NO344815B1 - Posisjonsføler for utblåsingssikring med lukkehode - Google Patents

Description

De utførelser som her er beskrevet gjelder generelt instrumentering av utblåsingssikringer med lukkehode (ram blowout preventers). Nærmere bestemt gjelder de utførelser som her er beskrevet direkte måling av lukkehodets posisjon, hastighet og bevegelsesrate i en utblåsingssikring med lukkehode.

Brønnstyring er et viktig aspekt ved leting etter olje og gass. Når det f.eks. bores en brønn må sikkerhetsutstyr settes på plass for å hindre skade på personell og ødeleggelse av utstyr som kommer av uventede hendelser knyttet til boreaktivitetene.

Prosessen ved boring av brønner innebærer at det trenges igjennom mange slags geologiske strukturer eller "lag" under overflaten. Nå og da vil borehullet trenge igjennom et lag som har et formasjonstrykk som er betraktelig høyere enn trykket som opprettholdes i borehullet. Når dette skjer sies brønnen å ha "fått et spark". Trykkøkningen knyttet til sparket frembringes generelt av innstrømning av formasjonsfluider (som kan være væske, gass eller en kombinasjon av disse) inn i borehullet. Sparket med det forholdsvis høye trykk er tilbøyelig til å bre seg fra et inngangspunkt oppover borehullet (fra et høytrykksområde til et lavtrykksområde). Dersom sparket tillates å nå overflaten kan borefluid, brønnverktøy og andre borestrukturer bli blåst ut av borehullet. Sådanne "utblåsinger" kan føre til katastrofisk ødeleggelse av boreutstyret (f.eks. innbefattet boreriggen) og betraktelig skade på, eller føre til døden for riggpersonellet.

På grunn av risikoen for utblåsninger blir anordninger kjent som utblåsingssikringer installert over brønnhodet ved overflaten eller på havbunnen når det utføres dypvannsboring, for på effektiv måte å avtette et borehull inntil aktive tiltak kan utføres for å styre sparket. Utblåsingssikringer kan aktiveres slik at spark blir styrt på en adekvat måte og "sirkulert ut" av systemet. Det finnes diverse typer utblåsingssikringer av hvilke de fleste er utblåsingssikringer med lukkehode, og ringformede utblåsingssikringer (innbefattet kuleformede utblåsingssikringer).

Utblåsingssikringer med lukkehode har typisk en hoveddel og i det minste et par horisontalt motstående deksler (bonnets). Dekslene er generelt festet til hoveddelen omkring sin omkrets, med f.eks. bolter. Alternativt kan dekslene være festet til hoveddelen med et hengsel og bolter slik at dekslet kan svinges til side og gi tilgang for vedlikehold. Innenfor hvert deksel er det et stempelaktivert lukkehode. Lukkehodene kan enten være omslutningslukkehoder (som når de aktiveres forflyttes for å gå i inngrep med og omgi borerør og brønnverktøy for å avtette borehullet), kutteventiler (som når de aktiveres forflyttes for å gå i inngrep med og fysisk avskjære mulige borerør eller brønnverktøy i borehullet) eller blindventiler (som når de aktiveres avtetter hullet slik som sluseventiler).

Lukkehodene er typisk plassert motstående hverandre og enten de er omslutningshoder, kutteventiler eller blindventiler avtetter de typisk mot hverandre i nærheten av midten av borehullet i den hensikt å avtette borehullet fullstendig.

Lukkehoder blir generelt fremstilt fra stål og utstyrt med elastomere komponenter på de avtettende overflater. Det er tilgjengelig lukkehodeblokker i mange slags konfigurasjoner som lar dem avtette et borehull. Omslutningshoder har typisk en sirkulær utskjæring i midten, som samsvarer med diameteren av røret i hullet, for å avtette brønnen når røret er i hullet, men disse omslutningshoder avtetter bare et begrenset verdiområde av rørdiametre på en effektiv måte. Lukkehoder for variable bordiametre er konstruert for å avtette et større verdiområde av rørdiametre. De forskjellige lukkehodeblokker kan også byttes om i utblåsingssikringer, hvilket lar brønnoperatører optimalisere utblåsingssikringens konfigurasjon for den bestemte hullseksjon eller den operasjon som pågår. Eksempler på utblåsingssikringer av lukkehodetype er beskrevet i US-patent nr.6554247, 6 244560, 5897094, 5655745 og 4647002, som hver i sin helhet tas med her som referanse.

Kunnskap om brønnforholdene er ytterst viktig for å opprettholde riktig drift og foregripe fremtidige problemer med brønnen. Ut fra disse parametre kan en brønn bli mer effektivt overvåket, slik at trygge betingelser kan opprettholdes. Når et usikkert forhold oppdages kan dessuten stengning av brønnen iverksettes på riktig måte, enten manuelt eller automatisk. Trykk- og temperaturtransdusere i utblåsingssikringers hulrom kan angi eller forutsi utrygge forhold. Disse og andre signaler kan presenteres som styresignaler på en styrekonsoll som anvendes av en brønnoperatør. Operatøren kan f.eks. påvirke brønnforholdene ved å regulere borerørets rotasjonshastighet, trykket nedover på borkronen og sirkulasjonspumpene for borefluidet. Når det er ønskelig å lukke utblåsingssikringens lukkehode er det nyttig for operatøren å ha nøyaktig kunnskap om hvor hvert lukkehode er posisjonert.

