NO20131642A1 - Justerbart hengersystem og fremgangsmåte - Google Patents

Abstract

Et justerbart hengersystem sikrer en henger til et brønnhode, slik at et nedadgående utstrekkende rør vil kunne bli forspent ved et valgt nivå. Brønnhodet innbefatter et hus som har en flerhet av aksielt fordelte spor, hvor de valgte sporene der tar imot et støtteelement. Brønnhodehuset har også en aksielt avlang og generelt sylindrisk tetningsflate fordelt over flerheten av spor for å komme i tetningsinngrep med et tetningselement. Hengeren er aksielt bevegelig i forhold til flerheten av spor. Hengeren støttes opp av støtteelementet, som er radielt bevegelig inn i den utvalgte av en flerhet med spor. Et låseelement vil også kunne bevege seg inn i de utvalgte av flerheten av spor for å forhindre aksielt oppadgående bevegelse av hengeren i forhold til brønnhodet.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder et justerbart hengersystem for å koble en henger til et brønnhode. Mer konkret, brukes det justerbare hengersystemet til forspenning av et rør som strekker seg nedover fra hengeren og blir sikret ved en nedre ende i brønnen.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Det har blitt tenkt ut forskjellige typer hengersystemer for forspenning av rør i en brønn. Mange kjente justerbare hengersystemer innbefatter flere komponenter innenfor brønnhodets hus, som justeres for å oppnå forspenning av røret. U.S. patent 5.176.218 viser en gjenget hylse som landes på innsiden av brønnhodet. Hylsen kommer i kontakt med hengeren ved å rotere hengeren i forhold til hylsen. U.S. patent 5.671.812, 5.255.746 og 5.944.111 benytter forskjellige arrangementer av en innvendig lastskulder og en henger med multiple spor for å få justerbarhet.

U.S. patent 6.065.542 viseren annen utforming hvor justering for forspenningen oppnås med hengeren. U.S. patent 8.066.764 viser en annen teknikk for å gjøre justeringer på hengeren for å spenne opp røret i brønnen.

U.S. patent 7.040.412 viser et justerbart hengersystem, hvor en rekke aksielt fordelte sporsett tilveiebringes på brønnhodet, hvor hengeren innbefatter en støttering og en nedlåsningsring, som hver er for tilpassing inne i ett av settene med aksielt fordelte spor. Tetningsoverflaten mellom sporsettene tilveiebringer en tetningsflate på brønnhodet for tetning med hengeren.

Tidligere teknikks justerbare opphengssystemer har en tendens til å være kompli-serte, som igjen fører til tvilsom pålitelighet. Systemet som er vist i U.S. patent 7.040.412 er pålitelig siden hengeren er direkte koblet til brønnhodet. Når et valgt sett med spor for tilkobling med hengeren danner for mye eller for lite oppspenning i strengen, vil hengeren kunne bli aksielt hevet eller senket, slik at et annet verti-kalt fordelt sett med spor vil tilveiebringe en mer egnet forspenning som er ønske-lig for hengersystemet. Denne utformingen er særlig ment for svært dype brønner, og fine justeringer av hengeren i forhold til sporene i brønnhodet er ikke vist.

Ulempene med tidligere teknikk overkommes med den foreliggende oppfinnelsen, og et forbedret justerbart hengersystem og fremgangsmåte er beskrevet heretter.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

I én utførelsesform er et justerbart hengersystem koblet til et brønnhode, slik at et rør som strekker seg nedover fra hengeren og er sikret ved den nedre enden av brønnen vil kunne være forspent ved et valgt nivå. Hengersystemet innbefatter et brønnhodehus med en flerhet av aksielt fordelte spor, hvor hvert spor har en profil for å ta imot et støtteelement der. Støtteelementet vil kunne bæres i brønnen av hengeren. Brønnhodehuset innbefatter en aksielt avlang og generelt sylindrisk tetningsflate fordelt over flerheten av aksielt fordelte spor for tettende inngrep for med et tetningselement mellom brønnhodehuset og hengeren. Hengeren er aksielt bevegelig i forhold til flerheten av spor, og støtteelementet er aksielt bevegelig i noen utvalgte av en flerhet med spor i brønnhodehuset for aksielt å koble hengeren til brønnhodet.

Ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte, vil brønnhodehuset være tilveiebrakt med en flerhet av aksielt fordelte spor for å motta støtteelementet, og innbefatter en generelt sylindrisk tetningsflate som er aksielt fordelt over flerheten med spor. Støtte-elementet er posisjonert i brønnen på hengeren over noen utvalgte av en flerhet med spor. Når hengeren blir noe senket ned i brønnen, vil støtteelementet bevege seg radielt utover inn i de utvalgte av flerheten med spor, for derved å forhindre aksiell nedadgående bevegelse av hengeren med hensyn til brønnhodet. En tetning blir tettet igjen mellom hengeren og en generell sylindrisk tetningsflate, mens støt-teelementet er innenfor de utvalgte av flerheten med spor.

Disse og andre særtrekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen vil bli tyde-lige fra den detaljerte beskrivelsen, hvor henvisning blir gjort til figurene i de med-følgende tegningene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Figurer IA og IB er riss i tverrsnitt av halve deler av et brønnhodehus, med en henger koblet til huset ved den nedre enden av de aksielt fordelte sporene i brønn-hodehuset som er vist i Figur IA, og ved den øvre enden av de aksielt fordelte sporene i brønnhodehuset vist i Figur IB. Figur 2 er et detaljert riss i tverrsnitt, som innbefatter en støttering og en låsering, hver for seg ut fra sammenpassende inngrep i sporene i brønnhodehuset. Figur 3 er et detaljert riss i tverrsnitt, som illustrerer låseringen ut av sammenpassende inngrep med brønnhodesporene, og landingen eller støtteringen i sammenpassende inngrep med brønnhodesporene. Figur 4 er et tverrsnittsriss av et topparti av hengeren og en nedre tetningshylse mellom brønnhodet og hengeren, og et parti av stamme radielt i hengeren. Figurer 5A og 5B er tverrsnitt av halve riss for et setteverktøy, for å bevege støtte-ringen inn i sammenpassende inngrep med sporene i brønnhodehuset. I Figur 5B har hengeren ennå ikke kommet i inngrep med hussporet, og i Figur 5B har hengeren kommet i inngrep med hussporene. Figur 6A og 6B er tverrsnittsriss av halvdelene i et setteverktøy for å sette tetningen, for å tette igjen mellom brønnhodet og hengeren, og for å bevege låseringen inn i sammenpassende inngrep innenfor sporene i brønnhodehuset. Figur 6A viser tetningsinstallasjonen ved start, og Figur 6B viser tetningen installert. Figur 7 er et detaljert tverrsnittsriss som viser støtteringen i sammenpassende inngrep med sporene i huset, mens låseringen er ute av inngrepet med sporene i brønnhodehuset. Figur 8 illustrerer både låseringen og støtteringen i inngrep med sporene i brønnho-dehuset.

Figur 9 illustrerer tetningen installert mellom hengeren og brønnhodehuset.

Figur 10A og 10B er tverrsnittsriss av den nedre tetningshylsen som setter låseringen i Figur 10A, som kommer i inngrep med de nedre gjengene på huset, og låseringen i Figur 10B som kommer i inngrep med de øvre gjengene på huset.

