. Gripearmene 3 er innrettet for å gripe rundt en utvendig profil på brønnhodet 1.

Gripearmene 3 er anordnet i et beskyttelsesskjørt 5 ved hjelp av en tapp 6. Tappen 6 sørger for at gripearmene 3 kan svinge fra en inngrepsstilling hvor de er i inngrep med brønnhodet 1 og til en fristilling. Gripearmene 3 er spent mot fristill-ingen ved hjelp av skruefjærer 50 (kun en er vist).

På toppen av beskyttelsesskjørtet 5 og over gripearmene 3 er det montert et øvre hus 7 til hvilket skjørtet 5 er skrudd med bolter 56 og skilt fra dette med tre avstandsstykker 55 som er anordnet langs omkretsen rundt verktøyet 2 mellom tilstøtende armer 3. Den sentrale aksel 4 forløper gjennom sentrum av verktøyet 2, og en rettskåren skulder 15 er utformet på akselen 41, som forøvrig er utrustet med en gjenget muffekopling 13 i sin øvre ende og en gjenget tappkopling 12 i sin nedre ende.

For å lette inngrep og frikopling av den rettskårne skulder 15 er det anordnet tre kiler 28 på ytterflaten av skulderen, for samvirke med spalter 35,36 i husets hoveddel 29 og et aksialkraftadapter 31 respektivt på verktøyet 2, og dette fremgår tydeligere av fig. 5a og 5b. Aksialkraftadaptere 31 er festet til akselen 41 slik at spaltene 36 i dette alltid er i inngrep med de respektive kiler 28. Dreining av akselen 41 mot urviserens retning vil forårsake at skulderen 15 og dermed kilene 28 dreier slik at de kan bli innrettet med de tilhørende spalter 35 i hoveddelen 29 av huset. Når kilene 28 er i flukt med spaltene 35 kan akselen 41 og skulderen 15 beveges oppover til den stilling som er vist på fig. 4 hvor skulderen 15 har svingt armene 3 til sin inngrepsstilling mot spennkraften fra fjæren 50.

Hvis akselen 41 deretter skyves nedover slik at den øvre kant 37 av kilene 28 kommer nedenfor den nedre kant av husets hoveddel 29, kan akselen 41 og den rettskårne skulder 15 dreies i forhold til hoveddelen 29 slik at kilene 28 ikke lenger flukter med spaltene 35, for å hindre at skulderen 15 beveger seg opp til aktivering av gripearmene 3. Dette tillater fjerning av verktøyet fra brønnhodet. Hoveddelen 29 har også en knast 51 på sin nedre kant nær hver spalte 35 for å gi en positiv stopp for henholdsvis flukting og uoppretthet av kilene 28 i forhold til spaltene 35. I tillegg er det en utsparing 52 nær hver knast 51 for å samvirke med den øvre kant av hver kile 28 for å hjelpe til å hindre at kilene blir banket til flukt med spaltene 35 ved senkningen av verktøyet ned på brønnhodet 1. Dette ville forårsake at skulderen 15 ble beveget oppover og svinge armene til inngrepsstilling for tidlig. Hvis dette skulle hende ville verktøyet 2 ikke få riktig inngrep med brønnhodet 1.

Ved bruk, slik det fremgår av fig. 3, senkes verktøyet for foringsrørkutting og opphenting helt til verktøyet 2 hviler på brønnhodet 1. Akselen 41 tvinges deretter nedover til den stilling som er bevist på fig. 3. Et drivfluid, så som sjøvann, pumpes så nedover i borestrengen for å drive slammotorens rotor og foringsrørkutterens 76 blader 77 aktiviseres for bevegelse til den kuttende stilling som er vist på fig. 3. Bladene 77 dreies av rotoren slik at foringsrøret 61 blir kuttet. Etter denne operasjon stanses dreiningen av drivenden 74 ved at sjøvannet ikke lenger pumpes gjennom anordningen. Akselen 41 dreies deretter for å bringe kilene 28 i flukt med spaltene 35 og slik at den rettskårne skulderen 15 kan bevege seg oppover for å svinge gripearmene 3 til inngrepsstillingen. Når denne stilling er nådd kan det oppoverrettede strekk i akselen 41 økes i ønsket grad for å trekke brønnhodet 1 opp fra sjøbunnen 62. Det oppoverrettede strekk overføres via den øvre stator 70, akselen 41 og skulderen 15, men ikke via rotoren i statoren 70.

