NO179594B - Opphengssystem for foringsrör - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår røropphengssystemer og nærmere bestemt for opphengning av en streng av foringsrør ved hjelp av røroppheng i brønnhoder på havbunnen.

De fleste foringsrøropphengssystemer som benyttes innenfor eller er kjent for petroleumsindustrien omfatter en streng av fortløpende røroppheng slik at hvert stadig mindre oppheng plasseres på og således holdes oppe av den øverste del av det tidligere installerte oppheng og slik at den totale vektbelastning av samtlige foringsrør i en rørstreng og deres oppheng med tillegg av de krefter som forårsakes av driftstrykket i brønnen blir overført til brønnhodet i et belastningsområde som blir liggende nær dets fundament. Det er et voksende behov innenfor denne industri for foringsrøropphengssystemer som kan motstå vektbelastninger og driftstrykk som ligger betydelig høyere enn de som tidligere kjente systemer har blitt konstruert for, og i den senere tid er det derfor foreslått enkelte konstruksjoner med høyere ytelse. Imidlertid forutsetter de fleste av disse at all eller nesten all vekt- og trykkbelastning overføres til en kopling som opptar kreftene i en trykkbelastet ansats ved basis av brønnhodet. En anordning hvor de enkelte foringsrøroppheng på denne måte "henges" på hverandre begrenser hele systemets evne til å kunne oppta krefter, særlig dersom det utsettes for hydrogensulfidmiljø som krever anvendelse av stålkvaliteter med lavere strekkfasthet.

Fra US 4 528 738 kjennes allerede et opphengssystem for flere konsentriske foringsrør og hvor et brønnhus har et ringformet spor i innerveggen og tilpasset en utvidbar, splittet trykkring i brønnhodets foringsrøroppheng, i en rørformet hoveddel. Et hylseformet utløseorgan er anordnet nedenfor trykkringen og er løsbart festet til hoveddelen. Et stopporgan er festet til denne nedenfor utløseorganet, og brønnhuset omfatter også en stoppmekanisme for å hindre ytterligere nedoverrettet bevegelse av utløseorganet.

Oppfinnelsen kan anses å være en forbedring av dette kjente system, ved at man på en noe annerledes måte sørger for å holde en trykkring som i uspent, tilbaketrukket tilstand er tilnærmet lukket, på plass i hoveddelen, eller bringes til ekspansjon og dermed inngrep i et spor med skråflater i brønn-huset. Et stoppelement er anordnet for å føre en utløserhylse oppover ved hjelp av hoveddelen, hvorved trykkringen også skyves oppover og utover til ekspansjon og utvendig inngrep i det omløpende spor i brønnhusets innerflate.

Særlig er oppfinnelsens opphengssystem slik det fremgår av den innledende del av det patentkrav som er satt opp etter den beskrivelse som følger nedenfor, og opphengssystemet er særlig kjennetegnet ved at hoveddelens sylindriske flate har et ringspor med aksial klaring til flatens begge ender, og at trykkringen har en ringflens som strekker seg innover fra den indre sylindriske flate og er innrettet til å gripe inn i ringsporet når trykkringen er i ikke spent tilstand og inntar en radialt inntrukket stilling omkring hoveddelen.

Således utvides trykkringen omkretsmessig og radialt fra sin ikke spente, sammentrukne stilling rundt røropphenget ved kontakt med et allerede installert ringformet tetningselement, og ikke ved direkte kontakt med selve brønnhuset. Ved utvidelsen tvinges trykkringen derved inn i det komplementære ringspor i brønnhuset.

Trykkringen har et vinkelformet tverrsnitt som hindrer at den utilsiktet beveges oppover eller nedover når foringsrør-strengen og dens røroppheng hvor også trykkringen inngår, senkes ned i brønnen under installasjonen. Geometrien av trykkringen er slik at det hindres utilsiktet radialt inngrep med de omsluttende stigerørkoplinger og/eller andre elementer som røropphenget og foringsrørstrengen skal føres ned ved hjelp av under installasjonen, og trykkringen er faktisk låst på plass i røropphenget og kan ikke utvides radialt selv om den skulle utsettes for tilfeldige støt eller påkjenninger under nedsenkningen.

