NO315286B1

NO315286B1 - Oppblåsbart omstillingsverktöy

Info

Publication number: NO315286B1
Application number: NO19991015A
Authority: NO
Inventors: Dinesh R Patel; Mike J Griffith
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2003-08-11
Also published as: US6024173A; NO991015L; GB2334985A; NO991015D0; ID23610A; GB2334985B; GB9904483D0

Description

NedihuElsverktøy anvender ofte slike anordninger som kule- og sleideentiler med sleid bare elementer som kan flyttes langs en brønnborings akse. Et om-tillingsverktøy som blir ført inn i nedihullsverktøyets boring, kan fremskaffe den mekaniske bevegelsen som skal til for å flytte det sleid bare element langs brønn-oringens akse.

Omstillingsverktøyet har eksempelvis (vist på fig. 1) chucker eller med-bringerfjærer (dog springs) 100 som er montert på en stamme 104. Chuckene 100 er radielt belastet med fjærer 102 slik at de kan bevege seg i radiell retning vekk fra, eller mot stammen 104. Chuckene 100 blir radielt aktivert vekk fra stammen 104 for å gå i inngrep i utsparinger i det sleidbare elementet når omstillings-verktøyet er plassert i det sleidbare elementets boring. Når omstillingsverktøyet går i inngrep med det sleidbare element, kan en kraft bli påført omstillings-verktøyet for å bevege omstillingsverktøyet og det sleidbare elementet langs nedihullsverktøyets aksielle retning. Fjærene 102 som holder chuckene 100 til stammen 104, har begrenset radiell ekspansjonsevne for å sikre skikkelig inngrep av chuckene i det sleidbare elementets utsparinger.

Stammens 104 utvendige diameter er vanligvis dimensjonert for å kunne passere gjennom den minste boringen i nedihullsverktøyet som omstillings-verktøyet møter før omstillingsverktøyet går inn i det sleidbare elementets boring. Hvis omstillingsverktøyet er dimensjoner for å passere gjennom en boring med vesentlig mindre innvendig diameter enn det sleidbare elementets innvendige boringsdiameter, kan det forekomme at chuckene 100 ikke er i stand til å ekspandere langt nok til å gå i inngrep med utsparingene i det sleidbare elementet. Følgelig, er bruken av omstillingsverktøyet i mange tilfeller begrenset til nedihullsverktøy med en konsistent innvendig boringsdiameter gjennom hele lengden til verktøyet, som omstillingsoperasjonen finner sted i.

Imidlertid kan det være ønskelig å ha et nedihullsverktøy med en begrensning, eksempelvis en strømningsmålerventuri, en nippel eller en strupning, med en boring som er vesentlig mindre enn det sleidbare elementets boring. Følgelig finnes det behov for et omstillingsverktøy som kan passere gjennom en boring med liten diameter og samtidig kan gå i inngrep med et sleidbart element med en diameter vesentlig større enn den lille boringens diameter.

Andre egenskaper vil fremgå fra den etterfølgende beskrivelsen og kravene.

I ett aspekt av oppfinnelsen, omfatter den generelt et omstillingsverktøy for inngrep med en bevegelig anordning i et nedihullsverktøy omfattende et hus med en boring og en oppblåsbar diafragma montert på huset. En matingsport, som fluid kan strømme gjennom fra husets boring til innsiden av diafragmaen for å blåse opp diafragmaen slik at den går i inngrep med den bevegelige anordningen, er anbrakt i huset.

Andre egenskaper vil fremgå fra den følgende beskrivelse og krav.

FIG. 1 viser skjematisk et omstillingsverktøy i henhold til kjent teknikk.

FIG. 2 viser skjematisk et nedihullsverktøy opphengt i en brønnboring.

FIG. 3 er et vertikalt tverrsnitt av et omstillingsverktøy i henhold til oppfinnelsen. FIG. 4 viser omstillingsverktøyet på FIG. 3 i inngrep med en ventiloperator. FIG. 5 viser omstillingsverktøyet på FIG. 4 med slangehodet i sin tilbake-trukne posisjon.

FIG. 6 viser at omstillingsverktøyet på FIG. 5 åpner en kuleventil.

