NO302253B1 - Trykkavlastningsapparat for bruk i en brönns teströrstreng - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et trykkavlastningsapparat for bruk i en brønns testrørstreng. Dette er spesielt det apparat som benyttes ved avslutning av en testprosedyre for en oljebrønn.

Både på sjø og land er det første trinn i produksjonen av en ny hydrokarbonbrønn, en oljebrønn, boring av selve brønnen gjennom de forskjellige formasjoner i jordskorpen under borerig-gen, fulgt av "foring" (innføring og sementering på plass av et rør som vil tjene til å understøtte og fore borehullet) samt plassering, ved den dybde av formasjonen som er av interesse, av en anordning kalt en pakning, i hvilken det indre rør (av mindre diameter enn foringsrøret) senere kan festes.

Det neste arbeid som utføres er normalt en type testprogram, for det formål å evaluere produksjonspotensialet til den valgte formasjon. Testprosedyren omfatter vanligvis måling av temperatur og trykk i borehullet, både i statisk tilstand og i strømningstilstand (sistnevnte er når fluidum fra formasjonen tillates å strømme inn og opp gjennom brønnen), og senere beregning av forskjellige brønnparametre. For å samle de nødvendige data senkes det en test streng ned i brønnen, en lengde av rør som inneholder de nødvendige verktøy for testing. Strømmen av fluidum fra den interessante formasjon og inn i brønnhullet og således til testverktøyet, blir styrt av en ventil kjent som en underjordisk styringsventil.

Operasjonen av de forskjellige verktøy i teststrengen nede i borehullet kan oppnås ved bruk av tre hovedtyper av mekanisme. Disse typer er de som blir aktivert ved resiprokerende bevegelse av rørstrengen (det indre rør, som teststrengen utgjør en del av), ved roterende bevegelse av rørstrengen, eller ved endringer i trykkforskjellen mellom røret og ringrommet som ligger rundt det i brønnen, heretter bare kalt ringrommet. Teststrenger hvor verktøyet blir aktivert ved endringer i ringromtrykket er for tiden meget populære, og det er denne type aktiveringsmekanisme som skal benyttes med apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

En mekanisme av den type som reagerer på ringromtrykket krever at det anordnes og opprettholdes et fast referansetrykk inne i verktøyet. Dette, brukt sammen med et regulerbart (og høyere) ringromtrykk, tillater etablering av den valgte trykkfor skjell som er nødvendig for å styre operasjonen av de aktuelle komponenter i teststrengen. Oppnåelse av et slikt fast referansetrykk er subjekt i britiske patentsøknad nr. 89/07 098.1 (publikasjon nr. 2 229 748A).

Etter fullføring av brønntestprosedyren, er det nødvendig med en sikker avstenging av testverktøyene, og deretter å fjerne teststrengen fra pakningsenheten og å trekke den til overflaten. Disse operasjoner krever imidlertid omhyggelig styring og planlegging. I tilfelle med verktøy som aktiveres av en trykkforskjell, vil for eksempel gasskammeret i strengen, ved slutten av testingen, fremdeles inneholde gassen med det høye referansetrykk som har vært brukt til å skape de nødvendige trykkforskjeller. Det er meget ønskelig å lufte ut denne gass på én eller annen måte før strengen når brønnhodet, slik at det ikke er noe potensielt farlig trykk fanget inne i verktøyet når teststrengen mottas på overflaten.

I tillegg er det en fordel om borestrengen omfatter en type anordning for å isolere den øvre del av dens rør, og senere å anordne en kommunikasjonsrute mellom dette rør og ringrommet, slik at brønnvæsker i røret ovenfor teststrengen kan sirkuleres ut av røret før det heves til overflaten. Isolasjonen kan beleilig utføres ved bruk av en kuleventil som plasseres nær toppen på teststrengen, og en slik kuleventil som er spesielt egnet for å utføre denne isolasjon er beskrevet i britisk patentsøknad nr. 89/09 903.0 (publikasjon nr. 2 231 069A). Å stole på bare én ventil er imidlertid ikke å anbefale, derfor anbefales bruk av en annen ventil i testapparatet. Denne andre ventil kan så brukes enten i tillegg til hovedventilen, eller i tilfelle sistnevnte ikke virker korrekt, som et alternativ til denne.

Den foreliggende oppfinnelse søker å lette operasjonen for avslutning av et oljebrønntestprogram ved å anordne et apparat for de utluftings- og isolasjonsformål som nettopp er beskrevet. Apparatet tillater dessuten at disse operasjoner utføres som en automatisk sekvens, etter påtrykking av en enkel aktiveringstrykkpuls i ringrommet. For utlufting av referansegassen, foreslår oppfinnelsen et trykkavlastingsapparat som har to atskilte stempler plassert på motsatte ender av et kammer fylt med denne gass, og som blokkerer både en gassutlufting til ringrommet og en hydraulisk væskekanal (til lengre opp i teststrengen), hvor stemplene holdes sammen av en skjærpinne inntil tilføring av et forutbestemt trykk (høyere enn gassreferansetrykket) på den ytre ende av disse stempler fører til at pinnene skjæres av, og tillater sekvensiell bevegelse av de to stempler mot hverandre, med den effekt at man først åpner gassutluftingen til ringrommet, og deretter åpner kanalen til et kammer med hydraulisk væske.

