NO861887L

NO861887L - UNDERWATER BRIDGE EQUIPMENT.

Info

Publication number: NO861887L
Application number: NO861887A
Authority: NO
Inventors: Peter John Doyle; Anthony Frank Pipe
Original assignee: Britoil Plc
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1986-07-04
Also published as: FI861984A; GB2166775B; FI861984A0; BR8506922A; AU4951085A; WO1986001852A1; GB8422975D0; EP0192768A1; GB2166775A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår undervannsbrønnhodeutstyr og nærmere bestemt et nytt tre. The present invention relates to underwater wellhead equipment and, more specifically, a new tree.

Ved konvensjonelle brønnhoder er produksjonsopphenget anbrakt i brønnhodedelen, på hvilken treet er montert. Denne anordningen har et utall praktiske ulemper: størrelsen på ventilene i treet er bestemt av størrelsen på produksjonsrøret og produksjonsopphenget, og tilgangen til elektriske og hydrauliske koplinger for utstyret nede i borehullet er vanskelig. In the case of conventional wellheads, the production suspension is placed in the wellhead part, on which the tree is mounted. This arrangement has a number of practical disadvantages: the size of the valves in the tree is determined by the size of the production pipe and the production suspension, and access to electrical and hydraulic connections for the equipment downhole is difficult.

Det er et krav for et brønnhode og tresystem, hvilket krav tillater gjennomgående-trerørproduksjonsdrift. There is a requirement for a wellhead and tree system, which requirement allows through-tree pipe production operations.

Et tresystem fremstilt av "National Supply" består av en øvre del i produksjonsutstyret, en brønnhodekopler og en hovedtredel. Den øvre delen bærer brønnhodetkoplingen, produksjonsopphenglosseprofilen og produksjonsopphengnedlossingssystemet. Den er forsynt med en port for sikkerhetsventilstyreledning nede i borehullet og med en ringrom-forbindelse for sideinngang. Den tillater uhindret passasje for produk-sjonsrør nede i borehullet og tilknyttet utstyr. Treventiler er anbrakt over produksjonsopphenget. A tree system manufactured by "National Supply" consists of an upper part in the production equipment, a wellhead coupler and a main tree part. The upper part carries the wellhead coupling, the production suspension profile and the production suspension unloading system. It is provided with a port for safety valve control line down the borehole and with an annulus connection for side entry. It allows unhindered passage for production pipes down the borehole and associated equipment. Wooden valves are placed above the production suspension.

Dette systemet har flere ulemper. Ventildrivinnretningene er store, tetningsoverflatene i treet er utstått for ødeleggelse i løpet av installeringen av produksjonsrøret, systemet gir i og for seg ikke lett tilgang til vertikalringrommet eller til dobbelstrenganordninger, anbringelsen av ekstra utstyr nede i borehullet er ikke lett sørget for, der er kun et begrenset mellomrom ved grenseflaten mellom produksjonsopphenget og treet, som hindrer anbringelse av tilkoplingsutstyr nede i borehullet, slik som kontakter for elektriske instrumenter, det er risiko for forurensning av sikkerhetsventilstyreledningene nede i borehullet, høye punktbelastnin-ger kan oppstå ved tre/produksjonsopphengets grensesnitt. This system has several disadvantages. The valve actuators are large, the sealing surfaces in the tree have suffered destruction during the installation of the production pipe, the system does not in itself provide easy access to the vertical annulus or to double string devices, the placement of additional equipment downhole is not easily provided for, there is only a limited space at the interface between the production suspension and the tree, which prevents the placement of connection equipment down the borehole, such as contacts for electrical instruments, there is a risk of contamination of the safety valve control lines down the borehole, high point loads can occur at the tree/production suspension interface.

