NO315175B1 - Anordning og fremgangsmåte ved utblåsningssikring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører utblåsningssikringer (UBIS'er) av typen som vanligvis benyttes i utvinningsoperasjoner av hydrokarboner. Særlig vedrører oppfinnelsen en hydraulisk aktivert utblåsningssikring i henhold til ingressen i det selvstendige krav 1, og en fremgangsmåte for stengning av første og andre radielt motsatte lukkekodesammenstillinger i en utblåsningssikring i henhold til ingressen i det selvstendige krav 2.

Hydraulisk aktuerte UBIS'er har i lang tid blitt benyttet i utvinningsoperasjoner av hydrokarboner, og innbefatter konvensjonelt radielt motsatte

lukkehodesammenstillinger. Ved tilføring av et hydraulisk fluid til et stempel i hver lukkehodesammenstilling, tvinges motsatte tettende blokker på enden av lukkehodestemplene radielt innad til tettende inngrep med oljefeltrøret. Fordi UBIS'er er primære sikkerhetsanordninger som opererer under utblåsningsforhold når fluidtrykk i brønnrommet overskrider forventede verdier, kreves det at UBIS'er er svært pålitelige.

For å stenge et UBIS-lukkehode, har fagmenn på området i lang tid anerkjent at den tilførte hydrauliske lukkekraft normalt må overgå borehullstrykket i det indre av UBIS-legemet som motsetter seg de hydrauliske krefter som virker på stempelet for å bevege lukkehodet radielt innad. US-patent nr. 1.854. 058 beskriver omleding av borehullstrykk fra det indre av UBIS'en for å overgå den lasten som er nødvendig for å bevege lukkehodene innad mot oljefeltrøret. US-patent nr. 2.986.367 beskriver et konsept med balansering av last påført av borehullstrykket på lukkehodene, slik at det tilførte hydrauliske fluidtrykk ikke behøver å overgå borehullstrykket i UBIS-legemet for å stenge lukkehodene.

Ved å balansere kreftene som virker på UBIS-lukkehodet, kan størrelsen av pumper og annet utstyr benyttet under tilførsel av hydraulisk fluidtrykk til stempelet i hver lukkehodesammenstilling reduseres, hvilket derved reduserer kostnaden av UBIS-styresystemet. Da mindre lukkekraft er nødvendig, når en trykkbalansert utforming benyttes, kan stempler med mindre diameter benyttes i lukkehodesammenstillingene, hvilket derved også reduserer kostnaden ved fremstilling av UBIS'en. Når UBIS-lukkehodene er pålitelig stengt under et lavere fluidtrykk, kan rimeligere og ytterligere pålitelige tetninger benyttes for å tette mellom hvert stempel og det korresponderende lukkehodehus.

En god del bestrebelser er derved utøvet for å frembringe ulike utforminger for å trykkbalansere et UBIS-lukkehodestempel, slik at borehullstrykk i UBIS-legemet ikke må overgåes for å stenge lukkehodene. US-patent nr. 3.036.807 beskriver en tidlig utførelsesform av en UBIS med et trykkbalansert system. UBIS-lukkehodestempelet innbefatter en indre strømningsvei for kommunikasjon mellom det indre av UBIS-legemet og et kammer ved den bakre ende av lukkehodestempelet. US-patent nr. 4.582.293 beskriver en senere frembrakt UBIS-utforming med et trykkbalansert lukkehodekonsept. Utformingen av dette patent innbefatter et lukkehodelegeme med en lang rørformet hale på lukkehodelegemet, som betydelig øker både størrelsen og kostnaden av lukkehodesammenstillingen. US-patenter nr. 4.488.703; 4.508.313; 4.519.577; 4.523.639 og 4.638.972 beskriver hver alternative UBIS-utforminger som oppviser et trykkbalanserende konsept innbefattende et hult stempel med et kammer med den bakre ende av stempelet i fluidkommunikasjon med det indre av UBIS-legemet.

Patent nr. 3.416.767 beskriver en UBIS med et relatert forsterkersystemkonsept som benytter hydraulisk fluid. US-patent nr. 4.655.431 beskriver også en UBIS som benytter et lignende trykkforsterkende system for lukkehodesammenstillingen. US-patent nr. 4.877.217 beskriver en UBIS med et trykkforsterkende konsept utformet for å utøve en høyere lukkekratt på et UBIS-lukkehode. Det sistnevnte patent benytter et hult lukkehodestempel med et bakre kammer med et område større enn området av lukkehodestempelets tetning utsatt for trykket i UBIS-legemet.

US-patenter nr. 3.791.616 og 3.871.613 beskriver begge UBIS'er som benytter et hult lukkehodestempel for å understøtte en lukkehodetettende blokk på dette. US-patent nr. 4.214.605 beskriver en UBIS som benytter et hult lukkehodestempel som tilfører borehullsfluid til lukkehodestempelet. Følgelig, til denne utforming, kan UBIS'en stenges ved benyttelse av borehullstrykk som ledes til lukkehodestempelet. En ytterligere trykkbalansert UBIS-utforming er beskrevet i US-patent nr. 4.589.625.

