NO311626B1 - Torsjonsresistent brönnpakningsanordning, samt fremgangsmåte for å installere denne - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en torsjonsresistent brønnpakningsanordning, samt fremgangsmåte for å installere denne, i henhold til ingressen i de selvstendige kravene 1 og 8, respektivt.

I en multilateral brønnformas jonsfremgangsmåte illustrert og beskrevet i norsk søknad nr. P953323, som det vises til for nærmere informasjon, installeres en hydraulisk settbar rørformet pakningskonstruksjon operativt i en vertikal brønnboring og understøtter koaksielt en orienteringsnippel. Nippelen har en nøkkelmottagende vertikal lokaliseringsprofil utformet på dets indre sideoverflate, og har i tillegg et spiralspor utformet på sin indre sideoverflate.

Etter at paknings/nippelkonstruksjonen er satt på plass inne

i f6ringen, senkes en avlederkonstruksjon med en borbar kjernedel ned gjennom foringen og passerer nedover gjennom paknings/nippelkonstruksjonens indre. En lokaliseringsnøk-kelsammenstilling båret av et nedre endeavsnitt av avlederkonstruksjonen snepper på plass inne i nippelens vertikale lokaliseringsprofil på en måte som stopper videre nedoverbevegelse av avlederkonstruksjonen og låser denne til nippelen og lokaliserer avlederkonstruksjonens toppende over paknings/nippelkonstruksjonens toppende i en forhåndsbestemt vertikal posisjon inne i brønnforingen. Når avlederkonstruksjonen passerer nedover gjennom paknings/nippelkonstruksjon, og før avlederens lokaliseringsnøkkelsammenstilling snepper til låseinngrep med nippelens vertikale lokaliseringsprofil, entrer og spiralaktig traverserer en fjærbelastet oriénter-ingsknast anordnet på avlederkonstruksjonen nippelens innvendige overflatespor for derved å rotere avlederkonstruksjonen til en forhåndsbestemt kretsorientering inne i f6ringen.

Ved benyttelse av en skrå øvre endeflate på den installerte avlederen som en avdelingsoverflate benyttes så en egnet borekonstruksjon for å bore utover gjennom foringen, og inn i den omkringliggende grunnen, for å etablere en lateral forlengelse av brønnboringen. Den nylig formede laterale forlengelsen ved brønnen utstyres så med en sementinnhyllet forlengelsesrørkonstruksjon som setter denne i kommunikasjon med det indre av foringen over avlederkonstruksjonen. Avlederkonstruksjonen som benyttes for å lette dannelsen av den laterale brønnforlengelsen blokkerer foringsavsnittet over paknings/nippelkonstruksjonen fra f6ringsavsnittet nedenfor paknings/nippelkonstruksjonen. For å reetablere kommunikasjon mellom disse fSringsavsnittene er det nødvendig å bore ut avlederkonstruksjonens kjerne.

Som det vil forståes er det kritisk, så snart paknings/- nippelkonstruksjonen er satt på plass inne i foringen i nøyaktig vertikal plassering og rotasjonsorientering, å opprettholde både den vertikale posisjonen og rotasjonsorien-teringen av paknings/nippelkonstruksjonen under balanseringen av den etterfølgende laterale brønnforlengelsedannelsen omfattende plasseringen av avlederkonstruksjonen i paknings/- nippelkonstruksjonen og dens etterfølgende bruk som en boreverktøyavbøyningsføringsanordning.

US patent nr. 5.101.897 beskriver en kileforankring på en brønnpakning med gripetenner. I tillegg beskriver US patent nr. 5.311.938 og 2.726.722 begge brønnpakninger med elastomeriske pakningselementer, førstnevnte også med kileforankring. Ingen av disse publikasjonene beskriver imidlertid bruk av avsnitt av kileforankringer med tenner skrått anordnet i generelt motsatte retninger.

Konvensjonelle pakninger som blir mekanisk eller hydraulisk satt på plass inne i en brønnstrømningsleder, slik som en foringsstreng, forankres respektivt og avtettes inne i lederen ved bruk av radielt utover bøybare fortannede metallkileforankringer, plassert rundt omkretsen, som drives til fastbitende inngrep med foringens innvendige sideoverf late, og en ringformet elastisk tetningskonstruksjon som aksielt sammentrykkes på en måte som deformerer denne radielt utover til tettende inngrep med foringens innvendige sideoverflate. Disse konvensjonelt konstruerte pakningene utsettes typisk primært for aksielle laster inne i fSringen, og disses forankringskonstruksjoner, når de er riktig satt, virker godt for å forhindre aksiell forflytning av pakningen inne i f6ringen.

Ved pakningsanvendelsen som nettopp er beskrevet utsettes imidlertid den satte pakningen under forskjellige faser ved dannelsesprosessen av det laterale brønnavsnittet for relativt høye rotasjonskrefter inne i ffiringen, og konvensjonelle pakningskileforankringskonstruksjoner har ikke en tendens til å tilveiebringe tilstrekkelig motstand mot pakningsrotasjon inne i foringen etter at pakningen er satt, for å forhindre pakningsrotasjon i forhold til foringen ved denne bestemte pakningsanvendelsen. I tillegg er et potenti-elt problem med konvensjonelle pakninger av den typen som generelt er beskrevet ovenfor potentialet for overbelastning av disses ringformede elastiske tetningssammenstillinger under setting av pakningen inne i foringen.

Fra det foregående kan det sees at det eksisterer et behov for forbedrede pakningsanordninger, og tilknyttede fremgangsmåter, som eliminerer eller i det minste betydelig reduserer de ovennevnte forankrings- og tetningsproblemene, begrens-ninger og ulemper hvilke er typisk forbundet med konvensjonelt konstruerte pakningssammenstillinger. Det er følgelig et mål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe" slike forbedrede pakningsanordninger og tilknyttede fremgangsmåter.

