NO309161B1 - Utvidbar brönnforankring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en brønnforankring med utvidbar glidekile for forankring i en brønn og har første og andre glidekileinnretninger som forkiles mot hverandre i en vinkel i forhold til hoveddelens lengdeakse. Fortrinnsvis forløper den sammensatte lengde av klleflatene over hele tverrsnittet av forankringen for maksimal utvidelse av kileinnretningen.

Det er godt kjent å benytte kileinnretninger i en brønnfor-ankring som blir kileført utad mot konuser for forankring i brønner slik som produksjonsrør og foringsrør. Slike arrangementer med konus og kileutvidelse gir imidlertid kun begrenset utvidelse.

Fra f.eks. US-patent nr. 2382455 er det kjent broplugger som senkes ned i et brønnforingsrør for å plugge eller lukke foringsrøret. Bropluggen omfatter en rørformet dor og et hodeelement og forankringen i foringsrøret skjer ved hjelp av kileutvidere med inngripende aksialt rettede tunger. Overflatene til disse tungene strekker seg imidlertid ikke på tvers av den langsgående aksen til legemet og det oppnås kun en begrenset kileutvidelse. Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe en kileutvidelse som er større enn hva som er kjent fra andre løsninger på det samme problemet og derved avhjelpe manglene ved disse løsningene.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot å tilveiebringe en brønnforankring som kan utvides fra en minimums utvendig diameter og utad til en maksimal diameter. Mens en slik brønnforankring kan ha forskjellige andre applikasjoner, vil den som et eksempel være spesielt anvendelig ved nedkjøring gjennom et produksjonsrør i en olje og/eller gassbrønn i en tilbaketrukket stilling, ut av produksjonsrørets ende og utvides til å kontakte og forankre mot innsiden av brønnfor-ingsrøret. I en slik anvendelse ville forankringen være spesielt nyttig for å bære verktøy slik som en ledekile plassert ovenfor for retningsboring gjennom foringsrøret. Oppfinnelsen er således rettet mot en utvidbar brønnforank-ring med glidekiler for forankring i en brønn og innbefatter en hoveddel, og en dor som forløper gjennom hoveddelen og er lengdeveis bevegelig i forhold til hoveddelen, og er kjennetegnet ved at første og andre glidekileinnretninger er forbundet til doren og hver kileinnretning innbefatter en kileflate, der kileflåtene kontakter hverandre hvorved bevegelse av den første og andre glidekileinnretning mot hverandre vil utvide den første og andre glidekileinnretning, og kileflatene står i en vinkel på og forløper på tvers av hoveddelens lengdeakse.

Fortrinnsvis forløper hver av kileflatene på tvers av en side av husets lengdeakse til utsiden av respektive glidekileinnretning. For videre å gjøre utvidelsesevnen størst mulig, er det foretrukket at den kombinerte lengde av kileflatene forløper over hele tverrsnittet av forankringen.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at glidekilene er frigjørbart forbundet til doren.

Nok en side ved oppfinnelsen er tilveiebringelsen av et stoppelement forbundet til doren under den første og andre glidekileinnretning for inngrep og hjelp ved innspenning av kileinnretningene.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at hoveddelen innbefatter en flate inngripbar med en øvre overflate av den første kileinnretning og stoppelementet innbefatter en flate som er inngripbar med en nedre flate av den andre kileinnretning hvorved kileinnretningene vil holde, i utkjørt stilling, mot enten oppad eller nedad rettede krefter. En av og fortrinnsvis begge de samvirkende inngrepsflater mellom hoveddelen og toppen av den første kileinnretning og samvirkende kontaktflater mellom stopperen og undersiden av den andre kileinnretning er rettet ved en vinkel til lengdeaksen av hoveddelen hvorved kileinnretningene vil utøve en større utad rettet kraft ved dreining av forankringen.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at den første og andre kileinnretning omsirkler doren for å hindre tap av kileinnretningen fra forankringen.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at doren innbefatter første og andre sideforskyvninger for å tillate større utvidelse av den første og andre kileinnretning respektivt.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelsen av sperrehakeinnretninger og doren for å holde forankringen i den innspente stilling når hoveddelen og doren er forflyttet i forhold til hverandre ved innspenning av forankringen. Fortrinnsvis innbefatter hoveddelen første og andre deler som er lengdeveis bevelige i forhold til hverandre og sperrehakeinnretningen griper den første del. Oppfinnelsen innbefatter energi lagrende innretninger plassert mellom den første og andre del for å spenne kileinnretningene til den innspente stilling.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelsen av fjaerinnretninger mellom den første del av hoveddelen og sperrehaken motsatt inngrepet av sperrehaken med hoveddelen for å oppta enhver slakke eller dødgang i sperrehakene.

