NO310157B1 - Undervannskompletteringstesttre og fremgangsmåte for å tilveiebringe produksjonsrör- og ringromisolasjon i enproduksjonsbrönn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et undervannskompletteringstesttre som angitt i innledningen i krav 1. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å tilveiebringe produk-sjonsrør- og ringromisolasjon i en produksjonsbrønn som angitt i innledningen i krav 11.

Kravene til å utføre en brønntest på en undervannsbrønn før komplettering og treinstallasjon har blitt stadig mer vanlig. Hittil er dette utført ved setting av en teststreng, utføre testen og så midlertidig stanse brønnen før komplettering. Denne prosedyre har et hovednedslag på tre hovedområder: den øker kostnader og riggtid under setting og uttrekking av teststrengen; den skaper vanskeligheter ved uttrekking av brønnen både når det gjelder tid og økede kostnader, og formasjonsskade kan fremkalles under stansingen og gjeninnføringsfasene. Disse problemer er særlig relevante med blandede borebrønner og de med EWT-potensiale.

Det er ønskelig å overvinne disse problemer på en måte som tillater at brønntest/opprensing kan utføres ved en komplettering via et konvensjonelt produksjons-røroppheng for å unngå behovet for å sette og trekke en teststreng og setting og trekking av hengersystemet, og tilknyttede kostnader og problemer.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et apparat som unngår eller reduserer i det minste et av de foran nevnte problemer.

Et videre formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat som tilveiebringer isolering av rørstrengen og tillater fråkopling fra brønnen i tilfelle av et riggposisjoneirngsproblem.

Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe isolering av ringrommet fra hovedstigerøret uten krav til å stenge noen av utblåsing-sikringsventilavstengerne. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe muligheten til å orientere et undervannskompletteringstesttre, og følgelig det festede produksjonsrøroppheng og komplettering, til en ønsket posisjon som kreves for å oppta produksjonstreet og etterfølgende koplingsplattformer når det bringes i stilling.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at undervannskompletteringstesttreet har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1. Fordelaktige utførelsesformer er angitt i de uselvstendige krav. Fremgangsmåten har de karakteristiske trekk som angitt i krav 11.

Testtreet tilveiebringer isolasjon av hovedboringen og/eller ringromboringen dersom det kreves. I et foretrukket arrangement er ventilene i hovedboringen og ringrommet kuleventiler, og isolasjonen oppnås av metall mot metalltetninger mellom kuleventilene og ventilsetene.

Anvendelse av hydraulisk trykk tilveiebringer hjelpestenging til fjærkraften for å kutte rørspiral og muliggjøre at ventilene kan drives tett i tilfelle av en nødssituasjon som krever hurtig fråkopling. Hydrauliske forbindelser over treet som er frakoplet oppnås ved anvendelse av uavhengige hydrauliske støt som kan selektivt isolere eller tillate at de hydrauliske systemer kan ventileres når de er frakoplet. Dette har den fordel at det kan sikres at det hydrauliske system for produksjonsrøropphenget ikke er følsomt for volumforandringer generert ved termiske eller trykkvirkninger.

Korrekt orientering av treet og produl<sjorisrøropphengsammenstillingen oppnås ved en orienteringsliss på den utvendige diameter av treet som innkoples med en pinne brakt i stilling fra utblåsingsikringsventiloppstillingen.

De uavhengige ventiler holdes vanligvis stengt av fjærkraft. Hydraulisk trykk tilført til den øvre flate av det drivende stempel vil overvinne fjærkraften for å åpne ventilene.

Avløfting fra undervannstesttreet oppnås ved overtrykk i en smekkstyre-ledning som overvinner kreftene generert av smekkfjæren som løfter stemplet og tillater at smekklegemet og retningshylsen kan trekkes ut. Et ytterligere sikkerhetstrekk er smekkstemplets følsomhet for ventilåpningsreguleringsledninger, og dette sikrer at smekkstemplet bare kan operere straks begge ventiler er helt stengt og brønnen isolert.

