NO158471B - Stigeroer. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et stigerør, omfattende et sentralt rør med en flens i hver ende, for sammenkobling av tilstøtende rør med hverandre til dannelse av en rørstreng, og et antall mindre rør gruppert rundt det sentrale rør, hvor flensen er utstyrt med et antall boringer for opptak av de mindre rør.

I forbindelse med boring og drift av undersjøiske oljebrøn-ner anvendes det bl.a. stigerør for montering av en borerørstreng eller for føring av en oppadgående strøm av brønnproduksjons-væske.

Stigerøret er sammensatt av en rekke rørseksjoner som i hver ende er utstyrt med innbyrdes motsvarende flenser, for å kunne fastboltes til de tilstøtende rørseksjoner. I tilknytning til stigerørseksjonene er det vanligvis anordnet forskjellige mindre rør eller satelittrør som løper parallelt med og på ut-siden av stigerøret fra plattformen og ned til brønnhodet. Disse mindre rør har forskjellige funksjoner, innbefattende levering av væsker for anvendelse ved pumping av brønnvæsker tilbake og oppad gjennom stigerøret, og tilføring av- hydraulisk væske til reguler-ingsorganer i brønnhullet. Hvert stigerør kan være forbundet med opp til tolv eller flere slike mindre rør.

Disse mindre rør eller satelittrør leveres også i seksjoner som er innrettet for å monteres i åpninger i de innbyrdes motsvarende flenser på det tilknyttede stigerør og sammenkoples med aksialt tilstøtende seksjoner av mindre rør i tilgrensende stige-rørseks joner . Det vil derfor innses, at det ved sammenpassing av innbyrdes motsvarende stigerørflenser er ytterst viktig at de tilknyttede mindre rør anordnes i perifer og aksial flukt med hverandre, for å kunne sammenkoples og avtettes på nøyaktig måte.

Eksempler på hvordan stigerørseksjoner kan sammenkoples er omtalt i US-patentskrifter 1.821.867, 3.280.908 og 3.858.401.

Det er i fig. 3 vist et av de tidligere anvendte midler for sammenkopling av aksialt tilstøtende mindre rør/satelittrør, hvorved sokkelenden a av en øvre rørseksjon b er innskjøvet i tettende inngrep med muffeenden c av en nedre rørseksjon d. Da tetningsskjøten er opprettet ved innskyvningsinngrep, kan sokkel-delen og muffedelen beveges fritt i aksialretning i forhold til hverandre. En slik aksialbevegelse vil uunngåelig forekomme under produksjonsprosesser, og kan resultere i utilfredsstillende avtetning. Som følge av den hyppige, innbyrdes bevegelse av sokkel-delen og muffedelen er det utelukket å anvende en metall-mot-metalltetning, da denne hurtig vil bli slitt og defekt, og det benyttes derfor ikke-metalliske O-ringer eller andre typer av ikke-metalliske tetningsdeler.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å frem-bringe et forbedret stigerør hvor de ovennevnte ulemper reduseres eller helt elimineres.

Stigerøret ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjenne-tegnet ved et skulderparti anordnet i hver ende av de mindre rør, en utvendig gjenget nippel som kan bringes i anlegg mot skulderen, og som er innrettet til, ved innskruing av nippelen i flensboringen, å fastholde de mindre rør og innrette aksialt til-støtende rør med hverandre, samt en rørformet metall-tetningsdel anbrakt mellom rørenes ender til dannelse av et metall-mot-metall-tetningsinngrep.

