NL8600956A

NL8600956A - Zeefpijphanger met messing pakker.

Info

Publication number: NL8600956A
Application number: NL8600956A
Authority: NL
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1986-11-17
Also published as: US4619326A; GB8609410D0; GB2174440B; NO861541L; GB2174440A; CA1250228A; JPS61246218A

Description

s SS? - * - 1 -

K 9083 NET

ZEEFPIJPHANGER MET MESSING PAKKER

De uitvinding heeft betrekking op een in een olieput te gebruiken zeefpijphanger welke voorzien is van een tussen de zeefpijp en een omringende pijpenserie aangebrachte pakker. De . uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op een 5 erosiebestendige zeefpijphanger voor gebruik in putten waarin het tegenhouden van binnendringend zand belangrijk is.

Zeefpijphangers voorzien van pakkers zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 2.328.840; 2.916.092; 3.152.643; 3.342.268 en 3.468.375. Voor zover bij Aanvraagster 10 bekend, waren de vroeger toegepaste pakkermaterialen beperkt tot lood of vervormbare materialen, zoals rubberachtige materialen.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een verbeterde constructie voor een erosiebestendige zeefpijphanger te 15 verschaffen,

De zeefpijphanger volgens de uitvinding is zodanig, dat hij kan worden gemonteerd binnen een deel van een omringende pijpenserie welke een zodanig kleine binnendiameter heeft dat daarin een huls die door de andere delen van een omringende 20 pijpenserie is gevoerd kan worden opgenomen en vastgehouden.

Het bovenelement van de hanger omvat een buis welke (_a) nabij het boveneind ervan op fluïdumdichte wijze verbonden is met een omringende huls die de van messingachtige materialen bekende eigenschappen zoals rekbaarheid, sterkte en 25 corrosiebestendigheid heeft, welke eigenschappen ten minste gelijk zijn aan die van messing dat samengesteld is uit 70% koper en 30% zink, en (b) een taps toelopende buitendiameter heeft die zodanig is dat de huls door de omringende pijpenserie kan worden gevoerd en in het genoemde deel van een 30 pijpenserie met kleine diameter kan worden gestoken en daarin kan worden vastgehouden. Het onderelement van de hanger omvat een buis met een buitendiameter die nagenoeg gelijk is I 9 yS? - 2 - aan die van het bovenelement van de buis en die, nabij het boveneind ervan, op fluïdumdichte wijze verbonden is met de onderzijde van een huls die het onderelement omringt. De huls van het onderelement heeft (a) een zodanige binnendiameter dat 5 deze daardoor nauwsluitend, doch schuifbaar, om de buitendiameter van een deel van het bovenste hangerelement onder de messingachtige huls past, en (b) bevat, nabij het middendeel ervan, meerdere nokken die zich binnenwaarts in sleuven in de buis van het bovenelement uitstrekken. De 10 afmetingen van de sleuven en nokken zijn zodanig, dat zij de vertikale beweging die veroorzaakt wordt door thermische expansie en contractie van de zeefbuis binnen de put waarin deze dient te worden aangebracht, kunnen opvangen. De hanger is voorzien van middelen waarmee hij kan worden bevestigd aan 15 de zeefbuis en een pijpenserie voor het in een put neerlaten van het geheel.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijbehorende tekeningen, waarbij:

Figuur 1 een dwarsdoorsnede toont van de hanger 20 volgens de uitvinding.

Figuur 2, 3 en 4 schematische voorstellingen zijn van verschillende fasen in de afwerking van een put die een zeefpijp bevat welke opgehangen is aan een hanger volgens de onderhavige uitvinding.

25 - Figuur 5 schematisch middelen toont voor het bevestigen van de onderhavige hanger aan een zeefpijp een een inlaatserie.

