DK176912B1 - Indretning og fremgangsmåde til udførelse af borehulsfunktioner. - Google Patents

Description

DK 176912 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår generelt udførelse af funktioner nede i et borehul, og er navnlig anvendelse til værktøjer til færdiggørelse af en brøndboring nede i borehullet, 5 Når en produktudvindingsbrønd inden for f.eks. olie- og gasindustrien skal færdiggøres, skal der almindeligvis udføres en række opgaver eller funktioner med værktøjer, som nedsænkes gennem brøndrøret eller -foringen. Sådanne 10 værktøjer kan alt efter arten af den opgave, der skal udføres, omfatte perforeringspistoler, som ballistisk frembringer huller i brøndrørets væg med henblik på at muliggøre adgang til en raålformation, værktøjer til isætning af bropropper, hvormed der installeres forseglingspropper 15 i en ønsket dybde irxde i røret, værktøjer til isætning af pakninger, som tilvejebringer en foreløbig forsegling omkring værktøjet, samt ventiler, der åbnes eller lukkes.

Sommetider drives disse værktøjer elektrisk og nedsænkes 20 i en wire udformet som en værktøjsstreng. Alternativt fremføres værktøjerne i rør, dvs. nedsænkes i brøndboringen ved enden af multisamlinger af ror eller et langt metalrør eller ledning fra en spole, og aktiveres ved at bringe rørets indre under tryk, Af og til nedsæn-25 kes værktøjerne på kabler og aktiveres ved at bringe, brøndrøret eller -foringen under tryk. Der er ligeledes blevet anvendt andre systemer.

Typisk er de ballistiske værktøjer ikke "armerede" (dvs.

30 de er endnu ikke udstyret til at blive affyret efter hydraulisk eller elektrisk påvirkning), før umiddelbart inden deres anbringelse i brønden for at undgå utilsigtet affyring ved overfladen. Når først armeringen er udført, skal der overholdes meget strenge sikkerheds foranstalt-35 ninger med henblik på at udgå eventuelle fatale, for tidlige affyringer, inden værktøjet befinder sig sikkert un- 2 DK 176912 B1 der jorden. Selv efter at det armerede værktøj er blevet nedsænket i brønden, kan en utilsigtet, for tidlig affyring resultere i en dyr brøndskade, 5 Kort beskrivelse af opfindelsen

Ifølge et aspekt ved den foreliggende opfindelse er en indretning til udførelse af funktioner nede i et borehul forsynet med en række formålsbestemte hydromekaniske lå-10 se, som forhindrer, at funktionen finder sted, inden det er hensigten. De hydromekaniske låse kan hver især udløses direkte under en respektiv aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, og er udformet og anbragt med henblik på sekventiel drift, hvorved en 15 lås i rækken af låse ikke kan udløses, før de hydrauliske tryktilstande er tilstede, som er en forudsætning for at udløse en hvilken som helst af de forudgående låse i rækken .

20 Ifølge en udførelsesform er indretningen en selvstændig indretning til udførelse af funktioner nede i et borehul til styring af, at funktionen finder sted. Ifølge denne udførelsesform omfatter indretningen et hus, der befinder sig nede i. boringen, samt en port i huset, som er i hy-25 draulisk forbindelse med en ekstern kilde for hydraulisk tryk via brønden ved tryktransmitterende struktur, såsom en foring eller rørføringer i brønden, 1 nogle udførelsesformer omfatter rækken af hydromefcani-30 ske låse et sæt bestående af et eller flere forskydelige elementer forbundet med en fælles hydraulisk aktivator, hvilken aktivator er udformet og anbragt til at forskyde elementerne sekventielt. I nogle tilfælde er aktivatoren følsom over for en stigning i det hydrauliske tryk, hvor-35 ved den udvirker fremføring med henblik på at optage et element, og over for et efterfølgende fald i det hydrau- 3 DK 176912 B1 liske tryk, hvorved den udvirker bevægelse af elementet fra en låst til en ikke-låst stilling.

Nogle foretrukne udførelsesformer udviser et eller flere 5 af følgende træk; Aktivatoren har et. stempel; aktivatoren er forspændet til en første stilling ved hjælp af en fjeder, hvor aktiveringstryktilstand får aktivatoren til at bevæge sig hen til en anden, aktiveret stilling; elementerne omfatter hver især et ringelement, som i nogle ud-10 førelsesformer er eftergiveligt, radialt komprimeret, i en låsende, ikke-udløst tilstand inde i en første udboring i et låsehus; aktivatoren omfatter en ringgriber for bevægelse af ringen; låsehuset har en anden, større udboring, ind i hvilken ringen kan bevæges til en ikke låsen-15 de, udløst stilling; ringen har en indgribelig knastflade; griberen har en finger med en knastflade for indgreb med knastfladen på ringen, og i nogle tilfælde en løfteindretning til at løfte eventuelt forud udløste ringe for at muliggøre udløsning af en fastholdt ring fra knastfla-20 den af griberen. 1 nogle udførelsesformer for opfindelsen omfatter fjederen et komprimerbart fluidum, der kompriraeres i et første karruner af aktivatoren, Ifølge en særligt anvendelig op-25 stilling har indretningen også en åbning til begrænsning af strømning af det komprimerbare fluidum fra det første karruner til et andet kammer, hvorved den respektive aktiveringstryktilstand bliver i stand til at bringe aktivatoren til at komprimere fluidet i det første kammer. I 30 nogle tilfælde har indretningen et tredie kammer og et flydestempel anbragt mellem det andet og det tredie kammer, hvor flydestemplet har en envej s-styreventil, som er udformet til at tillade strømning fra det andet kammer til det tredie kammer. Med en sådan opstilling tillader 35 opbygningen med det flydende stempel fordelagtigt, at 4 DK 176912 B1 olien inde i det første og det andet kammer kan udvide sig ved forhøjet temperatur.

Ifølge en yderligere udførelsesform omfatter rækken af 5 hydromekaniske låse en eller flere ventiler, idet hver ventil er udformet til at kunne åbnes til en udløst tilstand som svar på en aktiverende hydraulisk tryktilstand.

Ifølge en kendt opstilling har hver af ventilerne et indløb til modtagelse af aktiverende tryk, samt et udløb, 10 som er blokeret i forhold til indløbet, indtil efter en respektiv aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk har indfundet sig. I nogle opstillinger er ventiludløbet hydraulisk forbundet til et indløb i et trykaktiveret værktøj.

15 I en særligt anvendelig udformning er ventilen udformet til at forsinke åbningen en forud fastlagt tid efter, at en respektiv, aktiverende tilstandsbetingelse har indfundet sig. Denne tidsforsinkelse tillader indløbstryktii-20 standen for ventilen at blive reduceret, inden ventilen åbner sig. På denne måde vil åbningen af en øverste ventil i en række af ventiler ikke øjeblikkeligt åbne en neden under beliggende ventil, hvilket tillader, at en række af disse ventiler åbnes uafhængigt og sekventielt ved 25 en række på hinanden følgende aktiveringstryktilstande.

Nogle udformninger kan have et eller flere af følgende træks Ventilen har et stempel, som tvinger et fluidum gennem en åbning til afdækning af en port til åbning af 30 ventilen; og tidsforsinkelsen mellem, at de respektive aktiveringstryktilstande har indfundet sig, og åbningen af ventilen bestemmes i det mindste delvis af åbningens størrelse.

35 Ifølge et yderligere aspekt ved opfindelsen omfatter en værktøjsstreng til udførelse af funktioner nede i et bo- 5 DK 176912 B1 rehul et antal funktionelle sektioner anbragt i en fysisk orden inde i strengen langs en strengakse. Mindst en af sektionerne har en borehulsindretning med en række af formålsbestemte hydromekaniske låse, som forhindrer, at 5 en dermed forbundet funktion finder sted. De hydromekaniske låse er hver i stand til at. blive udløst direkte af en respektiv aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, og er udformet og anbragt til sekventiel drift, således at en lås i rækken ikke kan ud" 10 løses, indtil den hydrauliske tryktilstand er tilstede, som kræves for at udløse en hvilken som helst forudgående lås i rækken.

Ifølge en særligt fordelagtig udformning er mindst tre af 15 sektionerne forsynet med en sådan indretning, idet strengen er indrettet og udformet til at udføre funktionerne i en rækkefølge, som er anderledes end den fysiske rækkefølge af sektionerne langs aksen.

20 Ifølge en foretrukken udførelsesform er sektionerne udformet til at tillade aktiveringstryktilstande at blive påført samtidigt til alle de funktionelle sektioner, som er forsynet med indretningerne.

25 Ifølge nogle velegnede udformninger har en første indretning i strengen mindst én færre formålsbestemt hydromeka-nisk lås end en anden indretning i strengen, idet aktiverings tryktiistandene for udløsning af låsene i den første og den anden indretning korreleres således, at; låseparre-30 ne i den første og den anden indretning udløses samtidigt, hvilket betyder, at alle låse i den første indretning udløses, medens en lås forbliver uudløst i den anden indretning.

