NO317672B1 - Undersjoisk ventiltre - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår undersjøiske ventiltrær.

Vanligvis utføres brønntesting ved hjelp av et ettiøps ledningsrør for å transportere produksjonsfluider mellom brønnhodet ved slamledningen og ventiltreet/strømningshodet ved overflaten. Forskjellige instanser krever etablering av to barrierer mellom reservoaret og miljøet. Et undersjøisk testventiltre med ett løp brukes for å underlette trykk-kontrollen. Dette testtre har to separate ventiler som gir de nødvendige sperrer i strømningsbanen for produksjonsfluidet for å kunne sperre av brønnen. Den primære ringromsbarriere er produksjonspakningen, og den sekundære ringromsbarriere er tilveiebrakt av rørventiler i boresikringen (BOP) som tetter mot stigerøret med ett løp. Adgang til ringrommet mellom produksjonsrøret og produksjonsforingsrøret, er nødvendig for å kunne overvåke ring-romstrykket og eventuelt justere dette. I vanlige systemer er ringromsstrømningsbanen vertikal opp til isolasjonspunktet hvor BOP-stabelen tetter mot stigerøret. Den vertikale kanal for ringromsfluidet er blokkert ved den tidligere nevnte tetning, og fluidposisjonen til overflaten skjer via en hydraulisk aktivert ventil i BOP-systemet inn i eksterne strupe- eller blokkeringsledninger som er festet til BOP-stabelen og stigerøret.

US patentskrift 4 784 225, beskriver en brønnventil for regulering av brønnfluider som strømmer i rør og ringrom. Denne konstruksjon er ikke et undersjøisk ventiltre og virker ikke som et slikt. Fra den kjente teknikk på området skal det videre vises til GB 2 267 920, EP A2 671 548 og GB 2 184 508.

Det er ønskelig å tilveiebringe et forbedret undersjøisk ventiltre som unngår behovet for en kostbar ventiltrekonstruksjon eller en BOP-stabel over ventiltreet for å tilveiebringe ringromsbarrierer.

Dette oppnås ved å bruke et testventiltre med to løp som et enkelt ventiltre, hvorved det undersjøiske ventiltre tilveiebringer både en strømningsbane for produksjonsfluider og en ringromsbane med de nødvendige sperrer.

Det undersjøiske ventiltre med to løp har to kuleventiler i produksjonsfhiidbanen og en eller flere kuleventiler i ringromsstrømningsbanen og oppfyller derved de nødvendige sikkerhetskrav.

Det forenklede undersjøiske ventiltre omfatter tre hovedkomponenter: en brønnhodekopling, en ventilblokk koplet til brønnhodekoplingen og ventiltrekapsel koplet til toppen av ventilblokken. Ventilblokken for det undersjøiske ventiltre oppnås ved å feste og tette det to-løps undersjøiske kompletteringsventiltre til innsiden av et sylindrisk hus. I den nedre ende er huset festet til den undersjøiske brønnhodekopling slik at sammenstillingen kan festes til et undersjøisk brønnhode og er forsynt med en passende brønnhodeprofil øverst for feste av en utvendig ventiltrekapsel som muliggjør feste av strømningsledningen og styrekabelen til treet.

Overstyringsenheter med ROV (fjernstyrt undervannsfarkost) er koplet til hver ventilmekanisme, slik at hver ventil kan aktiveres mellom en åpen og lukket stilling av en ROV.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et undersjøisk ventiltre omfattende:

en brønnhodetilkopling,

ventilblokk koplet til brønnhodekoplingen og til en ventiltrekapsel,

idet ventilblokken består med et hus med generelt sylindrisk form som danner et generelt sylindrisk indre og et undersjøisk kompletteringstre med to løp anbrakt i huset, idet kompletteringstreet har en hovedproduksjonsboring og en ringromboring vesentlig parallelt med produksjonsboringen, idet ringromboringen og hovedboringen strekker seg fra den ene ende av kompletteirngstreet til den andre, hvor minst to ventiler er anbrakt i serie i hovedboringen og minst en ventil er anbrakt i ringromboringen idet hver ventil kan aktiveres for å flytte seg mellom en åpen og en lukket stilling for å tillate fluidkommunikasjon gjennom de respektive boringer eller å tette boringene, kjennetegnet ved en ventiltrekapsel som kan koples til den øvre ende av huset ved hjelp av en øvre kopling, idet den øvre kopling omfatter kommunikasjonsanordning for å underlette kommunikasjonen til ringromboringen og produksjonsboringen for å tillate kommunikasjon og regulering av forskjellige operasjoner, og en ROV-overstyirngsanordning er koplet til kommunika-sjonsanordningen, slik at ROV kan overstyre normal ventilregulering av ventilelementene for å flytte elementene mellom en åpen og lukket stilling.

