NO140146B - Apparat for installasjon av et maaleinstrument i et borehulet l, samt maaleinstrument beregnet for installasjon i apparat - Google Patents

Description

Visse måleinstrumenter som for eksempel trykkmålere,

blir ofte permanent installert i borehull. Slike instrumenter gjør det mulig å måle og registrere forandringer i trykket nede i hullet mens produksjon pågår. Et slikt instrument kan over en elektrisk kabel være koplet til overflateutstyr som tilveiebringer den elektriske kraft som er nødvendig for målingen, og som også fremviser og noen ganger registrerer informasjonene nede fra hullet. Måleinstrumentet og dets kabel er vanligvis festet på utsiden av produksjonsstrengen. Hvis det oppstår feil eller hvis det er ønskelig å utføre justeringer eller vedlikeholdsoperasjoner,

er det derfor nødvendig å fjerne produksjonsstrengen fra hullet eller brønnen for å få opp instrumentet. En slik operasjon er klart tidkrevende og kostbar, spesielt siden den elektriske kabel vanskelig kan brukes på nytt selv om den fremdeles var i god stand før produksjonsstrengen ble tatt opp.

Et formål med oppfinnelsen er å frembringe et nytt

og forbedret måleinstrument samt et apparat for installasjon av dette på en produksjonsstreng på en slik måte at måleinstrumentet kan bringes opp til overflaten og igjen installeres uten at produksjonsstrengen fjernes fra borehullet.

Utstyr og anordninger for installasjon og fjerning av ventiler ved forskjellige nivåer på en produksjonsstreng er velkjent. Disse ventilene, vanlig kalt "gassløfteventiler",

blir brukt til å åpne og lukke tverrgående kanaler mellom ut-

siden og innsiden av produksjonsstrengen, for derved å gjøre det mulig å føre gass inn i strengen ved en ønsket dybde. US-

patent nr. 2 679 903 beskriver en slik installasjon som omfatter en rekke eksentrisk hule dorer som hver er forsynt med en sidefordypning som kan oppta en ventil. Ventilen blir installert

eller fjernet fra sin fordypning ved hjelp av en taljeanordning som senkes ned i borehullet på enden av en fleksibel bæreline og som er anordnet for å sette ventilen inn i fordypningen. Hit-til er imidlertid slike dorer bare blitt konstruert for installasjon av mekanisk utstyr slik som ventiler.

Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse et apparat for installasjon av et måleinstrument i et borehull, omfattende en langstrakt, hul dor hvis ender er anordnet for innkobling i en produksjonsstreng, hvilken dor har et midtparti med større tverrsnitt enn endepartiene, en langstrakt fordypning anordnet inne i og til siden for midtpartiet og innrettet til å kunne oppta måleinstrumentet. Det nye og særegne ved dette apparat består ifølge oppfinnelsen i at et ledende element er festet til doren ved den ene ende av fordypningen ved hjelp av en isolerende hylseanordning, hvilket ledende element har en første kontaktflate innrettet til å samvirke med en kontaktanordning på måleinstrumentet, hvilken isolerende hylseanordning har en annen kontaktflate rundt det ledende element og innrettet til å samvirke med en anordning på måleinstrumentet for å isolere den første kontaktflate fra borehullvæsker, hvilket ledende element er forbundet med en elektrisk kabel festet utvendig på doren. Når måleinstrumentet ikke er i sin fordypning, er de nevnte flater på lederen og isolasjonshylsen neddykket i borehullsfluidene.

Måleinstrumentet beregnet for installasjon i det oven-for angitte apparat, er av den type som omfatter et hus innrettet til å plasseres i den nevnte fordypning, og måleanordninger montert i huset og innrettet til på en utgangsterminal å levere et elektrisk signal som representerer en måling av en parameter nede i borehullet. Ifølge oppfinnelsen består det nye og særegne ved måleinstrumentet i en kontaktanordning som er elektrisk forbundet med utgangsterminalen for samvirke med den første kontaktflate på det ledende element og en isolerende, fleksibel kapsling anordnet rundt kontaktanordningen og innrettet til å ligge an mot den annen kontaktflate samt anordnet for rundt kontaktanordningen og den første kontaktflate å tilveiebringe et lukket kammer som er isolert fra borhullsvæskene.

