Overflateutstyret til kabeloperasjonen

Overflateutstyret for kabeloperasjoner består av opprigg på brønnhodet og kjøre- og hjelpesystemer. Opprigget på brønnhodet settes sammen i ulike løsninger avhengig av om det er en levende eller død brønn, hvilken jobb som skal utføres og hvilken kabeltype som skal brukes. Opprigget blir veldig høyt og må støttes i en mast, et stillas eller i boretårnet.

Valg av kabeltype har den største påvirkningen på oppriggets utforming. Det er stor forskjell i barrieresystemene for glatt og flettet kabel.

Slickline er førstevalget for mekaniske kabeloperasjoner. Ved bruk av slickline er utstyret enklere å rigge opp, det går raskere både å trekke kabelen gjennom og å montere kabelen til verktøystrengen. Både primærbarrieren og BOP for slickline er enkel i konstruksjon og derfor raskere å montere.

Flettet kabel velges når det kreves mer trekkraft og når det skal kjøres elektrisk kabel. Til flettet kabel er det nødvendig med trykksatt tetning i primærbarrieren (grease injection head) og trykksatt grease i BOPen mellom to ventiler.

Sammenligning av opprigg:

Brønnhodeovergangen monteres på toppen av ventiltreet over serviceventilen. Den er en overgang som er tilpasset ventiltreet i bunn og dimensjon og gjengetype til opprigget som skal monteres på toppen av brønnen.

På brønnhodeovergangen monteres det rørlengder (risers) som forlenger brønnen så langt at toppen av røret stikker en meter over luke- eller boredekk der BOP skal monteres. I riseren er det en injeksjonsport som brukes til injeksjon av glykol, som skal hindre dannelse av hydratplugger.
Injeksjonsporten brukes også til å pumpe opp og blø av trykk i riseren. Riseren har et manometer for å overvåke trykket.

Ved kjøring av glatt kabel, er minimumskravet en enkel wireline-BOP. Ventilen virker på samme måte som en pipe-ram. Den har et pakningselement og en styreenhet. Styringsenheten skal styre kabelen inn i senter av ventilen, slik at den ikke kommer i klem og ødelegges. Tettedelene er stålblokker som er fôret med gummi i fremre del, slik at gummien klemmer rundt vaieren. Tetningsdelene kan skiftes ut, slik at de passer til kabeldimensjonen som kjøres.

Ventilene styres hydraulisk fra BOP-panelet i kontrollkabinen eller fjernstyres fra et sikkert område ved hjelp av en smartskid eller OCU (Operating Control Unit). Ventilene kan også opereres manuelt.

I tillegg til den enkle BOPen må det være montert en uavhengig operert kutteventil (safety head) som kan kutte kabelen.

Safety head er en kombinert kutte- og tetteventil (shear/seal) som monteres så nær ventiltreet som mulig. Den kan opereres hydraulisk og manuelt. Kutteventilen er designet for å kutte kabelen og tette for å hindre hydrokarboner fra å strømme ukontrollert ut av brønnen. Når safety head har kuttet kabelen, faller den med verktøystreng ned i brønnen. Brønnen har da en fisk.

Kutteventilen kan kutte flere kabler på en gang, noe som kan skje dersom kabelen skytes opp av brønntrykket og står som en kabelvase i kutteren. Kutteventilen testes med flere lag kabel av ulike dimensjoner. Det er vanlig at en kutteventil kan kutte minimum 6 lag med 0,125" slickline, 3 lag med 9/32" electric line, 2 lag med 5/16" electric line og enkelte små rørdimensjoner.

Når det skal kjøres flettet kabel, må det monteres en trippel BOP. Den har to tetteventiler og en kutteventil som kan tette (shear/seal ram) nederst.

De to tetteventilene vender mot hverandre, slik at den øverste tetter mot trykk fra undersiden, og den nederste tetter mot trykk fra oversiden. For at tetteventilene skal tette rundt en flettet kabel som har spiralformet overflate, må det pumpes inn grease under høyt trykk mellom tetteventilene. Grease pumpes inn mellom tetteventilene i en grease-injeksjonsport som er en del av selve BOPen. Grease-trykket må være høyere enn brønntrykket for å hindre lekkasje gjennom BOP-ventilene.

Sluserør (lubrikator) er korte stålrør som kobles sammen og monteres på BOPen eller på riseren. Standardlengde på rørene er 8 fot, men det finnes kortere lengder som brukes for å tilpasse samlet lengde.