35 Ifølge et yderligere aspekt ved opfindelsen er en indretning til udførelse af funktioner i et borehul til en DK 176912 B1 6 brønd forsynet med en aktivator, som er indrettet til at bevæge sig langs en akse som respons på en aktiverings” tryktilstand; en operatøranordning, som kan gribes af aktivatoren og er anbragt til at foranledige funktionen ud-5 ført ved bevægelse; samt mindst et låsee'iement, som kan gribes af aktivatoren og anbringes aksialt i en låsestilling mellem aktivatoren og operatøranordningen. Aktivatoren udformes og anbringes således, at den som. svar på en første aktiveringstryktilstand griber og bevæger låseele-10 mentet til en ikke-låsende position, og efterfølgende som svar på en anden aktiverende tryktilstand griber og bevæger operatøranordningen for at foranledige den relevante funktion udført.

15 Ifølge en foretrukken udførelsesform er der anbragt mere end et. låseelement i række mellem aktivatoren og operatøren. I en foretrukken udformning begrænses aktivatorens bevægelse i aksial retning af låseelementet.

20 Ifølge et yderligere aspekt ved opfindelsen omfatter en fremgangsmåde til udførelse af en sekvens af borehuls™ funktioner i en brønd nedsænkning af en værktøjsstreng, hvilken streng har en funktionel sektion, som er forbundet med hver funktion. Mindst to af sektionerne har hver 25 en indretning med en række af formålsbestemte hydromeka-niske låse, som forhindrer den med sektionen forbundne funktion i at indtræffe. De hydromekaniske låse er i stand til at udløses direkte ved en respektiv aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk 30 tryk, og er udformede og anbragt med henblik på sekventiel drift, således at en lås i rækken ikke kan udløses, indtil de hydrauliske tryktilstande er til stede, som er en forudsætning for, at en hvilken som helst, forudgående lås i rækken udløses.

35 DK 176912 B1

Fremgangsmåden omfatter også påføring af en sekvens af aktiveringstilstande, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, til strengen, idet en given, aktiverings-trykt il stand ildløser en tilhørende lås i forud fastlagte, 5 funktionelle sektioner med uudløste låse. De funktionelle sektioner, der er forsynet indretningerne, udfører hver især sine associerede funktioner som svar på en aktiveringstryktilstand efter, at alle låse i sektionen er blevet udløst, 10

Ifølge nogle udførelsesformer vil mindst en af de funktionelle sektioner perforere brønden som svar på, at en ak-tiveringstryktilstand opstår, efter at alle låse i sektionen er blevet udløst.

15

Ifølge en særligt velegnet udførelsesform omfatter fremgangsmåden opretholdelse af den aksiale position af strengen nede i brønden under påføring af sekvensen af aktiveringstryktilstande til anbringelse af en broprop 20 ved en første aksial brøndposition, isætning af en pakning ved en anden, aksial brøndposition, samt efterfølgende perforering af brønden mellem den første og den anden aksiale brøndposition.

25 Ifølge en anden udførelsesform omfatter fremgangsmåden ifølge opfindelsen yderligere opretholdelse af den aksiale position af strengen nede i brønden under samtidig sekventiel udførelse af funktioner, der er forbundet med mindst tre sektioner i strengen. Sektionerne omfatter en 30 øvre sektion, en nedre sektion, og mindst én mellemste sektion, alt efter hvilken position, de indtager langs en akse af strengen. Fremgangsmåden omfatter yderligere udførelse af de dermed forbundne funktioner i en rækkefølge, som starter med den til en mellemste sektion hørende 35 funktion.

8 DK 176912 B1

Ifølge en yderligere udførelsesform drives mindst tre af sektionerne af sekvensen af aktivereringstilstande, hvor der hersker forhøjet hydrauliske tryk, til perforering af øvre, nedre og midterste brøndzoner, idet midterzoner.

5 perforeres først.

I endnu en velegnet udførelsesform omfatter fremgangsmåden yderligere, at brøndboringen påføres et forhøjet afprøvningstryk. Afprøvningstrykket udløser en formålsbe-10 stemt lås i hver funktionel sektion, som har uudløste lå se, uden at nogen funktionel sektion bringes til at udføre sin dermed forbundne funktion.

Ifølge et yderligere aspekt ved opfindelsen vil en værk-15 tøjsstreng til udførelse af en borehusfunktion i en brønd omfatte et iåseværktø'j og et ballistisk værktøj, som er forbundne til låseværktøjet. Låseværktøjet har en række formålsbestemte hydromekaniske låse, som er anbragt med henblik på at forhindre armering af det ballistiske værk-20 tøj, idet låsene kan udløses direkte ved en respektiv, forhøjet, hydraulisk aktiveringstryktilstand. Låsene er udformede og anbragt med henblik på sekventiel drift, hvorved en lås i rækken af låse ikke udløses indtil, de hydrauliske tryktilstande er til stede, som er en forud-25 sætning for, at eventuelle, forudgående låse i rækken er blevet udløst, hvor den sidst udløste lås er udformet til at armere det ballistiske værktøj ved sin udløsning.

Ifølge en udførelsesform. er det ballistiske værktøj ud-30 formet, til, når det først er blevet armeret, at forsinke udførelsen af borehuls funktionen et forud fastlagt tidsrum (fortrinsvis mellem ca. 1 og 20 minutter) efter, at en efterfølgende hydraulisk tryktilstand er indtruffet.

35 Den sidst udløste lås er fortrinsvis udformet til, efter udløsning, at påføre det ballistiske værktøj hydraulisk DK 176912 B1 9 tryk til optagelse af efterfølgende, aktiveringstilstande, hvor der hersker forhøjet hydraulisk tryk.

I nogle udformninger omfatter det ballistiske værktøj et 5 forskydeligt ballistisk element og et ballistisk målelement. Den sidst udløste lås er udformet til, efter udløsning, at tillade det forskydelige ballistiske element at forskydes hydraulisk hen imod det ballistiske målelement med henblik på at armere det ballistiske værktøj.

10

Ifølge endnu et yderligere aspekt ved opfindelsen, er et ballistisk borehulsværktøj udformet til at blive armeret nede i borhullet.

15 Værktøjet omfatter første og andre ballistiske komponenter til overførsel af en indvendig detonering til affyring af værktøjet, hvor de ballistiske komponenter indledningsvis adskilles af en tilstrækkelig afstand til at hindre, at overførsel af detonationen. Den første balli-20 stiske komponent omfatter et stempel. Værktøjet omfatter også en lås, som er indrettet til at tilbageholde den første ballistiske komponent i dens indledende stilling, og en hydraulisk aktiverbar aktivator indrettet til at udløse låsen med henblik på at tillade den første balli-25 stiske komponent at blive bevæget hen imod den anden ballistiske komponent ved hydraulisk tryk, som virker mod stemplet, til armering af værktøjet. 1 35 nogle udførelsesformer omfatter den første ballistiske 30 komponent en affyringsstift og en længde detonatorlunte, medens den anden ballistiske komponent har en udløserladning, som er indrettet til at blive antændt af detonatorlunten i den første ballistiske komponent med værktøjet i armeret tilstand, 10 DK 176912 B1 I den heri foretrukne udførelsesform omfatter den første ballistiske komponent også et udløserstempel, som er indrettet til at blive bevæget ved hydraulisk tryk til udløsning af affyringsstiften.

5 Værktøjet kan også omfatte et forsegling,, som er indrettet til at isolere udløserstemplet i forhold til det hydrauliske tryk med værktøjet i ikke-armeret tilstand med henblik på at tilvejebringe yderligere sikkerhed mod 10 utilsigtet affyring.

Selvom overfladeulykker almindeligvis kan undgås under iagttagelse af behørig omhu og sikkerhedsforanstaltninger, kan der med opfindelsen tilvejebringes et yderligere 15 sikkerhedsniveau, idet værktøjet indledningsvis skal nedsænkes i brønden i ikke-armeret tilstand og efterfølgende armeres umiddelbart inden affyring. Bekostelige, for tidlige affyringer i brønden kan også undgås. Ved at holde ballistikken uarmeret under passagen gennem brønden, kan 20 utilsigtede affyringer forårsaget af defekte forseglinger og uforudsete hydrauliske tilstande også undgås.

Det er med opfindelsen fordelagtigt muligt at funktionelle værktøjer kan arrangeres i en enkelt borehulsstreng i 25 en hvilken som helst fysisk rækkefølge og aktiveres i en hvilken som helst forud fastlagt sekvens. Denne fleksibilitet kan være særdeles nyttig, f.eks. til perforering af en flerhed af zoner i en brønd, startende med en midterzone, eller til perforering mellem en forud fastsat bro-30 prop og forud indstillet pakning.

Det er med opfindelsen også muligt at tilvejebringe forskellige arrangementer for de borehulsfunktioner, som skal udføres med en enkelt, værktøjsstreng, der blot kræ-35 ver en enkelt tur ned i brønden, hvorved der spares væsentlig klargøringstid. Når opfindelsen anvendes i en ud- 11 DK 176912 B1 løsningsmekanisme til udløsning af en detonering til aktivering af et værktøj, kan det også fordelagtigt undgås, at der eventuelt opstår fejl-modes for elektrisk aktiverede borehulsudstyr og hvad deraf følger af sikkerhedsri-5 sici, idet der udelukkende anvendes hydromekanisk borehulsudstyr til udløsning af detonationer.

