NO344866B1 - Integrert elektrisk kobling for bruk i et brønnhode-produksjonstre - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en brønnhodemontasje, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn

Brønnhoder som anvendes i produksjon av hydrokarboner utvunnet fra underjordiske formasjoner omfatter typisk en brønnhodemontasje. Brønnhodemontasjer er festet ved den øvre enden av brønnhull som traverserer hydrokarbonproduserende formasjoner. Brønnhodemontasjer forsyner også støtte for produksjonsrør og fôringsrør som er ført inn i brønnhullet. Fôringsrøret bekler brønnhullet, for derved å isolere brønnhullet mot den omgivende formasjon. Fôringsrøret ligger typisk konsentrisk inne i fôringsrøret og danner en kanal for produksjon av hydrokarbonene opptatt i formasjonen. Brønnhodemontasjer inkluderer også typisk tre som forbinder den øvre enden av produksjonsrøret og distribuerer de produserte fluidene, og forsyner ett injiseringsmidler til brønnen, eller en annen brønnrelatert operasjon.

Sensorer for måling av trykk, temperatur eller andre nedihullstilstander, samt elektriske pumper, kan være arrangert inne i produksjonsrøret som anvendes i produksjon av brønnhullfluider. Elektriske signaler som representerer sensormålinger sendes typisk via en vaierkrets, som typisk inkluderer vaire eller andre ledende elementer, og forbinder sensorene med et overflateelement. Overflateelementet kan omfatte et kontrollpanel, et informasjonshåndteringssystem, den digital opptaksanordning, en analog opptaksanordning, og eventuelle andre anordninger eller systemer for opptak og/eller analyse av sensordata.

Montering av brønnhodemontasjen involverer typisk innstikking av treet på et brønnhodehus. Sammenkobling av elektriske hunn/hann-kontakter etableres i henholdsvis treet og brønnhodehuset for å fullende vaierkretsen mellom sensorene og overflaten. Koblingene har tradisjonelt vært faste elementer med en hunn- og en hannkobling som kobles når treet er stukket på brønnhodehuset. Disse faste koblingene opptar en viss mengde rom inne i brønnhodehuset som reduserer mengden tverrsnittsareal i produksjonsrøret. I tillegg kan koblingene være forskjøvet fra produksjonsrørets hus, eller i tilfelle med et horisontalt tre kan koblingene strekke seg lateralt fra treet til produksjonsrørhengeren. Slik må treet orienteres i en passende radial posisjon for å sikre paring av respektive hann- og hunn-koblinger i den elektriske koblingen.

WO 01/81710 beskriver et kompletteringssystem ved et brønnhode som omfatter et ventiltre, produksjonsrørhenger, et ringformet element, boringer gjennom det ringformede elementet og en henger, en borehullanordning og en elektrisk bane fra borehullanordningen, gjennom hengeren og det ringformede elementet til en fjerntliggende lokasjon. Brønnhodemontasjen eliminerer med dette ringrommet. Servicefunksjoner forsynes i stedet via produksjonsrørstrengen, som kan være kveilerør.

Oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen angår en brønnhodemontasje, slik det framgår av den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de tilhørende uselvstendige patentkravene.

Den foreliggende anordningen omfatter en signalkobling integrert med standard komponenter i en brønnhodemontasje. Koblingen omfatter et ledende element, slik som en vaier, anbrakt inne i et rørformet element forbundet med et brønnhodetre. Ett eksempel på et ringformet element på et konvensjonelt tre er en innstikksenhet. Den nedre enden av innstikksenheten er koaksial med brønnhullets produksjonsrør inne i en brønnhodemontasje. Et annet eksempel er en produksjonsrørhenger. Koblingen omfatter også elektriske kontakter mellom et punkt i den rørformede innstikksenheten/produksjonsrørhengeren og treet og brønnhodekomponenter huset inne i et brønnhodehus. I én utførelse er den nedre koblingen huset inne i en produksjonsrørhenger. Valgfritt er de elektriske kontaktene ved den øvre og nedre enden av den ringformede innstikksenheten våtkoblinger. Den elektriske koblingen kan omfatte et ringformet element som passer overens med et tilsvarende ledende element. Følgelig er det ikke behov for noen dedikert kobling, som tillater at produksjonsrøret kan bruke ekstra rom i ringrommet.

