NO842363L - Koblinger for stigeroer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår rørkoblinger og især tilspennings-koblinger for forbindelse av en stigrørstreng med en forings-rørhenger eller annet element i et undervanns brønnhode.

Olje og gass fra offshore-brønner har blitt en hoved-aktivitet for petroleumindustrien og krever teknikker og inn-retninger for tilkobling av rørstrenger til undervanns brønn-hoder for å danne ledninger mellom brønnhodene og bore- og/ eller produksjonsplattformene på havflaten. Mens dykkere kan brukes for å frembringe visse forbindelser ved relativt små havdyp, er slike operasjoner meget kostbare og omfatter uønskede risikomomenter, noe som fremtvinger utviklingen av fjernkontrollerte koblingssystemer slik at det ikke foreligger behov for dykkere. Leting etter og produksjon av olje på dypt vann og især på dybder større enn dykkere kan arbeide i praksis, har øket behove^ for brønnutstyr som kan instal-leres og benyttes utelukkende ved fjernstyring fra en over-flateanordning og kjent teknikk gjenspeiler betydelig utvik-ling innenfor dette område.

En av de kjente rørkoblinger for dette formål omfatter en unionmutterforbindelse med gjengede komponenter som krever rotasjon av en relativt stor ring eller hylseele-ment for å danne forbindelsen. Det er ikke bare vanskelig å få stigrøret til å flukte nøyaktig med brønnhodet for å unngå feilskjær med gjengene, det er også omstendelig å dreie ringen eller hylsen uten bistand av spesielt utstyr eller trenet personell. Et annet problem ved unionmutterkoblinger er at deres eneste skulder er meget sterkt belastet når forbindelsen er fullført og denne belastning gir seg resultat i en uønsket kort levetid før tretthet.

En annen kjent type stigrørkobling benytter en kon-struksjon av strekkfisktypen med høyre og venstre gjenger mellom en roterbar hylse og to rørelementer som skal sammen-kobles. Selv om dette prinsipp for kobling er hensiktsmessig, kreves det i praksis uønsket høye dreiemomenter for å kunne frembringe den krevede forspenning for korrekt funksjon.

Ved en tredje type stigrørkoblinger må hele stig-røret dreies for å kunne fremstille forbindelsen ved brønn-hodet. Det er ikke bare vanskelig å håndtere disse meget tunge og ofte meget lange og kompliserte rørstrenger, men rotasjon av dem kan resultere i alvorlig feilskjæring av tetningen metall mot metall som må foreligge ved brønnhodet slik at det vil kreves demontering og fjerning av stigrøret, utskifting av tetningen og et nytt forsøk for å etablere en fluidtett forbindelse.

Den foreliggende oppfinnelsen overvinner de foran nevnte problemer og ulemper ved hjelp av en stigrørskobling med etterstramming, som har et differensiert gjengesystem som forenkler innføring, låsing og tetning av stigrøret til brønnhodet uten å dreie stigrøret og som danner en løsbar forbindelse med vesentlig mindre spenningskonsentrasjon for en gitt forspenning enn tilfellet er med en kobling av union-muttertypen. Det differensierte gjengesystem i koblingen ifølge oppfinnelsen benyttes til først å låse koblingen til brønnhodet og deretter å trekke koblingens tetningsflate aksialt til fluidtett kontakt metall mot metall mot en tetningsflate i brønnhodet, idet begge operasjoner gjennomføres uten mulighet til feilskjær eller på annen måte å beskadige tet-ningsflaten, slik tilfellet er ved forbindelse ved hjelp av relativ rotasjon.

Koblingen ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter et ringformet hus som under bruk er festet til den nedre ende av stigrøret, et ringformet anleggslegeme under huset med en skulder som bringer koblingen til å ligge an mot en tilsvarende stoppskulder på brønnhodet, en roterbar hylse som er forbundet mellom huset og anleggslegemet ved hjelp av et differensiert gjengesystem, og en låsering som av hylsen utvides til å låse koblingen til brønnhodet.

De trinn som må gjennomføres ved bruk av denne kobling for å sammenkoble et stigrør med et brønnhode, omfatter å senke stigrøret inntil anleggslegemets skulder kommer til å hvile mot brønnhodets stoppskulder, å dreie koblingshylsen for å utvide låseringen i en passende utsparing i brønn-hodet og således låse koblingen til brønnhodet, og å dreie koblingshylsen ytterligere for å bevege huset aksialt til tettende kontakt metall mot metall med brønnhodet. Rotasjon av koblingshylsen utføres ved hjelp av et dreiemomentverktøy festet til en borerørstreng som senkes på innsiden av stig-røret og som løsbart er forbundet med hylsen, og hvor denne deretter dreies i forhold til koblingshuset, anleggslegemet og låseringen.

