NO20110072A1 - Fluiddrevet adapter for mineralekstraksjonsutstyr - Google Patents

Abstract

Fluiddrevet adapter (40) for et mineral-ekstraksjonssystem er tilveiebrakt. Adapteren inkluderer en hylse, f.eks. et ringstempel (70) som er i inngrep med en stamme (36) anbrakt i en brønnhodekomponent (12) og beveger seg i en aksial retning som respons på fluidtrykk. Adapteren (40) beveger stammen (36) mellom en første posisjon og en andre posisjon for å åpne eller lukke passasjer i brønnhode komponenten (12). Adapteren (40) inkluderer en låsering (78) som beveger seg i respons til fluidtrykk og som låser adapteren (40) til en brønnhodesammenstilling (12) for å hindre aksiell bevegelse av adapteren (40). Fremgangsmåter (200) for drift er også tilveiebrakt.

Description

BAKGRUNN

[0001]Dette avsnitt er ment å innføre leseren til forskjellige aspekter av teknikk som kan være relatert til forskjellige aspekter av den foreliggende oppfinnelse og som er beskrevet og/eller angitt i det følgende. Denne drøftelse er antatt å være til hjelp i å gi leseren bakgrunnsinformasjon for å muliggjøre en bedre forståelse av de forskjellige aspekter av den foreliggende oppfinnelse. Det skal følgelig forstås at disse angivelser skal leses i lys av dette og ikke forstås som innrømmelser av tidligere teknikk.

[0002] Olje og naturgass har en dyp innvirkning på moderne økonomier og samfunn. Innretninger og systemer som avhenger av olje og naturgass er faktisk allesteds-nærværende. For eksempel, anvendes olje og naturgass for drivstoff i svært forskjellige kjøretøy som f.eks. biler, fly, båter og lignende. Videre anvendes olje og naturgass ofte for oppvarming av hus under vinteren, for å generere elektrisitet, og for å fremstille en overraskende omfattende rekke av dagligvarer.

[0003]For å møte etterspørselen for slike naturressurser, investerer selskaper ofte betydelige mengder av tid og penger i å lete etter og ekstrahere olje, naturgass og andre undergrunnsressurser fra grunnen. Spesielt, så snart en ønsket kilde er oppdaget under overflaten av bakken, anvendes bore- og produksjonssystemer ofte for å få adkomst til og ekstrahere kilden. Disse systemer kan være lokalisert på land eller til havs avhengig av lokaliseringen av en ønsket kilde. Videre inkluderer slike systemer generelt en brønnhodesammenstilling hvorigjennom ressursen ekstraheres. Disse brønnhodesammenstillinger kan inkludere en lang rekke forskjellige komponenter, som f.eks. forskjellige hus, ventiler, fluidledninger, og lignende, som styrer borings- og/eller ekstraksjonsoperasjoner. I tillegg kan slike brønnhodesammenstillinger også inkludere komponenter, som f.eks. en isolerende frak-stamme ("frac mandrel") og/eller fraktureringstre ("fracturing tree"), for å lette en fraktureringsprosess.

[0004] Ressurser som f.eks. olje og naturgass ekstraheres generelt fra sprekker eller andre hulrom dannet i forskjellige undergrunns bergartsformasjoner eller lag. En fraktureringsprosess (det vil si "frak-prosess") kan anvendes for å skape én eller flere menneskeskapte frakturer i en bergartsformasjon, slik at en forbindelse kan etableres med et antall av disse forut eksisterende sprekker og hulrom. På denne måte muliggjør fraktureringsprosessen at olje, gass eller lignende kan strømme fra flere forut eksisterende sprekker og hulrom til brønnen via de menneskeskapte frakturer. Slike fraktureringsprosesser inkluderer typisk å injisere et fluid inn i brønnen for å danne de menneskeskapte frakturer.

[0005]En frak-tamme anvendes ofte i slike tilfeller for å isolere én eller flere mindre verdifulle komponenter fra fraktureringstrykket. Frak-stammen innføres typisk i en boring i brønnhodestammenstillingen og inkluderer en hoveddel med en fluidpassasje, slik at hoveddelen isolerer de mindre verdifulle komponenter fra trykket av fraktureringsfluidet som injiseres i brønnen via fluidpassasjen. Så snart fraktureringsprosessen er fullført, kan frak-stammen og andre frakturerings-komponenter fjernes fra brønnhodesammenstillingen og ytterligere produksjons-komponenter som f.eks. et ventiltre kan kobles til sammenstillingen.

[0006]Slike "frak-brønner" kan inkludere forholdsvis høye trykk, slik at trykket i brønnen kan bli for høyt til å tillate ytterligere pumping av fraktureringsfluidet inn i brønnen. For å fortsette å pumpe fraktureringsfluid inn i brønnen, kan det være ønskelig å strupe trykket og senke trykket i brønnen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0007]Forskjellige trekk, aspekter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått når den følgende detaljerte beskrivelse leses med henvisning til de vedføyde figurer hvori tilsvarende henvisningstall representerer de samme deler i alle figurene og hvori:

[0008]Fig. 1 er et blokkskjema som illustrerer et mineral-ekstrasjonssystem i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0009]Fig. 2 viser et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem med en ulåst hydraulisk adapter i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0010]Fig. 3 viser et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem med en låst hydraulisk adapter i samsvar med en utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse.

