NO333852B1 - Kontrollanordning for å stenge et borehull og fremgangsmåte ved bruk av samme - Google Patents

Abstract

Det beskrives en brønnkontrollanordning (10) for avstengning av en brønn. Anordningen har i en fore-trukket utførelse to motstående kuttehoder (16, 18) som er koplet til respektive leddmekanismer (26, 28). Leddmekanismene overfører aksial bevegelse av stempelet til radial bevegelse for å bevege kuttehodene mot hverandre i anordningens gjennomgående løp. Dette resulterer i en effektiv brønnkontrollanordning med en kompakt størrelse og form som kan innesluttes i en brønn.

Description

KONTROLLANORDNING FOR A STENGE ET BRØNNHULL OG FREMGANGSMÅTE VED BRUK AV SAMME

Den foreliggende oppfinnelse angår et apparat og en fremgangsmåte for stenging av et gjennomgående løp, spesielt, men ikke utelukkende, for stenging av et brønnhull som det passerer en vedlikeholdsstreng gjennom, slik som en kabellinje eller et kveil-rør.

For å verne personell og miljø er oljeinstallasjoner forsynt med en rekke sikkerhetstil-tak, som for eksempel kontrollanordnmger på stigerør for å stenge brønnhullet.

Kontrollanordninger på stigerør har kuttelukkehoder anbrakt vinkelrett på en vedlikeholdsstreng. Lukkehodene kan aktiveres for å dele vedlikeholdsstrengen og stenge brønnhullet. Kuttelukkehodene beveger seg i et horisontalt plan og er ofte drevet av in-line-stempler. Anordningen med stempler og kuttelukkehoder gjør kontrollanordnmger på produksjonsrøret både tungvint og klossete. Deres fysiske størrelse gjør dem upraktiske for installasjon inne i et 470 mm (18.5 tommers) borehull.

Fra publikasjonen US 6688394 er det kjent en kontrollanordning for å stenge et brønnhull, hvor kontrollanordningen har flere likhetstrekk med kontrollanordnmgen ifølge ingressen til krav 1.

Alternative metoder for å stenge brønnhullet, så som kuleventiler, blir ofte brukt. Imidlertid kan disse ventiler være kostbare å vedlikehold og kan være kompliserte å operere.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å unngå eller redusere minst én av de tidligere nevnte ulemper.

I henhold til et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en kontrollanordning for å stenge et brønnhull, anordningen har et generelt sylindrisk hus, huset har et sylindrisk gjennomgående løp med en sentral akse for å ta imot en vedlikeholdsstreng, idet huset innbefatter:

minst ett bevegelig lukkehode,

minst ett bevegelig stempel,

minst én overføringsmekanisme som innbefatter et første overfønngselement

og et andre overfønngselement, hvor det første overfønngselement har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det minst ene stempel og den andre ende er dreibart koplet til det minst ene lukkehode, hvor den dreibare kopling oppnås ved bruk av leddforbmdelser, og hvor det andre overfønngselement har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det første overfønngselement og den andre ende er dreibart koplet til huset, og er permanent fastgjort aksielt i forhold til huset,

overføringsmekanismen er arrangert slik at som respons på bevegelse av det minst ene stempel parallelt med aksen til det gjennomgående løpet mot det minst ene lukkehode, tvinger overføringsmekanismen det minst ene lukkehode til bevegelse hovedsakelig rettvinklet på aksen til det gjennomgående løpet tvers over det gjennomgående løpet, idet den andre ende av det andre overfønngselement er koplet til huset med en leddforbindelse ved en andre ende av det andre overfønngselement, idet leddforbindelsen ved den andre ende av det andre overfønngselement og leddforbindelsen ved den første ende av det første overfønngselement er anbrakt på en akse parallelt med aksen til det gjennomgående løpet, og leddforbindelsen ved den andre ende av det andre overfønngselement og leddforbindelsen ved den andre ende av det første overfønngselement er anbrakt hovedsakelig rettvinklet på aksen til det gjennomgående løpet.

Overføringsmekanismen omsetter den aksiale bevegelse til det minst ene stempel til radial bevegelse av det minst ene lukkehode. Dette muliggjør en kompakt størrelse og form og innplassering av anordningen inne i brønnhullet.

