NO833800L - Foringsroeropphengsanordning for olje- og gassbroenner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører foringsrøropphengsanordninger

for olje- og gassbrønnner, særlig en foringsrøropphengsmon-tasje for opplagring av foringsrøret ved en undersjøisk brønns slamlinje.

Ved boring av olje- og gassbrønner blir konsentriske foringsrørstrenger hengt opp og sementert på plass etterhvert<*>, som boringen skrider fram på tiltagende dybder. Når det bores en undersjøisk brønn fra en fast plattform, er det ønskelig å ta opp foringsrørvekta fra slamlinja med en sikkerhetsanordning mot utblåsing som er anbragt på plattformen. Stige-rør strekker seg fra nevnte sikkerhetsanordning til opplagringsstedet med stort sett samme størrelse som selve forings-rørstrengen.

Ved opplagring av ytterligere foringsrør inne i den tidligere utlagte streng, står et begrenset ringformet mellomrom til rådighet for denne opplagring. Dessuten må opplag-ringen utføres på en slik måte at den tillater strømning gjennom det ringformede mellomrom for å lette sementerings-operasj oner.

Det er kjent å legge ut et nytt røroppheng med dets foringsrørstreng, hvor en diametralt sammentrykkbar patron,

som omslutter samme, presses utover. Patronen innbefatter spesialformede støtteskuldre som strekker seg utover og griper inn i spor i det tidligere innstilte opphengslegeme.

Det nye foringsrøropphengslegemet hviler da på denne patron.

Det kreves organer såsom brudditifter for å opp-

lagre patronen på opphengs legemet inntil den kommer inn i foringsrøret under sikkerhetsventilen mot utblåsning, og enkelte ganger fordres det at patronen blir trukket ned inn-

til den når opplagringsnivået. Ved andre systemer benyttes belastningsopptaksskulderen til å skyve patronen ned etter at det er sørget for midler for å tvangsstyre patronen inntil

Viktig informasjon

Av arkivmessige grunner har Patentstyret for denne allment tilgjengelige patentsøknad kun tilgjengelig dokumenter som inneholder håndskrevne anmerkninger, kommentarer eller overstrykninger, eller som kan være stemplet "Utgår" eller lignende. Vi har derfor måtte benytte disse dokumentene til skanning for å lage en elektronisk utgave.

Håndskrevne anmerkninger eller kommentarer har vært en del av saksbehandlingen, og skal ikke benyttes til å tolke innholdet i dokumentet.

Overstrykninger og stemplinger med "Utgår" e.l. indikerer at det under saksbehandlingen er kommet inn nyere dokumenter til erstatning for det tidligere dokumentet. Slik overstrykning eller stempling må ikke forstås slik at den aktuelle delen av dokumentet ikke gjelder.

Vennligst se bort fra håndskrevne anmerkninger, kommentarer eller overstrykninger, samt eventuelle stemplinger med "Utgår" e.l. som har samme betydning.

den kommer inn i foringsrørstrengen.

Når brønner nærmer seg større dyp, må det tas opp økende belastning gjennom disse oppheng, og det er ønskelig å oppnå effektiv utnyttelse av det tilgjengelige rom og materiale med konstruksjoner som oppviser minimale spennings-konsentrasjoner. Belastningsopptagende segmenter, som føres inn i det tidligere utlagte opphengs legemet, burde være i fullstendig inngrep til tross for eventuelt slam som tidligere måtte ha samlet seg i dette. Dessuten er belastningsskulderen mellom patronen og det nylig utlagte foringsrør-opphengslegeme fortrinnsvis utformet slik at det sikres den mest ønskelige spenningsfordeling i opphengslegemet.

Patronen og opphengslegemet burde være borttag-

bare i tilfelle det kreves at foringsrørstrengen fjernes og det burde være sørget for en fluidumstrøm-returbane av rimelig størrelse, plassert forbi patronen gjennom det ringformede mellomrom.

