NO345953B1

NO345953B1 - Apparat og metode for kontrollert trykkboring

Info

Publication number: NO345953B1
Application number: NO20130616A
Authority: NO
Inventors: Zaurayze Tarique; George James Michaud
Original assignee: Smith International
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2021-11-08
Also published as: GB2500503B; GB2500503A; US9856713B2; WO2012047915A3; BR112013008328A2; MX2013003864A; WO2012047915A2; US20120085545A1; BR112013008328B1; MX355820B; NO20130616A1; GB201307907D0

Description

Bakgrunn

[0002] I boring av borehull gjennom underjordiske formasjoner, f.eks. for uttrekk av materialer, slik som hydrokarboner, er det kjent fagkunnskap direkte eller indirekte å montere en roterende kontrollenhet [RCD] på toppen av et brønnhode eller en utblåsningsstopper [BOP]. BOP-stabelen kan inkludere et ringromsforseglingselement [ringrom-BOP], og ett eller flere sett med "ramper" som kan drives for forseglingskobling til en rørstreng som er plassert i borehullet gjennom BOP eller for å kutte rørstrengen og forsegle borehullet i nødstilfelle. US 2009/0139724 beskriver et roterende strømningshode, en RCD.

[0003] RCD-en er et apparat som brukes i brønnoperasjoner, som avleder væsker slik som boreslam, overflateinjisert luft eller gass og andre produserte borehullvæsker, inkludert hydrokarboner, inn i et resirkulerende eller trykkdrevet slamgjenvinnings [boreslam] -system. RCD-en tjener flere formål, inkludert å forsegle rørdeler som beveger seg inn og ut av et borehull under trykk og tilpasse rotasjonen og den langsgående bevegelsen til rørdelen. Rørdelene kan inkludere et koblingsrør, et rør eller andre rørstrengkomponenter, f.eks. deler av en "borerørstreng" eller "borestreng".

[0004] En RCD har typisk tre hovedkomponenter som samvirker med hverandre for å gi hydraulisk isolering av borehullet samtidig som borevæsker avledes og å gjøre det mulig for en rørstreng [f.eks. et stigerør] å rotere og bevege seg langsgående mens den strekker seg gjennom RCD-en. Et ytre, stasjonært hus med et aksialt bor er hydraulisk koblet til brønnhodet eller BOP. Det ytre stasjonære huset kan ha én eller flere porter [typisk på siden derav] for hydraulisk tilkobling av aksialboret på huset for å ta imot returstrømningslinjer for mottak av returnerende borehullvæsker. En kulelagermontasje er utskiftbar og forseglende tilpasset inni aksialboret på det ytre huset for å danne et ringrom derimellom. Borehullvæsker kan bevege seg langs ringrommet og kan omdirigeres ut sideportene til det resirkulerende eller trykkdrevne slamgjenvinningssystemet.

[0005] Kulelagermontasjen omfatter et roterende indre sylindrisk kjernerør, utskiftbart og forseglende tilpasset inni et kulelagermontasjehus. Et ringformet kulelagerrom dannes mellom det roterende indre, sylindriske kjernerøret og kulelagermontasjehuset, for posisjonering av kulelagermontasjen og forseglingselementene. Kulelageret gjør det mulig for kjernerøret å rotere inni kulelagermontasjehuset mens forseglingselementet isolerer kulelageret fra borehullvæsker.

[0006] I dypvannsanvendelser offshore, kan RCD-en installeres enten under eller over en marin stigerørstrammering. Den marine stigerørstrammeringen støttes under en offshore boreplattform ["rigg"] av strekkabler. Installasjon av RCD-en under strammeringen krever at det ytre, stasjonære huset til RCD-en bygges inn i det marine stigerøret under produksjonen av dette.

[0007] Installasjon av RCD-en under strammeringen kan være fordelaktig, fordi RCD-en produseres spesifikt for det bestemte stigerøret som brukes, festes og er stasjonær. RCD-en, som en del av det marine stigerøret, er vanligvis nedsenket og således ikke utsatt for bevegelsestyper som berører plattformriggen og tilknyttet utstyr over vannoverflaten. Den nedsenkede RCD-en er i hovedsak immun mot bevegelser, slik som løfte- og rotasjonsbevegelser forårsaket av tidevannet og havstrømmer. Videre, fordi returstrømningslinjene fra RCD-en befinner seg under strammekablene på plattformriggen, er det kun en svært begrenset risiko for at strammekablene vikles inn i returstrømningslinjene.

[0008] Fordi det ytre, stasjonære huset til den nedsenkede RCD-en produseres som en del av stigerørsystemet, kan imidlertid RCD-en ikke brukes til noe annet formål enn det bestemte stigerøret det er produsert for. RCD-en blir slik en komponent i et individuelt marinsystem, som ikke kan brukes i noe annet marint stigerørssystem. Dette krever videre at RCD -produsenten produserer RCD-en med alle mulige strømningslinjer som RCD-en kan komme til å trenge innarbeidet i løpet av sin driftstid som del av det bestemte marine stigerørsystemet.

[0009] Det er viktig å merke seg at en nedsenket marin RCD også utsettes for forhold som ikke typisk er forbundet med RCD-ens bruk på land eller over vannoverflaten i marin boring. Eksponering for hydrostatisk trykk gjør det f.eks. nødvendig å bruke RCD-spesifikke og vanligvis ikke-API [American Petroleum Institute] standardkoblinger. Slike krav øker produksjons- og driftskostnadene forbundet med bruk av en RCD installert under strammeringen for stigerøret.