Utgangsterminalen er hensiktsmessig elektrisk forbundet med en stikkontakt innrettet til å oppta kontaktflaten til dor-lederen når måleinstrumentet er anbragt i fordypningen. Måleinstrumentet omfatter også midler for å isolere den således dan-nede elektriske kontakt fra borehullsfluider, hvilke isolasjons-midler består av den nevnte fleksible kapsling, som kan være en omfletning rundt lederen eller lederelementet. På grunn av flek-sibiliteten eller elastisiteten i omfletningen kan det lukkede kammer deformeres og avta i størrelse når stikkontakten fjernes fra kontaktstøpelet.

Disse og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen

vil bedre fremgå av den følgende beskrivelse og av tegningene, hvor: Fig„ 1 viser et langsgående snitt av en produksjonsstreng med et apparat i henhold til oppfinnelsen, i hvilket er anbragt et måleinstrument; Fig. 2 er et forstørret snitt som i større detalj

viser apparatet på fig. 1;

Fig. 3,4,5 og 6 er tverrsnitt av apparatet tatt langs

linjene 3-3, 4-4, 5-5 og 6-6 på fig. 2;

Fig. 7A og 7B er lengdesnitt gjennom et måleinstrument

i henhold til oppfinnelsen; og

Fig. 8 er et lengdesnitt som mer detaljert viser

den elektriske forbindelsen mellom apparatet og måleinstrumentet.

Det vises nå til figur 1 hvor et apparat omfattende

en dor 11 anordnet til å oppta et måleinstrument 12, er koblet inn i en produksjonsstreng av rør eller lignende ved ønsket dybde, idet to til doren tilstøtende seksjoner 13 og 14 av pro-duks jonsstrengen er vist. Koplingen mellom doren 11 og de tilstøtende elementer er foretatt

ved hjelp av konvensjonelle gjengede kraver 15 og 16. Doren 11 omfatter to endepartier 17 og 18 med hovedsakelig samme tverrsnitt som produksjonsstrengen, og en midtre eksentrisk del 20 med et større indre tverrsnitt forbundet til endepartiene ved hjelp av vegger 21 og 22 med konisk form. Midtpartiet 20 er i sitt indre utformet med en sidefordypning 23, men slik at det like-

vel gjenstår en langsgående kanal gjennom doren med et tverrsnitt som minst er lik produksjonsstrengens tverrsnitt: Ved den nedre ende av sidefordypningen 23, i hvilken måleinstrumentet er anbragt, er det anordnet en kontakt- eller støpselanordning. Støpsel-anordningen strekker seg gjennom dorens vegg og er tilkoplet en kabel 25 festet til utsiden av doren og som strekker seg opp til overflaten langs produksjonsstrengen. Når måleinstrumentet 12

er på plass i fordypningen 23, oppviser støpselanordningen 24 en isolert elektrisk forbindelse mellom måleinstrumentet og kabelen 25, noe som tillater nødvendig krafttilførsel til instrumentet såvel som overføring av informasjon til overflaten.

Doren 11, vist mer detaljert på figur 2 til 6, kan for eksempel være laget av to maskinbearbeidede elementer som er buttsveiset ved 26, idet sidefordypningen 23 er et tiIleggsstykke som ved sine ender er festet til innsiden av midtpartiet 20.

Andre utførelsesformer er selvsagt mulige, for eksempel smidde emner. Sidefordypningen 23 som er svakt skrådd i forhold til produksjonsstrengens akse, omfatter en øvre del 30 med halvsirkel-formet tverrsnitt (figur 4) og en nedre del 31 med rørform som har et langsgående kutt 32 (figur 5). Den øvre del 30 som har en avskrådd åpning 33 for å lette innføringen av måleinstrumentet,

er festet til dorlegemet ved hjelp av skruer 34 (figur 4) som er forseglet med sveising. En ringformet rille 35, som er utskåret i den øvre dels indre flate, gjør det mulig å feste måleinstrumentet i fordypningen på en måte som vil bli beskrevet senere.