Fortrinnsvis er det undersjøiske ventiltre et undersjøisk testtre med to løp (SSTT) med to kuleventiler anbrakt i hovedboringen med mellomliggende rom langs boringens lengde, og to kuleventiler anbrakt i ringromboringen og anbrakt med mellomrom langs boringens lengde.

Fortrinnsvis har det undersjøiske ventiltre, fire ROV-overstyringsenheter anbrakt rundt treet, idet hver ROV-enhet er koplet til en respektiv ventil for overstyring av den normale, hydrauliske ventiloperasjon og aktivering av ventilen for flytting mellom en åpen og lukket stilling. Hver ROV-overstyringsenhet omfatter en dreibar aksel koplet til en pinjong som griper inn i en tannstang som i sin tur er koplet til et ringformet eller aksialt segment som bærer en tapp som griper inn i ventilbetjeningsmekanismen, og når akselen dreies av ROV, driver pinjongen tannstangen og ringsegmentet aksialt for å tvinge tappen til å drive ventilen til en låst, åpen stilling. Når akselen dreies i motsatt retning vil ventilen gå tilbake til lukket stilling.

Installasjonsrfemgangsmåten for det forenklede undersjøiske kompletteringstre er lik den som brukes for å kjøre konvensjonelle undersjøiske systemer med to løp. I forbindelse med det undersjøiske testtre med to løp, kreves det særlig et stigerør med to løp for installasjon av rørhengeren inn i det undersjøiske brønnhode for derved å tilveiebringe to uavhengige ledninger for utnytting av de kabelinstallerte barrierer i produksjons- og ring-romsstrømningsbanene. For bruk på dypt vann hvor det finnes gass, kan det være nødvendig å kjøre en sperreventil i strengen umiddelbart over det undersjøiske testtre for å hindre plutselig frigjøring av høytrykksgass inn i stigerøret med risiko for at stigerøret bryter sammen, i tilfelle av en nødfrakopling av den nedre stigerørspakning (LMRP) fra BOP-stabelen. Når kabelpluggen er blitt installert og testet, innhentes BOP-stabelen, hvoretter treet kjøres. Normalt kjøres det undersjøiske kompletteringstre på et stigerør med to løp inkludert en hurtig frakoplingspakning som tilveiebringer de nødvendige ledningsrør for innhenting av kabelplugger og som også kan brukes ved behov for nødfrakoplinger.

Den øvre del av trehuset av har en brønnhodekopling på 47,63 cm. Dette gjør at treet kan kjøres ved bruk av en del av eller alle LMRP i forbindelse med det doble intervensjonssystem, som beskrevet i GB patentsøknad nr. 9514510.8, som omfatter en sikkerhetspakning, en nødfrakoplingspakning, en passende mengde koplinger for to-løps stigerøret, en smøreventil, en strekkskjøt, en foret slitasjeskjøt ved overgangen mot dreiebord, et overflateventiltre med adapterskjøt og passende reguleringer, kraftforsyninger, paneler og kabler. Det vil fremgå at smøreventilen gjør det unødvendig å bruke en smørestabel over overflatetreet.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt gjennom et forenklet, undersjøisk ventiltre som bruker et undersjøisk testtre i forbindelse med en utførelse av oppfinnelsen, fig. 2 er et planriss av ventiltreet på fig. 1 med to løp som viser fire ROV-overstyringsenheter, fig. 3 er et forstørret riss av den øvre del av fig. 1 og viser i detalj en ROV-overstyringsmekanisme som brukes for å styre ventilen i det undersjøiske ventiltre, og fig. 4 er et snittriss etter linjen 4-4 på fig. 3 som viser overgangsporten og kuleventilen for forbindelse mellom produksjonsboringen og ringromboringen.

På fig. 1 i tegningene vises et forenklet undersjøisk ventiltre som gjør bruk av det undersjøiske kompletteirngstre. Ventiltreet 10 består av en brønnhodetilkopling 12, et sylindrisk hus 14 koplet til brønnhodekoplingen 12 og en ventiltrekapsel 16 som er koplet til toppen av det sylindriske hus 14. På tegningen vil det fremgå at den undersjøiske brønn-hodekopling 12 er koplet til et undersjøisk brønnhode 18 på 47,63 cm ved hjelp av en standard kamring og kloforbindelse. Likeledes er ventiltrekapselen 16 koplet til toppen av huset 14 ved hjelp av en liknende mekanisme.

