NO335603B1 - Elektrisk koblingsanordning og tilsvarende fremgangsmåte - Google Patents

Abstract

Det er foreslått en anordning for å sørge for elektrisk kobling mellom to komponenter i et brønnsystem. Anordningen omfatter en første komponent (38) anordnet omkring et brønnhull (44) og konfigurert til å være vert for elektriske forbindelser. En andre komponent (40) er anordnet konsentrisk omkring den første komponent og konfigurert for kraftkobling med den første komponent. En første kraftkoblingsenhet (48, 58) er anordnet i den første komponent og konfigurert til å romme én eller flere sendere/mottakere og resonatorer (60). En andre kraftkoblingsenhet (50, 62) er anordnet i den andre komponent og konfigurert til å romme én eller flere sendere/mottakere (64) og resonatorer (66). Senderne/mottakerne og resonatorene i den første og andre kraftkoblingsenhet er konfigurert til å overføre kraft på en kontaktfri måte.

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder generelt koblingssystemer og særlig elektriske koblingssystemer for undersjøisk anvendelse.

I undersjøiske eller andre brønnboreprosedyrer under vann, slik som dem som benyttes i olje- og gassindustrien, brukes det konsentriske brønnhodeelementer som typisk innbefatter et ventiltrehodehus og en produksjonsrørhenger for å understøtte elektriske forbindelser inne i et ringformet rom mellom brønnhullet og ventiltrehodet. Tradisjonelle installasjonsløsninger innebærer nøyaktig innretting av forbindelser fra produksjonsrørhengeren til ventiltrehodet. Innretting er vanskelig å oppnå i et under-sjøisk miljø, særlig på dypt vann og i situasjoner hvor brønnhullet avviker fra vertikal posisjon for å maksimere reservoargjennomtrengningen i en hydrokarbonbærende struktur. Konvensjonelle installasjonsløsninger medfører i tillegg bruk av dykkere eller fjernstyrte farkoster for å oppnå de fysiske forbindelser som er nødvendig for mekanisk kobling av elektriske kontakter mellom produksjonsrørhengeren og ventiltreet og brønnhodet.

GB 2 137 677 vedrører en anordning for tilkobling til en brønnhode-konstruksjon, og særlig en undervannsbrønnhode. Ved gjennomføring av bore- og produksjonsoperasjoner, er det nødvendig å tilveiebringe et antall signalkommunikasjonsinnretninger, så som hydrauliske eller elektriske linjer / ledninger, for styring av funksjonene til forskjellige enheter, slik som ventiler og lignende og som er plassert på og i nærheten av brønnhodet. For dette formål, er det blitt vanlig å montere minst ett hunnlegeme på brønnhodestrukturen. Dette hunnlegeme definerer en stikkontakt-enhet med et antall signalkommunikasjonsinnretninger ledet rett inn i stikkontakt-enheten. Kommunikasjonslinjene blir ferdigstilt ved å kjøre et hannlegeme inn i hunnkontakten, slik at et antall signalkommunikasjonsinnretninger ledet utad i forhold til hannlegemet, koples med disse for hunnlegemet.

US 4,852,648 og US 5,008,644 angir annen kjent bakgrunnsteknikk.

Skjønt det under undersjøiske betingelser typisk gjennomføres våte sammen-stillingsforbindelser mellom brønnhoder er det behov for løsninger som innehar elektriske koblinger for kontaktfri kraftoverføring, som ikke vil fordre nøyaktig innretting, og som vil tåle høye operasjonstrykk og ikke fordre en fjernstyrt farkost eller dykkere for sammenkobling.

