NO20141381A1 - Brønnborings-kompletteringssystem med opprømmingsverktøy - Google Patents

Abstract

Et kompletteringssystem omfatter rørkomponenter koblet sammen for å danne en kompletteringsstreng. Innstrømningsreguleringsanordninger er tilveiebrakt for å tillate valgt fluidkommunikasjon mellom en indre boring i kompletteringsstrengen og ring rommet. Et opprømmingsverktøy er anordnet ved en fremre ende av kompletteringsstrengen, og opprømmingsverktøyet kjøres inn i borehullet med kompletteringsstrengen. Opprømmingsverktøyet omfatter et fluiddrevet drivenhet, et opprømmingslegeme og en opprømmingsnese. I bruk er kompletteringsstrengen lokalisert i borehullet, og fluid ledes til opprømmingsverktøyet for å fremme opprømming av borehullet. Et andre rør i form av et vaskerør kan strekke seg gjennom en indre boring i kompletteringsstrengen for å tilveiebringe fluid til opprømmingsverktøyet. Opprømmingsverktøyet er funksjonsdyktig ved et trykk under et trykk som ville aktivere innstrømningsreguleringsanordningene.

Description

BRØNNBORINGS-KOMPLETTERINGSSYSTEM MED OPPRØMMINGSVERKTØY

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelse vedrører brønnboringskomplettering, og særlig, men ikke ute-lukkende, fremgangsmåter og apparat for kjøring av en kompletteringsstreng med et opprømmingsverktøy inn i en forboret brønnboring. Denne oppfinnelse vedrører også et opprømmingsverktøy som har en spesifikk geometrisk design innenfor opprøm mi ngsstruktu ren.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Innen industrien med leting etter og produksjon av olje og gass, for å få adkomst til hydrokarboner fra en formasjon, blir en brønnboring typisk boret fra overflaten, og brønnboringen fores med seksjoner av metallrør. Mange former for rør kan brukes for å fore brønnboringen, innbefattende for eksempel slette rør med massive vegger, rør med spalter eller rør som omfatter trådduksskjermer og lignende. Hver rørseksjon er generelt forsynt med gjengede konnektorer, eller føyet sammen på annen måte, slik at et antall av rørseksjonene kan føyes sammen for å danne en streng som kjøres inn i brønnboringen.

Et antall av rør-"strenger", generelt kjent som fåringsrørstrenger, kan settes inn i brønnboringen og henges opp fra overflaten. Den siste foringsrørstrengen som er lokalisert i brønnboringen, som fullfører brønnboringen, kan være kjent som "kompletteringsstrengen", og i kontrast til foringsrørstrengene som typisk er opphengt fra overflaten, kan kompletteringsstrengen være opphengt fra inne i en valgt posisjon i den umiddelbart forutgående foringsrørstrengen. Etter lokalisering av kompletteringsstrengen i brønnboringen, kan brønnboringens vegg støttes på, eller falle sammen mot, den ytre overflaten av kompletteringsstrengen. Kompletteringsstrengen kan også fastgjøres og tettes på plass inne i brønnboringen. For eksempel, i tilfelle av rør med massive vegger, kan det ringformede rommet mellom den ytre overflate av rørene og brønnboringens vegg fylles med et materiale som kan stivne, så som sement, og kompletteringsstrengen og sementen kan deretter perforeres for å tilveiebringe hydraulisk kommunikasjon til formasjonen. I andre eksempler, i tilfelle av rør med spalter eller rør som omfatter skjermer, kan det ringformede rommet fylles med grus, sand eller lignende.

Det er en rekke vanskeligheter forbundet med kjøring av en kompletteringsstreng inn i en brønnboring, og det er ikke uvanlig for kompletteringsstrengen ikke å nå måldybden på det første forsøket på å plassere den deri. For eksempel er det vanlig at kompletteringsstrengen møter hindringer, så som borkaks, fremspring, svellende formasjoner, brønnboring som faller sammen og lignende, hvilket kan gjøre fremføring av foringsrørstrengen eller kompletteringsstrengen vanskeligere eller umulig. I andre tilfeller kan foringsrørstrengen eller kompletteringsstrengen feste seg eller kjøre seg fast i brønnboringen, hvilket hindrer at foringsrørstrengen eller kompletteringsstrengen enkelt kan hentes opp eller omorienteres.

Der hvor det påtreffes vanskeligheter ved lokalisering av foringsrør- eller kompletteringsstrengen nær måldybden, kan strengen hvis mulig trekkes ut og/eller brønnboringen kan bores på ny eller rengjøres for å fjerne hindringer. Dette er imidlertid ikke alltid mulig, og i slike tilfeller kan foringsrøret eller strengen etterlates på stedet. Løsing av slike problemer kan være kostbare og tidkrevende. Et opprøm-mingsverktøy kan anordnes på foringsrør- eller kompletteringsstrengen, og opprømmingsverktøyet kan roteres sammen med strengen for å fjerne hindringer fra brønnboringen og gi adgang til fremdrift av strengen. Kompletteringsstrenger er imidlertid ofte ikke egnet til overføring av dreiemoment. For eksempel, for å forbedre strøm av hydrokarboner gjennom den kompletterte strengen, er det ønskelig at rørene som utgjør strengen har så stor diameter som mulig, og strengen kan omfatte ekspanderbare rør som kjøres inn i brønnboringen og deretter plastisk ekspanderes til en større diameter. Kompletteringsstrengrør med større diameter har imidlertid typisk gjenger med lav dreiemomentkapasitet, som ikke er egnet til overføring av dreiemoment.

Kompletteringsstrenger blir også kjørt inn i lange horisontale brønnboringer eller avviksbrønnboringer hvor kompletteringsstrengen for eksempel må føres frem gjennom en tettsittende brønnboring som avgrenser en svært buktet bane over flere kilometer. Som sådan kan det være svært vanskelig å rotere strengen på grunn av friksjonstap. Videre er den primære drivende kraft som brukes til å lokalisere kompletteringsstrengen ved måldybden ofte vekten av strengen, slik at for lange horisontale borehull eller avviksborehull, tilveiebringes den drivende kraften for å lokalisere kompletteringsstrengen ved måldybden av vekten av kun en forholdsvis kort seksjon av strengen. I noen tilfeller kan det således være vanskelig eller umulig enten å betjene eller lokalisere kompletteringsstrengen.

Videre blir kompletteringsstrenger stadig mer komplekse, med elementer rettet mot å oppnå et mangfold av funksjoner i brønnboringen. For eksempel kan en kompletteringsstreng omfatte et antall av elementer til høy kostnad, innbefattet rør med spalter, ekspanderbare rør, selvekspanderende elastomeriske pakninger, sandskjermer, strømningsreguleringsanordninger, ventiler, og lignende, idet mange av disse i seg selv ikke er egnet til å tåle høye nivåer av dreiemoment. Dette hemmer evnen til og ønsket om å overføre dreiemoment, strekk- eller kompresjonskrefter via kompletteringsstrengen.

Videre er anvendelsen og lokaliseringen av strømningsreguleringsanordninger,

ventiler, hydrauliske forlengingsrørhengere og lignende, ofte diktert av den predikerte reservoarytelsen beregnet på basis av at kompletteringsstrengen plasseres på korrekt dybde og i arbeidstilstand. Landing av kompletteringsstrengen på den korrekte dybden og i uskadet tilstand kan således være av kritisk viktighet for anvendeligheten av brønnen.

Kompletteringsstrengen kan således anses som et lett rør med stor diameter, som, i lys av sin ømtålighet overfor høye nivåer av vibrasjon, dreiemoment og mekaniske laster, ideelt sett plasseres i brønnboringen uten rotasjon.

Internasjonal patentsøknad med publikasjonsnummer WO 2008/015402, innlemmet heri i sin helhet ved referanse, beskriver kjøring av en streng inn i et borehull. Et opprømmingsverktøy kan være lokalisert på en distal ende av strengen, idet opprømmingsverktøyet har en drivenhet som gir adgang til å rotere en opprømmings-struktur av opprømmingsverktøyet i forhold til strengen, for å muliggjøre opprømming av borehullet uten kravet om å rotere strengen ved påføring av dreiemoment på denne. Opprømmingsverktøyets drivenhet kan drives av fluid, så som boreslam eller lignende, og fluidet kan ledes til opprømmingsverktøyet fra overflaten via den indre boringen i strengen. Slike opprømmingsverktøy kan overvinne mange av de problemer som er forbundet med kjøring og operering av et opprømmingsverktøy med en streng. Med komplekse kompletteringsstrenger omfattende verktøy så som sandskjermer, trådduker, forlengingsrør med spalter og lignende, er slike verktøy typisk porøse eller fluidgjennomtrengelige, hvilket begrenser eller hindrer overføring av fluid gjennom kompletteringsstrengen.

