NO20131348A1

NO20131348A1 - Tubulær elektrisk kabelarmatur med strekkavlastning

Info

Publication number: NO20131348A1
Application number: NO20131348A
Authority: NO
Inventors: Øivind Godager
Original assignee: Sensor Developments As
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2013-10-09
Also published as: RU2625916C2; GB2488833A; MX344260B; MX2013010298A; GB2488833B; CA2825092C; US9899129B2; BR112013021501A2; WO2012120258A2; GB201104115D0; US20140151088A1; DK177898B1; BR112013021501B8; WO2012120258A3; BR112013021501B1; CA2825092A1; RU2013142657A; NO344780B1; DK201370458A

Description

TUBULÆR ELEKTRISK KABELARMATUR MED STREKKAVLASTNING

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelsen er relatert til en strekkavlastningsanordning for å beskytte endearmaturene til tubulære elektriske kabler [Eng: Tubular Electric Cable]

(TEC)] og, mer spesielt til en strekkavlastningsanordning som beskytter endearmaturer mot lekkasje og kretstap. TEC endearmaturene kan være for fiberoptiske eller elektriske forbindelser.

Bakgrunn for oppfinnelsen

For anvendelser relatert til nedihulls styrings- og monitoreringsystemer, benyttes tubulære elektriske kabler (TEC) som styrelinjer og disse er vanligvis rutet langs produksjonsrøret i borebrønnen for å komme til individuelle nedihullsapparater. De fleste TEC styrelinjer som benyttes i petroleumsbrønnanvendelser er for kraft- og kommunikasjonsformål og kan være av fiberoptisk eller elektrisk type, eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. Praksisen med å rute og kjøre TEC styrelinjer langs et rør i borebrønnen medfører at torsjonskrefter og strekkrefter virker på kabelen. Videre påføres strekkbelastninger under håndteringen og tilkoplingen av den tubulære styrelinjen til røret i borebrønnen, så vel som under innkjørings- eller installasjonsfasen i brønnen. Det siste skyldes vanligvis skrubbeeffekter ved at linjen klemmes mellom et indre og et ytre rør i borebrønnen. Fagmannen vil forstå at det indre og ytre røret som nevnes ovenfor ofte omtales som henholdsvis "produksjonsøret" eller "kompletteringen" og "lineren" eller "kledningsrøret".

Både torsjons- og strekkbelastninger påføres TEC og bidrar til slutt til belastning på skjøtene og endeforbindelsene som igjen medfører kabelintegritetsfeil av både langsiktig og kortsiktig karakter. For elektriske og fiberoptiske TEC anvendelser fører som regel den grunnleggende feilen til en lekkasje i en eller annen form, som eksponerer de integrerte wirene eller optiske signalbærerne for ukjente fluider fra omgivelsene. Dette leder igjen til nedbrytning av isolasjonsmotstand i kabelen, wireoksidasjon og tap av optisk eller elektrisk signal/kraft kontinuitet. I den virkelige verden skyldes vanligvis sammenbrudd lekkasjer og de opptrer typisk inne i endearmaturene og skjøten til TEC. Hovedårsaken er mangel på tilstrekkelig strekkavlastning mellom den tubulære kappen og dens termineringsarmatur.

US 7,220,067 (Rubinstein et al.) fremviser et eksempel på eksisterende styrelinjeanvendelser. Denne anvendelsen fremviser ingen strekkavlastning for endearmaturene, termineringene, eller for den innvendige trådføringen, og tubulære styrelinjer, slik som disse, utsettes for flere typer velkjente problemer, begrensninger og ulemper som beskrevet ovenfor.

Det har derfor vært sett på som ønskelig å utvikle en strekkavlastningssammenstilling for TEC styrelinjer som lett kan tilpasses høye strekkrefter og torsjonskrefter. Håndtering, drift og installasjon av apparater i brønner fører vanligvis til for store belastninger på styrelinjene. Den foreliggende oppfinnelsen, i kombinasjon med TEC styrelinjeendearmaturer, termineringer eller skjøter reduserer feilene på kablene som benyttes og frembringer en ny beskyttende anordning som er enkel å konstruere, effektiv i bruk og tilpasset anvendelse i oljebrønner.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det frembragt en

strekkavlastningssammenstilling for å beskytte én eller flere wirer, kabler eller tubulære styrelinjer, som omfatter en hul tubulær isolasjonskappe, hvor den hule tubulære isolasjonskappen omfatter en intern støttestruktur for en wire, kabel eller en tubulær styrelinje.

