NO317031B1 - Bronnhullsanordning, streng til et verktoy og fremgangsmater for a utfore bronnhullsfunksjoner - Google Patents

Abstract

En brønnhullsanordning og fremgangsmåte for å utføre en funksjon i en brønn (20). Anordningen har en rekke av dedikerte hydromekaniske låser (X) som forhindrer hendelse av en tilhørende funksjon. De hydromekaniske låsene kan hver for seg frigjøres direkte ved en forhøyet hydraulisk aktiverende trykktilstand., og er konstruert og anordnet for sekvensiell drift, slik at den neste låsen (X) i rekken ikke kan frigjøres før etter at den hydrauliske trykktilstanden påkrevet for å frigjøre den foregående låsen (X) i rekken er gjennomført. I en foretrukket utførelse frigjør en aktivator sekvensielt hver lås (X) i en rekke av låser, og deretter beveger en operator. (302) for å utføre en funksjon. En foretrukket utføringsform anvender en rekke av elastiske ringer som kan beveges sekvensielt, fra en låsende til en ikke-låsende posisjon, og en felles aktivator som setter igang disse bevegelser. Flere anordninger av denne konstruksjonen er fordelaktig anordnet i en streng (12) av verktøy for å utføre funksjoner i enhver forhåndsprogrammert rekkefølge ved forhåndsutvelgelse av antallet av låser (X) i hver anordning. I en utførelse armerer bevegelse av operatoren (302) et tilhørende ballistisk verktøy i brønnhullet. Fremgangsmåter for å utføre sekvenser av brønnhullsbrønnfunksjoner er også omtalt.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Denne oppfinnelsen angår generelt området for å utføre brønnhullfunksjo-ner i en brønn og er spesielt anvendbar for brønnkompletteringsverktøy i brønn-hullet.

Ved komplettering av en produktutvinningsbrønn, slik som innen olje- og gassindustrien, må generelt flere brønnhullsoppgaver eller funksjoner utføres med verktøy nedsenket gjennom brannrøret eller foringsrøret. Disse verktøyene kan innbefatte, avhengig av de påkrevde oppgavene som skal utføres, perforeringsapparater som ballistisk tilveiebringer hull i brønnrørveggen for å muliggjøre ad-komst til en målformasjon, bropluggverktøy som installerer tetningsplugger ved en ønsket dybde innen røret, pakningssetteverktøy som skaper en temporær tetning omkring verktøyet og ventilene som er åpnet eller lukket.

Noen ganger er disse verktøyene elektrisk styrt og er senket på en vaier-line, utformet som en streng av verktøy. Alternativt er verktøyene rørtransportert, f.eks. senket inn i brønnboringen på enden av flere skjøter av rør eller et langt metallrør eller rørledning fra en kveil, og aktivert ved trykksetting av det indre av røret. Noen ganger er verktøyene senket på kabler og aktivert ved trykksetting av det indre av brønnrøret eller foringsrøret. Andre systemer er også blitt anvendt.

Ballistisk verktøy er typisk ikke «ladet» (dvs. ikke ennå utformet for å utløse ved mottak av en hydraulisk eller elektrisk stimulans) inntil like før de plasseres i brønnen, for å unngå avfyringer ved uhell ved overflaten. Så snart de er armert, må meget høye sikkerhetsstandarder opprettholdes for å unngå potensielle livsfar-lige for tidlige avfyringer inntil verktøyet er sikkert under grunnen. Selv etter at det armerte verktøyet er blitt senket inn i brønnen, kan en for tidlig avfyring ved ulyk-ker resultere i en kostbar brønnskade.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås henholdsvis ved en brønn-hullsanordning ifølge det selvstendige kav 1, en streng til et verktøy ifølge det selvstendige krav 23 og fremgangsmåten ifølge krav 33 og 40.

Brønnhullsanordningen ifølge oppfinnelsen for å utføre en funksjon i en brønn har en rekke av hydromekaniske låser som forhindrer hendelse av nevnte funksjon inntil låsene har blitt frigjort,

a. de hydromekaniske låsene er hver i stand til å frigjøres direkte ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiveringstrykk-tilstand,

b. låsene til nevnte anordning er anordnet for sekvensiell drift slik at en lås i rekken ikke kan frigjøres inntil etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken har oppstått.

I en utførelse innbefatter anordningen videre,

a. et hus, og

b. en port i nevnte hus i hydraulisk kommunikasjon med en fjern hydraulisk trykkilde via brønnen eller ved trykkoverførende konstruksjon, slik som foringsrør eller rør i brønnen.

I noen utførelser omfatter serien av hydromekaniske låser sett av ett eller flere forskyvbare elementer forbundet med en felles hydraulisk aktivator, aktivatoren er konstruert og anordnet for å forskyve elementene sekvensielt. I noen tilfeller svarer aktivatoren på en økning i hydraulisk trykk for å føres frem for å oppta et element og for en påfølgende senkning i hydraulisk trykk for å bevege elementet fra en låst til en ulåst posisjon.

Noen foretrukne utførelser inneholder ett eller flere av de følgende trekk: aktivatoren har et stempel; aktivatoren er forspent til en første posisjon ved en fjær, aktiveringstrykkforholdet beveger aktivatoren til en andre, aktivert posisjon; elementene omfatter hvert en ring, som i noen utførelser er elastisk radielt sammentrykket, i en låsende, ikke-frigjort tilstand, innen en første boring av et låshus; aktivatoren har en ringgriper for å bevege ringen; låshuset har en andre, større boring inn i hvilken ringen er bevegbar til en ikke-låst, frigjort posisjon, ringen har en opptakbar kamoverflate; griperen har en finger med en kamoverflate for å oppta kamoverflaten av ringen, og i noen tilfeller en løfteformasjon for løfting av enhver tidligere frigjort ring for å muliggjøre fråkoplingen av en innkoplet ring fra kamoverflaten av griperen.

I noen utførelser av oppfinnelsen omfatter fjæren et komprimerbart fluid som er sammenpresset i et første kammer ved nevnte aktivator. I et spesielt nyttig arrangement har anordningen også en dyse for å begrense en strøm av det komprimerbare fluidet fra det første kammer til et andre kammer, som muliggjør den respektive aktiveringstrykktilstanden og bevirker at aktivatoren sammentrykker fluidet i det første kammeret. I noen tilfeller har anordningen et tredje kammer og et flytende stempel anbrakt innen det andre og tredje kammer, og det flytende stempel inneholder en enveis-tilbakeslagsventil konstruert for å muliggjøre strøm-ning fra det andre kammer til det tredje kammer. I dette arrangementet tillater fordelaktig konstruksjonen av det flytende stempel at olje innen de første og andre kamrene kan ekspandere ved høyere temperaturer.

I en annen utførelse omfatter serien av hydromekaniske låser en eller flere ventiler, hver ventil er anordnet for å kunne åpnes til en frigjort tilstand i samsvar

med en aktiverende hydraulisk trykktilstand. I et nåværende arrangement har hver av ventilene et innløp for å motta aktiveringstrykk, og et utløp blokkert fra innløpet inntil etter en respektiv aktiveringstrykktilstand har oppstått. I noen arrangementer er utløpet av ventilen hydraulisk forbundet til et innløp av et trykkaktivert verktøy.

I en spesielt nyttig utforming er ventilen konstruert for forsinket åpning for en forhåndsbestemt tid etter hendelsen av en respektiv aktiveringstrykktilstand. Denne forsinkelsen muliggjør at innløpstrykktilstanden til ventilen kan reduseres før ventilen åpner. På denne måten vil ikke åpningen av en øvre ventil i en rekke av ventiler umiddelbart åpne en nedre ventil, som muliggjør at en serie av slike ventiler kan uavhengig sekvensielt åpnes ved en sekvens av aktiveringstrykktit-stander.

Noen utforminger kan ha ett eller flere av de følgende trekk: ventilen har et stempel som tvinger et fluid gjennom en dyse for å eksponere en port for å åpne ventilen; og forsinkelsen mellom hendelsen av den respektive aktiveringstrykktilstanden og åpningen av ventilen er bestemt i det minste delvis ved størrelsen av dysen.

