NO340369B1 - Elektrisk drevet aktiveringsverktøy for undersjøiske kompletteringssystemkomponenter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er rettet på et aktiveringsverktøy for undersjøiske kompletteringssystemkomponenter. Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen et aktiveringsverktøy som omfatter en elektrisk aktuator, slik som en motor, for å aktivere en tilhørende mekanisme på den undersjøiske kompletteringssystemkomponent.

Undersjøiske kompletteringssystemer omfatter typisk et brønnhodehus som er plassert på sjøbunnen ved den øvre ende av et brønnhull, et ventiltre som er festet til toppen av brønn-hodehuset og en produksjonsrørhenger (tubing hanger) som er plassert enten i brønn-hodehuset eller ventiltreet og som understøtter en produksjonsrørstreng som strekker seg gjennom brønnhullet og inn i brønnen i undergrunnen. Forut for installasjonen av produk-sjonsrørhengeren blir vanligvis en utblåsningssikring (BOP - BlowOut Preventer) forbundet med toppen av brønnhodehuset eller ventiltreet og et lavtrykks stigerør forbindes mellom BOPen og en overflaterigg. BOPen skaper den nødvendige barriere mellom brønnhullet og omgivelsene og gjør det mulig å frakoble stigerøret fra det undersjøiske kompletteringssystem i nødstilfelle.

Tallrike undersjøiske kompletteringssystemkomponenter omfatter mekanismer som blir aktivert ved hjelp av hydraulisk trykk som tilføres fra overflateriggen over en navlestreng (umbilical). En sådan komponent er et setteverktøy (THRT - Tubing Hanger Running Tool) for produksjonsrørhengeren, som brukes for å installere produksjonsrørhengeren i brønn-hodehuset eller ventiltreet. Tidligere kjente THFT'er har vanligvis et sylindrisk legeme og første og andre, generelt rørformede låsestempler som er glidbart understøttet på legemet. Det første låsestempel er tilpasset for å koble inn en første låseanordning for å fastgjøre THRT'en til produksjonsrørhengeren, mens det andre låsestempel er tilpasset for å koble inn en andre låseanordning for å fastgjøre produksjonsrørhengeren til brønn-hodehuset eller ventiltreet.

Under installasjonen av produksjonsrørhengeren er en "kjørestreng" festet til toppen av THRT'en og det første låsestempel aktiveres for å fastgjøre THRT'en til toppen av produksjonsrørhengeren, mens sammenstillingen senkes til det undersjøiske brønnhode gjennom stigerøret og BOPen.

Så snart produksjonsrørhengeren er plassert, aktiveres det andre låsestempel for å fastgjøre produksjonsrørhengeren til brønnhodehuset eller ventiltreet og når det passer, blir det første låsestempel på ny aktivert for å frigjøre THRT'en fra produksjonsrør-hengeren, slik at THRT'en kan heves opp igjen til overflateriggen.

Det første og andre låsestempel blir typisk aktivert ved hjelp av hydraulisk trykk som formidles til THRT'en gjennom en navlestreng som strekker seg fra overflateriggen. Den nedre ende av navlestrengen er ofte terminert i en utvendig glattkobling (slick joint) som er plassert ved den øvre ende av BOP'en når produksjonsrørhengeren anbringes i brønn-hodehuset eller ventiltreet. Den utvendige glattkobling gjør det mulig for BOPens omslutningshoder (rams) å lukke og avtette omkring kjørestrengen eller THRT'en uten innblanding fra navlestrengen.

Skjønt glattkoblingen gjør det mulig for BOPens omslutningshoder å danne en effektiv avtetning uten innblanding fra navlestrengen når BOP'en anbringes undersjøisk, under-søker flere operatører muligheten for å montere BOP'en på overflateriggen og så forbinde BOPen med det undersjøiske kompletteringssystem ved å bruke et høytrykks stigerør. Dette arrangement fordrer at THRT-navlestrengen passerer gjennom BOP'ens omslutningshoder, hvilket kan hindre BOP'ens omslutningshoder fra å tette tilstrekkelig i nødstilfeller. En mulig løsning på dette problem er å forbinde navlestrengen med en spesiell "BOP spanner joint" som plasseres inntil den overflatemonterte BOP. Dette fordrer imidlertid at navlestrengen skjæres til en nøyaktig lengde som på riktig måte spenner over avstanden mellom denne "spanner joint" og det undersjøiske brønnhodet eller ven ti I tre, og bruk av sådanne navlestrenger med tilpasset lengde for hvert undersjøisk kompletteringssystem, er uønsket. En annen løsning er å anvende sammensatte stigerørskjøter som har innebygde hydrauliske kanaler for THRT'en. Sådanne sammensatte skjøter (composite joints) er imidlertid tidkrevende å installere og deres hydraulikkanaler er vanskelige å fylle og spyle.

US 6,343,654 B1 omhandler en anordning for tilførsel av hydraulisk trykk til én eller flere hydraulisk påvirkbare komponenter i et brønnproduksjonssystem og plassert inne i et borehull omfattende et reservoar, og elektrisk drevet pumpe, og en styringsenhet, hver plassert inne i brønnhullet og båret på komponenten. Styringsenheten driver pumpen for tilførsel av fluid fra reservoaret for aktivering av komponentene. I tillegg er det ventiler for å dirigere fluidet til komponentene, og sensorer for å avføle når komponentene er aktivert.

US 4,375,239 vedrører et undervannstesttre innbefattende et legeme med en strømnings-kanal derigjennom. En lukkeventil er bevegelig mellom åpne og lukkede posisjoner for åpning og lukking av strømningspassasjen. En signalmottaker for av det undervannstesttreet mottar et akustisk kommandosignal som sendes ned en rørstreng som forbinder undervannstesttreet til en flytende overflatestruktur. En aktuator er operativt forbundet med signalmottakeren og beveger lukkeventilen til én av sine åpne og lukkede posisjoner som reaksjon på det akustiske kommandosignalet.

US 6,516,875 B2 angir en kompletteringskomponent, slik som en produksjonsrørhenger, omfattende en låsemekanisme.