[0011]Fig. 4 viser et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem med en hydraulisk adapter med en "tilbaketrukket" hylse i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0012]Fig. 5 viser et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem med en hydraulisk adapter med en forlenget (utvidet) hylse i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0013]Fig. 6 er et forstørret riss av en seksjon av den hydrauliske adapter i figurene 2-5 langs linjen 6-6 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0014]Fig. 7 er et tverrsnitt av fig. 6 tatt langs linjen 7-7 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0015]Fig. 8 er et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem som viser fjernelse av en hydraulisk adapter i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0016]Fig. 9 viser et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem med en tilbakeslagsventil i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

[0017]Fig. 10 viser et tverrsnitt av en brønnhodesammenstilling i et mineral-ekstraksjonssystem med en hydraulisk adapter med en manuell låsemekanisme i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, og

[0018]Fig. 11 er et blokkskjema av en prosess for drift av en hydraulisk adapter i et mineral-ekstraksjonssystem i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV SPESIFIKKE UTFØRELSESFORMER

[0019]Én eller flere spesifikke utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives i det følgende. Disse beskrevne utførelsesformer er bare eksempler på den foreliggende oppfinnelse. I tillegg, i en anstrengelse for å tilveiebringe en konsis beskrivelse av disse eksempelvise utførelsesformer behøver alle trekk ved en faktisk implementering ikke å være beskrevet i beskrivelsen. Det skal innses at i utviklingen av en slik faktisk implementering, som i likhet med et hvilket som helst teknisk eller konstruksjonsprosjekt må tallrike implementasjons-spesifikke avgjørelser foretas for å oppnå utviklerens spesifikke mål, som f.eks. samsvar med systemrelaterte og forretningsrelaterte begrens-ninger, som kan variere fra én implementering til en annen. Det skal videre innses at en slik utviklingsanstrengelse kan være komplisert og tidkrevende men vil like vel være et rutineforetagende ved konstruksjon, fremstilling og produksjon for de personer med vanlig fagkunnskap som har fordelen ved å lese denne fremstilling.

[0020]Når det innføres elementer av forskjellige utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse, er artiklene "en", "et", "den", og "nevnte" ment å angi at der er ett eller flere av disse elementer. Betegnelsene "omfattende", "inkluderende" og "med" er ment å være inklusive og bety at det kan være ytterligere elementer andre enn de angitte elementer. Videre, anvendelsen av "øvre", "nedre", "over" og "under" og variasjoner av disse betegnelser foretatt av praktiske hensyn men krever ikke noen spesiell orientering av komponentene.

[0021]Visse eksempelvise utførelsesformer av den foreliggende teknikk inkluderer et system og fremgangsmåte som spesifikt tar sikte på én eller flere av de oven-nevnte utfordringer med å avlaste trykk under drift av en fraktureringsprosess i et mineral-ekstraksjonssystem. Som forklart mer detaljert i det følgende, inkluderer de beskrevne utførelsesformer en adapter med en hydraulisk aktivert hylse og en hydraulisk aktivert indre låsering. Hylsen kan gå til inngrep med en stamme (f.eks. en frak-stamme) eller annen komponent i en brønnhodesammenstilling og besørge hydraulisk bevegelse av denne stamme. Låseringen kan aktiveres for å sikre adapteren til brønnhodesammenstillingen, å låse adapteren og stammen for å hindre uønsket aksiell bevegelse. I andre utførelsesformer kan adapteren inkludere en hydraulisk aktivert hylse og manuelt aktivert låsemekanisme, som f.eks. en fordypning konfigurert til å motta forsenkede skruer. I hver av disse utførelsesformer er adapteren konfigurert til å tilveiebringe et område for aksiell bevegelse av stammen mens den er montert inne i brønnhodesammenstillingen. For eksempel, kan bevegelsesområdet inkludere en avtettet posisjon og en trykk-avlastningsposisjon. Adapteren kan således muliggjøre selektiv trykkavlastning under en fraktureringsprosess slik at ytterligere fluid kan strømme ned gjennom hullet.

[0022]Fig. 1 er et blokkskjema som illustrerer en utførelsesform av et mineral-ekstraksjonssystem 10. Det illustrerte mineral-ekstraksjonssystem 10 kan konfigureres til å ekstrahere forskjellige mineraler og naturressurser, inklusive hydro-karboner (f.eks. olje og/eller naturgass), eller konfigureres til å injisere substanser inn i grunnen. I noen utførelsesformer, er mineral-ekstraksjonssystemet 10 landbasert (f.eks. et overflatesystem) eller et havbunnsbasert system (f.eks. et undervannssystem). Som illustrert, inkluderer systemet 10 et brønnhode 12 koblet til en mineralforekomst 14 via en brønn 16, hvori brønnen 16 inkluderer en brønnhodemuffe ("wellhead hub") 18 og et brønnhull 20. Brønnhodemuffen 18 inkluderer generelt en muffe med større diameter anbrakt ved avslutningen av brønnhullet 20. Brønnhodemuffen 18 tilveiebringer forbindelse av brønnhodet 12 til brønnen 16.

[0023]Brønnhodet 12 inkluderer typisk flere komponenter som styrer og regulerer aktiviteter og betingelser assosiert med brønnen 16. For eksempel inkluderer brønnhodet 12 generelt ???deler, ventiler og tetninger som sender produserte mineraler fra mineralforekomsten 14, besørger regulering av trykket i brønnen 16, og besørger injeksjonen av kjemikalier inn i brønnhullet 20 (ned i brønnen). I den illustrerte utførelsesform, inkluderer brønnhodet 12 det som vanlig refereres til som et ventiltre 22 (i det følgende enkelt benevnt, et tre) en rørspole 24, en foringsrørspole 25 og en henger 26 (f.eks. en produksjonsrørhenger eller en foringsrørhenger). Systemet 10 kan inkludere andre innretninger som er koblet til brønnhodet 12, og innretninger som anvendes for å sammensette og kontrollere forskjellige komponenter i brønnhodet 12. For eksempel, inkluderer i den illustrerte utførelsesform system 10 et verktøy 28 som henger ned fra en borestreng 30.1 visse utførelsesformer inkluderer verktøyet 28 et nedføringsverktøy som senkes (det vil si kjøres ned) fra et off-shore fartøy til brønnen 18 og/eller brønnhodet 12.1 andre utførelsesformer, som f.eks. overflatesystemer, kan verktøyet 28 inkludere en innretning som henger ned over og/eller senkes inn i brønnhodet 12 via en kran eller annen understøttende innretning.

