NO20110709A1 - Stammearrangement og fremgangsmate for operering av samme - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et stammearrangement for bruk i et brønnrør (106) og en fremgangsmåte for bruk av samme, hvor arrangementet omfatter: - et stammelegeme (301, 501) som huser minst ett stempel (304), idet det minst ene stempel (304) er bevegelig i forhold til stammelegemet (301, 501) mellom en første posisjon og en andre posisjon ved hjelp av en fluidkraft som virker på stemplet (304); og - et hulrom (701) anordnet tilstøtende stemplet (304) for overføring av brønnfluidtrykk mellom brønnrøret og stemplet (304), hvor hulrommet (701) er forsynt med dreneringsmidler for å underlette fjerning av eventuelle partikler som er tilstede i minst et nedre parti av hulrommet (701).

Description

STAMMEARRANGEMENT OG FREMGANGSMÅTE FOR OPERERING AV SAMME

Denne oppfinnelse vedrører et syklus-åpnesystem (eng: cycle open system) for brønnbarnerer og andre brønnverktøy. Mer spesifikt vedrører den foreliggende oppfinnelse et stammearrangement (eng: mandrel arrangement) for bruk i et brønnbonngsrør, idet arrangementet omfatter et stammelegeme som rommer i det minste ett stempel, idet det minst ene stempel er bevegelig i forhold til stammelegemet mellom en første posisjon og en andre posisjon ved hjelp av en fluidkraft som virker på stemplet; og et hulrom anordnet i umiddelbar nærhet av stemplet for overføring av brønnbonngs-fluidtrykk mellom brønnbonngsrøret og stemplet.

I forbindelse med kompletteringen av brønner, som involverer trinn så som installasjon av produksjons-formgsrør, produksjons-forlengmgsrør (nedre komplettering) og produksjonsrør (øvre komplettering), blir barneresystemer vanligvis brukt.

I ett scenario blir en barriere montert i toppen av den nedre komplettering (produk-sjonsforlengmgsrør), for å isolere reservoaret mens installasjon av produksjonsrøret (øvre komplettering) i den øvre seksjon av brønnen pågår.

I et annet scenario blir en barriere installert i bunnen av produksjonsrøret under installasjonen av dette. Så snart røret er posisjonert korrekt, påføres trykk på innsiden for å sette produksjonspakningen. For å danne en tett kapsling under en slik operasjon, for å tillate trykksettmg av rørets indre, må bunnen av røret tettes av. Vanligvis blir en slik tetning tilveiebrakt ved bruk av en barnereinnretning.

Et vanlig krav til de ovenfor beskrevne barrieresystemer er evnen til å opprettholde det påkrevde trykk under de trinn hvor slik barnerefunksjonalitet er påkrevd. Et andre, men like viktig krav er at barrieren kan åpnes eller fjernes når barnere-funksjonahteten ikke lenger er påkrevd, for å åpne forlengingsrøret og/eller produk-sjonsrøret, slik at fluider kan strømme gjennom det.

Tradisjonelt ble disse midlertidige kompletteringsbarrierer installert og hentet opp ved bruk av brønnserviceteknikker, så som kabel ("wireline") eller kveilrør.

På mange offshorefelt benyttes svært kostbare borerigger for det formål å bore og

komplettere en brønn. I slike tilfeller vil all tid som brukes på wireline- eller kveilrørs-operasjoner føre til økte kostnader for kompletteringen av brønnen, ettersom det øker den tid boreriggen må leies for kompletteringen av brønnen. For å fjerne behovet for å operere de ovennevnte barneresystemer på wireline eller kveilrør, har det blitt utviklet barrierer som kan opereres til å åpne uten behov for fysisk intervensjon i brønnen. De første systemer av denne type var kuleventiler, klaffventiler, glidehylser eller lignende som ble operert til å åpne ved syklisk forandring av brønntrykk ved bruk av en pumpe ved brønnens overflate.

Syklisk forandring av trykk betyr gjentatt trykksetting og trykkavlasting (nedtapping eller avblødnmg) av fluid i røret (og/eller forlengmgsrørets topp) for å operere mekaniske telleverksystemer forbundet med nedihullsbarneren. Typisk, etter et visst antall trykksykluser, vil det mekaniske telleverksystem gå i inngrep med en barnere-aktiverin<g>smekamsme som forårsaker at barrieren/ventilen åpner. Et slikt inngrep oppnås typisk ved at telleverkmekamsmen til sist opererer et ventilorgan i aktivenngssystemet, som tillater brønntrykk å virke mot et atmosfærisk kammer via et stempel, og det resulterende arbeid brukes til å endre eller "shifte" ventilorganet til en åpen posisjon. I andre versjoner oppnås slikt inngrep ved at telleverkmekamsmen til sist opererer en mekanisk lås i aktivenngssystemet som utløser en forspent fjærmekan-isme i aktiveringsmekanismen, hvoretter dette forårsaker at ventilorganet forflyttes til en åpen posisjon. Andre lignende metoder for aktivering og forflytting av ventilorganet kan anvendes. Slike metoder vil være kjent for en fagmann på området, og blir derfor ikke beskrevet ytterligere i dette dokument.

