NO304120B1 - FremgangsmÕte for boring av en undervanns br°nn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt boreutstyr for bruk til havs, og spesielt en framgangsmåte for boring av en undervanns brønn, i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1.

I en teknikk for havbunnsboring, vil en boremal lokaliseres på havbunnen. Boremalen vil ha et antall mottak, gjennom hvilke et borehull vil bores. Ved bruk av et flytende borefartøy, kan operatøren bore hvert hull, tette det, deretter flytte seg til et annet. På et senere tidspunkt vil en plattform installeres over boremalen. Operatøren vil så tilknytte borehullene til plattforma, kjøre produksjonsrøret, og installere et overflatetre på plattforma.

Ved denne teknikken blir en slingrebøyle montert til et lederør eller lederørhus, som så senkes på mottaket til boremalen. Slingrebøylen lander på en kon som vender oppover fra forankringsrarnmas boremal. Slingrebøylen tillater vertikal tilpasning av borehodehuset og lederøret dersom forankringsramma er orientert på en annen måte enn helt horisontalt, såvel som en temporær støtte for lederøret mens sementen setter seg.

Normalt blir slingrebøylen montert til bunnen av en føringsbase. Operatøren senker lederør av stor diameter i sjøen, mens et ytre eller lavtrykks brønnhodehus lokalisert ved øvre ende og med føringsbasisen festet rundt den ytre brønnhodehuset. Slingrebøylen lander på konen på boremalen. Ytre brønnhodehus eller lederør koples til boremalen. Når lederøret er på plass, blir brønnen boret til en større dybde med en borekrone av mindre diameter.

Deretter vil operatøren senke den første foringsrørstrengen gjennom lederøret, der strengen har et indre eller høytrykks brønnhodehus lokalisert ved øvre ende. Det indre brønnhodehuset lander i lederørhuset eller ytre brønnhodehus. Operatøren vil så sementere denne strengen av foringsrør på plass.

Operatøren kan senke en utblåsningssikring på indre brønnhodehus. Føringsbasen virker for å orientere utblåsningssikringen. Operatøren vil så bore borehullet til total dybde og installere en andre foringsrørstreng. Operatøren kan deretter trekke tilbake føringsbasen og installere ei korrosjonshette for å dekke og beskytte brønnen. Etterpå vil operatøren fjerne hetta med en gang plattformen er på plass for tilkopling og komplettering av brønnen for produksjon. Operatøren anvender føringslinjer som strekker seg fra boremalen og føringsbasen til borefartøyet for forskjellige operasjoner.

I noen tilfeller er det viktig at ingen vesentlig vekt overføres til boremalen. Boremalen

kan strukturmessig være sterk nok for å støtte alle foringsrøret fra alle borehullene, eller den kan være lokalisert på en myk havbunn og kan helle eller beveges under vekten. Landing av utblåsningssikringen og andre foringsrørstreng i indre brønnhodehus kan overføre vesentlig

vekt til boremalen gjennom slingrebøylen. Operatøren kan eliminere slingrebøylen i et slikt tilfelle, enten fra begynnelsen eller etter at første foringsrørstreng har blitt installert. Imidlertid krever dette at operatøren trekker tilbake føringsbasen og slingrebøylen i et separat trinn etter installasjon av første foringsrørstreng. Han må dermed fjerne slingrebøylen fra føringsbasen og senke føringsbasen tilbake på plass. Dette er tidkrevende på dypt vann. Alternativt kan operatøren anvende en større boremal, med dette er kostbart.

Selv om det er gjennomførbart, er bruken av en førings-base for installasjon av indre og ytre brønnhodehus tungvint pga. størrelsen på føringsbasen. Det krever fjerning av slingrebøylen et ytterligere trinn. Bruk av føringslinjer vil til tider gi problemer. Systemer har blitt utviklet som bruker oppover vendte trakter som er montert permanent til ytre brønnhodehus, heller enn bruk av føringslinjer. Disse traktene er store og kostbare. De kan også virke forstyrrende på spesielle operasjoner.

Ved foreliggende oppfinnelse blir slingrebøylen sikret til en låsemekanisme som låser ytre eller ledebrønnhodehuset. Ei trakt sikrer øvre ende av låsemekanismen. En føringsbase er ikke brukt for å sette indre og ytre brønnhodehus.

Trakføring av borekrona såvel som første foringsrørstreng og indre brønnhodehus inn i ytre brønnhodehus. Når indre brønnhodehus har blitt kjørt, blir låset frigjort med et trekkeverktøy montert til setteverktøyet for brønnhodehuset. Når låsen åpnes, vil trekkeverktøyet også hente trakta og slingrebøylen.

