NO303841B1

NO303841B1 - Anordning for frigj°ring av en perforeringskanon

Info

Publication number: NO303841B1
Application number: NO921677A
Authority: NO
Inventors: Kevin R George; Flint R George; Sherman C Minni
Original assignee: Halliburton Co
Priority date: 1991-05-03
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1998-09-07
Also published as: DE69215006D1; AU1598592A; US5156213A; CA2067686A1; EP0517362A3; NO921677D0; NO921677L; US5303772A; AU647709B2; EP0517362A2; DE69215006T2; EP0517362B1; DK0517362T3

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en automatisk frigjørings-og opphengsanordning for en perforeringskanon for å bære perforeringskanonen i en brønnboring og frigjøre kanonen for bevegelse i brønnboringen etter aktivisering av denne, der anordningen omfatter et ringformet hus med en boring gjennom seg.

Tidligere har rørstrengfremførte perforeringssystemer for bruk til komplettering av brønner blitt fremført ned i brønner med en produksjonsrør- eller rørstreng mens strengen holdes 1 stilling i brønnen under perforering av brønnen. Etter perforering av brønnen kan perforeringskanonene eller perforeringsapparatene ha desintegrert eller kan hentes opp, eller kan frigjøres eller slippes fra produksjonsrør- eller rørstrengen ved bruk av forskjellige teknikker. Slike typiske tidligere kjente produksjonsrørledede perforeringsmetoder er beskrevet i US-patentene 2749840, 2873675, 2876843, 2853944,

3032109, 2799224, 2906339, 2981185 3706344 3966236, 4066282, 4557331, 4776393 og 4815540.

I nok en type tidligere produksjonsrørledede perforeringssystemer som benytter en monoborings-kompletteringsstreng i den kompletterte brønn og ikke fører til noen innsnevring av strømningsarealet i kompletteringsstrengen er beskrevet i britisk patent GBA 2.250.043 som er overdratt til søkeren av den foreliggende oppfinnelse.

De tidligere produksjonsrørfremførte perforeringssystemer som benyttes ved komplettering av brønner som frigjør per-foreringspistolene slik at de slippes ned i "rottehullet" i brønnboringen lider av de ulemper at de begrenser strømnings-arealet i produksjonsrørstrengen. Dette krever opphenting av apparatet som i sin tur krever at brønnen må stenges som igjen krever en stor lengde av rottehullet i brønnen. Dette krever potensielt kostbare fiskeoperasjoner for opphenting av deler av de partier av perforeringskanonen fra brønnen og begrensning av lengden av perforeringskanonstrengen som benyttes til komplettering av brønnen.

I US-A 4.776.393, angitt ovenfor, og som representerer teknikkens stand, er det vist en frigjørings- og opphengsanordning for en perforeringskanon for å bære perforeringskanonen i en brønnboring og kunne frigjøre kanonen for bevegelse i brønnboringen etter aktivisering av denne.

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

Fig. 1 viser et snittriss av den foreliggende oppfinnelse i

en brønnboring.

Fig. 2 viser et snittriss av det frigjørbare kanonoppheng

ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 viser et snittriss av en del av det frigjørbare

kanonoppheng ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 4 er et snittriss av en del av det frigjørbare

kanonoppheng ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den foreliggende oppfinnelse vil bedre forstås når tegningene tas med i forbindelse med den detaljerte beskrivelse av opp-f innelsen.

Det vises til fig. 1 hvor et monoborings-kompletteringssystem er vist der brønnen kompletteres ved bruk av et produksjons-rørfremført perforerings-kompletteringssystem som har et frigjørbart kanonoppheng for de produksjonsrørfremførte perforeringskanoner eller perforeringsapparater.

Et brønnforingsrør 10 med et forlengelsesrør 12 er vist i en brønnboring 14. Foringsrøret 10 og forlengelsesrøret 12 blir vanligvis sementert i brønnboringen 14. Installert på den øvre ende av f orlengelsesrøret 12 er en mottager 16 med polert boring. Mottakeren 16 med polert boring kan være av enhver egnet type, slik som solgt av Otis Engineering Corporation, Dallas, Texas. I tillegg kan mottageren med polert boring enten være installert på den øvre enden av forlengelsesrøret 12 eller den nedre ende av foringsrøret 10.