US 2010/307773 Al beskriver en fremgangsmåte og et apparat for styring av en brønnbarnere anordnet til å være i stand til å settes mn i en brønn for å tillate en første brønnsone å bli atskilt fra en andre brønnsone ved hjelp av et tetningselement, hvor fremgangsmåten inkluderer å sette et trykksatt fluid i forbindelse med et aktivenngselement ved selektiv styring av en åpningsinnretning.

US 6244351 Bl beskriver en brønnstreng for bruk i en brønnboring som har flere fluidområder, hvor brønnstrengen innbefatter en strømnmgskanal som har en indre boring som avgrenser ett av fluidområdene og en aktivermgsanordning som innbefatter en operatørmekanisme, en aktiveringsport som står i forbindelse med operatørmekanismen, og et organ tilpasset til å blokkere aktivenngsporten.

US 5226494 A beskriver en fremgangsmåte og et apparat for aktivering av ett eller flere nedihulls brønnverktøy båret av en produksjons- eller arbeidsstrengkanal som har en uperforert vegg og som er innrettet til å kunne blokkere for fluidoverføring mellom et aktivenngsfluidlegeme og en annen fluidkilde inne i brønnen over dynamiske tetninger mellom aktivenngsorganer i brønnverktøyet, ved å frembringelse av selektive signaler gjennom kanalens vegg som er detekterbare av et organ for å frembringe et aktiveringssignal for aktivering av nedihulls-brønnverktøyet ved hjelp av en nedihulls energikilde.

US 4356867 A beskriver en fremgangsmåte og et apparat for setting av en midlertidige lås-åpen-mekanisme (lock-open mechanism) inkorporert i en sikkerhetsventil som anvendes i en underjordisk brønn, idet apparatet inkluderer en ringformet stamme som har en utvendig, aksialt bevegelig, radialt ekspanderbar spennhylse (collet) operert av en aksialt bevegelig klo (prong) konsentrisk anordnet inne i stammehuset.

US 2009065213 Al beskriver en nedihulls ventilanordning som innbefatter en ventil montert i et rørformet legeme, idet ventilen er bevegelig mellom en åpen og en stengt posisjon. Bevegelse oppnås av en fluidoperert ventilaktivenngsmekanisme anordnet nedhulls for ventilen med en fluidinnløpsport lokalisert opphulls for ventilen.

GB 2345505 A beskriver et aktivenngsapparat for bruk med et nedihullsverktøy i en brønnboring, som inkluderer en strømningskanal med en indre boring, omfattende et operatørstempel, en port i forbindelse med operatørstemplet, et bevegelig organ som når det er i en første posisjon blokkerer porten mot fluidtrykk i strømningskanalens indre boring, og en aktiveringsanordnmg som responderer på trykk på utsiden av strømmngskanalen, for å bevege organet til en annen posisjon for å blottlegge porten mot strømningskanalens indre boring, for å muliggjøre kommunikasjon av fluidtrykk fra strømningskanalens indre boring til operatørstemplet.

Barneresystemer som er alternativer til metalliske ventiler, er barrierer laget av ikke-metalliske materialer, så som f.eks. glass, keramer, salt eller andre mer sprø materialer. En vanlig fremgangsmåte for fjerning av barrierer i dette henseende, er en mekanisk syklus-åpnemekamsme (cycle open mechanism) som løser ut en aktive-ringsmekanisme, hvor en eksplosiv ladning detoneres inne i eller i umiddelbar nærhet av den sprø barrieren. En alternativ fremgangsmåten innebærer at den mekaniske syklus-åpnemekanismen opererer en mekanisk lås som holder et forspent fjærsystem. Ved utløsing av den forspente fjæren, vil dette drive en slaginnretnmg, så som et spyd, mn i den sprø barrieren for å knuse den. Enda en annen fremgangsmåte for fjerning er å lede et høyt trykksatt fluid inn mellom sprø barnerekomponenter. Slike fremgangsmåter antas kjent for en fagmann på området, og blir derfor ikke ytterligere beskrevet i dette dokument.

Et velkjent problem med de ovenfor beskrevne fjernstyrte, mekaniske systemer er at hvis syklus-åpnemekanismen eller aktiveringsmekanismen feiler i å operere, eller hvis ventilelementet feiler i å forflyttes til åpen posisjon av en eller annen årsak, er alternativer for mekanisk fjerning av barrieren forbundet med en forholdsvis høy kostnad og risiko.

Et eksempel på alternativ fjerning er å bruke kveilrør for forflytning til åpen posisjon, eller i verste tilfelle frese ut en kuleventil eller en klaffventil i stål.

Typiske årsaker til feiling kan være produksjonsavfall i brønnen som blokkerer eller fastkiler syklus-åpnemekanismen, aktiveringsmekanismen eller selve ventilelementet. Det er kjent at rengjøringen av en brønn kan være problematisk, og at det er vanskelig å garantere at det miljø hvor syklus-åpnemekanismen opererer er rent for produksjonsavfall, høyviskøse midler og lignende som kan forårsake problemer.