Ved utførelse av prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse, i samsvar med en foretrukket utførelsesform av denne, kan en pakningskonstruksjon koaksielt installeres inne i en undergrunns brønnstrømningsleder og er deretter svært motstandsdyktig mot rotasjon i forhold til brønnstrømningsl-ederen. Pakningskonstruksjonen omfatter et rørformet legeme koaksialt posisjonerbart inne i brønnstrømningslederen, hvilket legeme har en aksiell senterlinje, og et antall kileforankringer plassert i avstand rundt omkretsen under-støttet på det rørformede legemet for radiell bevegelse i forhold til dette mellom innover tilbaketrukkede frigjørings-posisjoner og utover utstrakte setteposisjoner. Setteinnretningene bæres på det rørformede legemet og er selektivt betjenbare for tvunget å drive kileforankringene fra disses frigjøringsposisjoner til disses utstrakte posisjoner i hvilken fortannede ytre sideoverflateavsnitt på kileforankringene bitende kommer i inngrep med brønnstrømningslederens indre sideoverflate.

Fortrinnsvis er en rørformet orienteringsnippel koaksialt festet til et nedre endeavsnitt av det rørformede paknings-legemsavsnittet og har et indre sideoverflateavsnitt i hvilket en lokaliseringsnøkkelprofil og et aksielt spiralspor er utformet. I tillegg bæres en ringformet elastisk tetningskonstruksjon koaksielt på det rørformede pakningslegemsav-snittet og komprimeres aksielt og deformeres radielt utover til tettende inngrep med brønnstrømningslederens indre sideoverflate som respons på setting av kileforankringen.

I samsvar med en pakningstorsjonsresistent egenskap har gripetennene på yttersidene av kileforankringene lengde som er skrå i forhold til pakningslegemets akse og i forhold til et plan vinkelrett på pakningslegemets akse. Dette spesielt konstruerte gripetannarrangementet og orienteringen utstyrer den installerte pakningen med en høy grad av motstand både mot aksiell og omkretsforflytning i forhold til brønnstrøm-ningslederen. Fortrinnsvis har hver av kileforankringenes ytre sideoverflater øvre og nedre seksjoner, der gripetennene på de øvre og nedre seksjonene er skrå i generelt motsatte retninger. I tillegg har hvert i omkretsen hosliggende par av øvre seksjoner gripetenner som er skrå i generelt motsatte retninger.

Ifølge en annen pakningstorsjonsresistent egenskap har kileforankringene skrå innvendige sideoverflater som står I inngrep med flate områder utformet i avstand rundt omkretsen og motvendte endeavsnitt av motsatte ringformede settekileelementer koaksielt båret på det ringformede pakningslegemet. Mellom disse flate områdene er det i omkretsen innskutt bueformede ytre sideoverflateavsnitt på de motvendte kileelementendene som rager lenger ut i radiell retning enn de flate områdene.

Når et av kileelementene drives aksielt mot det andre kileelementet, driver de flate områdene på kileelementene med kraft kileforankringene utover fra disses frigjørings-posisjoner mot disses setteposisjoner. En etterfølgende rotasjonskraft påført pakningslegemet og kileelementene, som ellers ville ha en tendens til å rotere pakningen i forhold til brønnstrømningslederen, motståes sterkt ettersom de buede avsnittene på kileelementoverflateavsnittene mellom de flate overflateavsnittene begynner å bevege seg til et underliggende forhold med kileforankringenes indre sideoverflater. Når dette skjer, økes den radielt utoverrettede settekraften på forankringene, noe som derved øker motstanden i pakningen mot rotasjonsforflytning i forhold til brønnstrømningsled-eren .

Pakningen kan settes hydraulisk i en to-trinns prosedyre ved bruk av et borbart blokkelement forankret inne i et indre avsnitt i det rørformede pakningselementet I tettende forhold med dette. En passasje strekker seg inn i blokken gjennom den toppende og dreier så utover gjennom blokken og strekker seg gjennom et indre avsnitt i en sideveggseks jon i det rørformede pakningslegemet.

I det første settetrinnet tvinges et trykkfluid gjennom passasjen og bevirker derved setting av kileforankringene og en delvis aksiell kompresjon av den elastiske tetningskonstruksjonen. I det andre settetrinnet tvinges et trykkfluid nedover gjennom pakningslegemets indre og utøver en nedoverrettet trykkraft på blokkens toppende. Denne forflytter i sin tur pakningslegemet nedover i forhold til settekilene og fullfører den aksielle kompresjonen av den elastiske tetningskonstruksjonen. Til slutt bores blokken ut for å tillate brønnfluidstrømning gjennom hele pakningens indre lengde.

Under det andre settetrinnet blir en ringformet konstruksjon koaksielt boret av det rørformede pakningslegemet tvunget i inngrep med den ene enden av tetningskonstruks jonen og er aksielt deformerbar, for derved å begrense den maksimale aksielle kompresjonskraften utøvet på tetningskonstruksjonen, som respons på utøvelse på denne av en aksiell kraft som overskrider et forhåndsbestemt maksimalnivå. Fortrinnsvis tilveiebringes denne aksielle deformasjonen av et ringformet settekraftbegrensende element koaksielt mottatt i et av settekileelementene, som kan komme i inngrep med en ende av tetningskonstruksjonen, og kan drives aksielt som en kile inn i settekileelementet.

Anordningen og fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved de i karakteristikken til de selvstendige krav 1 og 8 respektivt angitte trekk. Fordelak-tige utførelsesformer fremgår av de uselvstendige krav.

