NO20121048A1 - Apparat og fremgangsmåte for å sementere forlengningsrør - Google Patents

Description

Beskrivelsens område

Denne beskrivelsen vedrører generelt utstyr og fremgangsmåter for sementering av forlengningsrørstrenger i et borehull, og spesielt utstyr som blir benyttet når forlengningsrørstrengen benyttes som borestrengen.

Bakgrunn

Olje- og gassbrønner blir konvensjonelt boret med borerør til en viss dybde, deretter blir foring kjørt ned og sementert i brønnen. Operatøren kan deretter bore brønnen dypere med borerør og sementere en ny foringsstreng. I denne type system strekker hver foringsstreng seg til overflatebrønnhodeoppsettet.

I noen ferdigstillinger av brønner kan en operatør installere et forlengningsrør heller enn en indre foringsstreng. Forlengningsrøret utgjøres av ledd med rør på samme måte som foring. Forlengningsrøret blir også normalt sementert inn i veggen. Forlengningsrøret strekker seg likevel ikke tilbake til brønnhodeoppsettet på overflaten. I stedet er den festet med et forlengningsrøroppheng til den siste foringsstrengen rett over den nedre enden av foringen. Operatøren kan senere installere en tilbakekoblingsforingsstreng som strekker seg fra brønnhodet og nedover inn i inngrep med forlengningsrøropphengoppsettet.

Når en forlengningsrør installeres borer operatøren i de fleste tilfeller brønnen til den ønskede dybden, drar opp borestrengen, og deretter settes forlengningsrøret sammen og senkes ned i brønnen. En forlengningsrørtoppakning kan også bli inkorporert med forlengningsrøropphenget. En sementsko med en tilbakeslagsventil vil normalt bli festet til den nedre delen av forlengningsrøret ettersom forlengningsrøret blir satt sammen. Når den ønskede lengden for forlengningsrøret er nådd fester operatøren et forlengningsrøroppheng til den øvre enden av forlengningsrøret, og fester et setteverktøy til forlengningsrøropphenget. Operatøren kjører deretter forlengningsrøret inn i borehullet på en streng med borerør festet til setteverktøyet. Operatøren setter forlengningsrøropphenget og pumper sement gjennom borerøret nedover i forlengningsrøret og tilbake opp en annulus som omgir forlengningsrøret. Sementskoen forhindrer tilbakstrøm av sement tilbake inn i forlengningsrøret. Setteverktøyet kan levere en skraperingstilbakeholder som følger sementen for å skrape av sement fra innsiden av forlengningsrøret ved fullføringen av sementpumpingen. Operatøren setter deretter forlengningsrørtoppakken, dersom den benyttes, frigjør setteverktøyet fra forlengningsrøret og henter opp borerøret.

En mengde design eksisterer for forlengningsrøroppheng. Noen kan bli satt som respons på mekanisk bevegelse eller manipulering av borerør, inkludert rotasjon. Andre kan bli satt ved å slippe en ball eller pil inn i borestrengen, deretter påføre fluidtrykk til det indre av strengen etter at ballen eller kastepilen lander på et sete på setteverktøyet. Setteverktøyet kan være festet til forlengningsrøropphenget eller skroget på setteverktøyet med gjenger, "shear elements" eller med et hydraulisk drevet oppsett.

I en annen fremgangsmåte for installering av en forlengningsrør kjører operatøren forlengningsrøret mens borehullet samtidig bores. Denne fremgangsmåten er tilsvarende en beslektet teknologi som er kjent som foringsboring. Én teknikk benytter en borekrone på den nedre enden av forlengningsrøret. Én mulighet er å ikke trekke opp borekronen, men heller sementere den på plass med forlengningsrøret. Dersom brønnen skal bores dypere må borekronen være en borbar type. Denne teknikken tillater ikke at man benytter komponenter som må bli trukket opp igjen, noe som kan inkludere nedihullsutstyrsverktøy, måleinstrumenter under boring og opphentbare borekroner.

Publisert søknad US 2009/0107,675 tilkjennegir et system for å hente opp bunnhulloppsettet ved å sette forlengningsrøropphenget før forlengningsrøret sementeres. Dersom forlengningsrøret er på den totale dybden som er ønskelig etter at bunnhulloppsettet er hentet opp kjører operatøren deretter et sementeringsoppsett på et setteverktøy tilbake inn i inngrep med forlengningsrøropphenget. Sementeringsoppsettet inkluderer et tilbakekoblingsoppsett som stikkes inn i forseglende inngrep med en øvre del av forlengningsrørstrengen. En pakning kan også bli inkludert med sementeringsoppsettet for å forsegle en annulus som omgir forlengningsrøret. I tillegg blir en sementtilbakeholder båret av sementeringsoppsettet pumpet ned til en lavere ende av forlengningsrøret og lukket etter sementering. Sementtilbakeholderen forhindrer tilbakestrøm av sement.