Det er således et behov for å kunne tilveiebringe en syklus-åpnemekanisme som fjerner eller i det minste reduserer problemet med blokkering på grunn av produksjonsavfall og andre urenheter i det område av brønnen hvor systemet er lokalisert.

Hensikten med oppfinnelsen er å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Hensikten oppnås i samsvar med oppfinnelsen med de karakteristika som er angitt i beskrivelsen nedenfor og i de følgende krav.

Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et stammearrangement for bruk i et brønnrør, hvor arrangementet omfatter: et stammelegeme som huser minst ett stempel, hvor det minst ene stempel er bevegelig i forhold til stammelegemet mellom en første posisjon og en andre posisjon ved hjelp av en fluidkraft som virker på stemplet; og et hulrom anordnet tilstøtende stemplet for overføring av brønnfluidtrykk mellom brønnrøret og stemplet, idet hulrommet er forsynt med drenenngsmidler for å underlette fjerning av eventuelle partikler som er tilstede i minst et nedre parti av hulrommet.

Drenenngsmidlene kan være tilveiebrakt ved hjelp av en åpning innrettet til å kunne kommunisere fluid mellom hulrommet og brønnrøret. Åpningen er fortrinnsvis en åpning som er skråstilt nedover i en retning fra hulrommet mot brønnens senterlinje. Dette har den effekt at gravitasjonen vil fremme drenering av partikler som har en egenvekt høyere enn den som er for brønnfluidet.

Hulrommet kan være en utsparing åpen mot brønnfluidet, idet utsparingen er avgrenset av et første parti, et andre parti og et sideparti som danner bro mellom det første parti og det andre parti, idet det andre parti innbefatter overflaten av stemplet eller et fluidtrykkovergangselement som strekker seg fra hulrommet og til stemplet.

I en utførelse er det første parti av utsparingen skråstilt bort fra det andre parti i en retning fra sidepartiet av utsparingen mot brønnboringens senterlinje. Således, hvis stemplet er anordnet nedenfor hulrommet, heller utsparingen nedover i en retning mot en senterlinje til brønnboringen. Dette har den effekt at gravitasjonen vil fremme drenering av partikler som har en egenvekt som er større enn den som er for brønn-fluidet.

I én utførelse er det andre parti av utsparingen skråstilt bort fra det første parti i en retning fra sidepartiet av utsparingen mot brønnboringens senterlinje. Således, hvis stemplet er anordnet ovenfor hulrommet, heller utsparingen oppover i en retning mot en senterlinje til brønnboringen. Dette har den effekt at gravitasjonen vil fremme drenering av eventuelle partikler som har en egenvekt lavere enn den som er for brønnfluidet eller redusere muligheten av å fange opp eller sperre inne eventuelle partikler mot stemplet.

Utsparingen kan være av en slik art at både dens første parti og dens andre er forsynt med skråstilte overflater som beskrevet ovenfor.

I én utførelse omfatter stammelegemet et ytre stammeparti og et indre stammeparti, hvor det indre stammeparti vender mot fluidet i brønnboringen, og hvor stemplet er anordnet mellom det ytre stammeparti og det indre stammeparti.

Stemplet eller fluidtrykkovergangselementet/elementene kan være forsynt med tetningsmidler anordnet for tetting av et nngrom mellom stemplet og stammelegemet. Ett formål med tetningsmidlene er å hindre urenheter i å komme mn mellom stemplet eller fluidtrykkovergangselementet/elementene og den faste stammen. Et annet formål med tetningsmidlene er å tilveiebringe en trykktetnmg.

I én utførelse er stemplet eller fluidtrykkovergangselementet/elementene videre forsynt med en skrapernng. Formålet med skrapernngen er å tilveiebringe en ytterligere tetning av nngrommet mellom stemplet og stammelegemet.

I én utførelse er fluidtrykkovergangselementet/elementene forsynt med en skraperhette istedenfor skapernngen.

I henhold til et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å underlette operasjon av et stammearrangement for bruk i et brønnrør, hvor arrangementet omfatter: et stammelegeme som huser minst ett stempel, hvor det minst ene stempel er bevegelig i forhold til stammelegemet mellom en første posisjon og en andre posisjon ved hjelp av en fluidkraft som virker på stemplet; og et hulrom anordnet tilstøtende stemplet for å kunne kommunisere brønnfluidtrykk mellom brønnrøret og stemplet, idet fremgangsmåten omfatter å forsyne hulrommet med drenenngsmiddel for å tillate fjerning av eventuelle partikler som er tilstede i minst et nedre parti av hulrommet.

