NO20150378L - Fremgangsmåter og apparat for aktivering av et nedihulls-verktøy - Google Patents

Abstract

Den aktuelle oppfinnelsen vedrører apparater og metoder for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy. Ved et aspekt tilveiebringer den aktuelle oppfinnelsen et apparat for aktivering av et brønnhullsverktøy i et borehull, der brønnhullsverktøyet har aktiverte og inaktiverte posisjoner. Apparatet innbefatter en aktuator for bruk av brønnhullsverktøyet mellom den aktiverte og inaktiverte posisjonen; en regulator for aktivering av aktuatoren, og en sensor for påvisning av en tilstand i borehullet, den påviste tilstanden overføres til regulatoren som derved får aktuatoren til å drive brønnhullsverktøyet. I en utførelse blir tilstandene i borehullet generert ved overflaten, noe som senere påvises i borehullet. Disse tilstandene innbefatter endringer i trykk, temperatur, vibrasjon, eller strømningsmengde. I en annen utførelse kan et fiberoptisk signal overføres gjennom borehullet til sensoren. I nok en annen utførelse utløses en radiofrekvenstagg i borehullet for påvisning av sensoren.

Description

BAKGRUNNSOPPLYSNINGER FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsens bruksområde

[0001]Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt bruk av et brønnhullsverktøy. Spesielt vedrører den aktuelle oppfinnelsen apparater og metoder for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy. Mer spesielt vedrører den aktuelle oppfinnelsen relatert til apparater og metoder for aktivering av et brønnhullsverktøy på basis av en overvåket tilstand av borehullet.

Relatert beskrivelse

[0002]Under boringen av olje- og gassbrønner dannes et borehull ved bruk av en borekran som er presset nedover ved en lavere ende av en borestreng. Etter boringen til en forhåndsdefinert dybde fjernes borestrengen og borekrona og borehullet fores med en foringsrørstreng. Et ringformet område dannes således mellom foringsrørstrengen og formasjonen. En sementeringsoperasjon utføres deretter for å fylle det ringformede området med sement. Kombinasjonen av sementen og foringen styrker borehullet og forenkler isolasjonen av bestemte områder av formasjonen bak foringen for produksjonen av hydrokarboner.

[0003]Det er vanlig å bruke mer enn en foringsrørstreng i et borehull. I denne for-bindelsen settes en første foringsrørstreng i borehullet når brønnen er boret til en første angitt dybde. Den første foringsrørstrengen henges fra overflaten og deretter kjøres sement inn i ringrommet bak foringen. Brønnen bores deretter til en andre forhåndsdefinert dybde og en andre foringsrørstreng, eller et forlengingsrør, blir så kjørt ned i brønnen. Dersom det brukes et forlengingsrør settes forlengings-røret til en dybde slik at den øvre delen av forlengingsrøret overlapper den nedre delen av den første foringsrørstrengen. Forlengingsrøret blir deretter festet eller " hengt fra" den eksisterende foringen. En foring henges fra overflaten og er anordnet konsentrisk med den første foringsrørstrengen. Deretter blir foringen eller forlengingsrøret også sementert. Denne prosessen blir vanligvis gjentatt med ytterligere foringer eller forlengingsrør inntil brønnen har nådd den totale dybden. På denne måten blir brønner typisk dannet med to eller flere foringsrørstrenger med en jevnt avtagende diameter.

[0004]I prosessen for å danne et borehull er det noen ganger ønskelig å bruke forskjellige utløsermekanismer. Utløsningsmekanismene blir vanligvis senket eller utløst inne i borehullet for å drive et brønnhullsverktøy. Utløsermekanismen lander vanligvis på en festeplate på brønnhullsverktøyet som derved bevirker at brønn-hullsverktøyet drives på en forhåndsbestemt måte. Eksempler på utløser-mekanismemekanismer innbefatter blant annet kuler, plugger og utløsnings-plugger.

[0005]Utløsermekanismene brukes vanligvis i løpet av sementeringsoperasjoner for en foring eller forlengingsrør. Sementeringsprosessen involverer bruken av av-strykningsplugger og utløsningsplugger for borerør. En avstrykningsplugg for for-lengingsrøret ligger vanligvis på toppen av forlengingsrøret og senkes inn i borehullet med forlengingsrøret ved bunnen av en overhalingsstreng. Avstrykningspluggen for forlengingsrøret definerer vanligvis en avlang elastomerisk kropp som brukes for å skille væsker som er pumpet inn i borehullet. Pluggen har radiale av-strykere for å ta kontakt med strykeren og innsiden av forlengingsrøret idet pluggen beveger seg ned forlengingsrøret. Avstrykningspluggen for forlengings-røret har en sylindrisk indre diameter for å tillate gjennomløp av væsker.

[0006]Generelt sett blir utløsermekanismen utløst fra et sementeringshode-apparat ved toppen av borehullet. Sementeringshodet innbefatter vanligvis et apparat for utløsningspluggen som det noen ganger blir henvist til som en pluggdryppbeholder. Pluggdryppbeholderen er innarbeidet inn i sementeringshodet over borehullet.

[0007]Etter at et tilstrekkelig volum av sirkulasjonsvæsker eller sement har blitt plassert inne i borehullet, plasseres det ut en utpumpingsplugg eller utløsnings-plugg for borerøret. Utløsningspluggen pumpes inn i overhalingsstrengen ved hjelp av boreslam, sement eller andre forskyvningsvæsker. Idet utløsningspluggen beveger seg nedover i brønnhullet plasserer den seg mot avstrykningspluggen til forlengingsrøret og lukker av den interne boringen gjennom avstrykningspluggen til forlengingsrøret. Hydraulisk trykk over utløsningspluggen presser utløsnings-pluggen og avstrykningspluggen fra bunnen av overhalingsstrengen og pumper utløsningspluggen og avstrykningspluggen sammen ned forlengingsrøret. Dette bevirker sirkulasjonsvæsken eller sementen som er foran avstrykningspluggen og utløsningspluggen, til å bevege seg ned forlengingsrøret og ut inn i ringrommet til forlengingsrøret.

