NO326547B1 - Undersjoisk ventiltre med stor boring - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår undervannskompletteringer og mer spesielt et kompletteringsarrangement som kan benyttes for å tilveiebringe et konvensjonelt (dvs. ikke-horisontalt), konsentrisk ventiltre- og rørhengersystem med stor boring og for høyt trykk.

For dypvannsutbygginger anser man nå at konvensjonelle ventiltrær har fordeler i forhold til horisontale ventiltrær. Det horisontale tre har vist seg å være mindre fordelaktig enn opprinnelig forutsett når det gjelder installeringstider og konstruksjonskompleksitet. Det har derfor oppstått et behov for et konvensjonelt ventiltre med stor boring.

Etter hvert som størrelsen av produksjonsløpet i et konvensjonelt ventiltre- og rørhengerarrangement økes, tilveiebringes det ofte en stor forskyvning mellom brønnhodets senterlinje og de fluidledende boringer ved rørhenger/ventiltre-grenseflaten, hovedsakelig for å unngå for stor forstørrelse av ventiltreblokken. Når det gjelder rørhengere med parallelle boringer, kan denne forskyvning oppstå i hver av produksjons- og rørringromsboringene. For konsentriske rørhengere trenger det ikke å være noen forskyvning i produksjonsløpet, men rørringrommets forskyvning er tilsvarende større. En meget stor forskyvning i enten produksjonsløpet eller i rørringromsboringen vil hindre kabeladkomst.

Under installasjon av rørhengere med parallelle boringer er det nødvendig å installere kabelplugger i begge boringer. Dette kravet begrenser derfor tillatelige boringsforskyvninger. Det er tilgjengelig rørhengere som har en hydraulisk drevet ringroms-isolasjonsventil i stedet for en plugg. Imidlertid har det vanligvis vært praksis å tilveiebringe kabeladkomst til denne ventil, for nøddrift i tilfelle av svikt av den hydrauliske aktuator. Tilveiebringelse av slik adkomst og derav følgende behov for å unngå knekk (dog leg) ved grenseflaten mellom rørhenger og ventiltre, gjør rørhenger-og ventiltrekonstruksjonen forholdsvis plasskrevende og ute av stand til å romme et stort antall serviceledninger i borehullet.

Tilveiebringelse av full kabeltilgjengelighet i en konvensjonell komplettering med stor boring fører derfor til en stor og tung ventiltre- og rørhengerinstallasjon. Den øvre vektgrense for løfteutstyret som benyttes for å overføre utstyr mellom forsynings-og installasjonsfartøyene, er omtrent 35 tonn. Denne grense oppnås for et konvensjonelt ventiltre for bruk med et 5 XA tommers (140 mm) rør. Man har innsett at forbedret romsutnyttelse og forskjellige derav følgende konstruksjonsforbedringer er mulige, både i rørhengeren og i ventiltreet, dersom kabeltilgjengelighet for ringromsisolasjonsventilen oppgis. På denne måte kan rørstørrelsen økes til 7 tommer (178 mm) eller mer samtidig som ventiltrevekten opprettholdes innenfor 35-tonnsgrensen og ventiltredimensjonene likeledes holdes innenfor akseptable grenser.

Forskjellige ventiltre-anordninger fra den kjente teknikk er beskrevet i EP 719 905 Al, US 5 819 852, GB 2 321 658 A og US 5 366 017.

Oppgivelse av kabeladkomst til rørhengerringromspassasjen tillater at et forenklet, mer kompakt og følgelig lettere ventiltre kan benyttes. I overensstemmelse med dette tilveiebringer oppfinnelsen et ventiltre som omfatter et legeme i hvilket det er dannet en produksjonsstrømningsboring som har en nedre ende for tilkopling til en rørhengers produksjonsboring, og en rørringromsledning som har en nedre ende for tilkopling til en rørhengers ringromspassasje, idet produksjonsstrømningsboringen og rørringromsledningen er sammenkoplet ved hjelp av en kryssoverledning som er dannet i ventiltrelegemet, kjennetegnet ved at rørringromsledningen omfatter en awiksdel i ventiltrelegemet, som gir plass for en skifteventil i kryssoverledningen. Således unngås behovet for en ytre, separat dannet kryssoverledning. Produksjons-strømningsboringen har fortrinnsvis en øvre ende ved toppen av ventiltrelegemet og er tilstrekkelig innrettet med rørhengerproduksjonsboringen til å tillate kabeladkomst til rørhengerproduksjonsboringen via den øvre ende av ventiltreets produksjons-strømningsboring. Ventiltreets produksjonsstrømningsboring er mer foretrukket koaksial med rørhengerproduksjonsboringen som på sin side er i hovedsaken sentralt beliggende i rørhengeren.

