NO20111407A1 - Låsepenetrator - Google Patents

Description

LASEPENETRATOR

BAKGRUNNEN FOR BESKRIVELSEN

Den foreliggende beskrivelse krever prioritet fra US foreløpig patentsøknad nr. 61/161,143, innlevert 18. mars 2009, som det hermed henvises til, og som i sin helhet skal betraktes som en del av nærværende beskrivelse.

Beskrivelsens anvendelsesområde

Den foreliggende beskrivelse angår generelt penetratorer som benyttes i undervanns utviklingsprosjekter, og nærmere bestemt, en penetrator for tilveiebringelse av hydraulisk og elektrisk forbindelse til undervanns-ventiltrær.

Beskrivelse av den beslektede teknikk

Undervanns olje- og gassfelter benytter ofte undervanns-brønnutstyr som er plassert på havbunnen og forbundet tilbake til overflatestrukturen slik som en produksjonsfasilitet og/eller skip. Tilveiebringelse av ønsket kontroll av undervannsutstyr kan være vanskelig på grunn av de ekstreme undervannsforholdene som er involvert i anvendelsen og utplasseringen av slikt utstyr.

I undervanns-ventiltresystemer er det velkjent å ha hydraulisk og elektrisk kommunikasjon gjennom oppstakkingskomponenter for å tilveiebringe kontroll av nedihulls kompletteringsventiler og for å overvåke reservoaraktivitet. Penetratorer som parer med ventiltreet anvendes ofte for å tilveiebringe den ønskede hydrauliske kontroll og den elektriske energikilde for drift av ventiltresystemene. Eksempler på hydrauliske penetratorer og elektriske penetratorer anvendt i ventiltrær er beskrevet i US-patent nr. 6,810,954, hvis beskrivelse det hermed henvises til, og som i sin helhet skal betraktes som en del av nærværende beskrivelse.

Tidligere har forbinding av penetratorer til eksisterende ventiltreutstyr ofte blitt utført ved mekanisk å slå og låse penetratoren under anvendelse av ROV-dreiemomentdrift. Anvendelse av en ROV kan imidlertid være tidkrevende og kostbart.

Den foreliggende beskrivelse er rettet mot å overvinne, eller i det minste redusere, effektene av én eller flere av de ovenfor nevnte problemer.

KORT BESKRIVELSE

En utførelsesform ifølge den foreliggende beskrivelse er rettet mot en penetrator som omfatter et hus. Et skott er posisjonert inne i huset og konfigurert til å gli i forhold til huset. Skottet omfatter en hydraulisk kobling for skottet og en elektrisk forbindelse for skottet. Penetratoren omfatter også et system for å låse skottet i en ønsket posisjon i forhold til huset.

Den foreliggende beskrivelse er også rettet mot en undervanns-ventiltresammenstilling for å kontrollere produksjon fra en undervanns olje- eller gassbrønn.

Ventiltresammenstillingen omfatter et hydraulisk og elektrisk kommunikasjonssystem for å kontrollere en nedihulls kompletteringsventil og for å overvåke reservoaraktivitet. En penetratormottakssammenstilling er posisjonert på ventiltreet. Penetratormottakssammenstillingen omfatter en flerhet av beholdere og er konfigurert til å koble en hydraulisk kontrollkilde og en elektrisk strømkilde til kommunikasjonssystemet. En penetrator er konfigurert til å forbindes med penetratormottakssammenstillingen. Penetratoren omfatter et hus. Et skott er posisjonert inne i huset og konfigurert til å gli i forhold til huset. Skottet omfatter en hydraulisk kobling for skottet og en elektrisk forbindelse for skottet. Penetratoren innbefatter også et system for å låse skottet i en ønsket posisjon i forhold til huset.