Den nedre del 31 av fordypningen 23 (se også figur 8) som har

en flens 36 sveiset mellom midtpartiet 20 og endepartiet 18 av doren, ender nederst i en tverrgående vegg 37 som er gjennom-brutt av en langsgående boring 40 og et skrått hull 41. Like over tverrveggen 37 er det laget en skråttstilt indre bæreflate 42 som har et rustfritt ledende belegg, for eksempel av rhodium, og som er anordnet for å komme i kontakt med den nedre ende av måleinstrumentet som beskrevet mer detaljert nedenunder.

Konsentrisk med boringens 40 akse går en annen boring 43 med en større diameter enn den første gjennom den koniske del 22 av doren. En rektangulær sliss 44 (figur 6) er åpen mot utsiden av doren og kan være skåret ut transversalt i veggen 22. Denne slissen opptar en mutter 45 som hindres i å rotere i forhold til doren ved hjelp av en første flate 46. En gjenget hylse 47 som er skrudd inn i mutteren 45, holder støpsel-anordningen 24 på plass i boringen 43.

Kontakt- eller støpselanordningen 24 har et rør-formet metallisk legeme 50 med en skulder 51 som ligger an mot den nedre side av tverrveggen 37 og en skulder 52 som ligger an mot hvlsen 47. En ledende stav 53 omfattende et hode 54 med en konisk øvre kontaktflate, er forseglet ved hjelp av en glass-

hylse 55 inne i en boring 56 som strekker seg i langsgående retning gjennom legemet 50. Det metall som i en foretrukket ut-førelsesform velges for den ledende staven og legemet 50, bør ha en utvidelseskoeffisient som ligger nærmest mulig utvidelses-koeffisienten til glasset 55.

Glasshylsen 55 har ved sitt øvre endeparti en ringformet kontaktflate 57 som er anbragt jevnt med de ytre flater av legemet 50 og hodet 54. Tettningen 58 forhindrer at det lekker fluider mellom legemet 50 og spindelen. Den ledende staven 53 er ved sin nedre ende tilkoplet en leder 60 i kabelen 25 ved hjelp av en tettningsinnretning 61 av konvensjonell type (figur 2).

Dette arrangement gir kontaktanordningen 24 utmer-ket beskyttelse mot de vanskelige forhold (temperatur, trykk, sjokk, korrosive fluider) som kan finnes i borehull. Denne be-skyttelsen er spesielt verdifull etter som anordningen hele tiden forblir i hullet og bare kan erstattes ved å trekke opp produksjonsstrengen. Til tross for sin tilsynelatende enkelthet har denne kontaktanordningen en dobbel funksjon. Først utgjør den en forseglet gjennomgang gjennom dorveggen. For det andre gjør de separate øvre flater, av hvilke den ene leder og den andre isolerer, det mulig å frembringe en isolert elektrisk forbindelse med måleinstrumentet i et elektrisk ledende medium.

Figurene 7A og 7B viser måleinstrumentet 12 som omfatter, fra topp til bunn, en låseanordning 65, en måleanordning 66 og en elektrisk kontaktanordning 67. Låseanordningen 65 av en konvensjonell type har til oppgave å holde måleinstrumentet

festet i sidefordypningen i doren i samvirkning med rillen 35.

Denne låseanordning er lik de som vanligvis brukes ved installa-

sjon og fjerning av ventiler, som beskrevet i det før nevnte US-patent. Inne i legemet 70 er en sperrehake 72 dreibart festet på

en akseltapp 71 og forspent mot urviseren av en spiralf jaer 73.

En låsestang 74 som holdes i legemet ved hjelp av en splint 75 forhindrer sperrehaken 72 fra å bevege seg nedover utover den posisjon som er vist på figur 7A.

Når måleinstrumentet føres inn i sin fordypning,

blir sperrehaken 72 drevet oppover inntil den er overfor rillen 35

som den kommer i inngrep med. Låsestangen 74 forhindrer sperre-

haken 72 i å bevege seg nedover, og måleinstrumentet holdes der-

ved i fordypningen.

