NO315285B1

NO315285B1 - Brönnhullsredskap for frakopling og tilkopling av brönnrörledning

Info

Publication number: NO315285B1
Application number: NO19960276A
Authority: NO
Inventors: Kenneth Mcternaghan
Original assignee: Camco Int
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 2003-08-11
Also published as: FR2730004A1; FR2730004B1; CA2168301A1; NO960276L; CA2168301C; US5518072A; NO960276D0; GB9601367D0; GB2297368A; GB2297368B

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et brønnhulls-redskap omfattende en sentreringsanordning som inkluderer en rørformet forlengelse som er tilpasset til å settes inn i en første endedel av en brønnrørledning, og en tetningsanordning på den rørformete forlengelse for opprettelse av tetningsinngrep med en indre overflate av den første endedel til brønnrørledningen.

En produksjonsrørledning for brønnhull har flere forskjellige typer utstyr påkoplet, hvilke er nødvendige for operering av brønnen. For eksempel kan en ekspansjons-muffe anvendes for å imøtekomme lengdeforandringer i rør-ledningen som skyldes fluktueringer i temperatur og trykk, eller en kan anvende en innretning som etablerer kommunikasjon mellom rørstrengen og brønnhullsringrommet, vanlig-vis benevnt som en glidemuffe eller som en glidemuffe med sideåpning. Vedtekter krever at alle offshorebrønner har en operasjonsklar brønnsikringsventil. Ytterligere, dersom brønnboringen krever kunstig løfting, kan en gassløfte-stamme eller en elektrisk nedsenkbar pumpe anvendes. Det kan være nødvendig å fjerne en av, eller alle de ovenfor beskrevne anordninger for periodisk vedlikehold og reparasjon. For å utføre reparasjon av dette utstyr er det nød-vendig å fjerne produksjonsrørstrengen.

Det å fjerne produksjonsrørledningen er komplisert fordi den er forbundet med tetninger, og fordi det er vanskelig å frigjøre eller løse disse tetninger. For å unngå dette problem har det blitt konstruert utstyr som tillater fråkopling av rørledningene slik at noen deler kan bli igjen i brønnboringen mens andre deler fjernes. Flere slike frakoplingsredskaper er beskrevet i 1986-katalogen "Packers and Completion Accessories Catalog" som er publisert av Camco Products & Service Company, som er en divisjon av Camco International, Inc. En slik innretning er beskrevet på side 26 i katalogen og benevnes som en "sentreringsanordning", men den benevnes også ofte som et "forankringstetningsarrangement" og inneholder flere låsekonfigurasjoner, et sett med Chevron-pakningstetninger og en metallisk stammekjerne for å motstå påført trykk og strekkbelastning. Denne anordning settes inn i, låses og tettes på toppen av en brønnhullspakning. En andre anordning av denne type er vist på side 62 i den samme katalog, og benevnes som en "Type A sikkerhetskopling". Dette utstyr har en grovtannet venstregjenge og O-ringpakninger slik at rørledningene kan frakoples ved et påført vrid-ningsmoment i høyreretning, eller med urviserne. Andre lignende anordninger er ytterligere beskrevet i katalogen.

Det å reetablere forbindelsen og effektuere en fluidisk tetning straks den er frakoplet uten å ødelegge ring-romspakningstetningene er et problem med disse anordninger. Dette problem er enda større for oppdelte eller horisontale brønnseksjoner, av følgende grunner: Ved anvendelse av sikkerhetsmuffer, eller annet slikt utstyr som benytter en elastomerisk O-ring for å effektuere tetning mellom den øvre og den nedre halvdel, er fråkopling og tilkopling ikke vurdert som mulig idet sann-synligheten for ødeleggelse av en essensiell O-ring er stor i en av, eller begge operasjoner. Sentreringsanord-ninger og lignende fråkoplings- og tilkoplingsutstyr har redundante Chevron-pakninger på den øvre hannhalvdel av koplingen, men er utsatt for slitasje på foringsrøret når de eksponerte tetninger trekkes eller skyves gjennom horisontale eller oppdelte brønnseksjoner.

Der er et behov for et utstyr som tillater fråkopling og tilkopling av rørledningen fra et redskap som er fiksert i en brønn, idet den ringformete tetning beskyttes under fråkopling og/eller tilkopling.