Den foreliggende beskrivelse er også rettet mot en fremgangsmåte for drift av en penetrator. Fremgangsmåten omfatter å posisjonere en penetrator nærliggende en

beholder av et ventiltre, idet penetratoren omfatter et hus og et skott som er posisjonert ved en første posisjon inne i huset; Skottet beveges inn i en andre posisjon i forhold til huset, ved hvilken andre posisjon en skottkobling pares med ventiltrebeholderen. Skottet låses i den andre posisjon.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 viser en penetrator umiddelbar nærhet av et ventiltre ifølge en utførelsesform ifølge den foreliggende beskrivelse. Fig. 2 viser penetratoren ifølge fig. 1 forbundet med ventiltreet for å danne en ventiltresammenstilling ifølge en utførelsesform ifølge den foreliggende beskrivelse. Fig. 3 viser en penetrator med én del i en posisjon som skal låses, og én del i en ulåst posisjon ifølge en utførelsesform ifølge den foreliggende beskrivelse.

Selv om beskrivelsen er åpen for forskjellige modifikasjoner og alternative former, er spesifikke utførelsesformer vist ved hjelp av eksempler i tegningene, og vil bli beskrevet i detalj heri. Det er imidlertid klart at beskrivelsen ikke skal være begrenset av de heri beskrevne individuelle former. Hensikten er snarere å dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller inn under beskrivelsens ånd og omfang som definert ved de vedlagte krav.

DETALJERT BESKRIVELSE

Fig. 1 viser en penetrator 2 som kan anvendes til å forbindes med en penetratormottakssammenstilling 4 av et ventiltre 5 ifølge en utførelsesform ifølge den

foreliggende beskrivelse. Penetratoren 2 omfatter et hus 6. Et skott 8 er posisjonert inne i huset 6. Skottet 8 er konfigurert til å gli i forhold til huset 6 i en stempellignende virkning, for på den måte å forbinde og frakoble koblinger 10 med penetratormottakssammenstillingen 4. Penetratoren 2 kan innbefatte et system for låsing av skottet 8 til huset 6. Et hvilket som helst egnet låsesystem som er i stand til å holde skottet 8 i en ønsket posisjon i forhold til huset 6, kan benyttes. Et eksempel på et låsesystem innbefatter en rille 12 i skottet 8, en låsering 14, låseknaster 16 og en låsehylse 18. Penetratoren 2's komponenter vil nå bli beskrevet mer detaljert.

I en utførelsesform kan hus 6 innbefatte et deksel 6A som kan tilveiebringe den strukturelle støtte for penetratoren 2. Deksel 6A kan eksempelvis være bygget for å inneholde en økning i indre trykk av en gitt mengde, som ønsket. Hus 6 kan festes til en ønsket posisjon nærliggende en penetratormottakssammenstilling 4 på et ventiltre 5 under anvendelse av hvilke som helst egnede organer, slik som bolter eller spenninnretninger. Huset 6 kan innbefatte et stempelkammer 6B i hvilket skottet 8 kan gli. Tetninger 6C kan posisjoneres på en hvilken som helst ønsket måte for å tilveiebringe en ønsket tetning mellom ventiltreet 5 og huset 6.

Skottet 8 omfatter hydrauliske koblinger for skottet og elektriske forbindelser for skottet, sammen vist som koblinger 10 i utførelsesformen ifølge fig. 1. Skottet kan innbefatte tilleggskomponenter slik som hydrauliske kanaler og porter for aktivering av ulike deler av penetratoren 2. Skottet 8 kan konfigureres til å bære, beskytte og/eller innrette komponentene under paringen av koblingene 10 med penetratormottakssammenstilhngen 4.1 en utførelsesform kan rillen 12 posisjoneres i en overflate av skottet 8 nærliggende huset 6.