Det er et behov for forbedrede fluidstrømsopererte opprømmingsverktøy for kjøring av kompletteringsstrenger, særlig i brønnboringer med stort avvik.

Sammenfatning av oppfinnelsen

I henhold til et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et kompletteringssystem omfattende: en fluiddrevet turbin koblet til et opprømmings-verktøy, opprømmingsverktøyet er konfigurert for kobling til en kompletteringsstreng som kan settes inn i et borehull, kompletteringsstrengen omfatter minst et fluidtrykkaktivertelement, hvor turbinen er konfigurert til å drives ved bruk av fluid som tilføres ved et trykk under et aktiveringstrykk for det minst ene fluidtrykkaktiverte elementet.

Turbinen kan være konfigurert til å hindre driftstrykket i å overstige aktiveringstrykket for det minst ene fluidtrykkaktiverte elementet.

Turbinen kan omfatte minst ett statorelement og minst ett rotorelement, idet hvert av det minst ene statorelementet og det minst ene rotorelementet har minst ett blad, hvor en krumning, en stigning, en avstand i omkretsretningen mellom bladene, og et antall av blader på hvert av det minst ene statorelementet og på det minst ene rotorelementet er valgt for å tilveiebringe en forhåndsbestemt minimum fluidstrøm-ningsmengde hvor rotasjon av det minst ene rotorelementet begynner.

Turbinen kan omfatte minst ett statorelement og minst ett rotorelement, idet det minst ene statorelementet og det minst ene rotorelementet har en flerhet av blader med innbyrdes avstand i omkretsretningen, en krumning, en stigning, en avstand i omkretsretningen mellom blader, og et antall av blader valgt for å tilveiebringe et maksimum fluidtrykksfall når opprømmingsverktøyet stopper i borehullet på grunn av overbelastning.

Den fluiddrevne turbinen kan være konsentrisk montert omkring en sentral akse i opprømmingsverktøyet.

Den fluiddrevne turbinen kan omfatte en flerhet av moduler, idet hver modul omfatter et rotorelement og et statorelement, et antall av moduler valgt for å tilveiebringe et valgt trykkfall for en valgt lengde av den fluiddrevne turbinen.

Systemet kan videre omfatte et rør som kan settes inn i et indre av kompletteringssystemet for levering av fluidet til opprømmingsverktøyet.

Røret som kan settes inn kan omfatte en konsentrisk rørstreng.

Røret som kan settes inn kan omfatte et vaskerør.

Det minst ene trykkaktiverte element omfatter det ene av en ventil, en forlengings-rørhenger, en fluidreguleringsanordning, en pakning, en innstrømningsregulerings-anordning (Inflow Control Device, ICD), en sandskjerm og et fluidgjennomtrengelig organ.

Det minst ene trykkaktiverte element kan videre omfatte et barriereorgan.

Systemet kan videre omfatte en opprømmingsnese som danner en fremre ende av opprømmingsverktøyet, og et opprømmingsverktøylegeme koblet til en utgang av den fluiddrevne turbinen.

I det minste det ene av opprømmingslegemet og opprømmingsnesen kan videre omfatte minst én fluidport for å lede fluid til utsiden av opprømmingsverktøyet.

I det minste det ene av opprømmingslegemet og opprømmingsnesen kan være rotasjonsmessig balansert.

Opprømmingsverktøyet kan videre omfatte en geometrisk opprømmingsstruktur dannet i, eller anordnet på, i det minste det ene av opprømmingslegemet og opprømmingsnesen.

Systemet kan videre omfatte i det minste det ene av: minst én nedihulls traktor, minst én vibrasjonsanordning, og en sentreringsenhet konfigurert til å bistå ved kjøring av kompletteringssystemet inn i borehullet.

I henhold til et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en fremgangsmåte for kjøring av et kompletteringssystem inn i et forboret borehull, hvor fremgangsmåten omfatter: kobling av et opprømmingsverktøy som roteres av en turbin til en kompletteringsstreng, kompletteringsstrengen har minst en trykkaktivert komponent derpå; og leding av drivende fluid til turbinen for å drive opprømmings-verktøyet, det drivende fluid tilføres ved et trykk under et aktiveringstrykk for den minst ene trykkaktiverte komponent.

Fremgangsmåten kan omfatte kjøring av kompletteringssystemet inn i borehullet hovedsakelig uten rotasjon.

Turbinen kan ha en valgt minimum strømningsmengde hvor rotasjon av denne igangsettes, og pumping av et valgt fluid gjennom kompletteringsstrengen og opprømmingsverktøyet uten rotering av opprømmingsverktøyet.

Det valgte fluidet kan omfatte det ene av sement og tapt sirkulasjonsmateriale.

Fremgangsmåte kan videre omfatte kjøring av et rørorgan inn i kompletteringsstrengen og levering av fluidet til opprømmingsverktøyet via rørorganet.

Fremgangsmåten kan videre omfatte opphenting av rørorganet fra borehullet.

Fremgangsmåten kan videre omfatte observering av et fluidtrykk mens opprøm-mingsverktøyet roterer, og redusering av en aksial belastning på opprømmings-verktøyet når det skjer et fall i det observerte trykket, hvor blader i turbinen har i det minste det ene av et antall av disse, en avstand i omkretsretningen derimellom, en stigning og en krumning valgt for å maksimere et fall i trykk når opprømmings-verktøyet stopper i borehullet på grunn av overbelastning.

I henhold til et tredje aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en fremgangsmåte for kjøring av et kompletteringssystem inn i et forboret borehull. Fremgangsmåten kan innbefatte kobling av et fluiddrevet opprømmingsverktøy til en kompletteringsstreng omfattende minst et fluidtrykkaktivert element; og driving av opprømmingsverktøyet ved bruk av fluid tilført ved et trykk under et trykk nødvendig for å aktivere nevnte minst ene fluidtrykkaktiverte element.

I henhold til et fjerde aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et kompletteringssystem omfattende et fluiddrevet opprømmingsverktøy konfigurert for kobling til en kompletteringsstreng omfattende minst ett fluidtrykkaktivert element, hvor opprømmingsverktøyet er konfigurert til å drives ved bruk av fluid tilført ved et trykk under et trykk nødvendig for å aktivere nevnte minst ene fluidrtrykkaktiverte element.

Forskjellige utførelsesformer av et opprømmingsverktøy og en fremgangsmåte kan følgelig tillate et fluiddrevet opprømmingsverktøy som er koblet til en kompletteringsstreng med et trykkaktivert element, så som en sandskjerm, ventil, innstrømnings-reguleringsanordning (Inflow Control Device, ICD), forlengingsrørhenger eller lignende, for operering ved et trykk som er under det som ville aktivere det trykkaktiverte elementet.

Kompletteringssystemet kan være konfigurert til kjøring inn i borehullet på en kjørestreng, og, i bestemte utførelsesformer, kjørestrengen kan omfatte en borerør-streng, selv om ethvert egnet kjøre- eller transportorgan kan brukes. Kompletteringssystemet kan være konfigurert til lokalisering i borehullet hovedsakelig uten rotasjon, hvilket reduserer eller eliminerer faren for å skade de komponenter i kompletteringssystemet som ikke er egnet til rotasjon, for eksempel det minst ene trykkaktiverte element eller borehullet, hvilket ellers kan være resultatet hvis kompletteringsstrengen ble rotert. I bestemte utførelsesformer kan opprømmings-verktøyet være tilpasset til lokalisering på en distal ende av strengen, selv om verktøyet alternativt kan være tilpasset til lokalisering ved en annen lokalisering på strengen.

Opprømmingsverktøyet kan omfatte en drivenhet og et opprømmingslegeme, idet drivenheten er konfigurert til å motta fluidet og dermed drive rotasjon av opprøm-mingslegemet. Drivenheten kan omfatte en rotor og en stator, idet rotoren er konfigurert til rotasjon i forhold til statoren for å drive rotasjon av opprømmings-legemet. I bestemte utførelsesformer kan rotoren omfatte en aksel som er montert inne i et hus som avgrenser statoren. Alternativt kan rotoren være montert utenpå statoren.

