NO862680L

NO862680L - EKSPLOSJONSKOMPENSATOR.

Info

Publication number: NO862680L
Application number: NO862680A
Authority: NO
Inventors: James Nigel Smetham; Lazaris Lazari
Original assignee: Vetco Ltd C E
Priority date: 1985-07-10
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1987-01-12
Also published as: CN86104635A; DK309486A; EP0212811A1; GB8517488D0; NO862680D0; DK309486D0

Description

Oppfinnelsen vedrører en kompensator for å støtte en eksplosiv deleanordning i et borehull under et brønnhode og for å dempe krefter som oppstår ved eksplosjon av dens eksplosive deleanordning i borehullet. The invention relates to a compensator for supporting an explosive parting device in a borehole below a wellhead and for dampening forces arising from the explosion of its explosive parting device in the borehole.

I oljeindustrien er det vanlig praksis i undersjøisk boringIn the oil industry, underwater drilling is common practice

å fjerne et brønnhode når en brønn er funnet å være tørr eller tømt for utvinnbare olje- og/eller gassreserver. Brønnen plugg-es eller sementeres og alle konstruksjoner over omkring 3 m under slamlinjen fjernes, ofte ved bruk av en eksplosiv deleanordning senket ned i borehullet eller brønnen. Slike eksplosive anordninger er vanligvis effektive, men kan ha ulemper slik som sjokkbølger gjennom vannet, hvilke kan skade inntilliggende strukturer slik som skip i nærheten. to remove a wellhead when a well is found to be dry or depleted of recoverable oil and/or gas reserves. The well is plugged or cemented and all structures above about 3 m below the mudline are removed, often using an explosive splitting device sunk into the borehole or well. Such explosive devices are usually effective, but can have disadvantages such as shock waves through the water, which can damage adjacent structures such as nearby ships.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å søke å dempe denne ulempe. It is therefore an object of the invention to seek to mitigate this disadvantage.

I samsvar med et aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebragtIn accordance with one aspect of the invention there is provided

en kompensator for å støtte en eksplosiv deleanordning i et borehull under et brønnhode og for å dempe krefter som oppstår ved eksplosjon av den eksplosive deleanordning i borehullet, innbefattende to deler montert for relativ langsgående glidebevegelse hvor en av disse har innretninger for å støtte den eksplosive anordning i borehullet, idet arrangementet av de to deler er slik at de sprer eller oppløser oppad rettede krefter som oppstår ved eksplosjon av anordningen i borehullet. Delene kan innbefatte gjennomgående hull hvor hver av disse kan ha en sentral akse som ligger i hovedsak ved en rett vinkel til aksen av den langsgående glidebevegelse. a compensator for supporting an explosive component device in a borehole below a wellhead and for dampening forces arising from explosion of the explosive component device in the borehole, comprising two parts mounted for relative longitudinal sliding movement, one of which has means for supporting the explosive device in the borehole, as the arrangement of the two parts is such that they disperse or dissolve upwardly directed forces that occur when the device explodes in the borehole. The parts may include through holes where each of these may have a central axis which lies essentially at a right angle to the axis of the longitudinal sliding movement.

De to deler kan innbefatte to sylindriske elementer montert den ene i den andre, og det kan være føringsinnretninger som for-binder de to deler for nevnte langsgående glidebevegelse. The two parts may include two cylindrical elements mounted one inside the other, and there may be guide devices which connect the two parts for said longitudinal sliding movement.

Føringsinnretningene kan innbefatte motstående langsgående ut sparinger i den ytre av delene og to motstående fremspringende låsetapper av den innerste av delene, hvor hver tapp passerer gjennom en respektiv tilstøtende utsparing av nevnte motstående langsgående utsparinger. The guide devices may include opposite longitudinal recesses in the outer part of the parts and two opposite projecting locking pins of the innermost part, where each pin passes through a respective adjacent recess of said opposite longitudinal recesses.

Tappene kan hver innbefatte en tilbakeholdende anordning som forhindrer uttak av denne fra de respektive utsparinger. The pins can each include a restraining device which prevents its removal from the respective recesses.

Den tilbakeholdende anordning kan innbefatte en låsering.The restraining device may include a locking ring.

Den indre av de to sylindriske deler kan ha en avsmalnende nese innbefattende nevnte innretninger for å støtte den eksplosive anordning i borehullet. The inner of the two cylindrical parts may have a tapered nose including said means for supporting the explosive device in the borehole.

Den avsmalnende nese kan innbefatte en tverrgående utsparing og motsatt boring for å motta tappinnretninger for å forbinde den eksplosive anordning med kompensatoren. The tapered nose may include a transverse recess and opposite bore to receive pin means for connecting the explosive device to the compensator.

