NO20101651A1 - Hydraulisk kopling - Google Patents

Abstract

En hydraulisk kobling for en brønnhodemuffe er fremskaffet som innbefatter et stempel og et bunnparti utformet for å bevege seg i en aksial retning via hydraulisk trykk påført en eller flere hydrauliske porter i koblingen. Bevegelsen av stempelet og bunnpartiet beveger en ring og et segment til koblingen i en radial retning for å oppta fordypninger i brønnhodemuffen. Koblingen kan være låst opp ved å påføre hydraulisk trykk til en hydraulisk port til koblingen. Et system og fremgangsmåte for å operere koblingen er også fremskaffet.

Description

KRYSSREFERANSE TIL RELATERT SØKNAD

[0001]Denne søknad krever prioritet fra US provisorisk patentsøknad nr. 61/061,995 med tittelen "Hydra-Connector", innlevert 16. juni 2008, som herved er innlemmet ved referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

[0002]Dette avsnitt er ment å innføre leseren i forskjellige aspekter innen fagområdet som kan være relatert til forskjellige aspekter i den foreliggende oppfinnelse, som er beskrevet og/eller krevet nedenfor. Denne omtale er antatt å være nyttig for å gi leseren bakgrunnsinformasjon for å legge til rette for en bedre forståelse av de forskjellige aspekter av den foreliggende oppfinnelse. Følgelig skal det forstås at disse angivelser skal leses i dette lys, og ikke som inn-rømmelser av tidligere kjent teknikk.

[0003] Som det vil forstås har olje og naturgass en inngående virkning på moderne økonomier og samfunn. Selvfølgelig er anordnninger og systemer som avhenger av olje og naturgass allesteds-nærværende. For eksempel er olje og naturgass benyttet for brensel i et stort spekter av kjøretøyer, slik som biler, fly, båter og lignende. Videre er olje og naturgass hyppig benyttet for å varme opp hjem under vinter, å generere elektrisitet og fremstille en overraskende rekke av hverdags-produkter.

[0004]For å møte behovet for slike naturressurser, investerer firmaer ofte i betydelige mengder av tid og penger i å søke for å utvinne olje, naturgass og andre underjordiske ressurser fra jorden. Spesielt, når en ønsket ressurs er oppdaget under overflaten av jorden, er ofte bore- og produksjonssystemer anvendt for å få adkomst til å hente ut ressursen. Disse systemer kan være lokalisert på land eller til havs, avhengig av stedet for den ønskede ressurs. Videre innbefatter slike systemer generelt en brønnhode-sammenstilling gjennom hvilken ressursen er utvunnet. Disse brønnhode-sammenstillingene kan innbefatte en bred varietet av komponenter, slik som forskjellige foringsrør, ventiler, fluidledninger og lignende, som styrer boring og/eller utvinningsoperasjoner. I tillegg kan slike brønnhode-sammenstillinger også innbefatte komponenter, slik som en isolasjonsspindel ("fraktureringsspindel") og/eller fraktureringstre, for å tilrettelegge en fraktureringsprosess.

[0005]Koblinger er anvendt for å feste visse typer av utstyr til brønnhodehus. For eksempel er ofte en eller flere koblinger anvendt for å feste en utblåsningssikring (BOP) eller et produksjonsventiltre til et brønnhode. Dessverre krever ofte eksisterende koblinger manuell operasjon, flere verktøy, flere turer mellom et overflatefartøy og undervanns-brønnutstyret, osv. Disse operasjoner for å feste eller fjerne en kobling er generelt kostbare, tidskrevende og kan innføre ytterligere sikkerhetsbetraktninger.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0006] Forskjellige egenskaper, aspekter og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil nå bedre forstås når den følgende detaljerte beskrivelse leses med referanse til de vedføyde figurer hvor like numre representerer like deler ut gjennom figurene, hvor i:

[0007]Figur 1 er et blokkdiagram som illustrerer et mineral-utvinningssystem i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0008]Figur 2 viser et tverrsnitt av en hydraulisk kobling separat fra en brønnhode-muffe i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0009]Figur 3 viser et tverrsnitt av den hydrauliske kobling senket ned på en brønnhodemuffe i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0010]Figur 4 viser et tverrsnitt av den hydrauliske kobling som viser en ring til koblingen i en låseposisjon med brønnhodemuffen i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0011]Figur 5 viser et tverrsnitt av den hydrauliske kobling som viser et segment av koblingen i en låst posisjon med brønnhodemuffen i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0012]Figur 6 viser et tverrsnitt av den hydrauliske kobling under opplåsing og fjerning fra brønnhodemuffen i henhold til en utførelse av oppfinnelsen;

[0013]Figur 7A og 7B viser et annet tverrsnitt av den hydrauliske kobling i fig. 2-6 i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0014]Figur 8 viser en hydraulisk kobling i henhold til en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse;

[0015]Figur 9 er et flytskjema av en prosess for å installere den hydrauliske kobling i fig. 2-7 på brønnhodemuffen i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; og

[0016] Figur 10 er et flytskjema til en prosess for å fjerne den hydrauliske kobling i fig. 2-7 fra brønnhodemuffen i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV SPESIFIKKE UTFØRELSER

[0017]En eller flere spesifikke utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå beskrives nedenfor. Disse beskrevne utførelser er kun eksemplifiserende for den foreliggende oppfinnelse. I tillegg, i en anstrengelse på å tilveiebringe en nøyaktig beskrivelse av disse eksemplifiserende utførelser behøver ikke alle egenskaper for en virkelig implementasjon å beskrives i denne beskrivelse. Det vil imidlertid verdsettes at i utviklingen av enhver slik virkelig implementasjon, som i ethvert konstruksjonsprosjekt, må mange implementasjonsspesifikke avgjørelser gjøres for å oppnå utviklerens spesielle mål, slik som overensstemmelse med system-relaterte og forretningsrelaterte begrensninger, som kan variere fra en implementasjon til en annen. Dessuten vil det verdsettes at en slik utviklingsanstrengelse kan være kompleks og tidkrevende, men ikke desto mindre være et rutinefore-takende for utforming, fabrikasjon og fremstilling for de som er normalt faglært på området og som har fordelen av denne omtale.

