NO20121433A1 - Kontrolledningsbeskyttelse - Google Patents

Abstract

En kontrolledningsbeskytterfor bruk med en rørstreng, for eksempel produksjonsrør som har minst en kontrolledning på en ytre overflate derav er beskrevet. Kontrolledningsbeskytteren omfatter en hylse med en sylindrisk stiv ytre vegg, hylse er lokaliserbar rundt rørstrengen og den minst ene kontrolledningen, og et polymert tetningselement anordnet, i bruk mellom en indre overflate av hylsens yttervegg og rørstrengen, opererbar for hovedsakelig å forsegle mellomrommet mellom den ytre veggen av hylsen og rørstrengen.

Description

KONTROLLEDNINGSBESKYTTELSE

Beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører beskyttelse av kontrolledninger (eng.: control lines), særlig kontrolledningkontrolledninger for nedihullsutstyr i olje- og gassbrønner. Oppfinnelsen vedrører også fremgangsmåter for å åpne en formasjonsisolasjonsventil i en brønn på en sikker måte, og fremgangsmåter for å fjerne rør fra en brønn på en sikker måte.

I olje- og gassindustrien er det å tilveiebringe kontrolledningkontrolledninger for nedihullsutstyr langs rørets utside, kjent. KontrolledningKontrolledningene er typisk klemt eller spent fast til rørets utside. Kontrolledningene kan være hydrauliske eller elektriske eller fiberoptiske. Slike kontrolledninger har typisk diametere på fra 0,25 inch (0,64 cm) til 0,5 inch (1,27 cm).

Å gruppere kontrolledninger i såkalte flatpakker (eng.: flat packs) er også kjent. En flatpakke omfatter typisk en hard termoplastisk kapsling som innkapsler kontrolledningene som går gjennom den.

Jo flere kontrolledninger som inkorporeres inne i en flatpakke, desto stivere blir den. Følgelig er det en grense for antallet kontrolledninger en flatpakke kan omfatte før den blir for stiv til at den enkelt kan håndteres eller behandles, f. eks. kveilet og ukveilet med røret den skal festes til.

En typisk flatpakke omfatter fra 2 til 10, f. eks. fra 2 til 4, kontrolledninger. En trelednings flatpakke kan omfatte tre kontrolledninger med en diameter på 0,25 inch (0,64 cm) som er kapslet sammen med et hardt termoplastisk materiale.

Flatpakkens tverrgående tverrsnitt kan være hovedsakelig rektangulær, trapesformet eller halvmåneformet og kan fortrinnsvis være formet til å passe med krummingen til røret den er festet til. En flatpakke med et rektangulært tverrsnitt kan ha dimensjoner på 1,5 inch (3,81 cm) ganger 0,5 inch (1,27 cm). Typisk strekker forskjellige kontrolledningene seg til forskjellige dybder i en brønn.

For en undersjøisk brønnkomplettering er det typisk fra 5 til 10 kontrolledninger som er spent fast til produksjonsrørets utside. Disse kontrolledningene kan grupperes i én, to eller tre flatpakker. For eksempel kan én flatpakke inneholde kontrolledninger for styring av nedihullsutstyr, en annen kan inneholde kontrolledninger for å styre kjemisk injeksjon og en annen kan inneholde kontrolledninger for en nedihulls sikkerhetsventil. Nedihulls strømningsstyring og nedihulls sikkerhetsventilkontrolledninger settes noen ganger sammen til én flatpakke.

Når en hydrokarbonproduksjonsbrønn kompletteres, føres rør ned i brønnen, og en formasjonsisolasjonsventil åpnes, noe som følgelig tilveiebringer en fluidforbindelse mellom den hydrokarbonbærende formasjonen og overflaten via røret.

Røret tilpasses typisk for å åpne formasjonsisolasjonsventilen når det føres ned i brønnen. Røret tilveiebringes også med en henger som er tilpasset for plassering i en landeskål (eng.: landing bowl), og et tetningselement som er tilpasset for plassering i en tetningsboring eller pakning, hvori landeskålen og tetningsboringen eller pakningen er lokalisert i borehullet. Landingen av hengeren i landeskålen og tetningselementet i tetningsboringen eller pakningen finner hovedsakelig sted samtidig. Når hengeren og/eller tetningselementet har landet, er ringrommet rundt røret tettet.

Det er imidlertid en periode under en brønnkompletteringsoperasjon hvor formasjonsisolasjonsventilen er åpen, men hengeren og tetningselementet ennå ikke har landet. I denne perioden kan det være en ringformet bane rundt rørets utside til overflaten, opp fra hvilke ekspanderende bobler med gass kan stige.

For å hindre at denne gassen når overflaten aktiveres en ringformet boresikringsventil (eng.: blow-out preventer) for å stenge av den ringformede banen. En ringformet boresikringsventil omfatter et ringrørformet element som kan ekspandere ved aktivering for å lukke den ringformede spalten mellom røret og brønnforingsrøret. Boresikringsventilen omfatter typisk metallelementer for å armere det ringformede elementet.

Aktivering av boresikringsventilen kan skade kontrolledninger eller flatpakker som er festet til rørets utside inne i en brønn. Aktivering av boresikringsventilen vil typisk kunne knuse eller deformere plastmaterialer, f. eks. en flatpakkekapsling, som den ligger an mot. Armeringselementenes effekt på kontrolledningene eller flatpakkene er en særlig årsak til skade.

Videre, dersom boresikringsventilen ikke lukker den ringformede banen tilstrekkelig til i det minste å redusere gasstrømmen til håndterlige nivåer, vil det bli nødvendig å aktivere skjæreventiler for å sperre av brønnen. Skjæreventiler kutter røret inne i brønnen. Siden er det en kompi eks, kostbar og tidkrevende oppgave å hente opp igjen røret og tilhørende utstyr fra brønnen.

