NO301610B1 - Sikkerhetsventilanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en sikkerhetsventilanordning i henhold til innledningen i det etterfølgende patentkrav 1.

En slik anordning er kjent fra GB-patent 1599226.

I henhold til tidligere kjent teknikk rager, ved produksjon av hydrokarboner fra stasjonære plattformer, alle rørstrengene som er montert i en brønn hovedsakelig i vertikal retning fra sjøbunnen og opp til dekket på plattformen, for å danne et stigerør utstyrt med flere konsentriske vegger, for effektiv beskyttelse av kompletteringsstrengen innenfor disse.

En slik konstruksjon som danner en kontinuerlig brønn uten avbrytelser, samt er sikker, gjør det mulig å utføre hvilke som helst nødvendige operasjoner i det indre av brønnen, uten at den omgivende sjøen behøver å tas hensyn til, og den gjør det særlig mulig å gjenvinne kompletteringsstrengen på en enkel måte fra overflaten, uten behov for å utføre operasjoner for å gjenvinne stigerøret.

Når imidlertid hydrokarboner produseres på meget dypt vann, og særlig ved hjelp av plattformer av strekkstagtypen eller ettbensplattformer, som ikke muliggjør at stigerøret kan understøttes horisontalt og derfor krever at stigerøret må settes under strekk fra plattformen, slik at det må benyttes stigerør med lav vekt og med så små dimensjoner som mulig, er det vanligvis dannet forbindelse mellom brønnene på sjøbunnen og dekket på plattformen ved bruk av et enkelt stigerør, eller et stigerør med enkel vegg for hver brønn. Denne type konstruksjon medfører således alvorlige sikkerhetsbegrensninger, ved at den er utstyrt med bare en enkelt konstruktiv barriere, som er mindre solid enn de tradisjonelle barrierer mellom de ytre omgivelser og kompletteringsstrengen, samt med en enkelt brønnsikringsventil for avbrytelse av strømmen av fluid fra feltet, vanligvis kalt SSSV (Sub Surface Safety Valve). En slik konstruksjon sikrer ikke fullstendig pålitelighet.

For å løse det ovenfor nevnte sikkerhetsproblem kan det benyttes en undervanns ventilanordning, som innkobles mellom den nedre ende av stigerøret og brønnhodet på sjøbunnen, idet ventilanordningen er utstyrt med sluseventiler for pålitelig å stenge hvert enkelt rør i kompletteringsstrengen når det er nødvendig.

Uheldigvis medfører denne løsning den alvorlige ulempe at det ikke lenger blir mulig å fjerne kompletteringsstrengen på en enkel måte og senere å montere denne på nytt, og disse operasjoner anses for å være vesentlige under utnyttelsestiden for en brønn, både for å muliggjøre nødvendig arbeide enten for ekstraordinært eller vanlig vedlikehold av brønnen og for å muliggjøre at det kan iverksettes passende tiltak for å forbedre produksjonen.

Den nevnte gjenvinning av kompletteringsstrengen kan ikke utføres uten at ventilanordningen først fjernes, og på den annen side innebærer gjenvinningen av ventilanordningen fjernelse av stigerøret over denne samt ny montering av dette, og den innlysende følge er at det blir nødvendig med lange dødperioder og omfattende arbeide, slik at operatøromkostningene ligger høyere.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å unngå den ovenfor nevnte ulempe, og å komme frem til en sikkerhetsventilanordning som kan anbringes mellom det undervanns brønnhode og den nederste enden av stigerøret som forbinder brønnhodet med dekket på en offshoreplattform, og som ikke bare gjør det mulig å stenge produksjonsrøret og injeksjonsrørene i kompletteringsstrengen selektivt ved hjelp av hydraulisk drevne sluseventiler, men også muliggjør at den hydrauliske styreledning som er anordnet for å drive brønnsikringsventilen som befinner seg inne i produksjonsrøret i det nedre parti av kompletteringsstrengen som er montert inne i brønnen kan føres gjennom, og som dessuten muliggjør at hele kompletteringsstrengen kan gjenvinnes uten at ventilanordningen trenger å fjernes.

Dette formål oppnås med de trekk som fremgår av patentkrav 1.

