NO344103B1 - Undersjøisk brønnhode - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et undersjøisk brønnhode slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1.

Beskrivelse av kjent teknikk

Systemer for produksjon av olje og gass fra undersjøiske brønnhull inkluderer typisk en undersjøisk brønnhodesammensetning som inkluderer et brønnhodehus festet ved en brønnhulls åpning, hvor brønnhullet strekker seg gjennom en eller flere hydrokarbonproduserende formasjoner. Fôringsrør og rørledningshengere er satt av innenfor huset for å støtte fôringsrøret og produksjonsrørledningen som er satt inn i brønnhullet. Fôringsrøret kler brønnhullet, og derved isolerer brønnhullet ra den omkringliggende formasjonen. Rørledningen ligger typisk konsentrisk innenfor innenfor fôringsrøret og tilveiebringer en kanal for å produsere hydrokarboner som er innblandet i formasjonen.

Brønnhodesammensetninger inkluderer også typisk et produksjonstre som er forbundet med den øvre enden av brønnhodehuset. Produksjonstreet styrer og distribuerer fluidene som produseres fra brønnhullet. Ventilsammensetningene er typisk tilveiebrakt innenfor brønnhode produksjonstrærne for å styre flyten av olje eller gass fra et brønnhode og/eller for å styre sirkulerende flyt av fluider inn og ut av et brønnhode. Portventiler og andre glidende stammetypeventiler har et ventilelement eller plate og virker ved selektivt å bevege stammen for å sette inn/fjerne ventilelementet til/fra flyten av fluid for å stoppe/tillate flyten etter ønske.

Oppsummering av oppfinnelsen

Utfordringene med den kjente teknikk løses med et undersjøisk brønnhode i henhold til den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de tilhørende uselvstendige patentkravene.

Framlagt heri er et undersjøisk brønnhode som har et brønnhodehus, en treblokk med en lavere del som strekker seg inn i brønnhodehuset, treblokken har en spindel med en sylindrisk utside og en oppovervendt støtte anleggsflate som strekker seg radialt utover fra en lavere ende av spindelen. Brønnhodet inkluderer et hovedborehull dannet aksialt gjennom treblokken og en rørledningshenger for å støtte en streng av produksjonsrørledningen som er satt av i hovedborehullet. En rørledningshenger produksjonspassasje med en sidelengs utstrekkende rørledningshenger produksjonsport er inkludert i rørledningshengeren. Det er også, innenfor treblokken, inkludert en treblokk-produksjonspassasje som har en lavere inngang som er på linje med rørledningshenger produksjonsporten og en øvre ende som åpner ved den oppover vendte støtteflaten og en ventilblokk som har en sentral åpning som sklir over spindelen og en bunn som settes på støtteflaten. Ventilblokken inkluderer en ventilblokk-produksjonspassasje som har et inntak ved bunnen av ventilblokken og som på en tettende måte er på linje med den øvre enden av treblokk produksjonspassasjen. I det minste en ventil kan inkluderes montert på ventilblokken for åpning og lukking av ventilblokk produksjonspassasjen.