Det er kjent å stabilisere en hydrokarbonproduksjonsbrønn under brønnkompletteringsoperasjonen ved å bruke en mellomisolasjonssammenstilling. Selv om dette muliggjør trygg gjennomføring av brønnkompletteringen, kan det legge kompleksitet og/eller kostnad til operasjonen. Den foreliggende oppfinnelsen løser eller i det minste reduserer disse problemene.

Et første aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer en kontrolledningsbeskytter for bruk med en rørstreng der minst én kontrolledning strekker seg i en lengderetning langs minst del av en ytterflate derav, der kontrolledningsbeskytteren omfatter: - en hylse som er lokaliserbar rundt rørstrengen og den minst ene kontrolledningen, der hylsen omfatter:

- en sylinderformet stiv yttervegg; og

-et polymert tetningselement anbrakt, i bruk, mellom en innerflate av hylsens yttervegg og rørstrengens ytterflate, anvendelig for hovedsakelig å tette rommet mellom hylsens yttervegg og rørstrengen.

Hylsens stive yttervegg tilveiebringer en kraftig, hovedsakelig ikke-deformerbar overflate som en boresikringsventil kan ligge an mot dersom det blir nødvendig med aktivering av boresikringsventilen. Følgelig, når boresikringsventilen aktiveres, virker den ikke inn på og potensielt skader den minst ene kontrolledningen.

Dessuten, ettersom ytterveggen ikke kan deformeres vesentlig når en aktivert boresikringsventil ligger an mot den, er en god tetning dannet mellom boresikringsventilen og hylsen. Ideelt sett bør den stive ytterveggen ha en jevn overflate for å muliggjøre pålitelig tetning med en aktivert boresikringsventil.

Fortrinnsvis kan den stive ytterveggen være dannet av metall. For eksempel kan hylsens yttervegg være fremstilt av stål; karbonstål eller stål med lavt krominnhold kan være særlig foretrukket.

Fortrinnsvis er en betydelig del av hylsens sylinderformede yttervegg av hovedsakelig uniform utvendig diameter. Dette er fordelaktig, fordi det muliggjør at en bedre tetning dannes med en ringformet boresikringsventil, som ved aktivering ekspanderes radialt innvendig mot hylsens yttervegg.

Fortrinnsvis kan hylsen være konisk i én eller begge ender. Slik konisk form kan forenkle innsetting av kontrolledningsbeskytteren i en brønn og/eller fjerning av kontrolledningsbeskytteren fra en brønn.

Hylsen kan tilveiebringes med en endevegg i én eller begge ender.

Fortrinnsvis kan et antall deler, f. eks. to, tre eller fire deler, festes sammen for å danne hylsen. Delene kan hver omfatte dellengder av hylsen, f. eks. ringformede segmenter, og/eller segmenter av hylsens perimeter, f. eks. delvis sylinderformede segmenter. For eksempel kan delene hver omfatte et hovedsakelig likt delvis sylinderformet segment, f. eks. en halv, en tredjedel eller en fjerdedel av en sylinder. I en foretrukket utførelsesform kan hylsen være dannet av to hovedsakelig halvsylinderformede deler.

Delene kan være forbundet, i bruk, av et antall festemidler, så som bolter, som kan være anordnet med gjentakende mellomrom omkring hylsens omkrets når ringformede segmenter forbindes, eller langs hylsens lengde når delvis sylinderformede segmenter forbindes.

For eksempel kan festemidler for å forbinde delvis sylinderformede segmenter av hylsen være anordnet, i bruk, med mellomrom på cirka 1 fot (30 cm) langs forbindelsen (langs hylsens lengde).

Fortrinnsvis tilveiebringes åpninger for festemidlene, f. eks. boltene, som er tilgjengelig eksternt, noe som letter installering av beskytteren rundt en rørstreng.

En tetningsmasse, f. eks. en elastomerisk eller en flytende herdbar tetningsmasse så som en harpiks, kan påføres forbindelsene mellom deler av den sammenstilte hylsen.

I utførelsesformer der hylsen omfatter et antall deler, kan to eller flere av delene være forbundet med hverandre ved hjelp av et hengsel. Følgelig kan installering av beskytteren være enklere, og antallet bolter som er påkrevd, kan reduseres.

Hengselet eller hvert hengsel kan være et midlertidig hengsel, hvorved minst en del av hengselet kan være fjernbar når hylsen er på plass rundt en rørstreng, uten å innvirke på hylsens integritet. Utførelsesformer som benytter et slikt fjernbart hengsel, kan være foretrukket, fordi hylsens kontinuerlige ytterflate kan være jevnere etter fjerning av hengselets relevante del. Følgelig kan det i bruk oppnås bedre, mer pålitelig tetning mellom en aktivert boresikringsventil og hylsen.

Hylsen kan typisk være fra 20 fot til 100 fot (6 m til 30 m), fortrinnsvis fra 30 fot til 50 fot (9 m til 15 m), mer fortrinnsvis fra 30 fot til 40 fot (9 m til 12 m) i lengden. Lengden som velges for hylsen, bør ta hensyn til eventuelle unøyaktigheter i nedihulls dybdemålinger og «rigghiv» (eng.: «rig heave») i tilfelle en offshore undersjøisk brønn driftes fra et flytende fartøy, f.eks. en borerigg.

Rørstrengen som hylsen er lokaliserbar rundt, kan typisk ha en ytre diameter på opptil 7 inch (18 cm), f. eks. 5,5 inch (14 cm) eller 7 inch (18 cm). Følgelig kan hylsens yttervegg ha en innvendig dimensjon, f. eks. diameter, på opptil 9 inch (23 cm), f. eks. fra 6 inch (15 cm) til 9 inch (23 cm), for å omslutte, i bruk, rørstrengen, den minst ene kontrolledningen og det polymere tetningselementet.

Fortrinnsvis kan hylsens stive yttervegg ha en radial tykkelse på opptil 0,75 inch, f. eks. fra 0,25 til 0,75 inch. Typisk er hylsens yttervegg av hovedsakelig uniform tykkelse.

