NO315865B1 - System og fremgangsmåte for å innsette et flertall verktöy i en brönn underbakken - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt sett komplettering, overhaling og vedlikehold av brønner under bakken, og nærmere bestemt et system og en fremgangsmåte for innsetting (og uthenting) av utvalgte enheter av et flertall verktøy, inn i en brønn under bakken for kompletterings-, overhalings- eller vedlikeholdsformål.

Selv om modeme olje- og gassbrønnsproduksjon har utviklet seg til en kunst, kan man fremdeles støte på vanskelige problemer ved brønnkomplettering, produksjon, overhaling og vedlikehold. Disse situasjonene må nødvendigvis løses fra brønnens plattform. Hver brønn frembringer en unik utfordring som avhenger av brønntypen, dvs. olje eller gass, og den handlingen som må iverksettes. Typiske problemer som fordrer en avhjel-ping inne i en brønn er: knuste regioner i produksjonsrøret, sandbroer eller akkumule-ring av parafin, avleiring, rust eller annet avfall. Vedlikeholdsprosedyrer som også må utføres fra overflaten omfatter behovet for å sette eller å fjerne låsestammer (lock mandrels), hylsestoppere (coilar stops) eller sikkerhetsventiler. Særskilte, kommersielt tilgjengelige verktøy er utviklet for hver av disse vedlikeholdshandlingene eller prob-lemløsningene.

Selv om de faktiske verktøyene kan være svært like, eksisterer det minst tre ulike frem-gangsmåter i den kjente teknikken for å drive verktøyene i omgivelsene nede i borehullet. Disse fremgangsmåtene for å utføre vedlikehold eller for å løse problemer nede i borehullet er: wireline (kabel), nedpumpings- og stempelløftesystemer. Som vanlig har hver av disse fremgangsmåtene både fordeler og ulemper.

Kabelsystemer (wireline systems) benytter en mengde verktøy på enden av en kabel som virker gjennom strømningsrøret eller borehullet. Ulike kombinasjoner av verktøy og tilbehør, som for eksempel slagverktøy (swage), målskjærer (gauge cutter), trekkdor (broach), gaffelledd (knuckle joint), spindel (stem), slagrør ( jars) eller akselerator sammenstilles ved en lineær metode som danner en verktøystreng som benyttes for å utføre den nødvendige handlingen. Hver verktøystreng skreddersys for å utføre en krevet funksjon. I en wireline er spindelen en nøkkeldel i verktøystrengen, der spindelen brukes for å overvinne pakkboksens pakningsfriksjon idet linjen går fra utsiden av brønn-hodet og inn i borehullet. Med et sett av mekaniske slagrør under spindelen, benyttes den kombinerte vekten av slagrørene og spindelen til å støte opp eller ned ved å trekke og deretter frigjøre wireline. Kombinasjonen av tyngdekraft og kraftmoment, som virker på spindelen og slagrørene, skaper den kraften som skal til for å utføre den nødven-dige funksjonen som virker gjennom verktøyet som er ved eller nær enden av verktøy-strengen. I mange tilfeller, når verktøyet har lykkes i å utføre sin funksjon, benyttes yt terligere støping for å bryte en splint for å frigjøre verktøyet fra arbeidet eller den nylig installerte delen. Verktøystrengen trekkes så til overflaten ved hjelp av wireline (kabelen). Wireline er mest effektivt i nesten vertikale brønner, da virkningen av tyngdekraf-ten på verktøystrengen avtar raskt når borehullet blir mindre vertikalt.

Det mest vesentlige nede-i-hulls-problem som kan oppstå med bruk av wireline er at wiren (kabelen) ryker, hvilket etterlater en verktøystreng i brønnstrømsrøret. Dette med-fører en ytterligere vedlikeholdshandling for å hente ut den etterlatte verktøystrengen. Dette gjøres vanligvis ved å fiske med en annen verktøystreng for å hente enten den avrevede wiren eller fiskehalsen på den etterlatte verktøystrengen.

Nedpumpede eller "through-flowline" (TFL) servicesystemer benytter hydraulisk trykk og strømning for å gi den kraften som er nødvendig for å bevege og manipulere verk-tøyet. I ethvert TFL-servicesystem er der fem hovedkomponenter: (1) en pumpe for å gi kraft på overflaten, (2) fluid for å konvertere pumpens kraft til arbeid, (3) et sirkula-sjonselement for å gi en fullstendig sirkulasjonsbane, (4) en egnet kanal for å frakte ar-beidsfluidet og (5) en verktøystreng for å utføre den nødvendige transport og service.

