NO337991B1

NO337991B1 - Hydraulisk verktøy

Info

Publication number: NO337991B1
Application number: NO20140639A
Authority: NO
Inventors: Ashutosh Phadke; Pavan Kumar Illendala; Youfu Chen; Jan Stausholm
Original assignee: Vetco Gray Scandinavia As
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2016-07-18
Also published as: US20150337905A1; GB2526436B; GB201508496D0; NO20140639A1; US10125825B2; GB2526436A

Description

Hydraulisk verktøy

Oppfinnelsens område og tidligere kjent teknikk

Foreliggende oppfinnelse vedrører et hydraulisk verktøy i henhold til innledningen av krav 1, som tjener til å bevege et første strukturelement i aksiell retning i forhold til et andre strukturelement. Oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte i henhold til innledningen av krav 11.

Ved en offshorebrønn for utvinning av olje og gass kan en rørledning 1 i form av et produksjonsstigerør være koblet til en undersjøisk brønnhodesammenstilling 2 ved hjelp av en tilkoblingsforbindelse (tieback connector) 3 av den typen som er illustrert på figur 1. Den viste tilkoblingsforbindelsen 3 er en kjent type tilkoblingsforbindelse som ikke er utstyrt med interne hydrauliske sylindre og som kan fastgjøres og frigjøres fra en brønnhodesammenstilling ved hjelp av et separat monterings- og demonteringsverktøy) (running and retrieval tool) 4. Tilkoblingsforbindelsen 3 omfatter en koblingsenhet 5 som er boltet til nedre ende av rørledningen 1. Når nedre del av koblingsenheten 5 er blitt senket ned over den øvre enden av brønnhodesammenstilling 2, kan tilkoblingsforbindelsen 3 bli fastgjort til brønnhodesammenstillingen 2 ved hjelp av monterings- og demonteringsverktøy 4. Til-koblingsf orbindelsen 3 omfatter et antall låseklosser 6 som er montert bevegelig i koblingsenheten 5 slik at de kan beveges i radiell retning mellom en tilbaketrukket ulåst posisjon, der koblingsenheten 5 kan bevege seg aksielt i forhold til brønn-hodesammenstillingen 2, og en fremskutt låseposisjon, der spor på innsiden av hver låsekloss 6 er i inngrep med utvendige spor 7 på brønnhodesammenstillingen 2 og derved forhindrer koblingsenheten 5 fra å bevege seg aksielt i forhold til brønnhodesammenstilling 2. Hver låsekloss 6 har en kileformet flate 8 på utsiden, som er i inngrep med en tilsvarende kileflate 9 på innsiden av en kamring 10. Kamringen 10 er festet til en aktiveringsring 11 via et antall forbindelses-stenger 12. Kamringen 10 og aktiveringsringen 11 er bevegelig montert på koblingsenheten 5. Monterings- og demonterings-verktøy 4 omfatter en ringformet aktiveringselement 13 og et antall hydrauliske sylindre 14, som har til hensikt å bevege aktiveringselementet 13 i aksiell retning. Når tilkoblingsforbindelsen 3 skal monteres til brønnhodesammenstillingen 2, blir aktiveringselementet 13 brakt i inngrep med aktiveringsringen 11, hvoretter de hydrauliske sylindrene 14 blir aktivert for å presse aktiveringselementet 13 aksielt nedover mot aktiveringsringen 11 slik at kamringen 10 blir flyttet nedover langsetter låseklossene 6. Kamringen 10 vil derved presse låseklossene 6 radielt innover til inngrep med de eksterne sporene 7 på brønnhodesammenstillingen 2, slik som vist på figur 1. Monterings- og demonteringsverktøyet 4 kan deretter bli frigjort fra tilkoblingsforbindelsen 3 og ført tilbake til overflaten. Låseklossene 6 blir holdt i den fremskutte låseposisjonen av friksjonsgrepet mellom kileflaten 9 på kamringen 10 og kileflaten 8 på låseklossene 6. Når tilkoblingsforbindelsen 3 skal frigjøres fra brønnhodesammen-stillingen 2, blir monterings- og demonteringsverktøyet 4 igjen montert på tilkoblingsforbindelsen 3, og aktiveringselementet 13 blir festet til aktiveringsringen 11 ved hjelp av dreibare gripeelementer 15 på aktiveringselementet 13 som er i inngrep med en flens 16 på aktiveringsringen 11. Deretter blir de hydrauliske sylindrene 14 aktivert til å trekke aktiveringselementet 13 og aktiveringsringen 11 aksielt oppover slik at kamringen 10 blir beveget oppover langsetter låseklosssene 6 og tillater at låseklossene kan bevege seg radielt utover inn i tilbaketrukket ulåst posisjon, hvoretter tilkoblingsforbindelsen 3 kan bli løftet vertikalt vekk fra brønnhodesammenstillingen 2. Friksjonnsgrepet mellom kamringen 10 og låseklossene 6 blir imidlertid stadig sterkere med tiden og vil etter noen år være så sterkt at nødvendig kraft for å trekke aktiveringsringen 11 for å frigjøre kamringen 10 fra låseklossene 6 er så stor at flensen 16 på aktiveringsringen 11 blir skadet av gripeelementene 15 når de hydrauliske sylindrene 14 blir aktivert med nødvendig trekkraft.