I et annet aspekt av oppfinnelsen innbefatter en verktøystreng for å utføre brønnhullsfunksjoner i en brønn et antall av funksjonsseksjoner anordnet i en fysisk rekke innen strengen langs en strengakse, kjennetegnet ved at minst én av nevnte seksjoner har en brønnhullsanordning i henhold til krav 1.

I en spesielt fordelaktig utforming har minst tre av seksjonene hver en slik anordning, og strengen er anordnet og utformet for å utføre funksjonene i en rek-kefølge forskjellig fra den fysiske rekkefølgen av seksjonene langs aksen.

I en foretrukket utførelse er seksjonene konstruert for å muliggjøre at akti-veringstrykktilstandene kan anvendes samtidig for alle funksjonsseksjonene som har anordningene.

I noen nyttige utforminger har en første anordning gitt strengen minst en mindre tilegnet hydromekanisk lås enn en andre anordning i strengen, aktiverings-trykktilstandene for å frigjøre låsene til de første og andre anordningene er korrelert slik at parene av låsene til de første og andre anordningene er samtidig frigjort, som resulterer i at alle låsene er frigjort i den første anordningen idet en lås forblir låst i den andre anordningen.

Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for å utføre en funksjon i en brønn kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter: a. senking av en streng av verktøy, strengen har en anordning med en rekke av hydromekaniske låser som forhindrer hendelse av funksjonen, b. de hydromekaniske låser er i stand til å frigjøres ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiverende trykktilstand, c. låsene til nevnte anordning er anordnet for sekvensiell drift, slik at en lås i rekken ikke kan frigjøres inntil etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken er utført.

Fremgangsmåten omfatter også anvendelse av en sekvens av aktiverende hydrauliske trykktilstander på strengen, en gitt aktiverende trykktilstand som frigjør en tilhørende lås i forhåndsbestemte funksjonsseksjoner med ikke-frigjorte låser. Funksjonsseksjonene har anordningene som hver utfører deres forbundne funksjoner i samsvar med en aktiverende trykktilstand, som oppstår etter at alle låsene til seksjonen er blitt frigjort.

I noen utførelser perforerer minst en av funksjonsseksjonene brønnen i samsvar med en aktiverende trykktilstand som oppstår etter at alle låsene innen seksjonen er blitt frigjort.

I en spesielt nyttig utførelse innbefatter fremgangsmåten opprettholdelse av den aksielle posisjonen av strengen innen brønnen idet sekvensen av aktiverende trykktilstander anvendes for å sette en broplugg ved en første aksiell brønnposi-sjon, setting av en pakning ved en andre aksiell brønnposisjon, og påfølgende perforering av brønnen mellom de første og andre aksielle brønnposisjonene.

I en annen utførelse innbefatter fremgangsmåten til oppfinnelsen videre opprettholdelse av den aksielle posisjonen til nevnte streng innen brønnen idet funksjonen forbundet med minst tre seksjoner av nevnte streng utføres sekvensielt, nevnte seksjoner innbefatter en øvre seksjon, en nedre seksjon, og minst én midtre seksjon, i henhold til posisjonene langs en akse til strengen; og

utføring av nevnte tilhørende funksjoner i en rekkefølge som starter med funksjonen forbundet med en av nevnte ytre seksjoner.

I en annen utførelse er minst tre av seksjonene styrt ved sekvensen av aktiverende hydrauliske trykktilstander for å perforere øvre, nedre og midtre brønn-soner, og midtsonen perforeres først.

I enda en annen nyttig utførelse innbefatter fremgangsmåten videre anvendelse av et forhøyet brønnhullstesttrykk. Testtrykket frigjør en tilhørende lås i hver funksjonsseksjon som har ikke-frigjorte låser uten å bevirke at noen funksjonsseksjoner utfører dens tilhørende funksjon.

En verktøystreng for å utføre en brønnhullskonstruksjon i en brønn kan omfatte et låseverktøy og et ballistisk verktøy forbundet til låseverktøyet. Låseverk-tøyet har en rekke av tilegnede hydromekaniske låser anordnet for å forhindre armering av det ballistiske verktøyet, og låsene er i stand til å frigjøres direkte ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiverende trykktilstand. Låsene er konstruert og anordnet for sekvensiell drift, slik at en lås i rekken ikke er frigjort før etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken er blitt utført, med den sist frigjorte låsen anordnet for å armere det ballistiske verktøyet ved frigjøring.

Det ballistiske verktøyet kan være konstruert for, når armert, forsinket å ut-føre brønnhullfunksjonen etter en forhåndsbestemt tid (fortrinnsvis, mellom omkring 1 og 20 minutter), etter hendelsen av en påfølgende aktiverende hydraulisk trykktilstand.

Fortrinnsvis er den sist frigjorte låsen konstruert for, ved frigjøring, å eksponere det ballistiske verktøyet for hydraulisk trykk for å motta påfølgende aktiverende hydrauliske trykktilstander.

Det ballistiske vertøyet innbefatter, i noen utforminger, en forskyvbar ballistisk del og en målballistisk del. Den sist frigjorte låsen er konstruert for, ved frigjø-ring, å muliggjøre at den forskyvbare ballistiske delen kan hydraulisk forskyves mot den målballistiske delen for å armere det ballistiske verktøyet.

Det er også omtalt et ballistisk brønnverktøy som er konstruert for å arme-res nede i brønnhullet. Verktøyet innbefatter første og andre ballistiske komponenter for overføring av en indre detonering for å avfyre verktøyet, og de ballistiske

komponentene atskilles først ved en tilstrekkelig avstand for å hindre detonerings-overføringen. Den første ballistiske komponenten innbefatter et stempel. Verktøy-et innbefatter også en lås anordnet for å holde den første ballistiske komponenten i dens initielle posisjon, og en hydraulisk aktiverbar aktivator tilpasset for å frigjøre låsen for å muliggjøre at den første ballistiske komponenten beveges mot den andre ballistiske komponenten ved hydraulisk trykk som virker mot stempelet, for å armere verktøyet.

Den første ballistiske komponenten kan innbefatte en avfyringsnål og en lengde av detonatorledning, og den andre ballistiske komponenten har en utløser-ladning anordnet for å avfyres av detonatorledningen til den første ballistiske komponenten med verktøyet i en armert tilstand.

Den første ballistiske komponenten kan også innbefatte et frigjøringsstem-pel anordnet for å beveges ved hydraulisk trykk for å frigjøre avfyringsnålen.

Verktøyet kan også innbefatte en tetning anordnet for å isolere frigjørings-stemplet fra det hydrauliske trykket med verktøyet i ikke-armert tilstand, for å tilveiebringe en ytterligere sikkerhet mot avfyring ved uhell.

Selv om overflateuhell generelt kan unngås ved riktig behandling og sikker-hetsprosedyrer, kan oppfinnelsen tilveiebringe et ytterligere nivå av sikkerhet ved å muliggjøre at verktøyet initielt senkes i brønnen uarmert og påfølgende armert kun like før avfyring. Kostbare for tidlige avfyringer i brønnen kan altså unngås. Ved å holde de ballistiske anordningene uarmert mens brønnen krysses, kan også ulykkesavfyringer forårsaket av defekte tetninger og uforutsette hydrauliske til-stander unngås.

Oppfinnelsen muliggjør fordelaktig funksjonsverktøy å kunne anordnes i en enkelt brønnhullstreng i enhver ønsket fysisk rekke, og aktiveres i enhver forhåndsvalgt sekvens. Denne fleksibiliteten kan være meget nyttig, f.eks. for å perforere flere soner i en brønn som starter med en midtsone, eller for å perforere mellom en forhåndssatt broplugg og en forhåndssatt pakning.

Oppfinnelsen muliggjør også at forskjellige arrangementer av brønnhulls-oppgaver kan utføres med en enkelt streng av verktøy, som krever kun en tur ned i brønnen og derved sparer vesentlig riggetid. Benyttet i en utløsermekanisme for å utløse en detonasjon for å aktivere et verktøy, forhindrer oppfinnelsen også fordelaktig potensielle feiltilstander av elektrisk aktivert brønnhullsutstyr og tilhørende sikkerhetsrisikoer, ved å anvende kun hydromekanisk brønnhullsutstyr for utløs-ning av detonasjoner.