En anordning som er blitt anvendt i det forgagne for å utvikle et signal som gir en angivelse av den relative posisjon av bestanddeler lokalisert i et lukket hus (ikke nødvendigvis et utblåsinssikringshus) er en potensiometrisk transduser. En sådann anordning anvender en eller flere følere som utsettes for slitasje og unøyaktigheter i nærværet av et barskt miljø. Videre utsettes sådanne følere for å bli løftet fra overflaten av hva som måtte være under ettersporing, hvilket forårsaker unøyakitgheter. Dessuten forårsaker tap av drivkraft ofte forvrengte avlesninger fordi disse anordninger arbeider inkrementelt ved å legge til eller trekke fra verdier som gjelder spesifikke trådviklinger eller -segmenter, i forhold til en tidligere verdi. Videre er anordninger, slik som disse, notorisk dårlige høyhastighetsanordninger. Således vil potensiometrisk måling ikke være nyttig med hensyn til nøyaktig avgjørelse av posisjonsparameteren for en lukkehodebevegelse. I tillegg er potensiometriske transdusere ikke egnet for bruk i høyhastighetsanvendelser, hvilket gjør dem lite til ikke brukelige i lukkehodeovervåkende anvendelser.

Inkrementelt målende anordninger som bare måler mellomliggende bevegelser har i tillegg den svakhet at de må tilbakestilles til grunnlinjen i tilfellet av svikt i krafttilførselen samtidig som de ikke gir den presisjon som følger av kontinuerlig måling.

I den hensikt å forbedre nøyaktigheten ved måling av lokaliseringen av lukkehoder har magnetostriktive følere blitt brukt for å overvåke og/eller kontrollere lukkehoders posisjon. Som beskrevet i US-patent nr.5320325 og 5407172, som herved tas med som referanse, er lukkehodets stempeldriverarm plassert parallelt med et stasjonært, magnetiserbart bølgelederrør. En magnetsammenstilling omgir bølgelederrøret og er festet til en bærearm som er festet til enden av stempelet.

I US-patent nr.7023199, 7121185 og 6509733 er en magnetostriktiv føler montert i en følerports innvendige åpning. Denne føler har et trykkrør som strekker seg inn i det innvendige hulrom i den sylindriske hoveddel og mottas teleskopisk i en passasje i stangen i en stempel- og stangsammenstilling.

Posisjoneringen av de magnetostriktive følere i hver av de ovenfor angitte patentskrifter er langt fra optimal. Fordi føleren ifølge f.eks. US-patent nr.7023199 strekker seg inn i hulrommet i den sylindriske hoveddel fordrer vedlikehold som skal utføres på følerenheten nødvendigvis at lukkehodet ikke er i drift. Å feste føleren og magneter ved å bruke en bærearm ifølge US-patent nr.5320325 kan, skjønt de ikke invaderer hulrommet i det sylindriske hovedlegeme, føre til unøyaktig måling av lukkehodets posisjon og øke prisen på produksjonen av utblåsningssikringer med lukkehode.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en forbedret anordning for nøyaktig måling av lokaliseringen eller posisjonen av et lukkehode eller lukkehodestempel i en utblåsningssikring.

Følgelig er det behov for en forbedret anordning for nøyaktig måling av lokaliseringen eller posisjonen av et lukkehode eller et lukkehodestempel i en utblåsningssikring.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en utblåsingssikring av lukkehodetype, karakterisert ved at den omfatter:

–en hoveddel,

–en vertikal utboring gjennom hoveddelen,

–en horisontal utboring gjennom hoveddelen og som krysser den vertikale utboring, –et par lukkehodesammenstillinger anordnet i den horisontale utboring på motsatte sider av hoveddelen, idet lukkehodesammenstillingene er tilpasset for styrt sideveis bevegelse til og fra den vertikale utboring, mens hver lukkehodesammenstilling omfatter et hydraulisk stempel forbundet ved den første ende med en lukkehodeblokk og ved den annen ende med en stempelhale,

-et par sylinderhoder konfigurert til å være festet til hoveddelen og å motta tilsvarende stempelhaler;

–et magnetostriktivt bølgelederrør festet med en første ende til ett av paret av sylinderhoder, idet en andre ende av det magnetostriktive bølgelederrør er frittstående og strekker seg inn i en utboring dannet i i det minste en stempelhale,

–en permanent magnet anordnet på den minst ene stempelhale, og hvor:

•det magnetostriktive bølgelederrør omfatter en ledende tråd for å motta en utspørrende puls fra en transduser, idet den utspørrende puls genererer et helisk retursignal som reaksjon på en relativ posisjon av den permanente magnet i forhold til bølgelederrøret, mens

•transduseren er konfigurert til å motta det heliske retursignal og avgi en posisjon for lukkehodeblokken som tilsvarer den minst ene stempelhale.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en fremgangsmåte ved bestemmelse av en relativ posisjon av et lukkehode, idet fremgangsmåten omfatter at:

–et magnetostriktivt bølgelederrør bringes til å gå frem og tilbake i inngrep med en utboring dannet i en stempelhale,

–et parti av bølgelederrøret magnetiseres langsgående med i det minste en permanent magnet festet til stempelhalen,

–en ledende tråd lokalisert på innsiden av bølgelederrøret pulseres for å generere et toroid magnetfelt, slik at et retursignal frembringes når det toroide magnetfelt støter på det langsgående magnetiserte parti av bølgelederrøret, og

–den relative posisjon av lukkehodet bestemmes ut fra retursignalet.