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Kort sagt foreslås det en anordning som sørger for elektrisk kobling mellom to komponenter i et brønnsystem. Anordningen har en første komponent anordnet omkring et brønnhull og som er konfigurert til å romme elektriske forbindelser. En andre komponent er anordnet konsentrisk omkring den første komponent og konfigurert for kraftkobling med den første komponent. En første kraftkoblingsenhet er anordnet på den første komponent og konfigurert til å romme én eller flere sendere/mottakere og resonatorer. En andre kraftkoblingsenhet er anordnet på den andre komponent og konfigurert til å romme én eller flere sendere/mottakere og resonatorer. Senderne/mottakerne og resonatorene på den første og andre kraftkoblingsenhet er konfigurert til å overføre kraft på en kontaktfri måte.

I en annen utførelse er det fremskaffet en fremgangsmåte ved frembringelse av elektrisk kobling. Fremgangsmåten omfatter installasjon av i det minste to komponenter i et brønnhodesystem, idet hver komponent har en kraftkoblingsenhet som inneholder en sender/mottaker plassert i et trykkisolert element. Fremgangsmåten omfatter videre at en første komponent posisjoneres konsentrisk inne i en andre komponent, mens kraftkoblingsenheten i den første komponent innrettes med kraftkoblingsenheten i den andre komponent for å muliggjøre elektrisk kraft- og signalkommunikasjon automatisk i begge retninger på en kontaktfri måte mellom senderne/mottakerne i kraftkoblingsenhetene i den første og andre komponent.

Disse og andre trekk, aspekter og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått når den etterfølgende detaljerte beskrivelse leses med henvisning til de vedføyde tegninger hvor like henvisningstall representerer like deler i alle figurer, og på hvilke: Figur 1 viser et undersjøisk boresystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, Figur 2 viser en skisse av et snitt gjennom konsentriske komponenter inne i et brønnhodesystem, Figur 3 er en detaljert skisse av en kraftkobling i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, Figur 4 viser et alternativt arrangement av kraftkoblingen i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, og Figur 5 viser et eksempel på en fremgangsmåte for å opprette kontaktfri kraftkobling mellom i det minste to konsentriske komponenter i et brønnhodesystem. Figur 1 illustrerer et undersjøisk boresystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Det undersjøiske boresystem 10 omfatter forskjellige systemer og del-systemer som er koblet sammen under vann og til systemer på land. Undersjøiske produksjonssystemer kan omfatter flere satellittbrønner med strømningsledninger koblet f.eks. til en undersjøisk fordelingsenhet 12 som i sin tur er koblet til en hoved-styringsstasjon 14 som f.eks. befinner seg på et flytende borefartøy eller flytende oljeplattform.

Brønnhodesystemene 16, 24, 26 ved overflaten av hver satellittbrønn på sjø-bunnen sørger for den strukturelle og trykkinneholdende overgang for bore- og pro-duksjonsutstyret. Hvert brønnhodesystem har typisk en undersjøisk styringsmodul / elektronikkmodul 18. Den undersjøiske fordelingsenhet 12 er konfigurert til å styre strømningsledningene mellom hver satellittbrønn og hovedstyringsstasjonen 14. En fjern operatørarbeidsstasjon 20 har i en utførelse fjernstyrte fartøyer for å assistere under boring og produksjon.

Konsentriske komponenter 28 slik som brønnhull, produksjonsrørhengere og ventiltrehoder er anordnet nedenunder hvert brønnhodesystem 24. Under produksjon transporteres olje og gass fra nedenunder sjøbunnen via brønnhullet ved høyt trykk og temperatur. Brønnhodesystemets primære funksjon er å regulere strømningen av olje og/eller gass inn eller ut av brønnen. Brønnhodesystemet kan videre ha ytterligere utstyr, slik som porter for injeksjon av kjemikalier, brønnintervensjonselementer for våt eller tørr sammenstilling av forbindelser, trykkutløsningselementer, slik som ringformede ventiler, følere for å overvåke ventiltreet og brønnen med hensyn til parametere, slik som trykk, temperatur, korrosjon, erosjon, sandpåvisning, strømningsrate, strømningssammensetning, tilbakeføring av posisjonen for ventiler og mengderegulering, som forbindelsespunkter for anordninger, slik som nedihulls trykk- og temperaturtransdusere.

