NO742517L - - Google Patents

Description

Tilbaketrekkelig sete-element for bruk i et brønnhode

Foreliggende oppfinnelse vedrører brønnapparatur og

nærmere bestemt borerørhoder med tilbaketrekkbare sete-elementer.

Ved brønnboring etter olje eller gass er det vanlig og

i blant også nødvendig å utføre borehullet seksjonsvis med suksessivt minskende diameter og å fore hver seksjon med rør. Vanligvis blir det i marknivå forankret et brønnhode til den øverste rørfor-ing, eller overflateenden av rørforingen i borehullets første seksjon, hvoretter de øvrige rørstrenger av suksessivt minskende diameter opphenges ved hjelp av rørbærere som hviler mot ringformede skulderpartier i brønnhodeutboringen. Etter å være støpt eller utformet i utboringen, er skulderpartiene fast forbundet med rørhodet, hvilket som følge av at skulderpartiene ikke kan trekkes

tilbake, begrenser dimensjonene av de brønnverktøy som kan føres gjennom rørhodet.

Under vanlige forhold bores den første seksjon av borehullet og fores méd et overflaterør som forbindes med en utblåsningspre-ventor, hvoretter boringen fortsettes under anvendelse av boreskjær som ettersom hulldybden øker, minsker suksessivt i bredde. Det vil i mange tilfelle kreves overdimensjonerte skjær for at hullet skal kunne bores til full diameter, og hvis rørhodet og det ringformede skulderparti eller sete i hodeutboringen er innbyrdes integrert,

vil det ofte være utilstrekkelig klaring for disse skjær.

Flere teknikker har vært forsøkt for å løse denne vanskelige het, blant annet anvendelse av sammentrukne, utvidbare borekroner som innføres gjennom rørhodet og som ekspanderer i borenivået.

De ekspanderbare borekroner er imidlertid ofte uegnet, idet de hyppig produserer store utfallspartikler som vanskelig kan fjer-

nes fra borehullet og som, dersom de ikke fjernes, kan tette borehullet etter at røret er faststøpt i stilling. Utvidelsen og sammen-trekningen av disse bbrkroner er dessuten forbundet med tap av kost-bar tid, hvilket øker utgiftene ved brønnboringen.

En annen løsning av problemet'er basert på at det for å tilveiebringe den nødvendige klaring for de overdimensjonerte skjær, innledningsvis monteres et rørhode som er større enn det permanente, og som på et senere tidspunkt erstattes av det mindre rørhode og utblåsningspreventeren. Denne løsning har også ulemper, hovedsakelig på grunn av det tap av verdifull tid som oppstår i forbindelse med utskiftning av rørhode og preventere.

Det er konstruert forskjellige rørhoder med bueformede partier som inntrekkes fra en tilbaketrukket posisjon i en forsenkning i brønnhodet og derved danner en rekke ;anslagsflater av likhet med et ringformet skulderparti. Den oppleggsflate for rørbæreren som derved tilveiebringes, er imidlertid ofte av begrenset størrelse, og selve segmentene understøttes bare i begrenset grad av rørhodeveggen. I enkelte av disse rørhoder har dessuten segmentene en tendens til å fastkiles i sine tilbaketrukne posisjoner på grunn av slam og borepartikler som fyller den forsenkning hvori de befinner seg.

N#en av de ovennevnte rørhoder omfatter setesegmenter som beveges av hydrauliske eller pneumatiske stempler som opptar en betydelig plass rundt rørhodet, og i det minste ett rørhode er langs omkretsen forsyjnt med en rekke drivskruer som beveger segmentene mellom de inntrukne og utstrukkede stillinger. Der flere brønnhoder-1 er tett sammentrengt på et lite område, f.eks. på en plattform for undersjøisk brønnboring, kan adkomsten til hvert rørhode være så vidt begrenset at plasseringen av drivstemplene eller tilveiebringelsen av tilstrekkelig plass rundt rørhodene for betjening av hver av drivskruene møter alvorlige vanskeligri heter.