Det er også ønskelig der hvor det er mulig å unngå brudd- eller sikringsmekanismer som vil etterlate løse metall-partikler som til slutt vil falle ned i hullet.

En foringsrøropphengsmontasje for opplagring av

en foringsrørstreng inne i og fra et tidligere utlagt oppheng omfatter ifølge oppfinnelsen et sylindrisk foringsrørlegeme som omsluttes av en diametralt sammentrykkbar patron.

Foringsrørlegemet har en nedadrettet belastningsskulder rundt en vesentlig del av periferien og et første parti med redusert diameter nedenfor belastningsskulderen. Det har også et annet og mindre parti med redusert diameter under førstnevnte parti med redusert diameter. Innenfor det nedre parti med redusert diameter finnes det en mellomliggende seksjon som strekker seg utover samt har en nedadrettet skyve- eller støtskulder. På opphengslegemet er det festet et sperrehake-inngrepsorgan utenfor det annet parti med redusert diameter og ved dettes nedre ende.

Patronen, som omslutter foringsrørlegemet, er bevegelig aksialt mellom belastningsskulderen og sperrehake-inngrepsorganet. Patronen har støttesegmenter ved den øvre ende. Disse kan bringes i inngrep med det tidligere utlagte opphengslegemet. Det finnes en oppadvendt belastningsskulder ved toppen av patronen. Denne er utformet til å samvirke med den nedadvendte belastningsskulder på foringsrøropp- hengslegemet. Denne skulder danner fortrinnsvis en vinkel på mellom 20 og 40 grader med horisontalplanet, for å sørge for optimal spenningsfordeling i opphengslegemet.

Patronen har også sperrehaker, som strekker seg utover ved patronens nedre ende samt er utformet for å bringes i inngrep med sperrehake-inngrepsorganet når patronen befinner seg i sin ekspanderte tilstand, men ikke når den er i sin diametralt sammentrykkede tilstand. Patronens ytre sylindriske flate har et første vertikalt, flatt parti ved en første diameter og et innover avsmalnende parti under dette.

Patronen har også et annet vertikalt, flatt parti med større diameter samt et avsmalnende parti som forener det første og annet flate parti. Dessuten har patronen en oppadvendt skulder, som strekker seg innover ved den nedre ende og som kan bringes til å samvirke med opphengs legemets støtskulder.

Patronen er installert på opphengslegemet før ut-legging av foringsrørstrengen, med sperrehaken i inngrep med sperrehake-inngrepsorganet og med patronen i sin fullstendig ekspanderte tilstand. Etter at opphengslegemet og patronen har beveget seg gjennom sikkerhetsventilen mot utblåsing, kommer de inn i foringsrørstrengen, hvori patronen trykkes sammen ved inngrep mellom foringsrøret, som den er i ferd med å bevege seg inn i, og den ytre kant på patronen.

De tidligere beskrevne deler og partier er dimensjonert slik at når foringsrøret klemmes sammen langs den nedre koniske flate til en diameter av det nedre eller annet flate parti, så er sperrehaken ennå ikke frigjort fra sperre-hakeinngrepsorganet, men den oppadvendte skulder som strekker seg innover har antatt en diameter som er mindre enn støt-skulderens. Når foringsrøret reduseres i og med at det annet flate parti kommer inn i foringsrøret, bringes sperrehaken ut av inngrep med inngrepsorganet og foringsrøropphengslegemet skyver patronen ved hjelp av skulderen på den mellomliggende seksjon. Følgelig utføres overføringen av patronens beveg-else fra sperrehaken til skulderen når det koniske parti mellom det første og annet flate parti kommer inn i forings-røret. Dette hindrer overdreven "rosekronbladseffekt" når den nedre ende av patronen klemmes sammen og sikrer at støt-skulderen vil oppfylle sin funksjon etter at sperrehaken utløses.