[0024]Treet 22 inkluderer generelt forskjellige strømningsbaner (f.eks. boringer), ventiler, utrustningsdeler, og kontroller for å operere brønnen 16. For eksempel, kan treet 22 inkludere en ramme, som er anbrakt omkring en ventiltre-hoveddel, en strømningssløyfe, aktuatorer, og ventiler. Videre, kan treet 22 tilveiebringe fluidkommunikasjon med brønnen 16. Foreksempel, inkluderer treet 22 en ventiltreboring 32. Treboringen 32 muliggjør kompletterings- og overhalingsprosedyrer, som f.eks. innføringen av verktøy (f.eks. hengeren 26) i brønnen, injeksjonen av forskjellige kjemikalier inn i brønnen 16 (ned i brønnen), og lignende. Videre kan mineraler, ekstrahert fra brønnen 16, (f.eks. olje og naturgass) reguleres og sendes ut via treet 22. For eksempel kan treet 22 være koblet til en broledning eller en strømningsledning som er forbundet tilbake til andre komponenter, som f.eks. en manifold. Følgelig strømmer produserte mineraler fra brønnen 16 til manifolden via brønnhodet 12 og/eller treet 22 førde sendes til transport- eller lagringsanlegg. En utblåsingssikring (BOP) 31 kan også være inkludert, enten som en del av treet 22 eller som en separat innretning. Utblåsingssikringen BOP kan bestå av en rekke forskjellige ventiler, utrustningsdeler og kontroller for å hindre olje, gass eller annet fluid i å slippe ut av brønnen i tilfellet av en utilsikret trykkavlastning eller en overtrykkstilstand.

[0025]Produksjonsrørspolen 24 utgjør en basis for treet 22. Typisk er produk-sjonsrørspolen 24 én av mange komponenter i et modulært undervanns- eller overflate-mineralekstraksjonssystem 10 som løper fra et offshore-fartøy eller overflatesystem. Produksjonsrørspolen 24 i inkluderer en produksjonsrør-spoleboring 34. Produksjonsrør-spoleboringen 34 forbinder (f.eks. muliggjør fluidkommunikasjon mellom) treboringen 32 og brønnen 16. Produksjonsrør-spoleboringen 34 kan således tilveiebringe adkomst til brønnboringen 20 for forskjellige kompletterings- og overhalingsprosedyrer. For eksempel kan komponenter kjøres ned til brønnhodet 12 og plasseres i produksjonsrør-spoleboringen 34 for å tette brønnboringen 20, for å injisere kjemikalier ned i brønnen, for å bringe verktøy til å henge ned i brønnen, for å hente opp verktøy igjen fra brønnen, og lignende.

[0026]Som det vil innses, kan brønnboringen 20 inneholde forhøyede trykk. For eksempel kan brønnboringen 20 inkludere trykk som overstiger 700 kg/cm<2>eller 1000 kg/cm<2>eller som endog overstiger 1400 kg/cm<2>. Følgelig anvender mineral-ekstraksjonssystemer 10 forskjellige mekanismer, som f.eks. stammer, tetninger, plugger og ventiler for å kontrollere og regulere brønnen 16. For eksempel, anvendes plugger og ventiler for å regulere strømningen og trykk av fluider i forskjellige boringer og kanaler i hele mineral-ekstraksjonssystemet 10. Foreksempel blir den illustrerte henger 28 (f.eks. produksjonsrørhengeren eller foringsrørhengeren) typisk anbrakt inne i brønnhodet 12 for å sikre produksjonsrør og foringsrør som henger ned i brønnboringen 20, og å tilveiebringe en bane for hydraulisk kontroll-fluid, kjemikalieinjeksjoner og lignende. Hengeren 26 inkluderer en hengerboring 38 som strekker seg gjennom senteret av hengeren 26 og som er i fluidkommuni kasjon med produksjonsrør-spoleboringen 34 og brønnboringen 20. Trykk i boringene 20 og 34 kan vise seg gjennom brønnhodet 12 hvis de ikke reguleres.

[0027]En fraktureringsstamme 36 blir ofte anbrakt og låst i produksjonsrørspolen 24 for å isolere andre komponenter i brønnhodet fra fraktureringstrykket. Lignende tetningsinnretninger kan anvendes i hele mineralekstraksjonssystemene 10 for å regulere fluidtrykk og fluidstrømninger. Under fraktureringsprosessen kan fraktureringsfluidet pumpes gjennom stammen inn i brønnen 16. Som er resultat, kan trykk bli for høye for å fortsette å pumpe fluid inn i brønnen 18.1 et slikt tilfelle kan det være ønskelig å avlaste noe av trykket fra brønnen gjennom produksjons-rørspolen 24 uten å fjerne stammen 38, for å sikre pålitelig isolasjon av andre brønnhodekomponenter. Ytterligere er det ønskelig å bibeholde utblåsingssikringen 31 for å sikre sikkerhet av mineral-ekstraksjonssystemet under en slik operasjon men likevel ha mulighet for sikkert å manipulere frak-stammen 38 inne i produksjonsrørspolen 24.

[0028]Fig. 2 viser et tverrsnitt av brønnhodesammenstillingen 12 med en hydraulisk adapter 40 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Den hydrauliske adapter 40 er plassert mellom produksjonsrørspolen 24 og en adapterflens 42. Adapterflensen 42 kan koble produksjonsrørspolen til utblåsingssikringen 31, ventiltreet 22 eller hvilke som helst andre komponenter inkludert i brønnhodesammenstillingen 12. Produksjonsrørspolen 24 inkluderer en flens 44, låseskruer 46, og sidepassasjer 48 og 50.