Fig. 1 er et svært skjematisk dellengdesnitt gjennom et vertikalt avsnitt av en undergrunns brønnforingskon-struksjon i hvilken en hydraulisk settbar pakhings-konstruksjon som er laget i samsvar med prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse er operativt

anordnet,

fig. 2A-2E er forstørrede delsnitt gjennom vertikale avsnitt av pakningskonstruksjonen som respektivt korrespond-erer med vertikale pakningskonstruksjonsavsnitt "A" til "E" i fig. 1, med pakningskonstruks jonen i en initiell nedkjøringskonfigurasjon,

fig. 3A-3C er forstørrede delsnitt gjennom vertikale avsnitt av pakningskonstruksjonen som respektivt korrespond-erer med vertikale pakningskonstruksjonsavsnitt "A" til "C" i fig. 1, med pakningskonstruks jonen I en

delvis satt konfigurasjon,

fig. 4A-4C er forstørrede delsnitt gjennom vertikale avsnitt av pakningskonstruksjonen som respektivt korrespond-erer med vertikale pakningskonstruksjonsavsnitt "A" til "C" i fig. 1, med pakningskonstruks jonen i en

fullstendig satt konfigurasjon,

fig. 5 er et forstørret grunnriss nedenfra, generelt langs linjen 5-5 i fig. 2A, av et omkretsavsnitt av et ringformet settekileelement benyttet i pakningskonstruks jonen og med en rekke av operative fresede

flateområder utformet i avstand langs omkretsen,

fig. 6A er et forstørret tverrsnitt av en detalj av det sirkulære pakningsområdet "6A" i figv 2A» °S

illustrerer en spesielt konstruert tetningssette-kraftbegrensende konstruksjon i nedkjøringsorienter-ing,

fig. 6B er et forstørret tverrsnitt av en detalj av det sirkulære pakningsområdet "6B" i fig. 4A, og illustrerer en spesielt konstruert tetningssette-kraftbegrensende konstruksjon i fullstendig satt

orientering, og

fig. 7 er et forstørret, delvis utviklet ytre sidelengderiss av et avsnitt av pakningen langs linjen 7-7 i fig. 2A og illustrerer de spesielt konfigurerte fortannede ytre sidene på et par av kilef orankringselementer operativt båret av pakningslegemet.

Skjematisk illustrert i fig. 1 er et vertikal avsnitt av en undergrunnsbrønn 10 som strekker seg inn i den omkringliggende grunnen 12 og omfatter en brønnstrømningsleder i form av en metallforingsstreng 14 med en indre overflate 16 og som er satt i en brønnboring 18 med et egnet sementforingsmateri-ale 20 som omslutter féringen 14. Representativt er brønnen 10 en eksisterende brønn som skal forøkes ved etterfølgende dannelse av i det minste en lateral brønnboring som strekker seg generelt horisontalt utover fra fSringen 14 og kommuniserer med dennes indre. Dette etterfølgende tillegget av et lateralt brønnavsnitt til den eksisterende brønnen 10 er illustrert og beskrevet i norsk søknad nr. P953323, som det vises til for nærmere informasjon.

Det vises fremdeles til fig. 1. For å lette denne laterale forlengelsen av brønnen 10 tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en spesielt konstruert hydraulisk settbar pakningskonstruks jon 22 som settes på plass inne i foringen 14, på et forhåndsbestemt sted og i en forhåndsbestemt rotasjonsorientering, på en måte som vil beskrives i det etterfølgende. Pakningskonstruksjonen 22 har en hul, åpenendet rørformet konfigurasjon, og omfatter en rørformet pakningslegemesammenstilling 24 med en skrånende øvre ende 25 og et nedre endeavsnitt koaksialt forankret inne i et øvre endeavsnitt av en rørformet orienteringsnippel 26 med en øvre ende 28 og en nedre ende 30.

Før pakningskonstruksjonen 22 settes inn i foringen 14 senkes den ned i foringen, til en bestemt dybde i denne, på et nedre endeavsnitt av en rørformet konstruksjon 32 som er koaksialt festet inne i et øvre endeavsnitt av pakningslegemesammenstillingen 24. Den rørformede konstruksjonen 32 kan representativt være forankringslåsekonstruksjonen illustrert og beskrevet i norsk søknad nr. P953324, mens den forankres til den øvre enden av pakningslegemesammenstillingen 24, tillater en forhåndsbestemt grad av relativ aksiell bevegelse mellom den rørformede konstruksjonen 32 og pakningslegemesammenstillingen 24 i en hensikt som skal forklares senere.

Det vises nå til fig. 2A-2E, som i tverrsnitt illustrerer den hydraulisk settbare pakningskonstruksjonen 22 i dens initielle nedkjøringsorientering, idet pakningslegemesammenstillingen 24 omfatter øvre og nedre hovedrørlegemeavsnitt 34, 36 som er gjenget sammen ved 38 (se fig. 2B), med en nedre endeseksjon på det nedre hovedlegemeavsnittet 36 gjenget på den øvre enden av orienteringsnippelen 26 ved 40 (se fig. 2C). I en hensikt som skal forklares senere, og i samsvar med et trekk ved den foreliggende oppfinnelse, er en generelt sylindrisk blokk 42 av borbart materiale (slik som aluminium) med topp- og bunnender 44 og 46 forankret på egnet måte koaksielt inne i pakningslegemesammenstillingens 24 indre (se fig. 2B), ved krysningen mellom de øvre og nedre hovedlegemeavsnittene 34 og 36, og avtetter avsnittet i pakningslegemets indre over blokken 42 fra avsnittet i pakningslegemets indre nedenfor blokken 42.

En indre passasje 48 er utformet i blokken 42 og har et aksielt rettet avsnitt 48a som åpner seg utover gjennom den øvre blokkenden 44, og et radielt utstrakt avsnitt 48b i kommunikasjon med den indre enden av det aksielle avsnittet 48a og som åpner seg utover gjennom blokkens 42 side. En hydraulisk slange 50 er forbundet ved en nedre ende av passasjeavsnittets 48a øvre ende og strekker seg oppover fra dette til overflaten via pakningens 22 indre.