Et TFL-servicesystem krever en fluidsirkulasjonsbane fra en sentral servicestasjon og inn i en brønn, gjennom en forbindelsesåpning, og deretter retur til utgangspunktet. Denne banen kan være gjennom rørledningens/ifSringsrørets ringvolum, doble rørlne-dingsstrenger eller rørlednings-sidestreng i enkle kompletteringer eller flersone-kompletteringer. En hydraulisk pumpe frembringer den hydrauliske kraft og fluidstrøm-ning for å bevege verktøystrengen gjennom sirkulasjonsbanen til den ønskede dybde i brønnen og for å utføre arbeid nede i brønnen. En hydraulisk manifold styres fra TFL-operatørens konsoll på overflaten. Manifolden tillater at den påkrevde fluidretningen endrer seg i løpet av en servicehandling. Typiske TFL-servicefluider er sjøvann, gassfri råolje eller dieselolje. TFL-verktøystrengen består av elastomeriske stempelenheter som konverterer fluidstrømningen til kraft for å gi en nede-i-hulls-verktøymanipulasjon.

TFL-teknikkene er spesielt nyttige for undervannskompletteringer, avvikshull boret fra offshore-plattformer og/eller dype, avviksborede hull der wireline-arbeid noen ganger er umulig eller i beste fall, svært vanskelig. TFL gir ytterligere kraft utover det som er mu-lig med wireline-serviceutstyr for å skjære gjennom ekstreme parafinavsetninger, jet-erodere gjenstridige sandbroer og utføre andre nede-i-hulls-vedlikeholdsoppgaver på en effektiv måte. Den største ulempen med TFL-systemer er den omfattende fluidsirkula- sjonsbanen som er tilkoblet pumpen på overflaten. Både wireline-systemer og TFL-systemer krever derfor en form for fysisk forbindelse til brønnhodet.

Plunger lift-systemer har en mye smalere anvendelse enn wireline- eller TFL-systemer. Plunger lift brukes primært for å tømme overflødige fluider fra en gassbrønn eller for å øke produksjon i en oljebrønn. I disse systemene innføres det en rørledningsstoppe-anordning (vanligvis ved hjelp av wireline) i brønnstrømsrøret ved en ønsket dybde, og en støte- og dempefjær installeres over stoppeanordningen. Plungeren får falle fritt til støte- og dempefjæren. Plungeren ekspanderer til brønnstrømsrørets innvendige diame-ter og gassen i brønnen løfter plungeren. Plungeren er laget for å komme til overflaten som et fast grensesnitt mellom fluidsøylen og den løftende gassen. Når plungeren stiger mot overflaten, fungerer plungeren som en skrubbeanordning eller renseanordning, som fjerner væsker i rørstrengen. Når plungeren stiger mot overflaten, ledes væskene og gas-sene til separate strømningsrør. Plungeren kan brukes gjentatte ganger for suksessivt å fjerne mer av den akkumulerte væsken i brønnen eller kan trekkes ut av brønnhodet. Systemet kan være automatisert eller styrt manuelt.

WO 98/02634 viser en selvdrevet transportanordning for brønnverktøy, spesielt logge-eller brønnstimuleringsverktøy. Denne publikasjonen viser ikke verktøyutvelgelsesinn-retninger ved overflaten. US 2 713 909 viser en anordning for å injisere flere plugger ned i en hydrokarbonbrønn. Pluggene lages i et revolverende sylindrisk magasin innrettet på brønnhodet og pumpes ned i brønnen gjennom brønnstrengen. Verktøyforflyt-ningsmekanismer er heller ikke vist her.

Dessverre er ingen av de ovenfor beskrevne systemene innrettet mot automatisk selek-sjon og anvendelse eller nedskjæring av verktøy som er hensiktsmessig for den jobben som skal utføres. Det er derfor et behov for et automatisert system som er i stand til å velge ut og akkvirere et olje/gassbrønnsverktøy, sette verktøyet ned til den nødvendige posisjonen i borehullet, utføre den nødvendige oppgaven og returnere til brønnhodet.

For å adressere de ovennevnte manglene i den kjente teknikk, frembringer den foreliggende oppfinnelse et system for, og en fremgangsmåte for å innsette et valgt ene av et flertall verktøy inn i en brønn i undergrunnen og en brønn som benytter systemet eller fremgangsmåten.