I de udførelsesformer, hvor indretningen ifølge opfindelsen anvendes til aktivering af et værktøj, vil aktiverin-10 gerne af værktøjet på strengen, uanset hvilket, fordelagtigt ikke afhænge af den forudgående aktivering af et værktøj, uanset hvilket, i strengen, således at et værktøjs funktionsudygtighed ikke hæmmer driften af de øvrige værktøjer i strengen.

15

Disse og andre fordelagtige træk opnås med udstyr, som er enkelt, pålideligt og relativt billigt.

Kort beskrivelse af tegningen 20

Fig. 1 er en diagrammatisk illustration af en værktøjsstreng i en brønd, ifølge opfindelsen,

Fig. 2 illustrerer en række af aktiverende trykcyklus’er, 25 som påføres en værktøjsstreng;

Fig. 3A-3D illustrerer skematisk den sekventielle drift af fire \?ærktøjer i en streng, ifølge opfindelsen, 30 Fig. 3E illustrerer skematiske en lås-udløsende aktivator ifølge opfindelsen,

Fig. 4 er et tværsnitsbi.Ilede af en hydraulisk programmerbart tændhoved i en «fill sub", ifølge en første udfø-35 relsesform, 12 DK 176912 B1

Fig. 5 er et forstørret billede af område 5 på fig. 4,

Fig. 6A-6E illustrerer diagrammatisk driften af en del af den lås-aktiverende mekanisme vist på fig, 4.

5

Fig. 7 illustrerer skematisk en funktionel sektion af en værktøjsstreng ifølge an anden udførelsesform, og

Fig. 8 er en funktionel illustration af en pilotventil 10 ifølge den på fig. 7 viste udførelsesform.

Fig. 9 viser en tredie udførelsesform, hvor den lås-aktiverende aktivator er udformet til at armere værktøjet .

15

Fig. 9A illustrerer den på fig. 9 viste udførelsesform i armeret tilstand.

Beskrivelse af foretrukne udførelsesformer 20

Der henvises først til fig. 1, hvor et hydraulisk programmerbart tændhoved 10 ifølge opfindelsen er en del af en streng 12 af værktøjer, som kan anbringes på forskellige måder til selektivt at muliggøre, at en flerhed af 25 operationer kan udføres i en brønd 20, såsom isætning af en broprop eller pakning, tryktestning af proppen eller pakningen, og perforering af en eller flere zoner, alt i løbet af én tur ned i brønden. Det. hydraulisk programmerbare hoved 10 er tilpasset til at initiere en handling 30 nede i et borehul, når et forud programmeret antal aktiverende trykcyklus ’ er er blevet modtaget. Som det fremgår af fig* 1/ er borehovedet 10 i stand til at. udløse en perforationspistol 14, en pakningsisætter 16, et værktøj til isætning af en broprop 18, eller et hvilket som helst 35 andet værktøj til udførelse af en funktion nede i et borehul. En flerhed af hydraulisk programmerbare tæridhove- 13 DK 176912 B1 der 10 kan anvendes i en streng 12 af værktøjer., som det vil fremgå, til udløsning af et hvilket som helst ønsket arrangement af værktøjer langs aksen 21 af strengen i en hvilken som helst forud programmeret rækkefølge, 5

Strengen 12 nedsænkes i brønden 20 ved enden af rørføringen 22, som er fyldt med hydraulisk fluidum. Hydrauliske kommunikationslinier 26, som ligeledes er fyldt med fluidum står i hydraulisk forbindelse med hvert tændhoved 10 10 i parallel kommunikation med en eksterne kilde 27 via rørføringen 22, således at tryk påført ved den øverste ende af rørføringen 22 vil blive påført alle tændhoveder 10 i strengen samtidigt. Ved tilvejebringelse af et passende udvalgt antal formålsbestemte hydromekaniske låse i 15 de respektive tændhoveder 10, bliver tændhovederne hver især i stand til at blive udformet således mekanisk, at der udløses et formålsbestemt værktøj eller en dermed forbundne begivenhed efter modtagelse af et forud fastlagt antal aktiveringscyklus’er. Tændhovederne kan ind-20 stilles således, at en række af trykcyklus’er modtaget af strengen 12 gennem rørføringen 22 sekventielt udløser hvert værktøj eller hver begivenhed i en forud fastlagt rækkefølge, uden at være afhængig af i hvilken orden værktøjerne er arrangeret langs strengen, som det vil 25 blive beskrevet nærmere nedenfor,

Som vist på fig. 1 omfatter strengen 12 en række selvstændige funktionelle sektioner Ά, B og C, hvor hver sektion omfatter et tændhoved 10 og et formålsbestemt værk-30 tøj, f.eks. en perforeringspistol 14, et monteringsværktøj til pakninger 16, et værktøj til isætning af bropropper 18, eller andet værktøj, Tændhovederne 10 er hver især forbundne med sit formålsbestemte værktøj med sikkerhedsafstandselementer 28 og forseglede ballistiske 35 overførsler 30. Sektionerne A, B og C er adskilt fra hinanden med "blank subs” 32, Hvert tændhoved 10 udløser sit 14 DK 176912 B1 formålsbestemte værktøj ballistisk ved igangsættelse af en detonation, som overføres til det formålsbestemte værktøj gennem de forseglede ballistiske overførsler 30 og sikkerhedsafstandselementerne 28, De ballistiske over-5 førelser 30 og "blank subs" 32 forsegles indvendigt med henblik på at forhindre fluidum i at strømme mellem tænd-hovederne 10, sikkerhedsafstandselementerne 16 og værktøjerne. På fig. 1 illustreres den relative placering af hver komponent i strengen 12, og afbilder ikke disses di- 10 mensioner i korrekt, målestoksforhold. Strengen 12 kan bestå af et hvilket som helst antal funktionelle sektioner Af B, C, osv., der hver omfatter et tændhoved og et formålsbestemt værktøj som beskrevet ovenfor, som hver er i parallel hydraulisk kommunikation raed rørføringen 22.

15 Hvert formålsbestemt; værktøj kan udformes til at udføre en opgave nede i et borehul, såsom, perforering af brønden, isætning af en pakning eller en broprop, drift af en ventil, bevægelse af en bøsning, eller på anden måde bevirke, at en ønsket begivenhed indtræffer nede i brønden, 20 På fig. 2 vises, hvorledes strengen 12 fra fig. 1 aktiveres fra overfladen af brønden ved en række af aktiverende trykcyklus’er 40, som påføres fluidet inde i rørføringen 22. Hver trykcyklus spænder over mindst 3 eller 4 minut- 25 ter i den foreliggende udformning, og består af en trykstigning 42 fra hydrostatisk tryk PH til aktiveringstryk (Pa, som er tilstrækkeligt højere end det tryk, som kræves til aktivering af hvert tændhoved 10), en trykhvileperiode 44 ved aktiveringstryk PA, samt et trykfald 46) .

30 I den foreliggende udformning, som beskrevet nedenfor, vil trykcyklus'er 40 blive adskilt af en tilstrækkelig tidsperiode til, at trykkene i det indvendige kammer returnerer til hydrostatisk tryk pH.

35 På fig. 3A til 3D illustreres strengen 12 diagrammatisk som en række bestående af fire funktionelle sektioner A, 15 DK 176912 B1 B, C og D, selvom det vil forstås, at strengen kan bestå af flere eller færre selvstændige sektioner, Tændhovedet i hver sektion indeholder en række af formålsbestemte, hydraulisk udløselige, hydromekaniske låse, hvor hver 5 uudløst lås betegnes med "X" i figurerne, 1 sin indledende anbringelse i brønden (fig. 3A) indeholder tændhovedet i sektion A to sådanne låse; sektion B én lås; sektion C fire låse; og sektion D tre låse. Hver trykcyklus 40 inde i rørføringen 22 udløser én lås X fra tændhovedet i hver 10 sektion. Hvis en given sektion ikke har nogen uudløste låse X, vil en efterfølgende trykcyklus 40 foranledige, at tændhovedet i den givne sektion udløser sin formålsbestemte begivenhed eller værktøj, Efter en første trykcyklus 40 (fig. 3B) indeholder sektion A kun én uudløst lås 15 X, sektion B har ikke flere uudløste låse, og sektionerne C og D har tre henholdsvis fire uudløste låse X. Efter en anden trykcyklus 40 er der blevet udløst en yderligere lås X i hver af sektionerne A, C og D, hvorefter sektion A ikke har flere uudløste låse, og sektionerne C og D har 20 to henholdsvis én (fig. 3C) . Idet sektion B ikke havde nogen uudløst lås efter modtagelse af den anden trykcyklus, udløser tændhovedet i sektion B sit formålsbestemte værktøj eller begivenhed som følge af den anden trykcyklus 40, En tredie trykcyklus forårsager, at tændhovedet 25 i sektion A udløses og kun efterlader én uudløst lås X i sektionen C, ingen i B (fig. 3D) , En ikke vist, fjerde cyklus forårsager udløsning af tændhovedet i sektion D, og en femte cyklus forårsager udløsning af tændhovedet i sektion C, 30 I visse foretrukne udførelsesformer er de hydromekaniske låse i form af forskydelige elmenter, og der anvendes en fælles aktivator. Idet der f.eks, henvises til fig. 3E, omfatter et tændhoved eller anden indretning til udføring 35 af funktioner nede i et borehul en hydraulisk aktiveret griber 300, som bevæges aksia.lt til indgreb med en opera- 16 DK 176912 B1 tøranordning 302 ved påføring af et aktiverende tryk,

Mindst ét iåseeiement 304 er anbragt mellem griberen 300 og operatøranordningen 302, således at cyklus’er med påføring og udløsning sekventielt bevæger låseelementer 304 5 til en udløst position, hvorved operatøranordningen 302 blotlægges med henblik på indgreb efter den næste påføring af aktiverende tryk. Som vist anbringes et udvalgt antal låseelementer 304 i række, således at successive trykcyklus’er udløser respektive låseelementer, indtil 10 udløsning af det sidste uudløste Iåseeiement i rækken frigør operatøranordningen 302 med henblik på indgreb.