Zoals in Figuur 1 is getoond, omvat het bovenelement van de hanger een sectie van stijgbuis 1 welke omgeven is door een 30 messingachtige taps toelopende huls 2, en is voorzien van meerdere in axiale richting gelijklopende sleuven 3. Het onderelement van de hanger is een sectie van de stijgbuis met een gelijke buitendiameter welke op fluïdumdichte wijze verbonden is met een omringende huls 5. De huls 5 heeft een 35 zodanige binnendiameter dat deze daardoor nauwsluitend, doch schuifbaar, om de buitendiameter van het onderste deel van het - · w·' ·*' * : - -/ v ^ / 1 - 3 - bovenelement van de hanger past. De ruimte tussen de binnendiameter van de huls 5 en de buitendiameter van het element 1 is bij voorkeur machinaal op een nauwe tolerantie gebracht, waardoor een opening wordt verkregen die niet veel 5 groter is dan de perforaties in de op te hangen zeefbuis.

Een van schroefdraad voorziene hulssectie 7 is op zodanige wijze geschikt gemaakt voor bevestiging aan een hijsonderdeel dat de hanger kan worden opgepikt en op de boorvloer kan worden gehesen. Het onderelement van de hanger 10 is voorzien van middelen, zoals schroefdraad 8, waardoor de hanger geschikt is om te worden verbonden met het boveneind van een zeefbuis.

De messingachtige huls 2 heeft een buitendiameter die op zodanige wijze taps toeloopt dat het onderste deel ervan in 15 een deel van een pijpenserie met een kleine diameter (zoals een verbuizingsserie) kan worden gevoerd. Dat deel wordt zodanig geplaatst dat het zich binnen de put op de diepte bevindt waar de zeefbuis en de hanger dienen te worden aangebracht. De buitendiameter van het bovenste deel van de 20 huls 2 is zodanig dat dit deel te dik om in het deel van de omringende pijpenserie met de kleine binnendiameter te worden gevoerd, zonder dat het te dik is om door de bovenste delen van de omringende pijpenserie te worden gevoerd.

Figuur 2 toont een beginfase van een bij voorkeur 25 toegepaste methode voor het in een put aanbrengen van de onderhavige hanger en zeefbuis. Zoals getoond, is er in de aarde een boorgat 10 geboord tot een diepte nabij, doch boven een reservoirtussenruimte waarin een putverbuizing dient te worden aangebracht. De verbuizingsserie 11 is voorzien van een 50 sectie 12 met een kleinere binnendiameter, een inzetstuk voor cementering, en een cementgeleidingsschoen 14. Een dergelijke verbuizingsserie, of andere pijpenserie, kan gemakkelijk worden samengesteld uit gebruikelijke eenheden. De sectie met kleine diameter 12 is bij voorkeur een sectie van een pijp 35 met een dikkere wand doch met nagenoeg gelijke buitendiameter.

Het inzetstuk voor cementering en de cementgeleidingsschoen V > - 4 - kunnen conventioneel beschikbare onderdelen zijn. Een dergelijke verbuizingsserie kan door cementering of op andere wijze op zijn plaats worden aangebracht met behulp van materialen en methoden die in de praktijk algemeen bekend en .

5 beschikbaar zijn.

Figuur 3 toont een volgende fase waarbij de pijpenserie in het boorgat is gecementeerd en, bij voorkeur, gereinigd is door het doorvoeren van een schraper door het bovenste deel van de verhuizing en de sectie met kleine diameter 12. In 10 het algemeen wordt de boorserie bij voorkeur ingedreven voor het uitboren van het cementeringsinzetstuk en de schoen en voor het verlengen van een boorgatsectie 15 tot in een reservoirtussenruimte 16 waarin de zeefpijp dient te worden aangebracht. Door echter, waar dit gewenst is, een 15 cementtrommel of dergelijke inrichting te gebruiken, kan de put aanvankelijk worden geboord tot een diepte die noodzakelijk is voor het aanbrengen van de zeefbuis beneden de verbuizingsserie.