Det vises nå til et øvre endeavsnitt i fig. 2A, der en elastisk tetningssammenstilling 52, omfattende øvre, mellomliggende og nedre ringformede elastomeriske tetnings-elementer 54, 56 og 58, koaksielt omskriver det øvre hovedpakningslegemeavsnittet 34 umiddelbart nedenfor en ringformet, nedovervendende ytre avsats 60 på dette og over et radielt fortykket øvre endeavsnitt 62 på et ringformet settekraftbegrensende element 64 som representerer et annet trekk ved den foreliggende oppfinnelse. Elementet 64 omskriver glidbart en krage 35 som strekker seg rundt pakningslegemeavsnittet 34 og har et ringformet nedover og radielt innover avsmalnende bunnendeavsnitt 66 (se også fig. 6A). Bunnendeavsnittet 66 er glidbart mottatt i en lignende avsmalnende ringformet indre sideoverflateutsparing 68 utformet i et øvre endeavsnitt av et ringformet øvre settekileelement 70 som omskriver pakningslegemeavsnittet 34 og er aksielt bevegelig i forhold til dette. Som best illustrert i fig. 6A, har utsparingen 68 en ringformet stoppoverflate 72 ved sin nedre ende.

Settekileelementets 70 ringformede nedre ende har generelt en frustrokonisk fasong, og er, i samsvar med et trekk ved den foreliggende oppfinnelse, utstyrt med en rekke fresede flateområder 74 i avstand fra hverandre langs omkretsen (se fig. 5) som benyttes for et formål som skal beskrives senere. Som illustrert i fig. 5 er det mellom de fresede flateom-rådene 74 innskutt en rekke av bueformede ytre sideoverflateavsnitt 76 plassert i avstand langs omkretsen på den ytre sideoverflaten av det øvre settekileelementets 70 nedre ende. I forhold til settekileelementets 70 senterlinje rager disse bueformede ytre sideoverflateavsnittene 76 radielt utover en strekning som er større enn de flate områdene 74.

Det vises nå til den nedre enden av fig. 2A og den øvre enden av fig. 2B der et ringformet nedre settekileelement 78 omskriver det øvre pakningslegemeelementet 34 og er plassert i nedoverrettet avstand fra det øvre settekileelementet 70. Det nedre settekileelementet 78 har et avsmalnende ringformet øvre endeavsnitt som, på samme måte som kilelementets 70 nedre endeavsnitt (se fig. 5), har en rekke fresede flate områder 74 anordnet i avstand langs omkretsen på dets ytre sideoverflate og innskutt mellom disse det buede sideoverf lateavsnitt 76. Som det kan sees nær fig. 2B sin toppende, henger en rekke fangfingre 80 plassert i avstand fra hverandre langs omkretsen og med på tvers forstørrede endeavsnitt 82, ned fra det nedre settekileelementets 78 ringformede bunnendeoverflate 84.

Et ringformet kilebæreelement 86 (se fig. 2A) omskriver utover motvendte endeavsnitt av de øvre og nedre settekileelementene 70 og 78 og er frigjørbart festet til det nedre settekileelementet 78 via skjærtapper 88, der kun en er synlig i fig. 2A. En rekke metallkileforankringer 80 plassert i avstand fra hverandre rundt omkretsen er plassert mellom motvendte endeavsnitt av de øvre og nedre settekileelementene 70 og 78, og holdes fanget mellom bæreelementet 86 og det øvre pakningslegemeelementet 34 for radiell bevegelse i forhold til dette. Hver kileforankring 90 har vertikale øvre og nedre endeavsnitt 92, 94 i avstand fra hverandre som har avsmalnede indre sideoverf later 96 som står i inngrep på en rampelignende måte via de fresede flatene 74 med motsatte ender av de øvre og nedre settekileelementene 70 og 78, og fortannede ytre sideoverflater 98, idet tannkonfigurasjonene på disse representerer et annet trekk ved den foreliggende oppfinnelse. Endeavsnittene 92 og 94 av kileforankringene 90 er bevegelige innover og utover gjennom åpningene 100 i kilebæreelementet 86.

En langs omkretsen hosliggende par 90a, 90b av spesielt konstruerte kileforankringer 90 er illustrert i fig. 7 sett fra disses ytre sider. I en hensikt som skal forklares senere strekker lengder av de parallelle gripetennene 102 utformet på kileforankringsendenes 92, 94 ytre sider 98 seg ikke på tvers av pakningens senterlinje 104, noe som er tilfellet ved konvensjonelt konfigurerte kileforankringstenner. I stedet er på hver kileforankring 90 tennenes 102 lengder på dens øvre og nedre endeavsnitt 92 og 94 generelt anordnet helisk i forhold til pakningens lengde, idet forankringstennenes 102 lengde er vinklet i forhold til både pakningens senterlinje 104 og et referanseplan 106.

Som illustrert i fig. 7 er for hver av de representativt avbildede kileforankringene 90a, 90b tennenes 102 lengder på forankringenes øvre endeavsnitt 92 vinklet motsatt fra tennenes 102 lengder på forankringenes nedre endeavsnitt 94. For eksempel skråner på kileforankringen 90a tennenes lengde på det øvre endeavsnittet nedover og mot høyre, mens tennenes lengder på det øvre lengdeavsnittet 94 skråner nedover og mot venstre som det sees av fig. 7. Således er de heliske tannmønstrene på de øvre og nedre endeavsnittene 92, 94 av kileforankringen 90a av motsatte "retninger". I tillegg, som også illustrert i fig. 7, har tannmøns trene har i hvert langs omkretsen hosliggende øvre kileforankringsendeavsnitt 92 (for eksempel de øvre endeavsnittene 92 av kileforankringene 90a, 90b) motsatte retninger, og tannmønstrene i hvert langs omkretsen hosliggende nedre kileforankringsendeavsnitt 94 (for eksempel de nedre endeavsnittene 94 av kileforankringene 90a, 90b) har også motsatte retninger.

Nå under henvisning til fig. 2B og 2C er det vist at pakningslegemesammenstillingen 24 også omfatter en rørformet stempelkonstruksjon som utover omskriver de øvre og nedre hovedpakningslegemeavsnittene 34, 36 og omfatter øvre og nedre rørformede avsnitt 108, 110. Det rørformede stempelav-snittets 108 øvre ende omskriver utover og er gjenget på det nedre settekileelementet 78 ved 112 (se den øvre enden av fig. 2B), rett over forankringen 80. Det øvre rørformede avsnittets 108 nedre ende er gjenget på det nedre rørformede avsnittets 110 øvre ende ved 112, rett over den borbare blokken 42 ved den nedre enden av fig. 2B.