Ytterligere utførelsesformer av utblåsingssikringen av lukkehodetype og fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse fremgår av de uselvstendige patentkrav.

I et aspekt gjelder foreliggende beskrivelse en fremgangsmåte ved overvåking av et sylindertrykk utøvet på lukkehoder i en utblåsningssikring, som omfatter at en relativ posisjon av lukkehodene i utblåsningssikringen avføles med en magnetostriktiv føler, signaler sendes fra den magnetostriktive føler til en datafangstanordning, et sylindertrykk utøvet på lukkehodene avføles med en trykkfølende anordning, signaler sendes fra den trykkfølende anordning til datafangstanordningen, og det avfølte sylindertrykk registreres som en funksjon av den avfølte relative posisjon med datafangstanordningen.

I et annet aspekt gjelder foreliggende beskrivelse en fremgangsmåte ved utprøving av komponenter i en utblåsningssikring, som omfatter at det utføres en syklusprøve av utblåsningssikringen, idet et sylindertrykk utøvet på lukkehoder i utblåsningssikringen i utvalgte posisjoner under syklusutprøvingen avføles og registreres, og en lukkehodeposisjon avføles og registreres med en magnetostriktiv føler under syklusutprøvingen.

I et annet aspekt gjelder foreliggende beskrivelse en fremgangsmåte ved bestemmelse av bevegelsen av en brønnhodekomponent, og som omfatter at en relativ posisjon av brønnhodekomponenten avføles med en magnetostriktiv føler over et valgt tidsintervall, et signal sendes fra den magnetostriktive føler til en datafangstanordning, den relative posisjon av brønnhodekomponenten registreres med datafangstanordningen i forhold til det valgte tidsintervall og den registrerte posisjon av brønnhodekomponenten sammenlignes med operasjonsdata for å avgjøre om den relative posisjon er ønskelig.

I et annet aspekt gjelder foreliggende beskrivelse en utblåsingssikring av lukkehodetype, som omfatter en hoveddel, en vertikal utboring gjennom hoveddelen, en horisontal utboring gjennom hoveddelen som krysser den vertikale utboring og et par lukkehodeenheter anordnet i den horisontale utboring på motsatte sider av hoveddelen, og hvor lukkehodeenhetene er tilpasset for styrt sideveis bevegelse til og fra den vertikale utboring, idet hver lukkehodeenhet omfatter et hydraulisk stempel som ved en første ende er forbundet med en lukkehodeblokk og ved en andre ende med en stempelhale, et magnetostriktivt bølgelederrør som strekker seg inn i en utboring i i det minste en stempelhale, en permanent magnet anordnet på den minst ene stempelhale og et magnetostriktivt bølgelederrør som omfatter en ledende tråd for å motta en utspørrende puls fra en transduser, og hvor den utspørrende puls genererer et helisk retursignal som reaksjon på en relativ posisjon av permanentmagneten i forhold til bølgelederrøret, mens transduseren er konfigurert til å motta det heliske retursignal og avgi en posisjon for lukkehodeblokken som tilsvarer den minst ene stempelhale.

I et annet aspekt gjelder foreliggende beskrivelse en fremgangsmåte ved bestemmelse av en relativ posisjon av et lukkehode, som omfatter at et magnetostriktivt bølgelederrør går frem og tilbake i inngrep med en utboring i en stempelhale, et parti av bølgelederrøret magnetiseres i lengderetningen med i det minste en permanent magnet festet til stempelhalen, en ledende tråd lokalisert inne i bølgelederrøret pulseres for å generere et toroidalt magnetfelt, og hvor et retursignal frembringes når det toroidale magnetfelt støter på det parti av bølgelederrøret som er magnetisert i lengderetningen, hvorved den relative posisjon av lukkehodet bestemmes ut fra retursignalet.

I et annet aspekt gjelder foreliggende beskrivelse en fremgangsmåte for å legge til instrumentering i en utblåsingssikring av lukkehodetype, som omfatter at en sylinderhodemantel fjernes, en stempelhale fjernes fra et hydraulisk lukkehodestempel, en erstatningsstempelhale installeres, idet erstatningsstempelhalen har en utboring, en erstatningssylinderhodemantel installeres, idet erstatningssylinderhodet har en instrumenteringsport, en magnetsammenstilling festes til stempelhalen og en magnetostriktiv føler anordnes fra erstatningssylinderhodemantelen, slik at den magnetostriktive føler konfigureres til å gå i inngrep med og ut av inngrep med stempelhaleutboringen ettersom det hydrauliske lukkehodestempel beveger seg frem og tilbake.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse og de vedføyde patentkrav.