Det følgende beskriver et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelse illustrert på de ledsagende tegninger, hvor: Fig. la-lc illustrerer et eksempel på generisk bruk av oppfinnelsen; Fig. 2 illustrerer en sidelommestamme (eng: side pocket mandrel) ifølge kjent teknikk som rommer en mekanisk syklus-åpnemekanisme som danner en integrert del av røret; Fig. 3 viser i en større målestokk en mekanisk syklus-åpnemekanisme ifølge kjent teknikk; Fig. 4a-4d illustrerer forskjellige trinn ved operenng av den mekaniske syklus-åpnemekanisme på fig. 3; Fig. 5 illustrerer en mekanisk syklus-åpnemekanisme ifølge kjent teknikk tilveiebrakt ved hjelp av en ringformet stamme istedenfor en sidelommestamme som illustrert på fig. 2; Fig. 6 illustrerer en mekanisk syklus-åpnemekanisme ifølge kjent teknikk tilveiebrakt ved hjelp av en ringformet stamme istedenfor en sidelommestamme som illustrert i en større målestokk på fig. 2; Fig. 7a illustrerer en mekanisk syklus-åpnemekanisme i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 7b illustrerer en mekanisk syklus-åpnemekanisme på fig. 7a forsynt med ytterligere detaljer; Fig. 8a illustrerer en alternativ utførelse av den mekaniske syklus-åpnemekanisme på fig. 7a; Fig. 8b illustrerer en alternativ utførelse av den mekaniske syklus-åpnemekanisme på fig. 8a; og

Fig. 9 er et riss gjennom linje A-A på fig. 8a og 8b.

Fig. la-lc illustrerer et borehull 101. Fonngsrør 102 brukes til å hindre borehullet i å kollapse under boring og etterfølgende produksjon, og for å tette av borehullets vegg for å hindre uønsket lekkasje til eller fra strata/soner i undergrunnen, og endelig for å tilveiebringe en barriere mellom det trykksatte hydrokarbonreservoar og det åpne miljø. I de fleste tilfeller er fonngsrøret sementert til berggrunnens vegg, hvilket vil forstås av enhver person som har fagkunnskap på området, og som derfor ikke er vist. Det vises en generisk brønnkomplettering. I dette illustrerte tilfellet omfatter den nedre komplettering et sementert produksjonsforlengingsrør 103 som er åpent mot hydrokarbonreservoaret via perforeringer 104. En person med fagkunnskap på området vil vite at designen og konfigurasjonen av produksjonsforlengmgsrøret 103 kan variere betydelig fra det som er illustrert. Produksjonsforlengmgsrøret 103 er forankret til og danner en tetning mot fonngsrøret 132 ved hjelp av et forlengmgsrør-hengersystem 105.

Den øvre komplettering omfatter produksjonsrøret 106, som er stukket mn i den nedre komplettering ved hjelp av en tetningsstingeranordnmg 107. En tetnmgs-innretnmg 108 som omfatter en barriere 114 i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er installert nedenfor produksjonspaknmgen 109. I toppen av brønnen, er røret 106 avsluttet eller terminert i brønnhodet 110. Kompletteringsdesignet kan variere betydelig fra det som er vist på fig. 1, og det er alminnelige kompletterings-komponenter som her ikke er illustrert, så som en nedihulls sikkerhetsventil. Disse kjensgjerninger vil forstås av en person med fagkunnskap på området. På lignende vis kan innretningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse brukes for andre komplet-tenngsdesign enn det som her er vist, og fig. 1 tilveiebringer kun et eksempel.

Ved kjøring av kompletteringen i hullet, er produksjonspaknmgen 109 ikke aktivert, som illustrert på fig. la.

Senterlinjen 115 til røret er illustrert for referanse.

Ved å betrakte fig. lb, vil det ses at en pumpe 111 er satt i fluidkommumkasjon med brønnhodet 110. For å sette produksjonspaknmgen 109, hvilket betyr å ekspandere de mekaniske ankre og tetmngselementer for inngrep med fonngsrøret 102, brukes pumpen 111 til å påføre høyt trykk på fluidet inne i røret 106. Dette er mulig på grunn av den tettede kapslmg dannet av røret 106, tetningsinnretnmgen 108, brønnhodet 110 og pumpen 111. Etter setting av pakningen 109 er barrieren 114 ikke lenger påkrevd i brønnen. Det neste trinn er å fjerne barrieren 114 slik at brønnen kan settes i produksjon eller injeksjon.