I den foretrukne form av oppfinnelsen er koblingen forbundet med en føringsanordning som er festet til stigrøret for å ligge an mot brønnhodet og tjene som en sentrering for koblingens hus. Beskyttelsespakninger mellom føringsanord-ningen og brønnhodet beskytter koblingen og andre komponenter i installasjonen mot korrosjon, et verdifullt tilleggs-trekk i tilfelle det skulle bli nødvendig å demontere og fjerne stigrøret fra brønnhodet, eksempelvis dersom det kreves utskifting av ventiltreet på havbunnen.

Figur 1 på tegningen viser et sideriss, delvs i snitt, av en undervanns brønnhodeinstallasjon og et stigpør som er løsbart festet til denne ved hjelp av en strekkobling i henho]d til den foreliggende oppfinnelse, og figur 2 viser et forstørret delsnitt av koblingens komponenter mer detaljert.

Strekkoblingsanordningen 8 på figur 1 forbinder en undervanns brønnhodeanordning 10 med et stigrør 12. Brønn-hodeanordningen omfatter en boremal 14, en føringsanordning 16, føringssøyler 18 som er festet til boremalen 14 og før-ingskabler 20 for forankring, som strekker seg til boreplatt-formen (ikke vist) på overflaten, et hus 22 for føringsrøret er montert på toppen av et føringsrør 24, et brønnhode 26 anordnet i og opplagret på føringsrørhuset 22, en første eller ytre føringsrørhenger 28 som understøttes av brønnhodet 26 nær dettes nedre ende, og en andre eller indre føringsrør-henger 30 som også understøttes i brønnhodet 26.

Den andre føringsrørhenger 30 er låst til brønnhodet 26 med en 1åseanordning 34 som også benyttes for å overføre stigrørets vekt via hengeren 30 til brønnhodet 26 og paknings-anordninger 36, 38, dannes en fluidtett tetning mellom brønn-hodet 26 og den første foringsrørhenger 28, og mellom brønn-hodet 26 og den andre foringsrørhenger 30, på kjent måte.

Koblingsanordningen 8 beskrives mer detaljert i hen-hold til figur 2 og omfatter et ringformet hus 40 som er festet ved sin øvre ende ved hjelp av bolter 42 til stigrør-ets 12 nedre ende. Ved den viste utførelse omgis huset 40

av en føringsanordning 44 og husets 40 nedre parti 40a virker

som en låseanordning 46 for koblingen, idet huset 40, førings-anordningen 44 og låseanordningen 4 6 sammen danner koblingsanordningen 8. Montert på denne koblingsanordning 8 er en føringsramme 48 på hvilken er festet flere føringshylser 50 (kun to er vist) for føring av anordningen 8 under dens ned-senkning fra overflateplattformen til brønnhodeanordningen 10.

Låseanordningen 46 for koblingen, vist på figur 2, omfatter et nedre parti 40a av huset 40, et ringformet anleggslegeme 52, en roterbar hylse 54 og en låsering 56. Hylsens 54 øvre parti er forbundet med huset 40 ved hjelp av gjenger 58 og anleggslegemet 52 er forbundet til hylsens 54 nedre parti med gjenger 60. Gjengene 58, 60 er slik utformet at de danner et differensiert gjengesystem, eksempelvis ved ulikheter i deres stilling, slik at rotasjon av hylsen 54 i forhold til huset 40 og anleggslegemet 52 i én retning søker å trekke huset og anleggslegemet mot hverandre, og rotasjon i den motsatte retning søker å presse huset bort fra anleggslegemet. Anleggslegemet 52 omfatter en ringformet skulder 52a som samvirker med en tilsvarende skulder 30a på den andre eller indre føringsrørhenger 30 og anleggslegemet er festet til hengeren 30 ved 62 for å hindre rotasjon av anleggslegemet i forhold til hengeren.

Låseringen 56 som har en enkelt aksial sliss og er utformet fjærende, bæres på hylsen 54 og omgir dennes parti 54a med redusert ytre diameter. Den øvre ende av partiet 54a er utformet som en konisk skulder 54b som virker slik at den presser ringen 56 utover fra en tilbaketrukket stilling (ikke vist) til en utvidet stilling (figur 2) når hylsen 54 skrus ned mot anleggslegemet 52.

Den nedre ende av huset 4 0 er avsmalnende for å sam-virke med en ringformet skulder 30a på innsiden av hengeren 30 slik at det oppnås en metall mot metall tetning ved 66 mellom huset og hengeren. Fjærende tetningsringer 6 8 anordnet rett over metall mot metall tetningen 66, danner en fluidtett barriere mellom huset 4 0 og hengeren før metall mot metall tetningen 66 etableres. Hylsen 54 har tilsvarende fjærende tetningsringer 70 ved sin nedre ende for å danne tettende anlegg mot hengeren 30 og en fjærende tetningsring 72 ved hylsens 54 øvre ende for å danne den nødvendige tet-

ning mot forurensninger mellom hylsen og huset 40.