Det er vedføyd tegninger, på hvilke:

Fig.1er en skisse av en tidligere kjent utblåsingssikring med lukkehode, vist delvis gjennomskåret,

fig.2er en skisse av dekselenheten for en utblåsingssikring med lukkehode i samsvar med her beskrevne utførelsesformer, vist gjennomskåret,

fig.3er en skisse som viser detaljer ved et parti av dekselenheten for utblåsningssikringen med lukkehode vist i fig.2, og

fig.4 er et kurvediagram som viser sylindertrykk som funksjon av lukkehodegap i samsvar med utførelsesformer angitt i foreliggende beskrivelse.

I et aspekt gjelder utførelser som her er beskrevet en utblåsingssikring med lukkehode som omfatter instrumentering for bestemmelse av posisjonen av lukkehodet inne i utblåsingssikringen. I et annet aspekt er det her beskrevet utførelsesformer som gjelder fremgangsmåter ved bestemmelse av lukkehodets posisjon, hastighet eller lukkerate i en utblåsingssikring med lukkehode.

Fig.1 viser en utblåsingssikring 10 av lukkehodetype. Et brønnrør 12 som kan være en del av en borestreng lokalisert ved toppen av en brønn som er under boring eller en del av en produksjonsstreng for en brønn under olje- eller gassproduksjon, er vist, idet det passerer igjennom en sentral vertikal utboring 14 i hoveddelen 16 av utblåsingssikringen 10. Hoveddelen 16 kan ha motstående horisontale passasjer 18 på tvers av utboringen 14. De horisontale passasjer kan strekke seg utover inn i deksler 17 forbundet med hoveddelen 16. I passasjene 18 opererer lukkehoder 20 som drives av hydrauliske stempler 22 i sine respektive sylinderfôringer 23 lokalisert i respektive hydrauliske sylindere 19 forbundet utenfor ventildekslene 17. Stemplene 22 kan drive lukkehodene 20 frem og tilbake i passasjene 18 og derved åpne og lukke tetningsstykker eller slitasjebakker 24 i sidene av lukkehodene 20 i forhold til overflaten av røret 12. Hydrauliske fluidforbindelser (ikke vist) arbeider i sammenheng med åpning av et kammer 25 og lukking av et kammer 26 for posisjonering av lukkehodene 20.

Som vist kan utblåsingssikringen 10 med lukkehode ha et haleparti 28 forbundet med stempelet 22. Halen 28 på stempelet 22 går frem og tilbake inne i et sylinderhode 30 som kan være boltet fast til eller på annen måte forbundet med sylinderen 19.

Det er ønskelig å vite eller lokalisere posisjonen av lukkehodene 20, slik som beskrevet ovenfor. Dette kan gjennomføres ved å lokalisere komponenter for en magnetostriktiv føler inne i det hydrauliske sylinderhodes mantel som er forbundet med sylinderen 19 vist i fig.1. Fagfolk på området vil forstå at de utførelser som her er beskrevet kan bredt anvendes på enhver utblåsingssikring av lukkehodetype, og enda mer bredt på enhver anordning som har lukkehoder.

Fig.2 og 3 viser et sylinderhode- og følerarrangement i henhold til utførelser som er beskrevet her. Sylinderhodet 30 kan være forbundet med sylinderen 19 via skrudde, sveisede, flensede eller hvilke som helst andre forbindelser kjent på området. Stempelet 22 som er vist i sin fullt åpne posisjon, kan være forbundet med stempelhalen 28, som har en stempelhaleutboring 32 som strekker seg i det minste delvis gjennom stempelhalen 28. En magnetsammenstilling 38 kan være konsentrisk i forhold til og forbundet med stempelhalen 28 ved hjelp av skruer 40, som i noen utførelser er ikke-magnetiske skruer.

En avstandsholder 42, slik som en O-ring, kan være plassert mellom magnetsammenstillingen 38 og stempelhalen 28.

Magnetsammenstillingen 38 kan omfatte to eller flere permanente magneter. I visse utførelser kan magnetsammenstillingen 38 omfatte tre magneter, fire magneter i andre utførelser, og enda mer enn fire magneter i ytterligere andre utførelsesformer.

Et stasjonært bølgelederrør 44 kan være plassert inne i sylinderhodet 30 og kan i det minste delvis strekke seg inn i stempelhaleutboringen 32 i stempelhalen 28. Fortrinnsvis befinner stempelhalen 28 seg radialt i avstand fra bølgelederrøret 44 for således ikke forstyrre bevegelsen av stempelet 22 eller forårsake slitasje på bølgelederrøret 44.

Likeledes kan magnetsammenstillingen 38 befinne seg radialt i avstand fra bølgelederrøret 44. I utvalgte utførelser kan magneter i magnetsammenstillingen 38 befinne seg i et plan på tvers av bølgelederrøret 44.

