NO20131037A1

NO20131037A1 - FILTER, PROCESS FOR A EXTENDING A FILTER, AND PROCESS FOR A CUSTOMIZING A FILTER FOR A DRILL

Info

Publication number: NO20131037A1
Application number: NO20131037A
Authority: NO
Inventors: Michael H Johnson; Randall V Guest; Kirk J Huber
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-08-02
Also published as: RU2013142178A; WO2012112247A2; CA2827203A1; GB201314560D0; CN103384751A; WO2012112247A3; AU2012218167A1; GB2504010A; BR112013020783A2; US20120211226A1

Abstract

Et filter omfatter et legeme som har et gjennomtrengelig materiale med energi lagret i seg, som er konfigurert til å endre legemet fra et første volum til et andre volum, og en binder i funksjonell kommunikasjon med legemet, som er konfigurert til å holde legemet i det første volumet til binderen er tilstrekkelig svekket til at energien lagret inne i legemet kan overvinne binderen og gjøre slik at legemet kan endres fra det første volumet til det andre volumet.A filter comprises a body having a permeable material with energy stored therein, which is configured to change the body from a first volume to a second volume, and a binder in functional communication with the body configured to hold the body therein. the first volume of the binder is sufficiently weakened that the energy stored within the body can overcome the binder and allow the body to be changed from the first volume to the second volume.

Description

FILTER, FRAMGANGSMÅTE FOR Å UTVIDE ET FILTER, OG FRAMGANGSMÅTE FOR Å TILPASSE ET FILTER TIL ET BOREHULL FILTER, METHOD OF EXTENDING A FILTER, AND METHOD OF FITTING A FILTER TO A BOREHOLE

BAKGRUNN BACKGROUND

[001] Å filtrere forurensninger ut fra strømmende fluider er vanlig i systemer for transport av fluider. Mange slike systemer bruker filtre som filtreringsmekanisme. Filtre som utvider seg for å vesentlig fylle et ringrom, for eksempel mellom konsentriske rørkonstruksjoner, er også vanlig. Noen av disse systemene bruker senkesmiingsutstyr for å utvide filteret radialt. Selv om slikt utstyr virker etter formålet, har det sine begrensninger, blant annet en begrenset mengde potensiell utvidelse, komplekst og dyrt utstyr, og manglende evne til å utvide slik at det fyller et ikke-symmetrisk rom. Anordninger og framgangsmåter som overvinner disse og andre begrensninger ved eksisterende systemer, er derfor ønskelige for de som opererer i felten. [001] Filtering out contaminants from flowing fluids is common in systems for transporting fluids. Many such systems use filters as a filtering mechanism. Filters that expand to substantially fill an annulus, such as between concentric pipe structures, are also common. Some of these systems use drop forging equipment to expand the filter radially. Although such equipment works as intended, it has its limitations, including a limited amount of potential expansion, complex and expensive equipment, and the inability to expand to fill a non-symmetrical space. Devices and procedures that overcome these and other limitations of existing systems are therefore desirable for those operating in the field.

KORT BESKRIVELSE SHORT DESCRIPTION

[002] Her beskrives et filter. Filteret omfatter et legeme som har et gjennomtrengelig materiale med energi lagret i seg, som er konfigurert til å endre legemet fra et første volum til et andre volum, og en binder i funksjonell kommunikasjon med legemet, som er konfigurert til å holde legemet i det første volumet til binderen er tilstrekkelig svekket til at energien lagret inne i legemet kan overvinne binderen og gjøre slik at legemet kan endres fra det første volumet til det andre volumet. [002] A filter is described here. The filter comprises a body having a permeable material with energy stored therein, which is configured to change the body from a first volume to a second volume, and a binder in functional communication with the body, which is configured to hold the body in the first the volume of the binder is sufficiently weakened that the energy stored inside the body can overcome the binder and enable the body to change from the first volume to the second volume.