Skottet 8 kan beveges frem og tilbake inne i stempelkammeret 6B under anvendelse av en hvilken som helst egnet drivmekanisme. I en utførelsesform kan hydraulikk anvendes for å tilveiebringe kraften som anvendes til å drive skottet 8. Et hvilket som helst egnet system av hydrauliske kanaler og porter i huset 6 og/eller skottet 8 kan anvendes for å tilveiebringe hydraulikken. Eksempelvis kan trykk påføres gjennom hydraulisk kanal 8D for å drive skottet 8 fra en paret posisjon, som vist i fig. 2, til en uparet posisjon, som vist i fig. 1. Hydraulisk kraft kan også anvendes til å bevege skottet 8 inn i en paret posisjon. Eksempelvis kan hydraulisk trykk innført gjennom hydraulisk kanal 8C potensielt anvendes til å drive skottet 8 fra en uparet posisjon til en paret posisjon.

Alternativt kan andre aktiveringsorganer benyttes som en drivkraft for skott 8. Eksempler på slike aktiveringsorganer kan innbefatte elektriske motorer, magnetkraft eller mekanisk aktivering av en hvilken som helst type.

I en utførelsesform er en låsering 14 posisjonert i huset 6. Låseringen 14 er konfigurert til å holde skottet 8 i sin pareposisjon mot en hvilken som helst tilbakefjæringskraft når låsehylsen 18 beveges for mekanisk å låse systemet, som vil bli drøftet mer detaljert nedenfor. Idet skottet 8 glir i forhold til huset 6, kan låseringen 14 beveges mellom en uparet posisjon utenfor rillen 12, som vist i fig. 1; og en paret posisjon inne i rillen 12, som vist i fig. 2. Når i den parede posisjon, snepper låseringen 14 i med rillen 12, hvorved skottet 8 festes i en paret posisjon i forhold til huset 6.

Én eller flere låseknaster 16 kan posisjoneres nærliggende låseringen 14. Låseknaster 16 kan tilveiebringe den fysiske belastningsbane for å begrense låseringen 14 fra å holde skottet fra å bevege seg i forhold til huset 6.

Låsehylsen 18 kan være et stempel som er ansvarlig for å tilveiebringe systemets faste mekaniske lås. Låsehylsen 18 kan konfigureres til å gli frem og tilbake mellom den ulåste posisjon, vist i den nedre halvdel av fig. 2, og den låste posisjon, vist i den øvre halvdel av fig. 2. Selv om låsehylsen 18 er vist i både den ulåste og låste posisjon av illustrasjonsmessige årsaker i fig. 2, er det klart at låsehylsen 18 enten kan være en enkelt integralkomponent eller en flerdelskomponent.

I en utførelsesform kan låsehylsen 18 beveges hydraulisk over låseknastene 16, idet de presses sammen nedad mot låseringen 14. Eksempelvis kan en hydraulisk kanal 8C tilveiebringe kraften til å bevege låsehylsen 18 fra den låste posisjon til den ulåste posisjon; og en hydraulisk kanal 28 kan tilveiebringe kraften til å bevege låsehylsen 18 fra den ulåste posisjon til den låste posisjon. De hydrauliske kanaler kan potensielt også anvendes til fluidfortrengning fra penetratoren 2. Eksempelvis kan hydraulisk kanal 28 potensielt benyttes for å tillate fluider å gå ut av rommet 22 når låsehylsen 18 tvinges inn i den ulåste posisjon. I utførelsesformer kan andre aktiveringsorganer benyttes for å drive låsehylsen 18, slik som elektriske motorer, magnetkraft eller en hvilken som helst egnet mekanisk aktivering. Når i den låste posisjon, påfører låsehylsen 18 en kraft på låseknastene 16 for å låse skottet 8 i den parede posisjon.

I en utførelsesform omfatter penetratoren 2 også en hylseholder 20 umiddelbar nærhet av låsehylsen 18. Som vist i fig. 1 og 2 kan hylseholderen 20 konfigureres til å tillate at låsehylsen 18 glir frem og tilbake i rommet 22 som er dannet mellom hylseholderen 20 og skottet 8.