Oppsummering

I fremgangsmåten som diskuteres her blir et ventiloppsett som er forspent i en lukket posisjon festet til et setteverktøysoppsett. En nedoverrettet stinger på setteverktøyoppsettet strekker seg gjennom ventiloppsettet og holder ventiloppsettet i den åpne posisjonen. Setteverktøyoppsettet og ventiloppsettet er plassert i inngrep med brønnrør. Operatøren utfører deretter én eller flere operasjoner på brønnrørene med setteverktøyoppsettet, inkludert pumping av et fluid gjennom stingeren og ventiloppsettet mens ventiloppsettet er i den åpne posisjonen. Operatøren løfter deretter stingeren fra ventiloppsettet og gjør at ventiloppsettet beveges over i den lukkede posisjonen. Operatøren henter opp setteverktøyoppsettet fra røret, og forlater ventiloppsettet i inngrep med brønnrøret.

Mens det er i lukket posisjon etter at stingeren er løftet blokkerer ventiloppsettet oppadrettet strømning av et fluid fra under ventiloppsettet. I én utførelsesform blokkerer ventiloppsettet også nedadrettet strømning av et fluid fra over ventiloppsettet.

I én fremgangsmåte inkluderer operasjonen som blir utført mens ventiloppsettet er åpent å pumpe en sementvelling ned gjennom brønnrørledningen og tilbake opp en annulus som omgir brønnrørledningen for å sementere brønnrørledningen i et borehull. Operatøren kan også pumpe en sementtilbakeholder fra setteverktøyoppsettet ned i brønnrørledningen inn i låst inngrep med brønnrørledningen nær bunnen av brønnrørledningen. Sementtilbakeholderen forhindrer at sementvellingen strømmer nedover i annulusen og oppover i brønnrørledningen. Etter at sementtilbakeholderen er blitt låst vil løfting av stingeren lukke ventiloppsettet. Lukkingen av ventiloppsettet forhindrer sementvellingen fra å strømme ned annulusen og opp brønnrørledningen i tilfellet sementtilbakeholderen svikter.

Etter å ha løftet stingeren kan operatøren sirkulere en rensevæske gjennom stingeren mens ventiloppsettet er i den lukkede posisjonen. Ventiloppsettet blokkerer nedadrettet strømning av væske forbi ventiloppsettet inn i brønnrørledningen.

Operatøren kan også montere et tilbakekoblingsoppsett til setteverktøyoppsettet og låse ventiloppsettet til tilbakekoblingsoppsettet. Når operatøren senker setteverktøyoppsettet ned i brønnen støter operatøren tilbakekoblingsoppsettet forseglende inn i brønnrørledningen. Normalt inkluderer tilbakekoblingsoppsettet en pakning. Etter sementering setter operatøren pakningen over sementvellingen og inne i annulusen som omgir brønnrørledningen.

I én utførelsesform inkluderer ventiloppsettet et tubulært hus som har en akse. Et par ventilseter er montert inne i huset aksialt sammenstilt med hverandre. Et klaffventilelement er festet med en hengsle til hvert av setene for dreibar bevegelse mellom åpne og lukkede posisjoner. Hvert av klaffventilelementene er i utgangspunktet i lukket posisjon i kontakt med ett av setene. Ett av ventilelementene dreier i en første retning når det går fra den lukkede til den åpne posisjonen. Det andre av ventilelementene dreier i en andre retning når det går fra den lukkede posisjonen, slik at når begge er i den lukkede posisjonen så blir fluidstrøm gjennom huset forhindret i begge retninger.

Fortrinnsvis er en annulær forseglingsgrenseflate lokalisert aksialt mellom ventilelementene for å forseglende å gripe en tubulær stinger innsatt gjennom setene mens ventilelementene er i den åpne posisjonen. Setene kan være på motsatte ender av et tubulært legeme som har en ytre diameterforseglet mot en indre diameter i huset. Den annulære forseglingsgrenseflaten kan være lokalisert i et hull i legemet aksialt mellom setene.

Kort beskrivelse av tegningene

Figurene 1A-1C omfatter en halvseksjonsfremstilling av en forlengningsrørstreng som har et bunnhulloppsett installert for boring med forlengningsrørstrengen. Figurene 2A-2C omfatter en halvseksjonsfremstilling av en pakning og sementeringsoppsett for installasjon med forlengningsrørstrengen etter at bunnhulloppsettet er trukket opp. Figurene 3A-3B omfatter en halvseksjonsfremstilling av et setteverktøysoppsett for kjøring av paknings- og sementeringsoppsettet i figurene 2A-2C. Figurene 4A-4F omfatter en halvseksjonsfremstilling av setteverktøysoppsettet i figurene 3A-3B posisjonert inne i pakningen og sementeringsoppsettet i figurene 2A-2C og pakningen og sementeringsoppsettet innsatt i en øvre ende av forlengningsrørstrengen. Figur 5 er en halvseksjonsfremstilling av ventiloppsettet båret av setteverktøysoppsettet i figurene 3A-3B og 4A-4F.

Detaljert beskrivelse

Med referanse til figurene IA og 1C har en foringsstreng 11 tidligere blitt installert og sementert i borehullet. En forlengningsrørstreng 13 strekker seg ned fra foringsstrengen 11 til den totale dybden av borehullet, men har ennå ikke blitt sementert på plass. Uttrykket "forlengningsrørstreng" refererer til en streng med brønnrør som ikke strekker seg hele veien opp til brønnhodet, det vil heller til slutt bli sementert i brønnhullet med sin øvre ende en kort avstand over den nedre enden av foringsstrengen 13. Uttrykkene "foring" og "forlengningsrør" kan bli benyttet om hverandre. I denne utførelsesform en vil forlengningsrørstreng 13 normalt ha blitt tatt i bruk ved boring av borehullet samtidig som forlengningsrørstrengen 13 blir senket ned i brønnen.