[0029]Som beskrevet i det foregående, definerer produksjonsrørspolen 24 en boring 34 som skaffer forbindelse til foringsrørspolen lenger nede i brønnhode-sammenstillingen 12.1 denne utførelsesform er boringen 34 generelt konsentrisk omkring (eller koaksial med) en sentral akse 52. Ringtetninger 54 og 56 tetter den sentrale passasjeboring 34, den hydrauliske adapter 40, og produksjonsrørspolen 24. Sidepassasjene 48 og 50 kan gi adkomst til boringen 34 og det indre av produksjonsrørspolen 24. Generelt forsegler ringtetningene 60 og 82 flensene 84 og 86 til produksjonsrørspolen 24.

[0030]I fig. 2, er stammen 38 vist i en "innkjøringsposisjon" slik at stammen 36 er anbrakt inne i produksjonsrørspolen 24 for å blokkere sidepassasjene 48 og 50. Som nevnt ovenfor, kan det under operering av systemet 10 være ønskelig å strupe trykket i brønnhodesammenstillingen 12. Som det vil innses, kan side passasjene 48 og 50 være koblet til ventiler eller andre fluidstrømningskompo-nenter via flensene 84 og 86 og sette operatøren i stand til å slippe ut trykk. Hvis stammen 38 er i innkjøringsposisjonen, er sidepassasjene 48 og 50 generelt blokkert av stammen 38 og tettet ved hjelp av tetninger 88.

[0031]Adapteren 40 inkluderer forskjellige komponenter for å gå til inngrep med stammen 38, for å manipulere stammen 36, og å låse og forsegle adapteren 40 til brønnhodesammenstillingen 12. Adapteren 40 kan være anbrakt inne i en husdel 69 koblet til produksjonsrørspolen 24 via flensen 44. Adapteren 40 inkluderer en bevegelig hylse 70 (f.eks. ringstempel) anbrakt omkring et generelt rørformet indre legeme 71 og som har én eller flere stifter 72 konfigurert til å gå til inngrep med en fordypning på stammen 36, som drøftet videre i det følgende. I en utførelsesform, kan stiftene være i inngrep med en generelt (J-formet) fordypning i stammen 38, slik at adapteren 40 kan bli generelt innsatt og rotert til inngrep med stammen 36.

[0032]Den bevegelige hylse 70 og/eller legemet 71 inkluderer én eller flere tetninger 74 (f.eks. ringtetninger) som generelt forsegler hylsen 70 overfor produk-sjonsrørspolen 24 eller annen komponent i brønnhodesammenstillingen 12. Adapteren 40 inkluderer også en stasjonær hylse 75 som tilveiebringer en ansats forden bevegelige hylse 70 når den er i en "tilbaketrukket" posisjon, som beskrevet videre i det følgende. Det skal innses at betegnelsen "stasjonær hylse" refererer til bevegelse av hylsen i forhold til den fluiddrevne bevegelse av den bevegelige hylse 70. Under sammenstilling eller installasjon kan den stasjonære hylse 75 beveges eller roteres inn i adapteren 40. Den stasjonære hylse 75 inkluderer også én eller flere tetninger 77 for generelt å forsegle den stasjonære hylse 75 overfor produksjonsrørspolen 24.

[0033]Adapteren 40 inkluderer også et øvre segment 78 med en låsering 78. Som beskrevet videre i det følgende, kan låseringen 78 gå til inngrep med en fordypning 80 på hoveddelen av adapteren 40 for å låse adapteren 40 til brønnhode-sammenstillingen 12. Det øvre segment 78 inkluderer en bevegelig del 82 (f.eks. ringstempel) og en stasjonær 84. Det skal innses at betegnelser "stasjonær del" refererer til bevegelsen av delen 84 i forhold til den fluiddrevne bevegelse av den bevegelige del 82. Under sammenstilling eller installasjon kan den stasjonære del 84 beveges eller roteres inn i adapteren 40. Det øvre segment 78 inkluderer én eller flere ringtetninger 88 for å tette delene 82 og 84 mot brønnhodesammen- tillingen 12 og det indre legeme 71. Den bevegelige del 82 kan inkludere en avskrånet kant 88 som går til inngrep med låseringen 78 når den bevegelige del 80 beveger seg, som beskrevet videre senere.

[0034]Adapteren 40 kan inkludere én eller flere hydrauliske porter for utøvelsen av det hydrauliske trykk i stand til å bevege den bevegelige hylse 70 og den bevegelige del 82. For å manipulere den bevegelige hylse 70 kan adapteren 40 inkludere en første hydraulisk port 90 og en andre hydraulisk port 92. Den hydrauliske port 90 forbinder til en første passasje 94 som strekker seg gjennom hoveddelen 69 av adapteren 40 og forbinder med et første kammer 96. Som illustrert er det første kammer 98 et ringformet kammer definert mellom den stasjonære hylse 75 og den bevegelige hylse 70. Den andre hydrauliske port 92 forbinder til en andre passasje 98 som strekker seg gjennom hoveddelen 89 av adapteren 40 og gir forbindelse med et andre kammer 100. Det andre kammer 100 er et ringkammer definert mellom den bevegelige hylse 70 og det indre legeme 71.