Det er også framlagt en brønnhodesammensetning for undersjøisk bruk, sammensetningen inkluderer et brønnhode hus som avgrenser en brønnhulls åpning, en treblokk med et legeme, et hovedborehull dannet gjennom legemet og rettet inn med brønnhullet, en ringformet høytrykks hus del som stikker ut nedover fra legemet og koaksialt satt inn innenfor brønnhodehuset, en ringformet spindel med et sylindrisk ytre stikker ut oppover fra legemet og avgrenser hovedborehullaksen, og en landingsflate på legemets øvre flate ved fundamentet for spindelen i en plan arrangert vesentlig vinkelrett på aksen. Ventilblokken inkluderer en sentral åpning som mottar spindelen og en bunn som settes av på landingsflaten, en fluid-flytpassasje er i legemet som passerer på en tettende måte gjennom landingsflaten inn i ventilblokken. Brønnhodesammensetningen inkluderer i det minste en ventil montert på ventilblokken for åpning og lukking av fluid-flytpassasjen.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er et skjematisk delvis gjennomskåret bilde av en utførelse av en undersjøisk brønnhodesammensetning.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Mer spesifikt, med referanse til Fig.1, er det vist et eksempel på en brønnhodesammensetning 20 i en side gjennomskåret skjematisk bilde. Brønnhodesammensetningen 20 inkluderer et lavtrykkshus 22 med et lederør 24 som strekker seg nedover i en åpning av et brønnhull 5. Et produksjonstre 28 har forbindelse til den øvre enden av lavtrykkshuset 22 og rommer et hovedborehull koaksialt til brønnhullet og passasjer for produksjon, omløp og brønnoverhaling. Produksjonstreet 28 inkluderer en ventilstøtteblokk 47 vist der den har et legeme 49 og et høytrykkshus 26 som henger nedover fra legemet 49 som er koblet ved en lås 30 til lavtrykkshuset 22. En ringformet treblokkspindel 31 stikker ut oppover fra legemet 49 på en side motsatt for høytrykkshuset 26. Spindelen 31 har en sylindrisk utside. Legemets 49 øvre ende definerer en landingsflate 52 som strekker seg radialt utover fra spindelen 31. Landingsflaten 52 trenger ikke være sirkulær, den kan heller omfatte en generelt rektangulær flate. Maksimumsdimensjonen på landingsflaten 52 fra en sidekant til en motsatt sidekant er større enn en diameter av lavtrykks brønnhodehuset 22 i denne utførelsen.

Videre er en ventilblokk 46 inkludert med produksjonstreet 28, vist satt på landingsflaten 52 og avgrenser treblokkspindelen 31. Ventilblokken 46 har en sentral sylindrisk åpning 48 som sklir over spindelen 31. Det er ikke noe behov sentralåpningen 48 på ventilblokken 46 mot utsiden av spindelen 31. Hvis ønsket kan en klemmemekanisme anvendes for å låse ventilblokken 46 til treet 28. Ventilstøtteblokken 47, høytrykkshuset 26, og treblokkspindelen 31 kan være en enkel modulær enhet og kan valgfritt bli dannet av en enkel bit av grunnstammemateriale. Et hoved-borehull 33 inn i produksjonstreet 28 strekker koaksialt gjennom treblokkspindelen 31, ventilstøtteblokken 47, og høytrykkshuset 26.

En streng av det ytre fôringsrøret 32 er festet til den lavere enden av høytrykkshuset 26. En mellomliggende fôringsrørhenger 34 med festede og nedover vendte utstrekkende mellomliggende fôringsrør 36 er koaksialt satt av i høytrykkshuset 26. Over den mellomliggende fôringsrørhengeren 34 i høytrykkshuset 26 er en indre fôringsrørhenger 38 vist der den støtter en streng av indre fôringsrør 40 som er satt inn innenfor det mellomliggende fôringsrøret 36. Produksjonsrørledningen 44 som er hengt opp koaksialt innenfor den indre fôringsrøret 40 fra en rørledninghenger 41 definerer et rørlednings ringrom 45 mellom rørledningen 44 og fôringsrøret 40. Rørledninghengeren 41 festes innenfor ventilstøtteblokk 47 delen til hovedhullet 33. Et aksialt borehull 50 i rørledningshengeren 41 er på linje med rørledningen 44. Et nedre låseringsystem 42 kobler rørledningshengeren 41 til ventilstøtteblokken 47 med låser 54 som griper inn i hovedborehullet 33. Et øvre låseringsystem fester en ringformet trehette 39 innenfor hovedborehullet 33 med låser 56 som stikker radialt utover for å passe med en profil i hovedborehullet 33. Kroneplugger 57 er vist i rørledningshengeren 41 og trehetta 39 bores aksialt for å omdirigere fluid flyten gjennom rørledningen 44 inn i produksjonspassasjen 51.