For å fjerne barrieren 114, blir fluidtrykket inne i røret 106 forandret syklisk, som beskrevet tidligere i dette dokument, ved bruk av pumpen 111. For hver fullstendige trykksyklus, opereres en mekanisk syklus-åpnemekanisme 112 ett trinn. Etter et visst antall trinn, vil den mekaniske syklus-åpnemekanisme 112 vekselvirke med en aktiveringsmodul 113 som setter i gang åpningen og/eller fjerningen av barrieren 114. Således, etter et visst omfang av sykluser, dvs. trykksetting og trykkavlasting av rørfluidet, åpner barrieren 114. Fig. lc illustrerer brønnkompletteringen etter at barrieren 114 har blitt fjernet. Fig. 2 illustrerer en mulig lokalisering av en mekanisk syklus-åpnemekanisme 112 i en brønnkomplettering. Her danner en sidelommestamme 201 som rommer den mekaniske syklus-åpnemekanisme 112 en integrert del av røret 106. Ved trykksetting av røret vil det indre rørtrykk bli blottlagt overfor og operere et stempelorgan i syklus-åpnemekanismen 112, som et resultat av at fluider i stempelkammer 202 står i fluidforbmdelse med senteret i røret via port 203. Når syklus-åpnemekanismen 112 har avsluttet alle syklustnnnene og åpnet en manifold for indre trykk, blir arbeids-trykket for å operere en tilhørende ventil eller annet verktøy (som forklart på fig. 1) rutet til verktøyet via stynngsledning 204.1 alternative utførelser kan stynngsledningen 204 være erstattet med hull boret i sidelommestammen 201, og det relevante verktøy kan også danne en integrert del av sidelommestammen 201 eller en alternativ husdesign som rommer syklus-åpnemekanismen 112. Slike designtrekk vil være kjent for en person med fagkunnskap på området, og blir derfor ikke ytterligere beskrevet i dette dokument. Fig. 3 illustrerer detaljer ved en mekanisk syklus-åpnemekanismen 112 ifølge kjent teknikk. Kun en valgt seksjon av sidelommestammen 201 er vist. Forholdet til rørets 105 geometri er illustrert via senterlinje 115.

Syklus-åpnemekanismen på fig. 3 omfatter et ytre hus 301 med ytre tetninger 302a, 302b i topp og bunn. Dessuten innbefatter det ytre hus 301 en fast sperreverkseksjon 305. Det viktigste bevegelige organ i syklus-åpnemekanismen 112 er et stempel 304 som omfatter en stempeltetning 305 og et dynamisk sperreverk 306.

I den viste utførelse er stemplet 304 hult, med en senterkanal 307 som forløper gjennom det i lengderetningen. Stempelkammeret 202, som er i fluidkontakt med senterkanalen 307, er avtettet fra hulrommet 308 i syklus-åpnemekanismen 112 ved hjelp av bunnplugg 309 og tetnmgsstamme 310 som vekselvirker med stamme-tetnmger 311a, 311b. I en foretrukket utførelse inneholder hulrommet 308 et kompressibelt fluid for å tilveiebinge nødvendige fnthetsgrader for stemplet 304 til å kunne operere. Tetningsstammen 310 er fastgjort til stemplet 304 med skjærpinner 312 for å sørge for mekanisk stabilitet, og for å unngå at tetningsstammen 310 beveger seg for tidlig i forhold til stemplet 304 på grunn av vibrasjoner eller støt som kan oppstå ved plassering av systemet i brønnboringen.

I bunnen er stemplet 304 avsluttet i en flens 313 som har perforeringer 314. En fjær 315 er anbrakt nedenfor flensen 313, idet den nedre ende av fjæren 315 bæres av den nedre seksjon/flens av det ytre hus 301.

Et vandrende organ 316 er innledningsvis plassert i en øvre posisjon i hulrommet 308, mellom det faste sperreverk 303 og det dynamiske sperreverk 305, som illustrert på figuren. Syklus-åpnemekanismen 112 er nå i sin startposisjon.

I en foretrukket utførelse er fjæren 315 forspent, og vil ikke bli komprimert før trykket inne i stempelkammeret 202 overstiger en forhåndsdefinert verdi. Stoppkantene 317 av det ytre hus 301 tillater forspenning av fjæren uten at stemplet 304 blir skjøvet ut av det ytre hus 301.

Stynngsledningen 204 festet til sidelommestammen 201 ved hjelp av en festemutter 318, er også illustrert. Tetningssystemene for tildannelse av en tetning mellom sidelommestammen 201 og stynngsledningen 204 er kjent for de som har fagkunnskap på området, og her ikke illustrert.

Fig. 4a illustrerer det første trinn ved operenng av syklus-åpnemekanismen 112 til åpen posisjon. Her er røret 106 trykksatt slik at høyt trykk eksponeres mot stemplet 304, som illustrert med pilene 401, 402.

Når rørtrykket overstiger det relevante nivå, begynner stemplet 304 å bevege seg (dette nivå kan settes ved for-komprimering av fjæren 315, eller for-trykksetting av hulrommet 308 til et gitt mnstillingstrykk eller en kombinasjon av begge deler). Fig. 4a illustrerer en situasjon hvor stemplet er beveget ned en distanse som litt overstiger lengden av et trinn av det faste sperreverk 303. I en praktisk utførelse vil det være en stoppkant for å begrense den maksimalt tillatte vandring av stemplet 304, dette vil imidlertid være kjent for en person med fagkunnskap på området, og er her ikke illustrert.

Det vandrende organ 316 er typisk laget på en måte hvor det har en radialfjær-funksjonalitet, hvilket tillater at det komprimeres radialt ved bevegelse nedover. Dessuten åpner det vandrende organ 316 radialt i den øvre ende, som vist i illustrasjonen. Denne design tillater at det vandrende organ skyves nedover i mekanismen, men hindrer oppoverrettet bevegelse over kanten av en sperreverk-enhet.

