NO311269B1 - Utblåsningssikkerhetsventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en utblåsningssikkerhetsventil innbefattende et hus med et gjennomgående løp og et kammer som strekker seg sideveis relativt løpet i huset og har forbindelse med løpet, innbefattende en tetningsavstenger-sylinder i kammeret,

et hydraulisk betjenbart tetningsavstenger-stempel inne i tetningsavstenger-sylinderen, en hul, sylindrisk tetningsavstenger-stempelstang koplet til tetningsavstenger-stempelet, en fronttetning koplet til en første ende av tetningsavstenger-stempelstangen, hvilken fronttetning er egnet til å få kontakt med et rørlegeme anordnet i løpet.

Bruk av utblåsningssikringer ved boring, komplettering, vedlikehold og produksjon av olje- og gassbrønner er velkjent. Slike utblåsningssikringer eller -sikkerhetsventiler innbefatter vanligvis et hus med en gjennomgående boring. Motliggende kammere strekker seg sideveis ut fra boringen og har forbindelse méd boringen. F disse kammerfte er det anordnet lukkehoder eller avstengere og disse avstengerne er forbundet med - - stenger opplagret for bevegelse av avstengerne innover i boringen for å stenge boringen. Derved deles boringen opp i en sone over avstengerne og en sone under avstengerne. Stengene tjener også til å trekke avstengerne ut fra boringen for å derved å åpne boringen eller løpet gjennom huset.

Det er kjent forskjellige typer avstengere, eksempelvis slike som griper rundt et rør eller et rørformet legeme og har tettende samvirke med dette, eller slike avstengere som har skjæreflater for avskjæring av røret eller rørlegemet eller kabler som går igjennom boringen eller løpet i utblåsningssikkerhetsventilen.

Det er også kjent å bruke utblåsriihgssikkerhetsventiler i kveilrørsystemer. En slik ventil innbefatter midler for holding av røret og avstenging av brønnhulltrykket under forskjellige forhold, herunder nødtilstander. Utformingen av avstengerne og side-åpningen muliggjør gjennomføring av brønnkontrolloperasjoner under forskjellige driftsforhold.

Nyere utblåsningssikkerhetsventiler har fire avstengersett og betegnes i fagkretser som "Quad BOP". Dette system innbefatter et sett bestående av fire over hverandre anordnede elementer som hver har sin egen funksjon. Blindavstengere lukkes når det ikke går noe rør eller noen yerktøystreng gjennom sikkerhetsventilhuset. Skjæravstengere er beregnet for å lukke mot og avskjære røret. Kileavstengere tjener til å lukke mot og holde røret, ideelt uten å skade røroverflaten. Tetningsavstengere tetter rundt røret når det befinner seg i ventilen. Hver av avstengerne bør bare aktiveres når røret er stasjonært. Hvis ikke vil det kunne oppstå skader enten på ventilen eller på røret. Plasseringen av de fire BOP-elementer over hverandre resulterer i en unødig høyde-forøkelse av en utblåsningssikring med fire avstengersett. De fire elementene er dessuten massive og bidrar sterkt til å øke vekten på brønnhodet. For å kunne redusere høyden og vekten kombinerer man i visse såkalte Quad-BOPer de primære aktuatorer for kile- og tetningsavsténgerne. Man har derved kurinet redusere både høyde bg vekt for ventilen, men man har tapt muligheten for uavhengig betjening av disse elementer.

Selv om kileavstengere ideelt sett ikke skal skade røroverflaten på det rør som befinner seg i ventilen, har man funnet at selv en enkelt kjøring av kileavstengeren mot røret kan ripe opp rørets ytterflate. Med dagens høye trykk kan slik oppriping redusere rørets utnyttbare levetid, særlig når det gjelder kveilrør. Det foreligger derfor et behov for å kunne bruke tetningsavstengere uten samtidig å betjene kileavstengerne, med aktuer-ingselementene inkorporert i ett enkelt avstengerlegeme.

Det foreligger dessuten et behov for en utblåsningssikring som har redusert høyde og vekt, men allikevel har uavhengig betjenbare avstengere. En slik utblåsningssikring bær ha mulighet for operasjon av to slike avstengerelementer med bibehold av den. uavhengige betjeningsmulighet for ett enkelt avstengerlegeme eller -kammer.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en utblåsningssikkerhetsventil som nevnt innledningsvis, med de kjennetegnede trekk som fremgår av patentkravets karakteristikk.