Det hydrauliske væsketrykk inne i denne kanal bevirker så aktivering av et kuleventilapparat for å isolere den øvre seksjon av røret. Dette apparat er i form av et kuleventildrivstempel som blokkerer en annen kanal for hydraulisk væske, hvilket stempel tvinges til å bevege seg under påvirkning av trykket, bryter en skjærpinne mens den gjør dette, og stenger kuleventilen mens den åpner denne andre kanal for hydraulisk væske, og tillater overføring av hydraulisk trykk til et apparat for å lufte ut rørets innhold til ringrommet. Endelig inneholder dette utluftingsapparat en langsgående bevegelig hylse, hvilkens posisjon bestemmer hvorvidt denne strøm tillates, via en utluftingsport, fra teststrengrøret til ringrommet.

Oppfinnelsen omfatter således et trykkavlastningsapparat for bruk i en brønns testrørstreng som omfatter, plassert og/eller montert inne i rørstrengen,

et gasskammer for å holde en referansetrykkgass,

to glidbare stempler, anbrakt i avstand fra hverandre, ett i hver ende i gasskammeret, og hvert stempel er innrettet til at trykk utenfor rørstrengen virker på den ytre ende derav, hvor stemplene kan utføre relativ bevegelse langs gasskammeret, men er normalt festet sammen av én eller flere skjærpinner,

en utluftingsport som tillater utslipping av referansegassen fra rørstrengen, men som normalt er blokkert av det ene eller det andre stempel, og

et væskekammer for å holde hydraulisk væske, og som kan forbindes med en kanal, hvor forbindelsen normalt er blokkert av det ene eller andre stempel, slik at tilføring av et tilstrekkelig forutbestemt utvendig trykk på begge stempler bevirker skjærering av pinnene, med relativ bevegelse av stemplene , og den følgende stempelbevegelse åpner både utluftingsporten for referansetrykkgassen og kanalen til kammeret

for hydraulisk væske.

I en foretrukket utførelse har trykkavlastingsapparatet en innretning for å operere en kuleventil, hvor innretningen omfatter, plassert og/eller montert inne i rørstrengen,

et glidbart stempel som er operativt forbundet med kuleventilen, men som normalt blir holdt stasjonært med én eller flere skjærpinner, og

en kanal for å holde en hydraulisk væske, og som normalt er blokkert av stempelet,

idet tilføring av en tilstrekkelig forutbestemt trykkforskjell over stemmpelet bevirker at dette beveger seg og skjærer pinnen, for både å aktivere ventilen og åpne kanalen.

Og i en foretrukket utførelse av trykkavlastingsapparatet har det en utluftingsinnretning som omfatter, plassert og/eller montert inne rørstrengen,

et glidbart stempel som normalt blir holdt stasjonært ved én eller skjærpinner, og

en utluftingsport for å slippe innholdet i rørstrengen ut av rørstrengen, men som normalt er blokkert av stempelet,

idet tilføring av en tilstrekkelig forutbestemt trykkforskjell over stempelet bevirker at dette beveger seg og skjærer pinnen, og således tillater videre bevegelse av stempelet for å åpne utluftingsporten.

Den foreliggende oppfinnelse, i sine forskjellige utførelser, er i hovedsaken ment for bruk i forbindelse med testing av brønner, spesielt oljebrønner, og skal derfor beskrives i forbindelse med dette. Operasjonen av oppfinnelsen er beskrevet som om rørstrengen var plassert inne i brønnhullet, mens rommet rundt er det ringrom som det utvendige trykk (ringromtrykket) tilføres for å operere de forskjellige deler av apparatet.

Trykkavlastingsapparatet ifølge oppfinnelsen omfatter et gasskammer som i bruk inneholder en gass med et referansetrykk. Det er mest beleilig at dette kammer er ringformet, og ligger innenfor teststrengens rørvegger. Gassen (som kan være hvilken som helst av de gasser som vanligvis brukes for å anordne referansetrykk, for eksempel nitrogen) kan tilføres kammeret på hvilken som helst enkel måte, for eksempel via en smal kanal gjennom rørveggen, forbundet med teststrengens hovedreservoar for referansetrykkgass (som beskrevet i den ovennevnte søknad nr. 89/07 098.1).

I en spesiell foretrukket utførelse av oppfinnelsen er stempelet ved hver ende av referansegasskammeret et langstrakt flytende ringformet stempel,

hvert stempel har en større utvendig diameter på det punkt av stempelet som i bruk ligger nær gasskammerets ytre ende, og er ved dette punkt tettet til gasskammerets vegg, slik at det sikrer fullstendig stenging av gasskammeret, og

resten av hvert stempel ligger i det minste delvis inne i selve gasskammeret, og ett av dem er forsynt med en låseprofil i hvilken en låsekile som er plassert på det andre kan låses når apparatet er i operasjon, for å holde de to stemplene sammen, og på den måten å hindre at de beveger seg for å blokkere .gassutluftingsporten eller kanalen for hydraulisk væske på nytt. Denne låsekile og profil kan ha hvilken som helst passende form.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen blir trykket utenfor røret som virker mot hvert stempels ytre ende påført direkte på det nedre stempel, via en enkel port til ringrommet, og til det øvre stempel indirekte, via et kammer som inneholder en hydraulisk væske. (Denne væske, som også vil bli nevnt senere, kan være av hvilken som helst passende type, og tjener til å hindre innstrømning av brønnvæske, spesielt boreslam, inn i de indre deler av teststrengen, hvor den kunne forårsake blok-kering ).

