NO330704B1 - Pakkboks som tar opp geometriforskjeller mellom passerende roterende boreror og rorkoplinger - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en sylindrisk hul pakkboks (1) som tar opp geometriforskjeller mellom passerende roterende borerør (13) og rørkoplinger (13"), hvis diameter overstiger borerørenes. Pakkboksen (1) består av et hus (2, en øvre lameliskive 3 med et øvre sett lameller (4), en nedre lameliskive (5) med et nedre sett lameller (6), en ytre pakning (7) og en indre pakning (8) omsluttet av et ringrom (9). Den indre pakningen (8) tetter mot borerøret (13), slik at pakningen (8) under operasjon roterer sammen med det passerende borerøret (13). Lameliskivene (3, 5) tilfestes topp og bunn av huset (2) og har en åpning som overstiger rørkoplingenes (B") diameter. Pakningsenheten med de integrerte lamellene (4, 6) vil under operasjon også roteres av borestrengen, idet lamellene (4, 6) ligger an mot lamellskivene (3, 5). Når rørkoplingen (13-) skal passere ned gjennom pakkboksen, (1) vil først de øvre lameller (4) og deretter pakningen (8) bli presset ut i ringrommet (9), og straks rørkoplingen har passert de øvre lamellene (4), vil disse bli presset tilbake av trykket i ringrommet (9), hvoretter de nedre lameller (6) aktiveres tilsvarende.

Description

PAKKBOKS SOM TAR OPP GEOMETRIFORSKJELLER MELLOM PASSERENDE, ROTERENDE BORERØR OG RØRKOPLINGER

Oppfinnelsen angår en pakkboks som tar opp geometriforskjeller mellom passerende, roterende borerør og rørkoplinger, som angitt i innledningen til det medfølgende krav 1.

Oljeindustrien arbeider med å utvikle systemer for å bore på dypt vann uten bruk av stigerør ("Marineriserless Drilling"). Dette vil kunne øke vanndypet den enkelte rigg kan operere på og gir en rekke kostnads- og arbeidsbesparelser vedrørende borevæske, stigerør og operasjonstid, samt at lagringsbehovet for rør på riggen blir redusert.

En nøkkelkomponent for å realisere et slikt konsept er en pakkboksløsning som hele tiden kan tette mot en passerende, roterende borestreng og samtidig tillater at skjøtekoplingene mellom borerørene, som har en større diameter enn rørene, lar seg bevege gjennom pakkboksen, hvis konstruksjon må gi en sikker tetning, samtidig som man reduserer slitasjen til et minimum for å unngå at den slites ut i løpet av boreoperasjo-nen.

Fra patentlitteraturen hitsettes som bakgrunnsteknikk:

- GB 2.425.795 A beskriver en pakkboks som roterer sammen med borestrengen, og hvor tetningen har et ytre, trykksatt rom.

Via en port tilføres rommet væske som gir trykkassistanse til tetningen. - NO 324167 beskriver en pakkboks for bruk ved brønninterven-sjon bestående av en dynamisk tetning med en tetningsenhet og en mottakerdel. Tetningsenheten består av tre tetninger, og rommene mellom tetningene er fylt med fett eller olje som skal både smøre og gi trykkstøtte til tetningene.

Av kjent teknikk anses en pakkboks med myk forsegling ("soft seal") som en løsning som det blir arbeidet med, men slike pakkbokser er svært utsatt for slitasje, noe som gir lekka-sjer med påfølgende kostbar utskifting.

Det er et krav til en slik pakkboks at levetiden for pak-ningselementene sikrer at slitasje ikke fører til avbrudd i boreoperasj onene.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Hensikten med oppfinnelsen er å oppnå økt slitestyrke og le-vetid for en pakkboks som gir vedvarende tetning under operasjon.

Følgende momenter skal bidra til dette:

Pakkboksen skal rotere med borestrengen. Dette vil ta bort rotasjonsslitasjen som er den viktigste slitasjeårsaken. Aksielle krefter skal tas opp av en øvre og en nedre trykkassistert, dynamisk labyrinttetning av keramiske lameller som ligger an mot hver sin fastskrudde keramiske plate i henholdsvis topp og bunn av pakkboksen. Sentralt gjennom pakk boksens lengderetning løper en todelt, forsterket, trykkassistert polyuretanhylse med innstøpte keramikkuler i den sli-tasjeutsatte, indre delen som tetter mot borestrengen.

