NO852693L - Styreventilmontasje. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen vedrører en styreventilmontasje, nærmere bestemt en undervanns forbindende ventilmontasje for bruk ved utøvelse av fjernkontroll over undersjøiske brønnhodefunksjoner.

Ved undersjøiske boreoperasjoner er det nødvendig å styre

og overvåke brønnhodeutstyret fra boreplattformen. Fjernbetjening av undersjøiske brønnhodefunksjoner under boreoperasjoner krever bruk av et undersjøisk hydraulisk forbindelses- eller koblingsstykke. Hydraulisk tilførselstrykk og kommandosignaler (elektriske eller hydrauliske) frambringes ved overflaten og overføres undersjøisk via en såkalt navlestrenglenke til den hydrauliske koblingen. Den hydrauliske koblingen tjener til selektivt å dirigere det hydrasuliske tilførselstrykket til den rette brønnhodekomponenten, for derved å aktivere komponenten ifølge kommandoer fra overflaten.

En typisk undersjøisk hydraulisk koblingsmontasje består av tre grunnleggende komponenter: (1) En styremodul eller styremekanisme for vent iltre som inneholder pilot-manøvrerte styreventiler og regulatorer, porter, pakninger etc. som tjener til å lede de hydrauliske styresignalene for hensiktsmessig utøvelse av styring og kontroll over de ulike brønnhodefunksjonene, d.v.s. stablefunksjoner; (2) en øvre stablemontasje montert på en stableramme for en sikkerhetsventil mot utblåsing; og (3) en nedre slamstigerørspakning montert på det øvre partiet av brønnhodet. Styremekanismene for ventiltre kan gjenerverves uavhengig for reparasjon av styreventilene, regulatorene, slangebuntene etc, ettersom det er mindre kostbart å gjenerverve styremekanismen ann stigerørspakningen og den øvre stablemontasjen.

I bruk senkes styremekanismen og låses til den undersjøiske spindelen som omfatter den øvre stablemontasjen eller stigerørspakningen. Styremekanismen inneholder vanligvis ettergivende flate-tettende elementer som tetter mot spinderlveggene, for derved å sørge for ved fjernbetjening å opprette og avbryte transmisjon til undersjøiske brønnhodekomponenter. Disse pakningselementene kan ha ringform for å omslutte de individuelle utløpsportene i styremekanismen. Styremekanismene er fastkilet til spindlene på en slik måte at den retter inn sine individuelle utløpsporter med de motsvarende innløpsporter i spindlene når en styremekanisme er anbragt på og låst til en spindel.

Det har vært benyttet ulike

styremekanisme/spindel-utforminger i et forsøk på å hindre skade på pakningselementene når en styremekanisme senkes ned på en spindel. En kjent framgangsmåte for å redusere pakningsskade er å tilspisse grenseflaten mellom mellom styremekanisme og spindel nedover og innover for å hindre at pakningene trekkes tverrs over spindelveggen.

Ved en annen pakningsbeskyttelsesmåte benyttes en pakning som trekkes tilbake under monteringen av styremekanismene til spindlene og skyves ut for tettende inngrep med spindelens grenseflate ved kontrollaktivering. En slik undervannskobling er vist i U.S. patentskrift nr.4.404.989 (LeMoine).

Bruken av tilbaketrekkbare ventilpakninger resulterer i fluidumtap gjennom avlastning av tilførselstrykk, som intermittent settes i forbindelse med

grenseflate-ventileringsrommet under både

tilbaketrekking og utskyvning av pakningen, d.v.s. at tilførselstrykket under utskyvningen av pakningen mot spindelgrenseflaten intermittent settes i forbindelse med grenseflate-ventileringsrommet, noe som forårsaker fluidumtap. Ved tilbaketrekking av pakningen fra

spindelgrenseflaten, settes tilførselstrykket på liknende måte igjen i forbindelse med ventileringsrommet, noe som

resulterer i tap av fluidum.

