NO20121224A1 - Undervanns brønnhode med segmentert utmattingsreduksjonshylse - Google Patents

Description

Undervanns brønnhode med segmentert utmattingsreduksjonshylse Foreliggende oppfinnelse vedrører undervanns brønnhoder.

Bakgrunn for oppfinnelsen

For tiden omfatter alle brønnhodesystemer en stiv forlengelse, vanligvis av stål, sveist på en tilformet nedre del av selve brønnhodet. En slik forlengelse er eksponert for en injisert sementsøyle i et ringrom mellom forlengelsen og en hvilken som helst foringsrørstreng som den bærer, og et ytre lederørhus og en hvilken som helst foringsrørstreng som den bærer.

Brønnhodesystemer blir utsatt for sykliske krefter, vanligvis fra boreriggen, det marine stigerør, bevegelse i boresikringsventilen (BOP) og fra annet som forårsaker trykk i brønnboringen. Repeterende krefter vil, dersom de er tilstrekkelig store eller forlenget over tilstrekkelig tid, frembringe en tilbøyelighet til utmattingsskade og mulig svikt i brønnhodesystemet.

Den foran nevnte kolonne i det ringformede rom er viktig for å sikre kontroll på brønnen. Imidlertid er det ingen etablerte innretninger for å styre den endelige høyde på sementen og det er en antagelse om at sementen vil forløpe opp til nivået av sirkulasjonsportene. Sement ved dette høye nivå på utsiden av brønnhodeforlengelsen reduserer friheten til forlengelsen til å bøye seg. Dette tap av frihet er tilbøyelig til å produsere repeterende belastning som er potensielt store nok til å medføre utmattingssvikt.

Kjent teknikk

Det er kjent fra US patent nr. 5,029,847 å forsyne utsiden av forlengelsen med en kontinuerlig elastomer hylse som er omkring 3 til 6mm tykk og hindrer binding av sementen til forlengelsen. Imidlertid er en slik tynn enhetlig hylse lett å skade og har en forutbestemt lengdeutstrekning.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen tilveiebringer et undervanns brønnhode som omfatter et stort sett sylindrisk legeme som innbefatter en nedre forlengelse for dannelse av et ringrom for en sementsøyle mellom den nedre forlengelse og et ytre lederør, der forlengelsen bærer et flertall med sammenpassende ringer som danner en hylse som muliggjør bøyning av forlengelsen i nærvær av sementsøylen.

Hver ring kan omfatte en indre flens for plassering nær ved utsiden av forlengelsen og en ytre flens for pasning over den indre flens på en hosliggende ring. Den ytre flens kan ha en radial gjennomgående boring.

Et eksempel på den foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedlagte tegninger.

Den enkeltstående Fig. 1 viser et snittriss av et brønnhode i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse

Fig. 1 viser i snitt en undervanns brønnhodeenhet. Den spesielt illustrerte enhet er konstruert for bruk med et stigerørssystem med 346mm (13<5>/8") innvendig diameter inne i enten et standard 762mm (30") eller 914.4mm (36") diameter ytre lederør. Den forholdsvis slanke boring gjennom brønnhodet tillater en større tykkelse av brønnhodet enn det som er vanlig. Imidlertid er oppfinnelsen ikke nødvendigvis begrenset til de angitte dimensjoner av stigerørsystemet eller andre komponenter.

Hovedkomponentene til enheten et generelt sylindrisk brønnhodelegeme 1 og et generelt sylindrisk lederørhus 2 inne i hvilket legemet 1, eller hoveddelen 1, er opptatt. Lederørhuset 2 har en nedre ringformet sveiseforberedende profil 3 og, ved hjelp av en sveis 4, bærer et ytre sylindrisk lederørsføringsrør 5 som forløper nedad fra lederørhuset 2 inn i et (forboret) hull i sjøbunnen (ikke vist). Den nedre del 6 av hoveddelen 1 avsmalner innad til en slank sveiseforberedende profil 7 som støter mot og, ved hjelp av en sveis 8, bærer en foringsrørforlengelse 9. I dette eksempel har foringsrørforlengelsen 9 en utvendig diameter på 355.6mm og en innvendig diameter på 346mm (13<5>/s").

