NO180459B - Flerkanals rörstreng - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en rørstreng for bruk ved brønnboring og -produksjon, ifølge kravinnledningen.

Grunnleggende boreoperasjoner i brønner har ikke forandret seg i tidens løp i og med at flere sammenkoplede borerør som danner en borestreng roteres sammen med en borekrone i jordformasjonen. Under boringen er det nødvendig å måle forskjellige boreparametere, slik som boreformasjon, avvik, temperatur, pH o.l. På grunn av at borestrengen roterer, i mange tilfeller flere tusen meter under jordens overflate, har det vært et problem å oppnå informasjon om øyeblikksverdier fra brønnen.

Boreoperasjonen blir mest effektiv når formasjonens egenskaper er kjent for boreoperatøren. For de forskjellige typer formasjoner, slik som fjell, jordsmonn eller fluider og gasser, kan det være ønskelig å forandre overflateoperasjonene for effektivt å håndtere den type formasjon som borekronen for øyeblikket møter. Tradisjonelt blir borekaksen fra formasjonen som skjæres av borekronen, ført opp i ringrommet rundt borestrengen ved hjelp av fluider som pumpes ned gjennom borerøret. Undersøkelse av denne kaks gir imidlertid en upålitelig informasjon om den formasjon som i øyeblikket blir boret ettersom det kan gå lang tid før kaksen når overflaten.

Det er f.eks. fra US 3 419 092 kjent at et borerør med to passasjer i form av indre og ytre konsentriske rør kan anvendes for å pumpe luftholdig borefluid ned i en kanal for å minske det hydrostatiske trykk ved borekronen og derved øke hastigheten av borkaks som transporteres opp til overflaten i den andre rørkanal. På denne måte vil de avkuttede stykker som representerer den type formasjon som det bores i, komme til overflaten hurtigere og boreoperasjonene kan så eventuelt modifiseres tilsvarende. Selv om fluidtransport til de forskjellige konsentriske kanaler i et borerør av Elenburgtypen er relativt ukomplisert, er antallet slike kanaler som kan anvendes i borerørkonstruksjonen, begrenset av praktiske årsaker.

US 2 951 680 beskriver at et ikke konsentrisk borerør med flere kanaler kan anvendes for å øke antallet kanaler. For å få plass til fluidtransport, er imidlertid fluidpassasjens overgang fra kanalen til borerørets ende forenet i konvensjonelle konsentriske, sirkulære passasjer. Dermed oppnås transport av forskjellige fluider til de respektive kanaler ifølge Camp-bore-røret på bekostning av at røret er mer komplisert å fremstille og således mer kostbart.

Fagfolk har således innsett fordelen med å bruke borerør med flere kanaler, men slike rør har av flere grunner ikke fått så stor anvendelse. En ulempe ved å kople slike rør sammen er den måte kanalen i et rør forbindes til kanalen i et annet rør på. Konvensjonelle festeanordninger omfatter "0"-ringer eller vinkelpakninger (US 2 951 680) eller tradisjonelle pakninger (US 3 077 358). På grunn av den type pakning som er brukt og måten slike pakninger er brukt på, kan pakningene motstå et fluiddifferensialtrykk på under 525 kg/cm<2>.

Det foreligger derfor et klart behov for et høytrykks borerør med flere kanaler hvor antall kanaler ikke er begrenset og hvor produksjonen av røret ikke er unødig komplisert eller kostbar.

Dessuten er det et behov for å overvåke boreoperasjonene i brønnen og øyeblikkelig overføre resultatene fra brønnen og kombinere transmisjonsmediet med borerøret på en slik måte at borerørets fluidbærende evne ikke svekkes alvorlig.

Det er derfor foreslått å anvende borerørets sentrumskanal som et kammer hvor det plasseres en elektrisk ledning. Eksempler på slik utførelse er vist i US 2 795 397 og US 3 904 840. Ifølge denne utførelse blir imidlertid ledningens isolasjon utsatt for borefluidet og en eventuell fordyrende skjerming må brukes.

Et annet problem ved bruk av elektriske ledninger i den fluidbærende boring er isolasjonen mellom fluidene og de elektriske forbindelser som kopler rørlengdene sammen. Omsten-delige og uvanlige teknikker er brukt for å omgå dette problem. Problemet økes ytterligere ved at forbindelsen mellom kanalen fra et borerør til et annet blir dårligere i de rørtyper som krever at en del skrues inn i en annen. I US 2 798 358 blir dette behandlet ved å øke kabel lengden slik at den kan vris sammen med røret. I andre tilfeller, f.eks. i US 3 879 097, holdes en vesentlig del av den elektriske ledning i sentrumskanalen, bortsett fra at endene og ledningen er ført gjennom rørets sidevegg til ringformede kontakter på rørendene. Antallet ledninger begrenses naturligvis når en slik teknikk benyttes.

Et eksempel på tidligere anordninger for å kople sammen flere kanaler ved rørendene er vist i US 2 750 569. Her føres den elektriske ledning gjennom den fluidbærende kanal. Dette gjør at ledningen, liksom kontakten, blir utsatt for borefluidets korrosive eller tærende krefter.

Andre hensyn som ved brønnboring bidrar til totalkost-naden angår sammensetningen av boreslammet. Slammet må periodisk justeres med forskjellige materialer og kjemikalier for å forandre tetthet, viskositet og andre egenskaper. Slike forand-ringer kan bare foretas gradvis ettersom slammet sirkulerer fra området rundt borekronen og opp gjennom overflateutstyret. I noen tilfeller, slik som ved fare for utblåsing, må slammets tetthet endres meget raskt. Følgelig kan ikke mange utblåsinger unngås med kjente teknikker. Det foreligger således et behov for en borestrengkonstruksjon som muliggjør øyeblikkelig endring av boreslammets trykk for å beherske utblåsinger og ellers forbedre boringen.

Også etter at boreoperasjonen er fullført, er det et behov for å overvåke parametrene i brønnen under produksjons-fasen, for å kunne lede brønnen. Vanlige produksjonsrør har til nå i høy grad vært innpasset i brønnhullet, men har vært dårlig egnet til å kunne gi passasjer for kabler, gasser eller væsker som fluidet pumper opp. Som en nødløsning har telemetrikabler vært festet til produksjonsrørets ytre med metall- eller plastbånd og ført ned i brønnen til telemetriutstyret. Det er også kjent å benytte hjelperør på utsiden av borerøret for å frembringe kunstig løft nede i brønnen.

Dermed foreligger et behov for et produksjonsrør med flere kanaler gjennom hvilke produksjons fluidet kan pumpes og som også kan romme telemetrikabler og for å overføre løsninger, frostvæske og en mengde andre fluider.