Et tilbakeføringshode 76 er skrudd på den øvre del

av låsestangen 74. For å fjerne instrumentet fra lommen blir et trekkverktøy brukt på hodet 76, og hodet blir trukket oppover slik at det skjærer av splinten 75. Stangen 74 beveger seg så

oppover og frigjør sperrehaken 72. Måleinstrumentet blir da ikke lenger fastholdt i fordypningen 23 og kan bringes opp til overflaten.

Låseanordningen 65 omfatter også ved sin nedre ende

en teleskopisk innretning som gjør det mulig å dempe sjokk som overføres av låseanordningen til måleanordningen under installa-

sjon eller fjerning av instrumentet, og som også holder kontaktanordningen 67 fast mot den koniske bæreflaten 42. Ved den nedre ende av legemet 70 er det et glidende montert rør 80 med en slag-lengde som er begrenset av en splint 81 festet til den øvre del av røret 80, idet splinten kan beveges i diamentralt motstående langsgående riller 82 som er skåret ut i legemet 70. En kompresjons-f jaer 83 som er montert mellom en skulder 84 på røret 80 og den nedre flaten av legemet 70, driver røret 80 nedover i forhold til legemet.

Røret 80 er skrudd på en kopling 85 som danner en

del av måleanordningen 66, i dette eksempelet et manometer eller en trykkmåler. Koplingen 85 strekker seg oppover, gjennom en søyle 86 omgitt av en belg 87 som ender med sin øvre ende i en hette 90

som er forsynt med en fylleplugg 91. Søylen 86 er forsynt med en langsgående kanal 92 fylt med olje på samme måte som det indre av belgen 87. Trykket av oljen i kanalen 92 tilføres en trykk-, føler 93 som er skrudd på den nedre del av koplingen 85. Trykket i fluidene utenfor instrumentet blir overført til belgen 87 gjennom

tverrgående åpninger 94 i røret 80. Koplingen 85 strekker seg nedover med en rørformet bærer 95 anbragt inne i en forseglet hylse 96 som selv er skrudd på koplingen 85.

Et stativ 97 festet på bæreren 95, bærer elektroniske kretser som er skjematisk vist ved hjelp av blokk 100.

De elektroniske kretser er på den ene side tilkoplet en føler 93 ved hjelp av ledere 101, og på den annen side ved hjelp av en leder 102 til den ledende staven 103 i en forseglet bøssing 104 som er skrudd inn i den nedre del av huset 96. Trykkføleren 93 kan for eksempel bestå av en trykkdeformerbar membran på hvilken er festet deformasjonsmålere som er brokoplet og forsynt med likestrøm. Utgangssignalet fra føleren 93 blir tilført de elektroniske kretser 100 som kan omfatte en spenning/frekvens-omformer hvis utgangssignal kan overlagres følerens likespennings-forsyning. Dette arrangementet gjør det mulig å frembringe en måleanordning med en enkelt utgangsterminal.

Kontaktanordningen 67 som også er vist på figur 8, omfatter et bærerør 105 skrudd i den nedre del av huset 96 og er forsynt med sidegående åpninger 106. Den forseglede bøssingen 104 er i et stykke med en kontakt 107 anbragt i røret 105. På

den nedre del av den ledende staven 103 er det skrudd en metall-ring 108 til hvilken der er festet en spiralformet ledningstråd 110 som danner en fjær hvis nedre ende er forbundet med en kontakt-kopp 111. Koppen 111, lederen 110, ringen 108 og en del av den forseglede bøssingen 104 er innkapslet i en elastomer 112. Koppen 111 kan således til en viss grad bevege seg i langsgående retning inne i røret 105. Koplings- eller stikkontaktanordningen 67 omfatter også midler til å isolere den elektriske kontakten mellom koppen 111 og hodet 54 fra borehullsfluider. En isolerende fleksibel strømpe 113 som slutter tett omkring den øvre del av elastomeren 112 har en tykkere nedre del i ett med en metall-bøssing 114. Bøssingen 114 som er montert med stor klaring inne i røret 105, blir i langsgående retning fastholdt av splinter 115 som går gjennom rørets vegg. Den nedre flate av røret 105 har en ledende og rustfri ytre konisk overflate 116 som er anordnet for å ligge an mot den komplementære koniske bæreflaten 42 til fordypningen 23 (figur 8) for å danne en elektrisk kontakt for jord. Et indre kammer 117 leder røret 105 til kontaktanordningen 24.

