NO316329B1 - Fluidpåfyllingsanordning for br degree nnfôringsr degree r, samt tilh degree rende fremgangsmåte - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fluidpåfylhngsanordning for brønnfonngsrør og tilhørende fremgangsmåte, og nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning og fremgangsmåte av den art som angitt i innledningen til de respektive patentkravene 1 og 9

Ved bygging av olje- og gassbrønner blir en brønnboring boret inn i en eller flere under-jordiske formasjoner eller soner som inneholder olje og/eller gass som skal produseres Brønnboringen blir vanligvis boret ved å bruke en borerigg som har et rotasjonsbor på riggens gulv for å rotere en rørstreng under boring og andre operasjoner

Under en brønnbonngsoperasjon blir borefluid (også kalt boreslam) sirkulert gjennom brønnboringen ved å pumpe den ned borestrengen, gjennom en borkrone forbundet til denne og oppad tilbake til overflaten gjennom nngrommet mellom veggene i brønnbo-ringen og borestrengen Sirkulasjonen av borefluid funksjonerer til å smøre borkronen, fjerne borkaks fra brønnboringen etter hvert som de frembringes og utøve hydrostatisk trykk mot trykksatte fluidinneholdende formasjoner som er gjennomløpt av brønnbo-ringen hvorved utblåsing blir forhindret

I de fleste tilfeller, etter at brønnboringen er boret, fjernes borestrengen og en fonngs-rørstreng blir kjørt ned i brønnboringen mens tilstrekkelig borefluid opprettholdes i brønnboringen for å hindre utblåsnmger Betegnelsen "fonngsrørstreng" blir benyttet her for å bety enhver rørstreng som senkes ned i og sementeres i en brønnboring innbefat-tende, men ikke begrenset til overflatefonngsrør, forlengelsesrør og lignende

Under innfønngsoperasjoner med fonngsrør, må fonngsrørstrengen bh holdt fylt med fluid for å hindre for store fluidtrykkforskjeller over fonngsrørstrengen og for å hindre utblåsninger Til nå har fluid blitt tilsatt fonngsrørstrengen på overflaten etter at hvert enkelt fdnngsrør er gjengeforbundet til strengen og strengen senket ned i brønnboringen Påfyllmgsanordninger for brønnfonngsrør har også tidligere blitt benyttet ved eller nær den nedre ende av fonngsrørstrengen for å la brønnfluider i brønnbonngen entre innsiden av fonngsrørstrengen mens den blir kjørt ned

Som eksempler på kjent teknikk på området, kan det refereres til US patentene 2

847 074, 2 947 363 og 4 880 058, hvorav det førstnevnte viser en rørstreng med fluidpåfyllingsporter lukket av fjærbelastede lokk I henhold til publikasjonen kan fluidpåfyl-ling kombineres med sementenng, men det er ikke tilveiebrakt noen hylse for å stenge portene I '363 publikasjonen brukes fluidpåfyllingsanordmngen i en rørstreng som

senkes ned etter at fonngsrøret er sementert på plass Den sistnevnte publikasjonen viser en fBnngsrørstreng med porter, hvor den avsluttende sementenngspluggen stenger portene

Mens tidligere fonngsrørpåfylhngsanordninger har blitt benyttet på vellykket måte, har slike anordninger vanligvis vært kompliserte og har ikke vært helt pålitelige Dvs at påfyllingsventilene forbundet med anordningen har vært utsatt for å ved mistak bli lukket før fullendelse av fonngsrør-innkjønngsoperasjonene uten noen metode for å gjen-åpne ventilene Videre kan tidligere fonngsrørpåfylhngsanordninger ikke bh brukt med visse typer ettnnns eller flertnnns pnmære sementenngsutstyr og/eller kreve spesialpro-sedyrer og anordninger for å betjene påfyllingsventilene Således er det et pågående behov for en forbedret påfyllingsanordning og fremgangsmåte for fonngsrørstrengen hvorved påfyllingsventilene i anordningen ikke kan ved feiltagelse lukkes før det når fullstendig dybde, der anordningen kan brukes med enhver type ettnnns eller flertnnns pnmære sementenngsutstyr og betjeningen av anordningen krever ikke spesielle semen-tenngsplugger eller hindnnger i sementenngspraksis Videre er det et behov for en påfyllingsanordning for fonngsrør som kan settes sammen i en fonngsrørstreng atskilt fra flyteutstyret som benyttes eller som en integrert del av flyteutstyret