Ved en foretrukket utførelse har hvert av de mindre rør en motholddannende innerflate, og metalltetningsdelen er anbrakt mellom nevnte innerflater i hvert par av innbyrdes tilstøtende mindre rør. Videre kan hver innerflate være konisk tilspisset idet den øvre og den nedre ende av hver tetningsdel er motsvarende konisk tilspisset.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. la viser et sideriss, delvis i snitt, av forbindelses-skjøten mellom innbyrdes tilstøtende stigerørseksjoner, hvor det øvre parti av en stigerørseksjon er detaljert vist. Fig. lb viser et sideriss, delvis i snitt, av forbindelses-skjøten ifølge fig. la, hvor underkonstruksjonen av den øvre av de innbyrdes tilstøtende stigerørseksjoner er detaljert vist. Fig. 2 viser et snitt, langs linjen II-II i fig. la, av stigerøret ifølge fig. 1. Fig. 3 viser et detaljert sideriss, delvis i snitt, av en kjent skjøtkonstruksjon. Fig. 4 viser et detaljert sideriss, delvis i snitt, av skjøtkonstruksjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 viser et ekspandert snitt av skjøten ifølge fig. 4.

Et stigerør eller produksjonsrør 20 forløper fra et flyt-ende fartøy eller en plattform (ikke vist) gjennom et vannlag 12 og til et brønnhode (ikke vist) som er plassert på sjøbunnen. Produksjonsrøret 20 er sammensatt av en rekke stigerørseksjoner 21. Disse stigerørseksjoner har en lengde av ca. 12-15 meter. Det er forutsett at stigerøret i tilknytning til oppfinnelsen kan komme til anvendelse ved bore- eller produksjonsprosesser som ut-føres i dybder av 1800 meter eller mer under vannflaten.

Hver stigerørseksjon 21 innbefatter en sylinderformet sidevegg 22 med et øvre parti 23 og et nedre parti 24. Enden av det øvre parti 23 går over i et parti 25 av større innerdiameter, som opptar underpartiet 24 av den umiddelbart overliggende stigerør-seksjon. Skjøten mellom de to tilstøtende stigerørseksjoner er avtettet ved hjelp av 0-ringer 26.

Stigerørseksjonene 21 er videre utstyrt med en nedre koplingsflens 28 og en øvre koplingsflens 29 som rager radialt utad fra de respektive nedre og øvre deler av hver stigerørseksjon. Hver stigerørkoplingsflens innbefatter en endeflate som er tilpasset for sammenkopling med endeflaten på den aksialt tilstøt-ende stigerørkoplingsflens. Videre er stigerørkoplingsflensene utstyrt med et antall opptakeråpninger 60 for mindre rør, og som er fordelt om stigerøret. Disse opptakeråpninger er innrettet aksialt og tjener for styring av de forskjellige mindre rør (satelittrør) 31 for strøm og hydraulisk væske og røret 51 for overføring av trykkgass.

Som vist i fig. 2, er stigerørseksjonene 21 forbundet med en rekke mindre rør 31 som typisk tjener som elektriske eller hydrauliske kontrolledninger for de strupe- og kvelefunksjoner som er tilknyttet den konvensjonelle utblåsings-sperreventilsats som er anordnet ved brønnhodet. Seksjonen 31 av mindre rør har tilnærmelsesvis samme lengde som stigerørseksjonene.

Tegningene viser et antall åpenbunnete kamre for opptakelse av oppdriftsluft eller -gass, og midler for montering av disse

rundt og langs stigerøret. Slike kamre 40 avgrenses av en sylind-risk mantel 42 som ved hjelp av monteringsbolter er fastgjort til den øvre flens 29, for opprettelse av en mellomliggende, lufttett tetningssone. Boltene 41 som er perifert fordelt rundt flensen

29, forbinder flensen 29 med den sylindriske mantel 42. Den sylindriske mantel 42 (fig. lb) er forbundet med en sentrerings-ring 43 som er montert nær underenden av mantelen 42, for å fastholde mantelen 42 i fiksert avstand fra stigerørseksjonens 21 sylinderformete sidevegg. Sentreringsringen 43 innbefatter radiale finner 46 som forløper mellom yttersiden av stigerørseksjonen 21 og innersiden av mantelen 42. Det er ingen avtetning ved undersiden av kammeret 40, og vannet kan følgelig stige fritt i kammeret. Kamrene 40 forløper praktisk talt i den fulle lengde av hver stigerørseksjon, og samtlige kamre har tilnærmelsesvis samme størrelse.