Figurer

Noen av trekkene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelsen er slått fast, mens andre vil komme fram i den etterfølgende beskrivelsen, sett i sammenheng med de vedlagte figurene, der

Fig. 1 er en tverrsnittskisse fra siden av en utførelsesform av en brønnhodemontasje med en integrert elektrisk kobling,

Fig.2 er en sideskisse i perspektiv av en isolasjonshylse med elektriske kontakter,

Fig.3 er en tverrsnittskisse av én av de elektriske kontaktene i figur 2,

Fig. 4 er en sideskisse av en stempelkobling med en belgmuffe som kan tilkobles en ringformet ring,

Fig.5 er et utsnitt av koblingen i figur 4.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til de vedlagte figurene, som viser utførelsesformer av oppfinnelsen. Identiske tall viser til like elementer.

Figur 1 illustrerer en utførelse av en integrert kobling for en brønnhodemontasje. En brønnhodemontasje 5 er vist i tverrsnitt, og omfatter et tre 7 montert på toppen av et brønnhodehus 9. En produksjonskanal 11 er formet inne i treet 7, som etablerer fluidkommunikasjon mellom brønnhullet 3 og produksjonsstrømningslending 15 i brønnhodemontasjen 5. I den viste utførelsen rager en del av produksjonskanalen 11 lateralt inne i treet 7 til produksjonsstrømningsledning 15. Isolasjonsventiler 13 er forsynt i produksjonskanalen 11 samt på produksjonsstrømningsledningen 15. Selektiv åpning og stenging av isolasjonsventilene 13 kan tillate strømning av brønnfluider inn i det laterale produksjonsrøret 15 eller gi adgang til produksjonskanalen 11 ovenfra.

Treet 7 er festet til brønnhodehuset 9 av en utvendig kobling 17. Typen tre 7 er ikke begrenset til den illustrerte utførelsen, men kan inkludere enhver type tre, inkludert et produksjonstre, et injeksjonstre, og andre elementer montert på et brønnhode som har ventiler som leder strøm inn og/eller ut av et brønnhull. Brønnhodehuset 9 inkluderer produksjonsrør 42, en produksjonsrørhenger 21, og en fôringsrørhenger 23. Fôringsrørhengeren 23, som er et generelt ringformet element, er festet koaksialt inne i en del av brønnhodehuset 9. Pakninger 19 (også betegnet som fôringsrørhengertetninger) er anbrakt mellom den utvendige omkretsen av fôringsrørhengeren 23 i en andel av den innvendige omkretsen av brønnhodehuset 9. En indre skål 24 er forsynt inne i fôringsrørhengeren 23, formet til å motta den ringformede fôringsrørhengeren 23. Produksjonsrør 42 strekker seg nedover inn i brønnhullet 3 fra produksjonsrørhengeren 21. En ringformet isolasjonshylse 30 er vist ragende koaksialt inne i treet 7 tijl inne i produksjonsrørhengeren 21. Som vist, kan brønnstrøm fra produksjonsrøret 42 komme fram til produksjonskanalen 11 gjennom isolasjonshylsen 30. Den øvre enden av isolasjonshylsen 30 er forseglet mot produksjonskanalen 11 og den nedre enden mot produksjonsrørhenger 21 med tetninger (ikke vist).