Kompensatoren kan innbefatte innretninger for å sikre innretting av kompensatoren når kompensatoren innsettes i borehullet. The compensator can include devices to ensure alignment of the compensator when the compensator is inserted into the borehole.

Innretningen kan innbefatte en skjærtapp som forløper gjennom d to deler på tvers av aksen av den langsgående bevegelse, hvorved tappen avskjæres ved pålegning av en langsgående skjærkraft. The device can include a shear pin which runs through d two parts across the axis of the longitudinal movement, whereby the pin is cut off by the application of a longitudinal shear force.

I samsvar med et andre aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebragt et eksplosivt delsystem innbefattende en kompensator som definert tidligere, og en eksplosiv anordning støttet ved den ene del. In accordance with a second aspect of the invention, there is provided an explosive subsystem including a compensator as defined earlier, and an explosive device supported by one part.

Systemet kan innbefatte en tetningsenhet mellom denne ene del og den eksplosive anordning. The system may include a sealing unit between this one part and the explosive device.

Det kan være en ytterligere pakningsenhet opphengt fra den eksplosive anordning. There may be a further packing unit suspended from the explosive device.

En kompensator og et eksplosivt delesystem som innehar oppfinnelsen er beskrevet i det etterfølgende, som et eksempel, og med henvisning til de vedlagte tegninger. A compensator and an explosive parts system incorporating the invention are described below, as an example, and with reference to the attached drawings.

Fig. 1 er et sideriss av en første del av kompensatoren i samsvar med oppfinnelsen; Fig. 1 is a side view of a first part of the compensator in accordance with the invention;

fig. 2 er et sideriss av kompensatordelen i fig. 1, fra en 90° fig. 2 is a side view of the compensator part in fig. 1, from a 90°

stilling til risset ifølge fig. 1; position to the drawing according to fig. 1;

fig. 3 er en langsgående snittskisse av kompensatordelen i fig. 1 og 2 tatt langs linjen A-A i fig. 4; fig. 3 is a longitudinal sectional view of the compensator part in fig. 1 and 2 taken along the line A-A in fig. 4;

fig. 4 er et enderiss i retning av pilen "X" i fig. 1; fig. 4 is an end view in the direction of the arrow "X" in fig. 1;

fig. 5 er et sideriss av en andre kompensatordel ifølge oppfinnelsen; fig. 5 is a side view of a second compensator part according to the invention;

fig. 6 er en snittskisse i lengderetningen av kompensatordelen fig. 6 is a sectional view in the longitudinal direction of the compensator part

ifølge fig. 5; according to fig. 5;

fig. 7 viser en splint for bruk med kompensatoren; fig. 7 shows a splint for use with the compensator;

fig. 8 viser skjematisk et sideriss, delvis i snitt,fig. 8 schematically shows a side view, partly in section,

av et eksplosivt delesystem innbefattende en kompensator som vist i fig. 1-7; og of an explosive parts system including a compensator as shown in fig. 1-7; and

fig. 9 er en forstørret skisse av en del av et ytterligere fig. 9 is an enlarged sketch of part of a further

system for eksplosiv deling.explosive fission system.

Det vises til tegningene i hvilke like deler i identifisert ved like henvisningstall hvor det vises (fig. 8)en kompensator 1 for å støtte en eksplosiv deleanordning 2 i et borehull 3 under et brønnhode (ikke vist) og for å dempe krefter som oppstår ved eksplosjon av den eksplosive deleanordning 2 i borehullet. Kompensatoren 1 innbefatter to deler 4 (fig. 1-4) og 5 (fig. Reference is made to the drawings in which like parts are identified by like reference numbers where there is shown (fig. 8) a compensator 1 for supporting an explosive parting device 2 in a borehole 3 under a wellhead (not shown) and for dampening forces arising from explosion of the explosive component device 2 in the borehole. The compensator 1 includes two parts 4 (fig. 1-4) and 5 (fig.

5 og 6) montert for relativ langsgående glidebevegelse.5 and 6) mounted for relative longitudinal sliding movement.

En del 4 har innretninger 6 for støtte den eksplosive anordning 2 i borehullet 3, og minst en av delene (i dette tilfelle begge deler 4 og 5) har innretninger i form av gjenngående hull 7 for å spre sideveis oppad rettede krefter'som oppstår ved eksplosjon av anordningen i borehullet. A part 4 has devices 6 for supporting the explosive device 2 in the borehole 3, and at least one of the parts (in this case both parts 4 and 5) has devices in the form of through-holes 7 to spread laterally upwards directed forces' which arise from explosion of the device in the borehole.