Etter hvert som produksjonsboringen i et konvensjonelt ventiltre øker i diameter, øker også ventiltreets høyde og vekt, delvis av de grunner som er omtalt ovenfor, angående kabeltilgjengelighet, og delvis på grunn av behovet for å benytte større ventiler. I overensstemmelse med et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen omfatter et kompakt, forholdsvis lett ventiltre en produksjonsstrømningsboring som har en nedre ende for tilkopling til en rørhengerproduksjonsboring, og en rørringromsledning som har en nedre ende for tilkopling til en rørhengerringromspassasje, idet minst to avtakbare plugger er anordnet i serie i ventiltreets produksjonsstrømningsboring for å virke som trykkbarrierer. I konvensjonelle ventiltrær er minst én av disse barrierer, og mer vanlig begge, anordnet ved hjelp av sluseventiler som har store og tunge aktuatorer. Erstatning av sluseventilene med plugger sparer derfor betydelig volum og vekt. Pluggene er fortrinnsvis kabelinstallerte kronplugger.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til illustrerende utførelser som er vist på tegningene, der

fig. 1 viser grenseflaten mellom en rørhenger og et ventiltre ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser rørhengerens ringromspassasjeventil mer detaljert, i lukket stilling, fig. 3 viser ventilen på fig. 2 i åpen stilling,

fig. 4 viser et rørhengersetteverktøy som er i inngrep med rørhengeren på fig. 1,

fig. 5 viser en første utførelse av et ventiltre,

fig. 6 viser et fluidkretsskjema av ventiltreet på fig. 5,

fig. 7 viser en andre utførelse av et ventiltre,

fig. 7a viser en modifikasjon av den andre utførelse, og

fig. 8 viser et fluidkretsskjema av ventiltreet på fig. 7 og 7a.

Fig. 1 viser bunnen av et ventiltre 10 som er festet til en rørhenger 12 som er anbrakt i et brønnhodehus 14. Rørhengeren 12 er understøttet foringsrørhengere 16 og holdes nede ved hjelp av en nedlåsingsring 18. Rørhengeren omfatter et konsentrisk produksjonsstrømningsløp 20 og en kraftig radialt forskjøvet ringromsstrømnings-passasje 22 som er dannet av et par kryssende boringer 24, 26. Den øvre ende av ringromspassasjen 22 fører til en innløpsport 28 i en trykkbalansert, integrert skyttelventil 32 som kan lukkes for å holde på ringromsfluider under rørhengeren. Denne ventil har utløpsporter 30 som står i forbindelse med et tomrom 34 som er dannet mellom toppen av rørhengeren 12 og en tetningsstikkmontasje 36 i ventiltreet 10. En periferisk atskilt rekke av boringer 38 i tetningsstikkmontasjen 36 (bare en boring 38 er vist) står i forbindelse med en ringromsstrømningsledning 40 i ventiltreet 10 via en ringformet spalte 42 som er dannet mellom tetningsstikkmonasjen 36 og ventiltrelegemet 44. De nedre ender av boringene 38 står i forbindelse med tomrommet

34 og forbinder dermed dette med ventiltreets ringromsstrømningsledning 40.

Som vist på fig. 1, er det rikelig plass i tetningsstikkmontasjen 36 og rørhengeren 12 for serviceledninger som er periferisk atskilt rundt produksjons-strømningsboringen 20 på samme radius fra hengerens senterlinje sammenliknet med ringromsledningen/passasjen 22, 38, 40. Én slik ledning 46 er skjematisk vist med stiplede linjer. Med et 7 tommers (178 mm) produksjonsrør 48 er det tilstrekkelig plass for opptil 8 periferisk fordelte serviceledninger.

Tomrommet 34 tilveiebringer plass for serviceledningskoplere 35 som er badet i ringromsfluidet. Tomrommet 34 er tettet ved hjelp av en ringformet tetningsring 37 mellom rørhengeren 12 og nedlåsingsringen 18, en ytterligere ringformet tetningsring 39 mellom nedlåsingsringen 18 og ventiltre-tetningsstikkmotasjen 36, og en tredje ringformet tetningsring 41 mellom ventiltre-tetningsstikkmontasjen 36 og rørhengeren 12.

