NO341712B1

NO341712B1 - Framgangsmåte og anordning for overvåking av en driftstilstand i fôringsrør

Info

Publication number: NO341712B1
Application number: NO20082786A
Authority: NO
Inventors: Frank C Adamek
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2018-01-08
Also published as: BRPI0806146A2; NO20082786L; GB2450409A; GB2450409B; BRPI0806146B8; GB0811049D0; US7819182B2; BRPI0806146B1; US20080314577A1

Abstract

Anordning for overvåking av belastning i et brønnhull omfatter ett eller flere måleinstrument som er festet til ei utvendig overflate av brønnens fôringsrør. Hvert måleinstrument omfatter en eller flere åpninger. I drift overvåkes åpningens variasjon i form og innbyrdes avstand for å bestemme graden av belastning på brønnens fôringsrør.

Description

Oppfinnelsen angår anordning og framgangsmåte for overvåking av en driftstilstand i fôringsrør, slik det framgår av den innledende del av henholdsvis patentkrav 1 og 5, generelt måling av belastning, spenning og utmatting av rørformet olje- og gassutstyr, og nærmere bestemt kanaler lokalisert inne i et brønnhodehus.

Bakgrunn

GB 2402478 A er relatert til et system for overvåking av et fôringsrør i en brønn, der fôringsrøret er en passasje for produksjonsrør og kveiler av fiber eller Braggegitre tester for stress.

US 2006/0173638 er relatert til en optisk stressmåler for måling av avstand mellom punkter, der trykkvariasjoner forandrer lengden mellom endepunktene.

USA 2006/0271299 A1 er relatert til et evalueringssystem for en brønn for å overvåke slitasje ved bruk av en markøranordning som merker et stag/rør med strekkode.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen framgår av den karakteriserende del av patentkrav 1 og 5. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de respektive uselvstendige kravene.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 viser ei fjerdedels snittskisse av en del av en overflatebrønnhodemontasje av en brønn til havs, og vist med et målesystem i henhold til en eksempelutførelse.

Figur 2 er ei skjematisk sideskisse av en del av fôringsrørhengeren av brønnhodemontasjen i figur 1.

Figur 3 er ei forstørret skisse som illustrerer et måleinstrument som er bundet til fôringsrørhengeren som illustrert i figur 2.

Figur 4 er ei skjematisk snittskisse som viser innføring av en avleser under en trykkregulert omgivelse for avlesning av ett av måleinstrumentene i figur 2.

Detaljert beskrivelse

I figurene og den etterfølgende beskrivelsen er like deler merket med samme henvisningstall i beskrivelsen og i figurene. Figurene er ikke nødvendigvis i skala. Visse trekk ved oppfinnelsen kan være illustrert i overdrevet skala eller i en noe skjematisk form, og noen detaljer ved konvensjonelle elementer kan være utelatt av hensyn til klarhet og kortfattethet. Den foreliggende oppfinnelsen kan framskaffes i ulike utførelsesformer med ulik form. Spesifikke utførelsesformer er beskrevet i detalj og er vist i figurene, med den forståelse av den foreliggende beskrivelsen skal anses som et eksempel på prinsippene ved oppfinnelsen, og skal ikke anses for å begrense oppfinnelsen til den illustrert og beskrevet her. De ulike illustrasjonene av utførelsesformene diskutert nedenfor kan anvendes separat eller i enhver egnet kombinasjon for å produsere de ønskede resultatene. De ulike karakteristikkene nevnt nedenfor, vil være tydelige for en fagperson med støtte i den etterfølgende detaljerte beskrivelse av utførelsesformene og med henvisning til de ledsagende figurene.

Med henvisning til figur 1, er et hus 11 lokalisert ved den øvre enden av et stigerør (ikke vist) som rager ned til en undersjøisk brønnhodemontasje. Huset 11 er i dette eksemplet festet stasjonært til en plattform til havs, og plattformen har ben som rager ned til havbunnen. Stigerøret og huset 11 er stasjonært i forhold til plattformen og er ikke utsatt for bølger og havstrømmer.

