DE69223409T2

DE69223409T2 - IMPROVED UNDERWATER TEST TREE DEVICE

Info

Publication number: DE69223409T2
Application number: DE69223409T
Authority: DE
Inventors: Graeme Coutts; Jeffrey Edwards
Original assignee: Expro North Sea Ltd
Current assignee: Expro North Sea Ltd
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2012-07-24
Also published as: EP0595907B1; WO1993003254A1; CA2114619A1; DE69223409D1; CA2114619C; GR3026203T3; GB9116477D0; EP0595907A1; NO940307D0; AU668689B2; AU2342292A; NO940307L; NO308912B1; RU2101460C1

Description

Diese Erfindung betrifft einen verbesserten Gas- oder Ölbohrlochunterwassertestbaum und eine Vorrichtung für den Gebrauch zusammen mit dem Testbaum. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren für das Totpumpen von einem aktiven Bohrloch nach dem Auslösen der Bohrlochsicherung, bei dem der Landstrang über den Testbaum abgeschert wird und sich die Ventile des Unterwassertestbaumes schließen, um den Lands trang abzudichten.This invention relates to an improved gas or oil well subsea test tree and an apparatus for use with the test tree. The invention further relates to a method for pumping dead from an active well after well safety release, in which the landstring is sheared off over the test tree and the valves of the subsea test tree close to seal the landstring.

BACKGROUND OF THE INVENTION

Während Bohrlochtest- (Bohr-) Vorgängen und dergleichen, die von einem schwimmenden Fahrzeug aus durchgeführt werden, wie etwa von einem Bohrschiff oder einem Halbtauchboot aus, wird die Kontrolle über das Bohrloch durch eine Unterwasserbohrlochsicherung erreicht, die am Meeresgrund am Bohrlochansatz befestigt wird. Derartige Bohrlochsicherungen umfassen normalerweise ein rohrförmiges Mittelgehäuse, auf dem eine Anzahl hydraulischer Rammsätze befestigt sind, zum Beispiel vier, die verschiedene Andichte- und Schneidewerkzeuge tragen. Die Rammen sind in Achsrichtung dem Gehäuse entlang aufgeteilt. Die unteren Rammen, oder Rohrrammen, sind mit halbkreisförmigen Andichteflächen versehen, so daß die halbkreisförmigen Flächen beim Auslösen dieser Rammen mit den Außenflächen des Bohrlochwerkzeuges ineinandergreifen. Die obersten Rammsätze werden Scherrammen genannt, und sie sind mit Schneidflächen versehen, die durch die Bohrung des Bohrwerkzeuges durchschneiden oder sie schließen können, und das Fluid, das in einem Vorratsbehälter unter Druck steht, von dem Steigrohr und dem oberen Teil des Bohrwerkzeuges trennen können.During well testing (drilling) operations and the like, conducted from a floating vessel, such as a drillship or semi-submersible, control of the well is achieved by a subsea wellbore stabilizer, which is attached to the seabed at the wellbore boss. Such wellbore stabilizers typically comprise a tubular central casing on which are attached a number of hydraulic ram sets, for example four, carrying various caulking and cutting tools. The rams are divided axially along the casing. The lower rams, or tubular rams, are provided with semi-circular caulking surfaces, so that when these rams are triggered, the semi-circular surfaces engage with the outer surfaces of the wellbore tool. The topmost ram sets are called shear rams and are provided with cutting surfaces that can cut through or close the bore of the drilling tool and separate the fluid, which is under pressure in a storage vessel, from the riser and the upper part of the drilling tool.

Bei Öl- und Gastestbohrungen wird eine Druckkontrollausrüstung zusätzlich zu der bohrlochseitigen Testausrüstung, die am Ende des Teststranges befestigt ist, verwendet, wobei die Druckkontrollausrüstung über dem Bohrlochansatz und der Bohrlochsicherung auf dem Landstrang liegt. Diese Ausrüstung sieht verschiedene Sicherheitsmerkmale vor und erlaubt eine vollständige Bohrlochkont rolle.In oil and gas test wells, pressure control equipment is used in addition to the downhole test equipment attached to the end of the test string. where the pressure control equipment is located above the well head and the well support on the land string. This equipment provides various safety features and allows complete well control.

Eines der Werkzeuge, die bei Testbohrungen verwendet werden, stellt der Unterwassertestbaum dar, ein Sicherheitsventil, das innerhalb der Bohrlochsicherung liegt. Während der Testbohrungsvorgänge ist es notwendig, sowohl die Rohr- als auch die Ringdrücke, das ist der Druck innerhalb des Strangs und der Druck zwischen dem Strang und dem Steigrohr, dem Bohrergehäuse und den Bohrlochleitungenr zu kontrollieren.One of the tools used in test drilling is the subsea test tree, a safety valve located inside the wellbore support. During test drilling operations it is necessary to control both the tubular and annular pressures, that is the pressure inside the string and the pressure between the string and the riser, the drill casing and the well tubing.

Der Unterwassersicherheitsbaum sieht ein primäres Sicherheitssystem zur Kontrolle des Rohrdruckes und zur Bereitstellung eines Mittels vor, das Steigrohr schnell und sicher von dem Bohrer zu trennen, sofern widrige Bedingungen eintreten sollten, wie etwa schlechtes Wetter oder Ausfall von einem Ortungssystem eines Schwimmfahrzeuges. Das wird teilweise durch die Ausstattung des Baumes mit "ausfallssicheren" Ventilen erreicht, die zum Beispiel während normaler Betriebsbedingungen durch hydraulische Druckversorgung offengehalten werden. Wenn der hydraulische Druck plötzlich abgestellt wird, so schließen die Ventile sich und trennen den Teststrang unterhalb des Baumes. Ein oberer Abschnitt des Baumes kann dann von dem unteren Abschnitt des Baumes, der die Ventile enthält, ausgeklinkt werden, und es kann der Landstrang als auch andere Bohrlochdruckkontrollgerätschaft, die oberhalb des Baumes liegt, zurückgezogen werden.The subsea safety tree provides a primary safety system to control tubing pressure and provide a means to quickly and safely disconnect the tubing from the drill should adverse conditions occur, such as bad weather or failure of a floating vehicle tracking system. This is accomplished in part by equipping the tree with "fail-safe" valves that are held open by hydraulic pressure supply during normal operating conditions, for example. If hydraulic pressure is suddenly shut off, the valves close and disconnect the test string below the tree. An upper section of the tree can then be unlatched from the lower section of the tree containing the valves, and the land string as well as other well pressure control equipment located above the tree can be withdrawn.

