NO316640B1 - Anordning for bruk i forbindelse med bronn-forlengelsesror - Google Patents

Description

Området for denne oppfinnelse er produksjonsstreng-enheter i kombinasjon med brønnpumper og fremgangsmåter for å feste og avtette dem i et borehull.

Tidligere, etter at f6ringsrør var innført i et borehull og sementert, ble deretter en foiiengelsesrør-enhet installert og festet til fdringsrøret med kjente for-lengelsesørr-hengere. Ved den øvre ende av forlengelsesørr-enheten, som er festet til féringsrøret, finnes vanligvis en hylse med en glatt boring. Denne hylse blir vanligvis anvendt ved setting av forlengelsesrørhengeren mot f6ringsrøret.

I kjente installasjoner er sump-pakninger blitt brukt i kombinasjon med en produksjonsstreng som har en brønnpumpe ved sin nedre ende. Pumpen drives ved hjelp av en elektrisk ledning som føres parallelt med produksjonsstrengen i borehull-ringrommet. Sumppakningene har vanligvis vært med dobbelt-boring, gjenvinnbare-omstiilbare og er temmelig kompliserte og vanligvis dyre. Bortsett fra at de øker omkostningene ved operasjonen, innebærer bruk av slike pakninger også visse driftsmessige usikkerheter generelt i forbindelse med pakningenes evne til å forbli i stilling, samt potensielle vanskeligheter ved forsøk på å gjenvinne produksjonsstrengen med sumppakningen ved dens nedre ende.

Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes US 4 363 359 og US 4 749 341.

Følgelig er foreliggende oppfinnelse blitt utviklet med sikte på å komme frem til en mer lønnsom teknikk hvorved produksjonsrøret kan festes til forlengel-sesrøret på en tett måte. For å oppnå dette gjør enheten bruk av den glatte boring ved toppen av forlengelsesrørenheten for tetting med denne. Enheten har midler for å motstå dreiemomentreaksjon fra brønnpumpen når den på tettende måte er festet til toppen av forlengelsesrøret. Dessuten og valgfritt kan oppfinnelsen i tillegg ha et signaleringstrekk som tillater overflatepersonell å bestemme at anordningen er blitt korrekt plassert for oppstarting av produksjon.

Det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en billig, pålitelig, lett omstillbar enhet som kan motstå betydelige trykkforskjeller, og samtidig for-holdsvis enkelt lar seg installere og fjerne.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning for bruk i forbindelse med brønn-forlengelsesrør, som angitt i de etterfølgende krav.

Det er således vist en enhet for en produksjonsstreng med en brannpumpe, som gjør bruk av den glatte boring i toppen av forlengelsesrøret som på forhånd er installert i borehullet. Knaster på enheten innretter seg med langsgående spor i toppen av forlengelsesrørenheten som et antirotasjonstrekk for når brønnpumpen drives. En signalenhet som innbefatter en palinnretning som til slutt kan utløses, gir overflatepersonell tilbakemeldingen de trenger for å vite at enheten er blitt satt på riktig sted i toppen av forlengelsesrørstrengen, i motsetning til et annet sted i borehullet. Tetninger, fortrinnsvis stabler av innbyrdes motstående, V-formete tetninger, kan brukes til å fylle spalten mellom enheten og tetningsboringen ved toppen av forlengelsesrøret.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende med henvisning til tegningene hvor: Figur 1 a-c er snitt-oppriss som viser den foretrukne utføringsform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse, med brønnpumpen skjematisk vist,

Figur 2 er et riss langs linjen 2-2 på figur 1,

Figur 3 er et riss langs linjen 3-3 på figur 1,

Figur 4 er et snitt-delt snitt-oppriss av en alternativ utføringsform, og viser det rotasjonsforskjøvne palinnretning-låsetrekk i lokaliseringsposisjonen umiddel-bart over rotasjonslåsetrekket, Figur 5 er lik risset ifølge figur 4, med palinnretningen innført i boringsposi-sjonen, Figur 6 er lik risset ifølge figur 5, med palinnretningen i posisjonen like før låsing, Figur 7 er lik risset ifølge figur 6, med brutt bruddpinne og frigjort palinnretning, og

Figur 8 er et riss langs linjen 8-8 på figur 7.