Den ene del 4 er et avlangt element slik som en stav eller et sylindrisk rør, og de gjennomgående hull 7 er arrangert ved 100 mm avstander langs lengden av dette, hvor hullene 7 ved en langsgående posisjon er rettet i en retning 90° til ret-ningen av hullene 7 ved det neste tilstøtende hull, hvor aksene til alle hull 7 er ved 90° til lengdeaksen av delen 4 (hvilken akse sammenfaller med aksen av den langsgående glidebevegelse) . Alle hull 7 forløper således fra den ytre overflate av delen 4 for så å avskjære boringen til delen 4. Delen 4 har også to ytterligere hull 8, større i diameter enn diameteren til hullene 7, hvilke er seter for låsetapper 9 som er opptatt i utsparinger 9' i delen 5, hvilke utsparinger og tapper tilveiebringer innretninger for å sammenknytte de to deler 4 og 5 for langsgående glidbar bevegelse. Delen 5 er et borerør og har også innretninger i form av avstandsplasserte gjennomgående hull 7 for å spre sideveis, oppad rettede krefter som oppstår ved eksplosjon av anordningen 2 i borehullet 3. De gjennomgående hull 7 i delen 5 er anordnet ved 150 mm avstander i lengderetningen av delen 5, hvor hullene 7 i ett nivå også er forskjøvet ved 90° med hensyn til hullene 7 ved det neste tilstøtende nivå. Aksene til alle hull 7 er således rettet mot lengdeaksen av delen 5, og hullene 7 forløper alle fra den ytre overflate av delen for å avskjære boringen i denne. Begge deler 4 og 5 har hull 10 (fig. 5 og 6) hvilke når kompensatoren 1 først monteres med delen 4 inne i delen 5 er innrettet og gjennom hvilke en skjærtapp 11 innfestes og holdes med en splint 12 (fig. 7). One part 4 is an elongated element such as a rod or a cylindrical tube, and the through holes 7 are arranged at 100 mm intervals along the length thereof, where the holes 7 in a longitudinal position are directed in a direction 90° to the right- ning of the holes 7 at the next adjacent hole, where the axes of all holes 7 are at 90° to the longitudinal axis of the part 4 (which axis coincides with the axis of the longitudinal sliding movement). All holes 7 thus extend from the outer surface of the part 4 to cut off the bore of the part 4. The part 4 also has two further holes 8, larger in diameter than the diameter of the holes 7, which are seats for locking pins 9 which are occupied in recesses 9' in part 5, which recesses and pins provide means for connecting the two parts 4 and 5 for longitudinal sliding movement. The part 5 is a drill pipe and also has devices in the form of spaced through holes 7 to spread sideways, upwardly directed forces that arise from the explosion of the device 2 in the borehole 3. The through holes 7 in the part 5 are arranged at 150 mm distances in the longitudinal direction of part 5, where the holes 7 of one level are also offset by 90° with respect to the holes 7 of the next adjacent level. The axes of all holes 7 are thus directed towards the longitudinal axis of the part 5, and the holes 7 all extend from the outer surface of the part to intercept the bore in it. Both parts 4 and 5 have holes 10 (fig. 5 and 6) which, when the compensator 1 is first assembled with part 4 inside part 5, are aligned and through which a shear pin 11 is attached and held with a cotter pin 12 (fig. 7).

Delen 4 har en avsmalnende (konisk avkortet) nese 13 innbefattende en del av innretningen 6 ved hvilke den er forbundet gjennom en leddforbindelse innbefattende en forbindelsestapp 14 og låsering (ikke vist) med en første (øvre under bruk og når sett i fig. 8) pakning 15, hvilke i sin tur støtter, via en leddforbindelse, den eksplosive delanordning 2 i form av en eksplosiv ladning. Ladningen 2 i sin tur støtter en andre (nedre under bruk og når sett i fig. 8) pakning 16. The part 4 has a tapered (conically truncated) nose 13 including a part of the device 6 by which it is connected through a joint connection including a connecting pin 14 and locking ring (not shown) with a first (upper in use and when seen in Fig. 8) packing 15, which in turn supports, via a joint connection, the explosive component 2 in the form of an explosive charge. The charge 2 in turn supports a second (lower during use and when seen in Fig. 8) gasket 16.