US 4,493,374 beskriver et hydraulisk setteverktøy som brukes for å sette en nedihulls-enhet i et borehull.

US 6,216,784 B1 er relatert til en undergrunns elektro-hydraulisk kraftenhet.

WO 00/01915 A2 vedrører et overhalingskontrollsystem omfattende en hydraulisk kraftenhet og en elektrisk-signal-styringsenhet plassert på et fartøy og en styremodul som befinner seg nær en undervannsbrønn.

Hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av det selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. I samsvar med foreliggende oppfinnelse er disse og andre ulemper ved den tidligere kjente teknikk overvunnet ved å frembringe et elektrisk drevet aktiveringsverktøy for en undersjøisk kompletteringssystemkomponent som omfatter i det minste en hydraulisk aktiverbar mekanisme. Aktiveringsverktøyet har en elektrisk motor, en hydraulikkpumpe som drives av motoren og i det minste en hydraulikkledning som skaper forbindelse mellom hydraulikkpumpen og en tilhørende hydraulikkanal som fluidmessig er forbundet med mekanismen. På denne måte driver motoren hydraulikkpumpen slik at den genererer et hydraulisk trykk som brukes for å aktivere mekanismen.

I henhold til en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter det elektrisk drevne aktiveringsverktøy et legeme som løsbart kan forbindes med en utplasseringsanordning, i det minste en hydraulisk aktiverbar mekanisme understøttet på legemet og konstruert for operativt å koble inn den undersjøiske kompletteringssystemkomponent, en elektrisk motor, en hydraulikkpumpe som drives av motoren og i det minste en hydraulikkledning som skaper forbindelse mellom hydraulikkpumpen og mekanismen. Således driver motoren hydraulikkpumpen slik at den genererer et hydraulisk trykk som brukes for å aktivere mekanismen og derved får mekanismen operativt til å koble inn den undersjøiske kompletteringssystemkomponent.

I henhold til en ytterligere utførelse av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en elektrisk drevet TH RT for installering av en produksjonsrørhenger i et brønnhode eller lignende. THRT'en omfatter et langstrakt legeme som har en første ende plassert inntil produksjonsrørhengeren og en andre ende forbundet med en kjørestreng, i det minste første og andre låsestempler som begge er bevegelig understøttet på legemet og en elektrisk drevet aktivator for å forflytte hver av det første og andre låsestempel mellom respektive første og andre ulåste og første og andre låste posisjoner. I den første låste posisjon er det første låsestempel i inngrep med en første låseanordning som fastgjør legemet til produksjonsrørhengeren. I den andre låste posisjon er også det andre låsestempel i inngrep med en andre låseanordning for å fastgjøre produksjonsrørhengeren til brønnhodet.

I denne utførelse kan den elektrisk drevne aktuator omfatte en første elektrisk motor som er koblet til det første låsestempel og en andre elektrisk motor som er koblet til det andre låsestempel. De første og andre elektriske motorer kan f.eks. være rotasjonsmotorer og i så fall omfatter THRT'en fortrinnsvis også utstyr for å omdanne rotasjonsavgivelsen fra hver av den første og andre motor til aksial translasjonsbevegelse av det tilsvarende første og andre låsestempel.

Alternativt kan den elektrisk drevne aktuator omfatte en elektrisk motor og en hydraulikkpumpe drevet av motoren. / dette tilfelle driver motoren hydraulikkpumpen slik at den genererer et hydraulisk trykk som brukes for å aktivere det første og andre låsestempel.

I hver av de foregående utførelser kan foreliggende oppfinnelse også omfatte en effektkilde for motoren, slik som et batteri som er plassert i nærheten av motoren. I tillegg kan oppfinnelsen omfatte en styringsenhet for å regulere driften av motoren. Styringsenheten aktiveres fortrinnsvis ved hjelp av styresignaler som sendes fra en overflaterigg. I en utførelse av oppfinnelsen sendes styresignalene trådløst fra overflateriggen til styringsenheten.

Således fordrer det elektrisk drevne aktiveringsverktøy i henhold til foreliggende oppfinnelse ikke en hydraulikk-navlestreng fra en overflaterigg. Siden aktiveringsverktøyet kan få effekt fra et batteri og styres ved hjelp av en styringsenhet som begge ideelt er plassert på aktiveringsverktøyet, eksisterer det i tillegg intet behov for noen navlestrenger eller kabler fra overflateriggen som kan forstyrre avtetningen av BOP'ens omslutningshoder.

Disse og andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etter-følgende detaljerte beskrivelse gitt med henvisning til de vedføyde tegninger. På tegningene kan de samme henvisningstall være brukt for å betegne likedanne komponenter i de forskjellige utførelser. På de vedføyde tegninger er:

Fig. 1 en representasjon av et elektrisk drevet aktiveringsverktøy i henhold til oppfinnelsen vist innlemmet i en skjematisk vist THRT som brukes for å installere en produksjonsrørhenger i et eksempel på et brønnhodehus, Fig. 2 en forstørret skisse av et snitt gjennom THRT'en i fig. 1 og som viser det første låsestempel i inngrep med den første låseanordning for å fastgjøre THRT'en til produksjonsrørhengeren og det andre låsestempel i inngrep med den andre låseanordning for å fastgjøre produksjonsrørhengeren til brønnhodehuset, Fig. 3 er en skisse av et snitt gjennom en del av THRT'en i fig. 1 og som viser denne like

forut for fastgjøringen til produksjonsrørhengeren,

Fig. 4 er en skisse av et snitt gjennom en del av THRT'en i fig. 1 og som viser det første låsestempel i inngrep med den første låseanordning for å fastgjøre THRT'en til produksjonsrørhengeren, Fig. 5 er en skisse av et snitt gjennom en del av THRT'en i fig. 1 og som viser det andre låsestempel i inngrep med den andre låseanordning for å fastgjøre produksjons-rørhengeren til brønnhodehuset, Fig. 6 er en skisse av et snitt gjennom en del av THRT'en i fig. 1 og som viser det første låsestempel løsnet fra den første låseanordning for å frigjøre THRT'en fra produksjonsrørhengeren, Fig. 7 er en representasjon av en andre utførelse av det elektrisk drevne aktiverings-verktøy i henhold til oppfinnelsen vist innebygget i en skjematisk vist THRT'en, og hvor diverse komponenter i aktiveringsverktøyet er vist skjematisk, og Fig. 8 er en representasjon av nok en annen utførelse av det elektrisk drevne aktiverings-verktøy i henhold til oppfinnelsen, og hvor diverse komponenter i aktiverings-verktøyet er vist skjematisk.

