NO316331B1 - Utlosermekanisme for a frigjore et stigeror fra en stigerorskonnektor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en utløsermekanisme for en utløserventil i en hydraulisk nødfngjøringskrets for å frigjøre hydraulisk opererte gripeelementer i en stigerørskonnektor som forbinder en nedre ende av et stigerør med et brønnhode på havbunnen

Boring av hydrokarbonbrønner utenfor land utføres med en borestreng arrangert i et stigerør som strekker seg fra et brønnhode på havbunnen til et borefartøy Borefartøyet kan være oppankret til havbunnen eller holdes i posisjon med motorer i et dynamisk posisjonenngssystem Den nedre ende av stigerøret er forbundet med brønnhodet med en stigerørskonnektor som inkluderer en type hydraulisk operert gripeelementer, slik som fingre hvilke i låst posisjon klemmer en flens av den nedre ende av stigerøret

Konnektorer som kan benyttes for å forbinde et stigerør med et brønnhode er beskrevet i US 4 721 132, US 5 382 056 og US 6 234 252

For å tillate en bevegelse av borefartøyet, som kan forårsakes av vind, bølger og strøm, er stigerøret normalt forbundet med stigerørskonnektoren via en fleksibel skjøt som tillater noe vinkelforskyvning av stigerøret Dersom vinkelforskyvningen av stigerøret overskrider en maksimalt akseptabel vinkel, bestemt av de maksimale tillatelige spenningene i brønnhodet, stigerøret eller borefartøyet, så vil stigerøret løsgjøres fra brønnhodet, hvilket utføres av en hydraulisk krets som frigjør den hydrauliske opererte gnpeelement i stigerørskonnektoren

Den hydrauliske kretsen som frigjør det hydraulisk opererte gnpeelementet kan svikte og det er derfor foretrukket å ha en nødfngjøringskrets for frigjøring av gnpeelementet Videre, for å sikre høy pålitelighet, bør aktiveringen av nødfngjønngskretsen være pålitelig og uavhengig av en hver ytre forbindelse eller signal

Hensikten med oppfinnelsen er derved å frembringe en utløsermekanisme for en utløserventil i en hydraulisk nødfngjøringskrets for frigjøring av hydraulisk opererte gripeelementer i en stigerørskonnektor som forbinder en nedre ende av et stigerør med et brønnhode på havbunnen, hvilken fngjøringsmekanisme skal være pålitelig, og frigjøringen skal være uavhengig av enhver ytre forbindelse eller signaler

Hensikten oppnås med en utløsermekanisme i følge krav 1

Den oppfinnenske utløsermekanismen benyttes sammen med en stigerørskonnektor som angitt ovenfor Vinkelforskyvning for stigerøret tillates med en fleksibel skjøt innbefattende en stasjonær del forbundet med gnpeelementet og en vinkelforskyvbar del festet til den nedre ende av stigerøret Den stasjonære del av den fleksible skjøt og den forskyvbare del av den fleksible skjøt er koaksiale når stigerøret er i den ikke forskjøvne posisjon

I overensstemmelse med oppfinnelsen innbefatter utløsermekanismen en kamnng som er festet til den forskyvbare del av den fleksible skjøt, og hvilken er koaksial med den forskyvbare del av den fleksible skjøt Videre innbefatter utløsermekanismen hydrauliske sylindere som er festet til den stasjonære del av den fleksible skjøt, hvilke er parallelle med en akse i den stasjonære del av den fleksible skjøt, og hvilken er arrangert i en sirkel som er koaksial med den stasjonære del av den fleksible skjøt De hydrauliske syhndrene har gjennomgående stempelstaver og en aktuatornng er mekanisk forbundet med endene av stempelstavene som peker mot kamnngen Aktuatorringen er derved koaksial med den stasjonære del av den fleksible skjøt, og derved kamnngen og aktuatorringen er parallelle når den stasjonære del av den fleksible skjøt og den forskyvbare del av den fleksible skjøt er koaksiale Aktuatorringen har en klaring til kamnngen Stemplene deler de hydrauliske syhndrene i øvre og nedre kamre, hvor de øvre kamre er på aktuatornng siden av stemplene, de gjennomgående stempelstavene sikrer likt tverrsnittsareal i de øvre og nedre kamre Ytterligere tverrforbindelsesledninger forbinder øvre kamre med nedre kamre i motstående plasserte hydrauliske sylindere En utløser for utløserventilen er plassert på den stasjonære del av den fleksible skjøt, mellom den stasjonære del av den fleksible skjøt og aktuatorringen