Under bruk for å dele et undersjøisk brønnhode, monteres system et ifølge fig. 8 som vist og settes i borehullet under brønnhod-et, hvor pakningene 15 og 16 tilveiebringer en føring da de pass-er i borehullet 3 med en glidepasning. Skjærtappen 11 sikrer korrekt innretting av kompensatoren 1 når den lander på brønn-hodet, og avskjæres om systemet ble ukorrekt innrettet for slik å forhindre skade på kompensatoren og brønnhodet. When used to divide a subsea wellhead, a system is mounted according to fig. 8 as shown and is placed in the borehole under the wellhead, where the gaskets 15 and 16 provide a guide as they fit in the borehole 3 with a sliding fit. The cutting pin 11 ensures correct alignment of the compensator 1 when it lands on the wellhead, and is cut off if the system was incorrectly aligned in order to prevent damage to the compensator and the wellhead.

Når systemet er under sjøen er kompensatoren 1 full av vann ogWhen the system is underwater, the compensator 1 is full of water and

i borehullet. Når den eksplosive anordning 2 detoneres, idet vann praktisk talt er ukomprimerbart, vil sjokkbølger vanligvis overføres gjennom dette opp borehullet 3 med mulig ødeleggelse av kompensatoren 1 og skade på brønnhodet og overflate- eller delvis nedsenkbare fartøyer over eller i nærheten av eksplosjonen. Imidlertid vil kompensatoren 1 som innehar den her beskrev-ne oppfinnelse hindre denne destruktive kraft ved avskjæring av skjærtappen 11 for slik å tillate den indre del 4 av kompensatoren å ri opp innenfor den ytre del 5 i relativ langsgående glidebevegelse. in the borehole. When the explosive device 2 is detonated, since water is practically incompressible, shock waves will usually be transmitted through this up the borehole 3 with possible destruction of the compensator 1 and damage to the wellhead and surface or partially submersible vessels above or near the explosion. However, the compensator 1 which incorporates the invention described here will prevent this destructive force by cutting off the shear pin 11 so as to allow the inner part 4 of the compensator to ride up within the outer part 5 in a relative longitudinal sliding movement.

Først, i hvilestilling, ligger de indre del 4 ved bunnen av den hule ytre del og er i sammentrykt tilstand. Når den eksplosive ladning 2 detoneres, forløper sjokkbølgene i lengderetningen innvendig av delen 4 og bringer den under strekk snarere enn sammen-trykning, og stekkspenningene starter den å bevege seg hurtig oppad i den ytre del 5. Dersom den var massiv med denne del, ville kreftene bli overført opp borerøret til overflaten med mulig katastrofale destruktive resultater. Imidlertid er den ikke massiv med røret og kan løpe fritt oppad i dette, og føres ved tapper 9 i utsparinger 9'. Sjokkbølgene som er fremkalt i delen 4, bringer den i bevegelse og under strekk, og hurtig an-kommer ved sin øvre plane flate. Siden delen 4 ikke er fast med delen 5, kan disse bølger ikke overføres oppad. De reflekteres således innvendig og passerer tilbake ned delen 4 til dens nedre ende. Således reverseres dens dreieretning og den beveger seg tilbake hurtig mot sjøbunnen. Når sjokkbølgene når den nedre ende, er det igjen ingen steder for disse å gå, slik at de reflekteres innvendig igjen tilbake mot den øvre flate og delen 4 reverserer sin bevegelse synkront med denne og dermed starter å bevege oppad. Reversering av bevegelsen igjen oppstår som beskrevet for den første oppad bevegelse, med det nettoresultat at de eksplosive krefter som frigjøres i systemet oppløses på ikke destruktiv måte ved svingning av delen 4 i delen 5, som vist ved pilene "X" i fig. 9. Hele systemet innbefattende in-stallasjoner ved ryggen eller fartøyet ved overflaten blir således beskyttet. First, in the rest position, the inner part 4 lies at the bottom of the hollow outer part and is in a compressed state. When the explosive charge 2 is detonated, the shock waves travel longitudinally inside the part 4 and bring it under tension rather than compression, and the cutting stresses start it moving rapidly upwards in the outer part 5. If it was massive with this part, it would the forces are transferred up the drill pipe to the surface with potentially catastrophic destructive results. However, it is not solid with the pipe and can run freely upwards in this, and is guided by studs 9 in recesses 9'. The shock waves generated in section 4 bring it into motion and under tension, and quickly arrive at its upper flat surface. Since part 4 is not fixed with part 5, these waves cannot be transmitted upwards. They are thus reflected internally and pass back down the part 4 to its lower end. Thus, its direction of rotation is reversed and it moves back quickly towards the seabed. When the shock waves reach the lower end, there is again nowhere for them to go, so that they are reflected internally back towards the upper surface and part 4 reverses its movement synchronously with this and thus starts to move upwards. Reversal of the movement again occurs as described for the first upward movement, with the net result that the explosive forces released in the system are dissolved in a non-destructive manner by swinging the part 4 in the part 5, as shown by the arrows "X" in fig. 9. The entire system including installations at the back or the vessel at the surface is thus protected.

