NO315130B1

NO315130B1 - Brönn som har et brönnhode med i det minste en adkomståpning, og fremgangsmåte for montering av en ledning i en brönn med et brönnhode

Info

Publication number: NO315130B1
Application number: NO19996164A
Authority: NO
Inventors: Noel A Monjure; Sr Kenneth Sikes; David D Comeaux; Francis R Bobbie; R Lewis Ropp
Original assignee: Vetco Gray Inc Abb
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2003-07-14
Also published as: CA2294010C; WO1998057028A1; DE69823505D1; EP0988439A4; US5927405A; NO996164L; AU740571B2; AU8065598A; EP0988439B1; NO996164D0; CA2294010A1; EP0988439A1; BR9810091A

Description

Teknisk omrade

Foreliggende oppfinnelse angår en brønn som har et brønnhode med i det minste en adkomståpning, og en foringsrørstreng i brønnhodet som avgrenser et foringsrør-ringrom som omgir foringsrøret, idet foringsrør-ringrommet inneholder et brønnfluid på grunn av lekkasje inn i foringsrør-ringrommet. Oppfinnelsen angår dessuten en fremgangsmåte for montering av en ledning i en brønn med et brønnhode med en lengdeakse, i det minste én foringsrørstreng som strekker seg nedover fra brønnhodet, et ringrom som omslutter foringsrøret, og en sideåpning i brønnhodet som er hovedsakelig vinkelrett på aksen og er i forbindelse med ringrommet,

Kjent teknikk

I brønner som bores for petroleumsproduksjon er flere foringsrør med forskjellige dimensjoner opphengt fra et brønnhode. Et problem som oppstår i slike brønner er regulering av trykket i ringrommet. I ringrommet mellom foringsrør av forskjellige dimensjoner kan trykk oppstå på grunn av lekkasje mellom strenger av foringsrør. Tidligere har en forholdsvis tung væske blitt pumpet inn i ringrommet ved den øvre enden av brønnen for å regulere trykket. Den tunge væsken migrerer sakte nedover og fortrenger lettere væske. Denne teknikken virker ikke alltid.

Blant skrifter som beskriver kjent teknikk skal nevnes følgende:

US 5,172,765 beskriver en fremgangsmåte for installering av en kabel i en brønn, ved at kabelen er trykksatt for å føres inn i brønnen, hvoretter brønnen behandles ved å pumpe rensevæske gjennom kabelen. Skriftet angir at kabelen senkes ned i borehullet til brønnen. I henhold til skriftet utføres operasjonen med et brønnverktøy i en åpen brønnboring. Væske blir ikke pumpet ut av brønnverktøyet.

US 4,844,146 beskriver en plugg for å festes til den nedre enden av en kveilrørstreng, og som frigjøres ved en trykkøkning over en viss grense i kveilrørstrengen. Kveilrørstrengen er skjøvet ned inne i foringsrøret, ikke i ringrommet. Den er laget av metall og er ikke fleksibel nok til å bli ført gjennom en adkomståpning i et brønnhode og ned et foringsrør-ringrom. Trykk tilføres ved slutten av innføringen, når kveilrørstrengen har nådd ønsket dybde, for å åpne en ventil.

US 5,284,210 beskriver en Y-formet styremuffe for installering av et brønnhode på en oljebrønn. Det muliggjøres adgang til brønnen for elementer som kveilrørstreng, dempeelement og kabel gjennom borerør, som igjen forløper inn i brønnboringen. Styremuffen er festet til borerøret.

US 5,236,036 og US 4,972,904 angår utstyr som benyttes i geotermiske brønner og ikke oljeproduserende brønner. En slange vist i US 5,236,036 er stiv på grunn av innarbeidelsen av støttekabler i den indre strukturen til slangen. I henhold til US 4,972,904 er det festet vekter til den nedre enden av slangen for å gjøre slangen stiv så den ikke kveiles rundt brønnen. Inngangsåpningen vist i US 5,236,036 er parallell med aksen til brønnboringen. Inngangsåpningen vist i US 4,972,904 har en spiss vinkel.