In Situationen, in denen ein Blowout wahrscheinlich erscheint, werden die Scherrammen der Bohrlochsicherung ausgelöst und dichten den Strang durch Abscheren des Landstranges oberhalb des Unterwasserbaumes ab, wodurch er innerhalb der Bohrlochsicherung belassen wird. Die Rohrrammen sind gewöhnlich während der Testbohrungen gespreizt und bilden auf diese Weise ebenfalls eine Dichtung um die Außenseite des Stranges herum. Um das Bohrloch in eine sichere Lage zurückzuholen und eine Rückgewinnung des bohrlochseitigen Testwerkzeuges zu ermöglichen, ist es notwendig, das aktive Bohrloch "totzupumpen", so daß kein unkontrolliertes Fließen von Fluid entsteht, wenn die Bohrlochsicherung geöffnet wird. Das wird durch Verringern des Bohrlochdruckes erreicht, was zum Beispiel durch das Einpumpen eines Fluids wie etwa Bariumschlamm, Salzsole oder Seewasser in den Strang erreicht werden kann.In situations where a blowout appears likely, the shear rams of the wellbore protector are activated and seal the string by shearing the landstring above the subsea tree, leaving it within the wellbore protector. The pipe rams are usually spread during test drilling and thus also form a seal around the outside of the string. In order to return the well to a safe position and to enable recovery of the downhole test tool, it is necessary to "pump dead" the active well so that there is no uncontrolled flow of fluid when the wellbore protection is opened. This is achieved by reducing the wellbore pressure, which can be achieved, for example, by pumping a fluid such as barium mud, brine or seawater into the string.

US 4116272 (D1) offenbart einen Unterwassertestbaum, der in eine Bohrlochsicherungsanordnung gestellt wird, der Kugelventile verwendet. Die Kugelventile werden durch hydraulischen Druck, der dem Bohrlochring unterhalb eines geschlossenen Satzes von Bohrlochsicherungsrammen beaufschlagt wird, in den geöffneten Zustand versetzt. Die Kugelventile sind gefedert, so daß sie sich schließen, wenn sich der Druck zu beiden Seiten der Bohrlochsicherung aufhebt.US 4116272 (D1) discloses a subsea test tree placed in a wellbore support assembly using ball valves. The ball valves are actuated to the open position by hydraulic pressure applied to the wellbore annulus below a closed set of wellbore support rams. The ball valves are spring loaded so that they close when the pressure on either side of the wellbore support is released.

US 4880060 (D2) offenbart ein hydraulisches Kontrollsystem zur Kontrolle eines Rückholventiles in einem Unterwassertestbohrungssystem. Das Kontrollsystem verwendet ein Ventil vom Balltyp, was auf den geöffneten Zustand voreingestellt ist, und das, wenn es geschlossen ist, durch eine stetige Beaufschlagung von schließendem Druck gesperrt werden kann.US 4880060 (D2) discloses a hydraulic control system for controlling a return valve in a subsea test well system. The control system uses a ball-type valve which is preset to the open state and which, when closed, can be locked by a steady application of closing pressure.

Keines dieser Schriftstücke offenbart oder schlägt eine Lösung des obengenannten Problems vor, die nämlich erlaubt, das Bohrloch totzupumpen, um ein kontrollierbares Fließen von Fluid zu schaffen, wenn die Bohrlochsicherung geöffnet ist.None of these documents discloses or suggests a solution to the above problem, namely allowing the well to be pumped dead to create a controllable flow of fluid when the well protection device is opened.

SUMMARY OF THE INVENTION

Eine der primären Aufgaben dieser Erfindung ist es, einen Unterwassertestbaum zu schaffen, der das Totpumpen eines aktiven Bohrloches nach der Auslösung einer Bohrlochsicherung erleichtert.One of the primary objectives of this invention is to provide a subsea test tree that facilitates the pumping out of an active well after the release of a well safety device.

Erreicht wird dies durch Bereitstellung einer Vorrichtung in der Form einer Scher- oder Totpumpbuchse in einem Strang oberhalb eines Unterwassertestbaumes, und wobei diese zwischen den Rohrrammen und Scherrammen einer Bohrlochsicherung liegt. Für den Fall, das die Scherrammen ausgelöst werden und sie den Strang oberhalb der Totpumpbuchse abdichten, beinhaltet die Buchse ein druckempfindliches Ventil, das geöffnet werden kann, indem zwischen der Bohrlochsicherung Rammen unter Druck gestellt werden, um das Fluid von der Bohrlochsicherung durch das Ventil und in dem Strang pumpen zu können, um das Bohrloch zu verstopten oder totzupumpen. Nachdem das Bohrloch totgepumpt worden ist, kann die Bohrlochsicherung geöffnet werden, um das Entnehmen der Bohrlochwerkzeuge zu ermöglichen.This is achieved by providing a device in the form of a shear or dead-bump sleeve in a string above a subsea test tree and between the pipe rams and shear rams of a wellbore protector. In the event that the shear rams are triggered and seal the string above the dead-bump sleeve, the sleeve contains a pressure sensitive valve which can be opened by pressurising rams between the wellbore protector to allow fluid from the wellbore protector to be pumped through the valve and into the string to plug or dead-bump the wellbore. After the wellbore has been dead-bumped, the wellbore protector can be opened to allow the removal of downhole tools.