Med rørstrengen ifølge foreliggende oppfinnelse er det mulig å transportere flere høy- og lavtrykksfluider gjennom spesielle borerør med ensartede kanaler og for å overføre elektriske signaler eller energi ned i brønnen til følere for å samle informasjon angående undergrunnsformasjonen. Dette oppnås med rørstrengen ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Oppfinnelsens konstruksjon og drift beskrives under henvisning til tegningen hvor figur 1 generelt viser utstyret øverst og nederst i brønnen, figur 2 viser et sider iss av en del av to sammenkoplede borerør som er delvis overskåret for å vise gjengekoplingen mellom rørene og koplingskragen, figur 3a viser et tverrsnitt 3-3 av flerkanalborerøret på figur 2, figur 3b viser et tverrsnitt av en alternativ utførelse av flerkanal-borerøret og viser sirkulære perifere kanaler plassert perifert omkring den sentrale kanal, figur 3c viser et tverrsnitt av en ytterligere utførelse av et rør som viser et ytre rør, et indre rør som danner en sentrumskanal og flere andre rør som danner kanaler, perifert omkring sentrumskanalen, figur 3d viser et tverrsnitt av en annen utførelse av- borerøret med flere kanaler i en lederkanal i borerøret på figur 3a, figur 4 viser et tverrsnitt 4-4 av koplede flerkanals borerør sett gjennom koplingskragen på figur 2, figur 5 viser et isometrisk riss av rørpakningen og en mellomliggende deri festet elektrisk kontakt, figur 6 viser et tverrsnitt ved forbindelsen mellom de koplede rør med pakningen og den mellomliggende elektriske kontakt, figur 7 viser et tverrsnitt av sammenkoplede rørkanaler med de elektriske ledninger, kop lings stykker og kontakter, figurene 8-10 viser tverrsnitt 8-8, 9-9 og 10-10 på figur 7, figur 11 viser et isometrisk riss av en del av rørendeseksj onene som skal sammenkoples med pakningen, figur 12 viser at frontsideriss av et eksempel på et brønnboretårn som viser svanehalssviveien og borerøret som er opphengt i denne, figur 13 viser et tverrsnitt fra siden av svanehalssvivelen og viser plasseringen av fluid og elektriske kommutatorer på rørdelen sammen med borerørets drivutstyr, figur 14 viser et isometrisk riss av manifolden for fluidfordeling og kommutatorakselen med en del av manifolden skåret vekk i en fjerdedel for å vise akselens innløpsporter i fluidforbindelse med manifoldens ringformede spor, figur 15 viser bunnriss av adapteren på figur 14 og viser hvordan to eller flere, rørkanaler kan forenes med en enkelt kommutatorkanal, figur 16 viser et sidetverrsnitt av fluidkommutatoren og viser forbindelsen mellom manifoldens ringspor og de respektive akslers inn-løpsporter, og forbindelsen gjennom akselens kanaler til rørdelen, figur 17 viser de elektriske sleperinger på rørakselen med de tilsvarende børster for overføring av de elektriske signaler til eller fra borerørets kabler, figur 18 viser et sideplanriss av et overgangs stykke ifølge oppfinnelsen med følerutstyr, figur 19 viser et overgangsstykke i tverrsnitt for å vise en blokkert del av et fluidkanalrør som brukes til å romme følere og telemetriutstyr i brønnen med kryssåpninger rundt den blokkerte kanalrørdel, figur 20 viser symbolsk, komponentene i den ringformede akkumulator for anvendelse av et ønsket trykk på borefluidet i brønnens ringformede område, figur 21 viser et delriss av flerkanals borerøret og en påfestet borekrone som bruker et fluid med høy hastighet i noen kanalrør for å kutte formasjonen og rense borekronen, og viser andre lavtrykksfluider i andre kanalrør for å bære de avskårne biter oppover og rundt det ringformede område, figur 22 viser et annet riss lik figur 21, hvor en gass blir sendt under trykk ned i et kanalrør i borerøret og ventilert i brønnen for å minske det hydrostatiske trykk, figur 23 viser en boreoperasjon som anvender en omvendt sirkulasjons- og kjerneboringsteknikk for væske og gass, figur 24 viser en forenklet et flerkanals borerør som er brukt som et borerør, figur 25 viser et snitt 25-25 av et flerkanals borerør på figur 24, figur 26 viser et snitt 26-26 av bunnen av et borerør på figur 24, figur 27 viser et sideriss med borerøret fjernet fra pumpeseksjonen for flerkanals borerøret, og figur 28 viser et delsnitt av enden av borerøret gjennom følerkammeret.

Figur 1 viser generelt rørstrengen ifølge foreliggende oppfinnelse. Som vist omfatter oppfinnelsen flerkanalborerøret 10 som blir drevet av en svanehalssvivel 12 for flere fluider. Borekronen 14 kan være en av mange varianter som er tilgjengelig for å erodere formasjonen 16 for å bore en brønn.

Forskjellige følere i brønnen, slik som temperatur-følere 18 eller pH-følere 20 kan anvendes i borekronen 14 for å samle data i brønnen og overføre disse til overvåkingsutstyret 22 på overflaten gjennom kanaler i borerøret (ikke vist på figur 1). En elektrisk kraftkilde 23 tilfører kraft til borekronens følere og styrer elektrisk verktøy i brønnen etter behov.

En væskepumpe 24 tilfører høy- eller lavtrykksfluid til en fluidkommutator 26 i svanehalssviveien. Andre liknende pumper kan også anvendes slik at forskjellige fluider ved samme eller forskjellige trykk kan pumpes ned i brønnen for å forbedre boreteknikkene som inntil nå ikke har kunnet oppnås. På liknende måte forsyner en kompressor 28 fluidkommutatoren 26 med en gass f.eks. nitrogen, for fordeling til ønskede kanaler 30 i borerør-et. Når boringen 32 i borerøret blir anvendt som kanal for kaksen fra formasjonen, som bæres av væske eller gass, transporteres kaksbiter av svanehalsslangen 34 til syklonseparatoren 36 som separerer bitene fra det returnerte borefluid. Væskepumpen 38 er også tilkoplet svanehalsslangen 34 for å pumpe fluid fra en kilde (ikke vist) nedover gjennom boringen 32 for å bore, eller alternativt motvirke uønsket fluidstrøm i et slikt kanalrør pga en utblåsing i brønnen. Pumpen 38 kan alternativt brukes for å pumpe sement eller annet pakningsmateriale ned i brønnen for å tette brønnen. En ventil 40 blir automatisk lukket når pumpen 38 aktiveres slik at det pumpede materiale ikke kommer inn i separatoren 36.

Avhengig av ønsket fremgangsmåte ved boring, benyttes en pumpe 42 for å pumpe borefluid ned i brønnens ringrom 44. En ringformet akkumulator 46 sikrer ønsket trykk på ringfluidet i brønnen.

Fra det foregående er det klart at oppfinnelsen muliggjør forskjellige valg og alternativer for å optimere boreoperasjonen basert på de eksisterende forhold. Fra den følgende diskusjon vil det fremgå enda tydeligere at oppfinnelsen vil gi en fordel ved brønnboring som hittil ikke er blitt oppdaget.

Under henvisning nå til figur 2 er det vist en koplet rørseksjon og især et borerør som danner del av borestrengen og især anordningen som borerørets seksjoner blir koplet sammen med. På figur 2 er det vist et borerør hvor flere kanaler 30 ensartet går gjennom borerøret og således jevnt over verktøyforbindelsen 48 fra ett rør 50 til et annet rør 52. Hver slik kanal er rettlinjet, til tross for at de utvidede deler 54 og 56 på borerørene som vist på figur 2, har en noe større diameter for å tilfredsstille styrke- og tetningshensyn.

Borerøret 50 er vist klarere i tverrsnitt av flerkanals borerøret på figur 3a. Det er av den største praktiske viktighet ut fra anvendeligheten å få plass til mange kanaler i borerøret hvorav alle er rettlinjede gjennom røret og kan koples sammen seg i mellom for å tilføre hvilket som helst ønsket antall væsker eller gasser i brønnen idet væskene eller gassene er isolert fra hverandre og derfor kan tilføres med forskjellige trykk og kvanta. For å oppnå dette omfatter oppfinnelsen i sin foretrukne form, et borerør med en ytre sidevegg 58 og en indre konsentrisk sidevegg 60 som danner en sentral kanal 62 som størstedelen av fluidet blir pumpet igjennom, om ønskelig eller om nødvendig. Mellom den indre sidevegg 60 og den ytre sidevegg 58 er de forskjellige langsgående kanaler 30 anbragt i et langsgående rom mellom inner- og ytterveggen, og delt i uavhengige kanaler 30 ved hjelp av radiale delere 64. Hver kanal 30 har således et tverrsnitt som et trapes hvor de buede sider danner de parallelle sider.

Med denne konstruksjon er det meget fordelaktig å fremstille borerør ved ekstrudering av aluminium med stål-forsterkninger eller helt av høykvalitetsstål. Kanaler av andre utforminger enn de som er vist på figur 3a kan naturligvis brukes for å tilfredsstille spesielle behov. For eksempel viser figur 3b en alternativ form av flerkanals borerøret med en ytre og indre sidevegg 66 og 68, idet den indre sidevegg 68 igjen danner en sentrumskanal 62. I denne form er imidlertid en rekke sirkulære kanaler 70 anordnet perifert rundt sentrumskanalen 62, mellom indre 68 og ytre sidevegger 66. Denne rørform kan fortrinnsvis være fremstilt ved at røret stilles på enden og hver kanal bores vertikalt. Figur 3c viser en annen versjon av flerkanalborerøret på figur 3b, bortsett fra at det er fremstilt av et stort rør 72, hvis ytre vegg danner den ytre sidevegg og et mindre rør 74 som danner sentrumskanalen 62. Mellom det store og mindre rør 72 og 74, er det plassert flere enda mindre rør 76 rundt periferien. Hvert rør på figur 3c er sveist til et nærliggende rør ved rørendene. Figur 3d viser en modifisert versjon av røret på figur 3b. I røret med perifere, sirkulære kanaler 70, er det innsatt en sylindrisk flerkanalinnsats 78 som er festet ved f.eks. sveising. Innsatsen 78 omfatter en aksial sentrumskanal 80 med flere perifere kanaler 82 som alle effektivt øker antallet kanaler i røret, men med mindre diameter.

