NO863237L - Laasemekanisme for broennhodekopling. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en låseanordning for låsing av ei brønnhodekobling til et brønnhode.

En vanlig undervannsbrønn har et brønnhodelegeme som holdes av en bærer på havbunnen. Brønnhodelegemet er et rørformet organ med utvendige spor. Ved en produksjonsbrønn blir foringsrør og borerør senket ned i brønnhodelegemet.

Ei brønnhodekobling er festet til toppen av brønnhodelegemet. Brønnhodekoblinga har gripeorganer som hvert er forsynt med spor, og som kan rage inn i og gripe inn i sporene på brønnhodelegemet. En aktivatorring beveger gripeorganene innover når den beveges nedover. Stenger festet til aktivatorringen trekker seg oppover. Hydrauliske sylindre er festet til toppen av stengene for å bevege aktivatorringen opp og ned. Dersom brønnhodekoblinga skal fjernes, aktiveres sylindrene slik at de trekker aktivatorringen oppover.

En ulempe ved dette systemet er at de hydrauliske sylindrene henger sammen med koblinga og derfor må være over lenger tid på havbunnen. Dette kan føre til at sylindertetningene svekkes og setter sylindrene ut av drift.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en forbedret låseanordning av det angitte slaget.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved å utforme låseanordningen i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt ved underkravene.

I samsvar med oppfinnelsen strekker stengene som er festet til aktivatorringen seg oppover gjennom ei plate plassert i utstyret på havbunnen. Et set teverktøy, såsom ei overhalingskobling. bærer hydrauliske sylindre med toveis bevegelse. Et låseorgan er festet på stempelstanga for å gripe de oppragende stengene. Det finnes også en mekanisme båret av utstyret på havbunnen, som gjør det mulig å trykke stengene nedover, slik at gripeorganene føres i inngrep med brønnhodelegemet, og som hindrer stengene i bevegelse oppover. Dette tillater at setteverktøyet og de hydrauliske sylindrene tas opp til overflata mens brønnhodekoblinga forblir i inngrep med brønnhodelegemet. Låseorganet og mekanismen som holder nede omfatter også en frigjøringsmekansime for å frigjøre stengene slik at de kan beveges oppover ved fjerning av koblinga.

Oppfinnelsen er nedenfor beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. la-c viser vertikalsnitt gjennom den øvre, midtre og nedre del av en låseanordning utformet i samsvar med oppfinnelsen, idet de høyre halvdeler av fig. la og lb er vist i frigjort stilling, mens den venstre halvdelen er vist i låsestilling, men fig. 2 viser skjematisk et vertikalsnitt gjennom ei kobling med et verktøy påsatt og med en låsemekanisme utformet i samsvar med oppfinnelsen. I fig. 2 er enkelte deler utelatt for å gjøre beskrivelsen enklere. Hovedelementene omfatter et brønnhodelegemet 11 som rager opp av havbunnen (ikke vist) og er forsynt med utvendige spor 13. Ei brønnhodekobling er utformet for fastgjøring på brønnhodelegemet 11. Koblinga 15 har en dekseldel 17 som passer over legemet 11. Koblinga 15 har en aktivatorring 19 som er forbundet med ei rekke oppragende stenger 21. Når stengene 21 føres nedover beveger de aktivatorringen 19 ned slik at denne skyver inn ei rekke gripeorganer 22. Gripeorganene 22 har innvendige spor for å gripe inn i sporene 13 slik at koblinga 15 låses til legemet 11. Koblinga av brønnhodelegemet 11 omfatter også ei ventilblokk 23 som er festet på toppen av koblinga 15 og ei hylse 25 festet på toppen av blokka 23.

Ventilblokka 23 har åpninger (ikke vist) for tilkobling av forskjellige ventiler. Hylsa 25 har, på tilsvarende måte som legemet 11, utvendige spor 27. Sporene gjør det mulig å senke ned koblinger fra overflata og feste dem til hylsa. Ved utførelsesformen i fig. 2 er et overhalingsutstyr 29 festet til hylsa 25. Utstyret 29 kan være festet til en stigerørsstreng (ikke vist) som går opp til et fartøy på overflata. Utstyret 29 har ei rekke gripeorgan 31 som kan beveges innover med en aktivatorring 33, til inngrep med sporene 27. Bevegelse oppover av aktivatorringen 33 frigjør gripeorganet 31 slik at utstyret 29 kan tas bort. Aktivatorringen 33 beveges opp og ned av ei stempelstang 35 som er en del av en hydraulisk sylinder (ikke vist) festet til overhalingsutstyret 29.

