NO20150195A1 - Avskraperanordning for rør - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en anordning for å rense en borestreng for boreslam og andre fluider under uttrekking/tripping av borestrengen.

Under boring etter hydrokarboner offshore og onshore vil det med jevne mellomrom være behov for å trekke opp borestrengen som er påmontert en borekrone eller et annet verktøy. Borestrengen består av sammenskrudde borerør, og når borestrengen trekkes ut så tas det oftest ut lengder på tre sammenskrudde borerør om gangen som så settes til side i et piperack. Disse, oftest tre, rørene kalles en stand. Uttrekkingen (trippingen) utføres ved at borestrengen trekkes opp og brekkes opp stand for stand eller rør for rør inntil hele borestrengen er trukket ut.

Ved boreoperasjoner oppstår det ofte problemer som følge av at boreslam/mud, på grunn av dårlig eller ingen rengjøring, blir værende igjen innvendig i borerør etter opp-trekking av borestrengen. Mudden tørker opp og danner harde flak og klumper. Når borerørene blir tatt i bruk igjen, kan klumpene og partiklene bli pumpet ned til borekrona der de kan tette igjen en eller flere av dysene, med den følge at borekrona kan ødelegges. Dette kan ventelig også skape problemer på nedihulls verktøy og motorer. Ofte havner også store mengder spillmud på boredekket og på dekk i lagringsområder. Dette skaper unødvendig arbeid med rengjøring av dekk, deponering av spill, og skader som følge av glatte og tilgrisede dekk.

I US 4287948 beskrives en avskraperinnretning for bruk i en borestreng. Avskraperinnretningen flyter i borevæsken, og under tripping skraper en omkretskant på innretningen borestrengens innervegg ren for væske. Anordningen er tilveiebragt med en masse og et volum slik at den kan flyte under trippingen i et væskespeil på boreslammet i borestrengen. Anordningen omfatter avskraperinnretninger.

WO 2006/006872- Al beskriver innvendig fjerning av boreslam fra en borestreng ved bruk av belgformet avskraper som tilkobles med vekt og volum slik at den flyter på overflaten av boreslammet i borestrengen under trippingen. Avskraper har minst én kanal for gjennomstrømning av boreslam.

US 4.671.3 58-Al beskriver avskraper plugger som brukes i sementeringsprosedyrer, der avskraperdelen lander og settes fast i landeskulder som gjør at avskraperen stopper opp og åpner ventil for at sementen kan strømme nedover gjennom ventil.

En katalogbeskrivelse fra TAM International Inc. , 2005 ( http: // www. tamintl. com) angir et produkt "Dart Catcher" som har innebygd landeprofil, slik at avskraperen lander på et landesete.

Når avskraperen brukes i forbindelse med tripping, kan det imidlertid oppstå situasjoner der pumpene må koples inn i full fart, samtidig som avskraperen fortsatt befinner seg inne i borestrengen. Resultatet er følgelig at avskraperen pumpes nedover inntil den eventuelt stopper i borestrengen, eksempelvis 5000 meter nedover. Videre er det en viktig forutsetning at pumpingen av boreslam skal fortsette uhindret, selv etter at avskraperen er stoppet opp i borestrengen.

For å møte utfordringene i forbindelse med slike situasjoner med gjeninnkopling av pumpene, er det avgjørende at ikke utgjør en hindring for borefluidene som skal pumpes gjennom borestrengen. Det er også avgjørende at avskraperanordningen ikke pumpes helt ned i en eventuell bunnhullssammenstilling, for eksempel en borekrone, og volder skade der. Det er heller ikke ønskelig at avskraperanordningen pumpes ut av borestrengen og kommer på avveie nede i brønnen, noe som vil kunne resultere i skader samt kompliserte fiskeoperasjoner. For å hindre at avskraperanordningen pumpes ned i bunnhulllssammenstillingen eller ut av borestrengen, så kan det innmonteres en såkalt landesub omfattende et landesete. Landesetet kan på gunstig måte tilformes som en integrert del av den langsgående boringen i landesuben, eller alternativt innsettes løst i den samme boringen. En utførelse av et slikt landesete er omtalt i NO 330743. Landesuben er med fordel montert i borestengen ved bruk av gjengeforbindelser.