DETAUERT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Opphengssystemet som er vist her tilveiebringer en aksiell avlang tetningsflate på det indre av brønnhodehuset over en aksielt fordelt flerhet med spor på brønnho-dehuset. Uavhengig av posisjonen for hengeren med hensyn til sporene, vil en tetning tette igjen mellom hengeren og den sylindriske tetningsflaten over flerheten med spor, og hengeren vil bli aksielt sikret til brønnhodehuset for å tilveiebringe den ønskelige forspenningen i rørstrengen støttet i brønnen fra hengeren. Opphengssystemet tillater svært fin justering av posisjonen til hengeren i forhold til brønnhodet, og oppnår derved finjustering av forspenningen anvendt på røret som strekker seg nedover fra hengeren. For mange applikasjoner vil den aksielle av-standen på sporene være en kvart tomme, dvs. 6,35 mm, eller mindre. Fordi sporene har den samme sporprofilen og aksielle fordelingen, vil støtteringen og låseringen passe i et hvilket som helst av de valgte sporene, som er i motsetning til beskrivelsen som er i U.S. patent 7.040.412, hvor støtteringen har en annen profil enn låseringen, slik at hver ring passer til sin tilsvarende sporprofil. Figurer IA og IB viser et parti av overflaten på brønnhodesammenstillingen, som innbefatter et foringsrørhode eller brønnhodehus 10, og en generelt rørformet henger 12. Man vil erkjenne at Figur IA illustrerer hengeren i en nedre posisjon inne i brønnhodehuset, og Figur IB viser den samme hengeren i en øvre posisjon i brønnhodehuset. Røret 14 støttet på hengeren strekker seg nedover fra hengeren, og er konvensjonelt sikret i brønnen ved eller i nærheten av dens nedre ende. En fordelingsspole 16 er vist koblet til brønnhodehuset 10 med en flerhet av konvensjonelle klammer 17. En rekke med aksielt utstrekkende spor 18 tilveiebringes på den indre flaten i huset 10. Både støtteringen 22 og en låsering 24 omtalt etterpå, vil kunne beveges inn i inngrep med utvalgte av flerheten av spor 18, for derved å sikre hengeren til brønnhodet. Tetning 82 vil eventuelt kunne tilveiebringes slik at det tettede kammeret vil kunne testes. Én eller flere konvensjonelle sluseventiler 25 tilveiebringes for kommunikasjon mellom ringrommet omkring røret 14 og det innvendige av huset 10. Figur 2 illustrerer et parti av brønnhodet 10 og foringsrørhengeren 12, og illustrerer klarere sporene 18 på brønnhodet for å ta imot både støtteringen 22 og låseringen 24. En fluidpassasje 26 tilveiebringes i hengeren for å tilføre trykksatt fluid til ett eller flere omkretsmessig fordelte stempler 28, som beveger seg radielt utover som vist i Figur 3, for å komme i sammenpassende inngrep på støtteringen med sporene på brønnhodehuset. Under radiell utgående bevegelse av støtteringen, vil låseringen 24 bli værende i sin posisjon ut av sammenpassende inngrep med sporene 18. Hver av støtteringen 22 og låseringen 24 vil kunne være forspent radielt innover til dens naturlige eller avspente posisjon. Figur 4 illustrerer den nedre hylsen 30 av tetningssammenstillingen omtalt etterpå, satt inn mellom den sylindriske tetningsflaten 20 på brønnhodehuset og den radielt utadvendte flaten på hengeren 12. Et parti av setteverktøyet 40 som brukes til å sette tetningen, vil kunne være i tetning med hengeren 12 med én eller flere tet-ninger 42, mens tetning 44 tetter mellom den nedre hylsen 30 og hengeren 12. Nå med henvisning til Figurer 5A og 5B, vil et setteverktøy 50 kunne brukes til å aktivere støtteringen, og er i Figur 5A vist i sitt løp i posisjon, hvor støtteringen 22 ennå ikke er aktivert. En kule 52 vil kunne slippes på setet 54, for derved å øke trykket over kulen, som øker trykket i den aksielt utstrekkende passasjen 26. Med trykkøkningen vil kulen 52 kunne bevege seg ned med setet 44 og hylsen. Høyt fluidtrykk vil deretter tvinge stemplene som vist i Figurer 2 og 3 til å flytte støtte-ringen 22 radielt utover, slik at tennene kommer i inngrep med sporene 18 i brønn-hodet for å hindre nedadgående bevegelse av rørstrengen støttet på hengeren, som vist i Figur 5B. Støtteringen 22 vil kunne holdes tilbake i den radielle utadgående posisjonen med støtteflate 32 på hengeren (se Figur 7) som støtter den radielt inn-overvendte flaten 34 på støtteringen 22 for å forhindre at støtteringen beveger seg radielt innover. Figurer 6A og 6B illustrerer et setteverktøy 60 for å kjøre tetningssammenstillingen 62 på plass, og også for å bevege reserveringen 24 radielt utover. Fluidtrykk under den lukkede BOP'en over fordelingsspolen 16 vil således flytte på verktøyet 60 og tetningsringen 62 som blir støttet der fra den øvre posisjonen, som vist i Figur 6A, til den nedre posisjonen som vist i Figur 6B. Som vist i Figur 9, vil tetningen 62 kunne posisjoneres på sette verktøy et 60 for på en pålitelig måte å tette mellom huset 10 og hengeren 12. Som vist i Figurer 7 og 8, vil den nedre hylsen 30 festet til tetning 62 bevege seg nedover med tetningen 62 under operasjon av tetnings-settingen, og blir fanget mellom den radielt ytre flaten 64 på hengeren 12 og den radielt indre flaten 66 på låseringen 24, og tvinger derved låsehylsen 24 radielt utover og inn i inngrep med sporene i foringsrørhengeren, som vist i Figur 8. Figurer 10A og 10B illustrerer hylsen 30 i en øvre posisjon for å aktivere låseringen for å komme i inngrep med et øvre sett med spor 18 i Figur 10A, og i en nedre posisjon i Figur 10B for å aktivere låseringen for å komme i inngrep med et nedre sett med spor 18.