Forklaring av oppfinnelsen.

Med den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en brønn som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved en fleksibel, elastomerisk slange som forløper gjennom adkomståpningen og nedover i ringrommet til en bestemt dybde, og en pumpe som er operativt tilkoblet den fleksible slangen for å avgi en utbedringsvæske gjennom slangen for å fortrenge brønnfluidet i foringsrør-ringrommet og hindre lekkasje.

En dyse kan være festet til den nedre enden av slangen. Slangen kan nedføres flere hundre meter i brønnen. Derfor må slangen være under trykk og stiv for å hindre at slangen kveiler seg i brønnen. For å holde slangen stiv opprettholdes et innvendig trykk i slangen. Dysen kan være utstyrt med en ventil eller bruddskive som opprettholder trykket. Etter at slangen er senket til ønsket dybde øker operatøren trykket tilstrekkelig i slangen til at skiven brister, eller han åpner ventilen, for derved å muliggjøre at tung væske strømmer ut. Den tunge væsken fortrenger den lettere brønnproduksjonen, som strømmer ut av utløpet. En injeksjonstetteanordning ved overflaten tetter rundt slangen. En siuseventil kan benyttes for å avskjære slangen i et nødtilfelle.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, omfattende de trekk som er angitt innledningsvis, kjennetegnes ved følgende trinn: (a) føring av en fleksibel slange med en lukket nedre ende gjennom sideåpningen, for å bevirke at den nedre enden kommer i kontakt med foringsrøret overfor sideåpningen og å krumme slangen ned i ringrommet,

(b) trykksetting av slangen til et første trykk for å gjøre slangen hovedsakelig stiv,

(c) fortsatt skyving av slangen nedover i ringrommet til en valgt dybde,

(d) åpning av den nedre enden av slangen når den nedre enden er på en ønsket dybde, og

(e) utstrømning av fluid fra den nedre enden av slangen.

I henhold til oppfinnelsen benyttes således slangen slik at den er tilført fluid under trykk allerede når den føres ned i brønnen, slik at trykket holder slangen stiv under nedføringen.

Kortfattet forklaring av tegningene

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av eksempler vist på de vedføyde tegninger.

Figur 1 er et lengdesnitt gjennom et brønnhode som er konstruert i henhold til

oppfinnelsen.

Figur 2 er et lengdesnitt gjennom en utbedrtngsventil og en holdeenhet for en

utbedringsslange, festet til brønnhodet i fig. 1.

Figur 3 viser i utsnitt et forstørret lengdesnitt av en sluse i utbedringsventilen i fig. 2,

og viser en tettestilling til venstre og en løsgjøringsstilling til høyre.

Figur 4 er et forstørret lengdesnitt gjennom en slangeføringshylse i en åpning i

brønnhodet i fig. 1.

Figur 5 er en endeprojeksjon av slangeføringshylsen i fig. 4.

Figur 6 er et forstørret lengdesnitt gjennom en slange og en dyse.

Med henvisning til fig. 1 er det vist et brønnhode 11, fra hvilket er opphengt flere strenger av foringsrør 13, 15, 17, 19. Et langsgående ringrom forløper mellom hvert par av nabostrenger i foringsrøret. Hvert ringrom har i det minste en adkomståpning ved brønnhodet 11. F. eks. forløper ringrommet 21 mellom foringsrørstrengene 15 og 17, og har adkomståpninger 23, 25, mens ringrommet 31 forløper mellom foringsrørstrengene 13 og 15 og har en adkomståpning 35. Konvensjonelle ventiler 27 og 37 regulerer strømmen gjennom åpningene 25 og 35.

En sluseventil 41 er boltet til utsiden av brønnhodet 11 og regulerer adkomsten til åpningen 23. En pakkboksenhet 43 er festet til sluseventilen 41. Som vist i fig. 2 omfatter i denne utførelsen pakkboksenheten 43 en utbedringsventil 45, en klemanordning 47, en pakningsanordning 49 og en aksial åpning 57. En fleksibel, elastomerisk slange 51 forløper gjennom åpningen 57. I den foretrukne utførelsen omfatter slangen 51 en sterk polyesterfletning omgitt av to lag plast, og har en ytterdiameter på omtrent 2,5 cm. Slangen 51 er oppspolet på en drivenhet 70 lenger oppstrøms fra pakkboksenheten 43.