In einer Hinsicht der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Fluidverbindung zwischen einer Bohrlochsicherungsanordnung, welche eine Innenkammer darstellt, und einem Bohrlochwerkzeug, das in der Kammer angeordnet ist und das eine Innenbohrung darstellt, vorgesehen, wenn zumindest zwei Rammsätze der Bohrlochsicherung geschlossen sind und das Bohrlochwerkzeug einen Teil eines rohrförmigen Teststrang bildet, welche einen Unterwassertestbaum umfaßt und eine mit der Innenbohrung des Bohrlochwerkzeuges in Verbindung stehende Innenbohrung darstellt, wobei das Verfahren die folgende Schritte umfaßt:In one aspect of the present invention, there is provided a method of providing fluid communication between a wellbore protection assembly defining an internal chamber and a downhole tool disposed in the chamber and defining an internal bore when at least two ram sets of the wellbore protection assembly are closed and the downhole tool forms part of a tubular test string comprising a subsea test tree and defining an internal bore communicating with the internal bore of the downhole tool, the method comprising the steps of:

Bereitstellung eines druckempfindlichen Ventils im Bohrlochwerkzeug zwischen den zwei Sätzen geschlossener Rammen; sowie Druckbeaufschlagung der Innenkammer der Bohrlochsicherung zwischen den zwei Sätzen geschlossener Rammen, um das druckempfindliche Ventil zu öffnen und eine Fluidverbindung zwischen der Innenkammer der Bohrlochsicherung und dem Bohrlochwerkzeug zu ermöglichen. Das geöffnete druckempfindliche Ventil kann verwendet werden, um Fluid, wie etwa Bariumschlamm, Salzsole oder Seewasser durch das Bohrlochwerkzeug pumpen zu können, um ein aktives Bohrloch totzupumpen und ein Öffnen der Bohrlochsicherung und die Rückgewinnung von Gerätschaft auf dem Bohrlochwerkzeug unterhalb der Bohrlochsicherung zu ermöglichen.Providing a pressure sensitive valve in the downhole tool between the two sets of closed rams; and pressurising the inner chamber of the downhole protector between the two sets of closed rams to open the pressure sensitive valve and enable fluid communication between the inner chamber of the downhole protector and the downhole tool. The opened pressure sensitive valve can be used to pump fluid, such as barium mud, brine or sea water, through the downhole tool to pump out an active well and allow the downhole protector to open and to enable the recovery of equipment on the downhole tool below the well support.

Vorzugsweise spricht das Ventil auf einen Druckunterschied zwischen zwei Abschnitten an, wobei die Innenkammern der Bohrlochsicherungen zwischen den Rammen und den Innenbohrungen des Bohrlochwerkzeuges den ersten Abschnitt darstellt und der Strang den zweiten Abschnitt darstellt, und das sich nur öffnet, wenn der Druckunterschied über einen vorbestimmten Wert liegt.Preferably, the valve is responsive to a pressure differential between two sections, the inner chambers of the wellbore protectors between the rams and the inner bores of the downhole tool constituting the first section and the string constituting the second section, and which only opens when the pressure differential is above a predetermined value.

Vorzugsweise umfaßt das Ventil ebenso ein Ventilelement, welches mittels eines Ventilrückhaltemittels in geschlossenem Zustand gehalten wird, das eine Bewegung des Ventilelementes verhindert, bis das Ventilelement mit einer vorbestimmten Differenzdruckkraft beaufschlagt wird. Das Ventilelement kann als ringförmige Buchse ausgebildet sein, welche in Achsrichtung innerhalb des Ventilkörpers verschiebbar ist. Günstigerweise weist das Ventilelementrückhaltemittel die Form eines Scherbolzens auf, der sich in geschlossenem Zustand zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilelement erstreckt.Preferably, the valve also comprises a valve element which is held in a closed state by a valve retaining means which prevents movement of the valve element until the valve element is subjected to a predetermined differential pressure force. The valve element may be designed as an annular sleeve which is axially displaceable within the valve body. Conveniently, the valve element retaining means is in the form of a shear pin which extends between the valve body and the valve element in the closed state.

Vorzugsweise weist die Buchse eine erste Endfläche auf, auf die der Druck in der Innenkammer der Bohrlochsicherung sowie das Äußere des Stranges wirkt, und bei geöffneten Ventil kann Fernd an dieser Endfläche vorbeifließen. Der Ventilkörper umfaßt vorzugsweise eine Niedrigdruckkammer zur Aufnahme der Buchse bei geöffnetem Ventil, und der Druck, der auf die erste Endfläche wirkt, hält auf diese Weise das Ventil geöffnet. Geeigneterweise enthält diese Niedrigdruckkammer Luft bei Atmosphärendruck.Preferably, the sleeve has a first end face which is exposed to pressure in the internal chamber of the wellbore protector and the exterior of the string, and when the valve is open, air can flow past this end face. The valve body preferably comprises a low pressure chamber for receiving the sleeve when the valve is open, and pressure acting on the first end face thus maintains the valve open. Suitably, this low pressure chamber contains air at atmospheric pressure.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren folgende Schritte:Preferably, the method comprises the following steps:

Bereitstellung eines Abschnittes mit vergrößertem Querschnitt auf dem Strang oberhalb des Unterwassertestbaumes und zwischen den zwei Sätzen geschlossener Rammen, wobei dieser Abschnitt dazu geeignet ist, sich zu öffnen und dann in ein sich abwärts bewegendes Overshot-Fanggerät einzugreifen; sowieproviding an enlarged cross-section section on the string above the subsea test tree and between the two sets of closed rams, which section is suitable to open and then engage a descending overshot gear; and

Öffnen der Rammen der Bohrlochsicherung, nachdem das Bohrloch totgepumpt worden ist; undOpening the borehole support rams after the borehole has been pumped dead; and

anschließendes Absenken eines Overshot-Fanggerätes in die Bohrlochsicherung, um in den Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt auf dem Strang einzugreifen; undsubsequently lowering an overshot arresting device into the borehole support to engage the enlarged cross-section section on the string; and

anschließendes Anheben des Fanggerätes und Rückgewinnung des Stranges.subsequent lifting of the fishing gear and recovery of the rope.

Vorzugsweise sind das druckempfindliche Ventil und der Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt mit einer gesonderten Buchse in dem Bohrstrang oberhalb des Unterwassertestbaumes versehen.Preferably, the pressure sensitive valve and the enlarged cross-section section are provided with a separate bushing in the drill string above the subsea test tree.