En bunnendeseksjon av det nedre rørformede avsnittet 110 (se fig. 2C) omskriver utover en rørformet stoppkragekonstruksjon 114 som i sin tur utover omskriver det nedre hovedpakningslegemeavsnittet 36. Et radielt forstørret øvre ringformet endeavsnitt 116 på stoppkragekonstruksjonen 114 støter mot en ringformet, nedovervendende avsats 118 utformet på det nedre pakningslegemeavsnittet 36, og et nedre endeavsnitt av stoppkragekonstruksjonen er gjenget på legemsavsnlttet 36 ved 120, og er radielt utover forstørret ved 122. Den nedre enden av det nedre stempelkonstruksjonsavsnittet 110 er frigjørbart forankret til stoppkragekonstruksjonen 114 via skjærtapper 124, av hvilke kun en er synlig i fig. 2C. En ringformet nedovervendende stoppoverflate 126 er utformet på det øvre stoppkrageendeavsnittet 116 og vender mot en korresponderende oppovervendende ringformet stoppoverflate 128 anordnet på det nedre stempelkonstruksjonsavsnittets 110 innside.

Det vises nå til fig. 2B der et rørformet låseelement 130 er koaksielt i forhold til og holdes fanget mellom det øvre pakningslegemeavsnittet 36 og det øvre stempelkonstruksjonsavsnittet 108 for glidende vertikal bevegelse i forhold til disse. Låseelementets 130 nedre ende er frigjørbart forankret til pakningslegemeavsnittet 34 via skjærtapper 132, av hvilke kun en er synlig i fig. 2B. Aksielle innsnitt 134 er plassert i avstand langs omkretsen rundt låseelementets 130 øvre ende, og rett nedenfor innsnittene 134 presser låseelementet 130 seg radielt innover mot fangfingrenes 80 forstørrede nedre endeavsnitt 82. Dette holder skrånende skulderoverflater 136 på fingeravsnittene 82 mot en korresponderende skrånende nedovervendende ringformet skulderoverflate 138 på pakningslegemeavsnittet 34, noe som derved forhindrer oppoverbevegelse av det nedre settekileelementet 78 i forhold til pakningslegemeavsnittet 34.

Umiddelbart nedenfor fangfingeravsnittene 82 er det utformet en rekke fluid-bypass-porter 140 plassert i avstand fra hverandre langs omkretsen av låseelementet 130 og fluktende ned langs omkretsen i avstand fra hverandre plasserte fluid-bypass-porter 142, 144 respektivt utformet i det øvre pakningslegemeavsnittet 34 og det øvre stempelkonstruksjonsavsnittet 108. Låseelementets 130 ringformede bunnende 146 befinner seg oppad hosliggende en oppovervendende ringformet indre avsatsoverflate 148 på det øvre stempelkonstruksjonsavsnittet 108.

Det vises nå til den nedre enden av fig. 2B der den ytre enden av den borbare blokkens indre passasje avsnitt 48b kommuniserer med et aksielt forløpende spaltet avsnitt 38a av den gjengede skjøten 38, som i sin tur kommuniserer med et nedre endeavsnitt av en ringformet passasje 150 anordnet over den gjengede skjøten 38 og mellom pakningslegemeelementet 34 og stempelkonstruksjonens ytre veggavsnitt 108, 110. Som illustrert i fig. 2B, med pakningen 22 i nedkjøringsoriente-ring er passasjen 150 blokkert over det nedre paknings-legemeavsnittets 36 øvre ende av låseelementets 130 og det øvre stempelkonstruksjonsavsnittets 108 nedre ender 146, 152, respektivt.

Det vises nå til fig. 2D og 2E der et spiralspor 154 strekker seg nedover langs orienteringsnippelens 26 innvendige sideoverflate og terminerer rett over en nøkkelmottagende profil 156 (se fig. 2E) også utformet i nippelens indre sideoverflate. Etter at pakningen 22 operativt er satt i foringen 80 på en måte som skal beskrives I det etterfølgende kan en avlederanordnings nedre avsnitt senkes ned i nippelen 26 og låses på plass i denne som generelt beskrevet i norsk søknad nr. P953323, som det vises til for nærmere informasjon.

Spesifikt kan, som illustrert og beskrevet i den ovennevnte søknaden, avlederanordningens nedre ende ha en fjærbelastet orienteringsknast som entrer og rir langs sporet 154 for rotasjonsmessig å orientere avlederanordningen rett før en lokaliseringsnøkkel båret av avlederanordningens nedre ende snepper på plass inne i profilen 156 for i tillegg å posisjonere avlederanordningen i en nøyaktig forhåndsbestemt vertikal orientering inne i f6ringen 14.

Med pakningen 22 i nedkjøringsorientering, som nettopp er beskrevet i sammenheng med fig. 2A-2E, senkes pakningen<*>ned i f6ringen 14, på den rørformede forankringslåsekonstruksjonens 32 nedre ende (se fig. 1), til en forhåndsbestemt dybde inne i foringen 14, som illustrert i fig. 1. Det vises nå til fig. 3A-3C, der den nedre pakningen 22 delvis er satt inne i foringen 14 ved å tvinge trykkfluid 158 (se fig. 3B) nedover gjennom den hydrauliske slangen 50. Trykkfluidet 158 entrer det ringformede pakningslegemets kammer 150, via den borbare blokkpassasjen 48 og den gjengede skjøtens spaltekonstruksjon 38a og utøver en oppoverrettet trykkraft på låseelementets 130 og det øvre stempelkonstruksjonsavsnittets 108 nedre ender 148, 152, respektivt.