[0018]Ved innføring av elementer for forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelse er artiklene "en", "et", "den", "det", og "nevnte", ment å bety at det er en eller flere av elementene. Betegnelsene "omfattende", "innbefattende" og "med" er ment å være inklusiv og bety at det er mange ytterligere elementer andre enn de opplistede elementer. Dessuten er bruken av "topp", "bunn", "over", "under" og varianter av disse betegnelser gjort for enkelhets skyld, men krever ikke noen spesiell orientering av komponentene.

[0019]Visse eksemplifiserende utførelser av den foreliggende teknikk innbefatter et system og fremgangsmåte som adresserer en eller flere av de ovenfor angitte utfordringer for å forbinde utstyr til en brønnhodemuffe. Som forklart i større detalj nedenfor innbefatter de omtalte utførelser en hydraulisk kobling med en ring og et "hurtiglås"-segment som opptar fordypninger eller andre monteringsegenskaper på brønnhodemuffen. I visse utførelser kan den hydrauliske kobling innbefatte flere hydrauliske porter for å motta hydraulisk trykk for å bevege komponenter til den hydrauliske kobling i en generelt aksial retning. Den aksiale bevegelse av disse komponenter kan aktivere radial bevegelse av ringen og hurtiglås-segmentet, som bevirker kobling med brønnhodemuffen og flytting av koblingen til en låst posisjon.

[0020]I visse utførelser bevirker et første fluidtrykk (f.eks. hydraulisk) en første aksial forskyvning for å indusere en første radial kraft (og forskyvning) for å feste ringen, og så et andre fluidtrykk (f.eks. hydraulisk) bevirker en andre aksial forskyvning for å indusere en andre radial kraft (og forskyvning) for å feste en eller flere segmenter. Frigjøring av den hydrauliske kobling fra brønnhodet kan også være tilrettelagt ved å påføre trykk til en hydraulisk port for å bevege komponentene i en generelt aksial retning for å bevirke frigjøring av ringen og segmentet og for å låse opp koblingen. I visse utførelser bevirker et tredje fluidtrykk (f.eks. hydraulisk) en tredje aksial forskyvning for å muliggjøre radial frigjøring av det ene eller flere segmenter, og så det tredje fluidtrykk bevirker en fjerde aksial forskyvning for å muliggjøre radial frigjøring av ringen.

[0021]Figur 1 er et blokkdiagram som illustrerer et mineralutvinningssystem 10 i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Det illustrerte mineral-utvinningssystem 10 kan være utformet for å utvinne forskjellige mineraler og naturressurser, innbefattende hydrokarboner (f.eks. olje og/eller naturgass), eller utformet for å injisere substanser inn i jorden. I noen utførelser er mineral-utvinningssystemet 10 landbasert (f.eks. et overflatesystem) eller undervann (f.eks. et undervannssystem). Som illustrert innbefatter systemet 10 et brønnhode 12 koblet til en mineralavsetning 14 via en brønn 16, hvor i brønnen 16 innbefatter en brønnhodemuffe 18 og en brønnboring 20. Brønnhodemuffen 18 innbefatter generelt en muffe med stor diameter som er anbrakt ved avslutningen av brønnboringen 20. Brønnhodemuffen 18 sørger for koblingen av brønnhodet 12 til brønnen 16.

[0022]Brønnhodet 12 innbefatter typisk flere komponenter som styrer og regulerer aktiviteter og forhold assosiert med brønnen 16. Foreksempel innbefatter generelt brønnhodet 12 legemer, ventiler og tetninger som fører produserte mineraler fra mineralavsetning 14, sørger for regulering av trykk i brønnen 16, og sørger for injeksjonen av kjemikalier inn i brønnboringen 20 (f.eks. ned i hullet). I den illustrerte utførelse innbefatter brønnhode 12 hva som dagligdags refereres til som et juletre 22 (heretter et tre), en rørspole 24, en foringsrørspole 25 og en henger 26 (f.eks. en rørhenger eller en foringsrørhenger). Systemet 10 kan innbefatte andre anordninger som er koblet til brønnhode 12, og anordninger som er benyttet for å sammenstille og styre forskjellige komponenter til brønnhodet 12. For eksempel, i den illustrerte utførelse, innbefatter systemet 10 et verktøy opphengt fra en borestreng 30.1 visse utførelser innbefatter verktøyet 28 et setteverktøy som er senket (f.eks. ført) fra et offshore-fartøy til brønnen 16 og/eller brønnhodet 12.1 andre utførelser, slik som overflatesystemer, kan verktøyet 28 innbefatte en anordning opphengt over og/eller senket inn i brønnhodet 12 via en kran eller annen opplagringsanordning.

