NO301658B1

NO301658B1 - Equipment for remote controlled release of plugs for cementing drilled underwater wells

Info

Publication number: NO301658B1
Application number: NO19910884A
Authority: NO
Inventors: Gilbert Lavaure; Paul Buisine
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1997-11-24
Also published as: SA91110354B1; DE69110174T2; DE69110174D1; CN1054644A; CA2037681A1; EP0450676B1; FR2659386A1; NO910884D0; NO910884L; CN1026351C; EP0450676A1; CN1054824A; FR2659386B1; CA2037681C

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører boring av undersjøiske oljebrønner o.l. fra en arbeidskonstruksjon eller -rigg i form av en flytende eller fast forankret plattform av en eller annen type. The present invention relates to the drilling of underwater oil wells etc. from a working structure or rig in the form of a floating or fixed anchored platform of some type.

Hvis det, nærmere bestemt, er tale om de teknikker som anvendes ved boring til havs, er definisjonen av undersjøisk brønn å oppfatte som omfattende alle de tilfeller hvori en brønn skal bores fra en flate beliggende under vann som kan være saltholdig eller ikke og stillestående eller ikke. If, more precisely, it is a question of the techniques used in offshore drilling, the definition of subsea well is to be understood as encompassing all the cases in which a well is to be drilled from a surface located under water that may or may not be saline and stagnant or not.

Oppfinnelsen gjelder spesielt tilførslene, installasjonen eller utstyret som kreves for å sikre sementering av foringsrør i et slikt borehull. The invention relates in particular to the supplies, installation or equipment required to ensure the cementing of casing in such a borehole.

Selv om det for fagkyndige ikke er nødvendig med en meget nøyaktig beskrivelse av sementeringen av foringsrøret i en boret brønn, bør det imidlertid erindres at disse sementeringsteknikker omfatter frigjøring, innvendig i et forings-rør, av en tettende propp eller bunnpropp som er bestemt for rensing ved skraping av foringsrørets innervegg, for å fjerne spor av boreslam og forebygge kontakt mellom slam og sementvelling. Although a very precise description of the cementing of the casing in a drilled well is not necessary for those skilled in the art, it should be remembered that these cementing techniques involve the release, inside a casing, of a sealing plug or bottom plug intended for cleaning by scraping the inner wall of the casing, to remove traces of drilling mud and prevent contact between mud and cement slurry.

Denne propp-frigjøringsoperasjon er avhengig av trykkfluid, særlig i form av sementvelling. Etter at bunnproppen på kjent måte er plassert på "flytemansjet-ten" eller liknende, vil bunnproppens bruddmembran gjennombrytes av frembrakt overtrykk. På likeledes kjent måte vil den såkalte toppropp frigjøres i samme foringsrør, for så å fremdrives av trykkfluid under en etterfølgende, separat spyle-operasjon, vanligvis etter nedpumping av sementvellingen i brønnhullet. This plug release operation is dependent on pressurized fluid, particularly in the form of cement slurry. After the bottom plug has been placed on the "flotation cuff" or the like in a known manner, the bottom plug's rupture membrane will be breached by the generated overpressure. In a similarly known manner, the so-called top riser will be released in the same casing, then propelled by pressure fluid during a subsequent, separate flushing operation, usually after pumping down the cement slurry in the wellbore.

Topproppen har som funksjon å levere tidligere pumpet sement eller liknende produkt gjennom bunnproppen, for tilbakepumping oppad gjennom ringrommet mellom foringsrøret og de tilgrensende formasjoner eller et lederør. The function of the top plug is to deliver previously pumped cement or a similar product through the bottom plug, for pumping back up through the annulus between the casing and the adjacent formations or a conduit.

Det er åpenbart at en slik operasjon er vanskelig å gjennomføre ved boring under vann, fordi det vanlige sementeringshodet som holder proppene som oftest er montert på driftskonstruksjonen eller "riggen". Ved undervannsboring vil en slik fremgangsmåte medføre at begge proppene forflyttes over en lang strekning mellom riggen og sjøbunnen, med alle derav følgende vanskeligheter og problemer. It is obvious that such an operation is difficult to carry out when drilling underwater, because the usual cementing head that holds the plugs is most often mounted on the operating structure or "rig". In underwater drilling, such a procedure will result in both plugs being moved over a long distance between the rig and the seabed, with all the resulting difficulties and problems.

For å redusere de vanskeligheter som vil følge av en slik fremgangsmåte, er det tidligere foreslått løsninger, hvorav én er omtalt i EP-patentsøknad A 0 167 285. In order to reduce the difficulties that will result from such a method, solutions have previously been proposed, one of which is mentioned in EP patent application A 0 167 285.

Ifølge disse teknikker vil det såkalte lederør som monteres i borehullet, strekke seg opp fra bunnen og fastholde et foringsrør ved hjelp av en rørhenger. I tilknytning til rørhengeren monteres også en overgangsdel, et såkalt "installerings-verktøy" som gjennom borestrengen forlenges oppad over vannflaten, for å sammenkoples med riggen, hvor et slikt rør er forbundet med et utløsersystem for én eller flere frigjørings- eller utløsningsanordninger. According to these techniques, the so-called guide pipe, which is installed in the borehole, will extend up from the bottom and hold a casing by means of a pipe hanger. In connection with the pipe hanger, a transition part, a so-called "installation tool" is also mounted which, through the drill string, is extended upwards above the water surface, to be connected to the rig, where such a pipe is connected to a release system for one or more release or release devices.