I figur 1a utgjør en krage 10 et parti av produksjonsstrengen, hvorav resten ikke er vist. Under kragen 10 er en utløpsledning 12 for en pumpe P. I figur 1c er pumpen P vist skjematisk og er, i den foretrukne utførelse, en kjent neddykkbar pumpe som drives elektrisk via en elektrisk ledning. Til utløpsledningen 12 er det festet en posisjonsindikator L med en langsgående kanal 14 som også er vist i figur 2. Ved toppen av utløpsledningen 12 er det en topphette 16 som også er festet til utløpsledningen 12. Topphetten har en langsgående kanal 18 som er innrettet på linje med den langsgående kanal 14. Figur 3 viser innrettingen av de langsgående kanaler 14 og 18 når denne figur sammenlignes med figur 2. Den elektriske ledning (ikke vist) strekker seg gjennom de langsgående kanaler 14 og 18 ned til pumpen P.

Som vist i figur 2 og 3 har topphetten 16 en gjennomgående injeksjons-boring 20. Injeksjonsboringen 20 er ikke synlig i snittet ifølge figur 1a, ettersom den er omkretsmessig forskjøvet fra den langsgående kanal 18, som vist i figur 3. En gjenget boring 22 i posisjonsindikatoren L er innrettet på linje med boringen 20. En injeksjonsledning (ikke vist) løper gjennom boringen 20 og er sammen-skrudd med boringen 22 for injeksjon i formasjonen under posisjonsindikatoren L. Boringen 22 er innrettet på linje med injeksjonsboringen 20, slik man vil se ved å sammenligne figur 3 og 2. En pinne eller pinner 24 strekker seg gjennom topphetten 16 til anlegg mot utløpsledningen 12. Pinnen eller pinnene 24 strekker seg gjennom boringer 26 og 28, som vist i snittet ifølge figur 3. Boringene 26 og 28 er slik orientert at de er innrettet på linje med utløpsledningens 12 lengdeakse 30. Følgelig virker pinnen eller pinnene 24 til å feste topphetten 16 til utløpsledningen 12.

Posisjonsindikatoren L er festet til utløpsledningen 12 ved hjelp av en pinne eller pinner 32 som strekker seg inn i motsvarende utsparinger 34 i utløpslednin-gen 12, som vist i figur 1b. Pinnen eller pinnene 32 strekker seg gjennom boringer så som 36, 37 og 38, som vist i snitt i figur 2. Boringene 36, 37 og 38 er innrettet på linje med utløpsledningens 12 sentrum 40. En gjengeforbindelse 42 som er avtettet ved hjelp av en tetning 44, virker videre til å feste posisjonsindikatoren L til utløpsledningen 12. Forlengelsen av pinnene 32 inn i sporene 34 danner en dreielås mellom utløpsledningen 12 og posisjonsindikatoren L. Som nedenfor be-skrevet vil posisjonsindikatoren L til slutt bli rotasjonsmessig låst til forlengelses-røret 46, slik at ved oppstarting av pumpen P vil dreiemomentreaksjonen som skapes på grunn av pumpen P motvirkes av hele enheten som er dreiefast låst til forlengelsesrøret 46 som på det tidspunkt er blitt sementert eller på annen måte festet i borehullet.