Som vist i fig. 3 har utbedringsventilen 45 en vertikalt forskyvbar sluse 53 og oppstrøms og nedstrøms seter 55 med aksiale hull 58 på linje med åpningen 57. Slusen 53 har to horisontale åpninger 54, 56 som har tilnærmet samme diameter. Åpningen 54 og hullene 58 har skarpe kanter 60 dannet med verktøystål, for avskjæring av slangen 51 i et nødtilfelle. Slusen 53 har tre mulige stillinger. I driftsstillingen (fig. 2) er åpningen 54 innrettet etter hullene 58. I tetnings- eller sikkerhetsstillingen tetter et massivt parti av slusen 53 mellom setene 55 (til venstre i fig. 3). I fjernelsesstillingen er åpningen 56 innrettet etter hullene 58 (til høyre i fig. 3).

Med henvisning til fig. 2 befinner klemanordningen 47 seg mellom utbedringsventilen 45 og sluseventilen 41. Klemanordningen 47 har en sylindrisk stav 48 på enden av en aksel 50. Staven 48 og akselen 50 er vertikalt bevegelige mellom en åpen stilling og en lukket stilling eller klemstilling (ikke vist) der slangen 51 klemmes mellom staven 48 og en stopper 52. Pakningsanordningen 49 er et tettesystem som befinner seg på den oppstrøms siden av utbedringsventilen 45. En konvensjonell injeksjonstetteanordning 59 pumper fett rundt slangen 51 for å tette mellom slangen 51 og åpningen 57.

Med henvisning til fig. 4 og 5 er en slangeføringshylse 61 innskrudd i og forløper radialt innover fra adkomståpningen 23 i brønnhodet 11. Slangeføringshylsen 61 har en åpning 63 som kommuniserer med åpningen 57 gjennom sluseventilen 41. Et radialt indre parti av åpningen 63 er skrådd nedover i en stump vinkel i forhold til det ytre partiet av åpningen 63 inn i brønnhodet 11. Et element 62 med avfasning er inndrevet i åpningen 63 ved den radialt indre enden av hylsen 61. Elementet 62 er elliptisk og har større horisontal bredde enn vertikal høyde. Slangen 51 er innført fra drivenheten 70, gjennom åpningen 57 og sluseventilen 41 og inn i åpningen 63.

Som vist i fig. 6 har en ende av slangen 51 en sylindrisk endeenhet 65 med selvskjærende gjenger 66 på en ende. Diameteren til slangen 51 er noe minsket på den enden som endeenheten 65 er festet til. Denne minskningen muliggjør at endeenheten 65 kan ha den samme endelige ytterdiameteren som slangen 51. Når endeenheten 65 innskrus i slangen 51 vil en ring 64a og kiler 64b drive slangen 51 inn i gjengene 66. Et par O-rtnger 68 danner den nødvendige tetning. Endeenheten 65 har en konisk ende 67 som er utformet til å bidra til bevegelsen av slangen 51 gjennom komponentene i brønnhodet 11 og ringrommet 21. Endeenheten 65 har også en liten bruddskive,- plugg eller- kapsel 69 av plast som danner åpning ved å drives ut, ved å briste ved et valgt trykk eller ved å åpne ved hjelp av andre midler. Kapselen 69 utgjør en trykkholdingsmekanisme for å opprettholde trykket i slangen 51 inntil et valgt trykk er oppnådd.