En produksjonspassasje 51 stikker ut fra det aksiale produksjonsborehullet 50 radialt utover gjennom rørledningshengeren 41 og inn i treblokken 28. Passasjen 51 er vist boret i en vinkel oppover innenfor treblokken 28, med en del parallell til hovedborehullet 33. Korridortetninger 53 tetter imellom hovedborehullet og rørledningshengeren 41 over og under forbindelsespunktet til delen av produksjonspassasjen 51 i rørledningshengeren 41 og delen i treblokken 28. Delen av produksjonspassasjen 51 i treblokken 28 strekker seg opp til landingsflaten 52. Den øvre delen av passasjen 51 strekker seg inn i ventilblokken 46 hvor den endrer retning, hvor den løper utover gjennom ventilblokk 46 omkretsen. Ventilene 68, 69 i produksjonspassasjen 51 regulerer flyten gjennom passasjen 51. En overkryssende linje 73 innenfor ventilblokken 46 starter fra produksjonspassasjen 51 imellom ventilene 68, 69 og forbindes til en manifoldpassasje 76. En ventil 72 i den overkryssende linjen 73 regulerer kommunikasjonen mellom produksjonspassasjen 51 og manifoldpassasjen 76. Manifoldpassasjen 76 kan være helt eller delvis arrangert innenfor ventilblokken 46 eller helt på utsiden av ventilblokken 46. Selv om det er vist som en enkelt del, kan ventilblokken 46 være to separate deler. I et eksempel kan en seksjon være ventilblokk 46 delen som har produksjonspassasjen 51 og den andre seksjonen ventilblokk 46 delen som har passasjene 62, 55.

En rørledningsringrompassasje 55 i produksjonstreet 28 er vist idet det entrer rørledningshenger 41 bunnen fra rørledningsringhullet 45, vinklende oppover inn i og gjennom ventilstøtteblokken 47. Rørledningsringrompassasjen 55 strekker seg gjennom den øvre enden 52 av ventilstøtteblokken 47 inn i ventilblokken 46, og avsluttes ved en manifoldpassasje 76 i ventilblokken. Fluidkommunikasjon mellom rørledningsringrommet 45 og manifoldpassasjen 76 kan reguleres ved en ventil 64 arrangert i en del av ringrompassasjen 55 i ventilblokken 46. Rørledningshengeren 41 kan orienteres til å være på linje med respektive deler av produksjonspassasjen 51 og rørledningsringrompassasjen 55 i rørledningshengeren 41 og ventilstøtteblokken 47. Valgfritt kan et korridorringrom (ikke vist) inkluderes i enten rørledningshengeren 41 eller ventilstøtteblokken 47 slik at orientering ikke vil være nødvendig.

En overhalingspassasje 62 springer fram radialt utover fra hovedborehullet 33 gjennom ventilstøtteblokken 47 og passerer oppover inn i ventilblokken 46 hvor den har forbindelse med manifoldpassasjen 76. Flyt imellom overhalingspassasjen 62 og manifoldpassasjen 76 er styrt ved ventilen 65 vist på linje med overhalingspassasjen 62. Manifoldpassasjen 76 kan være i fluidkommunikasjon med produksjonspassasjen 51, omløpspassasjen 55 eller vedlikeholdspassasjen 62 ved selektiv aktivering av ventilene 72, 64, 65. Manifoldpassasjen 76 kan være i kommunikasjon med en ekstern linje ved drift av ventilen 66. Manifoldpassasjen 76 kan også kommunisere mellom produksjonspassasjen 51 og trehullet 33 via overhalingspassasjen 62. Følgelig, ved å aktivere en eller flere av ventilene 72, 64, 65 i kombinasjon med ventilen 66 kan muliggjøre en rørlednings omløps operasjon, en overhalingsoperasjon, og/eller en komplett operasjon. Selv om den er vist som i et plan, kan landingsflaten 52 valgfritt være stegformet. I et eksempel kan grensesnittet mellom ventilblokken 46 og støtteblokken 47 sine tilstøtende passasjer 51, 62, 64 være ved forskjellige høyder innenfor innefor brønnhodesammensetningen 20.