Drivenheten kan omfatte et turbinarrangement. Turbinarrangementet kan ha enhver egnet form. For eksempel kan turbinarrangementet omfatte minst ett turbinelement koblet til statoren, og minst ett turbinelement koblet til rotoren, og, i bruk kan fluid ledes til turbinarrangementet for å drive relativ rotasjon av rotoren og statoren. Turbinarrangementet kan være konsentrisk montert omkring en sentral akse i opprømmingsverktøyet, hvilket fremmer lav vibrasjon ved rotasjon av opprømmings-verktøyet ved opprømming av borehullet.

Drivenheten, eller turbinarrangementet, kan være modulær i konstruksjon. For eksempel, der hvor drivenheten omfatter en turbin, kan turbinelementene være anordnet i par, idet hvert par av elementer avgrenser et effekttrinn. I bestemte utførelsesformer kan ett element være tilpasset til kobling til statoren, og et korresponderende element være tilpasset til kobling til rotoren, og turbinelementene kan være tilpasset til radial overlapping. Bruken av en modulær drivenhet eller turbinarrangement tillater at dreiemomentutgangen fra drivenheten konfigureres som påkrevet. For eksempel kan et høyere antall effekttrinn tilveiebringes der hvor det er kjent eller forventet av opprømmingsverktøyet vil møte mer motstand. Færre effekttrinn kan velges der hvor et kortere verktøy er ønsket. Et modulært arrangement gir også adgang til at profilen, for eksempel bladprofilen, av opprømmings-strukturen modifiseres som påkrevet.

Bruken av en turbin kan ha fordeler i forhold til andre roterende opprømm i ngsverktøy-anordninger. Turbinen krever lavt differansetrykk ved oppstart og/eller drift, og kan således tilveiebringe et høyere sikkerhetsnivå under drift, siden trykket som brukes til å starte og drive opprømmingsverktøyet er under aktiveringstrykket for det minst ene trykkaktiverte element. Der hvor trykket i et reservoar er lavt, for eksempel på grunn av trykkuttømming, er det generelt ikke ønskelig å ha høye fluidtrykk i borehullet, slik at bruken av en turbin i henhold til utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan lette utførelse av opprømmingsoperasjoner i et miljø hvor man ellers ville se bort fra opprømming. Bruken av en turbin som kan startes og/eller opereres ved lavt differansetrykk kan også redusere trykk-kravene til pumper og tilknyttet utstyr som er påkrevet for å levere og/eller sirkulere fluider i borehullet, for eksempel i lange avviksborehull som involverer betydelig friksjon og hydrauliske tap.

I tillegg kan bruken av en turbin lette høyhastighets rotasjon av opprømmings-verktøyet i forhold til kompletteringsstrengen, og kan ha lavt eller neglisjerbart reaktivt drivemoment i bruk. For eksempel kan systemet i bruk kjøres inn i boringen i hovedsak uten rotasjon, eller med en begrenset grad av rotasjon, og opprømmings-verktøyet kan roteres uavhengig av strengen og ved en hastighet som ellers kan resultere i skade på rørstrengen eller dens forbindelser. I bestemte utførelsesformer kan opprømmingsverktøyet roteres ved hastigheter på opp til 800 rpm til 1000 rpm, men opprømmingsverktøyet kan dog tilpasses til høyere rotasjonshastigheter, der hvor det er påkrevet.

Turbinen kan tilveiebringe den ytterligere fordel at turbinen kan avgrense et fluidløp derigjennom slik at, i bruk, fluid kan leveres gjennom opprømmingsverktøyet selv i det tilfellet at turbinen stopper på grunn av overbelastning eller på annen måte er satt ut av funksjon. Selv om det betraktes at rotasjon av kompletteringsstrengen bør minimeres, kan bruken av en turbin også gi adgang til rotasjon av opprømmings-verktøyet ved hjelp av rotasjon av strengen hvis drivenheten eller turbinen skulle bli satt ut av funksjon.

Kompletteringsstrengen kan danne et første rør av kompletteringssystemet, og systemet kan videre omfatte et andre rør som strekker seg hovedsakelig parallelt til det første røret for levering av drivende fluid til opprømmingsverktøyet. Det andre røret kan være av enhver egnet form. For eksempel kan det andre røret omfatte en konsentrisk streng, og, i bestemte utførelsesformer kan det andre røret omfatte et vaskerør, en slange eller lignende.

I det minste en del av det andre røret kan være konfigurert til lokalisering inne i kompletteringsstrengen, og kan således ha en mindre utvendig diameter enn den innvendige diameter i strengen. Alternativt, eller i tillegg, kan i det minste en del av det andre røret være tilpasset til lokalisering på utsiden av kompletteringsstrengen. Ved å levere fluid til opprømmingsverktøyet via det andre røret, kan opprømmings-verktøyet opereres som påkrevet.

Det i det minste ene trykkaktiverte elementet kan være av enhver egnet form. For eksempel kan det minst ene trykkaktiverte elementet være konfigurer bart til selektivt å tillate fluid derigjennom. I bestemte utførelsesformer kan det trykkaktiverte elementet eller hvert trykkaktiverte element være valgt fra gruppen bestående av: en ventil, fluidreguleringsanordning, innstrømningsreguleringsanordning (Inflow Control Device, ICD), sandskjerm eller lignende.

Ved å levere fluid til opprømmingsverktøyet via det andre røret, kan opprømmings-verktøyet opereres uten hensyn til om hvorvidt det trykkaktiverte elementet er konfigurert i en åpen posisjon eller en stengt posisjon.

I noen konfigurasjoner kan systemet være konfigurert slik at fluid kan ledes både via det andre røret og via strengen, og dette kan brukes for eksempel til å sirkulere forskjellige fluider gjennom et åpent element, så som en åpen ICD, uavhengig av fluidet som leveres til opprømmingsverktøyet.

Det minst ene trykkaktiverte element kan videre omfatte er barriereorgan, så som et vannløselig eller hydrokarbon-løselig fyl I materia le, som senere kan oppløses når hydrokarboner påtreffes, eller oppløses i vann eller olje etter en gitt periode. Alternativt eller i tillegg kan barriereorgan et omfatte et mekanisk element så som et ventilorgan, klaff, sluse eller lignende.

Opprømmingsverktøyet kan videre omfatte minst ett lager, og lageret kan for

eksempel være tilpasset til lokalisering mellom drivenheten og opprømmingslegemet. I bestemte utførelsesformer kan en flerhet av lagre være tilveiebrakt, og lagrene kan være konfigurert til modulær konstruksjon. For eksempel kan ett eller flere av lagrene omfatte en ytre bane som kan monteres på det ene av statoren og rotoren, og en indre bane som kan monteres på den andre av statoren og rotoren. Tilveiebringelsen av et modulært lager kan også gi adgang til at antallet og/eller dimensjonene til lageret kan velges som påkrevet.

Det minst ene lageret kan ha enhver egnet form. Verktøyet kan omfatte et kombinert aksial- og radiallager, og, i bestemte utførelsesformer kan det minst ene lageret omfatte minst ett kulelager. Der hvor lageret omfatter et kulelager, kan kulelageret i bestemte utførelsesformer omfatte minst ett lavfriksjon stålkulelager eller keramisk kulelager. Lageret kan omfatte minst én stålkule og minst én keramisk kule, og lageret kan omfatte vekselvis stålkuler og keramiske kuler. Ettersom stål og keramikk har forskjellige friksjonskoeffisienter, reduserer bruken av vekselvis stålkuler og keramiske kuler den tendens hver kule har til å "klatre på" den tilstøtende kulen.

Alternativt, eller i tillegg, kan det minst ene lageret omfatte et glidelager, radiallager eller lignende.

Opprømmingsverktøyet kan videre omfatte en opprømmingsnese som danner en fremre ende av opprømmingsverktøyet og kompletteringssystemet. Nesen kan være i ett med et opprømmingslegeme. Nesen kan alternativt omfatte en separat komponent som er koblet til opprømmingslegemet. I bestemte utførelsesformer kan nesen omfatte en konkav endeflate og/eller et eksentrisk endeparti konfigurert til å hjelpe til ved stikking inn i eller skjæring gjennom hindringer i brønnboringen uten rotasjon, der hvor det påkrevet. I andre utførelsesformer kan nesen omfatte en konveks flate og/eller et konsentrisk endeparti.