Et hydraulisk verktøy i henhold til innledningen av krav 1 er tidligere kjent fra US 5 273 376 A. Dette kjente verktøyet omfatter en i hovedsak U-formet ramme som holder på hydrauliske sylindre. Den U-formede rammen skal settes inn i et gap mellom et stigerør og en brønnsammenstilling, hvoretter de hydrauliske sylindrene blir satt under trykk for å separere stigerøret fra brønnsammenstillingen.

Til tidligere kjent teknikk kan også nevnes US 5 433 274 A som beskriver en hydraulisk tilkobling.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Målet med foreliggende oppfinnelse er å skaffe et nytt og fordelaktig hydraulisk verktøy av en type som nevnt ovenfor, som i det minste i noen aspekter tilbyr fordeler sammenliknet med tidligere kjente hydrauliske verktøyer av denne typen.

I henhold til oppfinnelsen blir dette målet oppnådd med et hydraulisk verktøy som har særtrekkene som er definert i krav 1.

Det hydrauliske verktøyet i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter: - en ramme som er konfigurert for innsetting i et gap mellom en ringformet skulder på et første strukturelement og en ringformet skulder på et andre strukturelement; og - et antall av hydrauliske kraftelementer som er festet til og fordelt langsetter nevnte ramme, der kraftelementene er konfigurert til å utøve en aksiell skyvekraft mot én av nevnte ringformede skuldre slik at nevnte strukturelementer beveges fra hverandre.

Rammen er ringformet og omfatter en første bueformet seksjon og en andre bueformet seksjon, idet hver av disse bueformede seksjoner har hengslet første ende og en motstående andre ende. Nevnte bueformede seksjoner er dreibare i forhold til hverandre mellom en åpen posisjon, der det er avstand mellom den andre enden av den første buef ormede seksjon og den andre enden av den andre bueformede seksjonen, og en lukket posisjon der den andre enden av den første bueformede seksjonen er i kontakt med den andre enden av den andre bueformede seksjonen. Dermed kan rammen strekke seg helt rundt senteraksen til de to strukturelementene som skal skilles fra hverandre. De hydrauliske kraftelementene er fortrinnsvis jevnt fordelt rundt senteraksen til de to strukturelementene som skal skilles fra hverandre, og ved hjelp av en ringformet ramme vil det være mulig å montere et større antall hydrauliske kraftelementer på rammen, sammenlignet med en U-formet ramme. Ved å øke antallet hydrauliske kraftelementer vil en øke kraften som det hydrauliske verktøyet kan utøve.