Det er således kommet frem til en ventilanordning som muliggjør at hele kompletteringsstrengen kan gjenvinnes og at det kan utføres hvilke som helst utbedringsarbeider i en brønn samt at kompletteringsstrengen kan anvendes flere ganger, uten at ventilanordningen trenger å fjernes, slik at det muliggjøres at kompletteringsstrengen og eventuelle nødvendige verktøy kan føres gjennom ventilanordningen, som er særlig egnet for å anbringes på den nedre ende av et stigerør som forbinder et undervanns brønnhode med dekket på en offshoreplattform, for uavhengig å avbryte strømmen inne i hvert av rørene som utgjør en del av kompletteringsstrengen, dvs strømmen av hydrokarboner som strømmer inne i produksjonsrøret og fluidstrømmen som strømmer inne i injeksjonsrørene. Overgangsdelen er ved sin øvre ende tilpasset kanalene, utstyrt med åpninger for anbringelse, under tettende tilstander, av endene til elementene i det øvre parti av kompletteringsstrengen, dvs produksjonsrøret og injeksjonsrørene, samt av styreledningen for brønnsikringsventilen. Det vil således uten videre fremgå at for å gjenvinne hele kompletteringsstrengen er det tilstrekkelig å heve det øvre parti av kompletteringsstrengen ved å forskyve dens elementer ut fra åpningene anordnet i overgangsdelen, å heve denne etter hydraulisk frakobling og til slutt å heve rørhengeren, som elementene i det nedre parti av kompletteringsstrengen henger sammen med, etter at rørhengeren er hydraulisk frakoblet fra brønnhodet, ved å forskyve dette gjennom den gjennomgående boring i ventilanordningen, hvilket kan utføres uten å fjerne ventilanordningen, og således stigerøret, idet stengning av produksjonsrøret og/eller av injeksjonsrørene skjer ved hydraulisk drift av sluseventilene.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er den nedre ende av det øvre parti av kompletteringsstrengen koblet til overgangsdelen ved hjelp av åpninger anordnet i det øvre parti av overgangsdelen, i hvilke de nedre ender av produk-sjonsrøret og injeksjonsrørene, samt av brønnsikringsventilens styreledning, som danner den øvre ende av kompletteringsstrengen, føres inn under tettende tilstander, idet åpningene er anordnet i samsvar med kanalene anordnet i overgangsdelen. For å muliggjøre at overgangsdelen og rørhengeren enkelt kan monteres inne i den vertikale, gjennomgående boring anordnet inne i huset til ventilanordningen, uten at det trengs at grenkanalene må innrettes nøyaktig etter den tilhørende injeksjonskanal og styrekanal anordnet inne i ventilanordningens hus, munner grenkanalene, anordnet både i overgangsdelen og i rørhengeren, i tilhørende, ringformede kamre anordnet rundt omkretsflaten av overgangsdelen og rørhengeren, motsatt av den tilhørende injeksjonskanal og styrekanal i huset til ventilanordningen.

For å danne en ytterligere, beskyttende barriere mellom innsiden av brønnen og de ytre omgivelser er i henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen rørhengeren utstyrt, ved sin nedre ende, med et nedragende parti som under tettende tilstander oppnådd ved hjelp av en tetning føres inn i kraven til foringsrørstrengen som avgrenser brønnen.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til de vedføyde tegninger, som illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, i form av at eksempler, idet tekniske varianter og konstruktive modifikasjoner er mulig uten å avvike fra rammen fra oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en offshoreplattform som en sikkerhetsventilanordning i henhold til den

foreliggende oppfinnelse kan benyttes i.

Fig. 2 viser, sett fra siden og i større målestokk, en av sikkerhetsventilanordningene

vist i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt etter linjen A-A i fig. 2.

Fig. 4 viser, delvis i snitt, ventilanordningen i fig. 2.

Fig. 5 viser i større målestokk et utsnitt av ventilanordningen i fig. 4.

Figur 1 viser offshoreplattform 1 av strekkstagtypen, forankret til sjøbunnen 2 ved hjelp av strekkstag 3, og et sett stigerør 4 forbinder dekket 5 på plattformen med tilhørende brønnhoder 6 på sjøbunnen, og rørstrenger 7 forløper fra brønnhodene. Mellom hvert brønnhode 6 og den nedre ende av hvert stigerør 4 er det anordnet en sikkerhetsventilanordning 8.