[0023]Treet 22 innbefatter generelt en mengde strømningsbaner (f.eks. boringer), ventiler, utrustninger og styringer for å operere brønnen 16. Foreksempel kan treet 22 innbefatte en ramme som er anbrakt omkring et trelegeme, en strømningssløyfe, aktuatorer og ventiler. Videre kan treet 22 tilveiebringe fluidkommunikasjon med brønnen 16. For eksempel innbefatter treet 22 en treboring 32. Treboringen 32 sørger for kompletteringen og overhalingsprosedyrer, slik som innføringen av verktøy (f.eks. hengeren 26) inn i brønnen 16, injeksjonen av forskjellige kjemikalier inn i brønnen 16 (f.eks. ned i brønnhullet), og lignende. Videre kan mineraler utvunnet fra brønnen 16 (f.eks. olje og naturgass) være styrt og ført via treet 22. For eksempel kan treet 12 være koblet til en samlestokk eller en strømningsledning som er bundet opp til andre komponenter, slik som en manifold. Følgelig, strømmer produserte mineraler fra brønnen 16 til manifolden via brønnhodet 12 og/eller treet 22 før de føres til utfrakting eller lagringsfasiliteter. En utblåsningssikring (BOP) 31 kan også være innbefattet, enten som en del av treet 22 eller som en separat anordning. BOP'en kan bestå av en mengde ventiler, utrustninger og styringer for å forhindre olje, gass eller annet fluid fra å gå ut av brønnen i tilfelle av en utilsiktet frigjøring av trykk eller en overtrykkstilstand.

[0024]Rørspolen 24 sørger for en base for treet 22. Typisk er rørspolen 24 en av mange komponenter i modulært undervanns eller overflate mineral-utvinningssystem 10 som er styrt fra et offshore-fartøy eller overflatesystem. Rørspolen 24 innbefatter en rørspoleboring 34. Rørspoleboringen 34 forbinder (f.eks. muliggjør fluidkommunikasjon mellom) treboringen 32 og brønnen 16. Rørspoleboringen 34 kan således tilveiebringe adkomst til brønnboringen 20 for forskjellige kom-plettering og overhalingsprosedyrer. For eksempel kan komponenter være ført ned til brønnhodet 12 og anbrakt i rørspoleboringen 34 for å tette av brønnboringen 20, for å injisere kjemikalier ned i hullet, for å henge opp verktøy nede i hullet, for å gjenvinne verktøy nede i hullet, og lignende.

[0025]Som det vil forstås kan brønnboringen 20 inneholde forhøyde trykk. Følgelig anvender mineralutvinningssystemet 10 forskjellige mekanismer, slik som tetninger, plugger og ventiler, for å styre og regulere brønnen 16. For eksempel er plugger og ventiler anvendt for å regulere strømningen og trykkene av fluider i forskjellige boringer og kanaler ut gjennom mineral-utvinningssystemet 10. For eksempel er den illustrerte henger 26 (f.eks. rørhenger eller foringsrørhenger) typisk anbrakt innen brønnboringen 12 for å feste rør og foringsrør opphengt i brønnboringen 20, og for å tilveiebringe en bane for hydraulisk styringsfluid, kjemikalieinjeksjoner og lignende. Hengeren 26 innbefatter en hengerboring 38 som strekker seg gjennom senteret av hengeren 26, og som er i fluidkommunikasjon med rørspoleboring 34 og brønnboring 20. Dessverre kan trykk i boringene 20 og 34 inntre gjennom brønnhodet 12 hvis ikke regulert. En mottrykksventil, plugg eller annen tetningsanordning 36 er ofte anordnet og låst i hengerboringen 38 for å regulere trykket. Lignende tetningsanordninger kan være benyttet ut gjennom mineralutvinningssystemet 10 for å regulere fluidtrykk og strømninger.

[0026] Under operasjon av brønnen kan foringsrørspolen 25, rørspolen 24, utblåsningssikringen 31 eller annet utstyr være festet til brønnhodet 12 via en eksemplifiserende hydraulisk kobling 40. Som ytterligere beskrevet nedenfor kan koblingen 40 tilrettelegge forbindelse av treet 22, utblåsningssikring 31, bore-verktøy eller forskjellige andre røranordninger for oljefelt-bruk, til brønnhodemuffen 18. Den hydrauliske kobling 40 er festet til brønnhode-sammenstillingen 12 for på denne måten å motstå de innvendige trykk innen brønnhode-sammenstillingen 12 og de påfestede komponenter. For å tilrettelegge den sikre forbindelse kan brønnhodet 12 eller annet utstyr også innbefatte en eller flere fordypninger, slik som spor rundt periferien av brønnhodemuffen 18, for å oppta komponenter til den hydrauliske kobling 40. Fordelaktig kan den hydrauliske mekanisme til den hydrauliske kobling 40 være aktuert ved en hydraulisk forbindelse eller en enkel ROV, og dermed redusere kompleksiteten for operasjon, og å redusere eller eliminere behovet for at en operatør manuelt opererer forbindelsen, spesielt i undervannsoperasjoner, og å forbedre sikkerheten som typisk er innbefattet i flere komplekse koblinger.

[0027]Figur 2 illustrerer et tverrsnitt av koblingen 40 frigjort fra en brønnhode-sammenstilling 12, som viser et første trinn i installasjonen av koblingen 40 på brønnhodemuffen 18.1 dette første trinn er kobling 40 ikke festet til brønnhode-muffen 18, men den hviler på toppen av brønnhodemuffen 18.1 den illustrerte utførelse innbefatter koblingen 40 en sammenstilling 41 av et flertall av koaksiale deler aksialt festet sammen med i det minste to frihetsgrader (f.eks. aksial og radial), slik at både aksial og radial forskyvning er anvendt for å feste koblingen 40 på brønnhodemuffen 18. Som omtalt nedenfor, i et annet trinn av installasjonsprosessen, gjennomgår koblingen 40 en første rekke av aksiale og radiale forskyvninger for å bevirke et første inngrep med brønnhodemuffen 18.1 et tredje trinn av installasjonsprosessen gjennomgår koblingen 40 en andre rekke av aksiale og radiale forskyvninger for å bevirke et andre inngrep med brønnhode-muffen 18. Installasjonsprosessen resulterer således i et flertall av separate inngrep med sekvensielle trinn for både aksiale og radiale forskyvninger av komponenter innen sammenstillingen 41.