Ettersom belastningsopptaksskulderen ikke benyttes til å skyve foringsrøret nedover, kan den være avskrådd som ønskes i forhold til horisontalplanet, for å oppnå minimale påkjenninger i opphengslegemet. Dersom det skulle benyttes en avskrådd skulder i et system som skyver opphenget ned med skulderen, kunne "rosekronblad-effekten" i inngangen result-ere i at en patron befinner seg utenfor opplagringsstedet når den kommer i kontakt med skyveflaten. Når patronen for-søker å gå tilbake til sin sylindriske form, kunne den av-skrådde flate forårsake at patronen og opphenget setter seg fast og eventuelt spennes fullstendig fast.

Ved tidligere kjente systemer, hvor patronen skyves ned ved hjelp av belastningsflaten, kreves det en betydelig horisontal seksjon når opphenget skyver skulderen mellom seksjonen med redusert areal, hvor patronen er trykket sammen, og det fullstendig utvidede areal, hvor patronen er ekspandert. Dersom inngrepåpningene ved opplagringsstedet er delvis blokkert, kan patronen ikke fjære tilstrekkelig langt ut til å gå klar av disse skuldre. Bruk av en reserve nedskyvningsskulder ifølge oppfinnelsen frigjør stedet mellom seksjonen med redusert diameter og den med ekspandert diameter, slik at det kan benyttes en jevn og ensartet konus gjennom stort sett hele det radielle avvik. Det står følgelig en ubrutt og betydelig kraft til rådighet for å ekspandere patroner ved gjensidig påvirkning mellom foringsrørvekta og dette koniske parti.

Den foretrukne utførelsesform av patronen har sinusform, hvor sylinderformen har vekslende dellengde-spalter fra topp og bunn. Innrettings- eller innstillingstapper anbragt på foringsrøropphengslegemet griper inn i spaltene med bunnåpning, for å holde patronen rettet inn med hensyn til foringsrøropphengslegemet. Gjennomstrømnings-spalter kan da være utformet i foringsrøropphengslegemet ved belastningsopptaksstedet, og innretting med de øvre spalter for den maksimale strømning ved areal oppnås derved uten å

gi avkall på noen belastningsopptaksflate.

Ved den foretrukne patron kan innstillingstappene være plassert diametralt motsatt hverandre, ettersom patronen har ingen periferibevegelse i motsetning til den mindre fordelaktige C-formede patron.

Det er ytterligere å foretrekke at foringsrøropp- henglegemets skulder med hensyn til den'fastlåste patron er plassert under det første og annet flate parti. Dette bidrar ytterligere til å sikre vekslingen i patron-ned-trekkingsvirkningen mellom sperrehaken og skyve- eller støtskulderen uten fare for opphevelse av inngrep på grunn av "rosekronblad-effekt" og eventuell sammenpressing på

dette tidspunkt.

Det henvises nå til tegningene, hvor:

Fig. 1 er et snittriss som viser foringsrøropp-hengsmontasjon i fullt sammensatt stilling. Fig. 2 viser montasjon idet den nærmer seg inngangen til foringsrøret. Fig. 3 illustrerer montasjon under innføringen i foringsrøret. Fig. 4 illustrerer montasjon idet den løper gjennom foringsrørstrengen. Fig. 5 viser montasjon når den har kommet helt fram. Fig. 6 viser den foretrukne patron av sinustype, og

fig. 7 er et sideriss, delvis et snitt av et ben av samme.

Et foringsrøropphengslegeme 10 er beregnet på å opplagre en foringsrørstreng 21 fra et rørformet element såsom et tidligere utlagt oppheng 14. Opphengslegemet 10 sammen med en patron 16 danner en foringsrøropphengsmontasje. Belastningsopptaksspor 18 samvirker med støttesegmenter 20 på patronen for opplagring av patronen inne i det tidligere utlagte røroppheng 14. Foringsrøropphengslegemet 10 er opp-lagret på patronens belastningsskulder 22 via opphengslegemets belastningsskulder 24.