Wo der Unterwassertestbaum ausfallsichere Ventile aufweist, welche durch einen vorbestimmten, oberhalb der Ventile angelegten Rohrleitungsdruck geöffnet werden können, erlaubt das Öffnen der druckempfindlichen Ventile eine Druckbeaufschlagung des Inneren des Stranges zwischen den oberen Satz von Rammen der Bohrlochsicherung und den ausfallsicheren Ventilen des Testbaumes, um die Ventile zu öffnen und das Pumpen von Fluid in den Strang unterhalb des Baumes zu ermöglichen.Where the subsea test tree has fail-safe valves that can be opened by a predetermined pipeline pressure applied above the valves, opening the pressure sensitive valves allows pressurization of the interior of the string between the upper set of wellbore support rams and the test tree fail-safe valves to open the valves and allow pumping of fluid into the string below the tree.

In einer weiteren Hinsicht der vorliegenden Erfindung wird eine Fluidverbindungsvorrichtung in Kombination mit einem Unterwassertestbaum und einer Bohrlochsicherung vorgesehen, wobei, damit die Vorrichtung und der Testbaum Teil eines Stranges bilden und damit sie in der Bohrlochsicherung Platz finden, die Bohrlochsicherung folgendes umfaßt:In a further aspect of the present invention, there is provided a fluid connection device in combination with a subsea test tree and a wellbore protector, wherein, in order for the device and the test tree to form part of a string and to accommodate them in the wellbore protector, the wellbore protector comprises:

eine Wand, welche eine innere Passage zur Aufnahme des Stranges darstellt, sowie wenigstens zwei Sätze Rammen, wobei die Wand ein Ventil aufweist, das so ausgebildet sein kann, daß eine Fluidverbindung zwischen dem Äußeren der Wand und der inneren Passage zwischen zwei Sätzen Rammen ermöglicht wird, wobei die Vorrichtung umfaßt:a wall defining an internal passage for receiving the strand, and at least two sets of rams, the wall having a valve which may be configured to allow fluid communication between the exterior of the wall and the internal passage between two sets of rams, the device comprising:

eine Buchse, welche eine innere Passage darstellt und ein druckempfindliches Ventil aufweist, wobei eine an der Buchse anliegende vorbestimmte Druckdifferenz ein Öffnen des Ventils bewirkt, um eine Fluidverbindung zischen dem Äußeren der Buchse und der inneren Passage zu bewirken.a sleeve which forms an internal passage and has a pressure-sensitive valve, wherein a predetermined pressure difference applied to the sleeve causes the valve to open to effect fluid communication between the exterior of the bushing and the internal passage.

DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun im Zuge von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben, wobei:These and other aspects of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

Figur 1 und 2 schematische Schnittansichten von einer Bohrlochdruckkontrollausrüstung darstellen, die einen verbesserten Unterwassertestbaum enthält, der in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer Bohrlochsicherung eines Unterwasserölbohrlochs untergebracht ist; sowieFigures 1 and 2 are schematic sectional views of a well pressure control kit incorporating an improved subsea test tree housed in a wellbore protector of a subsea oil well in accordance with a preferred aspect of the present invention; and

Figur 3 und 4 vergrößerte schematische Schnittansichten der Fluidverbindungsvorrichtung aus Figur 1 darstellen.Figures 3 and 4 show enlarged schematic sectional views of the fluid connection device of Figure 1.

DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für den Gebrauch vor allem bei der Unterwasseröl- und Gasuntersuchung und -gewinnung, und sie betrifft insbesondere Verbesserungen bei Unterwassertestbäumen, wie sie für Bohrlochtests von Schwimmfahrzeugen aus, wie etwa Halbtauchboote und Bohrschiffe, verwendet werden. Figur 1 und 2 der Zeichnungen zeigen schematisch eine Vorrichtung, die an einem Bohrlochansatz während des Bohrlochtests vorgesehen ist. Ein Steigrohr 10 hängt vom Bohrschiff oder Halbtauchboot (nicht gezeigt) herab und ist mit dem oberen Ende einer Bohrlochsicherungsanordnung 12, die auf dem Bohrlochansatz 14 angebracht ist, verbunden. Die Bohrlochsicherungsanordnung 12 beinhaltet ein im allgemeinen rohrformiges Gehäuse 16, auf dem vier Sätze von hydraulischen Rammen 18, 20, 22, 24 angebracht sind. In diesem Beispiel weist der untere Satz Rammen 22, 24 die Form von Rohrrammen auf, die mit halbkreisförmigen Abdichtungsflächen ausgestattet sind, und diese Rammen sind normalerweise gespreizt, wie gezeigt wird, um in den Strang 26 während des Bohrlochtests einzugreifen.The invention relates to an apparatus and method for use primarily in underwater oil and gas exploration and production, and particularly relates to improvements in underwater test trees used for well testing from floating vessels such as semi-submersibles and drillships. Figures 1 and 2 of the drawings show schematically an apparatus provided on a well hub during well testing. A riser 10 depends from the drillship or semi-submersible (not shown) and is connected to the upper end of a well support assembly 12 mounted on the well hub 14. The well support assembly 12 includes a generally tubular housing 16 on which four sets of hydraulic rams 18, 20, 22, 24 are mounted. In this example, the lower set of rams 22, 24 are in the form of pipe rams equipped with semi-circular sealing surfaces and these rams are normally spread as shown to engage the string 26 during well testing.

Der oberste Satz Rammen 18 weist die Form von Scherrammen auf, und er kann ausgelöst werden, um den Strang 26 erforderlichenfalls, wie in Figur 2 gezeigt wird, durchzuschneiden.The uppermost set of rams 18 is in the form of shear rams and can be triggered to cut the string 26 if necessary, as shown in Figure 2.