[003] Videre beskrives her en framgangsmåte for å utvide et filter. Framgangsmåten omfatter å generere energi inne i et gjennomtrengelig legeme som er tilstrekkelig til å endre legemet fra et første volum til et andre volum, å binde det gjennomtrengelige legemet for å hindre den genererte energien i å utvide det gjennomtrengelige legemet fra det første volumet til det andre volumet, å svekke bindingen til et nivå som er tilstrekkelig til at den genererte energien kan utvide det gjennomtrengelige legemet fra det første volumet til det andre volumet, og å utvide legemet fra det første volumet til det andre volumet. [003] Furthermore, a procedure for expanding a filter is described here. The method includes generating energy within a permeable body sufficient to change the body from a first volume to a second volume, binding the permeable body to prevent the generated energy from expanding the permeable body from the first volume to the second the volume, weakening the bond to a level sufficient for the generated energy to expand the permeable body from the first volume to the second volume, and to expand the body from the first volume to the second volume.

[004] Videre beskrives her en framgangsmåte for å tilpasse et filter til et borehull. Framgangsmåten omfatter å posisjonere et filter inne i et borehull, å svekke en binding som holder filteret ved et første volum, å utvide filteret til et andre volum ved hjelp av energi lagret inne i filteret, og å få filteret til å komme i kontakt med borehullets vegger. [004] Furthermore, a procedure for adapting a filter to a borehole is described here. The method includes positioning a filter inside a borehole, weakening a bond holding the filter to a first volume, expanding the filter to a second volume using energy stored inside the filter, and bringing the filter into contact with the borehole's walls.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[005] Den følgende beskrivelsen må ikke oppfattes som begrensende på noen måte. Ved henvisning til de medfølgende tegningene har like elementer like henvisningstall: [005] The following description must not be taken as limiting in any way. When referring to the accompanying drawings, like elements have like reference numbers:

[006] Fig. 1 viser et vinkelrett tverrsnittsriss av et filter beskrevet her i en ikke-utvidet konfigurasjon; og [006] Fig. 1 shows a perpendicular cross-sectional view of a filter described herein in an unexpanded configuration; and

[007] Fig. 2 viser et vinkelrett tverrsnittsriss av filteret i fig. 1 i en utvidet konfigurasjon. [007] Fig. 2 shows a perpendicular cross-sectional view of the filter in fig. 1 in an extended configuration.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

[008] Her presenteres en detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av oppfinnelsens anordning og framgangsmåte ved hjelp av eksemplifisering og ikke begrensning ved henvisning til figurene. [008] A detailed description of one or more embodiments of the device and method of the invention is presented here by way of example and not limitation by reference to the figures.

[009] Med henvisning til figur 1 og 2 vises en utførelsesform av et filter som beskrives her, generelt ved 10. Filteret 10 omfatter et legeme 14 laget av et fluidgjennomtrengelig materiale 18 med energi lagret i seg, som gjør at legemet 14 kan utvide seg fra et første volum som vist i fig. 1, til et andre volum som er større enn det første volumet. Legemet 14 som vist i fig. 2 har et større volum enn det første volumet, men er noe mindre enn det andre volumet på grunn av at legemet 14 kommer i kontakt med veggene 22 på et borehull 26 som legemet 14 er posisjonert inne i. En binder 30 laget av et fjernbart materiale 34 holder legemet 14 strukturelt ved det første volumet til binderen 30 er tilstrekkelig svekket til at den lagrede energien kan frigjøres. Når den lagrede energien frigjøres, utvider legemet 14 seg til det andre volumet. [009] With reference to Figures 1 and 2, an embodiment of a filter described herein is shown generally at 10. The filter 10 comprises a body 14 made of a fluid permeable material 18 with energy stored therein, which allows the body 14 to expand from a first volume as shown in fig. 1, to a second volume that is larger than the first volume. The body 14 as shown in fig. 2 has a larger volume than the first volume, but is somewhat smaller than the second volume due to the fact that the body 14 contacts the walls 22 of a borehole 26 in which the body 14 is positioned. A binder 30 made of a removable material 34 structurally holds the body 14 at the first volume until the binder 30 is sufficiently weakened that the stored energy can be released. When the stored energy is released, the body 14 expands to the second volume.