Hvis, av en eller annen grunn, brønnhodet 1 ikke blir frigjort, så skyves akselen nedover for å frigi skulderen 15 fra gripearmene 3 og tillater at fjæren 50 svinger disse til sin fristilling. Akselen 41 dreies for å bringe kilene 28 ut av flukt med spaltene 35. Den øvre kant 37 på kilene 28 ut av flukt med spaltene 35. Den øvre kant 37 på kilene 28 hindres derved fra å bevege seg oppover av den nedre kant av hoveddelen 29, følgelig vil den rettskårne skulder 15 bli hindret i å bevege seg videre oppover og svinge gripearmene til gripestillingen når akselen 41 trekkes oppover. Dette gjør at akselen 41 kan trekkes oppover uten at gripearmene 3 griper om brønnhodets 1 utvendige profil, slik at kutteverk-tøyet for foringsrøret kan tas opp fra brønnhodet når det ikke er mulig å løfte dette opp etter at foringsrøret er kappet.

Generelt ligger de tre gripearmer 3 i en 120° vinkelavstand rundt omkretsen av verktøyet 2, og dette gir optimal trekkraftfordeling mellom brønnhodet 1 og hver av gripearmene 3.

Siden den trekkraft som trengs for å ta opp slikt utstyr blir overført fra verktøyet til brønnhodet uten å måtte gå via rotoren kan man benytte trekkrefter på opptil 300 tonn. Denne måte å montere slammotoren inne i uttaksverktøyet 2, istedenfor over dette, sikrer at virkningen av eventuelle tverrettede krefter i borestrengen på motoren og kutteren blir minst mulig.

Verktøyet kan anvende allerede tilgjengelige slammotorer. Et typisk eksempel kan være motor med benevnelse Drillex Systems D950, idet denne gir et dreiemoment på opptil 9500 Nm ved

160 - 180 o/min og ved en sjøvannstilførsel på 3000 l/min ved et trykk på 6,9 MPa ved bruk av en A-I Homco modell 24 for den bladforsynte kutter for å kutte 20" og 30" foringsrør (510 henholdsvis 760 mm).

Slammotoren kunne alternativt være anordnet i sin helhet under gripeinnretningen. Det delte arrangement som er beskrevet foretrekkes imidlertid siden dette gir mindre kuttedybde under brønnhodet.

Oppfinnelsen kan likeledes benyttes for verktøyet som griper brønnhodet intern istedenfor eksternt, og kan benyttes i verktøy for å kutte foringsrør både under strekk og trykk. Oppfinnelsen kan også anvendes for verktøy for å kutte og ta ut foringsrør fra andre kombinasjoner enn de som omfatter brønnhoder.

Claims (7)

1. Verktøy for kutting og opphenting av foringsrør (61) i en brønn, omfattende en gripeinnretning (2) for mekanisk å gripe foringsrøret som skal tas opp, en innretning (41) for å opphenge gripeinnretningen (2) fra en borestreng, og en fortrengningsmotor med en tilhørende stator (70,73) og rotor (81), karakterisert ved at statoren (70,73) er mekanisk festet til gripeinnretningen (2) og at en roterbar kutter (76) henger ned fra en drivende (74) av rotoren (81) og er roterbar med denne for å kutte av foringsrøret (61) på et sted som ligger nedenfor gripeinnretningen (2).

2. Verktøy ifølge krav 1,karakterisert ved at statoren (70,73) tjener som opphengsinnretning for gripeinnretningen (2).

3. Verktøy ifølge krav 1,karakterisert ved at statoren omfatter en øvre statordel (70) og en nedre statordel (73) og at gripeinnretningen (2) befinner seg mellom statordelene.

4. Verktøy ifølge krav 3,karakterisert ved at den øvre statordel (70) tjener som opphengsinnretning.

5. Verktøy ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at rotorens (81) drivende (74) er plassert på motsatt side av gripeinnretningen (2) i forhold til opphengsinnretningen.

6. Verktøy ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at gripeinnretningen (2) er innrettet for mekanisk griping av et brønnhode (1).

7. Verktøy ifølge krav 6,karakterisert ved at gripeinnretningen (2) er innrettet for utvendig mekanisk griping av brønnhodet (1).