[0035]For å manipulere den bevegelige del 82 av det øvre segment 78, kan adapteren 40 inkludere en tredje hydraulisk port 102 og en fjerde hydraulisk port 104. Den tredje hydrauliske port 102 i forbindelse til en tredje passasje 106 som strekker seg gjennom legemet 69 av adapteren 40 og i forbindelse med et tredje kammer 108. Det tredje kammer 108 er et ringkammer definert mellom den stasjonære del 84 og den bevegelige del 82 av det øvre segment 76. Tilsvarende gir den fjerde hydrauliske port 104 forbindelse til en fjerde passasje 110 som strekker seg gjennom legemet 69 av adapteren 40 og i forbindelse med et fjerde kammer 112. Det fjerde kammer 112 er et ringkammer definert mellom den bevegelige del 82 av det øvre segment 76 og det indre legeme 71.

[0036]Med henvisning til både figurene 2 og 3, skal operasjon av låseringen 78 via den tredje hydrauliske port 102 og den fjerde hydrauliske port 104 nå beskrives. I fig. 2 er låseringen 78 vist i en "ulåst". Låseringen 78 er løsgjort fra fordypningen 80 i legemet 69 av adapteren 40. Låseringen 78 beveger seg i en generell radiell retning i respons til inngrep med den avskrånede kant 88 på den bevegelige del 82. Den bevegelig del 82 beveger seg generelt i en aksiell retning i respons til fluidtrykk (f.eks. væske eller gass) i det tredje kammer 108 og det fjerde kammer 112.

[0037]For å bevege låseringene 78 til en "låst" posisjon og låse adapteren 40 til brønnhodesammenstillingen 12 kan det hydrauliske trykk utøves mot den tredje hydrauliske port 102. Det tredje kammer 108 mottar trykk fra den tredje hydrauliske port 102 og ekspanderer generelt kammeret 108 og bevirker at den bevegelige del 82 beveger seg i en generelt aksiell retning vist ved pilen 114. Som vist i fig. 3, beveger den bevegelige del 82 seg inntil den kommer til anlegg mot låseringen 78, og skyver låseringen i en generelt radiell retning vist ved pilen 116. Låseringen 78 beveger seg i den generelt radielle retning 116 inntil den kommer til anlegg mot fordypningen 80 i legemet av adapteren 40. Så snart låseringen 78 er brakt til anlegg med fordypningen 80, er adapteren 40 låst mot legemet 69, og hindrer aksiell bevegelse av adapteren 40. Som også vist i fig. 3, er det tredje hydrauliske kammer 108 vist i en ekspandert tilstand, som et resultat av det hydrauliske trykk utøvd mot den tredje hydrauliske port 102.

[0038]For å bevege låseringen 78 til en "ulåst" posisjon og fjerne sperringen i adapteren 40, kan hydraulisk trykk utøves mot den fjerde hydrauliske port 104. Det fjerde kammer 112 mottar trykk fra den fjerde hydrauliske port 108 og ekspanderer generelt kammeret 112 og bevirker at den bevegelig del 82 beveger seg i en generelt aksiell retning vist ved pilen 118. Den bevegelige del 82 beveger seg aksielt inntil den løsgjøres fra låseringen 78, og fjerner den kraft som utøves av den skrå kant 88 som skyver låseringen 78 i en generelt radiell retning. Låseringen 78 beveger seg i den generelt radielle retning vist ved pilen 120 inntil den går ut av inngrep med fordypningen 80 i legemet av adapteren 40. Som illustrert i fig. 2, så snart låseringen 78 er ute av inngrep med fordypningen 80, er adapteren 40 ikke lenger sperret, dvs. det er ingen radiell kraft mellom adapteren 40 og legemet, og dette tillater aksiell bevegelse av adapteren 40. Som vist i fig. 2, er det fjerde hydrauliske kammer 112 vist i en ekspandert tilstand, som et resultat av det hydrauliske trykk som er utøvd mot den fjerde hydrauliske port 104.

[0039]Som også vist i fig. 3, for å sikre stammen 36 i produksjonsrørspolen 24, kan skruene 46 innføres i fordypningene 113 på stammen 36. Inngrepet mellom skruene 46 og fordypningene 113 sikrer stammen 38, og hindrer bevegelse av stammen 36 som kan være forårsaket av høyt trykk i brønnen 18. Spissen av skruene 46 og fordypningene 113 kan ha en hvilken som helst passende topografi for å besørge sikkert inngrep mellom skruene 46 og fordypningene 113.

[0040]Figurene 4 og 5, viser operasjon av den bevegelige hylse 70 via den første hydrauliske port 90 og den andre hydrauliske port 92. Som vist i fig. 4, er den bevegelige hylse 70 i en "tilbaketrukket" posisjon, slik at stammen 36 også er trukket tilbake og eksponerer sidepassasjene 48 og 50 til boringen 34 i produk-sjonsrørspolen 24.1 en utførelsesform, for å sikre adapteren 40 og tillate bevegelse av den bevegelige hylse 70, kan adapteren først være låst på plass via hydraulisk aktivering av låseringen 78 som beskrevet i det foregående i forbindelse med figurene 2 og 3. Som vist i fig. 5, er den bevegelige hylse 70 i en "forlenget" posisjon slik at stammen 36 blokkerer sidepassasjene 48 og 50. Denne posisjon kan anvendes når fraktureringsprosessen utføres, slik at høytrykks-fraktureringsfluidet kan pumpes gjennom stammen 36 inn i brønnen 16.

[0041]Den bevegelige hylse 70 beveges i en aksiell retning i respons til fluidtrykk (f.eks. væske eller gass) utøvd mot den første hydrauliske port 90 og den andre hydrauliske port 92. For å bevege den bevegelige hylse 70 fra en "tilbaketrukket" posisjon (fig. 4) til en "forlenget" posisjon (fig. 5), kan fluidtrykk utøves mot den første hydrauliske port 90. Det første kammer 98 mottar trykk fra den første hydrauliske port 90 og ekspanderer generelt kammeret 98 og bevirker aksiell bevegelse av den bevegelige hylse 70 i retningen generelt vist ved pilen 122. Forbindelsen av den bevegelige hylse 70 til stammen 36 via stiftene 72 overfører den aksielle bevegelse til stammen 36, og beveger også stammen 36 i retningen generelt vist ved pilen 122. Som vist i fig. 5, beveger stammen 36 seg i den aksielle retning inntil stammen 36 blokkerer sidepassasjene 48 og 50. Som også vist i fig. 5, er det første kammer 96 i en ekspandert tilstand i respons til fluidtrykket utøvd gjennom den første hydrauliske port 90.