I kontakt med mottagerens 16 polerte boring er en til-knytningstetningenhét 18 med et antall tetninger 20, hvor tilknytningstetning-enheten 18 er forbundet til den nedre enden av produksjonsrørstrengen 22. Tilknytningstetning-enheten 18 kan være av enhver egnet type slik som solgt av Otis Engineering Corporation, Dallas, Texas.

Videre viser fig. 1 en produksjonsrørfremført perforerings-apparatenhet 24 med en sentreringsanordning 26 for å sentrere perforeringsapparat-enheten 24 i forlengelsesrøret 12, et avfyringshode 28 på dette, en på-av dor 30 på den øvre enden av avfyringshodet 28, og et frigjørbart kanon- eller apparatoppheng 32 koplet til dens nedre ende. På-av doren 30 kan være av enhver egnet type som kan sammenføres med en passende på-av sko (ikke vist) festet til enden av enten en borerørs arbeidsstreng (ikke vist) eller produksjonsrørstreng (ikke vist) som benyttes til å kjøre perforeringsapparat-enheten 24 som har det frigjørbare apparatoppheng 32, ned i forlengelsesrøret 12 til ønsket sted. Ved dette tidspunkt installeres perforeringskanon-enheten 24 i forlengelsesrøret 12 og borerørsarbeidsstrengen eller produksjonsrørstrengen frakoples perforeringsapparat-enheten 24 og fjernes fra brønnen.

Avfyringshodet 28 på perforeringsapparat-enheten 24 kan være av enhver egnet type, slik som beskrevet i US-patent nr. 4614156.

Det vises til fig. 2 hvor det frigjørbare apparatoppheng 32 er vist i forlengelsesrøret 12.

Det frigjørbare kanonoppheng 32 omfatter en automatisk apparatfrigjøringsseksjon 34 og bæreseksjon 36. Som vist i fig. 2 har det frigjørbare apparatoppheng 32 bæreseksjonen 36 i sin låste innkjøringsposisjon for innkjøring gjennom forlengelsesrøret 12.

Det vises til fig. 3 hvor den automatiske apparat-frigjør-ingsseksjon 34 er vist. Den automatiske apparat-frigjørings-seksjon 34 omfatter en dorenhet 40, husenhet 42 og bærerenhet 44 for den eksplosive ladning.

Dorenheten 40 omfatter den øvre dor 46 og ladningsbaererdoren 48. Den øvre dor 46 omfatter et langstrakt ringformet sylindrisk element som har på sin utside en første sylindrisk flate 52, en andre sylindrisk flate 54 og en tredje sylindrisk flate 56 og har på sin innside en første boring 58, en første gjenget boring 60, en andre boring 62, en konisk avkortet boring 64, en tredje boring 66, en andre gjenget boring 68 og en fjerde boring 70. Ladningsbaererdoren 48 omfatter et langstrakt ringformet sylindrisk element som har på sin utside en gjenget flate 72 som er i gjengeinngrep med den andre gjengede boring 68 i den øvre dor 46, en første sylindrisk flate 74 som i sin tur har et antall ringformede fordypninger eller spor 76 som har ringformede elastomere tetningsinnretninger 78 som tettende kontakter den fjerde boring 70 i den øvre dor 46, en ringformet fordypning 80 i denne, en tredje sylindrisk flate 84 og som har på sin innside en første boring 86, en blindboring 88 og gjenget fordypning 90 på sin ende. Ladningsbaererdoren 48 innbefatter videre en gjenget åpning 92 som i sin tur har en settskrue 94 og avstandshylse 96, som befinner seg på den første sylindriske flate 74 av doren 48 og som i sin tur har et antall åpninger 98 i seg.

Ledningsbærerdoren 48 er gjengeforbundet i sin nedre ende til den øvre enden av bærerdoren 200.