"Hydril"-klargjøringsavledningen har en avlederventil over produksjonsopphenget, som kan bli innstilt til å avlede strømmen i sideretningen gjennom hovedventilene eller alternativt kan tillate vertikal tilgang rett gjennom. Avlederventilen inneholder en innsats som kan bli fjernet for å The "Hydril" preparation diverter has a diverter valve above the production suspension, which can be set to divert flow laterally through the main valves or alternatively can allow vertical access straight through. The diverter valve contains an insert that can be removed to

tilveiebringe en større diameter på vertikaltilgangen slik at produksjonsopphenget, produksjonsrøret og pakkeren kan bli kjørt gjennom ventilen. Med dette systemet kan ventiler og drivinnretninger av konvensjonell størrelse bli anvendt og ventilene kan være i ett med tredelen. Den relativt kompliserte avledningsventilanordningen krever i det minste spesielle tetninger ved produksjonsopphenget og kuleventilgrensesnitt, og tetnings flate r og tetninger kan være tilbøyelig til å ødelegges i løpet av installeringen eller ved bearbeidingsoperasjoner, dersom kuleventilen ikke riktig er innjustert. På grunn av det begrensede rommet og bevegelsen til kuleventilen, er det ikke enkelt å anbringe hydrauliske og elektriske forbindelser for utstyr nede i borehullet ved grensesnittet mellom treet og produksjonsopphenget. provide a larger diameter vertical access so that the production suspension, production pipe and packer can be run through the valve. With this system, valves and actuators of conventional size can be used and the valves can be integrated with the wooden part. At the very least, the relatively complicated diverter valve assembly requires special seals at the production suspension and ball valve interface, and sealing surfaces and seals may be prone to damage during installation or machining operations if the ball valve is not properly adjusted. Because of the limited space and movement of the ball valve, it is not easy to place hydraulic and electrical connections for equipment downhole at the interface between the tree and the production suspension.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning ved hvilken det er tilveiebrakt gjennomgående vertikal tilgang med full diameter og elektrisk og hydraulisk forbindelse for utstyr nede i borehullet kan lett bli sørget for ved enkel og pålitelig konstruksjon. An object of the present invention is to provide a device whereby full diameter through vertical access is provided and electrical and hydraulic connection for downhole equipment can easily be provided by simple and reliable construction.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er produksjonsopphenget anbrakt i tredelen. Tilgang til produksjonsrøret er i sideretningen gjennom passa-sjer i produksjonsopphenget og tredelen. Produksjonsopphenget kan også være forsynt med vertikal tilgang til produksjonsrøret ved "in-line". Den øvre enden av produksjonsopphenget er fortrinnsvis ved eller nær en øvre overflate til tredelen som sørger for et lett tilgjengelig grensesnitt for forbindelse av forskjellig art. According to the present invention, the production suspension is placed in the wooden part. Access to the production pipe is in the lateral direction through passages in the production suspension and the wooden part. The production suspension can also be provided with vertical access to the production pipe by "in-line". The upper end of the production suspension is preferably at or near an upper surface of the wooden part which provides an easily accessible interface for connection of various kinds.

Foreliggende oppfinnelse skal beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom et brønnhodet og treenhet som The present invention shall be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a vertical section through a wellhead and wooden unit which

utgjør foreliggende oppfinnelse.constitute the present invention.

Fig. 2 viser i forstørret målestokk en mulig produksjonsopphengning av Fig. 2 shows on an enlarged scale a possible production suspension of

multistrengtypen.the multistring type.

Fig. 1 viser et konvensjonelt brønnhode 1 og et konvensjonelt foringsrør 2. Et produksjonsoppheng 5 er anbrakt på en lastebærerskulder 6 i tredelen, slik at produksjonsopphenget er anbrakt i den øvre delen av tredelen. Fig. 1 shows a conventional wellhead 1 and a conventional casing pipe 2. A production suspension 5 is placed on a load carrier shoulder 6 in the wooden part, so that the production suspension is placed in the upper part of the wooden part.

Produksjonsopphenget har en manifolddel med porter i tverrsnitt, hvilken toppdel danner en del av produksjonsopphengdelen, som igjen er i ett med produksjonsrøret 7 nede i borehullet. Det er forsynt med en hovedtetning 8 for å tette den i det sylindriske setet ved hvilken den er anbrakt i tredelen. The production suspension has a manifold part with ports in cross-section, which top part forms part of the production suspension part, which in turn is in one with the production pipe 7 down in the borehole. It is provided with a main seal 8 to seal it in the cylindrical seat by which it is placed in the wooden part.