Fortrinnsvis har hylsen (yttervegg og polymert tetningselement) en radial tykkelse på opptil 3,5 inch (8,9 cm), f. eks. fra 1 inch (2,5 cm) til 3 inch (7,6 cm).

Det polymere tetningselementet kan være dannet av en elastomer, f. eks. en termoplastisk elastomer, så som et polyuretan eller en etylen-propylen-dien-monomer-gummi (EPDM, ethylene propylene diene monomer) tverrbundet med polypropylen, f.eks. Santoprene™.

Det polymere tetningselementet er fortrinnsvis et ringformet polymert legeme. Passende velges det ringformede polymere legemets ytre diameter som en fast pasning med in ne rf I aten av hylsens stive yttervegg. Passende velges det ringformede polymere legemets indre diameter slik at det ringformede polymere legemet er en fast pasning med rørstrengens ytterflate. Følgelig er det ringformede polymere legemets ytre diameter avpasset etter den indre diameteren til hylsens stive yttervegg, mens det ringformede polymere tetningselementets indre diameterer er avpasset etter rørstrengens ytre diameter.

Fortrinnsvis tilveiebringes det ringformede polymere legemet med minst én kanal, én utsparing eller ett spor som strekker seg i en lengderetning langs innerflaten derav for å tillpasse, i bruk, den minst ene kontrolledningen. Typisk er den minst ene kontrolledningen tett omsluttet, i bruk, i kanalen, utsparingen eller sporet.

Det ringformede polymere legemet kan være festet, f. eks. klebet, til innerflaten av hylsens stive yttervegg. Følgelig, der hylsen er dannet i deler, er også det ringformede polymere legemet dannet i deler, der hver del er festet til en korresponderende eller komplementær seksjon av hylsens stive yttervegg. Det ringformede polymere legemet kan være dannet av to til åtte deler, f. eks. to, tre eller fire deler.

Alternativt eller i tillegg kan det polymere tetningselementet omfatte en harpiks. Harpiksen, f. eks. en epoksyharpiks eller en silikonharpiks, kan injiseres eller på annen måte forsynes mellom hylsens sylinderformede yttervegg og rørstrengen og setter seg, størkner eller herder in situ for å forsterke eller tilveiebringe tetningselementet.

Kontrolledningsbeskytteren kan ytterligere omfatte én eller flere skott, f. eks. metalliske skott, lokaliserbare, i bruk, mellom hylsens vegg og rørstrengen som kontrolledningsbeskytteren er tilpasset rundt. Det ene eller flere skott er anordnet på tvers mellom hylsens yttervegg og rørstrengen.

Eventuelt kan kontrolledningsbeskytteren fastmonteres til, f. eks. produseres med, en seksjon av rørstrengen. I en slik utførelsesform må den minst ene kontrolledningen tilveiebringes med et forbindelseselement i hver ende av hylsen for å forbinde den til seksjoner av den korresponderende kontrolledningen som er anbrakt over og under kontrolledningsbeskytteren.

Et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer en rørstreng, f. eks. produksjonsrør, med minst én kontrolledning som strekker seg i en lengderetning langs en ytterflate derav, der røret har tilpasset dertil minst én kontrolledningsbeskytter ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

I bruk kan hylsen være konsentrisk med rørstrengen. Alternativt kan hylsens lengdeakse være forskjøvet i forhold til rørstrengens, dvs. at hylsen kan være eksentrisk med rørstrengen. Det kan være foretrukket at hylsen er eksentrisk med rørstrengen, fordi et mindre polymert tetningselement da kan være nødvendig, ettersom typisk den minst ene kontrolledningen kan være anordnet på én side av rørstrengen. Følgelig, der tetningselementet er et polymert ringformet legeme, kan borehullet gjennom det ringformede legemet være eksentrisk, slik at hylsen er anordnet eksentrisk rundt rørstrengen og den minst ene kontrolledningen. Typisk er den tykkere delen av det polymere ringformede legemet anordnet inntil den minst ene kontrolledningen.

Dessuten er ofte plassen inne i en brønn begrenset, noe som innebærer at bruk av en konsentrisk anordning ikke er praktisk. Følgelig kan en eksentrisk utførelsesform gjøre mer effektiv bruk av tilgjengelig plass inne i et borehull.

Fortrinnsvis kan rørstrengen strekke seg fra en rørhenger, slik at den minst ene kontrolledningsbeskytteren i bruk er lokalisert nedenfor rørhengeren.

Rørstrengen kan strekke seg tusenvis av fot fra hengeren.

Fortrinnsvis kan den minst ene kontrolledningsbeskytteren være lokalisert relativt nær, f. eks. mindre enn 500 fot (152 m) fra, fortrinnsvis mindre enn 300 fot (91 m) fra, rørhengeren.

I en foretrukket utførelsesform kan rørstrengen være tilpasset med to kontrolledningsbeskyttere. For eksempel kan en første kontrolledningsbeskytter være lokalisert umiddelbart nedenfor, f. eks. mindre enn 50 fot (15 m), fra rørhengeren, mens en andre kontrolledningsbeskytter kan være lokalisert flere hundre fot, f. eks. fra 200 fot (61 m) til 500 fot (152 m), fra rørhengeren.

I utførelsesformer hvor rørstrengen har et antall kontrolledninger festet dertil, kan minst noen av kontrolledningene grupperes sammen i én eller flere flatpakker.

Typisk kan strengen eller røret omfatte rørforbindelse.

Rørstrengen kan omfatte, i sin nedre ende, dvs. enden lengst borte fra rørhengeren eller en rørhenger, en del som er kjent som en stingere.

Typisk kan stingeren ha en lengde på fra 20 fot til 100 fot (6 m til 30 m), f. eks. kan den omfatte fra én til tre rørforbindelsesstykker.