[0008]En annen vanlig komponent til et sementeringshode eller annet væske-sirkulasjonssystem er en ballutløsningsenhet som slipper en ball ned i rør-strengen. Dette kan ha flere hensikter. For eksempel kan kulen utløses på en festeplate som ligger i borehullet for å lukke av borehullet. Forsegling av borehullet tillater trykk å bygges opp for å aktivere et brønnhullsverktøy, så som en tetning, forlengingsrøroppheng, senkeverktøy eller en ventil. Ballen kan også utløses for å kutte en pinne for å drive et brønnhullsverktøy. Baller anvendes også i sementeringsoperasjoner for å avlede strømningen av sement i løpet av igangsatte sementeringsoperasjoner. Baller er også brukt for å konvertere flottørutstyr.

[0009]Det er flere ulemper beheftet ved å bruke utløsermekanismer slik som en ball. Fordi utløsermekanismen må bevege seg eller holdes innenfor en streng eller sementeringshode, dikterer for eksempel innerdiameterne til kjørestrengen eller sementeringshodet diameteren til utløsermekanismen. Siden utløsermekanismen er lagd for å havne i brønnhullsverktøyet, er innerdiameteren på brønnhulls-verktøyet på sin side begrenset av størrelsen på utløsemekanismen. Begrens-ninger på borestørrelsen til brønnhullsverktøyet er en ulempe for effektiviteten til brønnhullsverktøyet. Brønnhullsverktøy som har en større innerdiameter er fore-trukket på grunn av den større evnen til å redusere pumpetrykk på formasjonen og forhindre at verktøyet tilstoppes med borestøv i brønnvæskene.

[0010]En annen ulempe med utløsermekanismer er pålitelighet. I noen tilfeller plasserer ikke utløsemekanismen seg sikkert i brønnhullsverktøyet. Det har også blitt observert at utløsermekanismen ikke når brønnhullsverktøyet på grunn av blokkeringer. I disse tilfellene medfører dette at brønnhullsverktøyet ikke utfører sin bestemte operasjon, noe som dermed øker dødtid og kostnader.

[0011]Videre bruker vanligvis sementeringsverktøy mekaniske eller hydrauliske aktiveringsmetoder som ikke kan gi tilstrekkelig tilbakemelding om tilstanden i borehullet eller sementplassering. For mange sementeringsverktøy utløses eller pumpes kuler, konuser, eller sylindere ned i røret for å aktivere verktøyene fysisk. Sementeringsoperasjoner kan forsinkes når utløsermekanismen senkes ned i borehullet. I tillegg er trykkøkninger som overvåkes fra overflaten, vanligvis den eneste indikasjonen på at et verktøy har blitt aktivert. Informasjon for å bestemme tilstanden av verktøyet, posisjon, eller riktig drift er ikke tilgjengelig. I tillegg er ikke beliggenheten av sementblandingen direkte kjent. Sementblandingens posisjon er vanligvis et overslag basert på volumkalkulasjoner. Fortiden finnes det ingen andre tilbakemeldinger enn trykkindikasjoner som kan angi sementhøyde eller plassering i røret.

[0012]Det er derfor et behov for et apparat og en metode for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy. Videre er det et behov for et apparat og en metode for å fjernaktivere en flottørventil. Det eksisterer også et behov for et apparat og en metode for å aktivere en sentreringsenhet. Det er også et behov for et apparat og en metode for å overvåke brønnhullsvilkår mens man kjører en foring eller under sementering. Det er fremdeles et behov for et apparat og en metode for bestemm-else av sementplassering i borehullet.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0013]Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt drift av et brønnhullsverktøy. Spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse et apparat og en metode for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy.

[0014]Ved et aspekt forsyner den aktuelle oppfinnelsen et apparat for aktivering av et brønnhullsverktøy i et borehull hvor brønnhullsverktøyet har en aktivert og inaktivert posisjon. Apparatet innbefatter en aktuatorfor drift av brønnhulls-verktøyet mellom den aktiverte og inaktiverte posisjonen, en regulator for aktivering av aktuatoren samt en sensor for påvisning av en tilstand i borehullet, den påviste tilstanden er overført til regulatoren, noe som derved forårsaker at aktuatoren driver brønnhullsverktøyet. I en utførelse genereres tilstander i borehullet ved overflaten, som senere kan påvises nede i borehullet. Disse tilstandene innbefatter forandringer i trykk, temperatur, vibrasjon eller strømningsmengde. I en annen utførelse kan et fiberoptisk signal overføres til sensoren i borehullet. I nok en annen utførelse utløses en radiofrekvenstagg i borehullet for påvisning av sensoren.

[0015]Ved et annet aspekt kan regulatoren innrettes for å aktivere et verktøy på basis av de målte tilstandene i borehullet som ikke er generert ved overflaten. For eksempel kan regulatoren programmeres til å aktivere et verktøy ved en forhåndsbestemt dybde som styres av det hydrostatiske trykket. Regulatoren kan på hensiktsmessig måte innrettes for å aktivere verktøyet på basis av andre målte tilstander i borehullet så som temperatur, væsketetthet og tilstander i borehullet som berettiger verktøyaktivering.

[0016]Ved et annet aspekt tilveiebringer den aktuelle oppfinnelsen en metode for aktivering av et brønnhullsverktøy. Metoden innbefatter det å generere en tilstand i borehullet som påviser tilstanden og signaliserer den påviste tilstanden. En aktuator er deretter aktivert på basis av den påviste tilstanden for å aktivere brønn-hullsverktøyet mellom en utløst og passiv posisjon.

