NO20171114A1

NO20171114A1 - Gripeanordning for håndtering av utstyr med en borestreng

Info

Publication number: NO20171114A1
Application number: NO20171114A
Authority: NO
Inventors: Egil Eriksen
Original assignee: Electrical Subsea & Drilling As
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-01-07
Also published as: GB202000917D0; AU2018297894A1; US10934790B2; GB2579459B; NO343435B1; GB2579459A; WO2019009736A1; AU2018297894B2; US20200199948A1; BR112019027937A2

Abstract

En gripeanordning (1) er innrettet til håndtering av undervanns utstyr med en borestreng (5) gjennom senteråpningen til gripeanordningen (1). Et ringformet aktuatorhus (2), som omfatter en hydraulisk aktivert, roterbar kamskive (4) er innrettet til å kunne forskyve et antall låsesleider (3) fra en indre posisjon, hvor låsesleidene (3) er inntrukket i aktuatorhuset (2) og en ytre posisjon, hvor låsesleidene (3) ligger inntil borestrengen (5) med anlegg mot en skulder på skjøte-koplingen (5A). Hydraulisk aktuering av kamskiven (4) skjer via en hydraulisk kobler (8A) i en tilkoplingsport (7C) på aktuatorhuset (2) og rotasjon innenfor en sektor av kamskiven (4) bevir-kes med vekselvis trykksetting og ventilering av to tilstøtende aktuerings volumer (4A) og (4B) i kamskiven (4). Kobleren (8A) er anordnet på en ytre rørvegg (9), som omslutter gripeanordningen (1) og er kombinert med en hydraulisk aktuator (8B) som er innrettet til å føre kobleren (8A) inn eller ut av tilkoblingsporten (7C) i gripeanordningens aktuatorhus (2) gjennom en åp-ning i røret (9).

Description

GRIPEANORDNING FOR HÅNDTERING AV UTSTYR MED EN BORESTRENG

Oppfinnelsen angår en gripeanordning for håndtering av utstyr med en borestreng, ved at gripeanordningen, med påmontert utstyr, henger på det øvre koniske partiet til en av skjøtekoplingene i borestrengen. Anordningen kan være integrert med et verktøy eller utstyr, eller kan være en frittstående komponent som kombineres med annet utstyr. Anordningen kan benyttes til installasjon og trekking av utstyr i åpen sjø, eller i et marint stigerør. Ved boring og andre brønnoperasjoner vil borestrengen passere gjennom en senteråpning i gripeanordningen, det håndterte utstyret og videre ned i brønnen.

Det er kjent teknikk med håndtering av undervannsutstyr og brønnutstyr ved hjelp av en borestreng, ved at utstyret frigjøres eller låses mekanisk eller hydraulisk ved hjelp av et verktøy som blir skjøtt inn i, eller blir montert i nedre ende av borestrengen. Tidkrevende, verktøyrelatert kjøring av borestrengen og inn og utkopling av verktøyet i borestrengen kan unngås ved at utstyret henges på en vanlig skjøtekopling i borestrengen. Utstyret kan dermed følge borestrengen til overflaten, eller bli installert i forbindelse med at borestrengen trekkes eller installeres for andre formål.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkravene.

En ringformet gripeanordning aktuerer et antall låsesleider som griper løst rundt borerørsdiameteren til en borestreng i aktuatorhusets senteråpning. Undervannsutstyr kan trekkes til overflaten eller installeres ved at gripeanordningen, med annet utstyr, henger på oversiden av en borerørs skjøtekopling. Når utstyret er dreid i riktig orientering, er landet og skal låses i en mottakerenhet i åpen sjø, eller i et stigerør, kan borestrengen senkes gjennom gripeanordningen, inntil det nedre partiet til den overliggende skjøtekoplingen hviler mot oversiden av låsesleidene og presser utstyret mot et endestopp med vekt fra borestrengen. Dette kan eksempelvis være aktuelt om det er nødvendig å komprimere pakninger i utstyret. Etter at utstyret er låst til mottakerenheten, eller stigerøret, føres låsesleidene tilbake i huset. Retur av låsesleider kan skje på flere måter, avhengig av anvendelsen.

Oppfinnelsen er definert av det selvstendige patentkravet. De uselvstendige kravene definerer fordelaktige utførelser av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en gripeanordning som består av et ringformet aktuatorhus med en hydraulisk aktuert, roterbar kamskive som er i forskyvbart inngrep med et antall låsesleider. Når den ene siden av kamskivens hydrauliske aktueringskammer blir trykksatt og den andre blir ventilert, roterer kamskiven slik at låsesleidene skyves ut i senteråpningen til gripeanordningen. Idet kamskiven roteres i motsatt retning føres låsesleidene tilbake i huset. Sleideretur kan eksempelvis skje ved hjelp av fjærkraft eller en eksenter-ring. Ved operasjon i et marint stigerør, der tettheten til mediet i stigerøret er høyere enn mediet på baksiden av låsesleidene, som er trykkkompensert mot åpen sjø, blir låsesleidene returnert ved hjelp av differansetrykket. Dette forutsetter at mediene er adskilt ved hjelp av dynamiske tetninger. Det koniske partiet og den utvendige diameteren til borerørskoplingene vil også bidra til å dytte sleidene inn i huset når kamskiven er rotert tilbake. Et eksempel på dette kan være at kompenseringssystemet på baksiden av låsesleidene er blokkert. Da vil en sikkerhetsventil i låsesleiden åpne og utligne trykket mens låsesleiden dyttes tilbake i huset av borestrengen.