Forlengelsesrøret 46 har en øvre ende 48. Innvendig finnes en glatt boring 50, ved hvis bunn det er en rekke langsgående slisser 52. Hver av disse langsgående slisser, som er bedre vist i figur 2, har en bunn 54. Posisjonsindikatoren L oppviser i den foretrukne utføringsform tre fjærbelastete momentfingre 56, 58 og 60 som er jevnt fordelt ved 120?, som vist i figur 2. Hver av momentfingrene, så som 56, har to motstående styreknaster 62 og 64 som strekker seg inn i motsvarende spor henholdsvis 66 og 68. Styresporene 66 og 68 er utformet i posisjonsindikatorens L hoveddel. Som vist i figur 1b har hver av momentfingrene 56-60 en fjær eller fjærer 70 som styres av en styring 72. For å fastholde momentfingrene 56-60 til lokaliseringshoveddelen på en måte som virker til å begrense området for deres lengdebevegelse, strekker det seg en pinne 74, som best vist i figur 4, på tvers gjennom en momentfinger, så som 56, og inn i et langsgående spor 76 (se figur 4). De langsgående slisser 52 oppviser mellom seg en rekke anslag 78 som posisjonsindikatoren til sist vil ligge an mot når momentfingrene 56-60 går ned i slissene 52 mot sin bunn 54.

Til posisjonsindikatoren L er det også festet en hylse 80 som ved hjelp av gjenger 82 er forbundet med posisjonsindikatoren L og avtettet ved hjelp av en tetning 84. I den foretrukne utføringsform holdes innbyrdes motsatt anordnete, V-formete tetninger 86 og 88 mellom holderinger 90 og 92 på hylsens 80 utside. Som vist i figur 1 b ligger stabelen av V-tetninger 86 og 88 an mot den glatte boring 50 for derved effektivt å avtette ringrommet i borehullet. Den elektriske ledning (ikke vist) strekker seg gjennom de langsgående kanaler 14 og 18. Injek-sjons-innløpsledningen strekker seg gjennom boringen 20 (se figur 3) og til strøm-ningsforbindelse med injeksjonsutløpet 22 etter å ha passert gjennom ringrommet 94 (se figur 2).

Når enheten er fullstendig sammensatt som vist i figur 1a-c, blir stabelen av V-tetninger 86 og 88 fastholdt i lengderetningen ved hjelp av holderingene 90 og 92 og ligger tettende an mot tetningsboringen 50. Disse tetninger, sammen med O-ringen 44, virker som effektiv avtetting av ringrommet i borehullet.

I figur 4-8 er det vist en alternativ utføringsform som innbefatter de ovenfor beskrevne trekk, så vel som signaleringstrekket til overflaten som omfatter en palinnretning (engelsk: collet mechanism). Palinnretningen C er vist i figur 4 fysisk over, men den virkelige orientering går klart frem av figur 8. Figur 4-7 viser palinnretningen C innrettet i flukt med momentfingrene 56-60 for klarhetens skyld. I figur 8 er palinnretningens C virkelige posisjon vist. I den foretrukne utføringsform er det tre enkeltmekanismer C som er innbyrdes vinkelforskjøvet med ca. 120<*>. Palinnretningene er lengre forskjøvet fra momentfingrene 56, 58 og 60.

Det ytterligere trekk ved palinnretningen C skal nå beskrives. Et kravehode 96 er festet til en arm 98 som i sin tur er festet til en hoveddel 100. Hoveddelen 100 har to tverråpninger 102 og 104. En bruddpinne 106 er plassert i åpningen 104. En bolt 108 er plassert i åpningen 102. Både bruddpinnen 106 og bolten 108 strekker seg inn i et langsgående spor 110. I posisjonen vist i figur 4 ligger bolten 108 an mot enden av slissen 110. Dette skjer fordi kravehodet 96 innled-ningsvis støter mot en skråkant 112.

Hver av krave-hoveddelene 100 har to motsatte knaster 114 og 116 (se figur 8). Knastene 114 og 116 styres i langsgående spor 118 og 120.