Som vist i fig. 2 er et sperrehakeinngrepsorgan såsom et bur 25 skrudd inn på gjenger nær bunnen av foringsrør-opphengslegemet. Patronen 16 har sperrehaker 26 ved sin nedre ende. Disse står i inngrep med buret 25 når patronen befinner seg i sin ekspanderte tilstand ifølge fig. 2. Disse utadrettede sperrehaker griper inn i buret i nevnte ekspanderte tilstand,men som senere forklart vil de ikke gjøre dette i patronens diamentralt sammentrykkede tilstand.

Patronen har et første vertikalt, flatt parti 28 med en første diameter og et innad avsmalnende parti 30 under dette. Patronen har også et annet vertikalt, flatt parti 32 med en større diameter, idet et konisk parti 34 forener det første og annet flate parti.

Det sylindriske foringsrørlegemet 10 har et første parti 36 med redusert diameter under belastningsskulderen 24. Det finnes et annet mindre parti 38 med redusert diameter

under det første parti med redusert diameter, idet et konisk parti 40 forener det første og annet parti med redusert diameter. Plassert innenfor det annet parti med redusert diameter finnes det en mellomliggende seksjon 42 som strekker seg utover og oppviser en nedadvendt skyve- eller støtskulder 44. Buret 25 er gjort fast under dette nivå.

Den foretrukne patron har den form som er illustrert

i fig. 6 med spor 46 som munner ut oppad og spor 48 med åpning nedad. Innrettings- eller innstillingstapper 50 og 51

er anbragt på mellomseksjonen 42, idet patronen innstilles slik at tappen 51 griper inn i spalten 46. Tappen 50 er plassert direkte over tappen 51, og to liknende tapper er fortrinnsvis anbragt ved to andre diametralt atskilte steder.

Når patronen kommer inn i foringsrøret 52, vil påvirkningen fra dette på den koniske flate 30 bevirke diame-tral sammenklemming av patronen, slik at den, når det flate parti 28 bringes i inngrep med foringsrøret, vil være redusert til den diameter som er illustrert i fig. 3. En oppadvendt, innadrettet skulder 54 på patronen beveges innover, slik at denne skulders diameter er mindre enn diameteren av den nedadvendte skulder 44 på røropphenget. Dessuten har en sperrehake 26 ennå ikke blitt frigjort fra buret 25. Dersom patronen skulle oppvise såkalt "rosekronbladseffekt" (utvide seg øverst på grunn av sammenklemmingen nær bunnen) og skulle dette finne sted i så stort omfang at sperrehaken utløses,

vil det gå fram at skulderen 54 vil bevege seg innover til og med forbi den viste stilling, for derved å sikre samvirkende kontakt med støtskulderen 44. For ytterligere å sikre dette, forskyves imidlertid det flate parti 28 oppover, slik at det i sperret stilling strekker seg forbi støtskulderen 44.

Mens opphenget senkes ytterligere ned innenfor foringsrøret har kjeglestumpen 34 anlegg mot foringsrøret 52 inntil det flate parti 32 befinner,seg inne i foringsrøret som vist i fig. 4. Under denne operasjon kobles sperrehaken 26 fri fra buret 25, og opphengslegemet 10 beveger seg nedover med hensyn til patronen 16, slik at skyve- eller støtskulderen 44 virker mot skulderen 54 for å skyve patronen ned gjennom foringsrøret. Under denne klemoper-

asjon beveger innstillingstappen 50 seg i inngrep med spalten 46 i foringsrøropphenget. Hele patronen er på dette tidspunkt diametralt redusert tett opp til overflaten på partiet 38 med redusert diameter,på foringsopphengslegemet.

Etterhvert som opphenget når fram til opplagringsnivået, finner støtte- eller opplagringssegmentene 20 fram til de samvirkende åpninger i det tidligere utlagte opphengslegemet, og patronen fjærer utover til sin inngrepsstilling. Dette forårsaker samtidig frigjøring av patronens nedre ende fra støtskulderen 54, slik at opphengslegemet kan bevege seg ytterligere ned med hensyn til patronen. Frigjøringen av patronen er ikke avhengig av sikrings- eller bruddelementer,

og det oppstår derfor ikke noen sjokkbelastning ved utleggingen av opphenget.