Under bruk, dersom en av strengene i foringsrøret 13,15, 17 eller 19 begynner å lekke, kan en trykkoppbygning inntreffe i ringrommet mellom strengene i foringsrøret. I henhold til oppfinnelsen minskes trykkoppbygning ved pumping av en tung væske inn i dette ringrommet og fortrengning av brønnfluid. Dersom foringsrøret 17 lekker, ledes den tunge væsken til ringrommet gjennom slangen 51, som er ført gjennom åpningene 57, 63 (fig. 2 og 4). Slangen 51 trykksettes med den tunge væsken til et tilstrekkelig trykk (omtrent 690 kPa) for å gjøre den hovedsakelig stiv. Slangen skyves inn i pakkboksenheten 43 og åpningen 23 med slusen 53 i driftsstillingen (fig. 2). Selv om slangen 51 er ganske stiv, styrer styrehylsen 61 slangen 51 og endeenheten 65 noe nedover i ringrommet 21 (fig. 4). Enden 67 av endeenheten 65 vil gli mot foringsrøret 17, og slangen 51 drives nedover i ringrommet 21 (ikke vist). Det koniske partiet 62 muliggjør en viss horisontal bevegelse av slangen 51 og hindrer at slangen 51 fastklemmes mellom foringsrøret 17 og hylsen 61. Slangedrivenheten fortsetter å føre slangen 51 ned i ringrommet 21. På grunn av stivheten kan slangen 51 rage flere hundre meter ned i ringrommet 21 uten å kveile seg rundt ringrommet (ikke vist). I en alternativ utførelse kan en fluidstråle rettes oppover for å fremme nedoverbevegelsen av slangen.

Når slangen 51 og endeenheten 65 er på korrekt dybde er trykket i slangen 51 øket tilstrekkelig til at kapselen 69 brister og muliggjør at det tunge fluidet strømmer gjennom endeenheten 65. Den tunge væsken fortrenger det lettere brønnproduksjonsfluidet som strømmer ut av åpningen 25 når ventilen 27 er åpnet (fig. 1). Når den tunge væsken fyller ringrommet 21 fjernes slangen 51, og ventilene stenges.

Dersom pakningsenheten 49 ikke er i stand til å hindre lekkasje rundt slangen 51 på grunn av høyt trykk i brønnen som er ute av kontroll eller en annen nødsituasjon inntreffer, benyttes klemanordningen 47 for å klemme sammen slangen 51 med staven 48 og stopperen 52. Slusen 53 beveges til tettestillingen, og slangen 51 avskjæres av kantene 60 i en kappebevegelse. Det er viktig at avkapningen blir jevn slik at slangen

51 kan plugges med et fiskeverktøy og senere gjenvinnes etter at trykket er under kontroll. Etter at trykket i brønnen er under kontroll beveges slusen 53 til stillingen for fjernelse, med hullet 56 innrettet etter setehullene 58. Et verktøy innføres gjennom hullet 57 for å gripe den avkappede enden av slangen 51. Klemanordningen 47 løsgjøres, og den gjenværende lengden 51 gjenvinnes. I det siste trinnet beveges slusen 53 tilbake til driftsstillingen, slik at den lille biten av avkappet slange 51 som fremdeles befinner seg i åpningen 54 kan fjernes med verktøyet. Denne operasjonen kan utføres i hvilket som helst ringrom i brønnhodet 11.

Oppfinnelsen medfører betydelige fordeler. Ved trykksetting av et elastomerisk rør med liten diameter kan et lite kostbart elastomerisk rør benyttes i stedet for et stort og kostbart kveilrør for å injisere fluider i et brønnringrom. Røret kan benyttes for å føre ned et inspeksjonskamera. Dessuten kan røret etterlates i brønnen for å benyttes ved trykkutbedring i foringsrør-ringrom og trykkutbedring i ringrom eller periodisk avlasting av brønnen, pumping av kjemikalier osv.

Mens oppfinnelsen bare er vist i én utførelse vil det forstås av fagfolk på området at den ikke er begrenset til denne, men at forskjellige endringer er tenkelig uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen.

Claims

1. Brønn som har et brønnhode (11) med i det minste en adkomståpning (23), og en foringsrørstreng (13, 15, 17, 19) i brønnhodet som avgrenser et foringsrør-ringrom (21) som omgir foringsrøret, idet foringsrør-ringrommet inneholder et brønnfluid på grunn av lekkasje inn i foringsrør-ringrommet, karakterisert ved en fleksibel, elastomerisk slange (51) som forløper gjennom adkomståpningen (23) og nedover i ringrommet (21) til en bestemt dybde, og en pumpe som er operativt tilkoblet den fleksible slangen for å avgi en utbedringsvæske gjennom slangen for å fortrenge brønnfluidet i foringsrør-ringrommet og hindre lekkasje.