Etter at foringsrørhengeren 30 er låst ved hjelp av låseanordningen 34 og pakningsanordningen 38, senkes koblingsanordningen 8 og stigrøret 12 til hvilket anordningen er festet, til undervanns borehodeanordningen 10, som vist på tegningen. Føringsanordningen 44 kommer i kontakt med og til anlegg mot brønnhodet 26 og danner således en sentrering for huset 40. En nedadgående kraft påføres deretter huset 40 via stigrøret 12 slik at huset og koblingens låseanordning 46 presses ytterligere ned i brønnhodet 26 inntil anleggslegemets skulder 52a kommer til anlegg mot føringsrørhengerens skulder 30a (figur 2).

Et torsjonsverktøy (ikke vist) senkes deretter gjen-nom stigrøret 12 ved hjelp av en borerørstreng (ikke vist). Når verktøyet når frem til sporene 80 (figur 2) i låseanord-ningens hylse 54, vil deler av verktøyet ekspandere inn i disse spor og løsbart låse verktøyet til hylsen. Deretter dreies borestrengen slik at verktøyet og hylsen 54 roteres. Når hylsen 54 dreies beveges den nedover i anleggslegemet 54 og ekspanderer derved låseringen 54 inn i passende spor i foringsrørhengeren 30 og sikrer legemet 52 mot oppadgående bevegelse. Når hylsens rotasjon fortsettes vil de differensierte gjenger 58, 60 bringe koblingshuset 40 til å beveges nedover inntil dets nedre ende kommer til anlegg mot hengerens skulder 30a slik at det etableres en metall mot metall tetning ved 60, mellom hylsen og hengeren. Følgelig foreligger i denne siste stilling tre tetninger mellom koblingsanordningen og hengeren 30, dvs. de to fjærende tetninger 68 og metall mot metall tetningen 66 for derved å sikre at trykket opprettholdes mellom stigrøret og borehodeinstallasjonens ytre.

Selv om den beste utforming av den foreliggende oppfinnelse er beskrevet og vist, er det underforstått at modi-fikasjoner og variasjoner kan gjennomføres uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme.

Claims (12)

1. Forspent kobling for sammenkobling av et stigrør og et undervanns brønnhode uten rotasjon av stigrøret, KARAKTERISERT VED at den omfatter et hus med anordninger for feste av dette til et stigrør, et anleggslegeme med anordninger for anlegg av koblingen mot et brønnhodeelement, anordninger for sammenkobling av huset og anleggslegemet, idet sam-menkoblingsanordningene har differensierte gjenger innrettet til inngrep med huset og anleggslegemet, og anordninger for feste av anleggslegemet til et brønnhodeelement for å hindre rotasjon og aksial bevegelse av anleggslegemet i forhold til brønnhodeelementet, idet låsing av koblingen til brønnhodet oppnås ved plassering av koblingen i et undervanns brønnhode ved rotasjon av sammenkoblingsanordningen i forhold til huset og anleggslegemet.

2. Kobling ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter anordninger for å etablere en metall mot metall tetning mellom koblingen og et brønnhodeelement.

3. Kobling ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at metall mot metall tetningen etableres ved rotasjon av sammenkoblingsanordningen.

4. Kobling ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at sammenkoblingsanordningen omfatter en hylse med anordninger for ikke roterende sammenkobling til et borerør.

5. Kobling ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at hylsen roterbart er forbundet med husets og anleggslegemets indre ved hjelp av de differensierte gjengeanordninger.

6. Kobling ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at anord-ning for feste av anleggslegemet til et brønnhodeelement, omfatter en ekspanderbar låsering.

7. Kobling ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at låseringen er ekspandert til fastlåst inngrep med brønnhodeele-mentet ved hjelp av rotasjon av sammenkoblingsanordningen i forhold til anleggslegemet.

8. Kobling ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at rotasjon av sammenkoblingsanordningen i forhold til huset og anleggslegemet også frembringer en fluidtett metall mot metall kontakt mellom koblingen og brønnhodet.

9. Kobling ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at rotasjon av sammenkoblingsanordningen først sikrer anleggslegemet til brønnhodeelementet og deretter utvirker en metall mot metall tetning mellom huset og brønnhodeelementet.

10. Fremgangsmåte for sammenkobling av et stigrør til et undervanns brønnhode uten rotasjon av stigrøret, KARAKTERISERT VED å feste en rørkoblingsanordning med et differensiert gjengesystem til stigrøret, å innsette i det minste en del av koblingsanordningen i brønnhodet, og å rotere i det minste et indre element av koblingsanordningen fra an-ordningens indre, for å låse anordningen til brønnhodet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED å etalbere en metall mot metall tetning mellom anordningen og brønnhodet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, KARAKTERISERT VED at metall mot metall tetningen oppnås ved ytterligere rotasjon av det indre elément etter at anordningen er låst til brønnhodet.