Innerhalb des Steigrohrs 10 und der Bohrlochsicherungsanordnung 12 angeordnet und auf dem Landstrang 26 angebracht ist die Bohrlochdruckkontrollausrüstung, die ein Sicherheitsschmierventil 28, ein Sicherheitsrückhalteventil 30 und einen Unterwassertestbaum 32 beinhaltet, der eine Fluidverbindungsvorrichtung 34 zur Bereitstellung der Fluidverbindung zwischen der Bohrlochsicherung 12 und dem Strang 26 umfaßt, wie weiter unten ausführlich beschrieben wird. Die Fluidverbindungsvorrichtung 34 wird "Totpumpbuchse" oder "Killsub" bezeichnet. Eine Aufhängevorrichtung 36 sitzt am Bohrlochansatz 14 auf der Bohrlochansatzverschalung 38, und ein Teststrang 40 hängt von der Vorrichtung 36 herab. Der Testbaum 32 beinhaltet ausfallsichere Ventile (nicht gezeigt), die durch hydraulischen Druck in geöffnetem Zustand gehalten werden können. Wenn die hydraulische Druckversorgung abgeschnitten wird, schließen sich die Ventile und trennen den Test strang 40 unterhalb des Testbaumes 32 ab. Die Ventile können durch den Fluiddruck in dem Strang oberhalb des Baumes wiederum geöffnet werden, und das erlaubt ein wiederholtes Öffnen der Ventile, wenn die hydraulischen Versorgungsleitungen abgeschnitten worden sind. Ein Unterwassertestbaum (SAFE-Baum) dieser Art ist erhältlich bei Expro (North Sea) Ltd., Aberdeen, Schottland, UK. Ein oberer Abschnitt des Baumes kann ebenso mechanisch oder hydraulisch von einem unteren Abschnitt, der die Ventile enthält, ausgeklinkt werden, damit der Landstrang 26 schnell und sicher beispielsweise im Falle von Schlechtwetter zurückgezogen werden kann.Disposed within the riser 10 and the wellbore protector assembly 12 and mounted on the shore string 26 is the wellbore pressure control equipment which includes a safety lubrication valve 28, a safety hold-back valve 30 and a subsea test tree 32 which includes a fluid connection device 34 for providing fluid communication between the wellbore protector 12 and the string 26 as will be described in detail below. The fluid connection device 34 is referred to as a "killsub". A hanger 36 is mounted on the wellbore boss casing 38 at the wellbore boss 14 and a test string 40 is suspended from the device 36. The test tree 32 includes fail-safe valves (not shown) which can be held open by hydraulic pressure. When the hydraulic pressure supply is cut off, the valves close and isolate the test string 40 below the test tree 32. The valves can be reopened by the fluid pressure in the string above the tree, allowing the valves to be reopened again when the hydraulic supplies have been cut off. A subsea test tree (SAFE tree) of this type is available from Expro (North Sea) Ltd., Aberdeen, Scotland, UK. An upper section of the tree can also be mechanically or hydraulically disengaged from a lower section containing the valves to enable the shore string 26 to be quickly and safely withdrawn in the event of, for example, bad weather.

In Situationen, wo das Eintreten eines Blowouts wahrscheinlich erscheint, werden die Scherrammen 18 der Bohrlochsicherung ausgelöst, um den Landstrang 26 oberhalb des Unterwassertestbaumes 32 und der Totpumpbuchse 34 abzuscheren und das Bohrloch zu verschließen. Wenn ein Baum 32, der mit ausfallsicheren Ventilen wie oben beschrieben ausgestattet ist, innerhalb der Bohrlochsicherung 12 liegt, durchschneiden Scherrammen 18 auch die hydraulischen Versorgungsleitungen, die die Ventile normalerweise geöffnet halten. Auf diese Weise schließen sich die Ventile, wenn sie nicht schon geschlossen worden sind.In situations where the occurrence of a blowout appears likely, the shear rams 18 of the borehole protection are triggered to release the land string 26 above of the subsea test tree 32 and the dead-pump bushing 34 and to close the wellbore. When a tree 32 equipped with fail-safe valves as described above is within the wellbore protector 12, shear rams 18 also cut the hydraulic supply lines that normally keep the valves open. In this way, the valves will close if they have not already been closed.

Um das aktive Bohrloch totzupumpen oder zu verstopfen, damit sich die Bohrlochsicherung wieder öffnen kann und die Bohrlochtestausrüstung wiedergewonnen werden kann, ist es zuerst notwendig, den Druck in dem Teststrang und am Bohrlochansatz so zu verringern, damit das Fluid nicht von dem Bohrloch herauf- und durch den Strang hindurchfließen kann, wenn die Bohrlochsicherung geöffnet wird. Das wird normalerweise durch das Einpumpen von Material mit verhältnismäßig hoher Dichte, wie etwa Baritschlamm oder Salzsole oder Seewasser, in den Strang erreicht.In order to pump dead or plug the active well so that the well block can reopen and the well test equipment can be recovered, it is first necessary to reduce the pressure in the test string and at the well boss so that fluid cannot flow up from the well and through the string when the well block is opened. This is usually achieved by pumping relatively high density material such as barite mud or brine or seawater into the string.

Bei der vorliegenden Erfindung wird dies mit Hilfe einer Vorrichtung in der Form einer Totpumpbuchse 34 erreicht, wie sie in größerer Ausführlichkeit in Figur 3 und 4 der Zeichnungen gezeigt wird. Die Totpumpbuchse 34 bildet einen Teil des Stranges 26 und liegt oberhalb des Hauptkörpers des Unterwassertestbaumes 32 und ist bei Gebrauch knapp unterhalb von den Scherrammen 18 der Bohrlochsicherung angeordnet.In the present invention this is achieved by means of a device in the form of a dead-pump bushing 34 as shown in greater detail in Figures 3 and 4 of the drawings. The dead-pump bushing 34 forms part of the string 26 and lies above the main body of the subsea test tree 32 and is located, in use, just below the shear rams 18 of the borehole support.

Die Totpumpbuchse 34 stellt eine innere Passage 42 mit ähnlichem Durchmesser wie der Innendurchmesser des Teststranges dar, und die Enden der Buchse sind mit einem herkömmlichen Kupplungsmittel versehen (nicht gezeigt), um die Buchse 34 an dem Strang 26 anzuschließen.The dead pump bushing 34 presents an internal passage 42 of similar diameter to the internal diameter of the test string, and the ends of the bushing are provided with a conventional coupling means (not shown) to connect the bushing 34 to the string 26.