Den foreliggende oppfinnelse er utviklet for å løse de foregående mangler, og å møte de ovenfor beskrevne behov. Nærmere bestemt kan oppfinnelsen periodisk frakople og tilkople en lengde av en rørledning idet den frem-bringer beskyttelse for de ringformete pakningstetninger ved å benytte en bevegelig beskyttelseshylse. En tetningsbeskyttelseshylse ifølge oppfinnelsen bringes i stilling idet en sentreringsanordning fjernes fra en muffe med polert boring, og tetningsbeskyttelseshylsen trekkes til-bake når den blir innsatt på nytt. Når driftstekniske behov medfører at rørledningen må frakoples, skyves tetningsbeskyttelseshylsen over tetninger, som lett skades, og låses temporært på plass, idet sentreringsanordningen koples ifra muffen med polert boring. Denne tetningsbeskyttelseshylse beskytter dermed tetningene fra ødelegg-ende slitasje ved bevegelse. Når omkopling av rørledningen er ønskelig bringes beskyttelseshylsen i stilling og den låses igjen i en posisjon i utstyrets muffe med polert boring, idet sentreringsanordningen igjen innsettes. Straks den er i posisjon kan sentreringsanordningen og muffen med polert boring smekklåses, og den fluidiske tetning kan reetableres uten ødeleggelser av de ringformete pakninger.

Ifølge oppfinnelsen frembringes det et brønnhulls-redskap som omfatter; en sentreringsanordning som inkluderer en rørformet forlengelse som er tilpasset for å bli innsatt i en første endedel av en brønnrørledning; en tetningsanordning på den rørformete forlengelse for å opprette et tetningsinngrep med en innersideoverflate på den første endedel av brønnrørledningen; og en hylse på sentreringsanordningen som er flyttbar fra en tilbaketrukket posisjon når den rørformete forlengelse er innsatt i den første endedel av brønnrørledningen, til en for-lenget posisjon som dekker tetningsanordningen når den rørformete forlengelse fjernes fra den første endedel av brønnrørledningen, hvori hylsen bringes i stilling, og låses til sentreringsanordningen, idet den i dens for-lengete posisjon dekker tetningsanordningen ved at minst en fjærbelastet sperredel på den ene del koples til en utsparring på den andre del. Fortrinnsvis er den fjærbelastede sperredel montert på sentreringsanordningen, og utsparringen på hylsen.

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved den karakteristiske del av det selvstendige krav 1, mens alternative utførelser er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 2-7.

En alternativ utførelse av oppfinnelsen er kjennetegnet ved den karakteristiske del av det selvstendige krav 8.

Det følgende er en beskrivelse av et utførelses-eksempel av oppfinnelsen, med referanse til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et lengdesnitt av en foretrukket utfør-elsesform av et brønnhullsredskap, ifølge oppfinnelsen, vist i dets sammensatte posisjon. Fig. 2 er et lengdesnitt av brønnhullsredskapet i fig. 1 med en sentreringsanordning delvis tilbaketrukket for å muliggjøre at en indre tetningsbeskyttelseshylse skyves over, og beskytter en Chevron-tetningsanordning på sentreringsanordningen. Fig. 2a er et utsnitt av et lengdesnitt av brønn-hullsredskapet i fig. 1 som viser detaljer av mekanismen for midlertidig låsing av tetningsbeskyttelseshylsen i koplingen over sentreringsanordningen. Fig. 3 er et lengdesnitt av brønnhullsredskapet i fig. 1 med sentreringsanordningen og den indre tetningsbeskyttelseshylse tilbaketrukket fra en muffe med polert boring.