Stemplene er anordnet for relativ glidende bevegelse langs gasskammeret, dvs. de er konstruert på en slik måte at de kan bevege seg i lengderetningen slik at det ene blir omsluttet av det andre, men i sin utgangsstilling, én på hver ende av referansegasskammeret, blir denne type bevegelse hindret av én eller flere skjærpinner som holder den på plass. Denne pinne sikrer en utilsiktet aktivering av trykkavlastingsapparatet etter de pulser av øket ringromtrykk som utøves under brønntestingen for å operere testverktøyet. Følgelig må dens trykkstyrke (eller i tilfelle med mer enn én pinne, den totale trykkstyrke) være høyere enn den største trykkforskjell som er nødvendig for å aktivere noen av verktøyene. Operasjonen av apparatet har vært vellykket ved bruk av den ringromtrykkforskjell på 170 kg/cm<2>og fem skjærpinner, hver med en trykkstyrke tilsvarende et ringrom-

overtrykk på 35 kg/cm<2>.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er utluf tingsporten til ringrommet, gjennom hvilken referansetrykkgassen blir frigjort, en enkel port gjennom de ytre rørvegger, hvis utgang er blokkert av legemet til det stempel i gasskammeret som ligger ved den øvre ende (ved bruk) av kammeret.

Det er i alminnelighet å foretrekke at ett stempel (mest beleilig det nedre stempel) beveger seg først, fulgt av det andre stempel (det øvre). Dette kan oppnås ved å forme hvert stempel slik at den effektive flate som påvirkes av det økede trykk utenfor røret er størst for det stempel som blokkerer gassutluftingen (det nedre stempel).

Skjønt ett stempel normalt kunne blokkere utluftings-portens mens det andre normalt blokkerer kanalen for hydraulisk væske, er det beleilig, som vist på tegningene som beskrevet nedenfor, å ha et stempel, fortrinnsvis det øvre, til normalt å blokkere både porten og kanalen.

I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen frembringer kammeret med hydraulisk væske også det indirekte ringromtrykk til det øvre stempel i gasskammeret, hvor ringromtrykket blir overført til væsken via et flytende stempel nær en port til ringrommet, ved den ende av væskekammeret som er lengst fra kanalen.

I en utførelsesform av oppfinnelsen har kanalen som strekker seg fra kammeret med hydraulisk væske, og hvis inngang i begynnelsen er blokkert av legemet til det øvre av de to stempler i gasskammeret, en forholdsvis smal boring, og er således plassert inne i de ytre rørvegger. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen fører den til ventiloperasjons-apparatet, som er beskrevet i mer detalj nedenfor. Når brønntest-prosedyren er fullført, vil påtrykking av det forutbestemte trykk på ringrommet aktivere trykkavlastningsapparatet, og bevirke at det nedre stempel beveger seg oppover samtidig som det skjærer pinnene, og således gjør det mulig for det øvre stempel å bevege seg nedover og dermed åpne både utluftingsporten til referansegassen og kanalen (for å tillate hydraulisk væske fra kammeret å flyte inn i kanalen). Den hydrauliske væske ved dette forholdsvis høye trykk, blir således overført til kuleventilen, og tillater stenging av denne, hvilket utgjør det andre trinn av

avstengingsprosedyren.

Operasjonsapparatet for kuleventilen benytter i en foretrukket utførelse et glidbart stempel. Dette er et langstrakt

ringformet stempel som er glidbart i lengderetningen, og en begrenset strekning inne i et ringformet stempel som er glidbart i lengderetningen, og en begrenset strekning inne i et ringformet kammer som er plassert i rørveggen og først holdt ved atmosfærisk trykk. Volumet i dette kammer er slik at trykket ikke kan

overskride omkring 7 kg/cm<2>når kompresjon oppstår på grunn av stempelets bevegelse.

I en foretrukket utførelse er det på stempelets legeme en låsekile, som ved enden av stempelets bevegelse virker sammen med en tilsvarende låseprofil på rørets indre vegg, og således hindrer returbevegelse av stempelet.

Stempelet er operativt forbundet med kuleventilen. Både selve kulen og den mekanisme ved hvilken den opereres av stempelet kan vært stort sett konvensjonell. Kulen er således konvensjonelt en kule med diameter på omkring 10 cm, med en gjennomgående kanal på omkring 5 cm i diameter, og med avflatede motsatte sider som utgjør de bærende flater for å plassere kulen innenfor kanalens bredde. Kulen huses inne i en seteanordning nær de innvendige vegger i det rør den opererer i. Hensikten med setet for denne, som andre kuleventiler, er å sikre en tettende, og samtidig glidbar tilpasning til kulen. Mest beleilig er de i form av to generelt ringformede stykker satt inn i rørets innvendige vegger. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen er stempelet direkte forbundet med kulen via en pinne som stikker ut fra denne, og som virker sammen med et spor i kulens flate ende, utenfor aksen, slik at en langsgående bevegelse av stempelet bevirker at kulen roterer.

