NO323185B1 - Fremgangsmate for transportering og installering av et ekspanderbart stalror. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for transport og installering av et stålrør som angitt i innledningen i krav 1.

Et ekspanderbart, slisset stålrør er kjent fra en europeiske patentspesifikasjon EP 0643795 og et ekspanderbart, ikke-slisset eller helt rør fremstilt av et formbart stål, er kjent fra den internasjonale patentsøknad, publikasjon nr. WO 98/00626.

Disse tidligere kjente referanser beskriver at en vesentlig konisk spindel kan brukes for plastisk ekspandering av røret, slik at rørets innvendige og utvendige diameter økes.

Et generelt problem med disse og andre kjente stålrør, er at de er voluminøse og skrøpelige, langstrakte stykker som er vanskelige å transportere fra et fremstillingsanlegg til et brukersted, noe som fører til store transport- og lagringskostnader. Videre kreves det en stor mengde tilkoplinger for å frembringe en rørstreng.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte som gjør det mulig å oppnå en rimelig og effektiv transport av ekspanderbare stålrør fra et fremstillingsanlegg til et industristed hvor røret skal ekspanderes og brukes.

Det er kjent fra US patentskrift nr. 3 811 633 å fremstille et ekspanderbart rør som kan foldes sammen når det vikles på en spole for oppbevaring. Denne kjente konst-ruksjon omfatter et par parallelle, langstrakte ribber som er koplet sammen av profilerte sidevegger som så foldes flat under oppbevaring og som foldes ut når røret vikles av, slik at det dannes et generelt kvadratisk rør som verken er sylindrisk eller ekspanderbart.

Det er også kjent at slanger kan rulles for f.eks. bruk i husholdningen eller for brannslukking i en flat tilstand rundt en trommel eller i en spole. Imidlertid er slike slanger fremstilt av plastisk materiale og/eller elastomermateriale som i sin natur allerede er fleksible, slik at de lett kan flates ut, mens utflatingen av stålrør for industribruk ikke ennå har blitt utnyttet.

Følgelig vil uttrykket stålrør i denne beskrivelse utelukke en vesentlig fleksibel, ikke metallisk slange som ikke installeres, men brukes i hjemmet, hage eller for brannslukking.

Det er observert at US patentskrift 3 934 660 beskriver en fremgangsmåte for på-stedet-utforming av et brønnforingsrør hvor et elastisk metallbånd foldes i en spoleform og opprettholdt i den form ved hjelp av eksplosive bolter hvoretter det foldede foringsrør settes inn i brønnen. Foringsrøret blir så installert for å frigjøre boltene, slik at foringsrø-ret spoler seg ut og presser seg selv mot brønnveggen.

Fremgangsmåten for transport og installering av et stålrør ifølge innledningen i krav 1, er kjent fra den internasjonale patentsøknad WO98/07957. I den kjente fremgangsmåte blir et foringsrør av stål spolet opp på en flat måte rundt en trommel. Det flate foringsrør blir etter avspoling fra trommelen og før innsettelse av foringsrøret i brønnhul-let, ytterligere foldet i en nyere form for at det flate foringsrør kan bevege seg gjennom borehullet. Når det foldede og flate, nyere formede foringsrør har ankommet til sitt sted nede i brønnen hvor det skal installeres, blir det nyere formede foringsrør blåst opp til en sylindrisk form hvoretter en oppblåsbar pakning kan settes inn i foringsrøret for plastisk å deformere en del av den øvre del av foringsrøret som griper tett og tettende til en allerede installert foringsrørseksjon. Foldingen av det utflatede foringsrør til en nyere form innebærer store spenninger, og hvis foringsrøret blir flyttet gjennom en buet del av borehullet, blir foringsrøret bøyd ytterligere, noe som lett kan føre til at foringsrøret bukler seg eller brister.

Oppfinnelsen tar sikte på å overvinne problemene i forbindelse med tidligere installeringsteknikker og å tilveiebringe en installeringsfremgangsmåte som verken krever bøyning av foringsrøret til en nyere form under installeringen eller krever bruk av et metallbånd som ruller seg selv opp mot borehullet eller en annen hulromsvegg.

Ifølge oppfinnelsen løses de ovennevnte problemer ved at fremgangsmåten har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir røret før det anbringes nede i brøn-nen utflatet til en vesentlig sylindrisk eller oval form, og det således allerede utflatede rør blir ekspandert plastisk langs minst en vesentlig del av dets lengde etter at røret har blitt anbrakt på stedet hvor det skal installeres.