Die Buchse 34 umfaßt vier Haupteile; einen oberen Abschnitt in der Form eines Unterwasseraufsatzes 44; einen unteren Abschnitt in der Form eines Unterwasseruntersatzes 46; eine ringförmige Buchse 58; und ein Ventilelement in der Form einer weiteren ringförmigen Buchse 84. Es sollte beachtet werden, daß die Bezeichnungen "oberer" und "unterer" verwendet werden, um die Beschreibung der Zeichnungen zu erleichtern, daß aber die beschriebene Vorrichtung ebensogut in entgegengesetzter Ausrichtung betrieben werden kann. Der Unterwasseraufsatz 44 weist einen oberen Abschnitt 48 und einen unteren Abschnitt 50 von größerem Durchmesser auf. Wie beschrieben werden wird, kann die Schulter 52 zwischen den Abschnitten 48, 50 dazu verwendet werden, ein Overshot- Fanggerät aufzunehmen, während die untere Schulter 54 des Abschnittes 50 eine Oberfläche vorsieht, um in das Fanggerät einzugreifen.The sleeve 34 comprises four main parts; an upper portion in the form of a submersible cap 44; a lower portion in the form of a submersible base 46; an annular sleeve 58; and a valve element in the form of another annular sleeve 84. It should be noted that the terms "upper" and "lower" used to facilitate description of the drawings, but that the device described may equally well be operated in the opposite orientation. The underwater attachment 44 has an upper portion 48 and a lower portion 50 of larger diameter. As will be described, the shoulder 52 between the portions 48, 50 may be used to receive an overshot gear, while the lower shoulder 54 of the portion 50 provides a surface to engage the gear.

Die Unterwassereinsätze 44, 46 werden mittels Schraubverbindung 56 auf der Innenfläche des unteren Abschnittes 50 des Unterwasseraufsatzes 44 und der Außenoberfläche des oberen Endes des Unterwasseruntersatzes 46 verbunden.The underwater inserts 44, 46 are connected by means of screw connection 56 on the inner surface of the lower section 50 of the underwater attachment 44 and the outer surface of the upper end of the underwater base 46.

Zwischen den Unterwassereinsätzen 44, 46 liegt eine feste ringförmige Buchse 58, die einen Abschnitt der inneren Passage 42 darstellt. Das obere Ende 60 der Buchse 58 wird in einer ringförmigen Kerbe 62 in den Unterwasseraufsatz 44 aufgenommen, während das untere Ende 64 an einer Fläche 66 des Unterwasseruntersatzes 46 angrenzt. Das untere Ende 64 der Buchse 58 ist mit Vorsprüngen versehen, das heißt, sie ist mit vier Kerben im gleichen Abstand (90º voneinander) um den Umfang herum ausgestattet, um vier Passagen 68, 69, 70 (nur drei gezeigt) zwischen der inneren Passage 42 und einer ringförmigen Kammer 78 zu begrenzen, die zwischen der Buchse 58 und den Unterwassereinsätzen 44, 46 gebildet werden. Vier weitere Passagen 80, 82 (nur zwei gezeigt) sind in der Buchsenwand des unteren Abschnitts 50 des Unterwasseraufsatzes 44 vorgesehen, und sie stellen zusammen mit den Passagen 68, 70 Umlauföffnungen dar, die normalerweise durch ein Ventilbauteil in Form einer ringförmigen Buchse 84, die in der Kammer 78 liegt, geschlossen werden. Figur 3 zeigt die ringförmige Buchse 84 in dem Zustand, wo sie die Umlauföffnungen verschließt, während Figur 4 die Buchse 84 angehoben zeigt, so daß die Umlauföffnungen geöffnet sind.Between the underwater inserts 44, 46 lies a fixed annular bushing 58 which forms a portion of the inner passage 42. The upper end 60 of the bushing 58 is received in an annular notch 62 in the underwater cap 44 while the lower end 64 abuts a surface 66 of the underwater base 46. The lower end 64 of the bushing 58 is bossed, that is, it is provided with four notches equidistant (90º apart) around the circumference to define four passages 68, 69, 70 (only three shown) between the inner passage 42 and an annular chamber 78 formed between the bushing 58 and the underwater inserts 44, 46. Four further passages 80, 82 (only two shown) are provided in the sleeve wall of the lower section 50 of the underwater attachment 44 and they, together with the passages 68, 70, constitute bypass openings which are normally closed by a valve member in the form of an annular sleeve 84 which lies in the chamber 78. Figure 3 shows the annular sleeve 84 in the condition where it closes the bypass openings, while Figure 4 shows the sleeve 84 raised so that the circulation openings are open.

Die Buchse 84 ist in der ringförmigen Kammer 78, die einen oberen Abschnitt 86 bei niederem oder bei Atmosphärendruck sowie einen vergrößerten unteren Abschnitt 88 zwischen den Passagen 68, 70 und 80, 82 darstellt, verschiebbar. Die Umlaufbuchse 84 liegt normalerweise so, daß sie mit ihrem oberen Ende 90 in dem unteren Ende des oberen Abschnittes 86 der Kammer 78 liegt und daß sie mit ihrem unteren Ende 92 an dem Boden 93 des unteren Abschnittes 88 der Kammer 78 angrenzt. Das untere Ende der Buchse beinhaltet eine Schulter 94, die gegen eine innere Seitenwand von der Kammer 78 dichtend abschließt.The sleeve 84 is slidable within the annular chamber 78 which defines an upper portion 86 at low or atmospheric pressure and an enlarged lower portion 88 between the passages 68, 70 and 80, 82. The orbital sleeve 84 is normally positioned with its upper end 90 in the lower end of the upper portion 86 of the chamber 78 and its lower end 92 adjacent the bottom 93 of the lower portion 88 of the chamber 78. The lower end of the sleeve includes a shoulder 94 which seals against an inner side wall of the chamber 78.