Sammenfatning av oppfinnelsen

De ovennevnte vanskeligheter er i henhold til oppfinnelsen overvunnet ved frembringelsen av et borerørhode med et separat, tilbaketrekkbart seteelement av splittringtype, som ved selvsammen-treknlng bringes i en funksjonsstilling og som tilbaketrekkes fra denne ved hjelp av et kainelement som betjenes fra en enkelt plass utenfor rørho:det<!>. I den tilbaketrukne stilling befinner seteringen seg i ekspandert tilstand og hviler derved i et ringformet spor eller en forsenkning i rørhodets utboring hvorved ringens innerdiameter i hvert fall motsvarer utboringsdiameteren, slik at

brønnverktøy av maksimaldimensjoner /uhindret kan føres gjennom rørhodet. I den utstrukne3tilling befinner seteringen seg i sammentrukket tilstand og strekker seg inn i rørhodeutboringen, hvorved det frembringes en praktisk talt fullstendig sirkelformet anleggsflate som fast og sikkert vil. understøtte en rørbærer eller et annet utstyr i rørhodet. Kamelementet som er [anbrakt mellom de motsatte ender av seteringen, dvs. i spalten, er utformet slik at den i en stilling holder seteringen i ekspandert tilstand og i den annen stilling tillater sammentrekning av ringen. Kamelementet er fastgjort til den indre ende av en aksel som strekker seg i tversgående retning gjennom rørhodeveggen' og som kan dreies ved hensiktsmessige midler som er forbundet med den ytre aksel-ende og som muliggjør dreining av akselen og dermed kamelementet gjennom en bue av ca. 105° mellom kamelementets to posisjoner.

De ulike trekk, formål og fortrinn ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av etterfølgende beskrivelse og av de med-følgende tegninger, hvor

Fig. 1 viser et perspektivriss med deler utelatt av en borerørhodeanordning med tilbaketrekkbart seteelement og full åpning i henhold til oppfinnelsen hvor setet er vist i utstrukket driftsstilling,

Flg. 2 viser et horisontalsnitt langs linjen 2-2 i fig.l

av rørhodeanordningen ifølge fig. 1, hvor visse partier er utelatt,

Fig. 3 viser et perspektivriss av det tilbaketrekkbare sete-element i rørhodet ifølge fig. 1, Fig. 4 viser et delvertikalsnitt av rørhodet ifølge fig. 1 som viser det tilbaketrekkbare seteelements posisjon i rørhodet når elementet befinner seg i den uttrukkede driftsstilling for understøttelse av rørbæreren, Fig. 5 viser et snitt i likhet med fig. 4, men hvor det tilbaketrekkbare seteelement befinner seg i den inntrukne posisjon, Fig. 6 viser et delperspektivriss av rørhodet ifølge oppfinnelsen hvor det til^båketrekkbare seteelement. er inntrukket, og hvor visse partier er utelatt med henblikk på en bedre illustra-sjon av kammekanismen for tilbaketrekking av seteelementet, Fig. 7 viser et delsideriss, sett i retning av pilen 7 i fig. 6, av kammekanismens ytre komponenter, Fig. 8 viser et riss i likhet med fig. 6, men hvor sete- elementet1"" \befinner seg i ekspandert tilstand, samt Fig. 9 viser et riss i likhet med fig. 7»men sett i retning av pilen 9 i fig. 8.

Foreliggende oppfinnelse omfatter i hovedtrekk et borrørhode 10 med full åpning, et tilbaketrekkbart sete-element 12 av splittringtype og em kammekanisme 14 som er dreibart montert i hodet for ekspandering av setet 12 fra den uttrukkede driftsstilling i rør-hodet, som vist i fig. 1-4, 6 og 7, til den inntr(ukkede [posisjon

f som ?ist"ITig. 5," 8" og"^7 ~ 1

Rørhodet 10 som ferdig installert på en boreplass, er fastgjort til og understøttet av en ende- eller overflatemantel 16, består av en øvre og en nedre seksjon henholdsvis 18 og 20 som er forbundet med hverandre ved 22. Seksjonene 18 og 20 er forsynt med gjennomgående utboringer 24 og 26, slik at det, når seksjonene er sammenføyet, dannes en uinnsnevret, rett, gjennomgående utboring27i rørhodet ~/10.