Den foreliggende oppfinnelsen overvinner de ovenfor kortfattet omtalte og andre mangler og ulemper ved kjent teknikk ved å skaffe tilveie en undersjøisk koblingsmontasje som omfatter en spindel innrettet til å plasseres under vann og en ny styremekanisme innrettet for inngrep med spindelen og frigjøring fra denne. Spindelen har et antall fluidumkanaler som hver ved én ende kan forbindes med en fluidum-manøvrert brønnhodekomponent og som ved den andre enden ender i en innløpsport som kommuniserer med spindelens ytre grenseflate. Innløpsportene danner en rekke på spindelens grenseflate, idet hver innløpsport er innrettet for forbindelse med en fluidumtilførsel for operasjon av den enkelte brønnhodekomponenten. Styremekanismen har et antall fluidumkanaler som hver ved den ene enden kan forbindes med en fluidumtilførsel og som ved den andre enden ender i en utløpsport i styremekanismens ytre grenseflate. Utløpsportene i styremekanismens grenseflate danner ei rekke som er komplementær til innløpsportrekka i spindelen. Styremekanismens grenseflate ligger i avstand fra spindelens grenseflate for å danne et ventileringsrom dem imellom for vent ilering av fluidumkanalene og brønnhodekomponentene. Hver utløpsboring i styremekanismen er tilknyttet en styreventilmontasje som har et bevegelig ventillegeme med en utløpsport, et innvendig kammer og en innløpsport, som ved en fluidumkanal i styremekanismen er forbundet med en fluidumtilførsel. En aktuator-delmontasje er koblet til hvert av ventillegemene for å forårsake bevegelse av samme mellom en første tilbaketrukket stilling, hvor ventillegemets utløpsport befinner seg i avstand fra spindelens ytre grenseflate, og en andre utskjøvet stilling, hvor ventillegemets utløpsport er tettende forbundet med spindelens innløpsboring. En stopperanordning for åpning og avstengning av fluidumstrøm gjennom ventillegemet er bevegelig montert inne i kammeret for bevegelse mellom en første, lukket stilling hvor den stenger av for fluidumstrømmen, og en andre, åpen stilling hvor den tillater fluidet å strømme. En aktiverbar kontrollanordning er virksomt forbundet med koblingen og stopperen for å bevege koblingen fra den tilbaketrukne stillingen til den utskjøvne stillingen og suksessivt bevege stopperen fra den lukkete stillingen til den åpne stillingen og for å bevege stopperen fra den åpne stillingen til den lukkete stillingen samt suksessivt bevege koblingen fra den utskjøvne stillingen til den tilbaketrukne stillingen.

Det er følgelig et formål med den foreliggende oppfinnelsen å sørge for en ny og forbedret undersjøisk

styremekanisme-ventilmontasje for fjernstyrt opprettelse/avbrytelse av fluidumforbindelse til undersjøiske kjernerørkomponenter.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en undersjøisk styremekanisme-ventilmontasje som hindrer fluidumtap gjennom intermittent utløp av tilførselstrykkfluidum til grenseflate-lufterommet under tilbaketrekking og utskyvning av ventilkoblingsstykket.

Andre formål vil delvis være innlysende og delvis påpekt mer detaljert i det følgende.

Tegningsfiguren viser et skjematisk snittriss med bortskårne partier av styreventilmontasjen ifølge den foreliggende oppfinnelsen montert i en styremekanisme for ventiltre som er låst til et kjernerør.