Ein Scherbolzen 96 wird auf dem Unterwasseraufsatz 44 befestigt, und er erstreckt sich in eine Ausnehmung 98 in der Außenwand der Buchse 84. Die Buchse 84 wird ferner mittels des Rohrdrucks aus dem Inneren des Stranges, der auf einer Fläche A&sub1; wirkt, in geschlossenem Zustand gehalten. Das Bewegen der Buchse 84 zum Öffnen der Umlauföffnungen wird bewirkt durch den ringförmigen Druck zwischen dem Inneren der Bohrlochsicherung und dem Strang, der auf Fläche A&sub2; wirkt; in einem aktiven Bohrloch ist der ringförmige Druck normalerweise beträchtlich niedriger als der Rohrdruck. Es ist zu beachten, daß die Fläche A&sub2; beträchtlich größer als die Fläche A&sub1; ist, so daß die "aufwärts" gerichtete Druckkraft, die über der Fläche A&sub2; wirkt, größer ist als die "abwärts" gerichtete Druckkraft, die über der Fläche A&sub1; wirkt, wenn der Druck im Ring noch immer beträchtlich niedriger als der Rohrdruck ist.A shear bolt 96 is mounted on the subsea cap 44 and extends into a recess 98 in the outer wall of the sleeve 84. The sleeve 84 is also held closed by means of the tubing pressure from inside the string acting on an area A1. The movement of the sleeve 84 to open the bypass ports is effected by the annular pressure between the interior of the well guard and the string acting on area A2; in an active well, the annular pressure is normally considerably less than the tubing pressure. Note that area A2 is considerably larger than area A1 so that the "upward" pressure force acting over area A2 is greater than the "downward" pressure force acting over area A1. works when the pressure in the ring is still considerably lower than the pipe pressure.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Totpumpbuchse 34 aus K-500 Monel- (Schutzmarke) Metall gemacht, und drei O- Ringdichtungen 98, die auf der Buchse vorgesehen sind, sind aus Elastomer gemacht, vorzugsweise Viton (Schutzmarke), und der Scherbolzen 96 ist vorzugsweise aus Aluminiumbronze. Um den Unterwassertestbaum 32 und die Totpumpbuchse 34 innerhalb der Bohrlochsicherung 12 unterhalb der Scherrammen 18 unterzubringen, weist die Totpumpbuchse 34 eine Mindestlänge auf, vorzugsweise ungefähr 12" lang, und weist normalerweise einen Innendurchmesser von 3" und einen Außendurchmesser von 8" auf.In the preferred embodiment, the dead-pump bushing 34 is made of K-500 Monel (trademark) metal, and three O-ring seals 98 provided on the bushing are made of elastomer, preferably Viton (trademark), and the shear bolt 96 is preferably made of aluminum bronze. To support the subsea test tree 32 and dead-pump bushing 34 within the wellbore stabilizer 12 below the shear rams 18, the dead pump bushing 34 has a minimum length, preferably about 12" long, and typically has an inner diameter of 3" and an outer diameter of 8".

Bei Gebrauch wird die Totpumpbuchse 34 eingesetzt, nachdem die Scherrammen 18 der Bohrlochsicherung ausgelöst worden sind, damit sie den Strang 26 durchschneiden, wie in Figur 2 gesehen werden kann. Die Buchse 84 ermöglicht eine Fluidverbindung zwischen dem Volumen 100 der Bohrlochsicherung zwischen den Scherrammen 18 und den unteren Rammsätzen 22, 24 und dem Inneren des Bohrstrangs, um dem Bedienpersonal zu ermöglichen, das Bohrloch zu verstopfen oder totzupumpen. Erreicht wird dies durch Druckbeaufschlagung des Volumens 100, indem Fluid von der Oberfläche durch die Versorgungsleitungen 102 und einem Ventil 104 (Figur 2) in dem Bohrlochsicherungsgehäuse 16 durchgepumpt wird. Sobald der Druck in dem Volumen eine vorbestimmte Höhe erreicht, reicht die ringförmige Druckkraft auf die Fläche A2 aus, um die Rohrdruckkraft auf die Fläche A1 zu überwinden und den Bolzen 96 abzuscheren, um die Umlaufbuchse 84 in den oberen Abschnitt 86 der Kammer 78 zu bewegen und die Umlauföffnungen zu öffnen. Der Druck in dem Volumen 100 und jetzt ebenso im Strang oberhalb des Testbaums 32 dient anschließend dazu, die geschlossenen Kugelventile in dem Unterwassertestbaum 32 zu öffnen. Fluid, wie etwa Baritschlamm, Salzsole oder Seewasser, kann anschließend durch die Umlauföffnungen der Totpumpbuchse in den Strang und durch den Testbaum 32 gepumpt werden, bis der Rohrdruck am Bohrlochansatz auf eine Höhe von gewöhnlich 0 abfällt, um zu ermöglichen, daß die Bohrlochsicherung durch das Zurückziehen der Rammen 18, 22, 24 geöffnet wird. Die Totpumpbuchse 341 der Testbaum 32, die Aufhängevorrichtung 36 und der Teststrang 40, der die bohrlochseitige Testgerätschaft trägt, können anschließend mittels eines Overshot-Fanggerätes wiedergewonnen werden, das beim Absenken im Abschnitt der Buchse 34 mit vergrößertem Querschnitt, an der Schulter 52, liegt, und sich anschließend um diesen Abschnitt herum, an der unteren Schulter 54, einklinkt.In use, the dead-blood sleeve 34 is deployed after the wellbore protector shear rams 18 have been triggered to cut the string 26 as seen in Figure 2. The sleeve 84 provides fluid communication between the wellbore protector volume 100 between the shear rams 18 and lower ram sets 22, 24 and the interior of the drill string to allow the operator to plug or dead-blood the wellbore. This is accomplished by pressurizing the volume 100 by pumping fluid from the surface through the umbilicals 102 and a valve 104 (Figure 2) in the wellbore protector housing 16. Once the pressure in the volume reaches a predetermined level, the annular compressive force on area A2 is sufficient to overcome the tubing compressive force on area A1 and shear bolt 96 to move bypass sleeve 84 into the upper portion 86 of chamber 78 and open the bypass ports. The pressure in volume 100 and now also in the string above test tree 32 then serves to open the closed ball valves in subsea test tree 32. Fluid such as barite mud, brine or sea water can then be pumped through the bypass ports of the dead pump sleeve into the string and through test tree 32 until tubing pressure at the well boss drops to a level usually zero to allow the well block to be opened by retraction of rams 18, 22, 24. The dead-pump bushing 341 of the test tree 32, the hanger 36 and the test string 40 carrying the downhole test equipment can then be recovered by means of an overshot retrieval device which, when lowered, is secured in the enlarged cross-section portion of the bushing 34 at the shoulder 52. and then latches around this section at the lower shoulder 54.