En sensor 46 er skissert skjematisk i en del av produksjonsrøret 42 som strekker seg inne i brønnhullet 3. Sensoren 46 kan anvendes til måling av trykk, temperatur, eller andre tilstander nedihulls. Et flertall sensorer kan valgfritt anvendes med utførelsen beskrevet her. Sensoren 46 omfatter en del av et brønnhullregistreringssystem med midler for overvåking/opptak ved overflaten. Et eksempel på kommunikasjon mellom sensor 46 og overflaten er illustrert med et signalmedium 44 vist ragende gjennom sideveggen av produksjonsrøret 42, opp ringrommet mellom produksjonsrøret og fôringsrøret 25, og forlatende treet 7. Signalkretsen 45 kan inkludere ethvert element som anvendes til å transportere et signal, slik som elektrisk ledende vaier, fiberoptiske elementer, koblinger og pneumatiske ledninger for å nevne noen få. Et medium for å lede elektrisk strøm kan valgfritt også inkluderes med brønnhodemontasjen 5 og sendt på samme eller liknende måte som signalkretsen 45. Strømførende medium, slik som en elektrisk ledende vaier, kan være anbrakt i den samme boringen eller passasjen som signalkretsen 45, i stedet for signalkretsen 45, eller asimutisk fra signalkretsen 45. I en valgfri utførelse kombineres signalkretsen 45 og det elektrisk ledende mediet i ett enkelt medium/kanal, konfigurert til å sende både signaler og elektrisk strøm. I en annen valgfri utførelse inkluderer signalet sendt i henhold til den foreliggende beskrivelsen ett eller flere datasignaler. Datasignalene kan valgfritt inkludere et bredbåndsignal.

Signalkretsen 45 omfatter segmenter som passerer gjennom, langs eller inntil ulike maskinvarekomponenter innen produksjon. Hvert segment refereres individuelt for klarhet; for eksempel betegnes segmentet av ledningen i ringrommet 26 mellom produksjonsrøret 42 og fôringsrøret 25 betegnes som ringromvaieren 44. En passasje 47 vist gjennom produksjonsrørhengeren 21 forsyner en passasjevei for signalkretsen 45 til isolasjonshylsen 30. Dette segmentet av signalkretsen 45 betegnes som produksjonsrørhenger-ledningen 40. En annen passasje 48 vist formet gjennom veggen av isolasjonshylsen 30, med en hylseledning 36. Ringformede koblinger 32, 38 er vist henholdsvis forsynt ved den øvre og nedre enden av isolasjonshylsen 30. Hylseledningens 36 øvre og nedre ende forener koblingene 32, 38. I den viste utførelsen omfatter disse koblingene galleriringkoblinger som omkranser isolasjonshylsen 30 som rager fra isolasjonshylsen 30. Den ringformede koblingen 32 framskaffer kommunikasjon mellom hylseledningen 36 og forsyningsledningen; den ringformede kontakten 38 framskaffer kommunikasjon mellom hylseledningen 36 og produksjonsrørhenger-ledningen 40. Tetningene på isolasjonshylsen 30 hindrer eksponering av kontaktene for korrosive brønnfluider og forlenger på denne måten koblingens levetid. Forsyningsledning 34, vist med stiplet linje, rager fra koblingen 32 til utsiden av treet 7.

Eksempler på koblingene 32, 38 er vist i perspektiv i figur 2. Her er koblingene 32, 38 anbrakt i respektive ringformede kanaler 27, 28 formet både i produksjonsrørhengeren 21 og produksjonskanalens 11 indre periferi. Valgfritt kan det være formet kanaler i den utvendige overflaten av isolasjonshylsen 30 for å huse galleriringkoblingene 32, 38. Galleriringkoblingene 38 og tetningene 29 anbrakt inne i produksjonsrørhengeren 21 bør være konfigurert til å motstå eksponering for korrosive fluider, slik som saltvann.