Stingeren kan omfatte midler for å åpne en formasjonsisolasjonsventil, f. eks. en spennhylse.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for å åpne en formasjonsisolasjonsventil lokalisert i en brønn ved hjelp av et åpningsmiddel tilveiebrakt i enden av en rørstreng, og for å tette det ringformede rommet mellom brønnens vegg og rørstrengen ved hjelp av en ringformet boresikringsventil som er lokalisert inne i brønnen, hvori:

(a) rørstrengen strekker seg fra en henger; og

(b) en kontrolledningsbeskytter er lokalisert rundt en del av rørstrengen med minst én kontrolledning som strekker seg i en lengderetning langs ytterflaten derav; der fremgangsmåten omfatter: (A) å føre rørstrengen ned i brønnen for å åpne formasjonsisolasjonsventilen; og (B) umiddelbart deretter å aktivere den ringformede boresikringsventilen;

hvori kontrolledningsbeskytteren omfatter en hylse med en sylinderformet stiv

yttervegg og et polymert tetningselement anbrakt, i bruk, mellom en innerflate av hylsens yttervegg og rørstrengens ytterflate, der tetningselementet er anvendelig for hovedsakelig å tette rommet mellom hylsens yttervegg og rørstrengen, og hvori kontrolledningsbeskytteren er anordnet på rørstrengen med en plassering nedenfor hengeren, slik at når rørstrengen åpner formasjonsisolasjonsventilen, er kontrolledningsbeskytteren lokalisert i borehullet inntil den ringformede boresikringsventilen, og den aktiverte ringformede boresikringsventilen ligger an mot hylsens sylinderformede stive yttervegg.

Passende er brønnen som inneholder formasjonsisolasjonsventilen, en hydrokarbonproduksjonsbrønn eller en fluidinjeksjonsbrønn, særlig en vanninjeksjonsbrønn som brukes for å injisere et fluid ned i en hydrokarbonbærende formasjon.

Typisk kan formasjonsisolasjonsventilen og den ringformede boresikringsventilen være ved kjente eller forutbestemte dybder inne i brønnen. Videre kan lengden på rørstrengen som er ført ned i brønnen, være kjent. Følgelig kan en operatør være i stand til å velge en hensiktsmessig posisjon for å tilpasse kontrolledningsbeskytteren rundt strengen, slik at når rørstrengen er ført ned i borehullet til en dybde som er tilstrekkelig til at åpningsmiddelet i enden av rørstrengen kan åpne formasjonsisolasjonsventilen, ligger den ringformede boresikringsventilen inntil den delen av rørstrengen som er tilpasset til kontrolledningsbeskytteren.

Fremgangsmåten kan omfatte det senere trinnet med å stabilisere brønnen, f. eks. ved å sirkulere fluid ned i rørstrengen.

Etter at brønnen er stabilisert, kan den ringformede boresikringsventilen deaktiveres og følgelig kan strengen føres lenger ned i brønnen, slik at hengeren landes i en landeskål som er lokalisert i brønnen.

Et annet aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for å trekke en rørstreng ut av en brønn som inneholder en hengerlandeskål på en første dybde, en ringformet boresikringsventil på en andre dybde og en formasjonsisolasjonsventil på en tredje dybde, der den første dybden er mindre enn den andre dybden, og den andre dybden er mindre enn den tredje dybden, i det rørstrengen strekker seg nedover fra en henger landet i hengerlandeskålen og går gjennom formasjonsisolasjonsventilen, og følgelig opprettholder formasjonsisolasjonsventilen i en åpen posisjon, hvori en kontrolledning strekker seg i en lengderetning langs minst en del av rørstrengen, og hvori en kontrolledningsbeskytter er tilpasset rørstrengen, der fremgangsmåten omfatter: å trekke rørstrengen ut av brønnen med en mengde som er tilstrekkelig til å løfte hengeren fra hengerlandeskålen samtidig som formasjonsisolasjonsventilen opprettholdes i den åpne posisjonen; og etter kort tid aktivere den ringformede boresikringsventilen; hvori kontrolledningsbeskytteren omfatter en hylse med en sylinderformet stiv yttervegg og et polymert tetningselement anbrakt, i bruk, mellom en innerflate av hylsens yttervegg og strengen, der tetningselementet er anvendelig for hovedsakelig å tette rommet mellom hylsens yttervegg og strengen, og hvori kontrolledningsbeskytteren er tilpasset rørstrengen nedenfor hengeren, slik at når hengeren løftes fra landeskålen og formasjonsisolasjonsventilen er i den åpne posisjonen, er kontrolledningsbeskytteren lokalisert i brønnen inntil den ringformede boresikringsventilen og den aktiverte ringformede boresikringsventilen ligger an mot hylsens sylinderformede stive yttervegg.

Før hengeren løftes ut av hengerskålen er kontrolledningsbeskytteren typisk lokalisert i brønnen i en posisjon mellom boresikringsventilen og formasjonsisolasjonsventilen, fortrinnsvis umiddelbart nedenfor boresikringsventilen, slik at når hengerenløftes ut av landeskålen, og formasjonsisolasjonsventilen er i den åpne posisjonen, er kontrolledningsbeskytteren lokalisert i brønnen inntil den ringformede boresikringsventilen.

For at oppfinnelsen skal forstås uten problemer, vil visse utførelsesformer bli beskrevet kun som eksempler med henvisning til de medfølgende tegningene, hvori: Figur 1 viser et langsgående tverrsnitt av en seksjon av et rør til hvilket er tilpasset en kontrolledningsbeskytter ifølge oppfinnelsen; Figur 2a er et tverrgående tverrsnitt langs linje A-A i figur 1; Figur 2b er et alternativt tverrgående tverrsnitt langs linje A-A i figur 1; Figur 3a er et tverrgående tverrsnitt langs linje B-B i figur 1; Figur 3b er et alternativt tverrgående tverrsnitt langs linje B-B i figur 1; Figur 4 er en bolt; Figurene 5, 6 og 7 er en serie med skjematiske riss av en brønn, som illustrerer en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen; og Figur 8 er et skjematisk riss som illustrerer en fremgangsmåte for å trekke rør ut av en brønn ifølge oppfinnelsen.