[0017]Ved nok et aspekt tilveiebringer den aktuelle oppfinnelsen en metode for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy. Metoden innbefatter det å forsyne brønn-hullsverktøyet med en radiofrekvenstaggleser og å kringkaste et signal. Deretter blir en radiofrekvenstagg posisjonert i nærheten av brønnhullsverktøyet for å motta og generere et reflektert signal. Taggen kan føres inn i og pumpes ned i borehullet. I en utførelse er taggen anordnet på en bærer, slik som en utløser-mekanisme eller sementeringsapparat, og pumpet inn i borehullet. Deretter blir brønnhullsverktøyet aktivert i henhold til det reflekterte signalet.

[0018]I en annen utførelse kan sensoren innrettes for å detektere anordninger i borehullet, så som sementeringsplugger og utløsningsplugger som er pumpet forbi verktøyet. Således kan regulatoren programmeres til å starte aktivering på basis av tilstedeværelsen av den påviste anordningen. For eksempel kan et verktøy være utstyrt med sensorer for å akustisk eller vibrasjonsmessig påvise passering av en sementeringsutløsningsplugg, noe som forårsaker at regulatoren aktiverer verktøyet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0019]For å vise hvordan de ovenstående egenskapene for den aktuelle oppfinnelsen kan forstås i detalj er det i det følgende gitt en mer nøyaktig beskrivelse av oppfinnelsen, som er kort sammenfattet ovenfor, under henvisning til ut-førelsene, idet noen av disse er illustrert i de vedlagte tegningene. Det bemerkes imidlertid at de vedlagte tegningene kun illustrerer typiske utførelser for denne oppfinnelsen og derfor ikke bør anses som en begrensning av oppfinnelsens beskyttelsesomfang idet oppfinnelsen kan inkludere andre og like effektive utførelser.

[0020]Figur 1 gir et tverssnittsriss av en fjernaktivert flottørventil i henhold til en utførelse for den aktuelle oppfinnelsen.

[0021]Figur 2 er et skjematisk riss over en fjernaktivert flottørventilsammenstilling som er anordnet på et bor med foringssammenstilling.

[0022]Figur 3 er et overblikk over en fjernaktivert sentreringsenhet i en inaktivert posisjon.

[0023]Figur 4 er et riss over sentreringsenheten i figur 3 i den aktiverte posisjonen.

[0024]Figur 5 er et tverrsnittsriss av et fjernaktivert strømningskontrollapparat.

Figur 5 viser også en radiofrekvenstagg som beveger seg i borehullet.

[0025]Figur 6 er et tverrsnittsriss av en instrumentert hylse anordnet på et beslagsstykke.

[0026]Figur 7 er et delvis tverrsnittsriss av et fjernaktivert strømningskontroll-apparat anordnet i et bekledd borehull.

[0027]Figur 8 er et tverrsnittsriss av en fjernaktivert flottørventil aktivert av en plugg.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSEN

[ 0028] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt drift av et brønnhullsverktøy. Spesielt vedrører den aktuelle oppfinnelsen et apparat og en metode for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy. I et aspekt tilveiebringer den aktuelle oppfinnelsen en sensor, en regulator samt en aktuator for aktivering av brønnhulls-verktøyet. Sensoren er innrettet for å overvåke, detektere eller måle tilstander i borehullet. Sensoren kan overføre de detekterte tilstandene til regulatoren, som er innrettet for å drive brønnhullsverktøyet i henhold til en forhåndsbestemt styrekrets for brønnhullsverktøyet.

FJERNAKTIVERT FLOTTØRVENTILSAMMENSTILLING

[0029]Figur 1 er en skjematisk illustrasjon av en fjernaktiverbar flottørventil-sammenstilling 100 i henhold til en utførelse av den aktuelle oppfinnelsen. Som vist er flottørventilen 10 anordnet i en nedre flottørsko 20. Flottørskoen 20 kan være montert som en del av flottørskoen. I tillegg kan flottørventilen 20 koples direkte til flottørskoen. I en utførelse brukes sement 30 for å montere flottør-ventilen 10 til flottørskoen 20. Flottørventilen 10 kan også monteres ved hjelp av en plastisk masse, epoksy eller andre materialer kjent av en person som er erfaren i bransjen. Videre er det tenkt at flottørventilen 10 kan monteres direkte på flottørskoen 20. Flottørventilen 10 definerer et bor 35 derigjennom for væske-overføring over og under flottørventilen 10. En plate 40 kan brukes for å regulere væskestrømmen gjennom boret 35.

[0030]Ved et aspekt er flottørventilen 10 tilpasset for fjernaktivering. I figur 1 innbefatter flottørventilen 10 en aktuator 45 for å aktivere platen 40. En typisk aktuator 45 innbefatter en lineær aktuator 45 som er innrettet for å åpne eller lukke platen 40. Flottørventilen 10 er også utstyrt med en eller flere sensorer 55 og en regulator 50 for å aktivere aktuatoren 45. Sensorene 55 kan omfatte enhver kombinasjon av passende sensorer, slik som akustisk, elektromagnetisk, strømningsmengde, trykk, vibrasjon, temperatursignalomformer og radiomottaker.

I tillegg kan et signal overføres gjennom en fiberoptisk kabel til sensoren 55. Data mottatt eller målt av sensorene 55 kan overføres til regulatoren 50.

[0031]Regulatoren 50, eller ventilstyringskretsen kan være ethvert passende kretssystem for å uavhengig styre flottørventilen 50 ved å aktivere aktuatoren 45 i henhold til en forhåndsbestemt ventilstyringssekvens. Regulatoren 50 omfatter en mikroprosessor som står i kommunikasjon med et minne. Mikroprosessoren kan være enhver passende type mikroprosessor konfigurert til å utføre ventilstyringssekvensen. I en annen utførelse kan regulatoren 50 også inkludere et kretssystem for trådløs kommunikasjon av data fra sensorene 55.

[0032]Minnet kan være internt eller eksternt for mikroprosessoren og kan være enhver passende type minne. For eksempel kan minnet være et batteristøttet flyktig minne eller et ikke-flyktig minne, slik som et engangsprogrammerbart minne eller et flash-minne. Videre kan minnet være enhver kombinasjon av passende eksterne eller interne minner.