Trekk og fordeler med oppfinnelsen vil gå frem for fagmannen ved et studium av den etterfølgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med de tilhørende tegningsfigurer, hvor

Fig. 1 viser et skjematisk oppriss av en tidligere kjent elementsammenstilling, innbefattende et brønnhode,

fig. 2 viser et skjematisk oppriss av en kjent kvadrupel-utblåsningsikkerhetsventil,

fig. 3 viser et delvis gjennomskåret skjematisk oppriss av en kvadrupel-utblåsningssikkerhetsventil ifølge oppfinnelsen, hvor aktuatoren for to av avstengerne er anordnet i ett enkelt hus,

fig. 4 viser et snitt gjennom avstengerkombinasjonen med segregert betjening ifølge oppfinnelsen,

fig. 5 viser et snitt gjennom avstengerkombinasjonen, hvor tetningsavstengeren er aktivert og kileavstengeren fremdeles er i tilbaketrukket stilling,

fig. 5A viser et enderiss av en styring som benyttes i kombinasjonen,

fig. 6 viser et snitt av avstengerkombinasjonen, hvor kileavstengeren er lukket og kileavstengeren er satt,

fig. 7 A viser et sprengriss, delvis gjennomskåret, av kile- og tetningsavstengerne, og fig. 7B viser et snitt gjennom elementene i fig. 7A i sammensatt tilstand.

Fig. 1 viser en typisk stakk 10 som benyttet i forbindelse med et brønnhode 12. Over brønnhodet finner man i rekkefølge en utblåsningssikkerhetsventil 14, et T-stykke 16, en standard kvadrupel-utblåsningssikkerhetsventil 14, en HydraConn-konnektor 20, en lubrikator (sluserør) 22, et par strippere/pakninger 24 og 26, en injektorkonnektor 28, og en injektor 30 for innføring av et kveilrør. Fagmannen vil forstå at fig. 1 bare er ment å vise en typisk stakk, utformet eller modifisert for å tilfredsstille spesifikke krav. De forskjellige komponenter i stakken kan være sammenkoplet eksempelvis ved hjelp av flensforbindelser, på i og for seg kjent måte.

Kvadrupel-utblåsningssikkerhetsventilen 18 innbefatter de foran nevnte avstengere, og er vist nærmere i fig. 2. Utblåsningssikkerhetsventilen 18 innbefatter et sett tetningav-stengere 32, kileavstengere 34, skjæravstengere 36 og blindavstengere 38. Det er ønskelig å kunne avkorte ventilen i høyden og derved også kunne redusere dens vekt. Dette har man tidligere oppnådd ved å kombinere tetningsavstenger-aktuatoren med kileavstenger-aktuatoren. Uheldigvis finnes det tilfeller da det ville være ønskelig med uavhengig aktivering av kileavstengerne relativt tetningsavstengerne. Fig. 3,4, og 5 viser detaljer ved en konstruksjon ifølge oppfinnelsen som møter dette behov.

Fig. 3 viser den ønskede installasjon av tetnings-/kileavstenger-kombinasjon 40 med

tilhørende struktur. De konstruktive detaljer i kombinasjonen 40 vil bli beskrevet under henvisning til fig. 4 og 5. Som vist i fig. 3 erstatter avstengerkombinasjonen 40 de i fig.

2 antydede tetningsavstengere 32 og kileavstengere 34. Det benyttes et par av avstenger-kombinasjoner 40, hver kombinasjon plassert i et sideveis og innbyrdes motliggende