I figur 1 vises en seksjon av produksjonsrør 1, som har en flatpakke 2 festet til utsiden og gående langs dets lengde.

Seksjonen av produksjonsrør 1 omfatter en rørlengde (Eng.: «joint») 3. Rørlengden 3 har en større ytre diameter enn røret 1 på hver side av den.

En kontrolledningsbeskytter omfattende en stå I hylse 4 er tilpasset rundt røret 1. Hylsen 4 er sylinderformet med innvendige koniske deler i hver ende. De innvendige koniske delene danner endevegger. Hylsen 4 er cirka 50 fot (15 m) i lengden. Fem ringformede stålskott 5 i er tilveiebrakt med regelmessige mellomrom og er tilveiebrakt inne i hylsen 4 med forutbestemte mellomrom langs lengden av hylsen 4. To av skottene 5 er lokalisert på hver side av rørlengden 3.

De andre rommene mellom skottene 5 er hovedsakelig fylt med elastomeriske tetningsinnsatser eller legemer 6.

Figur 2a viser et tverrgående tverrsnitt langs linje A-A i figur 1.

Flatpakken 2 som er festet til produksjonsrøret 1, har trapesformet tverrsnitt. Figur 2a viser at hylsen 4 er dannet av to halvsylinderformede deler 400a, 400b. Den elastomeriske tetningsinnsatsen 6 er dannet av første og andre hovedsakelige halvsylinderformede deler 600a, 600b. Den første delen 600a omfatter et spor som er formet for å sitte tett rundt flatpakken 2. Figur 2a viser en utførelsesform hvori hylsen 4 er konsentrisk med røret 1.

Alternativt kan hylsen være eksentrisk med røret. En slik anordning vises i figur 2b, et alternativt tverrgående tverrsnitt langs linje A-A i figur 1.

I figur 2b er en trapesformet flatpakke 2' festet til produksjonsrørets 1' utside. Kontrolledningsbeskytterens hylse er eksentrisk med produksjonsrøret 1'. Hylsen er dannet av første og andre halvsylinderformede deler 400a', 400b'. Den elastomeriske tetningsinnsatsen mellom hylsen og røret 1' omfatter en stor del 600a' og en liten del 600b'. Den store delen 600a' omfatter et spor som er formet for å sitte tett rundt flatpakken 2'. Den lille delen 600b' er generelt tynnere enn den store delen 600a', siden produksjonsrøret 1' er forskjøvet mot hylsens andre halvsylinderformede del 400b'.

Figur 3a er et tverrgående tverrsnitt langs linje B-B i figur 1, dvs. gjennom ett av skottene 5.

Flatpakken 2, som er festet til produksjonsrøret 1, har trapesformet tverrsnitt.

Figur 3a viser at hylsen 4 er dannet av to halvsylinderformede deler 400a, 400b. Stålskottet 5 i er dannet av første og andre hovedsakelig halvsylinderformede deler 500a, 500b. Den første delen 500a er formet for å omslutte flatpakke 2.

Skottets to deler 500a, 500b er festet til hylsen ved hjelp av fire stålskurer 8 anordnet med regelmessig avstand, to i hver av hylsens hovedsakelige halvsylinderformede deler 400a, 400b som går gjennom åpninger (ikke vist) i hylsen. Figur 3a viser også bolter 7, som holder hylsens to deler 400a, 400b sammen. Deler av boltene 7 går gjennom skottet 5. Figur 3a viser en utførelsesform i hvilken hylsen 4 er konsentrisk med røret 1. Alternativt kan hylsen være eksentrisk med røret. En slik anordning vises i figur 3b, et alternativt tverrgående tverrsnitt langs B-B i figur 1.

I figur 3b er en trapesformet flatpakke 2' festet til produksjonsrørets 1' utside. Kontrolledningsbeskytterens hylse er eksentrisk med produksjonsrøret 1'. Hylsen er dannet av første og andre halvsylinderformede deler 400a', 400b'. Skottet 5 mellom hylsen og røret 1' omfatter en stor del 500a' og en liten del 500b'. Den store delen 500a' er formet for å omslutte flatpakken 2'. Den lille delen 600b' er generelt tynnere enn den store delen 600a', ettersom produksjonsrøret 1' er forskjøvet mot hylsens andre halvsylinderformede del 400b'. De øvrige trekkene i figur 3b er hovedsakelig de samme som beskrevet ovenfor med hensyn til figur 3a, der like trekk indikeres ved hjelp av like henvisningstall, men med et akuttegn i figur 3b.

Figur 4 viser et sideoppriss av en skrue 8 for å feste hylsen til skottet. Skruen 8 omfatter et hode og en tapp. I bruk, f. eks. som vist i figur 3a og 3b, bør ikke hodet stikke frem fra hylsens ytterflate, slik at ytterflaten er så jevn som mulig. Åpningene som mottar boltene, kan derfor være forsenkede.

Skottene kan være festet til hylsen ved hjelp av enhver egnet fremgangsmåte, f.eks. sveising.

Tilveiebringelsen av skott, f. eks. metalliske skott, anordnet med mellomrom langs hylsens innerflate, har en rekke funksjoner. Først kan skottene tilveiebringe stoppere eller barrierer mot deformasjon under drift, f. eks. som oppstår av ekstrudering eller ekspansjon av de polymere tetningselementene på grunn av fluidinntrengning eller høye temperaturer som kan oppstå under tøffe forhold nedihulls. En beslektet fordel er at de polymere tetningselementene kan tilveiebringes som kortere formstøpte eller ekstruderte deler, som kan være enklere å fremstille og håndtere. Ulike antall av slike kortere deler kan brukes til å tilveiebringe tetningselementer for bruk med hylser i forskjellige lengder.

Videre kan skottene på hver side av en rørlengde tilveiebringe øvre og nedre mekaniske stoppere mot bevegelse av rørlengden. Typisk kan det også være mulig å omplassere skottene inne i hylsen for å ta hensyn til usikkerhet om den relative posisjonen til kontrolledningsbeskytteren og eventuelle rørlengder i røret.