Med referanse til figur 1C er en sementeringstilbakeholdsprofil 17, slik som en annulær utsparing, også lokalisert nær den nedre enden av foringsstrengen 13. Under forlengningsrørboring strekker et bunnhulloppsett (BHA) 19 seg fra den nedre enden av forlengningsrørstrengen 13. BHA 19 er vist med prikkede linjer fordi den vil være oppdratt i dette eksemplet før sementeringen foregår. BHA 19 inkluderer en borekrone 21 og normalt ytterligere utstyr, slik som en underrømmer og eventuelt overvåkningsinstrumenter og retningsboringsutstyr.

Forlengningsrørstreng 13 inkluderer også en dreiemoment- eller profil-sub 23 (figur IB) som ligger nær den øvre enden av forlengningsrørstreng 13 i denne utførelsesformen. Dreiemoment-sub 23 har en intern profil 25, slik som vertikale spor. Et forlengningsrør-setteverktøy 27 låser frigjørbart en øvre seksjon av en arbeidsstreng, slik som borerør 26 (figur IA), til dreiemoment-sub 23 på forlengningsrørstreng 13 for å overføre dreiemoment til forlengningsrørstreng 13 og bære vekten av forlengningsrørstreng 13. En lavere borerør seksjon 28 (figur 1C) strekker seg nedover fra dreiemoment-sub 23 gjennom forlengningsrørstreng 13 og er låst til BHA 19. Rotering av borerør 26 (figur IA) med en borerigg (ikke vist) vil gjøre at lavere borerør seksjon 28 roterer BHA 19, og påføre boredreiemoment til borekrone 21. Dreiemoment-sub 23 forårsaker også at forlengningsrør-setteverktøy 27 roterer, som i sin tur roterer dreiemoment-sub 23 på grunn av sitt inngrep med profil 25. Dette fører til at hele forlengningsrørstrengen 13 og BHA 19 roterer. Borefluid blir pumpet ned øvre borerørstreng 26, lavere borerørstreng 28 og ut av krone 21 på BHA 19. Publisert søknad US 2009/0107675 beskriver flere detaljer ved forlengningsrør-boresystemet som er illustrert i figurene 1A-1C. Andre systemer for boring med forlengningsrørstreng 13 kan tenkes, inkludert å ha dreiemoment-sub'en lokalisert nær den lavere enden av forlengningsrørstreng 13 heller enn på den øvre enden som vist i figur IB.

Med referanse til figur IB inkluderer forlengningsrørstreng 13 også en lavere polert beholder 29 lokalisert over dreiemoment-sub 23. Lavere polerte beholder 29 er et sylindrisk legeme som har et glatt hull for forseglingsformål. Et forlengningsrøroppheng 31 (figur IA) er festet på den øvre enden av den lavere polerte beholderen 29. Forlengningsrøroppheng 31 vil bli plassert i en satt posisjon før borerørstrengene 26,28, setteverktøy 27 og BHA 19 fjernes. Forlengningsrøroppheng 31 kan være en type som kan bli resatt for å hente opp BHA 19 for reparasjon eller utskiftning. Dersom den er resettbar kan operatøren kjøre BHA 19 tilbake, reengasjere setteverktøy 27 med dreiemoment-sub 23 og frigjøre forlengningsrøroppheng 31 for å fortsette boring. Alternativt kan forlengningsrøroppheng 31 være av en type som kun settes én gang og forblir satt. Forlengningsrøroppheng 31 har kiler 33 som griper den indre diameteren på foringsstreng 11 og holder vekten av forlengningsrøroppheng 13 når det er satt. Ved sluttføringen av boring vil forlengningsrøroppheng 31 være satt nært men over den lavere enden av foringsstrenge 11.

Med en gang brønnen er boret til total dybde og BHA 19 og setteverktøy 27 er trukket opp vil forlengningsrøroppheng 13 være klar for sementering. Med referanse til figurene 2A-2C vil et paknings- og sementeringsoppsett 35 bli senket inn i inngrep med forlengningsrøroppheng 31, øvre polerte hullbeholder 29 og den øvre delen av dreiemoment-sub 23. Figurene 2A-2C illustrerer paknings- og sementeringsoppsett 35 slik det vil fremstå før nedsenking inn i foring 11. Paknings- og sementeringsoppsett 35 inkluderer på sin lavere ende en tilbakekoblingsforseglingsnippel 37, som vist på figur 2C. Tilbakekoblingsforseglingsnippel 27 er et tubulært legeme som har forseglinger 41 lokalisert på sin ytre diameter. Forseglinger 41 er tilpasset å forseglingsmessig gripe den indre diameteren på den lavere polerte hullbeholderen 29 (figur IB). Tilbakekoblingsforseglingsnippel 37 har en eventuell lås 39 på sin lavere ende med gripeelementer som vil gripe en rillet profil i den øvre enden av dreiemoment-sub 23, som vist på figur 4D.