Koplingsskjøten mellom aksialt tilstøtende seksjoner av mindre rør vil bli beskrevet i det etterfølgende under henvisning til fig. 4 og 5. Fig. 5 viser et ekspandert snitt av den monterte skjøt ifølge fig. 4.

Den tilhørende anordning for avtettende sammenkopling av den øvre rørseksjon med den nedre rørseksjon er stort sett den samme for begge seksjoner. Flensene 28 og 29 innbefatter aksialt-rettede flensboringer 60 for de mindre rør med et rettlinjet, ringformet parti 61 som forløper mellom et punkt innenfor kanal-åpningen og endeflaten 62 av den motsvarende flens. Fra det mellomliggende punkt og utad til opptakerenden av kanalen 60 er kanalen utstyrt med innergjenger 63.

Rørseksjonen 31 innbefatter endepartier som beskrevet i det etterfølgende. Hvert av rørseksjonens 31 endepartier innbefatter en utadragende, radial flens 32 som er dimensjonert for fri aksialbevegelse i det ringformete parti 61 av kanalen 60. Et skulderparti eller anslag 32a er anordnet som overgang mellom den radiale flens 3 2 og den øvrige del av seksjonen 31. Dette skulderparti tjener også for opptakelse av en aksial, utadrettet kraft ved endepartiet av rørseksjonen. En sirkelformet nippel eller justering 70 omslutter hver ende av seksjonene 31. Nippelen 70 innbefatter et hodeparti 71 for lettere håndtering og anvendelse, et utvendig gjenget parti 72 og en glatt, ringformet innerflate 73 for glidbar innpassing med rørseksjonen 31. Forsiden 74 av ringen 70 er tilpasset for å bringes i anlegg mot skulderen 32a på rørseksjonen 31 og derved utøve en aksialt utadrettet kraft mot skulderen og derved justere aksialposisjonen av rørsek-sjonens ender.

Ifølge en hensiktsmessig utøvelse av oppfinnelsen sveises rørseksjonens endeparti til midtpartiet, idet de sirkelformete nipler 70 innskyves på rørseksjonen 31 forut for sveisingen. Fig. 5 viser videre et O-ringspor 64 hvori det kan anbringes en O-ring for ekstra tetning.

Innen innbyrdes tilstøtende seksjoner av de mindre rør sammenføyes blir samtlige tilhørende rørseksjoner montert som beskrevet i det etterfølgende. Hver seksjon 31 av mindre rør som er løst omsluttet av sine to sirkelformete reguleringsnipler 70, blir med sin ene ende glidbart innført i og gjennom en av flens-boringene 60. Det utvidete endeparti 32 av rørseksjonen er hensiktsmessig dimensjonert for å tillate glidbar innføring gjennom flensboringen 60. Etter at det ene endeparti er innført, blir rørseksjonens annet endeparti brakt i flukt med den annen flensboring 60 og innskjøvet i denne. Etter at begge endepartier av rørseksjonen 31 er plassert i de to flensboringer 60 i stigerør-seksjonen 21, innskrues den ene av de sirkelformete reguleringsnipler 70 i den gjengete del 63 av flensboringen 60. Den sirkelformete reguleringsnippel 70 blir fortrinnsvis innskrudd, helt til endeflaten av rørseksjonen befinner seg i flukt med den tilgrensende endeflate av den tilstøtende stigerørkoplingsflens. Etter at den ene, sirkelformete reguleringsnippel er innskrudd og justert, blir den annen nippel innskrudd og nøyaktig justert i den tilhørende flensboring 60.

Etter at alle seksjoner av de mindre rør er fastgjort til sin tilhørende stigerørseksjon og nøyaktig justert slik at rør-endeflatene befinner seg i flukt med de tilgrensende koplings-endeflater, er stigerørseksjonen klar for sammenkopling med en tidligere montert og innrettet stigerørseksjon. Det er innlys-ende, at da de sirkelformete reguleringsnipler 70 er behørig inn-stilt, vil rørseksjonenes aksialposisjon være riktig i forhold til den aksialt tilstøtende seksjon.