I fig. 1 vises en første lengde av brønnrørledning 10 med tetningsinngrep til en sentreringsanordning 12, slik det vil være kjent for en fagkyndig. Sentreringsanordningen 12 er løsbart forbundet til en muffe med polert boring 14 med en sikringsstift 16. En boringstetning 18 sikrer en fluidisk tetning mellom en polert boring 20 og en yttersidediameter tetningsoverflate 22 på sentreringsanordningen 12. Boringstetningen 18 er ringformet og kan dannes fra elastomerisk-, plastisk- eller metallisk materiale. Den største yttersidediameter på sentreringsanordningen 12 er generelt større enn den første lengde av brønnrørledning 10 slik at sentreringsanordningen 12 sentreres i brønnforingsrøret (ikke vist), for å forenkle gjeninnsetting av sentreringsanordningen 12 i muffen med polert boring 14. En indre tethingsbeskyttelseshylse 24 er vist idet den er holdt i posisjon i muffen med polert boring 14 med en fjærbelastet stopperdel 26 som setter i inngrep en sperrehakeutsparring 28 i den indre tetningsbeskyttelseshylse 24. Tetningsbeskyttelseshylsen 24 hindres fra langsgående bevegelse med stopperdelen 26, og hindres fra ytterligere langsgående bevegelse med en innerside sperreskulder 44 på innersiden av muffen med polert boring 14. En selektiv, fjærbelastet sperredel 30 er vist i posisjon på sentreringsanordningen 12, og denne er i fjærbasert kontakt med muffen med polert boring 14 i dens polerte boring 20. Deretter vil muffen med polert boring 14 opprette et tetningsinngrep med en andre lengde brønnrørledning 32. Når de er sammenkoplet i denne posisjon, er den fluide kommunikasjon mellom innersiden og yttersiden av brønnrørledningen 10 hindret, idet enhver potensiell passasje for fluidlekkasje er blokkert som et resultat av koplingen av sentreringsanordningen 12 til muffen med polert boring 14, med boringstetningen 18. Konfigurasjonen angitt i fig. 1 viser når brønnhulls-redskapet ifølge oppfinnelsen er innsatt i borehullet og når fluider transporteres til jordens overflate gjennom rørledningene 10 og 32.

Når brønnhullsredskap skal fjernes fra brønnhullet må rørledningene 10 og 32 frakoples. Fig. 2 illustrerer delvis tilbaketrekning av brønnrørledningen 10 og sentreringsanordningen 12 fra muffen med polert boring 14. Aksi-elle krefter påført den første lengde av brønnrørledning 10 forårsaker at sikringsstiften 16 sikringsfrigjør sentreringsanordningen 12, noe som fører til at den kan bevege seg til den stasjonære muffen med polert boring 14. Den indre pakningsbeskyttelseshylse 24 forblir i den stasjonære posisjon i muffen med polert boring 14 idet den er holdt på plass av den fjærbaserte stopperdel 26. Bor-ingspakningen 18 beveges inntil kontakt med en innerside-diameter 34 på tetningsbeskyttelseshylsen 24. Som angitt i fig. 2A har den fjærbelastede sperredel 30 på dens ytter-sideoverflate en utvendig selekteringsprofil 35 som finner og kopler en korresponderende innerside-selekteringsprofil 36 i tetningsbeskyttelseshylsen 24. Den fjærbelastede sperredel 30 beveges til en posisjon tilgrensende til den innvendige selekterende profil 36, og dette medfører at den fjærbelastede sperredel beveges radialt utover for temporært å låse sentreringsanordningen 12 til tetningsbeskyttelseshylsen 24. I løpet av denne operasjon vil muffen med polert boring 14 forbli stasjonær og fiksert til den andre lengden av brønnrørsledning 32.

Full tilbaketrekning av sentreringsanordningen 12 fra muffen med polert boring 14 er illustrert i fig. 3. En firkantet skulder 38 på den fjærbelastede sperredel 30 som presses mot en korresponderende skulder 40 i den selektive profilen 36 er tilstrekkelig for å overkomme enhver til-bakevirkende holdekraft som påføres fra den fjærbelastede sperredel 30 på sentreringsanordningen 12. Idet den første lengde av brønnrørledning 10 og sentreringsanordning 12 frakoples fra muffen med polert boring 14, beveges tetningsbeskyttelseshylsen 24 som et resultat av at den fjærbelastede sperredel 30 kopler den selektive profil 36, og som temporært låses i en posisjon som dekker boringstetningen 18 og dermed beskytter den fra slitasje eller store ødeleggelser når sentreringsanordningen 12 enten helt eller delvis tilbaketrekkes fra brønnen.