Fig. 4b illustrerer den første avblødnmgs- eller nedtappmgssekvens etter det første trinn med trykksetting av røret 106. I fravær av høyt trykk i stempelkammeret 202 vil fjæren 315 skyve stemplet 304 tilbake til dets øvre posisjon. Det vandrende organ vil ikke være i stand til å bevege seg oppover på grunn av sin vekselvirkning med det faste sperreverket 303, og forblir følgelig i en posisjon ett trinn lenger ned i det faste sperreverk. Det dynamiske sperreverket 306, og følgelig stemplet 304, vil imidlertid ikke bli låst fra å bevege seg opp mot det vandrende organ 316.

I henhold til normal industndefinisjon har fig. 4a og 4b illustrert det som vanligvis refereres til som én syklus av det mekaniske syklus-system 112.

Fig. 4c illustrer sitasjonen etter at det vandrende organ 316 er syklisk til en posisjon hvor den neste fulle syklus innebærer vekselvirkning med tetningsstammen 310. Ved trykksetting og avblødning av røret neste gang, vil det vandrende organ 316 bli lokalisert mellom bunnen av det faste sperreverk og toppen av tetningsstammen 310. Ved avblødning av trykket i røret 106, vil fjærkraften forårsake at skjærpmnene 312 skjæres over, hvoretter tetningsstammen 310 forflyttes eller skiftes nedover i forhold til stemplet 304. Dette er illustrert på fig. 4d.

På dette trinn, er det fluidforbmdelse mellom røret 106 indre og hulrommet 308, og høytrykksfluider vil tillates å strømme ned stynngsledningen 304 for å aktivere de tilknyttede verktøy (ventil, barriere, osv.).

Fig. 5 og fig. 6 illustrerer ringformede design av den samme kjente teknikk, som et alternativ til en sidelommedesign, men isteden for en sidelommestamme 201 brukes en ringformet stamme 501. Videre, istedenfor en styringsledning 304, er et boret hull 502 illustrerer som ruten som høytrykksfluidene skal følge fra syklus-åpnemekanismen 112 og til tilknyttede verktøy som skal opereres.

Et vesentlig problem med designen av syklus-åpnemekamsmene ifølge kjent teknikk er at produksjonsavfall inne i brønnboringen medfører en vesentlig mulighet for blokkering av systemet. Som en fortsettelse av forklaringen tilveiebrakt på figurene 2-6: Ved gjentatte trykksykluser som er påkrevd for å bevege det vandrende organ 316 til det trinn hvor det vekselvirker med tetningsstammen 310, blir brønnfluider og det som måtte være av produksjonsavfall og urenheter beveget syklisk inn og ut av stempelkammeret 202 via port 303. Når det kommer mn i stempelkammeret 202 via porten 203, gjennomgår det urene brønnfluid en overgang fra høy strømnings-hastighet når det er i porten 203, til en langsommere hastighet når det er inne i stempelkammeret 202. Operasjonen av stemplet 304 innebærer dessuten også et behov for opptil flere 90 grader forandringer i strømningsretmng. Slike strømmngs-mønstre innebærer en mulighet for å få partikler eller midler med lav viskositet til å forlate fluidløsningen og avsettes inne i stempelkammeret 202. Videre, på grunn av de geometriske mnelukninger som avgrenser stempelkammeret 202, står alle partikler som kommer inn i stempelkammeret 202, uansett om de er tvunget til å avsette seg fra fluidløsningen eller ikke, overfor risikoen for å bh innestengt inne i stempelkammeret 202. Skulle det lokale området av brønnen inneholder større mengder av produksjonsavfall og andre urenheter, er det en fare for at stempelkammeret 202 fylles med så mye produksjonsavfall at syklus-åpnesystemet 112 vil funksjonere feil. Én feilmodus som er umiddelbart begripelig er at stempelkammeret 202 fylles med produksjonsavfall i så stor grad at fjæren 315 ikke er i stand til å bringe stemplet 304 tilbake til sin startposisjon etter å ha trykksatt og deretter blødd av trykket i røret 106. Når en slik situasjon oppstår, er det dynamiske sperreverk 306 ikke i stand til på ny å gå i inngrep med det vandrende organ 316, og den sekvensielle bevegelse av dette vil følgelig stanse.

Fig. 7a illustrerer en utførelse av en syklus-åpnemekanisme 112 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. I den viste utførelse er stempelkammeret 202 og den tilknyttede port 203 vist på figurene 2-6 som vedrører kjent teknikk, fjernet og erstattet et hulrom med åpen geometri vist i form av en utsparing 701 i den ringformede stamme 501. Hulrommet er avgrenset av et første parti 705, et andre parti 709 og et sideparti 707 som danner bro mellom det første parti 705 og det andre parti 709. I utførelsen vist på fig. 7a innbefatter det andre parti 709 overflaten av stemplet 304, og det første parti 705 er skråstilt oppover fra sidepartiet 707 til den ringformede stamme 501 mot brønnboringens senterlinje 115. En del av det andre parti 709 er skråstilt nedover i en retning mot brønnboringens senterlinje 115.1 den viste utførelse er således det første parti 705 skråstilt bort fra det andre parti 709. På denne måten vil potensialet for at partikler forlater fluidløsningen på grunn av sentrifugalkrefter eller andre beslektede krefter bli fjernet eller i det minste betydelig redusert. Dessuten er designtrekk som medfører muligheten for å fange opp partikler og hindre retur av stemplet 304 eliminert. Fig. 7a viser også en topp-skrapernng 702 montert på stemplet 304 for å hindre urenheter i å komme mn i mikroringrommene mellom stemplet 304 og den faste stamme. Slike urenheter kan være en faktor som bidrar til systemblokkenng eller -fastkilmg i systemer designet ifølge kjent teknikk.