I utførelser hvor anordningen ifølge oppfinnelsen er anvendt for å aktivere et verktøy, avhenger fordelaktig aktiveringen av ethvert av verktøyene i strengen ikke av den tidligere aktiveringen av noen andre verktøy i strengen, slik at svikten av et verktøy for skikkelig utførelse ikke hemmer driften av de andre verktøyene i strengen.

Disse og andre fordelaktige trekk erkjennes i utstyr som er enkelt, sikkert og relativt lite kostbart.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av en verktøystreng i en brønn, i henhold til oppfinnelsen;

fig. 2 illustrerer en serie av aktiverende trykksykluser anvendt på en verk-tøy st reng;

fig. 3A til og med 3D illustrerer skjematisk den sekvensielle driften av fire verktøy i en streng, i henhold til oppfinnelsen;

fig. 3E illustrerer skjematisk en låsfrigjøringsaktivator, i henhold til oppfinnelsen;

fig. 4 er et tverrsnittsriss av et hydraulisk programmerbart avfyringshode i

en fyllovergang, i henhold til en første utførelse;

fig. 5 er et forstørret riss av areal 5 i fig. 4;

fig. 6A til og med 6E illustrerer skjematisk driften av del av låsfrigjørings-mekanismen i fig. 4;

fig. 7 er en skjematisk illustrasjon av en funksjonsseksjon av en streng med verktøy, i henhold til en andre utførelse; og fig. 8 er en funksjonsillustrasjon av en styreventil til utførelsen i fig. 7;

fig. 9 viser en tredje utførelse, hvor låsfrigjøringsaktivatoren er utformet for

å armere verktøyet;

fig. 9A illustrerer utførelsen i fig. 9 i en armert tilstand.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsene

Med referanse til fig. 1 er et hydraulisk programmerbart avfyringshode 10 ifølge oppfinnelsen del av en streng 12 til verktøy som kan anordnes på forskjellige måter for valgfritt å muliggjøre at flere operasjoner kan utføres i en brønn 20,

slik som setting av en broplugg eller pakning, trykktesting av pluggen eller pak-ningen, og perforering av en eller flere soner, alle i en tur i brønnen. Det hydrauliske programmerbare avfyringshode 10 er tilpasset for å initiere en brønnhulls-hendelse når et forhåndsprogrammert antall av aktiverende trykksykluser er blitt mottatt. Som vist i fig. 1 er avfyringshodet 10 i stand til å utløse et perforeringsapparat 14, et pakningssetteverktøy 16, et bropluggverktøy 18, eller ethvert annet brønnhullsverktøy utformet for å utføre en oppgave. Flere hydrauliske programmerbare avfyringshoder 10 kan benyttes i en streng 12 til verktøyene, som vist, for

å utløse ethvert ønsket arrangement av verktøyet langs aksen 21 til strengen i enhver forhåndsprogrammert rekkefølge.

Streng 12 er senket inn i brønnen 20 på enden av rør 22, som er fylt med hydraulisk fluid. Hydrauliske kommunikasjonsledninger 26, også fylt med fluid, forbinder hydraulisk hvert avfyringshode 10 i parallell kommunikasjon med en fjern kilde 27 via røret 22, slik at trykk påført ved toppenden av rør 22 vil anvendes samtidig på alle avfyringshoder 10 i strengen. Ved foranstaltning av et passende valgt antall av tilegnede hydromekaniske låser i de respektive avfyringshoder 10, er hvert avfyringshode i stand til å mekanisk utformes for å utløse et tilhørende verktøy eller hendelse ved mottak av et forhåndsvalgt antall av aktiveringssykluser. Avfyringshodene kan settes opp slik at en rekke av trykksykluser mottatt av streng 12 gjennom rør 22 sekvensielt utløser hvert verktøy eller hendelse i en forhåndsbestemt rekkefølge, uten avhengighet av arrangementet av verktøy langs strengen, som beskrevet nedenfor.

Som indikert i fig.1 omfatter streng 12 en rekke av selvholdte funksjonsseksjoner hvor A, B og C, med enhver seksjon omfattende et avfyringshode 10 og et tilhørende verktøy, f.eks. et perforeringsapparat 14, et pakningssetteverktøy 16, et bropluggverktøy 18, eller annet verktøy. Avfyringshodene 10 er hvert forbundet til tilhørende verktøy med sikkerhetsavstandsstykker 28 og forseglede ballistiske overføringer 30. Seksjoner A, B og C er atskilt fra hverandre ved blindoverganger 32. Hvert avfyringshode 10 utløser dets tilhørende verktøy ballistisk ved initiering av en detonasjon som er overført til det tilhørende verktøy gjennom de forseglede ballistiske overføringene 30 og sikkerhetsavstandsstykker 28. Ballistiske overfø-ringer 30 og blindoverganger 32 er innvendig forseglet for å forhindre fluid fra å strømme mellom avfyringshoder 10, sikkerhetsavstandsstykker 16 og verktøy. Fig.

1 illustrerer den relative plasseringen av hver komponent i streng 12, og represen-terer ikke deres proporsjonsmessige størrelser. Streng 12 kan bestå av ethvert antall av funksjonsseksjoner A, B, C, osv., hver omfattende et avfyringshode og et tilhørende verktøy som beskrevet ovenfor, hver i parallell hydraulisk kommunikasjon med røret 22. Hvert tilhørende verktøy kan være utformet for å utføre en brønnhullsoppgave, slik som perforering av brønnen, setting av en pakning eller broplugg, drift av en ventil, bevegelse av hylse, eller på annen måte bevirke at en ønsket hendelse oppstår innen brønnen.

Med referanse til fig. 2 er streng 12 i fig. 1 aktivert fra overflaten av brønnen ved en rekke av aktiveringstrykksykluser 40 anvendt på fluidet innen rør 22. Hver trykksyklus spenner over minst 3 eller 4 minutter i den nåværende utformingen, og består av en trykkøkning 42 fra hydrostatisk trykk PH til aktiveringstrykk (PA som er tilstrekkelig overtrykket påkrevd for å aktivere hvert avfyringshode 10), en trykk-oppholdsperiode 44 ved aktiveringstrykk PA, og en trykksenkning 46.1 den nåværende utformingen, som beskrevet nedenfor, er trykksykluser 40 atskilt med en tidslengde tilstrekkelig for å returnere indre kammertrykk til hydrostatisk trykk PH.

Også med referanse til fig. 3A til og med 3D er streng 12 skjematisk illustrert som en rekke av fire funksjonsseksjoner A, B, C og D, selv om det skal for-stås at strengen kan bestå av flere eller færre selvholdte seksjoner. Avfyringshodet i hver seksjon inneholder en rekke av tilegnede, hydrauliske frigjørbare hydromekaniske låser, hver uutløst lås illustrert som en X i figurene. Som initielt plassert i brønnen (fig. 3A), inneholder avfyringshodet til seksjon A to slike låser; seksjon B én lås, seksjon C fire låser; og seksjon D tre låser. Hver trykksyklus 40 innen rør 22 frigjør en lås X fra avfyringshodet til hver seksjon. Hvis en gitt seksjon ikke har noen uutløste låser X, bevirker en neste trykksyklus 40 at avfyringshodet i den midtre seksjon utløser sin tilhørende hendelse eller verktøy. Etter en første trykksyklus 40 (fig. 3B), inneholder seksjon A kun en uutløst lås X, seksjon B har ingen flere uutløste låser, og seksjonene C og D har henholdsvis tre og fire uut-løste låser X. Etter en andre trykksyklus 40 har en ytterligere lås X i hver av seksjoner A, C og D blitt utløst, slik at seksjon A ikke har noen flere uutløste låser og seksjoner C og D har henholdsvis to og én (fig. 3C). Fordi seksjon B ikke har noen uutløste låser ved mottak av den andre trykksyklusen, utløser avfyringshodet i seksjon B dets tilhørende verktøy eller hendelse på grunn av den andre trykksyklusen 40. En tredje trykksyklus 40 bevirker at avfyringshodet i seksjon A utløser og forlater kun en uutløst lås X i seksjon C, ingen i D (fig. 3D). En fjerde trykksyklus som ikke er vist bevirker at avfyringshodet i seksjon D utløses, og en femte trykksyklus bevirker at avfyringshodet i seksjon C utløses.