[0010] En annen ulempe med en nedsenket RCD er den begrensede tilgangen til RCD-en. Én av de viktigste kildene til tidlig svikt i RCD-er, er et resultat av svikt i kulelagrene mellom kulelagermontasjehuset og kjernerøret. Svikt i kulelagrene i en RCD under strammeringen krever fullstendig nedstengning av brønnoperasjoner, lukking av alle forseglingselementer i BOP og opptrekking av stigerørsystemet fra vannet for å få tilgang til den sviktende og nedsenkede RCD-en, og fjerning av denne fra stigerørsystemet. Reparasjoner av den nedsenkende RCD-en kan være svært tidkrevende og gi betydelig økning i det som er kjent som "non-productive-time" [NPT, uproduktiv tid] og slik drive opp driftskostnadene for en bestemt brønn som er utsatt for den sviktende RCD-en.

[0011] Selv om RCD-er installert over en marin stigerørstrammering minimerer ulempene nevnt ovenfor, vil en installasjon av en konvensjonell RCD ovenfor strammeringen ikke i betydelig grad redusere NPT når driftsutstyr krever vedlikehold. Det er fremdeles nødvendig å fjerne i det minste en del av stigerøret fra borehullet og å fjerne hele RCD-en fra stigerørsystemet for å kunne reparere de sviktende indre komponentene.

[0012] Vanlige driftstider for RCD-er installerte enten over eller under strammeringen ligger på titalls til hundretalls timer før en del i driftsutstyret krever service eller annen oppmerksomhet, inkludert utskifting av drillbiten eller annet nedhullutstyr, slik som motorer, turbiner og måling-under-boring-utstyr. Det er ønskelig at en RCD varer i det minst like lenge som andre borestrengkomponenter og at den ikke forårsaker avbrudd i boreoperasjonene som leder til NPT. Videre innebærer nåværende gjenopphentingsteknikker risiko for tap av konvensjonelle RCD-komponenter nedhulls. Slike tap kan medføre tidkrevende og dyre gjenopphentings ["fiske"]-operasjoner for å fjerne de tapte komponentene før boringen kan gjenopptas.

[0013] Det er behov for en roterende kontrollanordning eller roterende strømningshode, som er enkelt tilgjengelig for reparasjoner og gjør det lettvint å få tilgang til nedhullverktøy som krever reparasjon. Det er også et behov for en roterende kontrollanordning som enkelt kan vedlikeholdes og repareres ombord på en plattformrigg for å minimere NPT og minimere driftsrisikoer.

Sammendrag

[0014] Ett aspekt ved oppfinnelsen er et roterende strømningshode for tilkobling inni et stigerør i et borehull. Et roterende strømningshode i henhold til ett aspekt ved oppfinnelsen, inkluderer et roterende strømningshode [RFH]-hus med et indre borehull med en diameter som hovedsakelig er lik med den til stigerøret og i det minste én strømningsport i nærheten av én langsgående ende derav. RFH-huset inkluderer en første rekke og en andre rekke radialt uttrekkbare og tilbaketrekkingsbare låseelementer, hvor hver rekke er plassert i omkretsen rundt RFH-huset. Et kulelagermontasje [BA]-hus som har en ytre diameter valgt for å passe med det indre borehullet i RFH-huset [for slik å gi et ringrom deri], er tilbaketrekkingsbart plassert inni RFH-huset. BA-huset har profiler ved den ene enden derpå for tilkobling, og støttes av én av rekkene med låseelementer når låseelementene er trukket ut. Et kjernerør støttes roterende og forseglende inni et indre borehull i BA-huset. En annen ende av BA-huset og den andre rekken med låseelementer har alle funksjoner som samvirker for å gi langsgående kraft på BA-huset når den andre rekken med låseelementer er trukket ut, og hvor et forseglingselement plassert i ringrommet får energi fra den langsgående kraften som påføres BA-huset.

[0015] Andre aspekter og fordeler av oppfinnelsen vil fremgå tydelig fra beskrivelsen og kravene som følger.

Kort beskrivelse av tegningene

[0016] FIG. 1 er en skjematisk representasjon av en konvensjonell RCD installert under en strammering for et marint stigerør, som kjent i faget.

[0017] FIG. 2 er en perspektiwisning av et eksempel på oppfinnelsen som illustrerer et RFH-hus tilpasset for å støttes ovenfor en marin stigerørstrammering, hvor huset har sideporter for returvæskelinjer, en øvre og en nedre rekke med kulelagerhuslåser og et indre sylindrisk kjernerør.

[0018] FIG. 3 er en sidetverrsnittvisning av RFH-en i FIG. 2, som illustrerer RFH-huset og kulelagermontasjen, omfattende et kulelagermontasjehus og det indre sylindriske kjernerøret.

[0019] FIG. 4 er en sidevisning av et eksempel på oppfinnelsen, som illustrerer en kulelagermontasje med et kulelagermontasjehus og et indre sylindrisk kjernerør som strekker seg aksialt derigjennom.

[0020] FIG. 5 er en sidetverrsnittvisning av kulelagermontasjen i FIG. 4, som illustrerer kulelagermontasjehuset, det sylindriske indre kjernerøret og et ringformet kulelagerrom derimellom for øvre og nedre forseglingselementer, øvre og nedre kulelagre og utskiftbare øvre og nedre forseglingsstabler.

[0021] FIG. 6 er en sidetverrsnittvisning av RFH-huset i FIG. 2, som illustrer den øvre og nedre rekken med låser [f.eks. retensjonsbolter],

[0022] FIG. 7 er en sidetverrsnittvisning av RFH-huset i FIG. 6 som støtter kulelagermontasjehuset i FIG. 2, som illustrerer den nedre rekken med låseelementer [retensjonsbolter] som støtter kulelagermontasjehuset inni et borehull i RFH-huset, hvor den øvre rekken med låseelementer [retensjonsbolter] sikrer kulelagermontasjehuset inni borehullet i RFH-huset, og en stoppbøssing for å forsegle ringrommet mellom kulelagermontasjehuset og RFH-huset.

