NO319621B1

NO319621B1 - Anordning ved lubrikator

Info

Publication number: NO319621B1
Application number: NO20032457A
Authority: NO
Inventors: Olav Inderberg; Hans-Paul Carlsen
Original assignee: Fmc Kongsberg Subsea As
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2005-09-05
Also published as: NO20032457L; WO2004106695A1; US20070119595A1; GB0526458D0; NO20032457D0; GB2419621A; GB2419621B; US7549476B2

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en trykkstyringsanordning. Mer spesielt angår oppfinnelsen en kompakt trykkstyringsanordning for bruk i en undersjøisk smørestakk.

Når undersjøiske olje- og gassbrønner utbygges er det strenge krav til styringen og inneslutningen av brønnen i løpet av alle aspektene ved arbeidet, det være seg boring, produksjon eller senere intervensjon. Behovet for styring av brønntrykket har ført til krav til sikre barrierer i brønnen og/eller over bunnen, både under produksjon og under intervensjonsarbeid.

Under levetiden til brønnen kan ulike typer arbeid utføres for å øke produksjon eller for å måle forholdene i brønnen. Brønnintervensjon kan være vanskelig, ettersom eksisterende barrierer må fjernes for å få adgang inn i brønnen. Det er i de fleste land strenge regler med tanke på størrelsen og antallet barrierer som behøves for å ha kontroll på brønnen under intervensjon. For å få adgang til en aktiv brønn må en utblåsningsventil som inneholder et antall ventiler kobles til brønnen før br ønnb atrier en kan åpnes. I tillegg må et antall trykkinneslutningsanordninger sikre kontroll over brønnen under arbeidet.

En av fremgangsmåtene for å få adgang inn i en aktiv brønn er ved bruk av en smøreinnretning. Denne anvender et verktøy festet til enden av en vaier eller kabel og senkes inn i brønnen. Dette utstyret omfatter midler hvorved et smørefett kan injiseres under trykk for å tette rundt og smøre vaieren eller kabelen under heving og senking av verktøyet, derav navnet smøreinnretning.

Smøreinnretninger anvendes både på overflaten og i undersjøiske brønner. US

patent nr. 4,993,492 viser et eksempel på en overflatesmøreinnretning, mens US patent nr. 3,638,722 og internasjonal patentsøknad nr. WO 0125593 viser eksempler på undersjøiske smøreinnretninger. 1 for eksempel WO 0125593 er det vist en undersjøisk smøreinnretning som består av den tidligere nevnte utblåsningsventilen, kalt en nedre intervensjonspakke (Lower Intervention Package - LIP), et verktøyhus (eller smøreinnretningsrør) og et trykkstyringshode som omfatter en injektorsammenstilling for smørefett. Når et verktøy senkes inn i brønnen ved bruk av dette utstyret, stikkes vaieren eller kabelen gjennom trykkstyringshodet og verktøyet festet til enden av vaieren. Når hele sammenstillingen er senket ned til havbunnen føres verktøyet inn i brønnhuset mens LIP-ventilene og juletreventilene lukkes. Deretter lukkes smørefettsinjektoren rundt vaieren over verktøyet. LIP-ventilene og hovedventilen hos juletreet kan åpnes slik at verktøyet kan senkes ned i brønnen. Verktøyhuset må være av en lengde som er i stand til å holde den fulle lengden av verktøyet, og det kan være opp til 30 meter langt. Hele sammenstillingen av smøreinnretningen kan være opp til 50 meter lang.

For å sikre en større grad av sikkerhet er en utblåsningsventil i tillegg montert på toppen av verktøyhuset. En vanlig type er en kutte-/blindavstenger i kombinasjon med en (eller to) kabelavsteng(ere). Kutteavstengeren anvendes til å kutte vaieren eller kabelen i nødstilfeller. Kabelavstengeren(e) er utformet til å gripe og holde vaieren og omfatter hjelpemidler for injeksjon av smørefett, se for eksempel US 4,938,290. Hovedulempen med disse er deres store størrelse og vekt. Denne vekten montert på toppen av en (opp til) 30 meter høy søyle, utøver et stort bøyemoment på smøreinnretningen og nødvendiggjør sterkere (og derfor tyngre) verktøyhus og koblere.

En pakkboks er også vanligvis inkludert i sammenstillingen av smøreinnretningen,anbrakt over injektoren for smørefett. Pakkboksen er ment for å gripe og holde vaieren eller kabelen dersom gass lekker forbi smørefettinjektoren. Eksempler på kjente pakkbokser er vist i GB 2,214,954 og US 2,943,682.