[0042]For å bevege den bevegelige hylse 70 fra den "forlengede" posisjon (fig. 5) til en "tilbaketrukket" posisjon (fig. 4) og trekke stammen 36 til de åpne sidepassasjer48 og 50, kan fluidtrykk (f.eks. væske eller gass) utøves mot den andre hydrauliske port 92. Som illustrert i fig. 4, kan fluidtrykk utøvd mot den andre hydrauliske port 92 strømme gjennom den andre passasje 98, gjennom én eller flere indre passasjer 124, og inn i det andre kammer 100. Det andre kammer 100 mottar trykk fra den andre hydrauliske port 92, ekspanderer generelt kammeret 100 og bevirker bevegelse av den bevegelige hylse 70 i en aksiell retning generelt vist ved pilen 126 (se fig. 4). Den bevegelige hylse 70 beveger seg i en aksiell retning inntil den butter mot den stasjonære hylse 75. Det ekspanderte andre kammer 100 er også illustrert i fig. 4. Forbindelsen til stammen 36 til veiebrakt av stiftene i hylsen 70 resulterer i at stammen 36 også beveger seg i den aksielle retning generelt vist ved pilen 128.1 denne "tilbaketrukne" posisjon tilveiebringer stammen 36 adkomst til sidepassasjen 48 og 50, og muliggjør at trykk kan avlastes gjennom sidepassasjene 48 og 50. Fordelaktig, tilveiebringer låseringen 78 en pålitelig og sikker låsemekanisme for å beskytte adapteren 40 og stammen 36 mot aksiell bevegelse under operasjon av hylsen 70 og stammen 36.1 tillegg, og som også vist i fig. 4, kan skruene 46 gå til inngrep i fordypninger 115 på stammen 36. Fordypningene 115 tillater at stammen 36 kan sikres i den "tilbaketrukne" posisjon, og hindre aksiell bevegelse av stammen 36 som et resultat av hvilke som helst høytrykksbetingelser i brønnen 16. Spissen av skruene 46 og fordypningene 115 kan ha en hvilken som helst passende topografi for å tilveiebringe sikkert inngrep mellom skruene 46 og fordypningene 115.

[0043]Fig. 8 viser et nærbilde av en seksjon 128 i fig. 5 langs linjen 6-6 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Nærbildet i fig. 6, illustrerer videre inngrepet av hylsen 70 med stammen 36. Som vist i fig. 6, er stiftene 72 i inngrep med en fordypning 130 på stammen 36. For å sikre inngrepet, kan stiftene 72 generelt innsettes og beveges til å låse hylsen 70 og således adapteren 40 til stammen 36.

[0044]Fig. 7 er et tverrsnitt av fordypningen 130 tatt langs linjen 7-7 i fig. 6. Som illustrert i en utførelsesform, kan fordypningen 130 være en generelt "J-formet" fordypning med en åpning 132 og et indre hulrom 134. For å bringe adapteren 40 i inngrep med stammen 36, kan stiftene 72 innføres aksielt i åpningen 132 av fordypningen 130 som indikert ved pilene 131, roteres langs J-formen som vist ved pilen 133 og beveges aksielt inn i det indre hulrom 134 som vist ved pilen 135. For å fjerne adapteren 40 fra stammen 36, kan stiftene 72 beveges generelt fra det indre hulrom 134 til åpningen 132, og deretter ut gjennom åpningen 132 i en revers serie av bevegelse. Som nevnt i det foregående, kan adapteren 40 bringes til inngrep med stammen 36 før innsettingen av stammen 36 inn i brønnhode-sammensetningen 12, eller kan være brakt til inngrep med stammen 36 etter at stammen 36 allerede er blitt innsatt i brønnhode-sammenstillingen 12.

[0045]Fig. 8 illustrerer fjernelsen av adapteren 40 i samsvar med en utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse. For å fjerne adapteren 40, kan stammen 36 først beveges til den "tilbaketrukne" posisjon til den "forlengede" posisjon, som beskrevet i det foregående i forbindelse med figurene 4 og 5, slik at stammen 36 blokkerer sidepassasjene 48 og 50. For å sikre stammen 36, kan låseskruene 46 innføres gjennom produksjonsrørspolen 24 for å gå til inngrep med en skråkant 138 på stammen 36. Låseskruene 46 sikrer at stammen 36 er pålitelig sikret før sperringen for adapteren 40 fjernes.

[0046]For å fjerne adapteren 40, trekkes låseringen 78 tilbake via trykk utøvd mot den fjerde hydrauliske port 104 som beskrevet i det foregående i forbindelse med figurene 2 og 3. For å løsgjøre adapteren 40 fra stammen 38, kan stammen 40 beveges slik at stiftene 72 løsgjøres fra fordypningen 130, som beskrevet i det foregående i forbindelse med figurene 6 og 7. Adapteren 40 kan hentes opp igjen via et verktøy 140 innført gjennom brønnhodesammenstillingen 12 for å gripe fatt i toppen 142 av adapteren 40. Adapteren 40 kan så fjernes fra brønnhode-sammenstillingen 12 ved å fjerne adapteren 40 i den aksielle retning generelt vist ved pilen 144.