Ytterligere fordeler så vel som fordelaktige særtrekk ved det hydrauliske verktøyet i foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse og de avhengige kravene.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte i henhold til krav 11 for å frigjøre friksjonsgrepet mellom en kamring og et antall låseklosser som er montert bevegelig i en koblingsenhet for en tilkoblingsforbindelse.

Kort beskrivelse av tegningsfigurene

Med henvisning til de vedlagte tegningsfigurene følger det nedenfor en spesifikk beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen i form av eksempler. Tegningsfigurene viser: Figur 1 er en delvis gjennomskåret sideskisse av en tilkoblingsforbindelse og et monterings- og demonterings-verktøy i henhold til tidligere kjent teknikk, Figur 2 viser et perspektivskisse sett ovenfra av et hydraulisk verktøy i henhold til en første utførelse av foreliggende oppfinnelse, sett med den ringformede rammen i det hydrauliske verktøyet i lukket posisjon, Figur 3 er en planskisse sett nedenfra av det hydrauliske verktøyet på figur 2, Figur 4 er en perspektivskisse sett nedenfra av det hydrauliske verktøyet på figur 2, sett med den ringformede rammen i åpen posisjon, Figur 5 er en skjematisk illustrasjon av et hydraulisk system inkludert i det hydrauliske verktøyet på figur 2, Figur 6 er en perspektivskisse sett ovenfra av et hydraulisk verktøy i henhold til en andre utførelse av foreliggende oppfinnelse, sett med den ringformede rammen i det hydrauliske verktøyet i lukket posisjon, Figur 7 er en planskisse sett ovenfra av det hydrauliske verktøyet på figur 6, Figur 8 er et vertikalsnitt gjennom det hydrauliske verktøyet på figur 2 satt inn i et gap mellom en aktiveringsring og en koblingsenhet på en

tilkoblingsforbindelse,

Figur 9 viser en forstørret detalj ifølge kvadratet IX på figur 8, Figur 10 er et vertikalsnitt gjennom det hydrauliske verktøyet på figur 6 satt inn i et gap mellom en aktiveringsring og en koblingsenhet på en

tilkoblingsforbindelse, og

Figur 11 viser en forstørret detalj i kvadratet XI på figur 10.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen Et hydraulisk verktøy 30 i henhold til to forskjellige utførelser av foreliggende oppfinnelse er vist på figurene 2-7. Det hydrauliske verktøyet 30 skal brukes til å flytte første strukturelement i aksiell retning i forhold til et andre strukturelement. I eksemplene som er illustrert på figurene 8-11 blir det hydrauliske verktøyet 30 brukt til å skyve en aktiveringsring 11 på en tilkoblingsforbindelse 3 i aksiell retning vekk fra en ringformet skulder 17 på en koblingsenhet 5 på tilkoblingsforbindelsen. I dette tilfellet utgjør altså aktiveringsringen 11 nevnte første strukturelement, mens koblingsenhet 5 utgjør nevnte andre strukturelement. Det hydrauliske verktøyet 30 vil imidlertid også kunne brukes i andre applikasjoner der det er behov for å skyve et første strukturelement i aksiell retning i forhold til et andre strukturelement.

Det hydrauliske verktøyet 30 omfatter en ringformet ramme 31 som er konfigurert for å settes inn i et gap mellom en ringformet skulder 18 på det første strukturelementet 11 og en motstående ringformet skulder 17 på det andre strukturelementet 5. Rammen 31 har en overside 32 som er beregnet på å vende mot den ringformede skulderen 18 på det første strukturelementet 11, og en motsatt underside 33 som er beregnet på å vende mot den ringformede skulderen 17 på det andre strukturelementet 5. Et antall av hydrauliske kraftelementer 34, fortrinnsvis i form av kompakte hydrauliske sylindre, er festet til og fordelt langsetter rammen 31. De hydrauliske kraftelementene 34 er jevnt fordelt rundt senter av rammen 31, dvs. de hydrauliske kraftelementene 34 er jevnt fordelt rundt omkretsen av rammen 31. De hydrauliske kraftelementene 34 er konfigurert til å utøve en aksiell skyvekraft mot én av nevnte ringformede skuldre 17, 18 slik at nevnte strukturelementer 5, 11 blir beveget fra hverandre. De hydrauliske kraftelementene 34 kan være fastgjort til rammen 31 med skruer.