En vinkelforskyvning av stigerøret vil forårsake en vinkelforskyvning av kamnngen Når vinkelforskyvningen av kamnngen overskrider en på forhånd bestemt vinkel, hvilket kan skje i en nødsituasjon, kontakter kamnngen aktuatorringen og tvinger aktuatorringen mot den stasjonære del av den fleksible skjøt, hvilket forårsaker bevegelse av stempelstavene og stemplene Bevegelsen av stemplene forårsaker hydraulisk strøm i de tverrforbindende ledningene, hvilket sikrer hk bevegelse av stemplene og stempelstavene i motsatt plasserte hydrauliske sylindere Aktuatorringen beveges derved translatorisk, og aktiverer utløseren for utløserventilen, uavhengig av retningen av vinkelforskyvning for stigerøret Det er derved frembrakt en utløsermekanisme fremstilt med enkel mekanisk og hydrauliske komponenter, som gjør mekanismen pålitelig Ytterligere forårsakes utløsningen av en direkte og enkel mekanisk overføring av vinkelforskyvningen til stigerøret, uavhengig av enhver ytre forbindelse eller signaler

Oppfinnelsen vil nå bh beskrevet i nærmere detalj med henvisning til de vedlagte tegninger hvor,

fig 1 er et sidenss av en fleksibel skjøt og en utløsermekanisme i overensstemmelse med oppfinnelsen,

fig 2 illustrerer utløsermekanismen i nærmere detalj,

fig 3 illustrerer to tverrforbundne hydrauliske sylindere som utgjør en del av den oppfinnenske mekanismen, og

fig 4 illustrerer en utløser for en utløser ventil

Fig 1 er et sidenss av en fleksibel skjøt som forbinder et stigerør til en stigerørskonnektor Den fleksible skjøt innbefatter en stasjonær del dannet av et nav 3 En nedre del av navet 3, ikke illustrert, er ved hjelp av ikke illustrerte hydraulisk opererte gripeelementer klemt i en ikke illustrert stigerørskonnektor arrangert nedenfor navet 3 Stigerørskonnektoren danner en øvre del av en et ikke illustrert brønnhode på havbunnen, hvilket brønnhode danner en øvre del av en ikke illustrert hydrokarbonbrønn Gripeelementene kan bestå av fingre eller "dogs" hvilke i en låst posisjon utøver en klemmende kraft på den nedre del av navet 3, hvilket kan ha fordypninger tilsvarende til fingrene

Den fleksible skjøt innbefatter videre et fleksibelt element 14, hvilket kan inkludere stålforsterket gummi Det fleksible elementet 14 holder en vinkelforskyvbar hals 15 hvilken er integrert med en flens 4 Flensen 4 er ved hjelp av bolter 17 og mutre 18 forbundet med en stigerørsflens 16, hvilken er integrert med et stigerør 2 Halsen 15 og flensen 4 utgjør derved en vinkelforskyvbar del av den fleksible skjøt

Den stasjonære del 3 av den fleksible skjøt har en akse 32, mens den forskyvbare del 4 av den fleksible skjøt har en akse 33 Når den forskyvbare del 4 av den fleksible skjøt er i en ikke forskjøvet posisjon er aksene 32 og 33 sammenfallende Stigerøret 2 strekker seg til et ikke illustrert borefartøy, og boring av hydrokarbonbrønnen utføres av en borestreng som strekker seg fra borefartøyet gjennom stigerøret 2, gjennom ikke illustrerte åpninger i flensene 16 og 4, halsen 15 og det fleksible element 14, og videre ned gjennom stigerørskonnektoren og brønnhodet

På grunn av vind, bølger og strøm kan borefartøyet bevege seg, hvilket forårsaker en vinkelforskyvning av stigerøret 2 som illustrert i fig 1, hvor stigerøret 2 er forskjøvet med en vinkel a Vinkelen a vil normalt bli overvåket av en sensor (ikke illustrert) Dersom vinkelen a overskrider en maksimalt akseptabel vinkel, hvilket kan forårsakes av kraftig vær eller en feil i posisjonenngssystemet for borefartøyet, så vil stigerøret bli løsgjort fra brønnhodet Denne løsgjøringen utføres av en automatisk eller manuell aktivering av en hydraulisk krets hvilken frigjør gripeelementene i stigerøreskonnektoren