Stempelet blir før aktiveringen holdt stasjonært ved én eller flere skjærpinner som er satt mellom stempelet og en del av rørets innvendige vegger. Denne pinne bare sikrer at stempelet blir holdt på plass mens apparatet blir sammenmontert og teststrengen ført inn i brønnen, og trenger derfor bare å ha en forholdsvis beskjeden trykkstyrke, for eksempel tilsvarende et ringromovertrykk på 42 kg/cm<2>.

Operasjonen av kuleventilen begynner med tilføring av en forutbestemt trykkforskjell over stempelet, hvilket trykk blir tilført ved bruk av en hydraulisk væske, og hvor dette hydrauliske væsketrykk kommer fra den kanal som tidligere ble åpnet ved operasjon av trykkavlastningsapparatet.

Kanalen for hydraulisk væske som blir åpnet ved at stempelet beveger seg for å operere kuleventilen, er smal og plassert inne i rørveggene.

Trykkavlastningsapparat ifølge oppfinnelsen har en utluftningsinnretning som omfatter, plassert og/eller montert inne rørstrengen,

et glidbart stempel som normalt blir holdt stasjonært ved én eller flere skjærpinner, og

en utluftingsport for å slippe innholdet i rørstrengen ut av rørstrengen, men som normalt er blokkert av stempelet,

idet tilføring av en tilstrekkelig forutbestemt trykkforskjell over stempelet bevirker at dette beveger seg og skjærer pinnen, og således tillater videre bevegelse av stempelet for å åpne utluftingsporten.

Det glidbare stempel er en langstrakt hylse hvis legeme utgjør en del av den indre vegg i testrørstrengen.

Det glidbare stempel er glidbart i en oppadgående retning, fra den opprinnelige stilling hvor det blir holdt på plass mot en øvre foringsub, hvor den maksimale strekning som stempelet kan gli når det blir frigjort, er avgrenset av en ringformet hylseforing som i bruk ligger ovenfor stempelet, delvis rundt den øvre ende av stempelet, og som ved sin øvre ende har en skulder som rager innover, og som stempelets legeme til slutt vil hvile mot.

Mellom den nedre ende av hylseforingen og en skulder som er plassert på siden av hylsestempelet som er lengst fra røret, er det avgrenset et ringformet kammer med atmosfærisk trykk, og dette kammer letter hurtig bevegelse av stempelet etter tilføring av det aktiverende differansetrykk.

Stempellegemet stenger minst én utluftingsport, dvs. det ligger mellom teststrengrøret og en utluftingskanal som fører derfra til ringrommet gjennom rørveggen. I denne foretrukne utførelse av oppfinnelsen er det så mange utluftingsporter som praktisk mulig, med hensyn til å beholde rørets nødvendige fysiske styrke, for å oppnå så stor strømningsmengde som mulig mellom røret og ringrommet. Fire par utluftingsporter, atskilt

like vinkler, er tilfredsstillende.

Hylsestempelet er fra begynnelsen festet på hylseforingen med en skjærpinne som hindrer det fra å bevege seg før det blir aktivert med hensikt. En skjærpinne med en trykkstyrke tilsvarende et ringromovertrykk på 42 kg/cm<2>har funnet å være mest tilfredsstillende for dette formål.

Trykkavlastningsapparatet ifølge oppfinnelsen drives ved dannelse av et differansetrykk (over endene av stempelet) som tilføres via en hydraulisk væske, og dette hydrauliske væsketrykk er det som er blitt transportert langs kanalen som åpnes av stempelet som aktiverer kuleventilen. Den nedre flate av stempelets skulder blir, som tidligere nevnt, bare utsatt for atmosfærisk trykk inne i det ringformede kammer. Stempelet blir således tvunget oppover, hvor det skjærer skjærpinnen, og fortsetter sin bevegelse til dets øvre overflate når skulderen av foringen. Under denne bevegelse blir det åpnet direkte forbindelse mellom røret og utluftingsportene.

Hylsestempelet blir etter dets oppadgående bevegelse hindret fra å returnere ved påvirkning av en låsekile på hylseforingen, og en tilsvarende låseprofil på selve stempelet.

Som beskrevet ovenfor omfatter den foretrukne utførelse av oppfinnelsen alle de tre enheter av apparatene ifølge oppfinnelsen som beskrevet her, og benytter dem dessuten på en måte som tillater sekvensiell og gjensidig avhengig aktivering.

Man kan imidlertid tenke seg andre utførelser av oppfinnelsen, hvor man for eksempel ikke benytter en kuleventil, men hvor røret i stedet blir avstengt av teststrengens vanlige underjordiske styringsventil (anordning av en annen ventil i form av sikkerhetssirkulasjonsventilen, vil imidlertid danne en verdifull sikkerhet hvis den første ventil skulle feile). En annen mulig utførelse benytter to forskjellige sirkulasjohshylseseksjoner i forskjellige stillinger i teststrengen, og hver av dem vil, ved å endre antallet skjærpinner i styringsseksjonen, bli operert ved tilføring av et forskjellig ringromtrykk.

