NO303183B1

NO303183B1 - Br÷nnverkt÷y for nedf÷ring og montering av en foringsr÷rhenger og en pakning i et undervanns br÷nnhode eller fjernelse av en pakning fra dette

Info

Publication number: NO303183B1
Application number: NO921397A
Authority: NO
Inventors: J Roark Pollock; William A Valka
Original assignee: Fmc Corp
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1998-06-08
Also published as: US5105888A; NO921397L; GB9206154D0; GB2254633B; NO921397D0; GB2254633A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår utstyr for boring og fullføring av en brønn, og nærmere bestemt et verktøy for nedføring av en foringsrørhenger og en pakning i et undervanns brønnhode eller fjernelse av en pakning fra dette, hvilket verktøy omfatter

a) et rørformet element, og

b) flere sperreelementer for løsbart å forbinde en foringsrørhenger med det rørformede elementet, for nedføring av hengeren i et undervanns

brønnhode,

c) en rørformet dor som omgis av og er dreibar i forhold til det rørformede elementet,

d en aktiveringshylse som omgir doren for å bevege sperreelementene til

aktiv stilling,

e) en første antirotasjonstapp som hindrer innbyrdes dreining mellom det rørformede elementet og aktiveringshylsen, f) en andre antirotasjonstapp for å hindre innbyrdes dreining mellom det rørformede elementet og foringsrørhengeren som er tilkoblet dette, og g) midler for å forbinde doren med en rørstreng for nedføring av verktøyet i et undervanns brønnhode.

Slike verktøy er kjent fra US-patentene 4811784 og 4969516.

Ved boring av brønner i sjøbunnen eller andre steder under vann brukes det betydelig tid til nedføring, plassering og montering av foringsrøret og foringsrørhengeren i det neddykkede brønnhodehuset og etterfølgende fjernelse av nedføringsrørstrengen og verktøyet som er festet til denne, for gjentatt bruk. For å minske denne kostbare tidsfaktoren har det blitt utformet et betydelig antall nedføringsverktøy, som er testet med varierende grader av suksess, men industrien har fremdeles et behov for forbedringer i forhold til disse kjente anordninger.

Den foreliggende oppfinnelse angår et verktøy for foringsrørhenger og pakning som kan benyttes for nedføring, plassering og montering av både en foringsrørhenger og en pakning i et undervanns brønnhodehus, ved en enkelt nedføring til brønnhodet, samt å utføre en sikkerhetsventil (BOP)-testing av pakningen etter at den er montert, for å nedføre, plassere og montere hengeren og pakningen hver for seg ved separate nedføringer og for å fjerne pakningen fra et brønnhode ved en enkelt nedføring.

Et verktøy i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at det rørformede elementet omfatter h) flere nedføringstapper for løsbart å forbinde en pakning med elementet for nedføring av pakningen i et undervanns brønnhode,

i) flere opptakstapper for løsbart å forbinde en pakning med elementet for

fjernelse av pakningen fra et undervanns brønnhode, og

j) flere reaksjonsaksler for å bevege nedføringstappene og opptakstappene

mellom en aktiv og en passiv stilling.

Nedføringstappene og opptakstappene kan være fjærpåvirket for bevegelse mot aktiv stilling. I såfall benyttes reaksjonsakslene bare til å drive tappene mot passiv stilling. I alle tilfeller medfører reaksjonsakslene er enkel manøvrering av tappene.

Et verktøy for foringsrørhenger og pakning i henhold til den foreliggende oppfinnelse innebærer en særpreget fremgangsmåte for frakobling fra pakningen, mens det sikres at pakningen sperres på plass i brønnhodehuset. Verktøyets tapper for nedføring av en pakning holdes koblet til pakningen inntil denne er ferdig montert og sperret på plass i brønnhodehuset, og frakobles for fjernelse av verktøyet etter at dette er utført. Dersom montering og sperring av pakningen ikke har skjedd, løsgjøres ikke tappene, slik at pakningen fjernes sammen med verktøyet, for å hindre ukorrekt montering av pakningen, hvilket ville nødvendiggjøre en ny nedføring i brønnen for tilkobling til og fjernelse av pakningen.