[0010] Binderen 30 er i denne utførelsesformen et fast stoff som er fordelt inne i legemet 14, slik at det strukturelt holder legemet 14 ved det første volumet. Svekkingen av binderen 30 kan utføres på ulike måter, avhengig av materialet binderen 30 er laget av. Når binderen 30 for eksempel er laget av et oppløsbart materiale, vil eksponering av binderen 30 for et anvendelig løsemiddel gjøre at binderen 30 kan løses opp, slik at den lagrede energien kan frigjøres og legemet 14 kan utvide seg til det andre volumet. Ett eksempel på et brukelig bindermateriale som er løselig i vann, er den syntetiske polymeren polyvinylalkohol. Oppløsning av binderen 30 laget av polyvinylalkohol i vann svekker dens strukturelle integritet, til energien lagret i legemet 14 blir i stand til å bryte binderen 30 i stykker, slik at legemet 14 utvider seg i prosessen. Oppløsning av polyvinylalkohol akselereres i likhet med mange oppløselige materialer ved økt temperatur. [0010] In this embodiment, the binder 30 is a solid substance that is distributed inside the body 14, so that it structurally holds the body 14 at the first volume. The weakening of the binder 30 can be carried out in various ways, depending on the material the binder 30 is made of. For example, when the binder 30 is made of a soluble material, exposure of the binder 30 to a suitable solvent will cause the binder 30 to dissolve, so that the stored energy can be released and the body 14 can expand to the second volume. One example of a useful binder material that is soluble in water is the synthetic polymer polyvinyl alcohol. Dissolving the binder 30 made of polyvinyl alcohol in water weakens its structural integrity until the energy stored in the body 14 is able to break the binder 30 into pieces, causing the body 14 to expand in the process. Dissolution of polyvinyl alcohol is accelerated, like many soluble materials, at increased temperature.

[0011] I en alternativ utførelsesform kan binderen 30 lages av et materiale som har en lav smeltetemperatur i forhold til legemet 14. En slik utførelsesform vil gjøre en operator i stand til å frigjøre energien lagret i legemet 14 ved å øke temperaturen tilstrekkelig til å smelte binderen 30.1 ytterligere andre utførelsesformer kan binderen 30 lages av et materiale som kan reduseres kjemisk når det eksponeres for en kjemikalie, som for eksempel en syre. En operator kan da eksponere binderen 30 for en anvendelig syre for å sette i gang den kjemiske reduksjonen som trengs for å frigjøre energien i legemet 14. [0011] In an alternative embodiment, the binder 30 can be made of a material that has a low melting temperature in relation to the body 14. Such an embodiment will enable an operator to release the energy stored in the body 14 by increasing the temperature sufficiently to melt the binder 30.1 further other embodiments, the binder 30 can be made of a material that can be chemically reduced when exposed to a chemical, such as an acid. An operator can then expose the binder 30 to an applicable acid to initiate the chemical reduction needed to release the energy in the body 14.

[0012] Å generere energi i legemet 14 kan oppnås på ulike måter avhengig av materialet samt kjemiske og fysiske egenskaper ved legemet 14. For eksempel kan legemet 14 lages av et materiale som er i stand til å gjeninnta sin opprinnelige form etter å være blitt deformert, som for eksempel en polymer, som lages om til en matte av vesentlig tilfeldig orienterte fibre ekstrudert fra én eller flere spinndyser, for eksempel. Matten kan deretter kompakteres til det første volumet, der det bindes av binderen 30. En alternativ utførelsesform kan ta i bruk skum med åpne celler som deformeres gjennom en ekstruderingsprosess før den bindes av binderen 30. [0012] Generating energy in the body 14 can be achieved in various ways depending on the material as well as chemical and physical properties of the body 14. For example, the body 14 can be made of a material that is able to regain its original shape after being deformed , such as a polymer, which is made into a mat of substantially randomly oriented fibers extruded from one or more spinning dies, for example. The mat can then be compacted into the first volume, where it is bound by the binder 30. An alternative embodiment may employ open cell foam that is deformed through an extrusion process before being bound by the binder 30.

[0013] Uansett hvilket materiale eller hvilken struktur legemet 14 har, vil legemet 14 ha fluidfiltreringsegenskaper som defineres av legemet 14. Filtreringsegenskapene kan imidlertid variere avhengig av hvilket volum legemet 14 tar. Dermed kan en operator stille inn de ønskede filtreringsegenskapene ved et volum som legemet 14 forventes å ha når det er fullstendig anbrakt. [0013] Regardless of what material or structure the body 14 has, the body 14 will have fluid filtering properties that are defined by the body 14. The filtering properties can, however, vary depending on the volume the body 14 takes up. Thus, an operator can set the desired filtering properties at a volume that the body 14 is expected to have when fully deployed.