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebnnge en forbedret brønnfSnngsrørp-fyllingsanordning og fremgangsmåte som imøtekommer behovene beskrevet ovenfor og overvinner manglene med den kjente teknikk

Den forbedrede brønnfonngsrørpåfyllingsanordning ifølge oppfinnelsen utgjøres grunnleggende av et rørformet hus som danner en langsgående innvendig passasje gjennom seg og har en brønnboringfluidpåfyllmgsport som går gjennom en vegg i denne En lukkehylse er glidbart plassert i den indre passasje av det rørformede hus som er glidbar mellom en øvre åpen stilling hvorved brønnbonngsfluidpåfylhngsportene er avdekket av lukkehylsen og en nedre lukket stilling hvorved lukkehylsen dekker porten Lukkehylsen innbefatter et landingssete for sementenngspluggen for å motta en sementenngsplugg og glidbart bevege lukkehylsen til lukket stilling

Oppfinnelsen tilveiebnnger også en fremgangsmåte for påfylling av en fonngsrørstreng med fluider og som holdes i en brønnboring mens fonngsrørstrengen kjøres inn i brønn-bonngen Fremgangsmåten innbefatter grunnleggende tnnnene av å tilveiebnnge en fonngsrørpåfylhngsanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse i fonngsrørstrengen og deretter kjøre fonngsrørstrengen inn i brønnbonngen med lukkehylsen for fonngs-rørpåfyllingsanordningen i den øvre, åpne stilling hvorved fonngsrørstrengen fylles opp med brønnbonngsfluid via påfyllingsporten i anordningen Når fonngsrørstrengen når den totale dybde i brønnbonngen fortrenges en første sementenngsplugg ned fonngs-rørstrengen hvorved den lander på landingssetet på lukkehylsen og beveger lukkehylsen til lukket stilling Deretter pumpes en sementvelhng gjennom den første sementenngsplugg inn i ringrommet mellom fonngsrørstrengen og brønnbonngen, og en andre sementenngsplugg benyttes til å avslutte strømmen av sementvelhng når den lander på den første sementenngsplugg Etter anbnngelse tillates sementvelhngen å herde til en hard ugjennomtrengelig masse i nngrommet

Det er således et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebnnge forbedret anordning og fremgangsmåte for fonngsrørpåfylhng Dette oppnås med en anordning og fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved trekkene angitt i karaktenstikken til de respektive patentkravene 1 og 9

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene

Andre formål, trekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil hurtig forstås av fagmannen ved en studie av beskrivelsen av foretrukne utførelser som følger når tatt i forbindelse med de vedlagte tegninger

Fig 1 viser et lengdesnitt gjennom en brønnfonngsrørpåfyllingsanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse i åpen stilling Fig 2 viser et tverrsnittsnss i likhet med fig 1, men viser foringsrørpåfyllingsanord-ningen i den lukkede stilling Fig 3-6 er en sekvens av nss som viser bruken av fonngsrørpåfyllingsanordningen iføl-ge fig 1 og 2 for påfylling av en fonngsrørstreng som den er når den blir kjørt ned i en brønnbonng og sementenng av fonngsrørstrengen i brønnbonngen

Det vises nå til tegningene og spesielt til fig 1 og 2, hvor en brønnfSnngsrørpåfylling-sanordning ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist og generelt betegnet med tallet 10 Fonngsrørpåfyllingsanordningen 10 innbefatter et rørformet hus 12 med en ytre overflate 14 og som danner en langsgående indre passasje 16 gjennom seg Som vist i fig 1 og 2 omfatter det langstrakte rørformede hus 12 fortnnnsvis et øvre rørformet huselement 18 som er utformet til å være innvendig gjengeforbundet i den øvre ende 20 til en fonngsrørstreng (ikke vist) Den nedre ende 22 av det øvre rørformede huselement 18 innbefatter en utvendig gjenget forsenkning 23 for kopling av huselementet 18 til en øvre ende av et nedre rørformet huselement 24 Det nedre rørformede huselement 24 innbefatter en innvendig sylindnsk fordypning 26, hvis øvre endeparti innbefatter gjeng-er 28 for gjenge forbindelse til det øvre rørformede huselement 18