Med referanse til figur 2B er et ventiloppsett 43 koblet til den øvre enden av tilbakekoblingsforseglingsnippel 37 i dette eksemplet. Ventiloppsett 43 omfatter en mekanisme som har en åpen posisjon og en lukket posisjon. I den lukkede posisjonen forsegler ventiloppsett 43 mot trykk fra nedenfor og eventuelt mot trykk fra ovenfor. I den åpne posisjonen kan ventiloppsett 43 tillate fluid å strømme gjennom i begge retninger. I dette eksemplet omfatter ventiloppsett 43 et øvre klaffventilelement 45 og et lavere klaffventilelement 47, der hvert av disse vil dreie mellom en åpen posisjon vist på figur 2B og en lukket posisjon vist med prikkede linjer på figur 5. Med referanse til figur 5 er hvert klaffelement 45 og 47 forbundet med en hengsle 49 til et ventilsete 50. Selv om ventilsetene 50 kan være separate elementer så omfatter i dette eksemplet ett ventilsete 50 en øvre endedel med et tubulært sentralt legeme 51. Det andre ventilsetet 50 omfatter en lavere endedel av legeme 51.1 dette eksemplet er det også slik at det øvre setet 50 er vendt oppover og det lavere setet 50 er vendt nedover. Når den er den lukkede posisjonen, som vist ved de prikkede linjene, så vil øvre klaff 45 forsegle mot det oppadvendte setet 50, og lavere klaff 47 vil forsegle mot det nedadvendte setet 50. Når det veksles fra den lukkede til den åpne posisjonen vil én av klaffene 45 dreie i én retning og den andre i en motsatt retning. For eksempel dreier øvre klaff 45 oppover når den åpnes og lavere klaff 47 dreier nedover ved åpning. Øvre og lavere klaffer 45 og 47 er ved konvensjonelle fjærer (ikke vist) satt i den låste posisjonen.

Posisjonene til klaffer 45,47 kan bli reversert, klaff 47 kan ensidig være utsatt for forseglingstrykk fra ovenfor og klaff 45 fra nedenfor. I dette tilfellet vil klaff 47 dreie oppover for å åpnes og klaff 45 vil dreie nedover for å åpnes. Hengsler 49 er vist å ligge på den samme siden av sentralt legeme 51, som er den venstre siden som vist på figur 5. Alternativt kan hengsler 49 sitte på ulike sider av sentralt legeme 51.

Sentralt legeme 51 er satt fast inne i hullet i et tubulært hus 53 med sin ytre diameter i forseglende inngrep med hullet i tubulært hus 53. Sentralt legeme 51 er fortrinnsvis rigid festet til tubulært hus 53 og kan bli satt fast inne i tubulært hus 53 på ulike måter, inkludert tilbakeholdsringer, presstilpasning eller sveising. Klaffer 45 og 47 kan bli holdt i den åpne posisjonen med et sentralt tubulært legeme som vil bli forklart nedenfor. Hullet i det sentrale legemet 51 har en forseglingsgrenseflate til forsegling mot det tubulære legemet. I denne utførelsesformen omfatter forseglingsgrenseflaten forseglinger 63 montert i annulære riller i hullet i det sentrale legemet 51. Ventiloppsett 43 er utformet av et drillbart materiale, slik som aluminium. Heller enn klaffventilelementer vil et annet oppsett som vil virke for det samme formålet inkludere øvre og nedre kuleventiler. Sentralt legeme 51 inkluderer et øvre adapter 59 på sin øvre ende og et lavere adapter 61 på sin nedre ende. Med referanse til figur 2B har adaptere 59,61 gjenger som fester hus 53 inn i paknings-og sementeringsoppsett 35 (figur 2A).

Fremdeles med referanse til figur 2A er en forlengningsrørtoppakning 67 festet på den øvre enden av toppadapter 59. Forlengningsrørtoppakning 67 kan være en konvensjonell pakning til forsegling mellom forlengningsrørstreng 13 og den indre diameteren i foring 11 (figur IA). I dette eksemplet er forlengningsrørtoppakning 67 satt etter vekt selv om den kan bli satt rotasjonsmessig eller hydraulisk. Forlengningsrørtoppakning 67 har et legeme 69 som er tubulært og har en konisk øvre ende 71. Elastomere pakningselementer 73 er lokalisert rundt legeme 69. Et sett med kiler 75 er posisjonert på konisk øvre ende 71. Et indre tubulært legeme i forlengningsrørtoppakning 67 har et indre sett med venstregj enger 78, men andre festeanordninger ved siden av venstregj enger er mulige. En settehylse 76 omgir det indre tubulære legemet og griper inn i den øvre enden av kiler 75. Pakning 67 er vist i den ikke-satte posisjonen på figur 2A. For å sette vil en nedadrettet kraft på settehylse 76 gjøre at hylse 75 ekspanderer over konisk overflate 71 og vil også deformere pakningselementer 73 radialt utover. Kiler 75 vil gripe den indre diameteren på foring 11 (figur IA) for å holde forlengningsrørtoppakning 67 i den satte posisjonen.

