NO325339B1 - Hoytrykks Vortex vaskesystem for BOP,Riser, bronn og bronnsikringsutstyr samt knyttet til bruk under sementering og nedihulls operasjoner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et høytrykks vaskesystem for ut-blåsningssikringsventiler, BOP, og stigerørspakker ved boring og ferdigstillelse av en brønn for produksjon. Rengjøringen foregår ved at væske med høyt trykk pumpes ned borestrengen (drill pipe DP) og inn i verktøyet.

Liknende teknikk fremgår for eksempel fra US 6 302 201 som viser en anordning og fremgangsmåte for vasking av undersjøisk borerigg utstyr. Denne publikasjonen beskriver en anordning med mange likhetstrekk med den foreliggende oppfinnelsen. Fra publikasjonen fremgår det anordninger og metoder for fjærning av størknet boreslam, borkaks, jernspon, sedimenter, og andre borerester og partikler som er kommet opp fra brønnen, fra de innvendige overflatene av utstyr brukt under boring av onshore og offshore brønner.

Boreslam inneholder ofte forskjellige elementer slik som gelmidler og kjemi-kalier nødvendig for å styre egenskaper innenfor ønskede grenser. Slik boreslam i tillegg til borkaks og andre rester samles opp og akkumuleres innvendig i elemen-tene som benyttes, og dette kan forringe forskjellige prosesser betydelig. Følgelig finnes det forskjellig utstyr for vasking av boreutstyr som eksempelvis vist i US 6 302 201. Fra denne publikasjonen fremgår det et vaskeverktøy med hoved-sakelig sylindrisk fasong og som har et sentralt verktøylegeme. Verktøyet har en innvendig overflate som definerer en sentral langsgående boring som strekker seg langs hele verktøyets lengde. Verktøyet innehar et flertall dyser eller porter som strekker seg gjennom verktøylegemet som danner kommunikasjon mellom den langsgående boringen og brønnboringen som skal vaskes eller renses. Dysene er fortrinnsvis vinklet i en retning normalt på verktøylegemets langsgående akse, og følgelig er dysene rettet radielt utover fra den sentrale langsgående boringen av verktøylegemet.

Fra US 5 195 589 fremgår det et vaskeverktøy som er fritt opplagret i en wire, med et dysehus konsentrisk plassert rundt en aksling og roterbart montert til akslingen ved hjelp av aksiallagre og bærelage.

Fra US 4 518 041 fremgår det et vaskeverktøy som er innfestet i et kveilrør. En ytre hylse/et ytre legeme roterer ved at vinklede dyser skaper et rotasjonsmo-ment fra impulskraften av de vinklede dysene. Dette momentet skal dreie verktøy-et om en sentral akse.

Ved dysekonfigurasjoner der dysene er vinklet radielt eller vaskeverktøyet roterer i hovedsak i stedet for væskesøylen, vil imidlertid energien fra dysene raskt avta, og følgelig vedrører den foreliggende oppfinnelse et høytrykks vaskesystem der energien i vaskemediet ivaretas eller opprettholdes bedre.

Dette oppnås med et vaskeverktøy og en fremgangsmåte som angitt i det selvstendig krav og som definerer et vaskeverktøy for rensing av offshore-boreutstyr. Verktøyet i henhold til oppfinnelsen benytter et Vortex prinsipp der energien i en væskestrøm bevares lengre ved at væskestrømmen påføres en tangentiell bevegelseskomponent slik at en væskesøyle settes i rotasjon.

Vaskeverktøyet omfatter et langstrakt rørformet legeme med en øvre ende, en nedre ende og en sentral langsgående boring plassert derigjennom. Den sentrale boringen strekker seg fra den øvre enden for tilknytning til en kilde for tilførsel av væske under høyt trykk. Det langstrakte rørformede legeme har minst én vaskeport som strekker seg gjennom det langstrakte rørformede legeme. Vaskeporten er utformet med en dyse. En standard rørtilkopling i topp er tilpasset for fast innfesting av vaskeverktøyet til en borestreng slik at verktøyet ikke kan rotere i forhold til borestrengen. Dysen på den minst ene vaskeporten er en vortex dyse tilpasset for å skape en rotasjon i en væskesøyle som omgir vaskeverktøyet slik at det dannes en sirkulær strøm i det som skal vaskes.