Denne oppoverrettede fluidtrykkraften bryter stempelkonstruksjonens skjærtapper 124 (se fig. 2C) og tillater de sammengjengede stempelkonstruksjonsavsnittene 108 og 110 hydraulisk å drives i en oppoverrettet retning i forhold til pakningslegemeavsnittene 34, 36, som det kan sees ved å sammenligne fig. 2B og 2C med fig. 3B og 3C. Den initielle oppoverrettede bevegelsen av stempelkonstruks;] onsavsnittene 108, 110 tillater at de forstørrede fangfingeravsnittene 82 (se fig. 2B) avbøyes radielt utover og bort fra den ringformede skulderoverflaten 138 som tidligere blokkerte disses oppoverbevegelse, og bevirker at det nedre settekileelementet 78 drives hydraulisk oppover mot dens posisjon i fig. 3A, for derved å bryte kilebærerens skjærtapper 88 (se fig. 2A).

Oppoverrettet drivbevegelse av det nedre settekileelementet 78 bevirker i sin tur at de øvre og nedre settekileelementene 70, 72 radielt presser kileforankringene 90 utover til gripende inngrep med foringens innvendige sideoverflate 16, som vist i fig. 3A. Den oppoverrettede drivbevegelsen av det nedre settekileelementet 78 bevirker også at det øvre settekileelementet 70 drives oppover i forhold til det øvre pakningslegemeavsnittet 34, noe som kan sees ved å sammenligne fig. 3A med fig. 2A. Dette, i sin tur, driver settekraftbegrensningselementets 64 øvre endeavsnitt 62 mot den ringformede avsatsen 60 på det øvre pakningslegemeavsnittet 34, noe som derved aksielt komprimerer den elastiske tetningssammensti11 ingen 52 og radielt deformerer denne utover til tettende inngrep med foringens 14 innvendige sideoverflate 16. Dette setter delvis pakningen 22 inn i foringen 14.

Deretter fullføres settingen av pakningen 22 inn i foringen 14 ved å tvinge et andre trykkfluid 160 nedover gjennom pakningens indre (se fig. 3B) utenfor den hydrauliske slangen 50. Trykket fra fluidet 160 på toppen av den borbare blokken 42 bevirker at de gjensidig forbundede hovedpakningslegemeavsnittene 34, 36 forflytter seg nedover i forhold til den ringformede forankringslåsekonstruksjonen 32 (se fig. 1), og i forhold til de gjensidig forbundede stempelkonstruksjonsavsnittene 108, 110, som det kan sees ved å sammenligne fig. 3A-3C og fig. 4A-4C. Denne nedoverforflytningen av hovedpakningslegemeavsnittene 34 og 36 beveger i sin tur paknings-legemeavsnittenes ringformede avsats 60 nedover (se fig. 4A) mot settekraftbegrensningselementets 64 øvre endeavsnitt 62, for derved å øke den aksielle kompresjonskraften på tetningskonstruks jonen 52 og øke dens radielle tetningskraf t mot foringens 14 innvendige sideoverflate 16.

Denne ytterligere aksielle kompresjonen av den elastiske tetningskonstruksjonen 52 (og således potentialet for å overkomprimere denne) er begrenset av settekraftbegrensnings-elementet 64 som drives nedover fra dets posisjon i fig. 6A mot dets posisjon i fig. 6B i hvilken settekraftbegrensningselementets nedre ende 66 kiles mot det øvre settekileelementet 70 og når bunnen mot utsparingsstoppoverflaten 72. Denne begrensede graden av aksiell "forkiling" mellom det nedre settekraftbegrensende elementet 64 og det indre av sette-kraf telementets sideoverflateavsnitt mot hvilket det kiler seg, beskytter fordelaktig den elastiske tetningskonstruksjonen 52 fra overkompresjon under den endelige paknings-setteprosedyren som nettopp er beskrevet. Etter at settingen av pakningen 22 er fullført bores blokken 42 ut på " egnet måte, som indikert ved den stiplede linjen 162 i fig. 4B, for å etablere strømningskommunikasjon mellom de indre avsnittene i pakningen 22 over og under blokkplasseringen.

Som tidligere nevnt er en nøkkelfordel ved den installerte pakningen 22 at den, ulikt konvensjonelle pakninger som benytter fortannede kileforankringskonstruksjoner, er svært resistent mot rotasjonsmessig forflytning i forhold til foringen "bevirket av torsjonskrefter påført pakningen 22 under etterfølgende kompletteringsoperasjoner, slik som dannelse av laterale forlengelser av brønnen 10 som illustrert og beskrevet i norsk søknad nr. P953323, som det vises til for nærmere informasjon.

Denne i stor grad økede motstanden mot rotasjonsmessig forflytning i forhold til f6ringen 14 er unikt tilveiebragt i den foreliggende oppfinnelse ved (1) de tidligere beskrevne flate områdene 74 utformet på de motvendte ringformede endene av de øvre og nedre settekileelementene 70 og 78 (se fig. 5), og (2) de spiralmønstrede gripetennene 102 utformet på kileforankringene 90 (se fig. 7).

I forhold til de flate områdene 74 på settekileelementene 70 og 78, mot hvilke de skrånende innvendige sideoverflåtene 96 på kileforankringene 90 hviler som vist i fig. 4A, kan det sees at forsøk på rotasjon av pakningslegemet i forhold til de utoverspente kileforankringene 90 som griper foringens 14 innvendige sideoverflate 16, vil ha en tendens til å rotere de flate områdene 24 langs omkretsen bort fra disses radielt utover overliggende kileforankringers 90 innvendige sideoverf later 96. Imidlertid motståes enhver slik relativ rotasjon av settekileelementene 70, 78 i forhold til forankringene svært sterkt ved de buede settekileoverflateom-rådene 76 (se fig. 5) anordnet mellom de flate områdene 74, som, som tidligere nevnt, rager radielt utover utenfor de flate områdene 74. På grunn av dette må, for å rotere de buede kileelementoverflateområdene 76 til underliggende forhold med kileforankringssideoverflåtene 96, det skapes en svært høy trykkinngrepspasning mellom kile- og forankrings-overflåtene 76 og 96. Dette motståes selvfølgelig sterkt av de allerede store radielle kontaktkreftene mellom kileforankringene 90 og fårlngen 14. Følgelig samvirker de flate settekileoverflåtene 74 og forankringens sideoverflate 96 unikt for svært sterkt å forhindre rotasjon av den installerte pakningen 22 i forhold til foringen 14.