For å redusere noe av denne vekten anvender smøreinnretningen beskrevet i WO 0125593 kun kutte-/blindavstengeren i forbindelse med en andre høytrykks pakkboks med smørefettinjeksjon, hvor pakkboksen er en erstatning for kabel a vs tenger en. Imidlertid vil en pakkboks i denne posisjonen måtte ha brønntrykk som virker på den nedre overflaten til gummisylinderen, for med dette å bidra til kreftene som holder gummien under kompresjon. Det er også høyere friksjonskrefter. Dette gjør det vanskelig å kontrollere pakkboksen skikkelig. En konsekvens har vært at det er vanskelig å gjenåpne pakkboksen, tvinge operatøren til å kutte vaieren og hente opp hele smøreinnretningen til overflaten. Dette kan være en kostbar operasjon.

Videre viser US 5,863,022 en stripper/pakkboks som også kan tjene som en utblåsningsventil. Anordningen aktiveres aksialt for å tette radielt. US 6,394,460 viser en stempelenhet for festing av stempler hos utblåsningsventiler. Den omfatter to sett stempler med mellomliggende injeksjonsport for smørefett. En ulempe ved denne anordningen er at de-to stemplene ikke ligger i hver sin boring, og heller ikke er uavhengig styrbare.

Publikasjonen GB 2,233,365 viser en subsea smøreinnretning, hvor det er anbrakt en langsgående boring anordnet for å motta en vaier eller kabel glidende gjennom denne, hvor minst to tversgående gjennomgående boringer med mellomrom krysser hovedboringen, og hvor de tversgående boringene omfatter et par med motstående avstengere.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en trykkinneslutningsanordning i stedet for pakkboksen som kan være positivt og nøyaktig balansert og som vil gi en bedre styring av gripekreftene enn eksisterende pakkbokser. Ettersom kutte-/blindavstengerfunksjonen også er innebygd i anordningen, vil det eliminere behovet for en øvre utblåsningsventil. Den er mindre og kompakt og vil derfor redusere det totale bøyemomentet på smøreinnretningen. Dette gjør det i sin tur mulig å redusere styrken og størrelsen til verktøyhuset og koblerne.

Den foreliggende oppfinnelsen utnytter på en positiv måte lukkings- og åpningsavstengere for å gripe og holde kabelen eller vaieren. Den omfatter også en kutte-/blindavstenger slik at den vil kutte vaieren eller kabelen i et nødstilfelle. Siden enheten er anbrakt i trykkstyirngshodet, det vil si over verktøyhuset, kan den indre størrelsen være relatert til vaierens diameter og ikke verktøydiameteren, som hos nåværende teknikk.

Den foreliggende oppfinnelsen angår en trykkinneslutningsanordning, omfattende et hovedhus, en første langsgående gjennomgående hovedboring anordnet for å motta en vaier eller kabel glidende gjennom denne, minst to tversgående gjennomgående boringer med mellomrom som krysser hovedboringen, hvor hver tversgående boring fører et par motstående avstengere, karakterisert ved at hovedboringen omfatter hylser.

Den foreliggende oppfinnelsen angår også en undersjøisk smøreinnretning, omfattende en utblåsningsventil, et verktøyhus og en injektorsammenstilling for smørefett, hvor injektorsammenstillingen for smørefettet omfatter en trykkinneslutningsanordning som omfatter et hovedhus, en langsgående gjennomgående hovedboring arrangert for å motta en vaier eller kabel glidende gjennom denne, minst en tversgående gjennomgående boring som krysser hovedboringen, hvor hver tversgående boring fører et par motstående avstengere, karakterisert ved at hovedboringen omfatter hylser.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkravene.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet med et foretrukket utførelseseksempel, som er et ikke-begrensende eksempel på hvordan oppfinnelsen kan anvendes, og hvor det henvises til tegningene.

Figur 1 viser en smøreinnretning av kjent type.

Figur 2 viser oppfinnelsen anvendt i trykkstyringshodet.

Figur 3 viser smørefettinjektoren.

Figur 4 viser en detalj av smørefettinjektoren.

I figur 1 er det vist en kjent type undersjøisk smøreinnretning 1. Denne består av en utblåsningsventil 2 (LIP). En frakoblingspakke 3 (Emergency Disconnect Package - EQDP) er festet til LIP. Et verktøyhus 4 for smøreinnretningen er koblet til EQDP. Verktøyhuset er i form av et rør med en lengde som vil inneholde et verktøy før den senkes ned i brønnen. Et trykkstyringshode 5 er koblet til verktøyhuset. Trykkstyringshodet omfatter smørefettinjektorer 6, en ledningsskrape 7 og en pakkboks. En øvre utblåsningsventil 8 er anbrakt på toppen av verktøyhuset 4.