Verktøyet kan være konstruert for fri gjennomstrømning, og kan ha en dynamisk lukkeventil i sin ende i en avstand fra tilførselsenden og kan tillate at en utblåsningssikrings avstengningsventiler lukkes rundt verktøyet uten at dette fører til skade av verktøyet.

Verktøyet kan omfatte en kurv for oppsamling av utvaskede partikler, idet kurven kan være tilpasset for å passe inn i et profil og kan være utstyrt med en svivel for at verktøyet over kurven skal kunne rotere fritt.

Vortex dysen kan gå ut med en tangentiell vinkel fra boringen i senter av verktøyet.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører således et høytrykks vaskesystem for å rengjøre brønn, utblåsningssikringer og tilhørende stigerørspakker. Rengjø-ring foregår ved at væske ved høyt trykk pumpes ned borestrengen DP og inn i verktøyet.

I verktøyet vil væsken strømme ut gjennom spesiallagede dyser som skaper en vortex effekt i hulrommet mellom verktøy og innerdiameteren i den omtalte BOP og riser. Oppsamlingskurven i bunn av verktøyet sikrer at urenheter som blir fjernet blir samlet opp og ikke faller ned i olje/gassbrønnen. Verktøyet lander i en kjent profil i brønnhodet og kan fritt roteres fra overflaten. Opplagringen kan eksempelvis være et glidelager over en landering.

Kort beskrivelse av de vedlagte figurer:

Figur 1 viser et verktøy i henhold til oppfinnelsen plassert i en utblåsnings-sikring; og Figur 2 viser et tverrsnitt av verktøyet i henhold til oppfinnelsen med et tverrsnitt gjennom en dyse, slik at dysens vinkel i forhold til verktøyet fremgår.

Detaljert beskrivelse av den foreliggende oppfinnelse med henvisning til de vedlagte figurer.

Figur 1 viser et høytrykks vaskesystem for å rengjøre utblåsningssikrings-ventiler og tilhørende stigerørspakke eller lignende utstyr. Vaskesystemet omfatter (fra toppen og nedover) en forbindelse 1, for eksempel en gjenget muffeforbindel-se vanlig brukt på fagområdet til borestrengen.

Et antall dyser 2 er vist i figur 2 plassert med en tangentiell vinkel 19 på verktøyet i gitte avstander for å gi maksimal vaskeeffekt. Fra figuren fremgår det seks dyser 2. Verktøyet 3 er vist ustyrt med et lager 4 hvor verktøyet 3 fritt kan rotere over en oppsamlingskurv 5 hvor utvaskede partikler samles opp. Oppsamlingskurven 5 har en perforert bunn 6 slik at væsken kan flomme fritt under nedset-ting. Over lageret 4 er det installert en lukkeventil 8 som stenger ved at man setter på væsketrykk fra en rigg. I bunnen av verktøyet er det vist en tappforbindelse til en borestreng. Verktøyet kan for eksempel ha en diameter på 14cm (5<1>/2"). Diameter på verktøyet kan ha fra 7,62 cm (3") til 38,1 cm (15") ytre diameter. Ventilen 8 kan være en flottørventil, og en landingsring 7 kan være plassert på oppsamlingskurven 5 under svivelforbindelsen 4. Fra figuren 1 fremgår det videre et øvre ringrom 10, et nedre ringrom 11, en kutteventil 12, et øvre omslutningshode 13, et midtre omslutningshode 14 og tre røromslutningsventiler 15. Videre fremgår et brønnhode 16 med en deri plassert slitasjebøssing 17.