Ei ringformet plate 37 er festet til hylsa 25 og plassert under overhalingsutstyret 29.

Stengene 21 strekker seg opp fra koblinga 15 gjennom hull i plata 37. Den øvre enden av stengene 21 strekker seg noen få cm. over, med et spor 39 ved enden.

Koblinga 29 har et låseorgan 41 som kan gripe inn i sporet 39 på hver stang 21. Låseorganet 41 er festet til ei stempelstang 43 fra en hydraulisk sylinder 45. Sylinderen 45 er festet på en brakett 47 som er en del av koblinga

29. Når låseorganet 41 griper stanga 21 vil sylinderen 45

presse den nedover og dermed aktivatorringen 19 som beveger gripeorganene 29 i koblinga 15. En låseanordning 49 festet til plata 37 holder hver stang 21 i sin nedre stilling, med koblinga 15 låst til legemet 11. Låseanordningen 49 har også en utløsemekanisme (ikke vist i fig. 2) som frigjør stengene 21 og tillater sylindrene 45 å trekke stengene 21 oppover slik at koblinga 15 kan fjernes fra brønnhodelegemet 11.

Kort uttrykt kan hele sammenstillingen medregnet brønnhodekoblinga 15, ventillegemet 23, hylsa 25 og koblinga 29, senkes ned på brønnhodelegemet 11 idet koblinga 29 virker som monteringsverktøy. De hydrauliske sylindrene 45 kan deretter aktiveres slik at stengene 21 skyves nedover og låser koblinga 15 til legemet 11 deretter kan de hydrauliske sylindrene (ikke vist) på koblinga 29, med låseanordningen 49 innkoblet for å holde stengene 21 nede, kobles inn for å frigjøre gripeorganene 31 slik at koblinga 29 kan trekkes opp til overflata sammen med de hydrauliske sylindrene 45 og låseanordningen 41. Dette etterlater bare plata 37 og hylsa 25, med stengene 21 som rager opp et kort stykke. Et stigerør (ikke vist) kan deretter festes til hylsa 25 for produksjon av olje eller gass. 1 fig. IA er låseanordningen 41 vist mer detaljert. Sylinderstanga 43 har ei utsparing 50 som strekker seg oppover fra underkanten, for å oppta stengene 21. Stanga 43 har en utvendig gjenget del 51 for påskruing av et rørformet festeorgan 53. Festeorganet 53 bærer under seg ei øvre hylse 55. Hylsa 55, kan beveges mellom ei nedre låsestilling (til venstre i fig. IA) og ei øvre fristilling (til høyre i fig. IA). Ei innvendig skulder 57 dannet i boringa i den øvre hylsa 55 begrenser dens bevegelse oppover. Ei skulder 58, som vender nedover og er dannet i den øvre hylsa 55, begrenser bevegelsen nedover. Et spor eller trykk-kammer 59 er plassert under skuldra 58 for å bevege hylsa 55 oppover når det tilføres arbeidsmedium under trykk gjennom hensiktsmessige kanaler (ikke vist). Det finnes også et trykk-kammer 60 over skuldra 57, som ved tilførsel av arbeidsmedium beveger hylsa 55 nedover. Forskjellige O-ringer er anordner for å gi tetning.

Ved den nedre enden av hylsa 55 er det ei øvre kontraboring 61 og ei nedre kontraboring 63 som har større diameter enn den øvre kontraboringa 61. Kontraboringene 61 og 63 er utformet for å gli over gripeorgan 65 båret av stanga 43 slik at de strekker seg inn i utsparinga 50. Gripeorganene 65 kan beveges mellom en ytre fristilling, som vist til høyre i figuren og en indre gripestilling med inngrep i sporet 39 på stanga 21. Den øvre hylsa 55 låser dermed stanga 43 til stanga 21 når den beveges mot sin nedre stilling. Når hylsa 55 beveges oppover vil gripeorganene 65 kunne bevege seg fritt utover og frigjøre låseanordningen 41.

I fig. lb et låseanordningen 49 vist nærmere. Stanga 21 er forsynt med et parti med låsespor 67. Låsesporene 67 er små, tettstilt spor som hvert skrår oppover. En ringformet krage 69 har ei rekke fingre 70 som strekker seg oppover og som er forsynt med innvendige spor som passer til låsesporene 67. I sin normalstilling vil fingrene 70 være presset innover med forspenning til inngrep med sporene 67, slik det er vist på venstre side i fig. lb. Fingrene 70 kan presses utover som vist på høyre side, slik at kragen 69 blir frigjort fra sporene 67. Kragen 69 holdes i et nedre hus 71 med en låsemutter 73 ved underkanten. Det nedre huset 71 er festet til et øvre hus 75 med gjenger. Det øvre huset 75 er festet med bolter til plata 37 som det finner seg ved den øvre enden av ventilblokka 23 (fig. 2). Den utformingen tillater stengene 21 å bli presset fritt nedover av stempelstengene 43 (fig. la) med gripefingrene 71 i bevegelse over sporene 67. Gripefingrene 70 tillater imidlertid ingen bevegelse oppover av stengene 21 såfremt de ikke blir trukket ut i fristilling som vist på høyre side i fig. lb.