Den hydrauliske kretsen som låser opp gripeelementene kan slå feil, hvilket tilfelle vinkelforskyvningen a for stigerøret vil øke forbi den maksimalt akseptable vinkel I dette tilfelle er det en nødsituasjon, og for å håndtere denne situasjonen er det en hydraulisk nød fngjøringskrets for å frigjøre de hydrauliske opererte gripeelementer Fortrinnsvis, for å være selvforsynt, bør nød frigjøringskretsen være trykksatt med hydraulisk akkumulator plassert innenfor eller i nærheten av brønnhodet Oppfinnelsen vedrører en utløsermekanisme for en utløserventil i den hydrauliske nød frigjøringskretsen Nødfngjøringskretsen kan være utformet på mange vis kjent for en fagmann på området

Fig 2 illustrerer utløsermekanismen i nærmere detalj Utløsermekanismen innbefatter en kamring 5 hvilken er sveiset til en forbindelsesring 19 hvilken er boltet til flensen 4 med boltene 17 og muttrene 18 Kamnngen 5 er derved festet til den forskyvbare del av den fleksible skjøt og er koaksial med den forskyvbare del av den fleksible skjøt

Hydrauliske sylindere 6, 6' er festet til den stasjonære del av den fleksible skjøt, det vil si navet 3, med bolter 22 som strekker seg gjennom flenser 21 av de hydrauliske sylindere 6, 6' De hydrauliske sylindere 6, 6' er parallelle med aksen 32 i navet 3, og er arrangert i en sirkel hvilken er koaksial med navet 3 De hydrauliske syhndrene er fordelt langs deres sirkel og selv om kun to hydrauliske sylindere er illustrert i fig 1 så er det et antall hydrauliske sylindere som danner sirkelen

Fig 3 illustrerer to hydrauliske sylindere 6, 6' De hydrauliske syhndrene er forsynt med gjennomgående stempelstenger 7, 7' En aktuatornng 8 (ikke illustrert i fig 3) er mekanisk forbundet med ender av stempelstengene 7, 7' som peker mot kamnngen 5 Denne mekaniske forbindelse er oppnådd med stifter 25 i endene av stempelstavene, hvilke stifter er sikret i åpningene i aktuatorringen 8, eksempelvis ved hjelp av sveising En avstivene ring 20 er sveiset til aktuatorringen Aktuatorringen 8 er koaksialt med i den stasjonære del 3 av den fleksible skjøt Når den forskyvbare del 4 av den fleksible skjøt er i den ikke forskjøvede posisjon, det vil si a=0, så er kamnngen 5 og aktuatorringen 8 parallelle Videre i den ikke forskjøvede posisjon er det en klaring mellom aktuatorringen 8 og kamnngen 5 Som illustrert i fig 1 og 2 strekker de nedre ender av stempelstengene 7, 7' seg inn i forsenkningene 24 i navet 3 Fjærer 23 er plassert i forsenkningene og påtrykker stempelstavene 7, 7' med aktuatorringen 8 mot kamnngen 5

Stempler 9, 9' deler de hydrauliske syhndrene 6, 6' i øvre kamre 10, 10' og nedre kamre 11, 11', hvor de øvre kamre 10, 10' er på aktuatornng siden 8 av stemplene 9, 9' De gjennomgående stempelstaver 7, 7' sikrer likt tverrsnittsareal i de øvre og nedre kamre En tverrforbindende ledning 12 forbinder øvre kamre 10 i den høyre hydrauliske sylinder 6 med nedre kammer 11' i den venstre hydrauliske sylinder 6', og en tverrforbindende ledning 12' forbinder øvre kammer 10' i den venstre hydrauliske sylinder 6' med nedre kammer 11 i den høyre hydrauliske sylinder 6 For enkelthetsskyld er de tverrforbindende ledninger ikke illustrert i fig 1 og 2

En nedadrettet bevegelse av stempelstaven 7 i den høyre hydrauliske sylinder 6 (se fig 3) forårsaker hydraulisk fluid å strømme fra det nedre kammer 11 i den høyre hydrauliske sylinder 6 gjennom tverrforbindelsesledningen 12' og inn i det øvre kammer 10' i den venstre hydrauliske sylinder 6 Dette forårsaker en liknende nedadrettet bevegelse av stempelet 9' og stempelstaven 7' i den venstre hydrauliske sylinder 6\ hvilket igjen forårsaker hydrauliske fluid å strømme fra nedre hydrauliske kammer 11' i den venstre hydrauliske sylinder 6', gjennom tverrforbindelsesledningen 12 og inn i øvre kammer 10 i den høyre hydrauliske sylinder 6 På dette vis forårsakes en bevegelse av en av stempelstavene en liknende bevegelse i den andre stempelstav, og de to hydrauliske syhndrene 6, 6' danner derved et par med såkalte stamvirkende hydrauliske sylindere Som illustrert i fig 1 er de hydrauliske syhndrene 6 og 6' motsatt plassert Som omtalt er det flere hydrauliske sylindere plassert i sirkelen av sylindere Disse andre hydrauliske sylindere danner også liknende par med motsatt plasserte samvirkende hydrauliske sylindere sammenbundet med tverrforbindende ledninger En ytre kraft på aktuatorringen 8 mot eller vekk fra navet 3 forårsaker en bevegelse av en eller flere stempelstaver, og forårsaker derved en liknende bevegelse av de andre stempelstaver og en jevn bevegelse av aktuatorringen 8, det vil si aktuatorringen beveges translatonsk