Efter indgreb bevæges operatøranordningen 302 efterfølgende ved en trykreduktion, hvorved en associeret borehulsfunktion udføres, 15 I særligt foretrukne udførelsesformer er de forskydelige låseelementer c-ringe, som bevæges sekventielt af en fælles aktivator nede i borehullet i form af et hydraulisk stempel og en indretning til Indgreb i ringene, som heri 20 betegnes en palgreb. Denne implementering vil blive beskrevet mere detaljeret i det følgende.

På fig, 4 beskrives, hvorledes det hydraulisk programmerbare tændhoved 10 er anbragt inde i en ’'fill sub” 50, som 25 er fastgjort til resten af strengen af borehulsudstyr ved hjælp af en konnektor 52 for en underjordisk påfyldning ved den øverste ende af en "fill sub”, og en nedre adapter 54 ved den nedre ende af "fill sub’en". Tændhovedet 10 omfatter de indvendige komponenter, som huses i "fill 30 sub’en" 50 og den nedre adapter 54 under niveau A på figuren, Konnektoren 52 for "fill sub’en" har øvre og nedre, gevindforsynede porte 56 henholdsvis 58 for fastgørelse af hydrauliske kommunikationslinier 26 (fig. i) .

For at udforme tændhovedet 10 til. at virke som det øvre 35 tændhoved i strengen, er den øvre, gevindforsynede port 56 typisk tilstoppet og en øvre rørkonnektor (ikke vist) 17 DK 176912 B1 tilvejebringer hydraulisk forbindelse inde i strengen, mellem ringdelen 60 inde i konnektoren for "fill sub'en" 52 og rørføringen 22, medens den nedre, gevindforsynede port 58 tilvejebringer en hydraulisk forbindelse gennem 5 en ekstern kommunikationslinie 26 (fig. 1} til den øvre, gevindforsynede port 56 af det nedre tændhoveds konnektor 52 for "fill sub*en". For at udforme tændhovedet således, at det er det nederste i strengen af en flerhed af tænd-hoveder, tilstoppes den nedre, gevindforsynede port 58, 10 og den øvre, gevindforsynede port 56 tilvejebringer en hydraulisk forbindelse til de øvre tændhoveder og rørføringen 22, I midterste tændhoveder anvendes såvel den øvre som den nedre port 56,58 til kommunikation (fig. 1), 15 Det ringformede element 62 inde i "fill sub*en” 50 er åbent overfor ringen 60 inde i konnektoren 52 for "fill sub5en" og i tændhovedets længde, som er aksialt tilbageholdt i "fill sub’en" ved hjælp af en gevindforsynet stang 64, en kontramøtrik 66, bøsning 67 samt gevindfor-20 synet flange 68, Det øvre hoved 70, stempelføringen 72, oliekammerhuset 74, oliekammerforlængelsen 76, skaftføringen 78, stempelhuset 80, huskonnektoren 82, palhuset.

84, udløserbøsningshuset 86 samt detonatoradapteren 88 er stationære komponenter i tændhovedet 10, hvor alle er 25 successivt forbundne med gevindsamlinger. Inde i stempelføringen 72 er et bevægeligt stempel 90 forbundne til den øverste ende af et langt drivskaft 92, som forløber gennem tændhovedets midte, idet den nedre ende af drivskaftet er forbundne til et bevægeligt, ringindgribende 30 palgreb 94. Drivskaftet 92 understøttes i hele sin længde af styrelejeoverflader 96 i oliekammerforlængelsen 76, styreskaftet 78 og huskonnektoren 82, så den frit kan bevæge sig aksialt med det bevægelige stempel 90, En kompressionsfjeder 98 omkring skaftet 92 inde i oliekammer-35 huset 74 forspænder stemplet 90 og palgrebet 94 i opadgående retning. Sideporte 100 i huskonnektoren 82 og udlø- 18 DK 176912 B1 serbøsningshuset 86 tillader hydraulisk strømning mellem "fill sub'ens" ringelement 62 og oliekamre 102 henholdsvis 104. Fluidum kan også strømme fra kammeret 104 i udløserbøsningshuset 86 til kammeret 106 i palhuset 84 gen-5 nem en åben, indvendig udboring i udløseroperatørsncrd-ningen 108, således at der altid påføres aktiverende tryk, gennem "till sub'ens" ringelement 62, til den nedre ende af skaftet 92, og sammen med kompressionsfjederen 98 tjener den til at forspænde stemplet 90 i opadgående ret-10 ning til en inaktivere! stilling mod en stopskulder 109 på stempelføringen 72. Kompressionskammeret 110, som forløber gennem oliekammerhuset 74 og oliekammerforlængeren 76, fyldes forud gennem en efterfølgende tilstoppet side-port. 116 i styrestemplet 72 med en højt komprimerbar si-15 liciumolie, typisk komprimerbar til ca. 10 volumenprocent. Det midterste kammer 112 fyldes også forud med komprimerbar siliciumolie gennem en efterfølgende tilstoppet sideport 118 i styreskaftet 78, og forbindes hydraulisk til kompressionskammeret 110 gennem strømningshaanmende 20 åbninger 114 i styreskaftet 78. To dyser, dvs. dyser af Lee Visco-fabrikat med en effektiv strømningsmodstand på 243.000 lohms, anvendes som åbninger 114. Envejs-kontrakugleventiler 120 i et flydende stempel 122 anbragt i stempelhuset 80 tillader siliciumolien i kamrene 110 og 25 112 at udvide sig ved højere brøndtemperaturer uden at tillade opadgående strømning fra kammeret 102 til kammeret 112. Fordi det flydende stempel 122 kan bevæge sig frit inde i stempelhuset 80, er trykket i kammeret 112 altid i alt væsentligt lig med trykket i kammeret 102, 30 som er det samme som trykket i ringelementet 62, f.eks. rørføringstryk. Strøitmingshæmmende åbninger 114 tillader langsomt trykket i kompressionskammeret 110 at nærme sig trykket i rørføringen, således at på det tidspunkt, hvor strengen er på plads i bunden af brønden, har kamrene 35 104, 106, 102, 112 og 110 i alt væsentligt hydrostatiske rørføringstryk.

DK 176912 B1 19

En brudskive 124 i det øvre hoved 7 0 forhindrer, at det øvre stempelkammer 126 bringes under tryk, før trykket i ringelementet 62 overstiger et niveau, som er nødvendigt S for at sprænge skiven 124, ideelt set høiere en det maksimalt forventede hydrostatiske tryk (PH på fig, 2), og mindre end aktiveringstrykket PA. Efter påføring af en første aktiveringstrykcyklus 40 (fig. 2), vil brudskiven briste, og trykket i rørføringen påføres toppen af sterap-10 let 90, hvorved stemplet 90, skaftet 92 og palgrebet 94 bevæges nedad mod kompressionsfjederen 98. Trykket i rørføringen der i alt væsentligt er lig med trykket i kammeret 112, skal forøges hurtigt, således at stemplet 90 kan bevæge sig nedad og komprimere siliciumolien i kompressi-15 onskammeret 110. Hvis trykket i rørføringen forøges for .'langsomt, vil strømning hen over åbninger 114 udjævne trykket mellem kamrenen 112 og 110, hvorved siliciumolien i kanoneret 110 bringes op på niveau med trykket i rørføringen, i hvilket tilfælde trykket i rørføringen effek-20 tivt vil blive påført på begge sider af stemplet 90, og der vil ikke opstå nogen aktiverende bevægelse af stemplet og palgrebet 94. Trykket i rørføringen forøges typisk til et niveau PA på ca. 3500 psi over hydrostatisk tryk PH på ca. tredive sekunder, hvorved stemplet 90 og 25 palgrebet 94 bevæges nedad, og holdes på dette niveau i en hviletid på to til tre minutter, inden de udløses. Når trykket i rørføringen udløses og vender tilbage til hydrostatisk niveau PH/ vender stemplet 90 og palgrebet 94 tilbage til deres indledende tilstande ved hjælp af tryk-30 ket. fra den komprimerede siliciumolie i kompressionskammeret 110 og den komprimerede fjeder 98. Mellem successive trykcyklus’er vil kamrene 104, 106, 102, 112 og 110 alle vende tilbage til i alt væsentligt hydrostatisk tryk.