Ved hjelp av installeringsverktøyet kan det, innvendig i foringsrøret, opp-henges én eller flere innbyrdes forbundne propper med lepper som er radialt spent for opprettelse av en tetning mot foringsrørets sidevegg. With the help of the installation tool, one or more interconnected plugs can be suspended inside the casing with lips that are radially tensioned to create a seal against the side wall of the casing.

Utløsersystemet omfatter et antall utløsningsplugger, tilsvarende propp-antallet, som kan utløses i rekkefølge, slik at proppene i rekkefølge skal fastholdes og frigjøres på kjent måte ved ett eller flere mekaniske midler. The release system comprises a number of release plugs, corresponding to the number of plugs, which can be released in sequence, so that the plugs in sequence must be retained and released in a known manner by one or more mechanical means.

Slike teknikker er forbundet med visse ulemper hvorav de største er omtalt i det etterfølgende. Such techniques are associated with certain disadvantages, the biggest of which are discussed below.

Proppmonteringsverktøyet må fastskrues til rørhengeren. De forskjellige proppers omkretslepper kan derfor beskadiges på grunn av friksjon og derved eventuelt gjøres ubrukelige for sin tettende hovedfunksjon, og de mekaniske spenninger kan dessuten forårsake knekking eller forvriding av bruddtappene mellom proppene. The plug assembly tool must be screwed to the pipe hanger. The peripheral lips of the different plugs can therefore be damaged due to friction and thereby possibly rendered useless for their main sealing function, and the mechanical stresses can also cause the break pins between the plugs to break or distort.

For å kunne frigjøres i rekkefølge, må proppene være av en rørformet konstruksjon slik at utløsningspluggene kan plasseres i rekkefølge gjennom proppene. En slik formoverensstemmelse forutsetter en omhyggelig og meget kostbar utførelse som krever forbindelsessteder mellom to innbyrdes påfølgende propper som tetningsdeler mellom disse, men også utløsing eller gjensidig fri-gjøring ved hjelp av utløsningspluggene. Slike propper må dessuten være utstyrt med motsvarende forbindelses- og tetningsdeler, slik at hver enkelt danner en avtettet enhet som kan utøve den innledende tetningsvirkning sammen med den motsvarende utløsningsplugg. In order to be released in sequence, the plugs must be of a tubular construction so that the release plugs can be placed in sequence through the plugs. Such conformance requires a careful and very expensive design which requires connection points between two successive plugs as sealing parts between them, but also release or mutual release by means of the release plugs. Such plugs must also be equipped with corresponding connecting and sealing parts, so that each one forms a sealed unit which can exert the initial sealing effect together with the corresponding release plug.

Disse forskjellige deler er særlig kompliserte og dessuten spesielle, slik at standardpropper som vanligvis anvendes ved overflateboringer, ikke kan benyttes ved et undervanns-brønnhode. These different parts are particularly complicated and also special, so that standard plugs which are usually used in surface drilling cannot be used in an underwater wellhead.

Hver utløsningsplugg er dessuten tilpasset den motsvarende propp, og utgjør et teknisk element av relativt høy pris, men bare for éngangsbruk. Each release plug is also adapted to the corresponding plug, and constitutes a technical element of relatively high price, but only for one-time use.

Tilstedeværelsen av en utløsningsplugg på hver propp vil også vanskelig- gjøre den etterfølgende boreoperasjon som nødvendigvis må utføres for atter å igangsette boringen etter sementeringen. The presence of a release plug on each plug will also make difficult the subsequent drilling operation which must necessarily be carried out in order to restart drilling after cementing.

Disse forskjellige problemer har en økonomisk side, idet de i betydelig grad øker kostnaden for en boring og som oftest er årsak til at det under boringen oppstår vanskeligheter som i blant ikke lar seg løse. These various problems have an economic side, in that they significantly increase the cost of drilling and are most often the reason why difficulties arise during drilling which sometimes cannot be solved.

Hensikten med oppfinnelsen er å avhjelpe de ovennevnte ulemper med et foreslått, nytt utstyr for frigjøring av sementeringspropper i undersjøiske oljebrøn-ner eller liknende. The purpose of the invention is to remedy the above-mentioned disadvantages with a proposed, new equipment for releasing cementing plugs in underwater oil wells or the like.

Oppfinnelsens formål er å frembringe et utstyr som muliggjør den bruk av standardpropper som inngår i overflateborings- og sementeringsteknikker. The purpose of the invention is to produce a device which enables the use of standard plugs which are included in surface drilling and cementing techniques.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe et enkelt, pålitelig og sterkt utstyr som kan drives med de tekniske midler som vanligvis anvendes ved boring og sementering av undersjøiske brønner. Another purpose of the invention is to produce a simple, reliable and strong equipment that can be operated with the technical means that are usually used when drilling and cementing underwater wells.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe et utstyr som kan drives med henblikk på tilbakehenting av den fjernplasserte utløsningsplugg, for derved i betydelig grad å redusere driftskostnaden for et slikt utstyr og eliminere de etter-følgende propp-boringsproblemer. Another object of the invention is to produce a device that can be operated for the purpose of retrieving the remotely located trigger plug, thereby significantly reducing the operating cost of such a device and eliminating the subsequent plug-drilling problems.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen, med et utstyr som angitt i de etterfølgende krav. These purposes are achieved according to the invention, with a device as specified in the following claims.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvori: The invention is described in more detail below in connection with the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 viser et skjematisk lengdesnitt av utstyret ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of the equipment according to the invention.