Den operative sekvensen for forspenning av et rør er beskrevet nedenfor. Stigerø-ret (eller et annet rør) senkes ned i brønnen på et setteverktøy og blir koblet ved dens nedre ende til en utvendig ettermonteringskobling (ikke vist). Trykktester blir vanligvis utført ved å trykksette stigerøret gjennom setteverktøyet, og setteverkt-øyet blir deretter fjernet.

Hengeren går gjennom borespolen og vekt blir satt ned på den innvendige stigerør-koblingen. Stigerøret blir rotert til høyre og får et dreiemoment på omtrent 6780 Nm (5000 fot-pund). Stigerøret strekkes deretter for å oppnå den ønskede stige-rørsforspenningen. Mens forspenningen på stigerøret holdes, slippes en kule gjennom borerøret, som lander i en nedre hylse i clutch-redskapet. Trykk påføres gjennom borerøret, som beveger skyttelhylsen nedover, som tillater at trykk kommuni-serer med de radielle stemplene som befinner seg i stigerørshengeren for å kjøre støtteringen radielt utover. Mens trykket i borerøret holdes, blir det innvendige sti-gerøret langsomt senket med støtteringen inntil ringen knepper inn i det første set-tet med omkretsmessige spor plassert i huset og stigerørslasten blir deretter over-ført til stigerørshengeren. Trykket i borerøret vil kunne bli frigjort, og omtrent

22,24 kN (5000 pund) satt ned på clutch-redskapet. Clutch-redskapet blir deretter rotert til venstre, noe som frigjør clutchverktøyet fra den innvendige stigerørsheng-eren, som tillater at verktøyet blir brakt tilbake til overflaten.

Etter installasjon til hengeren, blir tetningen for stigerørshengeren laget for å tette igjen med installasjonssetteverktøyet. Verktøyet blir senket ned inn i huset mens metalltetningen har landet på utsiden av hengeren. Stempeltetningen blir dannet på den indre diameteren av hengeren med tetningssetteverktøyet. BOP-støtere blir lukket rundt borerøret og ringrommet over hengeren blir trykksatt, som kjører set-teverktøyet og tetningssammenstillingen ned på den indre stigerørshengeren. Trykket i ringrommet blir deretter frigjort og borerøret får et dreiemoment på omtrent 6780 Nm (5000 fot-pund) for å låse metalltetningen på hengeren. En ekstern test-åpning som grenser til metalltetningen vil kunne fjernes og en hydrostatisk test utføres for å verifisere trykkintegriteten for metalltetningen på hengeren og borespolen. Ved fullføring av trykktesten vil verktøyet deretter kunne plukkes opp og bringes tilbake til overflaten.