Husenheten 42 omfatter et øvre hus 102 og et nedre hus 104. Det øvre hus 102 omfatter et langstrakt ringformet sylindrisk element som på sin utside har en konisk avkortet flate 106 og en sylindrisk flate 108 som på sin innside har en første boring 110 som i sin tur har en ringformet fordypning 112 som innehar ringformede elastomere tetningsinnretninger 114 som i sin tur er i glidende, tettende kontakt med en tredje sylindrisk flate 56 i den øvre dor 46, den andre boring 116 og den gjengede boring 118.

Det vises til fig. 3 og 4, hvor det nedre hus 104 omfatter et langstrakt ringformet sylindrisk element som har på sin utside en første sylindrisk overflate 120 som i sin tur har en ringformet fordypning 22 som innehar en ringfomet elastomer tetningsinnretning 124 som i sin tur glidende kontakter et parti av den andre boring 116 i det øvre hus 102, den første gjengede flate 126 som er i gjengeinngrep med den gjengede boring 118 i det øvre hus 102, den andre sylindriske flate 128 og den andre gjengede flate 130 og som har på sin innside en første boring 132, en konisk avkortet flate 134, en andre boring 136, en tredje boring 138 som i sin tur har en ringformet fordypning 140 som innehar en ringformet elastomer tetningsinnretning 142 og en fjerde boring 144.

Det vises igjen til fig. 3 hvor bærerenheten 44 for den eksplosive ladning omfatter en startladningsholder 150, ladningsbærer 152, detoneringslunte 154 med tennladning 156 på sin ene ende og endetetning 158 på sin annen ende, og et antall rettede sprengladninger 160.

Startladningsholderen 150 som er holdt i den andre boring 62 i den øvre dor 46 omfatter et ringformet sylindrisk element som har en sylindrisk utvendig overflate 162 med ringformede knaster 164, og en boring 166 gjennom denne gjennom hvilken detoneringslunten 154 forløper. Ladningsbæreren 152 som holdes i den første boring 86 av ladningsbaererdoren 48 omfatter et langstrakt ringformet sylindrisk element med en sylindrisk utvendig overflate 168 som i sin tur har et fluidavlastningsbord 170 og som har på sin innside en gjenget boring 172 og gjenget plugg 174 i denne med i sin tur en boring 176 for å motta detoneringslunten 154 gjennom denne, en boring 178 gjennom hvilken detoneringslunten 154 forløper og et antall åpninger 180 hvor de rettede sprengladninger 160 er opptatt. Ladningsbæreren 152 holdes i ladningsbaererdoren 48 med settskruen 94 som kontakter den utvendige overflate 168 av bæreren 152.

Når sammensatt, er det ringformede hulrom 182 mellom dorenheten 40 og husenheten 42 fylt med egnet olje, slik som silikonolje, for å oppvise vesentlig bevegelse av det frigjørbare apparatoppheng inntil aktivisert.

Det vises til fig. 4, hvor en baereseksjon 36 er vist. Bæreseksjonen 36 omfatter bæredoren 200, kilen 202 og J-spalten og holdekileenheten 204.

Bæredoren 200 innbefatter en øvre bæredor 206 og kiledor 208. Den øvre bæredor 206 omfatter et langstrakt sylindrisk element med en øvre gjenget ende 210 (se fig. 3) som gjengemessig gjør inngrep med den gjengede fordypning 90 i ladningsbærerdoren 48, det sylindriske tetningsparti 212 som glidende og tettende kontakter de ringformede elastomere tetningsinnretninger 142 i det nedre hus 104 for å avtette den nedre ende av et rinformet oljefyllt hulrom 102, et ringformet holdekileanlegg 214 og en nedre gjenget ende 216. Kiledoren 208 omfatter et langstrakt ringformet sylindrisk element som har på sin utside en sylindrisk flate 218, J-spaltknast 220, en konisk avkortet ringformet kile 222, og gjenget nedre overflate 224 og som har på sin innside en gjenget boring 226 som foretar gjengeinngrep med den nedre gjengede ende 216 av den øvre bæredor 206 og boring 228. Kilen 202 omfatter et ringformet sylindrisk element som har på sin utside en første sylindrisk overflate 230, en første konisk avkortet ringformet flate 232, en andre sylindrisk flate 234, og en andre konisk avkortet ringformet kileflate 236 og som har på sin innside en gjenget boring 240 som gjengemessig griper den andre gjengede flate 130 av det nedre hus 104 og boring 242 gjennom hvilken en del av den øvre bæredor 206 forløper. J-spalt og holdekileenheten 204 omfatter et kileholder-hus 250 som i sin tur har et antall utkragede glidekiler 252 føyelig montert på denne ved hjelp av fjærer 254 som også presser glidekilene 252 mot for-lengelsesrøret 12 og en konvensjonell J-spalt 256 hvori J-spaltknasten 220 på glidekiledoren 208 beveger seg for å kunne innsette frigjøringsapparatopphenget 32 i forleng-elsesrøret 12. J-spalten og kilehuset 250 innbefatter en sentral boring 260 og en konisk avkortet ringformet anleggs-flate 262.