I visse foretrukne utførelser er de hydrodynamiske låsene i form av forskyvbare elementer, og en felles aktivator er anvendt. Med referanse f.eks. til fig. 3E, innbefatter et avfyringshode eller annen brønnhullsanordning en hydraulisk aktivert griper 300 som er beveget aksielt for å oppta en operatør 302 ved anvendelsen av et aktiveringstrykk. Minst ett låselement 304 er plassert mellom griper 300 og operatør 302, slik at sykluser av anvendelse og frigjøring av aktiveringstrykk sekvensielt beveger låseelementet 304 til en frigjort posisjon, som eksponerer operatør 302 for inngrep ved den neste anvendelsen av aktiveringstrykk. Som vist er et valgt antall av låselementer 304 plassert i rekker, slik at suksessive trykksykluser frigjør respektive låselementer inntil frigjøringen av det sist uutløste låselement i rekken eksponerer operatør 302 for inngrep. Ved inngrep er operatør 302 påfølgende beveget ved en reduksjon i trykk, som bevirker en tilhørende brønn-hullsfunksjon å utføres.

I spesielt foretrukne utførelser er de forskyvbare låselementene c-ringer som er sekvensielt beveget ved en felles brønnhullsaktivator i form av et hydraulisk stempel og en anordning for å oppta ringene, heri referert til som et sperregrep. Detaljene av denne implementasjonen vil nå beskrives.

Med referanse til fig. 4 er det hydraulisk programmerbare avfyringshode 10 lokalisert innen en fyllovergang 50, som er festet til resten av strengen av brønn-hullsutstyret ved en fyllovergangskopling 52 ved toppenden av fyllovergangen, og en nedre adapter 54 ved bunnenden av fyllovergangen. Avfyringshodet 10 omfatter de indre komponentene huset innen fyllovergangen 50 og nedre adapter 54 under nivå A i figuren. Fyllovergangkopling 52 har øvre og nedre gjengede porter henholdsvis 56 og 58, for festing av hydrauliske kommunikasjonsledninger 26 (fig.

1). For å utforme avfyringshodet 10 for å være det øvre avfyringshodet i strengen, er øvre gjenget port 56 typisk plugget og en øvre rørkopling (ikke vist) tilveiebringer en hydraulisk forbindelse, innvendig av strengen, mellom ringrom 60 innen fyllovergangkopling 52 og rør 22, idet nedre gjenget port 58 tilveiebringer en hydraulisk forbindelse, gjennom en ytre kommunikasjonsledning 26 (fig. 1), til den øvre

gjengede port 56 av en nedre avfyringshode-fyllovergangskopling 52. For å utforme avfyringshodet til å være det nederste i strengen av flere avfyringshoder, er

nedre gjengede port 58 plugget, og øvre gjenget port 56 tilveiebringer en hydraulisk forbindelse til de øvre avfyringshodene og rør 22.1 midtre avfyringshoder er både de øvre og nedre porter 56 og 58 anvendt for kommunikasjon (fig. 1).

Ringrom 62 innen fyllovergang 50 er åpen til ringrom 60 innen fyllovergangkopling 52, og løper lengden av avfyringshodet, som er aksielt holdt i fyllovergangen med gjenget stang 64, låsemutter 66, hylse 67 og gjenget mansjett 68. Øvre hode 70, stempelstyring 72, oljekammerhus 74, oljekammerforlengelse 76, spindelstyring 78, stempelhus 80, huskopling 82, sperren us 84, utløserhylse

86 og detonatoradaptor 88 er stasjonære komponenter til avfyringshodet 10, alle forbundet i rekkefølge ved gjengede forbindelser. Innen stempelstyring 72 er et bevegbart stempel 90 forbundet til den øvre enden av en lang driftsspindel 92 som løper gjennom senteret av avfyringshodet, den nedre enden av driftsspinde-len er forbundet til et bevegbart, ringgripende sperregrep 94. Driftsspindel 92 er støttet langs sin lengde ved styrelageroverflater 96 i oljekammerforlengelse 76, spindelstyring 78 og huskopling 82, slik at det fritt kan bevege seg aksielt med bevegbart stempel 90. En kompresjonsfjær 98 rundt spindel 92 innen oljekam-merhuset 74 forspenner stempel 90 og sperregrep 94 i en oppoverretning. Side-porter 100 i huskopling 82 og utløserhylsehus 86 tillater hydraulisk strøm mellom fyllovergangsringrom 62 og oljekammer henholdsvis 102 og 104. Fluid kan også strømme fra kammer 104 i utløserhylsehus 86 til kammer 106 i sperrehus 84, gjennom en åpen indre boring til utløserhylseoperatør 108, slik at aktiveringstrykk alltid er påført, gjennom fyllovergangsringrom 62, til den nedre enden av spindel 92, som virker, sammen med kompresjonsfjær 98, for å forspenne stempel 90 i en oppoverretning til en inaktivert posisjon mot en stoppskulder 109 til stempelstyring 72. Kompresjonskammer 110, som strekker seg gjennom oljekammerhus 74 og oljekammerforlengelse 76, er fylt på forhånd, gjennom en påfølgende plugget sideport 116 i stempelstyringen 72, med en høyt komprimerbar silikonolje, typisk komprimerbar til omkring 10 volum%. Midtkammer 112 er også fylt på forhånd med komprimerbar silikonolje gjennom en påfølgende plugget sideport 118 i spindelstyring 78, og er hydraulisk forbundet til kompresjonskammer 110 gjennom strømningsbegrensningsdyser 114 i spindelstyring 78. To stråler, dvs. Lee Visco-type stråler med en effekt strømningsmotstand på 243.000 lohms, er anvendt som dyser 114. Enveis-kuletilbakeslagsventil 120 i et flytende stempel 122, lokalisert i stempelet 80, tillater at silikonoljen i kammer 110 og 112 ekspanderer ved høyere brønntemperaturer, uten å tillate oppoverstrømning fra kammer 102 til kammer 112. På grunn av at flytende stempel 122 kan bevege seg fritt aksielt innen stempelhus 80, er trykket i kammer 112 alltid vesentlig lik trykket i kammer 102, som er det samme som ringroms 62 trykk, f.eks. rørtrykk. Strømningsbegrensningsdyser 114 tillater sakte trykket i kompresjonskammer 110 til å utjevnes til rørtrykk, slik at på det tidspunktet strengen er på plass ved bunnen av en brønn, er alle kamre 104,106,102,112 og 110, vesentlig ved hydrostatisk rørtrykk.

En bristbar skive 124 i øvre hode 70 forhindrer trykksetting av øvre stem-pelkammer 126 inntil trykket i ringrom 62 overskrider et nivå påkrevd for å briste skive 124, ideelt høyere enn det maksimalt antatte hydrostatiske trykket (PH i fig. 2), og lavere enn aktiveringstrykk PA. Ved anvendelsen av en første aktiverings-trykksyklus 40 (fig. 2), brister bristbar skive 124, og rørtrykk anvendes på toppen av stempel 90, som beveger stempel 90, spindel 92 og sperregrep 94 nedover mot kompresjonsfjær 98. Rørtrykk, som er vesentlig likt trykket i kammer 112, må økes hurtig slik at stempel 90 kan bevege seg nedover og trykke sammen silikonoljen i kompresjonskammer 110. Hvis rørtrykket økes for sakte, vil strøm over dyse 114 utjevne trykket mellom kammer 112 og 110, som bringer silikonoljen i kammer 110 opp til rørtrykk, i hvilke tilfeller rørtrykk effektivt vil anvendes på begge sider av stempel 90, og ingen aktiveringsbevegelse av stempelet og sperregrep 94 vil oppstå. Rørtrykk er typisk øket til et nivå PA på omkring 238 atm. (3500 psi) over hydrostatisk trykk P4 for omkring 30 sekunder, som beveger stempel 90 og sperregrep 94 nedover, og holdt ved det nivået for en hviletid på to eller tre minutter før det frigjøres. Når rørtrykket er utløst tilbake til hydrostatisk nivå PH, er stempel 90 og sperregrep 94 ført tilbake til deres initielle oppstillinger ved trykket av den komprimerte silikonoljen i kompresjonskammer 110 og sammentrykket fjær 98. Mellom suksessive trykksykluser, returnerer alle kamre 104,106,102, 112 og 110 vesentlig til hydrostatisk trykk.