Figuur 4 toont de eindfase van het in een put aanbrengen 20 van een zeefpijp die opgehangen is aan de onderhavige zeefpijphanger. De messingachtige huls 2 is als een wig vastgeklemd in het deel met de kleine diameter 12 van de omringende pijpenserie 11 en de zeefbuis 18 is opgehangen onder de expansiekoppeling die verschaft wordt door de huls 5 25 van het onderelement van de hanger.

Figuur 5 toont een bij voorkeur toegepaste methode voor het verbinden van de onderhavige zeefpijphanger met een inlaatserie en de zeefpijp voor het aanbrengen van het geheel. Zoals getoond, omvat een inlaatserie 20 een sectie van een 30 boorpijp die gekoppeld onder een boorpijpserie (niet getoond). Het onderste gedeelte van de inlaatserie wordt gevormd door een inlaatbuis 21, bij voorbeeld een boorspil boven op een uit 10 windingen bestaand links schroefdraad, zoals Acme schroefdraad, onderaan de inlaatbuis. Het ondereind van de 35 zeefpijp is verbonden met spoelschoen 22 welke voorzien is van links schroefdraad voor koppeling met het schroefdraad aan de onderzijde van de inlaatserie.

<r 1 - 5 -

Voorbeeld van een proef in olieveld

Meerdere zeefpijphangers volgens de onderhavige uitvinding zijn aangebracht in een olieveld, waarbij de traditionele putafwerkingsuitrusting gevormd wordt door een 30 5 meter lange draadgewikkelde zeefpijp die aan de onderzijde voorzien is van een loden afsluitinrichting voor het afsluiten de ruimte tussen een zeefpijp een een produktieverbuizing. Het bleek dat wanneer de loden afsluitinrichtingen losgespoeld of weggeërodeerd waren, inzetporapen minder doeltreffend werden en 10 centrifugaalpompen volledig buiten werking werden gesteld, waardoor het noodzakelijk werd de draadgewikkelde zeefpijpen en pompen op te hijsen.

Er zijn meerdere verbindingsstukken van het onderhavige type aangebracht en met succes beproefd op druk. De aldus beproefde hangers waren geconstrueerd zoals aangegeven in Figuur 1. In elk afzonderlijk geval was de taps toelopende messing huls 2 gemaakt van messing dat samengesteld was uit 70% koper en 30% zink. De hulzen werden als een wig vastgeklemd in 6 meter lange verbuizingssecties nabij de 20 onderzijde van de serie.

De verbuizingsseries werden ingebracht en gecementeerd zoals aangegeven in de Figuren 2 tot en met 4. De hangers werdén elk verbonden met een 60 meter lange draadgewikkelde zeefpijp. De hangers werden afgesloten (zoals getoond in 25 Figuur 4) door de taps toelopende messing hulzen in de dikwandige pijpsecties te persen met het gewicht van de boorseries (te weten 13.000 kgf). Aangezien de verhuizingen nagenoeg vertikaal waren, bedroeg de vertikale kracht ongeveer 13.000 kgf en de horizontale kracht was ongeveer 45.000 kgf, 30 Het kleinste afsluitoppervlak was ongeveer 32 cm2 en had de vorm van een uit metaal op metaal bestaande 0,5 cm brede afsluitring. Zelfs bij een corrosiesnelheid van 0,05 cm per jaar zal een dergelijke afsluiting ongeveer 10 jaar intact blijven.

t* V

- 6 -

Bij elk van de beproefde hangers, in het gebied vlak boven de sleuven 3, was de ruimte tussen de buitendiameter van het bovenste hangerelement en de huls 5 machinaal op 0,025 ± 0,012 cm gebracht. De openingen door de 5 draadgewikkelde zeefbuizen waren 0,03 cm ± 0,006 cm. Aangezien de ervaring heeft geleerd dat dergelijke draadgewikkelde zeefbuizen doeltreffend zijn voor het buiten de boorgaten houden van zand, mag worden verwacht dat de speling tussen het element 1 en de huls 5 voldoende is om te voorkomen dat het 10 zand tussen die elementen binnendringt.