Figur 2 er en skisse som viser et snitt gjennom konsentriske komponenter i et brønnhodesystem. Henvisningstallet 36 viser en del av den første komponent 38, som for eksempelformål er vist å omfatte en produksjonsrørhenger som er konsentrisk anordnet inne i en andre komponent 40, som for eksempelformål er vist å omfatte et ventiltrehode. For eksempelformål viser fig. 2 også en del av produk- sjonsrørhengeren 38 hvor elektriske forbindelser 42 er tatt ut fra brønnhullet 44 og inn i ventiltreet 40. Et kraftkoblingssystem 46 omfatter i det minste en første kraftkoblingsenhet 48 anordnet på den første komponent 38 og en andre kraftkoblingsenhet 50 anordnet på den andre komponent 40. Som tidligere drøftet kan de elektriske forbindelser koblet til den første kraftkoblingsenhet stamme fra anordninger, slik som nedihulls trykk- og temperaturtransdusere inne i brønnhullet. En forbindelsesflens 49 er koblet til ventiltrehodet og konfigurert for å sørge for en tørr sammenstillingsforbindelse 51, for derved å oppnå elektrisk kobling med styringsmodulen / elektronikkmodulene på brønnhodet.

Figur 3 viser en detaljert skisse av et kraftkoblingssystem i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Kraftkoblingssystemet 56 omfatter en første kraftkoblingsenhet 58 anordnet på den første komponent (betegnet 38 i fig. 2) og som har et hulrom 76 konfigurert til å romme i det minste én sender/mottaker og resonator 60. En andre kraftkoblingsenhet 62 er anordnet på den andre komponent (betegnet 40 i fig. 2) og som har et hulrom 78 konfigurert til å romme i det minste én sender/mottaker 64 og resonator 66. En trykkmantel 68 konfigurert som et trykk-isolasjonselement i utførelsen vist i fig. 3, har pakninger 70, 73 og en trykkisolasjonshette 80 for å isolere høyt trykk inne i brønnhullsmiljøet og den første kraftkoblingsenhet 58. Likeledes er det anordnet pakninger 72, 74 og en trykkisolasjonshette 82 omkring trykkmantelen 69 for å isolere høyt trykk inne i brønnhullsmiljøet og den andre kraftkoblingsenhet 62. Ikke-begrensende eksempler på trykkisolasjonshette-material innbefatter ikke-magnetiske materialer, isolasjonsmaterialer og ikke-porøse materialer.

Senderne/mottakerne 60 og 64 kan være konfigurert til å overføre kraft på en kontaktfri måte. Den kontaktfrie kraftoverføring kan være toveis. I en utførelse mottar senderen/mottakeren 60 signaler fra nedihullsanordninger i brønnhullet og overfører disse signaler på en kontaktfri måte til senderen/mottakeren 64 via resonatoren 66. Senderen/mottakeren 64 er så i sin tur koblet til styringsmodulen 14 (fig. 1) via en tørr sammenstillingsforbindelse. Den første og andre kraftkoblingsenhet er hovedsakelig rettet inn for mest effektiv, kontaktfri kraftoverførsel. I de for tiden forutsette utførelser er imidlertid feilinnretting, slik som inntil flere millimeter sideveis og/eller flere grader radialt, mer tolererbart enn med konvensjonelle utførelser. Figur 4 viser et alternativt arrangement av kraftkoblingen i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. I den viste utførelse har trykkmantelen og trykkisolasjonshetten en større tykkelse sammenlignet med kraftkoblingssystemet vist i fig. 3. Det kan bemerkes at sådan forbedret trykkisolasjon er nyttig for høytrykksomgivelser inne i brønnhullet. Kraftkoblingssystemet 90 har en første kraftkoblingsenhet 92 med et fremspring 96 for å romme de elektriske forbindelser koblet til senderen/mottakeren 60. Den andre kraftkoblingsenhet 94 har en forhøyet trykkmanteltykkelse 95 med trykkisolasjonshetten 96. Figur 5 viser et eksempel på en fremgangsmåte ved opprettelse av kontaktfri kraftkobling mellom i det minste to konsentriske komponenter i et brønnhodesystem. Fremgangsmåten 100 omfatter at det installeres i det minste to komponenter omkring brønnhullet i trinn 102. Den første komponent installeres omkring en andre komponent i trinn 104. For eksempelformål kan den første komponent omfatte en produksjonsrørhenger, mens den andre komponent kan omfatte et ventiltrehode. Hulrom anordnes i den første og andre komponent i trinn 106. Sendere/mottakere og resonatorer anordnes i hulrommene i trinn 108. De første og andre kraftkoblings-enheter som omfatter sendere/mottakere og resonatorer rettes inn etter hverandre i trinn 112. Kontaktfri kobling opprettes mellom nedihullsanordninger og styringsmodulen i trinn 114.