Andre og ytterligere sider, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelsen, gitt for beskrivelsesformål og gitt isammen med de vedlagte tegninger.

Fig. IA,IB og 1C.1D er fortsettelser av hverandre og danner et lengdesnitt av forankringen ifølge den foreliggende oppfinnelse i posisjon for nedkjøring i en brønn, fig. 2 viser et tverrsnittsriss tatt langs linjen 2-2 ifølge

flg. ID f

fig. 3A,3B,3C og 3D er fortsettelser av hverandre og danner et lengdesnitt av forankringen ifølge fig. 1A-1D, plassert i en innspent stilling, og

fig. 4 er et tverrsnittsriss tatt langs linjen 4-4 ifølge

fig. 3D.

Det vises nå til tegningene, og spesielt fig. 1A-1D og 2 der henvisningstallet 10 generelt indikerer en brønnforankring ifølge den foreliggende oppfinnelse og innbefatter generelt en hoveddel 12 (fig. IB) og en dor 14 som forløper gjennom hoveddelen 12 og er lengdeveis bevegelig i forhold til hoveddelen 12 og som vist er doren 14 stasjonær og hoveddelen bevegelig. Egnede mekaniske eller hydrauliske innretninger er anordnet for å tilveiebringe langsgående bevegelse av hoveddelen 12 og doren 14 i forhold til hverandre. I den viste utførelsen er et stempel 16 anordnet i en sylinder 18 og utsettes for hydraulisk fluid gjennom en passasje 20 som fører til boringen 22. Således, i den foreliggende utførelse beveger føringen av hydraulisk fluid gjennom passasjen 20 og mot stempelet 16, hoveddelen 12 i forhold til doren 14. I denne utførelsen er doren 14 innskrudd og fortrinnsvis festet, slik som med en tapp eller stift eller sveising til et hus 24 med kopl ingsorganer slik som gjenger 26 for forbindelse til et rørformet element for å levere hydraulisk fluid fra brønnoverflaten til stempelet 16. Åpenbart kan aktivisering av hoveddelen 12 i forhold til doren 14 reverseres ved å ha hoveddelen 12 fast forbundet til huset 24 og doren 14 bevegbar oppad i forhold til hoveddelen 12 med et egnet stempel.

Forankringen 10 innbefatter videre en første glidekileinnretning 30 og en andre glidekileinnretning 32 forbundet til og fortrinnsvis frigjørbart forbundet til doren 14 med skjærtapper 34 og 36 respektivt.

Det vises til fig. 1C der hver av glidekileinnretningene 32 innbefatter en kileflate 40. Således innbefatter glidekilen 30 en kileflate 38 og glidekilen 32 innbefatter en kileflate 40. Kileflatene 38 og 40 kontakter hverandre hvorved bevegelse av den første glidekile 30 og den andre glidekile 32 mot hverandre vil utvide den første og andre glidekile 30 og 32 utad til en utvidet posisjon som best vist i fig. 3C og 3D.

For å gjøre utvidelsen 30 og 32 størst mulig, står kileflatene 38 og 40 ved en vinkel til og forløper på tvers av ankerets 10 lengdeakse 50. Det betyr med fordel at hver av klleflatene forløper tvers over en side av lengdeaksen 50 av ankeret 10 og hoveddelen 12 til utsiden av deres respektive glidekiler. Det vil si at kileflaten 38 forløper fra utsiden av glidekilen 30 til tvers over aksen 50. Likeledes forløper kileflaten 40 over utsiden av glidekilen 30 til over aksen 50. Fortrinnsvis forløper den kombinerte lengde av kileflatene 38 og 40 tvers over hele tverrsnittet av forankringen 10 for derved å gjøre utvidelsen av glldekllene 30 og 32 størst mulig.

Som best vist i fig. 2 og 4 er det foretrukket at glidekilene 30 og 32 omsirkler doren 14 ettersom de frigjøres fra doren 14 ved innspenning ved å avskjære skjærtappene 34 og 36. Derfor ved å omsirkle doren 14 er de sikret fra å falle av og bli omplassert fra denne. Fordi glidekilene 30 og 32 omsirkler doren 14 er det imidlertid foretrukket at doren 14 innbefatter langsgående utløpere 42 og 44 (fig. 1C og ID) for å la glidekilene 30 og 32 mer fullstendig utvide seg sideveis, som best vist i fig. 3C og 3D.