På tross av den betydelige innsats som er nedlagt til dags dato for å frembringe en forbedret UBIS som benytter en utforming som ikke nødvendigvis må overgå den fulle kraft av borehullstrykket i det indre av UBIS-legemet, benyttes fortsatt i et flertall UBIS'er fremstilt til dags dato en utforming hvor den hydrauliske lukkehodestengende kraft er tilpasset i størrelse for å operere mot et borehullstrykk i UBIS-legemet. Deler av grunnen for denne motstand mot å akseptere de konsepter som er beskrevet i de ovenfor angitte patenter vedrører den høyde pålitelighet som er krevet av UBIS'er. Mange utblåsningssikirngsutforminger som benytter et balansert lukkehodestempelkonsept innbefatter kompliserte utforminger med en eller flere spoleventiler som må pålitelig fungere for å oppnå operasjon av utblåsningssikringen. En fagmann på området vedkjenner at i de fleste tilfeller inneholder fluid i det indre av UBIS-legemet sandpartikler, tunge hydrokarbonavsetninger, og andre materialer som ofte blokkerer den pålitelige operasjon av skyttelventiler og fluidomløp med porter med liten diameter. Andre UBIS'er som oppviser et fluidtrykkbalansert lukkehode innbefatter et stort antall styringer og/eller innbefatter et antall forbindelser til UBIS-legemet, hvilke hver er potentielle lekkasjepunkter, for overføring av fluidtrykk til det bakre av stempelet. Ytterligere UBIS-utforminger benytter en lukkehodesammenstilling hvor det er vanskelig og tidskrevende å fjerne en slitt lukkehodeblokk på lukkehodestempelet og installere en ny eller overhalt lukkehodeblokk. Enkelte UBIS-utforminger som tilgodesees av et fluidtrykkbalansert konsept gjør det vanskelig å utestenge lukkehodet fraUBIS'en.

Ulempene ved tidligere kjent teknikk er overvunnet ved foreliggende oppfinnelse, og en forbedret hydraulisk aktuert utblåsningssikring og en lukkehodesammenstilling for benyttelse i en utblåsningssikring er herunder beskrevet. Utblåsningssikringen og lukkehodesammenstillingen i foreliggende oppfinnelse er forholdsvis enkle, men allikevel svært solide, og gir en svært pålitelig mekanisme for stenging av et lukkehodestempel mens de problemer som assosieres med fullstendig å overgå borehullstrykket i det indre av UBIS-legemet unngåes.

En utblåsningssikring innbefatter radielt motsatte lukkehodesammenstillinger for styring av åpning og stenging av lukkehodeblokker tiltenkt tettende inngrep med et olj efeltrør passerende gjennom utblåsningssikringen. I en eksempelvis utførelsesform innbefatter UBIS'en radielt motsatte dører som hver er dreibart forbundet med UBIS-legemet og lukkehodesammenstillinger anbrakt på hver dør. Hver lukkehodesammenstilling innbefatter et ytre lukkehodehus, og en endeplate radielt motsatt lukkehodehuset i forhold til døren. Hver lukkehodesammenstilling innbefatter også et stempel i det indre av lukkehodehuset som er radielt bevegelig som svar på til hydraulisk trykk mellom en åpen og en lukket posisjon, en lukkehodetettende blokk for tettende inngrep med oljefeltrøret, og et krageformet lukkehodestempel konstruktivt sammenbindende stempelet og lukkehodeblokken. De radielt motsatte lukkehodetettende blokker er derved mekanisk understøttet på enden av lukkehodestempelet som passerer gjennom en respektiv UBIS-dør, og er aksielt bevegelig i lukkehodehuset langs en lukkehodeakse mellom den åpne og lukkede posisjon.

En lukkehodestempeltetning er anbrakt for tetning mellom en dør og lukkehodestempelet, idet lukkehodesammenstillingen beveges mellom den åpne og lukkede posisjon. Det krageformede lukkehodestempel har et borehull beliggende radielt utad av lukkehodestempeltetningen og er i fluidkommunikasjon med en sentral passasje i UBIS-legemet. En lukkehodestempelstang er fast anbrakt på en lukkehodehusendeplate, og er plassert i det minste delvis i borehullet i det krageformede lukkehodestempel. Lukkehodestempelstangen er derved utad ragende fra endeplaten og er beliggende radielt innad mot lukkehodeblokken. En stangtetning er anbrakt for tetning mellom lukkehodestempelstangen og lukkehodestempelet idet lukkehodesammenstillingen beveges mellom den åpne og lukkede posisjon.

Borehullstrykk i passasjen i UBIS-legemet virker derved ikke på det fulle arealet av lukkehodestempeltetningen. I stedet er det effektive trykket på det krageformede lukkehodestempel en funksjon av det tettende området av lukkehodestempeltetningen minus det tettende området av stangtetningen. UBIS'en i henhold til foreliggende oppfinnelse minimerer derved effekten av borehullstrykket i passasjen i UBIS-legemet som motsetter seg lukking av UBIS-lukkehodet. Denne hensikt er oppnådd ved å anbringe et hult eller krageformet lukkehodestempel, i forbindelse med lukkehodestempelstangen som er beliggende fra endeplaten radielt innad i borehullet i det krageformede lukkehodet, og en lukkehodetetning for kontinuerlig tetning mellom et lukkehodestempel og lukkehodestempelstangen idet lukkehodesammenstillingen beveges mellom den åpne og lukkede posisjon. Selv om lukkehodestempelet ikke er fullstendig trykkbalansert, vil en betydelig reduksjon i effekten av borehullstrykket i passasjen i UBIS-legemet betydelig redusere den nødvendige stengekraft for å bevege lukkehodeblokken til pålitelig tettende inngrep med oljefeltrøret. Viktigst er at denne hensikt oppnås uten kompliserte spoleventiler, passasjer med liten diameter som er utsatt i det indre av UBIS-legemet og er utsatt for tilstopping, og rørforbindelse som kan lekke under benyttelse av UBIS'en.

Det er en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å gi en forbedret utblåsningssikring, hvor lukkehodesammenstillingen som beveger lukkehodeblokkene til tettende inngrep med røret ikke behøver å overgå den fulle kraft av borehullstrykket i UBIS'en for å stenge lukkehodene. Ved betydelig å redusere kraften som motsetter seg stenging av lukkehodene, kan pumper eller andre styrekomponenter utenfor UBIS<*>en pålitelig reduseres i størrelse, og området av lukkehodestemplene kan reduseres.

Det er en ytterligere hensikt ved foreliggende oppfinnelse å gi en svært pålitelig lukkehodesammenstilling for en utblåsningssikring som reduserer fluidkraften som motsetter seg stenging av lukkehode på et vis som ikke kompliserer utformingen av lukkehodesammenstillingen. Et relatert trekk ved oppfinnelsen er at UBIS-lukkehodesammenstillingen ikke er avhengig av porter med liten diameter som kan tilstoppes under operasjon av UBIS'en, og ikke innbefatter trykkbalanserende rør og rørforbindelser utvendig av UBIS-legemet som kan lekke under benyttelse av UBIS'en.