Produksjonsopphenget har en aksial gjennomgående passasje 9 av samme diameter som produksjonsrøret. I den nedre delen av produksjonsopphenget, mellom øvre og nedre hovedtetning 8, kommuniserer passasjen 9 med sideporter 10 som igjen kommuniserer med utløpsportene 11 i tredelen. Boringen 9 er normalt lukket over portene 10 ved hjelp av en kroneplugg 12. Ved normal drift blir produsert eller injisert fluid avledet 90° gjennom utløpsportene 11 inn i tredelen. Den nødvendige tetningen 8 for å isolere portene er installert med produksjonsopphengenheten. The production suspension has an axial through passage 9 of the same diameter as the production pipe. In the lower part of the production suspension, between the upper and lower main seal 8, the passage 9 communicates with side ports 10 which in turn communicate with the outlet ports 11 in the wooden part. The bore 9 is normally closed over the ports 10 by means of a crown plug 12. In normal operation, produced or injected fluid is diverted 90° through the outlet ports 11 into the wooden part. The necessary seal 8 to isolate the ports is installed with the production suspension assembly.

Produksjonsopphenget og tredelen er forsynt med en produksjons-opphengorientert kam- og slissanordning 13. For en enkelt streng-installasjon kan et ikke-orienterende system bli anvendt for å installere produksjonsrørenheten i tredelen. For multistrengbruk er en orienterings-mekanisme naturligvis vesentlig. The production hanger and the tree member are provided with a production hanger oriented cam and slot device 13. For a single string installation, a non-orienting system can be used to install the production tubing assembly in the tree member. For multi-string use, an orientation mechanism is of course essential.

Tredelen sørger for lastopplagringssete 6, nedlåsningssystemet 24 og tilpassende tetningsflater for produksjonsopphenget og er forsynt med flytporter og produksjonsvinge- og overgangsventiler som nødvendig. Fig. 1 viser hovedventilene 14 og ringromovergangsventilen 15 som sørger for kommunikasjon med brønnringrommet og vertikale eller horisontale drivanordninger 25. Tredelen kan være konstruert for å tillate vertikal montering av ventilene, drivinnretningene og strømningsledningsfor-bindelsene for derved å forenkle undersjøiske installasjoner og fjerning av slike komponenter. The wooden part provides the cargo storage seat 6, the lock-down system 24 and conforming sealing surfaces for the production suspension and is provided with flow gates and production vane and transfer valves as necessary. Fig. 1 shows the main valves 14 and the annulus transition valve 15 which provide communication with the well annulus and vertical or horizontal drive devices 25. The wooden part can be designed to allow vertical mounting of the valves, drive devices and flowline connections to thereby simplify subsea installations and removal of such components .

Den nedre halvdelen av tredelen er konstruert for å passe med brønn-hodet, mens toppen av tredelen er forsynt med primærtrekappen 16 eller 1 løpet av brønnoverhalingen med sikkerhetsventil for utblåsning og hovedstigerørsystem. The lower half of the wooden part is designed to fit with the well head, while the top of the wooden part is provided with the primary wooden cover 16 or 1 during the well overhaul with safety valve for blowout and main riser system.

Monteringen av ventilene i tredelen sørger for beskyttelse med ødeleggelse utenfra. Det er ikke nødvendig for noen konvensjonell separat treinnsats og det er ikke nødvendig å anvende store ventiler eller drivanordninger uten hensyn til foringsrørstørrelsen eller produksjonsopphengets ytre diameter. Konvensjonelle tretommsventiler kan f.eks. bli anvendt. The installation of the valves in the wooden part ensures protection against destruction from the outside. There is no need for any conventional separate tree insert and there is no need to use large valves or actuators regardless of casing size or production hanger outer diameter. Conventional three-inch valves can e.g. be applied.

Tredekslet er spaltet i to seksjoner, ulikt konvensjonelle anordninger. Hoved- eller primærseksjonen 16 grenser opp mot tredelen 3 og sørger for en sekundærbelastning og trykkoppdemning av produksjonsopphenget. Når produksjonsrørfjerning er nødvendig blir primærdekslet fjernet og erstattet med sikkerhetsventilen mot utblåsning og stigerørenheten. Sekundærtre-dekslet 17, som er montert på og danner en del av primærtredekslet gir en mindre tilgang og monteringsdel for et lite wirelinjesikkerhets-ventilsystem for utblåsning, som således forenkler kravene for generell wireoverhaling og inntreden på nytt. En toppventil 18 montert i primær - dekselseksjonen sikrer ytterligere sikkerhet i løpet av wireoperasjonen og sekundærtredekselfjerningen. Dette blir understøttet av kronepluggen 12 i toppinngangsdelen til produksjonsopphengets manifolddel. The wooden cover is split into two sections, unlike conventional devices. The main or primary section 16 adjoins the wooden part 3 and ensures a secondary load and pressure containment of the production suspension. When production pipe removal is required, the primary cover is removed and replaced with the blowout safety valve and riser assembly. The secondary tree cover 17, which is mounted on and forms part of the primary tree cover provides a smaller access and mounting part for a small wire line safety valve system for blowout, thus simplifying the requirements for general wire overhaul and re-entry. A top valve 18 mounted in the primary cover section ensures additional safety during the wire operation and secondary tree cover removal. This is supported by the crown plug 12 in the top entry part of the production suspension's manifold part.