Det eklektisk drevne aktiveringsverktøy i henhold til oppfinnelsen kan brukes i sammenheng med mange slags undersjøiske kompletteringssystemkomponenter som omfatter en eller flere aktiverbare mekanismer. I dette henseende kan en aktiverbar mekanisme enten være en separat utstyrsenhet eller en samvirkende utstyrsenhet, dvs. en anordning som er konstruert for operativt å koble inn en annen undersjøisk kompletteringssystemkomponent. Et eksempel på en selvstendig aktiverbar mekanisme er en strøm-ningsregulerende ventil. Eksempler på undersjøiske kompletteringssystemkomponenter som kan omfatte selvstendig aktiverbare mekanismer innbefatter produksjonsrørhengere, brønnhodehus, ventiltrær, spoletrær, trehetter og strømningsregulerende moduler. Samvirkende aktiverbare mekanismer kan f.eks. innbefatte låsestempler, låsetapper, sperreanordninger, eksiterende stenger og penetratorer. Eksempler på undersjøiske kompletteringssystemkomponenter som kan omfatte samvirkende, aktiverbare mekanismer innbefatter produksjonsrørhengere, brønnhodehus, ventiltrær, spoletrær, trehetter, brønnhodekoblinger og strømningsledningskoblinger. Ytterligere eksempler på undersjøiske kompletteringssystemkomponenter som kan omfatte samvirkende aktiverbare mekanismer innbefatter sådant verktøy som vanligvis anvendes for å utføre operasjoner på en hvilken som helst av de foregående komponenter, slik som setteverktøy, henteverktøy, inngrepsverktøy, overstyringsverktøy, pakningsbytteverktøy, dreiemoment-verktøy, løfteverktøy, aktiveringsverktøy og dreieverktøy.

I henhold til en første utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter det elektrisk drevne aktiveringsverktøy en eller flere elektriske aktuatorer som er innebygget i en undersjøisk kompletteringssystemkomponent. I stedet for hydraulisk aktiverte mekanismer har den undersjøiske kompletteringssystemkomponent dessuten et antall mekanismer som har lignende funksjon, men som aktiveres av elektriske aktuatorer. Følgelig eliminerer aktiveringsverktøyet behovet for en hydraulikk-navlestreng fra overflateriggen til den undersjøiske kompletteringssystemkomponent. Skjønt aktiveringsverktøyet i denne utførelse kan bygges inn i mange slags undersjøiske kompletteringssystemkomponenter, vil den av hensyn til enkelheten heretter beskrives i sammenheng med en TH RT.

Med henvisning til fig. 1 er således det elektrisk drevne aktiveringsverktøy vist innlemmet i en THRT som er generelt angitt med henvisningstallet 10. Den viste THRT 10 brukes for å installere en produksjonsrørhenger 12 i et brønnhode 14 som er plassert ved den øvre ende av et undersjøisk brønnhull. Produksjonsrørhengeren 12 kan være en hvilken som helst blant mange slags produksjonsrørhengere som brukes for å henge opp en rørstreng 16 i brønnhullet og brønnhodet 14 kan være en hvilken som helst komponent som en produksjonsrørhenger kan henges opp i, slik som et brønnhodehus, et produk-sjonsrørhode, en produksjonsrørspole, etventiltre eller et spoletre. THRT'en lOfastgjøres til produksjonsrørhengeren 12 på en måte som skal beskrives nedenfor og komponentene senkes på egnet kjørestreng 18 gjennom et stigerør 20 og en BOP 22.

For illustrasjonsformål er det vist at stigerøret 20 omfatter en avleder 24 forbundet med en overflaterigg 26, en lavtrykks stigerørstreng 28 forbundet med avlederen og en utvendig glattkobling 30 innebygget i stigerørstrengen mellom avlederen og BOPen 22. Som det lett vil forstås av fagfolk på området kan imidlertid stigerøret 20 omfatte andre kombinasjoner av komponenter som er ordnet på forskjellige måter.

BOPen 22 har et antall BOP-omslutningshoder 32 for å avtette omkring kjørestrengen 18 og/eller THRT'en 10 i den hensikt å skape en trykkbarriere mellom brønnhullet og omgivelsene i det tilfelle de primære trykkbarrierer i det undersjøiske kompletteringssystem skulle svikte. Skjønt BOP'en 22 er vist satt inn mellom stigerøret 20 og brønnhodet 14 kan den også befinne seg på overflateriggen 26 og i så fall vil stigerøret fortrinnsvis omfatte en høytrykks stigerørstreng som strekker seg fra BOPen til brønnhodet 14.

Med henvisning til fig. 2 omfatter THRT'en 10 et langstrakt, generelt ringformet legeme 34 som har en øvre ende 36 som er fastgjort til kjørestrengen 18, slik som ved hjelp av gjenger (ikke vist), og en nedre ende 38 som ideelt mottas i en holder 40 plassert på toppen av produksjonsrørhengeren 12. THRT'en har også et første, fortrinnsvis sylindrisk låsestempel 42 som er glidbart understøttet på legemet 34 og tilpasset for å koble inn den første låseanordning for å fastgjøre THRT'en til produksjonsrørhengeren 12 og et andre, fortrinnsvis sylindrisk låsestempel 44 som er glidbart understøttet på legemet og tilpasset for å koble inn en andre låseanordning for å fastgjøre produksjonsrørhengeren til brønnhodet 14.

