NO792966L

NO792966L - Stempel eller plugg for bruk i en roerledning

Info

Publication number: NO792966L
Application number: NO792966A
Authority: NO
Inventors: Joseph L Pearce; Thomas W Ray; Donald F Taylor; John H Yonker
Original assignee: Otis Eng Co
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1979-09-13
Publication date: 1980-05-19
Also published as: CA1102690A; US4227573A; GB2034372B; GB2034372A

Description

Oppfinnelsen vedrører et stempel eller en plugg

for bruk i en rørledning, hvilket stempel pumpes gjennom rør-ledningen. Ved utførelse av arbeider i forbindelse med olje-

og gassbrønner er pumping av stempler eller plugger ned i brønnhullet eller gjennom rørledninger blitt mer og mer vanlig, særlig fordi anntall offshore-anlégg med satelittbrønner tilknyttet et sentralanlegg ved hjelp av rørledninger, har øket. I noen offshore-ahlegg må brønnserviceutstyr beveges eksempelvis opp til 30 km gjennom en rørledning som forbinder produksjons-plattformen méd et undervanns-brønnhode.

Det er kjent mange ulike stempler eller plugger

for det ovenfor nevnte formål, hvor man har truffet tiltak for å redusere slitasjen når tetningene gnir mot innersiden i rørledningen.

US patentskrift 4 078 810 viser således en stempel-tetning som innbefatter en strupering. Det benyttes et bestemt differensialtrykk for ekspansjon av struperingen og dermed reduksjon av tetningsslitasjen. US patentskrift 4 078 810 inneholder en utmerket diskusjon av problemene i forbindelse med valg av stempel eller plugg.

US patentskrift 3 957 119 viser et konvensjonelt stempel. US patentskrift 3 543 852 viser et stempel med en inn-vendigforbiløpsanordning for begrensing av differensialtrykket over tetningen. US patentskrift 3 543 852 vedrører også ut-førelsen av finner eller lepper på en tetningsenhet for å mulig-gjøre en forbistrømning på utsiden av stemplet, for derved å begrense differensialtrykket over tetningen.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe et stempel eller en plugg som har forbedrede egenskaper sammenlignet med de kjente, hvilket stempel eller plugg kan benyttes som et fluid-drevet middel for transport av verktøy og utstyr i et rør, og også kan benyttes som en brønnhullplugg for løfting av væske fra. brønnhullet.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt et stempel som angitt i krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er fremhevet i underkravene.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en stempel-utførelse ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et forstørret utsnitt av en tetningsenhet som benyttes i stemplet i fig. 1,

fig. 3 viser et snitt gjennom en rørledning med

et utstyrstog hvor det er benyttet to stempler,

fig. 4 viser et forstørret utriss av tetningsenhetene i stemplet i fig. 1 og viser ekspansjonen av struperingen og bøyningen av finnene når de utsettes for et fluidumtrykkdiffer-ensial for forskyvning av stemplet i rørledningen, og

fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom en alternativ utførelse av et stempel ifølge oppfinnelsen, med en enhetlig tetningsanordning.

Det i fig. 1 viste stempel 10 innbefatter et kjernelegeme 11 med en gjengetapp 13 hvorpå, dét er påskrudd en endedel 14. Kjernelegemet 11 har et med redusert diameter utført sen-tralt parti 15. På dette partiet er det plassert flere tetningsenheter 20 som har én begrenset mulighet for bevegelse i stemp-lets lengderetning. Partiet 15 strekker seg i fra en stopp-skulder 16 på kjernelegemet 11 og frem til gjengetappen 13. Kjernelegemet 11 har en gjennomgående boring 17 som flukter med en boring 18 i endedelen 14. Boringene 17 og 18.tilveiebringer en strømningspassasje for en begrenset fluidummengde som derved kan strømme forbi tetningsenhetene 20. Stemplet 10 får derved redusert vekt og man oppnår dessuten en regulering av trykktapet over stemplet 10.