Dersom det skulle finnes et eller annet i sporene

som ville kunne gripe forstyrrende inn i ekspansjonen av patronen, vil den jevne konus 40 med full lengde tre i funksjon og presse patronen utover i fullstendig inngrep. Ettersom denne konus strekker seg over hele lengden med avvik i diametre, vil det forstås at selv om ett av segmentene skulle være fullstendig blokkert, er det ingen mulighet for at den skal henge seg opp på foringsrøropphengslegemet ved dette sted.

Patronen er utformet til å fjære seg fri av støt-skulderen 44; men skulle den utilsiktet mislykkes i å komme fullstendig løs, vil elementene deformeres eller skjæres av diagonalt på dette sted ettersom de ikke er utført slik at de kan ta opp den tunge belastning. Dessuten kunne flatene være avskrådd for å sikre deres frikobling. Dette vil ikke gripe forstyrrende inn i støt- eller skyvevirkningen ettersom det kreves svært liten kraft for å skyve patronen nedover i foringsrøret etter at den er deformert innover. Dersom det skulle være en friksjonskontakt som søkte å holde den nedre ende av patronen inn, ville en ubetydelig oppløfting av vekta frigjøre skulderen.

Patronen ekspanderer derved til den i fig. 5 viste stilling mens foringsrøropphenget beveger seg nedover og partiet 36 med den første diameter beveger seg i stilling for å støtte opp patronen. Den øvre innstillingstapp 50 forblir i inngrep med spalten 46, slik at den forut-bestemte innretting mellom patronen 16 og opphengslegemet 10 opprettholdes.

Strømning via spaltene 56 virvles rundt i opphengslegemet i områdene for spaltene 48 i patronen. Dette letter forbistrømning under sementering av foringsrørstrengen uten å redusere noen belastningsopptaksflate mellom patronen og foringsrøropphengslegemet. Dessuten virvles strømning via spalter 58 rundt ved det nedre parti av foringsrøropp-henget for å tillate strømning ved buret 25. Belastningsskuldrene 22 og 24 er avskrådd under en vinkel med horisontalplanet på mellom 20 og 40 grader. Dette gir en lavere på-kjenning i foringsrøropphengslegemet ettersom belastnings-overføringsbanen ikke er vertikal, og avskråningen øker også vinkelen ved den indre kant av skulderen, hvilket bidrar til reduksjon av spenningskonsentrasjonen. Ettersom nedskyvningen av foringsrøret etter frigjøring av sperre-

haken utføres av støt- eller skyveskulderen 44, utsettes hverken belastningsopptaksskulderkonstruksjonen 24 eller kjeglestumpen 40 for noen tvangsstyring, slik som tilfellet ville ha vært dersom den ene eller annen av disse utførte funksjonen med å skyve det ned.

Hver hake 26 har en firkantet eller horisontal nedre kant 58. Denne hindrer for tidlig inngrep mellom haken 26

og buret 25 dersom opphengslegemet 10 er løftet opp. Ved heving av opphengslegemet vil buret støte mot.den nedre kant 58, slik at patronen 16 tvinges opp -inntil den er trykket sammen. Etter sammentrykking av patronen kan haken 26 ikke gripe inn i buret 25. Foringsrøret kan derfor fjernes om nødvendig eller bli beveget fram og tilbake for sementering uten at sperrehaken utilsiktet bringes i inngrep.