[0014] Igjen med henvisning til figur 1 og 2 anbringes filteret 10 som vist i et sandfilter inne i borehullet 26 i en jordformasjon 38. Filterets 10 legeme 14 kjøres inn i borehullet 26 mens det befinner seg i den kompakterte første volumkonfigurasjonen som vist i figur 1. Et ringrom 42 mellom en ytre overflate 46 på legemet 14 og en indre overflate 50 definert av veggene 22 på borehullet 26 gjør at legemet 14 kan kjøres uten at det skraper veggene 22 på skadelig vis. Når filteret 10 er i ønsket posisjon inne i borehullet 26, kan reduksjonen av binderen 30, som diskutert ovenfor, igangsettes. Ved tilstrekkelig reduksjon av binderen 30 kan legemet 14 utvides slik at det kommer i kontakt med veggene 22. Naturen av legemets 14 struktur gjør at det kan komme i kontakt med veggene 22 uansett om veggene 22 er sylindriske eller ikke, og uansett om ringrommet 42 har en konsistent størrelse eller ikke. Faktisk trenger ikke veggene 22 å være symmetriske om legemet 14 engang. Ettersom legemets 14 volum, som vist i figur 2, dessuten er mindre enn det andre volumet, vil legemet 14 utøve en kraft mot veggene 22. Denne kraften vil være med på å hindre at veggene 22 eroderer som følge av fluidstrømning dersom en del av ringrommet 42 ble tillatt å eksistere mellom veggene 22 og den ytre overflaten 46 etter at legemet 14 var utvidet. [0014] Again with reference to Figures 1 and 2, the filter 10 is placed as shown in a sand filter inside the borehole 26 in a soil formation 38. The body 14 of the filter 10 is driven into the borehole 26 while it is in the compacted first volume configuration as shown in Figure 1. An annular space 42 between an outer surface 46 of the body 14 and an inner surface 50 defined by the walls 22 of the borehole 26 enables the body 14 to be driven without damaging the walls 22. When the filter 10 is in the desired position inside the borehole 26, the reduction of the binder 30, as discussed above, can be initiated. By sufficiently reducing the binder 30, the body 14 can be expanded so that it comes into contact with the walls 22. The nature of the structure of the body 14 means that it can come into contact with the walls 22 regardless of whether the walls 22 are cylindrical or not, and regardless of whether the annulus 42 has a consistent size or not. In fact, the walls 22 do not even have to be symmetrical about the body 14. As the volume of the body 14, as shown in Figure 2, is also smaller than the other volume, the body 14 will exert a force against the walls 22. This force will help prevent the walls 22 from eroding as a result of fluid flow if part of the annular space 42 was allowed to exist between the walls 22 and the outer surface 46 after the body 14 was expanded.

[0015] I sandfilteranvendelsen er filteret 10 posisjonert på en rørkonstruksjon 54 som har perforeringer 58 gjennom seg. Når fluid filtreres etter at det strømmer gjennom legemet 14, er det i stand til å strømme gjennom perforeringene 58 og inn i en innside 62 av rørkonstruksjonen 54. Når fluidet er på innsiden 62, kan det strømme på langs gjennom rørkonstruksjonen 54 som ønsket. [0015] In the sand filter application, the filter 10 is positioned on a pipe structure 54 which has perforations 58 through it. When fluid is filtered after it flows through the body 14, it is able to flow through the perforations 58 and into an inside 62 of the tubular structure 54. Once the fluid is on the inside 62, it can flow longitudinally through the tubular structure 54 as desired.