Det i fig. 1 viste stempel 10 har fem tetningsenhe.ter 20 og en strupering 30. Antall tetningsenheter 20 på stemplet kan varieres avhengig av lengden av partiet 15 og av lengden til hver tetningsenhet 20. Funksjonen og utførelsen av struperingen

30 er beskrevet nærmere i US patentskrift 4 078 .810.

Hver tetningsenhet 20 er oppbygget som vist i fig. 2 og innbefatter således en av metall fremstilt støttering 22 som er dimensjonstilpasset for glidebevegelse på kjernelegemets reduserte parti 15. Videre innbefatter tetningsenheten en elastomer tetning som er utformet på utsiden av støtteringen 22. Den elastomere tetning innbefatter en ringformet finne 21 som strekker seg ut fra et sylindrisk elastomert legeme 24 som omgir yttersiden og endeflatene til støtteringen 22. Innerdiameteren til legemet 24 er tilpasset innerdiameteren i støtteringen 22 slik at det fremkommer en glatt glideflate for tetningsenheten 20 mot kjernelegemets parti 15. Den ytre del 25 av den elastomere tetning er fordelaktig fremstilt av karboksilerte nitrider eller euretaner. Den indre delen eller kjernen 23 er en kombi-nasjon av elastomer bundet eller sammenstøpt med et trådgitter. Det elastomere materiale som benyttes i de indre og ytre deler bør fortrinnsvis være det samme. Trådgitteret kan fordelaktig være av monel eller rustfritt stål. Andre metalltyper kan natur-ligvis benyttes sålenge det elastomere materiale, metallet i støtteringen og. i trådgitteret er kompatible. Tverrsnittet i. den indre del 23 bør utformes i samsvar med tverrsnittet til ytterdelen 25.

Fig. 4, viser et større utsnitt av stemplet 10 an-"ordnet inne i et rør 41, og stemplet er forutsatt utsatt for en fluidumstrøm i retning oppover i figuren. Finnene 21 har tetningsanlegg mot innsiden av røret 41. Ytterdelene 25 er vist deformert og tilpasset rørets 41 innervegg. Innrerdelene 23 gir ekstra styrke og bidrar derved til å forlenge levetiden til tetningsenhetene 20. Ytterdelen 25 er lett deformerbar og gir således en effektiv tetning. Trådgitteret i innerdelen 23 gir styrke og reduserer faren for bøyningsbrudd.

Struperingen 30 er glidbart montert på kjérnepartiet 15 og innbefatter en elastomerisk tetning 33 som er støpt rundt en støttering 32. Støtteringen 32 er noe lenger enn den støtte-ring 22 som benyttes i tetningsenheten 20. Fordi den elastomere tetning 33 og det elastomere legeme 24 omslutter endene til de respektive støtteringer er det ingen metall-metallkontakt mellom støtteringene. Det elastomere materiale danner en tetning mot kjérnepartiet 15, slik at en fluidumstrømning mellom støtte- ringene og partiet 15 hindres. Denne tetningsvirkning er best vist i fig. 4.

I hver ende av stemplet 10 er det et kuleledd 35 som tjener til å forbinde stemplet 10 med utstyrstoget og/eller stre-ngen. Det benyttes pinner 38 for å forbinde kuleleddene 35 med selve stemplet 10. Et utstyrstog 40 er vist i fig. 3 inne i en del av en rørledning 41. Det i fig. 3 viste utstyrstog 40 innbefatter to stempler 10 og brønnhullsverktøy 42, 43, 44 og 45. Hver enhet i toget 40 er tilknyttet hosliggende enhet ved hjelp av en egnet kopling, såsom kuleleddet 35. Brønnhullverktøyene 42 - 45 kan innbefatte ulike kombinasjoner av verktøy, herunder parafinkuttere, sikkerhetsventiler, standventiler, hydrauliske anordninger, etc, eksempelvis som vist i Otis Engineering Corporation katalog nr. OEC 5113A, publisert i januar 1978:. Otis Pumpdown Completion Equipement and Service Catalog.