[0033]Minnet kan lagre en ventilstyringssekvens og en datalogg. Dataloggen kan lagre data lest fra sensorene 55. For eksempel, etter drift av ventilen 10 kan dataloggen lastes opp fra minnet og forsyne en operatør med verdifull informasjon an-gående driftsvilkår. Ventilstyringssekvensen kan lagres i ethvert format som er egnet for utførelse av mikroprosessoren. For eksempel kan ventilstyringssekvensen lagres som utførbare programinstruksjoner. For noen utførelser kan ventilstyringssekvensen genereres på en datamaskin ved bruk av passende programmeringsverktøy eller redigeringsprogramvare (editor).

[0034]Flottørventilen 10 kan også innbefatte et batteri 60 som forsyner strøm til regulatoren 50, sensoren 55, og aktuatoren 45. Batteriet 60 kan være et internt eller eksternt batteri. I en annen utførelse kan komponentene 45, 50, 55 dele eller være individuelt utstyrt med hvert sitt batteri 60.

[0035]Ved et annet aspekt kan flottørventilen 10 og komponentene 45, 50, 55, 60 være tilvirket av et borbart materiale. Videre bør det bemerkes at komponentene 45, 50, 66, 60 kan bli forlenget med temperaturkomponenter passende for bruk i brønnhull (brønnhulltemperaturer kan komme opp i eller overskride 150 °C).

[0036]I bruk er den nedre flottørskoen 20 og flottørventilen 10 installert som en del av et forlengingsrør (eller foring) og flottørskosammenstilling for sementeringsoperasjoner. Flottørventilen 10 senkes ned i borehullet i den automatiske opp-fyllingsposisjonen, noe som derved tillater at borehullvæsker kommer inn i for-lengingsrøret (eller foringen) og forenkler senkingen av forlengingsrøret (eller foringen). Ved et punkt i løpet av sementeringsoperasjonen kan flottørventilen 10 åpnes eller lukkes. Et signal, slik som en økning i trykk eller et forhåndsdefinert trykkmønster, kan sendes fra overflaten til sensoren 55. Økningen i trykk kan påvises av sensoren 55 som igjen sender et signal til regulatoren 50. Regulatoren 50 kan behandle signalet fra sensoren 55 og aktivere aktuatoren 45, som derved lukker platen 40.

[0037]Utførelsen av den aktuelle oppfinnelsen kan også benyttes i boring med foringsrøroperasjon. I en utførelse erflottørventilsammenstillingen 100 anordnet

på et foringsrør 80 som har en boresammenstilling 70, som illustrert i figur 2. Boresammenstillingen 70 kan roteres for å forlenge borehullet 85. Under boring holdes platen 40 i den automatiske fylleposisjon, noe som derved tillater borevæskene fra overflaten å gå ut av boresammenstillingen 70. Signaler kan sendes til flottør-ventilen for å åpne eller lukke platen når som helst under drift. Det bør bemerkes at sensoren 55 også kan innrettes for å drive aktuatoren 45 på basis av de detekterte tilstandene i borehullet uten avvik fra aspekter av den aktuelle oppfinnelsen. For eksempel kan sensoren innrettes for å påvise tilstedeværelsen av andre anordninger, slik som en sementeringsplugg eller utløsningsplugg, ved å detektere akustiske eller vibrasjonsmessige forandringer.

[0038]Det bør bemerkes at det i enkelte utførelser av den aktuelle oppfinnelsen bør brukes en type aktuator eller aktuatormekanisme kjent av en person som erfaren i bransjen for å aktivere verktøyet. Eksempler innbefatter en elektronisk drevet magnetspole, en motor, og et rotasjonsdrivverk. Ytterligere eksempler innbefatter en kuttbar membran som tillater trykk å komme inn i kammeret for å iverksette aktivering når den er kuttet. Regulatoren kan også programmeres til å utløse et kjemikalie for å løse opp et stoff for å føre trykk inn i et kammer slik at verktøyet aktiveres.

[0039]Fordeler med den aktuelle oppfinnelsen innbefatter drift av flottørventilen til enhver tid når brønnstyringsproblemer oppstår. En fjernaktivert flottørventil øker borestørrelsen fordi den ikke er begrenset av størrelsen til en utløsermekanisme, hvilket derved øker flottørventilens kapasitet til å redusere overspenningstrykk på brønndannelser. Økningen i borestørrelsen vil også redusere muligheten for til-stopping forårsaket av rester. I tillegg kan kostnadsbesparelser ved redusert rigg-tid oppnås. For eksempel kan en fjernaktivert ventil eliminere behovet for å vente til en utløsermekanisme faller eller pumpes til flottørventilen.

FJERNAKTIVERT SENTRERINGSENHET

[0040]Ved et annet aspekt tilveiebringer den aktuelle oppfinnelsen en fjernaktivert sentreringsenhet og metoder for drift av det samme. Figur 3 viser en fjernaktivert sentreringsenhet 300 installert på en foringsrørstreng 310. Som vist er sentreringsenhetsammenstillingen 300 i uaktivert posisjon. Sammenstillingen 300 kan brukes sammen med konvensjonelle boreapplikasjoner eller boring med foringsrørapplikasjoner. Det bør bemerkes at sentreringsenhetsammenstillingen 300 kan også installeres på andre typer av rørformede borehull, slik som borerør og forlengingsrør.

[0041]Sentreringsenhetssammenstillingen 300 innbefatter en sentreringsenhet 320 anordnet på en monteringsovergang 315. Som vist er sentreringsenheten 320 en buefjærformet sentreringsenhet. I en utførelse innbefatter sentreringsenheten 320 en første krage 321 og en andre krage 322 som er bevegelig anordnet rundt monteringsovergangen 315. Sentreringsenheten 320 innbefatter også et stort antall buefjærer 325 som er radialt anordnet rundt kragene 321, 322 og koplet dertil. Spesielt er endene av buefjærene 325 koplet til kragene 321, 322 og stilt utover. Når kragene 321, 322 er plassert nærmere sammen, bøyes buefjærene 325 utover og utvider den ytre diameteren av sentreringsenheten 320. En passende sentreringsenhet for bruk med den aktuelle oppfinnelsen er kunngjort i US patent nr. 5,575,333 utstedt til Urette, et al.