I tillegg kan et ledende element eller tråd (ikke vist) være plassert gjennom midten av bølgelederrøret 44. Både tråden og bølgelederrøret 44 kan være forbundet med en transduser 46 plassert utenfor sylinderhodet 30, gjennom en kommunikasjonsport 48. Transduseren 46 kan også ha egnet utstyr for påføring av en utspørrende elektrisk strømpuls på den ledende tråd.

O-ringer 50 plassert mellom sylinderhodet 30 og den hydrauliske sylinder 19 kan avtette mot lekkasjer. O-ringer kan også brukes for å avtette forbindelsen mellom kommunikasjonsporten 48 og transduseren 46.

Etter som lukkehodet 20 beveger seg aksialt, beveger stempelhalen 28 og magnetsammenstillingen 38 seg aksialt i samme grad. Ved å drive den magnetostriktive føler anordnet i denne, blir det således mulig å bestemme posisjonen av lukkehodet 20 på et kontinuerlig grunnlag.

Med hensyn til driften av den magnetostriktive føler betegner magnetostriksjon evnen ved visse metaller, slik som jern eller nikkel eller nikkelbaserte legeringer, til å ekspandere og trekke seg sammen når de plasseres i et magnetfelt. Et magnetostriktivt bølgelederrør 44 kan ha et område innenfor en ekstern magnetsammenstilling 38 som blir magnetisert i lengderetningen etter som magnetsammenstillingen 38 forflytter seg i lengderetningen omkring bølgelederrøret 44. Som beskrevet ovenfor omfatter magnetsammenstillingen 38 permanente magneter som kan plasseres i posisjoner med jevn avstand fra hverandre i et plan på tvers av bølgelederrøret 44 og radialt med lik avstand i forhold til overflaten av bølgelederrøret 44. Et eksternt magnetfelt opprettes av magnetsammenstillingen 38, som kan magnetisere et område av bølgelederrøret 44 i lengderetningen.

Bølgelederrøret 44 omgir en ledende tråd (ikke vist) anbragt langs sin akse. Den ledende tråd kan bli periodisk pulset eller utspørret med en elektrisk strøm på en måte som er velkjent på området, slik som av transduseren 46 plassert på utsiden av mantelen 30. En sådan strømpuls gir et toroidformet magnetfelt omkring den ledende tråd og bølgelederrøret 44. Når det toroide magnetfelt krysser magnetfeltet generert ved hjelp av magnetsammenstillingen 38 induseres det et helisk eller skruelinjeformet magnetfelt i bølgelederrøret 44 for å frembringe en lydpuls som vandrer mot begge ender av bølgelederrøret 44. Egnede dempere (ikke vist) ved endene av bølgelederrøret 44 kan forhindre tilbakekasting av ekko av pulsen fra å opptre. Ved transduserenden eller -hodet blir imidlertid den heliske bølge transformert til en bølgeledertvinning som utøver en sideveis mekanisk spenning på meget tynne magnetostriktive bånd forbundet med bølgelederrøret 44. Et fenomen kjent som Villari-effekten får flukslenker fra magneter, som løper igjennom avfølende spoler til å bli fordelt av de vandrende mekaniske spenningsbølger i båndene og derved utvikle en elektrisk spenning over spolene.

Transduseren 46 kan også forsterke denne spenning for måle- eller styringsformål.

Fordi strømpulsen vandrer ved nær lysets hastighet, mens den akustiske bølgepuls vandrer grovt sagt ved bare hastigheten av lyd, eksisterer det et tidsintervall mellom det øyeblikk hvor transduseren ved hodeenden mottar hver puls sammenlignet med tidsstyringen av den elektriske puls frembragt ved hjelp av elektronikk ved hodeenden. Dette tidsintervall er en funksjon av den avstand som den eksterne magnetsammenstilling 38 befinner seg fra transduserenden av røret. Ved omhyggelig måling av tidsintervallet og deling med rørets utbredelseshastighet, kan magnetsammenstillingens absolutte avstand fra rørets hodeende bestemmes.

I tilfellet av tap av signal skjer det intet tap av informasjon, og det er ikke nødvendig med noen tilbakestilling til null eller til utgangspunktet, av noen avlesning. Avlesningen bestemmes absolutt ved lokaliseringen av magnetsammenstillingen 38 i forhold til transduseren 46.

Med kjennskap til lukkehodets absolutte posisjon kan det avgjøres om lukkehodet er fullstendig lukket, om lukkehodet har hengt seg opp, til hvilken grad tetningsstykket eller slitasjebakken på forsiden av lukkehodet er slitt, og til hvilken grad det er et tilbakeslag eller slitasje i stempelmekanismen. Ut fra påfølgende utspørrende pulser blir det også mulig å måle stempelets lukkehastighet og dets bevegelsesrate eller akselerasjon og retardasjon.