Lubrikatoren brukes til å sette inn og å ta ut verktøystrengen fra opprigget. Lubrikatoren må alltid være lenger enn verktøystrengen. Når det skal kjøres fiskejobber, må lubrikatoren være lang nok til at både verktøystrengen og fisken får plass i lubrikatoren når dette trekkes ut av brønnen.

Når verktøystrengen skal monteres på kabelen, dras kabelen gjennom øvre del av opprigget, inn i lubrikatoren og ut på dekk. Kabelen monteres til kabelhodet og verktøystrengen. Deretter trekkes kabelen med verktøystrengen inn i lubrikatoren. Lubrikatoren løftes opp og kobles til opprigget og trykktestes.

Nederst i lubrikatoren er det en trykksertifisert hurtigkobling, (hydraulic quick union). Lubrikatoren kan lett åpnes og lukkes i hurtigkoblingen. Lubrikatoren har ventiler for å pumpe opp trykket i opprigget og for å blø av trykk under testing.

Når lubrikatoren åpnes for å montere eller demontere tool-strengen, må ventiler mot brønnen under lubrikatoren stenges. Trykket innvendig i lubrikatoren må slippes ut før hurtigkoblingen kan frigjøres.

Valg av lubrikator bestemmes ut ifra følgende faktorer:

• brønnhodetrykk
• størrelse (diameter) på verktøystrengen
• lengden på verktøystrengen pluss eventuell fisk
• I brønner med H2S må rør med riktig legering brukes.

Tool catcher er montert i toppen av lubrikatoren. Den skal ta i mot og holde kabelhodet når det trekkes opp fra brønnen for å sikre verktøystrengen i lubrikatoren. Deretter stenges ventilene i wireline-BOP eller ventiltreet.

Innvendig i tool catcheren er det gripe-armer som passer til kabelhodet. Til vanlig står armene i åpen posisjon. Når kabelhodet kommer til toppen i lubrikatoren, lukkes tool catcheren. For å løsne tool catcheren må det tilføres hydraulisk trykk med en håndpumpe, slik at gripe-armene går ut i åpen posisjon.

Tool catcher skal hindre at verktøystrengen faller ned i brønnen dersom kabelen trekkes for høyt opp, slik at kabelen slites av fra kabelhodet.

Innvendig i pakkboksen (stuffing box) er det 7–8 gummipakninger som tetter rundt den glatte kabelen. Pakningene plasseres i spor inne i boksen. Etter at pakningene er plassert i sporet, monteres en messingpakning øverst, før stuffing boxen skrus sammen.

Gummipakningene har hull som bores opp til de passer den dimensjonen som vaieren har. Det skal være mulig å dra vaieren gjennom stuffing boxen for hånd etter at alt er skrudd sammen, og pakningene er i sporet. Er ikke det mulig, kan det være for lite hull i pakningene.

Dersom hullet i pakningene er litt for stort, kan pakningene presses tettere mot kabelen ved hjelp av hydraulisk trykk. Det gjøres med en håndpumpe som er koblet til pakkboksen.

Dersom kabelen slites av og trekkes ut av pakkboksen under brønnoperasjonen, vil brønntrykket presse en kule opp i utløpet, slik at barrieren opprettholdes og hindrer lekkasje til det ytre miljøet.

Grease injection head monteres på toppen av opprigget og er primærbarrieren til flettet kabel på en levende brønn. I denne pumpes det inn grease (fett) som fungerer som barriere mot brønntrykket under kabeloperasjonen. Grease injection head består av flere komponenter som er montert sammen.

I toppkoblingen (pack-off sub), der kabelen går inn i opprigget, er det montert gummielementer rundt kabelen. Disse holder tett når kabelen står i ro. For å forsterke tetningen rundt kabelen kan det tilføres hydraulisk trykk fra utsiden.

Under gummielementene er det en kabelskrape (line wiper) som skraper fettet av kabelen, slik at fettet ikke følger med kabelen ut på dekk. Fettet føres til en dumpetank som tas til land som spesialavfall.

Under toppkoblingen er det montert flow tubes. Det er hylser som kobles sammen og ligger utenpå kabelen. Den indre diameteren i hylsene er tilpasset kabelens OD. Toleransen på hylsene skal være 0,004”- 0,006” større enn OD på kabelen.

I den nedre flow tube injiseres grease. Greasen som injiseres må holde høyere trykk enn brønnhodetrykket. Når trykket i fettet er høyere enn brønntrykket, blir fettet inne i flow tubes en trykkbarriere. Dette kalles et grease-injeksjonssystem.