Claims (10)

1. Foringsrøropphengsmontasje for opplagring av en foringsrørstreng inne i og fra et rørformet element, karakterisert ved at den omfatter: et sylindrisk foringsrøropphengslegeme med en nedadrettet belastningsskulder rundt en betydelig del av periferien, et første parti med redusert diameter nedenfor belasningsskulderen, et annet og mindre parti med redusert diameter nedenfor det førstnevnte parti med redusert diameter, en mellomliggende seksjon innenfor nevnte annet parti med redusert diameter og som strekker seg utover samt har en nedadrettet skyve- eller støtskulder, et sperrehake-inngrepsorgan som er festet utenfor nevnte annet parti med redusert diameter ved dettes nedre ende; en diametralt sammentrykkbar patron som omslutter føringsrøropphengslegeme og er bevegelig aksialt mellom belastningsskulderen og sperrehake-inngrepsorganet samt omfatter støttesegmenter som strekker seg utover ved et øvre sted på patronen for å samvirke med samt avstøtte patronen fra nevnte rørformede element, en utadrettet belastningskulder over støttesegmentene og tilpasset for å samvirke med den nedadrettede belastningsskulder , utadrettede sperrehaker ved patronens nedre ende og inn-rettet til å kunne bringes i inngrep med nevnte sperrehake- inngrepsorgan i den utvidede tilstand,men ikke i den diamcntralt sammentrykkede tilstand, hvilken patron har et første, vertikalt, flatt parti på sin ytre omkrets ved en første diameter, samt et innover avsmalnende parti under dette, hvilken patron har et annet vertikalt, flatt parti på sin ytre omkrets ved en større diameter samt plassert over det første, vertikale, flate partiet, idet et konisk parti forbinder nevnte første og annet flate parti, hvilken patron har en innad fortløpende oppadrettet skulder ved den nedre ende og som kan samvirke med støtskulderen; idet diameteren . av nevnte første og annet flate parti, sperrehaken, sperrehake-inngrepsorganet, støtskulderen og nevnte innadrettede skulder er dimensjonert slik at når patronen kommer inn i et foringsrør og reduseres diamentralt ved at den klemmes sammen til foringsrørdiameter, gir red-uksjonen av det første flate parti til foringsrørdiameter opphav til at nevnte innadrettede skulder får en mindre diameter enn støtskulderens diameter, men bevirker ikke fri-gjøring av sperrehaken fra sperrehake-inngrepsorganet, mens reduksjon av nevnte annet flate parti til foringsrørdiameter forårsaker fullstendig frigjøring av inngrepsorganet; hvorved sperrehaken utløses når det koniske parti, som forbinder nevnte første og annet flate parti, kommer inn i foringsrøret, og støtskulderen derved bringes i kontakt med patronen for å skyve den nedover foringsrøret til opplagringsstedet .

2. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 1, karakterisert ved at foringsrøropphengslegemet har et konisk parti, som forbinder nevnte første og annet parti med redusert diameter over stort sett hele differensial-diameteren.

3. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 1, karakterisert ved at belastningsskuldrene er avskrådd slik at flaten danner en vinkel med horisontalplanet på mellom 20 og 40 grader.

4. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 1, karakterisert ved at patronen har vertikale spalter, innstillingstapper festet til foringsrøropphengs-legemet passerer gjennom spaltene, ytterligere spalter i den øvre ende av patronen, spalter i foringsrøropphengslegemet gjennom belastningsskulderen og som kan rettes inn med spaltene i patronen, hvilke innstillingstapper og spalter i patronen er utformet slik at de øvre spalter i patronen er .rettet inn med spaltene i opphengslegemet.

5. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 4, karakterisert ved at tappene er atskilt aksialt.

6. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 5, karakterisert ved at tappene er plassert på foringsrøropphengslegemets mellomliggende seksjon.

7. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 5, karakteri.Srert ved at innstillingstappene er plassert ved flere diametralt atskilte steder.

8. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 1, karakterisert ved at støtskulderen er plassert under det avsmalnende parti av patronens første og annet flate parti når patronen er bragt i inngrep med nevnte sperrehake-inngrepsorgan.

9. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 1, karakterisert ved at patronen er dannet av en sylindrisk seksjon med vekslende dellengde-spalter fra topp og bunn.

10. Foringsrøropphengsmontasje ifølge krav 9, karakterisert ved at foringsrøropphengslegemet har et konisk parti som forener nevnte første og annet parti med redusert diameter over stort sett hele differensial-diameteren.