NO316915B1 - Bronnrengjoringsverktoy - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et brønnrengjøirngsverktøy for fjerning av produksjonsavfall eller biter som akkumuleres i et brønnforingsrør, nærmere bestemt et brønnrengjøringsverktøy tilpasset for sammenkobling med en borestreng for å fjerne avfall og rester fra en brønnforings indre vegg,, hvilket verktøy innbefatter et langstrakt, hovedsakelig sylinderformet legeme med et flertall skraperelementer i legemets ytre flate. Brønnrengjøringsverktøyet kan benyttes alene, men kan også benyttes i kombinasjon med løsningsmidler og/eller rengjøringsfluider som assisterer ved fjerningen av produksjonsavfallet eller bitene. Slikt avfall innbefatter typisk borefluid, sementsammensetninger, rørsammenføyningsdeler og andre materialer.

Olje-, gass-, vann- og andre typer brønner benytter omtrent bestandig et stålrør eller brønnforingsrør for å sikre borehullets integritet. Brønnféringen sementeres ved kompletteringstrinnet i en boreoperasjon. Denne sementeringsoperasjonen etterlater overflødig sement på brønnforingens vegg som må fjernes før produksjon fra brønnen kan igangsettes. Rengjøring av en brønnféring er også nødvendig ved jevne mellomrom ved produksjon fra brønnen for å fjerne avfall og rester, så som oljeparafin og avleiringer som har akkumulert seg på brønnforingens vegg.

Skrapeanordninger for brønnforinger er vel kjent. Slike kjente skrapere innbefatter et langstrakt legeme eller "plugg" til hvilken det er festet metallblader. Bladene skraper féringsrørveggen når en hydraulisk eller mekanisk kraft forflytter legemet gjennom foringen. En ulempe med slike skrapere som drives av hydraulisk kraft er at skraperen og det avfallet den fjerner fra brønnforingsveggen ikke kan hentes opp igjen. I stedet skyves skraperen og avfallet gjennom brønnens foring forbi det aktuelle stedet, der de forblir og fyller opp brønnens borehull.

En annen kjent skrapeanordning kobles til en arbeidsstreng som drives mekanisk og driver skrapeanordningen gjennom brønnens foring for å utføre en rengjørende funksjon. Straks rengjøringsoperasjonen er utført, fjernes skraperen fra brønnens foring med borestrengen. 1GB-A-2295632 innbefatter skraperen et langstrakt, hovedsakelig sylindrisk element og en spiralformet bane med skraperelementer eller bust festet til det sylindriske elementets sidevegger. Det sylindriske elementets sidevegger er fjærende sammenpressbare for å tillate at verktøy føres i f6ringsrøret og for å utøve et radielt utoverrettet trykk på skraperelementene mot brønnféringens indre vegg. Det sylindriske elementets sidevegger definerer også en spiralformet kanal ved banen med skraperelementer for således å tillate rensemiddel som strømmer til skraperen og sirkulerer fritt mellom det sylindriske elementet og brønnforingens indre vegg. Rensefluidet tjener til å føre bort løsnet avfall fra brønnforingens vegg.

NO 312784 beskriver et brønnrengjøringsverktøy som kan sammenkoples med en rørstreng. Verktøyet brukes for å fjerne avsetninger og rester fra foringsrørets indre vegg, og består av et langstrakt sylinderformet legeme med et flertall skrapeelementer i form av stålbørster festet på legemets yttervegg og med en spiralformet kanal som løper mellom skrapeelementene.

De fjærende sammenpressbare sideveggene på det sylindriske elementet på hvilken skrapeelementene er montert, består av et skumlignende materiale dekket med et tykt stoffdekke. Det skumlignende materialet frembringer den ønskede fjæringen, mens stoffdekket bærer skraperelementene. Festingen av skummet og stoffdekket til det sylindriske elementet kan frembringe problemer. Videre er ikke dette skraperverktøyets utforming robust nok for bruk under krevende forhold på oljefelt, det er spesielt utsatt for å miste bust.