Fig. 7b illustrerer et alternativ til utførelsen vist på fig. 7a. På fig. 7b utgjør en skjørt-seksjon 703 del av den ringformede stamme 501. Grunnen til å inkludere skjørtsek-sjonen 703 kan være å beskytte stemplet 304 mot fallende gjenstander, eller å begrense utsparingen 701 sin eksponering mot de indre deler i røret og unngå mulig interessekonflikt med fremtidige brønnserviceoppgaver, f.eks. intervensjon av service-verktøystrenger som medfører faren for at serviceverktøystrengen kan bh fanget opp i utsparingen 701 hvis denne skulle være av en for åpen geometri. Utover utførelsen illustrert på fig. 7b, kan skjørtseksjonen 703 være forsynt med fluidkommumkasjons-kanaler 704 for å tilveiebringe økt ventilasjon og/eller sirkulasjon ved operenng/ syklisk forandring av trykk i systemet, for å minimere faren for at produksjonsavfall blir fanget opp. I én utførelse er kommunikasjonskanalene av en forskjellig og langt mer åpen geometri enn illustrert på fig. 7b. Hulrommet 701 er i den utførelse som er vist på fig. 7b, avgrenset av et første parti 705, et andre parti 709, et sideparti 707 som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 7a, og også skjørtseksjonen 703.

I en alternativ utførelse (ikke vist) er fluidkommunikasjonskanalen 704 skråstilt i forhold til brønnboringens senterlinje 115. Den skråstilte kommunikasjonskanal kan tilveiebringe en "forlengelse" av det skråstilte første parti 705 til utsparingen 701.

Fig. 8a illustrerer en alternativ utførelse av oppfinnelsen. Her er stemplet 304 ikke i direkte kommunikasjon med rørfluidet. Isteden har det ringformede stempel 304 mindre, stangformede stempler 801 festet til seg, idet de stangformede stempler rager gjennom boringer i den ringformede stamme 501, og mn i en utsparing 701 som står i fluidforbindelse med innsiden av røret. De stangformede stempler 801 åpner for enda ytterligere designtrekk som kunne inkorporeres;

skrapernngen 702 kan erstattes med en skraperhette (ikke illustrert), montert i tuppen av de stangformede stempler 801. Denne ville i det alt vesentlige fjerne alle muligheter for gnaging eller avsliting på grunn av partikler som kommer mn i mikroringrommet mellom de stangformede stempler 801 og den ringformede stamme 501. • De stangformede stempel 801 kan ha et innsnitt i tuppen, i en viss vinkel eller form som tillater at stemplet "graver" sin vei gjennom til og med høyviskøse produksjonsavfallsslurryer. • Ved tilføyelse eller fjerning av stangformede stempler 801, kan det virksomme stempelareal av syklus-åpnemekanismen 112 endres; dette kan være en effektiv metode for å justere systemet til høyere/lavere brønntrykkforhold. Istedenfor å forandre fjærparametrene dramatisk, forandres isteden antall stangformede stempler 801.

Hulrommet 701 er i den utførelse som er vist på fig. 8a avgrenset av et første parti 705, et andre parti 709, og et sideparti 707 som beskrevet ovenfor med hensyn på fig. 7a. Fig. 8b illustrerer at skrapernngen 702 på fig. 8a blir erstattet med en skraperhette 702', montert i tuppen av de stangformede stempler 801. Skraperhetten 702' kan være laget av Teflon® eller lignende, PEEK eller et annet egnet materiale. Hoved-årsaken til bruk av en slik skraperhette 702' er for å minimere det radiale gap mellom stemplet 801 og rørkanalen/syhnderen som omgir stemplet 801. Skraperringer eller skraperhetter laget i noe fleksible materialer tillater, som nevnt, en svært liten radial klaring (toleranse), noe som minimerer faren for at produksjonsavfall kommer inn i området langs stempelstangen, noe som igjen minimerer faren for at stemplet utsettes for gnaging og setter seg i en fast posisjon. Fig. 9 eksemplifiserer videre bruken av tre stangformede stempler 801 vist i snitt A-A på fig. 8a og 8b. Det vil for de som har fagkunnskap på området være åpenbart at antallet fluidtrykkovergangselementer 801 kan være flere enn eller færre enn de tre som er vist på fig. 9, og at den kraft som virker på stemplet 304, vist på fig. 8a og 8b, avhenger av det totale overflateareal av den stang/de stenger som utsettes for fluidet. For å tilveiebringe muligheter for å endre det totale overflateareal av de stangformede stempler 801 som virker på stemplet 304, kan stammelegemet 501 følgelig være tilveiebrakt av et forholdsvis høyt antall boringer anordnet til mottak av stangformede stempler 801. Eventuelle boringer som ikke benyttes i en spesifikk utførelse, må tettes av ved hjelp av ett eller flere tetmngselementer slik at stemplet 304 isoleres mot fluidet. Et slikt tetnmgselement er ikke vist, men kan være f.eks. en hette.