Med referanse til fig. 5 har sperregrep 94 elastiske fingre 140 med utvendig vendende kamoverflater 142 ved deres distale ender. Festet til og som beveger seg med sperregrep 94 er en sperregrepstyring 144 med en utovervendende lep-pe omkring dens nedre ende med en øvre overflate 145. C-ringlåser 146, fortrinnsvis laget av fjærmetall, slik som berylliumkopper, har hver en vertikal sliss 148 og en ihnovervendende koplbar kamoverflate 150. C-ringene er anbrakt i en låst posisjon i en liten boring 152 av sperrehus 84, den lille boringen har en mindre diameter enn den frie ytre diameteren av c-ringen slik at c-ringene er i en radielt sammentrykt tilstand. Friksjon mellom de mot hverandre vendende overflater av c-ring 146 og boring 152 holder c-ringlåsene i deres låste posisjon.

For å frigjøre den øvre c-ringlåsen 146 i en rekke av låser er den øvre c-ringlåsen 146 beveget til en frigjort eller ulåst posisjon i en stor boring 154 av sperrehus 84 ved en aksiell bevegelsessyklus av sperregrep 94.1 samsvar med anvendelsen av en forhøyet aktiveringstrykktilstand i en trykksyklus, som beskrevet ovenfor, er sperregrep 94 og sperregrepstyring 144 tvunget nedover inntil en nedre overflate 156 til sperregrepstyring 144 kontakter en øvre stoppoverflate 158 til den øvre c-ringlåsen 146, og kamoverflater 142 til elastisk bøybare fingere 140 snepper utvendig under kamoverflaten 150 til den øvre c-ringen i en koplbar, ringgripende bevegelse. Når rørtrykket er frigjort og sperregrep 140 beveger seg oppover til sin initielle posisjon, er arbeid utført ettersom den grepne c-ringen 146 er trukket oppover, mot motstand og dens bevegelse, inn i stor boring 154. Når den er innen den store boringen, åpner fjærkraft i den komprimerte c-ringen ringen til en relativt avslappet tilstand, som frikopler c-ring 146 fra sperregrepfinger 140 og frigjør c-ringen for å oppstøttes av nedre boringsskulder 160 til sperrehus 84.

Videre låsfrigjørende virkninger av denne utførelsen er illustrert skjematisk i fig. 6A til og med 6E. I fig. 6A har den øvre c-ringlås 146a blitt frigjort, som beskrevet ovenfor. Ved anvendelsen av en andre forhøyet trykktilstand, ekspanderer elastisk leppeoverflate 145 til sperregrepstyring 144 den frigjorte c-ringen 146a ettersom sperregrepstyringen passerer nedover inn i liten boring 152 med sperregrep 94, hvor nedre grepstyreoverflate 156 kontakter den øvre stoffoverfla-ten 158 til den neste uutløste c-ring 146b, med kamoverflater 142 til fingre 140 som opptar kamoverflate 150 til ring 146b (fig. 6B). Når aktiveringstrykket er redusert en andre gang, er koplet c-ring 146b hevet inn i større boring 154 ved sperregrep 94, og utløst c-ring 146a er hevet fra skulder 160 ved sperregrepstyring 144, som gjør plass for at koplet ring 146b kan utløses inn i større boring 154 {fig. 6A). Denne låsefrigjøringsprosessen fortsettes med ytterligere trykksykluser inntil alle c-ring låser 146 er frigjort. I en nåværende foretrukket utforming er aktivatoren og boringene dimensjonert i lengde for å motta opptil fem forhåndssatte c-ringer i liten boring 152.

Med referanse også til fig. 4, under den nederste c-ringlåsen 146, f.eks. den siste i rekken, er frigjøringshylseoperatøren 108 som har en spindelseksjon 162 forbundet til en frigjøringshylse 164 anbrakt omkring et avfyringsnålhus 166 som innelukker en avfyringsnål 168. Frigjøringshylseoperatør 108 har også en øvre seksjon 170 med en innovervendende, koplbar kamoverflate 172, i likhet med kamoverflate 150 til splittede c-ringer 146. Etter at alle installerte c-ringer 146 er blitt frigjort, tvinger en neste trykksyklus sperregrep 94 nedover for å oppta fri-gjøringshylseoperatøren 108 (fig. 6D). Ved en påfølgende reduksjon av rørtrykk, er koplet frigjøringshylseoperatør 108 trukket oppover ved sperregrep 94, og derved hever frigjøringshylse 164 (fig. 6E). En o-ring 175 innen sperrehus 84 tilveiebringer noe friksjonsmotstand mot bevegelsen av frigjøringshylseoperatøren 108.

Inntil frigjøringshylse 164 er hevet fra sin initielle posisjon, er avfyringsnål 168 holdt aksielt av fire kuler 174 innen hull i avfyringsnålhus 166 (fig. 4), som er forbundet til detonatoradapter 88. Kulene strekker seg innover inn til et periferisk spor 176 i avfyringsnålen, som holder avfyringsnålen mot aksiell bevegelse, fi-ringer 178 rundt avfyringsnål 168 holder rørtrykk, som den øvre enden av avfyringsnålen utsettes for, fra detonatorhulrom 180. Når frigjøringshylsen er trukket oppover, akselerer den nedadrettede kraften av rørtrykket på avfyringsnål 168 avfyringsnålen nedover, og tvinger kuler 174 ut av spor 176. Avfyringsnålen treffer en detonator 182 ved den nedre enden av detonatorhulrom 180, som utløser en lengde av detonatorledning 184 (primaledning), som igjen tenner en utløserlad-ning 186 ved den nedre enden av det hydraulisk programmerbare avfyringshodet 10.

Selv om den viste utformingen er dimensjonert for å holde opptil fem c-ringlåser 146, kan det effektive antallet av låser i seksjonen økes ved passende dimensjonelle justeringer og tillegget av flere o-ringer for å sperre hus 84, eller ved å tilføre et låsforlengelsessett til bunnen av avfyringshodet som inneholder ytterligere låser og en låsfrigjøringsaktivator som er blokkert fra å motta aktiverende forhøyede trykktilstander inntil frtgjøringshylsen 164 er hevet.

Med referanse til fig. 7, anvender en andre utførelse av oppfinnelsen styre-ventiler 200 som låser innen en funksjonsstrengseksjon 202. En rekke av forsin-kelsesstyreventiler 200 er lokalisert, i noen tilfeller, umiddelbart over et trykkaktivert avfyringshode 204 til et tilhørende verktøy 205 som vist. I andre tilfeller er den nederste ventilen 200 i rekken konstruert for direkte å frigjøre en avfyringsnål for å aktivere verktøyet 205.

Med referanse også til fig. 8, fungerer hver styreventil 200 som en tidsfor-sinkelseslås som er aktivert når trykket ved innløp 206 til den respektive ventilen når et aktiveringsnivå, f.eks. PA i fig. 2. Når aktivert, er ventilen anordnet for å åpne, etter en gitt tidsforsinkelse, hydraulisk kommunikasjon mellom innløp 206 og utløp 210 ved å bevege stempel 208 for å eksponere en port 212 til innløps-trykk. Inntil trykket ved utløpet 206 når et aktiveringsnivå, er stempel 208 holdt i en portblokkeringsposisjon ved skjærbolter 214. Et hulrom 216 over stempel 208 er fylt med et viskøst fluid, og er forbundet til et initielt ikke-trykksatt hulrom 218 gjennom en dyse 220. Ventil 200 er utformet slik at innløp 206 kan være eksponert for hydrostatisk trykk, f.eks. et trykknivå på PH i fig. 2, uten skjærbolt 214. Når skjærbolten er blitt atskilt ved en anvendelse av en aktiveringstrykktilstand, f.eks. et trykk med nivå PA, vil innløpstrykk bevege stempel 208 oppover, og tvinge fluidet i hulrom 216 gjennom dyse 218 ved en forhåndsbestemt hastighet. Følgelig vil port 212 bli eksponert når en o-ringtetning 222 på stempelets spindel 224 ha beveget seg oppover en passende avstand, og tidsberegningen av eksponeringen av port 212 er en funksjon av den forhåndsbestembare bevegelseshastigheten av stempel 208. Under den relativt sakte bevegelsen av stempel 208, som fortrinnsvis er utformet for å eksponere port 212 etter omkring fem minutter fra anvendelsen av den respektive aktiveringstrykktilstanden, er innløpstrykket, f.eks. rørtrykket i den foreliggende utførelse, senket til et hydrostatisk nivå lavt nok til at suksessive ventiler forbundet til utløp 210 umiddelbart ikke vil aktiveres ved eksponeringen av port 212, men høyt nok for å fortsette å tvinge stempel 208 oppover. Bevegelseshastigheten av stempel 208 under en gitt trykktilstand kan justeres ved å forandre størrelsen av dyse 220 eller viskositeten av fluidet i hulrom 216. En bristbar skive kan benyttes i serie med dyse 220 i stedet for skjærbolter 214.1 noen utførelser er stempelspindel 224 til den nederste låsventilen 220 i en serie av låsventiler direkte festet til en frigjøringshylseoperatør, slik som frigjøringshylseoperatør 108 i fig. 4, for å frigjøre en avfyringsnål ved bevegelse.