Rørhodets 10 nedre seksjon 18 som er utstyrt med en forsenkning 28, omfatter et radielt flateparti 30 som strekker seg mellom utboringen 24 og forsenkningen. Den nedre ende av rørhodets øvre seksjon 20 omfatter et radielt flateparti 32.som fra yttergjengene 34 strekker seg innad mot et ringformet, nedadrettet, smalt, aksielt flateparti 36 (fig. 4 og 5) samt et 'kjonisk flateparti 38 som fra aksialflaten 36 strekker seg oppad og innad mot den øvre seksjons utboring 26. Det vil derved når den øvre og den nedre rør-hodeseksjon.er fullstendig fastskrudd til hverandre, slik at den øvre seksjons endeffiate 32 hviler mot den nedre seksjons 18 oppad-rettede radialflate 40, dannes en ringformet, sporiiknende forsenkning 42 (fig. 4 og 5) av flatepartiene 30, 28, 32, 36 og 38 for opptak av seteelementet 12.

Som kanskje tydeligst vist i fig. 2 og 3>er seteelementet 12 utformet som splittring og omfatter motsatt beliggende, endeparti-er 44 og 46 hvis indre deler er avfaset ved 44a og 46a. Sete-elementet 12 har sylinderformet innervegg og yttervegg 48 og 50 hvor ytterveggen 50 er avbrutt av en rekke perifert fordelte, aksielle spor 52 med en dybde som motsvarer ca. det halve av sete-elementets radialtykkelse. Disse spor 52 øker sete-elementets 12 radialfleksibilitet uten å redusere den styrke i elementet som er nødvendig for tilfredsstillende gjennomføring av funksjonen som rørbæreropplegg.

Undersiden 54 av setet 12 er plan og hviler sikkert mot det radielle og likeledes plane flateparti 30 av rørhodets ringformede forsenkning 42. Som det fremgår av fig. 4, er praktisk talt hele undersiden 5^ av seteelementet brakt i anlegg mot forsenknings-flaten 30 når setet befinner seg i uttrukket driftsstilling i rørhodeutboringen 27, hvorved det tilveiebringes en oppleggsflate som er tilstrekkelig for overføring av alle belastninger som måtte påføres rørhodet 10.

Oversiden 56 av splittringsetet 12 omfatter.et radielt, plant midtparti 58, et indre, oppadhellende, konisk parti 60 og et ytre, aksielt flensparti 62. Det indre parti 60 av setets overside

fungerer som et opplegg for en rørbærer, f.eks. som representert ved elementet .64 i fig. 1 og 4, og da denne ringformede flate 60

bare er avbrutt av spalten i seteelementet, er den stort sett kontinuerlig og frembyr selvfølgelig en maksimal oppleggsflate for rørbæreren 64. Det koniske flateparti 60 tjener dessuten for selv-sentrering av seteelementet 12 når rørbæreren 64 nedsettes på elementet. Den aksielle flens 62 fastholder setet 12 i forsenkningen 42 ved gjensidig inngrep med det ringformede, aksielle flateparti 36 av rørhodets øvre seksjon 20, som vist i fig. 4.

Den nedre ende av seteelementets f innervegg 48 er avfaset for frembringelse av en konisk flate 66 som tjener som kamflate

som bevirker at seteelementet ekspanderer ved påføring av en oppad-

rettet aksialkraft. I tilfelle av en for tidlig inntrekking av sete-elementet 12 i rørhodeutboringen vil det følgelig fremdeles være.mulig å trekke brønnverktøy av maksimal diameter opp gjennom elementet, hvorved elementet, idet verktøyene passerer gjennom dette, ekspanderer og deretter sammentrekkes.