I en utførelsesform kan systemene ifølge den foreliggende beskrivelse innbefatte et nødfrakoblingssystem som kan anvendes til å bevege skottet fra en paret posisjon til en uparet posisjon i tilfelle av at det skulle oppstå en funksjonsfeil i den normale frakoblingsmodus. Eksempelvis kan hylseholderen 20 og låsehylsen 18 konfigureres til å rotere i forhold til skottet 8 for å tillate nødfrigjøring av låseknastene 16 fra låsehylsen 18.1 en utførelsesform kan plasseringen av kanalen 28 (fig. 2) potensielt tillate den hydrauliske forbindelse (ikke vist) med kanalen 28 å bli koblet ut før rotering av hylseholder 20, hvis nødvendig, for å frigjøre trykk på hylseholder 20 og låsehylse 18.

Som vist i utførelsesformen i fig. 3 kan låsehylsen 18 innbefatte en opplåseprofil 24 som kan posisjoneres over låseknastene 16 ved rotasjonen av hylseholderen 20 og låsehylsen 18 for å tilveiebringe klaring for låseknastene 16 og å tillate låseringen 14 å bevege seg ut av rillen 12 og inn i en uparet posisjon. Graden av rotasjon av hylseholderen 20 og låsehylsen 18 for å tilveiebringe den ønskede frigjøring kan være av en hvilken som helst mengde, slik som for eksempel 60 grader, 90 grader eller 180 grader. I en utførelsesform er en frigjøringsarm 26 som er festet til hylseholderen 20, anvendes til å påføre en kraft som er tilstrekkelig for å rotere hylseholderen 20 og låsehylsen 18. Hvilke som helst egnede alternative organer som kan tilveiebringe den ønskede rotasjon, kan anvendes i stedet for frigjøringsarm 26. Kraften som påføres for å rotere hylseholderen 20 kan overføres til låsehylsen ved hjelp av hvilke som helst ønskede organer, herunder velkjente organer slik som for eksempel et not- og kilesporarrangement (ikke vist).

Fig. 3 viser penetratoren 2 med en del 8A av skottet 8 i en posisjon som skal låses, men med låseringen 14 og låseknaster 16 i en frigjort posisjon ved rotasjonen av hylseholder 20 og låsehylse 18. På dette tidspunkt kan hydrauliske aktiveringsorganer benyttes for å tvinge skott 8 inn i en ulåst posisjon og derved frakoble koblingene 10 fra penetratormottakssammenstillingen 4. En nedre del 8B av skottet 8 illustrerer skottet 8 i den resulterende ulåste posisjon.

De hydrauliske aktiveringsorganer kan være hvilke som helst egnede organer, slik som for eksempel hydraulisk trykk som påføres via kanaler 8C og 8D. Alternativt kan trykk påføres inne i stempelkammeret 6B for på den måten å støte ut skottet 8 bort fra ventiltreet 5 og koble fra koblingene 10. Hvilke som helst egnede organer kan benyttes for å påføre trykk inne i trykkammeret 6B, slik som ved en port begrenset av en bristskive (ikke vist), som kan briste når tiden er inne for å støte ut skottet 8

Som vist i fig. 3, når skottet 8 tvinges inn i den parede posisjon, beveger koblere 10 seg forover i forhold til huset 6. Fig. 2 illustrerer skott 8 i en paret posisjon, med koblerne 10 trykket forover i huset 6 for på den måten å forbindes med beholdere 32, idet den ønskede forbindelse mellom ventiltreet 5's hydrauliske og elektriske kommunikasjonssystem 34 og penetratoren 2's hydrauliske koblinger for skottet og de elektriske forbindelser 10 derved tilveiebringes. Når skottet 8 er i den parede posisjon, kan penetratoren 2 således tilveiebringe de hydrauliske og elektriske forbindelser for en hydraulisk kontrollkilde og/eller en elektrisk energikilde (ikke vist) som kan anvendes til å kontrollere produksjon fra et undervanns-ventiltre 5. Eksempelvis kan hydrauliske og elektriske forbindelser via penetratoren 2 benyttes til å kontrollere en nedihulls kompletteringsventil (ikke vist) og/eller til å overvåke reservoaraktivitet. Når skott 8 er i en uparet posisjon, som vist i fig. 1, trykkes koblerne 10 tilbake i huset 6 for på den måten ikke å forbindes med beholdere 32, idet undervanns-ventiltreet 5 derved frakobles fra de hydrauliske og elektriske forbindelser tilveiebrakt av penetratoren 2.