En av fordelene med utførelsen av produksjonstreet 28 som er framlagt heri er at det ikke utsettes for høye bøye- eller endebelastninger og følgelig kan motstå høyere bøyebelastninger enn nåværende utforminger. For tiden låser en brønnhodekonnektor treet til brønnhodet med en pakning imellom for å hindre lekkasje. Konnektoren må motstå de tilførte bendebelastninger fra videre opp i stigerørstrengen. Trykk innenfor konnektoren øker belastningen av konnektorkomponentene og begrenser bøyekapasiteten til konnektoren. Uten en konnektor mellom treet og brønnhodeelementene, er bøyekapasiteten avhengig av brønnhodespindelens 31 kapasitet og ikke ved trykk eller utformingen av konnektoren. Ventilblokken 46 og nedlåsningsmekanismen (ikke vist) trenger bare å bli utformet for å motstå trykkendebelastningene fra produksjons- og ringrom borehullene, ingen andre belastningstilfeller er regnet med. Dette vil gjøre det mulig at vekten til ventilblokken optimeres betydelig og kan fjerne kravet om at ventilblokken må smis for høy styrke. Utforminger som er framlagt heri, tillater også at kompletteringsmaskinvare, inkludert rørledningshenger 41, kan fjernes fra innenfor brønnhodesammensetningen 20 uten å fjerne eller på annet vis forstyrre produksjonstreet 28 eller dets tilhørende treblokker 46, 47. Tilsvarende kan den øvre ventilblokken 46 bli fjernet fra brønnhodesammensetningen 20 uten fjerning av eller på annet vis forstyrre kompletteringsmaskinvaren, inkludert rørledningshengeren 41. En innrettings- og nedlåsningsmekanisme (ikke vist) holder ventilblokken 46 på brønnhodesammensetningen 28.

Når brønnen bores, etter at lavtrykksbrønnhodehus 22 og lederør 24 er installert, borer operatøren til en dybde for å motta ytre fôringsrør 32. Operatøren senker treet 28 og det ytre fôringsrøret 32 inn til lavtrykkshuset 22 og sementerer det ytre fôringsrøret 32. En slitefôring (ikke vist) lokaliseres innefor borehullet 33 for å beskytte portene til passasjene 51, 55 og 62 så vel som tetteflatene. Plugger (ikke vist) vil bli installert midlertidig i de øvre endene til passasjene 51, 55 og 62 på landeflaten 52. Operatøren fester et borestigerør til spindelen 31, fortsetter boringen og installerer begge fôringsrørstrengene 36 og 40.

Operatøren kan komplettere brønnen på dette tidspunktet eller på et senere tidspunkt ved bruk av et overhalings-borefartøy. Ved en måte å komplettere brønnen på kan operatøren fjerne slitefôringen og pluggene fra passasjene 51, 55 og 62. Med stigerøret frakoblet fra spindelen 31, senker operatøren ventilblokken 46 over spindelen 31 og på ventilstøtteblokken 47. Utstikkere på bunnen av ventilblokken 46 vil tette de øvre endene på passasjene 51,62, og 55 for å tilpasse passasjene i ventilblokken 46. Selv om et stigerør er festet til spindelen 31, kjører operatøren med rørledningshenger 41 og rørledning 44. Operatøren setter av og tetter rørledningshengeren 41 i borehullet 33. Operatøren kan sirkulere borefluid fra det fôrede brønnhullet ved å pumpe vann nedover den løpende strengen, gjennom rørledningshengeren 41 og ut av den lavere enden av rørledningen 44. Med ventilene 64, 65 åpne og ventilene 66, 69 lukket, returnerer borefluidet tilbake opp rørledningsringhullet 45, rørlednings ringrompassasjen 55 og gjennom overhalingspassasjene 62 og inn i borehullet 33 over tetningene på rørledningshengeren 41. Det returnerende fluidet kan flyte oppover stigerøret i ringrommet som omgir den løpende strengen. Etter gjennomhulling kan operatøren installere ei trehette 54 og ei hette mot løsmateriale.