Auf diese Weise ist zu sehen, daß die oben beschriebene Totpumpbuchse in Zusammenhang mit der anderen Vorrichtung ein Mittel bereitstellt, ein Bohrloch nach dem Auslösen einer Bohrlochsicherüng schnell totzupumpen, und die Rückgewinnung der Vorrichtung aus einem Bohrloch ermöglicht. Dem Fachmann ist es ersichtlich, daß die oben beschriebene Ausführungsform nur ein Beispiel für die vorliegende Erfindung ist, und daß zahlreiche Abänderungen und Verbesserungen gemacht werden können, ohne den Gültigkeitsbereich der Ansprüche zu verlassen; die beschriebene Bohrlochsicherung und die überwiegende Mehrheit der vorhandenen Bohrlochsicherungen arbeiten unter Verwendung hydraulischer Rammen, jedoch können andere Mittel für das Schließen eines Bohrloches entwickelt werden, und es ist ersichtlich, daß die beschriebene Totpumpbuchse in Zusammenhang mit Bohrlochsicherungen anderer Form arbeiten kann.In this way, it can be seen that the above-described killing bush in conjunction with the other device provides a means of rapidly killing a well after a well blocking device has been triggered and enables the device to be recovered from a well. It will be apparent to those skilled in the art that the above-described embodiment is only an example of the present invention and that numerous modifications and improvements can be made without departing from the scope of the claims; the well blocking device described and the vast majority of existing well blocking devices operate using hydraulic rams, but other means for closing a well can be developed and it will be apparent that the described killing bush can operate in conjunction with well blocking devices of other forms.

Claims

1. A method of providing fluid communication between a wellbore protection assembly (12) which constitutes an internal chamber and a sleeve (34) which is arranged in the chamber and constitutes an internal bore (42) when at least two sets of rams (18,22) of the wellbore protection assembly (12) are closed and the sleeve (34) forms part of a tubular test string (40) which comprises an underwater test tree (32) and constitutes an internal bore communicating with the internal bore (42) of the downhole tool, the method comprising the following steps:

Providing a pressure sensitive valve (78,84) in the sleeve (34) between the two sets of closed rams (18,22); and pressurizing the inner chamber of the wellbore protector (12) between the two sets of closed rams (18,22) to open the pressure sensitive valves (78,84) and enable fluid communication between the inner chamber of the wellbore protector (12) and the downhole tool (34).

2. The method of claim 1, wherein the opened pressure sensitive valve is used to allow fluid, such as barium mud, brine or seawater, to be pumped through the downhole tool (42) to pump out an active wellbore and to allow opening of the wellbore protector (12) and recovery of equipment on the downhole tool below the wellbore protector (12).

3. Method according to claim 1 or 2, wherein the valve (78, 84) is responsive to a pressure difference between two sections, the inner chamber of the wellbore protection (12) between the rams and the inner bores of the wellbore tool representing the first section and the string representing the second section, and only opens when the pressure difference is above a predetermined value

4. The method of claim 1, wherein the valve (78,84) comprises a valve element (84) which is held in a closed state by a valve element retaining means (96) which prevents movement of the valve element (84) until the valve element (84) is subjected to a predetermined differential pressure force.

5. Method according to claim 4, wherein the valve element (84) is designed as an annular bushing which is arranged axially displaceably in the valve body (78).

6. The method of claim 5, wherein the sleeve has a first end surface that is exposed to pressure in the interior chamber of the wellbore protector and the exterior of the string, and fluid flows past this end surface when the valve is open.

7. A method according to claim 6, wherein the valve body has a low pressure chamber (86) for receiving the sleeve when the valve is open and the pressure acting on the first end surface thus keeps the valve open.

8. Method according to one of the preceding claims, which comprises the following steps:

Providing a section of enlarged cross-section (50) on the strand above the underwater test boom and between the two sets of closed rams, this section being adapted to open and then engage a downward moving overshot gear; and

Opening the borehole protection rams after the borehole has been pumped dead; and

subsequently lowering an overshot arresting device into the borehole protection to engage the section with enlarged cross-section on the string; and

subsequent lifting of the gear and recovery of the string.

9. The method of claim 8, wherein the subsea test tree includes fail-safe valves that are opened by a predetermined pipeline pressure applied above the valves, wherein opening of the pressure sensitive valves allows pressurization of the interior of the string between the upper set of rams of the wellbore protector and the fail-safe valves of the test tree to open the valves and allow pumping of fluid into the string below the tree.

10. Combination of a fluid connection device with a subsea test tree (32) and a wellbore protector (12) wherein the wellbore protector (12) comprises the following, so that the device (34) and the test tree (32) form part of a string and for positioning in the wellbore protector (12):

a wall which forms an inner passage for receiving the strand, and at least two sets of rams (18,22), the wall having a valve which can be designed to provide fluid communication between the exterior of the wall and the inner passage between the two sets of rams, the device comprising:

a sleeve (34) defining an internal passage (42) and having a pressure sensitive valve (78,84), wherein a predetermined pressure differential applied across the sleeve (34) causes the valve to open to establish fluid communication between the exterior of the sleeve (34) and the internal passage (42).

11. A combination according to claim 10, wherein the device has a portion of enlarged cross-section, the portion (50) being adapted to open and then engage a descending overshot gear.

12. The combination of claim 11, wherein the pressure sensitive valve (78,84) and the enlarged cross-sectional portion (50) are formed by a separate bushing in the drill string upstream of the subsea test tree.

13. The combination of claim 12, wherein the subsea tree includes fail-safe valves that are opened by a predetermined pipeline pressure applied above the valves, wherein opening of the pressure sensitive valve enables pressurization of the interior of the string between the upper set of rams of the wellbore protector and the fail-safe valves of the test tree to open the valves and enable pumping of fluid into the string below the tree.