Det vises nå til fig. ID og 3D, der et stoppelement 46 er forbundet til doren 14 under den første og andre glidekile 30 og 32. Således, når hoveddelen beveger seg nedad til kontakt med toppen av den første kile 30, bærer stoppelementet 46 festet til doren 14 bunnen av den andre kile 32 som dermed bevirker at den første kile 30 og den andre kile 32 beveger seg mot hverandre og utvider seg.

For å holde forankringen 14 i den innspente stilling kontakter en fjærbelastet sperrehake 52 (fig. IB) med sperrehaketenner 54 tennene 56 og doren 14. Til å begynne med holdes hoveddelen 12 fast i forhold til doren 14 med en skjærtapp 58, men ved aktivisering av stempelet 16 beveger hoveddelen 12 seg i forhold til doren 14 og stoppelementet 46 skyver kilen 30 mot kilen 32. Den relative lengdeveis bevegelse av hoveddelen 12 i forhold til doren 14 opprett-holdes av sperrehakene.

Hoveddelen 12 består av en første del 60 og en andre del 62. Egnede energilagrende innretninger slik som tallerkenfjærer 64, er plassert mellom den første del 60 og den andre hoveddel 62 som dermed opprettholder en spennkraft mot kilen 30 ved å kontakte den første hoveddel 60 som holdes i en nedad rettet stilling av sperrehaken 52. En fjær 66 kan være anordnet mellom den første hoveddel 60 og sperrehaken 52 for å ta ut enhver mulig slakke mellom sperrehaken 50 og tennene 56. Således med stoppelementet 46 i kontakt med undersiden av den andre kile 32 og hoveddelen 12 i kontakt med toppen av kilen 30 og med sperrehakene 52 som låser den innsatte stilling av hoveddelen 12 i forhold til stoppelementet 46, vil forankringen 10 holde og vil faktisk virke til å øke dens utvidelse når den utsettes for enten vertikal oppad eller vertikal nedad rettet kraft.

Videre vil forankringen 10 ikke bare utøve en utad rettet kraft når den utsettes for vertikale belastninger, men vil utøve en utad rettet kraft når den utsettes for dreiekrefter. Det vises til fig. IB der hoveddelen 12 gjennom sin andre hoveddel 62 innbefatter en flate 70 som kontakter den øvre flate 72 på kilen 30. Det skal bemerkes at de samvirkende flater 70 og 72 mellom hoveddelen 12 og toppen av den første kile 30 er rettet i en vinkel til lengdeaksen 50. Derfor vil enhver dreievirkning mellom hoveddelen 62 og kilen 30 tendere til å tvinge kilen nedad til tettere inngrep med kilen 32 som medfører en større utad rettet utvidelse og større utad rettet kraft påført kilene 30 og 32. Likeledes, og mens det refereres til fig. ID, innbefatter stoppelementet 46 en flate 74 inngripbar med den nedre flate 76 på kilen 32. Igjen er de samvirkende flater 74 og 76 rettet ved en vinkel til lengdeaksen 50. Således, dersom en rotasjonskraft påføres doren 14 og dermed stoppelementet 46, vil dreining mellom stoppelementet 46 og kilen 32 utøve en større oppad rettet kraft mot kilen 32 som presser den mot kilen 30 som dermed igjen tenderer til å utvide kilene 30 og 32 ved å utøve en større utad rettet kraft for å hindre fråkopling av den innspente forankring. I dette henseende skal det bemerkes at det er fordelaktig at tennene 31 og 33 på kilene 30 og 32 respektivt fortrinnsvis er et antall rader med pyramideform-ede tenner med spisse ender for sikrere å holde og hindre dreining av kilene 30 og 32 når den er i innspent stilling.

Mens forankringen 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse kan benyttes i mange forskjellige applikasjoner i en brønn er den spesielt godt egnet for nedkjøring i den tilbaketrukne stilling ifølge fig. 1A-1D i et brønnproduksjonsrør 80 som er indikert i kontur, og ut den nedre ende av produksjonsrøret 80 og utvidet og innspent i et foringsrør som er indikert i kontur med henvisningstallet 82. Ved innkjøring er stempelet

16 tilbaketrukket, hoveddelen 12 er frigjørbart festet til huset 24 og dermed til doren 14 gjennom skjaertappen 58 og kilen 30 og 32 er i tilbaketrukket stilling for bevegelse

gjennom produksjonsrøret 80.

Etter at forankringen 10 har beveget seg nedad og ut av produksjonsrøret 80 føres hydraulisk fluid fra brønnflaten gjennom boringen 22, kanalen 20 og virker mot stempelet 16 for å bevege hoveddelen 12 nedad i forhold til doren 16 som dermed beveger kilen 30 nedad i forhold til kilen 32.