I et eksempel på en fremgangsmåte på drift av penetratoren 2 kan penetratoren 2 beveges inn i posisjon nærliggende ventiltreet 5 for på den måten å bli innrettet med beholderne 32 i penetratormottakssammenstillingen 4, som vist i fig. 1. Huset 6 kan festes til ventiltreet 5 med bolter eller andre organer, hvis det ønskes. Skottet 8 kan deretter beveges i forhold til huset 6 helt til koblingene 10 pares med penetratormottakssammenstillingen 4's beholdere 32, som vist i fig. 2. Skottet 8 kan deretter låses i en ønsket posisjon i forhold til huset under anvendelse av hvilke som helst ønskede låseorganer. Låsingen kan for eksempel utføres under anvendelse av låseringen 14 og rillen 12, som beskrevet heri, for å feste skottet i posisjon i forhold til huset 6. Låsehylsen 18 kan deretter posisjoneres for på den måten å påføre kraft på den ene eller flere låseknaster 16 nærliggende låseringen, og derved låse skottet i den parede posisjon.

Hvis det er ønskelig å frakoble penetratoren 2 fra ventiltreet 5, kan låsehylsen 18 reposisjoneres for å frigjøre låseknastene 16 og låseringen 14. Dette kan finne sted ved

hjelp av hvilke som helst egnede organer, slik som ved å påføre hydraulisk trykk gjennom en hydraulisk kanal 8C eller ved hjelp av andre heri beskrevne organer. Hvis låsehylsen 18 ikke kan reposisjoneres under anvendelse av hydraulisk trykk, kan kraft alternativt påføres på frigjøringsarmen 26 for å rotere hylseholder 20 og låsehylse 18 helt til opplåseprofilen 24 innrettes for å frigjøre låseknastene 16 og låseringen 14, som drøftet ovenfor. Hvilke som helst egnede organer, slik som de hydrauliske eller andre heri beskrevne organer, kan deretter anvendes for å tilveiebringe en kraft som er tilstrekkelig for å bevege skottet 8 inn i en uparet posisjon.

Selv om flere utførelsesformer har blitt vist og beskrevet, er den foreliggende beskrivelse ikke begrenset hertil, og det er klart at forskjellige varianter eller alternativer vil være innlysende for fagmannen og faller innenfor kravenes omfang.

Claims (19)

1. Penetrator, som omfatter: et hus; et skott posisjonert inne i huset og konfigurert til å gli i forhold til huset, idet skottet omfatter en hydraulisk kobling for skottet og en elektrisk forbindelse for skottet; og et system for å låse skottet i en ønsket posisjon i forhold til huset.

2. Penetrator ifølge krav 1, som ytterligere omfatter en rille posisjonert i en overflate av skottet nærliggende huset.

3. Penetrator ifølge krav 2, hvor systemet for å låse skottet omfatter en låsering posisjonert i huset for på den måten å være i stand til paring med rillen, idet skottet derved holdes i den parede posisjon i forhold til huset.

4. Penetrator ifølge krav 3, som ytterligere omfatter én eller flere låseknaster nærliggende låseringen; og en låsehylse som er konfigurert til å påføre en kraft på låseknastene for å låse skottet i den parede posisjon.

5. Penetrator ifølge krav 4, som ytterligere omfatter en hylseholder umiddelbar nærhet av låsehylsen, idet hylseholderen er konfigurert tii å tillate låsehylsen å gli frem og tilbake mellom en låst posisjon og en ulåst posisjon i et rom som er dannet mellom hylseholderen og skottet.