Anordningen for frigjøring omfatter en kamring 79. Kamringen 79 er ei hylse med avfaset nedre ende slik at den kan gripe inn med de motsvarende avfasete øvre endene til fingrene 70. Når kamringen 79 beveges nedover som vist på høyre side i fig. lb, presser den fingrene radialt utover og frigjør dem fullstendig fra låsesporene 67. Kamringen 79 har en øvre flens 81. Flensen 81 er forspent oppover med skruefjører 83 som er innsatt mellom flensen 81 og det nedre huset 71. Ei nedre hylse 85, som bæres bevegelig opp og ned av stempelstanga 43, tjener til å bevege kamringen 79 nedover. Den nedre hylsa 85 er festet med en låsering 87 anbragt ved den nedre enden av stanga 43. Et trykk-kammer

89 er plassert mellom den nedre hylsa 85 og aksen 43 for å bevege hylsa 85 nedover når det tilføres arbeidsmedium under trykk gjennom hensiktsmessige kanaler (ikke vist). Det finnes også et nedre trykk-kammer 91 plassert mellom låseringen 87 og den nedre hylsa 85, som ved tilførsel av arbeidsmedium beveger den nedre hylsa 85 oppover. Den nedre enden av hylsa 85 er utformet slik at den trykker mot flensen 81 slik at kamringen 79 skyves nedover og presser sammen fjørene 89.

Fig. lc viser et forstørret riss av aktivatorringen 19 for å presse gripeorganene 22 i inngrep med sporene 13 på brønnhodelegemet. En utløserring 93 er plassert under aktivatorringen 19. Utløserringen 93 griper inn i ei nedragende leppe 95 på gripeorganene 22 slik at disse trekkes ut av inngrep når aktivatorringen 19 trekkes oppover. Ringen 93 er festet med forbindelsesstenger (ikke vist) til aktivatorringen 19 slik at den beveges oppover sammen med denne.

I drift blir ventilblokka 23, som vist i fig. 2, for å låse koblinga 15 til brønnhodelegemet 11 festet til koblinga 15 sammen med hylsa 25 ved overflata. Den øvre koblinga 29 vil likeens bli festet til hylsa 25 ved overflata. Låseanordning 41 festes til endene av stengene 21. Aktivatorringen 19 vil være i sin øvre stilling og gripeorganene 22 trukket ut. Hele sammenstillingen blir så senket ned på brønnhodelegemet 11. De hydrauliske sylindrene 45 blir aktivert slik at stengene 21 beveges nedover og presser gripeorganene 22 i inngrep med brønnhodelegemet 11. Som vist i fig. lb vil gripefingrene 70 slure over låsesporene 67 ved bevegelse nedover. Fingrene 70 vil hindre at stengene 21 beveger seg oppover i forhold til det nedre huset 71. Dette låser den øvre koblinga 29 og den nedre koblinga 15 til brønnhodelegemet 11.

For å frigjøre den øvre koblinga 29 slik at den kan tas opp til overflata blir, som illustrert i fig. la, arbeidsmedium tilført kammeret 49 slik at hylsa 55 beveges oppover. Når stanga 43 er trukket inn med sylinderen 45, kan gripeorganene 65 beveges utover. Stanga 35 kan da trekkes ut og gripeorganene 31 bevege seg utover som vist i fig. 2. Den øvre koblinga 29 kan så trekkes oppover sammen med stengene 43, og den nedre hylsa 85 og låseringen 87, som vist i fig. lb. Sammenstillinga, som omfatter brønnhodekoblinga 15, ventilblokka 23 og hylsa 25, forblir

på plass på brønnhodelegemet 11.