Borekronen kan ikke passere gjennom pakkboksen. Det må være mulig å entre eller trekke ut borekronen fra en undervanns utblåsingsventil ("Blow Out Preventor" - BOP ). Pakkboksen integreres derfor i et system med fra-/tilkoplingsmulighet på toppen av BOP'en. Dette utstyret er ikke å anse som en del av oppfinnelsen og er ikke beskrevet, men det består av kjente undervannskomponenter som isolasjonsventiler, fjernopererte koplinger, rengjørings-/sirkulasjonsfunksjoner etc.

Foreliggende søknad vedrører en pakkboks som tar opp geometriforskjeller mellom passerende, roterende borerør og rør-koplinger, og pakkboksen er kjennetegnet ved de i etterføl-gende patentkrav fremsatte karakteristikker.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning, hvor: Fig. 1 fremstiller en gjennomskåret 3D-tegning av pakkboksens elementer. Figuren viser et sidesnitt av en sylindrisk, hul pakkboks 1. Aksielt gjennom pakkboksen løper et øvre borerør B koplet til et nedre borerør B' med en rørkopling B", hvis diameter overstiger borerørenes B, B' diameter.

Pakkboksen består av et ytre hus 2, en øvre, keramisk lameliskive 3, øvre lameller 4, en nedre, keramisk lameliskive 5, nedre lameller 6, en sylindrisk pakningsenhet bestående av en ytre sylindrisk pakning 7 og en indre sylindrisk pakning 8 omsluttet av et ytre, væskefylt, trykksatt ringrom 9 mellom det utvendige huset 2 og pakningsenheten, der den innvendige pakningen 8 tetter mot borerøret B, B'. Den indre pakningen 8 er slitasjeforsterket med innstøpte keramiske kuler. Det er et viktig prinsipp at pakningsenheten skal rotere med borestrengen og dermed redusere rotasjonsslitasje på den indre pakningens 8 innside. Det blir derved bare den aksielle beve-gelsen av borerøret som gir slitasje på pakningen 8. Husets 2 to lamellskiver 3, henholdsvis 5, er fastskrudd i henholdsvis topp og bunn av huset 2 med en åpning større enn den største diameteren på rørkoplingene B" som skal passere. De øvre lameller 4 og de nedre lameller 6 integrert i pakningsenheten skal rotere/ligge an mot henholdsvis øvre lameliskive 3 og nedre lameliskive 5.

Den innvendige pakningsenheten består av flere pakningsele-menter, med en fleksibel, trykkassistert sylindrisk midtsek-sjon, der den indre pakningen 8 har et aksielt hull for bo-rerøret. De to settene med lameller 4, henholdsvis 6, utgjør labyrinttetninger, som skal ta opp aksielle krefter. Trykket i ringrommet 9 virker på pakningsenheten slik at denne kniper rundt det roterende borerøret B, B', og friksjonen gjør at pakningsenheten roterer med borerøret B, B'. Pakningene pres-ses radielt ut i ringrommet 9 når rørkoplingen B" passerer.

Den indre pakningen 8 består av en hylse med et indre sjikt av polyuretan iblandet keramikkuler for å motstå friksjon. Utenpå det sjiktet vil det være et sjikt med polyuretan. La-byrinttetningene i øvre og nedre ende av pakkboksen 1 består av flere lag med keramiske lameller 4, henholdsvis 6, som om-kranser åpningen i midten av pakkboksen 1 og som er stablet i høyden. Den øvre og den nedre enden av det ytre laget av den indre pakningen 8 blir forankret i det øvre og det nedre set-tet av lameller 4, henholdsvis 6, og beveger seg med denne når rørkoplingen B" passerer.