Systemet ifølge oppfinnelsen for innsetting av et valgt ene av et flertall verktøy i en brønn i undergrunnen kjennetegnes ved en verktøyvelger i stand til å motta hvert av nevnte flertallverktøy inn i en separat posisjon på denne og plassere et valgt ene av nevnte flertallverktøy nær en inngang til nevnte brønn i undergrunnen som en reaksjon på en verktøyutvelgelseskommando, en verktøyforflytningsmekanisme, sammenkoblbar med nevnte valgte ene av nevnte flertallverktøy som besørger at nevnte ene av nevnte flertallverktøy entrer og traverserer minst én del av nevnte undergrunnsbrønn, og en posisjonsindikator beliggende inne i nevnte verktøyforflytningsmekanisme som fastslår en posisjon for nevnte verktøyforflytningsmekanisme inne i nevnte undergrunnsbrønn. Foretrukne trekk ved systemet ifølge oppfinnelsen fremgår av kravene 2 til 4. Videre kjennetegnes fremgangsmåten for anbringelse av et valgt ene av et flertallverktøy i en undergrunnsbrønn av følgende trinn: Motta hvert av nevnte flertallverktøy inn i en separat posisjon i en verktøyvelger,

plassere et valgte ene av nevnte flertallverktøy nær en inngang til nevnte under-grunnsbrønn som en reaksjon på en verktøyutvelgelseskommando,

forårsake at nevnte valgte ene av nevnte flertallverktøy går inn i og beveger seg gjennom minst én del av nevnte undergrunnsbrønn med en verktøyforflytningsmeka-nisme koblbar til nevnte valgte ene av nevnte flertallverktøy, og

fastslå en posisjon for nevnte verktøyforflytningsmekanisme inne i nevnte un-dergrunnsbrønn med en posisjonsindikator anbrakt inne i nevnte verktøyforlfytnings-mekanisme.

Foretrukne trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av kravene 5, 6 og 7. En anvendelse av systemet ifølge oppfinnelsen fremgår av krav 8.

I en utførelsesform omfatter systemet: (1) en verktøyvelger i stand til å motta hver av flertallet av verktøy inn i en separat plass på denne og plassere et valgt ene av flertallet verktøy nær en inngang til brønnen under bakken som en reaksjon på en verktøyselek-sjonskommando og (2) en verktøyforflytningsmekanisme, sammenkoblbar med den valgte ene av flertallet av verktøy, som besørger det valgte ene av flertallet av verktøy å entre og bevege seg gjennom minst en del av brønnen i undergrunnen.

Den foreliggende oppfinnelse introduserer derfor et vidt konsept for automatisering av seleksjonen og innsettingen av en mengde verktøy for en gitt brønn. En computer kan tilpasses for å styre utvelgelsen, innsettingen, operasjonen og uttrekkingen av verktøy, og gi fjernstyrt komplettering, service og "rework" av en brønn.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter verktøyvelgeren eller verktøyselektoren et flertall verktøyomslutningskamre som tilsvarer flertallet av verk-tøy, der verktøyvelgeren beveger et valgt ene av flertallet verktøyomslutningskamre nær inngangen som en reaksjon på verktøyseleksjonskommandoen. Begrepet "verktøyom-slutningskamre", som benyttet over, defineres vidt for å omfatte enhver stasjon eller kontaktpunkt {"interface") for mottak, holding og frigjøring av verktøy. Et "verktøyom-slutningskammer" kan, men behøver ikke, være en omslutning eller innkapsling for et verktøy.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter verktøyvelgeren en verk-tøyfører som strekker seg fra et sted nær det valgte ene av flertallet verktøy til et sted nær inngangen, der verktøyføreren er bevegbar for å velge det valgte ene av flertallet verktøy. I stedet for å bevege et verktøykammer mot brønnens inngang, kan en verktøy-fører plasseres for å utgjøre en kanal for verktøybevegelse fra et kammer som står på et fast sted. Verktøyføreren kan være et rør, sjakt, skinne eller annen struktur for å lede verktøyet mot (eller bort fra) brønnens inngang.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse roterer verktøyvelgeren om en hovedsakelig vertikal akse for å velge det valgte ene av flertallet verktøy. I denne utførel-sesformen kan verktøyvelgeren betraktes som å fungere som en revolver. I en alternativ utførelsesform beveger verktøyselektoren seg lineært for å velge det valgte ene av flertallet verktøy. Fagmannen vil naturligvis se andre hensiktsmessige eller fordelaktige kammerkonfigurasjoner og innsettingsoperasjoner.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er det valgte ene av flertallet verk-tøy tilpasset for å falle fritt i minst en del av brønnen i undergrunnen. Alternativt kan det valgte ene av flertallet verktøy bevege seg gjennom brønnen i undergrunnen på en mer kontrollert måte.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter verktøyforflytningsmeka-nismen en trekkmaskin tilpasset for å festes til en indre vegg i brønnen i undergrunnen. Alternativt kan verktøyforflytningsmekanismen drives av pneumatisk eller hydraulisk trykk i borehullet eller senkes eller heves ved hjelp av wireline eller annet trekkelement.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter verktøyforflytningsmeka-nismen en posisjonsindikator som fastslår en posisjon for verktøyforflytningsmekanis-men inne i brønnen i undergrunnen. Posisjonsindikatoren kan være av en hvilken som helst konvensjonell eller ny konstruksjon. En posisjonsindikator er naturligvis ikke nød-vendig i det vide omfang for den foreliggende oppfinnelse.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er hvert av flertallet verktøy koblet til en separat verktøyforflytningsmekanisme. Alternativt kan en verktøyforflytningsme-kanisme være fjembart tilkoblbar til et hvilket som helst av flertallet verktøy som øns-kes nedsatt i brønnen i undergrunnen.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse omfatter verktøyforflytningsmeka-nismen en kobling tilpasset for å sammenkoble verktøyforflytningsmekanismen med en kabelfisker ("wire line retriever"). Fagmannen er kjent med struktur og funksjon i kon-vensjonelle kabelfiskesystemer. Den foreliggende oppfinnelse er tilpasset for å operere med en hvilken som helst konvensjonell eller senere designet, overflatebasert nedset-tings- eller uttrekkingssystem.

