NO301659B1

NO301659B1 - Plugg for bronnloggingsoperasjoner

Info

Publication number: NO301659B1
Application number: NO19910116A
Authority: NO
Inventors: John L Schneider; Hugo Miguel Barcia
Original assignee: Phoenix Petroleum Services
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1997-11-24
Also published as: GB8816736D0; EP0424452B1; NO910116D0; EP0424452A1; US5099919A; NO910116L; DE68914157D1; WO1990000667A1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en plugg for avtetning av en brønnboring eller produksjonsrørstreng, slik det nærmere fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

For å fastlegge parametere for brønnoperasjoner, slik som trykk, temperatur og strømningsmengde, kjøres ett eller flere loggingsredskaper ned i brønnen på en loggekabel eller glattline, som vil i det etterfølgende refereres til med betegnelsen kabel (wireline). Ettersom mange av disse parametere må måles mens trykket i perforeringssonen er forskjellig fra det som oppnås i den øvre del av brønnen som loggingsverktøyet kjøres ned i, er det nødvendig at kabelen føres gjennom en loggingsplugg som opprettholder en god, men ikke perfekt tetning med kabelen og som selv er tettbar i en nippel som inngår i produksjonsrør, omløpsrør eller brønnens foringsrør.

Det er et siktemål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en loggingsplugg som tillater trykkene som oppnås over og under pluggen å utligne hverandre hurtig og således tillate uttrekking av pluggen og loggingsverktøyene.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en plugg av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende selvstendige krav.

Fordelaktig har utligningselementet minst en port som kommuniserer med en aksiell boring, gjennom hvilken kabelen passerer og som i den første stilling er lukket med en hylse som danner del av det hule hus, og i den andre stilling som kommuniserer med en eller flere porter dannet gjennom veggen av det hule hus.

Igjen er fortrinnsvis utligningselementet plassert i den nedre ende av loggingsverktøyet slik at det kan forskyves fra den første til den andre stilling ved oppadrettet støt med en loggingshammer eller med et loggingsverktøy festet til kabelen.

Betraktninger som kommer fra en typisk utnyttelse av en konvensjonell loggingsplugg vil nå bli omtalt med henvisning til de vedlagte skjematiske tegninger hvor: Figur 1 viser et vertikalt snitt gjennom en oljebrønnlengde som innbefatter en perforert sone og en loggingsplugg, elektrisk neddykkbar pumpe (ESP) og omløpssystem installert i denne med pumpen i drift;

figur 2 tilsvarer figur 1 og viser trykkene som oppnås etter at pumpen er slått av;

figur 3 tilsvarer figurene 1 og 2 og illustrerer en fase under uttak av loggingspluggen; og

figur 4 viser en detalj som illustrerer sirkulasjonen i fravær av en loggingsplugg.

figur 5 viser et aksialsnitt gjennom en utlignende loggingsplugg ifølge oppfinnelsen.

Som vist i figur 1, har et brønnforingsrør 10 en perforert sone 12 gjennom hvilken olje strømmer fra et reservoar 14 som indikert med pilene 16. Fra bunnen av en produksjons-rørstreng 18 er et Y-overgangsverktøy 20 opphengt hvorfra en elektrisk neddykkbar pumpe 22 henger ned med mellomliggende innplassering av en pumperørstuss 24 som inneholder en tilbakeslagsventil 26. Fra verktøyet 20 henger også en lengde med omløpsrør 28 ned og har en nippel 30 hvori en konvensjonell loggingsplugg 32 er avtettet. En kabel 34 går glidbart gjennom pluggen 32, men er i effektiv tettende kontakt eller samvirke med denne, hvorfra et loggingsverktøy 36 for måling av brønnparameterne er opphengt.

I figur 1 er trykket som oppnås i brønnforingsrøret angitt ?2°S trykket på utløpsiden av pumpen 22, som er høyere enn P2«som Pj^. Det foreligger således en trykkforskjell PI-P2»definert somAP^, som virker nedad på loggingspluggen 32. Ettersom denne trykkforskjell holder pluggen fast på plass, må det i det vesentlige elimineres for at loggingspluggen skal kunne bevege seg, og verktøyene trekkes tilbake. Imidlertid kan trykkutligning ikke oppnås bare ved å slå av pumpen 22, på grunn av virkningen av tilbakeslagsventilen 26, som nå vil bli forklart med henvisning til figur 2.