[0028]I den illustrerte utførelse innbefatter sammenstillingen 41 en sentral del 42, en indre ringformet del eller første stempel 43 anbrakt omkring den sentrale del 42, og en ytre ringformet del eller andre stempel 44 anbrakt omkring den sentrale del 42 og det første stempel 43. Det første stempelet 43 er utformet for å bevege seg aksialt i forhold til både den sentrale del 42 og det andre stempel 44. Det andre stempel 44 er utformet for å bevege seg aksialt i forhold til både den sentrale del 42 og det første stempel 43. Som omtalt nedenfor er de første og andre stempler 43 og 44 utformet for å bevege seg uavhengig fra hverandre langs en akse 45 til koblingen 40, slik at aksial bevegelse forspenner en første festeanordning (f.eks. en låsering) 46 og en andre festeanordning (f.eks. en eller flere segmenter) 47 for å bevege seg radialt og i inngrep med sampassende festeanordninger (f.eks. fordypninger) 48 og 49 på brønnhodemuffen 18. Området av aksial bevegelse er begrenset til en eller flere pigger eller bolter 50, som strekker seg gjennom de forskjellige komponenter og blokkerer bevegelse av motsatte ender via øvre mutre 51 og et nedre parti (f.eks. en ring) 52. Det første stempel 43, piggene eller boltene 50, muttrene 51 og det nedre parti 52 beveger seg generelt sammen i oppover- og nedover-retninger langs aksen 45 i samsvar med fluidtrykk. Likeledes beveger det andre stempel 44 seg generelt i oppover- og nedover-retninger langs aksen 45 i samsvar med fluidtrykk.

[0029]I den illustrerte utførelse beveger de første og andre stempler 43 og 44 seg generelt langs aksen 45 i samsvar med fluidtrykk (f.eks. væske eller gass) i et første kammer 53, et andre kammer 54 og/eller et tredje kammer 55. Som illustrert er det første kammer 53 et ringformet kammer dannet mellom et bunnparti av det første stempel 43 og et flytende stempel 56. Det andre kammer 54 er et ringformet kammer dannet mellom det flytende stempel 56 og et indre stempelparti 57 (f.eks. indre ringformet leppe) til det andre stempel 44. Det tredje kammer 55 er et ringformet kammer dannet mellom et bunnparti 58 (f.eks. ytre ringformet leppe) til den sentrale del 42 og det indre stempelparti 57 (f.eks. indre ringformet leppe) til det andre stempel 44. Det første kammer 53 mottar fluid fra en første fluidport 59. Det andre kammer 54 mottar fluid fra en andre fluidport 60. Det tredje kammer 55 mottar fluid fra en tredje fluidport 61. Fluidportene 59, 60 og 61 kan være forbundet til en kilde av væsketrykk (f.eks. hydraulisk fluid), en kilde av gasstrykk (f.eks. luft) eller annen væske eller gass.

[0030]Det første festeanordning 46 reagerer på bevegelse av det nedre parti 52, som svarer på bevegelse av det første stempel 43. Fluidtrykk i det første fluidkammer 53 bevirker oppover aksial bevegelse av det første stempel 43, piggen eller bolten 50, mutteren 51 og det nedre parti 52. Det nedre parti 52 innbefatter en første aktiverende koning 62, som opptar en sampassende koning 63 på den første festeanordning 46 (f.eks. ring). Således, ettersom det nedre parti 52 beveger seg oppover i samsvar med fluidtrykk mot det første stempel 43, glir koningen 62 og 63 langs hverandre for å tvinge den første festeanordning 46 til å bevege seg i en innover radial retning mot aksen 45.1 visse utførelser kan den første festeanordning 46 være en sneppering, en C-ring, en låsering eller enhver annen passende festeanordning.

[0031]Den andre festeanordning 47 reagerer på bevegelse av det andre stempel 44. Fluidtrykk i det andre fluidkammer 54 bevirker oppover aksial bevegelse av det flytende stempel 56 inntil det kobler og stopper ved det første stempel 43. Igjen bevirker fluidtrykket i det andre fluidkammer 54 nedover aksial bevegelse av det andre stempel 44. Den andre stempel 44 innbefatter en andre aktiverende koning 64, som opptar en sampassende koning 65 på den andre festeanordning 47 (f.eks. et "huriglås-segment"). I visse utførelser innbefatter den andre festeanordning 47 et ringformet legeme 66 som opplagrer en eller flere segmenter 67, som er utformet for å bevege seg frem og tilbake i motsatte radiale retninger. Det andre festeanordning 47 innbefatter også en fjær 68 koblet til hvert segment 67 ved en bolt 69, hvor fjæren 68 også er koblet til det ringformede legemet 66 ved en tilsvarende bolt 70.1 den illustrerte utførelse kan fjæren 68 være anbrakt i en komprimert eller ikke-komprimert tilstand. Fjæren 68 forspenner det respektive segment 67 i en innover radial retning mot aksen 45. Ettersom den aktiverende koningen 64 beveger seg nedover i samsvar med fluidtrykket mot det andre stempel 44, glir koningene 64 og 65 langs hverandre for å tvinge den andre festeanordning 47 (dvs. den ene av flere segmenter 67) til å bevege seg i en innover radial retning mot aksen 45.