Det er anordnet en trykkport (ikke vist) for tilførsel av væske fra utsiden av huset 2. Dette væsketrykket gir trykkassistanse til ringrommet 9 for lamelltetningene og den indre pakningen 8 som tetter mot røret B, B<1>, og væsken skal også sørge for at den innvendige pakningen 8 roterer friksjonsløst mot husets 2 sylindervegg. Det vil være noe rotasjonsfriksjon mellom de øvre og nedre lamellene 4, henholdsvis 6, og de fastmonterte skivene 3, henholdsvis 5, i huset 2. Væske fra trykkassistansekammeret i ringrommet 9 vil trenge inn mellom lameliskivene 3, 5 og bidra til smøring mellom de bevegelige delene. Trykkporten er utstyrt med barriereventiler (ikke vist) som forhindrer lekkasje tilbake til overflaten via denne linjen eller ut til sjø om en tilførselsslange (ikke vist) fra overflaten blir skadet. Det er også inkludert en akkumu-lator (ikke vist) med reservevæske som en del av denne sik-kerhetsfunksjonen. Enheten er utstyrt med instrumentering (ikke vist) for å overvåke kritiske parametre som trykk, tem-peratur og liknende.

Når rørkoplingen B" skal passere ned gjennom midten av pakkboksen 1, vil først de øvre lameller 4 og deretter pakningen 8 bli presset ut i ringrommet 9, og straks rørkoplingen B" har passert de øvre lameller 4 vil disse bli presset tilbake av trykket i ringrommet 9, hvoretter de nedre lameller 6 aktiveres tilsvarende.

Lamellene 4 omslutter borerøret B, B' fullstendig når de tetter mot rørdiameteren. Det er aktuelt å kombinere lamellsett som har flere diametre.

En del av det ytre sjiktet av den midtre polyuretanpakningen 8 ligger i bakkant av settene med lameller 4, henholdsvis 6. Hvert sett av de keramiske lameliskivene 3, 5 er utformet til å muliggjøre forankring av polyuretanpakningen 8 til lamellene 4 , 6 i øvre og nedre ende av pakkboksen 1.

En borestreng består av sammenkoplede borerør B, B', Bn av 10-12 m lengde, og bare én rørkopling B" vil derfor passere gjennom pakkboksen 1 om gangen.

Det øvre og nedre sett av lameller 4, 6 vil aldri bli akti-vert samtidig av en passerende rørkopling B".

Vedvarende tetning under operasjon med minimal slitasje på pakkboksens elementer oppnås ved at den indre pakningen 8 og lamellene 4, 6 roterer med borestrengen.

Claims (1)

1. Sylindrisk, hul pakkboks (1) som tar opp geometriforskjeller mellom passerende, roterende borerør (B, B') og rørkoplinger (B"), hvis diameter overstiger bore-rørenes (B, B') diameter,karakterisertved at

pakkboksen (1) består av et ytre hus (2), en øvre keramisk lameliskive (3) med et øvre sett lameller (4), en nedre keramisk lameliskive (5) med et nedre sett lameller (6), en sylindrisk pakningsenhet bestående av en ytre sylindrisk pakning (7) og en indre sylindrisk pakning (8) omsluttet av et ytre væskefylt trykksatt ringrom (9) mellom det utvendige huset (2) og pakningsenheten;

den indre pakningen (8) tetter mot borerøret (B, B'), slik at pakningen (8) under operasjon roterer sammen med det passerende borerøret (B, B');

lameliskivene (3, 5) er fastgjort til henholdsvis topp og bunn av huset (2) og har en åpning som overstiger diameteren på rørkoplingene (B") som skal passere;

pakningsenheten med de integrerte settene med lameller (4, 6) vil under operasjon også roteres av bo-rerøret (B, B'), idet lamellene (4, 6) ligger an mot lameliskivene (3, 5);

en trykkport innrettet til tilførsel av væske fra utsiden av huset (2) tilveiebringer trykkassistanse til ringrommet (9) for lamellene (4, 6) og den indre pakningen (8); og

når rørkoplingen (B") passerer ned gjennom pakkboksen (1), vil først de øvre lameller (4) og deretter pakningen (8) bli presset ut i ringrommet (9), og straks rørkoplingen (B") har passert de øvre lameller (4), vil disse bli presset tilbake av trykket i ringrommet (9), hvoretter de nedre lameller (6) aktiveres tilsvarende.