Det ovennevnte har gitt et ganske vidt sammendrag av foretrukne og alternative trekk ved den foreliggende oppfinnelse slik at fagmannen bedre kan forstå den detaljerte be-skrivelsen av oppfinnelsen som følger. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil bli beskrevet i det etterfølgende som danner gjenstanden for oppfinnelsens krav. Fagmannen vil forstå at man lett kan benytte de fremlagte konsepter og spesifikke utførelses-former som en basis for å designe eller modifisere andre strukturer for å utføre de samme formål ved den foreliggende oppfinnelse. Fagmannen vil også skjønne at slike ekvi-valente konstruksjoner ikke fraviker fra oppfinnelsens omfang i sin videste form.

For en mer fullstendig forståelse av den foreliggende oppfinnelse, vises det nå til den følgende beskrivelse som må ses i sammenheng med de medfølgende tegningene, der:

Fig. 1 viser et oppriss av en eksempelvis oljebrønn.

Fig. 2 viser et snittriss av et brønnhode vist i fig. 1 som benytter et service- og kompletteringssystem konstruert i henhold med prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et spreng-isometrisk snitt av en utførelsesform av service- og kompletteringssystemet i fig. 2. Fig. 4 viser et funksjonelt tverrsnittsriss av en utførelsesform av verktøyforflytningsme-kanismen i fig. 3. Fig. 5 viser et spreng-isometrisk riss av en alternativ utførelsesform av service- og kompletteringssystemet i fig. 3. Fig. 6 viser et spreng-isometrisk riss av en alternativ utførelsesform av service- og kompletteringssystemet i fig. 3.

Med henvisning innledningsvis til fig. 1, er det der vist et oppriss av en eksempelvis oljebrønn. Brønnen, generelt benevnt 100, omfatter et brønnhode 110, et borehull i undergrunnen 120 og en brønnforingsrør 130. Fagmannen er kjent med en typisk olje-brønnskonfigurasjon. Brønnhodet 110 kan befinne seg på land eller på en offshore bore-og produksjonsplattform 190. Ved brønnhodet 110 er det lagt til rette for å sende brønn-produksjonen, olje og/eller gass, til fordelingsrørene 140. Tilkomst for å komplettere eller utføre vedlikehold på brønnen gis gjennom en inngang 150 til foringsrøret 130 på overflaten (land eller offshore plattform). Brønnen 100 vil typisk inneholde et flertall landingsnipler 160 laget for å ta i mot sikkerhetsventiler, låsestammer ("lock mandrels") eller andre anordninger inne i strømningslederen i brønnen 100. Fagmannen er kjent med sikkerhetsventiler og låsestammer i oljebrønner. Brønnen 100 må gå gjennom minst en produksjonssone 170 i undergrunnen for å være kommersielt levedyktig. Ved produksjonssonen 170 i undergrunnen kan foringsrøret 130 omfatte en manipulerbar ventil 180 for å regulere produksjonsstrømmen.