[0042]Sammenstillingen 300 innbefatter også en hylse 330 anordnet ved sentreringsenheten 320. Hylsen 330 innbefatter en aktuator 345 for aktivering av sentreringsenheten 320. En passende aktuator 345 innbefatter en lineær aktuator tilpasset for å utvide eller trekke sammen sentreringsenheten 320. I en utførelse er hylsen 330 fast koplet til monteringsovergangen 315. Sentreringsenheten 320 er plassert ved hylsen 330 slik at den første kragen 321 er nærmere hylsen 330 og koplet til aktuatoren 345, mens den andre kragen 322 ligger an mot (eller er inn-ordnet i nærheten av) et anker 317 på monteringsovergangen 315.

[0043]Sammenstillingen innbefatter også en sensor 355, regulator 350 og et batteri 360 for drift av aktuatoren 345. Sensoren 55, regulatoren 50 og batteriet 60 som er montert på flottørventilsammenstillingen 100 kan innrettes for å fjernbetjene sentreringsenheten 320. Spesielt kan regulatoren 350 eller sentrerings-styringskretsen være av enhver type kretssystem for å uavhengig styre sentreringsenheten ved aktivering av aktuatoren 345 i henhold til en forhåndsdefinert kontrollsekvens for sentreringsenheten. Regulatoren 350 omfatter en mikroprosessor som står i kommunikasjon med minnet. Sensorene 355 kan omfatte en kombinasjon av passende sensorer, slik som akustiske, elektromagnetiske, strømningsmengde, trykk, vibrasjon, temperatursignalomformer og radiomottakersensorer. I tillegg kan et signal bli overført gjennom en fiberoptisk kabel til sensoren 355. Fortrinnsvis er komponentene 350, 355, 360 montert til hylsen 330 slik at hylsen 330 kan beskytte komponentene 350, 355, 360 fra brønnhullsmiljøet.

[0044]Under bruk anordnes sentreringsenheten 320 på en boring med forings-rørsammenstilling og senkes ned i borehullet i en inaktivert posisjon som vist i figur 3. Sentreringsenheten 320 kan aktiveres når som helst i løpet av driften. Et signal, slik som en økning i trykk eller et forhåndsbestemt trykkmønster, kan sendes fra overflaten til sensoren 355. Etter påvisning av forandring i trykk kan sensoren 355 igjen sende et signal til regulatoren 350. Etter behandling av signalet kan regulatoren 350 aktivere aktuatoren 345, som derved aktiverer sentreringsenheten 320. Det er forstått at sensoren kan innrettes for å påvise andre forandringer i borehullet som er kjent av en person som er erfaren i bransjen. For eksempel kan sensoren detektere akustiske forandringer i borehullet som skyldes andre mekanismer som har blitt pumpet forbi sentreringsenheten.

[0045]Spesielt når regulatoren 350 mottar signalet til å aktivere sentreringsenheten 320, forårsaker aktuatoren 345 at den første kragen 321 flyttes nærmere til den andre kragen 322. Som et resultat blir buefjærene 325 sammentrykket og bevirket til å bøyes utover i kontakt med borehullet, som illustrert i figur 4. På denne måten kan sentreringsenheten 320 når som helst aktiveres til å sentrere foringsrøret. Det må bemerkes at aspekter av den aktuelle oppfinnelsen er like anvendelige for et konvensjonelt forlengingsrør eller foringsrøroperasjoner.

[0046]Fordeler med den aktuelle oppfinnelsen innbefatter forsyning av en fjernaktiverbar sentreringsenhet. Sentreringsenheten kan når som helst utvides eller trekkes sammen for å passere borehullinnsnevringer eller for å effektivt sentrere foringsrøret i borehullet. I tillegg kan den fjernaktiverte foringsrørsentrerings-enheten gi større sentreringsstyrke i etterborede hull. I etterborede hull kan sentreringsenheten bli aktivert for å øke sentreringstrykket over trykk som er generert av tradisjonelle buefjærsentreringsenheter

FJERNAKTIVERTE STRØMNINGSREGULERINGSAPPARAT

[0047]Ved et annet aspekt forsyner den aktuelle oppfinnelsen et fjernaktivert strømningsreguleringsapparat 500 og metoder for drift av det samme. Figur 5 viser et fjernaktivert strømningsreguleringsapparat 500. Bruk av strømningsregulerings-apparat 500 innbefatter bruk av en del av et avlederapparat for foringsrør-sirkulasjon, arrangert sementeringsapparat eller andre væskestrømregulerings-apparat for brønnhull kjent av en person som er erfaren i bransjen.

[0048]Som vist i figur 5 innbefatter strømningsreguleringsapparatet 500 en kropp 505 som omfatter en boring 510 derigjennom. Kroppen 505 kan omfatte en øvre overgang 521, en nedre overgang 522, og en skyvbar hylse 525 anordnet deri-mellom. De øvre og nedre overgangene 521, 522 kan innbefatte rørformede koplinger for tilkopling til en eller flere rørformede borehull. En serie med omløps-porter 515 er dannet i kroppen 505 for væskeoverføring mellom innsiden og utsiden av apparatet 500. En eller flere segl 530 er forsynt for å forhindre lekkasje mellom hylsen 525 og overgangene 521, 522. Den skyvbare hylsen 525 kan tilpasses for å fjernbetjene åpne eller lukke omløpsportene 515 for væskeoverføring.