Det foreligger således et rør som er lett å fremstille og som har flere uavhengige kanaler som strekker seg ensartet gjennom hele lengden. Hvorledes kan anvendes på for å optimere borings- eller produksjonsoperasjonen vil bli omtalt senere.

Med henvisning igjen til figur 2, skjøtes flerkanal-borerørene som brukes som borerør, sammen ved hjelp av en gjenget koplingskrage 84. Etter sammenkoplingen vil trykket i hver kanal opprettholdes ved hjelp av en pakning 86 og detaljene omkring denne vil også bli beskrevet nedenfor.

Enden av borerøret 50 koples til enden av borerøret 52 ved hjelp av en differensiell gjengevirkning mellom de ytre gjenger 88 og 90 og de indre koplingskragegjenger 92 og 94. Dessuten har endene på hvert borerør gjenger 88 og 90 med en forskjellig dybde. For eksempel har enden av kanalen 30 vist på figur 2 en stigning på fire gjenger 88 pr. 2,5 cm en gjengehøyde på 1,6) og enden av røret 52 kan ha-fem gjenger 90 pr. 2,5 cm en gjengehøyde på 2). Koplingskragen 84 er gjenget på liknende måte ved at den har grovere gjenger 92 for de motsvarende gjenger på borerørets ende 50, og finere gjenger 94 (fem gjenger pr. 2,5 cm) ved den andre krageende for å gjenges med de respektive finere gjenger i borerøret 52. Det må bemerkes at både de finere gjenger 94 og 90 og de grovere gjenger 92 og 88 på begge koplingskragene 84 og borerørene 50 og 52 har samme diameter på gjengene gjennom de respektive gjengede deler. Imidlertid er den grovere gjenge 88 ved borerørets 50 ende, større enn den finere gjenge 90 ved borerørets 52 ende. Koplingskragen 84 har liknende gjengediametere. De forskjellige gjengediametere gjør det mulig for koplingskragen 84 å skrues løs fra borerøret 50 til borerøret 52 hvor de grovere gjenger 92 på koplingskragen 84 ikke blir gjenget i de finere gjenger 90 i borerørets boring 32. På denne måte kan koplingskragen 84 senkes i borerøret 52 inntil den støter mot stoppflensen 96.

Da endene i de viste borerør omfatter gjenger med forskjellig stigning for å gi en differensiell kopling, er gjengene 88 og 90 begge enten høyre- eller venstregjenget. Fortrinnsvis vil gjengene, når rørene koples bare ved hjelp av koplingskragen 84, være i den retning hvor rotasjonsvirkningen fra boringen vil føre til stramming av koplingen mellom borerør-ene. Typisk er gjengene høyregjenget. Det må bemerkes fra det foregående at andre ender av borerørene 50 og 52 har stigninger og diametere som er motsatt de beskrevne rørender. Med andre ord har hvert rør grove gjenger 88 i en ende og fine gjenger 90 i den andre.

Koplingskragen 84 har også større diameter enn de koplede borerør slik at enhver slitasje på grunn av dreievirknin-gen mot borehullsveggen snarere vil slite på kragen 84 enn på borerørene. For å oppnå dette kan borerørets koplingskrage 84 fjernes fra borerøret 52 ved å etterlate en del 98 rundt koplingskragens ende og innvendig forsenket slik at den ikke forstyrrer rørgjengene 90. Alternativt kan kopl ingskr agens indre gjenger 94 strekkes til enden av kragen. Når koplingskragen 84 er blitt meget slitt, kan den derfor lett fjernes fra borerøret 52 og erstattes. Normalt, og av nedenfor nevnte grunner, blir borerør vanligvis lagret eller skipet med sine respektive koplingskrager 84 helt påskrudd til borerørets ende inntil stoppflensen 96.

Som vist på figur 2 er borerørenes 50 og 52 ender koplet sammen seg imellom før de gjengekoples for å kunne overføre rotasjonsdreiemomentet fra et borerør til det neste. På denne måte blir drivmomentet i borestrengen ikke overført ved hjelp av den gjengede koplingskrage 84. Derfor behøver ikke den gjengede koplingskrage 84 og rørendene konvensjonelle avsmalnende muffer og boltgjengede forbindelser for å overføre drivmomentet, noe som ville krevd kostbart gjengeverktøy.

Figur 4 viser flere drivtapper 100 i respektive drivfordypninger 102 for å sammenkople borerørene. Figur 11 viser borerøret 103 og 105 med elektriske ledninger 110 og viser tydelig drivflensene 100 på borerøret 103 og drivf ordypninger 102 på enden av borerøret 103. Borerørene 103 og 105 er innfelt mellom drivflensene 100 og fordypningene 102.

En flens 104 på borerøret 105 og den motsvarende fordypning 106 på borerøret 103 har en annen størrelse enn de andre drivf lenser 100 og drivf ordypninger 102. Især er flensen 104 en markeringsflens som, sammen med markeringsfordypningen 106, sørger for en måte som et borerør 105 kan forbindes til et annet rør 103 med fastlagt vinkel- eller rotasjonsflukting. Ifølge oppfinnelsen er en vinkelflukting mellom borerørene i en streng vesentlig ettersom det er nødvendig å opprettholde tilpasningen av borerørets kanaler gjennom borestrengen. Dessuten er det enda viktigere å opprettholde en særlig vinkelflukting av borestrengrørene 103 og 105, som en enkel kanal, benevnt elektrokanalen 108, som inneholder elektriske ledninger 110 som kan gi signaler og energi til følere i brønnen og signaler oppover fra følerne eller verktøyene, til overflateutstyret. Uttrykket "signaler" som er brukt her, er også ment å omfatte elektrisk energi fra f.eks. vekselspennings- eller likespen-ningskilder.

Derfor vil det fremgå at det ikke bare er nødvendig å opprettholde tilpasningen mellom de fluidbærende kanaler, men også å opprettholde en særlig tilpasning siden en slik kanal 108 inneholder elektriske ledninger. Det må bemerkes at i de anvendelser hvor det er ønskelig å bruke hver kanal i borerøret for fluider, er det bare nødvendig å ha drivflenser 100 og drivfordypninger 102 for generelt å opprettholde fluktingen, men ikke for spesielle kanaler. Det er også ventet at flere enn en kanal vil ha elektriske ledninger 110.

Som nevnt ovenfor kan denne evne med boreoperasjonen til å motta øyeblikkelige elektriske signaler fra følere 18, 20 i brønnen og som drives•i en lukket sløyfe, fortrinnsvis brukes for å modifisere prosedyrene for å optimere operasjonen. Som bemerket på figur 7-10, inneholder en elektrokanal 108 i borerøret 103 tre elektriske ledninger 110 som er samlet til en bunt 112. Bunten 112 er fortrinnsvis bygget med et solid deksel av f.eks. Teflon- eller Kyner-materiale slik at en friksjons-bevegelse mellom bunten 112 og innerflaten 114 i kanalen 108 under boringen ikke vil føre til elektrisk kortslutning.

Hver elektrisk ledning 110 avsluttes ved rørenden i en kopling 116 med tre terminaler 118 og tilhørende stiftkontakter 120. Hver elektrisk ledning 110 er loddet til en terminal 118 for dens respektive stiftkontakt 120. Koplingen 116 ved hver ende av borerøret kan sementeres eller på annen måte forsegles i den elektrokanalen 108 eller festes på annen passende måte (ikke vist).

For å opprettholde elektrisk kontinuitet og fluidkon-tinuitet mellom de respektive kanaler i et borerør til et annet, benyttes en tetning eller pakning 86 som vist på figur 5. Pakningen 86 er plan og har et tverrsnitt lik den som er vist for borerøret. Især har pakningen 86 på figur 5 et tverrsnitt lik rørutførelsen på figur 3a og er konstruert som en pakningslik-nende stålplateinnsatsen anbragt mellom endene av borerøret. Fra den følgende beskrivelse, vil det ligge innenfor fagmannens område å fremstille pakninger for kanalen for bruk med rørene på figur 3b-3d. Som vist på figur 5 omfatter pakningen 86 en sentrumskanal 122 og perifere kanaler 124 anbragt med jevne mellomrom langs periferien. I en slik kanal, er det festet en elektrisk mellomkontakt 126 som vist på figur 5-7. Mellomkontakten 126 har kontakter 128 i hver ende som stiftkontaktene 120 på koplingene 116 kan settes inn i for å gi elektriske forbindelser av høy kvalitet mellom borerørene. Dessuten er hunnkontaktene 128 og stiftkontaktene 120 forgylt eller belagt med et annet passende materiale for å unngå oksidering fra boringens omgivelser.