Borehullet kan tettes ved dette punktet. Deretter, når alle brønnene innenfor en gruppe har blitt installert med en første foringsrørstreng, kan operatøren gå inn i hvert borehull med en utblåsningssikring for komplettering av bore-hullet til total dybde. Ved dette punktet kan operatøren bruke en trakt ned et gjeninnsettingssystem uten føringslinjer for å kople på utblåsingssikringen.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere ved hjelp av eksempel på utførelse og med referanse til vedlagte tegninger, der

fig. 1 er en delvis gjennomskåret riss som viser en havbunn brønnhodeoperasjon i samsvar med foreliggende oppfinnelse, der det er illustrert installasjon av ytre brønnhodehus, og

fig. 2 er et delvis gjennomskåret riss av havbunnsbrønnhodet fra fig. 1, som viser installasjon av indre brønnhodehus.

Ved først å referere til fig. 1 er vist ei forarikirngsramme 11 som danner en basestruktur lokalisert på havbunnen for en gruppe av borehull. Forankringsramma 11 har et flertall av mottak 13, (bare ett er vist). Hver boremal 13 har sin øvre ende en konisk oppadrettet flens 14.

Et ytre eller lavtrykks borehodehus 15 er vist i fig. 1 lokalisert på plass. Nedre ende av ytre brønnhodehus 15 er sikret til lederør av stor diameter (ikke vist), normalt 30 tommer i diameter. Det kan være 500 til 1000 fot lederør. Typisk blir ett hull boret og lederøret kjørt i, satt og sementert på plass. En avlåsing 16 på det utsida av ytre brønnhodehus 15 låser ytre brønnhodehus 15 til boremalen 13.

Ytre brønnhodehus 15 har en aksialt gjennomgående passasje 17. Et par av ytre omkrets-spor 19 er lokalisert på utsida av ytre brønnhodehus 15 over den koniske flensen 14. Brønnhodehuset 15 har et par indre spor 21 innenfor passasjen 17.

En slingrebøyle 23 lander på toppen av konisk flens 14. Slingrebøylen 23 har typisk et flertall av vertikale avstivninger 24 som strekker seg nedover. Avstivningene 24 er anbrakt med mellomrom om omkretsen rundt slingrebøylen 23. Hver avstivning 24 har en hellende nedre overflate 25 som passer med den koniske flensen 14. Den nedre flata 25 har en konisk kontur. Bevegelse av slingrebøylen 23 i forhold til konen 14 tillater noe skråbevegelse i forhold til aksen for boremalen 13 for å sikre ytre brønnhodehus 15 virkelig er vertikal. Slingrebøylen 23 holder også lederøret tilbake på mottakskonen 25.

Slingrebøylen 23 er sikret til et rørformet element 27 med et flertall av bolter 29. Rør-formet element 27 strekker seg oppover til et punkt over ytre spor 19 av ytre brønnhodehus 15. Ei muffe 33 glir aksialt innenfor indre diameter av rørelementet 27. Muffa 33 strekker seg oppover over rørelementet 27. En stopper (ikke vist) tillater muffa 33 å beveges mellom øvre og nedre posisjon i forhold til rørformet element 27, men holder muffa 33 med det rørformede elementet 27. Stopperen kan omfatte bolter sikret til rørformet element 27 og strekkende radialt gjennom vertikale spor formet i muffa 33.

Muffa 33 vil i nedre posisjon vist i figurene 1 og 2 tvinge flertallet av låseelementer 35 innover til inngrep med ytre spor 19 av ytre brønnhodehus 15. Låseelementene 35 bæres hver innenfor et vindu av ei muffe 36 og virker som låseelementer. Støtteelementer 31 strekker seg vertikalt gjennom deler av det rørformet elementet 27 og støtter nedre ende av festeelementene 35 for å posisjonere låseeelementene 35 for inngrep med sporene 19. Det rørformede elementet 27, muffene 33, 36 og festeelementene 35 utgjør et låseelement for å låse slingrebøylen 23 til ytre brønnhodehus 15.

Ei trakt 37 er boltet eller på annen måte sikret til øvre ende av muffa 33. Trakta 37 er et konisk element som vender oppover. Et ringformet spor eller fordypning 39 lokaliserer nedre flate av trakta 37. Trakta 37 beveges sammen med muffa 33.

Et setteverktøy 41 er vist ved installasjon av ytre brønnhodehus 15.1 denne utførelsen er setteverktøyet 41 konvensjonelt. Setteverktøyet 41 er fortrinnsvis et verktøy av bore-forut type. Dvs. det anvendes ikke bare for å sette ytre brønnhodehus 15, men er også brukt for å bore brønnen til en større dybde etter at lederøret er installert. Et bore-forut verktøy er vist i US-patentskrift 4.813.496. Setteverktøyet 41 har en spindel 43. Spindelen 43 er aksial, rørformet, og sikres til et legeme 45 ved hjelp av gjenger 47. Borerøret sikres til øvre og nedre ender av spindelen 43.