For de utførelsesformene som er vist i Figurer 1-6, vil støtteelementet mottatt inne

i sporene på brønnhodehuset være C-formet støtteringselement. Tilsvarende er låseelementet et annet C-formet ringelement. I andre utførelsesformer vil ett eller begge av støtteelementet og låseelementet kunne ha en konfigurasjon som er for-skjellig fra C-formet, og vil f.eks. kunne omfatte omkretsmessig fordelte klammere som beveger seg radielt inn og ut av inngrepet med sporene i brønnhodehuset. Disse klammene vil kunne være forspent radielt innover, eller vil kunne beveges radielt med forskjellige typer av aktiveringsmekanismer for klamme.

Selv om spesifikke utførelsesformer av oppfinnelsen har blitt beskrevet her for-holdsvis detaljert, har dette kun blitt gjort i den hensikt å forklare de forskjellige aspektene ved oppfinnelsen, og er ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen slik som den er definert i de kravene som følger. Fagfolk på området vil forstå at utførelsesformen som er vist og beskrevet tjener som eksempel, og forskjellige andre substitusjoner, endringer og modifikasjoner, innbefattet, men ikke begrenset til de utformingsalternativene som spesifikt er omtalt her, vil kunne gjøres ved praktisering av oppfinnelsen uten å avvike fra dens omfang.

Claims (20)

1. Et justerbart hengersystem for kobling av en henger til et brønnhode, slik at et rør som strekker seg nedover fra hengeren blir forspent ved et valgt nivå, og hengersystemet omfatter: brønnhodet som innbefatter et hus som har en flerhet med aksielt fordelte spor, der hvert spor har en profil for å ta imot et støtteelement, hvor støtteelemen-tet blir ført inn i brønnen av hengeren; brønnhodehuset innbefatter videre en aksielt avlang og generelt sylindrisk tetningsflate fordelt aksielt over flerheten av aksielt fordelte spor for tetningsinngrep for et tetningselement med den sylindriske tetningsflaten og hengeren; og hengeren er aksielt bevegelig i forhold til flerheten av spor, der hengeren blir støttet av støtteelementet som er radielt bevegelig inn i de utvalgte av flerheten av aksielt fordelte spor i brønnhodehuset for å sammenkoble hengeren til brønnhodet.

2. Et justerbart hengersystem som definert i krav 1, videre omfattende: et låseelement båret i brønnen på hengeren og radielt bevegelig inn i én eller flere av flerheten med spor for å sikre hengeren til brønnhodet, for å forhindre aksielt oppadgående bevegelse av hengeren i forhold til brønnhodet.

3. Justerbart hengersystem ifølge krav 1, hvor støtteelementet er forspent radielt innover.

4. Justerbart hengersystem ifølge krav 1, hvor støtteelementet er bevegelig radielt utover som respons på ett eller flere fluidtrykks-responsive stempler støttet i brønnen på hengeren.

5. Justerbart hengersystem ifølge krav 1, hvor en utvendig stoppflate på hengeren forhindrer støtteelementet fra å bevege seg radielt innover mens støtteele-mentet er i den utvalgte av flerheten med spor, den utvendige stoppflaten beveger seg aksielt fra en ulåst posisjon til en låst posisjon.

6. Justerbart hengersystem ifølge krav 1, hvor støtteelementet er i hovedsak et C-formet element.

7. Justerbart hengersystem ifølge krav 1, hvor tetningselementet blir tettet mellom hengeren og brønnhodehuset.

8. Justerbart hengersystem ifølge krav 1, hvor hver av flerheten med aksielt fordelte spor har en felles sporkonfigurasjon, og hver av flerheten med aksielt fordelte spor er aksielt fordelt med mellomrom fra et tilgrensende spor med et felles aksielt mellomrom.