For å oppnå en egnet utforming har fortrinnsvis de hydrauliske sylindere et antall på seks og er jevnt fordelt langs deres sirkel, som danner tre par, hvert par bestående av to motstående plasserte tverrforbundne hydrauliske sylindere

Fig 4 illustrerer en utløser for utløserventilen 1, anbrakt til navet 3, mellom navet 3 og aktuatorringen 8

Utløsermekanismen fungerer som følger en vinkelforskyvning a i stigerøret 2 forårsaker en identisk vinkelforskyvning a i kamnngen 5 og når vinkelforskyvningen a i stigerøret og kamnngen 5 overskrider en på forhånd bestemt maksimalt akseptabelt vinkel, så kommer kamnngen 5 i kontakt med aktuatorringen 8 og tvinger aktuatorringen 8 mot navet 3, som illustrert i fig 1 og

2 Som diskutert ovenfor, på grunn av de hydrauliske syhndrene og de tverrforbindende ledninger, beveger aktuatorringen 8 derved translatonsk mot navet 3 Aktuatorringen 8 kontakter og aktiverer utløseren for utløserventilen 1, hvilket forårsaker en aktivering av den hydrauliske nød fngjøringskrets, som frigjør de hydrauliske opererte gripeelementer i stigerørskonnektoren På grunn av den translatoriske bevegelsen av aktuatorringen 8 vil utløseren for utløserventilen 1 bh aktivert uavhengig av sin plassering langs omkretsen av navet 3, eller med andre ord, uavhengig av retningen av vinkelforskyvning a for stigerøret 2

Fig 4 illustrerer en foretrukket utløser, dannet av en ventilstamme 13 i utløserventilen 1 Ventilen 1 er en standard hydraulisk ventil, og er inkludert i nød frigjøringskretsen med hydrauliske rør 27 og 28 I fig 4 er ventilen lukket, det vil si det er ikke forbindelse mellom røret 27 og 28 Dersom ventilstammen 13 trykkes ned, åpnes ventilen, det vil si forbindelsen mellom røret 27 og 28 etableres, og nød frigjøringskretsen er aktivert

Utløserventilen 1 er plassert i en forsenkning 29 i navet 3, og ventilstammen 13 strekker seg gjennom og føres av et hull 26 i navet 3 En ventilstammeplate 30 er forbundet på toppen av ventilstammen 13 og en fjær 31 er komprimert mellom navet 3 og ventilstammeplaten 30 Fjæren 31 påtrykker derved ventilstammen 13 opp, inn i posisjonen illustrert i fig 4, hvor utløserventilen 1 er lukket Når aktuatorringen 8 er beveget ned av kamnngen 5, som angitt ovenfor, kontakter aktuatorringen 8 ventilstammeplaten 30, og trykker ventilstammeplaten 30 og ventilstammen 13 ned, hvilken åpner ventilen 1, hvilken åpner en tørste strøm i nødfrigjønngskretsen

Det er derved frembrakt en enkel mekanisk utløsermekanisme hvilken er uavhengig av enhver ytre forbindelse eller signaler, og hvilken på grunna av sin enkelthet er pålitelig Fig 1 og 2 illustrerer en utførelsesform av oppfinnelsen hvor utløsermekanismen er gjennomført med adskilte komponenter anbrakt på navet 3 Alternativt kan de hydrauliske syhndrene 6, 6' være dannet med hull i navet 3 Videre kan de tverrforbindende ledninger 12, 12' være dannet av kanaler i navet 3 På dette vis vil mekanismen være integrert i navet 3, og mekanismen vil derved være bedre beskyttet mot miljøpåkjenninger, som for eksempel fallende objekter Fig 4 illustrerer en utløser for utløserventilen hvilken er hovedsakelig integrert i navet 3, og hvilken derved er hovedsakelig beskyttet mot miljøpåkjenninger