En eller flere brønnboringfluidpåfylhngsporter 30 er utformet i det nedre rørformede huselement 24 Fortnnnsvis innbefatter elementet 24 fire av portene 30 plassert med hk avstand rundt sin omkrets Som det vil bh videre beskrevet nedenfor, når en fonngs-rørstreng med anordningen 101 seg blir senket inn i en brønnbonng som inneholder bore- og andre brønnbonngsfluider, entrer brønnbonngsfluidene på innsiden av fonngs-røret via portene 301 anordningen 10

En sylindnsk lukkehylse 32 er glidbart plassert inne i den innvendige syhndnske forsenkning 26 i det nedre rørformede huselement 24 Den syhndnske lukkehylse 32 er ghdbar mellom en øvre åpen posisjon vist i fig 1 hvorved brønnbonngsfluidets fyllpor-ter 30 er avdekket av lukkehylsen 32 og en nedre lukket stilling vist i fig 2 hvorved lukkehylsen 32 dekker portene 30

Lukkehylsen 32 innbefatter et landingssete 34 for sementenngspluggen i sin øvre ende for å motta eller oppta en sementenngsplugg og glidbart forflytte lukkehylsen 32 til den lukkede stilling som vil bh videre beskrevet nedenfor Minst en skjærtapp 33 eller annen lignende skjænnnretmng er forbundet mellom det nedre rørformede huselement 24 og lukkehylsen 32 for å holde lukkehylsen 321 den øvre åpne stilling inntil skjærtappen 33 er avskåret som det vil bh beskrevet nedenfor I tillegg innbefatter lukkehylsen 32 et kontinuerlig nngspor 35 utformet i dens ytre sylinderflate 36 En ekspanderbar låsenng 38 er plassert i sporet 35 Et spor 40 som er av komplementær størrelse og form til nngsporet 35 er utformet i den syhndnske indre overflate 26 av det nedre rørformede huselement 24 Ringsporet 40 er plassert i forhold til sporet 35 i lukkehylsen 32 hvorved, når skjærtappen 33 blir avskåret og lukkehylsen 32 forflyttet til den lukkede stilling (fig 2) plasseres sporene 35 og 40 motsatt hverandre og den utvidbare låsenng 38 vider seg ut i sporet 40 som dermed låser lukkehylsen 32 i den lukkede stilling

Den syhndnske ytre overflate 36 av lukkehylsen 32 innbefatter to tilleggsspor 42 og 44 utformet i denne som inneholder O-nng-tetningselementer for å tilveiebnnge en tetning mellom den ytre overflate 36 av lukkehylsen 32 og den indre overflate 26 av det nedre huselement 14 Som vist i fig 2, når lukkehylsen 32 er i lukket stilling, tilveiebnnger O-nng-tetningselementene i sporene 42 og 44 tetninger på begge sider av brønnboringens fluidpåfyllingsporter 30

Det vises nå til fig 3-6, hvor brønnfonngsrørpåfyllingsanordningen 10 er vist gjengeforbundet i en fonngsrørstreng 50 som er blitt senket ned i en brønnbonng 54 Den nedre ende av det nederste fonngsrørledd 51 som er en del av fonngsrørstrengen 50 er gjengeforbundet til den øvre gjengede ende 20 av det øvre rørformede huselement 18 og en konvensjonell sementenngsflytekrave 52 er gjengekoplet til den gjengede nedre ende 53 av det nedre rørformede huselement 24

Ved betjening av fonngsrørets påfyllingsanordning 10 senkes fonngsrørstrengen 50 ned i en brønnbonng 54 som blir fylt med bore- og andre brønnbonngsfluider 54 Lukkehylsen 32 for påfyllingsanordningen 10 er låst i den øvre åpne stilling med skjærtappen 33 slik at brønnbonngsfluider 55 strømmer gjennom påfylhngsportene 301 påfyllingsanordningen 10 inn i fonngsrørstrengen 50 når den blir senket ned Når fonngsrørstrengen 50 når sin totale dybde i brønnbonngen 54 blir fonngsrørstrengen 50 og brønnbonngen