Fig. 2 viser et skjematisk lengdesnitt som illustrerer ett av elementene som inngår i utstyret. Fig. 2 shows a schematic longitudinal section illustrating one of the elements included in the equipment.

Fig. 3 viser et aksialsnitt langs linjen lll-lll i fig. 1. Fig. 3 shows an axial section along the line lll-lll in fig. 1.

Fig. 4 viser et forstørret lengdesnitt som illustrerer en konstruksjonsdetalj ifølge fig. 3. Fig. 4 shows an enlarged longitudinal section illustrating a construction detail according to fig. 3.

Fig. 5 viser et forstørret lengde-delsnitt langs linjen V-V i fig. 4. Fig. 5 shows an enlarged longitudinal section along the line V-V in fig. 4.

Fig. 6 - 9 viser forminskete lengdesnitt som illustrerer fire spesielle opera-sjonstrinn for utstyret ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 - 9 show reduced longitudinal sections which illustrate four special operating steps for the equipment according to the invention.

Anvendelsesområdet for oppfinnelsen fremgår av det skjematiske snitt i fig. 1. Anvendelsen omfatter boring og sementering av en oljebrønn 1 eller liknende med en utgang fra en bunnflate S med overliggende vannmasser i en høyde H. Som foretrukket anvendelse kan nevnes boring til havs fra en rigg 2 som er vist med strek-punkt-linjer 9 og som kan være i form av en flytende eller fast forankret plattform av en hvilken som helst type. The area of application for the invention appears from the schematic section in fig. 1. The application includes drilling and cementing of an oil well 1 or similar with an exit from a bottom surface S with overlying water masses at a height H. As a preferred application, offshore drilling from a rig 2 which is shown with dash-dotted lines 9 can be mentioned and which may be in the form of a floating or fixed anchored platform of any type.

Under boringen av en slik brønn 1 anvendes, etter at det første foringsrør 3, vanligvis benevnt lederøret, er montert, et foringsrør 4 som sammen med ovennevnte rør og/eller brønnen avgrenser et ringrom 5 som skal sementeres. Oppfinnelsen har som formål å gjøre det mulig å gjennomføre denne sementeringsoperasjon ved fjernbetjening fra plattformen 2. During the drilling of such a well 1, after the first casing 3, usually referred to as the guide pipe, has been installed, a casing 4 is used which, together with the above-mentioned pipe and/or the well, defines an annulus 5 which is to be cemented. The purpose of the invention is to make it possible to carry out this cementing operation by remote control from platform 2.

Det fjernplasserte proppfrigjøringsutstyr ifølge oppfinnelsen omfatter en fjernutløsningsenhet 6 som er opphengt i foringsrøret 4 i et installeringsverktøy 7 som er montert på en rørhenger 8 i foringsrøret 4 i avstand fra foringsrøret 3. Installeringsverktøyet 7 består av en ringformet del som på kjent måte er montert i enden av en borestreng 9, forbundet med sin plattform 2, for å understøtte et utløsingssystem for én eller flere utløsningsplugger på den del som strekker seg opp fra vannflaten og inn i plattformen 2. The remotely located plug release equipment according to the invention comprises a remote release unit 6 which is suspended in the casing 4 in an installation tool 7 which is mounted on a pipe hanger 8 in the casing 4 at a distance from the casing 3. The installation tool 7 consists of an annular part which is mounted in a known manner at the end of a drill string 9, connected to its platform 2, to support a tripping system for one or more tripping plugs on the part that extends up from the water surface into the platform 2.

Fig. 2 viser en versjon av et system 10 omfattende et ytterrør 11 som avgrenser et sylindrisk kammer 12 som gjennom flere koplinger kan forbindes med minst én fluid-tilførselskrets 13. Selv om det ikke er vist i fig. 2, kan en slik krets 13 sammenkoples med flere rørledninger for tilføring av ulike fluider som vanligvis og på kjent måte anvendes for sementering av oljebrønner. Fig. 2 shows a version of a system 10 comprising an outer tube 11 which delimits a cylindrical chamber 12 which can be connected through several connections to at least one fluid supply circuit 13. Although it is not shown in fig. 2, such a circuit 13 can be connected with several pipelines for the supply of various fluids which are usually and in a known manner used for cementing oil wells.

Når utstyret drives i overensstemmelse med oppfinnelsen for gjennomfø-ring av en sementeringsoperasjon som innbefatter frigjøring i rekkefølge av to propper, vanligvis benevnt bunnpropp og toppropp, vil kammeret 12 inneholde 2 utløsningsplugger 14a og 14b, betegnet henholdsvis som bunnpropp-utløsnings-plugger og toppropp-utløsningsplugger. Utløsningspluggene 14a og 14b er av en kjent konstruksjon omfattende et hovedlegeme 15 med deformerbare omkretslepper 16 som er radialt forspent for å samvirke med kammeret 12 og derved oppret-te en avtetning mellom sistnevntes omkrets og ytterrøret 11. Hver utløsnings-plugg 14 er fortrinnsvis utstyrt med et anslagshode 17 og en endepakning 18. When the equipment is operated in accordance with the invention for carrying out a cementing operation which includes the successive release of two plugs, usually referred to as bottom plug and top plug, the chamber 12 will contain 2 release plugs 14a and 14b, designated respectively as bottom plug release plugs and top plug release plugs. The release plugs 14a and 14b are of a known construction comprising a main body 15 with deformable circumferential lips 16 which are radially biased to cooperate with the chamber 12 and thereby create a seal between the latter's circumference and the outer tube 11. Each release plug 14 is preferably equipped with an impact head 17 and an end seal 18.