Et flertall av låseelmenter 49 kopler setteverktøyet 41 til indre spor 21 i ytre brønnhode-hus 15. Festeelementene 49 skyves radialt utover ved hjelp av en kam 51 formet på spindelen 43. Etterfølgende rotasjon og oppadrettet bevegelse av spindelen 43 tillater festeelementene 49 å trekkes tilbake for å frigjøre setteverktøyet 41 fra ytre brønnhodehus 15. Ei plate 53 montert til spindelen 43 for kontakt med det indre av trakta 37 for positiv nedholding av trakt og muffe 37 og 33 ved setting av lederøret.

Ved nå å referere til fig. 2, har setteverktøyet 41 blitt frigjort og et indre brønnhodehus 55 senket på plass. Indre brønnhodehus 55 sikres til foringsrøret (ikke vist), typisk 22 tommer i diameter, som strekker seg inn i borehullet som tidligere er boret med bore-forut delene av setteverktøyet 41 (fig. 1), eller med en konvensjonell boreteknikk dersom et konvensjonelt setteverktøy 41 er brukt som i denne utførelsen. Trakta 37 leder et konvensjonelt borehode for å bore hullet og nedre ende av foringsrøret inn i ytre brønnhodehus 15.

Indre brønnhodehus 55 lander i ytre brønnhodehus 15. Indre brønnhodehus 55 har et flertall av indre kjørespor på en profil 57 i nærheten av sin øvre ende. Et setteverktøy 59 sikres til profilen 57 for å senke indre brønnhodehus 55 på plass. Setteverktøyet 59 er brukt for senking av indre brønnhodehus 55 på plass såvel som sementering.

Setteverktøy 59 har en trakthenter 61 montert til seg. Trakthenteren 61 er et nedadrettet kopp formet element. Den har en avhengig sylindrisk sidevegg 63. Et flertall av låseelementer 65 er anordnet på indre diameter av sideveggen 63 nær nedre ende. Låseelementene 65 vil skralle forbi ytre kant av trakta 37 når trakthenteren 61 beveges nedover. Når trakthenteren 61 plukkes opp, vil låseelementet 65 gå i inngrep med fordypning 39 av trakta 37.

I drift vil forankringsramma 11 lokaliseres på havbunnen. Lederøret vil senkes gjennom boremalen 13. Brønnen vil så bores for mottak av lederøret. Ytre brønnhodehus 15, som er sikret til øvre ende av lederøret, vil lande i mottaket 13. Trakta 37 og slingrebøylen 23 vil monteres til ytre brønnhodehus 15 ved overflata og senkes med ytre brønnhodehus 15. Slingrebøylen 23 vil lande på konisk flens 14.

Når lederøret er på plass og sementert vil setteverktøyet 41 manipuleres og senkes ned for å bore ytterligere og frigjøres til å tillate passasje av et konvensjonelt brønnhode for å bore et hull for 22 tommers foringsrør. Festeelementene 49 vil løse setteverktøyet 41 fra ytre brønnhodehus 15. Trakta 37 og slingrebøylen 23 vil holdes på plass sikret til ytre brønnhodehus 15 ved hjelp av festeelementene 35 som støtter vekten av lederøret på forankringsrammas boremal 13.

Deretter vil 20 tommers foringsrør og indre brønnhodehus 55 senkes inn i brønnen. Trakta 37 leder borehodet og nedre ende av foringsrøret gjennom ytre brønnhodehus 15. Indre brønnhodehus 55 vil lande i ytre brønnhodehus 15. Når det lander vil låseelementet 65 av trakthenter 61 sneppes forbi ytre kant av trakta 37. Når det er på plass, som vist i fig. 2, vil sement pumpes ned setteverktøyet 59. Et stigerør (ikke vist) vil rette sementen inn i ringrommet som omgir det 20 tommers diameter foringsrøret.

Når sementen har satt seg, vil operatøren løsgjøre setteverktøyet 59 fra indre brønnhode-hus 55 ved rotasjon av borestrengen. Når det er fritt vil operatøren plukke opp borerøret og sammen med det setteverktøyet 59. Låseelementene 65 vil gå i inngrep med fordypningen 39 for å starte trekking av trakta 37 oppover. Oppadrettet bevegelse av trakta 37 medfører at muffa 33 beveges oppover. Dette frigjør festeelementene 35 til å trekkes utover. Dette frigjør det rørformede elementet 27 fra ytre brønnhodehus 15. Fortsatt oppadrettet bevegelse vil bringe dette utstyret til overflata, og bringe sammen med seg slingrebøylen 23.