I det minste det ene av opprømmingslegemet og opprømmingsnesen kan videre omfatte minst én fluidport for å gi fluid adgang til å bli ledet til utsiden av opprøm-mingsverktøyet. Tilveiebringelsen av en port kan tillate fluid, så som borefluid, slam eller lignende, å bli ledet gjennom opprømmingsverktøyet for å bistå ved fjerning og/eller forflytting av hindringer fra boringen. I det minste én av portene kan være integrert tildannet i opprømmingslegemet eller opprømmingsnesen. Alternativt eller i tillegg kan minst én av portene omfatte en separat komponent som er koblet til legemet eller nesen. Fluidporten kan være tilvirket av ethvert egnet materiale, innbefattende for eksempel et jernmetall, ikke-jernmetall eller et materiale så som keram eller maskinerbart glass. I særlige utførelsesformer kan én eller flere av fluidportene være tilvirket av støpejern, så som kulegrafitt-støpejern. I det minste én av portene kan avgrense, eller tilveiebringe montering for, en dyse. For eksempel kan dysen være tilpasset til å lede fluid fra fluidledningsrøret ut fra verktøyet for å lette fjerning av hindringer ved stråling. Fluid og fjernet materiale kan da returneres til overflaten via ring rom met.

Opprømmingsverktøyet omfatter videre en opprømmingsstruktur, og opprømmings-strukturen kan være dannet i, eller anordnet på, i det minste det ene av opprømmingslegemet og opprømmingsnesen.

Enhver egnet opprømmingsstruktur kan anvendes. For eksempel kan opprømmings-strukturen omfatte i det minste det ene av: en ribbe; et skjær; et fremspring; og lignende. Opprømmingsstrukturen kan være anordnet til å strekke seg radialt for inngrep med borehullets vegg for å fremme opprømming av borehullet. Opprømmingsstrukturen kan strekker seg rundt i det minste et parti av omkretsen av legemet og/eller nesen, og kan strekke seg i en spiral, helisk, serpentin, eller annen konfigurasjon. I et alternativt arrangement kan opprømmingsstrukturen strekke seg hovedsakelig aksialt.

Opprømmingsstrukturen kan omfatte en slitasjebestandig overflate og kan, for eksempel, omfatte wolframkarbid-elementer, så som wolframkarbid-klosser eller - stykker, anordnet rundt omkretsflaten av i det minste det ene av opprømmings-legemet og opprømmingsnesen. Alternativt eller tillegg kan opprømmingsstrukturen, eller et element av opprømmingsstrukturen, omfatte et belegg, så som et høyhastighets oksy-drivstoff (High Velocity Oxy-Fuel, HVOF) belegg, eller kan ha blitt utsatt for en overflateherdingsbehandling.

Opprømmingsstrukturen kan videre omfatte et element som avgrenser en skjærende eller malende overflate, for eksempel polykrystaMinske diamant-kompakt (PDC) kuttere, termisk stabile polykrystallinske kuttere, karbid parti kler eller ethvert annet arrangement som er egnet til å bistå ved gjennomføring av opprømmingsoperasjonen. For eksempel kan elementet omfatte en keramisk innsats presset inn i eller på annen måte bundet til opprømmingsverktøyet.

Det har blitt funnet at en geometrisk opprømmingsstruktur, og særlig et geometrisk arrangement av elementene, så som karbidpartikler, som danner de malende overflatene, avhjelper eller eliminerer tilstoppingen av opprømmingsstrukturen. Det geometriske opprømmingsstruktur-arrangementet ifølge den foreliggende oppfinnelse står i kontrast til de konvensjonelle tilfeldige arrangement eller karbidpartikler kjent innen teknikken, og kan for eksempel omfatte en flerhet av tenner anordnet i én eller en flerhet av rader, og i bestemte utførelsesformer kan tennene være anordnet i forskjøvne rader. Tennene kan være av enhver passende form, og i bestemte utførelsesformer kan hver tann være utformet som et prisme, så som et tetraederprisme, som strekker seg radialt for inngrep med borehullet. Hver tann kan avgrense et fremre punkt eller egg som er konfigurert til i bruk først å gå i inngrep med borehullet.

I det minste én port eller spalte kan være anordnet mellom opprømmingselementene, den minst ene spalten er tilpasset til å slippe fluid, så som boreslam eller lignende, derigjennom for ytterligere å bistå i opprømmingsoperasjonen, og/eller å overvinne eller avhjelpe tilstopping av verktøyet. I bestemte utførelsesformer kan fluidet være det samme fluidet som det som brukes til å drive opprømmingsverktøyet, ethvert annet egnet fluid kan dog brukes der hvor det er passende.

Systemet kan videre omfatte i det minste det ene av en nedihulls traktor og en vibrasjonsanordning konfigurert til å bestå ved kjøring av kompletteringssystemet inn i borehullet. For eksempel kan i det minste den ene av en traktor og vibrasjonsanordning være lokalisert sammen med opprømmingsverktøyet ved en distal ende av kompletteringsstrengen eller ved en annen lokalisering på strengen, for å bistå ved lokalisering av strengen ved den ønskede bane og/eller bistå ved trekking av kompletteringsstrengen langs boringen. Dette kan brukes for eksempel i en horisontal boring eller avviksboring når evnen til å påføre kraft på strengen ellers er begrenset til vekten av den vertikale seksjonen av strengen.

Systemet kan videre omfatte minst én sentreringsenhet konfigurert til å støtte og/eller beskytte de andre komponentene i systemet. Sentreringsenheten kan for eksempel være montert på strengen i umiddelbar nærhet av det fluidgjennomtrengelige organ, for å beskytte det fluidgjennomtrengelige organ mot skade. I tillegg til å tilveiebringe sentralisering av strengen i borehullet, kan sentreringsenheten også være konfigurert til å fremme laminær strøm i ringrommet avgrenset mellom strengen og borehullet. I en annen konfigurasjon kan sentreringsenheten være konfigurert til å fremme turbulent strøm der hvor betingelsene garanterer forbedret rengjøring av brønn-boringen gjennom turbulent fluidstrøm.

I det minste en del av opprømmingsverktøyet kan være konfigurert til å muliggjøre boring gjennom. For eksempel kan i det minste en del av verktøyet være tilvirket av et materiale som er lett borbart, og kan være tilvirket av aluminium, aluminiumslegering eller lignende, selv om ethvert egnet materiale kan brukes. Alternativt kan dimensjonene av delene av opprømmingsverktøyet velges for å tillate at verktøyet bores gjennom ved minimum innsats.

Delene i systemet kan være tilvirket av ethvert egnet materiale. For eksempel kan i det minste den ene av rømmerverktøyets drivenhet, rømmerlegemet, nesen og sentreringsenheten være tilvirket av stål med 13% krom eller et annet egnet materiale.

I henhold til et femte aspekt av den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes det en fremgangsmåte for kjøring av et kompletteringssystem inn i et forboret borehull. En slik fremgangsmåte kan innbefatte kobling av et turbindrevet opprømmingsverktøy til en kompletteringsstreng, og leding av drivende fluid til turbinen for å drive opprømmingsverktøyet.

I henhold til et sjette aspekt av den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes det et kompletteringssystem omfattende et turbindrevet opprømmingsverktøy konfigurert til kobling til en kompletteringsstreng, hvor turbinen er konfigurert til å motta drivende fluid for å drive opprømmingsverktøyet.

I henhold til et sjuende aspekt av den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes det en fremgangsmåte for kjøring av et kompletteringssystem inn i et forboret borehull, innbefattende montering av et fluiddrevet opprømmingsverktøy på et første rør i form av en kompletteringsstreng, og levering av drivende fluid til opprømmingsverktøyet via et andre rør som strekker seg hovedsakelig parallelt til nevnte første rør.

Forskjellige utførelsesformer gir følgelig adgang til at en kompletteringsstreng som har et fluidgjennomtrengelig element, så som en sandskjerm, ventil eller lignende, kan kjøres inn i et borehull samtidig med at det tillates operering av et turbindrevet opprømmingsverktøy som er lokalisert distalt i forhold til det fluidgjennomtrengelige element.

I henhold til et åttende aspekt av den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes det et opprømmingsverktøy med et geometrisk opprømmingselement-arrangement.

