NO20100028A1

NO20100028A1 - Anordning for a baere en erstatnings-sikkerhetsventil i et bronnror

Info

Publication number: NO20100028A1
Application number: NO20100028A
Authority: NO
Inventors: Espen Hiorth; Terje Stormo
Original assignee: Bronnteknologiutvikling As
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2011-07-11
Also published as: EP2521837A4; EP2521837A1; AU2011204036B2; US20130068448A1; NO334814B1; BR112012016782A2; TWD146171S1; US9194204B2; WO2011084073A1; AU2011204036A1

Abstract

Anordning for å bære en erstatningssikkerhetsventil i et brønnrør med en dobbel ("straddle") struktur for plassering i et skadet område maskineri for tetninger i en nedihulls sikkerhetsventil (DHSV). Anordningen omfatter et par av tettende moduler (15,16) som aktiveres ved setting av anordningen for å tette det aktuelle tetningsområdet, samt en låsesegmentmodul (17) for å låse anordningen i brønnrøret, idet elementene blir båret av et pakningsrør (12). Minst en av de tettende moduler (15,16) omfatter et ekspanderbart element (22, 34) som aktiveres av et par ringformede presselementer (19, 20).

Description

Anordning for å bære en erstatningssikkerhetsventil i et brønnrør

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for å bære en erstatningssikkerhetsventil i en olje-eller gassbrønn, spesielt med en straddle<1>struktur for plassering i et skadet område maskinert for tetninger ("nipple seal area") av en nedihullssikkerhetsventil.

Oppfinnelsens område

Olje- og gassoperatører har møtt utfordringen av hvordan unngå rekomplettering av brønner hvor området maskinert for tetninger i en nedihulls sikkerhetsventil (DHSV) er skadet, for eksempel som følge av brønnintervensjoner eller korrosjon. Forskjellige metoder er blitt benyttet inkludert standard "Wireline Retrievable Surface Controlled Subsurface Safety Valve" (WRSCSSV) innsats. Med normale og overdimensjonerte svellpakningselementer og honing av øvre og nedre pakningsområde forut for installering av innsatsen.

At DHSVen virker skikkelig er viktig for sikkerheten av brønnen. Hvis DHSVen blir skadet, er alternativene å reparere den ved bruk av de ovenfor nevnte metoder eller sette en uthentbar barriereplugg ovenfor DHSV området og la brønnen være stengt eller foreta en rekomplettering av brønnen. Å la brønnen være stengt er ikke noe godt alternativ siden den da ikke kan benyttes for produksjon eller injeksjon. Å komplettere brønnen på nytt er svært kostbart siden det krever bruk av en rigg.

De ovenfor nevnte metoder for å reparere et skadet DHSV område maskinert for tetninger har sviktet eller kan være for farlige.

Formål

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er generelt å tilveiebringe en innretning for å bære en erstatningssikkerhetsventil nede i en brønn.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en slik bærer med forbedrede tetningsegenskaper. For å oppnå dette er det et formål å tilveiebringe et forbedret tetningsmiddel for å tillate innføring av en DHSV bærer i de mest skadde brønner.

<1>Straddle - dobbelt tetning med rør imellom for å isolere av et område

Det er også et formål å tilveiebringe et oppheng for et låsesegment for å forbedre betjeningen av låsesegmenter. Låsesegmentets oppheng bør være enkle å installere og den bør opprettholde en pålitelig stramming av låsesegmentene.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen er definert i patentkrav 1. Ytterligere detaljer er beskrevet i uselvstendige patentkrav.

Anordningen for innføring av en erstatningssikkerhetsventil i et brønnrør er basert på en "straddle" struktur for plassering inne i et skadet område for tetninger av en DHSV, omfattende et par av tetningsinnretninger som blir aktivert ved plassering av tetningsinnretningen i det aktuelle område for tetninger, samt en låsesegmentmodul for å låse innretningen i brønnrøret, idet elementene blir båret av ev en rørformet mandrel<2>.

