NO340795B1 - Hjelperamme og ventiltre med slik hjelperamme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår ei hjelperamme for undersjøiske brønnhoder ifølge patentkrav 1 og et undersjøisk ventiltre ifølge patentkrav 6.

Bakgrunn

I en type brønnproduksjon til havs blir det installert et undersjøisk produksjonstre ved havbunnen. Treet kan være koplet til en undersjøisk manifold via en strømningsrørkopling, som kan være forbundet med andre undersjøiske tre i nærheten. Et produksjonsstigerør kan rage fra den undersjøiske manifolden eller fra et individuelt tre til et prosesseringsanlegg, normalt en flytende plattform. Brønnens formasjonstrykk er normalt tilstrekkelig til å forårsake at brønnfluid strømmer opp brønnen til treet og fra treet til prosesseringsanlegget.

På svært store dyp kan brønnen ha tilstrekkelig trykk til at brønnfluid strømmer opp til treet men ikke nok til å strømme fra havbunnen til prosesseringsanlegget. I andre tilfeller kan brønnen mangle selv trykk høyt nok til at brønnfluid kan strømme opp til havbunnen. Elektriske neddykkbare pumper har blitt brukt i mange år i overflatebrønner, men på grunn av behov for periodisk vedlikehold blir de normalt ikke brukt nede i hullet i en undersjøisk brønn.

Det har kommet en rekke forslag til brønnstimulerende pakker (for eksempel hjelpepumper) for installering ved havbunnen for å fremme trykket i brønnfluid. På grunn av pumpestørrelsen, installasjonskostnader og tekniske problemer, er imidlertid slike installasjoner sjeldne. Når slike konfigurasjoner blir brukt, brukes typisk store hjelperammer for å flytte utstyr til og fra det undersjøiske brønnhodet og overflata. Hjelperammer er tungvinte og manipulering av dem med hensyn til brønnen kan være svært vanskelig og om ikke farlig for operatører og selve brønninstallasjonen. Det er derfor behov for et forbedret system og framgangsmåte for å tilrettelegge for samvirke mellom undersjøiske brønner og hjelperammer.

US patentskrift 6,823,941 beskriver et system for uttak av produksjonsfluider fra en første strøm til en sidestrøm for å reetablere trykk i produksjonsstrømmen eller tilsette kjemikalier, hvoretter produksjonsfluid føres tilbake til den første strømmen.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen anviser et forbedret hjelperammesystem og et undersjøisk ventiltre med et slikt hjelperammesystem, slik det framgår av den karakteriserende del av henholdsvis patentkrav 1 og 6. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de respektive uselvstendige kravene.

Det er beskrevet et system, en framgangsmåte og et apparat for bærende hjelperammesystem for undersjøiske brønnhoder. Oppfinnelsen gjør det mulig å montere et ventiltre med og presist passe overens med hjelperammer. Det etableres adgang til produksjonskanaler gjennom en forlenget produksjonsvingblokk. Systemet reagerer på og overfører installasjonsbelastning og potensiell knastbelastning på lederøret. Treet mottar rammer for trykkøkning, måling, separasjon av vann og olje osv. Et konvensjonelt strupeorgan kan være festet utenbords (dvs. nedstrøms) for hjelpeprofilen.

Forannevnte og andre formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen vil framgå for en fagperson med støtte i den etterfølgende detaljerte beskrivelse av den foreliggende oppfinnelsen, sett i sammenheng med de tilhørende patentkrav og figurer.

Det er i det etterfølgende gitt en mer spesifikk beskrivelse av oppfinnelsen oppsummert foran med henvisning til oppfinnelsens utførelsesformer som er illustrert i de vedlagte figurer, som vil lette forståelsen av oppfinnelsens fordeler og særtrekk. Det skal imidlertid bemerkes at figurene kun illustrerer noen utførelsesformer av oppfinnelsen og skal derfor ikke anses som begrensende på oppfinnelsens ramme, som kan innta andre like fullt effektive utførelser. Figur 1 er ei snittskisse av en utførelsesform av hjelperammesystem for ventiltre konstruert i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 er ei isometrisk skisse av en utførelsesform av en del av systemet i figur 1 og er konstruert i henhold til oppfinnelsen. Figur 3 er ei isometrisk skisse av en annen utførelsesform av en del av systemet i figur 1 og er konstruert i henhold til oppfinnelsen. Figur 4 er ei isometrisk skisse av nok en utførelsesform av en del av systemet i figur 1, og er konstruert i henhold til oppfinnelsen.