Vanligvis forløper forlengelsen 9 nedover i det minste så langt som sjøbunnsnivået og med fordel noe videre. Lederørhuset 2 har sidegående ventileringsporter 10 i kommunikasjon med ringrommet 11 mellom det ytre lederør 5 og foringsrørforlengelsen 9.

En søyle med sement dannes i rommet 11 mellom det ytre lederør 5 og foringsrørforlengelsen 9 (og hvilken som helst foringsrørkomponent opphengt fra den). Sement pumpes ned brønnen og stiger opp ringrommet 11 opp til i det minste den nedre del 6 av hoveddelen 1 og eventuelt så langt som til portene 10.

Brønnhodesystemer er utsatt for sykliske krefter som vil, dersom de er store nok, føre til potensiell utmattingsskade og integritetssvikt i hele eller deler av brønnhodesystemet. Sement på utsiden av brønnhodeforlengelsen vil redusere friheten til forlengelsen til å bøye og slik kan de repeterende spenninger være høye nok for potensiell utmattingssvikt.

I dette eksempel er foringsrørforlengelsen 9 utstyrt med en segmentert elastisk hylse 12 tilvirket av gummi eller annet egnet polymert materiale. Hylsen forløper hele veien rundt forlengelsen og strekker seg fra akkurat over brønnen mellom profilet 7 i den nedre ende 6 av brønnhodelegemet 1 for en passende avstand som er del av, eller hele, veien ned foringsrørforlengelsen 9. Tykkelsen til hylsen 12 behøver å bli valgt slik at den tillater noe bøyning av foringsrørforlengelsen og tillater tilstrekkelig sirkulasjonsstrøm forbi, men hemmer ikke den strukturelle bæring som forlengelsen krever. Slik bøyning vil redusere spenningene som opptrer i sveisen 8 mellom profilen 7 og forlengelsen 9 og i selve forlengelsen 9.

Hylsen 12 er, i samsvar med oppfinnelsen, satt sammen av et mangetall ringformede segmenter utført som sammenpassende ringer 13a, 13b. Disse ringer, unntatt den øverste ring 13a, har hver en øvre ytre flens 14 og en indre nedre flens 15 slik at hver øvre flens 14 passer over en skulder tildannet av den nedre flens 15 på den tilstøtende øvre ring. Hver av de øvre flenser 14 har en radial gjennomgående boring 16 som muliggjør den nære pasning av ringene 13, som virker som en ventilering for ethvert innfanget fluid når ringene er passet sammen. Ringene passer dermed fint sammen for å danne en hovedsakelig kontinuerlig elastisk hylse på utsiden av foringsrørforlengelsen 9. Den segmenterte hylsen 12 kan derfor anordnes på enhver ønsket dybde på foringsrørforlengelsen. Den øverste ring 13a overlapper profilet 7 og er formet på dens innside for å passe med formen til profilet 7. De indre flenser 15 kan være forbundet til forlengelsen 9.

Tykkelsen på hylsen kan være i området 15-35mm. I eksempelet har hylsen 12 en utvendig diameter på 457mm (18") og en innvendig diameter på 356mm (14").

Lederørhuset 2 er forspent ved hjelp av en strammeanordning 17 i hvilken, som beskrevet i GB patent 2393990 og US patent 7025145, bevirker bevegelse av et betjeningselement 18 utad skrå bevegelse av en drivring 19 og dermed stramming av huset 2.

Inne i foringsrørforlengelsen 9 er det plassert et produksjonsforingsrør 20 som forløper nedad fra og er båret av en foringsrørhenger 21. I dette eksempel har produksjonsforingsrøret en 273.05mm (10.75") utvendig diameter.

Ringrommet 22 avgrenset ved dens indre periferi ved produksjonsforingsrøret og ved dens ytre periferi ved foringsrørforlengelsen 9 (og foringsrørstrengen hengende ned derfra) blir vanligvis kalt"B" ringrommet. Vanligvis er B ringrommet forseglet med sement i sin nedre ende og forseglet ved hjelp av en tetning ved produksjonsforingsrørhengeren. Overvåkning av trykket inne i B ringrommet muliggjør detektering av for eksempel en lekkasje i en foringsrørstreng. En slik lekkasje er utsatt for å medføre kollaps eller annen skade på produksjonsforingsrøret. Det beskrevne brønnhode tilveiebringer et system der adkomst til B ringrommet kan styres gjennom et produksjonsventiltre, som unngår penetrering av eller ventiler i foringsrørhengeren og andre vanskeligheter.