kammer som har forbindelse med et løp 99 gjennom sikkerhetsventilen. Dette muliggjør fullstendig samvirke med et rørelement eller et rør 98, som befinner seg koaksialt relativt senterlinjen 96 i utblåsningssikkerhetsventilen. Foreliggende oppfinnelse kan også benyttes for kombinering av to andre avstengertyper enn tetnings- og kileavstengerne. Fig. 7A og 7B viser den pr. i dag foretrukne utførelse av tetningsavstengere og kileavstengere. Fig. 7 A viser et sprengriss, delvis gjennomskåret, mens fig. 7B viser de ulike komponenter i sammensatt tilstand, i snitt. De forskjellige komponenter innbefatter et sett kileinnsatser 50, en fronttetning 51, og en hesteskotetning 52. Den øvre kile-innsats er skrudd sammen med eller på annen måte koplet til en skyver 54. Den nedre kileinnsats er koplet til en skyver 55. Begge er plassert i et avstengerhus 53. Skyverne 54 og 55 tjener til å skyve kileinnsatsene 50 fremover. Anordningen styres ved hjelp av en styring 56 (se også fig. 5A) som også beveger skyverne 54 og 55. Som vist i fig. 7A og 7B har skyverne 54 og 55 fortrinnsvis ulike lengder, men det bare for å lette monteringen av delene i avstengerhuset 53. En fagmann vil forstå at anordningen forøvrig innbefatter ulike tetninger og holdere, på i og for seg kjent måte. Fig. 4 viser et detaljert snitt av avstengerkombinasjonen 40. Avstengerkombinasjonen 40 er festet til et avsnitt 60 i utblåsningssikkerhetsventil-huset. I avstengerkombinasjonen er det en indre koaksial stang 62 som tjener til aktivering av kilene relativt bevegelsen til tetningsavstengerlegemet. Stangen 62 er forbundet med et kileavstenger-stempel 64 i en sylinder 66. Sylinderen 66 er festet til en hovedbetjenings-stempelstang 68, som på sin side er skrudd inn i et tetningsavstengerstempel 70. Selv om stempel-stangen 68 fortrinnsvis er satt sammen av to deler, så er i fig. 4 disse to deler vist som en stang 68 for oversiktens skyld, da stangen virker som en enhetlig stempelstang. Stangen 68 er låst til baksiden av et avstengerlegeme 72 for bevegelse av avstengeren frem og tilbake inne i en sylinder 74.

Utstyret innbefatter videre en manuell låseanordning 76 for manuell overstyring av den hydrauliske betjening for en eller begge tetningsavstengere. En manuell låseanordning 78 hindrer kilene i å gå tilbake når anordningen 78 aktiveres.

Et sett hydrauliske porter er også anordnet. En port 80 fører hydraulisk trykk for lukking av tetningsavstengeren. Porten 80 har forbindelse med et sylinderkammer 82 som når det trykksettes vil bevirke at stempelet 70 går mot høyre (som sett i fig. 4). Stempelet er skrudd sammen-med stangen 68, som i sin tur er skrudd sammen med sylinderen 66. Som følge herav vil også kile-aktiveringsanordningen bevege seg mot høyre. Det er

også anordnet en port 84 som er koplet til et sylinderkammer 86 for åpning av tetnings-i avstengeren.

En port 88 er tilknyttet et sylinderkammer 90 for aktiverjrjg av stempelet 64. Ved trykksetting av sylinderkammeret 90 vil stempelet 64 bevege seg mot høyre. Stempelet går mot den indre "stang 62 for lukking av kilene. En port 92 er anordnet for å mulig-gjøre åpning av kilene ved trykksetting av et sylinderkammer 94 og tilhørende bevegelse av stempelet 64 mot venstre.

Etter at den foretrukne utførelse av oppfinnelsen nå er beskrevet nærmere, skal den foretrukne betjeningsmetodikk beskrives. I fig. 4 er avstengerkombinasjonen 40 vist i en tilstand hvor tetningsavstenger-åpningsporten 84 og kile-åpningsporten 72 begge er trykksatt. Med andre ord, stempelet 64 og stempelet 70 befinner seg i den ytterste venstre stilling.

Fig. 5 viser situasjonen når tetningsavstengeren er lukket og kilene fremdeles er_i tilbaketrukket stilling. Portene 80 og 92 er trykksatt. Det skal også her nevnes at portene 84 og 88 tjener som drenporter for det hydrauliske fluidum i denne tilstand. Porten 93 er trykksatt for å sikre at kilene forblir trukket tilbake når tetningsavstengeren er lukket, helt til kilene eventuelt positivt aktiveres.