9. Justerbart hengersystem for kobling av en henger til et brønnhode, slik at et rør som strekker seg nedover fra hengeren og er sikret ved en nedre ende i brøn-nen blir forspent ved et valgt nivå, og hengersystemet omfatter: brønnhodet som innbefatter et hus som har en flerhet av aksielt fordelte spor, hvert spor har en profil for å ta imot et støtteelement deri hvor støtteelemen-tet blir ført inn i veggen av hengeren; brønnhodehuset innbefatter videre en aksielt avlang og generelt sylindrisk tetningsflate fordelt aksielt over flerheten av aksielt fordelte spor for tetningsinngrep for et tetningselement med den sylindriske tetningsflaten og hengeren for å tette mellom brønnhodehuset og hengeren; hengeren er aksielt bevegelig i forhold til flerheten av spor, der hengeren støtter støtteelementet som er radielt bevegelig inn i de utvalgte av flerheten av aksielt fordelte spor i brønnhodehuset for å sammenkoble hengeren til brønnhodet; og et låseelement fraktet inn i brønnen av hengeren og radielt bevegelig inn i én eller flere av flerheten med spor for å sikre hengeren til brønnhodet, for å forhindre aksielt oppadgående bevegelse av hengeren i forhold til brønnhodet.

10. Justerbart hengersystem ifølge krav 9, hvor støtteelementet er forspent radielt innover.

11. Justerbart hengersystem ifølge krav 9, hvor en utvendig stoppflate på hengeren forhindrer at støtteelementet beveger seg radielt innover mens støtteelemen-tet er i den utvalgte av flerheten med spor, der den utvendige stoppflaten beveger seg aksielt fra en ulåst posisjon til en låst posisjon.

12. Justerbart hengersystem ifølge krav 9, hvor hver av flerheten av aksielt fordelte spor har en felles sporkonfigurasjon, og hver av flerheten av aksielt fordelte spor er aksielt fordelt fra et tilgrensende spor med en felles aksiell fordeling.

13. Justerbart hengersystem ifølge krav 9, hvor støtteelementet er bevegelig radielt utover som respons på ett eller flere fluidtrykk-responsive stempler støttet i på hengeren.

14. Justerbart hengersystem ifølge krav 9, hvor låseelementet i hovedsak er et C-formet element.

15. Fremgangsmåte for justerbar sammenkobling av en henger til et brønnhode med et rør hengt opp i en brønn fra hengeren og sikret ved dens nedre ende i brønnen, fremgangsmåten omfatter: å forsyne brønnhodehuset med en flerhet av aksielt fordelte spor som hver for seg er konfigurert for å akseptere et støtteelement, brønnhodehuset har en generelt sylindrisk tetningsflate fordelt aksielt over flerheten med spor; å posisjonere støtteelementet på hengeren; å posisjonere støtteelementet og hengeren i brønnen på hengeren over de utvalgte av flerheten av spor; deretter å heve eller senke hengeren i brønnen for å oppnå et valgt forspen-ningsnivå i røret; å bevege støtteelementet radielt utover i den utvalgte av flerheten av spor mens røret er ved det utvalgte forspenningsnivået, for derved å forhindre aksielt nedadgående bevegelse i hengeren med hensyn til brønnhodet; og å tette igjen en tetning med den generelt sylindriske tetningsflaten mens støtteelementet er innenfor de utvalgte av flerheten av spor.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende: å øke fluidtrykk for et setteverktøy for å bevege støtteelementet radielt utover i de utvalgte av flerheten med spor.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvor fluidtrykk virker på en flerhet av stempler støttet på hengeren, slik at de fluidtrykks-responsive stemplene beveger støtte-elementet radielt utover.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende: å posisjonere et låseelement på hengeren, låseelementet kommer i inngrep med én eller flere av flerheten med spor for å forhindre oppadgående bevegelse av hengeren med hensyn til brønnhodehuset.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende: å senke tetningselementet på et setteverktøy inn i brønnen etter at støtte-elementet har ekspandert utover inn i den utvalgte av en flerhet med støttespor; og å aksielt bevege tetningselementet for å tette igjen mellom hengeren og brønnhodet.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende: å forsyne støtteelementet med en hovedsakelig C-formet konfigurasjon.