[0023] FIG. 8 er en sidevisning av kulelagermontasjehuset i FIG. 7, som illustrerer et mangfold med profiler i en nedhullende i kulelagermontasjehuset, hvor hver profil definerer en støtteskulder.

[0024] FIG. 9 er en sidetverrsnittvisning av det indre sylindriske kjernerøret i FIG. 8, som illustrerer de øvre og nedre kulelagrene og de øvre og nedre rørformede forseglings ("stripper"] -elementene.

[0025] FIG. 10 er en sidetverrsnittvisning av et eksempel på oppfinnelsen som illustrerer et drivverktøy innsatt gjennom kulelagermontasjen for installasjon og fjerning av kulelagermontasjen fra RFH-huset.

[0026] FIG. 11 er en sidetverrsnittvisning av det operative verktøyet i FIG. 10.

[0027] FIG. 12 er en sidevisning av det operative verktøyet i FIG. 10 og 11, som illustrerer en øvre del med en skjærpinne og dens tilsvarende skjærpinneblokk.

[0028] FIG. 13 er en sidevisning av den øvre delen av FIG. 12, som illustrerer en radialt uttrukket skjærpinne og dens tilsvarende skjærpinneblokk.

[0029] FIG. 14 er en toppvisning av det indre kjernerøret festet til kulelagermontasjen av fire skjærpinnemontasjer festet til en topplate av fire skjærpinneblokker.

Detaljert beskrivelse

[0030] Et roterende strømningshode [RFH], også kjent som en roterende kontrollenhet [RCD], omfatter generelt et ytre, stasjonært hus støttet på et brønnhode, og et roterende sylindrisk kjernerør, slik som en hul aksel, for å etablere en forsegling for en flyttbar rørdel, slik som et rør, en borestreng eller et koblingsrør. Kjernerøret er roterende og aksialt støttet av en kulelagermontasje, omfattende kulelagrene og forseglingsmontasjer for isolering av kulelagermontasjen fra trykksatte borehullvæsker.

[0031] FIG. 1 illustrerer en RCD-installasjon som kjent i faget, som brukes i forbindelse med dypvannsborings ["rigg"] -plattformer. RCD-en 10A støttes på en nedsenket ringformet BOP 24, i en vannmasse 11 slik som en innsjø eller havet, under en marin stigerørstrammering 14. Det påføres spenning på stigerørstrammeringen 14 via strammelinjene 16 tilkoblet til boreriggen eller andre flytende enheter. Returstrømningslinjer [ikke vist] strekker seg radialt fra RCD-en 10A og er i væskekommunikasjon med et resirkulerings- eller trykkdrevet slamgjenvinningssystem på gulvet på riggen. Slike systemer kan inkludere et glideledd 20 og en returavleder 22. Glideleddet 20 gjør det mulig for det marine stigerøret 18 å endre lengde i svar på heving av boreriggen [ikke vist], Strømningsspoler 26, 28 kan plasseres nedenfor ringroms-BOP-en 24 for å gi hydraulisk kommunikasjon med det indre av borehullet gjennom, f.eks. "strupeledning", "brønndrepeledninger" og/eller "injiseringslinjer". Eksempelet som er vist i FIG. 1 har de forskjellige komponentene i stigerørsystemet koblet til hverandre av sammenboltede flenser 17, selv om slike koblinger ikke er de eneste typene som kan brukes i forskjellige eksempler på oppfinnelsen. Stigerøret kan inkludere et fleksiledd eller tilpasningsrør 12A for å gi avstand og tilpasning til laterale krefter.

[0032] FIG. 2 illustrerer et eksempel på et roterende strømningshode [RFH] 10 i henhold til oppfinnelsen, som brukt i marin boring, omfattende et ytre, stasjonært hus ["RFH-hus"] 30 med en tilkoblingsenhet 34B [f.eks. men ikke begrenset til en boltet flens] ved en lavere ende for driftskobling av RFH-huset 30 til et marint stigerør [f.eks. som vist i FIG. 1] ved en langsgående posisjon over en strammering for stigerøret [14 i FIG. 1], RFH-huset 30 omfatter videre én eller flere sideporter 39 for omdirigering av borehullvæsker som kommer inn i RFH-huset 30 nedenfra, til væskereturlinjer [ikke vist] hydraulisk koblet til det trykkdrevne slamgjenvinningssystemet [ikke vist]. De øvre 36 og nedre 38 rekkene med låsefester som er radialt uttrekkbare og tilbaketrekkingsbare [i herværende eksempel kan disse være retensjonsbolter], kan plasseres i omkretsen rundt RFH-huset 30 for vekslende låsing og opplåsing av funksjonskomponenter i RFH-en 10 inni RFH-husborehullet [31 i FIG. 6], Slike funksjonskomponenter kan inkludere en kulelagermontasje med et indre sylindrisk kjernerør 32, som vil bli forklart mer detaljert nedenfor.

[0033] Som vist i FIG. 3 kan RFH-huset 30 inkludere en utskiftbar kulelagermontasje, omfattende et kulelagermontasjehus 40 med et indre sylindrisk kjernerør 32 som tillater forseglende passasje derigjennom for en rørdel, slik som en borestreng. Den utskiftbare kulelagermontasjen støttes og kan låses fast i RFH-huset 30 av den nedre rekken 38 med retensjonsbolter, mens den øvre rekken 36 med retensjonsbolter også sikrer kulelagermontasjen inni RFH-huset 30.