Som best vist i fig. 3A-3D avskjæres skjærflatene 34 og 36, kilene 30 og 32 beveger seg i forhold til hverandre på deres samvirkende kileflater 38 og 40 til en utad og innspent stilling mot innsiden av foringsrøret 82. Den energilagrende fjær 64 trykkes sammen og sperrehakene 52 låser hoveddelen 12 i forhold til stoppelementet 46 som dermed holder forankringen 10 blir ikke frigjort med hverken lengdeveis oppad eller nedad rettet krefter eller torsjonskrefter påført forankringen 10.

Claims (13)

1. Utvidbar glidekile- eller slipp-brønnforankring (10) for forankring i en brønn omfattende en hoveddel (12), en dor (14) som forløper gjennom hoveddelen (12) og som er lengdeveis bevegelig i forhold til hoveddelen (12),karakterisert vedførste og andre glidekileinnretninger (30,32) forbundet til doren og hver kileinnretning som hver innbefatter en kileflate (38,40), der kileflatene kontakter hverandre hvorved bevegelse av den første og andre glidekileinnretning mot hverandre vil utvide den første og andre glidekileinnretning utad, og nevnte kileflater (38,40) står i en vinkel på og forløper på tvers av hoveddelens (12) lengdeakse (50).

2 . Forankring ifølge krav 1,karakterisertved at hver av kileflatene (38,40) forløper tvers over hoveddelens (12) lengdeakse (50) til utsiden av deres respektive glidekileinnretninger (30,32 ).

3. Forankring ifølge krav 1,karakterisertved at den kombinerte lengde av kileflatene (38,40) forløper tvers over hele tverrsnittet av forankringen for å gjøre utvidelsen av glidekileinnretningene (30,32) størst mulig.

4 . Forankring ifølge krav 1,karakterisertved at glidekilene (30,32) er frigjørbart forbundet til doren (14).

5.' Forankring ifølge krav 1,karakterisertved at den innbefatter et stoppelement (46) forbundet til doren (14) under den første og andre glidekileinnretning (30,32).

6. Forankring ifølge krav 5,karakterisertved at hoveddelen (12) innbefatter en flate som kan kontaktes med en toppflate av den første glidekileinnretning og stoppelementet (46) innbefatter en flate som kan kontaktes med en nedre flate av den andre glidekileinnretning hvorved glidekileinnretningene (30,32) vil holde i den utvidede stilling mot enten oppad eller nedad rettede krefter.

7 . Forankring ifølge krav 6,karakterisertved at en av de samvirkende kontaktflater mellom hoveddelen (12) og toppen av den første glidekileinnretning (30) og de samvirkende kontaktflater mellom stopperen og bunnen av den andre glidekileinnretning (32) rettet ved en vinkel til lengdeaksen (50) gjennom hoveddelen (12) hvorved glidekileinnretningene vil utøve en større utad rettet kraft ved dreining av forankringen (10).

8. Forankring ifølge krav 6,karakterisertved at de samvirkende kontaktflater mellom hoveddelen (12) og toppen av en første glidekileinnretning (30) og de samvirkende kontaktflater mellom stopperen og bunnen av den andre glidekileinnretning (32) er rettet ved en vinkel til lengdeaksen (50) gjennom hoveddelen (12) hvorved glidekileinnretningene vil utøve en større utad rettet kraft ved dreining av forankringen.

9. Forankring ifølge krav 1,karakterisertved at den første og andre glidekileinnretning (30,32) omskrider doren (14) for å hindre tap av glidekileinnretningene fra forankringen.

10. Forankring ifølge krav 9,karakterisertved at doren (14) innbefatter første og andre utløpere (42,44) nær den første og andre glidekileinnretning (30,32) respektivt, for å tillate større utvidelse av den første og andre glidekileinnretning respektivt.

11. Forankring ifølge krav 1,karakterisertved at den innbefatter sperrehakeinnretninger (50,52) mellom hoveddelen (12) og doren (14) for å holde forankringen (10) i innspent stilling når doren og hoveddelen beveges i forhold til hverandre ved innspenning av forankringen.

12. Forankring ifølge krav 11,karakterisertved at hoveddelen (12) innbefatter første og andre deler som er lengdeveis bevegbare i forhold til hverandre og sperrehakeinnretningene (50,52) kontakter den første del og innbefatter energilagrende innretninger (64) plassert mellom den første og andre del.

13. Forankring ifølge krav 12,karakterisertved at den innbefatter fjærinnretninger mellom den første del av hoveddelen (12) og sperrehakeinnretningene motsatt inngrepet av sperrehakene med hoveddelen (12).