Et verktøy i henhold til oppfinnelsen kan beveges som en enkelt del når det frakobles fra hengeren og faller ned inne i hengeren under nedføring av pakningen til dens funksjonelle stilling, for derved å minske muligheten for feil som kan opptre med kjente nedføringsverktøy, som har konsentriske elementer som føres teleskopisk sammen når pakningen monteres.

Et verktøy i henhold til oppfinnelsen kan benyttes for å holde foringsrørhengeren under en test med en sikkerhetsventil (BOP). Etter at verktøyet er montert utføres testen med verktøyet inne i hengeren, for derved å holde hengeren og hindre rundtgående innbøyning som kan være resultatet av kraften nedover som utøves av testetrykket mot hengeren, for å frembringe en stor komprimerende periferispenning i hengeren.

Andre trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, med henvisning til de vedføyde tegninger.

Fig. 1 er et vertikalsnitt gjennom et verktøy i henhold til oppfinnelsen, etter

linjen 1-1 i fig. 2.

Fig. 2 er en planprojeksjon av verktøyet i fig. 1.

Fig. 3 er et vertikalsnitt gjennom verktøyet, etter linjen 3-3 i fig. 2, og viser verktøyet med en pakning og en foringsrørhenger inne i et omgivende brønnhodehus-adapter, og med hengeren anbragt mot adaptersetet. Fig. 4 er en lignende avbildning som fig. 3, men viser pakningen anbragt i og

montert i ringrommet mellom hengeren og adapteret.

Fig. 5 viser i større målestokk et utsnitt av det øvre venstre parti i fig. 4, og

viser verktøyet delvis hevet fra pakningen under fjernelse.

Fig. 6 er et vertikalsnitt gjennom verktøyet, etter linjen 6-6 i fig. 2, og viser verktøyet innstilt for fjernelse av en pakning og tilkoblet en pakning i et brønnhodehus-adapter. Fig. 7 er en lignende avbildning som fig. 6, og viser verktøyet og pakningen

trukket delvis opp fra adapteret.

Som det best fremgår av fig. 1 og 2 omfatter et verktøy 10 i henhold til oppfinnelsen, for montering av en foringsrørhenger og en pakning, en enhet bestående av et langstrakt, rørformet element 12, en langstrakt, rørformet dor 14 inne i boringen i elementet 12, en aktiveringshylse 16 som omgir og er festet til doren via gjenger 18, og en holdering 20 for doren, festet til den nedre enden av elementet ved hjelp av flere skruer 22 fordelt i omkretsretningen. En øvre og nedre, ringformet hylse 24, av bronse eller et annet passende materiale, danner dynamiske lagerflater mellom doren 14 og elementet 12 og holderingen 20, og O-ringer 26 eller andre passende, ringformede tetteelementer danner trykktetninger mellom doren og elementet og holderingen. Rundt elementet 12 er flere O-ringer 28 som virker til å danne en trykktetning mellom elementet og en foringsrørhenger som det kan forbindes med, slik som vist i fig. 3 og 4.

Verktøyet 10 omfatter dessuten flere (fortrinnsvis 6) sperreelementer 30 fordelt i omkretsretningen (bare ett element er vist), beliggende i åpninger i elementet 12, og sperreelementene kan beveges, ved bevegelser nedover av aktiveringshylsen 16, fra de tilbaketrukne stillinger vist i fig. 1 og til de aktive stillinger vist i fig. 3, der de samvirker med innvendige spor 32 i en foringsrørhenger 34, for løsbart å sperre hengeren mot verktøyet. Verktøyet 10 har flere (fortrinnsvis to) antirotasjonstapper 36 (bare én er vist) fordelt rundt omkretsen av elementet 12, og tappene 36 er fjærpåvirket utover for å komme i inngrep med langsgående slisser 38 i hengeren 34 (fig. 3), for å hindre innbyrdes dreining av verktøyelementet og hengeren, og hver tapp 36 fastholdes i verktøyelementet av en skive 40 og en skrue 42. Verktøyet omfatter også en antirotasjonstapp 44 som samvirker med et langsgående spor 46 i ytterflaten av aktiveringshylsen 16, for å hindre innbyrdes dreining mellom hylsen og verktøyelementet 12.