En annen komponent i brønnhodemontasjen på overflata omfatter et fôringsrørhode 13 montert på huset 11 med en kopling 15. Fôringsrørhodet 13 er et rørformet organ med en kanal 17 som strekker seg gjennom samme. Fôringsrørhodet 13 har et flertall belastningsskuldre 19, som i dette eksemplet kan trekkes tilbake. Hver belastningsskulder 19 er i denne utførelsesformen trukket tilbake med en skruemontasje 21. I den forlengede eller utstrakte posisjon vist i figur 1, rager belastningsskuldrene 19 inn i kanalen 17. Alternativt kan belastningsskuldrene 19 omfatte en enkelt fast eller stasjonær belastningsskulder.

En fôringsrørhenger 23 bæres på belastningsskuldrene 19. Fôringsrørhengeren 23 bærer en streng med fôringsrør 25, som har en nedre ende som er låst eller koplet tilbake til en undersjøisk fôringsrørhenger i det undersjøiske brønnhodehuset ved havbunnen. Operatøren ønsker å utøve spenning på fôringsrøret 25 til et ønsket nivå og holde fôringsrøret 25 ved dette spenningsnivået. Dette kan utføres på ulike måter. For eksempel kan det anvendes en skrallemekanisme. Skrallemekanismen tillater at deler av fôringsrørhengeren tvinges oppover i forhold til fôringsrørhodet, men ikke nedover for på denne måten å beholde spenningen. I denne utførelsesformen har imidlertid fôringsrørhengeren 23 et ytre hus 27 som er festet til utvendige gjenger 29 på fôringsrørhengeren 23. Fôringsrørhengeren 23 har også et sett med innvendige gjenger 31 eller en profil for å festes til et setteverktøy (ikke vist). Mens en del av setteverktøyet trekker spenning på fôringsrørhengeren 23 for å etablere den ønskede grad av spennkraft i fôringsrøret 25, roterer en annen del av setteverktøyet det ytre huset 27 nedover i kontakt med belastningsskuldrene 19. I figur 1 er den øvre enden av det ytre huset 27 vist distansert under en nedadvendt skulder 32 på den øvre delen av fôringsrørhengeren 23. Under innkjøring, vil den øvre enden av det ytre huset 27 være i kontakt med den nedadvendte skulderen 32. En stoppring 33 lokalisert ved den nedre enden av gjengene 29 etablerer en grense for hvor langt ned det ytre huset 27 kan roteres.

I denne utførelsesformen kan det også valgfritt inkluderes en mekanisme som hindrer enhver oppadrettet bevegelse av fôringsrørhengeren 23 i forhold til fôringsrørhodet 13 etter installering. Denne mekanismen omfatter en låsering 35 som er en splittring som er ekspandert utover inn i en motsvarende profil 36 ved hjelp av en avfaset aktivatorring 37. Etter at det ytre huset 27 har blitt rotert nedover til kontakt med belastningsskuldrene 19, skyver setteverktøyet aktivatorringen 37 nedover for å bevege låseringen 35 inn i profilen 36.

Etter at fôringsrøret 25 har blitt satt under spenning og det ytre huset 27 festet, vil typisk operatøren fjerne setteverktøyet og deretter installere en tetning 41. Tetningen 41 er lokalisert på den øvre enden av et avstandsorgan 39 som kontakter den øvre enden av aktivatorringen 37. Tetningen 41 kan være av ulike typer, enten metall-til-metall eller elastomerisk. Tetningen 41 tetter mellom den utvendige diameter av den øvre del av fôringsrørhengeren 23 og fôringsrørhodets kanal 17.

I dette eksemplet er det vist to ekstra fôringsrørstrenger 43 som rager gjennom fôringsrøret 25. Hver streng 43 kan være spent og opplagret på tilsvarende måte i fôringsrørhoder lokalisert over fôringsrørhodet 13. En streng med produksjonsrør 45 er også illustrert og rager gjennom den indre fôringsrørstrengen 43. Produksjonsrørstrengen 45 kan også være satt under spenning og opplagret i et produksjonsrørhode på samme måte.