Den første låseanordning kan omfatte enhver mekanisme som har som oppgave å fast-gjøre legemet 34 til produksjonsrørhengeren 12. I f.eks. den anskueliggjørende utførelse av oppfinnelsen vist i fig. 2 har den første låseanordning en ekspanderbar låsering 46 som er understøttet på THRT'en 10. Når det første låsestempel 42 forflyttes fra en øvre eller ulåst stilling til den nedre eller låste stilling vist i fig. 2, tvinger en kam ring 48 utformet på eller forbundet med den nedre ende av det første låsestempel låseringen 46 radialt utover inn i et tilsvarende spor 50 i holderen 40 for derved å låse THRT'en 10 til produksjonsrør-hengeren 12.

Den andre låseanordning kan likeledes omfatte en hvilken som helst egnet mekanisme som har som oppgave å fastgjøre produksjonsrørhengeren 12 til brønnhodet 14. Den andre låseanordning kan f.eks. omfatte en ekspanderbar låsering 52 som er tilpasset for å koble inn en låsestamme 54 som er glidbart montert på produksjonsrørhengeren 12. Når det andre låsestempel 44 flyttes fra en øvre eller ulåst stilling til den nedre eller låste stilling vist i fig. 2 tvinger det andre låsestempel låsestammen 54 nedover og et nedre neseparti 56 på låsestammen tvinger låseringen 52 radialt utover inn i et tilsvarende låsespor 54 i brønnhodet 14, for derved å sikre produksjonsrørhengeren 12 til brønnhodet.

Om ønskelig eller nødvendig kan THRT'en 10 også omfatte egnet utstyr for løsbart å forbinde det andre låsestempel 44 med låsestammen 54.1 f.eks. det anskueliggjørende eksempel på oppfinnelsen vist i fig. 2 omfatter THRT'en 10 et antall elastisk ettergivende gripefingre 60 som er festet til det andre låsestempel 44 og som hver har et langstrakt hodeparti 62 som er forspent inn i tilsvarende spor 64 i låsestammen 54 for derved løsbart å forbinde låsestammen med det andre låsestempel.

I henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter det elektrisk drevne aktiveringsverktøy også i det minste én, fortrinnsvis to elektriske aktuatorer for å bevege låsestemplene 42, 44 mellom deres ulåste og låste posisjoner. I en utførelse av oppfinnelsen omfatter aktiveringsverktøyet f.eks. en første elektrisk aktuator 66 for å forflytte det første låsestempel 42 inn og ut av inngrep med den første låseanordning og en andre elektrisk aktuator 68 for å forflytte det andre låsestempel 44 inn og ut av inngrep med den andre låseanordning. Slik det vil fremgå nedenfor er den første og andre elektriske aktuator 66, 68 bygget inn i THRT'en 10.

Som vist i fig. 2 har den første elektriske aktuator 66 en elektrisk motor 70 som via en egnet transmisjonsmekanisme er koblet til det første låsestempel 42. Motoren kan være en hvilken som helst egnet anordning som arbeider slik at elektrisk energi omgjøres til arbeid. Den spesifikke motor 70 som er valgt for THRT'en 10 vil bestemmes av størrelsen og konfigurasjonen av THRT'en 10, kreftene som fordres for å aktivere det første låsestempel 42 og den spesifikke transmisjonsmekanisme som brukes for å koble motoren til det første låsestempel. Således kan motoren 70 omfatte en hvilken som helst av mange slags roterende eller lineære motorer eller elektromagnetiske aktuatorer. I tillegg kan motoren 70 være montert på legemet 34 for THRT'en 10 eller inne i en tilsvarende uttagning dannet i legemet.

I den utførelse av oppfinnelsen som er vist i fig. 2 er motoren 70 en rotasjonsmotor, mens transmisjonsmekanismen omfatter en egnet girkjede for å omdanne den roterende avgivelse fra motoren til aksial translasjonsbevegelse av det første låsestempel 42. I den vist utførelse av oppfinnelsen omfatter transmisjonsmekanismen f.eks. en pinjong 72 som er forbundet med utgangsakselen fra motoren 70, et ringgir 74 som er roterbart understøttet på legemet 34 og en stuss 76 som er festet til eller dannet i ett stykke med det første låsestempel 42. Ringgiret 74 har en gjenget ytre overflate diameter og en giret indre overflatediameter som går i inngrep med pinjongen 72, mens stussen 76 har en gjenget indre overflatediameter som går i inngrep med ringgirets gjengede, ytre overflatediameter. I tillegg er det første låsestempel 42 ideelt nøklet eller fastkilt til legemet 34 for å hindre det første låsestempel fra å dreies i forhold til THRT'en 10. På denne måte vil rotasjon av pinjongen 72 rotere ringgiret 74 som på grunn av den gjengede overgang mellom ringgiret og stussen 76 vil få det første låsestempel 42 til å bevege seg aksialt på legemet 34 for å bringe det første låsestempel inn eller ut av inngrep med den første låseanordning.

Den andre elektriske aktuator 68 har ideelt en lignende konstruksjon og virkemåte som den første elektriske aktuator 66. Således omfatter den andre elektrisk aktuator 68 fortrinnsvis en rotasjonsmotor 78 som er montert på eller i legemet 34 for THRT'en 10 og koblet til det andre låsestempel 44 ved hjelp av en egnet transmisjonsmekanisme. I f.eks. den utførelse av oppfinnelsen som er vist i fig. 2 omfatter transmisjonsmekanismen en pinjong 80 som er forbundet med utgangsakselen fra motoren 78, et ringgir 82 som er dreibart understøttet på legemet 34 og en stuss 84 som er festet til eller utformet i ett stykke med det andre låsestempel 44. Ringgiret 82 omfatter en gjenget ytre overflatediameter og en giret indre overflatediameter som går i inngrep med pinjongen 80, mens stussen 84 har en gjenget indre overflatediameter som går i inngrep med den gjengede ytre overflatediameter av ringgiret. I tillegg omfatter ringgiret 82 fortrinnsvis en ytre overflatediameter som er fastkilt til den indre overflatediameter av en ringformet holder 86 som er stivt festet til legemet 34 for derved å hindre det andre låsestempel 44 fra å dreies i forhold til legemet. Rotasjon av pinjongen 80 vil således rotere ringgiret 82 som på grunn av den gjengede forbindelse mellom ringgiret og stussen 84 vil få det andre låsestempel 44 til å bevege seg aksialt på legemet 34 for å bringe det andre låsestempel inn eller ut av inngrep med den andre låseanordning.