Med henvisning nå til fig. 2, er det der vist et snittriss av brønnhodet i flg. 1 som benytter et vedlikeholds- og kompletteringssystem konstruert ifølge prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse. Brønnhodet 200 omfatter et brønnforingsrør 130, produksjonsrør 210, en brønnventil ("master valve") 220, en servicesystemventil 230 og et vedlikeholds- og kompletteirngssystem 240. Masterventilen 220 tillater en fullstendig avsteng-ning av brønnproduksjon om nødvendig. Vedlikeholdssystemventilen 230 er satt inn mellom produksjonsrøret 210 og vedlikeholds- og kompletteringssystemet 240 for å la vedlikehold- og kompletteringssystemet 240 bli vedlikeholdt med trykk i produksjons-røret 210. Fagmannen vil forstå at ulike ventil- og pumpekonfigurasjoner inne i og ved vedlikeholds- og kompletteringssystemet 240 kan være nødvendig for å operere vedlikeholds- og kompletteringssystemet 240 mens brønnen fremdeles er i operasjon uten å affisere den foreliggende oppfinnelses omfang og hensikt.

Med henvisning nå til fig. 3, er det der vist et spreng-isometrisk riss av en utførelses-form av vedlikeholds- og kompletteringssystemet i fig. 2. Essensielle elementer i vedlikeholds- og kompletteringssystemet 240 er: en verktøyforflytningsmekanisme 310, en verktøyvelger 320 og en verktøyfører 330.1 den viste utførelsesformen er verktøyfor-flytningsmekanismen 310 lagret i et kammer 355 inne i et hus 350. Huset 350 utgjør grensesnittet mellom verktøyforflytningsmekanismen 310 og systemets computer 340. Kommandoer fra computeren 340 instruerer verktøyforflytningsmekanismen 310 vedrø-rende: (a) hvilken oppgave som skal utføres, (b) hvor i borehullet oppgaven skal utføres og (c) når oppgaven skal utføres.

I den viste utførelsesformen omfatter verktøyvelgeren 320 et flertall langstrakte verktøyomslutningskamre 325 plassert radielt om en i hovedsak vertikal akse 323. Verktøyvelgeren 320 har et tilsvarende antall brønnkompletterings- og vedlikeholdsverktøy 327 for å utføre en mengde oppgaver inne i brønnen 100 i undergrunnen. Fagmannen er kjent med verktøy til bruk i oljebrønner under bakken og anvendelsen av slike verktøy. Verktøyvelgeren 320 har et sirkelformet tverrsnitt og roterer om den i det alt vesentlige vertikale aksen 323 som er forskjøvet fra aksen 353 i inngangen 150 til den underjordiske brønnen 100. Ved å rotere verktøyvelgeren 320 om sin vertikale akse 323, skapes adgang til brønnen 100 (gjennom verktøyføreren 330) for et verktøy 327 valgt av computeren 340 ut fra det flertall av verktøy 327 inne i verktøyvelgeren 320. Verktøyføreren 330 befinner seg ved enden av et kammer 325 på verktøyvelgeren 320 og strekker seg til et sted nær inngangen 150 til brønnen 100.

I den viste utførelsesformen roterer verktøyvelgeren 320, når instruert av computeren 340, slik at den gir adgang til inngangen 150 til brønnen 100 (via verktøyføreren 330), for verktøyet 327 valgt blant flertallet av verktøy. Computeren 340 instruerer så verk-tøyforflytningsmekanismen 310 å koble seg til det valgte verktøyet 327. Denne kombinasjonen av en verktøyforflytningsmekanisme 310 og et verktøy 327 utgjør en verktøy-streng 315. Verktøystrengen 315 kan nå holdes midlertidig i verktøyføreren 330 som er lukket mot inngangen 150 til den underjordiske brønnen 100. Computeren 340 instruerer masterventilen 220 til å åpne seg, og verktøystrengen 315 får falle fritt i det minste en viss avstand inn i brønnen 100. Verktøyforflytningsmekanismen 310 kan benytte friksjonsmetoder eller andre anordninger eller hjelpemidler for å bremse nedstigningen i produksjonsrøret 210. Om nødvendig, og på grunn av manglende gravitasjonseffekt på verktøystrengen 315, driver verktøyforflytningsmekanismen 310 seg selv og verktøyet 327 gjennom produksjonsrøret 210 ved hjelp av en trekkemekanisme som griper tak i produksjonsrørets 210 indre vegg. Verktøyforflytningsmekanismen 310 overvåker verk- tøystrengens 315 posisjon i produksjonsrøret 210. Når verktøyforflytningsmekanismen 310 fastslår at verktøystrengen 315 befinner seg på det korrekte stedet, manipulerer verktøyforflytningsmekanismen 310 verktøyet 327 for å utføre den oppgaven som er tildelt av computeren. Dersom, for eksempel verktøystrengen 315 befinner seg i landingsnippelen 160 i fig. 1 inne i en undergrunns produksjonssone 170, kan verktøyfor-flytningsmekanismen 310 operere for å åpne eller stenge en produksjonsventil 180 som befinner seg inne i landingsnippelen 160. Når oppgaven er utført, rekonfigurerer verk-tøyforflytningsmekanismen 310 verktøystrengen 315, aktiverer en oppstigningsmekanisme (som vil bli beskrevet under) og returnerer verktøystrengen 350 til brønnhodet 110.