Et kompletteringssystem i henhold til ett aspekt omfatter rørkomponenter koblet sammen for å danne en kompletteringsstreng. Innstrømningsreguleringsanordninger er tilveiebrakt for å gi adgang til selektiv fluidkommunikasjon mellom en indre boring i kompletteringsstrengen og ringrommet inne i et borehull. Et opprømmingsverktøy er anordnet ved en fremre ende av kompletteringsstrengen. Opprømmingsverktøyet kan settes inn i borehullet sammen med kompletteringsstrengen. Opprømmingsverktøyet omfatter en fluiddrevet turbin, et opprømmingslegeme og en opprømmingsnese. I bruk er kompletteringsstrengen lokalisert i borehullet, og fluid ledes til opprømmingsverktøyet for å fremme opprømming av borehullet. Et andre rør i form av et vaskerør kan strekke seg gjennom en indre boring i kompletteringsstrengen for tilveiebringelse av fluid til opprømmingsverktøyet, hvor kompletteringsstrengen innbefatter elementer laget av porøst materiale. Opprømmingsverktøyet er funksjonsdyktig ved et fluidtrykk under et trykk som ville aktivere eventuelle hydrauliske anordninger så som innstrømningsreguleringsanordninger. Opprøm-mingsverktøyet opererer på en slik måte at fluidtrykket ikke overstiger et trykk som ville aktivere eventuelle hydrauliske anordninger så som

innstrømningsreguleringsanordningene.

Det vil erkjennes at et hvilket som helst av trekkene beskrevet ovenfor i relasjon til et hvilket som helst av aspektene av den foreliggende oppfinnelse, eller nedenfor i relasjon til en hvilken som helst spesifikk utførelsesform, kan brukes i kombinasjon med et hvilket som helst av trekkene beskrevet i relasjon til et hvilket som helst annet av aspektene eller utførelsesformene av oppfinnelsen.

Andre aspekter og fordeler ved et kompletteringssystem med det offentliggjorte opprømmingsverktøy vil klart fremgå av beskrivelsen og kravene som følger.

Kort beskrivelse av tegningene

Disse og andre aspekter av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, kun ved hjelp av eksempel, med henvisning til de ledsagende tegninger.

Fig. 1 er et skjematisk sideriss av et kompletteringssystem i henhold til en

eksemplifiserende utførelsesform.

Fig. 2A er et tverrsnittsriss av en første seksjon av et opprømmingsverktøy til

bruk i kompletteringssystemet på fig. 1.

Fig. 2B er et tverrsnittsriss av en andre seksjon av opprømmingsverktøyet vist på

fig. 2A.

Fig. 2C er et forstørret riss av en del av fig. 2B.

Fig. 2D er et tverrsnittsriss av en tredje seksjon av opprømmingsverktøyet vist på

fig. 2A, 2B og 2C.

Fig. 2E er et forstørret riss av en del av fig. 2D.

Fig. 2F er et tverrsnittsriss av en annet arrangement av den tredje seksjon av

opprømmingsverktøyet.

Fig. 3 er et perspektivriss av et annet eksempel på et opprømmingsverktøy.

Fig. 4 er en perspektiv-splitttegning av opprømmingsverktøyet vist på fig. 3. Fig. 5 er et perspektivriss av en nese av opprømmingsverktøyet vist på fig. 3 og 4.

Fig. 6 er en splitt-tegning sett fra siden av opprømmingsverktøyet vist på fig. 3

til 5.

Fig. 7A er et sideriss av en utførelsesform av opprømmingsverktøyet vist på fig. 3

til 6.

Fig. 7B er et sideriss av en annen utførelsesform av opprømmingsverktøyet vist

på fig. 3 til 6.

Fig. 8A til 8D er forstørrede riss av kutterarrangementer av opprømmings-verktøyet på fig. 3 til 7B.

Fig. 9 er et perspektivriss av det geometriske arrangement på fig. 8A til 8D.

Fig. 10 er et annet perspektivriss av det geometriske arrangement på fig. 8A til

8D.

Fig. 11 viser et eksempel på et statorelement av en turbin.

Fig. 12 viser et eksempel på et rotorelement av en turbin.

Detaljert beskrivelse

Figur 1 viser et skjematisk sideriss av et kompletteringssystem 10 i henhold til en

eksemplifiserende utførelsesform. Som det kan observeres på fig. 1 har et borehull 12 blitt boret, og kan være foret med boreforingsrør 14. Det mest distale borefåringsrøret 14 kan omfatte et forlengingsrør som avsluttes i en sko 16. I det viste eksempelet kan forlengingsrøret 14 omfatte et 7 5/8 tomme (193,68 mm) forlengingsrør, selv om et

rør med enhver egnet diameter og tykkelse kan brukes. Borehullet 12 har deretter blitt forlenget utenfor skoen 16, i det foreliggende eksempel hovedsakelig horisontalt, idet den horisontale uforede seksjonen 18 kan strekke seg gjennom en hydrokarbon-holdig formasjon 20. Det vil lett forstås at den uforede seksjonen 18 av borehullet 12 kan ha enhver påkrevet lengde, og kan strekke seg til enhver avstand, innbefattende så mye som flere kilometer gjennom hydrokarbonformasjonen 20.

Kompletteringssystemet 10 kan omfatte et antall rørkomponenter 22, som for eksempel er koblet sammen med gjenger for å danne en kompletteringsstreng 24. I bruk kan kompletteringsstrengen 24 settes inn ("kjøres") i en uforet seksjon 18 av borehullet 12 ved bruk av en bærende streng 25. I den viste utførelsesformen kan den bærende strengen 25 omfatte en borerørsstreng, selv om enhver egnet rørstreng kan brukes. En øvre ende av kompletteringsstrengen 24 kan deretter henges opp fra forlengingsrøret 16 ved bruk av en forlengingsrørhenger 17, og den bærende strengen 25 kan deretter trekkes ut. Figur 1 viser kompletteringsstrengen 24 etterat den har blitt kjørt inn i den uforede seksjonen 18 av borehullet 12, og før kompletteringsstrengen 24 har blitt opphengt fra forlengingsrørhengeren 17. Kompletteringsstrengen 24 og dens komponenter er dimensjonert slik at de kan kjøres inn i borehullet 12, og et ringrom 28 er avgrenset mellom den utvendige overflate av kompletteringsstrengen 24 og borehullets vegg 12. Kompletteringsstrengen 24 avgrenser også en indre boring

26 for overføring av fluid eller verktøy gjennom kompletteringsstrengen 24.

I utførelsesformen vist på fig. 1 kan kompletteringsstrengen 24 omfatte seksjoner av hovedrør 30 med utvendig diameter 4,5 tommer (114,3 mm), selv om andre egnede diametre og typer av rør kan brukes der hvor det er passende. I tillegg til seksjonene av hovedrør 30, kan kompletteringsstrengen 24 omfatte et antall elementer rettet mot forskjellige nedihullsoperasjoner. For eksempel kan svellbare pakninger 32 være anordnet ved lokaliseringer i avstand fra hverandre langs lengden av kompletteringsstrengen 24. I den viste utførelsesformen kan de svellbare pakningene 32 omfatte pakninger av svellende type med utvendig diameter på 5,625 tommer (142,88 mm) selv om andre egnede typer og diametre av pakninger kan brukes der hvor det er passende. I bruk sveller hver svellbare pakning 32, og strekker seg radialt inn i tettende inngrep med borehullet 12, for isolere seksjoner av ringrommet 28 og dermed hindre uønsket migrasjon av fluid inne i ringrommet 28.

Innstrømningsreguleringsanordninger (Inflow Control Devices, ICD-er) 34 kan også være tilveiebrakt for å tillate selektiv fluidkommunikasjon mellom den indre boringen 26 i kompletteringsstrengen 24 og ringrommet 28, og, i den viste utførelsesformen, er tre ICD-er 34 med utvendig diameter 5,620 tommer (142,75 mm) anordnet på strengen 24. I bruk kan ICD-ene 34 og pakningene 32 brukes sammen for å regulere fluidstrøm inn i og ut av strengen 24.

Én eller flere sentreringsenheter 36 (se fig. 2B) kan også være anordnet på kompletteringsstrengen 24 for å hjelpe til med å regulere posisjonen til kompletteringsstrengen 24 når den kjøres inn i borehullet 12, og hjelper til med å redusere friksjons-motstand når kompletteringsstrengen 24 kjøres inn i borehullet 12. Sentreringsenheten eller hver sentreringsenhet 36 kan også hjelpe til med å beskytte de andre komponentene i systemet 10, så som de svellbare pakningene 32 eller ICD-ene 34, mot skade når kompletteringsstrengen 24 kjøres inn i borehullet 12. En sentreringsenhet 36 kan også være posisjonert i umiddelbar nærhet av ICD-en 34, hvor sentreringsenheten 36 kan være konfigurert til å fremme laminær fluidstrøm i ringrommet 28.