Avhengig av den spesielle belastning eller det kreftebehov som såkalt servicing krever, kan flere stempler 10 tandemkoples for forskyvning av et slikt, utstyrstog gjennom

en strømningsledning. I fig. 3 er det benyttet to stempler 10

i forbindelse med fire utstyrsenheter som skal drives gjennom ledningene 41. Da stemplene 10 er ensrettet i den betydning at

de kan pumpes i en retning, og slippe forbi fluidum i den andre retning, er det nødvendig å plassere stemplene i hver sin retning slik at man derved kan pumpe et utstyrstog til et gitt sted i et brønnhull og deretter returnere toget til brønnhullets overflate-ende. Dersom eksempelvis et enkelt stempel er tilstrekkelig til å føre med seg toget i en retning så plasseres de to stempel-, enheter i hver sin retning slik at man kan pumpe utstyrstoget i begge retninger i rørledningen. Vanligvis vil det benyttes mer enn et stempel i hvert sett og for drift i en gitt retning.

Tetningsenhétens 20 indre del 2 3 gjør at det fremkommer en ringformet finne 21 med øket styrke og slitemotstands-dyktighet. Dersom imidlertid finnen 21 på en av tetningsenhetene 20 skulle skades kan deri spesielle tetningsenhet 20 byttes ut uten at man må bytte ut samtlige av de andre tetningsenheter 20. Tidligere kjente tetningsenheter hvor det er utformet flere finner på en og samme hylse, krever utbytting av hele tetningsenheten dersom en finne skades.

Fig. 5 viser en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse. Stemplet 50 innbefatter et kjernelegeme 11 med et med redusert diameter utformet parti 15, og med en endedel 14 som er skrudd på en gjenget endetapp 13. Pinnen 37 hindrer rotasjons-krefter i å skru løs endedelen 14. En støttering 22a er glidbart plassert på kjérnepartiet 15. I dette tilfelle benyttes det en kontinuerlig støttering i motsetning til flere støtte-ringer som i stemplet 10. I kjérnepartiet 15 er det uttatt et ringspor 51 for opptak av en O-ring 52. O-ringen 52 forhindrer forbistrømning av fluidum mellom kjérnepartiet 15 og innesiden av støtteringen 22a.

Den elastomere tetning er utformet på yttersiden av støtteringen 22a som en enhet og innbefatter en indre del 53 og en ytre del 54. Ringfinner 21a og en strupering 30a rager radi-elt ut i fra støtteringen. Ytterdelen 54 er fremstilt av elaste-mert materiale/fortrinnsvis karboksilterte nitriler eller euretaner. Den indre delen eller kjernen 53 består av det samme elastomere materiale som i ytterdelen 54, dispergert i et trådgitter dg støpt sammen med dette. Innerdelen 53 og ytterdelen 54 er støpt som en enhet på utsiden av støtteringen 22a. Tverrsnittet av innerdelen 53 svarer til tverrsnittet av ytterdelen 54 ved finnene 21a, men innerdelen 53 har ikke et fremspring som korresponderer med strupeavsnittet 30a.

Stillingen av finnene 21a som vist på stemplet 50

er slik at den egner seg i forbindelse med en på tegningen oppadrettet fluidumstrøm for tilveiebringelse av en oppadrettet kraft. En fluidumstrøm i retning nedover på tegningen vil ikke tilveiebringe en tilsvarende nedadrettet kraft, fordi finnene 21a er stillingsorientert slik at de vil tillate en forbistrømming i retning nedover.

Brønnhullplugger benyttes for å forskyve.fluidum fra brønnhullet, for å agitere fluidum i brønnhullet og for lignende funksjoner. Pluggen blir vanligvis trukket eller drevet mekanisk gjennom brønnhullet ved hjelp av en wire eller en rørstreng. De i dag tilgjengelige plugger egner seg ikke bare dårlig som sådanne, men er heller ikke konstruert for å motstå de ekstreme krav som stilles til stempler som pumpes gjennom rør.