Systemet vist i fig. 9 er likt med det vist i fig. 8, og virker på eksakt den samme måte for å spre eller oppløse de eksplosive krefter ved osciilering av delen 4. Delen 4 i denne utførelse er imidlertid forbundet til den øvre pakning 3 ved et ytterligere avlangt element eller rør 18 hvilke ødelegges når den eksplosive ladning 2 detoneres. Dette "frakopler" systemet og sett-er delen 4 i bevegelse som beskrevet med hensyn til utførelsen i fig. 8 . The system shown in fig. 9 is similar to that shown in fig. 8, and acts in exactly the same way to disperse or dissolve the explosive forces by oscillating the part 4. The part 4 in this embodiment, however, is connected to the upper packing 3 by a further elongated element or pipe 18 which is destroyed when the explosive charge 2 is detonated. This "disconnects" the system and the part 4 is set in motion as described with regard to the embodiment in fig. 8 .

Det skal forstås at mesteparten av spenningskreftene reflekteres innvendig, men noen overføres til vannet. Etter hvert som delen 4 beveger seg klemmes vannet i delen 5 ut gjennom hullene 7 og utsparingene 9', sideveis av kompensatoren 1 og således av systemet slik at det ikke er noen oppad overføring av oppad rettede eksplosive krefter. Disse krefter spres sideveis som vist ved piler "Y" i fig. 9. Stigningen av den indre del 4 i forhold til den langsgående glidebevegelse med hensyn til den ytre del 5 demper også effektivt eksplosjonen. Dette tilveiebringer også for opprettholdelse av den strukturelle integritet av selve kompensatoren 1, med andre ord den blir i seg selv ikke ødelagt ved eksplosjonen. It should be understood that most of the tension forces are reflected internally, but some are transferred to the water. As the part 4 moves, the water in the part 5 is squeezed out through the holes 7 and the recesses 9', laterally by the compensator 1 and thus by the system so that there is no upward transfer of upwardly directed explosive forces. These forces are spread laterally as shown by arrows "Y" in fig. 9. The rise of the inner part 4 relative to the longitudinal sliding movement with respect to the outer part 5 also effectively dampens the explosion. This also provides for maintaining the structural integrity of the compensator 1 itself, in other words it is not itself destroyed by the explosion.

Claims

1. Compensator for supporting an explosive component device in a borehole below a wellhead and for dampening forces arising from the explosion of the explosive component device in the borehole, characterized by two parts (4,5) mounted for relative longitudinal sliding movement at a device (4) which has devices for supporting the explosive device (2) in the borehole, and that the two parts (4,5) are arranged to spread or dissolve upward forces that arise from the explosion of the device (2) in the borehole .

2. Compensator according to claim 1, characterized by through holes (7) where each has a central axis which lies essentially at right angles to the axis of the linear sliding movement.

3. Compensator according to claim 1 or 2, characterized by the two parts (4,5) including two cylindrical elements mounted one inside the other, and by guide devices (9,9') which connect the two parts (4,5 ) for said longitudinal sliding movement.

4. Compensator according to claim 3, characterized by the feeding devices including opposite longitudinal recesses (9') in the outer (5) of the parts (4,5) and by two opposite protruding locking pins (9) of the inner (4) of the parts (4) ,5) and that each pin (7) passes through a respective associated recess (9') of the opposite longitudinal recesses.

5. Compensator according to one or more of claims 2-4, characterized in that the inner (4) of the two cylindrical parts (4,5) have a tapered nose (13) including devices for supporting the explosive device (2) in the borehole.

6. Compensator according to claim 5, characterized in that the tapered nose includes a transverse recess and opposite bore to receive pin devices (14) for connecting the explosive device (2) to the compensator (1).

7. Compensator according to one or more of the preceding claims, characterized by devices (11) to ensure alignment of the compensator when it is inserted into the borehole.

8. Compensator according to claim 7, characterized by alignment devices (11) including a shear pin which extends through the two parts (4,5) across the axis of the longitudinal movement, whereby the pin cuts off (11) when a longitudinal shear force is applied .

9. Explosive parts system characterized by a compensator according to one or more of the preceding claims, and an explosive device (2) supported by the one part (4).

10. Explosive parts system according to claim 9, characterized by a packing unit (15) between the one part (4) and the explosive device (2).

11. Explosive parts system according to claim 10, characterized by a further packing unit (16) suspended from the explosive device (2).