En opprømmingsverktøy 38 kan være anordnet ved en distal fremre ende av kompletteringsstrengen 24, og opprømmingsverktøyet 38 kjøres inn i borehullet 12 sammen med kompletteringsstrengen 24. Opprømmingsverktøyet 38 omfatter i det foreliggende eksempel en fluiddrevet drivenhet 40, et opprømmingslegeme 42 og en opprømmingsnese 43.

I bruk kan fluid (vist med pilene på fig. 2C) ledes til drivenheten 40 av opprømmings-verktøyet 38 for å drive rotasjon av opprømmingslegemet 42 og opprømmingsnesen 43, for å fremme opprømming av borehullet 12, for eksempel der hvor kompletteringsstrengen 24 møter en hindring, som ellers kan hindre fremdrift av kompletteringsstrengen 24, og for å sørge for den ønskede formen av den uforede borehullsseksjonen 18 når kompletteringsstrengen 24 er lokalisert i borehullet 12. Systemet 10 kan også omfatte et andre rør i form av en konsentrisk streng eller et vaskerør 44 som strekker seg gjennom en indre boring 26 i kompletteringsstrengen 24. Vaskerøret 44 kan omfatte en serie av rørseksjoner som er koblet sammen med gjenger, med mindre utvendig diameter enn den innvendige diameteren av kompletteringsstrengen 24. I bruk kjøres vaskerøret 44 inn i borehullet 12 sammen med kompletteringsstrengen 24.

Den nedre enden av vaskerøret 44 kan omfatte en plugg 45 med én eller flere tetninger 47 montert derpå. I bruk kan vaskerøret 44 være koblet til en lås 46 anordnet i kompletteringsstrengen 24 via pluggen 45, hvor vaskerøret 44 tetter mot låsen 46 via pluggtetningen eller -tetningene 47, for å hindre tilbakestrømming av fluid opp den indre boringen 26. I den viste utførelsesformen kan den distale enden av vaskerøret 44 omfatte en S22 stabel av tetninger med en utvendig diameter 3,25 tommer (82,55 mm), og låsen 46 kan omfatte en anti-hydraulisk lås tetningsboring med utvendig diameter 4,5 tommer (114 mm) x innvendig diameter 3,25 tommer (82,55 mm).

En øvre flottørsko 48, så som en "dobbel V" øvre flottørsko med utvendig diameter 4,5 tommer (114 mm), kan være anordnet mellom låsen 46 og opprømmingsverktøyet 38. I bruk tillater den øvre flottørskoen 48 fluidstrøm til opprømmingsverktøyet 38, samtidig som den hindrer tilbakestrømming av fluid opp den indre boringen 26 i kompletteringsstrengen 24.

Vaskerøret 44 kan tilveiebringe drivfluid til drivenheten 40 av opprømmingsverktøyet 38 for å muliggjør rotasjon av opprømmingslegemet 42 og opprømmingsnesen 43. Fluid kan tilføres til drivenheten 40 uten hensyn til om den indre boringen 26 i kompletteringsstrengen 24 er åpen til ringrommet 28 eller ikke, for eksempel der hvor én eller flere av ICD-ene 34 er konfigurert i en åpen posisjon.

I bruk settes kompletteringssystemet 10 inn i borehullet 12 hovedsakelig uten rotasjon, hvilket reduserer eller eliminerer faren for å skade komponentene i kompletteringsstrengen 24 som ikke er egnet til rotasjon eller overføring av dreiemoment. Videre kan opprømming av borehullet 12 oppnås selv der hvor en del av komplet-teringen 10 er åpen til ringrommet 28.

Det vises når til fig. 2A til 2D, hvor det vises et opprømmingsverktøy 38 i henhold til en eksemplifiserende utførelsesform. Opprømmingsverktøyet 38 kan omfatte en drivenhet 40, et opprømmingslegeme 42, en opprømmingsnese 43 og en lagerseksjon 50. Opprømmingsverktøyet 38 kan være koblet til og kan danne en distal fremre ende av en kompletteringssystem, så som systemet 10 beskrevet ovenfor.

Drivenheten 40 og lagerseksjonen 50 er anordnet inne i et legeme 52 av opprøm-mingsverktøyet 38, og legemet 52 er koblet til en ende av kompletteringsstrengen 24 ved hjelp av en gjenget muffe- og tappforbindelse 54 (fig. 2C), selv om andre egnede konnektorer kan brukes der hvor det er passende.

Drivenheten 40 omfatter en rotor 56 og en stator 58, og rotoren 56 er i bruk konfigurert til rotasjon i forhold til statoren 58 for å drive rotasjon av opprømmingslegemet 42 og nesen 43. I den viste utførelsesformen omfatter rotoren 56 en aksel 60 som er montert inne i huset 52. Huset 52 kan avgrense statoren 58. Akselen og rotor-komponentene holdes på plass av en holdemutter 59, og statorkomponentene holdes på plass av en holdemutter 61. Drivenheten 40 kan videre omfatte et turbinarrangement 62 med turbinelementer 62a koblet til akselen 60 og tubinelementer 62b koblet til huset 52. I den viste utførelsesformen er drivenheten 40 modulær, dvs. at antallet turbinelementer 62a, 62b som er koblet til rotoren 56 og statoren 58 kan velges som påkrevet. Bruken av et modulært turbinarrangement 62 gir adgang til å minimere mengden av drivenheten 42 og konfigurere dreiemomentutgangen fra drivenheten 40 som påkrevet. Som det videre vil bli forklart med henvisning til fig. 11 og 12, kan karakteristika for bladene av turbinelementene velges for å optimere fluidstrøm og effektutgang fra drivenheten 40 for spesifikke formål.

I bruk ledes fluid gjennom turbinarrangementet 62 for å drive relativ rotasjon av turbinelementene 62a, 62b. Bruken av en turbin kan ha visse fordeler sammenlignet med fortrengningsdrivenheter kjent innen teknikken. For eksempel kan turbinarrangementet 62 startes og opereres ved bruk av en lav trykkdifferanse og ved et trykk som er under det trykket hvor visse elementer i kompletteringssystemet, så som ICD-ene 34 eller pakningene 32 vist på fig. 1, ville bli aktivert. I tillegg muliggjør turbinarrangementet 62 høyhastighets rotasjon av opprømmingslegemet 42 og opprømmingsnesen 43 i forhold til kompletteringsstrengen 24, og har lavt eller neglisjerbart reaktivt dreiemoment i bruk. For eksempel kan opprømmingsverktøyet 38 drives ved en hastighet som ellers er uoppnåelig ved rotasjon av opprømmings-verktøyet ved hjelp av kompletteringsstrengen 24 eller ved hjelp av en fortreng ni ngs-motor (Positive Displacement Motor, "PDM"). Videre, på grunn av det konsentriske arrangement av turbinelementene 62a, 62b, kan turbinarrangementet 62 i bruk tilveiebringe lav vibrasjon. Turbinarrangementet 62 kan også være egnet til bruk i miljøer med høyt trykk og høy temperatur, så som de man finner i visse borehulls-omgivelser.

Opprømmingsverktøyet 38 kan videre omfatte en antall lagre. I utførelsesformen vist på fig. 2A til 2D, kan opprømmingsverktøyet 38 omfatte glideradiallagre 63 anordnet ved hver ende av turbinarrangementet 62 i tillegg til en lagerseksjon 50 beskrevet i nærmere detalj nedenfor. Som vist på fig. 2B kan lagerseksjonen 50 være posisjonert mellom drivenheten 42 og opprømmingslegemet 51, og kan være innrettet med turbinarrangementet 62. Lagerseksjonen 50 omfatter et kombinert aksial- og radiallager som innbefatter en aksialt forløpende serie av lavfriksjons kulelagre 64, vekselvis med stålkuler og keramiske kuler. Ettersom stålet og keramen har forskjellige friksjonskoeffisienter, reduserer bruken av vekselvis stålkuler og keramiske kuler den tendens hver kule har til å "klatre på" den tilstøtende kulen. Lagerseksjonen 50 kan være modulær, slik at antallet av lagre 64 og den samlede lengde av lagerseksjonen 50 kan velges som påkrevet.

I bruk blir fluid som forlater turbinarrangementet 62 ledet gjennom lagerseksjonen 50 og deretter inn i opprømmingsnesen 43.