Som vist i figur 4 innebærer lokaliseringsposisjonen at kravehodene innled-ningsvis ligger an mot skråkanten 112 og forskyves inntil bolten 108 kommer til enden av den langsgående slisse 110, som vist i figur 4. På dette tidspunkt befinner kravehodet 96 seg rett overfor en forsenket flate 122. Derved kan kravehodet 96 beveges radielt innad, bort fra skråkanten 112, hvoretter fremføring av utløpsledningen 12, som vist i figur 5, bringer kravehodet 96 til å bevege seg mot den forsenkete flate 122 idet det går klar av skråkanten 112. Etter å ha gått klar av skråkanten 112 glir kravehodet 96 langs ringflaten 124. Nær ringflaten 124 er det en forsenket flate 126, som vist i figur 6. Til slutt kommer de forsenkete flater 122 og 126 på linje med hverandre, med kravehodet 96 mellom seg. På dette punkt blir utløpsledningen 12 tatt med, hvilket bringer flaten 128 i anlegg mot flaten 130 på kravehodet 96, slik at kravehodet 96 fastholdes i den forsenkete flate 126. Etter at flaten 126 har møtt flaten 130, kan enheten bestående av utløpsled-ningen 12 med tilfestet posisjonsindikator L bevege seg oppover inntil enden av slissen 110 treffer bruddpinnen 106. På dette tidspunkt vil personell ved overflaten vite at posisjonsindikatoren L på korrekt måte har nådd et sted der momentfingrene 56-60 er nær eller inne i slissene 52, som vist f.eks. i figur 6, og at tetningene 86 og 88 befinner seg i glattboringen 50. Etter å ha mottatt det bekref-tende signal ved overflaten, utsettes utløpsledningen 12 for en oppadrettet kraft som er tilstrekkelig til at bruddpinnen 106 avskjæres, som vist i figur 7. Når bruddpinnen 104 avskjæres, kan utløpsledningen 12 fortsette sin oppadbeve-gelse, hvorved flaten 128 kan beveges forbi flaten 130, som vist i figur 7. På dette tidspunkt frigjøres kravehodets eller -hodenes 96 grep, og produksjonsstrengen kan utsettes for vekt inntil man merker motstand. På dette tidspunkt vil overflatepersonell prøve å dreie utløpsledningen 12. Dersom momentfingrene 56-60 befinner seg i de langsgående slisser 52, vil man ved overflaten merke en motstand mot dreiebevegelse, og overflatepersonellet vil vite at dreiehindringstrekket er virksomt, hvilket nødvendigvis innebærer at tetningene 86 og 88 også er i stilling mot glattboringen 50. Nå kan brønnpumpen startes, med kraft fra den elektriske ledning (ikke vist), og produksjon til overflaten kan begynne. Med momentfingrene 56-60 i inngrep i slissene 52, vil forlengelsesrørets 46 topp-parti oppta dreiemomentreaksjonen fra pumpen P. På dette tidspunkt vil også V-tetningene 86 og 88 effektivt avtette ringrommet i brønnen rundt utløpsledningen 12. Tetningene 84 og 44 bidrar også til dette. Tetningen 84 er en innvendig tetning på posisjonsindikatoren L nær hylsen 80, mens tetningen 44 tetter mellom posisjonsindikatoren L og utløpsledningen 12. Som ovenfor angitt er posisjonsindikatoren L dreiefast låst til utløpsledningen 12 ved at pinnen eller pinnene 32 strekker seg inn i sporet eller sporene 34 på utløpsledningen 12.

Fagmenn på området vil forstå at den ovenfor beskrevne anordning er enkel i bruk og anvender glattboringen 50 sammen med de langsgående spor 52 som på forhånd er utformet i topp-partiet til et typisk forlengelsesrør 46 i borehullet. I sammenheng med bruk av de forut-eksisterende trekk ved forlengelses-rørets 46 topparti, kan enheten, som innbefatter pumpen P og utløpsledningen 12, enkelt installeres i forlengelsesrørets topparti med stor tiltro til at installasjonen vil føre til en tetning mot glattboringen 50, sammen med et rotasjonshindrende trekk. Under operasjoner settes tilstrekkelig vekt på produksjonsstrengen innbefattende utløpsledningen 12, til å sikre at momentfingrene 56-60 forblir i slissene 52. Hele enheten er enkel å bygge og innføre i brønnen, og den tillater enkel installering og fjerning av produksjonsrøret, om nødvendig. Det er få bevegelige deler. Momentfingrene 56-60 er fjærbelastet via fjæren 70, slik at man ikke må stole på vekten av hver av fingrene 56-60 som den eneste tilgjengelige kraft for å bringe dem sik-kert ned i deres motsvarende langsgående slisser 52. Det skal bemerkes at fjær-kraften er ikke et trekk ved palinnretningen C.