[0047]Fig. 9 illustrerer operasjon av stammen 36 med en tilbakeslagsventil 146 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Under operasjon av komponentene i brønnhodesammenstillingen 12, som f.eks. operasjon av stammen 36 eller adapteren 40, kan en tilbakeslagsventil 146 være innført i stammen 36. Tilbakeslagsventilen 146 kan innsettes gjennom adapteren 40 inn i stammen 36 eller kan innføres inn i stammen 36 etter fjernelse av adapteren 40, eller adapteren 40 og legemet 69. Tilbakeslagsventilen 146 tilveiebringer ytterligere beskyttelse mot trykk i brønnen 18 og tillater sikker fjernelse av adapterflensen 42 og/eller hvilke som helst andre komponenter koblet til produksjonsrør-spolen 24 via en flens 42, som f.eks. utblåsingssikringen 31, treet 22, etc.

[0048]Fig. 10 illustrerer en adapter 150 med en manuell låsemekanisme 152 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Adapteren 150 er hovedsakelig den samme som den tidligere utførelsesform vist i det foregående i figurene 2-8 bortsett fra den manuelle låsemekanisme 152. Den venstre side av fig. 10 viser stammen 36 i en "forlenget" posisjon og den høyre side av fig. 10 viser stammen 36 i en "tilbaketrukket" posisjon. Som vist i fig. 10, inkluderer adapteren 150 en bevegelig hylse 154 som går til inngrep med stammen 36 via én eller flere stifter 158, som beskrevet i det foregående. Videre kan den bevegelige hylse 154 beveges via en første hydraulisk port 158 og en andre hydraulisk port 180 på en måte lignende utførelsesformen beskrevet i det foregående i figurene 4 og 5.1 motsetning til utførelsesformen beskrevet i det foregående, inkluderer en stasjonær hylse 162 i adapteren 40 én eller flere fordypninger 184 konfigurert til å motta én eller flere låseskruer 168. Foreksempel, kan i én utførelsesform fordypningene 164 være avskrånet, avfaset eller ha en hvilken som helst annen topografi for å lette inngrep med den tilsvarende topograferte kant på låseskruene 168.

[0049]For å låse adapteren 150 på plass ved hjelp av den manuelle låsemekanisme 152, kan låseskruene 186 innsettes i et legeme 170 av adapteren 40 for å gå til inngrep med fordypningene 184. Som vist, i den venstre side 172 i fig. 10, kan den bevegelige hylse 154 beveges til en forlenget posisjon via den første hydrauliske port 158 og inngrepet med skruene 166 med den stasjonære hylse 162 låser adapteren 150 til brønnhodesammenstillingen 12 for å hindre aksiell bevegelse av adapteren 150 under bevegelse av hylsen 154. Som også beskrevet i det foregående, kan stammen 36 være sikret ved inngrep av skruene 46 med fordypningene 113.

[0050]På lignende måte, som vist i den høyre side 174 av fig. 10, kan hylsen 154 i adapteren 150 beveges til en "tilbaketrukket" posisjon via den andre hydrauliske port 160, som trekker stammen 36 tilbake og eksponerer sidepassasjene 48 og 50. På nytt, hindrer inngrepet av låseskruene 188 i den manuelle låsemekanisme 152 bevegelse av adapteren 150 under bevegelse av hylsen 156 eller eksponering av stammen 36 eller boringen 34 i produksjonsrørspolen 24 for høytrykks-betingelser. Som også beskrevet i det foregående, kan stammen være sikret mot trykk i brønnen 16 ved inngrep av skruene 48 med fordypningene 115. For å fjerne adapteren 150, kan låseskruene 166 trekkes tilbake fra inngrep med den stasjonære hylse 182 slik at den stasjonære hylse 162 i adapteren 150 er fri til å bevege seg i en aksiell retning. Adapteren 150 kan fjernes på den måte som er beskrevet i det foregående i forbindelse med fig. 8.

[0051]Fig. 11 viser en utførelsesform av en fremgangsmåte 200 for å operere en brønnhodesammenstilling 12 som inkluderer adapteren 40 og stammen 36 i samsvar med en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Under operasjon av brønnhodesammenstillingen 12, kan adapteren 40 og stammen 36 innsettes i sammenstillingen 12 (blokk 202), som f.eks. inn i produksjonsrørspolen 24. Stammen 46 og adapteren 40 kan forhåndsmonteres før innføring i brønnhode-sammenstillingen 12, eller adapteren 40 og stammen 36 kan innføres separat. Adapteren 40 kan låses ved å utøve trykk på den tredje hydrauliske port 102 og gå til inngrep med låseringen 78 (blokk 204). Alternativt, kan i noen utførelsesformer en adapter 150 låses ved manuell innsetting av låseskruer 166 som beskrevet i det foregående i forbindelse med fig. 10.

[0052]Etter at adapteren 40 er låst, kan den bevegelige hylse 170 i adapteren 40 forlenges via den første hydrauliske port 90 (blokk 206). Som beskrevet i det foregående, vil forlengelse av den bevegelige hylse 70 også forlenge stammen 36 og blokkere sidepassasjene 48 og 50. Som drøftet i det foregående, kan stammen 36 sikres via skruene 46 og fordypningene 113. Fraktureringsprosessen kan så utføres ved å pumpe fraktureringsfluid gjennom stammen 36 (blokk 208) som resulterer i økte trykk i brønnen 16.