Opprømmingslegemet 42 og opprømmingsnesen 43 kan være koblet til akselen 60 av opprømmingsverktøyet 38 via en gjenget forbindelse 66, og i bruk driver rotasjonen av akselen 60 rotasjonen av opprømmingslegemet 42 og opprømmingsnesen 43. I den viste utførelsesformen kan opprømmingslegemet 42 og opprømmingsnesen 43 ha opprøm mi ngsstruktu rer i form av opprømmingsribber montert derpå. Opprøm-mingsribbene 68 strekker seg radialt fra den utvendige overflaten av legemet 42 og nesen 43, og i bruk er opprømmingsribbene 68 anordnet til å utføre en opprømmende operasjon på borehullet 12. I den viste utførelsesformen er opprømmingsribbene 68 dannet i ett med legemet 42 og nesen 52, selv om opprømmingsribbene 68 kan omfatte separate komponenter, der hvor det er passende. Ethvert ribbearrangement kan anvendes. Som eksempel, i arrangementet vist på fig. 2A har opprømmingsribbene 68 innbyrdes avstand i omkretsretningen rundt den utvendige overflaten av opprømmingslegemet 62 og opprømmingsnesen 43, og kan strekke seg hovedsakelig aksialt.

Den mest distale enden av opprømmingsnesen 43 kan omfatte et eksentrisk parti 70 som kan hjelpe til med å fremme innstikking i eller skjæring gjennom hindringer i borehullet 12, der hvor det er påkrevet.

Ett eller flere fluidutløp eller dyser 72 kan være anordnet i opprømmingsnesen 43, og i bruk kan fluid ledes gjennom slike dyser 72 for å hjelpe til med å fjerne hindringer i borehullet 12 ved stråling. Fluidet og fjernet materiale blir deretter returnert til overflaten via ringrommet 28.

Det har blitt funnet at bruken av et geometrisk arrangement av karbidelementer

istedenfor det konvensjonelle tilfeldige arrangement av karbidopprømmingselementer kan være særlig effektivt for å avhjelpe tilstopping av opprømmingsverktøyet 38, som kan være tilfellet med det konvensjonelle tilfeldige karbidarrangement. Som eksempel er et opprømmingsverktøyet 138 med et geometrisk opprømmingselement-arrangement beskrevet nedenfor med henvisning til fig. 3 til 8D.

Figur 3 viser et eksemplifiserende opprømmingsverktøy 138 med like komponenter som i det tidligere beskrevne opprømmingsverktøyet 38 (gitt like henvisningstall økt med 100). Opprømmingslegemet 142 og opprømmingsnesen 143 av opprømmings-verktøyet 138 kan ha opprømmingsribber 168 som strekker seg fra deres respektive utvendige overflater, og, i bruk, hvor opprømmingsribbene 168 går i inngrep med borehullets vegg 12 for å fremme oppmaling og/eller opprømming av borehullet 12. Figurene 4 og 6 viser splitt-tegninger av opprømmingsverktøyet 138. Som det kan observeres på disse figurene kan opprømmingsnesen 143 omfatte et parti 74 med hanngjenger med mindre diameter, som er tilpasset til lokalisering inne i opprøm mi ngsverktøylegemet 142, og som er løsbart fastholdt til opprøm mi ngsverktøylegemet 142 via et korresponderende parti 76 med innvendige gjenger. Figur 5 viser et perspektivriss av opprømmingsnesen 143 av opprømmingsverktøyet 138, idet nesen 143 omfatter et avsmalnende frontparti 78 og en konkav distal ende 80. Opprømmingsribbene 168 på nesen 143 strekker seg hovedsakelig aksialt langs opprømmingsnesen 143, det vil dog innses at andre arrangementer, så som helisk konfigurasjon eller spiralkonfigurasjon, kan brukes der hvor det er passende. For eksempel, i den viste utførelsesform, strekker ribbene 168 på nesen 143 seg hovedsakelig aksialt, mens ribbene 168 på opprømmingsverktøylegemet 142 strekker seg helisk.

Et antall porter kan være anordnet i opprømmingsnesen 143, idet disse portene avgrenser eller tilveiebringer montering for dyser 172. I bruk kan fluid ledes gjennom dysene 172 for å hjelpe til med opprømming av borehullet 12 og/eller å føre opprøm-met materiale tilbake til overflaten.

Figurene 7A og 7B viser sideriss av opprømmingsverktøyet 138, og viser arrangementet av opprømmingsribbene 168. Figurene 8A til 8D, 9 og 10 viser også kutterarrangementer i henhold til andre eksemplifiserende utførelsesformer.

Som det kan observeres på figurene, omfatter opprømmingsribbene 168 opprøm-mingselementer eller tenner 82 tildannet derpå. Tennene 82 kan være tildannet til et tetraederprisme som strekker seg radialt fra overflaten av opprømmingsribben 168, og som er tilpasset til å rømme borehullet 12. Tennene 82 er anordnet i et geometrisk mønster, og i de viste utføreIsesformene er tennene 82 anordnet i to forskjøvne rader langs lengden av opprømmingsribbene 168. En flerhet av karbidopprømmings-elementer, kjent som PDC-er 84, er montert i opprømmingsribbene 168 i et hovedsakelig lineær arrangement, og har innbyrdes avstand mellom tennene 82. Det geometriske kutterarrangement ifølge det foreliggende eksempel er forskjellig fra det konvensjonelle tilfeldige karbidarrangement som er kjent innen teknikken, som har lett for å tilstoppes, hvilket reduserer evnen til å rømme boringen.

Spalter 86 (se fig. 7A til 8D) kan også være anordnet omkring opprømmings-strukturene av verktøyet 38, og fluid kan også ledes gjennom spaltene 86 for å hjelpe til med å fjerne opprømmet materiale ved hjelp av fluidstråling eller lignende. Ytterligere spalter (ikke vist) kan også være anordnet mellom opprømmings-elementene for å hjelpe til med eller ytterligere bistå ved å fjerne opprømmet materiale ved hjelp av fluidstråling eller lignende.

I det minste en del av systemet kan være konfigurert til å hjelpe til ved boring gjennom. For eksempel kan i det minste en del av systemet være tilvirket av et lett borbart materiale, så som metall, metall-legering, aluminium eller aluminiumslegering, støpejern, glass, keram eller annet egnet materiale. I alternative utførelsesformer omfatter turbinseksjonen en innvendig diameter som er dimensjonert til å tillate utboring av opprømmingsverktøyet, hvilket reduserer volumet av materiale som skal fjernes.

Alternativt eller i tillegg, kan andre anordninger, så som en traktor og/eller en vibrator, være tilføyd til den distale ende av kompletteringsstrengen for å tilveiebringe et vibrator/traktor/opprømmerarrangement. I andre konfigurasjoner kan et vibrator/ traktor/opprømmerarrangement være plassert ved en mellomliggende posisjon på kompletteringsstrengen. Det er innenfor omfanget av den foreliggende offentliggjøring at kommandoer kan sendes fra overflaten til én eller flere anordninger nede i hullet, for eksempel for å styre på/av-tilstanden til traktoren eller opprømmingsverktøyet. Med henvisning til fig. 11, ett av turbinelementene 62a som kan danne del av statoren (56 på fig. 2B) er vist i nærmere detalj. Turbinelementet 62a kan innbefatte en ytre ring 200 som er festet til en flerhet av statorblader 202 med innbyrdes avstand i omkretsretningen. Statorbladene 202 kan være festet til en indre ring 204. Som forklart med henvisning til fig. 2B, kan statoren være koblet til huset. Bladene 202 kan ha en krumning 204 og stigning 206 (vinkel i forhold til en lengdeakse i turbinelementet 62a), et antall og en avstand mellom statorbladene 202 i omkretsretningen valgt for å resultere i det minste det ene av det følgende. For det første, når fluid pumpes gjennom turbinarrangementet (fig. 2B) er det en minimum strømnings-mengde hvor rotasjon av rotoren (58 på fig. 2B) vil begynne. Slike minimum strøm-ningsmengde kan være relatert til krumningen 204, stigningen 206, antall blader 202 og deres innbyrdes avstand i omkretsretningen. De foregående statorbladparametere kan være valgt for å tilveiebringe en valgt minimum strømningsmengde hvor rotasjon vil begynne. Ved å ha en valgt minimum strømningsmengde, kan det være mulig å pumpe fluid gjennom kompletteringssystemet (10 på fig. 1) uten å forårsake rotasjon av opprømmingslegemet 42. Slik pumping uten å forårsake rotasjon kan være ønskelig for pumping av visse typer av brønnboringsfluider, eksempelvis sement, tetningstilsats og lignende, som kan gjøres mindre virksom hvis det skjer blanding som et resultat av rotasjon av opprømmingsverktøyet 42. Med henvisning til fig. 12 vises ett av turbinelementene 62b som danner del av rotoren (58 på fig. 2) i nærmere detalj. En flerhet av blader 210 med innbyrdes avstand i omkretsretningen kan være montert på en ring 208 som kan være koblet til den roterende akselen (60 på fig. 2B). Akkurat som med statorturbinelementet 62a beskrevet med henvisning til fig. 11, kan rotorturbinelementet 62b ha bladkrumning 212, stigning 210, antall blader og avstand 214 mellom nærliggende blader i omkretsretningen valgt til å forårsake rotasjon av turbinarrangementet (62 på fig. 2B) ved en valgt minimum strømningsmengde. Det vil av de som har fagkunnskap innen teknikken forstås at de foregående turbinbladparametere for det ene av eller både statorturbinelementene (62a på fig. 11) og rotorturbinelementene (62b på fig. 12) kan være valgt til å resultere i en minimum fluidstrømningsmengde hvor rotasjon av turbinarrangementet vil begynne.