Et kjemisk injeksjonsutstyr er opptatt i kompletteringstreet og tillater injek-sjon av kjemikalier, så som hydratiserte undertrykkelsesmidler, antiskum og korrosjons-inhibitorer. Injeksjonspunktet er beliggende mellom ventilene som tillater fluid å bli forskjøvet inn i kompletteringsboringen via gjennompumpingsevnen for den nedre kuleventil. Injeksjonspunktet er beskyttet av doble uavhengige tilbakeslagsventiler beliggende i ventilhuset, og ytterligere beskyttelse er også tilveiebrakt av det hydrauliske støt som isolerer systemet etter fråkopling.

I tilfelle av ventilsvikt kan brønnen drepes ved forflytning av reservoar-fiuider via pumpen gjennom ventilenes evne inn i hovedboringen. Det maksimale forskyvningstrykk kreves til helt åpning av ventilene ved 5,2 bar. Etter tap av differensialtrykk setter ventilene seg automatisk på nytt, og isolerer derved reservoaret.

Den foreliggende konstruksjon er forskjellig fra et konvensjonelt undervannstesttre fordi ringromisolasjon oppnås ved de integrerte ventiler i motsetning til stenging av utblåsingsikringsventilavstengere på en jevn skjøt som med en konvensjonell konstruksjon. Dette tillater at kompletteringstreet kan anbringes lavere i utblåsingsik-ringsoppsitllingen og unngår øket lengde av venulsammenstillingen omfattende inte-griteten av driften ved anbringelse av smekken og eventuelt ventilseksjonen tvers over skjæreventilene og opphever derfor denne uakseptable risiko.

Den øvre ventil har også evnen til å støtte en trykkforskjell ovenfra som tillater at strengintegritet osv kan testes før åpning av ventilene eller etter gjensmekking følgende fråkopling.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et kompletteringstre ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse beliggende i utblåsingsikringsventiloppstillingen nedenfor avskjæringsstengene, fig. 2 er et snittriss i lengderetningen i større målestokk av kompletteirngstreet vist på fig. 1, fig. 3 er et riss i større målestokk av en del av kompletteirngstreet vist på fig. 2 som viser kuleventilen i hovedboringen og en kuleventil i ringromboringen i nærmere detalj, fig. 4 er et riss lik fig. 3 men som viser kuleventilen med fjæren i en utstrukket stilling, fig. 5 er et riss i større målestokk av en del av kompletteringstreet som viser smekkanordningen av kompletteirngstreets hylse til ventilseksjonen, fig. 6 viser detaljen av retningsslissen på et kompletteringstre for riktig orientering av treet ned på produksjonsrøropphenget, og fig. 7 er et øvre enderiss av kompletteringstreet som viser hovedboringen og ringromboringen og de hydrauliske porter for aktivisering av hovedboringsventilene og ringromventilene.

Det skal nå vises til 5" x 2" kompletteirngstreet 10 vist på fig. 1. Det vil være klart at kompletteirngstreet 10 er dimensjonert og forholdstilpasset slik at når en komplettering eller brønnintervensjon settes så passer undervannskompletteringstesttreet innenfor en utblåsingsikringsventilstabel 12 slik at toppen 14 av 5" x 2" kompletteringstreet er nedenfor avskjæringsstengene 15.

På fig. 2 har 5" x 2" kompletteirngstreet 10 en øvre smekkseksjon 16 som kan koples til borestrengen (ikke vist) for å heve og senke kompletteirngstreet 10 inn i utblåsingsikringsventilstabelen 12 eller produksjonsbrønnhodet.

Kompletteirngstreet 10 inneholder en hoved 5" boring 18 og en tilleggs-ringrom 2" boring 20. To identiske kuleventiler 22 og 24 er beliggende i rekke inne i hovedboringen 18. Disse kuleventiler er av typen beskrevet i den publiserte PCT-søknad WO93/03255. Samtidig er to mindre kuleventiler 26 og 28, som er av den samme type som ventilene 22, 24, anbrakt på rekke i ringromboringen 20.