Det er overraskende blitt observert at de plastiske egenskaper som kreves for at stålrør kan bli tilstrekkelig fleksible for å ekspandere dem også kan brukes for å flate det ikke-ekspanderte rør under transport og deretter utflate røret på stedet hvor det skal brukes.

Det vil fremgå at transporten av flate, ikke-ekspanderte stålrør vesentlig vil redusere volumet av de transporterte rør og tilhørende transportkostnader.

Det flate, ikke-ekspanderte rør blir fortrinnsvis viklet rundt en trommel før transport av røret til stedet hvor det skal brukes og viklet av fra trommelen før utflating av røret.

Røret er passende fremstilt av et formbart stål og/eller omfatter et bestemt møns-ter med åpninger eller svake steder som åpner opp og deformeres under ekspansjonsprosessen.

Det nevnte mønster er fortrinnsvis slik at det ved motstående sider langs rørets periferi er anordnet en langsgående eller spiralformet rekke med åpninger eller svake steder som danner langsgående eller spiralformede bånd hvor rørveggen blir foldet under trinnet med flatingen av det ikke-ekspanderte rør.

Et passende rør av ovennevnte type, omfatter et forskjøvet mønster av langstrakte slisser eller svake områder som åpner opp til en vesentlig prismeform under ekspansjonsprosessen. Et slikt ekspanderbart, slisset rør er beskrevet i det europeiske patentskrift EP 0643795. Det kan observeres at uttrykket flating av røret i denne beskrivelse betyr at røret deformeres til en helt flat eller vesentlig oval form og at uttrykket utflating av røret innebærer at rørets rundhet blir øket, slik at røret oppnår en vesentlig sylindrisk eller oval form.

Eksperimenter har vist at et ekspanderbar stålrør som er forsynt med et forskjøvet mønster av delvis overlappende, aksiale slisser kan flates, slik at de motstående rørvegger berører hverandre når det flate, ikke-ekspanderte rør vikles rundt en trommel, og at det ikke-ekspanderte rør deretter kan utflates til en nær sylindrisk form.

Hvis det utflatede rør settes inn i et hulrom, så som et borehull eller korrodert rør, blir dette hulrommet overdimensjonert sammenlignet med den utvendige diameter av det ikke-ekspanderte rør, og det vil ikke være noe krav til å bringe det ikke-ekspanderte rør til en perfekt sylindrisk form. Også ekspanderingen av røret f.eks. med en konisk ekspansjonsspindel vil ikke kreve bruk av et perfekt, sylindrisk, ikke-ekspanderbart rør i ut-gangspunktet, mens den koniske spindel fremdeles vil kunne ekspandere røret til en vesentlig sylindrisk form.

Ekspanderbare, faste rør er fremstilt av et formbart stål som fortrinnsvis flates til en vesentlig oval form når det vikles rundt en trommel, mens rundheten til det ikke-ekspanderbare rør økes før ekspansjonsprosessen. Igjen vil ekspanderingen av røret ved hjelp av en ekspansjonskonus fremdeles føre til et vesentlig sylindrisk ekspandert rør.

Det vil således fremgå at flatingen av ekspanderbare rør vesentlig reduserer transport- og lagringskostnader siden oppbevaringen av rør som både er ikke-ekspandert og flatet har en synergieffekt, mens den midlertidige flatingen under transport og oppbevaring ikke har noen virkning på det ekspanderte rørs rundhet.

Det er foretrukket at røret blir utflatet ved å flytte det flatede, ikke-ekspanderte rør i en langsgående retning gjennom en kanal som omfatter en røråpning forsynt med en rekke ruller, og/eller en rørføringskanal, hvis åpning har en innvendig diameter som er vesentlig lik den utvendige diameter av det ikke-ekspanderte, utflatede rør.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er godt egnet for bruk med ekspanderbare rør som er fremstilt av formbart stål og som ved bruk settes inn i en undergrunnsbrønn eller korrodert rør og så ekspanderes til en stålforing i brønnhullet eller et eksisterende rør.

I denne beskrivelse betyr formbart stål at stålet utsettes for en større deforma-sjonsherding som følge av ekspansjonsprosessen. Fortrinnsvis er røret fremstilt av et stål av stor styrke som har en formingsevne og som har et forhold mellom flytegrense og strekkstyrke som er mindre enn 0,8 og en flytegrense på minst 275 MPa. Egnede stålty-per er dobbeltfase (DP) stål av stor styrke, lavlegering stål (HSLA) med en deforma-sjonsherdeeksponent n på minst 0,6 og helst minst 0,16.