6. Penetrator ifølge krav 5, hvor hylseholderen er konfigurert til å rotere låsehylsen i forhold til skottet for å frigjøre låseknastene og låsehylsen.

7. Penetrator ifølge krav 6, som ytterligere omfatter en utløserarm som er festet til hylseholderen, idet utløserarmen er konfigurert til å rotere låsehylsen i forhold til skottet.

8. Penetrator ifølge krav 1, hvor penetratoren er konfigurert til hydraulisk å bevege skottet mellom en paret posisjon og en uparet posisjon.

9. Undervanns-ventiltresammenstilling for å kontrollere produksjon fra en undervanns olje- eller gassbrønn, idet ventiltresammenstillingen omfatter: et hydraulisk og elektrisk kommunikasjonssystem for å kontrollere en nedihulls kompletteringsventil og å overvåke reservoaraktivitet; en penetratormottakssammenstilling posisjonert på ventiltreet, idet penetratormottakssammenstillingen omfatter en flerhet av beholdere og idet den er konfigurert til å koble en hydraulisk kontrollkilde og en elektrisk energikilde til kommunikasjonssystemet; og en penetrator som er konfigurert til å forbindes til penetratormottakssammenstillingen, idet penetratoren omfatter: et hus; et skott posisjonert inne i huset og konfigurert til å gli i forhold til huset, idet skottet omfatter en hydraulisk kobling for skottet og en elektrisk forbindelse for skottet; og et system for å låse skottet i en ønsket posisjon i forhold til huset.

10. Undervanns-ventiltresammenstilling ifølge krav 9, som ytterligere omfatter en rille posisjonert i en overflate av skottet nærliggende huset.

11. Undervanns-ventiltresammenstilling ifølge krav 10, hvor systemet for å låse skottet omfatter en låsering posisjonert i huset for på den måten å være i stand til paring med rillen, idet skottet derved holdes i den parede posisjon i forhold til huset.

12. Undervanns-ventiltresammenstiiling ifølge krav 11, som ytterligere omfatter én eller flere låseknaster nærliggende låseringen; og en låsehylse som er konfigurert til å påføre en kraft på låseknastene for å låse skottet i den parede posisjon.

13. Undervanns-ventiltresammenstilling ifølge krav 12, som ytterligere omfatter en hylseholder i umiddelbar nærhet av låsehylsen, idet hylseholderen er konfigurert til å tillate låsehylsen å gli frem og tilbake mellom en låst posisjon og en ulåst posisjon i et rom som er dannet mellom hylseholderen og skottet.

14. Undervanns-ventiltresammenstilling ifølge krav 13, hvor hylseholderen er konfigurert til å rotere låsehylsen i forhold til skottet for å frigjøre låseknastene og låsehylsen.

15. Undervanns-ventiltresammenstilling ifølge krav 14, som ytterligere omfatter en utløserarm som er festet til hylseholderen, idet utløserarmen er konfigurert til å rotere låsehylsen i forhold til skottet.

16. Undervanns-ventiltresammenstilling ifølge krav 9, hvor penetratoren er konfigurert til hydraulisk å bevege skottet mellom en paret posisjon og en uparet posisjon.

17. Fremgangsmåte for drift av en penetrator, hvilken fremgangsmåte omfatter: å posisjonere en penetrator nærliggende en beholder av et ventiltre, idet penetratoren omfatter et hus og et skott som er posisjonert ved en første posisjon inne i huset; å bevege skottet inn i en andre posisjon i forhold til huset, ved hvilken andre posisjon en skottkobling pares med ventiltrebeholderen; og å låse skottet i den andre posisjon.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor låsingen omfatter: å posisjonere en låsering i en rille i skottet, hvorved skottet selektivt festes i den andre posisjon; og å posisjonere en låsehylse for på den måten å påføre kraft på én eller flere låseknaster nærliggende låseringen og derved låse skottet i den andre posisjon.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor både bevegelse av skottet og låsing av skottet finner sted ved hydraulisk aktivering.