[0049]I en utførelse innbefatter apparatet 500 en aktuator for aktivering av den skyvbare hylsen 525. En passende aktuator 545 innbefatter en lineær aktuator som er innrettet for å aksialt flytte den skyvbare hylsen 525. Strømnings-reguleringsapparatet innbefatter en sensor 555, en regulator 550 samt et batteri 560 for drift av aktuatoren 545. Oppsettet av sensoren 55, regulatoren 50, og batteriet 60 for flottørventilsammenstilling 100 kan innrettes for å fjernstyre strømningsreguleringsapparatet 500. Spesielt kan regulatoren 550, eller strømningsreguleringskretsen være et passende kretssystem for å uavhengig regulere strømningsreguleringsapparatet ved aktivering av aktuatoren 545 i henhold til en forhåndsdefinert strømreguleringssekvens. Regulatoren 550 omfatter en mikroprosessor som står i kommunikasjon med minnet. Sensorene 555 kan omfatte enhver kombinasjon av passende sensorer, slik som akustiske, elektromagnetiske, strømningsmengde, trykk, vibrasjon, temperatursignalomformer og radiomottakersensorer. I tillegg kan et signal overføres gjennom en fiberoptisk kabel til sensoren 555. Sensoren 555 kan konfigureres til å motta signaler i boringen til apparatet 500. Derfor kan et signal som er overført fra overflaten mottas av sensoren 555 og behandles av regulatoren 550.

[0050]I bruk kan strømningsreguleringsapparatet 500 monteres som en del av avledningsverktøyet for foringsrørsirkulasjon. Apparatet 500 kan senkes inn i borehullet i den åpne posisjonen som vist i figur 5. For å lukke omløpsportene 525 kan et signal sendes fra overflaten til sensoren 555. For eksempel kan et forhåndsdefinert strømningsreguleringsmønster, slik som en repeterende kvadratbølge med en amplitude på 0 til 447 l/min<1>og med en periode på ett minutt, produseres ved overflaten. Denne forandringen i strømningsmengde kan påvises ved sensoren 555 og gjenkjennes av regulatoren 550. På sin side kan regulatoren 550 aktivere aktuatoren 545 for å flytte den skyvbare hylsen 525, som derved lukker omløpsportene 515. Det forstås at regulatoren 550 kan innrettes for å delvis åpne eller lukke omløpsportene 515 for å regulere strømningsmengden derigjennom.

[0051]Fordeler med den aktuelle oppfinnelsen innbefatter forsyning av et fjern-aktiverbart strømningsreguleringsapparat. Omløpsportene for strømnings-reguleringsapparatet kan når som helst åpnes eller lukkes for å regulere væske-strømning derigjennom. I tillegg kan det fjernaktiverte strømningsregulerings-apparatet åpnes og lukkes gjentatte ganger for å gi større og økt anvendelses-område av apparatet. I tillegg vil apparatets maksimale borestørrelse ikke bli begrenset av størrelsen på utløsemekanismen. I tillegg til den skyvbare hylsetypen til strømningsreguleringsapparatet vist i figur 5 er utførelser av den aktuelle oppfinnelsen like anvendelige for å fjernaktivere andre typer strømningsregulerings-apparat kjent av en erfaren person i bransjen.

FJERNAKTIVERT INSTRUMENTERT KRAGE

[0052]Ved et annet aspekt forsyner den aktuelle oppfinnelsen en fjernaktivert instrumentert krage som er i stand til å måle forhold i brønnhullet. Den instrumenterte kragen kan koples til et foringsrør, forlengingsrør eller andre rørformede borehull for å forsyne røret med et apparat for anskaffelse av informasjon i brønn-hullet og overføring av den anskaffede informasjonen.

[0053]I en utførelse kan den instrumenterte kragen 600 være koplet til et beslagsstykke 605 for å overvåke sementplasseringen eller trykket i brønnhullet.

Figur 6 illustrerer et eksemplarisk beslagsstykke 605 som har en instrumentert krage 600 koplet dertil. Den instrumenterte kragen 600 er anordnet nedstrøms fra en flottørventil 610 som regulerer væskestrømning i beslagsstykket 605. Det er forstått at den instrumenterte kragen 600 også kan plasseres oppstrøms for flottør-ventilen 610.

[0054]Den instrumenterte kragen 600 omfatter et rørformet kammer 615 som har en driftshylse 620 som er bevegelig anordnet deri. Et vakuumkammer 625 er dannet mellom driftshylsen 620 og det rørformede kammeret 615. Vakuumkammeret 625 er væskeforseglet av en eller flere tetningsorganer 630. I en ut-førelse er tetningsorganene 630 anordnet i et spor 635 mellom driftshylsen 620 og kammeret 615. Når driftshylsen 620 blir bevirket til å beveges aksialt langs kammeret 615, vil tetningen mellom driftshylsen 620 og kammeret 615 brytes. På denne måten kan væsken i kammeret 615 fylle vakuumkammeret 625, noe som derved produserer en negativ trykkpuls som kan påvises ved overflaten.

[0055]Driftshylsen 620 kan aktiveres ved en aktuator 645 koplet dertil. Aktuatoren 645 kan fjernaktiveres ved å sende et signal til en sensor 655 i kammeret 615. På sin side kan sensoren 655 overføre signalet til en regulator 650 for behandling og aktivering av aktuatoren 645. En typisk aktuator 645 kan være en lineær aktuator som er innrettet for å flytte driftshylsen 620. Regulator 650, eller hylsereguleringsenheten kan være ethvert passende kretssystem for å uavhengig regulere driftshylsen 620 ved aktivering av driftshylsen 620 i henhold til en forhåndsdefinert hylsereguleringssekvens. Regulatoren 650 kan omfatte en mikroprosessor og et minne. Alternativt kan regulatoren 650 være utstyrt med en sender for å overføre et signal til overflaten for å overføre informasjon om tilstanden i brønnhullet. Overføring av informasjon kan være uavbrutt eller en engangs-hendelse. Passende telemetrimetoder innbefatter trykkpulser, fiberoptisk kabel, akustiske signaler, radiosignaler og elektromagnetiske signaler.