Leddforbmdelser er effektive dreibare beslag fordi friksjonstap er minimalisert under bevegelse av mekanismen, som i seg selv gjør mekanismen tolerant for produksjons-avfall.

Den første ende av det andre overfønngselement er fortrinnsvis dreibart koplet til midtpunktet av det første overfønngselement.

Lengden av det første overfønngselement er fortrinnsvis dobbelt så lang som lengden av det andre overfønngselement.

Den andre ende av det andre overfønngselement er som nevnt koplet til huset med en leddforbindelse, og leddforbindelsen befinner seg parallelt med aksen til det gjennom gående løpet med leddforbindelsen ved den første ende av det første overfønngsele-ment og befinner seg hovedsakelig vinkelrett på aksen til det gjennomgående løpet til leddforbindelsen ved den andre ende av det første overfønngselement.

Dette arrangement av overføringsmekanismen intensiverer progressivt kraften som blir levert fra stempelet til lukkehodet. En større kraft mot slutten av bevegelsen til lukkehodet er fordelaktig for kutting av hvilken som helst hindring som kan være til-stede i det gjennomgående løpet i systemet.

Det minst ene lukkehodet innbefatter fortrinnsvis en kutteflate.

Kutteflaten gjør det mulig for lukkehodet å kutte gjennom stigerøret, noe som er mer effektivt enn knusing.

Kutteflaten er fortrinnsvis konstruert for å kutte kveilrør.

Fortrinnsvis er det to motgående lukkehoder og to overføringsmekamsmer.

Anvendelse av to motgående lukkehoder og to overføringsmekanismer muliggjør kor-tere lukkehoder for å stenge det gjennomgående løpet, reduserer hele størrelsen på anordningen og gjør det mulig å bruke den i trange områder slik som miljøet nede i brønnhullet.

Fortrinnsvis er det ett ringformet stempel.

I henhold til et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å stenge et brønnhull, hvor fremgangsmåten innbefatter: å anbringe et generelt sylindrisk hus i en brønnstreng, idet huset har et gjennomgående løp med en sentral akse for å ta imot en vedlikeholdsstreng;

å aktivere minst ett bevegelig stempel i en retning parallell med aksen i det gjennomgående løpet,

å kople stempelet ved hjelp av en overføringsmekanisme til minst ett bevegelig lukkehode, hvor det minst ene lukkehodet innbefatter en kutteflate, idet overførings-mekanismen omfatter et første overfønngselement og et andre overfønngselement, hvor det første overfønngselement har en første ende og en andre ende, idet den førs-te ende er dreibart koplet til det minst ene stempel og den andre ende er dreibart koplet til det minst ene lukkehodet, og hvor et andre overfønngselement har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det første overfø-nngselement og den andre ende er dreibart koplet til huset og er permanent fastgjort aksielt i forhold til huset, og

å forårsake at lukkehodet beveger seg hovedsakelig vinkelrett på aksen til det gjennomgående løpet tvers over det gjennomgående løpet som respons på den aksiale bevegelse til stempelet, for å stenge brønnhullet.

Fortrinnsvis innbefatter fremgangsmåten å tilveiebringe en andre overføringsmeka-nisme og et andre bevegelig lukkehode og aktivering av det andre bevegelige lukkehodet som respons på den aksiale bevegelse til stempelet, i en hovedsakelig vinkelrett retning på aksen til det gjennomgående løpet motsatt av retningen til det første lukkehodet.

En kutteflate vil gjøre det mulig for lukkehodet å kutte gjennom vedhkeholdsstrengen, noe som er mer effektivt enn knusing, og også muliggjøre etterfølgende løsgjønng av vedhkeholdsstrengen.

Det beskrives også en kontrollanordning for å stenge et gjennomgående løp, hvor anordningen har et generelt sylindrisk hus, og huset har et gjennomgående løp med en sentral akse, idet huset innbefatter:

minst ett bevegelig lukkehode,

minst ett bevegelig stempel,

minst én overføringsmekanisme, og

overføringsmekanismen er arrangert slik at som respons på bevegelse av det minst ene stempel parallelt med aksen til det gjennomgående løpet mot det minst ene lukkehode, tvinger overføringsmekanismen det minst ene lukkehodet til bevegelse hovedsakelig rettvinklet på aksen til det gjennomgående løpet tvers over det gjennomgående løpet.