Med henvisning til tegningene der like bokstaver blir brukt for like deler på de forskjellige skissene, illustrerer FIG. 2 et nedihullsverktøy 10 opphengt i en brønnboring 12. Som vist strekker etforingsrør 14 seg hovedsakelig langs en del av brønnboringens 12 lengde, og etterlater brønnboringens 12 balanse som et åpent hull. Foringsrøret 14 holdes på plass av en betongkappe 16. Selv om brønn-boringen 14 vises som en vertikal brønnboring, må det være klart at oppfinnelsen på en tilsvarende måte kan brukes i horisontale og skråstilte brønnboringer.

Nedihullsverktøyet 10 omfatteren rørledning 18 som er forbundet med et rør 20. Rørledningen 18 og røret 20 mottas konsentrisk i brønnboringen 12 slik at en ringformet passasje 22 defineres mellom nedihullsverktøyet 10 og brønn-boringen 12. Pakninger 24 blir posisjonert langs brønnboringen for å isolere seksjoner av den ringformede passasjen 22. Røret 20 omfatter perforeringer 26 slik at innsiden av røret 20 kommuniserer fluidmessig med den ringformede passasjen 22. Rørledningens 18 boring blir innrettet med rørets 20 boring slik at fluidet som går inn i røret 20 kan strømme inn i rørledning 18.

Innvendig i røret 20 er det en sammenstilling 28 for isolering av en ventil. Sammenstilling 28 for isolering av en ventil omfatter en kuleventil 30 med en aksiell boring 32 som kan innrettes med rørets 20 boring og rørledningens 18 boring for å tillate fluidmessig kommunikasjon mellom røret 20 og rørledningen 18. Isoleringsventilsammenstillingen 24 omfatter også en ventiloperator 34 som er bevegelig langs rørets 20 langsgående akse. Ventiloperatoren 34 har en arm 36 som er forbundet med kuleventil 30.

Ventiloperator 34 kan beveges nedover for å rotere kuleventil 30 til sin åpne posisjon slik at boringen 32 blir innrettet med boringene til rørledning 18 og rør 20. I denne åpne posisjonen kan fluid bli kommunisert mellom rørledning 18 og rør 20. Ventiloperatoren 34 kan også beveges oppover for å rotere kuleventil 30 til sin lukkede posisjon slik at boring 32 ikke er innrettet med rørledning 18 og rørets 20 boringer. I denne lukkede posisjonen hindres fluid i å kommunisere mellom rørledning 18 og røret 20.

Et strømningsbegrensende element 38 (for eksempel en venturi til en strømningsmåler) blir plassert i rørledningen 18 over (eller foran) sammenstillingen 28 for isolering av en ventil. Element 38 for begrensning av strømning har en innvendig boringsdiameter som er mindre enn ventiloperatorens 34 innvendige diameter.

Et omstillingsverktøy 40 føres inn i nedihullsverktøyet 10 på enden av et kveilerør 42. Omstillingsverktøy 40 dimensjoneres for å kunne passere gjennom strømningsbegrensende element 38. Omstillingsverktøyet 40 kan bli hydraulisk aktivert for å sjalte ventiloperator 34. Når omstillingsverktøyet 40 sjalter ventiloperator 34 kan kraft påføres omstillingsverktøyet 40 for å bevege ventiloperatoren 34.

Nå med referanse til FIG. 3, omfatter omstillingsverktøyet 40 en stamme 44, en oppblåsbar pakning eller diafragma 46 og et opptrekkbart slangehode 48. Stammens 44 utvendige diameter blir dimensjonert for å gå inn i det strømnings-begrensende elementets 38 boring i rørledning 18. Den øvre enden av stammen 44 omfatter et mottagelsesorgan 50 for gjengemessig inngrep med en ende av kveilerøret 42. Stammen 44 har også en boring 52 som er innrettet med kveile-rørets 42 boring 54. Den oppblåsbare pakningen 46 blir montert på stammen 44. Porter 56 er anbrakt i stammen 44 som fluid kan bli tilført gjennom fra stammens 44 boring 52 til pakning 46 for å blåse opp pakning 46. Portene 58 er også anbrakt i stamme 44 for å tillate at fluidet som tilføres til pakningen 46 kan slippes ut og derved går trykket ut av pakning 46.