For å sikre at boreslam kan strømme mest mulig uhindret forbi en avskraperanordning som befinner seg i borestrengen, kan en landekonus som er anordnet for å sette seg i et landesete ifølge NO 330743 forsynes med en senterboring som står i forbindelse med en senterboring som strekker seg langsgående gjennom avskraperen. Landekonusen kan videre være utformet med et antall gjennomstrømningskanaler som i minst mulig grad reduserer strømningsarealet forbi landekonusen/landesetet.

Under landekonen har borerøret en innsnevring, en såkalt «tool joint» eller «landesub», som gjør at strømningsarealet er mindre enn lenger ned i borerøret der diameteren er større. I tillegg til at en innsnevret "tool joint" reduserer strømningsarealet, kan denne innsnevring og de konvensjonelle utførelsene av avskraperanordninger føre til at avskraperanordningene henger seg fast i borerøret.

Selv med de foranstaltninger som er tilveiebragt for å sikre at konvensjonelle avskraperanordninger i minst mulig grad skal hindre gjennomstrømning av boreslam o g andre fluider gjennom borerøret, så er det fremdeles et problem at konvensjonelle avskraperanordninger i for stor grad reduserer strømningsarealet når det befinner seg i borestrengen. Boreoperatørene ønsker minst mulig strømningstap over avskraperinnretningen, og med mindre borerør med mindre ID, så kreves det at strømningstap over avskraperinnretningen reduseres ytterligere dersom de skal kunne tas i bruk.

Det er et formål med den forliggende oppfinnelsen å redusere de ovennevnte problemer på en enkel måte.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en avskraperanordning for å rense en borestreng for boreslam under uttrekking/tripping av borestrengen ifølge den karakteri-serende delen av selvstendig krav 1.

Alternative eller fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere med henvisning til de medfølgende figurene som viser ikke-begrensende eksempler på fordelaktige utførelsesformer ifølge oppfinnelsen, der: Fig. 1 viser et snitt av en utførelse av foreliggende oppfinnelse, der et antall fingrene til et avskraperorgan er halvt utspilt, Fig. 2 viser et snitt av samme utførelse som i Fig. 1, der fingrene er helt utspilt og låst, Fig. 3 viser et snitt der et avskraperorgan omfattende et landeorgan er på vei ned en borestreng, Fig. 4 viser et snitt der landeorganet har nådd en landesub og fingrene har spilt seg ut, Fig. 5 viser et snitt der landeorganet har nådd en landesub og fingrene ligger an mot en hektekant,

Fig. 6 viser det samme som i Fig. 5 i noe større detalj,

Fig. 7 viser hvordan fingrenes ytterflater har en bueform som ligger an mot borestrengens ID, og

Fig. 8 viser et snitt der landeorganets fingre er helt sammentrukket.

En typisk utførelsesform av et landeorgan 1 ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i Fig. 1. Landeorganet 1 omfatter et antall fingre 2, et bjelleformet låseorgan 3 og en fjæran-ordning 4 som forspenner låseorganet 3.1 Fig. 1 er fingrene 2 halvt utspilt og låseorganet 3 ikke i sin låsende stilling. Fig. 2 viser landeorganet 1 i fullt utspilt tilstand, idet det bjelleformede låseorgan 3 nå er skjøvet ned i låsende stilling. Fig. 3 viser en avskraperanordning 5 som omfatter landeorganet 1 og et antall avskraperorganer 6. Avskraperanordningen 5 befinner seg i en borestreng 7, idet det i borestrengen 7 er satt inn en landesub 8. Avskraperanordningen 5 omfatter gjerne også et oppdriftslegeme 3, et eller flere sentreringselementer 4 samt andre eventuelle elementer (ikke vist).