J-spalten og holdekileenheten 204 og kiledoren 208 kan være av enhver konvensjonell kommersiell tilgjengelig type, slik som solgt av Baker Hughes, Inc., Houston, Texas.

Det vises til fig. 1 hvor perforeringssystemet og fremgangs-måten for brønnkomplettering vil bli beskrevet under henvisning til denne.

Brønnboringen er boret og har et foringsrør 10 og et forlengelsesrør 12 som vanligvis sementeres i denne hvor enten forlengelsesrøret 12 eller foringsrøret 10 i sin tur har en mottaker 16 med polert boring installert på dette. En produksjonsrørstreng 22 som har en tetningsenhet 18 på sin ende kjøres inn i foringsrøret 10 med tetningsenheten 18 installert i mottageren 16 med den polerte boring som derved preparerer brønnen som skal kompletteres ved perforering og som umiddelbart skal settes i produksjon.

Etter at produksjonsrørstrengen 22 er kjørt inn i brønnen, kjøres perforeringskanonen 24 som har et frigjørbart perforeringskanonoppheng 32 koplet til seg inn i for-lengelsesrøret 12 med bæreseksjonen 36 aktivisert for å bære perforeringskanonen 24 i forlengelsesrøret 12. Ved dette tidspunkt er fremføringsrørstrengen koplet fra perforeringsapparatet 24 ved på-av koplingen 30 og trukket fra brønnen.

Ved dette punkt, har brønnen produksjonsrørstrengen 22 installert i seg, klar for produksjon og perforeringsapparatet 24 båret i forlengelsesrøret 12 ved ønsket sted slik at perforeringsapparatet 24 kan aktiviseres til å perforere forlengelsesrøret 12, sementhylsen rundt forlengelsesrøret 12 og den omgivende formasjon som skal produsere gjennom forlengelsesrøret 12 og produksjonsrørstrengen 22.

Det skal forstås at om ønsket kan perforeringsapparatet 24 og det frigjørbare apparatoppheng 32 installeres i forleng-elsesrøret 12 før produksjonsrørstrengen 22 som har tetningsenheten 18 på sin ene ende er installert i mottagerens 16 polerte boring.

Perforeringsapparatet 24 kan også enten være plassert ved enhver egnet metode i forlengelsesrøret 12 eller kan omfatte ethvert antall perforeringsapparater fra en til åtti (80) eller mer.

Det vises til fig. 1 og 2, hvor betjeningen av det frigjør-bare apparatoppheng 32 vil bli forklart. Det frigjørbare apparatoppheng 32 er koplet til perforeringsapparatets nedre ende sammen med den gjengede øvre dor 46. På denne måten vil startladningen 156 forbundet til enden av detoneringslunten 154 være nær inntil tennladningen sammen med den nedre del av perforeringsapparatet som derved aktiviseres.