I den illustrerte utførelsesformen kobler en enkelt verktøyforflytningsmekanisme 310 seg sammen med et valgt ene blant verktøyene 327 fra inne i verktøyvelgeren 320.1 en alternativ utførelsesform kan hvert verktøy 327 være utstyrt med sin egen verktøyfor-flytningsmekanisme 310 og oppbevart inne i en egnet utstrakt verktøyvelger 320.1 en ytterligere alternativ utførelsesform kan verktøyforflytningsmekanismen 310 være lagret i et kammer 325 i verktøyvelgeren 320. Etter at det valgte verktøyet 327 er lokalisert i verktøyføreren 330, roterer verktøyvelgeren 320 for å stille inn kammeret 325 som inneholder verktøyforflytningsmekanismen 310 som tilkobles med det valgte verktøy 327 og utfører den instruerte oppgaven som beskrevet over. Fagmannen vil imidlertid forstå at verktøyforflytningsmekanismens 310 oppbevaringssted, så vel som verktøyfor-flytningsmekanismens 310 og det valgte verktøys 327 posisjon kan opptre i en mengde posisjoner inne i vedlikeholds- og kompletteringssystemet 240, for eksempel verktøyfø-reren 330, verktøyvelgeren 320 etc, og fremdeles være innenfor omfanget og hensikten ved den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning nå til fig. 4, er det der vist et funksjonelt tverrsnittsriss av en utførelses-form av verktøyforflytningsmekanismen i fig. 3. Verktøyforflytningsmekanismen 310 er vist å være en selvstendig, kraftdrevet modul i stand til å motta, lagre og utføre kommandoer fra den sentrale computeren 340.

Verktøyforflytningsmekanismen 310 omfatter en kraftkilde 410, minne 420, sentralt-prosesseringsenhet 430, posisjonsovervåkningssystem 440, trekkemekanisme 450, fritt-fallsbegrenser 460, oppstigningsmekanisme 470 og uttrekningskobling 480. Fagmannen vil forstå at, for denne diskusjonens formål, posisjonen og egenskapene i de ovennevnte komponentene ikke er begrenset av illustrasjonen og kan varieres og allikevel være innenfor omfanget av den foreliggende oppfinnelse.

Kraftkilden 410 gir all kraft for verktøyforflytningsmekanismen 310, inkludert, men ikke begrenset til: computerdrift og opprettholdelse av minne, posisjonsovervåkning, modulrekonfigurering, trekking av systemet og utføring av oppgaven. Mekanismens minne 420 lagrer alle vesentlige instrukser gitt av systemets computer 340 for å la verk-tøyforflytningsmekanismen 310 operere uavhengig av systemets computer 340. Den sentrale prosesseringsenheten 430, fastslår sammen med bevegelses- og/eller posisjons-sensorer, verktøystrengens 315 posisjon inne i brønnen 100. Posisjonsovervåkningssys-temet 440 kan omfatte, men skal ikke være begrenset til: trygghets-, trykk-, stamme-identifiseringssensorer eller magnetiske sensorer.

Om nødvendig, rekonfigurerer den sentrale prosesseringsenheten 430 verktøyforflyt-ningsmekanismen 310 for å: (a) bremse verktøystrengens 315 fritt fall, (b) iverksette

trekking langs produksjonsrøret 210, (c) utføre en tildelt oppgave, (d) rapportere en system-feilfunksjon og (e) returnere til brønnhodet 110. Under normale forhold, etter utfø-relsen av en oppgave, rekonfigurerer den sentrale prosesseringsenheten 430 verktøyfor-flytningsmekanismen 310 for å innsette oppstigningsmekanismen 470 slik at brønntrykk vil føre verktøystrengen 315 tilbake til overflaten.