Mellomkontakten 126 liksom borerørets koplingene 116 kan sementeres eller på annen måte festes til pakningen 86. Alternativt kan mellomkontakten 126 ha monteringsutstyr slik at kontakten "flyter" i pakningen 86. Denne side vil tillate en viss sideveis bevegelse av mellomkontakten 126 inn i pakningen for å oppta små dimensjonsforskjeller mellom de tilpassede borerør.

Anbringelse av pakningen 86 og mellomkontakten 126 er forskjellig fra vanlige elektriske forbindelser i borerør. Mellomkontakten 126 har en stor praktisk fordel ved at den tillater begge borerørender å forsynes med koplinger 116 av stiftkontakttype. Med dette symmetriske arrangement, vil pakningen 86 ikke ha noen riktig side opp, men kan snarere raskt installeres med hvilken som helst ende av mellomkontakten 126 til enhver rørende. Dessuten blir fremstillingen av borerøret i eksemplet forenklet ettersom bare en kopling 116 av stifttype må installeres i elektrokanalen 108 i hver rørende.

Det er viktig at pakningen 86 omfatter en gummi eller elastomer 130 som omslutter hver perifere kanal 124, inkludert sentrumskanalen 122. I den foretrukne form av pakningen 86, er et spor 132 skåret i hver side av pakningen 86 og omslutter pakningen rundt nærliggende perifere og sentrale kanaler 124 og 122. For å lette fremstillingen av både pakningen 86 og elastomerpakningen 130 er sporet 132 mellom nærliggende kanaler felles slik at elastomerpakningen 130 kan lages i ett enkelt stykke. Når borerørene 103 og 105 koples sammen og koples fast ved hjelp av kragen 84, blir elastomerpakningen klemt fast i dens spor 132 for å danne en tetning av høy kvalitet og sikre trykkuavhengighet mellom de respektive fluider og elektriske ledninger, slik som bemerket på figur 6. Med denne pakningstype, kan trykkforskjeller på opp mot 3 500 kg/cm<2> tåles mellom nærliggende kanaler. Dette pakningsarrangement har en fordel fremfor "0"-ringer eller vinkelpakninger som bare kan motstå dif ferensi al trykk opp mot ca. 525 kg/cm<2>. For oversiktens skyld er de elektriske koplinger 116 utelatt fra elektrokanalene på figur 6.

En ekstra fordel med borerøret ifølge oppfinnelsen kan ses av figur 11 hvor koplingskragen 84 er vist hvilende mot stoppflensen 96 (ikke vist). Koplingskragen 84 har en slik lengde, at når den er helt tilbaketrukket på borerøret 105, er endekanten 134 i det minste i plan med endekantene 136 på flensene slik at disse flenser ikke lett kan brytes eller ødelegges under lagring eller håndtering. På samme måte, og for å redusere skaderisiko, har enden av det tilpassede borerør 103 en kontinuerlig sylindrisk kant 138 med driv- og markeringsfordypninger 102 og 106 på innsiden. På grunn av kantens 138 kontinuitet, vil enden av borerøret 105 bli mindre utsatt for skade. Dette er meget ønskelig ettersom det vil fremgå at hele borerøret kan bli ustabilt hvis flensene 100 og 104 eller fordypningene 102 og 106 blir meget skadet.

Ut fra det foregående fremgår at mange borerør raskt og lett kan sammenkoples i en ønsket vinkelflukting med hver fluidkanal og elektrokanal og samtidig opprettholde dens integritet gjennom hele borestrengen.

På figurene 12 og 13 vises overflateutstyret for boreoperasjonen som anvendes for å sende fluider og elektriske signaler til og fra borestrengen. En løftekonstruksjon 140 som er opphengt i en kabel 142 festet til en ramme 144, holder svanehalssviveien 12 over brønnhodet (ikke vist). Kabelløfte- og utløsningsanordninger (ikke vist) tilveiebringer større justeringer av borestrengen i brønnen og således grovjusteringer av borekronens vekt. Sperrekabler 148 for dreiemomentet hindrer at svanehalssviveien 12 dreies sammen med det øverste borerør 150.

Fine vertikale justeringer av svanehalssvivelen 12 over brønnhodet oppnås med et par pneumatisk/hydrauliske sylindere 152 som bærer røret 154 og seksjoner med spylerør 156 for svanehalssvivelen 12 til løftekonstruksjonen 140. Som det fremgår av figur 13 har hver hydrauliske sylinder 152 et stempel 158 plassert i en delvis fluidfylt sylinder 160 for å opprettholde en ønsket borekronevekt. Hvert stempel 158 omfatter perifere pakninger 162 for å tette hvert slikt stempel 158 mot sylinderens 160 innervegg og holde oljen over stempelet 158 borte fra det atmosfærisk trykk under stempelet 158. Den øvre del av hver hydraulisk sylinder 152 er koplet til en akkumulator (ikke vist) med slanger 164. Det vil fremgå at et høyt gasstrykk i kilden vil føre til en mindre borekronevekt. En stempelstang 166 på hver hydrauliske sylinder 160 er tilkoplet løftekonstruksjonen 140 ved hjelp av styreledd 168. Forskjellige fluider er tilkoplet svanehalssvivelen 12 gjennom høytrykksslangene 170, 172, og 174 på figur 12. Høy-trykksslangen 176 øverst på svanehalssvivelen gjør det mulig å pumpe fluid ned eller ut fra sentrumskanalen i borerøret 150.

I beskrivelsen og tegningen er visse elementer felles for boreoperasjonene. Motoren for borestrengen, boresikringsven-tilen ved brønnhodet etc er utelatt eller bare kort beskrevet ettersom slike elementer ikke bidrar til oppfinnelsen og siden tilstedeværelsen og bruken av disse er godt kjent for fagmannen.

Svanehalssvivelen 12 på figur 13 består hovedsakelig av en rørseksjon 154 som omfatter en røraksel 178 tilkoplet nederst til det øverste borerør 150 med en rørkrage 180, et spylerør 156 og fluidkommutator 182. En adapter 184 virker for å sammenkople fluidkommutatoren 182 og rørakselen 178. Adapteren 184 og rørakselen 178 har fluidkanaler for å sende de ønskede fluider til kanaler i borerøret. Måten de forskjellige fluider blir sendt til de ønskede kanaler i borerøret beskrives nedenfor.

Svanehalssvivelen 12 omfatter videre en elektrisk kommutator 186 for å opprettholde elektrisk forbindelse til hver elektriske ledning 110 mens borestrengen roteres. Rørakselen 178 blir drevet ved hjelp av et drivverk 188 som er festet til rørakselen 178 via en hydraulisk eller elektrisk motor (ikke vist). Motordrivenheten er anordnet i en ramme 190 hvor rørak-selen 178 roterer i lagre 192, 194 og i hvilelagre 195. Passende oljetetninger er også tilveiebrakt for akslene 178.

En forenklet utgave av fluidkommutatoren 182 er vist på figur 14 hvor en kommutatoraksel 196 er dreibar i en fluid-manifold 198 og omfatter høytrykkspakninger som vil bli grundig-ere beskrevet i forbindelse med figur 16. Kommutatorakselen 196 omfatter flere innløpsporter 200 og 202 som samsvarer med forskjellige fluider som eventuelt skal pumpes gjennom de forskjellige borerørkanaler. Eksempelvis er bare to fluidkilder tilkoplet fluidkommutatoren 182. For hver innløpsport 200 og 202, er det en motsvarende fluidkanal 204 og 206 (vist stiplet) i kommutatorakselen 196 idet hver slik passasje har et utløp nederst på kommutatorakselen 196. Kommutatorakselen 196 har også i en sentrumskanal 208 hvor borefluidet eller liknende blir videresendt gjennom den midtre kanal 62 i borerøret 150.