Hvis røret skal settes inn i et rørformet hulrom, f.eks. et brønnhull eller under overflaten, eller i en rørledning over jorden, og flyttes i en sentralisert stilling gjennom hulrommet, kan røret forsynes med en rekke bue-fjær-sentraliserere som minst i den ene ende er glidbart festet til utsiden av røret og som også er flatet når det ikke-ekspanderte rør flates og som deformeres til en lav form når røret utflates.

Hvis røret er slisset og skal brukes på et sted hvor det kreves en ikke-gjennomtrengelig rørvegg, kan en ugjennomtrengelig omvikling eller elastomerhylse anordnes rundt røret for å tilveiebringe en fluidtetning.

Røret blir passende ekspandert ved hjelp av en ekspanderbar ekspansjonsspindel som settes inn i det ikke-ekspanderte, utflatede rør i sin tilbaketrukne form og som deretter ekspanderes og flyttes i en aksial retning gjennom røret under rørekspansjonsproses-sen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj ved hjelp av et eksempel og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et tredimensjonalt riss av et ekspanderbart, slisset rør hvor den øvre ende er flatet og som blir flyttet gjennom en kanal som bringer røret til en vesentlig sylindrisk form vist nederst, fig. 2 viser røret på fig. 1 under ekspansjonsprosessen, hvor en konisk ekspansjonsspindel trekkes gjennom røret, fig. 3 er et skjematisk riss fra siden av en ikke-ekspandert, ekspanderbar, konisk spindel for bruk ved ekspanderingen av det slissede rør på fig. 2, fig. 4 er et skjematisk riss fra siden av den ekspanderte, koniske spindel på fig. 3 under ekspandering av røret på fig. 2, og fig. 5 er et tredimensjonalt riss av en alternativ utførelse av en ekspanderbar spindel for bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 er det vist et ikke-ekspandert, ekspanderbart, slisset rør 1 hvor den øvre ende har blitt flatet og den nedre ende har blitt brakt til en vesentlig sylindrisk form ved hjelp av et kanalarrangement 2.

Kanalarrangementet 2 omfatter et par føringshjul 3, som har en halvrund ytterfla-te 4 som skyver røret 1 til en vesentlig sylindrisk form og en føringsring 5 med en innside av et materiale med lav friksjon, hvor ringen 5 tjener til å føre røret inn i brønnhullet 6 i et borehull som krysser en undergrunnsformasjon 7.

Røret 1 omfatter et regelmessig mønster av minst delvis overlappende, forskjøv-ne slisser 8 som har blitt skåret gjennom eller delvis gjennom veggen i røret 1 under fremstillingen. På fabrikken har røret blitt flatet ved å trekke røret inn gjennom et par valser (ikke vist) som har en vesentlig flat utside og som er anbrakt fra hverandre i en avstand som er lik omtrent tre ganger rørets 1 veggtykkelse. På fabrikken blir det flatede rør 1 viklet rundt en trommel 9 som etterpå transporteres til brønnstedet hvor røret 1 vikles ut fra trommelen 9 og deretter utflates i føringskanalarrangementet 2 og senket ned i undergrunnsbrønnen 6.

For å kunne foreta en jevn nedsenkning av det uekspanderte rør 1 inn i brønnen 6 kan en endering 17 eller neseseksjon festes til den nedre ende av det utflatede rør 1. Fortrinnsvis er enderingen 17 eller neseseksjonen fremstilt av et relativt mykt materiale, f.eks. aluminium, plast eller sement som lett deformerer og/eller brytes under ekspansjonsprosessen og som om nødvendig kan fjernes lett deretter ved hjelp av et bore- eller freseverktøy.

Den øvre ende av enderingen 17, forsynt med en rekke parallelle, aksiale slisser 18 (ikke vist) som tilsvarer slissene 8 i den nedre ende av røret 1. Fingrene 19 anordnet mellom slissene 18 og 8 i den øvre ende av enderingen 17 og den nedre ende av den nedre ende av røret 1, kan være forbundet til hverandre ved hjelp av skruer, ved liming, sveising eller slaglodding. Fingrene 19 i den øvre ende av enderingen 17 muliggjør full ekspansjon av den nedre ende av det slissede rør 1 under ekspansjonsprosessen.

Hvis også den øvre ende av røret 1 skal settes inn i brønnen 7, kan et såkalt kulegripeverktøy (ikke vist) settes inn i den øvre ende av det utflatede rør 1. Kulegripe-verktøyet er forsynt med en hylse som omslutter den øvre ende av røret 1 for å hindre ekspansjon av den øvre ende av dette når kulegripeverktøyet ekspanderes for å gripe den øvre ende av røret.

