Expandable Liner Hanger Designs Evolve

12-1 / 4 inch x 7-5 / 8 inch HPHT XPak Testprobe (Foto: Dril-Quip)

Erweiterbare Liner-Hanger-Designs werden weiterentwickelt, um den ständig wachsenden Anforderungen des Tiefwasserbrunnenbaus gerecht zu werden.

Ein neues Design mit erweiterbarem Liner-Aufhänger bietet eine effektive Liner-Top-Dichtung für Hochdruck- und Hochtemperatur-Bohrlochbedingungen (HPHT), während ein anderes System die doppelte Expansionsfähigkeit als Option für Submudline-Aufhängungssysteme bietet, die in Gehäusen mit großem Durchmesser installiert sind.

Erweiterbare Liner-Aufhänger, wie das TIW XPak Expandable Liner Hanger System, wurden entwickelt, um das Risiko zu minimieren, indem eine effektive Abdichtung der Lineroberseite sichergestellt wird. Das XPak ist ein vollständig integriertes System, das sowohl Druckdichtungs- als auch Verankerungsfunktionen in einem kompakten Paket bietet, sagt Edward Royer, technischer Leiter für Bohrlochwerkzeuge bei TIW, einem Dril-Quip-Unternehmen.

Das Zweikomponenten-Aufhänger- / Packersystem bietet redundante Metall-Metall-Dichtungen und Elastomerdichtungen, um Unregelmäßigkeiten im Innendurchmesser des Gehäuses zu vermeiden. Das System bietet auch eine Raffhalterfunktion an der Oberseite des Liners mit verschiedenen Längen der Dichtungsbohrungen, um zukünftige Installationsanforderungen zu erfüllen.

Das XPak-System von TIW ist anders gestaltet als die Konkurrenz.

„Wir erweitern unseren Bügelkörper mit einem Expander auf das Wirtsgehäuse“, sagt Royer. „Der Expander bleibt nach der Expansion im Liner-Hanger-Gehäuse installiert“, was im Vergleich zu anderen erweiterbaren Liner-Hängern eine bessere Kollapsdruckbeständigkeit bietet. Diese strukturelle Unterstützung bleibt während der gesamten Lebensdauer der Installation erhalten, im Gegensatz zu anderen erweiterbaren Aufhängesystemen, bei denen nach Abschluss der Installation eine Erweiterungsvorrichtung als Teil des laufenden Werkzeugs abgerufen wird.

XPak Expandable Liner Hanger System (Bild: Dril-Quip)

Das XPak Expandable Liner Hanger-System, das weltweit in über 1.000 Bohrlöchern installiert wurde, wurde für den Offshore-Einsatz entwickelt, obwohl es auch an Land eingesetzt wurde, so Royer.

"Unser System ist an der Oberseite der Auskleidung, wo es mit dem Hostgehäuse in Kontakt steht, kompakt", sagt er. Das XPak-System benötigt weniger als zwei Fuß Kontakt mit dem Hostgehäuse, um eine effektive Abdichtung und Verankerungsfähigkeit zu gewährleisten.

Ein Vorteil des XPak-Systems ist laut Royer die einfache Installation, bei der das erweiterbare Loch für die Aufhängung der Auskleidung in einem hydraulischen Mehrkolbenwerkzeug eingesetzt, die Auskleidung zementiert und unter Druck gesetzt und dann die Aufhängung für die XPak-Auskleidung auf das Hauptgehäuse aufgezogen wird . Sobald die Installation abgeschlossen ist, wird das laufende Werkzeug mit dem Bohrrohrgewicht nach unten oder der Rechtsdrehung freigegeben und an die Oberfläche zurückgerufen.

Der optimierte Außendurchmesser des XPak vergrößert den Bypass-Bereich, sodass das System schneller laufen kann, was dem Bediener Zeit und Geld spart, merkt Royer an. Die größere Bypass-Fläche ermögliche auch höhere Durchflussraten für das Zirkulieren und Zementieren des Bohrlochs, während die Risiken hinsichtlich der effektiven Zirkulationsdichten gemindert würden, fügt er hinzu.

Er nennt das XPak die "robusteste Liner-Top-Hanger-Dichtung der Branche" und verweist auf eine Erfolgsgeschichte von hoher Zuverlässigkeit. „Wir haben die obersten Liner-Lecks auf fast Null reduziert“, sagt er.

Das XPak Expandable Liner Hanger-System ist in Größen von 4-1 / 2 Zoll Außendurchmesser x 5-1 / 2 Zoll Außendurchmesser bis 18-5 / 8 Zoll Außendurchmesser x 24 Zoll Außendurchmesser erhältlich.

Aufgrund der sich wandelnden Anforderungen der Industrie entwickelte TIW Varianten des XPak-Themas, darunter eine für HPHT-Bedingungen und das XPak-Auskleidungssystem mit doppelter Ausdehnung, wodurch die Notwendigkeit fester Aufsetzprofile und das mit Aufhängungen unter der Schlammgrenze verbundene Risiko bei der Installation von Gehäusen auf Oberflächen mit größerem Durchmesser entfällt Gehäuse, wodurch die betriebliche Flexibilität erhöht und Kosten eingespart werden.