Dersom oppfinnelsen anvendes på en overflatebrønn, utelates EQDP.

Figur 2 viser trykkstyringshodesammenstillingen i samsvar med oppfinnelsen. Fra bunn til topp består denne av en kobler 21 for kobling til verktøyhuset, en verktøyfangerenhet 22, trykkstyringsanordningen 30 (som vil bli beskrevet i detalj lenger ned), første 23 og andre 24 innløp for smørefett, et returløp 25 for smørefett og en kombinert øvre pakkboks og ledningsskrape 26. Henvisningstallene 27-29 henviser til rør for smørefett.

Under intervensjonsarbeid tjener denne enheten som den primære forseglingsbarrieren som hindrer hydrokarboner fra å slippe ut i miljøet. Smørefett injiseres under trykk gjennom innløpene 23 og 24, beveger seg oppover langs rørene 27-29, tetter og smører vaieren og returnerer gjennom utløpet 25. Pakkboksen anvendes kun når det er et behov for å klemme og holde vaieren på en sikker måte, som kan skje dersom hydrokarboner lekker forbi rørene for smørefett. Verktøyfangerenheten holder verktøyet under heving og senking fra overflaten til havbunnen.

I figur 3 er det vist en trykkinneslutningsanordning i samsvar med oppfinnelsen. Enheten består av et massivt hus 31 i form av en rektangulær massiv metallblokk. Huset kan ha koblingsdeler slik som flenser (ikke vist) ved hver ende for kobling av huset sammen med resten av trykkstyringshodesammenstillingen. En hovedboring 32 strekker seg gjennom lengden av huset. Hovedboringen innrettes med boringen over og under for å gi en væskebane gjennom smøreinnretningen når den sammenstilles med trykkstyringshodet.

Tilleggsboringer 33, 34, 35, 36 og 37 strekker seg på tvers gjennom huset 31. Tilleggsboringene krysser hovedboringen 31. Som vist kan boringene 37-37 være anbrakt i det samme vertikale planet som aksen til hovedboringen 31. Boringer 38 og 39 for forsyning av smørefett er også anbrakt i det samme planet som strekker seg fra siden, men som ender i munninger (kun munning 40 er vist) i hovedboringen 31. Som det kan ses av figur 3, er boringen 38 anbrakt mellom boringene 33 og 34, mens boring 39 er anbrakt mellom boringene 35 og 36.

Som et alternativ kan boringene anordnes rundt sidene av hovedhuset 31, for eksempel kan sideboringen være anbrakt vinkelrett på den neste boringen, eller boringene kan være fordelt trinnvis fra hverandre.

I hver av boringene 33-36 er det arrangert et par motstående avstengere 41, 42 (figur 4) som beveges mot hverandre på kjent måte. Hver avstenger består av en hovedsakelig sylindrisk del 43 med en glidepasning i sin boring. En stang 44 festet til den sylindriske delen 43 er ment å bli koblet til en aktuator (ikke vist) som kan boltes på huset. Et sylindrisk legeme 45 av et elastisk materiale slik som gummi, er festet til den fremre delen av delen 43 som vist i figur 4. Gummilegemet 45 har fortrinnsvis en ytre diameter slik at den vil tette mot sin boring. Gummilegemet 45 har en frontoverflate 46 med et vertikalt spor 47. Når de to avstengerne er i sin helt lukkede posisjon, vil overflatene 46 støte mot og tette mot hverandre, unntatt ved sporene 47 som vil definere en sirkulær åpning for passering av vaieren eller kabelen.

I boringen 37 er det anbrakt en kutte-/blindavstenger for kutting av vaier eller kabel

på kjent måte. Boringene 38, 39 er koblet til en pumpe (ikke vist) for forsyning av smørefett under trykk til boringen 31.

Hovedboringen 31 er foret med en indre hylse som strekker seg hele veien gjennom hovedboringen 31. Som det kan ses fra figurene 3 og 4, består hylsen av et antall mindre hylser. Den øvre hylsen 51 strekker seg fra toppen av huset 31 til den første avstengerboringen 33. Første mellomhylse 52 strekker seg mellom første 33 og andre 34 avstengerboring. Hylsen 52 kan være i to deler atskilt av et mellomrom 54 anbrakt i området ved injeksjonsboringen 38 for smørefett, som vist på figur 4, eller kan alternativt ha en munning innrettet med gjennomboringen 38 for smørefett. Den andre mellomliggende hylsen 53 strekker seg mellom den andre 34 og tredje 35 avstengerboringen. Den tredje mellomliggende hylsen (ikke vist) mellom avstengerboringene 35 og 36 er identisk med hylsen 52, mens den fjerde mellomliggende hylsen (ikke vist) mellom ventilboringene 36 og 37 er identisk med hylse 53 og den nedre hylsen (ikke vist) er identisk med den øvre hylsen 51.