Adapteren 184 danner en tilpasning mellom kommutatorakselen 196 og rørakselen 178. Adapteren 184 er festet mellom kommutatorakselen og rørakselen 178 ved hjelp av en tapp 179 og fordypning 181 og låsemuttere 183. Figur 14 viser i perspektiv den øverste del av adapteren 184 med en sentrumskanal 210 i forbindelse med kommutatorakselens sentrumskanal 208 og to kanaler 212 og 214 i forbindelse med kommutatorakselens kanaler 204 og 206. Figur 15 viser utformingen av bunnen av adapteren 184. I den viste utførelse av rørdelen 154 er det ønskelig å pumpe to forskjellige fluider gjennom forskjellige rørkanaler i borerøret. Derfor omfatter bunnen av adapteren 184 hule områder 216 og 218 rundt respektive kanaler 214 og 212. Med denne konstruksjon er kanal 214 plassert i fluidforbindelse med tre tilsvarende kanaler 224 mens kanalen 212 er plassert i fluidforbindelse f.eks. med fire andre tilsvarende kanaler 222. Den gjenværende kanal 226 i rørakselen 178 er plugget igjen ved hjelp av det tette område 220 på adapteren 184.

Kanalen 204 på kommutatorakselen 196 vil således kunne fordele en type fluid til fire nærliggende rørakselkanaler 222 og således fire tilsvarende kanaler i borerøret. Likeledes kan innløpsporten 202 fordele et annet borefluid til tre nærliggende kanaler i borerøret. Det vil nå fremgå at flere adaptere kan tilveiebringes ved borestedet for å kunne fordele fluider fra et antall fluidkilder til et antall kanaler i borerøret. Dette oppnås ved forskjellige utforminger av det uthulte område innenfor eller områder på undersiden av adapteren 184.

Dessuten vil det fremgå for boreoperatørene at flere enn to fluidkilder med forskjellig trykk kan brukes for å optimere boreoperasjonen. I det tilfelle vil det fremgå av beskrivelsen hvorledes tre eller fire innløpsportkommutatorer kan utvikles på for å fordele et liknende antall forskjellige fluider til borerørets kanaler.

Mer detaljert viser figur 14 og 16 fluidmanifolden 198 med innløpskanaler 230 og 232 tilkoplet på utsiden til respektive fluidkilder og på innsiden av kommutatorakselens innløpsporter 200 og 202 ved hjelp av ringformede spor 234 og 236. Innløpspor-ten 200 er derfor i kontinuerlig forbindelse med fluidet ettersom det dreier rundt inne i sitt respektive ringformede spor 234. Likeledes er innløpsporten 202 i kontinuerlig forbindelse med et annet fluid ved hjelp av sitt ringformede spor 236.

På grunn av at kommutatoren 182 er utsatt for fluid-trykk som bare begrenses av styrken i forbindelsesslangene 170-174 (figur 12), må en spesiell ordning tilveiebringes for å bibeholde en tetning mellom de ringformede spor 234 og 236 og den roterende kommutatoraksel 196. Høytrykkspakningen er tydeligere vist på figur 16 og brukes i fluidkommutatoren 182 i svanehalssvivelen 12 slik at forskjellige høytrykksfluider kan brukes for å underlette boreoperasjonen i brønnen. Ytterflaten på kommutatorakselen 196 er forsynt med et keramisk materiale 240 som gir en varig og solid lagringsflate for akselen 196 i fluidmanifolden 198.

Rundt hvert ringformede spor 234 og 236 forsegler høytrykkspakningsringer 242 fluidmanifolden 198 til det keramiske materiale 240 på kommutatorakselen 196. Lavtrykkspakninger 243 er anbragt på motsatte ender av akselen 196. For å motvirke det høye trykk som utvirkes på den ene side av høytrykkspakningen 242 er et annet høytrykksstyrefluid anvendt på motsatt side av høytrykkspakningen 242. På denne måte blir differensialtrykket på hver side av høytrykkspakningen 242 redusert og sannsyn-ligheten for trykkutblåsninger reduseres. Følgelig er fluidinn-løpsporter for høytrykk tilveiebrakt som vist på figur 16 for tilførsel av et fluid under høyt trykk til den ene side av høytrykkspakningsringen 242 for å utjevne trykket på den andre side av høytrykkspakningsringene 242 som kommer fra høytrykks-borefluider som pumpes ned gjennom kanalene i borerøret. Et antall lavtrykksforseglende fluidutløpsporter 246 er anordnet for å returnere lekkende trykkstyrefluid som utjevner høytrykks-pakningene 242 tilbake til et reservoar (ikke vist).

Uten å gjenta detaljene for høytrykkspakning kan sentrumskanalen 208 i kommutatorakselen 196 forsegles ved hjelp av samme høytrykksteknikk som nevnt ovenfor.

Det vil fremgå at oppfinnelsen ifølge beskrivelsen ovenfor vil gi boreoperatøren mulighet for selektiv innsprøytning av et valgt antall trykkfluider med meget høyt differensialtrykk i et hvilket som helst antall kanaler i borerøret og anvende

fluidene på utstyr i brønnen, f.eks. for å rense eller avkjøle borekroner, lufting av borefluidet eller å hjelpe med kavitasjon eller utgraving av formasjonen eller for å utføre alle opera-sjonene samtidig.

En elektrisk kommutator 186 på figur 17, gir kontinuitet for de elektriske forbindelser mellom de roterende ledninger 110 i borerøret og overvåkingsutstyret 22 på overflaten. Borerørets elektriske ledninger 110 er koplet fra det øverste borerøret 150 gjennom et tilsvarende koplingsstykke (ikke vist) ved bunnen av rørakselen 178. Elektriske ledninger i rørakselen 178 er også tilkoplet ved hjelp av et koplingsstykke 250 i den øverste ende og er endelig tilkoplet et koplingsstykke 252 på figur 17. Som vist eksempelvis er fire elektriske ledninger innført gjennom borerørene 150. Fire tilsvarende koplingsstykker 254, 256, 258 og 260 er festet til en tilkop-lingsblokk 262. Fra tilkoplingsblokken 262 er hver av de fire kanaler tilkoplet en respektiv slepering 264, 266, 268 og 270. Sleperingene er av messing eller annet passende elektrisk ledende materiale og er festet til rørakselen 178 og dreier således med denne aksel.

De elektriske signaler som overføres av de respektive ledninger 110 fra følere i brønnen er således til stede på hver av de respektive roterende sleperinger 264-270. Fire børster 272, 274, 276 og 278 blir holdt sammenpresset mot de respektive sleperinger for å gi en pålitelig elektrisk kontakt. Børstene er stasjonære og er presset mot de respektive sleperinger ved hjelp av børsteholdere 280. Børsteholderne er festet i en blokk 282 som i sin tur er festet til svanehalssviveiens ramme. I blokken 282 er separate kanaler 284 tilkoplet børster 278 for å bære de elektriske signaler til overvåkningsutstyret. Den elektriske kommutator 186 er dekket av et beskyttelsesdeksel (ikke vist) for å unngå at sleperingene kommer i kontakt med brønnens omgivelser.

Et antall elektriske ledninger 110 forløper gjennom borestrengen til utstyr i brønnen. De elektriske signaler fra utstyret i brønnen blir øyeblikkelig tilgjengelig for overvåkingsutstyret 22 på overflaten, for oppfølging.

På figur 18 og 19 er det vist et overgangsstykke 286 som er ideelt tilpasset for å virke i forbindelse med det forbedrede borerør for å utvide dets anvendelighet. Overgangsstykket 286 er en kort del av borerøret med kragekoplinger som beskrevet ovenfor, og med en anordning 288 for følerutstyr. Tre følere er vist, en trykkføler 290, en pH-føler 20 og en temperaturføler 18.

Hver føler drives elektrisk og er således tilkoplet telemetri- eller transduktorutstyr 292 for konvertering av følerens fysiske innganger til elektriske signaler for overføring til overvåkingsutstyret på overflaten. Som vist er telemetriutstyret 292 tilkoplet den elektriske ledningsbunt 112 som strekker seg oppover i borestrengen til sleperingene. Led-ningsbunten 112 er anbragt i elektrokanalen 108.

På grunn av at det kan være utilstrekkelig plass i elektrokanalen 108 for følere og telemetriutstyr, er en del av fluidkanalen 294 blokkert av skillevegger 296 og 298. En kanal 297 forbinder den blokkerte del 303 med elektrokanalen 108 slik at elektriske ledninger 110 kan føres fra elektrokanalen 108 til telemetriutstyret 292 plassert i den blokkerte del 303. En tilgangs- og monteringsplate er montert i en åpning 302 i den blokkerte del 303 i fluidkanalen 294. Monteringsplaten 300 sammen med en pakning 304 er festet med skruer 306 til veggen i overgangsstykket. En vanlig gummipakning 304 er tilstrekkelig ettersom den blokkerte kanal 303 ikke er utsatt for store trykk.