Inne i stammen 44 er det et stempel 60 med en boring 62 som er innrettet med stammens boring 52. Den øvre delen av slangehodet 48 er tilknyttet stempelet 60. Den nedre delen 64 av slangehodet 48 er fastgjort til stammen 44 ved hjelp av brytepinner 66. Stempelet 60 låses også på plass i stammen 44 ved at brytepinnene 66 holder slangehodet 48 til stammen 44. En kant 68 ved den øvre delen av slangehodet 48 hviler på en nedre krage 70 i stammen 44 slik at slangehodet 48 ikke faller ut av stammen 44 når brytepinnene 66 skjæres over.

Stempelet 60 blir utsatt for fluidtrykk når fluid strømmer inn i et kammer 72 via porter 74.1 tillegg, er porter 76 anbrakt ved den nedre delen av stempelet 60 gjennom hvilke fluidtrykk i stammens 44 boring 52 kan bli kommuniseres til en nedre skulder 69 på stempelet 60.Trykket som virker på skulder 69 søker å bevege stempelet 60 oppover, men brytepinnene 66 hindrer stempelet 60 fra å bevege seg. Slangehodet 48 beveger seg kun når trykket som kommuniseres med skulder 69 påfører nok kraft på slangehodet 48 til å skjære over brytepinnene 66. Når brytepinnene 66 skjæres over, beveger slangehodet 48 og stempelet 60 seg oppover helt til toppen av stempelets 60 skulder 80 kommer i kontakt med en øvre krage 82 i stammen 44.

Under drift senkes omstillingsverktøy 40 ned i ventiloperator 34 helt til slangehodet 48 kommer i kontakt med toppen av den lukkede kuleventil 30, som vist på FIG. 4. Slangehodet 48 blir brukt for å holde toppen av den lukkede kuleventilen 30 på plass. Omstillingsverktøyet 40 blir senket til kuleventilen 30 med pakningen 46 uoppblåst slik at omstillingsverktøyet 40 kan passere gjennom det strømningsbegrensende elementets 38 boring. Brytepinnene 66 haren høy avskjæringsverdi slik at de ikke skjærer av når slangehodet 48 lander på kuleventil 30.

Etter å ha etablert kuleventilens 30 dybde (dvs. når omstillingsverktøyets slangehode 48 kommer i kontakt med kuleventil 30), blir pakningen 46 blåst opp ved å pumpe fluid fra overflaten gjennom boringene 52 og 54 og porter 56 i en hastighet som er tilstrekkelig for å opprettholde et ønsket oppblåsningstrykk i pakningen 46. Det pumpede fluidet lekker ut av portene 58. Imidlertid, hvis tilstrekkelig trykk pumpes ned boringen 52 og 54, fortsetter en del av det ned til portene 56. Følgelig, må pumpingshastigheten bli satt til en høyere hastighet enn portenes 58 lekkasjehastighet for å opprettholde oppblåsningstrykket i pakningen 46.

Ved det riktige oppblåsningstrykket, ekspanderer pakningens 46 utvendige vegg for å komme i kontakt med og å trykke hardt mot ventiloperatorens 34 innvendige vegg. Det samme oppblåsningstrykket som ekspanderer pakningen 46 virker også på stempelets 60 skulder 69 og søker å bevege slangehodet 48 oppover. Imidlertid beveger slangehodet 48 seg ikke oppover ved dette punktet fordi det holdes til stammen 44 av brytepinner 66.

Idet den oppblåsbare pakningen har gått i inngrep med ventiloperatoren 34, økes trykket i boringen 52 ved å øke hastigheten fluid blir pumpet inn i boringen 52. Denne trykkøkningen er tilstrekkelig for å skape en kraft oppover på skulder 69 som skjærer over brytepinnene 66. Når brytepinnene 66 skjæres over, beveger i kraften som virker på skulder 69 stempelet 60 og slangehodet 48 oppover. Stempelet 60 slutter sin bevegelse oppover når det kommer i kontakt med den øvre kragen 82 i stammen 44, som vist på FIG. 5. Trykket som virker på stempelets 60 skulder 69, og slangehodets 48 kant 68 holder slangeholdet 48 i denne opptrukkede posisjon.

Omstillingsverktøyet 40 blir kjørt nedsenket inn i ventiloperator 34 på enden av kveilerøret 42, som støttes fra overflaten (ikke vist). Fordi kveilerørets 42 utvendige diameter er mindre enn rørledningens 18 diameter (se FIG. 1), bukler kveilerøret 42 seg ettersom omstillingsverktøyet 40 blir senket inn i ventiloperator 34. Kveilerørets 42 buckling påfører en kraft på omstillingsverktøyet 40 nedover.