Feil som er knyttet til lekkasjer og elektrisk- og/eller optisk kontinuitet i applikasjoner som benytter tubulære elektriske kabler (TEC) styrelinjer elimineres ved bruk av en fleksibel strekkavlastningssammenstilling tilkoblet endearmaturene og skjøten til TEC. Sammenstillingen kan bestå av en rørkanal eller en utboring med en slisset seksjon i denne. Den slissede seksjonen leder en bøyd eller formet del av TEC som frembringer avlastning for endeforbindelsen i to ortogonale plan. Avlastningen er festet til endeforbindelsene til røret (ankerkoblinger) og er unikt konstruert på en måte som unngår overføring av torsjonsbelastninger, strekkbelastninger og transversale belastninger påført fra den tubulære kappen til TEC til endeforbindelsene og dens interne terminering. Strekkavlastningssammenstillingen fungerer som en fleksibel, beskyttende anker for den tubulære styrelinjen.

For en fiberoptisk eller elektrisk styreanvendelse som benytter styrelinjer av type TEC, blir belastninger påført enten av strekkbelastninger eller torsjonsbelastninger på kabelen og endeforbindelsene typisk fullstendig absorbert og nøytralisert inne i strekkavlastningssammenstillingen. Dette er hovedsakelig på grunn av den bøyde konfigurasjonen av TEC og den strukturelle støtten den mottar inne i den slissede seksjonen til strekkavlastningssammenstillingen. Videre er strekkavlastningssammenstillingen til den foreliggende oppfinnelsen konstruert for å fleksibelt beskytte fiberoptiske eller elektriske styrelinjeendeforbindelser og deres interne kabling fra å bli revet av eller ødelagt. Feil på endeforbindelsene ville forårsake en diskontinuitet i kretsen som kan lede til tap av kraft, kommunikasjon, eller en kombinasjon av disse. Beskyttelsen frembringes som et resultat av den bøyde, tvunnede eller aksielt kurvede konfigurasjonen som beskrevet nedenfor som låser og sikrer den indre wiren til isolasjonskappen på endestykket av TEC. På denne måten vil strekkrefter, transversale krefter og torsjonskrefter som påfører strekk og utvidelse av den interne kablingen og kappen fjernes i bøyene og vil ikke nå endeseksjonen hvor kabelen eller fiberen er terminert. Dette eliminerer fenomenet hvor TEC blir trukket fra endekabeltermineringene, noe som er en stor forbedring i forhold til eksisterende TEC endearmaturer og skjøter.

Kort figurbeskrivelse

Figur 1: er en perspektivriss av den foreliggende oppfinnelsen.

Figur 2: er et tverrsnitt av den foreliggende oppfinnelsen.

Figur 3: er en perspektivriss av en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Figur 4: er et tverrsnitt av en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Figur 5: er en illustrasjon som viser bruken til den foreliggende oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Med henvisning til figurene 1, 2, 3 og 4, omfatter strekkavlastningssammenstillingen 2 en forbindelse 10, en endearmaturåpning 3, en rørkanal 1, og en mottakeråpning 5. Med spesiell henvisning til figurene 2 og 4 definerer utgangsdelen av kanalen til endearmaturåpningen 3 "utgangen" 11, og inngangsdelen av den mottakende åpningen 5 definerer "inngangsenden" til strekkavlastningssammenstillingen 2. Videre er endearmaturåpningen 3 ved utgangsenden 11 fortrinnsvis beregnet til å motta og beskytte endetermineringen til den tubulære elektriske kabelen (TEC) 4. Rørkanalen 1 strekker seg fra den ene utgangen av kanalmottakeråpningen 5 til inngangen av kanalendearmaturåpningen 3 og ligger i ett eller to ortogonale plan. Forbindelsen 10 sammenkopler strekkavlastningssammenstillingen 2 med ankerarmaturene 8 på en måte som forhindrer rotasjon av strekkavlastningssammenstillingen 2 og endearmaturen 7, relativt til ankerarmaturene 8. Endearmaturen 7 gir både mekanisk tilkopling og tetting med kappen til TEC 4, og lekkasjer til det indre av ankerniplene 8 unngås.