2. Brønn som angitt i krav 1, omfattende en slangeføringshylse (61) som er fastgjort til adkomståpningen (23) i foringsrør-ringrommet, idet slangeføringshylsen avgrenser en nedover skrådd kanal for å rette slangen (51) nedover i ringrommet.

3. Brønn som angitt i krav 2, ved hvilken slangeføringshylsen (61) har en avfaset åpning som har en større horisontal dimensjon enn den vertikale dimensjon, for å muliggjøre en viss horisontal bevegelse av slangen (51) i forhold til føringshylsen.

4. Brønn som angitt i krav 1, omfattende en rørende på en ytre ende av den fleksible slangen (51), og en plugg (69) i rørenden for plugging av den fleksible slangen, for å muliggjøre at trykk bevirker at slangen blir stiv for å forenkle innføring, og idet pluggen åpner ved et bestemt trykk for å muliggjøre at utbedrtngsvæsken kan tilføres.

5. Fremgangsmåte for montering av en ledning i en brønn med et brønnhode (11) med en lengdeakse, i det minste én foringsrørstreng (13, 15, 17, 19) som strekker seg nedover fra brønnhodet, et ringrom (21) som omslutter foringsrøret, og en sideåpning (23) i brønnhodet som er hovedsakelig vinkelrett på aksen og er i forbindelse med ringrommet, karakterisert ved følgende trinn: (a) føring av en fleksibel slange (51) med en lukket nedre ende gjennom sideåpningen (23), for å bevirke at den nedre enden kommer i kontakt med foringsrøret overfor sideåpningen og å krumme slangen ned i ringrommet, (b) trykksetting av slangen til et første trykk for å gjøre slangen hovedsakelig stiv, (c) fortsatt skyving av slangen nedover i ringrommet til en valgt dybde, (d) åpning av den nedre enden av slangen når den nedre enden er på en ønsket dybde, og (e) utstrømning av fluid fra den nedre enden av slangen.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, ved hvilken trinn (b) omfatter anbringelse av en plugg (69) i den nedre endeii, og trinn (d) omfatter økning av det første trykket tilstrekkelig til å fjerne pluggen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, ved hvilken brønnen har i det minste to rørformede ledninger (15, 17) som avgrenser et ringrom (21) mellom disse, og idet trinn (a) og (b) omfatter innføring og skyving av slangen (51) nedover i ringrommet.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, ved hvilken trinn (e) omfatter pumping av fluid fra overflaten gjennom slangen (51) og fortrengning av brønnfluid fra brønnen ut gjennom den øvre enden av brønnen.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, ved hvilken trinn (e) omfatter pumping av fluid fra overflaten gjennom slangen (51) og fortrengning av brønnfluid fra brønnen ut fra den øvre enden av brønnen, idet fluidet som pumpes er tyngre enn brønnfluidet i brønnen.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, ved hvilken brønnen har i det minste to rørformede ledninger (15, 17) som avgrenser et ringrom (21) mellom disse, og idet trinn (a) og (b) omfatter innføring og skyving av slangen (51) nedover i ringrommet, og idet trinn (e) omfatter pumping av fluid fra overflaten gjennom slangen og fortrengning av brønnfluid fra brønnen ut fra den øvre enden av brønnen, idet fluidet som pumpes er tyngre enn brønnfluidet i brønnen.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, ved hvilken brønnen har et brønnhode (11) med en rørformet boring, en streng av foringsrør (13, 15, 17, 19) opphengt i boringen og som avgrenser et foringsrør-ringrom (21) som omgir foringsrøret, en adkomståpning (23) gjennom brønnhodet og i kommunikasjon med ringrommet, og idet trinn (a) og (b) omfatter innføring og skyving av slangen (51) nedover i ringrommet.