Figur 3 illustrerer et utsnitt av en koblingsutførelse mellom kobling 38 og en ledning 40 i produksjonsrørhengeren. Forbindelsen mellom koblingen 32 og forsyningsledningen 34 kan være den samme som forbindelsen skissert i figur 3. I denne utførelsen er galleriringkoblingen 38 arrangert i et isolasjonshylsespor 31 med en isolator 54 anbrakt mellom koblingen 38 og isolasjonshylsen 30. Hylseledningen 36 er forbundet med den ringformede ringkoblingen 38 på dens indre periferi. Et hulrom 35 er formet motsatt muffesporet 31 i produksjonsrørhengeren 21. En tapp 39 med en tilsvarende kontaktfjær 41 er montert i hulrommet 35. Fjæren 41 tvinger tappen 39 utover fra hulrommet 35 til en sampassende kontakt med ringkoblingen 38. Tappen 39 er vist i kommunikasjon med hylseledningen 36. På denne måten dannes det kontakt mellom tappen 39 og koblingen 38 som kommuniserer produksjonsrørhenger-ledningen 40 og hylseledning 36, hvori kommunikasjon inkluderer elektrisk strøm, signaler, data og liknende. Det kan valgfritt anvendes en stoppmontasje 37, som også begrenser bevegelse av tappen 39 ut fra fjæren 41. Eksemplet på koblingen vist i figur 3, kan på tilsvarende måte anvendes til å forbinde hylseledningen 36 og forsyningsledningen 34 gjennom den ringformede ringen 32.

Utførelsen i figur 3 kan være en våtkobling ved å tette koblingsdelene og de motstående overflatene. For eksempel kan det være innført et fjernbart tetningsmateriale, ført inn midlertidig over tappen 39 under montering for å holde den inne i hulrommet 35. Tetninger 29 kan være forsynt over og under sporet 31 og hulrommet 35 for å hindre innstrømming av trykk, vann eller olje. Utformingen av våtkoblingen som framskaffer elektrisk forbindelse mellom isolasjonshylsen og treet 7 og produksjonsrørhengeren 21 er ikke begrenset til de viste utførelsene. Isolatorer 52, 54 er vist i sporet 31 og hulrommet 35 som framskaffer elektrisk isolasjon mellom tappen 39 og galleriringen 38 og den omgivende formasjon.

En alternativ koblingsutførelse for bruk i en brønnhodemontasje 58 er framskaffet i et utsnitt fra siden i figur 4. Som vist inkluderer brønnhodemontasjen 58 et tre 60 inne i en boring 62 formet aksialt gjennom samme. En produksjonsrørhenger 64 er landet inne i boringen 62 formet aksialt gjennom samme. En produksjonsrørhenger 64 er landet inne i boringen 62 og er festet til treet 60 med profilerte låseknaster 68 vist i inngrep med tilsvarende profiler på boringens 62 innvendige periferi. I den viste utførelsen er knastene 68 tvunget radielt utover ved aksialt å tvinge en hengeraktuator 66 mellom knastene 68 og fôringsrørhengeren 64. En del av hengerens 64 utvendige periferi er profilert konisk for å danne en tetningsflate 70. Når landet, kontakter tetningsflaten 70 en konisk profilert tetningsflate 72 på boringens 62 utvendige overflate. En landet kobling 74 i produksjonsrørhengeren 64 er vist i et uttak i tetningsflaten 70. En galleriring 76 omkranser treets tetningsflate 72, slik at landing av produksjonsrørhengeren 64 i treet 60 innretter den tettede koblingen 74 og galleriringen 76. Valgfritt kan galleriringen 76 være i produksjonsrørhengeren 64 og den forseglede koblingen 74 i treet 60. Den forseglede koblingen 74 forbindes med produksjonsrørhenger-ledningen 40 vist ragende gjennom en aksial boring 67 formet i hengeren 64 mellom den forseglede koblingen 74 og ringrommet 26 mellom produksjonsrør og fôringsrør. Galleriringen 76 er vist forbundet med forsyningsledningen 34, som igjen i sin ende forenes med en koblingsboks; i den viste utførelsen er koblingsboksen en vedlikeholds-styringsmodul (SCM) 82. En ledning 84 forbinder nevnte SCM 82 med en navlestrengavslutning 86, som står i kommunikasjon med en fjerntliggende lokasjon 90 via en navlestreng. Den fjerntliggende lokasjonen 90 kan være en enhet over havoverflaten, slik som en overhalingsrigg, eller den kan være en produksjonsfasilitet.