Et betydningsfullt trekk ved foreliggende oppfinnelse er at det delvis balanserte lukkehodestempelet i denne oppfinnelse er enkelt og ikke komplisert, hvilket resulterer i en UBIS som er svært pålitelig i operasjon. Et relatert trekk ved foreliggende oppfinnelse er at den totale størrelse av UBIS-lukkehodesammenstillingen ikke forøkes sammenlignet med tidligere kjente UBIS-lukkehodesammenstillinger som utsetter lukkehodet for full last av borehullstrykket i UBIS-legemet som motsetter seg stenging av lukkehodestemplene. Hverken den aksielle lengde eller den radielle ytre adskillelse nødvendig for UBIS-sammenstillingen behøves å økes.

Det er et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse at utformingen av UBIS-lukkehodesammenstillingen ikke kompliserer reparasjon eller utskifting av lukkehodeblokker. Hvert ytre hus av lukkehodesammenstillingen kan understøttes på en dør, hvilken igjen er dreibart forbundet med UBIS-legemet. Under service-operasjoner kan hver dør dreies åpen slik at lukkehodeblokken enkelt er tilgjengelig. UBIS'en og lukkehodesammenstillingen for bruk i UBIS'en i foreliggende oppfinnelse kan konvensjonelt utelåses på et vis som er vanlig hos tidligere kjente UBIS'er.

Anordningen og fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i karakteristikken til de i se selvstendige krav 1 og 9 respektivt angitte trekk.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Det er en fordel ved foreliggende oppfinnelse at UBIS'en kan opereres pålitelig ved styresystemer som benytter et redusert trykk overfor UBIS'en sammenlignet med tidligere kjente systemer, da lukkehodesammenstillingen ikke behøver å overgå det fulle trykk av fluidtrykket i UBIS-legemet. Alternativt, eller i kombinasjon med et redusert hydraulisk trykk mot UB IS'en, kan diameteren av lukkehodestempelet reduseres, mens det fremdeles oppnås pålitelig lukkehodestenging, hvilket reduserer kostnaden ved fremstilling av UBIS'en.

Ytterligere fordeler ved foreliggende oppfinnelse er at den forbedrede UBIS-lukkehodesammenstilling kan benyttes på eksisterende UBIS'er. Lukkehodestemplene i eksisterende UBIS'er kan skiftes ut og lukkehodestempelstenger som er forbundet med respektive endeplater av eksisterende UBIS-lukkehodesammenstilling.

Disse og ytterligere hensikter, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremkomme ved den etterfølgende detaljerte beskrivelse, hvilken er utført med henvisning til figurene i de vedlagte tegninger. Fig. 1 er en forenklet fremstilling, delvis i tverrsnitt, av en utblåsningssikring i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, innbefattende radielt motsatte lukkehodesammenstillinger forbundet i et UBIS-Iegeme og et oljefeltrør passerende gjennom UBIS'en. Fig. 2 viser utblåsningssikringen vist i fig. 1, illustrerende den dreibare forbindelse mellom en dør og UBIS-legemet. Lukkehodesammenstillingen er understøttet på døren, hvilken kan åpnes for tilsyn av lukkehodeblokken. Fig. 3 er et detaljert tverrsnitt illustrerende den høyre lukkehodesammenstilling som vist i fig. 1, med lukkehodesammenstillingen i den åpne posisjon. Fig. 4 er et detaljert tverrsnitt illustrerende en del av lukkehodesammenstillingen som vist i fig. 3, med lukkehodesammenstillingen i den stengte posisjon. Fig. 1 avbilder generelt en utblåsningssikring (UBIS) 10 innbefattende et par radielt motsatte fluiddrevne lukkehodesammenstillinger 12,14 i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse. UBIS'en innbefatter på konvensjonelt vis et legeme 16 med en sentral passasje 18 derigjennom for mottak av et oljefeltrørelement T som passerer gjennom UBIS'en og inn i borehullet (ikke vist). En fagmann på området vil kjenne til at UBIS-legemet 16 kan motta rørformede elementer av ulik diameter. De rørformede elementer er hovedsakelig vertikale ved boreplattformen hvor UBIS'en er plassert, og kan være beliggende inn i et vertikalt, skråstilt eller hovedsakelig horisontalt borehull. Konvensjonelle lukkehodeblokker som etterfølgende beskrevet, kan være utskiftbart installert på hver lukkehodesammenstilling for pålitelig tetning under en

brønnutblåsning med ulike oljefeltrør innenfor et område av diametre. Den venstre side og høyre side av UBIS'en 10 som vist i fig. 1 er identiske, slik at både et forenklet bilderiss og et forenklet tverrsnittsriss av UBIS'en er effektivt angitt i fig. 1. Hver lukkehodesammenstilling 12,14 er også fortrinnsvis identisk i utforming og i konstruksjon, og følgelig skal den etterfølgende detaljerte beskrivelse av lukkehodesammenstillingen også forstås å gjelde for lukkehodesammenstillingen 14.