Claims (9)

1. Anordning for frembringelse av elektrisk kobling mellom to komponenter i et brønnsystem, idet anordningen omfatter: en første komponent (38) anordnet omkring et brønnhull (44) og konfigurert til å være vert for elektriske forbindelser, en andre komponent (40) anordnet konsentrisk over den første komponent (38) og konfigurert for kraftkobling med den første komponent (38), en første kraftkoblingsenhet (48) anordnet i den første komponent (38) og konfigurert til å være vert for én eller flere sendere/mottakere (60) og resonatorer, en andre kraftkoblingsenhet (50) anordnet i den andre komponent (40) og konfigurert til å være vert for én eller flere sendere/mottakere (64) og resonatorer (66), idet senderne/mottakerne (60, 64) og resonatorene (66) i den første (48) og andre kraftkoblingsenhet (50) er konfigurert til å overføre kraft på en kontaktfri måte.

2. Anordning som angitt i krav 1, og hvor senderne/mottakerne (60, 64) og resonatorene (66) i den første (48) og andre kraftkoblingsenhet (50) er konfigurert til å overføre kraft i to retninger.

3. Anordning som angitt i krav 1, og hvor den første kraftkoblingsenhet (48) er innrettet etter den andre kraftkoblingsenhet (50).

4. Anordning som angitt i krav 1, og hvor den første og andre kraftkoblingsenhet har hulrom (76, 78) for å romme senderne/mottakerne (60, 64) og resonatorene (66).

5. Anordning som angitt i krav 4, og hvor hulrommene (76, 78) er avtettet med trykkisolerende hetter (80, 82).

6. Anordning som angitt i krav 1, og hvor den andre kraftkoblingsenhet (50) er koblet til en mengde følere og elektriske anordninger som rommes i den første komponent (48).

7. Fremgangsmåte for frembringelse av elektrisk kobling, og som omfatter at: i det minste to komponenter installeres i et brønnhodesystem (102), idet hver komponent omfatter en kraftkoblingsenhet (56) som har en sender/mottaker (60, 64) plassert inne i et trykkisolert element, en første komponent (38) posisjoneres konsentrisk innenfor en andre komponent (40), kraftkoblingsenheten (48, 56) i den første komponent (38) innrettes (110) etter kraftkoblingsenheten (50, 56) i den andre komponent (40) for å muliggjøre elektrisk kraft- og signalkommunikasjon automatisk i begge retninger på en kontaktfri måte (112) mellom sendere/mottakere (60, 64) i de kraftkoblende enheter (48, 50, 56) i den første (38) og andre komponent (40).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, og hvor den første komponent (38) omfatter en produksjonsrørhenger, mens den andre komponent (40) omfatter et ventiltrehode.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, og som videre omfatter at i det minste én resonator (66) anordnes mellom senderne/mottakerne (60, 64) i de kraft-koblende enheter (48, 50, 56) i den første (38) og andre komponent (40).