[0034] Det indre sylindriske kjernerøret 32 omfatter et nedre forseglings ["stripper"]-element, og kan videre omfatte et øvre forseglings ["stripper"]-element for forsegling rundt rørdelen [f.eks. en borestreng] som passerer gjennom kjernerøret 32, som vil bli videre forklart nedenfor.

[0035] Et eksempel på en utskiftbar kulelagermontasje er generelt illustrert ved 37 i FIG. 4 og 5. Den utskiftbare kulelagermontasjen 37 kan omfatte det indre roterbare kjernerøret 32, tilpasset for forseglende passasje av en borestreng eller andre rørdeler derigjennom. Kjernerøret 32 passerer gjennom et kulelagermontasjehus 40. Kulelagermontasjehuset 40 og det indre sylindriske kjernerøret 32 danner et ringformet kulelagerrom [42 i FIG. 5] derimellom for tilpasning til kulelagrene [øvre og nedre vist ved hhv. 46 og 48 i FIG. 5] og forseglingselementer [øvre og nedre vist ved hhv. 44 og 50 i FIG. 5], Kulelagermontasjehuset 40 og det indre sylindriske kjernerøret 32 kan festes til hverandre ved bruk av et mangfold av bolter 53 ved nedhullenden av kulelagermontasjehuset 40.

[0036] I FIG. 5 støtter de øvre 46 og nedre 48 kulelagrene, som kan være kileformede rullelagre, radialt og aksialt det indre sylindriske kjernerøret 32 inni kulelagermontasjehuset 40. De øvre 46 og nedre 48 kulelagrene kan også gis tilstrekkelig aksial avstand til å kompensere for alle mulige bevegelser som RFH [10 i FIG. 2] utsettes for som resultat av svingninger i boreriggplattformen, og enhver fleksjon i rørdelen [f.eks. borestrengen] som passerer gjennom det indre sylindriske kjernerøret 32.

[0037] Mellom en topplate 45 inni kulelagermontasjehuset 40 og de øvre kulelagrene 46, kan det være et øvre forseglingselement eller en stabel med slike elementer, generelt vist ved 44. Et nedre forseglingselement 50 eller en stabel derav, kan plasseres under de nedre kulelagrene 48. De øvre 44 og nedre 50 forseglingselementene isolerer de øvre 46 og nedre 48 kulelagrene fra borehullvæsker. Både de øvre 44 og nedre 50 forseglingselementene kan være utskiftbare forseglingsstabler, omfattende individuelle forseglinger. Det sylindriske kjernerøret 32 kan inkludere et øvre forseglings ["stripper"]-element 54 og et nedre forseglings ["stripper"]-element 52, som vil bli videre forklart nedenfor.

[0038] FIG. 6 illustrerer et tverrsnitt av eksemplet på et RFH-hus 30 vist i skråvisning i FIG. 2. RFH-huset 30 omfatter et husborehull 31 som strekker seg aksialt derigjennom og er tilpasset ved en toppdel, f.eks. av en øvre tilkoblingsdel 34A [som, som et ikke-begrensende eksempel, kan være en boltet flense] for hydraulisk og mekanisk tilkobling inni et marint stigerør [f.eks. som vist i FIG. 1, men som forklart med henvisning til FIG. 2, fortrinnsvis sitter over strammeringen 14 vist i FIG. 1], En bunnende i RFH-huset 30 kan videre omfatte en lavere tilkoblingsdel 34B [som et ikke-begrensende eksempel, en boltet flens lignende den øvre koblingsdelen 34A] for tilkobling av RFH-huset 30 til et stigerør over stigerørstrammeringen [f.eks. 14 i FIG. 1],

[0039] Toppdelen av RFH-huset 30 omfatter videre en øvre rekke 36 radialt uttrekkbare og tilbaketrekkingsbare låsefester, som kan være et mangfold av retensjonsbolter plassert i omkretsen rundt en ytre overflate på RFH-huset 30. 1 ett eksempel, kan RFH-huset 30, ved omtrent det langsgående senteret til RFH-huset 30, videre omfatte en lavere rekke 38 med slike radialt uttrekkbare og tilbaketrekkingsbare fester som også kan være et mangfold av retensjonsbolter plassert i omkretsen rundt den ytre overflaten på RFH-huset 30. Hvert av festene i øvre 36 og nedre 38 rekkene med fester, kan drives mellom en lukket posisjon [utstrakt inn i det indre av RFH-huset 30] og en åpen [helt tilbaketrukket fra det indre av RF-huset 30] posisjon og kan aktiveres manuelt [f.eks. ved bruk av et fjerndrevet kjøretøy "ROV"] eller hydraulisk [f.eks. ved bruk av en individuell hydraulisk motor koblet til hver retensjonsbolt, som ikke er vist i tegningene] for radialt å trekke ut eller trekke tilbake festene hhv. mot eller vekk fra borehullet 31 i huset. I noen eksempler kan det med fordel brukes retensjonsbolter, fordi det kreves lite kraft til å holde gjengede enheter slik som bolter fast i en bestemt langsgående posisjon så snart posisjonen er nådd. Når det brukes retensjonsbolter eller lignende gjengede enheter til festene [i øvre 36 og nedre 38 rekke], kan uttrekksposisjonen, dvs. låseposisjonen dertil fastholdes med kun lite friksjonseller låsekraft på boltene.

[0040] De øvre 36 og nedre 38 rekkene med låsefester strekker seg radialt innover mot husborehullet 31 når aktivert fra åpen posisjon til lukket posisjon. Motsatt dette, trekker låsefestene i hver av rekkene 36, 38 seg tilbake for å frigjøre husborehullet 31 når det aktiveres fra lukket posisjon til åpen posisjon.