Den øvre enden av produksjonsopphenget er svært tett opptil toppen av tredelen, hvor den danner en grenseflate med primærtredekslet 16. Ved denne grenseflaten er elektriske tilkoplinger 19 og hydrauliske tilkoplinger 20 anordnet. Dette gir en forbedret omgivelse for tilkoplinger for instrumenter og elektriske pumper nede i hullet og en bedre tilgang til slike tilkoplinger for å tillate dykking, fjernstyrte undervannsfarkoster eller selvinnrettende koplinger å bli foretatt etter at tredelen har blitt installert. The upper end of the production suspension is very close to the top of the wooden part, where it forms an interface with the primary cover 16. At this interface, electrical connections 19 and hydraulic connections 20 are arranged. This provides an improved environment for downhole instrument and electrical pump connections and better access to such connections to allow diving, remotely operated underwater vehicles or self-aligning connections to be made after the tree has been installed.

En analog konstruksjon kan bli anvendt for multistrenginstallasjon. Flg. 2 viser ved hjelp av et eksempel et produksjonsoppheng 5a med primære og sekundære tetninger 8 og tilliggende deler til tredelen 3a og primærtredekslet 16a for en installasjon som innbefatter to produksjonsstrenger 21 så vel som elektriske instrumentkabler og ledninger 22 og hydrauliske ledninger 23 til en pumpe nede i borehullet. An analogous construction can be used for multi-string installation. Follow 2 shows by way of example a production suspension 5a with primary and secondary seals 8 and additional parts to the wooden part 3a and the primary wooden cover 16a for an installation that includes two production strings 21 as well as electric instrument cables and lines 22 and hydraulic lines 23 to a pump down in the borehole.

Den foreslåtte konfigurasjonen er ideell for enkel og dobbel gruppe-boringsanvendelser. Den kan også bli modifisert for bruk med TFL-systemer og toppinngangsfluidforbindelsessystemer, slik som kan være nødvendig ved en malplattform/manifold. The proposed configuration is ideal for single and dual group drilling applications. It can also be modified for use with TFL systems and top inlet fluid connection systems, as may be required at a template platform/manifold.

Da treet tillater et høyt nivå med funksjoner ved produksjonsopphengets grensesnitt, kunne fordelene med multisoneproduksjon, kunstig heving og forbedrede instumenteringstilpasning bli anvendt for plattformbaserte branner. As the tree allows a high level of functionality at the production suspension interface, the advantages of multi-zone production, artificial elevation and improved instrumentation adaptation could be applied to platform-based fires.

Det foreslåtte treet oppfyller to funksjoner nødvendig for økonomisk og effektiv undersjøisk oljeproduksjon. Disse funksjonene er: Muligheten til å fjerne produksjonssystem nede i borehullet og dets komponenter uten å forstyrre treet og dets tilknyttede grense-forbindelser. The proposed tree fulfills two functions necessary for economical and efficient subsea oil production. These functions are: The possibility to remove the production system down the borehole and its components without disturbing the tree and its associated boundary connections.

Mulighet for å tilpasse produksjonsrørenhetene for multisoneproduksjon og pumpeservice (TFL) pluss utstyr nede i borehullet, slik som gassløfteventiler, kunstige løftepumper og elektronisk instrumentering. Ability to customize the production tubing assemblies for multi-zone production and pump service (TFL) plus downhole equipment such as gas lift valves, artificial lift pumps and electronic instrumentation.