Som et alternativ til den utførelse av oppfinnelsen som er vist i fig. 2 kan rotasjonsmotor-ene 70, 78 erstattes med en eller flere lineære motorer som er forbundet med sitt respektive første og andre låsestempel 42, 44 via egnede transmisjons- eller mekaniske forbindelser. Som et eksempel kan hver lineære motors utgangssylinder være forbundet direkte med et tilhørende låsestempel 42, 44 og i så fall vil aktivering av motorene føre til direkte aktivering av låsestempiene. Alternativt kan hver lineære motors utgangssylinder være forbundet med sitt tilhørende låsestempel 42, 44 via en eller flere mekaniske forbindelser. Andre utførelsesformer av de elektriske aktuatorer 66, 68 kan lett utledes av en fagperson på området fra beskrivelsen ovenfor og skal derfor anses å falle innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning igjen til fig. 1 kan det elektrisk drevne aktiveringsverktøy også omfatte en egnet effektkilde for motorene 70, 78. Aktiveringsverktøyet kan f.eks. ha en batteripakke 88 som er montert på eller inne i legemet 34 for THRT'en 10. Batteripakken 88 er ideelt dimensjonert for å la motorene 70, 78 fullføre alle de operasjoner som fordres for installasjon, service eller gjenvinning av produksjonsrørhengeren 12. Batteripakken 88 kan imidlertid drypplades (trickle charged) gjennom en enkel elektrisk kabel som er forbundet med en egnet effektforsyning på overflateriggen og som, om den skulle bli revet av av BOPens omslutningshode 32, lett og billig kan erstattes.

Aktiveringsverktøyet kan også ha en styringsenhet 90 for å regulere driften av motorene 70, 78. Styringsenheten 90 kan være montert på eller i legemet 34 for THRT'en 10 og fjern- aktiveres optimalt f.eks. ved hjelp av akustiske telemetrisignaler som genereres av en sender 92 plassert på overflateriggen 26. Når den brukes i samband med batteripakken 88 lar således styringsenheten 90 THRT'en 10 arbeide uten behov for noen navlestreng eller noen som helst annen sådan kabel som strekker seg fra overflateriggen 26 og som vil forstyrre avtettingsevnen til BOP'en 22. Alternativt kan styringsenheten 90 være plassert på overflateriggen 26 og dens styresignaler sendes til motorene 70, 78 via en enkel elektrisk kabel som, om den skulle bli revet av eller bli skadet av BOP'ens omslutningshode 32, lett og billig kan erstattes. I nok en annen utførelse av oppfinnelsen kan både effektkilden 88 og styringsenheten 90 for motorene 70, 78 være plassert på overflateriggen 26 og være forbundet med motorene via en utskiftbar elektrisk kabel.

Driften av THRT'en 10 skal nå beskrives med henvisning til fig. 3 - 6. THRT'en 10 er ideelt konstruert for å arbeide på en måte tilsvarende tidligere kjente THRT'er. Med både det første og andre låsestempel 42, 44 i sine øvre eller ulåste posisjoner senkes således THRT'en 10 inn i holderen 40 på produksjonsrørhengeren 12 inntil gripefingrene 60 går i inngrep med låsestammen 54 (fig. 3). Motoren 70 blir så aktivert for å skyve det første låsestempel 42 nedover til inngrep med låseringen 46 for å feste THRT'en 10 til produksjonsrørhengeren 12 (fig. 4). I denne stilling vil den ytre overflatediameter av hylsen 76 ideelt fange hodene 62 på gripefingrene 60 i sporet 64 for å sikre at låsestammen 54 vil forbli forbundet med det første låsestempel 42 og i sin hevede eller ulåste posisjon ettersom produksjonsrørhengeren 12 senkes på brønnhodet 14.

Så snart produksjonsrørhengeren 12 er anbragt i brønnhodet 14 aktiveres motoren 78 for å skyve det andre låsestempel 44 nedover og tvinge låsestammen 54 til inngrep med låseringen 52 for å feste produksjonsrørhengeren til brønnhodet (fig. 5). Etter at produksjons-rørhengeren 12 er blitt testet, brønnhullet er blitt sirkulert og alle andre nødvendige prosedyrer er blitt fullført, kan motoren 70 igjen aktiveres for å forflytte det første låsestempel 42 oppover ut av inngrep med låseringen 46 for derved å løsne THRT'en 10 fra produksjonsrørhengeren (fig. 6). I denne posisjon kan det andre låsestempel 44 kobles fra stammen 54 ved ganske enkelt å trekke THRT'en 10 oppover, idet dette tiltak vil frigjøre gripefingrene 60 fra sporet 64. Som et resultat vil stammen 54 forbli i sin senkede eller låste stilling for å holde produksjonsrørhengeren 12 fast sikret til brønnhodet 14. THRT'en 10 kan så tas opp til overflateriggen 26. Gjenvinning av produksjonsrørhengeren 12 fra overflateriggen 26 kan utføres ved å reversere de ovenfor beskrevne prosedyrer.

I henhold til en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter det elektrisk drevne aktiveringsverktøy en elektrisk motor og en hydraulikkpumpe som begge er bygget inn i den undersjøiske kompletteringssystemkomponent. Den elektriske motor driver hydraulikk pumpen for derved å generere hydraulisk trykk som brukes for å aktivere den under-sjøiske kompletteringssystemkomponent. Denne utførelse er særlig nyttig for undersjøiske kompletteringssystemkomponenter som vanligvis aktiveres hydraulisk. Siden sådanne komponenter typisk omfatter en eller flere hydraulisk aktiverte mekanismer og tilhørende hydraulikkledninger, vil de fordre bare små modifikasjoner for å arbeide sammen med den aktuelle utførelse av oppfinnelsen. Skjønt aktiveringsverktøyet i denne utførelse kan brukes sammen med en hvilken som helst blant en lang rekke undersjøiske kompletteringssystemkomponenter, vil den av hensyn til enkelheten bli beskrevet i sammenheng med en THRT.