Som vist i de øvrige figurer, er anordningen 8 dannet av et ventilhus 9 som har en vertikal, gjennomgående boring 10 som i sin øvre ende har en koblingsstuss 11 som en koblingsmuffe 12 som er festet til den nedre ende av stigerøret 4 er tilkoblet, ved hjelp av kjente midler. Koblingsmuffen 12 inneholder dessuten styreledninger 14 og 15 for hydrauliske aktuatorer, for drift av henholdsvis sluseventilene 16 og 17 i ventilanordningen 8, idet ledningene forløper til ringformede kamre 58 og 59 (se særlig fig. 5) og sikrer at korrekt tilkobling alltid er utført, uten at det trengs orienteringsoperasjoner, idet de tilhørende styreledninger 14' og 15' forløper igjennom koblingsstussen 11, og det er dannet tetning ved hjelp av tetningene 13. I sin nedre ende ender ventilhuset 9 i en koblingsmuffe 18, ved hjelp av hvilken det på kjent måte er festet til brønnhodet 6 som inneholder kravene 19 på rørstrengene 7, idet rørstrengen 7' (se fig. 4) med minst diameter avgrenser den egentlige brønnen 20, i hvilken det nedre parti av kompletteringsstrengen 21, som hovedsakelig består av produksjonsrøret 22, som brønnsikringsventilen 23 av SSSV-typen er tilknyttet, og av den hydrauliske ledning for den hydrauliske drift av ventilen 23, er montert.

Den øvre ende av det nedre parti av kompletteringsstrengen 21 er tilkoblet en rørhenger 25, som er festet inne i det nedre parti av den vertikale, gjennomgående boring 10 ved hjelp av en mekanisk festeanordning 26, som kan frakobles ved hjelp av hydraulisk styring og hovedsakelig omfatter radialt bevegelige sektorer som kan beveges radialt inn i et tilhørende, sirkelformet spor anordnet i huset 9 for ventilen, idet det dannes tetning mellom rørhengeren og den gjennomgående boring ved hjelp av ringformede tetninger 27.

Rørhengeren 25 er dessuten utstyrt med en gjennomgående kanal 28 som forbinder produksjonsrøret 22 med det overliggende, midtre område av den gjennomgående boring 10, som kan stenges ved hjelp av ventilelementet 29 i den hydraulisk styrte sluseventil 17, som er montert på huset 9 av ventilanordningen, og dersom trykket inne i styreledningen 15' bortfaller, føres slusen automatisk tilbake til stengt stilling, pga virkningen av returfjæren 30. Inne i rørhengeren 25 er også anordnet en grenkanal 31, for å forbinde styreledningen 24 for brønnsikringsventilen 23 med en tilhørende styrekanal 32 anordnet i ventilhuset 9, samt en annen grenkanal 33 som skal virke som injeksjonsrør for det nedre parti av kompletteringsstrengen 21, for å tilkobles en tilhørende injeksjonskanal 34 som også er anordnet i ventilhuset 9, og som kan stenges ved hjelp av sluseventilen 16, som er analog med sluseventilen 17.

De nevnte grenkanaler 31 og 33 fører til ringformede kamre 53 og 54, anordnet rundt omkretsflaten av rørhengeren 25, og dette sikrer at de alltid er koblet til kanalene 32 og 33, uten at det trengs å utføres noen orienteringsoperasjoner.

I henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er rørhengeren 25 på sin nedre ende utstyrt med et nedragende parti 35 (se fig. 4) som ved hjelp av en ringformet tetning 36 danner en annen tetning mellom brønnen 20 og det omgivende vann, i tillegg til tetningen som dannes av den ringformede tetning 37 mellom koblingsmuffen 18 og brønnhodet 6.

Det øvre parti av kompletteringsstrengen 38, som er montert inne i stigerøret 4 og består av produksjonsrøret 39,injeksjonsrøret 40 og den hydrauliske styreledning 41 for brønnsikringsventilen 23, er forbundet med en overgangsdel 42, og denne forbindelse er i henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen oppnådd ved hjelp av tre åpninger 43 (se fig. 5) anordnet i det øvre parti av overgangsdelen 42, i hvilke de nedre ender av rørene 39 og 40 og av styreledningen 41 er ført ned, og tetning er oppnådd ved hjelp av tetningene 44. Overgangsdelen 42 er festet på en tett måte inne i det øvre parti av den vertikale, gjennomgående boring, på nøyaktig samme måte som for rørhengeren 25, dvs ved hjelp av en mekanisk festeanordning 45 som

kan frakobles ved hjelp av hydraulisk styring, og med ringformede tetninger 46.

På analog måte er dessuten overgangsdelen 42 utstyrt med en gjennomgående kanal 47 for å forbinde produksjonsrøret 39 med det underliggende, midtre område av den gjennomgående boring 10, med en grenkanal 48 for å forbinde injeksjonsrøret 40 med injeksjonskanalen 34, og med en annen grenkanal 49 for å forbinde styreledningen 41 med styrekanalen 32. Også i dette tilfelle leder grenkanalene 48 og 49 til ringformede kamre, angitt med henvisningstallene 50 og 51, for å forenkle tilkoblingen til kanalene 34 og 32, og i grenkanalen 48 er dessuten anordnet en tilbakeslagsventil 52 (se fig. 5), for å sikre at fluidet inne i injeksjonsledningen strømmer i en enkelt retning