Dersom trykket i brønnen 100 skulle vise seg å være utilstrekkelig for å heve verktøy-strengen 315, kan alternativt verktøyforflytningsmekanismen 310 rekonfigurere seg for å tillate trekkemekanismen 450 å bevege verktøystrengen 315 til en posisjon i borehullet der trykket er tilstrekkelig for å heve verktøystrengen 315. Dersom imidlertid systemet svikter, kan problemet rapporteres til computeren 340 for videre handlinger eller uttrekking. Dersom verktøystrengen 315 strammer, kan strengen trekkes ut ved å sende inn en annen verktøyforflytningsmekanisme 310 med en fiskehylse for å trekke ut den strammede verktøystrengen 315 ved hjelp av opphentingskoblingen 480. Dersom en andre verktøyforflytningsmekanisme 310 ikke er tilgjengelig eller ikke er i stand til å hente ut den strammede verktøystrengen 315, kan en wireline utstyrt med en fiskehylse ("fishing socket") benyttes for å trekke ut den strammede verktøystrengen 315 ved hjelp av opphentingskoblingen ("retrieval coupling") 480. Fagmannen er kjent med opphen-ting av strammede verktøystrenger ved hjelp av wireline.

Med henvisning nå til fig. 5, er det der vist et spreng-isometrisk riss av en alternativ utførelsesform av vedlikeholds- og kompletteringssystemet i fig. 3.1 den illustrerte utfø-relsesformen er vedlikeholds- og kompletteringssystemet 240 utstyrt med en lineær verktøyvelger 520 inneholdende et flertall verktøyomslutningskamre 325.1 denne utfø- relsesformen beveger verktøyvelgeren 520 seg under kommando fra computeren 340 for å innstille det valgte verktøyomslutningskammeret 325 med verktøyføreren 330 og verktøyforflytningsmekanismen 310.

Operasjon av dette systemet, og de gjenværende utførelsesformene som vil bli beskrevet, er den samme som for vedlikeholds- og kompletteringssystemet i fig. 3. Vesentlige fortrinn tilkommer denne utførelsesformen, ved at antallet omslutningskamre 325 i en verktøyvelger 520 ikke er begrenset av den sirkelformede verktøyvelgerens 320 omkrets i fig. 3. Det skal også bemerkes at i den viste utførelsesformen, kan ytterligere lineære verktøyvelgere 522 sammenstilles i et stativ 540 for derved å være parallelle med den primære verktøyvelgeren 520. Ytterligere verktøy 327 kan dermed opptas ved å bevege stativet 540 på tvers av den lineære verktøyvelgerens bevegelseslinje inntil velgeren 522, med det ønskede verktøy 327, er innstilt på linje med verktøyføreren 330.

Verktøyforflytningsmekanismen 310 kobles til det valgte verktøyet 327 på en måte som er lik den som er beskrevet over, og danner på den måte en verktøystreng 315.1 en alternativ utførelsesform kan verktøyforflytningsmekanismen 310 lagres i et kammer 325 i verktøyvelgeren 520. Verktøyvelgeren 520 kan så bevege seg for å rette seg inn med verktøyforflytningsmekanismen 310 som kobler seg sammen med det valgte verktøyet 327 og utfører de instruerte oppgavene som beskrevet over.

Med henvisning nå til fig. 6, er det der vist et spreng-isometrisk riss av en alternativ utførelsesform av vedlikeholds- og kompletteringssystemet i fig. 3.1 denne utførelses-formen er verktøyomslutningskamrene 625 i verktøyvelgeren 620 radielt innrettet fra brønnens inngang 150. Verktøyomslutningskamrene 625 kan være kanaler eller rør etter ønske. På samme måte er verktøyføreren 630 en kanal eller et rør, eller en kombinasjon av disse, ved hvilke det valgte verktøyet 327 føres til brønnens inngang 150.

I denne utførelsesformen roterer verktøyføreren 630 om en i det alt vesentlige vertikal akse 633 for å stille seg inn med det valgte verktøyet 327 som føres på verktøyføreren 630 og til brønnens inngang 150. Verktøyforflytningsmekanismen 310 oppbevares separat og kobles sammen med det valgte verktøyet 327 etter at verktøyet er lokalisert i verktøyføreren 630.

I en alternativ utførelsesform kan verktøyforflytningsmekanismen 310 oppbevares i et kammer 625 i verktøyvelgeren 620. Verktøyføreren 630 kan så rotere for å stille seg inn med verktøyforflytningsmekanismen 310 som kobles sammen med det valgte verktøyet 327 og utfører de instruerte oppgavene som beskrevet over. I en annen alternativ utfø-relsesform kan verktøyføreren 630 være stasjonær og verktøyvelgeren 620 bevege seg for på den måten å rette inn det valgte verktøykammeret 625 med verktøyføreren 630. Systemet fungerer så som beskrevet over.