Som forbundet i rekke i fig. 7, er utløpet 210 til hver styreventil 200 i hydraulisk kommunikasjon med innløpet 206 til den nest nederste ventilen, med utlø-pet 210 til den nederste ventilen er i kommunikasjon med avfyringshodet 204.1 denne utførelsen er rørtrykket øket for å aktivere den øvre uutløste styreventil-låsen 200 i strengseksjonen 202, og, i henhold til de forhåndsbestemte trykksyk-lusparametrene som beskrevet ovenfor, er ført tilbake til et hydrostatisk nivå før den aktiverte styreventilen åpner, slik at ved tidspunktet som den aktiverte ventilen åpner for å tillate rørtrykk å anvendes til den nest nederste ventilen 200, har rørtrykket blitt redusert til et ikke-aktiverende nivå. Ved den neste anvendelsen av aktiveringstrykk, vil den nest nederste uutløste ventil 200 være aktivert, osv., inntil avfyringshodet 204 er i hydraulisk kommunikasjon med rørtrykk. Ved dette punktet aktiverer en annen anvendelse av en trykksyklus avfyringshodet, og initierer detonasjon av en utløserladning innen avfyringshodet.

I begge utførelsene som er beskrevet frem til nå, tenner detonasjonen av en utløserladning i avfyringshodet (10 og 204 i henholdsvis fig. 1 og 7) påfølgende detonasjoner gjennom forseglede ballistiske overføringer 30 og sikkerhetsav-standsstykke 28, å tenne en detonasjon innen et verktøy forbundet med avfyringshodet for å utføre en ønsket brønnhullsfunksjon. Som tidligere beskrevet skal det også erkjennes at låsfrigjøringsmekanismene beskrevet ovenfor kan anvendes for å utføre mange andre brønnhullsoppgaver enn detonasjon av en utløserlad-ning innen et avfyringshode. Frigjøringshylseoperatøren 108 til den første utførel-sen kan, f.eks., åpne en ventil eller bevege en funksjonshylse istedenfor å frigjøre en avfyringsnål.

Hydrauliske ledninger 26, vist i fig. 1 og 7, er fortrinnsvis plassert utvendig av funksjonsverktøyene 14,16,18 og 212 til strengen. Denne plasseringen er spesielt fordelaktig når verktøyene innbefatter perforeringsapparater 14, for å re-dusere muligheten for at ledningene blir ødelagt ved avfyring av ladningene til apparatet og som åpner en uønsket bane mellom aktiveringsfluidet i rør 22 og ringrommet til brønnen. Ledninger 26 er plassert ved siden av apparatet 14 slik at detoneringen av apparatet ikke vil skade ledningene.

I andre utførelser, som når rør 22 i fig. 1 er erstattet med en kabel, er avfyringshodene aktivert ved sylindrisk trykksetting av brønnringrommet rundt verktøy-strengen. Hvis brønnen også vil trykksettes for andre formål med verktøystrengen i brønnhullet, f.eks. for broplugg eller strømningstesting, kan ekstra låser, f.eks. c-ringer 146 i fig. 4 eller styreventil 200 i fig. 7, tilføres til passende seksjoner av verktøystrengen for frigjøring ved testtrykksyklusene. Således kan aktivering av verktøystrengen ved testtrykket, eller avansement fra den ønskede funksjonssek-vensen, lett unngås.

Selv om, som i de foreliggende utførelsene, låsene til oppfinnelsen er foretrukket å være konstruert for å frigjøres ved omkring det samme aktiveringstrykk-nivå PA (fig. 2), kan forskjellige låser innen strengen av verktøyseksjoner være bygget for å frigjøre ved forskjellige trykknivåer, og videre øke fleksibiliteten av oppfinnelsen på feltet for å utføre forskjellige brønnhullsfunksjonssekvenser.

Med referanse til fig. 9, er låsfrigjøringsmekanismen omtalt ovenfor med hensyn til fig. 6A-6E anvendt for å armere avfyringshodet 300 i samsvar med en rekke av trykksykluser mottatt fra overflaten av brønnen gjennom kveilet rør 22

(fig. 1). Istedenfor frigjøring av en avfyringsnål når trukket oppover ved sperregrep 94a, frigjør frigjøringshylse 302 en stempelsammenstilling 304 som inneholder en avfyringsnål 306 og en lengde av detonatorledning 308. Inntil stempelsammenstilling 304 er frigjort, er den holdt innen stempelstyring 310 med den nederste enden av dens detonatorledning atskilt fra en utløserladning 312 ved en sikkerhetsav-stand, G, på omkring 20,32 mm, for å forhindre en for tidlig detonasjon av detona-

torledning 308 fra å tenne utløserladningen. Med andre ord er ikke verktøyet armert inntil stempelsammenstillingen er frigjort. Når frigjort, er stempelsammenstilling 304 frigjort og er tvunget nedover, under hydraulisk trykk, for å armere verk-tøyet (dvs. å plassere detonatorledning 308 nær nok til utløserladning 312 for å overføre en etterfølgende detonasjon).

Stempelsammenstilling 304 innbefatter et stempel 314 som strekker seg oppover gjennom stempelstyring 310 og bærer to o-ringtetninger 316. Et spor 318 ved den distale enden av stempel 314 og tilhørende hull i styring 310 holder fire kuler slik som de illustrert som holder avfyringsnål 168 i fig. 6A-6E. Ved dens nedre ende er stempel 314 festet til et øvre rør 320 gjennom et øvre skott 322. Det øvre røret er forbundet til et nedre rør 324 gjennom et detonatorhus 326 som holder tilbake detonatorledningen 308 og en detonator 182a. Avfyringsnål 306 er anordnet for å treffe detonator 182a når frigjøringshylse 164a er blitt trukket oppover ved et frigjøringsstempel 328 som er forseglet mot boringen av øvre rør 320 ved doble o-ringer 330. Et hulrom 332 over frigjøringsstempel 328 inneholder initielt et viskøst fluid og er forbundet til et initielt tomt hulrom 334 gjennom en dyse 220a. Ettersom hydraulisk trykk påføres mot den nedre overflaten av frigjøringsstempel 328 gjennom et hull 336 i veggen til øvre rør 320, er en bolt 338 avskåret og frigjø-ringsstempelet tvinger sakte det viskøse fluid fra hulrom 332 gjennom dyse 220a. Som det ble diskutert ovenfor med hensyn til tidsforsinkelseslåsen i fig. 8, er has-tigheten av oppoverbevegelsen til frigjøringsstempelet forhåndsbestemt ved å vel-ge fluidviskositeten, dysestørrelsen og aktiveringstrykket. Hvis ingen forsinkelse er ønsket, kan det viskøse fluidet være utelatt i hulrom 332. Når frigjøringsstempelet er blitt beveget oppover en tilstrekkelig avstand, er avfyringsnål 306 frigjort og treffer detonator 182a, og tenner detonatorledningen 308.