De vesentlige nye trekk er at minst én av tetningsmodulene omfatter et ekspanderbart element som aktiveres av et par av ringformede presselementer.

"Straddle" innretningen benytter ekspanderbare elementer som vil tillate tetningselementene av tetningsmodulene å bli formet etter den skadde flate inne i tetningsområdet. I tillegg kan hvert element være utstyrt med ekspanderende anti-ekstrusjons barriere på begge sider som fanger elementet slik at det ikke har noe sted å gå når differensialtrykk blir påført. "Straddle" innretningen bruker den eksisterende nippelprofil og en stoppekant ("no-go") for å få forankring og er utstyrt med låsesegmenter for å passe denne profilen. En kommersiell sikkerhetsventil, for eksempel en Schlumberger WRDP ventil, er montert i bunnen av sikkerhetsventilbæreren og er betjent med et kontrolloljetrykk fra overflaten.

Ved bruk avtetningsinnretning i henhold til foreliggende oppfinnelse blir DHSV bæreranordningens evne til å tette hardt skadde overflater forbedret.

Oppfinnelsen omfatter også ytterligere nye trekk som angitt i patentkravene 2-7, inkludert et nytt oppheng for låsesegmenter.

2 Mandrel - Kjent betegnelse innenfor norsk petroleumsindustri. Betegner et ikke roterende rør/bolt som tilstøtende utvendige deler kan forskyves aksialt på

Den nye anordning ifølge oppfinnelsen vil gi flere fordeler i forhold til den kjente teknikk:

- den benytter eksisterende overflater på gamle DHSV,

- bedre tetningsegenskaper,

- forankringsmodulkonstruksjonen maksimerer det låsende kontaktareal,

- tetningsmodulkonstruksjon forbedrer sikkerhet og pålitelighet,

- egnet grenseflate for erstatningssikkerhetsventil,

- enklere montering

- enklere trekking

Figuroversikt

Figur 1 viser et delvis seksjonert sideriss av en utførelsesform av en sikkerhetsventil ifølge foreliggende oppfinnelse, Figur 2 viser et seksjonert perspektivriss av den nedre tetningsmodul av bæreren for sikkerhetsventilen fra figur 1, mens Figur 3 viser et perspektivriss av øvre tetningsmodul med låsesegmentbæreren fjernet for å vise arrangementet av låsesegmentene.

Beskrivelse av utførelsesformer

Figur 1 viser et sideriss av en hoveddel av en bærer 11 for en erstatningssikkerhetsventil ("straddle" innretning), idet tegningen på venstre side har et aksialt og et radielt tverrsnitt av bærerens elementer. Sentralt i bæreren 11 for erstatningssikkerhetsventilen er det anordnet et mandrelrør 12. Mandrelrør 12 er forbundet til ytre del av bæreren 11 gjennom en rekke av radielle skjærskruer i øvre region. Videre er nedre ende av mandrelrøret 12 forbundet med gjenger 14 til en rørformet krage eller nese som bærer erstatningssikkerhetsventilen (ikke vist). Erstatningssikkerhetsventilen kan være av tidligere kjent type.

Bæreren 11 for erstatningssikkerhetsventilen har en rørform som bærer

- en nedre tetningsmodul 15,

- en øvre tetningsmodul 16 og

- en låsesegmentmodul 17 anordnet nær øvre tetningsinnretning 16 på dens øvre side.

Nedre og øvre tetningsmoduler 15,16 tilveiebringer en "straddle" struktur.

I henhold til oppfinnelsen omfatter nedre tetningsmodul 15 og øvre tetningsmodul 16 et antall elementer.

Nedre tetningsmodul

Figur 2 viser en utførelsesform av nedre tetningsmodul. Nedre tetningsmodul 15 omfatter en nedre henholdsvis en øvre konisk ring 19 og 20, anordnet på en rørformet nedre tettende mandrel 21. Mellom nedre og øvre koniske ring er det anordnet et ringformet ekspanderbart tetningselement 22. Det ekspanderbare tetningselement 22 har en trapesiodal seksjon med radielt divergerende sider og er laget av et elastisk materiale så som HNBR.