I kraft av den foreliggende oppfinnelse kan et brønnhull som inkorporerer en vedlikeholdsstreng stenges av en kontrollanordning som er kompakt og enkel å operere.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bh beskrevet, ved hjelp av eksempel, med henvisning til de medfølgende tegninger hvor: Fig. 1 er en gjennomskåret perspektivtegning av en kontrollanordning på et sti-gerør i en åpen konfigurasjon i henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et gjennomskåret sideoppnss av kontrollanordningen på stigerøret i figur 1 i en åpen konfigurasjon; Fig. 3 er en gjennomskåret perspektivtegning av kontrollanordning på et stige-rør i figur 1 og 2 i en lukket konfigurasjon; Fig. 4 er et skjematisk riss av overføringsmekanismen til kontrollanordningen på

stigerøret i figur 1 til 3; og

Fig. 5a til 5e er skjematiske riss som viser sekvensen av bevegelser under operasjo-nen til overføringen i figur 4.

Det henvises først til figur 1 og 2, som fremstiller et gjennomskåret perspektivnss, henholdsvis et gjennomskåret sideriss av en kontrollmekanisme på et stigerør, generelt indikert med henvisningstallet 10, i en åpen konfigurasjon i henhold til en fore-trukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Kontrollanordningen på stigerøret innbefatter et hus 12 med en gjennomboring 14. Den eksterne diameter på huset 12 er gitt en størrelse slik at kontrollanordningen på stigerøret 10 kan plasseres inne i et brønnhull, for eksempel et brønnhull med innvendig diameter 470 mm (18,5 tommer). Det gjennomgående løpet 14 har en diameter stor nok til å tillate at en vedlikeholdsstreng (ikke vist) kan passere derigjennom.

Inne i huset 12 er det et første radialt bevegelig lukkehode 16, et andre radialt bevegelig lukkehode 18 og et aksialt bevegelig ringformet stempel 20. Anbrakt på lukkehodene 16, 18 er respektive kutteflater 22, 24, for i bruk å kutte gjennom en vedlikeholdsstreng (ikke vist). Et par overfønngsmekanismer 26, 28 forbinder stempelet 20 med lukkehodene 16, 18.

Den første overføringsmekanisme 26, best sett med henvisning til fig. 2, innbefatter et første overfønngselement 30 og et andre overføringselement 32. Det første overfø-nngselement 30 er bevegelig festet ved en første leddforbindelse 34 til det ringformede stempel 20 og bevegelig festet ved en andre leddforbindelse 36 til det første lukkehode 16. Det andre overføringselement 32 er bevegelig festet til en første leddforbindelse 38 til det første overfønngselement 30 og bevegelig festet ved en fjerde leddforbindelse 40 til huset 12. Den fjerde leddforbindelse 40 er aksialt forskjøvet fra den første leddforbindelse 34, og radialt forskjøvet fra den andre leddforbindelse 36. Bare den første overføringsmekanisme 26 er beskrevet siden den andre overfø-ringsmekanisme 28 er et speilbilde av den første overføringsmekanisme 26.

Det ringformede stempel 20 blir hydraulisk operert. Hydraulisk trykk blir brukt til å bevege det ringformede stempel 20 fra posisjonen vist i figur 1 og 2 til posisjonen vist i figur 3. Stempelet 20 innbefatter en tetning 42 som sammen med det ringformede stempel 20 og huset 12 definerer et øvre ringformet kammer 44 og et nedre ringfor met kammer 46. For å bevege det ringformede stempel 20, slippes hydraulikkfluid (ikke vist) ut av det øver stempelkammer 44 gjennom en åpning (ikke vist), og hydraulisk fluid blir pumpet inn i det nedre stempelkammer 46 gjennom en åpning (ikke vist). Under aksjonen når hydraulikkfluidet blir pumpet mn i det nedre ringformede kammer 46, vil stempelet 20 bevege seg aksialt mot lukkehodene 16,18. Oppover-bevegelsen til stempelet 20 aktiverer mekanismene 26, 28 som lukker kuttelukkehodene 16, 18 som i sin tur tvinger kutteflatene 22, 23 til å skjære gjennom produk-sjonsrøret (ikke vist). Lukkehodene 16, 18 kommer sammen og stenger gjennombonngen 14, som vist i figur 3.