I bunnen av grease injection head er det montert en bunnkobling med en kulesikring. Det er en kule som tetter hullet dersom kabelen glipper ut av opprigget.

Hver hylse kan holde et trykk på omtrent 1200 psi. Det er normalt med 3 stykker flow tubes som kan utligne trykk opp til 275 bar. Dersom trykket er høyere ved brønnhodet, må det brukes flere flow tubes.

Et sheave-hjul er en metalltrinse som roterer med kabelen på samme måte som en tautrinse roterer med tauet. Det nederste hjulet fører kabelen i 90 graders vinkler fra trommel og opp i opprigget. Over opprigget henger det øvre sheave-hjulet som endrer retningen på kabelen med 180 grader, slik at den går ned i brønnen gjennom opprigget.

En ny type øvre trinse er laget, slik at den kobles direkte til det trykktette opprigget. Det bidrar til at opprigget blir kortere, fordi grease injection head kan plasseres under trinen på siden av lubrikatoren. Kabelen går i trykktett kammer gjennom trinsen. Bildet viser opprigg med trykktett trinse.

Dybdeindikatoren teller antall meter som er spolt inn og ut av kabeltrommelen. Den fungerer på samme måte som turtelleren i en bil. Den har et tellehjul som roterer og registrerer antall meter. Dette er veldig ofte et mekanisk system, men det finnes også en elektrisk type dybdeindikator. Et elektrisk system har mer nøyaktige målinger.

Telleverktøyet brukes til å oppgi dypet til verktøystrengen i brønnen. Det vises på panelet i kontrollkabinen.

Inn- og utkjøring av kabelen og strekkbelastningen den utsettes for, loggføres i datamaskinen i et program som brukes til å beregne kabelens levetid. Programvaren viser status på gjenværende levetid for kabelen. Det brukes før hver operasjon til å vurdere om det er nok gjenværende levetid til hele operasjonen, eller om kabelen må kuttes for å komme inn til kabel med lengre rest-levetid.

Vektindikatoren måler vekten kabelen utsettes for under en kabeloperasjon. Det finnes flere ulike typer vektindikatorer: hydrauliske, elektriske og mekaniske. Elektriske og hydrauliske er mest vanlige i dag. Avlesningen på indikatoren er normalt i pund eller kilo.

Vektindikatoren viser utslag på vekten når verktøystrengen møter innsnevringer i produksjonsrøret (forankringsprofiler, avleiringer) og vektreduksjon eller vektøkning ved setting eller trekking av utstyr. Også brønnvæskens densitet påvirker vekten av verktøystrengen. Dersom brønnvæskens densitet endres, enten ved utskifting av væske mellom kabeloperasjonene eller fordi det kommer hydrokarboner inn i brønnen, vil det påvirke vektvisningen på vektindikatoren.

I kontrollkabinen setter operatøren en alarmgrense for maksimal belasting på kabelen. Dersom kabelen utsettes for strekk opp til alarmgrensen, stopper vinsjens bevegelse automatisk.

Vektcellen er avhengig av at kabelen går i 90 graders vinkel fra vinsjen til toppen av opprigget for å få en nøyaktig avlesning. Det nedre sheave-hjulet plasseres derfor i samme høyde som kabelens utgang fra trommelen.

Trommelen der kabelen spoles opp blir drevet av en vinsj. Vinsjen kontrollerer hastigheten når kabel og verktøystreng kjøres inn i og trekkes ut av brønnen.

Det finnes både elektrisk- og dieseldrevne vinsjer. Motorene gir kraft til en hydraulisk enhet på vinsjen, som styrer selve trommelen med kabelen på. Trommel og vinsj kan være plassert i styre- og kontrollkabinen eller i en egen konteiner (add on).

Sleperingen kalles ofte Trolex, etter et kjent produktnavn. Den brukes kun til elektrisk kabel. Sleperingen overfører signalene mellom den elektriske kabelen og computer uniten. Den elektriske kabelen er koblet til sleperingen i en gjennomgang i trommelkjernen.

På akslingen i trommelen monteres strømledende ringer som roterer sammen med trommelen. Disse utgjør rotoren i systemet. Det er vanlig med tre eller åtte ringer som leder 6 ampere (A) hver.

Utenfor akslingen monteres en stator som har børster som er i kontakt med ringene. Kontakten mellom ringen og boksen skjer når det tilføres strøm til den stasjonære boksen. Da skyves børstene fram, slik at de kommer i kontakt med ringene.

Når det sendes signaler gjennom kabelen, går signalene uhindret mellom verktøystrengen og datamaskinen på overflaten selv om trommelen roterer.