Rammen 31 omfatter en første bueformet seksjon 36 og en andre bueformet seksjon 37. Hver enkelt av disse bueformede seksjonene 36, 37 har en hengslet første ende 36a, 37a og en motstående andre ende 36b, 37b. I den viste utførelsen er de bueformede seksjonene 36, 37 halvsirkelformet, første ende 36a av den første bueformede seksjon 36 er hengslet direkte til første ende 37a av den andre bueformede seksjonen 37 ved en dreieaksel 38. Som et alternativ kan de bueformede seksjonene 36, 37 være hengslet til et mellomliggende koblingsledd plassert mellom første ende 36a av første bueformede seksjon 36 og første ende 37a av den andre bueformede seksjonen 37.

De bueformede seksjonene 36, 37 er dreibare i forhold til hverandre mellom en åpen posisjon (se figur 4), der den andre enden 3 6b av den første bueformede seksjonen 3 6 og den andre enden 37b av den andre bueformede seksjonen 37 er atskilt, og en lukket posisjon (se figurene 2, 3, 6 og 7), der den andre enden 36b av den første bueformede seksjonen 36 er i kontakt med den andre enden 37b av den andre bueformede seksjonen 37. Når de bueformede seksjonene er i lukket posisjon, kan den andre enden 3 6b av den første bueformede seksjonen 3 6 være låst til den andre enden 37b av den andre bueformede seksjonen 37 ved hjelp av et låseelement 39, for eksempel i form av en låsepinne.

Hver av de bueformede seksjonen 36, 37 er utstyrt med minst to hydrauliske kraftelementer 34, fortrinnsvis minst tre hydrauliske kraftelementer 34. I den illustrerte utførelsen er hver av de bueformede seksjonene 36, 37 utstyrt med tre hydrauliske kraftelementer 34. Hvert hydraulisk kraftelement 34 omfatter et hydraulisk aktivert stempel 40 som kan beveges i aksiell retning av rammen 31. Hvert hydraulisk kraftelement

34 er plassert i en utsparing 41 i rammen 31.

Hvert av de hydrauliske kraftelementene 34 er koblet til en hydraulisk krets 42 som er innrettet i rammen 31, slik det er illustrert skjematisk på figur 5. I det viste eksempelet omfatter den hydrauliske kretsen 42 en tilførselsledning 43 for å forsyne de hydrauliske kraftelementene 34 med hydraulikkfluid under trykk, samt en returlinje 44 for å returnere hydraulikkfluid fra de hydrauliske kraftelementene 34. Tilførselsledningen 43 er koblet til en innløpsport 45 og returlinjen 44 er koblet til en utløpsport 46. Tilførsels- ledningen 43 og returlinjen 44 er fortrinnsvis integrert i rammen 31.

I den utførelsen som er illustrert på figurene 2-5, er hvert hydraulisk kraftelement 34 plassert i en utsparing 41 på undersiden 33 av rammen 31. Dermed blir stemplene 40 i dette tilfellet konfigurert til å presse mot den ringformede skulderen 17 på det andre strukturelementet 5, slik det er illustrert på figur 9.

I den utførelsen som er illustrert på figurene 6 og 7 er hvert hydraulisk kraftelement 34 plassert i en utsparing 41 på oversiden 32 av rammen 31. Dermed blir stemplene 40 i dette tilfellet konfigurert til å presse mot den ringformede skulderen 18 på det første strukturelementet 11, slik det er illustrert på figur 11.