For å innsette det frigjørbare perforeringsoppheng 32, er det nødvendig å låse opp J-knasten 220 på kiledoren 208 fra det korte ben av J-spalten 256 i J-spalten og holdekileenheten 204. For å låse opp J-spalten 220 hentes vekt opp fra rørstrengen, perforeringsapparatet 24 og frigjører og bærer 36, mens et høyrehånds moment påsettes strengen. Dette bevirker relativ bevegelse mellom J-spalten og holdekileenheten 204 og kiledoren 208 når kilene 252 forblir spent mot inngrep med forlengelsesrøret 12. Etter at vekt er hentet opp fra rørstrengen, perforeringsapparatet 24 og frigjører og bærer 36, påføres fortsatt høyrehåndsmoment til rørstrengen, perforeringsapparatet 24 og frigjører og bærer 36 for å bevirke at J-spalten 220 beveger seg inn i det lange ben av J-spalten 256 i J-spalten og holdekileenheten 204 med vekten da satt ned for å bevirke J-knasten 220 til å bevege seg gjennom det lange ben av J-spalten 256. Når dette skjer, ettersom frigjøringspartiet 34 er hydraulisk låst fordi det ringformede kammer 182 er oljefylt, skyves kilen 202 nedad til inngrep med holdekilene 252 for å kilebevege holdekilene 252 inn i forlengelsesrøret 12 som dermed tillater at vekten av rørstrengen, perforeringsapparatet 24 og det frigjørbare apparatoppheng 32 blir båret av holdekilene 252 og kilen 202. Når vekten av perf oreringsapparatet 24 er båret av det frigjørbare apparatoppheng 32, løsgjøres rørstrengen fra på-avkoplingen 30 og fjernes fra brønnen. Ved dette tidspunkt er perforeringsapparatet 24 klar til å bli aktivisert.

Dersom et avfyringshode 28 er av en type med trykkaktivisert tidsforsinkelse, slik som beskrevet i US-patent 4614156, økes fluidtrykket i foringsrøret 10 og forlengelsesrøret 12 til å aktivisere avfyringshodet 28, deretter ventilere bort til enten et trykknivå likt med det hydrostatiske fluidtrykk i formasjonen som skal perforeres, eller et trykknivå større enn det hydrostatiske fluidtrykk i formasjonen som skal perforeres.

Etter aktivisering vil avfyringshodet 28 bevirke detonering av perforeringsladningene i perforeringskanonen 24 og aktivisere det frigjørbare apparatoppheng 32 til å frigjøre perforeringsapparatet 24 til å falle til bunnen av for-lengelsesrøret 12, rottehullet i brønnen.

Ettersom det frigjørbare apparatoppheng 32 er festet til den nedre del av perf oreringsapparatet 24, etter at den siste perforeringsladning i apparatet 24 er avfyrt og detoneringslunten har aktivisert tennladningen i den nedre del av apparatet 24, aktiviseres tennladningen 156 og detoneringslunten 154 som dermed bevirker at de rettede ladninger 160 detonerer som bryter ladningsbærerdoren 48 på et antall steder. Når ladningsbærerdoren 48 er blitt perforert, kan olje fra det ringformede kammer 182 strømme inn i den øvre dor 46 og ladningsbærerdoren 48. Vekten av perforeringsapparatet 24 som hviler ned på den øvre dor 46 som nå er fri til å bevege seg bevirker at bærerdoren 200 beveger seg nedad som i sin tur bevirker at holdekileanlegget 214 kontakter flaten 262 på kileholderhuset 250 for å skyve holdekilene 252 nedad med kilen 202 som dermed frigjør holdekilene 252 fra forleng-elsesrøret 12 som gjør at perforeringsapparatet kan frigjøres og bevege seg nedad gjennom forlengelsesrøret 12 til dets bunn automatisk.

Ettersom avfyringshodet 28 i perforeringsapparatet 24 inneholder på-av koplingen 30 festet til dette, om ønsket, kan rør som har en sammenpassende på-av verktøysko kjøres ned i brønnen for å hente opp perforeringsapparatet 24 og det frigjørbare apparatoppheng 32 fra brønnen.

Skjønt det er foretrukket at det frigjørbare apparatoppheng 32 installeres på den nedre del av perforeringsapparatet 24, kan det installeres på dets topp med enkel modifikasjon.

Det vil forstås at den foreliggende oppfinnelse gir forbedret kompletteringsteknikk og apparatur for brønner. Det skal videre forstås at den foreliggende oppfinnelse gir mulighet for endringer, slik som å anbringe det frigjørbare pistoloppheng på toppen av perforeringskanonen, anbringe mottageren med polert boring på enten toppen av for-lengelsesrøret eller bunnen av foringsrøret, ved bruk av andre typer avfyringshoder på perforeringsapparatet, bruk av vaierlednlng for å kjøre perforerIngsapparatet og det frigjørbare apparatoppheng ned i brønnen, bruk av spreng-plater istedenfor eksplosive ladninger for å frigjøre oljen fra kammeret for å aktivisere det frigjørbare apparatoppheng, etc.