Trykkringens vinkelformede tverrsnitt tilsier at den har flere omløpende anleggsflater som ved anlegg mot tilsvarende komplementære anleggsflater i det ringformede spor i brønnhuset gjør den i stand til å oppta vektbelastningene fra foringsrør-strengen og røropphengene direkte. Trykkringen er delvis inn-passet i røropphenget selv når dette er korrekt installert og dens anleggsflater er korrekt på plass mot anleggsflåtene i ringsporet i brønnhuset, hvorved ingen belastning blir overført fra røropphenget til andre elementer enn til selve brønnhuset, heller ikke tetningselementer som er montert på plass på forhånd. 1 tilfelle det skulle forekomme lokal svikt i området ved trykkringen eller sporet i brønnhuset vil belastningen fra foringsrør og oppheng delvis overføres til en andre trykkring som analogt med den allerede omtalte er montert lavere ned på hoveddelen, og derved hindres totalt sammenbrudd av systemet. Hvis videre trykkringen får ukorrekt posisjon i ringsporet kan den på ny presses sammen og slippe ut av dette, og deretter kan den legges inn riktig igjen, uten behov for opptrekking for vedlikehold på plattformnivå av systemet, dvs at dette system kan korrigeres i brønnhodet på havbunnen.

Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i form av utførelses-eksempler med støtte i tegninger, hvor fig. 1 viser en isometrisk projeksjon av et brønnhode for plassering på havbunnen, omfat-tende tre konsentriske foringsrør og med den høyre halvdel og den øvre halvdel av brønnhodet gjennomskåret for å vise foringsrøre-nes røroppheng og en øvre og nedre sperremekanisme med trykkring ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et vertikalutsnitt i større målestokk av den midtre del av sammenstillingen røroppheng/trykkring ifølge oppfinnelsen, og fra figuren fremgår stillingen av de enkelte elementer i forhold til hverandre før installasjon i en brønn, fig. 3 viser et utsnitt i ytterligere forstørrelse, tilsvarende fig. 2 og hvor det klarere fremgår hvordan de enkelte elementer er anordnet i det omsluttende brønnhus, og fig. 4-9 viser tilsvarende utsnitt av sammenstillingen i likhet med fig. 2 under installasjonen og en påfølgende tilbaketrekking fra et brønnhode slik som det vist på fig. 1.

Det gjennomskårne brønnhus 18 som fig. 1 viser omfatter oppfinnelsens opphengssystem 10 med røroppheng 12, 28, 40 for å oppta vekten av konsentriske foringsrør 14, 16 og overføre belastningen til brønnhuset 18 installert på havbunnen. Vekt-eller belastningsoverføringen finner sted via i første rekke en øverste utvidbar splittet trykkring 44 med flere ansatsflater og innpassbar i et komplementært ringspor 18a i brønnhusets 18 innervegg. Fig. 1 viser også en andre, nedre tilsvarende trykkring 22 som tjener som en reservesperre i tilfelle svikt i området ved den øvre trykkring, slik det er nevnt ovenfor. Denne nedre trykkring 22 har sitt tilsvarende komplementære ringspor 18b lenger nede i brønnhusets 18 innervegg. Ringformede tetningselementer 24, 26 hvis hovedfunksjon er å tette ringrommet mellom brønnhuset 18 og det nærmeste f oringsrøroppheng 40 hhv 12 er også anordnet for å bevirke radial utvidelse av den utenforliggende trykkring 44 hhv 22 til innpasning i sitt respektive ringspor 18a hhv 18b brønnhuset når røropphengene nærmer seg sin endelige stilling i dette, slik det er vist på fig. 1 og slik det skal forklares nærmere nedenfor. Det nederste røroppheng 28 er av konvensjonell konstruksjon og har en ringformet ansats 28a hvis nedre anleggsflate hviler mot den tilsvarende oppovervendende anleggsflate på en ansats 18c i brønnhusets 18 innervegg. I tillegg er det ved det nedre røroppheng 28 anordnet en rekke aksiale fluidkanaler 28b som fordeler seg med en viss innbyrdes avstand rundt omkretsen, for å lede fluid under de forøvrig kjente installasjons- og sementeringsoperasjoner. For å vise en mer fullstendig installasjon er det på fig. 1 også tatt med et øvre tetningselement 30 i stilling mellom brønnhuset 18 og det øverste/innerste røroppheng 40 i opphengssystemet 10. Samtlige viste tetningselementer 24, 26 og 30 er i den aktuelle utførelse identiske, men naturligvis kan utførelsen variere innenfor den begrensning at samvirket med de tilhørende røroppheng ikke påvirkes vesentlig.