For å forhindre at rotasjonsbelastninger eller aksiale belastninger fra enden av TEC 4 styrelinjen overføres til endearmaturene 7, er TEC 4 formet til en bøyd konfigurasjon inne i rørkanalen 1. Kombinasjonen av den bøyde strukturen 41 inne i rørkanalen 1 definerer strekkavlastningsseksjonen til strekkavlastningssammenstillingen 2. Strekkavlastningssammenstillingen 2 kan lages billig i et egnet materiale for å passe med ankerniplene 8 og TEC 4, og frembringer strekkavlastning for å beskytte endetermineringene 8 til TEC 4. Strekk og spenningsavlastningen inkluderer avlastning av aksialbelastninger og torsjonsbelastninger som er noen av de mest vanlige årsakene til lekkasjer og brudd på kretser i de fleste anvendelser for nedihulls tubulære styrelinjer.

Den bøyde strukturen 41 gir fleksibel beskyttelse av den interne kablingen (eller den fiberoptiske kabelen) 6 og kabelisolasjonskappen 9 fra å bevege seg inne i TEC 4. Dette oppnås ved å danne en intern friskjonslås mellom kablingen 6 og isolasjonskappen 9, noe som eliminerer spenning og tøying påført kabelen, som ellers kan rive av, skru opp eller ødelegge tilkoplingene i enden av kablene.

Med spesiell henvisning til oppfinnelsens Figur 3 og 4, vises en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelsen i forhold til den som ble vist i Figur 1 og 2. Istedenfor en rett-igjennom rørkanal 1, som vist i Figur 1 og 2, har denne avledede strekkavlastningssammenstillingen 2 en tredimensjonal aksiell kurvet rørkanal 1. Kanalen 2 er skrudd over midtseksjonen til strekkavlastningssammenstillingen 2 for å hindre strekk og rotasjon av endearmaturen 7 etter montering. På grunn av egenskapene til den tvunnede kanalen 1, er denne utførelsen konstruert for å forenkle installasjonen og strekkavlastningen til TEC 4 styrelinje og endearmatur 7, siden det ikke kreves noen spesialverktøy for å forme eller bøye TEC 4 inne i rørkanalen 1. Den tvunnede seksjonen leder enkelt TEC 4 gjennom én eller to kurver på 90 grader eller mer som ligger i de to ortogonale planene. Formingen og plasseringen av TEC 4 i rørkanalen 2 gjøres enkelt for hånd og uten bruk av spesialverktøy.

Videre reduserer bruken av en eller to sammenfallende kurver langs enhetsaksen signifikant plassen som benyttes til ruting av TEC 4 og fester kabelen trygt inne i strekkavlastningssammenstillingen samtidig som den frembringer optimal spenning og tøyningsbeskyttelse for endenipplene 7. Som for utførelsen beskrevet for figurene 1 og 2, gir den tvunnede eller aksielt kurvede strukturen 41 i denne utførelsen en fleksibel beskyttelse av den interne kablingen (eller den fiberoptiske kabelen) 6 og kabelisolasjonskappen 9 fra å bevege seg inne i TEC 4. Dette oppnås ved å danne en intern friskjonslås mellom kablingen 6 og isolasjonskappen 9, noe som eliminerer spenningen og tøyingen påført kabelen, som ellers kan rive av, skru opp eller ødelegge tilkoplingene i endene av kablene.

Monteringen av mottakeråpningen 5 gir en fleksibel sikring av linjen og krever ingen ekstra bånd, stropper eller klemmer for å holde TEC 4 inne i

strekkavlastningssammenstillingen 2. Den andre utførelsen frembringer dermed en tota I beskyttelse mot både strekkbelastninger og torsjonsbelastninger på styrelinjen og på strekkavlastningssammenstillingen 2.