Kulegripeverktøyet kan være opphengt i den nedre ende av en heisekabel eller rørstreng som senkes inn i brønnen 7 til røret 1 har nådd stedet i brønnen 7 hvor det skal brukes. Avhengig av omstendighetene kan kulegripeverktøyet fjernes før, under, eller etter at rørekspansjonsprosessen er ferdig, som beskrevet under henvisning til fig. 2.

På fig. 2 er det vist røret 1 på fig. 1 etter at det er blitt senket ned i undergrunns-hullet 6, og mens røret 1 ekspanderes ved å trekke en ekspansjonsspindel (ikke vist) ved hjelp av et trekkrør 10 i en oppadvendt retning gjennom røret 1, som vist ved pilen 11.

Som følge av ekspansjonsprosessen åpner de forskjøvne, langstrakte slisser 8 seg opp til en vesentlig prismelignende form som vist nederst på fig. 2.

For å sentralisere det ikke-ekspanderte rør i brønnhullet 6 under dets nedsenkning og ekspandering, er det tilveiebrakt en rekke buefjærsentraliserere 12 regelmessig på utsiden av røret 1.

Hver sentraliserer 12 er festet i sin nedre ende til røret 1 ved hjelp av en bolt eller en nagle 13 og er i sin øvre ende glidbart festet til røret 1 ved hjelp av en bolt (ikke vist) som får gli gjennom en langsgående spor (ikke vist) i sentralisereren 12, slik at sentralise-rerne får flates som følge av ekspansjonsprosessen, som vist ved pilene 14, og som vist midt på side 2.

På stedet hvor inntrengningen av væske fra den omsluttende jordformasjon 7 inn i brønnen 6 skal hindres, er det anordnet en ugjennomtrengelig innpakning 15 rundt røret 1. Under ekspansjonsprosessen økes innpakningens 15 diameter og innpakningen 15 blir klemt og festet fast mellom det ekspanderte rør 1 og borehullsveggen 16.

Innpakningen 15 kan bestå av et materiale som er gjennomtrengelig eller gjort ugjennomtrengelig etter ekspansjonsprosessen ved å impregnere materialet med et har-piksmateriale som herder nede i brønnen og hvor materialet vikles rundt røret 1. Alterna-tivt kan innpakningen 15 bestå av en gummi- eller elastomerhylse som strekkes som følge av ekspansjonsprosessen, eller en plate som blir viklet eller som virker som en membran hvor mengden av overlapping reduseres som følge av ekspansjonsprosessen.

Fig. 3 og 4 viser en ekspanderbar ekspansjonsspindel 20 for bruk i ekspansjonsprosessen vist på fig. 2.

Spindelen 20 er vist på fig. 3 i sin ikke-ekspanderte form som gjør det mulig å senke spindelen ned gjennom det ikke-ekspanderte rør 1 før ekspansjonsprosessen.

Spindelen 20 omfatter en rekke fingre 21 som er anordnet i den nedre ende av trekkrøret 10, ved å skjære parallelle, aksiale slisser 22 med regelmessig avstand gjennom veggen i trekkrøret 10 mellom den nedre ende 24 av trekkrøret 10 og et perifert spor 23 som har blitt maskinelt i innsiden av trekkrøret 10.

Et konisk stempel 25 er anbrakt i den nedre ende 24 av trekkrøret 10. Stempelet 25 er opphengt i en brekkstang 26 som kan trekkes opp og ned gjennom innsiden av trekkrøret som vist ved pilen 27.

Fig. 4 viser ekspansjonsspindelen på fig. 3 i sin ekspanderte form etter at det koniske stempel 25 har blitt trukket opp ved hjelp av trekkstangen 26.

Det koniske stempels 25 oppoverbevegelse har fått fmgrene 21 til å bøye seg utover hvor området med redusert rørveggtykkelse som omslutter sporet 23, virker som et hengsel.

Rørveggen som omslutter sporet 23 blir plastisk deformert av det koniske stempels 25 oppoverbevegelse, slik at når stempelet 25 skyves nedover gjennom trekkrøret 10 ved slutten av ekspansjonsprosessen, kan fingrene 21 skyves tilbake plastisk når en hindring møtes i deres langsgående innretning som vist på fig. 3.

Fig. 5 viser en alternativ konfigurasjon av en ekspansjonsspindel, hvor en rekke armer 30 er festet til den nedre ende av et trekkrør 31 ved hjelp av hengsler 32.