Som brukt her betegner uttrykket "lukkehodegap" det translatoriske gap mellom horisontalt motstående lukkehoder i utblåsingssikringen. I utvalgte utførelser kan lukkehodegapet beregnes og registreres ved å bestemme hvert lukkehodes absolutte posisjon og derved gjøre det mulig å beregne den relative avstand mellom lukkehodene. I utvalgte utførelser kan lukkehodenes posisjon i utblåsingssikringen bestemmes ved å bruke et sylinder- og følerarrangement, lignende det vist i fig.2 og 3, eller bruke en hvilken som helst annen instrumenteringsmekanisme som er kjent på området. Videre kan lukkehodets relative posisjon sendes til en datafangstanordning og brukes for å beregne og regulere lukkehodegapet i utblåsingssikringen. I utvalgte utførelser kan lukkehodegapet kvantifiseres med en klaringsdistanse (f.eks. tommer, centimeter, osv.) mellom to lukkehoder, enten målt eller beregnet.

Som brukt her betegner uttrykket "sylindertrykk" den mengde hydraulisk trykk som utøves på stempler konfigurert for å lukke lukkehodene i en utblåsingssikring. Som sådan kan sylindertrykkverdier måles i forskjellige posisjoner (dvs. ved ulike lukkehodegap) og registreres. Som sådan kan en utblåsingssikring i henhold til her beskrevne utførelser omfatte en trykktransduser eller en hvilken som helst annen anordning konfigurert for å avføle sylindertrykk. Videre kan en trykkfølende anordning sende et signal til en datafangstanordning for å registrere sylindertrykket i utvalgte posisjoner.

Alternativt kan det brukes en krafttransduser for å rapportere og registrere den faktiske lukkehodekraft, idet lukkehodekraften er en funksjon av sylindertrykket. For formålet av denne beskrivelse kan sylindertrykk og lukkehodekraft bli brukt om hverandre, etter som lukkehodekraft kan defineres som sylindertrykk multiplisert med tverrsnittsarealet av lukkehodestemplene.

Det henvises nå til fig.4 hvor et kurvediagram viser sylindertrykk som funksjon av lukkehodegap i samsvar med utførelsesformer av foreliggende beskrivelse. Dataene vist i fig.4 ble observert under kutting av forskjellige fasonger og størrelser av kabler og rørformer med lukkehoder i en utblåsingssikring. Disse data kan måles og registreres ved å bruke en hvilken som helst av de anordninger og fremgangsmåter som tidligere er beskrevet. Kurvediagrammet inneholder datapunkter og kurver som letter forståelsen av omstendighetene omkring lukking av lukkehoder omkring en gjenstand.

Kurvene består av datapunkter observert mens forskjellige kabler og rørformer kuttes med lukkehoder i en utblåsingssikring. Kurven 100 illustrerer data observert mens en del som skjæres, kuttes med nye "lukkehodeblokker", idet en lukkehodeblokk er en komponent festet til et lukkehode konfigurert for å kutte en gjenstand som strekker seg gjennom utblåsingssikringen. Likeledes viser kurve 200 data observert mens en skjæredel kuttes med velprøvede lukkehodeblokker. Kurve 300 gjengir data observert mens en tykk vegg på 5,5 tommer skjæres, mens kurve 500 viser data mens et rør på 3,5 tommer og en kabel skjæres med en utblåsingssikring. Til sist viser kurve 600 data observert mens bare en kabel skjæres med utblåsingssikringen.

I tillegg reflekterer kurvediagrammet datapunkter som kan indikere at visse hendelser finner sted mens lukkehodene i en utblåsingssikring lukker seg omkring en gjenstand. Særlig angir datapunktene 401 posisjoner hvor sylindertrykket begynner å overskrive operatørlukketrykket etter å ha kommet i kontakt med gjenstanden. Som vist kan dessuten datapunktene 402 i kurvediagrammet antyde det sylindertrykk som behøves for å kutte rør og/eller kabler som løper gjennom utblåsingssikringen. Videre kan datapunktene 402 angi lokaliseringen av lukkehodene når rør og/eller kabler blir kuttet. Som brukt her er "kuttetrykk" den mengde sylindertrykk som behøves for å begynne å kutte et rør og/eller en kabel. Datapunktene 403 kan angi hvor lukkehodene kommer i kontakt med fleksible elementer, slik som pakninger. Datapunktene 404 kan angi posisjonen og sylindertrykket når lukkehodene får kontakt med hverandre. Datapunktene 405 kan angi økende sylindertrykk fra kontakt mellom lukkehoder og pakninger, og derved antyde at lukkehodene er fullstendig lukket.

I en utførelse kan en utblåsingssikring ha et sylinder-, lukkehode- og følerarrangement lignende det vist i fig.2 og 3. Utblåsingssikringen kan bli utprøvet syklisk ved å åpne og lukke lukkehodene flere ganger. En syklus kan inneholde fullstendig åpning og lukking av lukkehodene én gang. Syklisk utprøving er en metode som er kjent på området som kan brukes for å evaluere påliteligheten ved komponentene som blir utprøvet. Mens en utblåsingssikring blir syklisk utprøvet kan data som omfatter sylindertrykk på utvalgte posisjoner (dvs. lukkehodegap) måles og registreres for hver syklus. Disse data kan så kompileres for å vise hvordan komponenter i utblåsingssikringen (f.eks. pakninger, tetningsstykker, slitasjeplater og låsemekanismer) reagerer eller beveger seg under syklusen. Sådanne data kan være nyttig med hensyn til å bestemme når komponenter behøver å bli byttet eller modifisert. Grunnen til å erstatte komponenter i utblåsingssikringen kan omfatte, men er ikke begrenset til overskytende slark og slitasje.