Geschikte materialen en technieken

In het algemeen kan de onderhavige hanger worden aangebracht in nagenoeg elke metalen pijp welke een sectie in de juiste verhoudingen en met kleinere binnendiameter bevat en 15 een zodanige sterkte heeft dat hij bestand is tegen de vorming van een uit metaal op metaal bestaande afsluiting door toepassing van een benedenwaarts gerichte kracht op een messingachtige huls. Een bij voorkeur toegepaste inrichting omvat een sectie van een dikwandige verhuizing met een 20 binnendiameter die kleiner is dan die van de rest van de verhuizing en wel in die mate dat daarin een taps toelopende huls kan worden opgenomen en vastgehouden, terwijl de huls een zodanige diameter heeft dat hij door de rest van de verhuizing kan worden gevoerd en dat de geringere binnendiameter groot 25 genoeg is om verstopping door cementproppen en dergelijke te voorkomen.

Bij een aanbrengmethode die in het bijzonder de voorkeur geniet, dient een inzetstuk voor cementering, zoals die welke in de handel verkrijgbaar zijn, te worden aangebracht op een 6 30 meter lange schoenkoppeling beneden de dikwandige verbuizingssectie, waardoor de cementeerplug het oppervlak van de dikwandige sectie kan schoonvegen.

De met betrekking tot de huls 2 gebruikte uitdrukking "messingachtig'' dient te worden opgevat als aanduiding voor - 7 - een metaal dat een combinatie van eigenschappen zoals rekbaarheid, sterkte en corrosiebestendigheid heeft, welke ten minste nagenoeg even doeltreffend voor de vorming van een corrosiebestendig uit metaal op metaal bestaande afsluiting is 5 als een messinghuls bestaande uit 70% koper en 30% zink. Bij elk van de op boven beschreven wijze beproefde hangers werd de afsluiting tussen de messingachtige taps toelopende huls 2 en het bovenelement 1 van de hanger tot stand gebracht door de huls op een stuk stalen pijp door middel van ribbelvorming passend te maken. Teneinde ervoor te zorgen dat de huls niet los raakt, werd de van schroefdraad voorziene kraag 7, voor het daarop aansluiten van een hefwerktuig, aangebracht teneinde de huls op zijn plaats te houden.

Claims

1, Zeefpijphanger die op fluïdumdichte wijze als een wig kan •worden vastgeklemd binnen een deel van een pijpenserie welke een zodanig kleine binnendiameter heeft dat daarin een taps toelopende huls kan worden opgenomen en vastgehouden, en welke 5 huls klein genoeg is om door de bovenste delen van de pijpenserie te worden gevoerd, omvattende:· een boven-hangerelement omvattende een buisvormig bovenelement met een boveneinddeel dat op fluïdumdichte wijze verbonden is met een omringende huls welke huls messingacbtige 10 eigenschappen heeft en een buitendiameter heeft welke taps toeloopt van het uiterste boveneind naar het uiterste ondereind, waardoor de huls door genoemde pijpenserie en in, doch niet door, genoemde sectie met kleine binnendiameter kan worden gevoerd; 15 meerdere in axiale richting gelijklopende sleuven welke zich uitstrekken door de wand van het buisvormige bovenelement op een plaats beneden de omringende huls; een onder-hangerelemént omvattende een buisvormig onderelement met een buitendiameter welke nagenoeg· gelijk is 20 aan die van het buisvormige bovenelement en dat, nabij het boveneind ervan, op fluïdumwijze verbonden is met de onderzijde van een omringende huls, welke huls (_a) een i zodanige binnendiameter heeft dat deze daardoor nauwsluitend, doch schuifbaar, om het ondereind van het buisvormige 25 bovenelement past, en (b) bij het middendeel ervan, meerdere nokken heeft die zich binnenwaarts uitstrekken in de sleuven in het buisvormige bovenelement; waarbij de afmetingen van genoemde sleuven in het buisvormige bovenelement en die van de nokken op de huls op 30 het buisvormige onderelement zodanig zijn, dat daardoor de thermisch geïnduceerde expansie en contractie van de zeefbuis in de put waarin het geheel dient te worden aangebracht kan worden opgevangen; en - 9 - middelen voor het bevestigen van de hanger aan de te installeren zeefbuis en een inlaatserie voor het installeren van het geheel.

