NO179980B - Stigerörstrammer for stramming av et stigerör - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en stigerørstrammer for stramming av et stigerør fra en undervanns produksjonsbrønn, ifølge kravinnledningen.

En av fordelene med strekkstagplattformer i forhold til andre flytende systemer er den meget lille vertikale oscillasjon som forekommer. Dette gjør det mulig å montere brønnhodeventil-trærne innenfor ca. 1 meter av plattformdekket uten behov for et innviklet system for bevegelseskompensasjon. Bruken av et stivt stigerørsystem krever imidlertid at det benyttes et strammersys-tem for stigerør for å kompensere for den lille grad av platt-formbevegelse som virkelig finner sted, slik at flatklemming eller bøy av stigerøret under dets egen vekt ikke vil resultere i en svikt (sprekkdannelse, bristing, etc.) av stigerøret. Tidligere har strammersylindre typisk vært anbrakt parvis for å gjøre den motstående sylinder funksjonsudyktig når den ene strammersylinder svikter, og derved unngå ubalansert belastning som kan vri stigerøret og frembringe den svikt av stigerøret som strammesystemet forsøker å unngå. Et stivt stigerør krever videre en nøyaktig måling av avstanden mellom brønnen på havbunnen og plattformens dekk for å frembringe et stigerør med riktig lengde. Etter hvert som leteboringen beveger seg inn på dypere og dypere farvann, blir slik måling mer og mer vanskelig.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer den ønskede bevegelseskompensasjon og stramming av stigerøret. Dette oppnås med strammeren ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Særtrekk, fordeler og egenskaper ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende, nærmere beskrivelse av utførelser under henvisning til tegningene, der figur 1 viser et skjematisk sideriss av en strekkstagplattform som er fastgjort i stilling med produksjonsstigerør tilkoplet, figur 2 viser et skjematisk sideriss av en første, foretrukket utførelse av festeringen for stigerørstrammeren ifølge oppfinnelsen og viser dennes anvendelse i forbindelse med en justerbar stigerørtopplengde ifølge en annen side ved oppfinnelsen, figur 3 viser et skjematisk sideriss av en andre type av stigerørtopplengden med hvilken strammersystemet ifølge oppfinnelsen kan benyttes, figur 4 viser et grunnriss av den enhetlige strammerring som benyttes i utførelsen på figur 2, og figur 5 viser et grunnriss av et segment av den delte, segmenterte stigerørstrammerring som benyttes sammen med den type stigerørtopplengde som er vist på figur 3.

På figur 1 er vist en strekkstagplattf orm som er generelt betegnet med 10. Selv om stigerørstrammeren ifølge oppfinnelsen er spesielt konstruert for benyttelse sammen med en strekkstagplattf orm, kan en slik strammerinnretning også benyttes sammen med andre faste og forholdsvis faste (dvs flytende systemer med minimal, vertikal bevegelse) plattformer.

Plattformen 10 er fastgjort til havbunnen 11 ved hjelp av et antall strekkstag 12. Et antall stigerør 14 strekker seg mellom de individuelle brønner i en bunnramme 16 og et brønn-hodedekk 18 av plattformen 10. Slik det fremgår av figur 2, strekker stigerøret 14 seg gjennom ett i dekket 18 anordnet hull 20 som tillater en viss relativ bevegelse mellom dekket 18 og stigerøret 14, hvilken bevegelse inntreffer som et resultat av bølgevirkning på plattformen 10. Stigerørets toppstykke ifølge oppfinnelsen er vist generelt ved 22 på figur 2. En nedre ende 24 er innvendig gjenget for forbindelse med en standard stigerør-lengde på konvensjonell måte. Det skal bemerkes at selv om det er vist en planvegget gjenge, kan en konisk gjenge benyttes dersom det ønskes. Den innvendige diameter av seksjonen 22 skal være den samme som for hvilken som helst annen stigerørseksjon i rørstrengen 14. Den første ytterdiameter 26 vil passe til ytterdiameteren av resten av stigerøret. En andre ytterdiameter er imidlertid dannet ved hjelp av et antall i hovedsaken ringformede fremspring 28 som er i hovedsaken likt innbyrdes atskilt. I den utførelse som er vist på figur 2, er de i hovedsaken sylindriske fremspring 28 dannet av et kontinuerlig, skruelinjeformet spor 30 på stigerørtopplengdens 22 ytre flate.