En konvensjonell utblåsningssikring innbefatter derved to konstruksjonsmessig like og motsatte lukkehodesammenstillinger anbrakt på radielt motsatte sider av UBIS-legemet. Hver lukkehodesammenstilling er i kommunikasjon med en respektiv av de radielt motsatte kamre 17 i UBIS-legemet som er beliggende radielt utad fra den sentrale passasje 18. En radielt beliggende sentral lukkehodeakse 19 i lukkehodesammenstillingen 12 passerer derved gjennom og er perpendikulær på den sentralt beliggende akse 15 av UBIS-passasjen som mottar oljefeltrøret T. Hver lukkehodesammenstilling 12 kan innbefatte et hovedsakelig sylindrisk ytre lukkehodelegeme 22 og en lukkehodedør 20. Det ytre lukkehodelegemet 22 som vist i fig. 2 og 3 kan være konstruktivt og tettende forbundet med konvensjonelle bolt- og muttersammenstillinger 23 (se fig. 1 og 2) som er beliggende mellom endeplatene beskrevet i det etterfølgende og lukkehodedørene, som nærmere forklart i US-patent nr. 5.575.452. Hver dør 20 kan igjen være fast anbrakt på UBIS-legemet ved konvensjonelle bolter (ikke vist) som passerer gjennom respektive åpninger 26 i døren 20 og er gjenget forbundet med korresponderende porter 27 i UBIS-legemet 16. Lukkehodesammenstillingen 12 kan være dreibart anbrakt på UBIS-legemet 16 ved øvre og nedre dreibare armer 28, hvilket derved muliggjør reparasjon og ettersyn av lukkehodeblokkene 30. Bolter i passasjen 26 kan derved være ugjenget fra UBIS-legemet 16, og døren 20 og lukkehodesammenstillingskomponentene understøttet på dette kan være åpent utsvingt, som vist i fig. 2, for å avdekke den lukkehodetettende blokk 30, hvilket derved kan enkelt repareres eller erstattes. Når døren 20 etterfølgende stenges og boltene igjen trekkes til, gir tetningen 32 en statisk tetning mellom en plan overflate av UBIS-legemet 16 og døren 20. Som vist i fig. 1 og 2, kan den nedre ende av UBIS-legemet 16 innbefatte en konvensjonell nedre flens 86 for boltet inngrep med motsatt oljefeltutstyr, mens den øvre overflate av legemet 16 innbefatter langs omkretsen anbrakte gjengede hull 88 for å muliggjøre boltet inngrep med en nedre flens av en ytterligere utstyrsdel adskilt anordnet over UBIS'en.

Som vist i fig. 3, innbefatter lukkehodesammenstillingen 12 et lukkehodestempel 34 som er resiprokerende langs den sentralt beliggende lukkehodeaksen 19 i det ytre lukkehodelegemet 22. Et lukkehodestempel 36 forbinder mekanisk lukkehodestempelet 34 med den utskiftbare lukkehodeblokk 30. En lukkehodeblokk 30 som er tilstrekkelig avpasset i størrelse er derved anbrakt på enden av lukkehodestempelet 36 for tetning med oljefeltrøret T for å forsegle en ringformet strømningsvei mellom UBIS-legemet og oljefeltrøret. Fig. 3 viser lukkehodesammenstillingen 12 i den fullstendig åpne posisjon, og fig. 4 illustrerer den samme lukkehodesammenstilling i den stengte posisjon. Hver lukkehodesammenstilling er fluiddrevet, og konvensjonelt hydraulisk fluid i stedet for luft benyttes som det fluidmedium som skal oppnå de nødvendige høye stengkrefter. Trykksatt fluid i lukkehodestengekammeret 38 beveger derved lukkehodestempelet 34 og lukkehodeblokken 30 konstruktivt forbundet med dette til den stengte lukkehodeposisjon.

Lukkehodehuset 80 innbefatter et hovedsakelig krageformet ytre lukkehodelegeme 22 som gir konstruktiv understøttelse mellom den radielt utad anordnede endeplate 40 og døren 20. Lukkehodelegemet 22 har en innvendig sylindrisk overflate 44 for tettende inngrep med en eller flere tetninger 46 på lukkehodestempelet 34. Konvensjonelle fluidlinjer (ikke vist) kan derved strekke seg fra en hydraulisk pumpe (ikke vist) til en eller flere porter i sammenstillingen 12 som gir hydraulisk fluid til lukkehodestengekammeret 38. Lignende fluidlinjer kan gi trykksatt fluid til det lukkehodeåpnede kammer 46 som er radielt innad for stempelet 34. En konvensjonell statisk tetning 48 tetter mellom kragen 42 og endeplaten 40, mens en lignende statisk tetning 50 tetter mellom kragen 42 og døren 20.

Som vist i fig. 3, er det hule eller krageformede lukkehodestempel 36 fast anbrakt til stempelet 34 ved ethvert organ. I utførelseseksempler kan lukkehodestempelet 36 være presstilpasset, gjenget eller anbrakt på stempelet ved en bolt- og muttersammenstiIling. Svarende til hydraulisk trykk i kammeret 38, beveger stempelet seg radielt innad langs lukkehodestempelaksen 19 mot senterlinjen 15 av UBIS'en, og driver derved begge lukkehodestemplene 36 og lukkehodeblokkene 30 radielt innad. I den lukkede posisjon som vist i fig. 4 kan hydraulisk fluidtrykk tilføres til det lukkehodeåpnende kammer 46 for å drive stempelet og derved begge lukkehodestemplene og lukkehodeblokkene radielt utad og tilbake til posisjonene som vist i fig. 3. Under bevegelse av stempelet og lukkehodesammenstillingen mellom den åpne og den lukkede posisjon, gir et flertall lukkehodestempeltetninger 52 anbrakt på døren dynamisk tettende inngrep med lukkehodestempelet, hvilker derved hindrer fluidkommunikasjon mellom den sentrale passasje 18 i UBIS'en, hvilken er åpen mot borehullsfluidene og det åpnende kammer 46. Mens ulike typer av lukkehodetetninger 52 kan benyttes for tetning mellom døren og lukkehodestempelet, er i en foretrukket utførelsesform et flertall trykkaktiverte leppetetninger 52 adskilt langs lukkehodestempelaksen 19. En tilleggstetning 54, hvilken også er av den trykkaktiverte leppetetningstypen, kan være anbrakt som ytterligere forsikring for fluidseparasjon mellom den sentrale passasje 18 og det åpnende kammer 46.