Opptrekkingen av slangehodet 48 inne i stammen 44 skaper et mellomrom mellom bunnen av omstillingsverktøyet 40 og toppen av kuleventil 30. Kraften nedover p.g.a. omstillingsverktøyet 40 p.g.a. bucklingen av kveilerøret 42 søker å dytte omstillingsverktøyet nedover, men friksjonen mellom pakningens 46 utvendige vegg og ventiloperatorens 34 innvendige diameter tillater ikke at om-stillingsverktøyet 40 beveger seg nedover. Friksjonskraften som blir generert p.g.a. oppblåsningstrykket er høyere enn noen av de nedovervirkende kreftene som kan være tilstede når brytepinnene 66 er skåret over og slangehodet 48 er i sin opptrukkede posisjon inne i stammen 44.

Fordi den oppblåsbare pakningen 46 effektivt kobler omstillingsverktøyet 40 til ventiloperatoren 34, beveger omstillingsverktøyet 40 og ventiloperatoren 34 seg nedover sammen når vekten blir påført på omstillingsverktøyet 40. Ventiloperatorens 34 reise nedover åpner kuleventil 30, som vist på FIG. 6. Mellom-rommet som skapes mellom omstillingsverktøyets 40 bunn og kuleventilens 30 topp (se FIG. 5) ved opptrekking av slangehodet 48 tillater at omstillingsverktøyet 40 og ventiloperatoren 34 beveger seg nedover for å rotere kuleventil 30 til sin åpne posisjon.

Idet kuleventil 30 åpnes, stoppes pumpingen av fluid inn i kveilerøret 42. Fluidet i pakningen 46 luftes ut igjennom portene 56 og 58 inntil pakningen 46 mister trykket til sin opprinnelige uoppblåste posisjon. Når omstillingsverktøyet 40 trekkes opp gjennom den lille diameteren til det strømningsbegrensende element 38 over kuleventil 30.

Det må være klart at omstillingsverktøyet 40 også kan bli brukt for å lukke isolasjonsventil 28 ved å reversere sjaltningsretningen til omstillingsverktøyet 40 og ventiloperator 34. For eksempel kan kuleventil 30 bli lukket ved operering av omstillingsverktøyet 40 for å sjalte ventiloperator 34 og å bevege omskiftnings-verktøyet 40 og ventiloperatoren 34 oppover for å rotere kuleventilen 30 til den lukkede posisjonen. Når en lukker kuleventil 30 med omskiftningsverktøy 40, kan andre dybdekorrelasjonsverktøy bli brukt for å korrelere omstillingsverktøyets 40 bunn med toppen av ventil 30, slik at omstillingsverktøyet 40 blir plassert i ventiloperator 34 før pakningen 46 blir blåst opp.

Andre utførelsesformer er også innenfor området for de etterfølgende krav. Omstillingsverktøyet 40 kan også bli brukt for å operere sleideventiler eller andre nedihullsanordninger som foreskriver aksiell mekanisk bevegelse for å bli operert. Omstillingsverktøyet 40 kan også bli senket nedihulls på enden av et borerør.

Mens den foreliggende oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn til et begrenset antall foretrukkede utførelsesformer, vil de som kjenner fagområdet anerkjenne at en rekke modifikasjoner og variasjoner kan gjøres. De vedlagte krav er ment å dekke alle slike modifikasjoner og variasjoner som fremgår for en som kjenner fagområdet.

Claims

1. Nedihullsverktøy (10) for bruk i en brønnboring, karakterisert ved at den omfatter: en aktiverbar anordning; et bevegelig element for å aktivere den aktiverbare anordning; og et omstillingsverktøy (40) med en oppblåsbar pakning (46) som når den er oppblåst går i inngrep med det bevegelige elementet for å tillate bevegelse av omstillingsverktøyet (40) for å bevirke bevegelse av det bevegelige elementet.

2. Nedihullsverktøy (10) i henhold til krav 1, karakterisert ved at det bevegelige elementet omfatter en boring som omstillingsverktøyet (40) kan passe i, og hvori oppblåsning av pakningen (46) forårsaker at den presses mot en innvendig vegg definert i det bevegelige elementets boring.

3. Nedihullsverktøy (10) i henhold til krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter en andre anordning plassert foran den aktiverbare anordningen, en boring i den andre anordningen med en diameter mindre enn diameteren i det aktiverbare elementets boring, hvori omstillingsverktøyet (40) passerer gjennom den andre anordningens boring før den når den aktiverbare anordningen.