Nå med henvisning til figur 5, er det illustrert en tettet kobling 74 i et delutsnitt. Koblingen 74 inkluderer et ringformet legeme 87 vist ført inn i et uttak 65 i produksjonsrørhengeren 64. En muffe 79 er anbrakt inne i legemet 87 med et belglikende tverrsnitt. Muffens 79 belgliknende struktur tillater at muffa 79 ekspanderer og kontakter lengdeveis. Tetninger 85 er inkludert med muffens 79 frontflate der den kontakter treets tetningsflate 72. Koaksialt inne i muffa er det vist et stempel 81 skjøvet til kontakt med galleringen 76 av en fjær 83. Produksjonsrørets ringromvaier 40 er vist forbundet med den bakre enden av stemplet 81 inntil fjæren 83. Som vist med montasjen skissert i figur 3, kan det følgelig kompletteres en signalkrets ved å lande produksjonsrørhengeren 64 i figur 4 og 5 inn i treet 60, slik at den tettede koblingen 74 kontakter galleriringen 76.

I ett anvendelseseksempel avgir sensoren 46 et signal som ledes gjennom de resterende delene av signalkretsen 45. Signalet kan være digitalt eller analogt, og kan representere en tilstand eller egenskap detektert av sensoren 46. Signalet kan anvendes i minne i sjøen, eller overføres i sanntid fra nede i sjøen til over havoverflaten. Signalet kan anvendes til brønnovervåking eller brønnstyring, og slik kan signaldestinasjoner over havoverflaten inkludere en produksjonsstyringsfasilitet, en overhalingsrigg, samt en arbeidsbåt. Sensorkretsen 45 kan videre inkludere en returbane for styresignaler framskaffet fra en eller flere av de fjerntliggende destinasjonene.

Følgelig tillater implementeringen av den foreliggende anordningen at signaler kan overføres sikkert nede fra brønnhullet og opp til overflata via de normale stingere i produksjonsrørets ringrom. Dette eliminerer potensialet for skade som kan opptre med dagens kjente elektriske koblinger.

Modifikasjoner

For eksempel kan koblingsringen omfatte et par konsentriske ringer med den indre ringen integrert med stikkelementet og den ytre ringen integrert med brønnhodemontasjen. I tillegg kan det være inkludert multiple isolerte elektriske koblinger med utførelser av anordningen beskrevet her. Hver kobling er valgfritt isolert fra hverandre. I et annet alternativ kan den elektriske retur eller jording enten være via én av koglingene beskrevet foran eller til jord. I tilfellet med et horisontalt tre kan utførelsen innlemmes på eksisterende hydrauliske styreledningskoblinger eller på et alternativ lateralt innstikk i produksjonsrøret.

Claims (9)

Patentkrav

1. Undersjøisk brønnhodemontasje omfattende:

en produksjonskanal (11) formet aksialt gjennom brønnhodemontasjen (5) og i kommunikasjon med et brønnhull (3);

et brønnhodehus (9);

et tre (7, 60) forsynt på brønnhodehuset (9);

et ringformet rørelement arrangert koaksialt med produksjonskanalen (11) og landet inne i treet (7, 60);

en ringformet boring (67) formet aksialt gjennom det ringformede rørelementet;

et elektrisk ledende element i den ringformede boringen;

en passasje (77) i treet (7, 60) som oppviser en elektrisk ledende forsyningsledning (34) i kommunikasjon med en styrefasilitet;