Fig. 2 viser tydeligere det øverste foringsrøroppheng 40 fra fig. 1, og det fremgår at opphenget omfatter en hoveddel 42, den ekspanderbare trykkring 44 med V-formet tverrsnitt og flere anleggsflater, en utløserhylse 46 for trykkringen og som nedenfor denne omslutter hoveddelen 42, flere skjærbolter 48 som er anordnet med en viss innbyrdes avstand over omkretsen (bare én er vist) og hvis funksjon er å sikre utløserhylsen 46 mot aksial bevegelse i forhold til hoveddelen, og et ringformet stoppelement 50 som omslutter hoveddelen 42 for å holde utløser-hylsen 46 forbundet med denne etter at boltene 48 er skåret over. I den innledende fase av installasjonen ligger trykkringen 44 avspent og sammentrukket rundt hoveddelen 42. Hoveddelen 42 har et nedre gjengeparti 52 med innvendige gjenger for skruforbind-else med den utvendig gjengede ende av et foringsrør eller et annet rør (ikke vist), et øvre gjengeparti 54 med likeledes innvendige gjenger for skrufeste til et (ikke vist) håndterings-verktøy for å kunne senke ned opphengssystemet i et brønnhus, og flere fluidkanaler 56 fordelt over omkretsen for å lede fluid under installasjonen og fastsementeringen av det samlede

opphengssystem med foringsrørstrenger.

Foringsrøropphengets 40 hoveddel 42 har en øvre ringformet utvendig ansats 58 med en nedoverrettet omløpende skråflate 58a, en første sylindrisk flate 58b som strekker seg aksialt nedover fra det parti hvor skråflaten 58a har sin minste diameter, og et ringspor 60 i flaten 58b. Trykkringen 44 har en første indre skråflate 44a som er utformet komplementært til den omløpende skråflate 58a på hoveddelen, en indre sylindrisk flate 44b som strekker seg aksialt nedover fra der hvor den indre skråflate 44a har sin minste diameter, og en ringflens 62 som går innover fra flaten 44b. Det fremgår av fig. 2 at når trykkringen 44 er sammentrukket ligger dens flate 44a og 44b inn mot de tilsvarende flater 58a og 58b på hoveddelen, og videre ligger ringflensen 62 inne i ringsporet 60 slik at trykkringen 44 får korrekt posisjon på opphengshoveddelen 42 inntil ringen skal utvides til større diameter under "settingen" av foringsrørene.

Lenger nede på hoveddelen 42 fremviser denne en andre sylindrisk flate 64 og en tredje sylindrisk flate 66, idet den siste har noe mindre ytterdiameter enn den andre flate. Utløser-hylsen 46 har komplementære innvendige sylindriske flater 68 hhv 70 for aksial glideforskyvning.

Utløserhylsen 46 har en øvre del 72 som strekker seg oppover og utover mot trykkringen 44 og avsluttes i en oppover-og utovervendende skråflate 72a og en tilstøtende oppoverrettet ringformet radial anleggsflate 72b. Trykkringen 44 har en andre indre skråflate 44c som er utformet komplementært med skråflaten 72a på utløserhylsen 46 og strekker seg nedover/utover nedenfor den indre sylindriske flate 44b til en radial ringformet anleggsflate 44d. Flatene 44c og 72a samvirker kammende slik at trykkringen 44 kan utvides under settingen slik det fremgår i det følgende.

Det henvises nå til fig. 3 som viser situasjonen når foringsrøropphenget 40 er senket og brakt permanent på plass ("landet" og "satt") i brønnhuset. Da er trykkringen 44 utvidet fra sin sammentrukne stilling (fig. 2) til sin lastopptakende stilling (fig. 3) for å kunne bære og overføre all belastning på opphenget og foringsrøret direkte til brønnhusveggen. Trykkringen har en første eller øvre nedover- og utovervendende skrå anleggsflate 44e som i arbeidsstillingen av ringen har anlegg mot en komplementært utformet første skrå oppover- og innovervendende anleggsf late 80 i sporet 18a i brønnhuset, og en andre eller nedre nedover- og utovervendende skrå anleggsflate 44f som i trykkringens arbeidsstilling ligger an mot en tilsvarende komplementært utformet andre oppover- og innovervendende skrå anleggsflate 82 i samme spor. Vekten av opphenget med foringsrør overføres på denne måte via flatene 58a og 44a til trykkringen 44 og videre via dennes flate 44e og 44f til brønnhuset under anlegg mot skråflåtene 80 og 82, slik at ingen belastning blir overført til tetningselementet 24 mellom hoveddelen og brønnhuset eller til noen av de nedre foringsrøroppheng.