Figur 5 illustrerer en anvendelse i en oljebrønn og en typisk bruk av den foreliggende oppfinnelsen. I illustrasjonen er TEC 4 styrelinjen og

strekkavlastningssammenstillingen 2 tilkoblet et nedihullsinstrument 13. Videre er instrumentet 13 del av en instrumentbærer 1, og begge er montert på den den indre rørledningen 12 i borebrønnen. Videre mates den indre rørledningen 12 inn i en borebrønn 15 som har en ytre rørledning 14. TEC 4 vedlikeholdes og styres fra vinsjen 16. For at TEC 4 fritt skal kunne entre borebrønnen, løper den over en overhengende rulle 17. Imidlertid er det viktig at TEC 4 styrelinjen er sikkert og fleksibelt festet til rørledningen 12 for å hindre innsnevringer og sammenflokinger når den mates inn i borebrønnen 15. For å forhindre mulige innsnevringer og sammenflokinger, er TEC 4 godt strukket ut av kraften eller bremsen til vinsjen 16 med påfølgende klamring ved bruk av styrelinjeklammer 19. Typisk vil styrelinjeklipsene være festet til hver av

rørkragene 20 til rørledningen 12 i borebrønnen i det rørsammenstillingen senkes ned i borebrønnen 15. Man kan dermed se at TEC 4 og dens endestykker bør være i stand til å motstå hele spenningen og tøyningen fra monterings- og installasjonsprosessen. For en fagmann på området er det kjent at denne håndteringen kan forårsake feil og få

fatale følger for TEC 4 og det er håp om at dette kan motivere til bruk av denne nye beskyttelsesa nord ni ngen.

Selv om oppfinnelsen har blitt vist og beskrevet med hensyn til to utførelser, vil andre, i det de leser og forstår denne beskrivelsen, få ideer til å modifisere og endre den. Det er en målsetning å inkludere alle slike modifikasjoner og endringer så lenge de faller innenfor kravenes omfang eller ekvivalenter av dette.

Claims

1) En strekkavlastningssammenstilling for å beskytte én eller flere wirer, kabler eller tubulære styrelinjer, som omfatter en hul tubulær isolasjonskappe, hvor den hule tubulære isolasjonskappen omfatter en intern støttestruktur for en wire, kabel eller en tubulær styrelinje.

2) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 1, hvori den interne støttestrukturen omfatter interne ledeanordninger innrettet til å påvirke wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen til å følge en ikke-lineær bane innenfor den hule tubulære isolasjonskappen.

3) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 2, hvori de interne ledeanordningene er innrettet til å påvirke wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen til å følge en bøyd bane gjennom den hule tubulære isolasjonskappen.

4) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 2, hvori de interne ledeanordningene er innrettet til å påvirke wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen til å følge en tvunnet bane gjennom den hule tubulære isolasjonskappen.

5) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 2, hvori de interne ledeanordningene er innrettet til å påvirke wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen til å følge en aksialt kurvet konfigurasjon gjennom den hule tubulære isolasjonskappen.

6) En strekkavlastningssammenstilling ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori wiren, kabelen eller de tubulære styrelinjene, og strekkavlastningssammenstillingen er innrettet til å frembringe strekkavlastning i det minste til et endestykke av wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen.

7) En strekkavlastningssammenstilling ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvor en bøyd, tvunnet eller aksielt kurvet konfigurasjon i den hule tubulære isolasjonskappen låser og sikrer den indre wiren, kabelen eller tubulære styrelinjen til den tubulære isolasjonskappen på endestykket av wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen.

8) En strekkavlastningssammenstilling ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori den interne støttestrukturen er innrettet til å forhindre torsjonskrefter, transversale krefter, eller strekkrefter fra å overføres til endedelen av wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen.

9) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 8, hvori den interne støttestrukturen er innrettet til å frembringe friskjonslåsekrefter mellom den interne strukturen og wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen og den hule tubulære isolasjonskappen.

10) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 8 eller 9, hvori den interne støttestrukturen er innrettet til å forhindre at skade oppstår på endestykket av wiren, kabelen eller den tubulære styrelinjen som en følge av torsjonskrefter, transversale krefter, eller strekkrefter.

11) En strekkavlastningssammenstilling ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori wiren, kabelen er en nedihulls tubulær styrelinje.

12) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 7, hvori den nedihulls tubulære styrelinjen omfatter en skjøt, og hvori strekkavlastningssammenstillingen er en integrert eller tilpasset del av spleisen.

13) Strekkavlastningssammenstillingen ifølge krav 7, hvori den nedihulls tubulære styrelinjen omfatter en forgrening eller en splitter, og hvori strekkavlastningssammenstillingen er en integrert eller tilpasset del av forgreningen eller splitteren.