Deretter kan operatøren installere en korrosjonshette (ikke vist) ved anvendelse av ei line. Operatøren kan starte flere brønner i en gruppe på denne måten. Når flere har blitt boret på denne måten, vil operatøren senke en utblåsningssikring (ikke vist) og kople den til indre brønnhodehus 55. Fortrinnsvis vil en nedad rettet trakt (ikke vist) håndteres til utblåsningssikringen for å føre sikringen inn i indre brønnhodehus 55. Operatøren vil så bore hver av borehullene til endelig dybde, og installere den endelige foringsrørstrengen. Utblåsningssikringen kan kortes fra brønn til brønn ført ved føringslinjeløs trakt på sikringen uten opphenting til overflata for å reetablere føringslinjer. Senere når en plattform har blitt posisjonert, vil operatøren gå inn i hver enkelt, åpne og komplettere brønnene med et overflatemontert tre.

Oppfinnelsen har betydelige fordeler. Den gjenhentbare trakta tillater installasjon av første streng av foringsrør uten bruk av føringsbase og foreløpig støtte av lederørene. Trakta eliminerer behovet for føringslinjer for sentrering av borehodet for første foringsrørstreng så vel som første foringsrørstreng. Montering av slingrebøylen til et låseelement tillater slingrebøylen å fjernes før boring av total dybde, uten å gjøre spesielt trinn. Slingrebøylen fjernes sammen med trakta ved bruk av setteverktøyet for første foringsrørstreng. Vekta av første foringsrørstreng vil bare belastes brønnhodehuset, ikke forankringsramma. Dette tillater bruk av ei lettere forankringsramme.

Hvis oppfinnelsen her har blitt vist bare i en av sine former, vil det være åpenbart fo fagfolk på området at den ikke er begrenset, men kan endres uten å skille seg fra oppfinnelsens rekkevidde.

Claims (7)

1. Framgangsmåte for boring av en undervanns brønn,karakterisert vedat den omfatter: posisjonere en boremal (13) på havbunnen, montere en slingrebøyle (23) til en låsemekanisme (27, 33, 35, 36), montere en oppover rettet trakt (37) til låsemekanismen, låse låsemekanismen, trakta og slingrebøylen til et ytre brønnhodehus (15), deretter senke det ytre brønnhodehuset og en streng av lederør inn i boremalen, slik at slingrebøylen lander på boremalen og støtte midlertidig vekta av lederøret med slingringsbøylen, bore gjennom lederøret til en valgt dybde, senke et indre brønnhodehus (55) og en streng av boringsrør gjennom trakta og lande indre brønnhodehus i ytre brønnhodehus, sementere foringsrørstrengen på plass, og løse låsemekanismen og hente trakta, låsemekanismen og slingrebøylen til overflata for å hindre at vekten av lederøret og foringsrøret overføres til boremalen.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert vedat ytre brønnhodehus (15), låsemekanisme (27, 33, 35, 36), og trakt (37) senkes samtidig på boremalen (13) med et ytre brønnhodehus setteverktøy (41).

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert vedat ytre brønnhodehus setteverktøy (41) løsbart låses til en utboring (17) anordnet i ytre brønnhodehus (15).

4. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert vedat indre brønnhodehus (55) senkes inn i ytre brønnhodehus (15) ved et indre brønnhodehus setteverktøy (59).

5. Framgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert vedat en hentemekanisme (61) monteres til indre brønnhodehus setteverktøy (59) og samtidig henter trakta (37), låsemekanismen (27, 33, 35, 36) og slingrebøylen (23).

6. Framgangsmåte i samsvar med krav 5,karakterisert vedat hentemekanismen (61) glir over utsida av trakta (37) når indre brønnhodehus setteverktøy (59) senker indre brønnhodehus (55) inn i ytre brønnhodehus (15).

7. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert vedå omfatte: utstyre et indre brønnhodehus setteverktøy (59) med en trakt hentemekanisme (61) og sikre indre brønnhodehus setteverktøy til indre brønnhodehus (55), som i sin tur er sikret til en foringsrørstreng, inngripe trakta (37) med trakthentemismen, og løse låsemekanismen og hente trakta, låsemekanismen (27, 22,25, 36) og slingrebøylen (23) samtidig til overflata under opphenting av indre brønnhodehus setteverktøy, idet opphentingen av slingrebøylen hindrer at noe vekt av lederøret og foringsrøret overføres til boremalen.