I det øvre parti av verktøyelementet 12 er det flere (fortrinnsvis fire) nedføringstapper 48 for en pakning, fordelt i omkretsretningen, og et tilsvarende antall opptakstapper 50 for fjernelse av en pakning, også fordelt i omkretsretningen rundt verktøyelementet 12. Tappene 48, 50 er fjærbelastet mot sine ytre stilling (fig. 3, 4, 6 og 7), og kan trekkes tilbake inn i hengeren ved dreining av reaksjonsaksler 52, 54. Den nedre enden av hver aksel 52, 54 har en kamflate 56 som samvirker med en L-formet sliss 58 i toppflaten på hver tapp 48, 50, for å trekke tappene tilbake når akslene dreies med en skrunøkkel eller et annet passende verktøy ved forberedelse av monteringsverktøyet for nedføring eller fjernelse av en pakning. Det øvre parti av verktøyelementet 12 inneholder også flere (fortrinnsvis fire) strømnings-åpninger 60 fordelt i omkretsretningen, for å lede returfluid ved sementeringsoperasjoner.

Prosedyren for nedføring av en foringsrørhenger og en pakning i et undervanns brønnhodehus eller et husadapter, slik som adapteret 62 vist i fig. 3-7, er som følger. Akslene 52 dreies så langt det er nødvendig for å frigjøre tappene 48 for pakningsnedføring, hvilke tapper drives av fjærer til sin ytre stilling (fig. 3), og akslene 52 dreies for å føre tappene 50 for fjernelse av pakningen tilbake. Pakningsenheten 64 føres deretter opp langs monteringsverktøyet inntil sperredoren 66 til pakningsenheten 64 stanser mot en ringformet skulder 68 på verktøyelementet 12, hvorved tappene 48 beveges utover og inn i et indre, ringformet spor 70 i doren 66, for derved å sperre enheten 64 mot verktøyet 10.

Med aktiveringshylsen 16 i sin øvre stilling slik som vist i fig. 1, og således sperreelementene 30 ført tilbake slik som vist, innføres verktøyet 10 i foringsrørhengeren 34 inntil elementene 30 befinner seg overfor hengersporene 32, og antirotasjonstappene 36 innføres i hengerslissene 38. Verktøydoren 14 dreies deretter mot venstre og bevirker bevegelse nedover av aktiveringshylsen 16, til dens nedre stilling slik som vist i fig. 3. Når hylsen 16 beveges nedover, driver den sperreelementene 30 utover og inn i hengersporene 32, for derved å sperre verktøyet mot hengeren 34.

Når pakningsenheten 64 og foringsrørhengeren 34 er sperret mot monteringsverktøyet, senkes denne enheten samlet på en rørstreng (ikke vist) gjennom stigerøret (ikke vist), rekken av sikkerhetsventiler (BOP) (ikke vist) og andre brønnhodekomponenter, inntil den ringformede skulderen 72 på hengeren stanser mot et ringformet sete 74 i husadapteret 62.

Deretter utføres sementeringsoperasjoner, under hvilke returfluid strømmer opp gjennom ringrommet i foringsrøret (ikke vist) og deretter inn i og gjennom flere langsgående slisser 75 i hengeren 34, opp gjennom ringrommet 76 mellom hengeren og husadapteret 62 og til slutt gjennom strømningsåpningene 60 i det øvre parti av verktøyelementet 12.