Oppdriftslegemet kan gjerne være rørformet og kan for eksempel ha en utvendig diameter på ca 2/3 av borestrengens innvendige diameter. Oppdriftslegemet kan være laget av metall, en metallegering eller et komposittmateriale. Oppdriftslegemet kan være laget av aluminium. Oppdriftslegemet kan være forsynt med bristeorganer som er innrettet til å briste dersom trykket i borestrengen overstiger et forutbestemt trykk. Slike bristeorganer sikrer dermed at oppdriftslegemet, som normalt vil være hult og fylt med luft, ikke kollapser dersom trykket i borestrengen øker over et forutbestemt trykk. Trykket i borestrengen vil for eksempel øke dersom man begynner å pumpe fluider borestrengen.

Avskraperanordningen 5 kan omfatte ett eller flere sentreringselementer som for eksempel er tilveiebrakt i et øvre og nedre parti avskraperanordningen 5. Avskraperorganene 6 kan også fungere som sentreringselementer. Betegnelsene "øvre" og "nedre" refererer seg til en konvensjonell vertikal orientering av en borestreng, men en diagonal eller horisontal orientering kan også tenkes.

Det nedre parti av avskraperanordningen 5 kan omfatte et nesestykke (ikke vist) som eksempelvis kan være kledd med et støtdempende materiale.

Det øvre parti av avskraperanordningen 5 omfatter et landeorgan 1 som er utformet til å sette seg i et landesete 9.

Landeorganet 1 ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter gripeorganer i form av fingre 2 som er anordnet til å gripe inn med en hektekant eller et landesete 9 som er anordnet i landesubben 8, ref. Fig. 3, 4, 5, 6. Dette landesetet 9 for avskraperanordningen 5 kan utformes som en skulder, kant, utsparinger, slisser, tapper eller liknende. I figurene er det vist en skulder eller hektekant. Denne skulderen er slik anordnet at landesubben 8 ikke utgjør eller danner en ytterligere innsnevring av borestrengens 7 innside, og gjerne minimum tilsvarer et borerørs JD ved sammenkoplingsendene (Et typisk borerør har gjerne mindre JD ved sammenkoplingsendene enn i midten, se nedenfor).

Landesetet 9 kan forsynes med en konisk eller annen avsmalnende utforming både over og under selve kanten. Den avsmalnende utformingen over landesetet 9 bør være slik at landeorganet 1 får tid og plass til å utspile seg og låse seg fast i hektekanten. Den avsmalnende utformingen over landesetet 9 bør være slik at den bidrar til å minimere risikoen for at verktøy eller andre gjenstander hekter seg på i hektekanten.

Selve landeorganet 1 ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter som nevnte et antall fingre 2 som er anordnet til å utspile seg og følge borestrengens ID mens avskraperanordningen 5 synker ned eller stiger opp inne i borestrengen 7. Fingrene 2 tillates å «flekse» inn og ut slik at mindre endringer i borestrengens ID, avsetninger av urenheter og/eller sementrester etc. ikke fører til at avskraperanordningen 5 kiler seg fast. Fingrene 2 kan være forspent ved hjelp av et fjærorgan eller annet forspennende organ 4, idet forspenningen er såpass løs at fingrene forholdsvis lett kan «flekse» innover og utover.

Fingrene 2 er slik utformet på utsiden, dvs den siden som berører borestrengens ID, at fingrene 2 ikke lett hekter seg fast i borestrengen 7. En typisk utforming vil være en buet utforming som best er vist i Fig. 7. Buens kurvatur vil typisk kunne velges slik at borestrengens innside danner en tangent i forhold til fingrenes 2 buekurvatur 10. Det kan også være et poeng at fingrenes 2 ender danner en slags «baug» 11 i nedgående retning, slik at fingrene lettere kan gli over urenheter som eventuelt befinner seg på borestrengens 7 innside. Fingrene 2 omfatter fingertupper 16 som er slik utformet at de lander på og ligger sikkert an mot landesetet 9 når fingrene 2 er fullt utspilt, ref. Fig. 5, 6 og 7.