Claims

1. Automatisk frigjørings- og opphengsanordning (32) for en perforeringskanon (24) for å bære perforeringskanonen (24) i en brønnboring (14) og frigjøre kanonen (24) for bevegelse i brønnboringen (14) etter aktivisering av denne, hvilken anordning omfatter et ringformet hus (42) med en boring gjennom seg;karakterisert veden dor innretning (40) glidbart opptatt i en del av det ringformede hus (42); holdekile-bæreseksjon (252) for inngrep med et parti av brønnboringen (14) etter aktivisering av denne; eksplosive ladninger (44) for å perforere dorinnretningen (40) etter aktivisering av denne for å kunne foreta relativ bevegelse mellom huset (42) og dorinnretningen (40) for å bevirke at holdekileinnretningene løsgjør seg fra brønn-boringen (14); og væske som fyller en del av det ringformede hulrom (182) dannet mellom det ringformede hus (42) og dorinnretningen (40) glidbart opptatt inne i en del av det ringformede hus (42), væsken forhindrer enhver vesentlig bevegelse av dorinnretningen (40) i forhold til det ringformede hus (42) inntil de eksplosive ladninger (44) perforerer dorinnretningen (40).

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den innbefatter kileinnretninger (202) forbundet til det ringformede hus (42) for å kilebevege holdekileinnretningene (252) til inngrep med brønnboringen.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den eksplosive ladning omfatter en eksplosiv startladning (156); detoneringslunte (154) aktivisert av den eksplosive startladning (156), og rettede sprengladninger (160) aktivisert av detoneringslunten (154) for å perforere dorinnretningen (40).

4 . Anordning ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat doren (40) omfatter en øvre dor (46) med en ende festet til perf oreringskanonen (24) og et hulrom tildannet i denne; og en ladningsbærerdor (48) med en ende festet til den annen ende av den øvre dor (46) og et hulrom tildannet i denne.

5 . Anordning ifølge krav 4,karakterisertved at den innbefatter en ladningsbærer (152) holdt i hulrommet av ladningsbærerdoren (48), og en startladningsholder (150) holdt i hulrommet i den øvre dor (46).

6. Anordning ifølge ett av kravene 1-5,karakterisert vedat det ringformede hus (42) omfatter et ringformet øvre hus (102) med et parti av dens øvre ende glidende og tettende i inngrep med et parti av dorinnretningen (40); og et nedre ringformet hus (104) med sin øvre ende festet til den nedre ende av det ringformede øvre hus (102).

7. Anordning ifølge ett av kravene 1-6,karakterisert vedat holdekilebærerseksjonen (252) omfatter en ringformet J-spalt og holdekileenhet (204); en ringformet kile (202); og en bæredor (200) som forløper gjennom den ringformede kile (202) og den ringformede J-spalt og holdekileenheten (204).

8. Anordning ifølge krav 7,karakterisertved at den ringformede J-spalt og holdekileenhet (204) omfatter et ringformet kileholderhus (250) med en boring gjennom seg som i sin tur har en J-spalt (256) inn i det ringformede kileholderhus (250); et antall utkragede holdekiler (252) holdt i det ringformede kileholderhus (250); og fjærer (254) som fjærende presser de utkragede holdekiler (252) med hensyn til det ringformede kileholderhus (250).

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat bæredoren (200) omfatter en øvre bæredor (206) med et ringformet kileanlegg (214) for anlegg mot et parti av den ringformede kile (202) og med et parti som forløper gjennom den ringformede kile og et parti av den ringformede J-spalt og holdekileenhet (204); og en holdekile-dor (208) med sin øvre ende festet til den nedre ende av den øvre bæredor (206), som har minst en J-spaltknast (202) på denne for inngrep med et parti av J-spalten og holdekileenheten (204) og med en ringformet kile (222) på et parti av denne.