Unntatt for det øvre partiet av stempel 314, er alt av stempelsammenstilling 304 anbrakt i et forseglet kammer 340 innen et isolert avstandsstykke 342 som initielt isolerer stempelsammenstillingen fra hydraulisk trykk. Ved sin nedre ende er isolasjonsavstandsstykket 342 forbundet til et nedre skott 344, hvorfra et led-ningsrør 346 strekker seg oppover inn i nedre rør 324 for å bære utløserladning 312. Et par av o-ringtetninger 348 tilveiebringer en glidetetning mellom ledningsrør 346 og nedre rør 324. Et knusbart element 350 (f.eks. en kveil av rustfritt stålrør) ved den øvre enden av nedre skott 344, hjelper til med å dempe støtet av det nedre røret når stempelsammenstillingen er frigjort. Fig. 9A viser posisjonen av stempelsammenstillingen etter at den er blitt frigjort og tvunget nedover for å armer verktøyet.

I drift er et forhåndsbestemt antall av hydrauliske aktiveringssykluser påført for sekvensielt å frigjøre alle låseringene 146. Ved den neste anvendelsen av tilstrekkelig trykk, beveger sperregrep 94a seg nedover for å oppta frigjøringshylse 302. Når trykket er blitt redusert, trekker sperregrepet frigjøringshylsen oppover for å frigjøre kulene i spor 318 og tvinger stempelsammenstilling 304 nedover. Så snart som tetninger 316 er klar av den indre boringen av stempelstyring 310, er kammer 340 i isolasjonsavstandsstykket 342 ladet til rørtrykk. Ved dette punktet har stempelsammenstillingen beveget seg nedover langt nok for å armere verk-tøyet. Hvis bolt 338 er blitt dimensjonert til å avskjæres ved hydrostatiske trykknivåer, vil frigjøringsstempel 328 straks begynne å bevege seg oppover for å frigjøre avfyringsnål 306 for å initiere den ballistiske operasjonen av verktøyet. Alternativt kan bolt 338 være dimensjonert for å kreve en påfølgende anvendelse av aktiveringstrykk for å avskjæres.

Avfyringshode 300 kan være plassert i rekke med andre verktøy i en streng, som f.eks. verktøy A i fig. 3A og operert i en forhåndsbestemt sekvens med de andre verktøyene, som forhåndsbestemt ved antallet av frigjørbare låser i hvert verktøy. To avfyringshoder i serie kan være utformet med et likt antall låser og ballistisk forbundet til det samme verktøyet for å tilveiebringe en redundant (overflødig) avfyringsmekanisme for en spesielt kritisk brønnhullsoperasjon. Det øvre avfyringshodet kan være utformet for å avfyre til slutt, og for å detonere en automatisk frigjøringsmekanisme som slipper de oppbrukte verktøyene i rottehul-let.

Andre utførelser og fordeler vil komme frem for de som er faglært på området, og er innen området av de følgende kravene.

Claims (40)

1. Brønnhullsanordning for å utføre en funksjon i en brønn, karakterisert ved at anordningen har en rekke av hydromekaniske låser (304, 200) som forhindrer hendelse av nevnte funksjon inntil låsene (304, 200) har blitt frigjort, a. de hydromekaniske låsene (304, 200) er hver i stand til å frigjøres direkte ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiveringstrykk-tilstand, b. låsene (304, 200) til nevnte anordning er anordnet for sekvensiell drift slik at en lås i rekken ikke kan frigjøres inntil etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken har oppstått.

2. Brønnhullsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhullsanordningen videre innbefatter, a. et hus, og b. en port (56, 58) i nevnte hus i hydraulisk kommunikasjon med en fjern hydraulisk trykkilde via brønnen eller ved trykkoverførende konstruksjon, slik som f6ringsrør eller rør i brønnen.

3. Brønnhullsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte rekke av hydromekaniske låser (304) omfatter et sett av en eller flere forskyvbare elementer forbundet med en felles hydraulisk aktuator (300), aktuatoren er anordnet for å forskyve nevnte ene eller flere elementer sekvensielt.

4. Brønnhullsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte aktuator (300) reagerer på en økning i hydraulisk trykk for å oppta et element (304) og på en påfølgende reduksjon i hydraulisk trykk for å flytte elementet fra en låst til en ulåst posisjon.

5. Brønnhullsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at aktuatoren (300) omfatter et hydraulisk stempel (90).

6. Brønnhullsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at aktuatoren (300) er forspent til en første posisjon ved en fjær (98), og aktiverende trykktilstand beveger nevnte aktuator til en nevnte andre, aktiverte posisjon.

7. Brønnhullsanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at fjær (98) omfatter et komprimerbart fluid som er sammentrykket i et første kammer (110) ved nevnte aktuator.

8. Brønnhullsanordning ifølge krav 7, karakterisert ved at brønnhulls-anordningen videre omfatter en dyse (114) for å begrense en strøm av nevnte komprimerbare fluid fra nevnte første kammer til et andre kammer (112), som muliggjør at nevnte respektive aktiverings-trykktilstand bevirker at nevnte aktuator sammentrykker fluid i nevnte første kammer.

9. Brønnhullsanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at brønnhullsanordningen videre omfatter et tredje kammer og et flytende stempel (122) anbrakt mellom det andre og tredje kammer, nevnte flytende stempel omfatter en enveis-tilbakeslagsventil (122) konstruert for å muliggjøre strømning fra nevnte andre kammer til nevnte tredje kammer.

10. Brønnhullsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at elementene hver omfatter en ring (146) og nevnte aktuator omfatter en ringgriper (94) for å bevege ringen.

11. Brønnhullsanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at et låshus har en første boring (152) i hvilken nevnte ring (146) er elastisk radielt sammentrykket i en låsende, uutløst tilstand.

12. Brønnhullsanordning ifølge krav 11, karakterisert ved at låshuset innbefatter en andre boring inn i hvilken ringen (146) er bevegbar til en ulåst, frigjort posisjon, nevnte andre boring (154) har en større diameter enn nevnte første boring (152).

13. Brønnhullsanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at ringen (146) har en kamoverflate for inngrep med nevnte aktuator.

14. Brønnhullsanordning ifølge krav 13, karakterisert ved at griperen (94) omfatter en finger (140) med kamoverflate (142) for inngrep med kamoverflaten til nevnte ring (146).

15. Brønnhullsanordning ifølge krav 14, karakterisert ved at griperen (94) videre omfatter en løfteoverflate for løfting av enhver tidligere frigjort ring (146) til anordningen for å muliggjøre frigjø-ringen av en engasjert ring fra nevnte kamoverflate til nevnte griper.

16. Brønnhullsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhusanordningen videre omfatte, a. et låshus med en relativt liten boring (152) og en relativt stor boring (154); b. en port (56, 58) i hydraulisk kommunikasjon med en fjern hydraulisk trykkilde; c. hvori hydromekaniske låser (304) omfatter et sett av forskyvbare c-ringer (146) elastisk radielt sammentrykket i en låsende, uutløst tilstand i nevnte lille boring (152), hver ring (146) har en engasjerbar kamoverflate; d. en felles hydraulisk aktuator (94) med en finger (140) med en kamoverflate (142) for inngrep med kamoverflaten til nevnte ring (146) og en løfteover-flate, for løfting av enhver tidligere frigjort ring til anordningen for å muliggjøre fri-gjøringen av en engasjert ring fra nevnte kamoverflate til nevnte finger, aktuatoren er anordnet for å flytte nevnte c-ringer sekvensielt, i samsvar med en tilsvarende sekvens av forhøyede hydrauliske trykktilstander, fra nevnte lille boring til en ulåst, frigjort posisjon i nevnte større boring; og e. en fjær (98) for forspenning av nevnte aktuator til en første posisjon, nevnte aktuator reagerer på en økning i hydraulisk trykk for å gå frem til en andre posisjon for å engasjere en ring, og til en minskning i hydraulisk trykk for å returnere til nevnte første posisjon for å flytte nevnte engasjerte ring.

17. Brønnhullsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte rekke av hydromekaniske låser (200) omfatter én eller flere ventiler (200), hver ventil er anordnet for å kunne åpnes til en frigjort tilstand i samsvar med en nevnte respektiv aktiverende hydraulisk trykktilstand.

18. Brønnhullsanordning ifølge krav 17, karakterisert ved at en ventil (200) har et innløp (206) for å motta aktiveringstrykksykluser, og et utløp (210) blokkert fra nevnte innløp inntil etter at en respektiv aktiverende trykktilstand har oppstått.

19. Brønnhullsanordning ifølge krav 18, karakterisert ved at utløpet (210) til ventilen (200) er hydraulisk forbundet til et innløp til et trykkaktivert verktøy.