Et undersjøisk kompletteirngstesttre 20 er anbrakt i huset 14 som vist. Kompletteringstreet er vesentlig likt det som er beskrevet i patentsøknad GB 9509547.7, og som er blitt brukt på feltet. Det undersjøiske kompletteringstre har en hovedproduksjonsboring 22 (for eksempel 12,70 cm) og en ringromboring 24 (for eksempel (5,08 cm). To kuleventiler 26 og 28 er anbrakt i serie i hovedproduksjonsboringen og en enkelt, mindre kuleventil 30 er anbrakt i ringromboringen. Kuleventilene kan betjenes hydraulisk, som vil bli beskrevet, og av et ROV-overstyirngssystem for å åpne og stenge og derved tette produksjons- og ringromboringene etter behov for å tilveiebringe kommunikasjon gjennom boringene eller' for å tette boringene og underlette forskjellige operasjoner som skal utføres i reservoaret.

Det vil fremgå at det i brønnhodet 18 er anbrakt et eget røroppheng 34. Det under-sjøiske kompletteirngstesttre 20 har en adapter 36 som kopler produksjons- og ringromboringene til røropphenget for derved å tilveiebringe kontinuerlig forbindelse mellom produksjonsboringen og ringromboringen når ringromboringen er separert fra produksjonsboringen. En liknende adapter 37 er anbrakt i den øvre ende av det undersjøiske kompletteringstre 20.

Ventiltrekapselen 16 er festet til huset 14 ved hjelp av den øvre tilkopling som er vesentlig identisk med brønnhodekoplingen 12 og som omfatter adaptere 36 for å motta kommunikasjonsledningene 38 for kontroller, kjemikalieinnsprøytning, ringromsovervåking og produksjons-/injiseringsfluider. Dette underletter også tilkopling av den bøyelige strømningsledning og styreledning (ikke vist for tydelighets skyld) til huset 14.

Som det best fremgår av fig. 2 har adapteren 36 fire ROV-ventiloverstyringsenheter 46 anbrakt med 90° mellomrom rundt treet for ROV-overstyringsregulering av hver ventil 26,28 og 30.

På fig. 3 er det vist et snitt gjennom en av ROV-overstyirngsenhetene 46. Bare én vil bli beskrevet i detalj, men det vil fremgå at betjeningsmekanismen er den samme i hvert tilfelle. Overstyringsenheten 46 består av et hus 48 for en dreibar aksel festet til kommunika-sjonsanordningen 36 og mottar en dreibar aksel 50, som hviler i lagre 52. Akselen 50 er koplet til en pinjong 54 som griper inn i en innvendig tannstang 56 som er formet i en slisse 58 i et ringformet segment 60 som strekker seg delvis rundt det ringformede kammeret 62. Et ringformet segment er tilknyttet hver ROV-overstyringsenhet 46 og hver av de respektive ventiler med segmenter av forskjellig lengde, som vil bli beskrevet, for å betjene sin respektive ventilmekanisme. Den øvre del av det ringformede segment holdes i trekapselen ved hjelp av en slisse og tapp (ikke vist) som muliggjør begrenset aksial bevegelse av segmentet i det ringformede kammer 62. Den nedre del av ringsegmentet 60 er i inngrep med en tapp 64 som passerer gjennom en slisse 66 i en hylse 70 som omslutter ventilen 28. Når en ROV er innkoplet med enheten 46 og dreier drivakselen 50, vil den dreie pinjongen 54 som får tannstangen 56 og segmentet 60 til å bevege seg nedover i det ringformede kammer 62. Dette tvinger tappen 64 til å bevege seg ned inn i slissen 66 og tvinger den kuleopererende mekanisme nedover mot spiralfjæren 72 og beveger kuleelementet 74 90° ved hjelp av en kamvirkning, inn i en låst, åpen stilling. For å frigjøre ventilen og returnere den til lukket stilling, vist på fig. 2, blir dreiningen av akselen 50 ganske enkelt reversert.

Det vil fremgå at ringsegmentene må ha passende lengde, slik at tappene i bunnen griper inn i mekanismen for ventilene 26 og 30. Det vil fremgå at ROV-overstyirngsenheten er omsluttet av en ROV-ramme (ikke vist av klarhetsgrunner) for å motta ROV for å underlette inngrep med enhetene 46, og rammen identifiserer de enkelte ROV-enheter for hver ventil i hovedboringen og ringromboringen.

Forskjellige modifikasjoner kan utføres i den ovennevnte utførelse uten at oppfin-nelsens omfang fravikes. For eksempel vil det fremgå at ventilen i det undersjøiske komplet-teringstesttre innenfor ventiltreet, kan erstattes av klaffventiler, pluggventiler eller liknende, og i tillegg kan en enkelt ventil plasseres i ringromboringen i testtreet, og idet den primære ringromtetningen blir produksjonspakningen for ventiltreet.