Flere kryssåpninger 308 er dannet i kanaldeleren 310 for å gjøre det mulig for fluid fra den øvre del av kanalen 294 å bli omdirigert gjennom fluidkanalen 312 rundt den blokkerte kanaldel 303 og tilbake til den nedre del av kanalen 294.

For å redusere det hydrostatiske trykk ved borestedet er det vanlig å lufte borefluidet. Følgelig er det f.eks. anordnet overgangsstykker 286 med ytre lufteåpninger 314 for lufting av borefluidet i ringrommet 44 i brønnen og innvendige lufteåpninger 316 for å lufte borefluidet i sentrumskanalen 318. Som det fremgår av figur 19 er kanaler 320 og 322 koplet til hhv sentrumskanalen 318 og borerørets ringrom via åpningene som har gass under trykk, f .eks. nitrogen, for å frembringe indre og ytre lufting. Det vil fremgå at et enkelt overgangsstykke 286 ikke normalt omfatter alle egenskaper som i det viste stykke. Dessuten kan spesielle borerør av ovennevnte type forsynes med en eller flere av de egenskaper som er beskrevet i forbindelse med overgangsstykket 286.

Krager 324 og 326 gir beskyttelse for følerne mot skade enten under lagring eller når de brukes i brønnen. Kragen 324 virker også som en stopper for koplingskragen 84.

Overgangsstykket 286 danner en anordning for montering av f ormas jonsfølere i borestrengen og likevel tillates fluidstrøm i hver fluidkanal. Når overgangsstykket 286 brukes må derfor det samme fluid pumpes inn i kanaler 294 og 312 siden slike kanaler er plassert 1 fluidforbindelse med åpningene 308.

En ringformet akkumulator .46 er vist på figur 20. Dette utstyr muliggjør selektiv mekanisk justering av brønnhullets hydrostatiske trykk for forbedret brønnhullsintegritet og gjør det mulig å utføre kontinuerlig justeringer etter hvert som forskjellige geo-trykk oppstår. Især hindrer dette utstyr at det kan oppstå noe som kan føre til en ødeleggende og kostbar utblåsning i brønnen. Normalt vil overdreven oppbygning av trykk i brønnen motvirkes ved å øke boreslammets tetthet i ringrommet 44 i brønnhullet. I tilfellet hvor trykk bygges opp for raskt, eller hvis boreoperatørene ikke er oppmerksomme på en slik trykkøkning, kan boreslammets tetthet ikke forandres raskt nok til å unngå en utblåsing.

Den ringformede akkumulator 46 løser dette problem ved å gjøre det mulig å forandre den effektive tetthet i boreslammet 327 hurtig ved å anvende trykk på dette i brønnhullets ringrommet 44. Den ringformede akkumulator 46 omfatter et reservoar 328 tilkoplet brønnhullets ringrom 44 gjennom passende tilkopling 330. En dreiende toppdel 331 danner en ringformet pakning rundt borerøret for å danne et lukket system.

Reservoaret 328 omfatter en fleksibel membran 332 som skiller boreslammet 327 fra trykkgassen 334 ovenfor. Det vil fremgå at en økning i gasstrykket på membranen 332 og således på boret og slammet 327, vil den effektive slamtetthet økes. En gasspumpe 336 komprimerer en gass i en forsyningstank 338 med relativt stort volum, slik at trykkgassen 334 i akkumulatorreservoaret 328 raskt kan økes etter behov. En regulator 340 er justerbar og muliggjør regulering av gassen 334 mellom for-syningstanken 338 og akkumulatorreservoaret 328. Ved et tegn på at trykket må justeres, kan således regulatoren 340 åpnes for å øke gasstrykket på boreslammet 327 og således øke dets effektive tetthet.

Ifølge en viktig side ved oppfinnelsen, kan regulatoren 340 automatisk justeres og tilkoples en trykkovervåker 342 på overflaten for automatisk justering av trykket i akkumulatorreservoaret 328 ved øyeblikkelige trykkforandringer avfølt i brønnen av trykkføleren 290. Gjennom det lukkede sløyfesystem kan derfor overhengende fare for utblåsning oppdages tidlig og unngås ved hjelp av oppfinnelsen. Dessuten kan trykkovervåkeren 342 anvendes for å sette i gang driften av pumpen 42 for å holde fluidnivåene i brønnen i ønsket størrelse.

En forbedret boreoperasjon med bruk av et slikt utstyr som beskrevet ovenfor, vil nå bli beskrevet. På figur 21-23 er det vist et forstørret borerør og brønnhull som bruker de forskjellige sider ved oppfinnelsen.

Figur 21 viser en boreoperas jon som bruker en væske 344 slik som borefluid med en første tetthet, pumpet ned i brønnen i en eller flere kanaler 346 for å lette fjerning av forma-sjonskaksbiter 347 fra borekronen 348 ved hjelp av en stråle med stor hastighet. Bitene 347 som svever i boreslammet, føres oppover i brønnhullets ringrom 44 til overflaten. Borefluidet 344 blir også pumpet ned i brønnen i andre kanaler 352. I disse kanaler 352 er borefluidet 344 under betydelig større trykk enn i kanalene 346 og blir rettet mot borekronens borebane 354 for å erodere formasjonen og/eller raskt fjerne bitene 347 ut av borebanen 354. Borefluidet 356 som har en annen tetthet, kan pumpes ned i borerørets sentrumskanaler 358 i store mengder og kan, ved borekronen 348, blandes med trykkgassen 334 idet denne blanding blir tvunget oppover i brønnhullets ringrom 44 sammen med formasjonsbiter 347.

På grunn av dette flerkanals borerør, kan boreoperatø-rer for første gang være i stand til, uavhengig og samtidig, å pumpe borefluid ned i brønnen med et tilstrekkelig trykk for å rense avskjæringer fra borekronen og borebanen, og pumpe et borefluid ved et meget høyt trykk for å erodere formasjonen og samtidig pumpe enda et borefluid i store mengder og lavt trykk ned i brønnen for å tvinge de avskårede biter oppover i brønnhul-lets ringrom.

Boreoperasjonen vist på figur 22 er lik figur 21, men omfatter dessuten en type overgangsstykke 360 hvor trykkgass 362 pumpes gjennom utvendige lufteåpninger 314 i brønnhullets ringrom 44 for å lufte borefluidet av blandet tetthet og derved redusere dets effektive tetthet. Sagt på en annen måte, vil denne lufting redusere det hydrostatiske trykk rundt borekronen 348. Det vil fremgå at borefluidets tetthet mellom luftingen i dette eksempel og trykket som utvirkes på borefluidet av den ringformede akkumulator 46, kan forandres hurtig og innenfor et stort område.

Figur 23 viser en kjerneoperasjon, hvor høytrykks-borefluid 344 anvendes på borekronen 348 gjennom visse kanaler 346 og 353, og via stråler (ikke vist), og sirkuleres andre veien oppover med formasjonsbitene 347 gjennom sentrumskanaler 358 i borerøret. Dessuten vil den motsatte sirkulasjon av borefluidet 344 forbedres ved lufting i form av trykkgass 362 som pumpes ned i fluidkanalen 364 og ut i sentrumskanalen 358 gjennom innvendige lufteåpninger 316. Fluider kan alternativt innsprøytes i den ytre ring i borerøret for passende justeringer av det ytre område.

Det vil også fremgå at utformingen på figur 23 kan modifiseres ved å anvende borekronen 14 på figur 21. I denne utførelse vil bitstørrelsen reduseres for å effektivisere den pneumatiske overføring opp mot overflaten.

Et forbedret boreutstyr og fremgangsmåte er således blitt beskrevet. Det vil fremgå at mange forskjellige sider og egenskaper som er beskrevet ovenfor kan kombineres for ytterligere å forbedre boreoperasjonen. For eksempel kan andre følere enn de som er beskrevet, monteres til borerøret for å avføle ønskede formasjonsdata, som f.eks. trykkfølere som beskrevet, og koples til overflateutstyret for å modifisere boreoperasjonen. Et slikt lukket sløyfesystem eliminerer tiltak av operatørene noe som kan føre til forsinkelser etter mottakelsen av informasjonen, eller ingen tiltak i det hele tatt. Dessuten kan et slikt lukket sløyfesystem muliggjøre kontinuerlige justeringer uansett størrelse, av boreoperasjonen for å optimere systemets effektivitet .