2. Hanger volgens conclusie 1, waarbij de ruimte tussen de 5 buitendiameter van een nabij de onderzijde gelegen deel van het boven-hangerelement en de binnendiameter van een nabij de bovenzijde gelegen deel van de huls op het onder-hangerelement ten minste even klein is als de openingen door de wand van de in de put aan te brengen zeefpijp.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de inlaatserie een boorserie omvat met een gewicht dat geschikt is voor het als een wig vastklemmen van de taps toelopende huls op het boven-hangerelement in het deel van de pijpenserie met een kleinere binnendiameter.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij genoemd buisvormig onderdeel van het hangerelement verbonden is met de bovenzijde van de zeefpijp en de boorserie verbonden is met de onderzijde van de zeefpijp.

5. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de huls met 20 messingachtige eigenschappen een combinatie van rekkracht en corrosiebestendigheid heeft die ten minste even doeltreffend voor de vorming van een corrosiebestendige uit metaal op metaal bestaande huls is als een messinghuls die samengesteld is uit 70% koper en 30% zink.

6. Werkwijze voor het in een put aanbrengen van een zeefpijp, omvattende: het zodanig samenstellen van een pijpenserie dat deze een sectie bevat welke, binnen de put, zich nabij of boven de diepte zal bevinden waarop de zeefpijp dient te worden 30 opgehangen, en een zodanig kleiner binnendiameter heeft dat deze een taps toelopende huls samengesteld uit messingachtig materiaal kan opnemen en vasthouden, en die door het bovenste I deel van de pijpenserie kan worden gevoerd; het cementeren van de aldus samengestelde pijpenserie in I 35 een put, en het in de vereiste mate uitbreiden van de put tot een zodanige diepte dat de zeefbuis beneden de verbuizingsserie kan worden opgenomen; H - 10 - -V -'·* het in de pijpenserie toevoeren van een zeefpijphanger welke verbonden is met een inlaatserie en de zeefpijp en die de taps toelopende huls van messingachtig materiaal bevat die bevestigd is rond een buisvormig boven-zeefpijphangerelement 5 dat in axiale richting gelijklopende sleuven bevat waarin nokken passen die zich binnenwaarts uitstekken van een huls welke (a) op fluidumdichte wijze verbonden is rond een buisvormig onder-zeefpijphangerelement, en (b) zodanig is opgesteld dat deze nauwsluitend, doch schuifbaar over het 10 buisvormige boven-zeefpijphangerelement past; en het als een wig vastklemmen van de messingachtige huls in de sectie van de pijpenserie met kleinere diameter door de huls te onderwerpen aan een benedenwaarts gerichte kracht.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de ruimte tussen 15 het buisvormige onder-zeefpijphangerelement en het buisvormige boven-zeefpijphangerelement ten minste even klein is als de openingen in de wand van de aan te brengen zeefpijp.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de pijpenserie gecementeerd wordt in een put die vervolgens zodanig wordt 20 uitgebreid dat de zeefpijp beneden de pijpenserie kan worden opgenomen.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de pijpenserie een verbuizingsserie is en waarbij een boorserie gebruikt wordt als de inlaatserie.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de combinatie samengesteld uit de zeefpijphanger en de zeefpijp zodanig wordt ingebracht dat de bovenzijde van de zeefpijp verbonden is met de hanger en de onderzijde van de zeefpijp verbonden is met de boorserie en het gewicht van de boorserie aangebracht 30 wordt op die combinatie, waardoor de messingachtige taps toelopende huls als een wig vastgeklemd wordt in de sectie van de verbuizingsserie met kleinere diameter.