Utløsningspluggene 14a og 14b fastholdes aksialt ubevegelig og i innbyrdes avstand i kammeret 12 ved hjelp av tilbaketrekkbare bruddtapper 19a og 19b som kan være av hvilken som helst egnet, hånddrevet eller kraftdrevet type. The release plugs 14a and 14b are held axially stationary and spaced apart in the chamber 12 by means of retractable break pins 19a and 19b which may be of any suitable hand or power operated type.

I det viste eksempel hvor kammeret 12 inneholder to utløsningsplugger, er det anordnet tre tilknytninger 20, 21 og 22 for tilkopling til kretsen 13 gjennom tre kraner 23, 24 og 25. Tilknytningen 20 munner ut i kammeret 12 under utløsnings-pluggen 14a, tilknytningen 21 mellom sistnevnte og utløsningspluggen 14b, og tilknytningen 22 ovenfor sistnevnte. In the example shown where the chamber 12 contains two release plugs, three connections 20, 21 and 22 are arranged for connection to the circuit 13 through three taps 23, 24 and 25. The connection 20 opens into the chamber 12 below the release plug 14a, the connection 21 between the latter and the release plug 14b, and the connection 22 above the latter.

For slamsirkuleringsoperasjonen er kranene 24 og 25 stengt og kranen 23 åpen, for å muliggjøre innføring av slam eller liknende i oljebrønnen gjennom tilknytningen 20. For the mud circulation operation, taps 24 and 25 are closed and tap 23 is open, to enable the introduction of mud or the like into the oil well through connection 20.

I forbindelse med slike sementerings- eller boringsteknikker vil det åpenbart kunne anvendes et system 10 innbefattende et forskjellig antall av utløsningsplug-ger, eksempelvis ett eller tre. I sistnevnte tilfelle vil det i kammeret 12 være anordnet fire tilknytninger for sammenkopling med kretsen 13. In connection with such cementing or drilling techniques, it will obviously be possible to use a system 10 including a different number of release plugs, for example one or three. In the latter case, there will be four connections arranged in the chamber 12 for connection with the circuit 13.

I fig. 3 og 4 er fjemutløsningsenheten 6 vist mer detaljert. Slikt hode innbefatter et frigjøringsrør 30 som er fastgjort på installeringsverktøyet 7 og strekker seg nedad, koaksialt med borestrengen 9, i foringsrøret 4. Lengden av frigjørings-røret 30 er et multiplum av elementærlengden av pilene utløsningspluggene som eventuelt kan ha innbyrdes forskjellige lengder. In fig. 3 and 4, the fire release unit 6 is shown in more detail. Such a head includes a release pipe 30 which is attached to the installation tool 7 and extends downwards, coaxially with the drill string 9, in the casing 4. The length of the release pipe 30 is a multiple of the elemental length of the arrows, the release plugs which may possibly have mutually different lengths.

Frigjøringsrøret 30 er i sitt nedre endeparti forbundet med en fortrinnsvis sylindrisk kurv 31 som er åpen nedad og med en diameter som er mindre enn tverrsnittet av foringsrøret 4. Kurven 31 kan være fast forbundet med foringsrøret 4, f.eks. ved hjelp av bolter innført gjennom huller 32 som er anordnet i forskjellige høyder i kurven. The release pipe 30 is connected in its lower end part to a preferably cylindrical basket 31 which is open downwards and with a diameter that is smaller than the cross-section of the casing 4. The basket 31 can be firmly connected to the casing 4, e.g. by means of bolts introduced through holes 32 which are arranged at different heights in the basket.

Kurven 31 som er plassert koaksialt med røret 4 er anordnet for å fastholde propper 33, eksempelvis to propper, hvor bunnproppen og topproppen som ligger an mot hverandre, fastholdes ubevegelig ved radial forspenning. Proppene 33 er av en type som anvendes ved sementeringsoperasjoner på overflaten og omfatter hovedsakelig en ytterdel 34 med et utvendig belegg som danner elastisk deformerbare omkretslepper 35. Proppene fastholdes i aksialretning i kurven ved forspenning av omkretsleppene 35. The basket 31, which is placed coaxially with the pipe 4, is arranged to hold plugs 33, for example two plugs, where the bottom plug and the top plug, which lie against each other, are held motionless by radial biasing. The plugs 33 are of a type used in cementing operations on the surface and mainly comprise an outer part 34 with an external coating which forms elastically deformable circumferential lips 35. The plugs are held in axial direction in the curve by prestressing the circumferential lips 35.

Proppene 33 er av standard type og følgelig identiske med dem som benyttes ved motsvarende sementering på overflaten. The plugs 33 are of a standard type and consequently identical to those used for corresponding cementing on the surface.

Antallet propper 33 står i forhold til antallet utløsningsplugger 14, og aksiallengden av hver propp 33 er valgt i motsvarighet til utløsningspluggenes lengde. Fortrinnsvis har samtlige propper 33 samme aksiallengde som tilsvarer lengden av The number of plugs 33 is in relation to the number of release plugs 14, and the axial length of each plug 33 is chosen to correspond to the length of the release plugs. Preferably, all plugs 33 have the same axial length which corresponds to the length of

utløsningspluggene 14. release plugs 14.