Når pumpen 22 slås av, vil trykket under tilbakeslagsventilen 26 øke inntil det utligner det statiske reservoartrykk P3. P3er større enn det løpende pumpeinntakstrykk ?2(strømmende brønnboring), men mindre enn pumpeutgangstrykket P^som fortsatt hersker over tilbakeslagsventilen 26. Trykkforskjellen som holder pluggen 32 på plass vil nå være P^-P3, definert som AP2, og kraften utøvet mot pluggen 32 vil væreAP2x (tverrsnittsarealet av pluggen 32).

Med nåværende praksis utlignes trykkforskjellen ganske enkelt ved å satse på lekkasje forbi kabelen 34, som indikert med pilene 38 i figur 3, hvor det, som tidligere nevnt, ikke er en perfekt tetning. Imidlertid kan det ta betraktelig tid for at en slik utligning skjer, og ?±er lik P3, som således tillater at loggingspluggen 32 kan trekkes tilbake, der uttrekking skjer ved anlegg med verktøyet 36 som vist i figur 3.

Figur 4 illustrerer situasjonen dersom det ble forsøkt å kjøre et loggingsverktøy igjennom et omløpssystem uten isolering. Som tidligere er inntakstrykket for pumpen 22 angitt P2og utgangstrykket ?±, idet trykkforskjellen P^- P2er definert som AP. Eksistensen av denne forskjell tenderer til å bevirke resirkulering av det pumpede fluid rundt omløpssystemet i retning av pilene 40.

En loggingsplugg kan benyttes i andre situasjoner der det er krevet å opphenge et loggingsverktøy på en kabel som passerer gjennom et sted med trykkforskjell, for eksempel i en standard brønnkomplettering uten at en ESP er tilstede i brønnen.

Den utlignende loggingsplugg 50 vist i figur 5, omgir kabelen 34 og innbefatter et hult hus 52, utrustet i sin nedre ende med tetninger 54 med hvilke den kan legges an i en nippel, for eksempel nippelen 30 i figur 1. Porter 56 er tildannet i husets 52 vegg over tetningene 54.

Avtettet i den øvre del av huset 52 med en 0-ring 58 og holdt av en krage 60, er et strømningsrør 62 med en innvendig diameter slik at kabelen 34 kan passere fritt gjennom dette i nærvær eller fravær av en trykkforskjell uten å bevirke vesentlig friksjon eller slitasje, men på den andre side tillater svært liten fluidstrømning rundt kabelen 34.

Dannende den nedre del av huset 52 er en innsats 64 som har en aksialboring 65, hvis øvre parti 65a og midtparti 65b med redusert diameter mottar i nær glidepasning lengder av et utligningsrør 66 som i seg selv har en aksialboring med en diameter slik at den med kabelen 34 som passerer gjennom denne, danner en ringformet passasje 68. Røret 66 er avtettet i boringspariet 65a med 0-ringen 70, og i boringen gjennom huset 52 hvori dens øvre del er en glidepasning med en O-ring 72. Tverrkommunikasjon gjennom rørets (66) vegg med den ringsformede passasje 68 sørges for av øvre porter 74 og nedre porter 76. En sneppring 78 er innsunket i utlig-ningsrøret 66 i en stilling som i figur 5 er like under boringspartiet 65b.

En loggingshammer 80 kan festes til kabelen 34 over eller under pluggen 50 til å avhjelpe enten anlegg av loggingspluggen i nippelen eller fjerne den fra nippelen. Dersom pluggen 50 erstattes, i omløpssystemet som virker som vist i figur 1, for pluggen 32, vil brønnfluid utsluppet fra pumpen 22 likeledes pumpes gjennom Y-overgangsrøret 20 og produksjonsstrengen 18, men en neglisjerbar mengde vil strømme mellom strømningsrøret 62 og kabelen 34 og gjennom den ringformede passasje 68 for resirkulering gjennom pumpen 22; en tetning med kabelen 34 er således etablert i omløps-røret 28 mens gjennomføring av kabelen 34 fortsatt tillates.

Når pluggen 50 er i den lukkede tilstand, som vist i figur 5, er det ingen forbindelse fra portene 56 gjennom huset 52 ned forbi pakningene 54 til bunnen av pluggen 50; som det vil sees blokkerer 0-ringen 70 gjennom boringen 65, og 0-ringen 72 gjennom boringen i huset 52, som blokkerer lekkasje inn i den ringformede passasje 68 rundt toppen av røret 66. Pluggen 50 avtetter således effektivt tvers over nippelen 30.