Dessuten, f. eks. som vist i figur 3a og 3b, hvor hylsen omfatter et antall deler som er festet sammen, f. eks. med bolter, kan skottene tilveiebringe ytterligere materiale hvori boltene eller andre festemidler får feste, og dermed gjør kontrolledningsbeskytteren mer robust.

Figur 5 viser en offshore-produksjonsbrønn omfattende et stigerør 41 som strekker seg nedover fra et boreriggsdekk 42. Stigerøret 41 går under vannlinjen 43 til et undersjøisk brønnhode som omfatter en hengerlandeskål 49 lokalisert på eller nær havbunnen 45. Et borehull med brønnforingsrør 44 strekker seg fra det det undersjøiske brønnhodet ned gjennom havbunnen 45 til et hydrokarbonreservoar. Fluidforbindelse fra hydrokarbon reservoaret tilveiebringes ved hjelp av perforeringer 46 i brønnforingsrøret 44.

En formasjonsisolasjonsventil 47 er lokalisert inne i brønnforingsrøret 44 over perforeringene 46. I figur 5 er formasjonsisolasjonsventilen 47 lukket og isolerer dermed hydrokarbon reservoaret fra den seksjonen av brønnen som er over formasjonsisolasjonsventilen 47. En tetningsboring 48 er lokalisert inne i brønnforingsrøret 44 over formasjonsisolasjonsventilen 47.

Det undersjøiske brønnhodet omfatter videre, over hengerlandeskålen 49, en ringformet boresikringsventil 50 og en strupeledning 51. Strupeledningen 51 kommuniserer med stigerørets 41 innvendige volum via et utløp lokalisert ved et punkt mellom hengerlandeskålen 49 og den ringformede boresikringsventilen 50. Strupeledningen 51 tilveiebringer en kontrollert fluidsirkulasjonsbane til overflaten, f. eks. til et gasseperasjonsanlegg (ikke vist).

Det undersjøiske brønnhodet omfatter videre skjæreventiler (ikke vist) lokalisert mellom utløpet til strupeledningen 51 og den ringformede boresikringsventilen 50. I henhold til kjent teknikk er skjæreventilene anvendelige i en nødsituasjon for å tette brønnen. Aktivering av skjæreventilene vil kutte ethvert rør lokalisert inne i brønnen.

Som vist i figur 5 er en streng av produksjonsrør 52 ført ned i brønnen. En rørhenger 53 er forbundet med produksjonsrøret 52. To flatpakker 54a, 54b, omfattende kontrolledninger for nedihullsutstyr, er festet til rørets 52 utside ved hjelp av klemmeinnretninger (ikke vist) anordnet med regelmessige mellomrom og strekker seg ned fra hengeren 53. Flatpakkene 54a, 54b strekker seg langs hovedsakelig rørets 52 hele lengde, men av tydelighetshensyn er kun en relativ kort lengde fremstilt.

Cirka 30 til 40 fot (9 m til 12 m) nedenfor rørhengeren 53 er en kontrolledningsbeskytter 55, ifølge oppfinnelsen, festet til røret 52. Kontrolledningsbeskytteren 55 er cirka 40 fot lang og omfatter en stålhylse og et tetningselement som er festet til en innerflate dertil, der tetningselementet har kanaler som går gjennom det og som er formet for å omslutte og hovedsakelig tette rundt flatpakkene 54a, 54b.

Den nederste delen av røret 52 omfatter en stinger 56. Stingeren 56 er tilveiebrakt i sin øvre ende med en tetningssammenstilling 57 og i sin nedre ende med en spennhylse 58 for å aktivere formasjonsisolasjonsventilen 47.

Figur 5 illustrerer situasjonen hvor produksjonsrøret 52 er i ferd med føres ned i brønnen, men før spennhylsen 58 har aktivert formasjonsisolasjonsventilen 47. Følgelig er brønnen sikker under formasjonsisolasjonsventilen 47.

I figur 6 er produksjonsrøret 52 ført enda lenger ned i brønnen, slik at spennhylsen 58 har gått gjennom og dermed åpnet formasjonsisolasjonsventilen 47. Tetningssammenstillingen 57 har imidlertid ikke landet i tetningsboringen 48, og rørhengeren 53 har ennå ikke landet i hengerlandeskålen 49.

I denne posisjonen er det fluidforbindelse mellom boreriggen og hydrokarbonreservoaret via stingeren 56 og produksjonsrøret 52. Det går imidlertid også en ringformet bane opp i brønnen gjennom formasjonsisolasjonsventilen 47 rundt utsiden av stingeren 56 og produksjonsrøret 52. Bobler med gass 59 kan stige opp i denne ringformede banen og ekspanderes underveis.

Derfor, for å hindre at store bobler med gass når boreriggen på denne måten, aktiveres den ringformede boresikringsventilen 50. Som vist i figur 6 støtter den aktiverte boresikringsventilen 50 seg på kontrolledningsbeskytterens 55 ytterflate, som beskytter flatpakkene 54a, 54b mot skade fra boresikringsventilen 50. Det skal forstås at den ringformede banen er hovedsakelig tettet av boresikringsventilen 50 og tetningselementet inne i kontrolledningsbeskytterens 55 hylse. Eventuelle gassbobler 59 som stiger opp i den ringformede banen, avledes på en kontrollert måte til overflaten via strupeledning 51.

Med anordningen i posisjonen som vises i figur, 6 sirkuleres et fluid ned i rørets 52 innside for å fjerne gass fra under formasjonsisolasjonsventilen 47. Når en statisk fluidsøyle er bygd opp, kan den ringformede boresikringsventilen 50 åpnes på en sikker måte, og røret 52 kan føres lenger ned i brønnen.

Følgelig, som vist i figur 7, føres røret 52 ned i brønnen helt til hengeren 53 lander i landeskålen 49 og tetningssammenstillingen 57 lander i tetningsboringen 48. Typisk kan hengeren 53 og tetningssammenstillingen 57 landes nesten samtidig. Følgelig er brønnen sikker, og den eneste banen for fluid fra reservoaret til boreriggen, er langs innsiden av rør 52.

