NO317533B1

NO317533B1 - Ventilsammenstilling for hydrokarbonbronner

Info

Publication number: NO317533B1
Application number: NO20013423A
Authority: NO
Inventors: Gordon George Shiach; Hugh David Ostocke; John Quinn
Original assignee: Fmc Technologies
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2004-11-08
Also published as: US6695049B2; GB2351103A; NO20013423D0; GB2351103B; SG91932A1; NO20013423L; GB0017045D0; US20020017384A1

Description

Oppfinnelsen angår en brønnventilsammenstilling som omfatter en passasje med en første og andre ventil som hver er posisjonert for selektiv åpning eller lukking av passasjen, hvor den andre ventil under bruk er anbrakt i passasjen, mot innsiden av brønnen i forhold til den første ventil.

Ringromventiler anvendes for injisering av trykkgass inn i brønnringrom, så som under petroleumsproduksjon som anvender gasslufting. De anvendes også til å tappe fluid fra brønnringrom, for å hindre trykkoppbygging som ellers ville skade foringsrør-programmet. Slike ringromventiler er vanligvis anbrakt i en kanal som strekker seg gjennom sideveggen av et brønnhode.

Fra den kjente teknikk på området skal det vises til NO 310 156 (tilsvarende US 5 687 794), US 4 662 603, US 4 449 583, US 4 333 526.

Bestemmende myndigheter krever vanligvis at minst to uavhengige trykkbar-rierer er tilveiebrakt i serie mellom volumet under trykk innenfor brønnen og utsiden av brønnen. I tilfelle med ringromventiler blir en ringromsikkerhetsventil som er anbrakt nede i brønnen i ringrommet ofte anvendt til å tilveiebringe den nødvendige primære trykkbarriere. Utskifting eller vedlikehold av ringromsikkerhetsventilen er en langvarig og kostbar operasjon, da det vil kreve fjerning av produksjonsrøret og røropphenget.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å redusere det foregående problem.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved at passasjen strekker seg gjennom en sidevegg av et brønnhode, og den andre ventil er installerbar og innhentbar gjennom passasjen. Den andre ventil kan derfor fjernes for reparasjon eller utskifting uten å forstyrre andre brønnholdekomponenter så som røropphenget og produksjonsrøret. Relativt kompakt, lett og usofistikert trykkholdende utstyr, så som en kabelkjøirngssluse av typen som vanligvis anvendes til å installere VR (valve removal) ventilfjernings-plugger i overflatebrønnhoder, kan anvendes for å opprettholde trykkintregriteten for brønnen og manipulere den andre ventil til dens installerte posisjon i passasjen.

Den andre ventil er fortrinnsvis installerbar og innhentbar gjennom den første ventil, slik at det heller ikke er nødvendig å forstyrre den første ventil, og den første ventil er derfor fremdeles tilgjengelig til å stenge passasjen.

Den andre ventil er fortrinnsvis fjernbetjent, for eksempel hydraulisk. Den kan være forspent mot den lukkede posisjon, for å tilveiebringe feilsikker stenging av passasjen. Stengeforspenningen kan være tilveiebrakt av én eller flere Bellevillefjærer og/eller fluidtrykk. Bellevillefjærene kan være rommet i et kammer som er isolert fra passasjen og fra utsiden av brønnen, for å unngå problemer med forurensning, erosjon og korrosjon.

Den andre ventil kan være i form av en kontrollventil som kan stenges ved innkopling av en stengedel med et ventilsete for å danne en metall mot metall terning. Stengedelen er fortrinnsvis glidbar i et rørformet ventillegeme, opptatt i passasjen. Et hydraulisk kammer kan være avgrenset mellom stengedelen og legemet, for aktivisering av ventilen. Stengedelen kan holdes i legemet av en holderpatron, hvor et ytterligere hydraulisk kammer blir avgrenset mellom stengedelen, legemet og patronen.