Som tidligere bemerket er lukkehodestempelet 36 hult, og har fortrinnsvis et jevnt diametralt sentralt beliggende borehull 60 beliggende langs lukkehodestempelaksen fra lukkehodeblokken 30 til den radielt ytre ende 54 av lukkehodestempelet i nærheten av stempelet 34. En lukkehodestempelstang 70 er fast anbrakt på endeplaten 40 og strekker seg radielt innad fra endeplaten på et vis som en stang opplagret i en ende, hvilken skal passe i det sylindriske borehull 60. Tetningen 72 er anbrakt på den radielt indre ende av lukkehodestempelet 70, og gir dynamisk tettende inngrep med den indre sylindriske overflate av lukkehodestempelet under åpne- og lukkeoperasjonene. I den stengte posisjon er stempelet 34 plassert nær endeflaten 74 på døren 20, hvilken definerer den radielt innerste overflate av det åpnende kammer 46. For å gi et kontinuerlig dynamisk tettende inngrep med lukkehodestempelet 36 må lukkehodestempelstangen 70 derved ha en radiell lengde (langs lukkehodestempelaksen 19) som er tilstrekkelig for å plassere tetningene 72 for tettende inngrep med lukkehodestempelet 36 når lukkehodesammenstillingen er fullstendig stengt. Siden lukkehodesammenstillingene i en UBIS fortrinnsvis ikke er beliggende radielt utad av senterlinjen 15 lenger enn nødvendig, behøver den kombinerte radielle lengde (igjen langs lukkehodestempelaksen 19) av det åpnende kammer 46, stempelet 34 og det lukkende kammer 38 ikke å økes i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse sammenlignet med konvensjonelle lukkehodesammenstillinger som ikke er delvis trykkutlignet.

For en fagmann på området vil det være klart at dersom lukkehodestempelet 36 var fast i stedet for hult og lukkehodestempelstangen 70 ikke var anbrakt, ville det hydrauliske trykket i lukkekammeret 38 måtte være tilstrekkelig for å drive lukkehodestempelet 36 radielt innad mens det overgikk i kraften av borehuUsfluidtrykket i passasjen 18 virkende på det tettende området av tetningene 52 mellom lukkehodestempelet og døren. I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse vil effekten av borehuUsfluidtrykket som motsetter seg stenging av lukkehodet være betydelig redusert proporsjonalt med det tettende området av stangtetningen 72 dividert med det tettende området av lukkehodestempeltetningene 52. Følgelig overføres mye av kraften i borehullsfluidstrykket i passasjen 72 til endeflaten 76 av lukkehodestempelstangen, deretter til endeplaten 40 og derved til døren 20. Borehullsfluidtrykk virker derved effektivt på kun det ringformede området mellom lukkehodestempeltetningen 52 og stangtetningen 72.

Veggtykkelsen av det hule lukkehodestempel 36 må være tilstrekkelig for pålitelig å overføre de nødvendige krefter mellom stempelet 34 og lukkehodeblokken 30 for tettende inngrep for lukkehodeblokken med oljefeltrøret. For de fleste bruksområder kan denne nødvendige konstruksjonsmessige integritet av lukkehodestempelet oppnås ved at det tverrsnittstettende området av stempelstangtetningene 72 er i det minste 50% av tverrsnittsområdet av lukkehodetetningene 52.1 foretrukne utførelsesformer er det tverrsnittstettende området av stempelstangtetningen 72 i det minste 60% av det tverrsnittstettende området av lukkehodestempeltetningen 52, slik at borehuUsfluidtrykket gir en kraft som motsetter seg stenging av lukkehodestempelet, hvilken er kun 40% eller mindre sammenlignet med den motsettende kraft generert i tidligere kjente UBIS'er hvor lukkehodestempelet er utfylt.

I overensstemmelse med en foretrukket utførelsesform er et sylindrisk borehull 60 i lukkehodestempelet beliggende fra den radielle innad rettede ende av lukkehodestempelet i nærheten av lukkehodeblokken 30 til den radielt ytre ende 54 av lukkehodestempelet i nærheten av stempelet 34. For fagmenn på området vil det være klart at det sylindriske borehullet 60 kun behøver å ha en lengde som er tilstrekkelig for å gi dynamisk tettende inngrep med stempelstangtetningen 72 når lukkehodesammenstillingen beveger seg mellom åpen og lukket posisjon. Følgelig er den del av lukkehodestempelet 36 radielt fra lukkehodestempelet 30 til den fremre endeflate 76 av lukkehodestempelstangen 70 når lukkehodesammenstillingen er i den fullstendig åpne posisjon kun i behov av et sylindrisk borehull. Det er imidlertid viktig at det sylindriske borehull 60 er i kontinuerlig fluidkontakt med den sentralt beliggende passasje 18 i UBIS-legemet, og at denne fluidkommunikasjon frembringes ved porter hvilke sannsynligvis ikke blir gj en tettet. Følgelig kan den fremre del av lukkehodestempelet 36 være tilveiebrakt med et diameterborehull med redusert diameter. Videre kan også fluidkommunikasjon mellom det sylindriske borehullet 60 i lukkehodestempelet 36 og passasjen 18 være anbrakt ved å anbringe en eller flere passasjer i den fremre del av lukkehodestempelet 36 som er beliggende utad gjennom siden av lukkehodestempelet i stedet for til den fremre ende av lukkehodestempelet i nærheten av lukkehodeblokken 30. For fagmenn på området vil det være klart at ulike arrangementer av passasjer kan være anbrakt for å gi kontinuerlig fluidkommunikasjon mellom passasjen 18 i UBIS-legemet og det sylindriske borehull 60 i lukkehodestempelet som strekker seg fra i det minste posisjonen ved endeflaten 76 av lukkehodestempelstangen når lukkehode sammenstillingen er i fullstendig åpen posisjon til den radielt ytre ende 54 av lukkehodestempelet i nærheten av stempelet. Arrangementet som vist i fig. 3 og 4 er foretrukket, imidlertid for redusert fremstillingskostnad og for å oppnå svært pålitelig operasjon i UBIS'en.