Den rørformede mandrel 21 er vendt mot mandrelrøret 12 og er forbundet med en krage 25 som forbinder den til en korresponderende øvre tetningsmandrel 26 som bærer øvre tetningsmodul 16 (figur 1).

Nedre tetningsmandrel 21 omfatter en krage 21A som bærer en nedre mutter mandrel 27 som er forskyvbar i en ringformet utsparing 28 i et nedre tettende barrierehus 29. Øvre ende av nedre tettende barrierehus 29 er i inngrep med nedre koniske ring 19 med en mellomliggende ringformet nedre tettende erstatning 30.

Tilsvarende er ringformede øvre tetningserstatning 31 anordnet mellom øvre koniske ring 20 og en øvre del 21B av nedre tetningsmandrel 21 som virker som et øvre barrierehus.

De tettende erstatninger 30 og 31 omfatter hver en ringformet rad av overlappende, krumme, tetningsbarriereelementer 30A henholdsvis 31A. Hvert barriereelement 30A og 31A omfatter en ytre tettende del 30B og 31B og et indre ben 30C og 31C.

De tettende erstatninger 30 og 31 er festet til nedre tettende barrierehus 29 henholdsvis øvre tettende barrierehus 21B, med ti bolter 32 hver. Hver fjærbolt 32 bærer et sett av tallerkenfjærer 33.

Hodet 32A på hver bolt 32 har gjenger for inngrep med radielle hull i de respektive hus, og blir låst med radielt låsende skruer 32B. Skaftene på bolten 32 glir inn i åpningen i ben 30C henholdsvis 31C på de tilhørende barriereelementer 30A og 31A.

Det ekspanderbare tetningselement 22 blir aktivert ved den relative aksiale bevegelse mellom nedre tettende barrierehus 29 og øvre tettende barrierehus 21B ved setting av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Øvre tetningsmodul

Øvre tetningsmodul 16 svarer generelt til nedre tetningsmodul 15 og har et ekspanderbart tetningselement 34 (figur 1).

Den tettende barrieremodul

Hver tettende barrieremodul 30 og 31 omfatter en ringformet kjede av ti tettende barriereelementer 30A henholdsvis 31A. Hvert tettende barriereelement omfatter en ytre, krum tettende barrieredel 30B henholdsvis 31B med en omliggende vinge 44 på en side og en tilsvarende utsparing 45 på andre siden for å tillate overlapping av tilgrensende tettende barriereelementer. Således vil de tettende barriereelementer ha en lukkende, ringformet flate mot ytre kant av de ekspanderende tetningselementer 22, 34 for å begrense den aksiale ekspansjon av det tettende element. Mellom de tettende element 22 og hvert tettende barriereelement er det en ringformet gummiring 46 som passer tilåpninger i rekken av barriereelementer 22, 34.

Låsesegmentmodul

For å låse anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse i et brønnrør er en ringformet rad av ni låsesegmenter 61 anordnet over øvre tetningsmodul 16. Låsesegmentene 61 er anordnet i åpninger 62 I et låsesegmenthus 63. Låsesegmenthus 63 bærer en aksialt forskyvbar krage 65. Nedre ende av kragen 65 har en skråflate 66 som vender mot øvre ende av låsesegmentene 61 for å presse dem radielt utover når anordningen settes.

I figur 3 er låsesegmenthuset 63 utelatt for oversiktens skyld.

Hver av låsesegmentene 61 med form av en blokk med skrådde øvre og nedre kanter 67, 68 blir båret av et par av aksiale torsjonsfjærer 69, 70. Hver torsjonsfjær 69, 70 har en sentral fjærstav 73. Den nedre ende av denne staven kan ha et C-ben 71 som står i inngrep med en spalte 72 i siden på låsesegment 61. Forbindelsen av torsjonsfjærene 69, 70 til låsesegmentene 69 kan ha andre egnede utførelsesformer.