Ventilsetet kan være dannet ringformet om legemeinnsiden, stengedelen er hul for å omfatte en åpen ende og en tett ende, hvor en skulder blir dannet rundt den tette ende for samvirke med ventilsetet, og radiale punkter strekker seg fra en ytterflate av stengedelen bak skulderen, til den hule innside av stengedelen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførel-seseksempel og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et skjematisk riss av en del av en brønn, som viser første og andre ventiler anvendt for gassinjeksjon og alternative første og andre ventiler anvendt for trykkventilering, fig. 2 er et detaljert snittriss av den andre ventil, vist i åpen posisjon, fig. 3 svarer til fig. 2, men viser den andre ventil i den lukkede posisjon, fig. 4 er et snittriss av et brønnhode som viser den første og andre ventil, og fig. 5 viser en manipulator eller kabelkjøringssluse for installering og innhenting av den andre ventil.

Den hydraulisk betjente brønnhoderingromkontrollventil som danner den andre ventil i den foretrukkede utførelsesform er en alternativ anordning for tilveiebringelse av en barriere som typisk er tilført ved bruk av en ringromsikkerhetsventil nede i brønnen, som dermed eliminerer den kostbare og tidsforbrukende prosess ved utskifting av ringromsikkerhetsventil i tilfelle av svikt. Den høyre side på fig. 1 viser den første ventil 10 montert til brønnhodet, røropphenget og tetningen (packoff) skjematisk vist med henvisningstall 14. Den første ventil kan for eksempel være en 76,2 mm sluseventil med konvensjonell form. Røropphenget støtter produksjonsrøret 16 for å avgrense et brønn-hoderingrom 18 mellom produksjonsforingsrøret 12 og produksjonsrøret 16. En pakning 20 nede i brønnhullet tetter den nedre ende av ringrommet 18. Produksjonsrøret er forsynt med gasslufteventiler 22. En 50,8 mm gasstilførselsledning 24 er forbundet med den første ventil 10 for tilførsel av trykkgass til ringrommet 18 og derfra til gasslufteventilene 22. Den andre ventil 26 er koplet i serie med den første ventil 10, på innsiden av brønnhodeveggen (ikke vist).

Den høyre side på fig. 1 viser en alternativ utførelsesform som anvendes for ventilering av ringromtrykk. Den andre ventil 26' inne i produksjonsforingsrøret 12 er igjen forbundet med den første ventil 10' (for eksempel 101,6 mm sluseventil) montert til produksjonsforingsrøret 12. Den første ventil 10' er igjen forbundet med en ventilerings-nippel 28, i stedet for gasstilførselsledningen 24. I hver utførelsesform erstatter og eliminerer den andre ventil 26, 26' ringromsikkerhetsventilen 30 nede i brønnen angitt med stiplede linjer.

Den andre ventil 26, 26' er hydraulisk drevet - hydraulisk trykk anvendes for å holde den i den åpne posisjon som vist på fig. 2, som tillater fri strømning gjennom ventilen. Dette aktiviseirngstrykk er tilveiebrakt via en port 32 på brønnhodet 14. Når aktiviseirngstrykk ventileres, eller mistes utilsiktet, vil Bellevillefjærer 34 inne i ventilsammenstillingen returnere ventilen 26, 26' til dens lukkede posisjon (se fig. 3) som hindrer strømning gjennom ventilen - det vil si en stengekonstruksjon ved svikt.

En andre port 36 er tilveiebrakt som en ventilering for å sikre fullt slag av ventilen 26, 26'. Den andre port kan også anvendes som en anordning for støting og holding av ventilen stengt.

Den andre ventil 26, 26' omfatter en stengedel i form av et stempel 38 og et rør-formet ventilhus 40 som stempelet glir i. Huset 40 holdes i passasjen 41 dannet i sideveggen av brønnhodet 14, med skruegjenger 44. Huset 40 er langs omkretsen forseglet til veggen av passasjen 41 med ringformede elastomeriske tetninger 46, 48, 50. Disse virker som en støtte for metall mot metall tetningen dannet mellom tilsvarende koniske skuldre 49 og 51 på henholdsvis huset 40 og passasjen 41.