[0032]Ettersom de første og andre festeanordninger 46 og 47 beveger seg i radiale innover-retninger opptar festeanordningene 46 og 47 de sampassende festeanordninger 48 og 49.1 visse utførelser kan de sampassende festeanordninger 48 og 49 være innbulinger, spor, eller andre topografier, og kan være maskinert eller bearbeidet i enhver form, dybde, eller vinkel for bedre å tilrettelegge inngrep med de første og andre festeanordninger 46 og 47. I visse utførelser kan de sampassende festeanordninger 48 og 49 innbefatte øvre og nedre lepper for å blokkere aksial bevegelse av festeanordningene 46 og 47 etter inngrep med de sampassende festeanordninger 48 og 49. For eksempel innbefatter de sampassende festeanordninger 48 øvre og nedre lepper 71 og 72, som er vinklet (f.eks. ved en vinkel større enn 0 grader i forhold til aksen 45) for å blokkere aksial bevegelse av den første festeanordning 46. Ved hjelp av ytterligere eksempel innbefatter den sampassende festeanordningen 49 øvre og nedre lepper 73 og 74, som er vinklet (f.eks. ved en vinkel større enn 0 grader i forhold til aksen 45) for å blokkere aksial bevegelse av den andre festeanordning 47.

[0033]I den foreliggende illustrerte utførelse innbefatter koblingen 40 en boring 75 utformet for å motta forskjellige ytterligere komponenter. For eksempel, i en utførelse, kan forskjellige ytterligere komponenter, slik som hengere, rør, rørledning, brønnhodedeler, andre fluidledninger, eller lignende være mottatt innen boringen 75 til koblingen 40.

[0034]Figur 3 illustrerer et tverrsnitt av koblingen 40 senket på brønnhodemuffen 18 ved forberedelse på å skape en låseforbindelse. Som vist i fig. 3 kan koblingen

40 være senket på brønnhodemuffen 18, og således etterlate en åpning mellom bunnoverflaten 76 til koblingen 40 og brønnhodemuffen 18. Låsingen av koblingen 40, som beskrevet nedenfor, opptar koblingen 40 i plan med brønnhodemuffen 18. Etter den initielle installasjon er ringen 46 og segmentet 67 ikke koblet med

fordypningene 48 og 49 henholdsvis til brønnhodemuffen 18. Det nedre parti 52 til koblingen 40 er i en første posisjon atskilt fra det øvre partiet til sammenstilling 41, som indikert ved en aksial åpning 77. Stemplene 43 og 44 er også komprimert tett omkring det flytende stempelet 56 som indikert ved aksial avstand 78, slik at de første og andre kammer 53 og 54 er ved et minimums volum. I dette trinn forspenner ikke koningene 62 og 63 ringen 46 inn i fordypningen 48, og koningene 64 og 65 forspenner ikke segmentene 67 inn i fordypningen 49.

[0035]Figur 4 illustrerer et tverrsnitt av koblingen 40 som viser aktuering av det første stempel 43 for å aktivere og oppta den første festeanordning 46 (f.eks. ring) med den sampassende festeanordning 48 (f.eks. fordypning) på brønnhodemuffen 18. Som omtalt ovenfor reagerer den første festeanordning 46 på bevegelse av det nedre parti 52, som reagerer på bevegelse av det første stempel 43. Således, i den illustrerte utførelse, strømmer et første fluidtrykk gjennom den første port 59 inn i det første kammer 53 som indikert ved pil 79, og dermed bevirker aksial ekspansjon 80 av det første kammer 53 via oppover-bevegelse 81 av det første stempel 43. Igjen bevirker også oppover-bevegelse 81 av det første stempel 43 oppover-bevegelse av piggen eller bolten 50, mutteren 51, og det nedre parti 52. Ettersom det nedre parti 52 gjennomgår oppover-bevegelsen 81 glir den aktiverende koning 62 langs sampassende koning 63 og den første festeanordning 46 (f.eks. ring), og derved skaper en radial forspenningskraft og som bevirker radial innover-bevegelse 82 av den første festeanordning 46 (f.eks. ring) inn i sampassende festeanordning 48 (f.eks. fordypning). Inngrepet av koninger 62 og 63 styrer også gradvis ringen 46 inn i den sampassende fordypning 48. Eventuelt støter det nedre parti 52 mot en bunnoverflate 83 til sammenstillingen 41, og derved blokkerer ytterligere aksial bevegelse. Ved dette punkt tilveiebringer inngrepet mellom de første festeanordninger 46 og 48 (f.eks. ring og fordypning) et første festetrinn mellom koblingen 40 og brønnhodemuffen 18. Igjen innbefatter det første trinn både aksial bevegelse 81 og radial bevegelse 82 for å oppnå festing via festeanordningene 46 og 48 (f.eks. ring og fordypning), slik at koblingen 40 er i plan med brønnhodemuffen 18.