En eventuell øvre polerte hullbeholder 77 kan bli montert til den øvre enden av settehylse 76. Øvre polerte hullbeholder 77 blir benyttet til forseglingsformål i tilfelle med problemer med forsegling av tilbakekoblingsforseglingsnippel 37 (figur 2C) for å senke lavere polerte hullbeholder 29 (figur IA) derom en annen pakning er nødvendig til forsegling mot foringsstreng 11. Før sementering vil pakning og forlengningsrørtoppoppsett 35 i figurene 2A-2C bli senket inn i inngrep med dreiemoment-sub 13, lavere polerte hullbeholder 29 og forlengningsrøroppheng 31, som vist på figurene IA og IB. Pakning og forlengningsrørtoppoppsett 35 vil forbli i borehullet etter sementering.

Figurene 3 A og 3B illustrerer et setteverktøysoppsett 79, der det meste av dette vil bli hentet tilbake etter sementering. Setteverktøyoppsett 79 inkluderer et adapter 81 på den øvre enden for å feste det på en arbeidsstreng slik som en streng med borerør. Setteverktøysoppsett 79 inkluderer et pakningssetteverktøy 83 som er festet på den lavere enden av adapter 81. Pakningssetteverktøy 83 er en type som benyttes til å sette pakning 67 (figur 2A). I dette eksemplet er pakningsetteverktøyet 83 et verktøy av mekanisk type som settes som respons på rotasjon og vekt som påføres av settestrengen. Alternativt kan det være et hydraulisk drevet verktøy. Pakningssetteverktøy 83 har et sett med fjærbelastede klammer (dogs) 85 som går radialt utover. Når setteverktøyoppsett 79 blir innsatt i paknings- og sementeringsoppsett 35 vil klammer 85 være lokalisert inne i øvre polerte hullbeholder 77 og tvunget utover mot sideveggen på beholder 77.1 denne utgangsposisjonen vil klammer 85 ikke overføre noen nedadrettet vekt. Når de griper en oppadrettet skulder, slik som kanten på den øvre polerte hullbeholderen 77, vil klammer 85 overføre en nedadrettet kraft. Pakningssetteverktøy 83 kan ha en kløtsj mekanisme 87 av typen som konvensjonelt benyttes til setteverktøy for forlengningsrørtoppakninger. Kløtsjmekansime 87 overfører rotasjon når vekt påføres denne. Pakningssetteverktøy 83 har en venstregj enget tilkobling 89 på sin lavere ende. Gjenget tilkobling 89 vil bli festet på venstregj enger 78 (figur 2A) på det indre tubulære legemet på forlengningsrørtoppakning 67 mens den settes sammen på overflaten. Sammenføyningen av gjenget tilkobling 89 og gjenger 78 kobler sammen paknings- og sementeringsoppsett 35 på figurene 2A-2C med setteverktøysoppsett 79 på figurene 3A og 3B.

Setteverktøyoppsett 79 inkluderer en stinger 91 som strekker seg nedover fra gjenget tilkobling 89. Stinger 91 er et tubulært legeme som strekker seg gjennom ventiloppsett 43 og holder klaffelementer 45 og 47 i den åpne posisjonen. Forseglinger 63 (figur 5) på legeme 51 forsegler mot stinger 91. Alternativt kan forseglinger være lokalisert på stinger 91.

Stinger 91 har en sementeringstilbakeholder eller plugg 93 som er frigjørbart festet til dens lavere ende. I denne utførelsesform en er sementtilbakeholder 93 en låsende type. Som vist på figur 3B har sementeringstilbakeholder 93 et indre legeme 95 som kan være rigid og utformet av et drillbart materiale. En aksial passasje 96 strekker seg gjennom indre legeme 95 for passasjen av fluid. En ytre hylse 97 er utformet av elstomert materiale og har omkretsmessig utstikkende ribber 99. Ribbene 99 er tilpasset å danne en forsegling i forlengningsrørstreng 13. Sementtilbakeholder 93 har et adapter 101 på sin øvre ende som frigjørbart holder semettilbakeholder 93 festet til den lavere enden av stinger 91 med skjærepinner. Adapter 101 har et internt sete 103 som er tilpasset å motta et forseglende objekt som pumpes ned, slik som en pil 107 (figur 4D). Pil 107 er et konvensjonelt nedpumpbart element som har forseglinger, og med en gang det foreligger i forseglende inngrep med adapter 101 så vil kombinasjonen danne en forsegling i forlengningsrørstreng 13.1 denne utførelsesform en strekker en lås 105 seg rundt legemet 95 for inngrep i profil 17 (figur 1C). Alternativt kan sementeringstilbakeholder 93 være av en ikke-låsende type.

Under operasjon vil brønnen bli boret, fortrinnsvis ved å benytte forlengningsrørstrengen 13 som borestrengen. Med en gang den er på total dybde vil forlengningsrøroppheng 31 (figur IA) bli satt i foringsstreng 11 for å holde vekten av forlengningsrørstrengen 13. Deretter henter operatøren opp forlengningsrørsetteverktøy 27, borerørseksjoner 26,28 og bunnhulloppsett 19 (figur 1C).