Stempelet holdes i ventilhuset 40 av en holderpatron 42. Et ringformet område av stempelet 38 som Bellevillefjæren 34 sitter på er isolert fra passasjen 41 av ringformede tetninger 52, 54, 56. Dette er for å nekte virkningen av trykkendelast på stempelring-rommet under normal drift, og også for å beskytte Bellevillefjærene mot strømning gjennom kontrollventilen. Huset 40 omfatter et ringformet ventilsete 58 som samvirker med en skulder 60 på stempelet 38 for å danne en metall mot metall tetning når ventilen 26, 26' er stengt. En elastomer støttetetning 51 er tilveiebrakt på stempelet 38, som samvirker med en sylindrisk tetningsflate 61 i huset 40. Radiale porter 62 strekker seg fra baksiden av tetningen 59 og skulderen 68 til en hul innside av stempelet 38 og holderpatronen 42, som har en utoverrettet tett ende 64, og en åpen ende 66 som står i forbindelse med ringrommet 18. Dette tilveiebringer en strømningsbane gjennom kontrollventilen 26 når stempelskulderen 60 beveges bort fra ventilsetet 58 og støttetetningen 59 beveges bort fra tetningsflaten 61.

Den foretrukne andre ventil 26, 26' er installert og fjernes på den samme måte som for tiden brukes for installasjon og fjerning av overflatebrønnhode VR plugger, det vil si anvendelse av en kabelkjøirngssluse som går gjennom den første ventil 10, 10'. For dette formål er boringen 68 av den første ventil 10, 10' laget tilstrekkelig stor for å drive den andre ventil 26, 26', som vist på fig. 2-4.

På fig. 4 er en koplingsflens 70 på den første ventil 10' boltet til brønnhode 14. En motsatt koplingsflens 72 på ventilen 10' er boltet til en adapter 74. En lokkplate 76 som inneholder tappeventilen 28 er boltet til den fjerne ende adapteren 74. Anordningen for gassinjeksjonsventilsammenstillingen 10, 26 er liknende bortsett fra at lokkplaten 76, er erstattet av en endeflensforbindelse av gasstilførselsrøret 24. Adapteren 74 avgrenser et hulrom 80 med tilstrekkelig størrelse til å romme den andre ventil 26', med porten til den første ventil 10' stengt, under installasjons-/innhentingsprosessen, som skal beskrives nærmere i det følgende.

For innhenting av den andre ventil 26' anvendes det en kabelkjøirngssluse av de to som vist på fig. 5. Verktøyet 82 omfatter en monteringsflens 84 med samme konfigur-asjon som lokkplaten 76. En aksel 86 er roterbar i og lineært glidbar gjennom en sentral åpning i flensen 84. Akselen 86 er tettet mot flensen 84 av en passende pakning 85 og har en hylse 87 ved en ende og en drivutforming 88 for innkopling av en nøkkel eller liknende i den andre ende. I begynnelsen er den første ventil 10' lukket. Flensen 84 på verktøyet 82 er boltet og forseglet til adapteren 74 i stedet for lokkplaten 76, med hylsen 87 ragende inn i hulrommet 80. Ventilen 10' blir så åpnet, og akselen 86 støtet gjennom den (dersom det er nødvendig å anvende passende hydraulisk skrujekk eller liknende anordning for å overvinne ethvert trykk inne i adapteren 74). En drivprofil 92 inne i hylsen 87 blir dermed innkoplet via en tilsvarende ikke-sirkulær (for eksempel heksa-gonal) profil 90 på et neseparti av den andre ventil 26'. Fjærforspente kuler 94 er innkoplet i et sperrespor 96 for å holde hylsen 87 på profilen 90. Dreiemoment blir så tilført drivformasjonen 88 for å skru ut den gjengede forbindelse 44 og fri huset 40 av den andre ventil 26' fra uttrekking fra passasjen 41 i brønnhodet 14. Den andre ventil 26' kan nå trekkes tilbake inn i hulrommet 80 ved støting av akselen 86 tilbake gjennom den første ventil 10'. Den første ventil 10' kan så stenges, og den andre ventil fjernes fra hulrommet 80 ved å skru av verktøyflensen 84 fra adapteren 74. Installering av en ny eller polert andre ventil 26' er den omvendte av den ovenfor nevnte prosedyre, hvor nesen av den andre ventil først blir lastet inn i hylsen 87 og den andre ventil 26' blir inn i hulrommet 80 forut for festing og forsegling av verktøyflensen 84 til adapteren 74.