Hver hylse er en glidepasning i hovedboringen 31, det vil si at hylsene er

posisjonert i boringen 31 med en svært liten klaring. Når de er montert, er hver hylse orientert i riktig vinkelposisjon og fast på stedet, for eksempel med skruer eller låser. Videre har hver hylse en indre diameter som tilsvarer den ytre diameteren til vaieren eller kabelen som anvendes, slik at vaieren har en liten klaring innenfor hylsene.

Hylsene har to funksjoner. De er utskiftbare og kan derfor tilpasses i størrelse til størrelsen på vaieren eller kabelen som anvendes for å oppnå den ønskede tette tilpasningen. Derfor kan hylsene enkelt og raskt byttes ut med andre hylser tilpasset vaierstørrelsen når en annen størrelse på kabelen eller vaieren skal anvendes.

Hylsene vil også hindre gummi på avstengerne fra å ekstrudere inn i hovedboringen

31 når den utsettes for trykk når smørefett pumpes inn i hovedboringen 31.

I bruk vil avstengerne 33-35 aktueres slik at de lukkes rundt vaieren eller kabelen

for å holde den på en sikker måte. På samme tid injiseres smørefett gjennom injeksjonsportene 38, 39 for å tette mellom vaieren og hylsen. Dersom det er nødvendig, vil kutteavstengeren 37 aktiveres for å kutte av vaieren, noe som tillater at hovedventilen i LIP og hovedventilen i juletreet lukkes.

Anvendelsen av avstengere tillater en nøyaktig styring av strammingen rundt

vaieren. Dersom det er ønskelig, kan avstengerne posisjoneres med litt redusert trykk for å tillate at vaieren trekkes gjennom avstengerne mens det opprettholdes kontroll over trykket. Dette tillater at verktøyet kan beveges til en sikrere posisjon,

for eksempel inn i verktøyhuset, mens det fremdeles opprettholdes kontroll over

brønnen. Den kontinuerlige injeksjonen av smørefett under høyt trykk gjør det mulig å styre og inneslutte brønntrykket.

I et nødstilfelle vil kutteavstengeren aktiveres for å kutte vaieren eller kabelen. Dette vil forårsake at verktøyet faller inn i brønnen og tillater at smøreinnretningen kan kobles fra og fjernes.

Claims

1. Trykkinneslutningsanordning, omfattende et hovedhus (31), en første langsgående gjennomgående hovedboring (32) anordnet for å motta en vaier eller kabel glidende gjennom denne, minst to tversgående gjennomgående boringer (33, 34) med mellomrom som krysser hovedboringen (32), hvor hver tversgående boring (33, 34) fører et par motstående avstengere (41, 42), karakterisert ved at hovedboringen (32) omfatter hylser (51, 52, 53).

2. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved å omfatte en ytterligere boring (38) anbrakt mellom de tversgående boringene (33, 34), hvor den ytterligere boringen (38) strekker seg inn i hovedboringen.

3. Anordning i samsvar med patentkrav 1, hvor hver avstenger (41, 42) omfatter en frontdel ( 45) av et elastisk materiale.

4. Anordning i samsvar med patentkrav 4, hvor frontdelen (45) omfatter et spor (47).

5. Anordning i samsvar med patentkrav 1, hvor hver avstenger (41, 42) omfatter en frontdel med en kniv for kutting av kabelen eller vaieren i hovedboringen (32).

6. Undersjøisk smøreinnretning, omfattende en utblåsningsventil (2), et verktøyhus (4) og en injektorsamrirenstilling (6) for smørefett, hvor injektorsammenstiIlingen (6) for smørefettet omfatter en trykkinneslutningsanordning som omfatter et hovedhus (31), en langsgående gjennomgående hovedboring (32) arrangert for å motta en vaier eller kabel glidende gjennom denne, minst en tversgående gjennomgående boring (33, 34) som krysser hovedboringen (32), hvor hver tversgående boring (33, 34) fører et par motstående avstengere (41, 42), karakterisert ved at hovedboringen (32) omfatter hylser (51, 52, 53).