Det henvises til tegningen, som viser en ventilmontasje som inngår i en styremekanisme i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelsen. Styremekanismens hus 10 står i inngrep med kjernerøret 12. Det vil forstås at kjernerøret 12 er av det slaget som er innrettet for undervannsanbring- else og har et antall fluidumkanaler 14 (bare én av disse er vist), som hver kan kobles til den ene ende av en fluidum-manøvrert brønnhodekomponent og ender ved den andre enden i en innløpsport 16 i en ytre grenserflate 18. På liknende måte er styremekanismens hus 10 av det slaget som er innrettet for inngrep med kjernerøret 12 og frigjøring fra dette og som har et antall fluidumkanaler 20 (bare én av disse er vist), som hver kan kobles til den ene enden av en fluidumtilførselsledning og ved den andre enden avsluttes med en boring 22 i en ytre grenseflate 24. Ved den undersjøiske monteringen rettes styremekanismens 10 utløpsboringer 22 inn med kjernerørets 12 innløpsporter 16, idet grenseflatene 18, 20 befinner seg i innbyrdes avstand for mellom seg å danne et lufterom 26 for ventilering av fluidumkanalene 14 og brønnhodekomponentene.

En styremekanisme-ventilmontasje opptas i hver av boringene 22 og omfatter et ventillegeme 30, en koblingspakning 32, en strømstopper 34 og en styrespindel 36.

Ventillegemet 30 har en boring 38 som kommuniserer med en ringformet innløpsport 40 via en kanal 41. Ventillegemet 30 er montert i styremekanismen 10 med en utløpsport 42 i flukt med kjernerørets 12 innløpsport 16. En holderring 44 sikrer at ventillegemet 30 løstagbart holdes på plass inne i styremekanismens hus 10.

Koblingspakningen 32 innbefatter et bevegelig element 4 6 med avtrappet ringform såsom vist. I sitt parti med den største diameteren avgrenser elementet 4 6 utløpsporten 42. I vinkelområdet mellom sine partier med henholdsvis den minste og den største diameteren er elementet 46 forsynt med kanaler 4 7 som sørger for fluidumtransmisjon mellom utløpsporten 42 og det indre av boringen 38. Elementet 4 6 er glidbart montert i boringen 38 for bevegelse mellom en tilbaketrukket stilling som vist i tegningsfiguren og en utskjøvet stilling i tettende inngrep med kjernerørets 12 flate 18. Den enden 48 av elementet 46 som er vendt mot kjernerøret 12 har et koaksialt ringformet spor 50, hvori er montert en aksialt forløpende ringformet pakning 52 for tettende anlegg mot kjernerørets 12 flate 18 rundt innløpsboringen 16 når koblingselementet 46 befinner seg i sin utskjøvne stilling. Koblingselementets 46 ytre vegg har et koaksial ringformet spor 54, hvori er montert en pakning 56 av ringtypen for tettende anlegg mot den indre sylindriske vegg rundt boringen 38 i ventillegemet 30. Det bevegelige koblingselementet 4 6 virker følgelig til å forbinde styremekanismens strømningsbane, som delvis avgrenses av ventilmontasjen, tettende med kjernerørets 12 fjerntliggende innløpsport 16 når koblingselementet befinner seg i sin utskjøvne stilling. Elementet 46 er også tilbaketrekkelig for å beskytte den ringformete pakningen 52 slik at den ikke skades under fastgjøringen av styremekanismen 10 til kjernerøret 12 og frakobling fra dette samt for å tillate ventilering av kjernerørskanalen 14 til lufterommet 26.

Strømstopperen 34 fungerer slik at den vekselvis tillater og hindrer fluidumstrømning fra innløpsporten 40 til boringen 38. Stopperen 34 innbefatter et hylseelement 60 som er glidbart montert i boringen 38 for bevegelse mellom en tilbaketrukket eller lukket stilling såsom vist på tegningen og en utskjøvet eller åpen stilling hvor det tillates fluidumstrømning gjennom aksialt forløpende fluidumkanaler 62 .