Når sementeringsoperasjonene er fullført frakobles monteringsverktøyet 10 fra hengeren 34 ved dreining mot høyre av rørstrengen og således av verktøydoren 14 som er forbundet med denne. Denne dreining bevirker at aktiveringshylsen 16 heves til sin øvre stilling vist i fig. 1, for derved å frigjøre sperreelementene 30 for bevegelse innover til tilbakeført stilling, slik som vist i fig. 1, slik at verktøyet er frakoblet fra hengeren.

Vekten av rørstrengen tillates deretter å hvile mot monteringsverktøyet 10 idet strengen, verktøyet og pakningsenheten 64 beveges nedover inntil pakningsenheten støter mot en ringformet skulder 78 på ytterflaten av foringsrørhengeren 34. Vekten av rørstrengen og monteringsverktøyet komprimerer de ringformede, elastomere tetninger 80, 82 i pakningen, tilstrekkelig til å danne en lavtrykkstetning i ringrommet 76.

Sikkerhetventilens lukkehode (ikke vist) stenges deretter rundt rørstrengen over verktøyet 10, og det opprettes trykk under lukkehodet. Dette bevirker en stor kraft nedover mot verktøyet som bevirker at dette beveger seg nedover inntil det stanser mot toppen av foringsrørhengeren 34 (fig. 4). Når denne bevegelsen nedover inntreffer, beveges sperredoren 66 for pakningen nedover, og avskjærer tappene 84 mellom doren og elementet 86 og driver sperreringen (88) mellom pakning og adapter og sperreringen 92 mellom pakning og henger inn i de tilhørende spor 90, 93, slik at pakningen festes til hengeren og

tetningene 80, 82 aktiveres (fig. 4).

Monteringsverktøyet fjernes deretter ved strekk i rørstrengen. Tappene 48 for pakningsnedføring, som frakobles når verktøyet anbringes, vil føres tilbake, men som vist i fig. 5, hindres disse i å rage inn i sporet 70 i paknings-sperredoren, på grunn av kontakt mellom deres fremre flater 48a og 48b og de motstående flater 34a, 34b og hengeren 34. Dersom sperredoren 66 av en eller annen grunn ikke er fullstendig nede, frigjøres ikke tappene 48 fra pakningen, slik at når monteringsverktøyet 10 fjernes, fjernes pakningsenheten 64 sammen med dette, og det hindres derved at pakningsenheten etterlates nede i hullet i ikke sperret tilstand.

Som nevnt kan foringsrørhengeren 34 om ønskelig nedføres og sementeres og monteringsverktøyet 10 løsgjøres fra hengeren og fjernes, og pakningsenheten 64 nedføres deretter sammen med verktøyet 10 i en andre nedføring. Sperreelementene 30 for foringsrørhengeren må være i ikke sperret stilling (fig. 1) når pakningen nedføres separat, slik at bunnen av verktøyet 10 vil skyves tilbake inn i den tidligere nedforte henger. Etter at verktøyet 10 er ført inn i hengeren, monteres pakningen på samme måten som ved prosedyren med en enkelt nedføring.

For å forberede monteringsverktøyet for fjernelse av en pakning anbringes sperreelementene 30 for foringsrørhengeren i tilbakeført stilling (fig. 1), tappene 48 for nedføring av en pakning føres tilbake (fig. 1) ved dreining av akslene 52, og tappene 50 for fjernelse av en pakning løsgjøres fra den tilbaketrukne stilling ved passende dreining av akslene 54. Verktøyet 10 senkes deretter inntil det nedre partiet føres inn i foringsrørhengeren 34 og det øvre partiet stanser mot toppen av hengeren (fig. 6). Når verktøyet stanser mot hengeren kommer tappene 50 inn i sporet 70 i sperredoren for pakningen.