35 20 DK 176912 B1

Der henvises nu til fig, 5, hvor palgrebet 94 har efter-givelige fingre 140 med i alt væsentligt udad vendende knastflader 142 ved deres distale ender. Fastgjort til og bevægende sig sammen med palgrebet 94 er en palgrebsfører 5 144 med en udad vendende læbe omkring sin nedre ende med en øvre overflade 145. Låse 14 6 i form af Oringe 146, fortrinsvis fremstillet af fjedermetal, såsom beryllium-kobber, har hver en lodret rille 148 og en indad vendende, optagelig knastflade 150. C-ringene er anbragt i sin 10 låste position i en lille udboring 152 i knasthuset 84, idet den lille udboring har en mindre diameter end den frie udvendige diameter af C-ringen, hvorved C-ringene er i en radialt komprimeret tilstand. Friktion mellem modsat liggende overflader af C-ringen 146 og udboringen 152 15 fastholder C-ringene i deres låste stilling.

For at udløse den øverste C-ring-lås 146 i en række af låse, flyttes den øverste C-ring-lås 146 til en udløst eller ikke-låst position i. en stor udboring 154 i palhu-20 set 84 med en cyklus med aksial bevægelse af palgrebet 94. Som svar på påføringen af en forhøjet aktiveringstryktilstand i en trykcyklus, som. beskrevet ovenfor, tvinges palgrebet 94 og palgrebsføringen 144 nedad, indtil en lavere overflade 156 af palgrebsføringen 144 kom-25 mer i kontakt med en øvre stopflade 158 i den øverste C-ring-lås 146, og knastflader 142 af eftergiveligt bøjelige fingre 140 snapper udad neden under knastfladen 150 af den øvre C-ring i en optagende, ringgribende bevægelse.

Når trykket i rørføringen udløses og palgrebet 140 bevæ-30 ges opad til sin indledende stilling, udføres der arbejde, efterhånden som den grebne C-ring 146 trækkes opad, mod modstand overfor dens bevægelse, ind i en stor udboring 154. Når først den er inde i det store borehul, vil fjederkraften i den sammenpressede C-ring åbne ringen til 35 en relativt uspændt tilstand, hvorved C-ringen 146 udløses fra palgrebets fingre 140 og c-ringen udløses og un- DK 176912 B1 9 1 derstøttes af den nedre udborings skulder 160 i palbuset 84 .

Yderligere lås-udløsende handlinger, som udføres med den-5 ne udførelsesform vises på diagramform på Fig. 6A-6E. Få fig. 6A er den øverste C-ring-lås 146a blevet udløst som beskrevet ovenfor, Efter påføring af en anden tilstand, hvor der hersker forhøjet tryk, vil læbeoverfladen 145 af palgrebstyringen 144 på eftergivelig måde udvide den ud-10 løste C-ring 146a, efterhånden som palgrebstyringen passerer nedad ind i en lille udboring 152 med palgrebet 94, hvor den nedre overflade 156 af grebstyringen kommer i kontakt med den øvre stopflade 158 af den næste, ikke-udløste C-ring 146b, idet knastflader 142 af fingre 140 15 indgriber med knastfladen 150 af ringen 146b (fig, 6B) .

Når det aktiverende tryk for anden gang reduceres, vil den indgrebne C-ring 146b blive hævet opad ind i en stor udboring 154 ved hjælp af palgrebet 94, og den udløste C-ring 146a hæves fra skulderen 160 af palgrebsstyringen 20 144, hvorved der bliver plads til, at den indgrebne ring 146 kan udløses ind i den store udboring 154 (fig. 6C) .

Denne lås-udløsende proces fortsættes med yderligere trykcyklus’er, indtil alle C-ring-låse 146 er blevet udløst. I en aktuelt foretrukken udformning har aktuatoren 25 og udboringerne sådanne længdedimensioner, at de kan modtage op til fem forud anbragte C-ringe i den lille udboring 152.

Som det også vil fremgå af fig. 4, er der neden under den 30 nederste C-ringlås 146, f.eks. den sidste i rækken, en operatøranordning lOBfor udløselsesbøsningen, som har en skaftsektion 162 forbundne med en udløselsesfcøsning 154 anbragt omkring et nus 166 for en affyringsstift, hvilket hus indeholder en affyringsstift 168. Operatøren 108 35 for udløselsesbøsningen har også en øvre sektion 170 med en indadvendende, indgribelig knastflade 172, som er lig 22 DK 176912 B1 knastfladen 150 i de opdelte C-ringe 146. Efter at alle installerede C-ringe 146 er blevet udløst, tvinger en ef-terfølgende trykcyklus palgrebet 94 nedad til indgreb med operatøranordningen 108 for udløselsesbøsningen (fig.

5 6D). Efter en efterfølgende reduktion af trykket i rørsy stemet vil den indgrebne opera.tøranordning 108 for udlø-selsesbøsningen trækkes opad af palgrebet 94, hvorved ud-løselsesbøsningen 164 hæves (fig, 6E). En O-ring 175 inde i palhuset 84 tilvejebringer en vis friktionsmæssig mod-10 stand overfor den bevægelse, der udføres af operatøranordningen 108 for udløselsesbøsningen,

Indtil udløselsesbøsningen 164 hæves fra sin indledende stilling, tilbageholdes affyringsstiften 168 a'ksialt af 15 fire kugler 174 i huller i huset 166 for affyringsstiften (fig. 4), som er forbundne med en detonatoradapter 88, Kuglerne forløber indad ind i en randrille 176 i affyringsstiften og holder derved affyringsstiften fast mod aksial bevægelse. O-ringe 178 omkring affyringsstiften 20 168 holder det tryk i rørsystemet, som den øvre ende af affyringsstiften udsættes for, væk fra detonatorhulheden 180. Når udløselsesbøsningen trækkes opad, vil den nedad-rettede kraft, som udøves af trykket i rørsystemet på affyringsstiften 168, accelerere affyringsstiften i nedad-25 gående retning, hvorved kuglerne 174 tvinges ud af rillen 176, Affyringsstiften rammer en detonator 182 ved den nedre ende af detonatorhulheden 180, hvorved en længde af detonatorlunten 184 {primalunten) antændes, som til gengæld antænder en udløserladning 186 ved den nedre ende 30 af det hydraulisk programmerbare tændhoved 10.

Selvom den viste udformning er dimensioneret til at indeholde op til fem C-ringlåse, kan det faktiske antal låse i sektionen forøges ved hensigtsmæssige tilpasninger af 35 dimensioner og ved tilføjelse af yderligere C-ringe til palhuset 84, eller ved at tilføje et låseforlængelsesud- 23 DK 176912 B1 styr til bunden af tændhovedet, som indeholder yderligere låse, samt en låse-udløsende aktivator, der blokeres fra at modtage en aktiveringstilstand, hvor der hersker forhøjet tryk, før udløsningsbøsningen 164 hæves.

5

Under henvisning til fig. 7 vil det fremgå, hvorledes der i en anden udføreIsesform for opfindelsen anvendes pilotventiler 200 som låse inde i en funktionel strengsektion 202. En række af tidsforsinkende pilotventiler er i 10 visse tilfælde anbragt umiddelbart ovenover et trykaktiveret tændhoved 204 på et formålsbestemt værktøj 205 som vist. I andre tilfælde er den nederste ventil 200 i rækken udformet til direkte at udløse en affyringstap til aktivering af værktøjet 205.

15

Under henvisning til fig. 8 vil det også fremgå, hvorledes hver pilotventil 200 fungerer som tidsforsinkende lås, som aktiveres, når trykket ved et indløb 206 af den respektive ventil når et aktiveringsniveau, f.oks. PA på 20 fig. 2. Når først den er aktiveret, er ventilen indrettet til, efter en given tidsforsinkelse, at åbne en hydrauliske forbindelse mellem indløbet 206 og udløbet 210 ved at bevæge stemplet 208 til at frilægge en port 212 for indløbstryk .

25

Indtil trykket ved indløbet 206 når et aktiverende tryk, holdes stemplet 208 i en port-blokerende stilling ved forskydningstapper 214. En hulhed 216 ovenover stemplet 208 fyldes med et viskost fluidum og er forbundne med en 30 hulhed 218, som indledningsvis ikke er under tryk, gennem en åbning 220. Ventilen 200 er udformet således, at indløbet 206 kan udsættes for hydrostatisk tryk, f.eks, et trykniveau PM vist på fig, 2, uden forskydningstappen 214. Når først forskydningstappen er blevet overskåret 35 ved påføring af en aktiveringstryktilstand, f.eks. et tryk på niveauet ΡΛ, vil indløbstrykket bevæge stemplet 24 DK 176912 B1 208 opad, og derved tvinge fluidet, i hulheden 216 gennem åbningen 218 med en forud fastlagt hastighed.