Når det hydrauliske verktøyet 30 skal brukes for å frigjøre friksjonsgrepet mellom kamringen 10 og låseklossene 6 i en tilkoblingsforbindelse 3 av typen som er illustrert på figurene 1 og 8-11, blir den ringformede rammen på det hydrauliske verktøyet 30 satt inn i gapet mellom den ringformede skulderen 18 på aktiveringsringen 11 og den motstående ringformede skulderen 17 på koblingsenheten 5 på tilkoblingsforbindelsen 3. Dette blir oppnådd ved hjelp av en ROV (Remotely Operated Vehicle) som er koblet til det hydrauliske verktøyet 30. Første og andre bueformede seksjoner 36, 37 på rammen 31 blir holdt i åpen posisjon mens rammen blir satt inn i nevnte gap. Deretter vil første og andre bueformede seksjon 36, 37 på rammen 31 bli dreid i forhold til hverandre fra åpen posisjon til lukket posisjon. Det hydrauliske verktøyet 30 kan så frikobles fra ROVn. De hydrauliske kraftelementene 34 blir så satt under trykk, enten ved hjelp av en navlestreng fra overflaten eller ved hjelp av hydraulisk utstyr på ROVn, for å aktivere stemplene 40 i de hydrauliske kraftelementene 34, slik at aktiveringsringen 11 blir skjøvet i aksiell retning vekk fra den ringformede skulderen 17 på koblingsenheten 5. Kamringen 10 vil flytte seg i aksiell retning sammen med aktiveringsringen 11, og derved blir friksjonsgrepet mellom kamring 10 og låseklossene 6 frigjort. Når friksjonsgrepet mellom kamring 10 og låseklossene 6 er blitt frigjort, blir første og andre bueformet seksjon 36, 37 på rammen 31 dreid i forhold til hverandre fra lukket posisjon til åpen posisjon, og det hydrauliske verktøyet 30 blir fjernet fra tilkoblingsforbindelsen 3 ved hjelp av ROVn. Deretter blir monterings-og demonteringsverktøyet 4 montert på tilkoblingsforbindelsen 3, og aktiveringselementet 13 på montering og demonterings-verktøyet 4 blir festet til aktiveringsringen 11 ved hjelp av gripeelementene 15 på aktiveringselementet 13. Deretter blir de hydrauliske sylindrene 14 på monterings- og demonterings-verktøyet 4 aktivert til å presse aktiveringselementet 13 og aktiveringsringen 11 aksielt oppover slik at kamringen 10 beveges oppover langsetter låseklossene 6 og tillater låseklossene å bevege seg radielt utover inn i en tilbaketrukket ulåst posisjon, hvoretter tilkoblingsforbindelsen 3 kan løftes vertikalt vekk fra brønnhodesammenstillingen 2.

Foreliggende oppfinnelse er selvsagt ikke på noen måte begrenset til utførelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert om vil mange muligheter for variasjoner være åpenbare for en fagperson med vanlig kjennskap til fagområdet, uten å fravike fra grunnideen ved oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte patentkravene.

Claims

1. Hydraulisk verktøy for å bevege et første strukturelement (11) i aksiell retning i forhold til et andre strukturelement (5), idet det første strukturelementet (11) omfatter en ringformet skulder (18) som vender mot en motstående ringformet skulder (17) på det andre strukturelementet (5), idet det hydrauliske verktøyet (30) omfatter: - en ramme (31) som er konfigurert for innsetting i et gap mellom nevnte ringformede skulder (18) på det første strukturelementet (5) og nevnte ringformede skulder (17) på den andre strukturelementet (5), idet rammen (31) har en overside (32) og en tilsvarende underside (33), og - et antall hydrauliske kraftelementer (34) som er festet til og fordelt langsetter nevnte ramme (31), idet kraftelementene (34) er konfigurert til å utøve en aksiell skyvekraft mot én av de nevnte ringformede skuldrene (17, 18) for å bevege nevnte strukturelementer (5, 11) fra hverandre, karakterisert ved: - at rammen (31) er ringformet og omfatter en første bueformet seksjon (36) og en andre bueformet seksjon (37), der hver av disse bueformede seksjonene (36, 37) har en hengslet første ende (36a, 37a) og en motstående andre ende (36b, 37b); og - at nevnte bueformede seksjoner (36, 37) er dreibare i forhold til hverandre mellom en åpen posisjon der den andre enden (36b) av den første bueformede seksjonen (36) og den andre enden (37b) av den andre bueformede seksjonen (37) har en avstand fra hverandre, og en lukket posisjon der den andre enden (36b) av den første bueformede seksjonen (36) er i kontakt med den andre enden (37b) av den andre bueformede seksjonen (37).