Under installasjon av fôringsrørstrengene 25, 43 og produksjonsrøret 45, vil det være en fordel å være i stand til å kjenne belastningen og spenningsgraden som foreligger etter at fôringsrørhengerne eller produksjonsrørhengerne er festet. Fra tid til annen vil det også være nyttig å overvåke belastningen for å bestemme hvorvidt den initiale spenningen har avtatt, som kan skje dersom plattformen synker. Utmatting kan opptre på grunn av sykluser med belastning, enten fra termiske forandringer eller andre faktorer. Selv om fôringsrørhodet 13 og de ulike husene for fôringsrørstrengene 43 og produksjonsrørene 45 er lokalisert på en plattform over havet, er fôringsrørstrengene 25, 43 og produksjonsrøret 45 skjult inne i husene og andre rørformede organ. Det er følgelig ikke mulig å foreta konvensjonell måling av belastning på samme måte som med tilgjengelige kanaler.

I denne eksempelutførelsen er det festet et flertall måleinstrument 47 på fôringsrørhengeren 23 under gjengene 29. Hvert måleinstrument 47 er av en type som vil gi en indikasjon på belastning uten behov for ledninger eller batteri. Som vist skjematisk i figur 3, er hvert måleinstrument 47 en tynn film av en polymer som er belagt med et adhesiv for binding til en metallkanal. Alternativt kan hvert måleinstrument 47 være etset med laser direkte på stålhuset på fôringsrørhengeren 23. Hvert måleinstrument 47 har et flertall åpninger 46 som er laser-maskinert i et geometrisk mønster. Åpningene 46 er innbyrdes jevnt distansert i en rad og har fortrinnsvis identisk dimensjon. I dette eksemplet rager åpningene 46 aksialt langs en sidekant av måleinstrumentet 47 og horisontalt langs en annen sidekant. Når det utøves spenning, vil måleinstrumentet 47 strekkes litt og endre avstanden mellom åpningene 46. Denne endringen i avstand er detekterbar og gir en indikasjon på belastningen som utøves og spenningen som opptrer.

Hvert måleinstrument 47 kan valgfritt ha en eller to rader med åpninger 48 som er innbyrdes distansert i ulike avstander og ha ulik bredde for å definere en strekkode som inneholder informasjon. I dette eksemplet rager åpningene 48 langs den andre aksiale sidekanten og en annen horisontal kant fra åpningene 46. En sentral åpning 50 kan valgfritt være kuttet i filmen av måleinstrumentet 47, men dette er ikke nødvendig.

En leser 51 foretar optisk avlesning av åpningene 46, 48 i måleinstrumentet 47 og gir et direkte mål for spenning samt annen informasjon. Leseren 51 har ei linse, en ringformet lyskilde og programvare for måling av spenning. Leseren 51 er lokalisert inne i en inspeksjonsåpning 49 som strekker seg gjennom sideveggen av fôringsrørhodet 13. Inspeksjonsåpningen 49 er fortrinnsvis lokalisert på en radial linje med hensyn til aksen av fôringsrørhodet 13. En flens 53 er boltet fast til utsiden av fôringsrørhodet 13 rundt inspeksjonsåpningen 47. En elektrisk ledning 57 er ført gjennom en tetningsmontasje 55 på flensen 53 og fram til en prosessor og en skjerm 59 som kan være lokalisert på et annet nivå på plattformen, slik som riggdekket. Prosessoren 59 inneholder algoritmer som vil etablere en avlesning av spenningen direkte basert på den optiske avlesning av leseren 51. Måleinstrumentene 47, leseren 51 og prosessoren 59 er kommersielt tilgjengelig.

Fordi operatøren på forhånd ikke vil vite eksakt hvor mye strekkbelastning som vil opptre i fôringsrøret 25 etter oppspenning, er det fortrinnsvis festet et flertall måleinstrument 47 på fôringsrørhengeren 23 og distansert innbyrdes aksialt. Figur 2 viser tre rader med måleinstrument 47 og de er innbyrdes distansert aksialt slik at den øverste raden vil være synlig for leseren 51 ved den minste grad av strekkbelastning. Med den maksimale strekkbelastning som forventes i fôringsrøret 25, vil den nedre raden av måleinstrument 47 være avlesbar for leseren 51.