Følgelig vil porten 212 blive blotlagt, når en O-ring 5 forsegling 222 på en s tempelstang 224 har bevæget sig en tilstrækkelig vej opad, idet timingen for biotlæggelsen af porten 212 er en funktion af den forud fastlæggelige bevægelseshastighed for stemplet 208. Under den relativt langsomme bevægelse af stemplet 208, som fortrinsvis er 10 udformet til at blotlægge porten 212 ca. b minutter etter påføring af den respektive aktiveringstilstand, hvor der hersker forhøjet tryk, bliver indløbstrykket, f.eks. trykket i rørsystemet, i den foreliggende udførelsesform sænket til et hydrostatisk niveau, som er lavt not til, 15 at successive ventiler forbundne med udløbet 210 ikke øjeblikkeligt aktiveres ved biotlæggelsen af porten 212, men højt nok til at fortsætte med at tvinge stemplet 208 opad. Stemplets 208 bevægelseshastighed under en given trykti.Istand kan justeres ved at ændre størrelsen af åb~ 20 ningen 220 eller viskositeten af fluidet i hulheden 216.

En brudskive kan anvendes i serie med åbning 220 i stedet for forskydningstappe 214. 1 nogle udførelsesformer vil stempelstilken af den nederste låseventil 200 i en række af låseventiler være direkte fastgjort til en udløselses-25 bøsningsoperatør, såsom udløselsesbøsningsoperatøranord-ningen 108 vist på fig. 4, til udløsning af en affyringstap, når den flyttes.

Når den er serieforbundne, som vist på fig. 7, er udløbet 30 210 af hver pilotventil 200 i hydraulisk forbindelse med indløbet 206 af den næstnederste ventil, idet udløbet 210 af den nederste ventil er i forbindelse med tændhovedet 204. i denne udførelsesform bliver trykket i rørsystemet forøget for at aktivere den øverste, ikke udløste pi-35 lotventillås 200 i strengsektionen 202, og, i overensstemmelse med de forud fastlagte, ovenfor beskrevne para- DK 176912 B1 O ti; »j metre for trykcyklus'en, falder det igen til hydrostatisk niveau, inden den aktiverede pilotventil åbner sig, således at på det tidspunkt, hvor den aktiverede ventil åbner sig for at tillade påføring af rørsystemtryk på den næst-5 nederste ventil 200, er rørsystem!rykket faldet til et ikke-aktiverende niveau. Efter den næste påføring af aktiverende tryk, vil den næstnederste, ikke udløste ventil 200 blive aktiveret og så fremdeles, indtil tændhovedet 204 er i hydraulisk forbindelse med rørsystemtrykket. På 10 dette tidspunkt vil en anden påføring af en trykcyklus aktivere tændhovedet og dermed igangsætte detonationen af en udløserladning inde i tændhovedet.

Det gælder for de ovenfor beskrevne udførelsesformer, at 15 detonering af en udiøserladning i tændhovedet (10 og 204 på fig. 1 henholdsvis fig. 7) antænder efterfølgende detonationer gennem, forseglede ballistiske overførsler 30 og sikkerhedsafstandselementer 28, hvorved en detonation inde i et værktøj, som er forbundne med tændhovedet, an-20 tændes med henblik på at udføre en ønsket funktion nede i en brøndboring.

Som beskrevet ovenfor, vil det ligeledes forstås, at de ovenfor beskrevne mekanismer til udløsning af låse kan 25 anvendes til at udføre mange andre opgaver nede i en brøndboring ud over detonering af en udløserladning i et tændhoved. Frigørelsesbøsningsoperatøranordningen 108 i den første udførelsesform kan f.eks. åbne en ventil eller bevæge en funktionel bøsning i stedet for at udløse en 30 affyringsstift.

Hydrauliske liner 26, som vist på fig. 1 og 7, kan fortrinsvis anbringes udvendigt på de funktionelle værktøjer 14, 16, 18 og 212 på strengen. Denne anbringelse er sær-35 ligt fordelagtigt, når værktøjerne omfatter perforeringspistoler 14, for at mindske risikoen for, at linerne bli~ 26 DK 176912 B1 ver beskadiget ved affyringen af pistolernes ladninger og åbner en uønsket', passage mellem aktiveringsfluidet i rørsystemet 22 og brøndringen. Linerne 26 er anbragt ved siden af pistolerne 14, således at detonering af pistolen 5 ikke vil beskadige linerne.

I andre udførelsesformer, f.eks, når rørsystemet 22 vist på fig. 1, erstattes med et kabel, vil tændhovederne bli-ve aktiveret ved, at brøndringen sættes under cyklisk 10 tryk omkring værktøjsstrengen. Hvis brønden ligeledes sættes under tryk af andre grunde, medens værktøjsstrengen befinder sig nede i brøndboringen, f.eks. til afprøvning af broproppen eller strømning, kan der monteres ekstra låse, f.eks. de på fig. 4 viste C-ringe eller de på 15 fig. 7 viste pilotventiler, på hensigtsmæssige sektioner af værktøjsstrengen til udløsning ved afprøvningstrykcyklus * er. Aktivering af værktøj s s t rengen ved afprøvningstrykket eller fremføring fra den ønskede funktionssekvens kan herved nemt undgås.

20

Selvom det, som det beskrives i de foreliggende udførelsesfonner, foretrækkes, at låsene ifølge opfindelsen udløses ved omtrent det. samme niveau for aktiveringstryk PA (Fig, 2), kan der indbygges en række forskellige låse i 25 værktøjsstrengens forskellige sektioner, som vil kunne udløses ved forskellige trykniveauer, hvorved fleksibili-teten af opfindelsen i praksis øges yderligere med hensyn til at udføre forskellige funktionssekvenser i brøndboringen, 30

Der henvises nu til fig. 9, hvor den ovenfor i forbindelse med fig. 6A-6E beskrevne iåseudløselsesmekanisme anvendes til at armere tændhovedet 300 som respons på en række trykcyklus'er, der modtages fra brøndens overflade 35 gennem viklede rørsystemer 22 (fig. 1). i stedet for at udløse en affyringsstift, når den trækkes opad med DK 176912 B1 0*7 £ i palgrebet 94a, vil udløselsesbøsningen 302 udløse en stempelenhed 304, som indeholder en affyringsstift 306 og en længde detonatorlunte 308, Indtil stempelenheden 304 er udløst, holdes den inde i stempelsporet 310 med den 5 nedre ende af detonatorlunten adskilt fra en udløserladning 312 i sikker afstand, G, på ca. 8 inch (20,3 era) med henblik på at forhindre utidig detonering af detonatorlunten 308, hvorved udløserladningen antændes. Med andre ord er værktøjet ikke armeret, før stempelenheden er ud-10 løst. Når stempelenheden 304 er blevet udløst, løsnes den og tvinges nedad under hydraulisk tryk til armering af værktøjet (dvs, detonatorlunten 308 anbringes tæt nok på udløserladningen 312 til at overføre en efterfølgende detonation) , 15

Stempelenheden 304 omfatter et stempel 314, som forløber opad gennem stempelstyret 310 og bærer to O-ringforseglinger 316. En rille 318 ved den distale ende af stemplet 314 og tilsvarende huller i styret 310 tilbage-20 holder fire kugler, såsom de, der på fig. 6Λ-6Ε er vist, hvor de tilbageholder affyringsstiften 168. Ved sin ne~ derste ende er stemplet 314 fastgjort til et øverste rør 320 gennem et øvre tværskot 322. Det øverste rør er forbundne med et nederste rør 324 gennem et detonatorhus 25 326, som tilbageholder detonatorlunten 308 og en detona tor 182a, Affyringsstiften 306 er indrettet til at ramme detonatoren 182a, når udløselsesbøsningen 164a er blevet trukket opad af et udløselsesstempel 328, som er forseglet mod udboringen af det øverste rør 320 af dobbelte 0-30 ringe 330, En hulhed 332 oven over udløselsesstemplet 328 indeholder indledningsvist et viskost fluidum, og er forbundne til en indledningsvis tom hulhed 334 via en åbning 220a. Efterhånden som der påføres hydraulisk tryk på den nederste overflade af udløselsesstemplet 328 gennem et 35 hul 336 i væggen af det øverste rør 320, vil en stift 338 blive forskudt og udløselsesstemplet vil langsomt tvinge 28 DK 176912 B1 det viskose fluidum ud af hulheden 332 gennem åbningen 220a. Som diskuteret ovenfor med hensyn til tidsforsinkelseslåsen ifølge fig. 8, vil hastigheden af den opadgående bevægelse af udløselsesstemplet blive forud fastlagt.

5 ved udvælgelse af fluidets viskositet, åbningens størrelse og aktiveringstrykket. Hvis der ikke ønskes nogen forsinkelse, kan det viskose fluidum udelades fra hulheden 332. Når udiøselsesstemplet har bevæget sig en tilstrækkelig afstand opad, udløses affyringsstiften 306 og ram-10 mer detonatoren 182a, hvorved detonatorlunten 308 antændes.