Det bør åpenbart tas i betraktning at eksempelet ifølge eksempel 3 illustrerer funksjonen av en kurv 31 som skal oppta en bunnpropp 33a og en toppropp 33b. I overensstemmelse med den anvendte teknikk kan kurven 31 være konstruert for å oppta enten én enkelt propp 33 eller eksempelvis tre propper 33. It should obviously be taken into account that the example according to example 3 illustrates the function of a basket 31 which is to accommodate a bottom stopper 33a and a top stopper 33b. In accordance with the technique used, the basket 31 can be designed to accommodate either a single stopper 33 or, for example, three stoppers 33.

Ved bruk av en kurv 33 som er konstruert for å oppta minst to propper, slik det f.eks. er vist i fig. 3 og 4, vil utløsningsenheten 6 nærmere bestemt omfatte en skyveinnretning 36 som er teleskopisk montert i frigjøringsrøret 30. I skyveinnretningen 36 inngår et stempel 37 som er forsynt med en utløsningsplugg-mottaker og er forskyvbart i motsatt retning av denne ved hjelp av en skyvestang 38 hvis endeparti 39 samvirker med topproppen 33b. When using a basket 33 which is designed to accommodate at least two plugs, as e.g. is shown in fig. 3 and 4, the release unit 6 will more specifically comprise a push device 36 which is telescopically mounted in the release tube 30. The push device 36 includes a piston 37 which is provided with a release plug receiver and is displaceable in the opposite direction to this by means of a push rod 38 whose end part 39 cooperates with the top plug 33b.

Skyveinnretningen 36 fastholdes aksialt ubevegelig i en passiv stilling i frigjøringsrøret 30 ved hjelp av bruddtapper 40 av begrenset, mekanisk styrke, som strekker seg tvers igjennom sideveggen av frigjøringsrøret 30, for å samvirke med et perifert spor 41 i stempelet 37. Posisjonen av bruddtappene 40 er valgt i overensstemmelse med den maksimale tilbaketrekningsstilling av skyvestangen 38, hvis endeparti 39 samvirker med proppen 33b i aksialt anlegg mot proppen 33a, helt tilbaketrukket i kurven 31. The push device 36 is held axially motionless in a passive position in the release tube 30 by means of break pins 40 of limited mechanical strength, which extend across the side wall of the release tube 30, to cooperate with a peripheral groove 41 in the piston 37. The position of the break pins 40 is chosen in accordance with the maximum retraction position of the push rod 38, whose end part 39 cooperates with the plug 33b in axial contact with the plug 33a, fully retracted in the curve 31.

Som beskrevet i det etterfølgende, er skyveinnretningen 36 konstruert for kontrahering av den suksessive utdriving av proppene 33a og 33b fra kurven 31. Det er i dette øyemed anordnet to bruddtapper 40a og 40b på frigjøringsrøret, for å fastholde stangen 38 ubevegelig i en utgangsstilling som vist i fig. 3, og i en mellomstilling. Hvis kurven 31 er konstruert for å inneholde tre propper 33, er det på røret 30 anordnet en tredje bruddtapp 40. I samtlige tilfeller vil endepartiet 30, av røret 30 innbefatte en innerkant 42 som danner et anslag for stempelet 37 i dets endestilling. As described below, the thrust device 36 is designed to contract the successive expulsion of the plugs 33a and 33b from the basket 31. To this end, two break pins 40a and 40b are provided on the release tube, to retain the rod 38 immovably in an initial position as shown in fig. 3, and in an intermediate position. If the curve 31 is designed to contain three plugs 33, a third breaking pin 40 is arranged on the tube 30. In all cases, the end part 30 of the tube 30 will include an inner edge 42 which forms a stop for the piston 37 in its end position.

Aksialavstanden mellom de to bruddtapper 40 og/eller ringen 42 er bestemt i motsvarighet til aksiallengden av proppene 33. I det foreliggende tilfelle er denne lengde lik lengden av proppene 33 som i sin tur har samme lengde som utløs-ningspluggene 14. The axial distance between the two break pins 40 and/or the ring 42 is determined corresponding to the axial length of the plugs 33. In the present case, this length is equal to the length of the plugs 33 which in turn have the same length as the release plugs 14.

I frigjøringsrøret 30 er det anordnet åpninger 43 umiddelbart over den øvre posisjon for stempelet 37. Gjennom åpningene 43 skal fluider som pumpes fra overflaten ledes mot det indre av røret 4 ved å passere gjennom ringrommet mel- In the release pipe 30, openings 43 are arranged immediately above the upper position of the piston 37. Through the openings 43, fluids pumped from the surface are to be directed towards the interior of the pipe 4 by passing through the annulus between

lom foringsrøret 4 og yttersiden av buret 31. loom the casing 4 and the outer side of the cage 31.

Åpningene 43 er anordnet ved den nedre ende av en kanal eller et kammer 45 med en omhyggelig bearbeidet innervegg, som er anordnet i den øvre del av frigjøringsrøret 30 og innrettet for avtetting sammen med endepakningene 18 på The openings 43 are arranged at the lower end of a channel or chamber 45 with a carefully machined inner wall, which is arranged in the upper part of the release tube 30 and arranged for sealing together with the end seals 18 on

utløsningspluggene 14. Diameteren av kanalen 45 er litt mindre enn samtlige dia-metere som kan forekomme med utgang fra systemet 10, slik at bare endepakningene 18 i realiteten tvinges inn i kanalen 45 hvori de opptas i perfekt form. Aksiallengden av kanalen 45 tilsvarer minst lengden av en utløsningsplugg 14. the release plugs 14. The diameter of the channel 45 is slightly smaller than all the diameters that can occur at the output of the system 10, so that only the end seals 18 are actually forced into the channel 45 in which they are received in perfect form. The axial length of the channel 45 corresponds at least to the length of a release plug 14.