Figur 8 viser en anvendelse av oppfinnelsen når en rørstreng trekkes ut av en brønn, f. eks. ved en brønnoverhaling.

Når det er påkrevet med en brønnoverhaling, må røret 52 trekkes ut av brønnen. Følgelig løftes hengeren 53 fra landeskålen 49, og tetningssammenstillingen 57 fjernes fra tetningsboringen 48. Så snart dette skjer, ideelt sett før røret 52 er løftet mer enn 50 fot (15 meter), aktiveres den ringformede boresikringsventilen 50 for å hindre at bobler med gass 59 går opp i ringrommet mellom stigerøret 41 og røret 52, til boreriggsdekket 42.

Som vist i figur 8 er kontrolledningsbeskytteren 55 plassert slik at den beskytter flatpakkene 54a, 54b når den ringformede boresikringsventilen 50 er aktivert.

I posisjonen vist i figur 8 avledes eventuelle bobler med gass 59 som stiger opp i ringrommet, på en sikker måte langs strupeledning 51.

Fluid sirkuleres deretter ned i rør 52 for å stabilisere brønnen. Når brønnen er stabilisert, kan røret 52 trekkes ut av brønnen, i det formasjonsisolasjonsventilen 47 lukkes etter at spennhylsen 58 går gjennom den.

I figurene 5, 6, 7 og 8 kan en nedihulls ekspanderbar pakning brukes i stedet for tetningsboringen 48, i det pakningen kan aktiveres for å tette rundt tetningssammenstillingen 57.

Vær oppmerksom på at figurene ikke er i riktig målestokk. Særlig er figurene 5, 6, 7 og 8 skjematiske av tydelighetshensyn på grunn av de disparate avstandene som er involvert. Typisk kan avstanden fra boreriggsdekket 42 til vannlinjen 43 være i størrelsesord noen få titalls fot. Den ringformede boresikringsventilen 50 kan være lokalisert noen få titalls fot over havbunnen 45, men flere tusen fot under vannlinjen 43. Tetningsboringen 48 kan være lokalisert flere tusen fot under havbunnen 45 og noen få titalls eller hundretalls fot over formasjonsisolasjonsventilen 47.

Lengden på kontrolledningsbeskytteren velges slik at det bygges inn en toleranse for dybdeusikkerhet i innretningen, dvs. for å tillate noe feilmargin for plasseringen av kontrolledningsbeskytteren, da den typisk vil bli ført mange tusen fot ned i en brønn. Ved å velge passende lengde på kontrolledningsbeskytteren og tilpasse den til den korrekte seksjonen av røret, er det mulig å sikre at, i bruk, er kontrolledningsbeskytteren på plass for å beskytte alle kontrolledninger dersom det skulle bli nødvendig å aktivere boresikringsventilen.

I offshore-brønner må lengden på kontrolledningsbeskytteren være tilstrekkelig til å gjøre plass til bevegelse som skyldes hiv i boreskipet eller -riggen.

Selv om kontrolledningsbeskytteren skal minimere strømmen av fluid derigjennom, trenger den ikke være absolutt fluidtett.

Det skal forstås at den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en rekke fordeler.

For eksempel tilveiebringer bruk av kontrolledningsbeskytteren under en rørhenger forbedret brønnkontroll både umiddelbart etter åpning av formasjonsisolasjonsventilen under en brønnkomplettering, og/eller umiddelbart før røret trekkes ut av en brønn for overhaling.

Når det dreier seg om en komplettering av en produksjonsbrønn som inneholder olje og gass, muliggjør den foreliggende oppfinnelsen at brønnen kan kompletteres på en sikker måte uten å måtte bruke en mellomisolasjonssammenstilling for å stabilisere brønnen. Derfor kan brønnkompletteringsoperasjonen være raskere, mindre komplisert og/eller billigere. Tidligere var de eneste gangene en brønn kunne kompletteres på en sikker måte uten å bruke en mellomisolasjonssammenstilling, når operatøren kunne være sikker på at brønnen ikke inneholdt gass under formasjonsisolasjonsventilen.

Anordningen og fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan brukes både i brønner på land og fra land (offshore), produksjonsbrønner og injeksjonsbrønner.

Anordningen og fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan brukes i kompletteringsoperasjoner med en midlertidig arbeidsstreng.

Anordningen og fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan muliggjøre at rør med kontrolledninger eller flatpakker festet til dets utside kan brukes i kompletteringsoperasjoner med gruspakningsplassering.

Claims (23)

1. Kontrolledningsbeskytter for bruk med en rørstreng med minst én kontrolledningkontrolledning som strekker seg i en lengderetning langs minst en del av en ytterflate derav, der kontrolledningsbeskytteren omfatter: en hylse som er lokaliserbar rundt rørstrengen og den minst ene kontrolledningen, der hylsen omfatter (a) en sylinderformet stiv yttervegg; og (b) et polymert tetningselement anbrakt, i bruk, mellom en innerflate av hylsens yttervegg og rørstrengens ytterflate, anvendelig for hovedsakelig å tette rommet mellom hylsens yttervegg og rørstrengen.

2. Kontrolledningsbeskytteren ifølge krav 1, hvori den stive ytterveggen er laget av metall.

3. Kontrolledningsbeskytteren ifølge krav 1 eller krav 2, hvori hylsen er laget av stål.

4. Kontrolledningsbeskytteren ifølge krav 1, krav 2 eller krav 3, hvori en stor del av den sylinderformede hylsen har hovedsakelig uniform utvendig diameter.

5. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori hylsen er dannet av et antall deler.

6. Kontrolledningsbeskytteren ifølge krav 5, hvori to eller flere av delene er delvis sylinderformede og er forbundet med hverandre gjennom hengsler.