Ved en viktig side av oppfinnelsen, vil de funksjoner: (1) opprettholde den kjemiske og trykkmessige helhet i brønnhul-let, (2) sirkulering av kaks ut av hullet og (3) hjelpe med skjæring eller erodering av formasjonen, kunne isoleres og derfor manipuleres og styres uavhengig av hverandre. Oppfinnelsen kan således bruke flere og separate fluider og kombinasjoner av disse for å utføre de tre funksjoner ovenfor. Denne mulighet står i motsetning til kjent teknikk hvor de tre ovennevnte funksjoner ikke kan isoleres og manipuleres eller styres uavhengig av hverandre.

Et annet hovedformål med oppfinnelsen er anbringelse av et borerør med flere rørkanaler. Anbringelse av et flerkanals borerør medfører flere fordeler slik som nevnt ovenfor i forbindelse med borerørene.

For fagmannen er det naturlig at en godt utviklet timeplan for brønnledelse må foreligge også etter at en brønn har nådd produksjonsstadiet for å sikre at brønnen produserer med maksimal effektivitet. Hele produksjonsledelsen av en brønn har hittil vært begrenset av den mengde informasjon som kan oppsamles fra brønnen for enten å forandre forholdene i brønnen for å forbedre effektiviteten, eller å forandre pumpeoperasjonen ved overflaten i et forsøk på å forbedre den totale effektivitet. Ved transmisjon av flere fluider og elektriske signaler, kan et meget effektivt lukket sløyfebrønnproduksjonssystem også oppnås som er svært likt den ovennevnte brønnboreoperasjon.

Blant de ting som må behandles i et høyt utviklet produksjonssystem er forholdene i brønnen som angår sonetrykk og temperaturer, strømningshastigheter, fluidviskositeter og tetthet, fluid pH-nivåer, etc. Det er fordelaktig å overvåke disse og andre parametere for å styre overflateoperasjonene for f.eks. å kontrollere gasstrykket som blåses ned i brønnen for å minske det hydrostatiske trykk og innsprøytning av oppløsninger eller løsninger i brønnen for å bryte opp oljen eller å justere pH-nivået. Andre oppløsninger kan samtidig pumpes ned i brønnen for ytterligere å påvirke formasjonen slik at mer olje eller liknende utløses. Andre anvendelser kan kreve bruk av innsprøyt-ning av en alkoholoppløsning eller et anti-frostmiddel i brønnen for å hindre for lave temperaturer pga at de lave temperaturer minsker gasstrømmens virkning.

Av ovennevnte fremgår at det er meget ønskelig samtidig å pumpe flere væsker ned i brønnen og overvåke flere parametere i brønnen. Ifølge oppfinnelsen viser figur 24 og 25 et flerkanals produksjonsrør 366 som kan anvendes for å overvinne ulempene som tidligere var knyttet til borerør. De generelle egenskaper i produksjonsrøret 366 og anordningen for tilkopling av borerørene for å danne en streng, er den samme som beskrevet ovenfor i forbindelse med borerør. På grunn av at flere kanaler i produk-sjonsrøret 366 også kan bære høytrykks fluider, vil en tetning eller pakning 86 (figur 27) som kan sammenliknes med pakningen på figur 5, sikre trykkhelheten mellom kanalenden i produksjons-røret 366.

Især viser figur 25 et tverrsnitt av produksjonsrøret 366 med en sentrumskanal 370, flere fluidkanaler 372 og elektrokanaler 374 som inneholder flere telemetriledninger 376. Hver telemetriledning 376 er tilkoplet- elektrokanaler og er ført sammen gjennom mellomkontakten 126 på pakningen 86 til motsvarende telemetriledninger i andre borerørseksjoner i strengen. Det må bemerkes at flerkanals produksjonsrøret 366 på figur 25 er generelt det samme som flerkanals borerøret på figur 3b, bortsett fra at brønnnrørets rørform har noe større tverrsnitt for å passe i brønnhullet. Dessuten er sentrumskanalen 370 noe større for å romme den større mengde produksjonsfluid som pumpes opp.

Med henvisning til figur 24 er det øverste produksjons-rør 366 koplet ved hjelp av en krage 84 til en brønntopphette 378. Et topphettestykke 380 for brønnen har samme tverrsnitt som produksjonsrøret 366 og inkluderer anordninger for en pakning 86 (ikke vist) så vel som markerings- og drivf lenser og fordypninger som nevnt tidligere i forbindelse med figur 11. Topphetten 378 for brønnen omfatter flere kanaler 382 (vist stiplet) som kopler hver kanal 372 og 374 for borerøret til respektive fluid- eller oppløsningsforsyning, og overvåkings- og styrepanelet 394. I den viste utførelse av oppfinnelsen er hver av de syv kanaler 372 i produksjonsrøret 366 tilkoplingsbar gjennom en fluidfordeler 386 til hver fluidkilde 388. Høytrykksslanger, slik som vist ved slangen 384, kopler hver topphettekanal 382 for brønnen til et utløp 390 for fluidfordeleren 386.

Telemetriledninger 376 i elektrokanalen 374 blir koplet gjennom topphettens elektrokanal 392 (vist stiplet) til et overvåkings- og styrepanel 394. Overvåkings- og styrepanelet 394 kan omfatte metere, alarmer, grafiske skjermer eller forsterkere for å føre telemetrisignalene til andre signaler, til f.eks. en rekke solenoidutstyrte ventiler 396 brukt i forbindelse med

fluidmanifolden 397 for fluidfordeleren 386.

På denne måte er det dannet et lukket sløyfesystem hvor overflateutstyret automatisk kan betjenes som svar på forandring i parametrene i brønnen som avføles av følere. Som svar på en indikasjon på øket viskositet i produksjonsfluidet i brønnhullet avfølt av en føler 424 (som vil bli omtalt senere i detalj ) vil f.eks. overvåkings- og styrepanelet 394 bearbeide dette elektriske signal og få en av de solenoiddrevne ventiler 396 til å tilkople en alkoholfluidkilde gjennom fluidfordeleren 386 til ett eller flere fluidkanaler 372 for borerøret slik at produksjonsf luidets viskositet forandres. Ettersom viskositetsføleren overfører øyeblikksviskositeten for .produksjonsf luidet i brønnen til overvåkings- og styrepanelet 394, kan en eller flere solenoidbetjente ventiler 396 opereres eller utløses for å øke fluidmengden ved å dirigere slikt fluid til andre fluidkanaler 372 eller minske fluidmengden som pumpes ned i brønnen ved å minske antallet fluidkanaler 372 som slike løsninger pumpes igj ennom.

Med magnetventilene 396 og manifoldarrangementet kan spesielle utforminger utvikles.

Et manuelt trykknappanel 400 finnes også for manuell betjening av magnetventilene 396 slik at ett av fluidene kan pumpes gjennom en eller flere kanaler 372 i borerøret.

Brønnens topphette 378 omfatter også en sentrumskanal (ikke vist) hvor en pumpeaksel 402 strekker seg ned i brønnen for å pumpe produksjonsfluidet mot overflaten.

Den nederste del av borerøret omfatter et bor er ør stykke 404 som gir et utløp for hver fluidkanal 372 lik som de elektriske telemetrifølere. Rørstykket 404 er gjenget til et spesielt flerkanals borerør 406 med et konvensjonelt stempel for å heve produksjonfluidet til overflaten.

Figur 26 og 27 viser de forskjellige trekk av rørstykke 404. Sett nedenfra omfatter rørstykket 404 (figur 26) en filterduk 408 som dekker sentrumskanalen 370 med passende finhet for å hindre sandpartikler o.l. fra å komme inn i pumpedelen 406. Filterduken 408 er laget av rustfritt stål eller annet passende materiale som motstår korrosjon og omfatter hull rundt den perifere kant i flukt med fluidkanalene 372 slik at fluidet kan sprøytes ut av bunnen av borerøret 404 uhindret av filterduken

408. Filterduken 408 holdes i borerørstykket 404 ved at det er klemt mellom en skulder 410 på kragen 412 og kanalens ende 414. Enden 414 på kanalen for rørstykket 404 omfatter flere fluidkanaler 372, en sentrumskanal 370 og en elektrokanal 374, alle etter hverandre, gjennom flerkanalpumpedelen 406 med tilsvarende kanaler i flerkanals produksjonsrøret 366. Dessuten omfatter rørstykket 404 driv- og markeringsflenser som passer til hhv driv- og markeringsfordypninger i flerkanalpumpedelen 406. Som bemerket ovenfor vil pakningen 86 sikre trykkintegritet mellom de motsvarende kanaler for rørstykket 404 og flerkanalpumpedelen 406.