Mens det er mulig å tilveiebringe tettende inngrep mellom stempelstangen 70 og lukkehodestempelet 76 i arrangementet hvorved borehullet 60 i lukkehodestempelet og tverrsnittskonfigurasjonen av stempelstangen 70 ikke er sylindrisk, er det klart foretrukket at tettende inngrep oppnås med et sylindrisk borehull i lukkehodestempelet, og at stempelstangen 70 på likt vis har en sylindrisk konfigurasjon. Stempelstangen 70 behøver heller ikke ha en diameter langs sin lengde mellom tetningen 72 og endeplaten 40 som er kun svakt mindre enn diameteren av borehullet 60. Stempelstangen 70 kan derved ha en forstørret diameter radielt innad av enden for å oppta tetningene 72 for tettende inngrep med lukkehodestempelet 36, og hele eller en del av lengden av stempelstangen mellom den forstørrede diameterende og endeplaten 40 kunne ha en noe redusert diameter. Denne utførelsesform ville redusere vekten av lukkehodestempelstangen og om mulig kostnad ved fremstilling av lukkehodestempelstangen. Det er selvsagt viktig at tverrsnittsområdet av lukkehodestempelstangen er tilstrekkelig for pålitelig å overføre borehullstrykkreftene som virker på endeflaten 76 av lukkehodestempelstangen til endeplaten 40 uten å bøyes eller å neie lukkehodestempelstangen.

Fremgangsmåten i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse for stenging av radielt motsatte lukkehodesammenstillinger i en utblåsningssikring skulle være åpenbar fra den foregående beskrivelse. Et borehull er anbrakt i hvert lukkehodestempel 36, hvor borehullet er i kontinuerlig fluidkommunikasjon med den sentrale passasje 18 i UBIS-legemet. Hvert borehull er beliggende radielt utad fra en respektiv lukkehodestempeltetning 52 til en radielt ytre ende av lukkehodestempelet. Første og andre radielt motsatte lukkehodestempelstenger 70 kan være løsbart anbrakt på et respektivt lukkehodestempelhus, og særlig på en respektiv lukkehodehusendeplate 40. Hver lukkehodestempelstang 70 er plassert i borehullet i et respektivt krageformet lukkehodestempel og strekker seg radielt innad fra endeplaten 40 mot den respektive lukkehodeblokk. Stempelstangtetningene 72 er anbrakt for tetning mellom en respektiv lukkehodestempelstang og det respektive lukkehodestempel ettersom hver lukkehodesammenstilling beveges mellom den åpne og lukkede posisjon. Hydraulisk fluidtrykk tilføres deretter til hvert av kamrene 38 for samtidig å tvinge stemplene 34 og lukkehodeblokkene 30 radielt innad til tettende inngrep med oljefeltrøret T. Mens lukkehodesarnmenstillingene er samtidig stengt, reduseres borehullstrykket i UBIS-legemet som motsetter seg stenging av hvert lukkehodestempel som en funksjon av det tettende området av stempelstangtetningen 72 i proporsjon til det tettende området av lukkehodestempeltetningene 52.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er hver av de radielt motsatte dører 20 dreibart anbrakt på UBIS-legemet, med hver dør understøttende en respektiv lukkehodesammenstilling. Under service-operasjoner kan en eller begge av dørene 20 frigjøres fra UBIS-legemet og døren 20 kan dreies til en åpen posisjon som vist i fig. 2, slik at de radielt indre ender av lukkehodestempelet 36 og lukkehodeblokkken 30 understøttet på denne enklere kan ettersees. Dersom stempelstangtetningen 72 eller stempeltetningen 46 krever inspeksjon eller ettersyn, kan endeplaten 40 fjernes fra det ytre lukkehodelegemet 22, og endeplaten 40 og lukkehodestempelstangen 70 kan trekkes radielt utad fra lukkehodestempelet 36 for å frakoble disse komponenter. Stempelet 34 kan frigjøres fra lukkehodestempelet 36 og dettes tetninger kan inspiseres og erstattes om nødvendig. Under service-operasjonen kan døren 20 dreies til en åpen posisjon, slik at med stempelet 34 frigjort fra lukkehodestempelet 36 kan lukkehodestempelet 36 trekkes utad fra UBIS-legemets side fra døren og erstattes, om nødvendig.

Som tidligere bemerket, er det et trekk ved foreliggende oppfinnelse at lukkehodesammenstillingen i en eksisterende UBIS kan modifiseres til å innbefatte trekkene i foreliggende oppfinnelse. Et konvensjonelt lukkehodestempel og en endeplate av lukkehodesammenstillingen kan derved skiftes ut, og et hult lukkehodestempel i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse og en modifisert endeplate med en lukkehodestempelstang 70 anbrakt på denne kan erstatte de tidligere komponenter. Som tidligere bemerket er det ønskelig å avpasse størrelsen av det sylindriske borehull i lukkehodestempelet og lukkehodestempelstangen slik at det tverrsnittstettende området av stempelstangtetningen 72 er i det minste 60% av det tverrsnittstettende området av lukkehodestempeltetningen 52, hvilket derved betydelig reduserer kraften av borehullsfluidet som motsetter seg stenging av lukkehodestempelet.

Ulike modifikasjoner vil bli foreslått fra den foregående beskrivelse. Som tidligere bemerket er det foretrukket at hver lukkehodesammenstilling innbefatter et lukkehodehus 80 som innbefatter et hovedsakelig sylindrisk ytre legeme 22 med en indre sylindrisk overflate for tettende inngrep med stempelet og en endeplate 40. Det er også foretrukket, i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, å tilveiebringe en endeplate eller hodeplate 40 som er avtagbart anbrakt på det ytre legemet 22.1 enkelte utforminger kan det ytre legemet 22 være lagdelt mellom endeplaten 40 og døren, med bolt og muttersammenstilling utvendig av det ytre legemet 22 som strekker seg direkte fra endeplaten 40 til døren 20.