I den alternative topplengde som er vist på figur 3, er de ringformede fremspring 28 utformet som sylindriske fremspring med en bestemt lengde og en spesiell innbyrdes avstand i stedet for som et kontinuerlig, skruelinjeformet spor. Disse konstruk-sjonstrekk (lengde og avstand) vil bli valgt i overensstemmelse med de spesielle behov ved anvendelsen, så som strammerens belastningsparametere, nøyaktighet av vanndybdemåling, etc. Stigerørets flate kan være rillet eller innskåret som vist ved 31 nær bunnen av hvert fremspring 28, av grunner som vil fremgå

i det etterfølgende.

I utførelsene ifølge både figur 2 og figur 3 strekker toppstykket 22 seg gjennom hullet 20 på en slik måte at et første antall av ringformede fremspring 28 strekker seg over dekkets 18 øvre flate 19, mens et andre antall strekker seg under dekkets 18 nedre flate 17. Det første antall av fremspringene 18 tjener som et antall forbindelsespunkter for et brønnhodeventiltre 32. Brønnhodeventiltreet 32 kan fastgjøres i hvilket som helst av de mulige forbindelsespunkter ved å kutte av overskytende lengde av stigerøret, styrt i begynnelsen av et gjengespor eller av den passende rillelinje 31, idet enten en enhetlig eller en oppdelt, segmentert krave 34 monteres, og et ventiltre 32 festes til rørlengdens 22 øvre ende og en avtetning (packoff) 36 anbringes på toppen av kragen 34. Med hensyn til utnyttelsen av den utførelse som benytter et skruelinjeformet spor 30, vil de øvre 4 til 8 vindinger av sporet bli avmaskinert etter at stigerør-lengden er blitt avkuttet i passende lengde, slik at avtetningen

36 vil ha en glatt overflate å danne inngrep med.

Det andre antall fremspring 28 under dekkets 18 nedre flate 17 tilveiebringer en rekke forbindelsespunkter for en andre, enhetlig eller delt kragestrammerring 40 som på sin side er et koplingsstykke for en rekke stigerørstrammere 38. Selv om hvilken som helst type stigerørstrammer kan benyttes, er stigerørstrammerne 38 fortrinnsvis av den pneumatiskhydrauliske type som er beskrevet i US 4 379 657. Det skal imidlertid bemerkes at det parede sylinderkonsept som benyttes i det nevnte patent, er gjort unødvendig ved å skråstille eller vinkelinn-stille stigerørstrammerne 38 og dermed virkelinjene for belast-ningskreftene, slik at disse linjer passerer gjennom stigerørets senterlinje, slik at torsjonsbelastning elimineres. Hver sylinder 38 vil derfor ha sitt eget sett av pneumatiske og hydrauliske akkumulatorer (ikke vist), med oljeakkumulatoren forbundet med stempelets stempelstangside og luftakkumulatoren forbundet med oljeakkumulatoren slik som beskrevet i det nevnte patentskrift.

Den enhetlig utformede kragestrammerring 40 som er vist på figur 4, benyttes fortrinnsvis sammen med utførelsen på figur 2, mens den delte, segmenterte kragekonstruksjon på figur 5 er mer hensiktsmessig sammen med utformingen på figur 3. Utformingen av stigerørstrammerne 38, kragen 40 og dekket 20 i utførelsen på figur 3 er i hovedsaken identisk med innretningen på figur 2 og er følgelig bare vist skjematisk, idet bare forskjellene mellom de to utførelser er vist.