Som nevnt vil fluidkanalen åpne i bunnen av brønnen gjennom dyseåpninger 416. Som det vil fremgå av tegningen, kan det lages dyseåpninger av forskjellige diametere for forskjellige behov.

Figur 27 viser telemetriledninger 376 i rørstykket 404 og i flerkanalpumpedelen 406. Elektriske koplingsstykker 418 i kanalen vil forsegle mellomkontakten 126 og rørkoplingsstykket 420 vil gi kontinuitet for telemetriledningene 376 til følerkam-meret 422. Følerkammeret 422 i rørstykket 404 er vist i detalj på figur 28. På figur 26 er flere følere 424 vist i enden av følerkammeret 422. Følerkammeret 422 omfatter flere gjengede innløp 426 hvortil en føler 424 med ytre gjenger er festet. Dette arrangement er meget likt en gjenget sikring i en elektrisk koplingsboks, bortsett fra at en pakning 428 hindrer fluid i å lekke inn i følerkammeret 422. Fjærbelastede følerkontakter 430 gir kontinuitet fra følerelementet 424 til telemetriledningene 376.

Denne konstruksjon er meget fordelaktig ettersom flere følerelementer 424 kan velges og festes i et rørstykke 404 for å registrere spesielle parametere i brønnen som kan forventes å være kritisk for produksjon i denne spesielle type brønn. Forsterkere og annet påvisningsutstyr i overvåkings- og styrepanelet 394 kan koples i samsvar med den type følere 424 som er installert i rørstykket 404, slik at de særlige parametere som avføles, kan omdannes til brukbare indikasjoner på slike parametere. Hvis det dessuten skulle være ønskelig å anvende flere følerelementer 424 og telemetriledninger 376 enn de som kan rommes av en enkelt elektrokanal 374, kan andre fluidkanaler forsynes med telemetriledninger og tilsvarende kontaktstykker for å gi ekstra kapasitet for følerutstyret.

Med henvisning til figur 27, fester kragen 412 kanalenden 414 til flerkanalpumpedelen 406 med motsvarende innvendige og utvendige gjenger. Flerkanalpumpedelen 406 har en sentrumskanal 432 som tjener som sylinder for pumpestempelet 434 for å tvinge produksjonsfluidet oppover. Pumpestempelet 434 omfatter konvensjonelle perifere pakninger 436 for å hindre fluidlekkasje over og under pumpestempelet 434. Ved nedslag av pumpestempelet 434 blir produksjonsfluid tvunget opp gjennom passasjen 440 gjennom den åpne styreventil 438 og til oversiden av pumpestempelet 434. Ved oppslaget av stempelet 434 vil styreventilen 438 lukkes og produksjonsfluidet blir tvunget opp til overflatens lagringstanker (ikke vist).

Det foregående viser fordelene ved et flerkanals borerør anvendt i et foringsrør. Med mange kanaler er flere adgangs- eller tilgangskanaler tilgjengelige ved bunnen av borehullet slik at flere parametere i brønnen kan registreres. Med forskjellige fluidkanaler kan den totale brønnproduksjon ledes mer effektivt.

Claims (17)

1. Rørstreng for bruk ved brønnboring og -produksjon, omfattende et langt borerør (10, 50, 52, 103, 105, 150) hvis ender er innrettet for sammenkopling med andre, tilsvarende borerørs (10, 50, 52, 103, 105, 150) i ender i aksial forlen-gelse, hvor samvirkende posisjoneringsanordninger (104, 106) er anordnet på hvert borerørs ender for ved sammenkoplingen av borerør å sikre flukting av de enkelte kanaler i de med hverandre forbundne borerør, KARAKTERISERT VED at hvert borerør omfatter flere av hverandre uavhengige, i bueform fordelte og i vinkel-avstand anordnede kanaler (30, 62, 70, 76, 80, 82, 346, 352, 364), at hver kanal forløper ensartet og i det vesentlige fra borerørets ene til dets andre ende, og at en pakning (86) er innrettet til, ved sammenkopling av en ende av et rør med en ende av et annet rør, å opprettholde hver kanals integritet og omfatter kanaler (122, 124) for å forbinde de respektive kanaler i det ene rør med tilsvarende kanaler i det annet rør, og for å isolere tilstøtende kanaler, slik at flere ulike fluider kan føres atskilt til og fra brønnen.

2. Rørstreng ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hvert borerør (10, 50, 52, 103, 105, 150) omfatter konsentriske indre (60, 68, 74) og ytre (58, 66, 72) sidevegger, at den indre sidevegg danner en sentrumskanal (32, 62, 358), og at de andre kanaler er anordnet radialt utad fra den indre sidevegg (60, 68, 74).

3. Rørstreng ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at de andre kanaler (30, 62, 70, 76, 80, 82, 346, 352, 364) avgrenses av et ringrom mellom den indre (74) og den ytre (72) sidevegg med radiale skiller som danner sidevegger i ringrommet slik at de enkelte kanaler dannes.

4. Rørstreng ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at de andre kanaler (30, 62, 70, 76, 80, 82, 346, 352, 364) omfatter flere kanaler (70) med sirkulært tverrsnitt.

5. Rørstreng ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at en innsats (78) er festet i en kanal (70) og består av flere uavhengige kanaler (80, 82).

6. Rørstreng ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at det omfatter en indre sylinder (74) med en indre sidevegg (60, 68, 74) som danner sentrumskanalen, en ytre sylinder (72) som er konsentrisk med den indre sylinder (74) og hvis ytre sidevegg avgrenser rørets utside, og hvor de andre kanaler er avgrenset av flere andre enkeltsylindere (76) som er festet mellom de indre (74) og ytre (72) sylindere.

7. Rørstreng ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at pakningen (86) videre omfatter en plate av vevd stoff som i tverrsnitt er lik en åpning i den tilhørende kanal og en elastomer (130) på hver side av platen for perifer omslutting av kanalens åpning.

8. Rørstreng ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at et spor (132) i hver side av platen har innlagt elastomer (130).

9. Rørstreng ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en elektrisk ledning (110) er anordnet for overføring av elektriske signaler og er festet i en kanal (108) i røret.

10. Rørstreng ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at en elektrisk koplingsanordning (116) er anordnet ved hver av elekt-rokanalenes (108) åpninger for terminering av den elektriske ledning, idet koplingsanordningen omfatter en kontakt (120) som den elektriske ledning er koplet til.

11. Rørstreng ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at den omfatter anordninger for forsegling av koplingen (116) til elektrokanalen (108).

12. Rørstreng ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en elektrisk ledning (110) er anordnet i en av kanalene (108), at en første kopling (116) er festet til hver ende av elektrokanalen (108), og at hver første kopling (116) omfatter en kontakt (120) som terminerer hver ende av ledningen, idet en andre kontakt (126) er anordnet i tetningen for å kople den første kopling (116) elektrisk til elektriske kretser i et annet, tilsvarende rør.

13. Rørstreng ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det omfatter fluidkommutatorer (26, 182) for tilkopling av flere fluidkilder til bestemte kanaler mens borerøret roterer.

14. Rørstreng ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at det omfatter elektriske tilførselsanordninger (282) for å overføre elektriske signaler fra ledningen (110) mens borerøret roterer.

15. Rørstreng ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en toppdel (331) på rørstrengen er innrettet til å fordele borefluid (344) i et ringrom (44) i et brønnhull, og at en trykkanordning (46) omfatter et reservoar (328) inneholdende trykksatt gass (334) og er innrettet til å påføre borefluidet et ønsket trykk i ringrommet (44), for dermed å kunne endre borefluidets effektive densitet i ringrommet (44).

16. Rørstreng ifølge krav 15, KARAKTERISERT VED at en trykkføler (290) som er festet i rørets sidevegg, reagerer på signaler som indikerer brønntrykket, og at anordninger overfører signalene for således å regulere trykket som påføres borefluidet (344).

17. Rørstreng ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at anordninger er koplet til fluidkommutatoren (26, 182) for å pumpe et første fluid inn i en første kanal (346) ved et første trykk og for å pumpe et andre fluid gjennom en andre kanal (352) ved et andre trykk som er høyere enn det første trykk, for derved å forenkle boring i en jordformasjon. 1,8. Rørstreng ifølge krav 17, KARAKTERISERT VED at et lukket sløyfesystem med en føler (18, 20, 290) er festet i en sidevegg i røret, at anordninger er innrettet til å overføre elektriske signaler som utgjør en brønnboreparameter gjennom røret, og at en styreanordning (22, 342) er innrettet til å styre fluidtrykket basert på de elektriske signaler.