Under innkjøring av fôringsrøret 25, vil operatøren typisk ikke foreta orientering av fôringsrørhengeren 23 i noen spesiell rotasjonsposisjon i forhold til fôringsrørhodet 13. Mens det kan foretas orientering, er ett alternativ å feste et antall måleinstrument 47 i horisontale rader helt rundt fôringsrørhengeren 23. I det minste ett av måleinstrumentene 47 vil alltid være innrettet med leseren 51, uansett orientering av fôringsrørhengeren 23. I tillegg anvendes fortrinnsvis flere enn en inspeksjonsåpning 49, der inspeksjonsåpningene er distansert langs omkretsen av fôringsrørhodet 13. De ekstra inspeksjonsåpningene 49 gjør det mulig for operatøren i føre inn en leser 51 og foreta avlesning fra ulike sider av fôringsrørhengeren 23.

I den foretrukne utførelsesformen, er en leser 51 posisjonert i fôringsrørhodet 13 mens fôringsrørhodet 25 blir oppspent. Operatøren vil på denne måten være i stand til å foreta avlesning av spenningen direkte fra skjermen ved prosessoren 59 mens oppspenningen blir foretatt. Operatøren vil følgelig vite spenningsnivået som foreligger i fôringsrøret 25 etter at setteverktøyet har blitt koplet fra fôringsrørhengeren 23 og det ytre huset 27 landet på belastningsskuldrene 19. Operatøren kan deretter fjerne leseren 51 og bruke den til oppspenning av de indre fôringsrørstrengene 43 og produksjonsrøret 45, som hver vil inneholde måleinstrument 47 festet til sine hengere på tilsvarende måte.

Operatøren kan også med jevne mellomrom føre inn leseren 51 i en av inspeksjonsåpningene 49 for å overvåke spenningen i påfølgende år. Denne informasjonen setter operatøren i stand til å bestemme spenning og utmatning. Dersom det kreves kontroll av trykk, kan dette med letthet håndteres ved bruk av en smøremontasje 61, illustrert skjematisk i figur 4. Operatøren fører leseren 51 inn i inspeksjonsåpningen 49 på et innføringsverktøy 63. Innføringsverktøyet 63 omfatter ei rørformet stang som ledningen 57 vil føres gjennom. Smøremontasjen har en ventil 65, på sin indre ende og et injeksjonshode 67 på sin ytre ende. Operatøren stenger ventilen 65 og fører leseren 51 inn i et kammer lokalisert mellom ventilen 56 og injektoren 67. Injektorhodet 67 er en konvensjonell tettemekanisme som typisk anvender ei pumpe som pumper fett rundt et rørformet organ for å danne en tetning og samtidig tillate at det rørformede organet kan beveges langs dets akse. Injektorhodet 67 er i denne anvendelsen aktuert for å opprettholde en tetning rundt innføringsverktøyet 63 mens ventilen 65 åpnes og innføringsverktøyet 63 skyves innover for å skyve leseren 51 til tett kontakt med ett av måleinstrumentene 47. Etter å ha foretatt en avlesning, reverserer operatøren prosedyren for å fjerne leseren 51.

Det bør være klart at det kan utføres variasjoner av det ovennevnte uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Mens det er gitt en illustrasjon og beskrivelse av spesifikke utførelsesformer, kan det utføres modifikasjoner av en fagperson uten å avvike fra oppfinnelsens grunntanke. Utførelsesformene beskrevet her er kun eksempler og er ikke begrensende. Mange ulike variasjoner og modifikasjoner er mulig og faller innenfor oppfinnelsens ramme. Beskyttelsens omfang er følgelig ikke begrenset til de beskrevne utførelsesformene, men er kun begrenset til de ledsagende patentkrav, hvis omfang skal omfatte alle ekvivalente løsninger.