Med henvisning til fig. 7 er følgelig det elektrisk drevne aktiveringsverktøy vist innebygget i en THRT 100. THRT'en 100 er lik en konvensjonell THRT ved at den omfatter et langstrakt, generelt ringformet legeme 102 som har en øvre ende 104 som kan sikres til en egnet kjørestreng og en nedre ende 106 som er tilpasset for å koble inn produksjons-rørhengeren. THRT'en 100 har også et første sylindrisk låsestempel 108 som er glidbart understøttet på legemet 102, et andre sylindrisk låsestempel 110 som er glidbart montert på legemet over det første låsestempel, og en holdestuss 112 som er stivt festet til legemet over det andre låsestempel. Slik som THRT'en 10 beskrevet ovenfor er det første låsestempel 108 tilpasset for å koble inn en første låseanordning for å sikre THRT'en til produksjonsrørhengeren og det andre låsestempel 110 er tilpasset for å koble inn en andre låseanordning for å sikre produksjonsrørhengeren til et brønnhode eller lignende.

THRT'en 100 har også et antall stempelkamre som hydraulisk trykk formidles til i den hensikt å aktivere det første og andre låsestempel 108, 110.1 den anskueliggjørende utførelse av oppfinnelsen vist i fig. 7 samvirker f.eks. den første radiale flens 114 på legemet 102 med en sylindrisk uttagning 114 på innerdiameteren av det første låsestempel 108 for å danne et første avtettet stempelkammer 118a og et andre avtettet stempelkammer 118b. Dessuten samvirker holdestussen 112 med det andre låsestempel 110 for å skape et tredje, avtettet stempelkammer 120a, mens det andre låsestempel samvirker med en andre radial flens 122 på legemet 102 for å danne et fjerde avtettet stempelkammer 120b. De første og andre radiale flenser 114, 122 kan enten være dannet i ett stykke med legemet 102 eller være separate ringer som er sveiset, skrudd eller presspasset på, eller på annen måte festet til legemet.

Under driften av THRT'en 100 tilføres hydraulisk trykk selektivt til det første stempelkammer 118a for å tvinge det første låsestempel 108 aksialt nedover og derved i inngrep med den første låseanordning, og hydraulisk trykk tilføres selektivt det andre stempelkammer 118b for å tvinge det første låsestempel aksialt oppover og derved løsne den første låseanordning. Likeledes tilføres hydraulisk trykk selektivt til det tredje stempelkammer 120a for å tvinge det andre låsestempel 110 aksialt nedover og derved i inngrep med den andre låseanordning, og hydraulisk trykk tilføres selektivt det fjerde stempelkammer 120b for å tvinge det andre låsestempel aksialt oppover og derved løsne den andre låseanordning. På denne måte kan THRT'en 100 enten låses til eller løsnes fra produksjonsrørhengeren, og produksjonerørhengeren kan enten låses til eller løsnes fra brønnhodet.

Det elektrisk drevne aktiveringsverktøy har også en hydraulikkpumpe 124 for å generere det hydrauliske trykk som tilføres stempelkamrene 118a, 118b, 120a og 120b. Hydraulikkpumpen 124 kan være en hvilken som helst egnet pumpe som er i stand til å generere hydraulisk trykk, slik som en girpumpe, en stempelpumpe eller en rotasjonsfinnepumpe. Hydraulikkpumpen 124 er fluidmessig forbundet med det første stempelkammer 118a ved hjelp av en første kanal 126a, med det andre stempelkammer 118b med en andre fluidkanal 126b, med det tredje stempelkammer 120a med en tredje fluidkanal 128a og med det fjerde stempelkammer 120b med en fjerde fluidkanal 128b. Skjønt det ikke er vist på tegningen kan en hydraulikkrets være koblet inn mellom hydraulikkpumpen 124 og fluidkanalene 126a, 126b, 128a og 128b. Hydraulikkretsen kan omfatte et antall konvensjonelle hydraulikkventiler, -svitsjer eller lignende utstyr for å regulere tilførselen av hydraulisk trykk til stempelkamrene, for selektivt å aktivere det første og andre låsestempel 108, 110. Konstruksjonen og virkemåten foren sådan hydraulikkrets vil lett forstås av fagfolk på området.

Aktiveringsverktøyet omfatter videre en elektrisk motor 130 for å drive hydraulikkpumpen 124. Motoren 130 som kan være lik en hvilken som helst av de elektriske motorer som er nevnt ovenfor, kan være forbundet med hydraulikkpumpen 124 enten direkte eller via en egnet girkasse (ikke vist). Skjønt det ikke er vist på tegningene kan i tillegg THRT'en 100 ha en motorstyring for å regulere f.eks. avgivelsen fra motoren 130. Valget av en passende motor 130 for en gitt hydraulikkpumpe 124 såvel som konstruksjonen av en nødvendig girkasse og motorstyring ligger innenfor kunskapene for en fagperson på området.

Motoren 130 kan få energi ved hjelp av en hvilken som helst egnet effektkilde. Aktiverings-verktøyet kan f.eks. ha en batteripakke 132 for å levere kraft direkte til motoren 130. Skjønt batteripakken 132 fortrinnsvis har tilstrekkelig dimensjon til å gi kraft til THRT'en 100 for helheten av hver operasjon som fordres av den, kan batteripakken også bli dryppladet over en egnet elektrisk kabel 134 som er forbundet med en effektforsyning som befinner seg på overflateriggen. Alternativt kan all energi som fordres for å gi kraft til motoren 130 oppnås fra effektforsyningen på overflateriggen over en egnet elektrisk kabel.