Det henvises nå til figur 4 som er et skjematisk sidenss av den første overføringsme-kanisme 26. Det første overføringselement 30 er dobbelt så langt (lengde 2x) som det andre overfønngselement 32 (lengde x). Det kan også sees at leddforbindelsene 34, 36 og 40 definerer en rettvinklet trekant og at leddforbindelsen 38 befinner seg på midtpunktet til det første overfønngselement 30. Overføringsmekanisme 28 (ikke vist i detalj) er identisk med mekanisme 26, og beskrivelsen av virkemåten til mekanisme 26 gjelder for mekanismen 28.

Det henvises nå til figur 5a til 5e, hvor det vises skjematiske avbildninger av virkemåten til overføringsmekanismen 26 i figur 4.

Det henvises først til fig. 5a, hvor overføringsmekanismen 26 er vist i startposisjonen, dvs. at lukkehodene 16,18 er helt trukket mn i huset 12 (som vist i figur 1 og 2).

I figur 5b har stempelet 20 begynt å bevege seg aksialt oppover, med retningen til pil A, mot den fjerde leddforbindelse 40 hvor det andre overfønngselement 32 er dreibart festet til huset 12. Ettersom stempelet 20 beveger seg aksialt oppover, beveger lukkehode 16 seg radialt mn i utbonngen 14 (ikke vist) som indikert med pil B. I denne tidlige fase av syklusen er de relative bevegelsene til stempelet 20 og lukkehodet 16 ikke-lineære; en stor bevegelse av lukkehodet 16 oppstår som respons på en liten bevegelse av stempelet 20.

Idet det nå henvises til figur 5c, representerer denne figur midtpunktet av bevegelsen til overføringsmekanismen 26 og er det eneste punkt i syklusen hvor forholdet mellom bevegelsen til stempelet 20 og bevegelsen til lukkehodet 16 er lineær.

Det henvises nå til figur 5d hvor, idet stempelet nærmer seg grensen for sin bevegelse, forholdet mellom bevegelsen til stempelet 20 og lukkehodet 16 er det motsatte av det vist i figur 5b, dvs. en stor bevegelse av stempelet 20 resulterer i en liten bevegelse av lukkehodet16.

Det henvises nå til figur 5e, hvor mekanismen 26 har nådd den fulle utsterkning av sin vandring, så også mekanisme 28, og, som vist i figur 3, lukkehodene 16, 18 er fullt utstrakt mn i løpet, og det første lukkehodet 16 sammen med det andre lukkehodet 18 har stengt løpet 14.

Forskjellige modifiseringer og forbedringer kan gjøres på utførelsene beskrevet i det foregående uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen. For eksempel må det forstås at én enkel overføringsmekanisme og lukkehode kan brukes til å skjære gjennom en vedlikeholdsstreng og stenge brønnen, men to mekanismer og motvirkende lukkehoder, som beskrevet ovenfor, er foretrukket for skjærevirkning.

De som kjenner faget vil også forstå at de ovenfor beskrevne utførelser av oppfinnelsen tilveiebringer en anordning 10 hvor aktivering av stempelet 20 vil skjære gjennom en vedlikeholdsstreng og stenge løpet 14. Anordningen 10 er dimensjonert slik at den vil få plass inne i et brønnhull og muliggjøre stenging av en vedlikeholdsstreng inne i brønnhullet.

