NO316690B1 - Sentreringsenhet - Google Patents

Description

SENTRERINGSENHET

Denne oppfinnelse vedrører sentreringsenheter til bruk ved utforming av olje- og gassbrønner.

Under utformingen av olje- og gassbrønner bores et borehull ned i jorden. En streng av foringsrør føres deretter ned gjennom borehullet- Det ringformede rom mellom foringsrøret og borehullet blir deretter fylt med sement for å feste foringsrørstrengen på plass.

Det kan bores en forlengelse av borehullet, og en andre streng av foringsrør eller et forlengningsrør blir deretter ført ned gjennom den første foringsrørstreng og inn i for-lengelsen av borehullet og blir deretter festet på plass.

Det er viktig å sikre at foringsrøret eller forlengningsrøret holdes sentralt i borehullet under sementering, og det er vanlig å forsyne foringsrøret med en flerhet av sentreringsenheter som virker mellom foringsrøret og borehullet.

Det er også kjent å benytte sentreringsenheter for å sentrere ett rør inne i et annet.

En kjent type sentreringsenhet er beskrevet i samtidig verse-rende PCT-søknad nr. PCT/GB97/02249, hvilken sentreringsenhet omfatter et par ringformede bånd som skal omslutte et rør som skal sentreres. De ringformede bånd blir holdt i innbyrdes avstand av en flerhet av ribber som er skråstilt i forhold til sentreringsenhetens lengdeakse.

Ett problem med slike sentreringsenheter er at idet forings-røret eller forlengningsrøret føres ned i et tidligere satt foringsrør eller ned i åpent hull, vil den friksjon som ska-pes mellom sentreringsenheten og foringsrøret/det åpne hull, begrense den strekning foringsrøret eller forlengningsrøret kan skyves fra overflaten. Dette problem er spesielt stort i brønner som har lange, nesten horisontale avsnitt.

PCT-publikasjon nr. WO 95/21986 beskriver en installerings-innretning for boreforingsrør, hvilken innretning har utvendige sylindriske ruller. De sylindriske ruller er imidlertid tilbøyelige til å sette seg fast under visse forhold.

PCT-publikasjon nr. WO 96/34173 beskriver et borestrengsut-styr som både kan roteres radialt og som omfatter ruller for aksial bevegelse. Utstyret er imidlertid tilbøyelig til å gå i stykker dersom det blir nødvendig å skyve eller trekke det gjennom en innsnevring.

Ifølge den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt en sentreringsenhet som omfatter et par ringformede bånd som holdes holdes i innbyrdes avstand av flerheten av hule elementer, karakterisert ved at hvert av nevnte hule elementer er forsynt med i det minste ett vindu, i hvilket det er montert en rulle som kan rotere fritt.

Andre trekk ved oppfinnelsen er fremsatt i patentkrav 2 og de påfølgende krav.

For bedre forståelse av oppfinnelsen vil det nå som eksempel bli vist til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et isometrisk oppriss av en sentreringsenhet i overensstemmelse med oppfinnelsen; og Fig. 2 viser et isometrisk oppriss, delvis i tverrsnitt, av innsiden av en del av sentreringsenheten på fig. 1.

Det vises til fig. 1 hvor det er vist en sentreringsenhet som er generelt angitt med henvisningstallet 1.

Sentreringsenheten 1 omfatter to ringformede bånd 2 og 3 som blir holdt i innbyrdes avstand av seks elementer 4 til 9. Hvert element 4 til 9 er skråstilt i en vinkel fra mellom 20° til 60° og fortrinnsvis fra omtrent 30° til 45° i forhold til sentreringsenhetens 1 lengdeakse.

Elementene 4 til 9 er i det vesentlige like, følgelig vil det i dette skrift heretter bare bli vist til element 4.

Element 4 er hult, idet det er generelt U-formet i tverrsnitt og har skjørtpartier 10, 11 som strekker seg radialt innover og ender i flukt med den radialt indre flate av de to ringformede bånd 2 og 3. Elementet 4 er utformet av en tynn stål-plate som er omtrent 3 mm tykk. Elementet 4 er hult. Elementet 4 er også avsmalnet både radialt og i omkretsretningen i hver ende for å lette bevegelse av sentreringsenheten 1 i borehullet .

Elementet 4 er forsynt med sylindriske ruller 12, 13, 14. Hver sylindrisk rulle 12, 13, 14 er fri til å rotere omkring en akse som er generelt perpendikulær på sentreringsenhetens 1 lengdeakse (se fig. 2). De sylindriske ruller 12, 13, 14 rager ut fra elementet 4 med omtrent 3 mm til 5 mm.