I begge tilfeller har aktiveringsverktøyet fortrinnsvis en styringsenhet 136 for å regulere driften av motoren 130 og en mulig hydraulikkrets inne i THRT'en. Styringsenheten 136 kan aktiverres av signaler som sendes over kabelen 134 eller en egnet kabel for formålet. Alternativt kan styringsenheten 136 aktiveres ved hjelp av trådløse signaler, slik som akustiske telemetrisignaler, som genereres av en sender lignende senderen 92 drøftet ovenfor. Styringsenheten 136 kan selvsagt plasseres på overflateriggen og i så fall kan styresignalene sendes til motoren 130 over kabelen 134, over en reservert kabel eller via den trådløse sender.

Hydraulikkpumpen 124 og motoren 130, og batteripakken 132 og styringsenheten 136 kan, om de er tilstede, monteres enten på det ytre av legemet 102 for THRT'en 100 eller inne i en eller flere uttagninger dannet i legemet. Alternativt kan en eller flere av disse komponenter bygges inn i en separat struktur koblet inn mellom kjørestrengen og den øvre ende 104 av legemet 102.

Ved å innlemme det elektrisk drevne aktiveringsverktøy i THRT'en 100 elimineres således behovet for en navlestreng for å overføre dynamisk trykk fra overflateriggen til THRT'en. Dersom THRT'en 100 også omfatter en batteripakke 132, vil dessuten driften av THRT'en høyst fordre en enkel elektrisk kabel 134 for å overføre styresignaler til motoren 130 og om ønskelig, å drypplade batteripakken. Dersom THRT'en 100 har en styringsenhet 136 og styresignalene overføres trådløst til styringsenheten eliminerer imidlertid det elektrisk drevne aktiveringsverktøy behovet for enhver kabel mellom overflateriggen og THRT'en.

I henhold til en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse er det elektrisk drevne aktive-ringsverktøy plassert adskilt fra den undersjøiske kompletteringssystemkomponent som det er ment å bli brukt sammen med. Som et resultat kan aktiveringsverktøyet brukes sammen med en konvensjonell, hydraulisk aktivert komponent i et undersjøiske kompletteringssystem. I tillegg kan det samme aktiveringsverktøy brukes sammen med en rekke forskjellige undersjøiske kompletteringssystemkomponenter. Av hensyn til enkelheten vil imidlertid aktiveringsverktøyet i denne utførelse av oppfinnelsen bli beskrevet i sammenheng med en THRT.

Med henvisning til fig. 8 er det elektrisk drevne aktiveringsverktøy generelt angitt med 200, vist plassert ovenfor et eksempel på en THRT 202. THRT'en 202 er i mange henseender lik THRT'en 100 beskrevet ovenfor ved at den omfatter et sylindrisk legeme 102, et første låsestempel 108, et andre låsestempel 110, en holdestuss 112, og første, andre, tredje og fjerde avtettede stempelkamre, henholdsvis 118a, 118b, 120a og 120b. I tillegg formidles hydraulisk trykk til stempelkamrene 1181, 118b, 120a og 120b gjennom tilhørende første, andre, tredje og fjerde fluidkanaler 126a, 126b, 128a og 128b. Som med en konvensjonell THRT har imidlertid THRPen 202 ingen kilde for hydraulisk trykk. I stedet tilføres hydraulisk trykk til THRT'en 202 fra en ekstern kilde.

I henhold til denne utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter aktiveringsverktøyet 200 denne eksterne kilde for hydraulisk trykk. Aktiveringsverktøyet 200 har således et legeme 204 som har en nedre ende 206 som er tilpasset for å bli festet til den øvre ende 104 av THRT'en 202, en øvre ende 208 som løsbart kan forbindes med en utplasseringsanordning, slik som en konvensjonell kjørestreng eller en fjernstyrt farkost (ROV - Remotely Operated Vehicle) og en ytre overflatediameter 210 som ideelt kan forsegles på inngripende måte ved hjelp av kantene på en BOP. I tillegg kan legemet 204 være forsynt med et aksialt hull 212 gjennom hvilket brønnfluider eller lignende kan formidles. Legemet 204 kan være konstruert av et hvilket som helst egnet material, slik som metall, eller dersom aktiveringsverktøyet 200 skal settes ut ved hjelp av en ROV, fortrinnsvis plast.

Aktiveringsverktøyet 200 omfatter også flere av komponentene i aktiveringsverktøyet beskrevet ovenfor i sammenheng med THRT'en 100, slik som en hydraulikkpumpe 124 for å generere hydraulisk trykk og en elektrisk motor 130 for å drive den hydrauliske pumpe. Aktiveringsverktøyet 200 kan også ha en batteripakke 132 for å gi kraft til motoren 130 og en styringsenhet 136 for å regulere driften av motoren. Valget, arrangementet og virkemåten av disse komponenter er fortrinnsvis slik som beskrevet ovenfor i samband med aktiveringsverktøyet for THRT'en 100. I tillegg er disse komponenter ideelt plassert inne i legemet 204 så de kan være beskyttet fra det undersjøiske miljø.

Aktiveringsverktøyet 200 omfatter videre egnet utstyr for å formidle det hydraulisk trykk fra hydraulikkpumpen 124 til fluidkanalene 126a, 126b, 128a og 128b i THRT'en 202. I den utførelse av oppfinnelsen som er vist i fig. 8 omfatter aktiveringsverktøyet f.eks. i det minste første, andre, tredje og fjerde hydraulikkledninger, henholdsvis 214, 216, 218 og 220, som strekker seg mellom hydraulikkpumpen 124 og et tilhørende hydraulisk koblingselement 222. Koblingselementene 222 er tilpasset for på tett måte å koble inn tilsvarende koblingselementer 224 som hver er forbundet med hver sin av fluidkanalene 126a, 126b, 128a og 128b. Når aktiveringsverktøyet 200 går i inngrep med THRT'en 202 vil på denne måte koblingselementene 222 og 224 på fluidmessig måte forbinde hver an hydraulikkledningene 214, 216, 218 og 220 med en tilsvarende blant fluidkanalene 126a, 126b, 128a og 128b. Koblingselementene 222, 224 kan inneholde ventiler av "poppet- type" (ventiler med sopplignende fasong) for å holde det hydrauliske trykk inne i hydraulikkledningene og fluidkanalene når aktiveringsverktøyet 200 løsnes fra THRT'en 202. Selvsagt kan hvilke som helst andre egnede midler brukes for løsbart å forbinde hydraulikkledningene 214, 216, 218 og 220 med fluidkanalene 126a, 126b, 128a og 128b, slik som konvensjonelle sentrerere.