Operatøren setter deretter sammen setteverktøyoppsettet 79 på figurene 3A og 3B i paknings- og sementeringsoppsett 35 på figurene 2A-2C. Ved å gjøre dette vil operatøren i dette eksemplet feste gjenget tilkobling 89 på gjenger 78 ved venstrerotasjon. Stinger 91 vil passere gjennom ventiloppsett 43 og skyve og opprettholde klaffer 45,47 i den åpne posisjonen. Forseglinger 63 (figur 5) forsegler rundt stinger 91. Tilbakekoblingsforseglingsnippel 37 vil være fordelt slik at når den senkes inn i foringsstrengen 11 så vil den i det vesentlige være lokalisert inne i den lavere tilbakeholdsbeholderen 29. Sementtilbakeholder 29 (figur 3B) vil foreligge i forseglet inngrep med tilbakekoblingsforseglingsnippel 37. Pil 107 vil ikke være i posisjon på dette tidspunktet. Operatøren fester adapter 81 til en arbeidsstreng, slik som et borerør 26 (figur 4A) og senker hele oppsettet.

Med referanse til figur 4F så vil lås 39 på den lavere enden av tilbakekoblingsforseglingsnippel 37 nå lavere polerte hullbeholder 29 og låses i en annulær rillet profil dannet i den øvre enden av dreiemoment-sub 23. Som vist på figur 4D vil sementtilbakeholder 93 være lokalisert inne i forlengelsesrøroppheng 31, og ventiloppsett 43 vil være ovenfor, som vist på figur 4C. Forlengelsesrørtoppakning 67 vil være lokalisert innenfor foringsstreng 11 over forlengelsesrøroppheng 31 som vist på figur 4B-4D.

Operatøren vil på dette tidspunktet fortrinnsvis frigjøre setteverktøyoppsettet 79 (figur 4D) fra paknings- og sementeringsoppsettet 35 (figur 4B). I denne utførelsesformen løser operatøren ut ved å rotere borerøret 26 mot høyre, noe som vil skru gjenget tilkobling 89 ut av interne gjenger 78 (figur 4B). Når dette er frigjort vil operatøren trekke setteverktøysoppsett 79 oppover en kort distanse med borerør 26. Dette gjør at setteverktøyoppsettet 79 beveges oppover relativt paknings- og sementeringsoppsettet 35, noe som indikerer til operatøren at setteverktøyoppsett 79 er frigjort fra paknings- og sementeringsoppsett 35. Operatøren vil deretter sette tilbake ned uten å sette pakning 67.

Operatøren er da fri til å pumpe sement ned borerøret 26 og oppsettet vist på figur 4A-4F. Sementen vil strømme gjennom sementtilbakeholder 93 (figur 4D), dreiemoment-sub 23 (figur 4F) og ut av bunnen av forlengningsrørstreng 13. Når den ønskede mengden sement har blitt tilført slipper operatøren kastepilen 107 (figur 4D) ned i borerøret 26. Pil 107 lander i forseglende inngrep med adapter 101 på sementtilbakeholder 93. Påføring av fluidtrykk fra overflaten vil forårsake at skjærepinnen mellom adapter 101 og stinger 91 frigjøres. Sementtilbakeholder 93 og pil 107 beveger seg nedover sammen inn i inngrep med profil 17 (figur 1C). Med en gang de foreligger i inngrep danner sementtilbakeholder 93 og pil 107 en forsegling i forlengningsrørstreng 13 og blir forhindret fra å bevege seg oppover med det låsende inngrepet. Sementen i annulusen som omgir forlengningsrørstrengen 13 vil bli forhindret fra å strømme tilbake opp inne i forlengningsrørstrengen 13 ved sementtilbakeholder 93 og pil 107.

Operatøren vil deretter sette forlengningsrørtoppakningen 67 (figur 4B) ved først å trekke oppover en avstand som er tilstrekkelig for klammer 85 (figur 4A) å bevege seg over den øvre enden av øvre polerte hullbeholder 77. Klammer 85 vil deretter sprette utover forbi den ytre diameteren til øvre polerte hullbeholder 77. Mengden av denne bevegelsen oppover er tilstrekkelig til å gjøre at stinger 91 beveges over ventiloppsett 43 (figur 4C), og slik forblir klaffer 45,47 åpne. Operatøren senker deretter borestrengen 26 og setteverktøyoppsett 79 relativt paknings- og sementeringsoppsett 35. Klammer 85 vil kontakte den øvre enden av øvre polerte hullbeholder 77. Operatøren slakker av vekt, noe som forplanter seg gjennom øvre polerte hullbeholder 77 til settehylse 76. Settehylse 76 vil bevege seg nedover relativt pakningslegemet 69, noe som gjør at forlengningsrørtoppakning 67 settes. Dens kiler 75 vil gripe den indre diameteren på foring 11. Pakningselementer 73 vil forsegle mot den indre diameteren på foring 11.