Til sist og umiddelbart innen sammenpassingen av de innbyrdes tilstøtende stigerørkoplingsflenser, abringes en rørformet metalltetningsdel eller en styrehylse 80 mellom rørseksjonene. Hver ende 32 av hver rørseksjon omfatter en ringformet mothold-dannende innerflate 81 for overføring av en aksial trykkraft til tetningsdelen 80.

Metalltetningsdelen 80 og rørseksjonene samvirker som beskrevet i det etterfølgende. Tetningsdelen 80 har en aksiallengde som er noe større en aksialavstanden mellom respektive punkter på den tilgrensende, ringformete innerflate 81. Når de øvre og nedre flenser 29 og 28 bringes i flukt med hverandre, vil følgelig den sirkelformete tetningsdel 80 sammenpresses svakt, hvorved det opprettes en utmerket tetning mellom tetningsdelen og seksjonene.

Hver innerflate 81 kan med fordel være konisk tilspisset idet den øvre og nedre ende av hver tetningsdel 80 er motsvarende konisk tilspisset.

Anvendelsen av tetningsdelen 80 øker antallet av tetnings-flater og gjør det unødvendig å stole utelukkende på den tetning som er opprettet mellom de innbyrdes motsvarende flater på rør-seksjonene og på flensene.

Ifølge en annen utførelsesform av oppfinnelsen er de parvis anordnete flensboringer for hver seksjon av mindre rør innbyrdes forskjøvet i periferiretning (dvs. ute av aksialflukt med hverandre) . Rørseksjonen vil av den grunn delvis omslutte stigerør-seksjonen. Den perifere forskyvning er fortrinnsvis like stor for samtlige rørseksjoner i tilknytning til en og samme stigerør-seksjon, slik at rørseksjonene hver for seg omslutter stort sett like vinkelsoner av stigerørseksjonen. Det vil være åpenbart for den fagkyndige, at for å kunne monteres på denne måte må hver seksjon av de mindre rør forlenges i tilstrekkelig grad. Hver rørseksjon kan hensiktsmessige omslutte mellom 170° og 190°, eksempelvis 180° av stigerørets yttervegg.

Resultatet av denne perifert forskjøvete plassering er, at ved virkelig anvendelse av stigerør og de mindre rør (satelitt-rør) under sjø- og værforhold som forårsaker bøying, skyving og støtpåpvirkning på annen måte av de undersjøiske rørledninger, vil den svungne rørstreng fungere som en fjær og bøyes elastisk i avhengighet av bevegelsen i vannet.

Hvis de mindre rør er montert i vanlig, aksial stilling, vil bøying av stigerøret fremkalle aksial strekkpåkjenning eller aksial spenning i de mindre rør, slik at disse og rørskjøtene etter hvert svekkes.

Claims (3)

1. Stigerør, omfattende et sentralt rør med en flens i hver ende, for sammenkobling av tilstøtende rør med hverandre til dannelse av en rørstreng, og et antall mindre rør gruppert rundt det sentrale rør, hvor flensen er utstyrt med et antall boringer for opptak av de mindre rør, karakterisert ved et skulderparti (32a) anordnet i hver ende av de mindre rør (31), en utvendig gjenget nippel (70) som kan bringes i anlegg mot skulderen (32a), og som er innrettet til, ved innskruing av nippelen (70) i flensboringen (60), å fastholde de mindre rør og innrette aksialt tilstøtende rør med hverandre, samt en rørformet metall-tetningsdel (80) anbrakt mellom rørenes (31) ender (32) til dannelse av et metall-mot-metall-tetningsinn-grep.

2. Stigerør i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hvert av de mindre rør (31) har mothold-dannende innerflater (81) og at metalltetningsdelen (80) er anbrakt mellom nevnte innerflater (81) i hvert par av innbyrdes tilstøtende mindre rør (31).

3. Stigerør i samsvar med krav 2, karakterisert ved at hver innerflate (81) er konisk tilspisset og at den øvre og den nedre ende av hver tetningsdel (80) er motsvarende konisk tilspisset.