[0056]Sensorene 655 kan omfatte en kombinasjon av egnede sensorer, slik som akustiske, elektromagnetiske, strømningsmengde, trykk, vibrasjon, temperatursignalomformer, og radiomottakersensorer. Slik kan sensoren 655 konfigureres til å overvåke tilstander i brønnhullet, innbefattet; strømningsmengde, trykk, temperatur, ledeevne, vibrasjon eller akustikk. I en annen utførelse kan sensoren 655 omfatte en signalomformer for å overføre passende signal til regulatoren 650. Fortrinnsvis er disse instrumentene lagd av et borbart materiale eller et materiale i stand til å motstå tilstander i brønnhullet slik som høy temperatur og trykk.

[0057]I drift kan den instrumenterte kragen 600 til den aktuelle oppfinnelsen brukes for å bestemme sementbeliggenhet. I en utførelse er sensoren 655 en temperatursensor. Fordi sement er eksotermisk kan sensoren 655 påvise en økning i temperatur idet sementen ankommer eller når sementen passerer. Forandringen i temperatur overføres til regulatoren 650, som aktiverer aktuatoren 645 i henhold til den forhåndsdefinerte hylsereguleringskretsen. Aktuatoren 645 flytter driftshylsen 620 relativt til forseglingsleddene 630, som derved ødelegger seglet mellom driftshylsen 620 og kammeret 615. Som et resultat fyller væsken i kammeret 615 opp vakuumkammeret 625, som derved forårsaker en negativ trykkpuls som er påvist ved overflaten. På denne måten kan et beslagstykke 605 utstyres med en instrumentert krage 600 for å måle eller overvåke forholdene i brønnhullet.

[0058]I en utførelse kan sensoren 655 være en trykksensor. Fordi sement har en annen tetthet enn forskyvningsvæske, kan en forandring i trykk forårsaket av sementen påvises. Andre typer sensorer 655 innbefatter sensorer for måling av ledeevne for å bestemme om sement ligger nære ved kragen. Ved overvåking av den passende tilstanden kan plasseringen av sementen i røret overføres til overflaten og konstateres, for å forsikre at sementen er riktig plassert.

[0059]Ved et annet aspekt kan den instrumenterte kragen 600 brukes for å for-enkle foringsrør i drift. I en utførelse kan sensoren 655 se etter usedvanlig store brønnhullstrykk som forårsakes av kjøring av foringsrøret inn i brønnhullet. Sensoren kan detektere og kommunisere det overdrevne trykket til overflaten som derved iverksetter passende tiltak (slik som redusering av driftsfart) som må gjøres for å unngå skade på formasjonen.

AKTIVERING AV RADIOFREKVENS IDENTIFIKASJONSTAGG

[0060]Ved et annet aspekt kan sensorene for overvåking av forholdene i brønn-hullet omfatte en radiofrekvens ("R.F.") taggleser. For eksempel kan sensoren 555 for strømningsreguleringsapparat 500 innrettes for å overvåke en RF-tag 580 som beveger seg inn i boringen 510 derav, som vist i figur 5. RF-tagg 80 kan tilpasses til å instruere eller forsyne et forhåndsdefinert signal til sensoren 555. Etter detektering av signalet fra RF-tagg 80 kan sensoren 555 overføre det detekterte signalet til regulatoren 550 for behandling. På sin side kan regulatoren 550 drive den skyvbare hylsen 525 i henhold til strømningsreguleringssekvensen.

[0061]I en utførelse kan RF-tagg 80 være en passiv tagg som omfatter en sender og en krets. RF-tagg 580 er innrettet for å endre eller modifisere signal. Derfor kan hver RF-tagg 580 konfigureres for å gi brukonstruksjoner til regulatoren. For eksempel kan RF-tagg 580 gi signal til regulatoren 550 for å strupe omløpsportene 515 eller fullstendig lukke portene 515. I en annen utførelse kan RF-tagg 580 være utstyrt med et batteri 560 for å hjelpe frem det reflekterte signalet eller for å forsyne sitt eget signal.

[0062]I nok en annen utførelse kan RF-tagg 780 være plassert på forhånd ved en forhåndsdefinert beliggenhet i et bekledd borehull 795 for å aktivere et verktøy som passerer forbi, som illustrert i figur 7. For eksempel kan et avlederverktøy 700 være utstyrt med en RF-taggleser 755 som kringkaster et signal i borehullet 795. Når avlederverktøyet 700 er nære den tidligere plasserte taggen 780 kan taggen 780 motta kringkastingssignalet og reflektere tilbake et modifisert signal som er påvist av RF-taggleseren 755. På sin side sender RF-taggleseren 755 et signal til regulatoren 750 som forårsaker at aktuatoren 745 aktiverer ventilen 725, som derved lukker portene 715 til avlederverktøyet 700. På denne måten kan avleder-verktøyet 700 lukkes ved en ønsket beliggenhet i borehullet 795.

[0063]I en annen utførelse, som vist i figur 8 kan RF-tagg 870 installeres på en slipe (topp)-plugg 822 og en R- taggleser 860 installert på en flottørventil 810. Idet pluggen 822 når flottørventilen 810 er det reflekterte signalet fra RF-tagg 870 mottatt av RF-taggleseren 860. Dette instruerer regulatoren 850 til å få aktuatoren 845 til å lukke ventilen 810. Det er tenkt at RF-tagg 870 kan anordnes på utsiden av avstrykningspluggen 822. Videre kan RF-taggleseren 860 kommunisere med regulatoren 850 ved bruk av ledninger, kabler, trådløst eller andre former for kommunikasjon kjent av en person som er erfaren i bransjen, uten å avvike fra aspekter av den aktuelle oppfinnelsen.

[0064]Ved et annet aspekt kan flere driftssykluser oppnås ved å utløse flere enn en RF-tagg. På denne måten kan en ventil åpnes eller lukkes gjentatte ganger. Ventilen kan også lukkes på stadier eller stigninger idet hver tagg passerer ventilen. Dersom en nedre flottørsko eller automatisk fyllingsmekanisme er involvert, kan en lukningssekvens med flere steg begrense de automatiske fyllingsvolumene mens røret kjøres inn.