Operatøren vil deretter trekke borestrengen 26 oppover igjen, men en avstand som er tilstrekkelig til å plassere den lavere enden av stinger 91 over ventiloppsettet 43. Denne bevegelsen oppover gjør at stinger 91, som tideligere holdt klaffer 45 og 47 (figur 4C) i den åpne posisjonen, beveger seg over klaffer 45 og 47. Klaffer 45 og 47 vil deretter sprette til den lukkede posisjonen vist ved de prikkede linjene på figur 5. Denne lukkede posisjonen forhindrer enhver oppadrettet strømning av fluid i tilfellet der sement i annulusen lekker forbi sementtilbakeholder 93 (figur 4D). Lukkingen av klaffer 45 og 47 forhindrer også nedadrettet strømning av fluid under ventiloppsett 43. Barrieren som er dannet vil gjøre det mulig for operatøren å resirkulere et rensefluid, slik som vann, nedover og ut av den lavere enden av stinger 91 (figur 4D). Rensefluidet sirkulerer tilbake opp annulusen som omgir borerør 26. Alternativt kan operatøren sirkulere rensefluidet ned annulusen i foring 11 som omgir borerør 26 og tilbake opp stinger 91. Dette fluidet vil rense forlengningsrørtoppakning 67 og øvre polerte hullbeholder 77 for sement av smuss. Dersom rensing ikke er nødvendig kan ventilelement 43 ha ett enkelt klaffventilelement i stedet for to. Det enkle klaffventilelementet vil blokkere oppadrettet strømning av fluid i tilfellet der sementtilbakeholder 93 lekker, men vil ikke blokkere nedadrettet strømmende fluid.

Etter rensing er operatøren fri til å trekke opp setteverktøyoppsett 79, bortsett fra sementtilbakeholder 93, som forblir låst i den lavere enden av forlengningsrørstreng 13. Med en gang setteverktøyoppsett 79 har blitt trukket opp, og når operatøren ønsker å ferdigstille brønnen, så vil han senke en streng med en borekrone inn i foring 11. Borekronen blir benyttet til å bore gjennom ventiloppsettet 43, som er laget av enkelt drillbare komponenter. Den tilintetgjørelsen av ventiloppsett 43 åpner slik den sementerte forlengelsesrørstrengen 13 ned til sementtilbakeholder 93 (figur 3B). Dersom det er ønskelig kan operatøren ønske å bore ut sementtilbakeholderen 93, som også kan være laget av drillbare materialer. Operatøren kan deretter sluttføre brønnen på en konvensjonell måte, slik som ved å kjøre rørledning og perforering.

Mens kun én utførelsesform har blitt vist er det åpenbart for fagfolk på området at ulike endringer og modifiseringer kan bli gjort.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for å utføre en operasjon i en brønnledning, som omfatter: (a) tilveiebringe et ventiloppsett som har en åpen posisjon og en lukket posisjon, der ventiloppsettet er forspent i den lukkede posisjonen, (b) tilveiebringe et setteverktøyoppsett med en stinger som strekker seg nedover og montere ventiloppsettet til setteverktøyoppsettet der stingeren strekker seg gjennom ventiloppsettet, og holder ventiloppsettet i den åpne posisjonen, (c) plassere setteverktøyoppsettet og ventiloppsettet inn i inngrep med brønnledningen, (d) utføre en valgt operasjon på brønnledningen med setteverktøyoppsettet, inkludert pumping av fluid gjennom stingeren og ventiloppsettet mens ventiloppsettet er i den åpne posisjonen, og deretter (e) løfte stingeren fra ventiloppsettet, og forårsake at ventiloppsettet beveger seg til den lukkede posisjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, som ytterligere omfatter å hente opp setteverktøyoppsettet fra ledningen og forlate ventiloppsettet i inngrep med brønnledningen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der ventiloppsettet, mens det er i den lukkede posisjonen i trinn (e), blokkerer oppadrettet strømning av et fluid fra under ventiloppsettet i tillegg til nedadrettet strømning av et fluid fra over ventiloppsettet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der: trinn (d) omfatter pumping av en sementvelling ned i brønnledningen og tilbake opp en annulus som omgir brønnledningen for å sementere brønnledningen inne i et borehull.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der: trinn (b) omfatter: montering av et tilbakekoblingsoppsett til setteverktøyoppsettet og feste ventiloppsettet til tilbakekoblingsoppsettet, og trinn (c) omfatter: stikke tilbakekoblingsoppsettet forseglende inn i brønnledningen, der trinn (e) ytterligere omfatter å hente opp setteverktøyoppsettet og forlate tilbakekoblingsoppsettet og ventiloppsettet i inngrep med brønnledningen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der: trinn (b) omfatter: montere et pakningsoppsett til setteverktøyoppsettet og sette fast ventiloppsettet på pakningsoppsettet, og trinn (d) omfatter: pumpe en sementvelling ned i brønnledningen og tilbake opp en annulus som omgir brønnledningen, deretter sette pakningsoppsettet over sementvellingen og innenfor annulusen som omgir brønnledningen, og trinn (e) omfatter ytterligere å hente opp setteverktøyoppsettet og forlate ventiloppsettet i forseglende inngrep med brønnledningen for å blokkere enhver oppadgående strøm av fluid i brønnledningen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der trinn (e) etter løfting av stingeren ytterligere omfatter: sirkulering av en væske gjennom stingeren mens ventiloppsettet er i den lukkede posisjonen, og der ventiloppsettet blokkerer nedadrettet strømning av væsken forbi ventiloppsettet inn i brønnledningen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, der: trinn (d) omfatter: pumpe en sementvelling gjennom stingeren og ventiloppsettet, ned i brønnledningen, og tilbake opp en annulus som omfatter brønnledningen, pumpe en sementtilbakeholder fra setteverktøyoppsettet ned i brønnledningen inn i låsende inngrep med brønnledningen nær bunnen av brønnledningen for å forhindre at sementvellingen strømmer ned annulusen og opp brønnledningen, og lukke ventiloppsettet i trinn (e) for å forhindre at sementvellingen strømmer ned annulusen og opp brønnledningen i tilfellet av svikt i sementtilbakeholderen.