[0041] Når i åpen posisjon, er låsefestene trukket tilbake fra husborehullet 31 for frigjøring av husborehullet. Et frigjort husborehull 31, i samvirke med et frigjort stigerørborehull, gi et gjennomløpsrør som kan ha en maksimert og sammenhengende indre diameter som er tilstrekkelig for å tillate passasje av visse borehullsdrivende- og/eller intervensjonsverktøy derigjennom. Dette er betydelig forskjellig fra om RCD-er brukes, f.eks. i landbaserte boreoperasjoner. Husborehullene til slike landbaserte RCD-er, er offentliggjort f.eks. i International Patent Application Publication nr. WO 2010/144989, som typisk har en permanent støtteskulder som strekker seg radialt innover for støtte av kulelagermontasjen derpå. Den faste eller permanente skulderen reduserer den tilgjengelige maksimale indre borehulldiameteren, som kan påvirke passasjen av visse borehullverktøy derigjennom.

[0042] FIG. 7 gir en bedre illustrasjon av kulelagermontasjen 37 med kulelagermontasjehuset 40 utskiftbart plassert inni RFH-husborehullet 31. Som vist i FIG. 7, kobles den nedre rekken 38 med låsefester [f.eks. retensjonsbolter], i sin uttrukkede [lukkede] posisjon, til kulelagermontasjehuset 40 for å støtte kulelagermontasjen 37 inni RFH-husborehullet 31. Den øvre rekken 36 med låsefester kan aktiveres til uttrukket [lukket] posisjon for å feste kulelagermontasjen 37 inni RFH-huset 30. De øvre låsefestene 36 kan tilkobles toppenden 43 av kulelagermontasjehuset 40. Et hvilket som helst eller begge de øvre låsefestene [f.eks. retensjonsbolter] og toppenden 43, kan formes, f.eks. kileformes, slik at låsefestene i den øvre rekken 36, hvis trukket ut til lukket posisjon, kan påføre en langsgående kraft nedover på kulelagermontasjehuset 40 for sikring av kulelagermontasjen 37 inni RFH-huset 30.

[0043] Kulelagermontasjehuset 40 kan videre omfatte en ringromsforskyvning 42 over den nedre rekken 38 med låsefester. En stoppbøssing 44, f.eks. en T-forsegling, kan tilpasses nedenfor og tilstøtende ringromsforskyvningen 42 for å isolere borehullvæsker fra å trenge inn i ringrommet mellom det ytre av kulelagermontasjehuset 40 og det indre av RFH-huset 30. Stoppbøssingen 44 får kraft til å forsegle det ringformede kulelagerrommet 42 mellom kulelagermontasjehuset 40 og RFH-huset 30, ved å ekspandere radialt innover og utover. Den radiale innover- og utoverekspansjonen av stoppbøssingen 44 kan aktiveres av den aksiale nedoverbevegelsen til kulelagermontasjehuset 40 når sikret inni RFH-huset 30 av den foregående bevegelsen på toppen 43 av kulelagermontasjehuset 40 av den øvre rekken 36 med låsefester når trukket ut. Tilkoblingen av den øvre rekken 36 med fester til toppen 43 av kulelagermontasjehuset 40 kan således gi fullstendig aktivering av stoppbøssingen 44.

[0044] De med ferdigheter i faget vil forstå at en stoppbøssing kan ha fordeler over et konvensjonelt O-ringsforseglingselement i en slik konfigurasjon, fordi en stoppbøssing ikke er så utsatt for skader når kulelagermontasjen 37 settes inn i og hentes ut fra RFH-huset 30.

[0045] Ringromsforskyvningen 42 fungerer videre til å sentrere kulelagermontasjehuset 40 inni RFH-husborehullet 31.

[0046] Med henvisning til FIG. 8 kan en nedhullende av kulelagermontasjehuset 40 videre omfatte et mangfold av profiler 33 som er fordelt rundt omkretsen av huset. Hver profil 33 har et spor 33A som definerer et ledespor som strekker seg oppover på langs fra den nedre enden av kulelagermontasjehuset 40 og ender ved en stoppskulder 33 B. Hver stoppskulder 33B kan tilsvare omkretsposisjonen til hvert av låsefestene i den nedre rekken [38 i FIG. 7], Hvert nedre låsefeste [FIG. 7] kan kobles til et tilsvarende spor 33A og individuelt eller samlet få kulelagermontasjehuset 40 til å rotere for jamføring av stoppskuldrene 33B med hver nedre retensjonsbolt. De nedre låsefestene kobles således til og gir langsgående støtte til kulelagermontasjehuset 40, og således kulelagermontasjen [37 i FIG. 7), ved tilkobling til hver tilsvarende stoppskulder 33B. Samvirket mellom hver av de nedre låsefesterekkene [38 i FIG. 7] og hver av de tilsvarende låseskuldrene 33B, kan også hindre rotasjon av kulelagermontasjen 40. I ett eksempel, kan endene på låsefestene som kobles til sporene 33A være kileformede for å lette tilkoblingen til profilene 33 og stoppskuldrene 33B.

[0047] Med henvisning nå til FIG. 9, inkluderer det indre sylindriske kjernerøret 32, som tidligere forklart, videre et øvre 54 og et nedre 42 forseglings ["stripper"]-element for forseglingskobling til en rørdel [f.eks. en borestreng] som passerer derigjennom, samtidig som langsgående bevegelse av rørdelen gjennom kjernerøret 32 gjøres mulig. For å øke rigiditeten til forseglingselementene 52, 54, og slik øke friksjonskoblingen til forseglingselementene 52, 54 mot rørdelen [ikke vist], kan forseglingselementene 52, 54 omfatte et elastomermateriale forsterket med forsterkningsstrips, f.eks. som vist ved 53 i FIG. 9.