UBIS'en i henhold til foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis av den type som innbefatter radielt motsatte dører 20 hvilke hver er dreibart anbrakt på UBIS-legemet for å muliggjøre ettersynsoperasjoner, som beskrevet ovenfor. I andre UBIS-utforminger kan døren være boltet til UBIS-legemet slik at døren ble trukket av UBIS-legemet under en ettersynsoperasjon. Døren gir strukturell støtte for lukkehodesammenstillingen 12, hvilket hovedsakelig henviser til komponenter utenom døren som vist i fig. 3. Døren 20 kan betraktes som en komponent i lukkehodesammenstillingen i enkelte applikasjoner, da dennes funksjon er å gi strukturell understøttelse til lukkehodesammenstillingskomponentene og pålitelig tette lukkehodesammenstillingen i UBIS-legemet.

Ytterligere ulike modifikasjoner av lukkehodesammenstillingene som beskrevet herunder kan fremdeles frembringes mens de fremdeles benytter det delvis trykkbalanserte konsept i henhold til foreliggende oppfinnelse. F.eks. kan det tilveiebringes lukkehodesammenstillinger med ulike typer av låsemekanismer for mekanisk å låse hver lukkehodesammenstilling i den lukkede posisjon til fluidtrykk ble tilført til UBIS'en med den hensikt å åpne hver lukkehodesammenstilling. Egnede låsemekanismer er beskrevet i US-patenter nr. 5.025.708 og 5.575.452, hvilke herved begge er brakt inn ved henvisning. For en fagmann på omradet vil det være klart at andre typer av låsemekanismer kan benyttes for å låse UBIS-lukkehodesammenstillingene, og også kan benyttes med den delvis trykkbalanserte lukkehodesammenstilling i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Et av trekkene i foreliggende oppfinnelse er at eksisterende UBIS'er kan bygges om for å innbefatte lukkehodesammenstillingen i henhold til foreliggende oppfinnelse. Siden lukkehodesammenstillingkomponentene er plassert i det konvensjonelle lukkehodehuset, er det ikke nødvendig å øke størrelsen av utblåsningssikringen. For en fagmann på området vil det være klart at ulike fluidstrømningslinjer tilførende åpnings-og stengetrykk til kamrene 38 og 46, såvel som den frigjørende stempelstrørnningslinjen, kan plasseres og konfigureres på ulike vis for å oppnå hensiktene ved oppfinnelsen.

Lukkehodesammenstillingene i henhold til foreliggende oppfinnelse er særlig egnede for tetning med oljefeltrøret, og følgelig innbefatter hver lukkehodeblokk 30 som vist i fig. 2 og 3 en elastomer tetning 84 som gir pålitelig tettende inngrep mellom lukkehodeblokken og oljefeltrøret. Det delvis trykkbalanserte konsept i foreliggende oppfinnelse kan finne sin plass i andre typer av lukkehodesammenstillingen, særlig innbefattende skjærende lukkehodesammenstillinger av den type som beskrives i US-patent nr. 5.400.857.

UBIS'en kan innbefatte et par motstående øvre lukkehodesammenstillinger og et par nedre lukkehodesammenstillinger med identiske lukkehodeblokker dersom overflødig operasjon er ønskelig. Alternativt kan det være anbrakt et øvre sett med lukkehodeblokker for tetning omkring oljefeltrør av en størrelse, mens det nedre sett med lukkehodeblokker kan iverksettes for å tette omkring et oljefeltrør med ulik størrelse. I en ytterligere utførelsesform kan de nedre lukkehodeblokker være tiltenkt for tetning omkring ringrommet mellom oljefeltrøret og UBIS-legemet, mens et øvre sett med lukkehodeblokker er tiltenkt å bryte oljefeltrøret og fullstendig avstenge enhver fluidstrømning gjennom UBIS'en. Hvert av parene med motstående øvre og nedre lukkehodesammenstillinger kan derved styres separat.

Claims (10)

1. Hydraulisk aktuert utblåsningssikring (10) for inngrep med et oljefeltrør, et UBIS-legeme (16) med en sentralt beliggende passasje (18) for mottak av oljefeltrøret og radielt motsatte kamre som strekker seg radielt utad fra den sentrale passasje (18), hvilken sentralt beliggende passasje (18) i UBIS-legemet (16) definerer en sentralt beliggende UBIS-akse (15); første og andre lukkehodesammenstillinger (12,14) hver i forbindelse med et respektivt kammer (17) i UBIS-legemet (16), hvor hver av den første og andre lukkehodesammenstilling (12,14) innbefatter en lukkehodehustetning (52) forbundet med UBIS-legemet (16), et stempel (34) bevegelig som svar på hydraulisk trykk i lukkehodehuset (80) mellom en åpen posisjon og en lukket posisjon, en lukkehodeblokk (30), og et krageformet lukkehodestempel (36) som forbinder stempelet (34) og lukkehodeblokken (30); første og andre lukkehodestempeltetninger (52) som hver tetter mellom et respektivt lukkehodehus (80) og et respektivt lukkehodestempel (36), idet hver lukkehodesammenstilling (12,14) beveger seg mellom den åpne og lukkede posisjon; hvert krageformet lukkehodestempel (36) har et borehull (60) i fluidkommunikasjon med en sentralt beliggende passasje (18) i UBIS-legemet (16) og som strekker seg radielt utad fra den respektive lukkehodestempeltetning (52) til en radielt ytre ende av lukkehodestempelet (36);karakterisert vedførste og andre lukkehodestempelstenger (70) fast anbrakt på et respektivt lukkehodehus (80) og plassert i borehullet (60) i et respektivt krageformet lukkehodestempel (36), hvor hver lukkehodestempelstang (70) strekker seg radielt fra det respektive lukkehodehus (80) mot den respektive lukkehodeblokk (30); og første og andre stempelstangtetninger (72) som hver tetter mellom en respektiv lukkehodestempelstang (70) og et respektivt lukkehodestempel (36), idet hver av de respektive lukkehodesammenstillinger (12,14) beveger seg mellom den åpne og lukkede posisjon, slik at fluidtrykk i UBIS-passasjen (18) motsetter seg stengning av hvert lukkehodestempel (36) som en funksjon av det tettende området av den respektive lukkehodestempeltetning (52) minus det tettende området av den respektive stempelstangtetning (72).