Forløpende skrått oppad fra den indre overflate av den nedre delen 6 av brønnhodelegemet 1 er passasjer 23 i kommunikasjon med et ringformet galleri 24. Forløpende oppad inne i hoveddelen 1 fra galleriet 24 er en vertikal passasje 25 (vist med en stiplet linje i figur 1) som fører til et ringformet galleri

26 på utsiden av en glideventil 27 plassert omkring en hylse 28 som passer inn i den øvre del av boringen 29 som forløper aksialt gjennom brønnhodelegemet 1. Hylsen avgenser med veggen til boringen 29 et kammer for ventilen 27. Ventilen 27 er spent til en lukket (nedre) posisjon ved hjelp av en eller flere fjærer 30 mellom den øvre skulder på ventilen og en radial flens 31 på hylsen 28. Ventilen 27 kan bli forflyttet mellom sin åpne (øvre) stilling og lukkede (nedre) stilling ved pådrag av fluidtrykk enten over eller under ventilen ved hjelp av passasjer ikke vist i figur 1. Når ventilen 27 er i sin åpne stilling står den vertikale passasje 25 fra B ringrommet i kommunikasjon ved hjelp av galleriet 26 i ventilen 27 med en isolasjonshylse (ikke vist i figur 1) plassert over hylsen 28. Ventilen 27 og hylsen 28 har sidetetninger nær ved den indre vegg av boringen 29.

Passasjen 25 er en boring som forløper fra en skulder 37 rundt den øvre åpning i brønnhodet vertikal gjennom hoveddelen 1 til galleriet 24 som står i kommunikasjon med området ved B ringrommet 22. Passasjen 25 kan forløpe langs og inne i veggen av hoveddelen på denne måten som skyldes den forholdmessige tykkelse av veggen og den forholdsmessige slanke boring i brønnhodet. Passasjen 25 blir blokkert i sin topp 38 etter at den har blitt tildannet.

Produksjonsforingsrørhengeren 21 bærer en splittring 32 som er presset lateralt inn i en fordypning i boringen når produksjonsforingsrørhengeren blir nedsatt eller landet. Under den nedre tetning 32 er det en hylse 33 som er nedsatt på en skulder i boringen 29.

Foringsrørhengeren 21 har en øvre tetning 34 som er presset inn i en profil i boringen med en aktiviseringshylse 36. Inne i hylsen 36 er det en ettergivende tønneformet ring 35 som, på en måte som ikke er relevant for den foreliggende oppfinnelse, hjelper frigjøringen av tetningen fra et kjøreverktøy (ikke vist) og opprettholder tetningen i stilling etter at den har blitt satt på plass.

En slisse 37 er også vist i figur 1 som tillater forbipassering av en produksjonsrørhenger (ikke vist) inn i hoveddelen 1 i brønnhodet. Dette trekk er ikke relevant for den herværende oppfinnelse og vil ikke bli videre beskrevet.

Claims (6)

1. Undervanns brønnhode omfattende et stort sett sylindrisk legeme (1) innbefattende en nedre forlengelse (9) for dannelse av et ringrom (11) for en sementsøyle mellom den nedre forlengelse og et ytre lederør (5),karakterisertved at forlengelsen bærer et flertall med sammenpassende ringer (13b) som danner en ettergivende hylse (12) som muliggjør bøyning av forlengelsen i nærvær av sementsøylen.

2. Undervanns brønnhode som angitt i krav 1,karakterisert vedat hver ring (13b) omfatter en indre flens (15) for plassering nær ved utsiden av forlengelsen og en ytre flens (14) for pasning over den indre flens på en hosliggende ring.

3. Undervanns brønnhode som angitt i krav 2,karakterisert vedat den ytre flens (14) har en radial gjennomgående boring (16).

4. Undervanns brønnhode som angitt i ett av kravene 1 til 3,karakterisert vedat tykkelsen på hylsen er mellom 15 og 35mm.

5. Undervanns brønnhode som angitt i ett av kravene 1 til 4,karakterisert vedat det er en sveis (8) som forbinder forlengelsen (9) til en nedre del (6) av legemet, eller hoveddelen, og hylsen (12) forløper over sveisen.

6. Undervanns brønnhode som angitt i ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat ringene (13b) er tilvirket av gummi eller egnet polymert materiale.