[0048] I forberedelse til boreoperasjoner, støttes RFH-huset [f.eks. som vist ved 30 i FIG. 6] av, og kobles til en borestreng over den marine stigerørstrammeringen [f.eks. som vist ved 14 i FIG. 1], RFH-husborehullet [31 i FIG. 6] samvirker med stigerørborehullet [f.eks. som vist i FIG. 1], for å danne et sammenhengende, gjennomløpende borehull med en maksimert og fortrinnsvis konsistent indre diameter som er tilstrekkelig til å tillate passasje av visse brønnboringsverktøy.

[0049] Med henvisning til FIG. 10 og 11, kan et drivverktøy 60 deretter operativt settes inn langsgående i det indre av kulelagermontasjen 37, generelt gjennom det indre borehullet i kjernerøret 32. Drivverktøyet 60 kan omfatte ett enkelt verktøy med dobbeltfunksjoner [for både inndriving og tilbaketrekking av kulelagermontasjen 37], eller driwerktøyet 60 kan være to separate verktøy, hvor hvert av disse verktøyene har en enkeltfunksjon [dvs. å drive inn eller trekke ut kulelagermontasjen 37], I ett eksempel, kan driwerktøyet 60 brukes til å installere eller montere kulelagermontasjen 37 inni RFH-huset [30 i FIG. 11], I et alternativt eksempel kan driwerktøyet 60 brukes til å fjerne eller trekke tilbake kulelagermontasjen 37 fra RFH-huset [30 i FIG. 11], Ytterligere elementer forbundet med driwerktøyet 60, inkludert en skjærpinnemontasje 62, skjærpinner 63, skjærpinneblokker 66 og en topplate 32A på det sylindriske kjernerøret 32, vil bli videre forklart nedenfor.

[0050] Som vist i FIG. 12 til 14, kan driwerktøyet 60 omfatte en opphullsdel med to eller flere skjærepinnemontasjer 62 fordelt i omkretsen for innsetting eller posisjonering av kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] inni RFH-huset [30 i FIG. 11], En skjærpinne 63, festet inni skjærpinnemontasjen 62, strekker seg radialt utover fra skjærpinnemontasjen 62.

[0051] Hver skjærpinnemontasje 62 kan festes til driwerktøyet 60 med én eller flere bolter, som vist ved 65 i FIG. 13. Driwerktøyet 60 settes deretter langsgående inn i kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] og festes deretter til kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] med to eller flere skjærpinneblokker 66, hvor det finnes én skjærpinneblokk 66 for hver skjærpinne 63, som vist i FIG. 13. Hver skjærpinneblokk 66 holder nede den tilsvarende skjærpinnen 63, og tjener til å feste driwerktøyet 60 til kulelagermontasjen [som vist ved 37 og 60 i FIG. 10].

[0052] Så snart kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] har blitt festet til drivverktøyet 60, kan den nedre rekken [se 38 i FIG. 7] med låsefester aktiveres [trekkes ut] til lukket posisjon, som strekker seg radialt innover og går inn i RFH-husborehullet [31 i FIG. 6], Driwerktøyet 60 tilkoblet kulelagermontasjen 37, senkes ned i RFH-husborehullet [31 i FIG. 6], og kulelagermontasjehuset [40 i FIG. 10] kobles til de distale endene på de nedre låsefestene [se 38 i FIG 7], Ledesporene [33A i FIG. 8] leder kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] til å få stoppskulderen [33B i FIG. 8] til å feste seg til de distale endene av de nedre låsefestene. Rotasjonsbevegelser av kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] hindres også hovedsakelig av den nedre rekken med retensjonsbolter, når kulelagermontasjehuset [40 i FIG. 10] er helt sammenføyd inni RFH-huset [30 i FIG. 10],

[0053] Etter at kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] er helt sammenføyd med den nedre rekken med retensjonsbolter, kan den øvre rekken [36 i FIG. 8] med retensjonsbolter aktiveres for å feste kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] inni RFH-huset [30 i FIG. 10] og aktivere stoppbøssingen som forklart ovenfor med henvisning til FIG. 5.

[0054] Driwerktøyet 60 kan deretter trekkes opp for å teste vekten og bekrefte at kulelagermontasjen 37 er fullstendig festet inni RFH-huset 30. Etter at dette er bekreftet, flyttes driwerktøyet 60 nedover for å kutte skjærpinnene 63 og frigjøre driwerktøyet 60 fra kulelagermontasjen 37. Så snart frigjort, kan driwerktøyet 60 fjernes fra stigerøret, frakobles fra rørstrengen [f.eks. borestrengen] og slik gjøre det mulig å gjenoppta eller begynne boreoperasjoner. I et dobbelfunksjonsdriwerktøy kan gjenopphentingsfunksjonen deaktiveres eller på andre måter gjøres inaktiv under tilkobling av kulelagermontasjen til kulelagermontasjehuset. Skjærpinnarrangementet og tilsvarende blokker er vist i planvisning i FIG. 14 på den øvre delen av det sylindriske kjernerøret.

[0055] Med henvisning til FIG. 12, kan driwerktøyet 60 videre omfatte en nedhullsdel med to eller flere utvendig belastede skinner 64. Skinnene 64 kan være belastet f.eks. av fjærer, slik at de er i en åpen posisjon, som strekker seg radialt utover, for fjerning eller gjenopphenting av kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] fra RFH-huset [30 i FIG. 1], I et annet eksempel kan den nedre delen med de to eller flere utvendig belastede skinnene 64 plasseres på et separat driwerktøy.