Kammekanismen 14 for ekspandering av seteelementet 12 til den irintrukne posisjon i forsenkningen 42 som vist i fig. 5>8 og 9»består av et kamelement 70 som er anbrakt !~!raellom dé innbyrdes motvendte endeflater 44 og 46 i seteelementets 12 spalte og en sylinderformet kamaksel 72 som er fastgjort til kamelementet 70 '6g<->dré£bart innført gjennom en åpning 74 i rørhodets 10 sidevegg.

Kamakselen 72 er forsynt med en indre, radiell flens 76 som opptas i en forsenkning 7.8 ! i rørhodets sidevegg, mens en ringformet pakning 8b i forsenkningen 78 tilveiebringer en innvendig væske-te tning for akselen 72. Den ytre del av akselen 72 strekker seg gjennom et ringformet lagerelement 82 som er fastgjort til rør-hodets 10 ytterside ved hjelp av et antall pinneskruer 84 og som er utstyrt med et par bueformede knaster 86 og 88 (fig. 2, 7 og 9) som strekker seg aksielt ut over lagerelementetsjy'tre, ringformede endeflate 90. Kamakselen 72 er forsynt med et par innbyrdes skjæ-rende, diametrale tversgående utboringer 92 og 9^ som aksielt strekker seg mellom lagerflaten 90 og endene av knastene 86 og 88, hvor utboringen 9? opptar to sylinderformede tapper 96 og 98 som rager radielt utad fra kamakselen, mens utboringen 9^ opptar en låsekile 100.

Det generelt langstrakte kamelements 70 lengdeakse (fig.6 og 8) forløper vertikalt når seteelementet 12 i sammentrukket tilstand befinner seg i den ytre posisjon (fig. 1, 2, 6 og 7) og vil, når seteelementet 12 er fullstendig ihntrukket i forsenkningen 42,

være anbrakt i en hellende stilling, etter å være dreiet i en vinkel av ca. 105° med vertikalplanet. Kamelementet 70 er utstyrt med hensiktsmessig utformede sideflater 106 og 108 som, når kamelementet dreies for å utvide sete-elementet, bringes i anlegg mot seteelementets innbyrdes motvendte endeflater henholdsvis 44 og 46, samt plane,- motsatt beliggende endeflater 110 og 112 som lig-ger an mot sete-endeflåtene henholdsvis 44 og 46, mens kamelementet fastholder seteelementet i ekspandert tilstand.

Dreiningen av kamelementet 70 iverksettes ved hjelp av en skiftenøkkel eller et annet, egnet verktøy som omgriper kamakse lens 72 ytterende 114 som er av kvadratisk eller annen hensiktsmessig form. Knastene 86 og 88 er slik dimensjonert at knast-sidene 116'log 118 danner stoppflater som sammen med kamakseltappene 96 og 98 forhindrer ytterligere dreining av kamelementet og akselen i urviserretningen og fastholder kamelementet nøyaktig i slik posisjon at seteelementet 12 er fullstendig ekspandert.

På liknende' måte vil knastenes 86 og 88 flatepartier 120 og 122 sammen med tappene henholdsvis 98 og 96 forhindre ytterligere dreining av kamelementet 70 mot urviserretningen forbi den verti-kale posisjon hvori det fullstendig sammentrukne seteelement 12 befinner seg i driftsstilling i sin ytre posisjon (fig. 1, 2, 4i»/ .' 6 og 7)'Som tydeligst vist i fig. 9, kan kamelementet 70 fast-låses midlertidig i den posisjon hvori seteelementet er tilbaketrukket ved innføring av låsekilen 100 gjennom kamakselens tversgående utboring 94, hvorved dreining av kamelementet mot urviserretningen forhindres, helt til låsekilen fjernes. Operatøren vil derved ha sikkerhet for at seteelementet 12 er fullstendig inntrukket i forsenkningen 42, slik at rørhodet har full åpning, og vil forbli i denne stilling når låsekilen er brakt på plass, som vist i fig. 9.