I tillegg til den foregående minimum strømningsmengde for å igangsette rotasjon av turbinarrangementet (62 på fig. 2B), kan de foregående turbinbladparametere for det ene av eller både statorelementene og rotorelementene være valgt til å forårsake et maksimum trykkfall når opprømmingslegemet (42 på fig. 1) "stopper på grunn av overbelastning", dvs. opphører å rotere på grunn av for stor last på opprømmings-legemet (42 på fig. 1) og/eller opprømmingsnesen (43 på fig. 1). En egenskap til fluiddrevne turbiner er at de oppviser et lavere trykkfall for fluid som føres deri gjennom enn når rotoren beveger seg som et resultat av fluidstrøm. Ved å velge turbinbladparametere slik at trykkfallet ved stopp på grunn av overbelastning maksimeres, reduseres faren for utilsiktet aktivering av eventuelle trykkaktiverte komponenter i kompletteringssystemet (10 på fig. 1). I tillegg kan et maksimert trykkfall ved stopp på grunn av overbelastning forsyne kompletteringssystem-operatøren med et lettere gjenkjennelig signal ved overflaten om at opprømmings-legemet har stoppet på grunn av overbelastning, hvilket angir at korrektiv handling kan være påkrevet, eksempelvis redusering av aksial belastning på opprømmings-legemet og opprømmingsnesen. De foregående turbinbladparameterne kan også være valgt for å forebygge at fluidtrykket overstiger et trykk hvor en hvilken som helst av de fluidtrykkaktuerte anordningene i kompletteringsstrengen aktiveres.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn på et begrenset antall utførelsesformer, vil de som har fagkunnskap innen teknikken, som har fordel av å ha denne offentliggjøring, innse at det kan tenkes ut andre utførelsesformer som ikke avviker fra omfanget av oppfinnelsen slik den her er offentliggjort. Omfanget av oppfinnelsen skal følgelig begrenset kun av de vedføyde kravene.

Claims (23)

1. Kompletteringssystem, omfattende: en fluiddrevet turbin koblet til et opprømmingsverktøy, opprømmingsverktøyet er konfigurert for kobling til en kompletteringsstreng som kan settes inn i et borehull, kompletteringsstrengen omfatter minst et fluidtrykkaktivert element, hvor turbinen er konfigurert til å drives ved bruk av fluid tilført ved et trykk under et aktiveringstrykk for det minst ene fluidtrykkaktiverte element.

2. Kompletteringssystem som angitt i krav 1, hvor turbinen er konfigurert til å hindre driftstrykket i å overstige aktiveringstrykket for det minst ene fluidtrykkaktiverte element.

3. System som angitt i krav 1 eller 2, hvor turbinen omfatter minst ett statorelement og minst ett rotorelement, hver av det minst ene statorelement og det minst ene rotorelement har minst ett blad, hvor en krumning, en stigning, en avstand mellom blader i omkretsretningen og et antall av blader på hvert av det minst ene statorelement og det minst ene rotorelement er valgt for å tilveiebringe en forhåndsbestemt minimum fluidstrømningsmengde hvor rotasjon av det minst ene rotorelement begynner.

4. System som angitt i krav 1, 2 eller 3, hvor turbinen omfatter minst ett statorelement og minst ett rotorelement, det minst ene statorelement og det minst ene rotorelement har en flerhet av blader med innbyrdes avstand i omkretsretningen, en krumning, en stigning, en avstand mellom blader i omkretsretningen og et antall av blader valgt for å tilveiebringe et maksimum fluidtrykkfall når opprømmingsverktøyet stopper i borehullet på grunn av overbelastning.

5. System som angitt i ethvert foregående krav, hvor den fluiddrevne turbinen er konsentrisk montert omkring en sentral akse i opprømmingsverktøyet.

6. System som angitt i ethvert foregående krav, hvor den fluiddrevne turbinen omfatter en flerhet av moduler, hver modul omfatter et rotorelement og et statorelement, et antall av modulene er valgt for å tilveiebringe et valgt trykkfall for en valgt lengde av den fluiddrevne turbinen.

7. System som angitt i ethvert foregående krav, videre omfattende et rør som kan settes inn i et indre av kompletteringssystemet for levering av fluidet til opprømmingsverktøyet.

8. System som angitt i krav 7, hvor røret som kan settes inn omfatter en konsentrisk rørstreng.

9. System som angitt i krav 7 eller 8, hvor røret som kan settes inn omfatter et vaskerør.

10. System som angitt i ethvert foregående krav, hvor det minst ene trykkaktiverte element omfatter det ene av en ventil, en forlengingsrørhenger, en fluidreguleringsanordning, en pakning, en innstrømningsreguleringsanordning (ICD), en sandskjerm og et fluidgjennomtrengelig organ.

11. System som angitt i krav 10, hvor det minst ene trykkaktiverte element videre omfatter et barriereorgan.

12. System som angitt i ethvert foregående krav, videre omfattende en opprømmingsnese som danner en fremre ende av opprømmingsverktøyet, og et opprømmingsverktøylegeme koblet til en utgang fra den fluiddrevne turbinen.

13. System som angitt i krav 12, hvor i det minste det ene av opprømmings-legemet og opprømmingsnesen videre omfatter minst én fluidport for å lede fluid til utsiden av opprømmingsverktøyet.

14. System som angitt i krav 12 eller 13, hvor i det minste det ene av opprøm-mingslegemet og opprømmingsnesen er rotasjonsmessig balansert.

15. System som angitt i krav 12, 13 eller 14, hvor opprømmingsverktøyet videre omfatter en geometrisk opprømmingsstruktur tildannet i, eller anordnet på, i det minste det ene av opprømmingslegemet og opprømmingsnesen.

16. System som angitt i ethvert foregående krav, videre omfattende i det minste det ene av: minst én nedihullstraktor, minst én vibrasjonsanordning, og én sentreringsenhet konfigurert til å bistå ved kjøring av kompletteringssystemet inn i borehullet.

17. Fremgangsmåte for kjøring av et kompletteringssystem inn i et forboret borehull, fremgangsmåten omfatter: kobling av et opprømmingsverktøy som roteres av en turbin til en kompletteringsstreng, kompletteringsstrengen har minst én trykkaktivert komponent derpå; og leding av drivende fluid til turbinen for å drive opprømmingsverktøyet, det drivende fluidet tilføres ved et trykk under et aktiveringstrykk for den minst ene trykkaktiverte komponent.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, omfattende kjøring av kompletteringssystemet inn i borehullet hovedsakelig uten rotasjon.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 17 eller 18, hvor turbinen har en valgt minimum strømningsmengde hvor rotasjon av denne igangsettes, og pumping av et valgt fluid gjennom kompletteringsstrengen og opprømmingsverktøyet uten rotering av opprømmingsverktøyet.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 19, hvor det valgte fluidet omfatter det ene av sement og tetningstilsats.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, 18 eller 19, videre omfattende kjøring av et rørorgan inn i kompletteringsstrengen og levering av fluidet til opprøm-mingsverktøyet via rørorganet.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 21, videre omfattende opphenting av rørorganet fra borehullet.

23. Fremgangsmåte som angitt i ethvert av kravene 17 til 22, videre omfattende observering av et fluidtrykk mens opprømmingsverktøyet roterer, og redusering av en aksial belastning på opprømmingsverktøyet når det skjer et fall i det observerte trykket, hvor blader i turbinen har i det minste det ene av et antall av disse, en avstand derimellom i omkretsretningen, en stigning og en krumning valgt for å maksimere et fall i trykk når opprømmingsverktøyet stopper i borehullet på grunn av overbelastning.