Videre er frigjøringsrøret 30 forsynt med trykkutjevningsåpninger 46 mellom sin nedre ende og åpningene 43 slik at skyveinnretningen 36 ikke vil påvirkes av noen annen kraft enn trykkraften fra utløsningspluggene 14a og 14b, som forklart i det etterfølgende. Furthermore, the release tube 30 is provided with pressure equalization openings 46 between its lower end and the openings 43 so that the push device 36 will not be affected by any force other than the pressure force from the release plugs 14a and 14b, as explained below.

Ringen 42 er i samme øyemed utstyrt med aksialtrykk-utjevningsspor 47. The ring 42 is similarly equipped with axial pressure equalization grooves 47.

Hvis det benyttes to propper 33, blir samvirkningen mellom endepartiet 39 av skyvestangen 38 og topproppen 33b sikret ved hjelp av en selvutløsende koplingsdel 50 (fig. 5). Delen 50 innbefatter en utløserstang 51 som er glidbart opplagret i skyvestangen 38. Utløserstangen 51 holdes ubevegelig i stabil stilling og innbefatter et anslag 52 som er anordnet i endepartiet 39 for regulering av den radiale utstrekning av tilbaketrekkbare låsetapper 53 som er montert i endepartiet 39 som utgjør innpasningsseksjonen i den motsvarende hylse 54 på oversiden av topproppen 33b. I den radialt utstrukne stilling er tappene 53 innført i et motsvarende spor i hylsen 54. If two stoppers 33 are used, the interaction between the end part 39 of the push rod 38 and the top stopper 33b is ensured by means of a self-releasing coupling part 50 (Fig. 5). The part 50 includes a release rod 51 which is slidably supported in the push rod 38. The release rod 51 is held motionless in a stable position and includes a stop 52 which is arranged in the end part 39 for regulating the radial extent of retractable locking pins 53 which are mounted in the end part 39 which constitute the fitting section in the corresponding sleeve 54 on the upper side of the top plug 33b. In the radially extended position, the pins 53 are inserted into a corresponding groove in the sleeve 54.

Utløserstangen 51 holdes i stilling enten helt enkelt ved tyngdekraftpåvirk-ning eller ved hjelp av en tapp 55 som er innført gjennom frigjøringsrøret 30, som vist i fig. 5. Tappen 55 er en bruddtapp av mindre, mekanisk styrke enn bruddtappen 40b. Utløserstangen 51 har fortrinnsvis et hode 56 med to tapper 57 som er innført gjennom aksiale og langstrakte styreåpninger 58 i skyvestangen 38. Tappene 57 rager utad på yttersiden av skyvestangen 38, og kan derved samvirke med anslagskanten 42, som beskrevet i det etterfølgende. The release rod 51 is held in position either simply by gravity or by means of a pin 55 which is inserted through the release tube 30, as shown in fig. 5. The pin 55 is a breaking pin of less mechanical strength than the breaking pin 40b. The release rod 51 preferably has a head 56 with two pins 57 which are introduced through axial and elongated guide openings 58 in the push rod 38. The pins 57 project outwards on the outside of the push rod 38, and can thereby cooperate with the stop edge 42, as described in the following.

Skyveinnretningens virkemåte under sementering er beskrevet i det etter-følgende. The operation of the sliding device during cementing is described in the following.

Når bunnproppen 33a skal frigjøres, under forhold som vist i fig. 3, er kranen 23 stengt, kranen 24 er åpen, slik at kretsen 13 leverer et trykkfluid til den del av kammeret 12 som avgrenses av utløsningspluggene 14a og 14b. Fluidet kan bestå av en sementeringsblanding av hvilken som helst kjent sammensetning. When the bottom plug 33a is to be released, under conditions as shown in fig. 3, the tap 23 is closed, the tap 24 is open, so that the circuit 13 supplies a pressure fluid to the part of the chamber 12 which is delimited by the release plugs 14a and 14b. The fluid may consist of a cementing mixture of any known composition.

Ved tilbaketrekking av bruddtappen 19a frigjøres utløsningspluggen 14a og drives under fluidtrykkpåvirkning gjennom borestrengen 9. Utløsningspluggen 14a bringes i anlegg mot innerveggen av kammeret 45, hvorved det opprettes avtetning ved hjelp av endepakningen 18. When the break pin 19a is withdrawn, the release plug 14a is released and is driven under the influence of fluid pressure through the drill string 9. The release plug 14a is brought into contact with the inner wall of the chamber 45, whereby a seal is created by means of the end seal 18.

Utløsningspluggen 14a fremføres til kontakt med stempelet 37, og bringer derved skyveinnretningen 36 i funksjon. I den posisjon som er vist i fig. 6 vil endepakningen 18, som virker sammen med kammeret 45, sperre for fluidstrømning gjennom hullene 43 med derav følgende trykkøkning foran utløsningspluggen. Fluidtrykket i borestrengen 9 øker til et nivå som tilsvarer bruddstyrkegrensen for bruddtappen 40a. The release plug 14a is brought forward into contact with the piston 37, thereby bringing the push device 36 into operation. In the position shown in fig. 6, the end seal 18, which works together with the chamber 45, will block fluid flow through the holes 43 with the consequent increase in pressure in front of the release plug. The fluid pressure in the drill string 9 increases to a level that corresponds to the fracture strength limit for the rupture pin 40a.