I figur 2 er dyse 2 vist med en utbyttbar dyse i et materiale fra stor til ekstrem slitestyrke for å unngå utvasking, erosjon fra væsken som pumpes inn i verk-tøyet via borestrengen. Væsken kan typisk bestå av brine, vann/sjøvann, sement, oljebasert eller vannbasert borevæske, med mindre eller stort innhold av slitasje-partikler fra vektmaterialer og fra leire og bergformasjonene som det har vært bo-ret i. Materialvalgene for dysene, og delene som inngår i dysesammenstillingen, kan typisk være utfellingsherdbare superlegeringer av typen wolframkarbid eller titankarbid i matriks av nikkel eller kobolt eller andre materialer som har fra god til ekstrem motstand mot slitasje.

Figur 2 viser et tverrsnitt (snitt AA på verktøyet 3) av verktøyet i henhold til oppfinnelsen, der tverrsnittet er tatt gjennom en dyse. Den viste dysen er en vortex boringsdyse i et materiale med stor slitestyrke og gode fasthetsegenskaper for eksempel wolframkarbid som passer i utblåsningssikringens hulrom. Fra figur 2 fremgår det tydelig hvordan dysen går ut med en tangentiell vinkel 19 fra boringen i senter av verktøyet slik at verktøyet danner en vortex strømning eller en sirkulær strøm i det som skal vaskes illustrert i figur 1. Den tangentielie vinkelen 19, som defineres som vinkelen fra radiell retning, kan typisk være fra 10 til 85 grader. Dysens vinkel i forhold til verktøyets utvendige flate fremgår også.

Verktøyet kan ha standard rørtilkoplinger i topp og bunn for eksempel (fra 5,1 cm (2") til 29,9 cm (11 %")) eksempel 11,4 cm (4 %") IF, 14cm (5 1/2") FH, 16,8 cm (6 5/8") Reg. eller en hvilken som helst annen forbindelse. Verktøyet 3 er konstruert for fri gjennomstrømning og lukkeventilen 8 i bunnen kan være en dynamisk lukkeventil (float) og kan akseptere at BOP-avstengningsventiler lukkes rundt verktøyet uten at det fører til skader. Dersom verktøyet 3 benyttes uten gjennomstrømning og i enden av borestrengen, monteres det en blind sub 9 i enden.

Verktøyet kan ha et arbeidstrykk for eksempel opp til 690 bar.

Claims (4)

1. Vaskeverktøy (3) for rensing av brønn og onshore/offshore-boreutstyr med et langstrakt rørformet legeme med en øvre ende, en nedre ende og en sentral langsgående boring plassert derigjennom, hvori den sentrale boringen strekker seg fra den øvre enden for tilknytning til en kilde for tilførsel av væske under høyt trykk, og hvor det langstrakte rørformede legeme har minst én vaskeport som strekker seg gjennom det langstrakte rørformede legeme, idet vaskeporten er utformet med en dyse (2), karakterisert veden standard rørtilkopling (1) i topp tilpasset for fast innfesting av vaskeverktøyet (3) til en borestreng slik at verktøyet (3) ikke kan rotere i forhold til borestrengen og at dysen (2) på den minst ene vaskeporten er en vortex dyse (2) tilpasset for å skape en rotasjon i en væskesøyle som omgir vas-keverktøyet (3) slik at det dannes en sirkulær strøm i det som skal vaskes.

2. Verktøy i henhold til krav 1 hvori, verktøyet (3) er konstruert for fri gjennomstrømning, og har en dynamisk lukkeventil (8) i sin ende i en avstand fra tilførselsenden og kan tillate at en utblåsningssikrings (9) avstengningsventiler (12) lukkes rundt verktøyet (3) uten at dette fører til skade av verktøyet (3).

3. Verktøy i henhold til et av de foregående krav, hvori verktøyet (3) omfatter en kurv (6) for oppsamling av utvaskede partikler, idet kurven (6) er tilpasset for å passe inn i et profil og er utstyrt med en svivel (4) for at verktøyet (3) over kurven (6) kan rotere fritt.

4. Verktøy i henhold til et av de foregående krav, hvori vortex dysen (2) går ut med en tangentiell vinkel fra boringen i senter av verktøyet (3).