Selv om hele palinnretningen C er et eventualtrekk, vil dets bruk ikke føre til urimelig komplisering av anordningen. På samme måte som med dreiemoment-fingrene 56-60, er der et enkelt langsgående føringssystem omfattende kombina-sjoner av knaster som glir i spor, så som knastene 114 og 116 som glir i sporene 118 og 120. Deretter vil et enkelt system av anslag for langsgående bevegelse, i form av en bolt 108 og en bruddpinne 106, fullstendiggjøre palinnretningen C, som låses ganske enkelt ved hjelp av en nedsettingskraft fulgt av en medbring-ningskraft på utløpsledningen 12. Bruddkraften som er nødvendig for å avskjære pinnen 106 kan forutbestemmes som en avgjort stor nok verdi til å skape et synlig signal på overflateinstrumenteringen, til å gjøre overflatepersonellet oppmerksom på at utløpsledningen 12, med dens posisjonsindikator L, på korrekt måte har kommet frem til og trengt inn i glattboringen 50. Deretter vil en enkel dreietest bekrefte at enheten er i en slik posisjon at pumpen P kan starte, med rotasjons-hindringstrekket i virksomhet.

I den foretrukne utføringsform er forlengelsesrørets 48 topparti en settehyl-se fra et forlengelsesrør av Baker Hughes RH-type eller HR-type.

Utløpsledningen 12 er aksielt forskjøvet (se figur 2 og 3) for å kunne oppta de langsgående kanaler 14 og 18 for den elektriske ledning, samt injeksjonsboringen 20 sammen med dens fluktende gjengeboring 22. Utløpsledningens 12 for-skjøvne beskaffenhet fremgår av figur 2 og 3.

Claims (6)

1. Anordning for bruk i forbindelse med brønn-forlengelsesrør som har en tet-ningsboring og minst én langsgående slisse, omfattende: en rørformet del, en posisjonsindikator som er montert utenpå den rørformete del, og videre omfatter: en tetning som selektivt kan bringes til anlegg mot tetningsboringen ved fremføring av rørdelen, karakterisert veden låsemekanisme som ved hovedsakelig langsgående bevegelse kan bringes i inngrep med den langsgående slisse for selektiv fastgjøring av rørdelen mot dreiebelastninger som rørdelen utsettes for nede i brønnen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at låsemekanismen videre omfatter minst én momentfinger som kan beveges i lengderetningen for innføring i slissen.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at momentfingeren er fjærbelastet mot slissen.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en signalmekanisme som er montert på posisjonsindikatoren for selektivt inngrep med forlengelsesrøret etter at tetningen har trengt inn i tetningsboringen, hvilken signalmekanisme motstår utløsning opptil en forutbestemt kraft, før den utløses for å gi et overflatesignal om at tetningen er i tetningsboringen.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at signalmekanismen videre omfatter minst én krage som selektivt kan bringes i inngrep med forlengel-sesrøret, og en bruddpinne som tillater frigjøring fra forlengelsesrøret etter en oppadrettet trekkraft fra overflaten som overskrider en forutbestemt verdi.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at den videre omfatter: en på posisjonsindikatoren anordnet styreknast som beveges i et styrespor i posisjonsindikatoren, og en styrepinne som strekker seg tvers gjennom et parti av posisjonsindikatoren og inn i et langsgående spor på posisjonsindikatoren for å begrense posisjonsindikatorens glidebevegelse mens den fremdeles fastholdes til posisjonsindikatoren.