Den enhetlig utformede strammerring 40 som er vist på figur 2 og 4, har en gjennomgående boring 42 med tilstrekkelig diameter til å gå klar av den ytre diameter av spiralsporet 30. Slik som best vist på figur 4, har strammerringen 40 et i hovedsaken åttekantet legeme med monteringsarmer 60 som strekker seg ut fra vekslende sideflater av åttekanten. Hver arm 60 har en åpning 62 for å oppta enden av en stempelstang 37 og er forsynt med øvre og nedre forsterkningssteg 64 hhv 66 for å styrke ringen 40. Hver av disse armer 60 er noe skråstilt i forhold til planet for resten av legemet (se figur 2) og danner fortrinnsvis en vinkel som er lik den gjennomsnittlige vinkel som stigerørstrammeren 38 danner med stigerørets 14 senterlinje. På denne måte vil hver arms 60 plan danne en reaksjonsf late som står i hovedsaken normalt på en kraftlinje som virker langs senterlin-jen for strammesylinderen 38 og stangen 37. Selv om denne vinkel vil være en funksjon av konstruksjonen (lengde av strammere, diameter av ring, punkt for sylinderbefestigelse, etc), vil disse vinkler vanligvis falle innenfor området fra ca. 10° til ca. 25°. Da hver av antallet av strammere 38 virker gjennom et felles punkt, forekommer det ingen tendens til å vri eller bøye stigerøret dersom en sylinder skulle svikte, slik det var tilfelle med tidligere konfigurasjoner. Det er derfor ikke noe behov for å pare virkemåten av motstående sylindere, og hver strammer 38 vil være uavhengig forsynt med sine egne hydrauliske og pneumatiske reservoarer (ikke vist). Selv om hvilket som helst antall strammere 38 kan benyttes, foretrekkes det at et minimum på tre benyttes (i hvilket tilfelle ringens 40 legeme fortrinnsvis vil være sekskantet), og enda mer å foretrekke et minimum på fire.

En konvensjonell justeringsanordning 44 bestående av en kamring 45, kiler 46 med innvendig buede, gjengede flater 48 og en klemplate 50 er fastboltet til strammerringen 40 med festebol-ter 52. Kamringen 45 presser kilene 46 til inngrep med spiralsporet 30, og klemplaten 50 holder kilene 46 i inngrepsstilling. En tverrstift 54 kan benyttes til å hindre relativ dreining mellom kamringen 45 og kilene 46, og følgelig mellom strammerrin-

gen 40 og topplengden 22.

Den delte segmentstrammerring 40 i utførelsen på figur 3 er vist på figur 5. Detaljene ved utformingen er de samme bortsett fra at denne alternative konstruksjon er utformet med to flenser 51 for å tillate segmentene å boltes sammen. Slik som vist skjematisk på figur 3, passer åpningens 42 innerdiameter generelt til basisdiameteren 26, for å lette ringens forbindelse med den trinnvis variable utførelse av stigerørtopplengden.

Siderettede stabiliseringsruller 56 danner inngrep med kragens 34 ytre flate for å holde stigerøret 14 sentrert i åpningen 20. I utførelsen på figur 2 har bare et kort parti 35 ved hver ende av kragen eller hylsen 34 full tykkelse (dvs har minimal innerdiameter) og er gjenget for å danne inngrep med topplengdens 22 spiralspor 30. I utførelsen på figur 3 har avsnitt 35' full tykkelse for å utfylle mellomrommene mellom de ringformede fremspring 28, og ett avsnitt av den delte seg-mentkrage 34 er oppgjenget som vist ved 33 for å oppta forbin-delsesbolter (ikke vist) som er forsenket i det andre oppdelte segment. Dette tilveiebringer en glatt, utvendig flate for kontakt med stabiliseringsrullene 56 og letter disses operasjon.

De fire stigerørstrammere 38 (to vist) er hver sammenkoplet med plattformdekket 18 ved hjelp av et modifisert kuleledd 39 som tillater en viss dreiebevegelse mellom strammeren 38 og dekket 18 som vil inntreffe etter hvert som strammerens 38 stempelstang 37 fremskyves og inntrekkes for å opprettholde en ensartet spennkraft på stigerøret 14. En liknende, modifisert kuleleddforbindelse 41 er benyttet for å forbinde endene av stempelstengene 37 med strammerringen 40 for å tillate den samme dreiebevegelse mellom strammerne 38 og strammerringen 40. Man vil selvsagt innse at hvilket som helst antall stigerørstrammere 38 kan benyttes.