Fig. 3 er et riss i større målestokk av en del av kompletteirngstreet vist på fig. 2. I dette tilfelle kan det ses at kuleventilen 22 består av et kuleelement 30 som har tapper 32 lagret i lagre 34 for kulene som i virkeligheten er slisser. Som vist har kulen øvre og nedre kuleflater 36 og 38 og som er vist innkoplet mot respektive øvre og nedre ventiltetninger 40 og 42. Kuleelementet 30 har en gjennomgående åpning 44 som har den samme diameter som boringen 18.

I stillingen vist på fig. 3 er ventilen i den lukkede stilling. Dette er fordi en nedre skruefjær 46 virker på et ringformet stempel 48 som igjen virker på en kuleholder-sammenstilling for å tvinge kulen til å rotere og bevege seg aksialt til den viste stilling. For å åpne tilføres det ventilhydrauliske trykk via hydrauliske ledninger 50a ovenfor ventilen 22 som virker på det ringformede stempel 52 som driver stemplet 52 nedover mot kraften fra fjæren 46, og når tappene 34 beveger seg nedover slissene 34, som beskrevet i den publiserte søknad WO93/03255, dreies kuleventilelementet 90° slik at åpningen 44 står på linje med boringen 18 og derfor åpnes ventilen. For å lukke ventilen tilføres hydraulisk trykk via ledningen 54a som har et utløp 55 mellom det ringformede stempel 48 og fjæren 46, og dette tilveiebringer en kraft mot stemplet 48 for å hjelpe kraften fra fjæren 46 til å bevege stemplet oppover og derfor dreie ventilen fra den åpne stilling til den lukkede stilling som vist.

Det vil være klart at de andre ventiler 24, 26, 28 er utformet til å operere på den samme måte. Det skal nå vises til fig. 4 som er et riss i større målestokk av ringrom-ventilen 26 som for en sammenlikning med ventilen 22 er i det vesentlige identisk. I dette tilfelle er den hydrauliske ledning 56a for åpning av ventilen anbrakt ved den øvre venstre side på tegningen, og den hydrauliske ledning 58a som hjelper til med fjærkraften og følger med ventilen er vist på den nedre venstre side. På tegningene er det vist at ventilen aktiviseres til å være i den lukkede stilling.

På fig. 1 og 2 kan det ses at bunnen av kompletteringstesttreet 10 har en sperre 59 som er utformet til å stenge på produksjonsrøropphenget 60 som er beliggende i brønnhodet 62.

Under drift er alle fire ventiler 22, 24, 26, 28 vanligvis stengt. Hydraulisk trykk tilføres via de respektive hydrauliske ledninger 50a,b for å åpne ventilen 22 og der-etter ventilen 24 slik at brønnen kan fylles og en intervensjons wire (ikke vist) for kjerne-rør kan passere gjennom de åpne ventiler 22,24.

Ringromventilene 26, 28 åpnes i rekke via hydraulisk trykk i ledningene 56a,b for å regulere ringromtrykket og å tillate passering av wireledningsutstyr.

Dersom det skulle oppstå problemer, f.eks. tilstedeværelse av vann, kan styreledningene 54a,b og 56a,b til de respektive ventiler 22, 24, 26, 28 blø for derved å tillate kraften fra ventilfj ærene å aktivisere de respektive ringromstempler til å stenge ventilene, som tidligere beskrevet med henvisning til ventilen 22. Systemet blir så forsynt med øket trykk og en ytterligere reguleringsledning 70 i toppen av treet 10, som vist på fig. 5, anvendes for å tilveiebringe hydraulisk trykk for å tillate at hylsen 16 kan avløftes og bli fjernet fra treet 10. Avløfting av hylsen 16 oppnås ved at trykket som virker på stemplet 72 mot kraften fra fjæren 74 svinger sperrene 76 ut av inngrep med en tilpasset ringformet sperrering 78 som derved tillater at hylsen 16 kan fjernes. Trykk tilført via den hydrauliske ledning 79 driver stemplet 72 ned og holder sperrene 76 låst til ringen 78.