7. Kontrolledningsbeskytteren ifølge krav 5, hvori delene er sammenføyd ved hjelp av et antall festemidler som er anbrakt med mellomrom langs rørlengden mellom delene.

8. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori hylsen er dannet av to hovedsakelig halvsylinderformede deler.

9. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori hylsen er fra 20 fot til 100 fot (6 m til 30 m) i lengden.

10. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det polymere tetningselementet omfatter en elastomer eller en harpiks.

11. Kontrolledningsbeskytteren ifølge krav 10, hvori harpiksen injiseres mellom hylsens yttervegg og rørstrengen og setter seg in situ for å forsterke eller tilveiebringe det polymere tetningselementet.

12. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det polymere tetningselementet er ringformet og det polymere tetningselementets innervegg er tilveiebrakt med en kanal eller et spor i hvilken den minst ene kontrolledningen kan omsluttes tett i bruk.

13. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det polymere tetningselementet omfatter et ringformet polymert legeme festet til en innerflate av hylsens yttervegg.

14. Kontrolledningsbeskytteren ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det polymere tetningselementet omfatter et antall enkeltlegemer.

15. Rørstreng som har minst én kontrolledning på en ytterflate derav, der røret har tilpasset dertil minst én kontrolledningsbeskytter ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 14.

16. Rørstrengen ifølge krav 15, hvori kontrolledningsbeskytteren er konsentrisk eller eksentrisk med røret.

17. Rørstrengen ifølge krav 15 eller 16 med minst én flatpakke festet dertil som strekker seg i en lengderetning langs minst del av rørstrengens ytterflate.

18. Rørstrengen ifølge krav 15, krav 16 eller krav 17, hvori rørstrengen strekker seg fra en rørhenger og kontrolledningsbeskytteren er plassert på rørstrengen, slik at, i bruk, den minst ene kontrolledningsbeskytteren er lokalisert i en brønn inntil en ringformet boresikringsventil.

19. Rørstrengen ifølge et hvilket som helst av kravene 15 til 18, som er tilpasset med to kontrolledningsbeskyttere ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 14.

20. Fremgangsmåte for å åpne en formasjonsisolasjonsventil som er lokalisert i en brønn ved å bruke et åpningsmiddel som tilveiebringes i enden av en rørstreng, og for å tette det ringformede rommet mellom brønnens vegg og rørstrengen ved hjelp av en ringformet boresikringsventil som er lokalisert inne i brønnen, hvori: (a) rørstrengen strekker seg fra en henger; og (b) en kontrolledningsbeskytter er lokalisert rundt en del av rørstrengen med minst én kontrolledning som strekker seg i en lengderetning langs ytterflaten derav; der fremgangsmåten omfatter: (A) å føre rørstrengen ned i brønnen for å åpne formasjonsisolasjonsventilen; og (B) umiddelbart deretter å aktivere den ringformede boresikringsventilen; hvori kontrolledningsbeskytteren omfatter en hylse med en sylinderformet stiv yttervegg og et polymert tetningselement anbrakt, i bruk, mellom en innerflate av hylsens yttervegg og rørstrengens ytterflate, i det tetningselementet er anvendelig for hovedsakelig å tette rommet mellom hylsens yttervegg og rørstrengen, og hvori kontrolledningsbeskytteren er anordnet på rørstrengen med en plassering nedenfor hengeren, slik at når rørstrengen åpner formasjonsisolasjonsventilen, er kontrolledningsbeskytteren lokalisert i brønnen inntil den ringformede boresikringsventilen, og den aktiverte ringformede boresikringsventilen ligger an mot hylsens sylinderformede stive yttervegg.

21. Fremgangsmåten ifølge krav 20 som omfatter det etterfølgende trinnet med å stabilisere brønnen og deretter deaktivere den ringformede boresikringsventilen og derved tillate at rørstrengen kan føres lenger ned i brønnen, slik at hengeren landes i en landeskål som er lokalisert inne i brønnen.

22. Fremgangsmåte for å trekke en rørstreng ut av en brønn som inneholder en hengerlandeskål på en første dybde, en ringformet boresikringsventil på en andre dybde og en formasjonsisolasjonsventil på en tredje dybde, der den første dybden er mindre enn den andre dybden, og den andre dybden er mindre enn den tredje dybden, i det rørstrengen strekker seg nedover fra en hengerlandet i hengerlandeskålen og trekker seg gjennom formasjonsisolasjonsventilen, og derved opprettholder formasjonsisolasjonsventilen i en åpen posisjon, hvori en kontrolledning strekker seg i en lengderetning langs minst en del av rørstrengen, og hvori en kontrolledningsbeskytter er tilpasset rørstrengen, der fremgangsmåten omfatter: å trekke rørstrengen ut av brønnen med en mengde som er tilstrekkelig til å løfte hengeren fra hengerlandeskålen samtidig som formasjonsisolasjonsventilen opprettholdes i den åpne posisjonen; og deretter straks aktivere den ringformede boresikringsventilen; hvori kontrolledningsbeskytteren omfatter en hylse med en sylinderformet stiv yttervegg og et polymert tetningselement anbrakt, i bruk, mellom en innerflate av hylsens yttervegg og en ytterflate av rørstrengen, der tetningselementet er anvendelig for hovedsakelig å tette rommet mellom hylsens yttervegg og strengen, og hvori kontrolledningsbeskytteren er tilpasset strengen nedenfor hengeren, slik at når hengeren løftes fra landeskålen og formasjonsisolasjonsventilen er i den åpne posisjonen, er kontrolledningsbeskytteren lokalisert i brønnen inntil den ringformede boresikringsventilen, og den aktiverte ringformede boresikringsventilen ligger an mot hylsens sylinderformede stive yttervegg.

23. Fremgangsmåten ifølge krav 22 omfatter det senere trinnet med å stabilisere brønnen og deretter deaktivere den ringformede boresikringsventilen, og derved tillate at strengen kan trekkes lenger ut av brønnen, slik at formasjonsisolasjonsventilen kan lukkes.