Endene av hver aksel 15, 16 er anbrakt i huller 17, 18, 19 i flenser 20, 21, 22, 23. Flensene 20, 21, 22, 23 er utformet ved å presse vinduer 24, 25, 26 i elementet inn i hulrommet. De sylindriske ruller er laget av stål, men kunne være laget av sinklegering, PTFE, en elastomer, bronse, messing eller annet lagermateriale. De sylindriske ruller 12, 13, 14 er omtrent 15-20 mm i diameter og er omtrent 15 til 20 mm lange.

Klaringen mellom hver rulles utvendige periferi og det til-hørende vindu er tilstrekkelig til å hindre typiske partikler fra å kile seg mellom de to og hindre rotasjon av rullen. Tidlige prøver antyder at klaringen skal være minst 1 mm, fortrinnsvis minst 2 mm, mer fortrinnsvis minst 3 mm og for-delaktig minst 4 mm.

I bruk træs sentreringsenheten 1 inn på et rør (ikke vist). Sentreringsenheten 1 kan festes med stoppkrager (ikke vist) plassert ovenfor og nedenfor sentreringsenheten, eller den kan få gli langs røret mellom muffepartier. En flerhet av sentreringsenheter 1 er anordnet på en rørstreng, hvilken kan danne et forlengningsrør som deretter føres ned gjennom tidligere satte foringsrør og inn i et åpent, typisk nesten ho-risontalt borehull. De sylindriske ruller 12, 13, 14 ruller langs den indre flate av forlengningsrøret og det satte foringsrør og deretter langs overflaten av borehullet.

Så snart forlengningsrøret er kommet frem til sitt mål, som kan være opp til 20 km fra brønnhodet, kan forlengningsrøret henges og settes på tradisjonell måte.

Av og til vil en del av borehullet falle sammen når forleng-ningsrør settes. Den vanlige prosedyre når dette skjer, er å trekke tilbake forlengningsrøret, ordne opp i problemet etter behov og sette forlengningsrøret inn igjen. Selv om forleng-ningsrøret vanligvis kan trekkes tilbake uten for store vanskeligheter, fører de krefter som påføres vanlige sentreringsenheter ofte til at disse går i stykker med det resultat at ødelagte deler av sentreringsenhetene blir værende igjen i borehullet. Dette er høyst uønsket. Søkernes PCT-publikasjon nr. WO 96/09459 løser dette problem ved å til-veiebringe en sentreringsenhet med elementer som har tilstrekkelig styrke til å sentrere forlengningsrøret, men vil klappe sammen dersom de trekkes gjennom en relativt stiv innsnevring. Det underliggende prinsipp er at det er bedre å erstatte en permanent deformert sentreringsenhet på overflaten enn å etterlate deler av en oppløst sentreringsenhet i borehullet. Elementene skal typisk klappe sammen i det vesentlige fullstendig når de utsettes for en sideveis belast-ning på fra 5 til 15 tonn, idet 11 tonn benyttes i dag for utformingsformål i de fleste tilfeller.

De sylindriske ruller 12, 13, 14 er av liten diameter, slik at en betydelig sammenklapping av elementene 4 til 9 er mulig. De sylindriske ruller 12, 13, 14 kan også være utformet for å klappe sammen under en lignende sidebelastning, dvs. i størrelsesorden fra 5 til 15 tonn.

Claims (8)

1. Sentreringsenhet som omfatter et par ringformede bånd (2, 3) som holdes i innbyrdes avstand av en flerhet av hule elementer (4 til 9), karakterisert ved at nevnte hule elementer (4 til 9) er forsynt med minst ett vindu (24, 25, 26) hver, i hvilket det er montert en rulle (12, 13, 14) som er fritt roterbar.

2. Sentreringsenhet som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte hule elementer (4 til 9) er skråstilt i forhold til nevnte sentreringsenhets lengdeakse.

3. Sentreringsenhet som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte rulle (12, 13, 14) er sylindrisk.

4. Sentreringsenhet som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte rulle (12, 13, 14) er 15 til 20 mm i diameter.

5. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst foregå-ende krav, karakterisert ved at hvert av nevnte hule elementer (4 til 9) omfatter tre vinduer (24, 25, 26), hvor det i hvert vindu (24, 25, 26) er montert en fritt roterbar rulle (12, 13, 14).

6. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst foregå-ende krav, karakterisert ved at nevnte rulle (12, 13, 14) er montert fritt roterbar på en aksel (15, 16) montert på en flens (20, 21, 22, 23).

7. Sentreringsenhet som angitt i krav 6, karakterisert ved at nevnte flens (20, 21, 22, 23) er dannet ved utformingen av nevnte vindu (24, 25, 26).

8. Sentreringsenhet som angitt i hvilket som helst foregå-ende krav, karakterisert ved at nevnte rulle (12, 13, 14) er plassert med en avstand på mellom 1 mm og 3 mm eller mellom 2 og 5 mm fra kanten av det vindu som den er montert fritt roterbar i.