Med henvisning til figur 1-4 er det vist utførelsesformer av et system, en framgangsmåte og et apparat for et hjelperammesystem for ventiltre for undersjøiske brønnhoder. Et brønnhodehus 11 er lokalisert ved den øvre enden av en undersjøisk brønn. Brønnhodehuset 11 er et stort rørformet organ festet til et lederør som rager ned til en første dybde i brønnen.

Et undersjøisk ventiltre eller produksjonstre 13, slik som et horisontalt tre eller spoletre, er festet til den øvre enden av brønnhodehuset 11 med hjelp av en konvensjonell kopling. Treet 13 har en kanal 15 som inneholder en produksjonsrørhenger 17. Produksjonsrørhengeren 17 bærer en streng med produksjonsrør 19 som rager inn i brønnen for transport av produksjonsfluid. Produksjonsrøret 19 er innrettet med en produksjonskanal 21 som rager gjennom produksjonsrørhengeren 17. En sideveis produksjonsåpning 23 strekker seg fra produksjonskanalen 21 gjennom en hovedproduksjonsventil 25 inne i treet 13. Oppfinnelsen er også velegnet for bruk med konvensjonelle tre eller vertikale tre, slik som de kjent for fagpersonen.

Produksjonskanalen 21 i produksjonsrørhengeren 17 har en kronpluggprofil 31 eller profiler (for eksempel der produksjonsrørhengeren har doble plugger) lokalisert over produksjonsåpningen 23 i siden. Profilen 31 er tilpasset for å motta en plugg som normalt senkes og mottas av en kabel. Treet 13 har en spindel 33 på sin øvre ende som oppviser en utvendig sporprofil. En adapter 35 er landet på treet 13, og installering kan skje fra en rigg eller fra et annet fartøy inkludert ROV som benytter oppdrift, osv. Adapteren 35 har en konvensjonell hydraulisk aktuert kopling 37 for kopling til treets spindel 33. Mekaniske eller hydrauliske og mekaniske koplinger kan også brukes. Adapteren 35 har en tetning 39 som rager nedover inn i tettende inngrep med produksjonskanalen 21 i produksjonsrørhengeren 17. Adapteren 35 har en produksjonskanal 41 som er innrettet med tetningen 39 for gjennomstrømning av produksjonsfluid. En isolasjonsventil 43 og en uttrekkbar plugg 45 er lokalisert inne i produksjonskanalen 41. En kroneventil kan brukes i stedet for pluggen 45.1 bruk med vertikale tre, tetter adapteren i treets spindel i stedet for i produksjonsrørhengeren, siden produksjonsrørhengeren sitter i brønnhodet under treet.

En sideveis produksjonsåpning 47 rager fra produksjonskanalen 41 mellom ventilen 43 og en kronplugg 45. Adapteren 35 har fortrinnsvis en spindel 49 på sin øvre ende som mottar et avfallsdeksel 51 som valgfritt kan være en trykkbarriere. Eventuelle tredje avfallsdeksel som holder på trykk kan omønskelig installeres av ROV eller med en annen fjerntliggende operasjon. Produksjonsåpningen 47 i siden er forbundet med en inntakskanal 53. Et strømningsorgan 55 fremmer brønnens produktivitet. For eksempel kan en undersjøisk trykkforsterker eller oljeseparator installeres via et fartøy med kabel fra overflata av ROV med oppdriftsmoduler. Den undersjøiske trykkforsterkeren er koplet til inntakskanalen 53, som fortrinnsvis er kortere enn den ser ut til i figurene. Det kan alternativt benyttes en dobbeltbarriere i form av eksempelvis to kronplugger over produksjonsutløpet 47.

Organet 55 eller en utløpskanal som rager fra samme (ikke vist), er koplet til et hjelperammesystem for ventiltre 61. I en utførelsesform omfatter systemet 61 en vingblokk 63 med utvidet lengde, en horisontal kanal 65 og en vertikal kanal 71 som rager oppover fra samme til organet 55. Vingblokka 63 kan være festet til treet 13 som vist på en leppe 66 (figur 2), eller formet helhetlig med treet 13 (ikke vist). Den horisontale kanalen 65 har en produksjonsvingventil 67 (figur 1) som er montert inntil og i strømningsmessig kontakt med produksjonshovedventilen 25 og produksjonsåpningen 23 i siden. Den horisontale kanalen 65 kan være forbundet med et strupeorgan 69, som også kan omfatte en T-kanal eller annet utstyr. I bruk med vertikale ventiltre, er øvre og nedre hovedventil innrettet vertikalt.