4. Nedihullsverktøy (10) i henhold til krav 3, karakterisert ved at den andre anordningen omfatter et element for begrensning av strøm.

5. Nedihullsverktøy (10) i henhold til krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter: en rørledning (18) med en boring hvori omstillingsverktøyet (40) omfatter en boring innrettet med rørledningens boring, der omstillingsverktøyet (40) videre omfatter en matingsport forbundet med den oppblåsbare pakningen (46), og hvori fluid som blir pumpet ned rørledningsboringen kan strømme gjennom matingsporten for å blåse opp pakningen (46).

6. Nedihullsverktøy (10) i henhold til krav 1, karakterisert ved at den aktiverbare anordningen omfatter en kuleventil (30).

7. Nedihullsverktøy (10) i henhold til krav 1,karakterisert ved at det bevegelige elementet omfatter en ventiloperator (34).

8. Omstillingsverktøy (40) for et bevegelig element tilknyttet en anordning i et nedihullsverktøy, karakterisert ved at det omfatter: et legeme med en boring og en matingsport forbundet med boringen; en diafragma montert på legemet og forbundet med matingsporten der diafragmaen er konfigurert for radielt å ekspandere ved kommunikasjon av fluid gjennom matingsporten ved et forhåndsbestemt oppblåsningstrykk; og en posisjonslokaliserer som lokaliserer anordningen slik at legemet blir lokalisert i en posisjon for å tillate diafragmaen å ekspandere radielt for å gå i inngrep med det bevegelige elementet.

9. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 8, karakterisert ved at boringen er innrettet med en strømningskanal.

10. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 8, karakterisert ved at posisjonsindikatoren omfatter et tuppelement ved omstillingsverktøyets (40) bunnende.

11. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 10, karakterisert ved at tuppelementet er opptrekkbart som reaksjon på påført fluidtrykk.

12. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 11, karakterisert ved at tuppelementet er konfigurert for å trekkes opp ved forekomst av fluidtrykk større enn oppblåsningstrykket.

13. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 11, karakterisert ved at tuppelementet er tilknyttet legemet ved hjelp av et avskjærbart element (66).

14. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 11, karakterisert ved at tuppelementet er i kontakt med anordningen for dybdekorrelasjon.

15. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 11, karakterisert ved at omstillingsverktøyet (40) tilveiebringer et mellomrom mellom anordningen og omstillingsverktøyets (40) fjerntliggende ende ved opptrekking av tuppelementet.

16. Omstillingsverktøyet (40) i henhold til krav 8, karakterisert ved at omstillingsverktøyet (40) er tilpasset for å operere anordningen som respons på en påført aksialkraft.

17. Fremgangsmåte for aktivering av en anordning i et nedihullsverktøy (10) plassert i en brønnboring (12), karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: senkning av et omstillingsverktøy (40) inn i nedihullsverktøyet (10), der omstillingsverktøyet (40) har en oppblåsbar pakning; posisjonering av omstillingsverktøyet (40) i en boring i anordningen; oppblåsing av pakningen (46) for å gå i inngrep med anordningen; og bevegelse av omstillingsverktøyet (40) for å aktivere anordningen.

18. Fremgangsmåten i henhold til krav 17, karakterisert ved aten rørledning (18) er forbundet med omstillingsverktøyet (40), og der fremgangsmåten videre omfatter pumping av fluid gjennom rørledningen (18) ved et forhåndsbestemt trykk for å blåse opp pakningen (46).

19. Fremgangsmåten i henhold til krav 18, karakterisert ved at omstillingsverktøyet (40) videre omfatter utløpsporter, og at fremgangsmåten videre omfatter å lufte ut pakningens trykk ved å tillate at fluid i pakningen slipper ut gjennom utløpsportene.

20. Fremgangsmåten i henhold til krav 17, karakterisert ved at nedihullsverktøyet (10) omfatter et element med en innvendig boring som har en diameter mindre enn anordningens boring, og der fremgangsmåten videre omfatter passering av omstillingsverktøyet (40) gjennom elementets boring før det når anordningen.

21. Fremgangsmåten i henhold til krav 17, karakterisert ved at aktivering av anordningen omfatter aktivering av en ventils operator (34).