Når bruddtappen 40a er utløst vil utløsningspluggen 14a, under påvirkning av det foranrådende trykk i borestrengen, forskyve skyveinnretningen 36. Stangen 38 tvinges mot topproppen 33b som driver proppen 33a ut av kurven 31. Denne utdriving av bunnproppen 33a, som er vist i fig. 7, foregår samtidig med at skyveinnretningen 36 inntar den stabile mellomstilling som opprettes av bruddtappen 40b, for konstruksjonsmessig å motvirke en større kraft enn den som opptas av bruddtappen 40a, for å muliggjøre differensiering ved trykkregulering fra overflaten. I denne posisjon vil tappene 57 befinne seg tett ved ringen 42. When the break pin 40a is released, the release plug 14a will, under the influence of the prevailing pressure in the drill string, displace the push device 36. The rod 38 is forced against the top plug 33b which drives the plug 33a out of the curve 31. This expulsion of the bottom plug 33a, which is shown in fig. 7, takes place at the same time that the thrust device 36 occupies the stable intermediate position created by the breaking pin 40b, in order to structurally counteract a greater force than that absorbed by the breaking pin 40a, to enable differentiation by pressure regulation from the surface. In this position, the pins 57 will be close to the ring 42.

Det fremgår av fig. 7 at når bunnproppen 33b utdrives av kurven 31, utlø-ses forspenningen som er påført omkretsleppene 35, hvorved disse utvides til samvirkning med innerveggen av foringsrøret 4. I denne posisjon vil utløsnings-pluggen 14a åpne for overføringskanalene nederst ved kammeret 45, slik at trykkfluidet fyller foringsrøret 4 og sikrer frigjøring og fremdrivingen av bunnproppen 33a som skal skrape og rense innerveggen av foringsrøret 4 og forhindre sammenblanding av fluidene. It appears from fig. 7 that when the bottom plug 33b is driven out by the basket 31, the bias applied to the peripheral lips 35 is released, whereby these expand to cooperate with the inner wall of the casing 4. In this position, the release plug 14a will open the transfer channels at the bottom of the chamber 45, so that the pressure fluid fills the casing 4 and ensures the release and propulsion of the bottom plug 33a which is to scrape and clean the inner wall of the casing 4 and prevent mixing of the fluids.

Ved enden av den innvendige bevegelsesstrekning i foringsrøret 4 opprettes en avtetning ved hjelp av bunnproppen 33a, hvorved fluidtrykket i forings-røret 4 øker helt til dekselet 60 som på kjent måte lukker proppen 33a, gjennombrytes. At the end of the internal movement section in the casing 4, a seal is created by means of the bottom plug 33a, whereby the fluid pressure in the casing 4 increases until the cover 60, which in a known manner closes the plug 33a, is breached.

Etter at sementeringsfluid er nedpumpet i ønsket mengde, stenger opera-tøren kranen 24 og åpner kranen 25 etter forutgående løsgjøring av den tilbake trekkbare bruddtapp 19b. Til kretsen 13 overføres et drivfluid for fremd riving av utløsningspluggen 14b hvis øvre lepper 16 tjener til rengjøring av kammeret 12 og borestrengen 9. Utløsningspluggen 14b trenger deretter inn i kammeret 45 for å bringes i anlegg mot utløsningspluggen 14a som for andre gang skal bringe skyveinnretningen 36 i funksjon. Drivfluidtrykket øker til det forårsaker brudd på den andre bruddtapp 40b og derved utløser den aksiale glidebevegelse av anord-ningen 36, som vist i fig. 8. Skyvestangen 38 støter topproppen 33b ut av kurven 31, hvorved de ulike omkretslepper utvides i rekkefølge, som vist i fig. 9. After the cementing fluid has been pumped down in the desired amount, the operator closes the tap 24 and opens the tap 25 after previously releasing the retractable break pin 19b. A driving fluid is transferred to the circuit 13 for advancing the release plug 14b whose upper lips 16 serve to clean the chamber 12 and the drill string 9. The release plug 14b then penetrates into the chamber 45 to be brought into contact with the release plug 14a which is to bring the push device 36 for the second time in function. The drive fluid pressure increases until it causes a break in the second breaking pin 40b and thereby triggers the axial sliding movement of the device 36, as shown in fig. 8. The push rod 38 pushes the top plug 33b out of the curve 31, whereby the various circumferential lips expand in sequence, as shown in fig. 9.

Ved innledningen av denne aksialbevegelse vil tappene 57 ligge an mot ringen 42. Ved den aksiale glidebevegelse av stangen 38 knekkes tappen 55 og forflyttes uten å ledsages av utløserstangen som opprettholdes i aksialstilling. Aksialbevegelsen av skyvestangen 38 medfører derfor relativ tilbaketrekking av anslaget 52, hvorved tappene 53 fjærende tilbaketrekkes med derav følgende, automatisk løsgjøring av seksjonen 39 fra hylsen 54. At the initiation of this axial movement, the pins 57 will rest against the ring 42. During the axial sliding movement of the rod 38, the pin 55 is broken and moved without being accompanied by the release rod which is maintained in axial position. The axial movement of the push rod 38 therefore causes a relative retraction of the stop 52, whereby the pins 53 are springily retracted with the consequent automatic release of the section 39 from the sleeve 54.

Ved avsluttet utdrivning åpner utløsningspluggen 14b for kanalene 43 i kammeret 45, hvorved fluidet som overføres fra borestrengen og frigjøringsrøret 30 til foringsrøret 4, medfører topproppen 33b som er frigjort fra foringsrøret 4. At the end of expulsion, the release plug 14b opens the channels 43 in the chamber 45, whereby the fluid that is transferred from the drill string and the release pipe 30 to the casing 4, brings with it the top plug 33b which has been released from the casing 4.