54 fylt med brønnbonngsfluider 55 som vist i fig 3

Det vises nå til fig 4 hvor en konvensjonell sementenngsplugg 60 blir innsatt i fonngs-rørstrengen 50 og fortrenges nedad i fonngsrørstrengen 50 med en sementvelhng 62 inntil pluggen 60 ligger an mot seteflaten 34 på lukkehylsen 32 Når sementenngspluggen 60 har blitt nedsatt på anleggsflaten 34 på lukkehylsen 32 økes fluidtrykket utøvet på sementenngspluggen 60 av sementvellingen 62 hvorved den nedad rettede kraft på lukkehylsen 32 fører til at skjærtappen 33 avskjærer og lukkehylsen 32 for å bevege den til sin lukkede stilling som vist i fig 4

Som nevnt ovenfor, når lukkehylsen 32 beveger seg til sin nedre lukkede stilling eks-panderer låsenngen 38 inn i sporet 40 og låser lukkehylsen 32 i lukket stilling Når portene 30 blir lukket med lukkehylsen øker trykket utøvet av sementvelhngen 62 på se-mentpluggen 60 slik at et bnstningselement 64 som er tettende festet over en åpning i toppen av sementenngspluggen 60 bnster og gjør at sementvelhng kan strømme gjennom sementenngspluggen 60, gjennom påfyllingsanordningen 10 og gjennom flytekraven 52 inn i nngrommet 66 mellom fonngsrørstrengen 50 og veggene i brønnbonngen 54 som vist i fig 5

Sementvelhngen 62 blir fortrengt inn i nngrommet 66 inntil nngrommet er fylt med sementvelhng 62 og en andre sementenngsplugg 68 innført i fonngsrørstrengen 50 bak sementvelhngen 62 legger an mot toppen av den første sementenngsplugg 60 som vist i fig 6 Anlegget av den andre sementenngsplugg 68 på toppen av den første sementenngsplugg 60 avstenger strømmen av sementvelhngen 62 inn i nngrommet 66 Som det godt forstås av fagmannen hindrer flytekraven 52 tilbakestrømning inn i fonngs-rørstrengen 50

Når nngrommet 66 er blitt fylt med sementvelhng tillates sementvelhngen å herde til en hard ugjennomtrengelig masse i denne Deretter, om det ønskes, kan sementenngsplug-gene 60 og 68, lukkehylseanleggsflaten 34 og innsiden av flytekraven 52 bh boret ut av fonngsrørstrengen 50

Som det vil forstås av fagmannen kan fonngsrørpåfyllingsanordningen ifølge oppfinnelsen innsettes i en fonngsrørstreng ved enhver ønsket skjøt i denne eller kan være en integrert del av en flytekrave eller flyteskoenhet Påfyllingsanordningen kan heller ikke bh utilsiktet lukket under nedsenkingsoperasjonen av fonngsrøret og når påfyllingsanordningen er lukket, er den låst i den lukkede stilling Videre kan påfyllingsanordningen bh benyttet med enhver type enkelt eller flertnnns sementenngsutstyr uten å kreve spe-sialprosedyre og/eller anordninger for å betjene påfyllingsanordningen

Claims (1)