Andre brønnhodekomponenter innen denne industri kan påvirkes av bevegelse over tid. Brønnhodekomponentene kan f.eks. innbefatte en brønnhodekobling, sviktsikre ventiler, styrebokskiler, avlederlåsesegmenter, stabelmonterte akkumulatorflasker og mulige andre komponenter kjent på området. I en utførelse kan det brukes et følerarrangement som omfatter en magnetostriktiv føler for å bestemme posisjonen av i det minste en brønnhodekomponent. Den magnetostriktive føler kan sende et signal til en datafangstanordning som så kan registrere posisjonen av i det minste en brønnhodekomponent. Den magnetostriktive føler kan sende flere signaler til datafangstanordningen over et valgt tidsintervall for derved å angi mulig bevegelse av brønnhodekomponenten i det valgte tidsintervall.

Det er også ønskelig å legge til instrumentering i eksisterende utblåsingssikringer med lukkehode. For å legge til instrumentering til eksisterende utblåsingssikringer med lukkehode kan det være mulig å bare erstatte eller modifisere en del av utblåsingssikringen med lukkehode, hvilket reduserer omkostningene som er nødvendig for å oppgradere eksisterende utstyr til å innbefatte instrumentering. Det kan f.eks. være mulig å legge til instrumentering til eksisterende utblåsingssikringer med lukkehode ved å bytte eller modifisere bare sylinderhodedekselet og stempelhalen.

Det eksisterende sylinderhodedeksel og stempelhalen kan fjernes. Den fjernede stempelhale kan modifiseres slik at den får en midtre utboring for instrumentering for så å festes på ny til hydraulikkstempelet, eller en ny stempelhale som har en midtre utboring kan festes til hydraulikkstempelet. Likeledes kan sylinderhodedekselet modifiseres til å inneholde en instrumenteringsport, eller et nytt sylinderhodedeksel som har en instrumenteringsport kan festes til hoveddelen av utblåsingssikringen med lukkehode. En magnetsammenstilling kan festes til en stempelhale som har en midtre utboring og en magnetostriktiv føler kan, slik som beskrevet ovenfor, i det minste det minste delvis anordnes i stempelhalens midtre utboring.

Etter tillegget av instrumenteringen kan det bli nødvendig å kalibrere den magnetostriktive føler i forhold til lukkehodets fullstendige åpne og fullstendige lukkede posisjon. I tillegg kan instrumentering for bestemmelse av posisjonen av lukkehodet bli operativt forbundet med et digitalt styringssystem. Det digitale styringssystem kan så brukes for å overvåke, vise frem og/eller styre posisjonen av lukkehodet på grunnlag av et elektronisk signal fra den magnetostriktive føler.

Utførelser som er beskrevet her kan på fordelaktig måte fremskaffe instrumentering for utblåsingssikringer med lukkehode som er lette å installere og som nøyaktig måler et lukkehodes posisjon, hastighet og akselerasjon. I tillegg er de utførelser som her er beskrevet ikke inngripende i den sylindriske sylinders hulrom, hvilket kan gi tilleggsfordeler.

De utførelser som her er beskrevet kan videre åpne for fleksibilitet med hensyn til komponentene i utblåsingssikringer med lukkehode, samtidig som de sørger for en presis konstruksjon av utblåsingssikringene med lukkehode. Som et eksempel kan kunder ønske seg utblåsingssikringer med lukkehode som er forsynt med, eller som er uten instrumentering. Integriteten av stangen som forbinder lukkehodet med stempelet blir ikke kompromittert av nærværet av en innvendig utboring for plassering av en føler etter som føleren er anordnet i stangen, og således behøves ikke forsterkning eller modifikasjon av stangen for bruk med eller uten instrumentering. I tillegg kan sylinderhoder og -haler som sørger for instrumentering lett byttes med sylinderhoder og -haler som ikke sørger for instrumenteringsporter. På denne måte kan deler byttes om hverandre og eksisterende utblåsingssikringer med lukkehode kan lett modifiseres til å innbefatte instrumentering samtidig som kunder vil få fleksibilitet med hensyn til produktvalg uten fare for uforenlig fabrikasjon.

Utførelser som her er beskrevet kan med fordel sørge for fremgangsmåter ved utprøving og overvåking av komponenter i utblåsingssikringer for derved å påvise og/eller forhindre potensielle problemer eller spørsmål under driften av dem. Utførelser som er beskrevet her kan f.eks. sørge for en metode for å avføle slark i et låsehodes låsemekanisme.

Videre kan utførelser som her er beskrevet sørge for en fremgangsmåte med utprøving og måling av livssyklusen og/eller vedlikeholdsintervallene for visse komponenter (f.eks. avtettinger, pakninger, låsemekanismer) som finnes i utblåsingssikringer. Videre kan utførelser som her er beskrevet sørge for en fremgangsmåte ved påvisning av slitasje og/eller interferensspørsmål før og under driften av en utblåsingssikring.