I en annen framgangsmåte kan operatøren installere en rørledningshenger 41 og gjennomhulle brønnen før han setter av ventilblokken 46. Hvis så, vil operatøren installere en kabelplugg innenfor den aksiale rørledningshengerpassasjen før fjerning av stigerøret og sette av ventilblokken 46 på støtteflaten 52. Etterpå vil operatøren fjerne kabelpluggen fra rørledningshengeren 41. Det tyngre fluidet i brønnhullet kan sirkuleres ut etter installering av ventilblokken 46 gjennom vedlikeholdspassasjen 62 på samme måte som beskrevet over. Overhalingsoperasjoner for å drepe brønnen kan også gjøres på samme måte, med unntak av at et tyngre drepefluid vil bli sirkulert.

Det skal legges til at for eksempel kan en forbindelse imellom passasjene som strekker seg imellom de øvre og nedre ventilblokkene 46, 47 oppnås med tetteutstikkere.

Claims (16)

Patentkrav

1. Undersjøisk brønnhode, omfattende:

et brønnhodehus (20, 22, 26);

en treblokk (28) som har en nedre del som strekker seg inn i brønnhodehuset (20, 22, 26), karakterisert ved at treblokken (28) har en spindel (31) med en sylindrisk og en utvendig oppovervendt støtteflate (52) som strekker seg radialt utover fra en nedre ende av spindelen (31); hvori brønnhodet videre omfatter

et hovedborehull (33) dannet aksialt gjennom treblokken (28);

en rørledningshenger (41) for å støtte en streng av produksjonsrørledning (44) satt av i hovedborehullet (33), hvori rørledningshengeren (41) har en rørledningshenger produksjonspassasje (51) med en sidelengs utstrekkende rørledningshenger-produksjonsport; en treblokk-produksjonspassasje (51) innenfor treblokken som har et nedre inntak som er på linje med rørledningshengerproduksjonsporten og en øvre ende som åpner ved den oppovervendte støtteflaten;

en ventilblokk (46) som har en sentral åpning som glir over spindelen (31) og en bunn som settes av på støtteflaten; (52)

en ventilblokkproduksjonspassasje (55) innenfor ventilblokken (46) som har et inntak i bunnen av ventilblokken (46) og som på en tettende måte er innrettet med den øvre enden av treblokkproduksjonspassasjen (51); og

i det minste én ventil (64, 65, 66) montert på ventilblokken (46) for åpning og lukking av ventilblokkproduksjonspassasjen (55).

2. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at ventilblokkens sentrale åpning og utsiden av spindelen ikke tetter mot hverandre.

(31)

3. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at spindelen (31), treblokken (46) og støtteflaten (52) er dannet av en enkel blokk av metall.

4. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at støtteflaten (52) har en maksimum dimensjon fra en side til en motsatt side som er større enn en ytre diameter av brønnhodehuset (20, 22, 26).

5. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at støtteflaten (52) på treblokken (46) er på linje med et plan vesentlig vinkelrett på hovedborehullet (33).

6. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at spindelen (31) fra støtteflaten (52) oppover er fri for enhver passasje som strekker seg gjennom en sidevegg på spindelen (31).

7. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det videre omfatter: en rørlednings-ringromspassasje som strekker gjennom treblokken, og har en lavere ende ved hovedborehullet (33) og en øvre ende ved støtteflaten (52).

8. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det videre omfatter: en rørlednings-ringromspassasje (55) som strekker seg gjennom en del av rørledningshengeren (41) under tettingene til rørledningshengeren (41) til en side av rørledningshengeren (41), og fra siden av rørledningshengeren (41), på en tettende måte inn i treblokken (46) og opp til støtteflaten (52); hvori rørlednings-ringrompassasjen (55) fortsetter fra støtteflaten (52) på en tettende måte inn i ventilblokken (46) og til en rørlednings-ringromsport innenfor hovedborehullet (33) over tettingene til rørledningshengeren (41); og i det minste én ventil (64, 65, 66) montert på ventilblokken (46) for åpning og lukking av rørlednings-ringromspassasjen (55).

9. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det videre omfatter: en rørlednings-ringromspassasje (55) som strekker seg fra en nedre rørlednings-ringromsport inn i hovedborehullet (33) til treblokken (46) under tettingene til rørledningshengeren (41) til støtteflaten (52), og fra støtteflaten (52)inn til ventilblokken (46) og til en øvre port innenfor hovedborehullet (33) over tettingene til rørledningshengeren (41); og

i det minste én ventil montert (34, 65, 66) på ventilblokken (46) for åpning og lukking av rørledningsringromspassasjen (55).

10. Undersjøisk brønnhode i samsvar med krav 1, karakterisert ved at

treblokken omfatter:

et legeme;

et hovedborehull dannet gjennom legemet og rettet inn med brønnhullet;

en ringformet høytrykkshusdel som stikker ut nedover fra legemet og koaksialt satt inn innenfor brønnhodehuset;

hvori den ringformede spindelen stikker ut oppover fra legemet og avgrenser hovedborehullaksen, spindelen har en sylindrisk ytterside; og

landingsflaten (52) på legemets øvre ende ved fundamentet til spindelen er i et plan arrangert vesentlig vinkelrett på aksen;

en hvori ventilblokken (46) har en sentral åpning som mottar spindelen (31) og en bunn som settes av på landingsflaten (52); og

en fluid-flytpassasje i legemet som overfører på en tett måte gjennom landingsflaten (52) inn til ventilblokken (46).

11. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at den videre omfatter: en rørledningshenger (34) satt av i det nedre produksjonstreet og valgfritt uttakbar gjennom hovedborehullet (33);

en rørledningshengerproduksjonspassasje (51) i rørledningshengeren (34) som har en sidelengs forløpende utgang; og hvori fluid-flytpassasjen omfatter en flytpassasje som på en tettende måte forener utgangen til rørledningshengeren.

12. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at den sentrale åpningen til ventilblokken (47) og spindelen (31) er i et ikke tettende inngrep med hverandre.

13. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at den videre omfatter en overhalingspassasje og en ringrompassasje dannet i legemet som strekker seg inn i ventilblokken ved landingsflaten og hvori fluidflytpassasjen er en produksjonspassasje slik at avsetting av ventilblokken på landingsflaten tetter passasjene.

14. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at landingsflaten (52) har en maksimum dimensjon fra en side til en motsatt side som er større enn en ytre diameter på brønnhodehuset.

15. Undersjøisk brønnhode i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at spindelen (31) fra støtteflaten (52) oppover er fri fra enhver passasje som strekker seg gjennom en sidevegg på spindelen (31).

16. Undersjøisk brønnhode i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det omfatter:

- den oppovervendte landingsflaten er lokalisert i et plan vinkelrett på en akse av spindelen; - hvori det undersjøiske brønnhodet videre omfatter øvre og nedre tettinger imellom en utside av rørledningshengeren og hovedborehullet over og under rørledningshenger produksjonsporten, den øvre tettingen er under planet som inneholder støtteflaten; og

- hvori det undersjøiske brønnhodet videre oppviser en treblokkoverhalingspassasje (62) som har en lavere ende i hovedborehullet (33) over den øvre tettingen til rørledningshengeren og en øvre ende som vender oppover ved støtteflaten;

- en ventilblokkproduksjonspassasje innenfor ventilblokken som har et inntak på bunnen av ventilblokken og som på en tettende måte er på linje med den øvre enden av treblokk roduksjonspassasjen;

en ventilblokkrørledningaringrompassasje som har en nedre ende som på en tettende måte er på linje med den øvre enden av treblokkrørledningsringrompassasjen;

en ventilblokkoverhalingspassasje som har en nedre ende som på en tettende måte er på linje med den øvre enden overhalingspassasjen; og hvori

ventilblokkrørlednings-ringrompassasjen og ventilblokk-overhalingspassasjen har en forbindelse med hverandre i ventilblokken.