Hydraulisk fluid tilførsel og retur for aktuering av kamskiven skjer via en hydraulisk kobler som føres inn i en tilkoplingsport utvendig på aktuatorhuset og som gjennom hydraulisk forbindelse med to aktuerings volumer i kamskiven bevirker rotasjon innenfor en sektor av kamskiven. Den hydrauliske kobleren vil bli anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø, eller utvendig på et stigerør og føres med en hydraulisk aktuator inn eller ut av gripeanordningen gjennom en åpning i røret som omslutter gripeanordningen.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform, anskueliggjort på medfølgende tegninger hvor:

Fig.1 viser i perspektiv en gripeanordning uten annet, påmontert, håndtert utstyr i et ytre rør, med en borestreng gjennom senteråpningen i aktuatorhuset.

Fig.2 viser i perspektiv gripeanordningen utvendig, med låsesleider i ytre posisjon.

Fig.3 viser et horisontalt snitt gjennom gripeanordningen, med låsesleider i indre stilling i fig.

3A og i ytre stilling i fig.3B.

Fig.4 viser et vertikalt snitt gjennom en låsesleide i indre posisjon.

Fig.5 viser et horisontalt snitt gjennom en låsesleide i ytre posisjon.

Fig.6 viser et horisontalt snitt gjennom en hydraulisk kobler og en hydraulisk operert sylinder som fører kobleren inn eller ut av aktuerings-porten i huset.

Fig.7 viser et horisontalt snitt gjennom en plate som deler aktueringkammeret i to adskilte volumer, en utvendig flens for feste av skilleplaten til aktuatorhuset, en tilkoblingsport, samt indre boringer i skilleplaten for trykksetting og ventilering av aktueringsvolumene.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en gripeanordning som er vist uten påmontert utstyr som håndteres med gripeanordningen. Et ringformet aktuatorhus 2 med en topplate 2A er forsynt med et antall låsesleider 3 som omkranser senteråpningen til gripeanordningen 1. Låsesleidene 3 holdes inne i aktuatorhuset 2 når en hydraulisk aktivert, roterbar kamskive 4, som er i forskyvbart inngrep med låsesleidene 3, står i tilbake-rotert posisjon som vist i figur 3A. I utførelseseksempelet er det differansetrykket mellom det statiske trykket i et stigerør og ytre sjøvannstrykk som bevirker sleideretur. Alternativt kan sleidene skyves mekanisk tilbake, eksempelvis med fjærkraft (ikke vist). Figurene 4 og 5 viser en gjennomskåret låsesleide 3 som kan være forsynt med en tilbakeslagsventil 3A som, via boringen 3B, vil slippe igjennom væske fra baksiden av låsesleiden 3 for å hindre væske-lås i tilfelle volum-kompenseringen (ikke vist) av det innelukkede væskevolumet på baksiden av sleidene blir blokkert. Idet kamskiven 4 roteres frem, skyves låsesleidenes 3 ytre ende ut i husets 2 senteråpning og griper løst rundt borerørsdiameteren til en borestreng 5, som vist i fig.