Videre, fordi kun en spiralformet bane er frembrakt for føringen av brønnboirngsfluid rundt skraperverktøyet, kan skraperverktøyet utsettes for en såkalt "pluggeffekt" når det skyves inn i og trekkes ut av brønnens foringsrør, dvs. at trykk kan bygge seg opp foran skraperverktøyet.

Det er således et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe et brønnrengjøirngsverktøy som er robust nok for bruk ved oljerelaterte operasjoner.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et brønnrengjøirngsverktøy der skraperelementene eller bustene kan byttes ut når de er slitte, for således å muliggjøre en gjentatt bruk av skraperverktøyet.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe et brønnrengjøringsverktøy som tillater en fri sirkulasjon av brønnboringsfluider mellom dette og brønnsforingen og som derfor medfører liten eller ingen pluggeffekt.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det frembrakt et brønnrengjøirngsverktøy tilpasset for sammenkobling med en borestreng for å fjerne avfall og rester fra en brønnforings indre vegg,, hvilket verktøy innbefatter et langstrakt, hovedsakelig sylinderformet legeme med et flertall skraperelementer i legemets ytre flate. Brønnrengjøirngsverktøyet ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at første og andre spiralformede kanaler eller fordypninger er definert i nevnte ytre flate mellom de nevnte skraperelementer, der den andre spiralformede kanal eller fordypning løper i motsatt retning av den første spiralformede kanal eller fordypning.

Foretrukne trekk ved oppfinnelsen fremgår av de avhengige krav 2-11.

Fortrinnsvis er skraperelementene fjærstålbust. Fjærstålbustene er festet i hull på det sylindriske elementet og kan byttes ut når de blir slitte.

Brønnrengjøringsverktøyet innbefatter fortrinnsvis en sylindrisk stiv hylse som frigjørbart monteres på en stamme tilpasset for sammenkobling med en borestreng. Den sylindriske stive hylsen definerer nevnte ytre overflate i hvilken de skrapende elementer monteres, inkludert de første og andre spiralformede kanaler eller fordypninger. Stammen kan være gjenget på begge ender for sammenkobling med en borestreng og har en ringformet boring for å tillate fluid å sirkuleres gjennom denne.

Fortrinnsvis bestar den sylindriske stive hylsen av en aluminiumslegering.

I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er den sylindriske stive hylsen låst for rotasjon på og mot langsgående bevegelse langs nevnte stamme. Dette oppnås lett ved å frembringe en to-delt stamme, der den første del definerer en tapp eller spindel som strekker seg gjennom nevnte sylinderformede stive hylse og som har en utvendig gjenget seksjon ved en indre ende derav på hvilken en innvendig gjenget seksjon i en ende av den sylindriske stive hylse er skrudd, og der den andre delen definerer en låsekrage som er festet til tappen eller spindelen ved den ytre enden av denne for å låse mot den andre enden av den sylindriske stive hylsen. Den ytre enden av tappen eller spindelen definerer fortrinnsvis en eksternt gjenget seksjon som er i inngripen med en internt gjenget seksjon i enden av den andre delen av stammen.

I en andre utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen er den sylindriske stive hylsen selektivt roterbar på nevnte stamme med borestrengen. Dette oppnås fortrinnsvis ved å frembringe en klokobling mellom tilliggende ender av hylsen og stammen som, ved bruk, befinner seg ved den fremre enden av brønnrengjøringsverktøyet, og ved å tillate langsgående bevegelse av hylsen i forhold til stammen for å bevirke klørne på klokoblingen selektivt å gripe inn i hverandre. Muligheten for selektivt å gripe den sylindriske stive hylsen med stammen som bærer den i borestrengen er spesielt nyttig når brønnrengjøringsverktøyet benyttes over en borekrone som borer ut en sementplugg eller sementholderbroplugg. Dersom hylsen tillates å alltid rotere med borestrengen, ville den snart slites ned og opphøre å skrubbe brønnforingens indre vegger på en effektiv måte. Fordi imidlertid klokoblingen mellom hylsen og stammen frikobles når brønnrengjøringsverktøyet beveger seg ned inn i brønnen (hylsen skyves tilbake mot den bakre enden av stammen), vil ikke rotasjonen av borestrengen for å utføre borevirkningen overføres til rotasjonsbevegelse av hylsen. Tvert imot, straks boringen er ferdig og brønnrengjøringsverktøyet har blitt skjøvet ned til det borede området, kan borestrengen trekkes tilbake, hvilket bevirker at hylsen sklir til den fremre enden av stammen og dermed kobler inn klokoblingen. Når klokoblingen er innkoblet, kan brønnens foringsrør rengjøres og skrubbes idet brønnrengjøringsverktøyet trekkes tilbake ved både en roterende bevegelse av hylsen og en langsgående bevegelse av hylsen.

Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, for å illustrere oppfinnelsen, med henvisning til de medfølgende tegninger. Fig. 1 er et vertikalt riss av hylsen i et skraperverktøy som benytter den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser bustarrangementet og kanalene i den ytre overflaten av hylsen vist i fig. 1. Fig. 3 er et delvis snittriss fra siden av hylsen vist i fig. 1 montert på en stamme for sammenkobling i en borestreng. Fig. 4 er et snittriss fra siden av hylsen og stammekombinasjonen vist i fig. 3, anbrakt inne i en brønnforing. Fig. 5 er et vertikalt riss av en ytterligere hylse for et skraperverktøy som benytter den foreliggende oppfinnelse og som har klotenner på en ende. Fig. 6 er et sideriss av hylsen vist i fig. 5 montert på en stamme for sammenkobling med en borestreng.

Med henvisning nå til figurene 1 og 2, er der vist en hylse for bruk i et skraperverktøy ifølge den foreliggende oppfinnelse, som innbefatter et langstrakt rørformet legeme 1 laget av en aluminiumslegering. Legemet kan være maskinert eller støpt av legeringen.

I legemets 1 midtre region på den ytre overflaten er det frembrakt et flertall hull inn i hvilke hver av det er innført fjærstålbust 2. Den ytre diameteren av hylsen er slik at når den benyttes i brønnens foringsrør, vil fjærstålbustene 2 gripe inn i og utøve et radielt utadrettet trykk mot foringsrørets indre vegg. Dette utfører naturligvis en rengjørende handling på foringens indre vegg når hylsen beveger seg gjennom denne.

De første og andre spiralformede fordypninger eller kanaler 3 og 4 er frembrakt i den ytre overflaten på legemet 1 mellom bustene 2. Den første kanalen 3 løper medurs rundt legement, mens den andre kanalen løper moturs. Kanalene 3 og 4 lar rensefluid sirkulere fritt rundt hylsen, idet den beveger seg gjennom en brønnsforing, og da det er to slike kanaler som løper i motsatte retninger i forhold til hverandre rundt legemet 1, minimaliseres den såkalte "pluggeffekten" som manifesterer seg idet rengjøringsverktøyet skyves eller trekkes gjennom et fluidlegeme. Den såkalte "pluggeffekten" motsetter seg bevegelse av brønnrengjøringsverktøyet gjennom fluidet. En ytterligere fordel med de kontraroterende kanalene er at det skapes turbulens i rengjøringsfluidet som sirkulerer rundt hylsen ved krysningspunktene 5 mellom kanalene 3 og 4 som i stor grad assisterer rengjøringsfluidets rengjøringsvirkning.

Med henvisning nå til fig. 3 og 4, er hylsen 6 vist i fig. 1 montert for bruk på en stamme 7 med en innvendig gjenget seksjon 8 ved en ende og en utvendig gjenget seksjon 9 ved den andre ende for å muliggjøre forbindelse med en borestreng. Stammen består av to deler 10 og 11, der den første delen 10 innbefatter en tapp eller spindel 12 som ved sin frie ende har en eksternt gjenget seksjon 13 som er i inngripen med en innvendig gjenget seksjon 14 i den andre delen 11 for å sammenkoble de to delene. For å forhindre at de to delene utilsiktet skrus løs fra hverandre, er det frembrakt en låseskrue 15 som skrus gjennom et hull i veggen i den andre delen 11 inn i spindelen 12. Ved den innerste enden av spindelen 12 er det en utvendig gjenget seksjon 16 på hvilken det kan skrus en innvendig gjenget seksjon 17 i enden av hylsen 6. Det vil forstås at for å sette brønnrengjøirngsverktøyet sammen og klargjøre dette for bruk, skrus de to delene 10 og II i stammen 7 fra hverandre og hylsen 6 får skli på spindelen 12. Den skruegjengede seksjonen 17 i enden av hylsen 6 skrus så på den skruegjengede seksjonen 16 på den indre enden av spindelen 12. Til slutt skrus den andre delen 11 av stammen 7 tilbake på den første delen 10 for å klemme hylsen derimellom og låseskruen føres inn for å feste de to delene sammen.