På fig. 4-6 vises foringsrøropphenget 40 etter at det er senket ned i brønnhuset 18 ved hjelp av en vanlig borestreng eller en annen rørforbindelse, inntil utløserhylsen 46 med sin øvre del 72 blir liggende an mot tetningselementet 24 (fig. 4), hvoretter den nedoverrettede bevegelse av utløserhylsen hindres og vekten av foringsrørstrengen kommer til å bevirke avskjæring av skjærboltene 48. Deretter føres hoveddelen 42 nedover i forhold til utløserhylsen 46 (fig. 5), og denne bevegelse forårsaker også at trykkringen 44 kammes radialt mot ringsporet i brønnhuset 18. Bevegelsen avsluttes når trykkringen 44 blir liggende an mot de skrå anleggsflater 80 og 82 i ringsporet 18a (fig. 6), hvilket tilsvarer den endelige, satte stilling av røropphenget i brønnhuset.

Fig. 7-9 illustrerer den påfølgende bevegelse av opphengssystemets komponenter ved ny avlastning av trykkringen 44 for enten gjentatt installasjon i brønnhuset eller opptak av røropphenget og foringsrørstrengen fra brønnen. Når hoveddelen 42 heves f.eks. ved hjelp av borestrengen (ikke vist) som strekker seg fra røropphenget opp til plattformen på overflaten føres det ringformede stoppelement 50 opp til berøring med den nedre ende av utløserhylsen 46 (fig. 7), og den videre heving (fig. 8) bevirker at hylsen føres opp sammen med hoveddelen, og trykkringen 44 vil bringes inn i husets ringspor 18a. Ringen har oppover- og utovervendende skråflater 84 og 86 som blir liggende an mot komplementært utformede skråflater 88 hhv 90 under bevegelsen oppover, og videre bevegelse oppover forårsaker da at ringen kammes innover og ut av sporet (fig. 8) helt til den tillates å trekke seg sammen til den stilling som er vist på fig. 9 hvor. den enten kan føres videre oppover gjennom brønnhuset 18 for å tas opp fullstendig eller senkes ned sammen med de øvrige elementer i opphengssystemet for gjeninnsetting slik som vist på fia. 4-6.

Claims (1)

1. Opphengssystem for flere konsentriske foringsrør i et brønnhode, hvilket brønnhode har et sylindrisk brønnhus (18) med minst ett ringformet spor (18a, 18b) i innerveggen, hvert med minst én ringformet oppover- og innovervendende skrå anleggsflate (80, 82) og minst én ringformet nedover- og innovervendende skrå kamflate (88, 90), hvor brønnhodet videre har et foringsrøropp-heng (10, 12, 28, 40) med:

   1) en rørformet hoveddel (42) med første innvendige gjenger (52) for å feste en streng av foringsrør (14), med andre innvendige gjenger (54) for feste av håndteringsverktøy, med en øvre ringformet utvendig ansats (58) med en første omløpende, nedover- og utovervendende skråflate (58a), og med en første sylindrisk flate (58b) som strekker seg aksialt nedover fra skråflaten (58a), 2) en utvidbar, splittet trykkring (44) som nedenfor ansatsen (58) omslutter hoveddelen (42) og på sin side har a) flere anleggsflater (44a - 44d) i form av en første indre skråflate (44a) komplementært utformet i forhold til hoveddelens (42) omløpende skråflate (58a), en indre sylindrisk flate (44b) som strekker seg nedover fra skråflaten (44a), en andre indre skråflate (44c) som strekker seg nedover/utover nedenfor den indre sylindriske flate (44b), og en ringformet anleggsflate (44d) som på undersiden av trykkringen strekker seg radialt utover fra den andre indre skråflate (44c), b) minst én nedover- og utovervendende skråflate (44e, 44f) for lastopptak, og c) minst én oppover- og utovervendende skråflate (84, 86), og 3) en utløserhylse (46) som på undersiden av trykkringen (44) omslutter og er løsbart festet til hoveddelen (42) og som videre omfatter en oppover- og utovervendende skråflate (72a) som strekker seg komplementært i forhold til den andre indre skråflate (44c) på trykkringen, og en oppoverrettet ringformet radial anleggsflate (72b) for anlegg mot den tilsvarende radiale anléggsflate (44d) på undersiden av trykkringen, KARAKTERISERT VED at hoveddelens (42) sylindriske flate (58b) har et ringspor (60) med aksial klaring til flatens begge ender, og at trykkringen (44) har en ringflens (62) som strekker seg innover fra den indre sylindriske flate (44b) og er innrettet til å gripe inn i ringsporet (60) når trykkringen (44) er i ikke spent tilstand og inntar en radialt inntrukket stilling omkring hoveddelen (42).