Stopperhylsa 60 har et ringformet spor 64 i sin ytre flate. Sporet 64 opptar en O-ringpakning 66 som samvirker med ventillegemets 30 innervegg, som danner kammeret 38, for å hindre lekkasje mellom hylsa 60 og ventillegemet 30. Hylsa 60 er også forsynt med et andre spor og O-ring som hindrer lekkasje mellom hylsa 60 og spindelen 36. Stopperhylsa 60 har også en aksialt anbragt ringformet tettingsflate 68 som samvirker med et sete 70 montert inne i boringen 38. En ytre ringformet pakning 69 tetter setet 70 mot ventillegemet 30 mens en indre ringformet pakning 71 tetter setet 70 mot spindelen 36. I den på tegningen viste tilbaketrukne stillingen, står hylsa 60 i tettende inngrep med setet 70 for å stenge innløpsporten 40 og hin. dre fluidumstrømning gjennom ventilmontasjen.

Koblingselementet 46 og stopperhylsa 60 er glidbart montert rundt den koaksialt anbragte styrespindelen 36 og er forspent bort fra hverandre ved hjelp av ei trykkfjær 72 som omslutter styrespindelen 36. Fjæra 72 forspenner følgelig stopperhylsa 60 mot den tilbaketrukne, lukkete stillingen og koblingselementet mot den utskjøvne stillingen. Som det vil bli forklart, samvirker fjæra 72 med styrespindelen 36 for å tillate at kopblingselementet griper tettende inn med

kjernerøret 12 før stopperhylsa beveger seg fra den lukkete stillingen til den åpne stillingen, og tillater at stopperhylsa beveger seg fra den åpne stillingen til den lukkete stillingen før kopblingselementet kobles fra kjernerøret 12.

Aktuatorspindelen 36 er glidbart montert inne i ventillegemet 30 for bevegelse mellom en tilbaketrukket stilling (som vist i tegningsfiguren), hvorved koblingselementet trekkes tilbake i ventillegemet og fluidumstrømning gjennom styremekanismen hindres, og en utskjøvet stilling, hvorved koblingselementet 46 griper tettende inn med kjernerøret 12, slik at fluidet kan strøm-me gjennom ventillegemet til kanalene 14 i kjernerøret. I bevegelse mellom den utskjøvne og den tilbaketrukne stillingen, tjener styrespindelen 36 til å hindre intermittent forbindelse av fluidumtilførselskanalen 20 med lufterommet 26. For dette formål innbefatter styrespindelen en første anslagsskulder avgrenset av en mutter 74, innskrudd på spindelens ytre ende, for å drive koblingselementet og dermed også stopperhylsa 60 fra den utskjøvne til den inn-trukne stillingen ved bevegelse av styrespindelen fra dens utskjøvne til dens tilbaketrukne stilling. Styrespindelen innbefatter også en andre anslagsskulder 76 for drivende samvirke med stopperhylsa 60 for å drive denne og dermed også koblingselementet 46 fra den lukkete til den åpne stilingen ved bevegelse av styrespindelen 36 fra den tilbaketrukne til den utskjøvne stillingen. Koblingselementet 46 og stopperhylsa 60 er således løst innfanget på spindelen 3 6 mellom skulderen 7 6 og mutteren 74 .

Mutteren 74 og anslagsskulderen 76 ligger i innbyrdes avstand på styrespindelen 36 slik at den relative bevegelsen av koblingselementet 4 6 og stopperhylsa 60 er en totrinns-operasjon som utelukker uønsket avløp av fluidumtilførsel til ventilering. Styrespindelen 36 styrer nærmere bestemt bevegelsen av koblingselementet 4 6 og stopperhylsa 60 på følgende måte: Tar en utgangspunkt i at ventilmontasjen befinner seg i den tilbaketrukne, lukkete stillingen som vist på tegningen, settes forbindelse av styremekanismen 10 med kjernerøret 12 iverk ved å bringe styrespindelen til å bevege seg fra den tilbaketrukne stillingen til den utskjøvne stillingen som reaksjon på styrespindelens styre-trykkbevegelse som vil overføres til elementet 4 6 av fjæra 72. Koblingselementet 46 vil følgelig bevege seg mot kjernerøret 12 sammen med spindelen 36. På samme tid fortsetter fjæra 72 å forspenne stopperhylsa 60 mot den tilbaketrukne, lukkete stillingen for å stenge av innløpsporten 40.