Det vil være klart at for å tilveiebringe maksimal fleksibilitet er konstruk-sjonen basert på industristandarden med tilpasninger på 5375 og 1875 avsettinger, for derved å tillate bruk med alle store produksjonsrøropphengsystemer. Det standard 5" x 2" kompletteringstre 10 består av en modulær enhet som består av en sperremodul 80 som tilveiebringer den primære frakoplingsfunksjon og tillater hylsen 16 (fig. 1) å bli frakoplet fra ventilseksjonen 10 i tilfelle av tap av riggposisjonering eller vanskelig vær, produksjonsrørisolasjonsmodulen hvor hver isolasjonsmodul omfatter en 5" feilsikker kuleventil som kan lukkes for å isolere landingsstrengen fra brønnen. Hver 5" kuleventil har en formet og herdet kant 79 (fig. 3,4) som er i stand til å kutte 2" kjerne eller kveilet rørledning og å oppnå en gasstetning av bobletypen etter kutting. Den øvre modul tilveiebringer grenseflaten til en sperreseksjon og låsesystem for orienteringshylsen; en ringformet isolasjonsmodul som omfatter to ringformede isolasjons ventiler tilveiebringer også et overgangsnettverk som tillater at systemet kan tilpasses til alternative produsenter av settings verktøy for produksjonsrøroppheng, og en andre orienteirngshylse som effek-tivt danner det ytre hus for sammenstillingen. Den utvendige diameter er identisk med retningssystemet for produksjonsrøropphenget som har den betydelige fordel med å tillate at treet kan rettes mot produksjonsrøropphenget og også tilveiebringer rotasjons-føring under sperring på nytt.

I denne forbindelse skal det vises til fig. 6 som viser den ytre hylse 16 omfattende en orienteirngssliss 81 og en skrueformet føring 82 dannet av kanten 82a av en ytre hushylse 83. Den skrueformede føring 82 er, når den er i utblåsingsikirngsventil-stabelen 12, innkoplet av en pinne 84 (fig. 1) og så snart den er innkoplet med føringen 82 dreier pinnen 84 verktøyet 10 inntil pinnen 84 går i inngrep med slissen 81 slik at systemet er riktig rettet for det passende produksjonsrøroppheng 86.

Det skal nå vises til fig. 7 som er et planriss av undervannskompletter-ingstesttreetlO vist på fig. 2. Det kan ses at treet har et sirkulært tverrsnitt, og hovedboringen 18 er forskjøvet fra senteret som i ringromboringen 20. Seksjonen viser flere porter 88a til 88k for opptak av flere støtelementer koplet til en øvre borestrengventil (ikke vist) slik at når den øvre borestrengventil er koplet til kompletteirngstreet er de hydrauliske ledninger forbundet via porter 88a til 88k for å tilveiebringe hydrauliske forbindelser til fire ventilelementer og til sperreelementet.

Det vil være klart at det kan gjøres forskjellige modifikasjoner med appara-tet som her er beskrevet uten å avvike fra området for oppfinnelsen. F.eks., selv om kompletteringstreet er vist med to kuleventiler i hovedboringen og to kuleventiler i ringromboringen, vil det være klart at det vil være mulig å ha en enkelt ventil i hovedboringen og en enkelt ventil i ringromboringen. I tillegg vil det også være klart at noen eller alle kuleventilene kan erstattes av andre typer at ventiler så som klaffventiler, rulleventiler o.l. Forskjellige ventiltypekombinasjoner kan også anvendes. I tillegg kan fjærene utelates og hver respektiv ventil aktiviseres av hydrauliske anordninger for å åpne og lukke.

Claims (11)

1. Undervannskompletteringstesttre (10) omfattende et ventiltrehus (16), som avgrenser en hovedboring (18) som strekker seg fra en ende av treet til en andre ende av treet hvor minst en stor ventil (22; 24) er anbrakt i hovedboringen (18), karakterisert ved at en tilleggs- eller ringromboring (20) med mindre diameter enn hovedboringen (18) som strekker seg fra nevnte ene ende til nevnte andre ende, hvor hovedboringen (18) og tilleggs- eller ringromboringen (20) er parallelle innenfor trehuset (16), og minst en liten ventil (26; 28) er anbrakt i ringromboringen (20), hvor hver av nevnte store og små ventiler (22, 24; 26, 28) er uavhengig betjenbare til å kunne beveges mellom en åpen og en lukket stilling, slik at når ventilene (22, 24; 26, 28) er i den åpne stilling er det forbindelse gjennom hovedboringen (18) av testtreet (10) og gjennom ringromboringen (20) av testtreet (10), og når ventilen (22, 24; 26, 28) er i en lukket stilling er det ingen forbindelse gjennom hovedboringen (18) eller gjennom ringromboringen (2«).