Materialene for fremstilling av apparatet ifølge oppfinnelsen kan være hvilke som helst av de som er vanlig brukt i teknikken for liknende konstruksjon. Apparatet og verktøyene i teststrengen kan således være av mykt stål, pakningen av

hvilket som helst passende elastomert materiale.

Et eksempel på oppfinnelsen skal i det følgende beskrives gjennom et eksempel, og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et forenklet tverrsnittsriss av en oljebrønn til sjøs, med en teststreng som omfatter et apparat ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser i halvt snitt en teststreng som omfatter et apparat ifølge oppfinnelsen (fig. 2A-2H viser tilstøtende seksjoner av apparatet; hvor den høyre side på hver individuell figur går til venstre side på den neste figur; de venstre sidene er de lave sider, mens de høyre sidene er de høye sider).

Fig. 1 viser en flytende borerigg 101 (ikke vist i detalj), fra hvilken det er boret en oljebrønn 102 med et brønnhull 103 som går ned i et steinområde som utgjør den interessante formasjon 109. Plassert på toppen av brønnhullet 103 er det en utblåsningssikring BOP; 104 (ikke vist i detalj), som er forbundet med riggen 101 ved et stigerør 105. I brønnhullet 103 er det sementert et grunt foringsrør 106 og et dypt forings-rør 107, hvor den nedre ende på sistnevnte har et flertall perforeringer 108 som gir forbindelse mellom brønnhullet 103 og oljeformasjonen 109.

Inne i brønnhullet 103 er det anbrakt en teststreng 110 bestående av et rør 113 som ender i et sett testverktøy (se nedenfor). Strengen 110 er på sin nedre ende satt inn i en pakning 111, og en pakningshylse 112 forsegler pakningen 111 til teststrengen 110, og isolerer således strengens rør 113 fra ringrommet 114.

Ovenfor pakningshylsen 112 er det en instrumentbærer 115 som inneholder elektroniske eller mekaniske måleinstrumenter (ikke vist) for å samle trykk- og temperaturdata i borehullet under test sekvensen. Over instrumentbæreren 115 er det et verktøy 117 med konstant trykkreferanse, og den underjordiske styringsventil 118. En sirkuleringshylse 119 tillater fjerning av eventuell formasjonsvæske som måtte finnes i teststrengen 110 før den trekkes ut av borehullet 103. På toppen av teststrengen er det et undersjøisk test-tre 120 som tjener både som en primær sikkerhetsventil og som en understøttelse for resten av teststrengen 110.

Som vist på fig. 2 er komponentene i verktøyet plassert inne i huset 8 innenfor veggene til teststrengrøret. Ved den nedre ende (fig. 2A, B og C) av verktøyet, plassert mellom den innvendige rørvegg og en fast indre hylse 20, er det to lang-strakte stempler, et nedre 7 og et øvre stempel 11. Før aktivering av verktøyet blir disse stemplene holdt på plass i forhold til hverandre ved skjærpinner 13 i stempellegemene. Den frie endre ende på det nedre stempel 7 ligger fra begynnelsen nær en nedre endesub 1, og den øvre ende på det øvre stempel blir på liknende måte holdt av legemet til den indre hylse 20.

På legemet til det nedre stempel 7 er det en låseprofil 9, som tilsvarer en låsekile 12 plassert på det øvre stempel 11. Brønnvæske fra ringrommet entrer verktøyet gjennom en port 5 nær den nedre overflate på stempelet 7. Elastomerpakninger 6 hindrer forbindelse mellom de gassfylte kamre 10 og 14 og brønnvæsken som entrer porten 5.

Brønnvæske entrer også verktøyet gjennom en annen port 17 som er åpen til ringrommet 18 rundt den midtre seksjon av det øvre stempel 11.

Over det øvre stempel 11 er det et annet ringformet kammer 24 som inneholder hydraulisk olje, fra begynnelsen ved atmosfærisk trykk. Dette kammer, som før verktøyet brukes kan lades via en senere tettet port 23, er avgrenset ved sin nedre ende av det øvre stempel 11, og ved sin øvre ende av et flytende stempel 25. En ytterligere port 26 til ringrommet er plassert nær den øvre overflate på stempelet 25.