Ut fra det ovenstående er det tydelig at den foreliggende oppfinnelse frembringer et system for, og en metode for innsetting av et valgt ene av et flertall verktøy i en under-grunnsbrønn og en brønn som benytter systemet eller fremgangsmåten. I en utførelses-form omfatter systemet: (1) en verktøyvelger i stand til å motta hver av flertallet verktøy inn i en separat beliggenhet i denne og plassere et valgt ene av flertallet verktøy nær en inngang til brønnen i undergrunnen som en reaksjon på en verktøyutvelgelseskomman-do, og (2) en verktøyforflytningsmekanisme, sammenkoblbar med det valgte ene av flertallet verktøy, som besørger at det valgte ene av flertallet verktøy entrer og beveger seg gjennom minst en del av brønnen i undergrunnen.

Claims (8)

1. System for innsetting av et valgt ene av et flertall verktøy inn i en brønn (100) i undergrunnen,karakterisert ved: en verktøyvelger (320; 520; 522; 620) i stand til å motta hvert av nevnte flertall verktøy inn i en separat posisjon på denne og plassere et valgt ene av nevnte flertall verktøy nær en inngang til nevnte brønn i undergrunnen som en reaksjon på en verktøyutvelgelses-kommando, en verktøyforflytningsmekanisme (310), sammenkoblbar med nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy, som besørger at nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy entrer og traverserer minst en del av nevnte undergrunnsbrønn (100), og en posisjonsindikator, beliggende inne i nevnte verktøyforflytningsmekanisme, som fastslår en posisjon for nevnte verktøyforflytningsmekanisme inne i nevnte under-grunnsbrønn.

2. System ifølge krav 1,karakterisert vedat verktøyvel-geren omfatter et flertall verktøyomslutningskamre korresponderende med nevnte flertall verktøy, der nevnte verktøyvelger beveger et valgt ene av nevnte flertall verktøyom-slutningskamre nær nevnte inngang som en reaksjon på nevnte verktøyutvelgelseskom-mando.

3. System ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte verktøyvelger omfatter en verktøyfører som strekker seg fra en posisjon nær nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy til en posisjon nær nevnte inngang, der nevnte verktøyfører er bevegelig for å velge nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy.

4. System ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte verktøyvelger roterer om en hovedsakelig vertikal akse for å velge nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy.

5. Fremgangsmåte for anbringelse av et valgt ene av et flertall verktøy inn i en under-grunnsbrønn,karakterisert vedtrinnene: motta hvert av nevnte flertall verktøy inn i en separat posisjon i en verktøyvelger (320;

520; 522; 620) plassere et valgte ene av nevnte flertall verktøy nær en inngang til nevnte undergrunnsbrønn som en reaksjon på en verktøyutvelgelseskommando, forårsake at nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy går inn i og beveger seg gjennom minst en del av nevnte undergrunnsbrønn med en verktøyforflytningsmekanisme (310) koblbar til nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy, og fastslå en posisjon for nevnte verktøyforflytningsmekanisme inne i nevnte undergrunnsbrønn med en posisjonsindikator anbrakt inne i nevnte verktøyforflytningsmekanisme.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte verktøyvelger omfatter et flertall verktøyomslubiingskamre tilsvarende nevnte flertall verktøy, der nevnte trinn for å plassere omfatter trinnet ved å bevege et valgte ene av nevnte flertall verktøyomslutningskamre nær nevnte inngang som en reaksjon på nevnte verktøyutvelgelseskommando.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte verktøyvelger omfatter en verktøyfører som strekker seg fra en posisjon nær nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy til en posisjon nær nevnte inngang, der nevnte plasseringstrinn omfatter trinnet ved å bevege nevnte verktøyfører for å velge nevnte valgte ene av nevnte flertall verktøy.

8. Anvendelse av system som angitt i ett eller flere av kravene 1 - 7 i en undergrunns-brønn innbefattende en brønnboring med et foringsrør i og med en inngang ved borehul-lets overflatenivå, der nevnte brønnboring går gjennom minst en undergrunns produksjonssone og inneholder minst en manipulerbar struktur ved en posisjon langs brønnbo-ringens lengde, for å ta i bruk eller innsette et valgt ene av et flertall verktøy inn i nevnte borehull for å manipulere nevnte manipulerbare struktur.