Som best framgår av figur 1, kan produksjonsvingventilen 67 være lokalisert horisontalt nærmere produksjonshovedventilen 25 enn til ei endeflate 70 av vingblokka 63.1 motsetning til dette er den vertikale kanalen 71 lokalisert horisontalt nærmere endeflata 70 enn produksjonshovedventilen 25. På en tilsvarende ikke-symmetrisk måte, er den horisontale kanalen 65 lokalisert nærmere venstre sideflate 72 (figur 2 og 3) av vingblokka 63 enn høyre sideflate 74 av samme.

I en utførelsesform rager en blokkfot 73 nedover fra vingblokka 63 direkte under vingventilen 67. Blokkfoten 73 kan for eksempel strekke seg over hele bredden W av vingblokka 63, og kan være forsynt med ei horisontal nedre overflate 75 og en skråkant 77.1 tillegg er det formet et bredt spor 79 på ei toppflate 81 av vingblokka 63. Som vist i figur 2, kan sporet 79 rage fra endeflata 70 til treet 13 som illustrert. Alternativt kan sporet 79 være forskjøvet fra endeflata 70 (figur 3) og krysse ei ortogonal hylle 83 formet under og parallelt med toppflata 81. I en utførelsesform er sporet 79 lokalisert direkte over den horisontale kanalen 65, slik at også den er nærmere venstre sideflate 72 enn høyre sideflate 74. Denne konfigurasjonen segmenterer toppflata 81 inn i en mindre del (se venstre side av figur 2) og en større del (høyre side av figur 2). Et komplementært vertikalt spor 85 er formet på siden av treet 13 og er innrettet med sporet 79. Dette grensesnittet etablerer hovedsakelig en universalinnløpsåpning som tillater innføring av ekstrautstyr på ethvert tidspunkt i tresystemets levetid.

Igjen med henvisning til figur 1 og 3, omfatter støttesystemet 61 i tillegg ei hjelperamme eller hjelpeblokk 101 med et langstrakt hus og en rektangulær fot 103 som rager ned fra samme. Foten 103 er tett mottatt av sporet 79 (figur 2) og sporet 85 i treets hovedventilblokk 13 for samvirkende inngrep med samme. I en utførelsesform stikker en flat ring 105 horisontalt fra en ende av ramma 101 ved treet. Ringen 105 har en åpning 107 for mottak av spindelen 33 som illustrert, som hjelper til med å lokalisere og innrette hjelperamma 101 med hensyn til treet 13 og støttesystemet 61. Hjelperamma 101 kan valgfritt være forsynt med en tapp 109 som rager vertikalt nedover fra en motsatt ende av samme med hensyn til ringen 107. Tappen 109 griper inn med en vertikal kanal 71 i vingblokka 63 for å komplettere en tilpasset innretting mellom hjelperamma 101 og vingblokka 63. Tappen 109 tetter også i den vertikale kanalen 71 for å holde på trykket. Det kan brukes doble tetninger. Andre utførelsesformer omfatter for eksempel ei hylse som passer over spindelen og tilbyr god bøyemotstand. Hylsa er tilstrekkelig kort til å tillempe opptak av koplingen 37.

I en driftsmessig utførelsesform, kan brønnen i starten produsere med tilstrekkelig trykk til at brønnfluid strømmer til en prosesseringsfasilitet ved overflata. I et slikt tilfelle vil adapteren 35, organet 55 og dets kanal 53 ikke være lokalisert under havoverflata. Et indre ventiltredeksel vil være lokalisert ved den øvre enden av treet 13 for å tette kanalen 15. En plugg vil være lokalisert i profilen 31. Fluidet vil strømme ut gjennom ventilene 25 og 67, gjennom strupeorganet 69 og inn i en produksjonsledning. I normal drift vil det være utplassert et låsende tettedeksel. Det tettende dekslet vil etablere kontakt med geometrien av treet og vingblokka. Alternativt kan et låsende og tettende bliddeksel kjøres inn i bunnen. Dersom det skulle bli behov for ekstra funksjonalitet, kan blinddekslet erstattes av hjelperamma.