Claims (9)

1. En kontrollanordning (10) for å stenge et brønnhull, hvor anordningen har et generelt sylindrisk hus (12), og huset (12) har et sylindrisk gjennomgående løp (14) med en sentral akse for å ta imot en vedlikeholdsstreng, hvor huset innbefatter: minst ett bevegelig lukkehode (16, 18), minst ett bevegelig stempel(20), minst én overføringsmekanisme (26, 28) som innbefatter et første overføringselement (30) og et andre overføringselement (32), hvor det førs-te overfønngselement (30) har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det minst ene stempel (20) og den andre ende er dreibart koplet til det minst ene lukkehode (16, 18), hvor den dreibare kopling oppnås ved bruk av leddforbmdelser (34, 36, 38, 40), og hvor det andre overføringselement (32) har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det første overfønngselement (30) og den andre ende er dreibart koplet til huset (12), og er permanent fastgjort aksielt i forhold til huset (12), overføringsmekanismen (26, 28) er arrangert slik at som respons på bevegelse av det minst ene stempel (20) parallelt med aksen til det gjennomgående løpet (14) mot det minst ene lukkehode (16, 18), tvinger over-føringsmekanismen (26, 28) det minst ene lukkehode (16, 18) å bevege seg hovedsakelig rettvinklet på aksen til det gjennomgående løpet (14) tvers over det gjennomgående løpet (14), karakterisert vedat den andre ende av det andre overføringselement (32) er koplet til huset (12) med en leddforbindelse (40) ved en andre ende av det andre overfønngselement (32), idet leddforbindelsen (40) ved den andre ende av det andre overfønngselement (32) og leddforbindelsen (34) ved den første ende av det første overføringsele-ment (30) er anbrakt på en akse parallelt med aksen til det gjennomgående løpet (14), og leddforbindelsen (40) ved den andre ende av det andre over-føringselement (32) og leddforbindelsen (36) ved den andre ende av det første overfønngselement (30) er anbrakt hovedsakelig rettvinklet på aksen til det gjennomgående løpet (14).

2. Kontrollanordning ifølge krav 1, hvor den første ende av det andre overfø-ringselement (32) er dreibart koplet til midtpunktet (38) av det første over-føringselement (30).

3. Kontrollanordning ifølge krav 1, hvor lengden (X) av det første overfønngs-element (30) er dobbelt så stor som lengden (X) av det andre overfønngs-element (32).

4. Kontrollanordning ifølge krav 1, hvor det minst ene lukkehode (16, 18) innbefatter en kutteflate (22, 24).

5. Kontrollanordning ifølge krav 4, hvor kutteflaten (22, 24) er konstruert for å kutte kveilrør.

6. Kontrollanordning ifølge krav 1, hvor det er to motgående lukkehoder og to overføringsmekanismer.

7. Kontrollanordning ifølge krav l,hvor det er ett ringformet stempel (20).

8. En fremgangsmåte for å stenge et brønnhull, hvor fremgangsmåten innbefatter trinnene: å anbringe et generelt sylindrisk hus (12) i en brønnstreng, idet huset (12) har et gjennomgående løp (14) med en sentral akse for å ta imot en vedlikeholdsstreng; å aktivere minst ett bevegelig stempel (20) i en retning parallell med aksen i det gjennomgående løpet (14),karakterisert vedat fremgangsmåten videre innbefatter å kople stempelet (20) ved hjelp av en overføringsmekanisme (26, 28) til minst ett bevegelig lukkehode (16,18), hvor det minst ene lukkehode (16, 18) innbefatter en kutteflate (22, 24), idet overføringsmekanismen (26, 28) omfatter et første overføringselement (30) og et andre overfønngsele-ment (32), hvor det første overføringselement (30) har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det minst ene stempel (20) og den andre ende er dreibart koplet til det minst ene lukkehodet (16, 18), og hvor et andre overfønngselement (32) har en første ende og en andre ende, idet den første ende er dreibart koplet til det første overfønngsele-ment (30) og den andre ende er dreibart koplet til huset (12) og er permanent fastgjort aksielt i forhold til huset (12), og å forårsake at lukkehodet (16, 18) beveger seg hovedsakelig vinkelrett på aksen til det gjennomgående løpet (14) tvers over det gjennomgående løpet (14) som respons på den aksiale bevegelse til stempelet (20), for å stenge brønnhullet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor fremgangsmåten innbefatter å tilveiebringe en andre overføringsmekanisme (28) og et andre bevegelig lukkehode (18) og å aktivere det andre bevegelige lukkehodet (18) som respons på den aksiale bevegelse til stempelet (20) i en hovedsakelig vinkelrett retning på aksen til det gjennomgående løpet (14), motsatt av retningen til det førs-te lukkehodet (16).