Dessuten kan to ventilrekker brukes i ringromboringen for å tilveiebringe en sekundær ringbarriere i pakningen ned i brønnen. I dette tilfelle kan det undersjøiske testtre være litt lengre for å passe til en andre ventil i ringromboringen.

Som vist på fig. 4 kan i tillegg større eller mindre boringer knyttes sammen via en kryssport 22 og isoleres av en ekstra kuleventil 82 for å tilveiebringe kommunikasjon mellom boringene for å tillate passasje av slukkefluider for brønnslukkingsoperasjoner. Typisk kan dette oppnås ved å plassere krysspotrventilen 82 i trekapselen 16 og sirkulere brønnslukkevæske fra stigerøret eller en separat tilkoplet serviceledning i tilfelle strømningsbanen gjennom produksjons veien er ugunstig eller utilgjengelig. Kryssportven-tilen kan i så fall anbringes i hovedventilblokken eller testtreet 20.

Den viktigste fordel med oppfinnelsen er at ventiltreets funksjon kan utføres ved å bruke et undersjøisk testtre med to løp som tilveiebringer en egen produksjonsboring og en ringromboring og som tilveiebringer de nødvendige barrierer i produksjonsboringen og ringromboringens strørnningsbaner, og således minimerer installasjonstiden og følgelig kostnader, og som i tillegg er relativt lette å regulere. I tillegg gir ROV-overstyirngsenhetene uavhengig ROV-betjening av hver ventil i samsvar med reguleringsbestemmelsene.

Claims (7)

1. Undersjøisk ventiltre omfattende: en brønnhodekopling (12), ventilblokk koplet til brønnhodekoplingen og en ventiltrekapsel (16), idet ventilblokken består av et hus (14) med generelt sylindrisk form som danner et generelt sylindrisk indre og et undersjøisk kompletteringstre (20) med to løp anbrakt i huset (14), idet det undersjøiske kompletteringstre har en hovedproduksjonsboring (22) og en ringromboring (24) idet vesentlige parallelt med hovedproduksjonsboringen (22), idet ringromboringen og hovedboringen (22) strekker seg fra den ene ende av kompletteringstreet (20) til den andre, hvor minst to ventiler (26, 28) er anbrakt i serie i hovedboringen (22) og minst en ventil er anbrakt i ringromboringen (24), idet hver ventil kan aktiveres for å flytte seg mellom en åpen og en lukket stilling for å tillate fluidkommunikasjon gjennom de respektive boringer eller å tette boringene, karakterisert ved en ventiltrekapsel (16) som kan koples til den øvre ende av huset (14) ved hjelp av en øvre kopling, idet den øvre kopling omfatter kommunikasjonsanordning (36) for å underlette kommunikasjonen til ringromboringen (24) og produksjonsboringen (22) for å tillate kommunikasjon og regulering av de forskjellige operasjoner, og en ROV-overstyirngsanordning (46) er koplet til kommunika-sjonsanordningen (36), slik at ROV kan overstyre normal ventilregulering av ventilelementene for å flytte elementene mellom en åpen og lukket stilling.

2. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 1, karakterisert ved at det undersjøiske ventiltre er et undersjøisk testtre med to løp (SSTT) med to kuleventiler anbrakt i hovedboringen med mellomrom langs boringens lengde og to kuleventiler anbrakt i ringromboringen (24) og anbrakt med mellomrom langs boringess lengde.

3. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilene er valgt blant kuleventiler, klaffVentiler og pluggventiler.

4. Undersjøisk ventiltre ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at hovedproduksjonsboringen (22) er koplet til ringromboringen ved hjelp av en kryssport, idet kryssporten har en ventil (82) plassert deri for å tilveiebringe kommunikasjon mellom boringene for å tillate passasje av fluider for brønnslukkingsoperasjoner.

5. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 4, karakterisert ved at kryssventilen (82) er plassert i trekapselen (16).

6. Undersjøisk ventiltre ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det har fire ROV-overstyirngsenheter (46) anbrakt rundt treet, idet hver ROV-enhet er koplet til en respektiv ventil for overstyring av den normale, hydrauliske ventiloperasjon og aktivering av ventilen for flytting mellom en åpen og lukket stilling.

7. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 6, karakterisert ved at hver ROV-overstyringsenhet omfatter en dreibar aksel (50) koplet til en pinjong (54) som griper inn i en tannstang (56) som i sin tur er koplet til et ringformet eller aksialt segment (60) som bærer en tapp (64) som griper inn i ventilbetjeningsmekanismen (28), og når akselen dreies av ROV, driver pinjongen tannstangen og ringsegmentet aksialt for å tvinge tappen til å drive ventilen til en låst, åpen stilling.