[0065]Ved et annet aspekt kan en RF-tagg drive mer enn et verktøy idet det beveger seg inn i borehullet. I en utførelse kan taggen passere gjennom et første verktøy og forårsake en aktivering derav. Deretter kan taggen forsette å bevege seg ned i borehullet for å aktivere et andre verktøy.

[0066]I en annen utførelse kan et stort antall identisk underskrevne (kodede) RF-tagger utløses, settes ut eller pumpes inn i borehullet samtidig for å aktivere et verktøy. Med hensyn til dette vil utløsningen av flere RF-tagger forsikre at verk-tøyet påviser av minst en av disse taggene. Ved et annet aspekt kan RF-taggen være utløst fra et sementeringshode, en samlingsrørmekanisme, eller andre apparater som er kjent av en person som er erfaren i bransjen.

[0067]Det er forstått at RF-tagg/lesesystemet kan tilpasses til å fjernaktivere et brønnhullsverktøy. Eksempler på brønnhullsverktøy innbefatter, men er ikke begrenset til; en flottørventilsammenstilling, sentreringsenhet, strømningsregulerings-apparat, en instrumentert krage, og andre brønnhullsverktøy som krever fjernaktivering, som er kjent av en person som er erfaren i bransjen.

[0068]Mens det foregående er rettet mot utførelser for den aktuelle oppfinnelsen kan andre og videre utførelser for oppfinnelsen planlegges uten å gå bort fra dets grunnleggende bruksområde, og bruksområdet er bestemt ved patentkravene som følger.

Claims (29)

1. Apparat for aktivering av et brønnhullsverktøy i et borehull, brønnhullsverktøyet har en aktivert og en inaktivert posisjon, karakterisert ved at apparatet omfatter: en aktuator for å drive brønnhullsverktøyer mellom den aktiverte og inaktiverte posisjon; en regulator for aktivering av aktuatoren; og en sensor for påvisning av en tilstand i borehullet, den påviste tilstanden er overført til regulatoren, som derved forårsaker at aktuatoren driver brønnhulls-verktøyet.

2. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at tilstanden i borehullet er generert ved overflaten.

3. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at sensoren omfatter en radiofrekvenstaggleser

4. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at sensoren omfatter en radiofrekvenstagg.

5. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyet er drevet for å regulere væskestrømning derigjennom.

6. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyet omfatter en flottørventil.

7. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyer omfatter et strømnings-reguleringsapparat.

8. Apparatet ifølge krav 7, karakterisert ved at strømningsreguleringsapparatet omfatter en bevegelig hylse som er innrettet for å åpne eller lukke en eller flere porter.

9. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyet omfatter en sentreringsenhet.

10. Apparatet ifølge krav 9, karakterisert ved at sentreringsenheten omfatter en buefjær-sentreringsenhet.

11. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyet omfatter en instrumentert krage.

12. Apparatet ifølge krav 11, karakterisert ved at den instrumenterte kragen omfatter en driftshylse.

13. Apparatet ifølge krav 11, karakterisert ved at den instrumenterte kragen omfatter et vakuumkammer.

14. Apparatet ifølge krav 13, karakterisert ved at vakuumkammeret er fylt for å lage en negativ trykkpuls som er påvist ved overflaten.

15. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyet er aktivert og inaktivert gjentatte ganger.

16. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsverktøyer er montert på et foringsrør som har en boresammenstilling.

17. Metode for aktivering av et brønnhullsverktøy, karakterisert ved at metoden omfatter de trinn å forsyne brønnhullsverktøyet med en sensor; å generere en tilstand i borehullet; å påvise tilstanden; å gi signal om den påviste tilstanden; og å drive en aktuator basert på den påviste tilstanden, aktuatoren aktiverer brønnhullsverktøyet mellom en aktivert og inaktivert posisjon.

18. Metode ifølge krav 17, karakterisert ved at tilstanden er påvist av sensoren.

19. Metode ifølge krav 18, karakterisert ved at sensorsignalene påviser tilstanden til en regulator.

20. Metode ifølge krav 17, karakterisert ved at generering av en tilstand i borehullet omfatter en tilstand valgt fra en gruppe som består av forandring av trykk, temperatur, vibrasjon og strømningsmengdemønster.

21. Metode ifølge krav 17, karakterisert ved at generering av en tilstand i borehullet omfatter et fiberoptisk signal.

22. Metode ifølge krav 17, karakterisert ved at generering av en tilstand i borehullet omfatter ut-løsning av et borehull mekanisme.

23. Metode ifølge krav 22, karakterisert ved at brønnhullsmekanismen er valgt fra gruppen som består av plugger, utløsningsplugger, kuler og utløsermekanismer.

24. Metode for fjernaktivering av et brønnhullsverktøy som omfatter å forsyne brønnhullsverktøyet med en radiofrekvenstaggleser; å kringkaste et signal; å plassere en radiofrekvenstagg nært ved brønnhullsverktøyet; å generere et reflektert signal; og å aktivere brønnhullsverktøyet i henhold til det reflekterte signalet.

25. Metode ifølge krav 24, karakterisert ved at radiofrekvenstaggen omfatter en passiv radiofrekvenstagg.

26. Metode ifølge krav 24, karakterisert ved at den videre omfatter plassering av en andre radiofrekvenstagg nært ved brønnhullsverktøyet.

27. Metode ifølge krav 26, karakterisert ved at den videre omfatter aktivering av brønnhulls-verktøyet i henhold til det reflekterte signalet til den andre radiofrekvenstaggen.

28. Metode ifølge krav 24, karakterisert ved at brønnhullsverktøyet er valgt fra gruppen som består av en flottørventil, en sentreringsenhet, en instrumentert krage og et strømningsreguleringsapparat.

29. Metode ifølge krav 24, karakterisert ved at den videre omfatter flytting av radiofrekvenstaggen forbi brønnhullsverktøyet.