Skyttelventilen 32 har liknende konstruksjon som en ringroms-atkomstventil som er beskrevet i US patent 5 769 162, bortsett fra at den er omsnudd slik at den, i stedet for å være anordnet i den nedre ende av rørhengerens ringromsstrømnings-passasje, er beliggende ved den øvre ende av strømningspassasjen 22, i den bredeste del av rørhengeren 12. Dette maksimerer den plass som er tilgjengelig for ventilen 32, ved siden av å maksimere plass i den nedre del av rørhengeren for produksjons-strømningsboringen 20 med stor diameter. Dette resulterer i en meget kompakt rørhengerkonstruksjon.

Som vist på fig. 2, omfatter ventilen 32 en åpenendet, rørformet skyttel 50 som er inneholdt delvis i en boring 52 som er dannet i rørhengeren 12, og delvis i et hus 54 som er innskrudd i en forsenkningsboring 56 og tettet mot forsenkningsboringen 56 ved hjelp av O-ringer 58. En nedre ende av skyttelen 50 bærer et par tetningsringer 60 som danner en glidetetning mellom skyttelen og boringen 52. En øvre ende av skyttelen 50 bærer to par tetningsringer 62, 64 som likeledes danner en glidetetning med huset 54. Skyttelen 50 har en ytre omkretskrage 66 som bærer et par O-ringer 68 som danner en glidetetning med en del av forsenkningsboringen 56 mellom den nedre ende av huset 54 og boringen 52. Denne del av forsenkningsboringen danner således et kammer 70 i hvilket kragen 66 glir som et stempel. Hydraulisk fluid tilføres til og slippes ut fra kammeret 70 gjennom porter 72, 74. I den stilling vist på fig. 2, ligger kragen 66 ved den øvre ende av kammeret 70, med tetningsringene 62, 64 liggende hver sin side av portene 30 for å lukke ventilen 32. I denne stilling vil tilførsel av hydraulikkfluid til porten 72 forårsake at kragen 66 og skyttelen 50 beveger seg nedover, slik at den øvre ende av skyttelen 50 og tetningene 64 bringes under portene 30, og således åpner ventilen 32. Denne stilling er vist på fig. 3, i hvilken stilling tilførsel av hydraulikkfluid til porten 74 vil bringe skyttelen til å bevege seg oppover, idet den returnerer til den lukkede stilling som er vist på fig. 2. Med ventilen lukket vil verken ringromstrykk ved porten 28 eller trykket i tomrommet 34 ha en tendens til å forårsake bevegelse av skyttelen 50. Ventilen 32 er derfor trykkbalansert og pålitelig i drift. Størrelsen av kragen 66 og kammeret 70 som kreves for aktivering av skyttelen, er derfor liten. Fig. 4 viser et setteverktøy 76 som er i inngrep med rørhengeren 12. En produksjonsborings-tetningsentrer i setteverktøy et 76 omfatter en orienteringssliss eller et kilespor 80 som i lengderetningen kan bringes i inngrep over en kile 82 som rager radialt inn i rørhengerproduksjonsboringen 84. En eventuell orienteringsspiral 86 er anordnet på bunnen av tetningsentreren 78, for grovinnretting av setteverktøyet 76 med rørhengeren 12. Anordning av en orienteringskile og et kilespor ved den indre overflate av en konsentrisk rørhengers produksjonsboring tilveiebringer enkel og direkte, passiv orientering mellom rørhengeren og setteverktøyet, uten å stole på orienteringskomponenter som bæres av en boresikringsventil (BOP). Fig. 5 og 6 viser en mulig utforming av et ventiltre 100. Ventiltreproduksjonsboringen 88 er lukket ved sin øvre ende av en innvendig ventiltrehette 90, under hvilken det er anbrakt to kronplugger 92, 94 i rekke. Pluggen 94 erstatter den konvensjonelle produksjons-hovedventil, og pluggen 92 erstatter den konvensjonelle produksjon-skifteventil, og eliminerer derved volumet og vekten av de tilknyttede ventilaktuatorer. Den øvre kronplugg 92 sammen med ventiltrehetten 90 opprettholder en permanent, dobbel trykkbarriere i ventiltreproduksjonsboringen.

En produksjonsutløpsgren 96 er forbundet med produksjonsboringen 88 mellom de to plugger 92, 94. En 6 3/8 tommers (162 mm) produksjonsvingeventil 98, som kan være en konvensjonell sluseventil, er anordnet i utløpsgrenen 96.