Når spindelen 36 fortsetter å bevege seg utover, vil koblingselementet 46 legge seg tettende an mot spindelens 12 grenseflate 18 under forspenningsfjæras 72 kraft. Ytterligere bevegelse av spindelen 3 6 bringer den andre anslagsskulderen 7 6 i inngrep med stopperhylsa 60, hvilken ytterligere utskyvning av spindelen 36 trykker sammen fjæra 72 og driver stopperhylsa utover bort fra inngrep med setet 70, hvorved innløpsporten 40 åpnes opp. Spindelen 30 vil bevege stopperhylsa utover inntil stopperhylsas flens 78 støter mot en skulder 80 på ventillegemet 30. Spin-

delen 36 driver således stopperhylsa 60 fra den lukkete til til den åpne stillingen. Det er viktig at styrespindelen 36 bevirker åpning av innløpsporten 40 etter at det er opprettet tettende inngrep mellom koblingselementet 46 og kjernerøret 12, slik at det hindres eventuell intermittent strømningsforbindelse mellom tilførselskanalen 20 og lufterommet 26.

I den åpne stillingen strømmer fluidum fra tilførselskanalen 20 gjennom innløpsporten 40 og gjennom fluidumkanalene 62, 47 i henholdsvis stopperhylsa og koblingselementet inn i innløpsporten 16 i kjernerøret 12 for å manøvrere brønnhodekomponenten.

For å stenge av fluidumstrømmen og trekke tilbake koblingselementet 46, avbrytes påføringen av styretrykk og styrespindelen 36 beveger seg fra den utskjøvne til den tilbaketrukne stillingen under innvirkning av ei fjær 84. Når styrespindelen 3 6 begynner å bevege seg innover, tillater den innadrettete bevegelsen av anslagsskulderen 76 at trykkfjæra 72 driver stopperhylsa 60 innover (slik at den følger spindelen 36) fra dens åpne til dens lukkete stilling, mens fjæra 72 på samme tid forspenner koblingselementet 46 til tettende inngrep med kjernerøret 12. På denne måten avstenges fluidumstrømmen fra tilførselskanalen 20 ved hjelp av stopperhylsa 60 før pakningen 52 frigjøres fra kjernerørets grenseflate 18. Når spindelen fortsetter å bevege seg innover, bringes mutteren 74 i inngrep med koblingselementet 4 6 for å trekke koblingselementet tilbake fra spindelens grenseflate 18, slik at kanalen 14 ventileres. Det er viktig at styrespindelen 3 6 bevirker frakobling av koblingselementet 46 fra kjernerøret 12 etter avstengningen av innløpsporten

40, for å hindre eventuell intermittent

strømningsforbindelse mellom tilførselskanalen 20 og lufterommet 26.

Tilførselskanalen 20 er følgelig ikke intermittent forbundet med lufterommet 26 via ventilmontasjen hverken under tilkoblings- eller frakoblingsoperasjonen. Kontrollert bevegelse av aktuatorspindelen iverksettes ved hjelp av et styrestempel 82 som betjenes fra en kontrollanordning ved overflaten på tradisjonell måte. Ved aktivering driver pilot- eller styrestemplet 82 styrespindelen 36 fra dens tilbaketrukne til dens utskjøvne stilling, slik at ventilmontasjen forbindes med kjernerøret 12 på den tidligere beskrevne måten. Ved opphevelse av aktiveringen av styrestemplet 82, vil ei trykkfjær 84, som strekker seg mellom setet 70 og styrestemplet 82, drive styrespindelen 36 fra dens utskjøvne til dens tilbaketrukne stilling, slik at fluidumstrømmen stenges av og koblingselementet 4 6 trekkes inn i ventillegemet 30.