Jo mere kompleks systemet nede i borehullet blir, jo mer sannsynlig er det at service vil bli nødvendig. Muligheten til å fjerne og servicebetjene utstyret hurtig og lett er derfor vesentlig. Den foreslåtte konfigurasjonen dekker disse trekkene. The more complex the downhole system becomes, the more likely it is that service will be required. The ability to remove and service the equipment quickly and easily is therefore essential. The proposed configuration covers these features.

En sammenfatning av trekkene ved den foreslåtte konstruksjonen er som følgende: Sikker uttrekning av produksjonsrøret og produksjonsopphenget tillates uten fjerning av treet, som således tillater at kompliserte utstyr for anbringelse nede i borehullet, som krever regelmessig vedlikehold, kan bli anvendt. A summary of the features of the proposed construction is as follows: Safe extraction of the production pipe and the production suspension is allowed without removing the tree, which thus allows complicated equipment for placement down the borehole, which requires regular maintenance, to be used.

Tillater at enhver treventilstørrelse kan bli anvendt uten hensyn til Allows any three valve size to be used regardless of

produksjonsrøret og foringsstørrelsen.the production pipe and casing size.

Når treventilen ikke styrer størrelsen på produksjonsopphenget kan dens størrelse bli øket for å tilpasse ethvert antall rørstrenger nede i borehullet. Arealet nødvendig for å montere elektriske og hydrauliske koplinger for utstyret nede i borehullet kan likeledes være anordnet. When the tree valve does not control the size of the production suspension, its size can be increased to accommodate any number of pipe strings downhole. The area required to mount electrical and hydraulic connections for the equipment down in the borehole can also be arranged.

Det gis god tilgang til monteringsgrenseflaten med forbindelser for Good access is provided to the mounting interface with connections for

elektrisk, hydraulisk instrumentering og service nede i borehullet. electrical, hydraulic instrumentation and downhole service.

Tillater bruk av en standard sikringsventil for utblåsning og stige-rørs enheter. Allows the use of a standard relief valve for blow-off and riser units.

Tillater orientering av produksjonsrøret.Allows orientation of the production pipe.

Gir en lav treprofil.Provides a low wood profile.

Tillater vertikal anbringelse av ventiler og tilkoplinger for å hjelpe Allows vertical placement of valves and connections to assist

til ved undersjøisk inntrengning, installasjon eller fjerning.for underwater penetration, installation or removal.

Tillater sikker fråkopling av tredekslet.Allows safe disconnection of the wooden cover.

Kan bli konfigurert for bruk som et enkelt tre eller som en hel Can be configured for use as a single tree or as a whole

installasjon på et malplattform/manifoldsystem.installation on a template platform/manifold system.

Kan bli tilpasset for plattformbruk.Can be adapted for platform use.

Vertikal tilgang til ringrommet er også naturligvis mulig.Vertical access to the annulus is naturally also possible.

Når tredekslet er delt i to seksjoner, er bruk av en liten wire-sikkerhetsventil for utblåsning mulig på grunn av at det således eliminerer kravet om tungt utstyr for rutineoverflatefartøyunder-søkelser. When the wooden cover is divided into two sections, the use of a small wire safety valve for blowout is possible because it thus eliminates the requirement for heavy equipment for routine surface vessel surveys.

Claims

1. Wellhead, characterized in that it includes a wooden part, a well production suspension placed in the wooden part and at least one side passage in the wooden part and in the production suspension that gives access to the production pipe.

2. Wellhead according to claim 1, characterized in that the production suspension provides direct "in-line" vertical access to the production pipe.

3. Wellhead according to claim 1 or 2, characterized in that the upper end of the production suspension is at or adjacent to an upper surface of the wooden part.

4. Wellhead according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the production suspension is provided with peripheral seals above and below the side access passage or passages.

5. Wellhead according to any one of the preceding claims, characterized in that the flow control valves for production or injection of fluid are arranged in the wooden part.

6. Wellhead according to any one of the preceding claims with a wooden cover, characterized in that the cover includes two parts of which a primary part adjoins the wooden part and provides damming for the production suspension and a secondary part mounted on the primary part and adapted to provide wire access.

7. Wellhead according to claim 6, characterized by electrical and/or hydraulic connections at the interface between the primary part of the cover and the upper end surface of the pipe suspension.

8. Wellhead essentially as described here with reference to fig. 1 or fig. 2 to accompanying drawings.