Det skal forstås at hylsen 6 låses på stammen 7 og kan derfor ikke rotere i forhold til denne, ei heller bevege seg i lengderetningen i forhold til denne. Når brønnrengjøringsverktøyet er tilkoblet i en borestreng og ført inn i en brønn, vil således hylsen ved bruk rotere med borestrengen og bevege seg gjennom brønnen med borestrengen.

Med henvisning nå til fig. 5 og 6, er det der vist en andre utførelsesform av

brønnrengjøringsverktøyet ifølge oppfinnelsen. I fig. S går det frem at hylsen 19 på alle måter er identisk med hylsen 6 som tidligere er beskrevet, med unntak av at den ved sin øvre ende er utstyrt med et flertall fortanninger eller tenner 20 og der er ingen innvendig gjenget seksjon i noen ende av hylsen. I fig. 6 går det frem at hylsen 19 igjen er montert på en stamme innbefattende to deler 22 og 23 som er skrudd sammen og som er

forhindret fra utilsiktet å bli skrudd fra hverandre ved hjelp av en låsesplint 24. Den første delen 22 innbefatter en tapp eller spindel 25 på hvilken hylsen 19 er montert. I motsetning til spindelen i den tidligere beskrevne utførelsesformen er imidlertid spindelens 25 lengde slik at hylsen 19 fritt kan skli en kort avstand frem og tilbake langs denne. Hylsen 19 kan også roteres fritt på spindelen 25 under visse forhold, som vil bli forklart under. En innvendig gjenget seksjon ved en ende av stammen og en utvendig gjenget seksjon ved den andre ende av stammen tillater at brønnrengjøringsverktøyet kan tilkobles en borestreng.

Ved enden av spindelen 25, umiddelbart tilliggende klørne eller tennene 20 i hylsen 19 (den fremre enden av brønnrengjøringsverktøyet i bruk), er det dannet tilsvarende klør

eller tenner 26 i hovedlegemet i den andre delen 23 i stammen. Klørne eller tennene 26 i den andre delen 23 i stammen er inngripbare med klørne eller tennene 20 i hylsen 19 og sammen former disse en klokobling. Det vil forstås at når de to settene klør eller tenner 20 og 26 er koblet i hverandre, er hylsen 19 låst til stammen og således tvunget til å rotere sammen med denne. Alternativt, når de to sett med tenner eller klør 20 og 26 er frikoblet, kan hylsen 19 og stammen fritt rotere i forhold til hverandre.

Muligheten for selektivt å låse hylsen 19 til stammen som bærer denne i en borestreng er spesielt nyttig når brønnrengjøringsverktøyet benyttes over en borekrone som borer ut en sementplugg eller en sementholderbroplugg. Dersom hylsen 19 alltid tvinges til å rotere med borestrengen, ville bustene på hylsens ytre overflate snart slites ned og opphøre å utføre en effektiv rensing på brønnforingens indre vegger. Fordi imidlertid klokoblingen dannet av klørne eller tennene 20 og 26 effektivt frikobles når brønnrengjøringsverktøyet beveger seg ned inn i brønnen (hylsen 19 skyves tilbake mot stammens bakre ende), vil ikke noen som helst rotasjon av borestrengen for å utføre borevirkningen overføres til hylsen 19. Tvert imot, straks borehandlingen er utført og brønnrengjøringsverktøyet er skjøvet ned til den borede region, kan borestrengen trekkes ut, hvilket bevirker at hylsen 19 glir til den fremre enden av stammen og derved kobler inn klokoblingen definert av kløme eller tennene 20 og 26. Når klokoblingen er koblet inn, er hylsen låst til stammen og vil derfor rotere med denne idet borestrengen roteres. Brønnens féringsrør kan således rengjøres og skrubbes når brønnrengjøringsverktøyet trekkes tilbake ved hjelp av hylsens rotasjonsbevegelse og hylsens bevegelse i lengderetningen.