Claims (7)

1 Utløsermekanisme for en utløserventil (1) for en hydrauliske nød frigjønngskrets for frigjøring av hydraulisk opererte gripeelementer i en stigerørskonnektor som forbinder en nedre ende av et stigerør (2) med et brønnhode på en havbunn, hvor vinkelforskyvning a av stigerøret (2) tillates av en fleksibel skjøt innbefattende en stasjonær del (3) forbundet med stigerør konnektoren med gripeelementer og en vmkelforskyvningsdel (4) festet til den nedre ende av stigerøret (2), hvilken stasjonære del (3) av den fleksible skjøt og den forskyvbare (4) av den fleksible skjøt er koaksiale når stigerøret (2) er i ikke forskjøvet posisjon, karakterisert ved at utløsermekanismen innbefatter en kamnng (5) hvilken er festet til og koaksialt med den forskyvbare del (4) av den fleksible skjøt, hydrauliske sylindere (6, 6') hvilke er festet til den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt og er parallelle med en akse av den stasjonære del (3) i den fleksible skjøt, og hvilken er arrangert i en sirkel hvilken er koaksial med den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt, gjennomgående stempelstaver (7, 7') på de hydrauliske syhndrene (6, 6'), en aktuatornng (8) mekanisk forbundet med ender av stempelstavene (7, 7') pekende mot kamnngen (5), hvor aktuatorringen (8) er derved koaksialt med den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt, hvilken aktuatornng (8) er arrangert med en klaring i forhold til kamnngen (5), hvilken kamnng (5) og aktuatornng (8) derved er parallelle med den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt og den forskyvbare del (4) av den fleksible skjøt er koaksial, stemplene (9, 9') deler de hydrauliske syhndrene (6, 6') i øvre kammeret (10, 10') og nedre kamre (11, 11'), de øvre kamrene (10, 10') er på aktuatornngsiden (8) av stemplene (9, 9'), de gjennomgående stempelstavene (7, 7') sikrer likt tverrsnittsareal i de øvre og nedre kamre, tverrforbindende ledninger (12, 12') forbinder øvre kamre (10, 10') med nedre kamre (11, 11') i motstående plasserte hydrauliske sylindere (6, 6'), en utløser (13) for utløserventilen (1) plassert på den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt, mellom den stasjonære del (3) på den fleksible skjøt og aktuatorringen (8), hvorved en vinkelforskyvning a for stigerøret (2) forårsaker en vinkelforskyvning a for kamnngen (5) når vinkelforskyvningen a for kamnngen (5) overskrider en på forhånd bestemt vinkel kontakter kamnngen (5) aktuatorringen (8) og tvinger aktuatorringen (8) mot den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt, hvilket forårsaker bevegelse av stempelstavene (7, 7') og stemplene (9, 9'), hvilket forårsaker hydraulisk strøm i de tverrforbindende ledninger (12, 12') hvilket sikrer lik bevegelse av stempler (9, 9') og stempelstaver (7, 7') i motsatt plasserte hydrauliske sylindere (6, 6'), hvor aktuatorringen (8) derved beveger translatonsk, og forårsaker en aktivering av utløseren (13) for utløserventilen (1) uavhengig av retningen av vinkelforskyvning a for stigerøret (2)

2 Utløsermekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at utløseren for utløserventilen (1) er dannet av en ventilstamme (13) for utløserventilen (1), hvilken ventilstamme når den er nedtrykket av aktuatorringen (8) åpner en opprinnelig strøm i nødfngjøringskretsen (28, 29)

3 Utløsermekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at de hydrauliske syhndrene (6, 6') er likt adskilt langs deres sirkel, og danner tre par, hvor hvert par består av to motstående plasserte hydrauliske sylindere

4 Utløsermekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at stempelstavene (7, 7') av de hydrauliske syhndrene (6, 6') er påtrykket (23) mot kamnngen (5), og tvinger derved aktuatorringen (8) mot kamnngen (5)

5 Utløsermekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at de hydrauliske syhndrene (6, 6') er dannet av hull i den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt

6 Utløsermekanisme ifølge krav 1 eller 6, karakterisert ved at de tverrforbindende ledninger (12, 12') er dannet av kanaler i den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt

7 Utløsermekanisme ifølge kravene 1 eller 6, karakterisert ved at utløseren for utløserventilen (1) er integrert i den stasjonære del (3) av den fleksible skjøt