3B. Låsesleidene 3 er forsynt med en gjennomgående pinne 3C, som danner et endestopp for låsesleiden 3 i ytre posisjon. De øvre og nedre kantene på den ytre enden av låsesleidene 3 er utformet med skråflater 3D for anlegg henholdsvis mot det nedre og det øvre koniske partiet av borestrengens 5 skjøtekoplinger 5A. Dynamiske tetninger 3E rundt låsesleidene 3 danner et tettende skille mellom mediet i senteråpningen til aktuatorhuset 2 og det innelukkede og volumkompenserte mediet på baksiden av låsesleidene 3. I gripeanordningens 1 aktuatorhus 2 er det anordnet en fjærbelastet tapp 6 som går inn i en av to fordypninger på ytterkanten av kamskiven 4 og holder kamskiven på plass, henholdsvis idet låsesleidene 3 er skjøvet til ytre posisjon og når låsesleidene 3 befinner seg i indre posisjon. Ved hjelp av fjæren (ikke vist) på tappen 6 holdes tuppen på plass i en av fordypningene på kanten av kamskiven 4. Tappen 6 presses tilbake mot fjæren og ut av fordypningen idet kamskiven 4 roteres mellom endeposisjonene ved hydraulisk aktuering. Aktueringskammerets to aktueringsvolumer 4A og 4B tildannes av en skilleplate 7A i en utsparing i en sektor langs ytterkanten av kamskiven 4 og blir henholdsvis trykksatt og ventilert, avhengig av ønsket dreieretning for kamskiven 4. Skilleplaten 7A er forsynt med en utvendig flens 7B og stikker inn gjennom en åpning i aktuatorhusets 2 yttervegg i forsenkningen i aktuatorhuset 2, som flensen 7B er skrudd fast i. Skilleplaten 7A danner et tettende skille mellom aktuerings volumene 4A og 4B i utsparingen, som er omsluttet av en tetning (ikke vist) mot innsiden av aktuatorhusets 2 yttervegg. Fra utsiden av flensen 7B er det en tilkoblingsport 7C, med en boring inn i skilleplaten 7A. En hydraulisk kobler 8A føres inn i boringen ved hjelp av en hydraulisk operert sylinder 8B for inn og utkopling av kobleren 8A. Sylinderen 8B blir anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø (ikke vist), eller utvendig på et stigerør. Dette er forenklet vist på figur 1 i form av et utsnitt av en ytre rørvegg 9. I tilfelle det dreier seg om en stigerørsanvendelse vil gjennomføringen i rørveggen bli forsynt med tetning mot det ytre miljø. Lengst inn i boringen fra tilkoplingsporten 7C er det anbrakt sideutløp til aktuerings kamrene, 4A og 4B, for vekselvis trykksetting og ventilering av væskevolumene, avhengig av dreieretning for kamskiven 4. Det er hydraulisk kommunikasjon mellom utvendige hydrauliske slanger 8C og 8D og aktuerings volumene 4A og 4B via boringer i koblerens 8A utvendige håndtak 8E og langsgående boringer gjennom kobleren, som munner ut i sideutløp som korresponderer med sideutløpene i skilleplaten 7A til aktuerings volumene 4A og 4B. De hydrauliske forbindelsene mellom sideutløpene i henholdsvis skilleplaten 7A og kobleren 8A til aktuerings kamrene 4A og 4B er adskilt ved hjelp av pakningsringer utvendig på kobleren 8A. I nødstilfelle er det mulighet for manuell inn eller utkobling av kobleren 8A ved hjelp av det utvendige håndtaket 8E, som er tilpasset operasjon med en undervannsfarkost (ROV). For å bevege kobleren 8A manuelt må de hydrauliske linjene til sylinderen 8B være ventilert, typisk ved at de klippes over.

Det bør bemerkes at alle de ovennevnte utførelsesformer illustrerer oppfinnelsen, men begrenser den ikke, og fagpersoner på området vil kunne utforme mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de vedlagte kravene. I kravene skal referansenumre i parentes ikke sees som begrensende. Bruken av verbet "å omfatte" og dets ulike former, ekskluderer ikke tilstedeværelsen av elementer eller trinn som ikke er nevnt i kravene. De ubestemte artiklene "en", "ei" eller "et" foran et element ekskluderer ikke tilstedeværelsen av flere slike elementer.

Det faktum at enkelte trekk er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav, indikerer ikke at en kombinasjon av disse trekk ikke med fordel kan brukes.

Claims

Patentkrav

1. Gripeanordning (1) innrettet til håndtering av utstyr med en borestreng (5), hvor et ringformet aktuatorhus (2), som omfatter en hydraulisk aktivert, roterbar kamskive (4) er innrettet til å kunne forskyve et antall låsesleider (3) fra en indre posisjon, hvor låsesleidene (3) er inntrukket i aktuatorhuset (2) og en ytre posisjon, hvor låsesleidene (3) er i inngrep med borestrengen (5) i senteråpningen gjennom gripeanordningen (1) ved anlegg mot en skulder på skjøtekoplingen (5A), k a r a k t e r i s e r t v e d at gripeanordningen (1) er tilkoblet hydraulisk tilførsel og retur for aktuering av kamskiven (4) via en hydraulisk kobler (8A) i en tilkoplingsport (7C) på aktuatorhuset (2) og at vekselvis trykksetting og ventilering av to tilstøtende aktuerings volumer (4A) og (4B) i kamskiven (4) bevirker rotasjon innenfor en sektor av kamskiven (4).

2. Låsesleidene (3) ifølge krav 1, kan være forsynt med dynamiske tetninger (3E).

3. Kobleren (8A) ifølge krav 1, er anordnet utvendig på en mottakerenhet i åpen sjø, eller utvendig på et stigerør med en hydraulisk aktuator (8B) som er innrettet til å føre kopleren inn eller ut av en tilkoplingsport i gripeanordningens aktuatorhus (2) gjennom en åpning i røret (9) som omslutter gripeanordningen (1).

4. En fjærbelastet tapp (6) går inn i en av to fordypninger på av kamskiven (4) og holder kamskiven på plass, henholdsvis når låsesleidene (3) er skjøvet ut til ytre posisjon og når låsesleidene (3) befinner seg i indre posisjon.

5. Låsesleidene (3) kan være forsynt med en tilbakeslagsventil (3A) som, via en boring (3B), slipper igjennom væske fra baksiden av låsesleiden (3) ved retur av låsesleidene (3) til indre posisjon.