2. Hydraulisk verktøy i henhold til krav 1,karakterisertved at den første enden (36a) av den første bueformede seksjonen (36) er hengslet til den første enden (37a) av den andre bueformede seksjonen (37).

3. Hydraulisk verktøy i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat hver enkelt av nevnte bueformede seksjoner (36, 37) er utstyrt med minst to hydrauliske kraftelementer (34), fortrinnsvis minst tre hydrauliske kraftelementer (34).

4. Hydraulisk verktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1-3,karakterisert vedat hvert hydraulisk kraftelement (34) er plassert i en utsparing (41) i rammen (31).

5. Hydraulisk verktøy i henhold til krav 4,karakterisertved at hvert hydraulisk kraftelement (34) er plassert i en utsparing (41) på undersiden (33) av rammen (31).

6. Hydraulisk verktøy i henhold til krav 4,karakterisertved at hvert hydraulisk kraftledd (34) er plassert i en utsparing (41) på oversiden (32) av rammen (31).

7. Hydraulisk verktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1-6,karakterisert vedat hvert hydraulisk kraftelement (34) er koblet til en hydraulisk krets (42) innrettet i rammen (31).

8. Hydraulisk verktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisert vedat hvert hydraulisk kraftelement (34) er en hydraulisk sylinder.

9. Hydraulisk verktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1-8,karakterisert vedat det hydrauliske verktøyet (30) omfatter et låseelement (39) for å låse den andre enden (36b) av den første bueformede seksjonen (36) til den andre enden (37b) av den andre bueformede seksjonen (37) når de bueformede seksjonene befinner seg i nevnte lukket posisjon.

10. Hydraulisk verktøy i henhold til hvilket som helst av kravene 1-9,karakterisert vedat de nevnte bueformede seksjonene (36, 37) er halvsirkelformet.

11. Fremgangsmåte for frigjøring av friksjonsgrepet mellom en kamring (10) og et antall låseklosser (6) som er montert bevegelig i en koblingsenhet (5) i en tilkoblingsforbindelse (3) som er festet til en brønnhodesammenstilling (2) ved at låseklossene (6) griper inn i utvendige spor (7) på brønn-hodesammenstillingen, idet låseklossene er kilt fast til brønnhodesammenstillingen (2) ved hjelp av kamringen (10), og kamringen (10) er festet til en aksielt bevegelig aktiveringsring (11) på tilkoblingsforbindelsen,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn: - innsetting av den ringformede rammen (31) i et hydraulisk verktøy (30) i henhold til hvilket som helst av kravene 1-10, i et gap mellom en ringformet skulder (18) på aktiveringsringen (11) og en motstående ringformet skulder (17) på koblingsenheten (5), idet første og andre bueformet seksjon (36, 37) på rammen blir holdt i åpen posisjon når rammen (31) er satt inn i nevnte gap; - dreiing av første og andre bueformet seksjon (36, 37) på rammen (31) i forhold til hverandre, fra åpen posisjon til lukket posisjon; og - trykksetting av de hydrauliske kraftelementene (34) som finnes på nevnte ramme (31) for å skyve aktiveringsringen (11) i aksiell retning vekk fra nevnte ringformede skulder (17) på koblingsenheten (5), slik at friksjonsgrepet mellom kamringen (10) og låseklossene (6) blir frigjort.