Ifølge én utførelse av foreliggende oppfinnelse, vipper fingrene 2 rundt et vippepunkt

12. Vippepunktet 12 dannes av innfestningen av fingrene i verktøygodset, gjerne i form av en gjennomgående bolt eller liknende. Det forstås at vippepunktet/innfestningen 12 kan dannes på annet vis, f.eks. ved hjelp av tapper, innsnevringer etc.

Den andre enden 13 av fingrene 2, dvs. den enden som ikke ligger an mot rørveggens innside, kan ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse være slik utformet at den samvirker med et forspennings- og låseorgan 3. Figurene viser en mulig utførelse av et slikt forspennings- og låseorgan 3 i form av en «bjelle». Bjellens innside er utformet slik at den bidrar til å forspenne fingrene 2 så lenge som fingrene ikke er helt utspilt, ref. f.eks. Fig 7. Dersom fingrene 2 spiles ut over et visst punkt, så er bjellen utformet til å gli ned over den andre enden 13 av fingrene 2 og låse disse i utspilt tilstand, ref. Fig. 2 og 6. Denne situasjonen vil kun oppstå når landeorganet 1 og fingrene 2 entrer landesubben 8. Ettersom landesubbens 8 JD er større en borestrengens 7 ID, så vil fingrene 2 spile seg ut over det punkt som tillater at bjellen 3 glir ned over den andre enden 13 av fingrene 2 og låser disse. Dermed låses fingrene 2 i utspilt posisjon og når så de utspilte fingrene rask deretter treffer hekteorganet 9, hvorved avskraperanordningen 5 henger der den skal.

For å frigjøre fingrene 2 og dermed avskraperorganet 5, så må bjellen 3 trekkes opp/tilbake slik at fingrene 2 tillates å trekke seg inn igjen. Dette kan oppnås ved å trekke i en «fiskenakke» 14 som befinner seg i avskraperverktøyets 5 øvre ende. Ved å trekke i fiskenakken 14 vil fjæren eller det forspenningsorganet 4 som trykker bjellen 3 ned over den andre enden 13 av fingrene, trykkes sammen slik at bjellen 3 trekkes opp/tilbake. Dette er kun en skissering av en mulig måte å frigjøre et forspenningsorgan på, idet alternative utførelser kan like gjerne tenkes.

Landeorganet 1 vil være utformet slik at fluider kan strømme på utsiden av landeorganet 1 når det er plassert i landesetet 9. Likeledes bør landesetet 9 være utformet slik at det i minst mulig grad reduserer stømningsarealet forbi landesetet 9, både med eller uten landeorganet 1 til avskraperanordningen 5 på plass i landesetet 9.1 stedet for at landesetet 9 for eksempel danner en hel hektekant, kan det for eksempel omfatte et passende antall, for eksempel tre eller flere, hensiktsmessig utformede tapper, knaster, langsgående lister eller slisser som anordnet på innsiden av en landesub 8 (ikke vist).

Antallet avskraperorganer 6 som anordnes kan tilpasses behovet. Det kan være hensiktsmessig å anordne avskraperorganer 6 med en slik avstand fra hverandre at bare ett, eller i høyde to, av avskraperorganene 6 befinner seg i "tool joint" når avskraperanordningen 5 passerer. Videre kan avskraperorganene 6 være utformet med forskjellig diameter tilpasset avskrapning av henholdsvis den normale ID en til borestrengen, den forøkte IDen gjennom landesubben 8 og eventuelt andre uregelmessigheter som bidrar til å redusere ID gjennom borerøret.

Avskraperanordningen 5 plasseres under bruk i en borestreng 7 med en innvendig over-flate når uttrekking (brekking) av borestrengen skal på begynnes/utføres. Borestrengen 7 rommer mud/borevæske med et borevæskespeil, eventuelt rester av hydrokarboner, sement saltvann etc. Oppdriftslegemet til avskraperanordningen 1 er tilveiebrakt med en masse og et volum tilpasset slik at innretningen vil holde seg flytende på bore-væskespeilet. Vekten av avskraperanordningen 5 sørger for at den faller ned til væskespeilet og plasserer omkretskanten til det nederste avskraperorganet 6 et lite stykke (for eksempel minst ca 10-15 cm) over væskespeilet.