Som tidligere forklart, danner den ringformede pakning 80 en innvendig retning mellom kamakselen 72 og sideporten 74 i rørhodets 10 sidevegg og forhindrer derved væskelekkasje gjennom rørhodet i denne sone. Det er videre i en utvendig forsenkning 132 i hodets 12 yttervegg anordnet en utvendig, ringformet kam-akselpakning 130 (fig. 1, 2, 6 og 8) som forankres i stilling av den ringformede holder 82. Det er følgelig oppnådd en væ3ketett forbindelse mellom kamakselen 72 og rørhodet 10, både ved den indre og den ytre ende av kanalen 74.

Det er lett å innse at det ved foreliggende oppfinnelse,

som beskrevet i det ovenstående, er brakt frem en vesentlig for-tedring av fullåpnings-brønnhoder med tilbaketrekkbart seteelement

i form av en enhetsanordning som er mindres komplisert, mer kompakt og meget mindre tidkrevende i drift, enn noen av de rørhoder av vanlig type som hittil har vært tilgengelige. Det unike sete-element 12 gir en meget høy konstruksjonsraessig styrke, mens kammekanismen 14 sikrer en lettvint og pålitelig utvidelse og sammentrekning av seteelementet. Derved er hvert av de ovennevnte formål og fortrinn ved foreliggende oppfinnelse oppnådd i enhver hen-seende.

Selv om tegningene og /beskrivelsen omfatter den foretrukne versjon av oppfinnelsen, vil det være innlysende at modfikasjoner og. variasjoner kan gjennomføres, uten at det derved avvikes fra oppfinnelsens hovedformål.

Claims (9)

1. Tilbaketrekkbart seteelement som er innrettet for å anbringes i en innvendig, ringformet forsenkning i utboringen i et borerør-hode, karakterisert ved at seteelementet består av en splittring som er tilpasset for å plasseres betjenbart i forsenkningen og beveges radielt i denne mellom en ekspandert stilling hvori seteelementet er fullstendig inntrukket i forsenkningen, og en sammentrukket stilling hvori seteelementet strekker seg inn i rørhodeutboringen i funksjonell røropplagringsposisjon, samt en kammekanisme som omfatter et kamelement og en dreibar kamaksel som er forbundet med kamelementet for ekspandering av seteelementet inn i rørhodeforsenkningen ved. dreining av kamakselen fra en posisjon utenfor rørhodet.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at splittringens yttervegg er forsynt med en rekke perifert fordelte, aksielt rettede spor for økning av ringens ekspansjons-evne samt en radiell, plan underside sjom tjener for sikker opplag-ring av ringen i den ringformede forsenkning i rørhodet.

3. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at splittringens overside omfatter et kjeglestrump-formet. parti for sentrering av seteelementet i rørhodet under nedføring av et brønnverktøy på nevnte parti.

4. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til J>, karakterisert ved at den nedre kant av splittringens innervegg er avfaset, hvorved det dannes en kjeglestumpformet flate som tvin-ger seteelementet mot en ekspandert stilling under påvirkning av en oppadrettet kraft.

5» Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at kamakselen strekker seg dreibart gjennom rørhodeveggen.

6. Anordnimg i samsvar med et av kravene 1 til 5>karakterisert ved at kamelementet som er anbrakt i ringspalten, bevirker ekspandering av ringen ved dreining av kamakselen.

7. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at det på rørhodets ytterside er anordnet kam-dreiningsstoppere, mens kamakselen er forsynt med midler som i sam-virkning med kamdreinlngsstopperne begrenser kamelémentets dreining mellom forutvalgte yttergrenser som motsvarer utvidet og sammentrukket stilling av seteelementet.

8. Anordning i samsvar med et av kravene 1 til 7*karakterisert ved demonterbare midler som forhindrer dreining av kamakselen fra en posisjon hvori seteelementet befinner seg i inntrukket stilling i forsenkningen i rørhodet.

9. Anordning i samsvar med et åv kravene 1 til 8, karakterisert ved at kamakselen kan dreies ca. 105° mellom yttergrensene for dreiebevegelsen.