[0036]Figur 5 illustrerer et tverrsnitt av koblingen 40 som viser aktuering av det flytende stempel 56 og det andre stempel 44 for å aktivere og oppta den andre festeanordning 47 (f.eks. en eller flere segmenter 67) med den sampassende festeanordning 49 (f.eks. fordypning) på brønnhodemuffen 18. Som omtalt ovenfor reagerer den andre festeanordning 47 på bevegelse av det andre stempel 44. Således, i den illustrerte utførelse, strømmer et andre fluidtrykk gjennom den andre port 60 inn i det andre kammer 54 som indikert ved pil 84, og derved bevirker aksial ekspansjon 85 av det andre kammer 54 via oppover-bevegelse 86 av det flytende stempel 56. Igjen bevirker oppover-bevegelse av det flytende stempel 56 aksial sammentrekning av det første kammer 53 inntil det flytende stempel 56 opptar det første stempel 53, slik at det første kammer 53 er ved et minimumsvolum. På denne måten, videre forspenner, opprettholder, eller tilbake-holder det andre fluidtrykk (og oppover-bevegelse av det flytende stempel 56) det første stempel 46 i den øverste aksiale posisjon, slik at det nedre pari 52 opprettholder den første festeanordning 46 (f.eks. ring) i en koblet posisjon med den sampassende festeanordning 48 (f.eks. fordypning). Med andre ord, kan det ytterligere trykk påført den andre port 60 skape en forbelastning på det første stempel 43, det nedre partiet 52 og således den første festeanordning 46 (f.eks. ring).

[0037]I tillegg til trykket mot det første stempel 43, bevirker ekspansjonen 85 av det andre kammer 54 nedover aksial bevegelse 87 av det andre stempel 44. Ettersom det andre stempel 44 gjennomgår nedover-bevegelsen 87, glir den andre aktiverende koning 64 til det andre stempel 44 langs den sampassende koning 65 til den andre festeanordning 47 (f.eks. et "hurtiglås"-segment). Det glidende inngrep av koningene 64 og 65 skaper en radial forspenningskraft og bevirker en radial innover-bevegelse 88 av den andre festeanordning 47 (f.eks. en eller flere segmenter 67) inn i den sampassende festeanordning 49 (f.eks. fordypning). I tillegg forspenner fjæren 68 segmentet i en radial innover-retning, og derved videre induserer den radiale innover-bevegelse 88 av segmentet 67 inn i den sampassende fordypning 49. På denne måten ekspanderer fjæren 68 fra en tilbaketrukket tilstand til en ekspandert tilstand. Inngrepet av koninger 64 og 65 styrer også gradvis den ene eller flere segmenter 67 inn i den sampassende fordypning 49. Eventuelt støter det andre stempelet 44 mot en bunnoverflate 89 til sammenstillingen 41, og derved blokkerer ytterligere aksial bevegelse. I tillegg skaper inngrepet av den øvre leppe 73 til den sampassende fordypning 49 med segmentet 67 en forbelastning på koblingen 40. Ved dette punkt tilveiebringer inngrepet mellom festeanordningene 47 og 49 (f.eks. en eller flere segmenter og fordypninger) et andre trinn av festing mellom koblingen 40 og brønnhodemuffen 18. Igjen innbefatter det andre trinn både aksial bevegelse 87 og radial bevegelse 88 for å oppnå festing via festeanordningene 47 og 49 (f.eks. en eller flere segmenter og fordypninger).

[0038]Figur 6 viser et tverrsnitt av koblingen 40 under frakobling og fjerning fra brønnhodemuffen 18 i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. I den illustrerte utførelse er de første og andre festeanordninger 46 og 47 begge frakoblet i samsvar med et tredje fluidtrykk påført den tredje port 61 som indikert ved pil 92.1 samsvar med fluidtrykk inn i den tredje port 61, beveger det andre stempel 44 seg i en oppover aksial retning generelt indikert ved pil 94. Fordi stempel 44 ikke lenger er koblet med segmentet 67, trekker strekket i fjæren 68 segmentet i den generelle radiale retning indikert ved pil 96, og frigjører segmentet 67 fra fordypningen 49. I en utførelse kan bevegelse av stempelet 44 åpne en trykkfrigjøring for hydraulikken påført den tredje port 61. For å tilrettelegge opplåsning av det nedre parti 52 og ringen 46, kan det nedre parti 52 være koblet til legemet 41 til koblingen 40 via en eller flere innvendige fjærer 97. Fjærene 97 forspenner det nedre partiet 52 i den generelle aksiale retning indikert ved pil 99. Etter at det hydrauliske trykk påført den tredje port 61 beveger stempelet 44, skyver fjærene 97 det nedre partiet 52 i retningen indikert ved pil 99, og frakobler ringen 46 fra fordypningen 48 til brønnhodemuffen 18. Koblingen 40 kan så fjernes ved å bevege koblingen 40 i den generelle aksiale retning som indikert ved pil 101.

[0039]Figur 7A og 7B viser topp-tverrsnittsriss av den andre festeanordning 47 som illustrerer noen av komponentene omtalt ovenfor. Figur 7A illustrerer et topp-tverrsnittsriss av den andre festeanordning 47 med piggene eller boltene 50 og segmentene 67 anordnet i et sirkulært arrangement. Som omtalt ovenfor inn befatter hvert segment 67 fjæren 68 festet via den første bolt 69 og den andre bolt 70. Figur 7B viser et nær-topp tverrsnittsriss av et innsirklet område 98 i fig. 7A som videre illustrerer fjæren 68.1 en utførelse, som vist i fig. 7B, kan fjæren 68 innbefatte kroker på begge ender for festing til boltene 69 og 70. For eksempel kan fjæren 68 innbefatte en første krok 100 festet til den første bolten 69 og en andre krok 102 festet til den andre bolt 70. Ved installering eller fjerning av koblingen 40 kan fjæren 68 være i strekk inntil segmentet 67 er innrettet med den sampassende festeanordning 49 (f.eks. fordypning) i brønnhodemuffen 18. Når koblingen 40 er plassert i en låseposisjon, slik som gjennom bruk av fluidportene 59 og 60 som omtalt ovenfor, er segmentet 67 innrettet med fordypningen 49 slik at fjæren 68 kan ekspandere og tillate segmentet 67 å oppta fordypningen.