2. Utblåsningssikring ifølge krav 1,karakterisert vedat: første og andre dører (20) hver er løsbart anbrakt på UBIS-legemet (16) og understøtter en respektiv lukkehodesammenstilling (12,14), henholdsvis en av den første og andre lukkehodestempeltetning (52) for tetning mellom en respektiv dør (20) og et respektivt lukkehodestempel (36); og de første og andre lukkehodesammenstillinger (12,14) innbefatter hver en endeplate (40) radielt motsatt av UBIS-legemet (16) i forhold til de respektive dører (20), hvilken respektive lukkehodestempelstang (70) er fast anbrakt til den respektive endeplate (40).

3. Utblåsningssikring ifølge krav 2,karakterisert vedat hver av den første og andre dør (20) er dreibart anbrakt på UBIS-legemet (16) slik at hver dør (20) dreibart kan åpnes for ettersyn av den respektive lukkehodeblokk (30).

4. Utblåsningssikring ifølge krav 2,karakterisert, ved at hver lukkehodestempeltetning (52) er understøttet på en respektiv dør (20) for dynamisk tettende inngrep med et respektivt lukkehodestempel (36), og hver stempelstangtetning (72) er understøttet på en respektiv lukkehodestempelstang (70) for dynamisk tettende inngrep med et respektivt lukkehodestempel (36).

5. Utblåsningssikring ifølge krav 1,karakterisert vedat hver stempelstangtetning (72) har et tverrsnittsareal på i det minste 60% av tverrsnittsarealet til en respektiv lukkehodestempeltetning (52).

6. Lukkehodesammenstilling ifølge krav 1,karakterisertved en lukkehodestempelstang (70) fast anbrakt til lukkehodehuset (80) og plassert i borehullet (60) i det krageformede lukkehodestempel (36), hvilken lukkehodestempelstang (70) er beliggende fra endeplaten (40) radielt mot lukkehodeblokken (30); og en stempelstangtetning (72) for tetning mellom lukkehodestempelstangen (70) og lukkehodestempelet (36), idet lukkehodestempelet (36) beveger seg mellom den åpne posisjon og den lukkede posisjon, slik at fluidtrykk i UBIS-passasjen (18) motsetter seg stegning av lukkehodestempelet (36) som en funksjon av det tettende området av lukkehodestempeltetningen (52) minus det tettende området av stempelstangtetningen^).

7. Lukkehodesammenstilling ifølge krav 6,karakterisertved å innbefatte: en dør (20) for fast anbringelse på UBIS-legemet (16) og understøttende lukkehodehuset (80), hvilken lukkehodestempeltetning (52) tetter mellom døren (20) og lukkehodestempelet (36); og hvilken dør (20) er tilpasset for dreibar anbringelse på UBIS-legemet (16) slik at døren (20) dreibart kan åpnes for ettersyn av lukkehodeblokken (30).

8. Lukkehodesammenstilling ifølge krav 7,karakterisertved at lukkehodestempeltetningen (52) er understøttet på døren (20) for dynamisk tettende inngrep med lukkehodestempelet (36), og stempelstangtetningen (72) er understøttet på lukkehodestempelstangen (70) for dynamisk tettende inngrep med lukkehodestempelet (36).

9. Fremgangsmåte for stengning av første og andre radielt motsatte lukkehodesammenstillinger (12,14) i en utblåsningssikring (10) for inngrep med et oljefeltrør, hvilken utblåsningssikring (10) innbefatter et UBIS-legeme (16) med en sentralt beliggende passasje (18) for mottak av oljefeltrøret, første og andre lukkehodehus (80) som hvert er tettende forbundet med UBIS-legemet (16), første og andre stempler (34) som hvert er bevegelig som svar på hydraulisk trykk i lukkehodehusene (80), første og andre lukkehodeblokker (30), første og andre lukkehodestempler (36) som hvert forbinder et respektivt stempel (34) og en respektiv lukkehodeblokk (30), og første og andre lukkehodestempeltetninger som hver tetter mellom et respektivt lukkehodehus (80) og et respektivt lukkehodestempel (36), idet hver lukkehodesammenstilling (12,14) beveges mellom den åpne og lukkede posisjon, hvilken fremgangsmåte innbefatter tilveiebringelse av et borehull (60) i hvert lukkehode-stempel (36) i fluidkommunikasjon med den sentralt beliggende passasje i UBIS-legemet (16) og som strekker seg radielt utad fra den respektive lukkehodetetning (52) til en radiell ytre ende av lukkehodestempelet (36); karakterisert ved fast anbringelse av første og andre lukkehodestempelstenger (70) til et respektivt lukkehodehus (80) og plassering i borehullet (60) i et respektivt krageformet lukkehodestempel (34), hvor hver lukkehodestempelstang (70) strekker seg radielt fra respektive lukkehodehus (80) mot den respektive lukkehodeblokk (30); tilveiebringelsen av første og andre stempelstangtetninger (72) for tetning mellom en respektiv lukkehodestempelstang (70) og et respektivt lukkehodestempel (36), idet hver respektive lukkehodesammenstilling (12,14) beveger seg mellom åpen og lukket posisjon; og trykksetting av første og andre lukkehodehus (80) for å bevege det første og andre stempel (34) og den første og andre lukkehodeblokk (30) radielt innad, mens fluidtrykk i UBIS-passasjen (16) motsetter seg stengning av hvert lukkehodestempel (36) er en funksjon av det tettende området av den respektive lukkehodestempeltetning (52) minus det tettende området av den respektive stempelstangtetning (72).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert veddreibar anbringelse av første og andre dører (20) på UBIS-legemet (16), idet hver dør (20) understøtter en respektiv lukkehodesammenstilling (12,14); plassering av første og andre lukkehodestempeltetninger (52) for tetning mellom en respektiv dør (20) og et respektivt lukkehodestempel (36); og frigjøring av i det minste en av den første og andre dør (20) og UBIS-legemet (16) for å dreie den frigjorte dør (20) til en åpen posisjon og etterse den respektive lukkehodeblokk (30).