Lenger opp i teststrengrøret (fig. 2D og E) ligger verktøyets kuleventil. Kulen 37 er huset inne i nedre og øvre kuleseter (henholdsvis 35 og 38), som i sin tur er satt mellom en nedre hullhylse 28 og en øvre kulehylse 42. Et langstrakt hylsestempel 39 er plassert mellom hylsene 28, 42 og huset 8. Stempelet er forbundet med kulen 37 via en kulepinne 36, men dets bevegelse er fra begynnelsen begrenset av en skjærpinne 44. En låsekile 45 på stempelet 39 tilsvarer en låseprofil 46 på den øvre kulehylse 42. Et ringformet kammer 47 nær den øvre ende på stempelet 39 inneholder gass ved atmosfærisk trykk. Stikkende inn i dette kammer fra den øvre kulehylse 42 er en hylsestopper 48. En kanal 22 overfører, når verktøyet er aktivert, hydraulisk væske under trykk til den nedre overflate på kulestempelet 39. Den øverste del (fig. 2F, G og H) av verktøyet er sirkuleringshylseseksjonen. Et langstrakt hylsestempel 54 med en skulder 52 strekker seg oppover fra en øvre foringsub 51. Stempelet 54 er festet med sin øvre ende til en hylseforing 61 ved en skjærpinne 63. Stempelets legeme i sin opprinnelige i stilling tjener til å hindre forbindelse mellom boringen 4 og de to utluftingsåpninger 55 og 56 til ringrommet. En låseprofil 59 på stempelet 54 tillater ved bruk at stempelet holdes på plass ved låsekilen 62 på hylseforingen 61.

Mellom legemet til hylsestempelet 54 og rørveggene er det et ringformet kammer 60 som fra begynnelsen blir holdt ved atmosfærisk trykk. Pakninger 64 sikrer at det ikke er noen forbindelse mellom dette kammer og boringen 4.

En kanal 40 tillater strøm av en hydraulisk væske gjennom verktøyet til den nedre overflate på hylsestempelets skulder 52. Pakninger 57 hindrer forbindelse mellom denne væske fra kanalen til portene 55 og 56, mens ytterligere pakninger 58 hindrer at væsken entrer det ringformede kammer 60.

Før testprogrammet begynner, blir teststrengen som inneholder verktøyet senket ned i brønnhullet. Mens senkningen foregår vil referansetrykket i nitrogenet inne i passasjen 3 og kamrene 10 og 14 øke slik at det alltid er lik øyeblikkets hydrostatiske trykk. Brønnvæske, også ved hydrostatisk trykk, entrer verktøyet gjennom portene 5, 17 og 26. Det flytende stempel 25 blir følgelig utsatt for en trykkforskjell, hvor brønnvæsken ved hydrostatisk trykk virker på dens øvre overflate, og hydraulisk væske ved atmosfærisk trykk virker på dens nedre. Stempelet 25 blir således tvunget til å bevege seg nedover til den hydrostatiske væske inne i kammeret 24 når hydrostatisk trykk.

Når den ønskede testdybde er nådd, blir teststrengen stukket inn i pakningen (som vist på fig. 1). Referansetrykket inne i teststrengens referansegassreservoar (ikke vist på fig.

2) blir så "fanget" ved det hydrostatiske trykk. Dette kan

utføres ved at ringrommet fra toppen av brønnen påtrykkes et trykk med en forutbestemt mengde større enn det hydrostatiske trykk som virker på verktøyet ved testdybden. Dette trykk skaper en trykkforskjell over det nedre stempel 7, hvor det nye økede ringromtrykk virker via porten 5 på dets nedre overflate, og hydrostatisk trykk nemlig referansetrykket, virker på dets øvre

overflate fra kammeret 14. Stempelet beveger seg imidlertid ikke under disse forhold på grunn av at trykkforskjellen er utilstrekkelig til å forårsake at skjærpinnen 13 brekker.

Når innfangingen av referansetrykket er oppnådd, blir tilføringen av det høye trykk til ringrommet avsluttet, og komponentene i teststrengen som er i forbindelse med ringrommet blir igjen utsatt for bare hydrostatisk trykk. Under testprogrammet for brønnen blir forskjellige økede trykk på liknende måte periodisk påtrykt ringrommet for å aktivere testverktøyet inne i strengen. I alle disse tilfellene er imidlertid trykkforskjellen som skapes over det nedre stempel 7 fremdeles for lite til å bevirke at skjærpinnen 13 brekker, og verktøyet ifølge oppfinnelsen blir således ikke aktivert.