[0040]Figur 8 viser et tverrsnitt av en kobling 100 i henhold til en alternativ

utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Koblingen 100 kan ha mange komponenter i likhet med utførelsen beskrevet ovenfor, slik som et legeme 102, en mutter 104 og pigg eller bolt 106, et første stempel 107, et andre stempel 108, et flytende stempel 109, et segment 110 med en fjær 112, og så videre. I tillegg innbefatter

koblingen 100 en første hydraulisk port 114, en andre hydraulikk 116, og en tredje hydraulisk port 118. Imidlertid, i motsetning til utførelsen beskrevet i fig. 2-7, innbefatter koblingen 100 et bunnparti 120 som er manuelt koblet til brønnhodet 18.

For eksempel kan bunnpartiet 120 innbefatte en ring 122, slik som en sneppering, en låsering, en C-ring, etc, som er utformet for radialt å oppta fordypningen 48 til brønnhodemuffen 18. Under låsing av koblingen 40 kan ringen 122 til bunnpartiet 120 være manuelt beveget i en radial retning indikert ved pil 124, for på denne måten å oppta fordypningen 48. Segmentet 110 kan være beveget i en radial retning via bevegelse av det andre stempel 108 gjennom hydraulisk trykk påført ved den andre hydrauliske port 116, som beskrevet ovenfor. Likeledes, under opplåsning av koblingen 40, kan ringen 122 være manuelt flyttet i den motsatte retning av pil 124, idet den tredje hydrauliske port 118 kan være benyttet for å frigjøre segmentet 110. For manuelt å bevege koblingen 40, kan piggen eller bolten 106 være skrudd av eller på annen måte fjernet fra det nedre parti 120, slik som ved fjerning i retningen generelt indikert ved pil 105, som tillater koblingen 40 å fjernes idet det nedre partiet 128 etterlates koblet med brønnhodemuffen 18.

[0041]Figur 9 viser en utførelse av en prosess 200 for å installere koblingen 40 i en låseposisjon på brønnhodemuffen 18.1 visse utførelser kan prosessen 200 være benyttet for forbindelse av en varietet av komponenter, slik som hengere, rør, rørledning, brønnhodedeler, andre fluidledninger eller lignende, til brønnhode-muffen 18. Initielt kan koblingen 40 være posisjonert og innrettet over brønnhode-muffen 18 (blokk 202). Koblingen 40 er så senket på brønnhodemuffen 18 slik at ringen 46 og segmentet 67 er innrettet med tilhørende fordypninger 48 og 49 på brønnhodemuffen 18 (blokk 204). For å låse koblingen 40 med brønnhodemuffen 18, kan hydraulisk trykk være påført den første hydrauliske port 59 (blokk 206), som beskrevet ovenfor, slik som gjennom et fjernstyringssystem som benytter hydraulisk fluid. Trykket bevirker at det nedre parti 52 til koblingen 40 beveger seg i en aksial retning (blokk 208) og opptar ringen 46 med brønnhodemuffen 18 (blokk 208). For å ferdigstille koblingen 40 i en låseposisjon, kan trykk være påført den andre hydrauliske port (blokk 212), som beveger det andre stempel 44 i en aksial retning (blokk 214). Ettersom stempelet 44 beveger seg, opptar det segmentet 67, og bevirker at segmentet 67 beveger seg radialt og kobler med den tilhørende fordypning 49 til brønnhodemuffen 18 (blokk 216).

[0042]Figur 10 illustrerer en utførelse av en prosess 300 for å fjerne koblingen 40 koblet til brønnhodemuffen 18 i en låst posisjon. Med koblingen 40 i en låst posisjon (blokk 302), kan hydraulisk trykk være påført den tredje hydrauliske port 61 (blokk 304). I samsvar med det hydrauliske trykk beveger det andre stempel 44 seg i en aksial retning bort fra segmentet 67 og tillater bevegelse av segmentet 67 i en radial retning bort fra brønnhodemuffen 18 ettersom fjæren 60 trekker tilbake segmentet 67. Segmentet 67 frakobles fra fordypningen 49 på brønnhodemuffen 18, og låser opp koblingen 40. Etter at koblingen 40 er låst opp, kan koblingen 40 fjernes fra brønnhodemuffen 18 ved å bevege koblingen 40 i en aksial retning, og således frigjøre ringen 46. Ettersom koblingen 40 er fjernet kan ringen 46 automatisk frakoblet fra brønnhodemuffen 18, da det ikke lenger er noe hydraulisk trykk utøvet for å trekke det nedre partiet 52 i inngrep med fordypningen 48.

[0043]Idet oppfinnelsen kan være mottakelig for forskjellige modifikasjoner og alternative former, har spesifikke utførelser blitt vist ved hjelp av eksempel i tegningene og har blitt beskrevet i detalj heri. Det skal imidlertid forstås at oppfinnelsen ikke er ment å være begrenset til de spesielle omtalte former. Oppfinnelsen skal isteden dekke alle modifikasjoner, ekvivalenter og alternativer som faller innen ånden og området for oppfinnelsen som definert i de følgende vedføyde krav.

Claims (25)

1. Fluiddrevet kobling for mineral-utvinningsutstyr, karakterisert vedat den omfatter: et første stempel med et første aksielt bevegeIsesområde som reagerer på et første fluidtrykk påført et første fluidkammer; en første festeanordning med et første radielt bevegelsesområde som reagerer på det første aksielle bevegelsesområdet til det første stempel; et andre stempel med et andre aksielt bevegelsesområde som reagerer på et andre fluidtrykk påført et andre fluidkammer; en andre festeanordning med et andre radielt bevegelsesområde som reagerer på det andre aksielle bevegelsesområdet.