En ringromsstrømningsledning 102 er anordnet i ventiltreet og er forbundet med ledningen 40 og tomrommet 34, se fig. 1. Denne ledning 102 inneholder en ringromshovedventil 104 og ringromsutløpsventil 106. En ringromsledning 108 er avgrenet fra ringromsstrømningsledningen 102 fra mellom ventilene 104, 106 og inneholder en ringromsvingeventil 110. Ventilene 104, 106, 110 kan være konvensjonelle sluseventiler og opprettholder sammen den doble trykkbarrierefilosofi forringromsledningen.

Som vist mer spesielt på fig. 5, inneholder ringromsstrømningsledningen 102 en awiksdel 112 som tilveiebringer plass i ventiltreblokken 114 for en skifteventil 116, som igjen kan være en konvensjonell sluseventil. Skifteventilen 116 er anordnet i en skifteledning 118 som er dannet i ventiltreblokken og strekker seg mellom awiksdelen 112 av ringromsstrømningsledningen 102 og produksjonsstrømningsboringen 88. Dette eliminerer behovet for en separat dannet, ytre skifteledning. Alle tre ventiler, bortsett fra ringromsvingeventilen 110, er dannet i ett stykke med ventiltreblokken 114. Ringromsvingeventilen 110 er beliggende i en separat manifold 109 som er fastboltet og tettet til ventiltreblokken 114.

Fig. 7 og 8 viser en alternativ ventiltreutforming som likner på utformingen på fig. 5 og 6, men er forskjellig ved at en produksjonshovedventil 120 er anordnet oppstrøms av produksjonsvingeventilen 98 i produksjonsutløpsgrenen 96, og erstatter kronpluggen 94. En andre kronplugg 122 er tilveiebrakt i produksjonsstrømnings-boringen 88 over produksjonsutløpsgrenen 96, i tillegg til kronpluggen 92, for å opprettholde en dobbel trykkbarriere. Som vist på fig. 7, er produksjonsvingeventilen 98 anbrakt i en separat ventilblokk 124. En separat fremstilt, ytre strømningssløyfe 126, som danner skifteledningen, forbinder produksjonsutløpsgrenen 96 i ventilblokken 124 med ringromsledningen 108 i manifolden 109, mellom ringromsvingeventilen 110 og forbindelsen mellom ringromsledningen 108 og ringromsstrømningsledningen 102. En skifteventil 116 (ikke synlig på fig. 7) er anordnet i den eksterne strømningssløyfe 126.

De to kronplugger 92, 122 opprettholder den permanente, doble trykkbarriere i ventiltreproduksjonsboringen, og ventiltrehetten 90 er derfor valgfri i denne utførelse. Der hvor ventiltrehetten 90 ikke benyttes, kan en avfallsplate (ikke vist) være beliggende over den øvre plugg 92, dersom det ønskes, for å sikre at tilfeldige gjenstander som faller ned på ventiltreet, ikke blokkerer adkomst til kronpluggene.

Fig. 7a viser en modifikasjon av fig. 7 hvor strømningssløyfen 126 er erstattet av en skifteledning som er dannet i ventiltreblokken 114 ved hjelp av et par boringer 128, 130. Disse strekker seg bak tegningsplanet og krysser hverandre bak produksjonsboringen 88, som vist. Boringen 130 krysser produksjonsutløpsgrenen 96 ved forbindelsen mellom produksjonsvingeventilblokken 124 og ventiltreblokken 114. En skifteventil 116 er anordnet i en posisjon som rommes av avviksdelen 112 av ringromsstrømningsledningen 102, på samme måte som på fig. 5. Skifteledningen og skifteventilen 116 på fig. 7a er på fig. 8 vist med stiplede linjer. På grunn av at denne indre skifteledning er forholds vanskelig å fremstille, kan imidlertid den eksterne strømningssløyfe og skifteventilen på fig. 7 være mer praktisk.