Claims (13)

1. Stammearrangement for bruk i et brønnrør (106), hvilket arrangement omfatter: - et stammelegeme (301, 501) som huser minst ett stempel (304), hvor det minst ene stempel (304) er bevegelig i forhold til stammelegemet (301, 501) mellom en første posisjon og en andre posisjon ved hjelp av en fluidkraft som virker på stemplet (304); og - et hulrom (701) anordnet tilstøtende stemplet (304) for overføring av brønnfluidtrykk mellom brønnrøret og stemplet (304),karakterisertved at hulrommet (701) er forsynt med dreneringsmidler for å underlette fjerning av eventuelle partikler som er til stede i minst et nedre parti av hulrommet (701).

2. Stammearrangement som angitt i krav 1, hvor drenenngsmidlene omfatter en åpning innrettet til å kunne kommunisere fluid mellom hulrommet (701) og brønnrøret (106).

3. Stammerarrangement som angitt i krav 2, hvor åpningen er skråstilt nedover i en retning fra hulrommet (701) mot en senterlinje (115) til brønnens boring.

4. Stammearrangement som angitt i krav 1, hvor hulrommet er en utsparing (701) åpen mot brønnfluidet, idet utsparingen er avgrenset av et første parti (705), et andre parti (709) og et sideparti (707) som danner bro mellom det første parti (705) og det andre parti (709), idet det andre parti innbefatter overflaten av stemplet (304) eller et fluidtrykkovergangselement (801) som strekker seg fra hulrommet (701) og til stemplet (304).

5. Stammearrangement som angitt i krav 4, hvor det første parti (705) av utsparingen (701) er skråstilt bort fra det andre parti (709) i en retning fra sidepartiet (707) av utsparingen (701) mot en senterlinje (115) til brønnens boring.

6. Stammearrangement som angitt i krav 4, hvor det andre parti (707) av utsparingen (701) er forsynt med en overflate skråstilt bort fra det første parti (705) i en retning mot en senterlinje (115) til brønnens boring.

7. Stammearrangement som angitt i krav 1, hvor stammelegemet omfatter et ytre stammeparti (501) og et indre stammeparti (301), idet det indre stammeparti (301) vender mot fluidet i brønnboringen, og hvor stemplet (304, 801) er anordnet mellom det ytre stammeparti (501) og det indre stammeparti (301).

8. Stammearrangement som angitt i krav 1, hvor stemplet (304, 801) er forsynt med tetningsmidler (702) anordnet til avtetting av et rmgrom mellom stemplet 304 og stammelegemet (501).

9. Stammearrangement som angitt i krav 1, hvor stemplet er forsynt med en skrapernng (702) anordnet til avtetting av et rmgrom mellom stemplet (304) og stammelegemet (501), for å hindre urenheter i å komme mn mellom stemplet (304) eller fluidtrykkovergangselement/elementer (801) og det faste stammelegemet (501).

10. Stammearrangement som angitt i krav 4, hvor det minst ene fluidtrykkovergangselement (801) er forsynt med en skraperring (702') som vender mot fluidet i hulrommet (701).

11. Fremgangsmåte for å underlette operasjon av et stammearrangement til bruk i et brønnrør (106), hvor arrangementet omfatter: et stammelegeme (301, 501) som huser minst ett stempel (304), hvor det minst ene stempel (304) er bevegelig i forhold til stammelegemet (301, 501) mellom en første posisjon og en andre posisjon ved hjelp av en fluidkraft som virker på stemplet (304); og et hulrom (701) anordnet tilstøtende stemplet (304) for å kunne kommunisere brønnfluidtrykk mellom brønnrøret og stemplet (304),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter å forsyne hulrommet (701) med dreneringsmiddel for å tillate fjerning av eventuelle partikler som er tilstede i minst et nedre parti av hulrommet (701).

12. Fremgangsmåte som angitt krav 11, hvor fremgangsmåten videre omfatter bevegelse av stemplet (304) ved hjelp av minst ett fluidtrykkovergangselement (801) som strekker seg mellom hulrommet (701) og stemplet (304).

13. Fremgangsmåte som angitt krav 12, videre omfattende justering av kraften fra fluidet som virker på stemplet (304) ved å legge til eller fjerne antallet av fluidtrykkovergangselementer (801) som strekker seg mellom hulrommet (701) og stemplet (304).