[0056] For å fjerne kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] fra RFH-huset [30 i FIG. 10], kan et driwerktøy med den ovenfor beskrevne nedhullsdelen monteres til enden av en rørstreng [f.eks. en borestreng] og flyttes langsgående inn i kulelagermontasjen [37 i FIG. 10], De utvendig belastede opplastede skinnene 64 komprimeres ettersom skinnene 64 kjører gjennom de øvre og nedre forseglings [["stripper"]-elementene, f.eks. 54 og 52 i FIG. 9] og strekker seg deretter radialt utover ved funksjonen til belastningsmekanismen [f.eks. fjærene], etter å ha passert derigjennom. Den øvre rekken med låseelementer kan trekkes tilbake for å frigjøre RFH-husborehullet [31 i FIG. 6] ved å trekke oppover på driwerktøyet 60.

[0057] Etter å ha passert gjennom det nedre forseglingselementet [52 i FIG. 9] og blitt gjenåpnet til belastet, åpen posisjon, trekkes driwerktøyet 60 oppover for å kobles til de nedre endene av det nedre forseglingselementet [52 i FIG. 9], Selv om friksjonskoblingen mellom det nedre forseglingselementet [52 i FIG. 9] og driwerktøyet 60 skulle være tilstrekkelig til å forårsake at kulelagermontasjen [37 i FIG. 10] kan trekkes oppover av bevegelsen oppover av driwerktøyet 60, kan tilkoblingen av skinnene 64 til det nedre forseglingselementet [52 i FIG. 9] på en mer pålitelig måte sikre gjenopphenting av kulelagermontasjen [37 i FIG. 10],

[0058] I et annet eksempel kan den øvre delen av driwerktøyet 60 videre omfatte fjærbelastede skinner for tilkobling av nedhullfremspring på det øvre forseglingselementet [54 i FIG. 9],

[0059] Fjærbelastede skinner kan gi fordeler over driwerktøy som er kjent i faget, som bruker hydraulisk aktiverte skinner. Driwerktøy som bruker hydraulisk aktiverte skinner og er kjent i faget, er utsatt for svikt fordi verktøyet krever at hydraulikklinjene aktiverer skinnene for å gi friksjonskobling til en indre vegg i kulelagermontasjen. Under utsetting er det vanlig at det samler seg avfall rundt de hydraulisk aktiverte skinnene, noe som hindrer aktivering av skinnene og tilkobling til kulelagermontasjen. Hydraulikklinjer er videre utsatt for skade som kan hindre skinnene i å aktiveres.

[0060] En annen ulempe med verktøy som bruker hydraulisk aktiverte skinner, er den ensidige vektleggingen av friksjonskobling mellom skinnene og kulelagermontasjen. I tilfelle at friksjonskoblingen er utilstrekkelig, særlig under gjenopphenting, er det risiko for at kulelagermontasjen glipper og faller nedhulls. Oppfinnelsen som offentliggjøres i dette dokumentet, er fordelaktig i det de fjærbelastede skinnene kobler seg fysisk til et nedhullutspring på stripperelementet, mens den nedre rekken med retensjonsbolter blir værende på plass, noe som sikrer at kulelagermontasjen ikke vil falle, selv om friksjonskoblingen mellom kulelagermontasjen og driwerktøyet er utilstrekkelig.

[0061] Et roterende strømningshode i henhold til de forskjellige aspektene ved oppfinnelsen, kan gi mulighet for raskere reparasjon og utskifting av funksjonskomponenter, enn ved bruk av roterende kontrollhoder kjent i faget. Et roterende strømningshode i henhold til oppfinnelsen, kan videre gi en fullstendig indre borehulldiameter som er lik med stigerøret som det er tilkoblet, og derved gjøre det mulig å flytte forskjellige typer verktøy inn i borehullet som ikke kan flyttes gjennom roterende kontrollhoder kjent i faget.

[0062] Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med henvisning til et begrenset antall realiseringseksempler, vil de med ferdigheter i faget og fordel av denne offentliggjøringen, forstå at andre realiseringer kan utformes som ikke avviker fra omfanget av oppfinnelsen som offentliggjøres i dette dokumentet. Omfanget av oppfinnelsen skal følgelig kun begrenses av de vedlagte kravene.

Claims

KRAV

1. Et roterende strømningshode for tilkobling inni et borehullstigerør, omfattende:

et roterende strømningshode [RFH]-hus [30] med et indre borehull med en diameter som hovedsakelig er lik med stigerørets og minst én strømningsport tilstøtende én langsgående ende derav;

en første rekke [36] og en andre rekke [38] radialt uttrekkbare og tilbaketrekkingsbare låseelementer, hvor hver rekke er plassert i omkretsen rundt RFH-huset [30]; og

et kulelagermontasje [BA]-hus [40] med en ytre diameter valgt for å passe inni det indre borehullet i RFH-huset [30], for slik å gi et ringformet rom deri, karakterisert ved at BA-huset [40] har profiler i én ende derav for tilkobling til og støtte fra én av rekkene [36, 38] med låseelementer når denne er trukket ut;

et kjernerør [32] roterende og forseglingsstøttet inni et indre borehull i BA-huset [40]; og

hvor en annen ende av BA-huset [40] og den andre rekken [38] av låseelementer hver har funksjoner som samvirker for å gi langsgående kraft på BA-huset [40] når den andre rekken [38] med låseelementer er trukket ut, og hvor et kompresjonsaktivert forseglingselement plassert i ringrommet får energi fra den langsgående kraften som virker på BA-huset [40],

2. Det roterende strømningshodet i krav 1, hvor minst én av den første rekken [36] og den andre rekken [38] omfatter retensjonsbolter.