Man vil legge merke til at i uttrukket stilling (figur 7B), blokkerer koppen 111 den nedre ende av strømpen 113 og etterlater bare et lite rom mellom koppen og den indre flaten a<y >denne strømpen. Det volumet som ligger mellom elastomeren 112 og strømpen 113 kan således fylles med en viskøs isolerende væske, for eksempel flytende silikon, ved nedsekning av måleinstrumentet i produksjonsstrengen. Etter installasjonen av måleinstrumentet i sidefordypningen, og selv om ledende fluider har trengt inn i dette rommet, er kontakthodet 54 og koppen 111 isolert fra røret 105 og fra borehullsfluidene ved hjelp av strømpen 113 hvis indre flate, plassert inne i bøssingen 114, ligger an mot kontaktflaten 57 på isolasjonshylsen 55.

Når det er ønskelig å utføre målinger med et instrument som er permanent installert i en produksjonsbrønn, blir en dor 11, som vist på figur 2, koplet inn i produksjonsstrengen ved den ønskede dybde. Sidefordypningen 23 blir utstyrt med kontaktanordningen 24 koplet til kabelen 25 som festes langs yttersiden av produksjonsstrengen ettersom den senkes ned i borehullet. Måleinstrumentet kan så installeres i sidefordypningen 23. Man legger merke til at de borerester som kan ha samlet seg i sidefordypningen 23 blir fjernet gjennom det skråttstilte hullet 41.

Til installasjonen blir det brukt en konvensjonell løpeanordning, for eksempel av den type som beskrevet i US-patent nr. 2.679.903. Måleinstrumentet 12 blir festet i den stilling som er vist på figurene 7A og 7B, ved den nedre ende av denne anordningen, ved hjelp av en splint 77, og det hele blir senket ned i produksjonsstrengen til dorens nivå ved enden av en fleksibel line. En oppadgående bevegelse fulgt av en nedadgående bevegelse bringer instrumentet henimot sidefordypningen 23. Måleinstrumentet blir så senket ned i fordypningen inntil sperrehaken 72 kommer i inngrep med rillen 35. Når måleinstrumentet er helt innsatt i fordypningen, går kontaktanordningen 24 inn i den nedre del av den fleksible strømpen 113 og det etableres kontakt mellom hodet 54 og koppen 111 på kontaktanordningen 107. Den væske som finnes i strømpen 113 blir drevet oppover og unnslipper ved å passere mellom den øvre del av denne strømpen og elastomeren 112. Strømpen 113 ligger an mot kontaktflaten 57 på glasshylsen 55 og danner, rundt hodet 54 og kontakten 111, et lukket kammer som isolerer denne kontakten fra borehullsfluider. Løpeanordningen for instrumentet blir så frigjort ved kutting av splinten 77, og anordningen blir hevet til overflaten. Instrumentet 12 er så

klart til drift når det forsynes med strøm gjennom kabelen 25.

Hvis det er ønskelig å utføre justeringer, vedlike-

hold eller reparasjoner på måleinstrumentet, kan det fjernes fra fordypningen 23 og bringes til overflaten ved hjelp av en trekke-anordning maken til løpeanordningen, noe som vil være klart for fagfolk på området. Trekkeanordningen senkes ned i produksjonsstrengen ved hjelp av en fleksibel line og hektes på tilbake-føringshodet 76. Ved å trekke linen oppover blir splinten som frigjør sperrehaken 72, kuttet. Instrumentet 12 kan så fjernes fra lommen. Sugevirkningen som inntreffer når støpselanordningen 24 fjernes fra strømpen 113 bevirker en radiell sammentrykning av strømpen, noe som selvsagt er mulig på grunn av dennes elastis-ke beskaffenhet. Det indre volum av strømpen 113 er tilstrekke-lig stort til å tillate kontaktanordningen å forlate strømpen med letthet. Måleinstrumentet kan så bringes opp til overflaten ved hjelp av den fleksible linen for de nødvendige operasjoner, og så igjen installeres som før nevnt.