Etter hvert som borestrengen heves, vil avskraperanordningen 5 hele tiden ligge i væskespeilet og skrape av det vedheftede boreslammet på den innvendige overflaten til borestrengen 7.

Ifølge én utførelsesform av avskraperanordningen 5 ifølge foreliggende oppfinnelse kan lengden være på ca 4 m. En typisk totalvekt av avskraperanordningen 5 kan være ca 5 kg. Det forstås at både lengder og vekter kan varieres og tilpasses anvendelsen og eventuelle spesielle applikasjoner.

Avskraperanordningen 2 kan omfatte et avstandsstykke 15 mellom avskraperanordningens løvre og nedre parti. Dette avstandsstykket 15 omfatter et stang- eller rørele-ment som har en diameter som er vesentlig mindre enn borestrengens minste ID (borestrengens minste ID er gjerne ved "tool joint", dvs. innsnevringene av borestrengens indre ved hver sammenføyning av hvert borerør). Selve borerørsforbindelsene eller "tool joint" omfatter oftere tykkere gods, noe som resulterer i en mindre indre diameter. Avstandsstykket 15 er tilveiebragt med en slik lengde at avskraperanordningens 2 nedre parti vil befinne seg der borestrengen har størst ID når avskraperanordningens 2 øvre parti befinner seg i "tool joint". Det er spesielt når avskraperanordningen 1 sitter i landesetet 10 og det må pumpes fluider ned gjennom borestrengen, at et slikt avstandsstykke 15 kan være fordelaktig.

Siden avskraperanordningen 5 hele tiden vil befinne seg på toppen av væskespeilet, så vil det normalt være enkelt å fjerne avskraperanordningen 5 ved uttrekking av borestrengen 7. Generelt vil væskespeilet ligge noe over boredekket når trippingen starter. Væskespeilet vil synke etter hvert som borestrengen trekkes ut fordi fluidet i brønnen som borestrengen 7 befinner seg i vil oppta det volumet som borestrengen 7 tidligere opptok.

Hvis væskespeilet skulle befinne seg på et så lavt nivå at avskraperanordningen 5 er vanskelig å få tak i for operatøren, så kan et dertil egnet uthentingsutstyr brukes for å hente ut avskraperanordningen 5. Dette kan utføres ved hjelp av et fiskeverktøy som trekker i avskraperanordningens fiskenakke 14.

Boreslam har varierende egenvekt. Følgelig kan en gunstig utførelsesform av anordningen ha utskiftbare vekter/vektelementer eller varierende oppdrift i oppdriftslegement.

Claims (15)

1. Landeorgan (1) for en avskraperanordning (5), der avskraperanordningen (5) er innrettet til å rense en innside av en borestreng (7) for boreslam eller andre brønnfluider under boreoperasjoner, der borestrengen (7) har en indre diameter (ID), der avskraperanordningen (5) videre omfatter minst ett oppdriftslegeme, minst ett sentreringselement samt minst ett avskraperorgan (6), karakterisert vedat landeorganet (1) omfatter et antall fingre (2) som er anordnet til å utspile seg og følge borestrengens (7) ID, der landeorganet (1) omfatter forspenningsorganer (4) som presser fingrene utover mot borestrengens (7) JD.

2. Landeorgan (1) ifølge krav 1, der landeorganet (1) omfatter et låseorgan (3) som låser fingrene (2) i utspilt tilstand når borestrengens (7) ID overstiger en forhåndsbestemt diameter.

3. Landeorgan (1) ifølge krav 2, der landeorganet (1) er innrettet til å lande på og henge fra et landesete (9) som er anordnet i en landesub (8) som danner del av borestrengen (7), idet landesetet (9) har større ID enn borestrengens (20) ID.