De stempelformer som er beskrevet foran egner seg også godt som brønnhullplugger for løfting av brønnhullvæsker,. agitering av brønnhullvæsker og lignende i et brønnhull. An- vendt som plugger kan stemplene henges opp mekanisk i en wire eller i en stiv streng, såsom en rørstren<g.>Ved løfting av brønnhullvæsker vil væskebelastningen over stemplene gi en ener-giseringsbelastning som skyldes trykkdifferensialet over tetningsenheten. Finnene bøyer seg og man får en forskyvning som be-virker en eksepandering av struperingen. Ved nedsenking av et stempel vil struperingen gå ned først og finnene vil brette seg innover og muliggjøre et forbiløp, slik at stemplet kan bevege seg gjennom væsken uten å energisere struperingen. Når stemplet

løftes vil finnene ligge foran og de reagerer på væskekraften og tilveiebringer en energiseringskraft for ekspandering av struperingen.

Den nye innretning ifølge oppfinnelsen kan således med fordel benyttes både som stempel for pumping gjennom et rør og som brønnhullsplugg.

Claims

I; Stempel for bruk i en rø rledning ved utførelse av arbeider i denne, karakterisert ved det innbefatter:

a. en kjerne, b. en tetningsenhet opplagret på kjernens ytterside, c. en ringfinne som strekker seg ut i fra tetningsenheten og. er beregnet for samvirke med. rørledningens innervegg, hvilken ringformede finne har en innerdel som innbefatter et tråd-, gitter støpt sammen med en elastomer, og d. en anordning for forbindelse av stemplet med andre rø rverk-tøy.
2. Stempel ifølge krav 1, karakterisert ved at tetningsenheten innbefatter: a. en støttering som er glidbart anordnet på kjernen, og at den ringformede finne er festet til støtteringen og har ytterdel av elastomert materiale og en innerdel av elastomert materiale og trådgitter støpt på støtteringen.
3. Stempel ifølge krav 2, karakterisert ved at det elastomere materiale innbefatter karboksylerte nitriler.
4. Stempel ifølge krav 2, karakterisert ved trådgitteret innbefatter monel.
5. Stempel ifølge krav 1, k arak teri s e; r t ved at det innbefatter flere tetningsenheter, idet hver enhet har en enkelt ringformet finne, og ved at hver tetningsenhet er uavhengig glidbart anordnet på kjernen.
6.. Stempel beregnet for bevegelse gjennom en rørledning, karakterisert ved at det innbefatter en kjerne, en tetningsenhet med minst en ringformet finne og montert på kjernen, hvilken ringformede finne innbefatter en ytterdel av elastomert materiale som dekker over en kjerne av elastomert materiale og trådgitter, og en anordning for festing av stemplet til en verktøystreng.
7. Stempel ifølge krav 6, karakterisert ved at tetningsenheten innbefatter en støttering som er glidbart anordnet på kjernen og flere ringformede finner som er festet til stø tteringen som en enhet og har en ytterdel av elastomert materiale og en kjerne av elastomert materiale og trådgitter.
8. Stempel ifølge krav 6, karakterisert ved at det elastomere materiale innbefatter karboksylerte nitriler.
9. Stempel ifølge krav 6, karakterisert ved at trådgitteret innbefatter monel.
10. Et gjennom en rørledning pumpbart stempel for ut-fø relse av arbeider i forbindelse med brønnhull, karakterisert ved en tetningsenhet som innbefatter en støtte-ring og en ringformet finne festet til støtteringen, idet ytterdelen av finnen er utformert av elastomert materiale og en innerdel av finnen er utformet av elastomert materiale og trådgitter.
11. Tetningsenhet ifølge krav 10, karakterisert ved at det elastomere materiale er karboksylerte nitriler.
12. Tetningsenhet ifølge krav 10, k a r a k t e r i s e-e r v e d at innerdelen har et tverrsnitt som svarer til tverrsnittet i ytterdelen.
13. Tetningsenhet ifølge krav 10, karakterisert ved at det elastomere materiale i ytterdelen omslutter endene av støtteringen slik at det tilveiebringes en fluidum-tetning mellom hosliggende støtteringer.
14. En brønnhullplugg for løfting av fluider fra en brønnhullboring gjennom en ledning, karakterisert ved en.tetningsenhet som innbefatter en støttering, og minst en ringformet finne som er festet til støtteringen og er utformet med en ytterdel av elastomert materiale og en inner-' del av elastomert materiale og trådgitter.