Det er følgelig skaffet tilveie en undersjøisk ventilmontasje som inngår i en styremekanisme for fjernbetjent opprettelse/opphevelse av fluidumforbindelse til et undersjøisk kjernerør, hvilken hindrer fluidumtap gjennom intermittent avløp av tilførselstrykkfluidum til grenseflate-lufterommet under tilkobling og frakobling.

Selv om det er vist og beskrevet en foretrukket utførelses-form, kan det gjennomføres ulike modifikasjoner og erstatninger ved samme uten å fravike oppfinnelsens ramme. Det vil følgelig forstås at oppfinnelsen er beskrevet i illustrerende og ikke-begrensende øyemed.

Claims (3)

1. Fjernbetjent koblingsmontasje omfattende etvent illegemeorgan, som avgrenser et indre kammer og en innløpsport som kommunierer med kammeret; et organ for å koble nevnte ventillegemeorgan til et styrbart element med en innløpsport, idet nevnte koblingsorgan er montert i nevnte kammer i ventillegemet for bevegelse mellom en tilbaketrukket stilling og en utskjøvet stilling samt avgrenser en utløpsport som kan bringes i flukt med en innløpsport i det styrbare element, hvilket koblingsorgan oppretter en fluidumtett pakning rundt det styrbare elementets innløpsport i den utskjøvne stillingen, hvilket koblingsorgan ytterligere avgrenser en fluidumstrømningsbane mellom ventillegemets kammer og kob-lingsorganets utløpsport; og et ventilorgan for selektiv opprettelse og avbrytelse av fluidumstrømmen mellom ventilleghemets innløpsport og kammer, idet nevnte ventilorgan er montert inne i ventillegemets kammer for bevegelse mellom en første stilling hvor fluidumstrømning mellom ventilegemets innløpsport og kammer hindres og en andre stilling hvor slik fluidumstrømning tillates;karakterisert ved et aktuatororgan, som suksessivt beveger koblingsorganet fra den tilbaketrukne stillingen til den utskjøvne stillingen og nevnte ventilorgan fra den første stillingen til den andre stillingen i en første modus og suksessivt beveger nevnte ventilorgan fra den andre stillingen til den første stillingen og koblingsorganet fra den utskjøvne stillingen til den tilbaketrukne stillingen i en andre modus.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at nevnte aktuatororgan omfatter: første elastiske fjærorgan for samtidig forspenning av koblingsorganet mot den utskjøvne stillingen og nevnte ventilorgan mot nevnte første stilling; fram- og tilbakegående styrespindelorgan bevegelig montert inne i ventillegemet, hvilket spindelorgan har en første anslagsskulder for samvirke med koblingsorganet for å bevege samme fra den utskjøvne til den tilbaketrukne stillingen under spindelorganets bevegelse i en første retning, hvilket spindelorgan dessuten har en andre anslagsskulder for samvirke med nevnte ventilorgan for å bevege samme fra nevnte første stilling til nevnte andre stilling under spindelorganets bevegelse i en andre retning; hvilken første anslagsskulder er anbragt på spindelorganet for å drive koblingsorganet til den tilbaketrukne stillingen etter at nevnte ventilorgan har beveget seg fra den første til den andre, lukkete stillingen under innvirkning av nevnte første elastiske organ; og hvilken andre anslagsskulder er anbragt på spindelorganet for å drive nevnte ventilorgan til den andre stillingen mot forspenningen fra nevnte første elastiske organ etter at koblingsorganet har beveget seg fra den tilbaketrukne til den utskjøvne stillingen.

3. Anordning ifølge krav2,karakterisertved at nevnte første elastiske organ omfatter ei trykkfjær, som forbinder koblingselementet og hylseelementet med hverandre og forspenner koblingselementet og hylseelementet ut fra hverandre.