Bortset fra den øverste del af stemplet 314 er hele stempelenheden 304 anbragt i et forseglet kammer 340 inde i '15 et isolationsafstandseleraent, som indledningsvis isolerer stempelenheden fra hydraulisk trykpåvirkning. Ved sin ne-derste ende er isoleringsafstandselementet 342 forbundne til et nederste tværskot 344, hvorfra et lunterør 346 forløber opad og ind i det nederste rør 324 med henblik 20 på at understøtte udløserladningen 312. Et par O-ring forseglinger 348 tilvejebringer en glidende forsegling mellem lunterøret 346 og det nederste rør 324. Et element 350, der kan knuses, (f.eks. oprullet rør af rustfrit stål) ved den øverste ende af det nederste tværskot 344 25 bidrager til at afbøde slaget fra det nederste rør, når stempelenheden udløses. På fig. 9A vises positionen for stempelenheden, efter det er blevet udløst og tvunget nedad til armering af værktøjet.

30 I drift anvendes der et forud fastlagt antal hydrauliske aktiveringscyklus"er med henblik på sekventiel udløselse af alle låseringene 146. Ved den næstfølgende påføring af tilstrækkeligt tryk, vil palgrebet 94a bevæge sig nedad med henblik på at opnå indgreb med udløselsesbøsningen 35 302. Når trykket er blevet reduceret, trækker palgrebet udløselsesbøsningen opad til udløselse af kuglerne i ril- 29 DK 176912 B1 len 318 og tvinger stempelenheden 304 nedad. Så snart forseglingerne 316 har ryddet den indre udboring af stempelstyret 310, lades kammeret 340 i isolationsafstandselementet 342 op til rørsystem-tryk. På dette tidspunkt 5 har stempelenheden bevæget sig langt nok ned til at armere værktøjet. Hvis stiften 338 er blevet dimensioneret til at blive forskudt af hydrostatiske trykniveauer, vil udløselsesstemplet 328 omgående begynde at bevæge sig opad med henblik på udløseise af affyringsstiften 306 til 10 igangsættelse af værktøjets ballistiske drift. Alternativt kan stiften 338 blive dimensioneret til at forudsætte en efterfølgende påføring af aktiveringstryk for at blive forskudt.

15 Tændhovedet 300 kan være anbragt i serie med andre værktøjer i en streng, som f.eks. værktøjet A på fig. 3Ά, og drives i en forud fastlagt sekvens med de andre værktøjer, som forud fastlagt af antallet af låse, der kan udløses, i hvert værktøj. To tændhoveder i række kan udfor-20 mes med et tilsvarende antal låse og forbindes ballistisk til samme værktøj for tilvej ebringel.se af en redundant affyringsmekanisme til en særligt kritisk operation nede i brøndboringen. Det øverste tændhoved kan udformes til at blive affyret sidst og detonere en automatisk udløse!-25 sesmekanisme, hvormed de brugte værktøjer nedkastes i rottehullet.

Andre udførelsesformer og fordele vil være åbenlyse for fagmanden og ligger inden for omfanget af omstående krav.

Claims (47)

1. Brøndhulsindretning til udførelse af en funktion i en brønd, hvilken indretning har en række mekaniske låse, som forhindrer funktionen i at finde sted, før det. ønskes, kendetegnet ved, at de hydromekaniske låse hver især er i stand til at blive udløst direkte ved en respektiv aktiveringstiistand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, at låsene i indretningen er udformet og indrettet til sekventiel drift, hvorved, en lås i rækken først kan udløses, efter forekomsten af de hydrauliske tryktiistande, som kræves for at udløse en hvilken som helst af de forudgående låse i rækken,

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved at være i form af en selvstændig brøndboringsindretning til styring af, at funktionen finder sted, ved, at indretningen omfatter et hus nede i brøndboringen, og en port i huset i hydraulisk kommunikation med en fjernkilde for hydraulisk tryk via brønden eller en tryktransmitterende struktur, såsom et rør eller en foring i brønden.

3. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver af de hydromekaniske låse omfatter et sæt af et eller flere forskydelige elementer, der er forbundne med en fælles hydraulisk aktivator, hvilken aktivator er udformet og indrettet til at forskyde et eller flere elementer sekventielt,

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at aktivatoren er følsom over for en stigning i det hydrauliske tryk, så den fremføres til indgreb med et af DK 176912 B1 elementerne,, og over for et efterfølgende fald i det hydrauliske tryk, så elementet bevæges fra en låst til en ikke låst position.

5. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at aktivatoren omfatter et hydraulisk stempel.

6. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at aktivatoren er forspændt til en første position af en fjeder, idet den aktiveringstryktilstand bevæger aktivatoren til en anden, aktiveret position.

7. Indretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at fjederen omfatter et komprimerbart fluidum, som er komprimeret i et første kammer ved hjælp af aktivatoren.

8. Indretning ifølge krav 7, kendetegnet ved yderligere at omfatte en åbning til begrænsning af en strømning af det komprimerbare fluidum fra det første kammer til et andet kammer, hvorved den respektive aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet, hydraulisk tryk, kan bringe aktivatoren til at komprimere fluidet i det første kammer,

9. Indretning ifølge krav 8, kendetegnet ved yderligere at omfatte et tredie kammer og et flydestempel anbragt mellem det andet og det tredie kaminer, hvilket flydestempel indeholder en envejsvent.il indrettet til at tillade strømning fra det andet kammer ti1 det tredie kammer.

10. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at elementerne hver især omfatter en ring, og aktivatoren omfatter en ringgriber til at. bringe ringen til at bevæge sig. DK 176912 B1

11. Indretning ifølge krav 10, kendetegnet ved at omfatte et låsehus med en første udboring, hvori ringen er eftergiveligt radialt komprimeret i en låst, ikke udløst tilstand.

12. Indretning ifølge krav 11, kendetegnet ved, at låsehuset omfatter en anden udboring, hvori ringen er bevægelig til en ikke låsende, udiøst position, hvilken anden udboring har en større diameter end den første udboring.

13. Indretning ifølge krav 10, kendetegnet ved, at ringen har en knastflade for at tilvejebringe indgreb med aktivatoren.

14. Indretning ifølge krav 13, kendetegnet ved, at griberen omfatter en finger med en knastflade for at tilvejebringe indgreb med knastfladen på ringen.

15. Indretning ifølge krav 14, kendetegnet ved, at griberen yderligere omfatter en løftefiade til at løfte enhver af de forud udløste ringe i indretningen med henblik på at opnå, at en ring i indgreb udløses fra knastfladen på griberen.

16. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved yderligere at omfatte et låsehus med en mindre udboring og større udboring, en port i hydraulisk kommunikation med en fjernkilde for hydraulisk tryk, hvori de hydromekaniske låse omfatter et set af en eller flere forskydelige c-ringe, som er eftergiveligt og radialt komprimeret til en låsende, ikke udløst tilstand DK 176912 B1 ; i den mindre udboring, idet hver ring har en indgribelig knastflade, en fælles, hydraulisk aktivator med en finger, der har en knastflade for indgreb med knastfladen af ringen og en løfteflade til at lofte enhver forud udløst ring på indretningen for at tillade, at en ring i indgreb udløses fra griberens knastflade, hvor aktivatoren er udformet og indrettet til at bringe c-ringene til at bevæge sig sekventielt som svar på en tilsvarende sekvens af aktiverinqstilstande, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, fra den lille udboring til en ikke låsende, udløst position i den store udboring, samt er; fjeder til forspænding af aktivatoren til en første position, idet aktivatoren er påvirkelig overfor en stigning i det hydrauliske tryk, så den fremføres til en anden position, hvor den kommer i indgreb med ringen, og overfor et fald i det hydrauliske tryk, så den vender tilbage til den første position, så den bevæger ringen, der er i indgreb.

17. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at serien af hydrcmekaniske låse omfatter en eller flere ventiler, hvor hver ventil er indrettet til at kunne åbnes til en udløst, tilstand som svar på en aktiveringstilstand, hvor der hersker det nævnte hydrauliske tryk.

18. Indretning ifølge krav 17, kendetegnet ved, at ventilen har et indløb til optagelse af aktiverende hydrauliske trykcyklus'er og et udløb, som er blokeret i forhold til indløbet, indtil efter, at en respektiv trykaktiveringstilstand har indfundet sig,

19. Indretning ifølge krav 18, kendetegnet ved, at udløbet af ventilen er hydraulisk forbundne til et indløb i et trykaktiveret værktøj. k DK 176912 B1

20. Indretning ifølge krav IS, kendetegnet, ved, at ventilen er indrettet til at forsinke åbningen en forud fastlagt tid efter indtræden af den respektive aktiveringstryktilstand, idet tidsforsinkelsen tillader indløbstrykket til ventilen at blive reduceret, inden ventilen åbnes.

21. Indretning ifølge krav 20, kendetegnet ved, at ventilen omfatter et stempel, som tvinger et fluidum gennem en åbning til afdækning af en port til åbning af ventilen.

22. Indretning ifølge krav 21, kendetegnet ved, at tidsforsinkelsen bestemmes i det mindste delvist af åbningens størrelse.