2. Testtre ifølge krav 1, karakterisert ved at det er to større ventiler (22, 24) i hovedboringen (18) og to mindre ventiler (26, 28) i ringromboringen (20), hvor de større ventiler (22, 24) og de mindre ventiler (26, 28) er anbrakt med avstand på rekke langs lengden av deres respektive boringer (18;20).

3. Testtre ifølge krav 2, karakterisert ved at de større og mindre ventiler (22,24; 26,28) er kuleventiler.

4. Testtre ifølge krav 2, karakterisert ved at de større og mindre ventiler (22, 24; 26, 28) er rulleventiler.

5. Testtre ifølge krav 2, karakterisert ved at de større og mindre ventiler (22, 24; 26, 28) er klaffventiler.

6. Testtre ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at hver av nevnte ventiler (22, 24; 26,28) i nevnte hoved- og tilleggsboringer (18; 20) har fjæranordninger (46) anbrakt i huset (16) og koplet til et bevegelig ventilelement (30) i en respektiv ventil (22, 24; 26, 28) for å drive det bevegelige ventilelement (30) til en lukket stilling.

7. Testtre ifølge ett av kravene 1-3 eller 6, karakterisert ved at kuleventilene (22, 24; 26, 28) er kuleventiler med åpninger som er bevegelig roterende og aksielt inne i hovedboringen (18) og ringromboringen (20) etter påføring av hydraulisk trykk, slik at ventilene (22, 24; 26, 28) beveger seg mellom de åpne og lukkede stillinger.

8. Testtre ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at den ytre flate av trehuset (16) omfatter en aksialt orientert sliss (81) og en pinneføring (82), hvor pinneføringen (82) under bruk er i inngrep med en pinne (84) i en utblåsingsikringsventilstabel (12) e.l., og for dreining av treet (10) til en stilling hvor pinnen (84) går i inngrep med den orienterte sliss (81) slik at det sikres at treet (10) er riktig orientert når det er i bruk.

9. Testtre ifølge krav 8, karakterisert ved at pinneføringen (82) er en skrueformet føring tilveiebrakt på overflaten av huset (16), hvor den skrueformede føring (82) er dannet av flaten av en ytre husoverflate (83) anbrakt ovenfor en indre husoverflate.

10. Testtre ifølge ett av kravene 1 - 3 og 6 - 9, karakterisert ved at de store kuleventiler (22, 24)) har et kuleelement (30) med en formet og herdet kant som er i stand til å kutte 2" kveilet rørledning, i tilfelle av et minst 5" kuleventilelement, og som oppnår en gasstetning av bobletypen etter kutting av kveilerørledningen.

11. Fremgangsmåte for å tilveiebringe produksjonsrør- og ringromisolasjon i en produksjonsbrønn omfattende de trinn: å tilveiebringe et undervannskompletteringstesttre som har en hovedboring (18), og å anbringe minst ett opererbart ventilelement (22; 24) i hovedboringen (18), karakterisert ved de trinn: å tilveiebringe en ringromboring (20) i testtreet (10) parallelt med hovedboringen (18), å anbringe minst ett opererbart ventilelement (26;28) i ringromboringen (20), hvor hovedboringen (18) og ringromboringen (20) er anbrakt i det samme hus (16), og å operere ventilene (22, 24; 26, 28) i hovedboringen (18) og i ringromboringen (20) for å bevege dem mellom en åpen og en lukket stilling som kreves for å isolere brønnen eller for å tilveiebringe forbindelse gjennom kompletteirngstreet (10).