For å kople sammen igjen brønnrørledningene 10 og 32 beveges sentreringsanordningen 12 aksialt til en ytter-side-verktøystopper 42 på tetningsbeskyttelseshylsen 24 kommer i kontakt med en innerside-verktøystopper 44 på muffen med polert boring 14 og dermed hindres tetningsbeskyttelseshylsen 24 fra ytterligere langsgående bevegelse. Ytterligere langsgående bevegelse av sentreringsanordningen 12 fører til en bevegelse innover av den fjærbelastete sperrehakedel 30, og dermed frigjøres tetningsbeskyttelseshylsen 24 fra sentreringsanordningen 12. Denne frigjøring eller opplåsing fører til at sentreringsanordningen 12 returneres til dens opprinnelige posisjon i muffen med polert boring 14, slik som vist i fig. 1, idet tetningsbeskyttelseshylsen 24 igjen låses i en posisjon mellom innerside-verktøysstopperen 44 og sperrehakeutsparringen 28.

Det foretrukne utførelseseksempel som er detaljert angitt i Fig. 1,2 og 3 er vist konsentrisk til senter-linjen av rørledningene 10 og 32, og med sentreringsanordningen 12 som den fjernbare del, og med muffen med polert boring 14 som den stasjonære del. Andre foretrukne utfør-elseseksempler ifølge oppfinnelsen inkluderer anvendelse av slikt utstyr i eksenter-applikasjoner, så som en side-lommesenterspiss og doble pakninger som er velkjente for fagkyndige. Ytterligere foretrukne utførelsesformer ifølge oppfinnelsen kan anvendes i pakninger, ekspansjonsmuffer, sikkerhetsmuffer eller i enhver annen brønnhullslokali-sering der fråkopling av rørledningene er fordelaktig. Ytterligere utførerelseseksempler kan inkludere rever-sering av bevegelsen i oppfinnelsen idet muffen med polert boring 14 fungerer som den fjernbare del av utstyret og sentreringsanordningen 12 er stasjonær.

Claims

1. Brønnhullsredskap omfattende en sentreringsanordning (12) som inkluderer en rørformet forlengelse som er tilpasset til å settes inn i en første endedel (14) av en brønnrørledning (32), og en tetningsanordning (18) på den rørformete forlengelse for opprettelse av tetningsinngrep med en indre overflate (20) av den første endedel (14) til brønnrørledningen, karakterisert ved en hylse (24) på sentreringsanordningen (12), og som er flyttbar fra en tilbaketrukket posisjon når den rørformete forlengelse er innsatt i den første endedel av borerør-ledningen, til en utstrukket posisjon som dekker tetningsanordningen (18) når den rørformete forlengelse fjernes fra den første endedel av brønnrørledningen, hvori hylsen (24) bringes i stilling og låses til sentreringsanordningen (12), ved minst en fjærbelastet sperredel (30) på en del av hylsen (24) og sentreringsanordningen (12), som koples til en utsparring (36) på en andre del av hylsen (24) og sentreringsanordningen (12).

2. Brønnhullsredskap i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den fjærbelastede sperredel (30) er montert på sentreringsanordningen (12), og utsparringen er på hylsen (24).

3. Brønnhullsredskap i samsvar med krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at tetningsanordningen (18) omfatter et antall elastomere ringformete tetninger.

4. Brønnhullsredskap i samsvar med krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at tetningsanordningen (18) omfatter et antall ringformete tetninger av plast.

5. Brønnhullsredskap i samsvar med krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at tetningsanordningen (18) omfatter et antall metalliske ringformete tetninger.

6. Brønnhullsredskap i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at sentreringsanordningen (12) inkluderer sikringsstifter (16) for demonterbar kopling av sentreringsanordningen til den første endedel (14) av brønnrørledningen.

7. Brønnhullsredskap i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at sentreringsanordningen (12) er gjengeforbundet med den første endedel av brønnrørledningen.

8. Brønnhullsredskap omfattende en sentreringsanordning (12) som inkluderer en rørformet forlengelse som er innrettet til å innføres i en første endedel (14) av brønnrørledningen (32), og en tetningsanordning (18) på den rørformete forlengelse for opprettelse av tetningsinngrep med en indre overflate (20) på den første endedel av brønnrørledningen, karakterisert ved en hylse (24) på sentreringsanordningen (12), og som er flyttbar fra en tilbaketrukket posisjon når den rørformete forlengelse er innsatt i den første endedel (14) av brønnrørledningen, til en utstrukket posisjon som dekker tetningsanordningen (18) når den rørformete forlengelse fjernes fra den første endedel av brønnrør-ledningen, hvori sentreringsanordningen (12) inkluderer sikringsstifter (16) for demonterbar kopling av sentreringsanordningen (12) til den første endedel (14) av brønnrørledningen.