en anordning (46) i borehullet (3) i elektrisk forbindelse med det elektrisk ledende elementet (44) i den ringformede boringen;

karakterisert ved at

den undersjøiske brønnhodemontasjen videre omfatter en koblingsmontasje som omfatter ringformede koblinger (32, 38) arrangert ved henholdsvis en øvre og nedre ende av en isolasjonshylse (30), hvilken isolasjonshylse (30) oppviser en passasje (40) formet gjennom veggen av isolasjonshylsen som opptar en hylseledning (36), en ringkontakt (37) som omfatter et stempel (39; 81) er tvunget til kontakt med den ringformede koblingen (32) av et elastisk element (41; 83) og i selektiv elektrisk kontakt med den ringformede koblingen (32), en første ende forbundet elektrisk med forsyningsledningen (34), og en andre ende forbundet elektrisk med det elektrisk ledende elementet (44), slik at selektiv kontakt mellom den ringformede koblingen (32) og ringkontakten (37) definerer en styrekrets som omfatter anordningen (46), det elektrisk ledende elementet (44), koblingsmontasjen (32, 38) og den elektrisk ledende forsyningsledningen (34).

2. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge krav 1, hvori det ringformede rørelementet omfatter en fôringsrørhenger (23), og en produksjonsrørhenger (64), hvori brønnhodemontasjen videre omfatter et produksjonsrør (42) som henger fra produksjonsrørhengeren (64) og rager inn i brønnhullet (3), et fôringsrør (25) som henger inn i brønnhullet (3) og omslutter produksjonsrøret (42) for å definere et ringrom (26) mellom fôringsrøret (25) og produksjonsrøret (42), med det elektrisk ledende elementet (44) arrangert i ringrommet (26), forbundet ved én ende til anordningen (46) og den andre enden til et elektrisk ledende element (40) i en boring (48) i det ringformede elementet.

3. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge krav 1 eller 2, omfatter videre et spor (31) i treet (7, 60) som omkranser isolasjonshylsen (30) og et uttak i det ringformede rørelementet formet til å vende mot sporet (31) når det ringformede rørelementet er landet i treet (7, 60), hvori den ringformede koblingen (32) er anbrakt i sporet (31) og den ringformede koblingen (37) foreligger i uttaket.

4. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge krav 1, 2 eller 3, hvori anordningen (46) er valgt fra gruppen bestående av en sensor, en ventil og en reduksjonsventil.

5. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge krav 1, omfatter videre en produksjonsrørhenger (21) som koaksialt omkranser den nedre enden av det ringformede elementet, en boring (67) formet aksialt gjennom veggen av produksjonsrørhengeren (21), et elektrisk ledende element (40) i boringen (67) i produksjonsrørhengeren (21), hvori den ringformede koblingen (32) med én ende er forbundet med det elektrisk ledende elementet (40) i boringen (67) og en motsatt ende forbundet med forsyningsledningen (34) i boringen det ringformede elementet.

6. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge krav 5, omfatter videre et spor (31) formet i treet (7) og omkranser det ringformede elementet, hvori sporet (31) med den ringformede koblingen (32) opptatt deri og ringkontakten (37) er forsynt i det ringformede elementet.

7. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge krav 5, omfatter videre et øvre spor formet i det ringformede elementet omkranset av treet (7), hvori det øvre sporet med den ringformede koblingen (32) opptatt deri og ringkontakten (37) er forsynt i treet (7).

8. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge ett av kravene foran, omfatter videre en belgliknende muffe (79) som omkranser stemplet (81).

9. Undersjøisk brønnhodemontasje ifølge ett av kravene foran, omfatter videre en modul (82) forbundet med forsyningsledningen (34) og som kommuniserer med en fjerntliggende lokasjon (90), slik at brønnhullet (3) kommuniserer med den fjerntliggende lokasjonen (90).