3. Det roterende strømningshodet i krav 1 eller 2, hvor BA-huset [40] kan settes inn i eller hentes ut fra RFH-huset [30] ved bruk av et drivverktøy [60] som kan føres låst inn gjennom et indre borehull i kjernerøret.

4. Det roterende strømningshodet i krav 3, hvor drivverktøyet [60] omfatter skjærpinner [63] som kobles til en skjærpinnemottaksmontasje [62] plassert på et drivverktøykjernerør, og skjærpinnene [63] strekker seg fra skjærpinneblokker [66] koblet til en topp av kjernerøret [32],

5. Det roterende strømningshodet i krav 4, hvor drivverktøyet [60] omfatter f]ærbelastede skinner som er konfigurert for å kobles til et forseglingselement [54] på kjernerøret [32] for å gjøre det mulig å påføre kraft oppover for å fjerne BA-huset [40] fra RFH-huset [30],

6. Det roterende strømningshodet ifølge et av de foregående krav, hvor kjernerøret [32] inkluderer et øvre forseglingselement [54] og et nedre forseglingselement [52] konfigurert for forseglingskobling til en rørdel ført inn derigjennom samtidig som langsgående bevegelse av rørdelen gjøres mulig.

7. Det roterende strømningshodet i krav 6, hvor rørdelen omfatter en borestreng.

8. Det roterende strømningshodet ifølge et av de foregående krav, hvor det kompresjonsaktiverte forseglingselementet i ringrommet omfatter en T-forsegling.

9. Det roterende strømningshodet ifølge et av de foregående krav, hvor de samvirkende funksjonene på rekken av låseelementer omfatter kileformede ender.

10. Det roterende strømningshodet ifølge et av de foregående krav, hvor de samvirkende funksjonene på enden av BA-huset [40] omfatter en kileformet ende.

11. Det roterende strømningshodet ifølge et av de foregående krav, hvor kjernerøret [32] er roterende, forseglende støttet av langsgående kileformede kulelagre i passende avstand, og forseglingselementer [52, 54] plasseres langsgående på utsiden av de langsgående posisjonene til kulelagrene for å stenge ute borehullvæsker fra kulelagrene.

12. Det roterende strømningshodet ifølge et av de foregående krav, hvor profilene omfatter ledekanaler og en støtteende som kan tilkobles endene på den ene rekken med låseelementer, slik at den ene rekken med låseelementer gir langsgående støtte til BA-huset [40] inni RFH-huset [30],

13. Det roterende kontrollhodet ifølge et av de foregående krav, hvor RFH-huset [30] er koblet til stigerøret ovenfor en stigerørstrammering.

14. Det roterende kontrollhodet ifølge et av de foregående krav, hvor en tilkoblingsdel plassert ved hver langsgående ende av RFH-huset [30] omfatter en boltbar flens.

15. En metode for å tilveiebringe et roterende strømningshode [RFH] for et borehullstigerør, omfattende:

tilkobling av et RFH-hus [30] ved en valgt posisjon inni stigerøret;

plassere en første rekke [36] radialt uttrekkbare låseelementer inn i et indre borehull på RFH-huset [30];

innsetting av en kulelagermontasje [BA] i RFH-huset [30] inntil profiler ved én ende av BA-huset [40] kobles til den første rekken [36] med uttrukkede låseelementer; og

plassere en andre rekke [38] med låsende, radialt uttrekkbare låseelementer inn i et indre av RFH-huset [30], for slik å koble til en motsatt ende av BA-huset [40], karakterisert ved at i det minste én av de motsatte endene og den andre rekken med låseelementer har samvirkende funksjoner slik at uttrekk av den andre rekken [38] medfører at langsgående kraft påføres BA-huset [40], hvor den langsgående kraften gir energi til en kompresjonsforsegling som er plassert mellom BA-huset [40] og RFH-huset [30]; og

roterende og forseglende støtte av et kjernerør [32] inni BA-huset [40], hvor kjernerøret [32] har forseglingselementer ved hver langsgående ende derav, for forseglingstilkobling til en rørdel innført deri, samtidig som langsgående bevegelse av rørdelen gjøres mulig.

16. Metoden i krav 15, som videre omfatter innføring av minst ett brønnboringsverktøy med en ytre diameter valgt for å passe inni stigerøret gjennom stigerøret og RFH-huset (30), før den første rekken (36) med låseelementer trekkes ut.

17. Metoden i krav 15 som videre omfatter innføring av minst ett gjenopphentingsverktøy gjennom kjernerøret (32), hvor gjenopphentingsverktøyet har fjærbelastede skinner (64) plassert langsgående under ett av det nedre mangfoldet av forseglingselementer i kjernerøret (32) når fullstendig innført deri, tilbaketrekking av den andre rekken med låseelementer, som trekker oppover på driwerktøyet for å løfte BA-en fra RFH-huset (30), og tilbaketrekking av den første rekken (36) av låseelementer.

18. Metoden i krav 17, som videre omfatter innføring av minst ett borehullverktøy med en ytre diameter valgt for å passe inni stigerøret gjennom stigerøret og RFH-huset (30), før den første rekken (36) med låseelementer trekkes ut.

19. Metoden ifølge et av de foregående krav 15-18, hvor tilkobling til RFH-huset (30) gjennomføres i en posisjon i stigerøret ovenfor en stigerørstrammering.

20. Metoden ifølge et av de foregående krav 15-19, som videre omfatter hydraulisk tilkobling av minst én strømningsport i RFH-huset (30), plassert under en posisjon for BA-en når innsatt deri, til et hydraulisk retursystem i hydraulisk kommunikasjon med væskebehandlende utstyr plassert på en boreenhet på overflaten av en vannmass.