De sentrale staver 73 av torsjonsfjærende 69, 70 strekker seg gjennom en langsgående spalte 74 i kragen 65.

Ved øvre ende har hver torsjonsfjær 69, 70 et L-ben 75 som strekker seg inn i en ringformet spalte 76 i låsesegmenthuset 65. Bredden av den ringformede spalte 76 er dimensjonert til å ta opp bevegelse av L-bena 75 mellom endeposisjonene fra setting til låsing.

Torsjonsfjærene 69, 70 presser låsesegmentene 61 innover. I den satte posisjon av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse, med stoppekanten ("no-go") i inngrep med en skulder i det ringformede sikkerhetsventilhus 18, blir låsesegmentene 61 tvunget radielt utover av den skrådde nedre ende 66 av det koniske låsesegmenthus 65.

Arrangementet av låsesegmentene 61 gjør elementene enkle å lage. Låsesegmenter i henhold til foreliggende oppfinnelse vil ha et større kontaktareal enn låsesegmenter ifølge kjent teknikk. I tillegg vil torsjonsfjærer som virker i par, gi balanserte krefter som virker på låsesegmentene. Monteringen av torsjonsfjærene 69, 70 er enkel.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en vei for hydraulisk fluid til erstatningssikkerhetsventilen gjennom et radielt hull 77 i øvre barrierehus 21B og et aksialt hull 78 i nedre del av anordningen. Nevnte hull 77 og 78 er forbundet av kragen 21.

Øvre del av anordningen omfatter en rørformet forlengelse 79 av kragen 65 med en øvre fiskenakke 80. Konstruksjonen av forbindelsen av forlengelsen 79 til mandrelen 12 tilhører kjent teknikk på området.

Claims

1. Anordning for å bære en erstatningssikkerhetsventil i et brønnrør med en "straddle" struktur for plassering inne i et skadet område for tetninger av en nedihulls sikkerhetsventil, omfattende et par av tetningsmoduler (15,16) som skal aktiveres ved setting av anordningen for å tette nevnte tetningsområde, samt en låsesegmentmodul (17) for å låse innretningen til brønnrøret, idet elementene blir båret at en rørformet mandrel (12),karakterisert vedat i det minste én av tetningsmoduler (15,16) omfatter et ekspanderbart element (22, 34) som aktiveres av et par av ringformede presselementer (19, 20).

2. Anordning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat en barrieremodul (30, 31) er anordnet på hver side av de ringformede presselementer (19).

3. Anordning i samsvar med patentkrav 2,karakterisert vedat barrieremodulen (30, 31) omfatter en rekke av krumme barriereelementer (30A) som ligger an mot den ytre side av det ringformede element (19, 20), idet de krumme elementer har vinger (44) og tilpassede utsparinger (45) som overlapper.

4. Anordning i samsvar med patentkrav 3,karakterisert vedat barriereelementene (30A) blir båret av en omgivende krage (29, 21B) med radielle bolter (32) idet tallerkenfjærpakke (33) på hver bolt sikrer at tetningsbarrieren er tilbaketrukket.

5. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 1 til 4,karakterisert vedat de ringformede presselementer (19,20) har et radielt innover konvergerende tverrsnitt.

6. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 1 til 5,karakterisert vedat hvert låsesegment (61) er forsynt med minst én aksialt forløpende torsjonsstav (69, 70) for å presse låsesegmentene (61) radielt innover.

7. Anordning i samsvar med patentkrav 6,karakterisert vedat hvert låsesegment (61) er utstyrt med et par torsjonsstaver (69, 70), hvis ytre ender (75) strekker seg I et omkretsliggende spor (76) og er aksialt bevegelig i dette sporet, mens indre ender av torsjonsstavene (69, 70) er i inngrep med hver side av låsesegmentene (61).