[0016] Selv om oppfinnelsen er beskrevet med henvisning til en eksemplarisk utførelsesform eller utførelsesformer, vil fagpersonen forstå at det kan gjøres ulike endringer og settes inn ekvivalenter for elementer i den uten at det avviker fra oppfinnelsens omfang. Dessuten kan mange modifiseringer gjøres for å tilpasse en spesiell situasjon eller et spesielt materiale til oppfinnelsens lærdom uten at det avviker fra dens essensielle omfang. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal være begrenset til den spesifikke utførelsesformen som beskrives som den best uttenkte måten å gjennomføre denne oppfinnelsen på, men at oppfinnelsen skal omfatte alle utførelsesformer som faller innenfor kravenes omfang. I tegningene og beskrivelsen er det også beskrevet eksemplariske utførelsesformer av oppfinnelsen, og selv om det kan være benyttet spesifikke termer, er de, såframt annet ikke er angitt, bare brukt i en generell og beskrivende mening, og ikke med tanke på begrensning, slik at oppfinnelsens omfang derfor ikke begrenses derved. Bruken av termene første, andre osv. betegner heller ikke noen viktighetsrekkefølge, det er heller slik at termene første, andre osv. benyttes for å skille ett element fra et annet. Videre betegner ikke bruken av termene en, et osv. noen begrensning i mengde, men betegner heller nærværet av minst ett av det nevnte objektet. [0016] Although the invention is described with reference to an exemplary embodiment or embodiments, the person skilled in the art will understand that various changes can be made and equivalents inserted for elements therein without deviating from the scope of the invention. Moreover, many modifications can be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from its essential scope. It is therefore intended that the invention should not be limited to the specific embodiment which is described as the best devised way of carrying out this invention, but that the invention should include all embodiments that fall within the scope of the requirements. Exemplary embodiments of the invention are also described in the drawings and description, and although specific terms may be used, unless otherwise indicated, they are used only in a general and descriptive sense, and not with a view to limitation, so that the scope of the invention is therefore not limited thereby. The use of the terms first, second etc. also does not denote any order of importance, it is rather that the terms first, second etc. are used to distinguish one element from another. Furthermore, the use of the terms one, one, etc. does not denote any limitation in quantity, but rather denotes the presence of at least one of said object.

Claims

1. Filter comprising: a body having a permeable material with energy stored therein, which is configured to change the body from a first volume to a second volume; and a binder in functional communication with the body, configured to hold the body in the first volume until the binder is sufficiently weakened that the energy stored within the body can overcome the binder and enable the body to change from the first volume to the second volume .

2. Filter according to claim 1, where the binder comprises polyvinyl alcohol.

3. Filter according to claim 1, where the energy is created by compacting the body.

4. Filter according to claim 1, where the binder is weakened by changes in temperature.

5. A filter according to claim 1, wherein the binder is weakened by exposure to a solvent.

6. Filter according to claim 1, wherein the binder is weakened by a chemical reaction.

7. A filter according to claim 1, wherein the binder is weakened by exposure to an acid.

8. Filter according to claim 1, wherein the permeable material is a polymer.

9. Filter according to claim 1, wherein the body is configured to filter fluid.

10. Filter according to claim 1, wherein the body is expandable when the binder can be removed from the body.

11. Filter according to claim 1, wherein the body has a mat structure.

12. Filter according to claim 1, wherein the body has a foam structure with open cells.

13. Sand filter device comprising: a pipe structure; and a body according to claim 1 in functional communication with the pipe structure positioned radially with the pipe structure.

14. Sand filter device according to claim 13, where the pipe construction is perforated.

15. A method of expanding a filter, comprising: generating energy within a permeable body sufficient to change the body from a first volume to a second volume; binding the permeable body to prevent the generated energy from expanding the permeable body from the first volume to the second volume; weakening the bond to a level sufficient for the generated energy to expand the permeable body from the first volume to the second volume; and to expand the body from the first volume to the second volume.

16. Method for expanding a filter according to claim 15, wherein the energy is generated by compacting the body.

17. A method of expanding a filter according to claim 15, wherein the bond is weakened by changing its temperature.

18. Method for expanding a filter according to claim 15, wherein the bond is weakened by exposing the bond to a solvent.

19. Method for expanding a filter according to claim 15, further comprising dissolving the bond.

20. Method for expanding a filter according to claim 15, further comprising removing the bond from the body.

21. Method for expanding a filter according to claim 15, wherein the energy is generated by extruding the body.

22. A method of fitting a filter to a borehole, comprising: positioning a filter inside a borehole; weakening a bond holding the filter at a first volume; expanding the filter to a second volume using energy stored within the filter; and bringing the filter into contact with the borehole walls.