Stigerørstrammersystemet ifølge oppfinnelsen tilveiebringer en i høy grad forenkelt anordning for stramming av et produksjonsstigerør 14 uten å utsette dette for ubalanserte krefter som kunne føre til bøyning eller brudd av stigerøret eller produksjonsrør som er inneholdt i dette. Strammerringen tilveiebringer et antall (tre eller flere) forbindelsespunkter i armene 60 som er lik antallet av strammersylindre 38 som skal benyttes. Hver av armene 60 er fortrinnsvis skråttstilt eller vinkelinnstilt i forhold til planet for ringens 40 legemsparti, idet den spesielle vinkel er lik den vinkel som er dannet mellom strammeren og stigerøret, slik at de derved dannede reaksjonsfla-ter vil være i hovedsaken perpendikulære på kraftvirkningslinjene for strammerne 38. I tilfelle av svikt av en av systemets strammere vil systemet fortsette å virke effektivt, og ingen ekstraordinær anstrengelse trenger å gjøres for å erstatte den uvirksomme strammer. I stedet kan den defekte del erstattes når det blir beleilig (f.eks. etter at en storm har passert).

Den justerbare stigerørtopplengde 22 ifølge oppfinnelsen har dessuten ikke behov for en nøyaktig måling av avstanden mellom brønnen på havbunnen og dekkets 18 øvre flate. Topplengden 22 kan ganske enkelt forbindes med toppen av stigerøret 14 slik at den strekker seg gjennom hullet 20 i dekket 18, med et stort antall fremspring over og under dekket 18 for å tilveiebringe festepunkter. Toppen av stigerørlengden 22 kan deretter kuttes i passende lengde og brønnhodeventiltreet 32 og stigerørstram-merne 38 installeres ved benyttelse av de hele eller oppdelte, segmenterte kraver 34 hhv 40. Utførelsen ifølge figur 2 tilveiebringer vesentlig fleksibilitet da gjengen 30 tilveiebringer mulighet for kontinuerlig justering. Stigerørstrammerne 38, som virker gjennom strammerringen 40, tilveiebringer en kontinuerlig, i hovedsaken ensartet spennkraft på stigerøret 14, på tross av relativ bevegelse av plattformdekket 18. Dette eliminerer faren for flatklemming, korrugering eller annen form for skade på stigerøret 14. Både den kontinuerlig justerbare stigerørutførelse på figur 2 og det trinnvis justerbare stigerør på figur 3 øker toleransen ved måling av avstanden mellom havbunnen og den tilsiktede posisjon av brønnhodeventiltreet, og letter derved installasjonen ved tilveiebringelse av et antall aksepterbare installasjonsposisjoner. Hver av utførelsene av stigerørtopp-lengden tilveiebringer dessuten et andre antall godtakbare forbindelsespunkter for en stigerørstrammerring, fortrinnsvis av den type som er vist og beskrevet her.

Claims (2)

1. Stigerørstrammer for stramming av et stigerør fra en undervanns produksjonsbrønn og for kompensering for relativ bevegelse mellom stigerøret og en strekkstagplattform, hvor strammere (38) er forbundet med plattformen i større avstand fra stigerørets akse enn strammerne er forbundet med stigerøret, idet hver strammer omfatter en hydraulikksylinder (38) med stempelstang (37) som er forbundet med en strammerring (40) som igjen er forbundet med og omgir stigerøret (14), KARAKTERISERT VED at strammerne (38) er forbundet med utragende armer (60) på strammerringen (40), at armene (60) rager utad i en vinkel som i forhold til horisontalplanet er lik sylindrenes vinkel med vertikalplanet når sylindrenes stempler (37) befinner seg i midtstilling, og at flere horisontale stabiliseringsruller (56) på plattformen er innrettet til å utøve trykk mot stigerørets (14) senterakse ved anlegg mot en krave (34) som omgir stigerøret (14).

2. Stigerørstrammer ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at armenes og sylindrenes vinkler er fra 10° til 25°.