Dersom det senere er ønskelig å fjerne koblinga 15 fra brønnhodelegemet 11 blir den øvre koblinga 29 igjen senket ned på hylsa 25 og tilkoblet som beskrevet foran. Stengene 43 vil gli over de øvre endene påstengene 21, som vist i fig. la. Arbeidsmedium tilføres kammeret 60 slik at den øvre hylsa 55 beveges nedover og presser gripeorganene 65 i inngrep i sporet 39. Som vist i fig. lb, tilføres arbeidsmedium til kammeret 89 slik at hylsa 85 presses nedover sammen med kamringen 79. Kamringen 79 trekker ut låsefingrene 70. De hydrauliske sylindrene 45 (fig. la) aktiveres så slik at stengene 21 kan trekkes oppover og frigjøre gripeorganene 22 (fig. 2). Hele sammenstillingen kan deretter trekkes opp slik at bare brønnhodelegemet 11 blir stående igjen.

Oppfinnelsen gjør det mulig å la brønnhodekoblingen være på plass uten at det kreves hydrauliske komponenter etterlatt på havbunnen. Det øvre utstyret kan tas opp til overflata sammen med pakninger og hydrauliske komponenter.

Claims (6)

1. Koblingsanordning, for bruk ved et undervannsbrønnhode med et oppragende brønnhodelegeme (11), hvor det finnes et antall gripeorganer (22) som kan danne inngrep med brønnhodelegemet, og en aktivatorring (19) som kan beveges mellom en nedre låsestilling og en øvre ut løsestilling, hvor gripeorganene er ute av inngrep med brønnhodelegemet, hvor det rager opp et antall aktiveringsstenger (21) og hvor det finnes et manøvreringsverktøy (29) innrettet for å bli senket ned fra overflata for å betjene koblinga, karakterisert ved at den omfatter ei rekke gripeorganer (41) båret av maøvreringsverktøyet (29), hvert utformet for å gripe en av stengene (21), hydrauliske midler for å bevege gripeorganene opp og ned i forhold til manøvreringsverktøyet, låseorgan for løsbar låsing av gripeorganene til stengene (21) slik at aktivatorringen kan beveges opp og ned med de hydrauliske organene, samt låseorgan (49) båret av koblinga, som tillater at stengene beveges nedover, men hindrer dem i å gå oppover slik at aktivatorringen kan låses i sin nedre stilling og dermed tillate at manøvreringsverktøyet (29) tas bort med koblinga på plass.

2. Koblingsanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den omfatter ei ringformet plate (37) båret av koblinga over aktivatorringen og forsynt med ei rekke hull som i antall og plassering tilsvarer stengene (21), idet manøvreringsverktøyet (29) bærer hydrauliske sylindre (45), hver med ei stempelstang (43) som er festet til koblingsanordningen (41) for tilkobling til ei av stengene (21).

3. Koblingsanordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at låseanordningen (49) for å låse stengene (21) i nedpresset stilling omfatter ei rekke gripefingre (70) båret av plata 37 på manøvreringsanordningen (29), idet hver gripefinger er forspent innover for inngrep med spor (67) på stanga (21) for å hindre at stanga beveges oppover i forhold til plata, og at det finnes et utløseorgan (85) båret av manøvreringsanordningen (29), som kan bevege gripefingrene (70) ut av inngrep med sporene (67) slik at stengene kan beveges oppover av de hydrauliske sylindrene (45).

4. Koblingsanordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at den omfatter en kamring (81) som presses oppover av skruefjører (83) og at det finnes et hydraulisk drevet akt iveringsorgan (85) for å bevege kamringen nedover slik at gripefingrene (70) føres ut av inngrep med sporene (67) i stanga (21).

5. Koblingsanordning i samsvar med et av kravene 1-4, karkterisert ved at koblingsorganet (41) som er beregnet for å koble hver stang (21) til den overliggende manøvreringsanordningen (29), omfatter ei hylse (55) som omgir ei nedragende stempelstang (43) og som kan beveges med hydrauliske midler mellom ei øvre og ei nedre stilling i forhold til stempelstanga, idet stempelstanga er forsynt med et antall gripeorgan (65) opptil ei utsparing (50) for opptak av enden av ei stang (21), idet denne stanga er forsynt med et omkretsspor (39) som i form samsvarer den aktive delen av gripeorganene (65), og at hylsa (55) i sin nedre stilling trykker gripeorganene (65) inn i låseinngrep med stangenden, mens den i sin øvre stilling frigjøre gripeorganene slik at stempelstanga (43) kan løsnes fra den oppragende stanga (21) forbundet med aktivatorringen (19).

6. Koblingsanordning i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at hver av stempelstengene (43) som rager ned fra de hydrauliske sylindrene (45) på monteringsanordningen (29) er forsynt med ei nedre hylse som kan beveges mellom en nedre stilling hvor den overfører trykk-kraft til kamringen (81) slik at denne presser gripefingrene (70) ut i åpen stilling, og ei øvre stilling hvor kammringen står fritt i forhold til gripefingrene.