Når porten 80 står under trykk, vil sylinderkammeret 82 være trykksatt. Stempelet 70 presses mot høyre helt til fronttetningen 51 får kontakt med og tetter rundt et rør i utblåsningssikkerhetsventilen. Røret er vist skjematisk i fig. 5 i form av en senterlinje 96 i løpet 99 (se fig. 3). Den indre koaksiale stang 62 og hovedbetjenings-stempel-stangen 68 beveger seg mot høyre som en enhet. Man bemerker de relative stillinger for den manuelle aktuator 76 og sylinderen 66 i fig. 4 og 5. Med porten 92 trykksatt er situasjonen den at stempelet 64 ikke har beveget seg i forhold til sylinderen 66, og at kileinnsatsene 50 ikke har kontakt med røret.

I fig. 6 er tilstanden den at kilene er lukket, dvs. aktivert. Dette skjer ved at kilesett-ingsporten 88 trykksettes, hvorved sylinderkammeret 90 trykksettes. Stempelet 64 går da mot høyre. Fordi den indre koaksiale stang 62 er koplet til stempelet 64 vil også stangen 62 bevege seg mot høyre, idet den glir inne i hovedbetjenings-stempel-stangen 68. Derved bringes styringen 56 forover helt til kileinnsatsene 50 får kontakt med røret, som vist i fig. 6, hvor røret 98 er stiplet (se også fig. 3).

Det prinsippielle grunnlag, en foretrukken utførelse, og en betjeningsmåte ifølge oppfinnelsen er beskrevet foran. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til de spesielle trekk som er beskrevet, idet det bare dreier seg om utførelseseksempler. Eksempelvis er den foretrukne utførelse vist og beskrevet med koaksiale aktiverings-stenger 62 og 68, og med stempler 70 og 64 anordnet i tandem. En fagmann vil innse at stengene 62 og 68 ikke nødvendigvis må være koaksiale, men at de kan være plassert side om side idet det gjelder at hovedaktiveringsstangen 68 på enkel måte kan modifi-seres slik at den innbefatter et kileaktiveringsstempel 64, slik at altså stemplene da ikke lenger er i tandem. Andre utførelsesformer er naturligvis mulige innenfor oppfinnelsens ramme, så lenge avstengerne er innbyrdes uavhengig betjenbare i ett og samme avstengerrom.

Foran er oppfinnelsen beskrevet i forbindelse med tetnings- og kileavstengere. Oppfinnelsen kan naturligvis også anvendes i forbindelse med blind- og skjæravstengere, eller andre parsammensetninger av de fire beskrevne avstengere, idet alt dette ligger innenfor oppfinnelsens ramme. Oppfinnelsen er også beskrevet i forbindelse med kveilrør, men kan naturligvis anvendes like godt i-forbindelse med andre typer rør.

Claims (1)

1. Utblåsningssikkerhetsventil (40) innbefattende et hus med et gjennomgående løp (99) og et kammer som strekker seg sideveis relativt løpet (99) i huset og har forbindelse med løpet, innbefattende en tetningsavstenger-sylinder (74) i kammeret, et hydraulisk betjenbart tetningsavstenger-stempel (70) inne i tetningsavstenger-sylinderen (74), en hul, sylindrisk tetningsavstenger-stempelstang (68) koplet til tetningsavstenger-stempelet (70), en" fronttetning; (51 )rkoplet til en første ende av tetnirigsavstenger-stémpelstangen (68), hvilken fronttetning (51) er egnet til å få kontakt med et rørlegeme (98) anordnet i løpet (99), karakterisert ved. en kileavstenger-sylinder.(66) i kammeret, hvilken kileavstenger-_sylinder (66) er plassert i tandem med tetningsavstenger-sylinderen (74), et hydraulisk betjenbart kileavstenger-stempel (64) i kileavstenger-sylinderen (66), en kileavstenger-stempelstang (62) koplet til kiléavstenger-stempelet (64), hvilken kileavstenger-stempelstang er koaksial med og anordnet inne i tetningsavstenger-stempelstangeh (68), og en kileinhsats (50) koplet til en første ende av kileavstenger-stempelstangen (62), hvilken kileinnsats (50) er egnet til å få kontakt med rørelementet i løpet.