9. Fremgangsmåte for installering av et forlengningsrør i en brønn, omfattende: (a) låse et bunnhulloppsett til en forlengningsrørstreng, der bunnhulloppsettet omfatter en borekrone som stikker ut fra en lavere ende av forlengningsrørstrengen, (b) rotere borekronen for å gjøre brønnen dypere, (c) på en valgt dybde, hente opp bunnhulloppsettet, (d) montere et ventiloppsett som er forspent i en lukket posisjon til et setteverktøyoppsett som har en stinger innsatt gjennom ventiloppsettet, holde ventiloppsettet i en åpen posisjon, der stingeren har en sementtilbakeholder frigjørbart montert dertil under ventiloppsettet, deretter (e) senke setteverktøyoppsettet inn i inngrep med forlengningsrørstrengen, (f) pumpe sementvelling gjennom stingeren og ventiloppsettet, deretter pumpe sementtilbakeholderen ned i forlengningsrørstrengen inn i låsende inngrep med en lavere del av forlengningsrørstrengen, deretter (g) løfte stingeren fra ventiloppsettet, og forårsake at ventiloppsettet beveges til den lukkede posisjonen, for å blokkere oppadrettet strømning av fluid fra brønnledningen gjennom ventiloppsettet i tilfellet av lekkasje i sementtilbakeholderen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, som ytterligere omfatter å hente opp setteverktøyoppsettet fra ledningen og forlate ventiloppsettet i inngrep med brønnledningen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der det i trinn (g) er slik at ventiloppsettet, mens det er i den lukkede posisjonen, også blokkerer nedadrettet strømning av et fluid fra ovenfor ventiloppsettet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der: trinn (d) omfatter: montere et tilbakekoblingsoppsett til setteverktøyoppsettet og sette fast ventiloppsettet til tilbakekoblingsoppsettet, og trinn (e) omfatter: stikke tilbakekoblingsoppsettet forseglende inn i brønnledningen, og trinn (g) ytterligere omfatter å hente opp setteverktøyoppsettet og forlate tilbakekoblingsoppsettet og ventiloppsettet i brønnledningen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, der trinn (e) ytterligere omfatter: sirkulere en rensevæske gjennom stingeren mens ventiloppsettet er i den lukkede posisjonen, og med ventiloppsettet blokkere nedadrettet strømning av væsken forbi ventiloppsettet inn i brønnledningen.

14. Brønnverktøyapparat, som omfatter: et tubulært hus som har en akse, et par ventilseter montert inne i huset aksialt innrettet med hverandre, et par klaffventilelementer som hvert er låst fast med en hengsel til ett av setene for dreibar bevegelse mellom åpne og lukkede posisjoner, der hver av klaffventilene er forspent i den lukkede posisjonen i kontakt med ett av setene, der ett av ventilelementene dreier i en første retning når det beveger seg fra den lukkede til den åpne posisjonen, og det andre av ventilelementene dreier i en andre retning når det beveger seg fra den lukkede posisjonen, slik at når begge er i den lukkede posisjonen så blir strømning av fluid gjennom huset forhindret i begge retninger.

15. Apparat ifølge krav 14, som ytterligere omfatter: en annulær forseglingsgrenseflate lokalisert aksialt mellom ventilelementene for forseglende inngrep med en tubulær stinger innsatt gjennom setene mens ventilelementene er i den åpne posisjonen.

16. Apparat ifølge krav 14, som ytterligere omfatter: et tubulært legeme som har en ytre diameter forseglet til den indre diameteren på huset, og der ett av setene er lokalisert på én endedel av legemet og det andre av setene er lokalisert på en annen endedel av legemet.

17. Apparat ifølge krav 16, som ytterligere omfatter: en annulær forseglingsgrenseflate lokalisert i et hull i legemet aksialt mellom setene.

18. Apparat ifølge krav 14, der: et øvre et av ventilelementene dreier oppover til den åpne posisjonen, og et lavere et av ventilelementene dreier nedover til den åpne posisjonen.

19. Apparat ifølge krav 14, der: hengslene er lokalisert på samme side av huset.

20. Apparat ifølge krav 14, som ytterligere omfatter: et tilbakekoblingsoppsett for forseglende og låsende innsetting inn i en øvre del av en forlengningsrørstreng, der huset omfatter en del av tilbakekoblingsoppsettet, et setteverktøyoppsett i frigjørbart inngrep med tilbakekoblingsoppsettet for kjøring av tilbakekoblingsoppsettet, og en tubulær stinger som strekker seg nedover fra og som danner en del av setteverktøyoppsettet, der stingeren strekker seg gjennom begge setene, for dermed å holde ventilelementene i den åpne posisjonen inntil setteverktøyoppsettet blir løftet relativt til tilbakekoblingsoppsettet.