I tillegg kan utførelser som her er beskrevet med fordel sørge for en fremgangsmåte og anordning for å registrere låseposisjonen over tid for grafisk å opprette en estimert gjenværende levetid for gummikomponenter. Videre kan utførelser som her er beskrevet sørge for anordninger og fremgangsmåter for å overvåke posisjonen av komponenter i utblåsingssikringer under utvikling og utprøving av avtetting for å bestemme hvordan elastomere pakninger virker og reagere, slik at de elastomere konstruksjoner kan forbedres. Videre kan utførelser som her er beskrevet sørge for fremgangsmåter og anordninger for å bestemme når rør er kuttet av en utblåsingssikring med lukkehode og derved påvirke trykkakkumulatorfordringer.

Utførelsesformer som her er beskrevet kan videre anvendes på bevegelsen av stempler i en ringformet utblåsingssikring. Sådanne utførelser kan innbefatte bruk av posisjonsindikatorer for å avgjøre erstatningsintervaller for slitasjeplater og pakningsenheter i ringformede utblåsingssikringer. Enn videre kan utførelsesformer som her er beskrevet anvendes på stabelkomponenter, innbefattet, men ikke begrenset til, brønnhullforbindelser, sviktsikre ventiler, styrebokskiler, avlederlåsesegmenter og trykkakkumulatorflasker.

Skjønt oppfinnelsen er blitt beskrevet med hensyn til et begrenset antall utførelsesformer, vil fagfolk på området som har nytte av denne beskrivelse forstå at andre utførelsesformer kan finnes på, som ikke forlater omfanget av den her beskrevne oppfinnelse. Følgelig skal oppfinnelsens omfang begrenses bare av de vedføyde patentkrav.

Claims (12)

PATENTKRAV

1. Utblåsingssikring av lukkehodetype, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter:

–en hoveddel (16),

–en vertikal utboring (14) gjennom hoveddelen,

–en horisontal utboring (18) gjennom hoveddelen og som krysser den vertikale utboring, –et par lukkehodesammenstillinger anordnet i den horisontale utboring på motsatte sider av hoveddelen, idet lukkehodesammenstillingene er tilpasset for styrt sideveis bevegelse til og fra den vertikale utboring, mens hver lukkehodesammenstilling omfatter et hydraulisk stempel (22) forbundet ved den første ende med en lukkehodeblokk og ved den annen ende med en stempelhale (28),

-et par sylinderhoder (30) konfigurert til å være festet til hoveddelen og å motta tilsvarende stempelhaler;

–et magnetostriktivt bølgelederrør (44) festet med en første ende til ett av paret av sylinderhoder (30), idet en andre ende av det magnetostriktive bølgelederrør er frittstående og strekker seg inn i en utboring (32) dannet i i det minste en stempelhale, –en permanent magnet (38) anordnet på den minst ene stempelhale, og hvor:

•det magnetostriktive bølgelederrør omfatter en ledende tråd for å motta en utspørrende puls fra en transduser (46), idet den utspørrende puls genererer et helisk retursignal som reaksjon på en relativ posisjon av den permanente magnet i forhold til bølgelederrøret, mens

•transduseren er konfigurert til å motta det heliske retursignal og avgi en posisjon for lukkehodeblokken som tilsvarer den minst ene stempelhale.

2. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 1, og hvor det magnetostriktive bølgelederrør er langsgående magnetisert.

3. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 2, og hvor den utspørrende puls genererer et toroidmagnetfelt omkring tråden.

4. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 3, og hvor det heliske retursignal er skapt som reaksjon på det toroide magnetfelts samvirke med det langsgående magnetiserte område av bølgelederrøret.

5. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 1, og hvor det magnetostriktive bølgelederrør har en frittbærende struktur.

6. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 1, og som videre omfatter: et tetningsstykke anordnet mellom den permanente magnet og den minst ene stempelhale.

7. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 1, og hvor den horisontale utboring er forskjellig fra utboringen dannet i den minst ene stempelhale.

8. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 1, og hvor den permanente magnet er konsentrisk i forhold til den minst ene stempelhale.

9. Utblåsingssikring av lukkehodetype som angitt i krav 1, og hvor den minst ene stempelhale befinner seg radialt i avstand omkring bølgelederrøret.

10. Fremgangsmåte ved bestemmelse av en relativ posisjon av et lukkehode (20), idet fremgangsmåten omfatter at:

–et magnetostriktivt bølgelederrør (44) bringes til å gå frem og tilbake i inngrep med en utboring (32) dannet i en stempelhale (28),

–et parti av bølgelederrøret magnetiseres langsgående med i det minste en permanent magnet (38) festet til stempelhalen,

–en ledende tråd lokalisert på innsiden av bølgelederrøret pulseres for å generere et toroid magnetfelt, slik at et retursignal frembringes når det toroide magnetfelt støter på det langsgående magnetiserte parti av bølgelederrøret, og

–den relative posisjon av lukkehodet bestemmes ut fra retursignalet.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, og som videre omfatter at retursignalet avføles over en tidsperiode for å bestemme lukkehodets hastighet.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, og som videre omfatter at lukkehodets lukkerate bestemmes.