Claims (11)

1. Brønnrengjøirngsverktøy tilpasset for sammenkobling med en borestreng for å fjerne avfall og rester fra en brønnférings indre vegg„ hvilket verktøy innbefatter et langstrakt, hovedsakelig sylinderformet legeme (1) med et flertall skraperelementer (2) i legemets ytre flate, karakterisert ved at første og andre spiralformede kanaler eller fordypninger (3,4) er definert i nevnte ytre flate mellom de nevnte skraperelementer (2), der den andre spiralformede kanal eller fordypning (4) løper i motsatt retning av den første spiralformede kanal eller fordypning (3).

2. Brønnrengjøirngsverktøy ifølge krav 1, karakterisert v e d at skraperelementene (2) er fjærstålbust.

3. Brønnrengjøirngsverktøy ifølge krav 2, karakterisert v e d at fjærstålbustene (2) er festet i hull i nevnte ytre overflate av det sylindriske element (1) og kan erstattes når de er slitte.

4. Brønnrengjøirngsverktøy ifølge kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved en hovedsakelig sylinderformet stiv hylse (1) som er frigjørbart monterbar på en stamme (7) tilpasset for sammenkobling med en borestreng, hvis sylinderformede stive hylse (1) definerer nevnte ytre overflate i hvilken skraperelementene (2) er montert, innbefattende de første og andre spiralformede kanaler eller fordypninger (3,4).

5. Brønnrengjøirngsverktøy ifølge krav 4, karakterisert v e d at stammen (7) er gjenget i begge ender for sammenkobling med en borestreng og har ringformet boring for å tillate at fluid sirkuleres gjennom denne.

6. Brønnrengjøirngsverktøy ifølge kravene 4 eller 5, karakterisert ved at den sylinderformede stive hylsen (1) består av en aluminiumslegering, rustfritt stål, støpejern eller lignende.

7. Brønnrengjøringsverktøy ifølge kravene 4, 5 eller 6, karakterisert ved at den sylinderformede stive hylsen (1) sikres mot rotasjon på og mot langsgående bevegelse langs nevnte stamme (7).

8. Brønnrengjøringsverktøy ifølge krav 7, karakterisert ved at stammen (7) innbefatter en tapp eller spindel (12) som strekker seg gjennom nevnte sylinderformede stive hylse (6) og har en utvendig gjenget seksjon (16) ved dens indre ende på hvilken en innvendig gjenget seksjon (14) i en ende av den sylinderformede stive hylsen (6) skrus, og en låsekrage (11) som er festet til tappen eller spindelen (12) ved dennes ytre ende for å låse mot den andre enden av den sylinderformede stive hylsen (6).

9. Brønnrengjøringsverktøy ifølge krav 8, karakterisert ved at den ytre enden av tappen eller spindelen (12) definerer en eksternt gjenget seksjon (13) som griper inn i en internt gjenget seksjon (14) i enden av den andre del av stammen (11).

10. Brønnrengjøringsverktøy ifølge kravene 4, 5 eller 6, karakterisert ved at den sylinderformede stive hylsen (6) er selektivt roterbar på nevnte stamme (7) med borestrengen.

11. Brønnrengjøirngsverktøy ifølge krav 10, karakterisert ved at en klokobling (26,25) er frembrakt mellom tilliggende ender av den sylinderformede stive hylsen og stammen som, ved bruk, befinner seg ved den fremre enden av brønnrengjøringsverktøyet, og der hylsen er i stand til å bevege seg i lengderetningen på stammen for å bevirke at klokoblingstennene i klokoblingen selektivt kobles inn og kobles fra hverandre.