4. Landeorgan (1) ifølge krav 3, der landesubbens (8) ID på oversiden av landesetet (9) vider seg ut i retning mot landesetet (9).

5. Landeorgan (1) ifølge krav 3 eller, der landesetet (9) omfatter en eller flere skuldre, kanter, utsparinger, slisser eller tapper, eller en kombinasjon av disse.

6. Landeorgan (1) ifølge krav 2, der låseorganet (3) har en bjelleform med en indre ID som er hovedsakelig konisk eller avsmalnende utformet, idet bjellens innside videre har en låsefunksjon som bevirker til å låse fingrene (2) i utspilt tilsand når borestrengens ID overstiger en forhåndsbestemt diameter.

7. Landeorgan (1) ifølge krav 6, der låseorganet (3) er forspent ved hjelp av en fjæranord-ning (4), hydraulisk anordning, trykksatt gassanordning, eller ved hjelp av avskraperor-ganets (5) egenvekt.

8. Landeorgan (1) ifølge krav 7, der låseorganet (3) og fingrene (2) frigjøres ved å dra i eller manipulere en fiskenakke (14).

9. Landeorgan (1) ifølge krav 1, der fingrene (2) vipper omkring et vippepunkt (12).

10. Landeorgan (1) ifølge krav 1, der fingrenes (2) ytterflater som ligger an mot borestrengens (7) ID er hovedsakelig bueformet (10) slik at borestrengens ID ligger hovedsakelig tanget an mot fingrenes (2) ytterflater når fingrene (2) ikke er fullt utspilt og låst.

11. Landeorgan (1) ifølge krav 10, der fingrene (2) videre omfatter fingertupper (16) som er slik utformet at de ligger sikkert an mot landesetet (9).

12. Landesete (9) anordnet i en landesub (8) som er koplet inn i en borestreng (7),karakterisert vedat landesetet (9) har en ID som er lik eller større enn borestrengens (7) ID, idet landesubbens (8) ID et sted på oversiden av landesetet (9) vider seg ut i retning mot landesetet (9).

13. Landesetet (9) ifølge krav 12, der landesetet (9) omfatter en eller flere skuldre, kanter, utsparinger, slisser eller tapper, eller en kombinasjon av disse.

14. Landesetet (9) ifølge krav 12, der landesetet (9) er innrettet til å anordnet på en avskraperanordning (5), der avskraperanordning (5) er innrettet til å rense en innside borestrengen (7) for boreslam eller andre brønnfluider under boreoperasjoner, der avskraperanordningen (5) videre omfatter et landeorgan (1), minst ett oppdriftslegeme, minst ett sentreringselement samt minst ett avskraperorgan (6), idet landeorganet (1) omfatter et antall fingre (2) som er innrettet til å spile seg ut og følge borestrengens ID, idet fingrene (2) omfatter fingertupper (16) som er slik utformet at de lander på og ligger sikkert an mot landesetet (9) når fingrene (2) er fullt utspilt.

15. System for å rense en innside av en borestreng for boreslam eller andre brønnfluider under boreoperasjoner, der systemet omfatter en avskraperanordning (5) som er innrettet til å flyte på et væskespeil på boreslammet i borestrengen (7) eller henge fra et landesete (9), der borestrengen (7) har en indre diameter (ID), der landesetet (9) er anordnet i en landesub (8), der avskraperanordningen (8) omfatter et landeorgan, minst ett oppdriftslegeme, minst ett sentreringselement, samt minst ett avskraperorgan (6),karakterisert vedat landesetet (9) har en ID som er lik eller større enn borestrengens (7) ID, idet landesubbens (8) ID et sted på oversiden av landesetet (9) vider seg ut i retning mot landesetet (9), og der landeorganet (1) omfatter et antall fingre (2) som er anordnet til å spile seg ut og følge borestrengens (7) ID, der landeorganet (1) omfatter forspenningsorganer (4) som presser fingrene utover mot borestrengens (7) ID, idet landeorganets (1) fingre (2) er innrettet til å sette seg på landesetet (9).