Det fremgår av det ovenstående at utstyret ifølge oppfinnelsen vil mulig-gjøre kontrollert frigjøring av en propp som befinner seg i beredskapsstilling ved inngangen til en boret brønn i avstand fra den riggen hvor propputløsingssystemet er i funksjon. Denne frigjøringen gjennomføres på en nøyaktig måte for hver propp, fordi en effektiv frigjøring kan styres ved vurdering av den trykktopp som vil medføre at bruddtappene 40a og 40b knekkes i rekkefølge. It appears from the above that the equipment according to the invention will enable the controlled release of a plug which is in a standby position at the entrance to a drilled well at a distance from the rig where the plug release system is in operation. This release is carried out in a precise manner for each plug, because an effective release can be controlled by assessing the pressure peak which will cause the breaking pins 40a and 40b to break in sequence.

En annen fordel ved utstyret er den enkle fremstilling og montering på grunn av den innledende montering under forspenning av proppene 33 i kurven 31 hvis diameter er mindre enn diameteren av foringsrøret 4. Derved bortfaller den friksjon som påvirker omkretsleppene i konvensjonelt utstyr. Another advantage of the equipment is the ease of manufacture and assembly due to the initial assembly under pretension of the plugs 33 in the basket 31 whose diameter is smaller than the diameter of the casing pipe 4. Thereby the friction that affects the peripheral lips in conventional equipment is eliminated.

Det er en annen fordel ved oppfinnelsen at det benyttes propper av samme type som ved sementering på overflaten. Se EP-A-89 203297.0. Another advantage of the invention is that plugs of the same type are used as when cementing on the surface. See EP-A-89 203297.0.

Det er også en fordel at utløsningspluggen 14 befinner seg i frigjørings-røret 30 og følgelig kan tilbakehentes for gjenanvendelse. It is also an advantage that the release plug 14 is located in the release tube 30 and can therefore be retrieved for reuse.

Claims

1. Equipment for remotely controlled release of plugs (33) for cementing drilled underwater wells (1), comprising, viewed from below, a guide pipe (3) which is lowered to the bottom of the well, a pipe hanger (8) which is mounted on the guide pipe, a casing (4) projecting downwards from the hanger, a drill string (9) extending from an installation tool (7) upwards above the water surface to connect with an operating structure or rig (2), a release system (10) which is mounted on the drill string and includes at least one release plug (14) axially retained by a retractable rupture pin (19) and at least one plug (33) retained in the casing, ready to be released by impact from the release plug, including one in the casing (4) provided remote release unit (6), characterized in that it comprises: a release pipe (30) which is partially connected to the casing and extends downward from the installation tool, coaxially with the drill string, a basket (31) which is attached to the release pipe straight lower part and with a cross-section smaller than the casing cross-section, open at its lower end and containing at least one plug (33) equipped with peripheral lips (35) which is retained in position in the axial direction in the curve by means of its radially biased lips, and a push device (36) which is slidably arranged in the release tube and provided with an axial push rod (38) which cooperates with the plug, and a piston (37) which is integral with the rod, and which is held in axial position in the tube by a break pin (40) arranged for axial movement under a pressure effect that occurs when the release plug (14) from the release system (10) is brought to a stop at the level of the sliding push device in the pipe, along a limited axial stretch, so that the plug (33) will be safely driven out of the curve.

2. Equipment according to claim 1, characterized by the release system (10) contains at least two release plugs (14a, 14b), the basket (31) contains at least one bottom plug (33a) and one top plug (33b) which are held in position on top of each other and in mutual contact, the sliding device (36) is connected to the top stopper through a self-releasing coupling system (39), is associated with at least two rupture pins that burst under a pressure peak in at least two stages (40a, 40b), and the release pipe (30) includes transfer channels (43) immediately above the first fracture stage.

3. Equipment according to claim 2, characterized in that the breaking steps (40) are arranged at a mutual axial distance that corresponds to the respective length of the plugs (33), which in turn is connected to the length of the release plug (14).

4. Equipment according to claim 2 or 3, characterized in that the breaking pins in each of the successive stages exert a force that increases from the upper to the lower end of the release tube (30).

5. Equipment according to claims 2 - 4, characterized in that the first breaking stage is located at an axial distance from the release tube's upper end, which at least corresponds to the length of a release plug (14).

6. Equipment according to claim 5, characterized in that in the release tube, between the upper end of the tube and the transfer channels (43), an axial channel is arranged which forms a sealed sliding chamber (45) for one or more release plugs.

7. Equipment according to claim 2, characterized in that the self-releasing coupling part (40) comprises a release rod (51) which is slidably arranged in the push rod (38) and is held in position and forms an external stop (52) which limits the extent of the elastically retractable locking pins (53), connected to the mounting section (40), and which is mounted on the push rod (38) for interaction with the corresponding sleeve (54) which is arranged in the top plug (33b).

8. Equipment according to claim 7, characterized in that the release rod (51) is provided in its upper part with protruding pins (57) which are guided in and extend through axial, elongated openings (58) in the push rod (38) and can be brought into abutment for interaction with the outer edge of ring (42) formed by the lower end portion of release tube (30).

9. Equipment according to claim 1, characterized in that the release pipe (30) is provided with evenly spaced holes between the channels (43) and the curve.

10. Equipment according to claim 8 or 9, characterized in that the release tube (30) in its lower end part is provided with axial and evenly spaced grooves which are formed in the ring (42).