Måleinstrumentet er således tilgjengelig uten å trekke opp produksjonsstrengen. De elementer som er permanent i brønnen, og spesielt kontaktanordningen 24 og kabelen 25, er meget enkle og motstandsdyktige mot korrosjon. På den annen side er alle be-vegelige eller mer ømfintlige deler anbragt i måleinstrumentet som kan trekkes opp til overflaten med letthet. Installering eller opptrekking av måleinstrumentet blir enkelt utført ved hjelp av konvensjonelt utstyr som stadig brukes ved produksjon av brønner.

Det nettopp beskrevne apparat kan omfatte mange varian-ter, spesielt med hensyn til tekniske konstruksjonsdetaljer og an-vendte materialer. Spesielt kan det instrument som anbringes i doren være noe annet enn en trykkmåler, siden låse- og koplings-anordningene lett kan tilpasses forskjellige typer elektrisk ope-rerte måleinnretninger. Det er således mulig å anvende andre installasjons- og tilbaketrekkingsteknikker, for eksempel anordninger som beveges med pumpefluider gjennom produksjonsstrengen.

Claims (8)

1. Apparat for installasjon av et måleinstrument i et borehull, omfattende en langstrakt, hul dor hvis ender er anordnet for innkobling i en produksjonsstreng, hvilken dor har et midtparti med større tverrsnitt enn endepartiene, en langstrakt fordypning anordnet inne i og til siden for midtpartiet og innrettet til å kunne oppta måleinstrumentet, karakterisert ved at et ledende element (53,54) er festet til doren ved den ene ende av fordypningen ved hjelp av en isolerende hylseanordning (55), hvilket ledende element har en første kontaktflate innrettet til å samvirke med en kontaktanordning (107) på måleinstrumentet, hvilken isolerende hylseanordning har en annen kontaktflate rundt det ledende element og innrettet til å samvirke med en anordning (113) på måleinstrumentet for å isolere den første kontaktflate fra borehullvæsker, hvilket ledende element er forbundet med en elektrisk kabel (25) festet utvendig på doren.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den isolerende hylseanordning omfatter et rørformet legeme (50) montert rundt det ledende element, og et hylseformet element (55) av glass mellom det rørformede legeme og det ledende element.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at den annen kontaktflate på den isolerende hylseanordning har samme radielle dimensjon som den tilstøtende ytre overflate på det rørformede legeme.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at kabelen (25) strekker seg opp til overflaten utvendig langs produksjonsstrengen.

5. Måleinstrument beregnet for installasjon i apparatet ifølge et av kravene 1 til 4 og omfattende et hus (96) innrettet til å plasseres i den nevnte fordypning, og måleanordninger (93, 100) montert i huset og innrettet til på en utgangsterminal å levere et elektrisk signal som representerer en måling av en parameter nede i borehullet, karakterisert ved en kontaktanordning (107) som er elektrisk forbundet med utgangsterminalen for samvirke med den første kontaktflate på det ledende element (53,54) og en isolerende, fleksibel kapsling (113) anordnet rundt kontaktanordningen og innrettet til å ligge an mot den annen kontaktflate samt anordnet for rundt kontaktanordningen (107) og den første kontaktflate å tilveiebringe et lukket kammer som er isolert fra borehul1væskene.

6. Måleinstrument ifølge krav 5, karakterisert ved at den fleksible kapsling (113) er innrettet til å ligge an mot den annen kontaktflate nær en første ende av kapslingen som er festet (114) til huset.

7. Måleinstrument ifølge krav 6, karakterisert ved at en annen ende av kapslingen ligger elastisk an mot en isola-sjonsanordning (112) anordnet rundt kontaktanordningen på slik måte at fluidum i kammeret tillates å unnslippe når kapslingen anbringes på det ledende element i doren.

8. Måleinstrument ifølge krav 6, karakterisert ved at kontaktanordningen i frakoblet stilling er innrettet til å blokkere den nevnte første ende av kapslingen slik at et isola-sjonsfluidum i kammeret holdes avgrenset mellom kapslingen og kontaktanordningen .