Etter avslutning av testprosedyren, påtrykkes ringrommet et høyere trykk enn det som tidligere er benyttet, hvilket igjen genererer en trykkforskjell over det nedre stempel 7, men denne gangen en trykkforskjell som er tilstrekkelig til å bryte skjærpinnen 13. Stempelet 7 beveger seg således oppover til det blir stoppet av en utstikkende stopper på den indre hylse 20. Samtidig vil trykkforskjellen som skapes over det øvre stempel 11 (med referansetrykket i kamrene 10 og 14 virkende på dets nedre overflate og det økede ringromtrykk virkende på dets øvre overflate via porten 17 og kammeret 18), forårsake at stempelet, som nå ikke lenger holdes av skjærpinnen 13, beveger seg nedover. Denne bevegelse fortsetter til stempelet 11 når den øvre overflate på stempelet 7, og låsekilen 12 går inn i låseprofilen 9 (og således hindrer at det øvre stempel 11 går tilbake). Når denne bevegelse er avsluttet, er kanalen 22 åpen for den hydrauliske væske (ved det økede ringromtrykk) inne i kammeret 24. Dette trykk blir nå kommunisert oppover gjennom verktøyet i kanalen 22. En ytterligere følge av bevegelsen til det øvre stempel 11 er at posisjonene til pakningene på dette (15 og 19) nå er slik at det er direkte forbindelse mellom det ringformede kammer 10 som inneholder referansegassen og porten 17 til ringrommet. Dette tillater gradvis utlufting til ringrommet av det nå overflødige referansetrykk, siden teststrengen løftes ut av brønnen, og sikrer at det ikke er noe høyt gasstrykk fanget inne i kammeret 10 i teststrengen når den fjernes fra brønnen. Det påtrykte økede ringromtrykk blir overført langs kanalen 22 til den nedre overflate av kuleventilstempelet 39. Den øvre overflate på dette stempel blir imidlertid bare utsatt for det atmosfæriske trykk i det ringformede kammer 47. Stempelet 39 blir således plutselig tvunget oppover slik at det bryter skjærpinnen 44, til dets øvre overflate når hylsestopperen 48. Dette bevirker at kuleventilen 37 roteres av kulepinnen 36 til dens lukkede stilling, og hindrer ytterligere strøm av brønn-fluidum (olje) opp gjennom boringen 4. En tettende tilpasning er sikret ved metall-mot-metall-tetning mellom kulen 37 og kule-setene 35 og 38. Kuleventilstempelet 39 blir låst i sin nye stilling ved en låsekile 45 og en låseprofil 46. Denne stillingen for stempelet 39 tillater direkte forbindelse mellom kanalene 22 og 40, hvorav sistnevnte nå også fylles med hydraulisk væske ved det økede ringromtrykk. Hvis utilstrekkelig bevegelse av ventilstempelet 39 hindrer denne forbindelse, vil hydraulisk olje til slutt passere fra kanalen 22 til kanalen 40 gjennom en smal utboret kanal 32.

Kanalen 40 tillater hydraulisk væske ved det økede ringromtrykk å nå den nedre overflate på hylsestempelets skulder 52. En trykkforskjell skapes således over dette, siden den øvre overflate bare er utsatt for det atmosfæriske trykk i kammeret 60. Denne trykkforskjell bevirker at hylsestempelet 54 beveger seg oppover idet det skjærer pinnen 63, til stempelet til slutt når hylseforingen 61. Denne bevegelse åpner boringen 4 til utluftingsportene 55 og 56 (disse er to av fire like par som er anbrakt rundt røret). Låsekilen 62 virker sammen med låseprofilen 59 for å holde hylsestempelet 54 på plass. Innholdet i teststrengen over ventilen kan så sirkuleres ut av teststrengen før denne utløses fra pakningen og heises til overflaten.

Claims (18)

1.Trykkavlastningsapparat for bruk i en brønns testrørstreng, KARAKTERISERT VED at det omfatter, plassert og/eller montert inne i rørstrengen, et gasskammer (10, 14) for å holde en referansetrykk gass, to glidbare stempler (7, 11), anbrakt i avstand fra hverandre, ett i hver ende av gasskammeret (10, 14), og hvert stempel er innrettet til at trykk utenfor rørstrengen virker på den ytre ende derav, hvor stemplene kan utføre relativ bevegelse langs gasskammeret, men er normalt festet sammen av én eller flere skjærpinner (13), en utluftingsport (17) som tillater utslipp av referansetrykkgassen fra rørstrengen, men som normalt er blokkert av det ene eller det andre stempel, og et væskekammer (24) for å holde en hydraulisk væske, og som kan forbindes med en kanal (22), hvor forbindelsen normalt er blokkert av det ene eller det andre stempel (7, 11), slik at tilføring av et tilstrekkelig forutbestemt utvendig trykk på begge stempler (7, 11) bevirker skjæring av pinnene (13) med en relativ bevegelse av stemplene, og den følgende stempelbevegelse åpner både utluftingsporten (17) for referansetrykkgassen og kanalen (22) til kammeret (24) for hydraulisk væske.

2. Trykkavlastningsapparat ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at gassen blir tilført kammeret (10, 14) via en smal kanal (3) i rørveggen, forbundet med strengens hovedreservoar for referansetrykkgass.

3. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at stempelet (7, 11) ved hver ende av referansegasskammeret (10, 14) er et langstrakt flytende ringformet stempel, hvert stempel har en større utvendig diameter på det punkt av stempelet som i bruk ligger nær gasskammerets ytre ende, og er på dette punkt tettet til gasskammerets vegg, slik at det sikrer fullstendig stenging av gasskammeret, og resten av hvert stempel ligger i det minste delvis inne i selve gasskammeret, og ett av dem er forsynt med en låseprofil (9) inn i hvilken en låsekile (12) som er plassert på det andre kan låses når apparatet er i operasjon, for å holde de to stemplene sammen, og på den måten å hindre at de beveger seg for å blokkere gassutluftingsporten (17) eller kanalen (22) for hydraulisk væske på nytt.

4. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at trykket utenfor røret som virker mot hvert stempels ytre ende blir påført direkte på det nedre stempel (7), via en enkel port (5) til ringrommet, og til det øvre stempel (11) indirekte, via et kammer (24) som inneholder en hydraulisk væske.

5. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at utluftingsporten (17) til ringrommet, gjennom hvilken referansetrykkgassen blir frigjort, er en enkel port gjennom de ytre rørvegger (8), hvis utgang er blokkert av legemet til det stempel (11) i gasskammeret som ligger ved den øvre ende (ved bruk) av kammeret.

6. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at kammeret (24) med hydraulisk væske også frembringer det indirekte ringromtrykk til det øvre stempel (11) i gasskammeret, hvor ringromtrykket blir overført til væsken via et flytende stempel (25) nær en port (26) til ringrommet i den ende av væskekammeret som er lengst fra kanalen.

7. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at kanalen som strekker seg fra kammeret (24) med hydraulisk væske, og hvis inngang i begynnelsen er blokkert av legemet til det øvre (11) av de to stempler i gasskammeret, har en forholdsvis smal boring og er således plassert inne i de ytre rørvegger (8).

8. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at det har en innretning for å operere en kuleventil (35 - 38), hvor innretningen omfatter, plassert og/eller montert inne i rørstrengen, et glidbart stempel (39) som er operativt forbundet med kuleventilen (37), men som normalt blir holdt stasjonært med én eller flere skjærpinner (44), og en kanal (40) for å holde en hydraulisk væske og som normalt er blokkert av stempelet, idet tilføring av en tilstrekkelig forutbestemt trykkforskjell over stempelet (39) bevirker at dette beveger seg og skjærer pinnen, for både å aktivere ventilen (35 - 38) og åpne kanalen (40).

9. Trykkavlastningsapparat ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at det glidbare stempel (39) er et langstrakt ringformet stempel som er glidbart i lengderetningen, og en begrenset strekning inne i et ringformet kammer (47) som er plassert i rørveggen (8) og først holdt ved atmosfæretrykk.

10. Trykkavlastningsapparat ifølge krav 8 eller 9, KARAKTERISERT VED at det på stempelets (39) legeme er en låsekile (45), som ved enden av stempelets bevegelse virker sammen med en tilsvarende låseprofil (46) på den indre vegg (42) i røret, og således hindrer returbevegelse av stempelet.

11. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av kravene 8-10, KARAKTERISERT VED at operasjon av kuleventilen (35 - 38) begynner med tilføring av en forutbestemt trykkforskjell over stempelet (39), hvilket trykk blir tilført ved bruk av en hydraulisk væske, og hvor dette hydrauliske væsketrykk kommer fra den kanal (22) som tidligere ble åpnet ved operasjon av trykkavlastningsapparatet.

12. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av kravene 8-11, KARAKTERISERT VED at kanalen (40) for hydraulisk væske som blir åpnet ved at stempelet beveger seg for å operere kuleventilen, er smal og plassert inne i rørveggene (8).

13. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av kravene 8-12, KARAKTERISERT VED at det har en utluf tingsinn-retning som omfatter, plassert og/eller montert inne i rørstren-gen, et glidbart stempel (54) som normalt blir holdt stasjonært ved én eller flere skjærpinner (63), og en utluftingsport (55, 56) for å slippe innholdet i rørstrengen ut av rørstrengen, men som normalt er blokkert av stempelet, idet tilføring av en tilstrekkelig forutbestemt trykkforskjell over stempelet (54) bevirker at dette beveger seg og skjærer pinnen, og således tillater videre bevegelse av stempelet for å åpne utluftingsporten (55, 56).

14. Trykkavlastningsapparat ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at det glidbare stempel (54) er en langstrakt hylse hvis legeme utgjør en del av den indre vegg i testrørstrengen.

15. Trykkavlastningsapparat ifølge krav 13 eller 14, KARAKTERISERT VED at det glidbare stempel (54) er glidbart i en oppadgående retning, fra den opprinnelige stilling hvor det blir holdt på plass mot en øvre foringsub (51), hvor den maksimale strekning som stempelet kan gli når det blir frigjort, er avgrenset av en ringformet hylseforing (61) som i bruk ligger ovenfor stempelet, delvis rundt den øvre ende av stempelet, og som ved sin øvre ende har en skulder som rager innover, og som stempelets legeme til slutt vil hvile mot.

16. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av kravene 13-15, KARAKTERISERT VED at det mellom den nedre ende av hylseforingen (61) og en skulder som er plassert på siden av hylsestempelet (54) som er lengst fra røret, er avgrenset et ringformet kammer (60) med atmosfærisk trykk, og dette kammer letter hurtig bevegelse av stempelet etter tilføring av det aktiverende differansetrykk.

17. Trykkavlastningsapparat ifølge hvilket som helst av kravene 13-16, KARAKTERISERT VED at det drives ved dannelse av et differansetrykk (over endene av stempelet (54)) som tilføres via en hydraulisk væske, og dette hydrauliske væsketrykk er det som er blitt transportert langs kanalen (40) som åpnes av stempelet (39) som aktiverer kuleventilen.

18. Trykkavlastningsapparat ifølge krav 14 eller 15 og i hvilket som helst av kravene 16-17, KARAKTERISERT VED at hylsestempelet (54) etter dets oppadgående bevegelse blir hindret fra å returnere ved påvirkning av en låsekile (62) på hylseforingen (61), og en tilsvarende låseprofil (59) på selve stempelet.