Under drift kan det elektrisk drevne aktiveringsverktøy 200 forbindes med THRT'en 202 ved overflateriggen og så senkes til det undersjøiske brønnhodet på en kjørestreng. I så fall drives aktiveringsverktøyet 200 på en måte som tilsvarer den beskrevet ovenfor i sammenheng med THRT'en 100 for f.eks. å feste THRT'en 202 til produksjonsrør-hengeren og så låse produksjonsrørhengeren til brønnhodet. Dersom THRT'en 202 allerede er i stilling i brønnhodet kan alternativt aktiveringsverktøyet 200 settes ut uav-hengig av THRT'en 202, enten på en kjørestreng fra overflateriggen eller ved hjelp av en ROV fra et sted i nærheten av brønnhodet. I dette tilfelle sikres aktiveringsverktøyet 200 til THRT'en 202 slik at hydraulikkledningene 214, 216, 218 og 220 blir fluidmessig forbundet med fluidkanalene 126a, 126b, 128a og 128b. Deretter kan aktiveringsverktøyet 200 drives på en måte tilsvarende den beskrevet ovenfor i samband med THRT'en 100 for f.eks. å feste THRT'en 202 til produksjonsrørhengeren og frigjøre produksjonsrørhengeren fra brønnhodet, slik at produksjonsrørhengeren kan hentes opp til overflateriggen.

Skjønt det elektrisk drevne aktiveringsverktøy 200 er blitt beskrevet i sammenheng med en THRT, kan et også brukes for å aktivere andre brønnhodekomponenter. Som et eksempel kan aktiveringsverktøyet 200 brukes for å aktivere en eller flere ventiler eller lignende utstyr som er blitt plassert på brønnhodet, i produksjonsrørhengeren eller nede i brønnhullet. Fagfolk med vanlige kunnskaper på området vil forstå hvordan aktiverings-verktøyet 200 skal tilpasses for disse og andre anvendelser.

Det skal erkjennes at skjønt foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet i samband med foretrukne utførelser av denne, kan fagfolk på området utvikle en bred variasjon av strukturelle og operasjonelle detaljer uten å forlate oppfinnelses prinsipper definert av patentkravene. Derfor skal de vedføyde patentkrav tolkes til å dekke alle ekvivalenter som faller innenfor oppfinnelsens idé og sanne omfang.

Claims (17)

1. Aktiveringsverktøy (200) for en undersjøisk kompletteringssystemkomponent som omfatter i det minste en hydraulisk aktiverbar mekanisme, et stempelkammer (118a, 118b, 120a, 120b) som er anordnet i nærheten av mekanismen, og en fluidkanal (126a, 126b, 128a, 128b) som transporterer hydraulisk fluid til stempelkammeret, idet aktiverings-verktøyet omfatter: - et legeme (34, 102, 204) som er løsbart forbindbar med komponenten, - en elektrisk motor (70, 78, 130) som er understøttet på legemet, - en hydraulikkpumpe (124) som er understøttet på legemet og som drives av motoren, - minst én hydraulikkledning (214, 216, 218, 220) som er koblet til hydraulikkpumpen, og - midler for løsbart å forbinde hydraulikkledningen (214, 216, 218, 220) med fluidkanalen (126a, 126b, 128a, 128b) når legemet (34, 102, 204) er koblet til komponenten, hvor motoren driver hydraulikkpumpen for å generere hydraulisk trykk, hvilket, når legemet er koblet til komponenten, transporteres gjennom hydraulikkledningen og fluidkanalen til stempelkammeret for å aktivere mekanismen.

2. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 1, hvor legemet har en ende (208) som er egnet til løsbart å forbindes med en utplasseringsanordning for å muliggjøre senking av aktiverings-verktøyet eller en kombinasjon av aktiveringsverktøyet og komponenten fra en overflaterigg (26).

3. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 1 eller 2, videre omfattende en styringsenhet (90, 136) for å regulere driften av motoren.

4. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 3, hvor styringsenheten (90, 136) aktiveres ved hjelp av styresignaler sendt fra en overflaterigg (26).

5. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 4, hvor styresignalene sendes over en kabel (134) som strekker seg mellom overflateriggen (26) og styringsenheten (90, 136).

6. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 4, hvor styresignalene overføres trådløst fra overflateriggen (26) til styringsenheten (90, 136).

7. Aktiveringsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor komponenten omfatter en THRT (10, 100, 202), og mekanismen omfatter et hydraulisk låsestempel (42, 44, 108, 110).

8. Aktiveringsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor legemet omfatter et første aksialt hull (212) gjennom hvilket brønnfluider kan formidles.

9. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 8, hvor det første aksiale hull (212) kommuniserer med et andre aksialt hull som strekker seg gjennom komponenten.

10. Aktiveringsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor legemet omfatter en ytre overflate som er forbindbar av ett eller flere BOP-omslutningshoder (32) styringsenheten aktiveres ved hjelp av styresignaler sendt fra en overflaterigg.

11. Aktiveringsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor forbindelses-midlene omfatter en sentrerer.

12. Aktiveringsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor forbindelses-midlene omfatter en poppet-ventil.

13. Aktiveringsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav, videre omfattende en effektkilde (88) for motoren.

14. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 13, hvor effektkilden omfatter et batteri (88, 132).

15. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 14, hvor batteriet (88, 132) understøttes på legemet.

16. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 15, hvor batteriet er egnet til å drypplades over en elektrisk kabel (134) som er forbundet med en effektforsyning plassert på en overflaterigg (26).

17. Aktiveringsverktøy som angitt i krav 13, hvor effektkilden (88) er plassert på en overflaterigg (26) og er forbundet med motoren ved hjelp av en elektrisk kabel.