2. Fluiddrevet kobling ifølge krav 1, karakterisert vedat det første aksielle bevegelsesområdet er i en første aksial retning for å forspenne den første festeanordningen i det første radielle bevegelsesområdet, det andre aksielle bevegelsesområdet er i en andre aksial retning for å forspenne den andre festeanordning i det andre radielle bevegelsesområdet, og de første og andre aksiale retninger er motsatt fra hverandre.

3. Fluiddrevet kobling ifølge krav 1, karakterisert vedat den omfatter et flytende stempel som atskiller det første fluidkammer fra det andre fluidkammer.

4. Fluiddrevet kobling ifølge krav 3, karakterisert vedat det første kammer ekspanderer mellom det første stempel og det flytende stempel under det første området av aksial bevegelse, og det andre kammer ekspanderer mellom det andre stempel og det flytende stempel under det andre området av aksial bevegelse.

5. Fluiddrevet kobling ifølge krav 1, karakterisert vedat den første festeanordning omfatter en ringformet festeanordning med en første koning som grenser mot en første aktiverende koning forspent av det første stempel.

6. Fluiddrevet kobling ifølge krav 1, karakterisert vedat den andre festeanordning omfatter et segment med en andre koning som grenser mot en andre aktiverende koning forspent av det andre stempel.

7. Fluiddrevet kobling ifølge krav 6, karakterisert vedat segmentet omfatter en fjær som forspenner segmentet i en radial retning.

8. Kobling for et brønnhode, karakterisert vedat den omfatter: et legeme som omfatter to eller flere partier, hvor i de to eller flere partier er bevegbart montert til legemet og utformet for å bevege seg aksialt via hydraulisk trykk; og minst en radial del radielt bevegbar i samsvar med bevegelse av de to eller flere partier.

9. Kobling ifølge krav 8, karakterisert vedat den minst ene radielle del omfatter en ring.

10. Kobling ifølge krav 8, karakterisert vedat den minst ene radielle del omfatter en fjær utformet for å bevege den radielle del i en radial retning.

11. Kobling ifølge krav 8, karakterisert vedat den minst ene radielle del omfatter en første radiell del utformet for å oppta en fordypning i brønnhodet.

12. Kobling ifølge krav 11, karakterisert vedat den minst ene radielle del omfatter en andre radiell del utformet for å oppta en annen fordypning i brønnhodet.

13. Kobling ifølge krav 8, karakterisert vedat den omfatter flertallet av hydrauliske porter utformet for å tillate bevegelse av de to eller flere partier via hydraulisk trykk påført en eller flere av flertallet av hydrauliske porter.

14. Kobling ifølge krav 13, karakterisert vedat påføring av trykk til en første hydraulisk port beveger et første parti av legemet slik at den minst ene radielle del beveger seg i samsvar med bevegelse av det første parti.

15. Kobling ifølge krav 13, karakterisert vedat påføring av trykk til en andre hydraulisk port beveger en andre del av legemet slik at den minst ene radielle del beveger seg i samsvar med bevegelsen av den andre port.

16. Fremgangsmåte for å operere en kobling for et brønnhode,karakterisert vedat den omfatter: påføring av hydraulisk trykk til en første port til en kobling; flytting av et første parti i en første aksial retning slik at bevegelse av den første port bevirker inngrep av en første radiell del med en første fordypning i brønnhodet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat første radielle del omfatter en ring.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat det første parti omfatter et første stempel.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat den omfatter påføring av hydraulisk trykk til en andre port av koblingen og flytting av et andre parti i en andre aksial retning slik at bevegelse av det andre parti bevirker inngrep av en andre radiell del med en andre fordypning i brønnhodet.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat den andre radielle del omfatter en fjær koblet til et segment.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat påføring av hydraulisk trykk til en tredje port og flytting av det andre parti i en tredje aksial retning slik at bevegelse av det andre parti bevirker frakobling av den andre radielle del fra den andre fordypning i brønnhodet.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert vedat den omfatter at den første radielle del fjernes manuelt.

23. System, karakterisert vedat det omfatter: en brønnhode-sammenstilling; og en kobling utformet for å koble brønnhode-sammenstillingen, koblingen omfatter: et legeme som omfatter to eller flere partier, hvor i de to eller flere partier er bevegbart montert til legemet og utformet for å bevege seg aksialt via hydraulisk trykk; og minst en radiell del radielt bevegbar i samsvar med bevegelse av de to eller flere partier.

24. Fremgangsmåte for å forbinde mineral-utvinningsutstyr,karakterisert vedat den omfatter: et første stempel forflyttes aksielt langs et første aksielt bevegelsesområde i samsvar med et første fluidtrykk påført et første fluidkammer; en første festeanordning forflyttes radielt langs et første radielt bevegelsesområde i samsvar med det første aksielle bevegelsesområdet til det første stempelet; et andre stempel forflyttes aksielt langs et andre aksielt bevegelsesområde i samsvar med et andre fluidtrykk påført et andre fluidkammer; og en andre festeanordning forflyttes radielt langs et andre radielt bevegelsesområde i samsvar med det andre aksielle bevegelsesområdet.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat den aksielle forflytning av det første stempel er i en første aksial retning for å forspenne den første festeanordning i det første radielle bevegelsesområdet, aksiell forflyttning av det andre stempel er i en andre aksial retning for å forspenne den andre festeanordningen i det andre radielle bevegelsesområdet, og de første og andre aksiale retninger er motsatt fra hverandre.