Claims (4)

1. Sikkerhetsventilanordning (8) som er særlig egnet for å anbringes mellom et brønnhode (6) som befinner seg på sjøbunnen (2) og den nedre ende av et stigerør (4) som forbinder brønnhodet med dekket til en offshoreplattform (1), for selektivt å stenge produksjonsrøret (22;39) og/eller injeksjonsrørene (40) i en kompletterings-streng (21) ved hjelp av hydraulisk drevne sluseventiler (16, 17) som er anordnet i huset (9) til ventilanordningen (8), og som gjør det mulig å føre gjennom en hydraulisk styreledning (24, 41) for kompletteringsstrengen (21), anordnet for drift av en brønnsikringsventil (23), som virker på produksjonsrøret (22) ved det nedre parti av kompletteringsstrengen (21) som er montert inne i brønnen, og idet huset (9) til ventilanordningen (8) er utstyrt med en vertikal, gjennomgående boring (10),karakterisert vedat den øvre ende av det nedre parti av kompletteringsstrengen (21) er koblet til en rørhenger (25) som er festet, med tetning, inne i den nedre ende av den vertikale gjennomgående boring (10), ved hjelp av tetninger (27) og en mekanisk festeanordning (26) som kan frakobles ved hjelp av hydraulisk styring, og der rørhengeren (25) er utstyrt med en gjennomgående kanal (28) som forbinder produksjonsrøret (22) i det nedre parti av kompletteringsstrengen med det midtre område av den gjennomgående boring (10), som kan stenges ved hjelp av en av de hydraulisk drevne sluseventiler (17), samt med grenkanaler (31, 33) anordnet for å forbinde injeksjonsrøret (40) og den hydrauliske styreledningen (24) for den hydrauliske drift av brønnsikringsventilen (23) i det nedre parti av kompletteringsstrengen (21) med en tilhørende injeksjonskanal (34) og en tilhørende styrekanal (32) anordnet inne i huset (9) til ventilanordningen (8), idet en annen hydraulisk drevet sluseventil (16) gjør det mulig å stenge injeksjonskanalen (34) inne i huset (9) til ventilanordningen, og idet den nedre ende av det øvre parti (38) av kompletteringsstrengen (21), montert inne i stigerøret, er forbundet med en overgangsdel (42), som i sin tur er festet tettende inne i den øvre ende av den vertikale, gjennomgående boring (10) ved hjelp av tetninger (44) og en mekanisk festeanordning (45) som kan frakobles ved hjelp av hydraulisk styring, med en gjennomgående kanal (47) som forbinder produksjonsrøret (39) i det øvre parti av kompletteringsstrengen (21) med det midtre område av den gjennomgående boring (10), samt med to grenkanaler (48, 49) for å forbinde injeksjonsrøret (40) og den hydrauliske styreledning (41) for den hydrauliske drift av brønnsikringsventilen (23) i det øvre parti (38) av kompletteringsstrengen (21) med den tilhørende injeksjonskanal (34) og styrekanal (32) anordnet inne i huset (9) til ventilanordningen (8), idet grenkanalen (48) som er anordnet inne i overgangsdelen (42) og tilsvarer injeksjonsrøret (40) er utstyrt med en tilbakeslagsventil (52).

2. Ventilanordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat den nedre ende av det øvre parti (38) av kompletteringsstrengen (21) er forbundet med overgangsdelen (42) ved hjelp av åpninger (43) anordnet i det øvre parti av overgangsdelen (42), i hvilke de nedre ender av produksjonsrøret (39) og injeksjonsrøret (40) samt av styreledningen (41) for brønnsikringsventilen, som danner det øvre parti (38) av kompletteringsstrengen (21), er ført ned på en tettende måte ved hjelp av tetninger (44), idet åpningene (43) er anordnet i samsvar med kanalene (47, 48, 49) anordnet i overgangsdelen (42).

3. Ventilanordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat grenkanalene (31, 33, 48, 49) som er anordnet både i overgangsdelen (42) og i rørhengeren (25) munner ut i tilhørende ringformede kamre (50, 51, 53, 54) anordnet på omkretsflaten av overgangsdelen (42) og rørhengeren (25), motsatt av den tilhørende injeksjonskanal (34) og styrekanal (32) anordnet i huset (9) til ventilanordningen (8).

4. Ventilanordning som angitt i krav 1, karakterisert vedat rørhengeren (25) ved sin nedre ende er utstyrt med et nedragende parti (35) som på en tettende måte oppnådd ved hjelp av en tetning (36) er ført inn i kraven på foringsrørstrengen som avgrenser brønnen.