20. Brønnhullsanordning ifølge krav 18, karakterisert ved at en andre ventil (200) er konstruert for forsinket åpning for en forhåndsbestemt tid etter hendelsen av nevnte respektive aktiverende trykktilstand, tidsforsinkelsen muliggjør at innløpstrykket til nevnte ventil reduseres før nevnte ventiler åpner.

21. Brønnhullsanordning ifølge krav 20, karakterisert ved at nevnte ventil (200) omfatter et stempel (208) som tvinger et fluid gjennom en dyse (220) for å eksponere en port til å åpne nevnte ventil.

22. Brønnhullsanordning ifølge krav 21, karakterisert ved at nevnte tidsforsinkelse er bestemt minst delvis ved størrelsen av nevnte dyse (220).

23. En streng til et verktøy for å utføre brønnhullsfunksjoner i en brønn, omfattende et antall av funksjonsseksjoner anordnet i en fysisk rekkefølge innen strengen langs en strengakse, karakterisert ved at minst én av nevnte seksjoner har en brønnhullsanordning i henhold til krav 1.

24. Streng til verktøy ifølge krav 23, karakterisert ved at minst tre av nevnte seksjoner hver har en brønn-hullsanordning, strengen er anordnet og utformet for å utføre nevnte funksjoner i en rekkefølge forskjellig fra den fysiske rekkefølgen til nevnte seksjoner langs nevnte akse.

25. Streng til verktøy ifølge krav 23, karakterisert ved at nevnte seksjoner er konstruert for å muliggjøre at aktiveringstrykktilstander anvendes samtidig for alle av nevnte funksjonsseksjoner som har nevnte brønnhullsanordninger.

26. Streng til verktøy ifølge krav 25, karakterisert ved at en første brønnhullsanordning har minst én færre dedikert hydromekanisk lås (304, 200) enn en andre av nevnte brønnhullsanord-ning, aktuerings-trykktilstandene for frigjøring av låsene til nevnte første og andre brønnhullsanordninger er korrelert slik at par av låser til nevnte første og andre brønnhullsanordninger er samtidig frigjort, som resulterer i at alle låser frigjøres i nevnte første brønnhullsanordning, idet en lås forblir ikke-frigjort i nevnte andre brønnhullsanordning.

27. Streng til verktøy for å utføre en brønnhullsfunksjon i en brønn, karakterisert ved at strengen omfatter et låseverktøy og ballistisk verk-tøy forbundet til låseverktøyet, låseverktøyet har en rekke av hydromekaniske låser (304,200) anordnet for å forhindre armering av det ballistiske verktøyet, låsene er i stand til å frigjøres direkte ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiveringstrykktilstand, låsene er anordnet for sekvensiell drift slik at en lås i rekken ikke er frigjort før etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken har oppstått, og den siste frigjorte lås er anordnet for å armere det ballistiske verktøyet når frigjort.

28. Streng til verktøy ifølge krav 27, karakterisert ved at det ballistiske verktøyet er konstruert for, når det er armert, forsinket utføring av nevnte funksjon for en forhåndsbestemt tid etter hendelsen av en påfølgende aktiverende hydraulisk trykktilstand.

29. Streng til verktøy ifølge krav 28, karakterisert ved at nevnte forhåndsbestemte tid er omkring 1 og 20 min.

30. Streng til verktøy ifølge krav 27, karakterisert ved at nevnte rekke av hydromekaniske låser (304) omfatter én eller flere forskyvbare elementer forbundet med en felles hydraulisk aktuator (300), og aktuatoren er anordnet for å forskyve nevnte ene eller flere elementer sekvensielt.

31. Streng til verktøy ifølge krav 27, karakterisert ved at den siste frigjorte lås er konstruert for, ved frigjø-ring, å eksponere det ballistiske verktøyet for hydraulisk trykk for å motta påføl-gende aktiverende hydrauliske trykktilstander.

32. Streng til verktøy ifølge krav 27, karakterisert ved at det ballistiske verktøyet omfatter en forskyvbar ballistisk del og en målbar ballistisk del, den sist frigjorte lås er konstruert for ved fri-gjøring å muliggjøre at den forskyvbare ballistiske delen hydraulisk forskyves mot den målbare ballistiske delen for å armere det ballistiske verktøyet.

33. Fremgangmåte for å utføre en funksjon i en brønn, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: a. senking av en streng av verktøy, strengen har en anordning med en rekke av hydromekaniske låser (304, 200) som forhindrer hendelse av funksjonen, b. de hydromekaniske låser (304, 200) er i stand til å frigjøres ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiverende trykktilstand, c. låsene til nevnte anordning er anordnet for sekvensiell drift, slik at en lås i rekken ikke kan frigjøres inntil etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken er utført.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 33, hvor strengen har flere funksjons-seksjoner, minst to av funksjons-seksjonene har hver anordningen med rekken av hydromekaniske låser (304, 200), karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter påføring av en sekvens med aktiverende hydrauliske trykktilstander på strengen, en gitt aktiverende trykktilstand frigjør en tilhørende lås i de forhåndsbestemte funksjons-seksjonene med ikke-frigjorte låser, nevnte funksjons-seksjoner med nevnte anordninger utfører hver sin tilhørende funksjon i samsvar med en aktiverings-trykktilstand som oppstår etter at alle låsene til nevnte seksjon har blitt frigjort.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert ved at minst én av nevnte funksjonsseksjoner perforerer brønnen i samsvar med en aktiveringstrykk-tilstand som skjer etter at alle låsene innen nevnte ene av nevnte seksjoner har blitt frigjort.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert ved fremgangsmåten videre omfatter: opprettholdelse av den aksielle posisjonen av nevnte streng innen brønnen idet nevnte sekvens av aktiverings-trykktilstander anvendes for å sette en broplugg ved en første aksiell brønnposisjon, setting av en pakning med en andre aksiell brønnposisjon, og deretter perforering av brønnen innen nevnte første og andre aksielle brønnposisjoner.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter opprettholdelse av den aksielle posisjonen til nevnte streng innen brønnen idet funksjonen forbundet med minst tre seksjoner av nevnte streng utføres sekvensielt, nevnte seksjoner innbefatter en øvre seksjon, en nedre seksjon, og minst én midtre seksjon, i henhold til posisjonene langs en akse til strengen; og utføring av nevnte tilhørende funksjoner i en rekkefølge som starter med funksjonen forbundet med en av nevnte ytre seksjoner.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 37, karakterisert ved at minst tre av nevnte seksjoner er operert ved nevnte sekvens med aktiverende hydraulisk trykktilstander for å perforere øvre, nedre og midtre brønnsoner, nevnte midtre sone perforeres først.

39. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter påføring av et for-høyet brønnhullstesttrykk, nevnte testtrykk frigjør en tilhørende lås i hver funksjonsseksjon med ikke frigjorte låser uten å bevirke at noen av nevnte funksjons-seksjoner utfører sin tilhørende funksjon.

40. Fremgangsmåte for å utføre en brønnhullsfunksjon i en brønn, karakterisert ved at den omfatter a. senking av en streng omfattende første og andre verktøy inn i brøn-nen, det første verktøyet har en rekke av hydromekaniske låser (304,200) som forhindrer armering av det andre verktøyet, de hydromekaniske låsene (304, 200) er i stand til å frigjøres direkte ved en respektiv forhøyet hydraulisk aktiverende trykktilstand, låsene er anordnet for sekvensiell drift slik at en lås i rekken ikke kan frigjøres før etter at de hydrauliske trykktilstandene påkrevd for å frigjøre enhver foregående lås i rekken har blitt utført, og den siste frigjorte låsen er anordnet for å armere det andre verktøyet når frigjort, det andre verktøyet er konstruert for, når armert, forsinket utføring av nevnte funksjon for en forhåndsbestemt tid etter at hendelsen av en påfølgende aktiverende hydraulisk trykktilstand; b. påføring av en sekvens for aktiverende hydrauliske trykktilstander på strengen for å frigjøre forbundne låser i nevnte første verktøy og for å armere nevnte andre verktøy; c. påføring av en påfølgende aktiverende hydraulisk trykktilstand for å aktivere nevnte andre verktøy.