Som forklart i forbindelse med figur 3, er pluggen fortsatt utsatt for en betraktelig nedadrettet kraft (AP2x tverr-snittsareal) etter at pumpen 22 er slått av. Det er vanligvis operasjonelt umulig å trekke loggingspluggen 32 ut av nippelen 30 ved å påføre en oppadrettet kraft større enn denne nedadrettede kraft, og det er derfor nødvendig å utligne trykkforskjellen fra over til under pluggen. Slik utligning oppnås hurtig med pluggen 50.

Det skal bemerkes at i kraft av den ringformede passasje 68 er trykket på røret 66 det samme på alle steder. Ingen trykkforskjell må derfor overvinnes i forskyvning av røret 66 oppad, som kan enkelt oppnås ved å trekke i kabelen 34 og slå bunnen av røret 66 med loggingshammeren 80 eller loggings-verktøyet. Den følgende oppadrettede forskyvning av røret 66 til en posisjon hvori portene 74 er på linje med portene 56, etablerer f luidkommunikasjon fra ovenfor tetningene 54, gjennom portene 56 og 74 og den ringformede passasje 68, og ut i omløpsrøret 28 under pakningene 54 via begge de nedre porter 76 og den åpne ende av den ringformede passasje 68. Bevegelse oppover av røret 66 trykker sammen sneppringen 78 når den passerer gjennom boringspartiet 65b; etter at ringen 78 passerer skulderen ved toppen av boringspartiet 65b ekspanderer den til å opprettholde røret 66 i sin øvre, åpne stilling.

Etter at fluidstrømmen gjennom den nedre del av pluggen 50 langs den ovenfor beskrevne rute har oppnådd utligning av trykket over og under pakningene 54, kan pluggen 50 enkelt trekkes tilbake fra nippelen 30 og brønnen.

I steden for sneppringen 78 kan en lignende fastholdende anordning benyttes, slik som en skjærtapp.

Claims

1. Plugg for tetning av en brønnboring eller produksjonsrør-streng, omfattende et hult hus (52) utstyrt med tetningsinn-retninger (54) hvormed den kan avtettes inne i en nippel som inngår i brønnboringen eller produksjonsrørstrengen, og et utligningselement (66) anordnet for glidebevegelse i forhold til huset (52) mellom en tettende stilling i hvilken en bane for f luidstrømning fra over huset (52) over tetningsinn-retningen (54) til under huset (52) er avstengt og en åpen stilling hvor strømning tillates,karakterisertved at pluggen er en loggingsplugg (50) der det hule hus (52) og utligningselementet (66) er gjennomhullet for å tillate at et loggingsverktøy kan opphenges i enhver ønsket stilling under pluggen (50), det hule hus (52) tilveiebringer eller opptar et strømningsrør (62) for å opprettholde en vesentlig tetning over pluggen (50).

2. Plugg ifølge krav 1,karakterisert vedat utligningselementet (66) har en aksialboring (68) som kommuniserer med minst en port (74) som i den tettende posisjon er avstengt av det hule hus (52) og i den strømmende stilling kommuniserer med en eller flere porter (56) tildannet gjennom veggen av det hule hus (52).

3. Plugg ifølge krav 2,karakterisert vedat utligningselementet (66) har minst en ytterligere port (76) som kommuniserer med aksialboringen (68) i den ende som er i avstand fra den ene port (56) og som i den tettende stilling er utenfor det hule hus (52) og i den strømmende stilling kommuniserer med et ringformet rom (65) avgrenset av utligningselementet (66) og den ytre ende av det hule hus (52).

4. Plugg ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisertved at utligningselementet (66) er plassert i den nedre ende av loggingspluggen (50) slik at den kan forskyves fra den tettende til den strømmende stilling ved oppadrettet støt med en loggingshammer (80) eller et loggingsverktøy.

5. Plugg ifølge ett av de foranstående krav,karakterisert vedat den i tillegg innbefatter holdeinnretninger (78) for å opprettholde utligningselementet (66) i den strømmende stilling.

6. Plugg ifølge ett av de foranstående krav,karakterisert vedat den er opphengt i en kabel i en brønn sammen med en loggingshammer (80) anordnet over eller under pluggen (50).