Denne antirotasjonsegenskapen ved pakningen 22 økes sterkt ved hjelp av de tidligere beskrevne gripetannprofilene på kileforankringene 90. På grunn av at kileforankringenes gripetenner 102 (se fig. 7) skrår i forhold, til både senterlinjen 104 og det vinkelrette planet 106 motstår disse både aksiell og omkretsforflytning av pakningen 22 i forhold til foringen 14.

Som tidligere nevnt i forbindelse med fig. 7, i samsvar med en foretrukket utførelsesform av kileforankringene 90, er spiraltannmønsteret på hver kileforankrings øvre endeavsnitt 92 generelt motsatt rettet i forhold til spiraltannmønsteret på kileforankringens nedre endeavsnitt 94. I tillegg har spiraltannmønsteret på hvert i omkretsretningen etterfølgende øvre endeavsnitt 92 motsatt retning i forhold til det i omkretsretningen foregående øvre endeavsnitt 92, og spiral-tannmønsterets retning på hvert i omkretsretningen etterfølg-ende endeavsnitt 94 er motsatt i forhold til det i omkretsretningen foregående nedre endeavsnittet 94.

Denne alternerende retningsreversering aksielt og i omkretsretningen av spiraltannmønsteret muliggjør rotasjonsmotstand for pakningen uavhengig av rotasjonskraftens retning påført den installerte pakningen i forhold til senterlinjen 104. Det kan sees at dersom alle forankringstennene 102 skrår i samme retning, ville dette motstå rotasjonsbevegelse av pakningen bedre enn konvensjonelle kileforankringstenner som typisk strekker seg på tvers av pakningens senterlinje. Imidlertid ville, med alle tennene i samme retning, rotasjonsmotstanden være større som respons på rotasjonskrefter påført pakningen i en første retning enn i den motsatte retningen siden, i den første retningen, tennene i det minste teoretisk kunne tvinges til å "gjenges inn i" foringen. Med tannprofilfor-holdet vist i fig. 2 er imidlertid rotas jonsmotstanden for pakningen 22 hovedsakelig like høy uavhengig av retningen på rotasjonskraften påført pakningen om dens senterlinje.

Selv om den illustrerte pakningskonstruksjonen 22 er spesielt tilpasset for bruk i multilateral brønnformasjon som illustrert og beskrevet i norsk søknad nr. P953323, vil en fagmann på området lett forstå at denne spesielle teknikken kan benyttes med fordel også for andre anvendelser. I tillegg, selv om den illustrerte pakningen 22 er illustrert i en hydraulisk settbar konfigurasjon, vil en fagmann på området lett forstå at forskjellige av dens unike konstruk-sjonsmessige og operasjonsmessige trekk fordelaktig kan inkorporeres i en mekanisk settbar pakningskonstruksjon også.

Claims (10)

1. Torsjonsresistent brønnpakningsanordning, omfattende: et rørformet legeme (24) koaksielt posisjonerbart inne i en undergrunns brønnstrømningsleder (14) med en aksiell senterlinje (104), et antall langs omkretsen i avstand fra hverandre plasserte kileforankringer (90) understøttet på det rørformede legemet (24) for radiell bevegelse i forhold til dette mellom innover tilbaketrukne frigjøringsposisjoner og utover utstrakte setteposisjoner, idet hver av kileforankringene (90) har ytre sideoverflateavsnitt (98) med en rekke av parallelle gripetenner (102) utformet i avstand fra hverandre på denne, hvilke tenner (102) er generelt anordnet i spiral i forhold til senterlinjen, der tennene videre har lengder som er skrå i forhold til senterlinjen (104) og i forhold til et plan (106) vinkelrett på senterlinjen (104), setteinnretninger (70, 78) båret av det rørformede legemet (24) og selektivt opererbare for å tvinge kileforankringene (90) fra frigjøringsposisjoner for disse til setteposisjoner for disse, karakterisert ved at hvert av kileforankringenes (90) sideoverflateavsnitt (98) har øvre og nedre avsnitt, der gripetennene (102) på de øvre og nedre avsnitt er skrå i generelt motsatte retninger.

2. Torsjonsresistent brønnpakningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at setteinnretningene (70, 78) er hydraulisk opererbare, og at gripetennene (102) på hvert i omkretsretning tilliggende par med øvre og nedre avsnitt er skrå i generelt motsatte retninger.

3. Torsjonsresistent brønnpakningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at setteinnretningene (70, 78) bæres bevegelige på det rørform-ede legemet (24) og kommer i inngrep med kileforankringene (90), idet setteinnretningene (70, 78) er operative for (1) å tvinge kileforankringene (90) fra disses frigjøringsposi-sjoner til disses setteposisjoner som respons på aksiell bevegelse av setteinnretningene (70, 78) i forhold til det rørformede legemet (24) og (2) utøve en radiell utoverrettet kraft på kileforankringene (90) som respons på et forsøk på rotasjon av det rørformede legemet (24) og setteinnretningene (70, 78) i forhold til kileforankringene (90) om senterlinjen (104).

4. Torsjonsresistent brønnpakningsanordning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at kileforankringene (90) har skrånende radielle innvendige sideoverflateavsnitt (96), og at setteinnretningene omfatter første og andre ringformede kileelementer (70, 78) glidbart båret på det rørformede elementet (24) og med motvendte ringformede ender, idet de motvendte ringformede endene har radielle ytre sideoverflater med skrånende flate områder (74) utformet i avstand fra hverandre langs omkretsen og står i inngrep med kileforankringenes (90) radielt innvendige sideoverflateavsnitt (96) på en rampelignende måte, og at det mellom de skrånende flate områdene (74) på hver av de ringformede endene langs omkretsen er innskutt en rekke bueformede sideoverflateavsnitt (76) ragende radielt utover utenfor de flate områdene (74).