1. I Brønnfonngsrørpåfylhngsanordning (10) for å fylle opp en fonngsrørstreng (50) med brønnbonngsfluider mens strengen kjøres ned i en brønnbonng (54) omfattende et rørformet hus (12) som avgrenser en langsgående innvendig passasje (16) og med en brønnbonngfluidpåfylhngsport (30) som går gjennom en vegg i dette, karakterisert ved en lukkehylse (32) glidbart plassert i den indre passasje av det rørformede hus (12) og som er ghdbar mellom en øvre åpen stilling hvorved brønnbonngfluidpåfylhngsporten (30) er avdekket av lukkehylsen (32) og en lukket stilling hvorved lukkehylsen (32) dekker porten (30), hvilken lukkehylse (32) innbefatter et landingssete (34) for en sementenngsplugg for å oppta en sementenngsplugg (60) og glidbart forflytter lukkehylsen (32) til den lukkede stilling 2 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det rør-formede hus (12) innbefatter øvre og nedre huselementer (18,24) som er koplet sammen i deres nedre og øvre ender respektivt 3 Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at det øvre og nedre huselement (18,24) er koplet gjengemessig sammen (23,28) og er utformet til å være gjengekoplet i en fonngsrørstreng (50) 4 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter innretninger (38,40) for å låse lukkehylsen (32) i den lukkede stilling når lukkehylsen beveges til denne 5 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en lukkehylse (32) som har en sylindnsk ytre overflate som glidbart kon-takter en sylindnsk indre overflate av det rørformede hus (12), et kontinuerlig nngformet spor (35) utformet i den ytre overflate (36) av lukkehylsen (32), en ekspanderbar låsenng (38) plassert i sporet (35) i lukkehylsen (32), og et kontinuerlig nngformet spor (40) utformet i den indre overflate (26) av det rørformede huselement (24) plassert i forhold til sporet (35) i lukkehylsen (32) slik at når lukkehylsen (32) er i den lukkede stilling er sporene (35, 40) plassert motsatt hverandre og den utvidbare låsenng (38) utvider seg inn i sporet (40) i det rørformede huselement (24) som dermed låser lukkehylsen (32) i den lukkede stilling 6 Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at den ytre overflate (36) av lukkehylsen (32) videre innbefatter minst et ytterligere kontinuerlig ringformet spor (42,44) utformet i denne med et tetningselement for å tilveiebnnge en tetning mellom den ytre overflate (36) av lukkehylsen (32) og den indre overflate (26) av det rørformede hus (12) 7 Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at lukkehylsen (32) innbefatter et par spor (42,44) med tetninger, en plassert på hver side av påfyllingsporten (30) når lukkehylsen (32) er i lukket stilling 8 Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at den førs-te sementenngsplugg (60) innbefatter et brytbart element (64) festet til den hvorved fluid benyttet til å fortrenge pluggen (60) kan fås til å strømme gjennom pluggen etter at pluggen lander ved å øke fluidtrykket utøvet mot pluggen til et forutbestemt mvå som bryter det brytbare element (64) 9 Fremgangsmåte ved påfylling av en fonngsrørstreng (50) med fluider som er i en brønn-bonng (54) mens fonngsrørstrengen kjøres ned i brønnbonngen, karakterisert ved følgende tnnn anordne en fonngsrørpåfylhngsanordning (10) i fonngsrørstrengen (50) som utgjøres av et rørformet hus (12) med en ytre overflate og som danner en langsgående mdre passasje (16) og med en brønnbonngfluidpåfyllingsport (30) som går gjennom en vegg i denne fra den ytre overflate til en indre passasje (16), og en lukkehylse (32) glidbart plassert i den indre passasje av det rørformede hus (12) og som er ghdbar mellom en øvre åpen stilling hvorved brønnbonngsfluidpåfylhngsporten (30) er avdekket av lukkehylsen og en lukket stilling hvorved lukkehylsen (32) dekker porten (30), hvilken lukkehylse (32) innbefatter et landingssete (34) for en sementenngsplugg (60) for å oppta eller motta en sementenngsplugg (60) og glidbart bevege lukkehylsen (32) til den lukkede stilling, kjøre fonngsrørstrengen (50) ned i brønnbonngen (54) med lukkehylsen (32) i fonngs-rørpåfyllingsanordningen (10)i den øvre åpne stilling hvorved fonngsrørstrengen (50) fyller seg med brønnbonngsfluider ved hjelp av påfyllingsporten (30) i påfyllingsanordningen (10), og fortrenge en første sementenngsplugg (60) ned fonngsrørstrengen (50) hvorved sementenngspluggen (60) lander på landingssetet (34) i lukkehylsen (32) og beveger lukkehylsen (32) til lukket stilling 10 Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at fonngsrørpåfyllingsanordningen (10) innbefatter innretninger (38,40) for å låse lukkehylsen (32) i lukket stilling når lukkehylsen (32) blir beveget til denne stilling 11 Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, karakterisert v e d at den første sementenngsplugg (60) fortrenges ned fonngsrørstrengen (50) med en sementvelhng (62) pumpet inn i fonngsrørstrengen bak pluggen 12 Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at fluidtrykket utøvet på den første sementenngsplugg (60) økes av sementvelhngen (62) for derved å bryte det brytbare element (64) og bevirke at sementvelhngen strømmer inn i nngrommet mellom fonngsrørstrengen (50) og brønnbonngen (54) 13 Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at en andre sementenngsplugg (68)fortrenges ned fonngsrørstrengen (50) bak sementvelhngen (62) for å avstenge strømmen av sementvelhng når den andre sementplugg (68) lander på den første sementplugg (60)