Innhenting og installering av den andre ventil 26 skjer på en liknende måte, gasstilførselsledningen 24 blir frakoplet fra adapteren 74 for installering av verktøy 82. Den andre ventil 26, 26' danner også en uavhengig trykkbarriere som tillater at den første ventil 10, 10' lett kan skiftes eller poleres.

Selv om den andre ventil er delvis beskrevet til å være en sviktlukkende, fjær-ende forspent, hydraulisk aktivisert kontrollventil som er spesielt passende for bruk som en trykkavlastningsventil, vil andre konstruksjoner for en andre ventil være klart inn-lysende for tilpasning av annet bruk. For eksempel kan den andre ventil være en klaffventil, installerbar/innhentbar gjennom en første ventil som har form som en 76,2 mm sluseventil, hvor dette arrangement er særlig passende for gassinjeksjonsformål.

Claims

1. Brønnventilsammenstilling omfattende en passasje (41) med en første (10) og andre (26, 26') ventil som hver er posisjonert for selektiv åpning og lukking av passasjen (41), hvor den andre ventil (26, 26') under bruk er anbrakt i passasjen (41), mot innsiden av brønnen i forhold til den første ventil (10), karakterisert ved at passasjen (41) strekker seg gjennom en sidevegg av et brønnhode, og den andre ventil (26, 26') er installerbar og innhentbar gjennom passasjen (41).

2. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre ventil (26, 26') er installerbar og innhentbar gjennom den første ventil (10).

3. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den andre ventil (26, 26') er forspent mot den lukkede posisjon.

4. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 3, karakterisert ved at stengeforspenningen er tilveiebrakt av én eller flere bellevillefjærer (34) og/eller fluidtrykk.

5. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 4, karakterisert ved at bellevillefjærene (34) er rommet i et kammer isolert fra passasjen (41) og fra utsiden av brønnen.

6. Brønnventilsammenstilling ifølge foregående krav, karakterisert ved at den andre ventil (26, 26') er fjernbetjent.

7. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 5, karakterisert ved at den andre ventil (26, 26') er hydraulisk aktivisert.

8. Brønnventilsammenstilling ifølge foregående krav, karakterisert ved at den andre ventil (26, 26') omfatter en kontrollventil som kan stenges ved innkopling av en stengedel (38) med et ventilsete (58) for å danne en metall mot metall tetning.

9. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 8, karakterisert ved at stengedelen er glidbar i et rørformet ventilhus (40) opptatt i passasjen (41).

10. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 9, karakterisert ved at et hydraulisk kammer er avgrenset mellom stengedelen (38) og huset (40) for aktivisering av ventilen (26, 26').

11. Brønnventilsammenstilling ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at stengedelen (38) holdes i huset (40) av en holderpatron (42), hvor et ytterligere hydraulisk kammer er avgrenset mellom stengedelen (38), huset (40) og patronen (42).

12. Brønnventilsammenstilling ifølge ett av kravene 8-11, karakterisert ved at ventilsete (58) er dannet ringformet rundt innsiden av huset (40), hvor stengedelen (38) er hul for å omfatte en åpen ende (60) og en tett ende (64), hvor en skulder (60) er dannet rundt den tette ende (64) for å samvirke med ventilsetet (58), og radiale porter (62) strekker seg fra en utsideflate av stengedelen (38) bak skulderen (60) til den hule innside av stengedelen (38).

13. Brønnventilsammenstilling ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at den andre ventil (26, 26') omfatter en klaffventil.