Verktøyet 10 trekkes deretter rett opp, og mens det beveges oppover trekker det sperredoren 66 oppover. Når sperredoren beveges oppover føres sperreringene 88, 92 ut av de samvirkende spor, og frigjør derved pakningen fra både adapteret 62 og hengeren 34. Hele pakningsenheten 64 trekkes deretter ut av ringrommet mellom adapteret og hengeren (fig. 7) og føres oppover av verktøyet, til boredekket.

Claims

1. Brønnverktøy (10) for nedføring og montering av en foringsrørhenger (34) og en pakning (64) i et undervanns brønnhode eller fjernelse av en pakning fra dette, omfattende a) et rørformet element (12), og b) flere sperreelementer (30) for løsbart å forbinde en foringsrørhenger (34) med det rørformede elementet (12), for nedføring av hengeren i et undervanns brønnhode, c) en rørformet dor (14) som omgis av og er dreibar i forhold til det rørformede elementet (12), d en aktiveringshylse (16) som omgir doren (14) for å bevege sperreelementene (30) til aktiv stilling, e) en første antirotasjonstapp (44) som hindrer innbyrdes dreining mellom det rørformede elementet (12) og aktiveringshylsen (16), f) en andre antirotasjonstapp (36) for å hindre innbyrdes dreining mellom det rørformede elementet (12) og foringsrørhengeren (34) som er tilkoblet dette, og g) midler for å forbinde doren (14) med en rørstreng for nedføring av verktøyet (10) i et undervanns brønnhode, karakterisert vedat det rørformede elementet (12) omfatter h) flere nedføringstapper (48) for løsbart å forbinde en pakning med elementet for nedføring av pakningen i et undervanns brønnhode, i) flere opptakstapper (50) for løsbart å forbinde en pakning med elementet for fjernelse av pakningen fra et undervanns brønnhode, og j) flere reaksjonsaksler (52, 54) for å bevege nedføringstappene og opptakstappene mellom en aktiv og en passiv stilling.

2. Brønnverktøy som angitt i krav 1,karakterisert vedat nedføringstappene (48) omfatter flere tapper som er fjærpåvirket for bevegelse til aktiv stilling.

3. Brønnverktøy som angitt i krav 2,karakterisert vedat reaksjonsakslene (52) omfatter flere dreibare aksler som rager mellom nedføringstappene (48) og et sted på det rørformede elementet (12) som er tilgjengelig fra utsiden.

4. Brønnverktøy som angitt i krav 3,karakterisert vedat hver reaksjonsaksel (52) har en kamflate (56) som samvirker med en tappflate for å føre tappene tilbake til passiv stilling.

5. Brønnverktøy som angitt i krav 1,karakterisert vedat opptakstappene (50) omfatter flere tapper som er fjærpåvirket for bevegelse til aktiv stilling.

6. Brønnverktøy som angitt i krav 5,karakterisert vedat reaksjonsakslene (54) omfatter flere dreibare aksler som rager mellom opptakstappene (50) og et sted på det rørformede elementet (12) som er tilgjengelig fra utsiden.

7. Brønnverktøy som angitt i krav 6,karakterisert vedat hver aksel har en kamflate (56) som samvirker med en tappflate (58) for å føre tappene tilbake til passiv stilling.

8. Brønnverktøy som angitt i krav 1,karakterisert vedat sperreelementene (30) for nedføring av foringsrørhengeren (34) omfatter flere sperreelementer som befinner seg i åpninger i det rørformede elementet (12) og kan beveges til aktiv stilling på grunn av dreining av doren (14).

9. Brønnverktøy som angitt i krav 1,karakterisert vedat aktiveringshylsen (16) for å bevege tilkoblingsmidlene for foringsrørhengeren (34) er skrudd sammen med doren (14) og kan beveges i lengderetningen i forhold til det rørformede elementet (12) og sperreelementene (30) ved dreining av doren (14).

10. Brønnverktøy som angitt i krav 9,karakterisert vedat hylsen (16) omfatter en kamflate som samvirker med en flate på tilkoblingsmidlene for foringsrørhengeren (34), for å bevege sperreelementene (30) til aktiv stilling.