En andre rekke armer 33 er festet ved hjelp av en rekke hengsler 34 til en endering35.

Armene 30 og 33 er glidbart anordnet rundt en innvendig konus 36.

Armene 32 og 33 kan skyves ut som vist til den ekspanderte stilling, ved å trekke enderingen 35 og konusen 36 med forskjellig hastighet mot den nedre ende av trekkrøret 31 ved å trekke en stang 36 opp gjennom røret 31.

Armene 32 og 33 kan trekkes tilbake til en strukket konfigurasjon ved å skyve stangen 36 ned gjennom trekkrøret 31 som får de frie ender av armene 30 og 33 til å gli tilbake mot spissen av konusen 36.

De ekspanderbare og tilbaketrekningsbare ekspansjonsspindlene vist på fig. 3, 4 og 5 er især egnet for ekspandering av slissede rør 1 som har blitt flatet under transport og lagring, siden det ikke flatede rør ikke behøver å være helt rundt for å senke spindelen gjennom det ikke-ekspanderte rør, og det blir tilstrekkelig klaring igjen for at den ikke-ekspanderte spindel kan senkes ned til bunnen av det ikke-ekspanderte rør.

Eksperimenter har vist at fremgangsmåten med å flate et rør under transport og oppbevaring og etterpå utflate og ekspandere røret ikke bare kan brukes med slissede rør som vist på fig. 1 og 2, også med ikke-slissede rør, forutsatt at flatingen med ikke-slissede rør fortrinnsvis begrenses slik at rørene har en vesentlig oval form når det vikles rundt en trommel og flatet til omtrent seks ganger rørenes veggtykkelse.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for transport og installering av et stålrør (1), omfattende: flating av et rør (1), transport av det flatede rør (1) til stedet (6) hvor røret (1) skal installeres, og utflating av røret (1), karakterisert ved at røret før anbringelse nede i brønnen, blir utflatet, og at røret (1) ekspanderes plastisk langs minst en vesentlig del av dets lengde etter at røret (1) har blitt anbrakt på stedet (6).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det flatede, ikke-ekspanderte rør (1) vikles rundt en trommel (9) før transport av røret (1) til stedet (6) og vikles fra trommelen (9) før utflating av røret (1).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ikke-ekspanderte rør (1) omfatter et bestemt mønster av åpninger eller svake punkter (8) som åpner opp og blir deformert under ekspansjonsprosessen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at mønsteret er slik at det på motstående sider langs rørets periferi er anordnet langsgående eller spiralformede rekker med åpninger eller svake punkter (8) som danner et langsgående eller spiralformet bånd hvor rørveggen foldes under trinnet med flating av det ikke-ekspanderte rør (1).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at røret (1) omfatter et for-skjøvet mønster av langstrakte åpninger (8) eller langstrakte, svake områder som åpner opp til et vesentlig prismeformet utseende under ekspansjonsprosessen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at røret (1) blir utflatet ved å bevege røret inn i et kanalarrangement (2).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at kanalarrangementet (2) omfatter en røråpning som er dannet av en rekke valser (3) og/eller rørføringskanal (5), hvis åpning har en innvendig diameter som er vesentlig lik det ikke-ekspanderte, utflatede rørs (1) utvendige diameter.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at røret i dets utflatede, ikke-ekspanderte og vesentlige sylindriske eller ovale form settes inn i et undergrunnshull eller annet hulrom (6) og ekspanderes langs innsiden (16) av hulrommet (6) for å danne en rørforing i hulrommet (6).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at røret (1) er et oljefeltrør fremstilt av et formbart stål.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at røret er forsynt med en rekke buefjærsentraliserere (12) som minst i den ene ende er glidbart festet til utsiden av røret og hvis sentraliserere (12) også er flatet når det ikke-ekspanderte rør (1) blir flatet og som deformeres til en buet form når røret (1) blir utflatet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at røret (1) er et slisset rør for bruk i et undergrunnshull (6) og er forsynt med en ugjennomtrengelig omvikling (15) på steder hvor det er påkrevet med et ugjennomtrengelig, ekspanderbart rør (1).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den ugjennomtrengelige omvikling (15) består av en deformerbar gummihylse og/eller opprullet plate av et ugjennomtrengelig materiale eller et materiale som er gjort ugjennomtrengelig på stedet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at røret ekspanderes ved hjelp av en ekspanderbar ekspansjonsspindel (20, 30-36) som settes inn i det ikke-ekspanderte, utflatede rør i sin tilbaketrukne form og deretter ekspanderes og beveges i en aksial retning gjennom røret (1) under ekspansjonsprosessen.