[0053]For å hindre tilbaketrykk opp gjennom brønnhode-sammenstillingen 12, kan en tilbakeslagsventil 146 innsettes gjennom adapteren 40 inn i stammen 36 (blokk 210). Som beskrevet i det foregående, etter fraktueringsprosessen kan det være ønskelig å avlaste noe av trykket fra brønnen 16 slik at fraktureringsfluid kan fortsatt pumpes inn i brønnen 16 gjennom stammen 36. For å tillate adkomst til sidepassasjene 48 og 50, kan den bevegelig hylse 70 i adapteren 40 trekkes tilbake via den fjerde hydrauliske port (blokk 212) som da trekker stammen 36 tilbake. Som drøftet i det foregående, kan stammen 36 være sikret via skruene 46 og fordypningene 115. Når stammen 36 er i en "tilbaketrukket" posisjon, er sidepassasjene 48 og 50 i produksjonsrørspolen 24 tilgjengelige til boringen 34 i produksjonsrørspolen 24. Trykket inne i brønnen 16 kan avlastes gjennom operasjon av ventiler eller annet utstyr koblet til sidepassasjene 48 og 50 (blokk 214).

[0054]Som beskrevet i det foregående, setter de beskrevne utførelsesformer fluidtrykk i stand til kontrollert bevegelse av stammen 38 langs et begrenset område mens den generelt er montert i produksjonsrørspolen 24 slik at fjern-kontroll av sidepassasjene 48 og 50 for selektivt å avlaste trykket muliggjøres. I noen utførelsesformer kan de bevegelige komponenter i adapteren 40 eller 150, som f.eks. den bevegelige hylse 70 og den bevegelige del 82, være fluiddrevne stempler. I tillegg kan hvilke som helst av komponentene i adapteren 40 eller 150 festes til adapteren 40 eller 150 ved hjelp av en hvilken som helst egnet mekanisme, som f.eks. gjenger, klebemidler, låseringer, etc.

[0055]Mens oppfinnelsen kan underkastes forskjellige modifikasjoner og alternative former, har spesifikke utførelsesformer blitt vist som eksempel i tegningene og er beskrevet i detalj heri. Det skal imidlertid forstås at oppfinnelsen ikke er ment å være begrenset til de viste spesielle former. Oppfinnelsen skal snarere dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innenfor oppfinnelsesidéen og rammen for oppfinnelsen som definert ved hjelp av de etterfølgende patentkrav.

Claims (10)

1. Fluiddrevet adapter (40) for et mineralekstraksjonsutstyr, omfattende: en låsering (78) med et radielt bevegelsesområde responsivt til fluidtrykk, hvori det radielle bevegelsesområde er konfigurert til å gå til inngrep med og løsgjøre en brønnhodekomponent (12), og inngrep av låseringen (78) med brønnhodekomponenten (12) blokkerer aksiell bevegelse av adapteren (40); og en bevegelig hylse (70) med et aksielt bevegelsesområde responsivt til fluidtrykk, hvori det aksielle bevegelsesområde er konfigurert til å bevege en stamme (36) anbrakt i brønnhodekomponenten (12) mellom en første posisjon og en andre posisjon.

2. Adapter ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter et første ringstempel (82) med et ytterligere aksielt bevegelsesområde responsivt til fluidtrykk, hvori det andre aksielle bevegelsesområde er konfigurert til å indusere det radielle bevegelsesområde av låseringen (78).

3. Adapter ifølge krav 2, karakterisert vedat den omfatter fluidkamre (108, 112) på motsatte sider av det første ringstempel (82), og kontrollporter (102, 104) som fører til hvert av fluidkamrene (108, 112).

4. Adapter ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter fluidkamre (96,100) på motsatte sider av den bevegelige hylse (70), og kontrollporter (90, 92) som fører til hvert av fluidkamrene (96, 100).

5. Adapter ifølge krav 1, karakterisert vedat det radielle bevegelsesområde av låseringen (78) inkluderer et første radielt bevegelsesområde i en første radiell retning (116) i respons til et første fluidtrykk utøvd til det første kammer (108), og et andre radielt bevegelsesområde i en andre radiell retning (120) i respons til et andre fluidtrykk utøvd til et andre kammer (112), hvori første og andre radielle retninger (116, 120) er i motsatt retning fra hverandre.

6. Adapter ifølge krav 5, karakterisert vedat den omfatter en bevegelig del (82) med et første aksielt bevegelsesområde i en første aksiell retning (114) i respons til det første fluidtrykk for å bevege låseringen (78) i den første radielle retning (116), og et andre aksielt bevegelsesområde i en andre aksiell retning (118) i respons til det andre fluidtrykk for å bevege låseringen (78) i den andre radielle retning (120).

7. Fremgangsmåte (200) for å operere et mineral-ekstraksjonssystem, omfattende: mottak av fluidtrykk i en adapter (40,150) med en fluidkontroll av en stamme (36) anbrakt i en brønhodekomponent (12); og bevege en hylse (70) i adapteren (40,150) for å meddele bevegelse av stammen (36) langs et aksielt bevegelsesområde i respons til fluidtrykket, hvori det aksielle bevegelsesområde omfatter en første posisjon og en andre posisjon, idet stammen (36) lukker én eller flere passasjer (48, 50) i den første posisjon, og stammen (36) åpner én eller flere passasjer (48, 50) i den andre posisjon.

8. Fremgangmåte (200) ifølge krav 7, karakterisert vedat bevegelse av hylsen (70) omfatter å drive et ringstempel (70) koplet til stammen (36).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert vedat den omfatter låsing eller fjerning av sperring for adapteren (40, 150) med brønnhodekomponenten (12) i respons til fluidtrykk.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert vedat: låsing omfatter mottak av fluidtrykk i et første kammer (108) på en første side av et stempel (82) for å presse stempelet (82) i en første aksiell retning (114) for å meddele bevegelse av en låsering (78) i en første radiell retning (116) inn i en låst posisjon; og fjerning av sperring omfatter å motta fluidtrykk i et andre kammer (112) på en andre side av stempelet (82) for å presse stempelet (82) inn i en andre aksiell retning (118) for å meddele bevegelse av låseringen (78) i en andre radiell retning (120) inn i en ulåst posisjon.