Det er tilveiebrakt en konsentrisk rørhenger med stor boring og med en integrert, forskjøvet, trykkbalansert ringromsskifteventil. Skifteventilen er anbrakt på en slik måte at den har minimal innvirkning på funksjonaliteten og størrelsen av rørhengeren og tilveiebringer den primære anordning for å holde på ringromsfluider. Oppfinnelsen kan utnyttes for å maksimere produksjonsrørets diameter og antall brønnserviceledninger i borehullet. Oppfinnelsen tilveiebringer på fordelaktig måte et konvensjonelt, konsentrisk, undervanns-ventiltresystem som kan romme en produksjonsboring med størst mulig diameter. Med et slikt system trenger det ikke å være noen knekk ved grenseflaten mellom ventiltreet og rørhenger-produksjonsboringene. Ventiltrets høyde og vekt kan minimeres ved å omforme de tilhørende ventiler og innføre en ventiltretrykkbarrierefilosofi som likner på filosofien for et horisontalt undersvannsventiltre, idet det benyttes to plugger i produksjonsboringen i stedet for ventiler. Systemet har forholdsvis enkel utforming og kan benytte et stigerør og en verktøyoppsetting som likner på dem som benyttes ved horisontale ventiltresystemer. Dette byr på en viss mulighet for standardisering mellom ventiltretyper. Det tilveiebringes også kompatibilitet med eksisterende, konsentriske undervannstestventiltrær og enkeltborings-stigerørteknologi, hvor testventiltrestabelen kan oppnås under boresikringsventilens skjæravstengere. Rørhengeren og ventiltreet kan konstrueres for å holde på et arbeidstrykk på 10.000 psi (68,9 MNm-2). Kontinuerlig overvåking av elektrisk og hydraulisk utstyr i borehullet er mulig mens kompletteringen kjøres eller trekkes, i kraft av rørhengerens/setteverktøyets orienterinssystem som tillater sammenkopling av serviceledninger i borehullet med passende servicekoplere i setteverktøyet. Det tillates også passiv gjentatt tilkopling av rørhengersetteverktøyet til rørhengeren under opphentings- eller intervensjons-operasjoner.

Claims (9)

1. Ventiltre omfattende et legeme (10; 100) i hvilket det er dannet en produksjonsstrømningsboring (20; 88) med en nedre ende for tilkopling til en rørhengers (12) produksjonsboring (84), og en rørringromsledning (102) med en nedre ende for tilkopling til en rørhengers (12) ringromspassasje (22), idet produksjonsstrømningsboringen (20, 88) og rørringromsledningen (102) er sammenkoplet ved hjelp av en kryssoverledning (118) som er dannet i ventiltrelegemet (10; 100),karakterisert vedat rørringromsledningen (102) omfatter en awiksdel i ventiltrelegemet (10; 100) som gir plass til en skifteventil (116) i kryssoverledningen (118).

2. Ventiltre ifølge krav 1,karakterisert vedat produksjons-strømningsboringen (20; 88) har en øvre ende ved toppen av ventiltrelegemet og er tilstrekkelig innrettet med rørhengerens (12) produksjonsboring til å tillate kabeladkomst til rørhengerens (12) produksjonsboring gjennom ventiltre-strømnings-boringens øvre ende.

3. Ventiltre ifølge krav 1,karakterisert vedat ventiltreproduksjonsboringen (20; 88) er koaksial med rørhengerens (12) produksjonsboring (84) som i sin tur er i hovedsaken sentralt beliggende i rørhengeren (12).

4. Ventiltre,karakterisert vedat det omfatter en produksjonsstrømnings-boring (20; 88) med en nedre ende for tilkopling til en rørhenger-produksjonsboring (84), og en røringromsledning (102) med en nedre ende for tilkopling til en rørhenger-ringromspassasje (22), idet minst to avtakbare plugger (92, 94) er anordnet i serie i ventiltreets produksjonsstrømningsboring (20; 88) for å virke som trykkbarrierer.

5. Ventiltre ifølge krav 4,karakterisert vedat det omfatter en produksjonsutløpsgren (96) som er forbundet med produksjonshullet (20; 88) og som inneholder en produksjonsvingeventil (98), idet den ene avtakbare plugg er tilveiebrakt i produksjonsstrømningsboringen (20; 88) over produksjonsutløpsgrenen, (96) og en annen avtakbar plugg er anordnet i produksjonsstrømningsboringen (20; 88) under produksjonsutløpsgrenen (96).

6. Ventiltre ifølge ett av kravene 1-3 og krav 5.

7. Ventiltre ifølge krav 4,karakterisert vedat det omfatter en produksjonsutløpsgren (96) som er forbundet med produksjonsstrømningsboringen (20; 88) og som inneholder en produksjonshovedventil (120) og en produksjonsvingeventil (98) i serie, idet to av de avtakbare plugger (92, 94) er anordnet i produksjonsstrømningsboringen (20; 88) over produksjonsutløpsgrenen (96).

8. Ventiltre ifølge krav 7,karakterisert vedat det omfatter en kryssoverledning (118) som inneholder en skifteventil (116) og strekker seg mellom produksjonshovedventilen (120) og vingeventilen (98) i utløpsgrenen frem til rørringromsledningen (102).

9. Ventiltre ifølge krav 8,karakterisert vedat det omfatter en ventiltreblokk og at kryssoverledningen (118) omfatter en strømningssløyfe på utsiden av ventiltreblokken.