5. Brønnpakningsanordning ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at den ringformede legemskonstruksjonen (24) omfatter teleskoperte første og andre rørformede avsnitt (34, 36) aksielt bevegelige mot hverandre og omfattende motvendte ringformede overflater som med en ringformet ytre sideoverf late på et av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) danner en ringformet utsparing på den rørformede legemskonstruksjonen (24), at en ringformet elastisk tetningskonstruksjon (52) er koaksielt mottatt i den ringformede utsparingen, at setteinnretningene (70, 78) virker til å tvinge et av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) mot det andre av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) over en forhåndsbestemt settestrekning, for derved å utøve en aksiell settekraft på den ringformede elastiske tetningskonstruksjonen (52) på en måte som aksielt komprimerer og radielt deformerer den utover, og pakningen omfatter en innretning for å tillate at et av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) deformeres aksielt, under aksiell kompresjon av den elastiske tetningskonstruks jonen (52) på en måte som begrenser den aksielle settekraften som utøves på den elastiske tetningskonstruksjonen (52) via de første og andre rørformede avsnittene (34, 36).

6. Brønnpakningsanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at et av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) omfatter: et ringformet kraftbegrensende element (64) med et legemsavsnitt med et radielt forstørret endeavsnitt (62) vendende mot det andre av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) og definerende den ringformede overflaten på den ene av de første og andre rørformede avsnittene (34, 36) og et andre endeavsnitt, og et ringformet drivbart element drivbart via setteinnretningene (70, 78) mot den ringformede overflaten på det andre av de første og andre rørformede elementene (34, 36) og omfattende et første endeavsnitt teleskoperbart mottatt i det andre endeavsnittet av kraftbegrensningselementets (64) legemsavsnitt, idet kraftbegrensningselementets (64) andre endeavsnitt kan drives som en kile videre inn i det drivbare elementet som respons på en forhåndsbestemt aksiell kompre- sjonskraft utøvet på den elastiske tetningskonstruksjonen (52) via de første og andre rørformede avsnittene (34, 36).

7. Torsjonsresistent brønnpakningsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at den omfatter en ringformet elastisk tetningskonstruksjonen (52) koaksielt båret av den rørformede legemskonstruksjonen (24), og at setteinnretningen aksielt komprimerer og radielt deformerer utover den elastiske tetningskonstruksjonen (52) og at den omfatter en kraf tbegrensningsinnretning (64) tilknyttet setteinnretningene for å begrense den aksielle kompresjonskraften utøvet på den elastiske tetningskonstruksjonen (52) skapt ved betjening av setteinnretningene (70, 78).

8. Fremgangsmåte for å installere en pakning i en undergrunns brønnstrømningsleder (14) med en innvendig sideoverflate, omfattende følgende trinn: tilveiebringelse av en pakning (22) med et rørformet legeme (24) som strekker seg langs en akse (104), idet et antall kileforankringer (90) bæres på det rørformede legemet (24) for radiell bevegelse i forhold til dette mellom innover tilbaketrukne og utover utstrakte posisjoner, hvilke omfatter ytre sideoverflater (98) med gripetenner (102),karakterisert ved at tennene (102) er generelt anordnet i spiral i forhold til senterlinjen, der tennene videre har lengder som skrår i forhold til aksen (104) og et plan (106) på tvers av denne, og der hvert av kileforankringenes (90) ytre sideoverflateavsnitt (98) har øvre og nedre avsnitt, der gripetennene (102) på de øvre og nedre avsnitt er skrå i generelt motsatte retninger, koaksiell posisjonering av pakningen (22) inne i brønnstrøm-ningslederen (14) med kileforankringene (90) i disses tilbaketrukne posisjoner, og setting av pakningen (22) inne I brønnstrømningslederen (14) ved å tvinge kileforankringene (90) til å bevege seg fra disses tilbaketrukne posisjoner til disses utstrakte posisjoner for å drive gripetennene (102) inn til bitende inngrep med brønnstrømningslederens (14) innvendige sideoverf late .

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at pakningen (22) videre omfatter et aksielt par av ringformede settekileelementer (70, 78) koaksielt båret i avstand fra hverandre på legemsavsnittet (24) og omfattende motvendte endeavsnitt med ringformede ytre sideoverflater på hvilke en rekke av flate områder (74) er utformet i avstand fra hverandre langs omkretsen, idet de flate områdene (74) vender mot og står i inngrep med kileforankringenes (90) skrånende indre sideoverflateavsnitt (96), og at pakningen (22) settes i brønnstrømningslederen (14) ved aksielt å tvinge et av settekileelementene (70, 78) mot det andre settekileelementet (70, 78) for å tvinge kileforankringene (90) utover fra disses tilbaketrukne posisjoner.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at pakningen (22) videre omfatter en ringformet elastisk tetningskonstruksjon (52) koaksielt båret på det ytre av det ringformede legemsavsnittet (24), et borbart blokkelement (42) anordnet inne i, forankret til og avtettende et indre avsnitt i det ringformede legemet'(24), og en hydraulisk strømningspassasje (48) med et første avsnitt (48a) forløpende gjennom det borbare blokkelementet (48), og et andre avsnitt (48b) forløpende gjennom det indre av det rørformede legemsavsnittet (24) sideveggseksjon og kommuniserende med det første avsnittet (48a), og at det strømmes et trykkfluid sekvensielt gjennom de første og andre hydrauliske strømningspassasjeavsnittene (48a, 48b) og som respons på dette tvinger kileforankringene (90) fra disses tilbaketrukne posisjoner til disses utstrakte posisjoner, og aksielt komprimerer og radielt deformerer den elastiske tetningskonstruksjonen (52) utover til inngrep med brønnstrømningslederens (14) innvendige sideoverflate, og strøming av et trykkfluid gjennom det indre av det rørformede legemet (24) og utvendig til kraftinngrep med det borbare blokkelementet (42) på en måte som som respons bevirker en aksiell forflytning av det rørformede legemet (24) i forhold til kileforankringene (90) og den ytterligere aksielle kompresjonen av den elastiske tetningskonstruksjonen (52).