23. Værktøjsstreng til udførelse af funktioner nede i en brøndboring, kendetegnet ved at omfatte en række funktionelle sektioner anbragt i en fysisk rækkefølge på strengen langs en strengakse, idet mindst en af sektionerne er forsynet med en indretning til brug nede i brøndboringen og omfattende en række hydromekaniske låse, som forhindrer indtræden af en dermed forbundet funktion, hvor hver af de hydromekaniske låse er i stand til at blive udløst direkte af en respektiv aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, hvor låsene i indretningen er udformet og indrettet til sekventiel drift, således at en lås i serien ikke kan udløses, indtil efter, at den hydrauliske tryktilstand, som er en forudsætning for udløsning af enhver forudgående lås i serien, er indtruffet. DK 176912 B1

24. Værktøjsstreng ifølge krav 23, kendeteg n e t ved, at mindst tre af , sektionerne hver er forsynet med en sådan indretning, idet strengen er indrettet og udformet til at aktivere sektionerne i en anden rækkefølge end den fysiske rækkefølge af sektionerne langs aksen.

25. Værktøjsstreng ifølge krav 23, kendetegnet ved, at sektionerne er udformet til at tillade, at aktiveringstryktilstande påføres samtidigt på alle de funktionelle sektioner, som er forsynet med indretningerne,

26. Værktøjsstreng ifølge krav 25, kendetegnet ved, at en første indretning har mindst en færre hydromekanisk lås end en anden indretning, idet de aktiveringstryktilstande for udløsning af låsene i den første og den anden indretning bringes til at korrelere, således at låsepar i den første og den anden indretning udløses på samme tid, hvilket betyder, at alle låse udløses i den første indretning, medens en lås forbliver i indgreb i den anden indretning.

27. Indretning til udførelse af en funktion i en brøndboring, kendetegnet ved at omfatte en aktivator indrettet til at bevæge sig langs en akse som svar på en aktiveringstryktilstand, en operatøranordning, som kan bringes i indgreb med aktivatoren og er indrettet til at udvirke, at funktionen udføres, når den bevæges, samt mindst et låseelement, som kan bringes i indgreb med aktivatoren, og som er anbragt aksialt, i en låsestilling mellem aktivatoren og operatøranordningen, idet aktivatoren er udformet og indrettet til som svar på en første aktiveringstryktilstand at indgribe med og bevæge låseelementet til en ikke-låsende position, og efterfølgende som svar på en anden DK 176912 B1 aktiveringstryktilstand at indgribs med og bevæge operatøranordningen og bevirke, at funktionen udføres.

28. Indretning ifølge krav 27, k e n betegnet ved, at der befinder sig mere end én lås anbragt, i serie mellem aktivatoren og operatøranordningen.

29. Indretning ifølge krav 27, kendetegnet ved, at aktivatorens bevægelse i aksialretningen begrænses af låseelementet,

30. Indretning ifølge krav 29, kendetegnet ved, at låseelementet omfatter en ring, og aktivatoren omfatter en ringgriber til bevægelse af ringen,

31. Indretning ifølge krav 30, kendetegnet ved, at den omfatter et låsehus med en første udboring, hvori ringen komprimeres eftergiveligt og radialt underen låsende, ikke udløst tilstand.

32. Indretning ifølge krav 31, kendetegnet ved, at låsehuset har en anden udboring, hvori ringen er bevægelig til en ikke-låsende, udløst position, idet den anden udboring har en større diameter end den første udboring,

33. Indretning ifølge krav 30, kendetegnet ved, at ringen har en knastflade for tilvejebringelse af indgreb med aktivatoren.

34. Indretning ifølge krav 33, k e n betegnet ved, at griberen omfatter en finger med en knastflade for tilvejebringelse af indgreb med knastfladen på ringen.

35. Indretning Ifølge krav 34, k e n d e t e g net ved, at griberen yderligere omfatter en løfteformation » DK 176912 B1 til løftning af forud udløste ringe for at muliggøre udløsning af en ring i indgreb fra knastfladen af griberen.

36* Fremgangsmåde til udførelse af en sekvens af funktioner nede i en brøndboring, kendetegnet ved at omfatte nedsænkning af en værktøjsstreng, hvilken streng har en funktionel sektion forbundet med hver funktion, idet mindst to af sektionerne hver er forsynet med en indretning med en serie hydromekaniske låse, som forhindrer indtræden af den med sektionen forbundne funktion, hvilke hydromekaniske låse er i stand til at blive udløst direkte af en aktiveringstilstand, hvor der hersker et forhøjet tryk, hvilke låse i hver indretning er udformet og indrettet til sekventiel drift, således at en lås i serien først kan udløses, efter at de hydrauliske tryktilstande, som er en forudsætning for at udløse en hvilken som helst, af de foregående låse i serien, er indtruffet, og påføring af en række af aktiverende hydrauliske tryktilstande på strengen, idet en given aktiveringstryktilstand udløser en formålsbestemt lås i forud fastlagte funktionelle sektioner med ikke-udløste låse, hvor de funktionelle sektioner med indretningerne hver især udfører sin dermed forbundne funktion som svar på en aktiveringstryktilstand, som indtræffer, efter at alle låse i den pågældende sektion er blevet udløst.

37. Fremgangsmåde ifølge krav 36, kendetegnet ved, at mindst en af de funktionelle sektioner perforerer brønden som svar på, at i DK 176912 B1 en aktiveringstryktilstand indtræffer, efter at alle låse i en af sektionerne er blevet udløst.

38. Fremgangsmåde ifølge krav 36, ! kendetegnet ved yderligere at omfatte opretholdelse af den aksiale position af strengen inde i brønden under samtidig påføring af aktiveringstryktilstande på sekvensen med henblik på at anbringe en broprop i en første aksial brøndposition, montere en pakning i en anden aksial brøndposition og efterfølgende perforere brønden mellem den. første og den anden aksiale brøndposition.

39. Fremgangsmåde ifølge krav 36, kendetegnet ved yderligere at omfatte opretholdelse af den aksiale position af strengen i brønden, under samtidige sekventiel udførelse af funktioner, der er forbundet med mindst tre sektioner af strengen, hvilke sektioner omfatter en øverste sektion, en nederste sektion, samt mindst en mellemste sektion, i overensstemmelse med positioner langs en akse for strengen, og udførelse af dermed forbundne funktioner i en rækkefølge, som starter med den funktion, som er forbundet med den mellemste sektion.

40. Fremgangsmåde ifølge krav 39, kendetegnet ved, at mindst tre af sektionerne drives af sekvensen af aktiverende hydrauliske tryktilstande med henblik på at perforere den øverste, den nederste og de{n) mellemste brøndzone, idet den mellemste zone perforeres først.

41. Fremgangsmåde ifølge krav 36, kendetegnet ved yderligere at omfatte påføring af et forhøjet afprøvningstryk på brøndboringen, » DK 176912 B1 hvilket afprøvningstryk udløser en dermed forbundet, lås i hver funktionel sektion med ikke-udløste låse, uden at den pågældende funktionelle sektion bringes til at udføre sin dermed forbundne funktion.

42. Værktøjsstreng til udførelse af en funktion nede i en brøndboring, hvilken streng omfatter et låseværktøj og et ballistisk værktøj, som er forbundet til .låseværktøjet, kendetegnet ved, at låseværktøjet har en serie hydromekaniske låse, som er indrettet til at forhindre armering af det ballistiske værktøj, hvor låsene er i stand til at blive udløst direkte ved en respektiv aktiveringstryktilstand, hvor der hersker et forhøjet hydraulisk tryk, idet låsene er udformet og indrettet til sekventiel drift, således at en lås i serien ikke udløses, indtil efter at, de hydrauliske tryktilstande er indtruffet, som er en forudsætning for, at en hvilken som helst af de forudgående låse i serien udløses, hvor den sidst udløste lås er indrettet til at armere det ballistiske værktøj, når den er udløst.

43. Værktøjsstreng ifølge krav 42, kendetegnet ved, at det ballistiske værktøj er udformet til, når det først er armeret, at forsinke udførelsen af funktionen i en forud fastlagt tid efter indtræden af en efterfølgende, aktiverende, hydraulisk tryktilstand.

44. Værktøjsstreng ifølge krav 43, kendetegnet ved, at den forud fastlagte tid ligger på mellem ca. 1 og 20 minutter.

45. Værktøjsstreng ifølge krav 42, kendetegnet ved, at serien af hydromekaniske låse omfatter et eller flere forskydelige DK 176912 B1 elementer, som er forbundet med en fælles hydraulisk aktivator, idet aktivatoren er udformet og indrettet til at forskyde det ene element eller flere elementer sekventielt.

46. Værktøjsstreng ifølge krav 42, kendetegnet ved, at den sidst udrøsts las er udformet til, efter udløsning, at udsætte det ballistiske værktøj for hydraulisk tryk til efterfølgende modtagelse af aktiverende hydrauliske tryktilstande.

47. Værktøjsstreng ifølge krav 42, kendetegne t ved, at det ballistiske værktøj omfatter et forskydeligt ballistisk element og et ballistisk målelement, hvor den sidst udløste lås er udformet til, efter udløsning, at tillade det forskydelige ballistiske element at blive hydraulisk forskudt i retning mod det ballistiske måleiernent med henblik på at armere det ballistiske værktøj.