Dersom trykket i brønnen faller i tilstrekkelig grad slik at det kreves ei hjelpepumpe, kan dermed operatøren kople til et stigerør eller et annet utstyr (ikke vist) til treets spindel 33. Operatøren lukker ventilene 25, 67, som sammen med produksjonsåpningen 23 utgjør en hovedstrømningsvei. Operatøren fjerner det indre ventiltredekslet gjennom stigerøret mens kronpluggen blir igjen inne i kronprofilen 31. Operatøren kan stenge ventilene og utføre eventuelle andre aktiviteter for å gjøre brønnen trygg nok til å tillate fjerning av det indre ventiltredekslet. Operatøren senker deretter adapteren 35, organet 55 og dets kanal 53 ned som en enhet. Tetningen 39 stikker tettende inn i produksjonsrørhengerens kanal 21, eller inn i ventiltrespindelen i tilfellet med det vertikale ventiltreet. Koplingen 37 er koplet med adapteren 35 på plass, og organet 55 er koplet til vingblokka 63. Kanalen 71 kan være helhetlig med, eller låst til vingblokka 63 med en eller annen form for låsemekanisme. En nedadrettet kraft forårsaket av vekten av organet 55 passerer gjennom adapteren 35 og treet 13 inn i brønnhodehuset 11. Dette grensesnittet kan forlenges til å motta en rekke undersjøisk prosesseringsutstyr eller forsterkerutstyr, slik som separatorer, pumper, kompressorer osv.

Operatøren kopler på dette tidspunkt stigerøret på nytt til adapterens spindel 49. Operatøren fjerner pluggen 45 (eller eksempelvis doble barrierer) fra produksjonsåpningen 47 i siden med et kabelverktøy. Operatøren åpner ventilen 43 og fjerner kronpluggen fra profilen 31 oggjeninstallerer pluggen 45 over produksjonsåpningen 47. Stigerøret fjernes og avfallsdekslet 51 installeres på adapteren 35. Straks hjelpeverktøyet er fjernet, kan det installeres et avfallsdeksel på spindelen 49. Avfallsdekslet kan valgfritt være en trykkbarriere.

I tilfellet med et horisontalt tre, blir det foretatt operasjoner for å fjerne kronpluggen eller pluggene fra profilen 31, og installere en plugg eller plugger i profilen 45. Straks disse operasjonene er ferdige, kan det installeres et avfallsdeksel på adapterens spindel 49. Disse operasjonene kan utføres ved bruk av hjelpeverktøy som valgfritt kan omfatte et stigerørsystem.

Organet 55 kan også operere i kombinasjon med ei nedhulls elektrisk neddykkbar pumpe som henger på røret. Dersom montasjen skal brukes som en injeksjonsbrønn, vil organet 55 operere i motsatt retning og fluid vil strømme fra strupeorganet 69, dersom det er egnet, til organet 55, som pumper fluid ned produksjonskanalen 21. Dersom organet 55 skal brukes fra begynnelsen, kan det senkes og installeres initialt sammen med treet 13. For å fjerne organet 55 for reparasjon eller utskiftning, fester operatøren hjelpeverktøy, fjerner pluggen 45 og setter en plugg inn i kronpluggprofilen 31.

Straks pluggen er satt i profilen 31, frigjør operatøren koplingsorganet 55 og koplingen 37 og trekker montasjen opp til overflata. Operatøren senker deretter montasjen med et nytt eller reparert organ 55 og gjentar prosessen. I tillegg har operatøren mulighet til å senke verktøy eller instrumenter på kabel eller kveilerør inn i produksjonsrøret 19 ved å fjerne avfallsdekslet 51 og koplet hjelpeverktøyet til spindelen 49. Pluggen 45 blir deretter fjernet gjennom stigerøret for å gi adgang for ka bel verktøy.

Med henvisning til figur 4A-4D, kan ventiltreet 13 (vist skjematisk) i en annen utførelsesform av oppfinnelsen kjøres inn og installeres uten hjelperamma. I denne utførelsesformen blir profilen av den vertikale kanalen 71 tettet med et tettedeksel eller plugg 121. I figur 4A kjøres treet med pluggen 121 installert i festeprofilen i kanalen 71, og blir deretter fjernet (figur 4B) for installering av hjelperamma 120 (figur 4C). Når hjelperamma 120 er påkrevet, blir pluggen 121 fjernet og hjelperamma 120 ført inn, låst og tettet på vingblokka for å ferdigstille installasjonen (figur 4D).

Oppfinnelsen har vesentlige fordeler. Bærende hjelperammer med en vingblokk for ventiltreet utnytter den omfattende styrken i ventiltreets spindel for å unngå behovet for spesialkonstruerte bærerammer. Utstyr slik som pumpemontasjer kan lett installeres og tas ut for vedlikehold. Montasjen tillater adgang til ventiltreets produksjonsrør og produksjonsrørets ringrom for overhaling. Systemet reagerer og overfører installasjonslast og potensielle knastbelastninger på lederøret. Ventiltreet godtar rammer for å fremme flyt, måling, separasjon av vann og olje osv. Det tillater også adgang til produksjonstreet utenbords for produksjonsvingventilen fullstendig uavhengig av produksjonsstrupeventilen.