Edward Royer, Engineering Manager für Bohrlochwerkzeuge bei TIW, einem Dril-Quip-Unternehmen, mit dem HPHT XPak (Foto: Dril-Quip)

Verdoppeln
Das XPak mit doppelter Ausdehnung (DE XPak) wird durch Bohrlochkopfbeschränkungen eingesetzt, um eine Metall-zu-Metall-Abdichtung innerhalb eines nahtlosen, dünnwandigen Oberflächengehäuses (22 Zoll Außendurchmesser x 1 Zoll Wandstärke) zu gewährleisten und bietet hohe Aufhänge-, Verriegelungs- und Druckkapazitäten. Das erweiterbare Liner-Aufhängungssystem ist für große Bohrlöcher mit dünnen Wänden vorgesehen. Wie beim XPak bleibt der DE XPak-Expander im Kleiderbügelkörper installiert und bietet strukturelle Unterstützung, die höhere Lasten und Drücke zulässt.

Der doppelte Expansionsprozess wird mit einem druckaktivierten Mehrkolbenhydraulikwerkzeug erreicht, das zum Expandieren und Verschieben eines Expanders verwendet wird. Dadurch wird der XPak-Aufhängungskörper so expandiert, dass er mit dem Hostgehäuse in Kontakt kommt und dieses stört. Der Expander ermöglicht das Zurückbinden über eine polierte Bohrung und bleibt während der gesamten Lebensdauer der Installation im Aufhängungskörper installiert.

Das DE XPak kann nach dem Betrieb des 22-Zoll-Gehäuses beliebig platziert werden, anstatt an einem festen Ort installiert zu werden, merkt Royer an. Es wird in einem gesäumten Rohr abdichten.

Ein Supermajor hat Interesse und Anträge für den DE XPak im Golf von Mexiko und vor der Küste Brasiliens unter Verwendung der Doppelexpansionstechnologie geäußert, sagt Royer.

Das DE XPak ist in 18 Zoll Außendurchmesser x 22 Zoll Außendurchmesser (1 Zoll Wandstärke) erhältlich.

Unter Druck
Auf Kundenwunsch hat TIW Ende 2017 eine Version des XPak entwickelt, die 15.000 psi und 375 Grad Fahrenheit sowie Belastungen von 1 Million Pfund Spannung und 800.000 Pfund Kompression erfüllen kann.

Das 7-5 / 8-Zoll-OD x 12-1 / 4-Zoll-OD-Aufhänger-Design erforderte Verbesserungen gegenüber dem Standard-XPak-Angebot, um den Herausforderungen der HPHT-Bedingungen gerecht zu werden. Zum Beispiel, so Royer, hat das Slip-Design einige geändert, um eine bessere Verankerungsfähigkeit durch die Verwendung mehrerer Reihen gestaffelter Slips zu erreichen.

Für den Qualifikationstest baute Dril-Quip einen maßstabsgetreuen Nachbau-Aufhänger und baute eine Testvorrichtung um die Baugruppe. Beim Testen wurde das XPak-Aufhängungssystem einer kombinierten Belastung, Spannung, Kompression sowie einem inneren und äußeren Druck ausgesetzt. „Für HPHT haben wir die Berstdruckwerte des Liners überschritten“, sagt Royer.

Tests von Drittanbietern ergaben, dass das System einem Innendruck von 21.750 psi bei 60 Grad Fahrenheit und 15.000 psi bei 375 Grad Fahrenheit standhalten kann, um die Anforderungen des Kunden zu erfüllen.

„Was diese HPHT-Qualifikation einzigartig macht, ist, dass wir zwei verschiedene Bohrgruppen erfüllen: Injektionsbohrungen mit niedrigeren Temperaturen und Produktionsbohrungen mit höheren Temperaturen“, sagt Royer. "Es ist ein ziemlich dramatischer Temperaturunterschied für ein System, das die Leistung dieses Aufhängesystems abdichten und verankern muss."

Die Tests wurden Anfang 2018 abgeschlossen, und der Kunde hat das HPHT XPak Expandable Liner Hanger-System laut Royer viermal im Tiefseegolf von Mexiko eingesetzt.

Die Systementwicklung und Qualifizierung des HPHT XPak Expandable Liner Hanger-Systems mit 7-5 / 8-Zoll-Außendurchmesser und 12-1 / 4-Zoll-Außendurchmesser ermöglichte es dem Kunden, Liner-Systeme mit 7-5 / 8-Zoll-Außendurchmesser und 8-5 / 8-Zoll-Außendurchmesser einzusetzen mit dem gleichen Aufhängesystem. Das Design beinhaltete die Forderung, das Aufhängungssystem vielseitiger zu gestalten und für zukünftige Installationen anwendbar zu machen.

Die HPHT-Testvorrichtung (Foto: Dril-Quip)