Mens oppfinnelsen har blitt vist eller beskrevet i bare noen av dens utførelser, skal det for fagpersonen være klart at den ikke er begrenset til dette men kan undergå ulike forandringer uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. For eksempel er ringrommets vingutløp på den motsatte siden av produksjonsvingutløpet. Ringrommets vingutløp kan ha samme egenskap som ringrommets, for å tilrettelegge for plugging for etablering av adgang til ringrommet for gassløft og/eller andre anvendelser.

Claims (11)

1. Hjelperammesystem (61) med en vingblokk (63) og en hjelperamme (101) for montering til et undersjøisk ventiltre (13), omfattende et ventiltrehus med en kanal (15), en sideveis produksjonsåpning (23) som rager fra kanalen, og en spindel (33); karakterisert vedat vingblokka (63) er arrangert for å monteres til ventiltrehuset under spindelen (33) og oppviser en horisontal kanal (65) for innretting med den sideveis produksjonsåpningen (23), en vertikal kanal (71) som rager fra den horisontale kanalen (65), og et spor (79) formet på en toppflate (81) av vingblokka (63); og hjelperammen (101) har et innrettingsorgan for å gripe inn med spindelen (33) for å lokalisere og innrette hjelperammen med hensyn til ventiltrehuset, omfattende en muffe eller ring (105) som rager horisontalt fra hjelperammen (101) for å omkranse spindelen (33) og en fot (103) som skal mottas av sporet (79).

2. System ifølge krav 1, hvori en tapp (109) rager vertikale nedover fra hjelperammen (101) motsatt innrettingsorganet, hvori tappen (109) er arrangert til å gripe og tette den vertikale kanalen (71) i vingblokka (63) for å ferdigstille en formtilpasset innretting mellom hjelperammen (101) og vingblokka (63), og doble tetninger mellom tappen (109) og den vertikale kanalen (71).

3. System ifølge krav 1, hvori vingblokka (63) har en produksjonsvingventil (67) som i bruk er lokalisert horisontalt nærmere ventiltrehuset enn en motstående endeflate (70) av vingblokka (63), hvori den vertikale kanalen (71) i bruk er lokalisert horisontalt nærmere den motstående endeflaten enn ventiltrehuset (70), og den horisontale kanalen (65) er lokalisert nærmere en sideflate (72) av vingblokka (63) enn en motstående sideflate (74) av samme.

4. System ifølge krav 1, hvori vingblokka (63) har en blokkfot (73) som rager nedover fra samme, hvori blokkfoten (73) rager over hele bredden av vingblokka (63) på tvers av retningen for den horisontale kanalen (65), og blokkfoten (73) har en horisontal nedre overflate (75) og en skråkant (77) på en side av samme.

5. System ifølge krav 1, hvori sporet (79) i bruk rager fra en endeflate av vingblokka (63) til ventiltrehuset.

6. Undersjøisk ventiltre (13) omfattende en kanal (15), en sideveis produksjonsåpning (23) som rager fra kanalen (15), og en spindel (33) og et hjelperammesystem (61) ifølge et av kravene foran.

7. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 6, hvori ventiltrehuset har en leppe (66) for å støtte vingblokka (63).

8. Undersjøisk ventiltre (13) ifølge krav 6, hvori vingblokka (63) er formet helhetlig med ventiltrehuset.

9. Undersjøisk ventiltre (13) ifølge krav 6, hvori sporet (79) er forskjøvet fra en endeflate (70) av vingblokka (63) og krysser en hylle (83) formet under og parallelt med en toppflate (81) av vingblokka (63).

10. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 9, hvori sporet (79) er lokalisert direkte over den horisontale kanalen (65), slik at sporet (79) er nærmere en sideflate (72) av vingblokka (63) enn en motstående sideflate (74) av samme, og at ventiltrehuset har et komplementært vertikalt spor (85) formet på en side av samme som er innrettet med sporet (79).

11. Undersjøisk ventiltre ifølge krav 6, hvori ventiltrehuset settes med en plugg (45) installert i en monteringsprofil i den vertikale kanalen (71), hvori pluggen (45) fjernes for installasjon av hjelperammen (101) som er låst på og tetter vingblokka (63).