NO317354B1 - Anordning for utplassering av redskaper i oljebronner - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Denne oppfinnelse dreier seg om en anordning for utplassering av redskaper i oljebrønner med slampumpeteknikker og har en spesialanvendelse til bruk i brønner med sterkt avvikende form.

Så snart en oljebrønn er boret, er det vanlig å logge visse deler av brønnen med elektriske instrumenter. Disse instrumentene omtales iblant som" vaierredskaper", ettersom de kommuniserer med loggeenheten på overflaten via en elektrisk vaier eller kabel som de er utplassert sammen med. I vertikale brønner blir instrumentene ofte ganske enkelt senket ned i brønnen med loggekabelen. I horisontale brønner eller brønner som avviker sterkt mht. form, er imidlertid tyngdekraften ofte ikke tilstrekkelig til å bevege instrumentene til de dypene som skal logges. I slike situasjoner er det noen ganger nødvendig å skyve instrumentene langs brønnen med borerør.

Vaieriogging med borerør kan-imidlertid være vanskelig på grunn av kabelen. Det er tungvint og farlig å sette en streng på den elektriske kabelen før den skal gå gjennom hele borerøret og instrumentene skal senkes ned i brønnen. Det er av den grunn utviklet noen utplasseringssystemer, som Schlumberger Tough Logging Conditions System (TLCS) (System for logging under krevende forhold), som utfører den elektriske koblingen mellom instrumentene og kabelen nede i hullet etter at instrumentene er blitt senket ned i dypet. I disse systemene blir de elektriske instrumentene ganske enkelt lagt ut sammen med et standard borerør. Kabelen kjøres deretter ned på innsiden av borerøret og tilkobles. Etter at loggingen er utført, kan kabelen med letthet frigjøres fra loggeredskapet og fjernes før redskapet blir tatt inn igjen. TLCS har vært meget effektivt og hevdet seg svært godt kommersielt.

I TLCS og andre systemer blir kabelen fjerntilkoblet instrumentet med et koblingsstykke nedei hullet. Den ene halvdelen av dette koblingsstykket er festet til instrumenten og blir senket ned i brønnen med borerør. Den andre halvdelen av koblingsstykket er festet til enden av kabelen og blir pumpet ned i borerøret med en slamstrøm som sirkulerer ut av åpne hull på bunnen av borerøret og inn mot brønnborehullet. Koblingsstykket omtales noen ganger som "koblingsstykket for våtelement" fordi koblingen foretas i strømmen av boreslam og under forhold som setter elektrisk kobling på prøve.

I brønner som avviker sterkt i form eller som er horisontale, kan det være spesielt krevende å pumpe koblingsstykket ned i brønnen. I slike tilfeller må pumpekraften som utøves på koblingsstykket vinne over friksjonen mellom brønnens foringsrør eller overflaten på borerøret, og i noen tilfeller må det til og med reagere mot tyngdekraften.

Vanskeligheten med å pumpe kabelkoblingstykket ned i brønnen gjelder for pumping av hvilket som helst vaierredskap ned i en brønn med en strøm av boreslam, som kan, avhengig av anvendelsen og miljøet i borehullet, ha et bredt spekter hva angår vekt og viskositet.

Sammendrag av op<p>finnelsen

Vi har oppdaget at ved å utstyre kabelkoblingsstykket (eller et annet redskap som skal pumpes ned i en brønn) med en anordning som er konstruert på en egnet måte og har en stempelkoppholder, kan man oppnå en flytebegrensning i brønnen som vesentlig kan forbedre evnen til å pumpe koblingsstykket eller redskapet langs brønnen, særlig i brønner som avviker sterkt i form.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en anordning til bruk med et borehullredskap som skal pumpes gjennom et brønnforingsrør eller borerør på en kabel. Anordningen inkluderer et hus som har et øvre festeelement for tilkobling av huset til kabelen, og et nedre festeelement for tilkobling av huset til redskapet. Adapteren har også en sirkelformet stempelkoppholder som avgrenser et overflateområde som er eksponert overfor en strøm av pumpevæske. Stempelkoppholderen er på en bevegelig måte festet til huset og har en ytre diameter som omgir et utstikkende område som er større enn redskapets utstikkende område, målt i et plan som er tverrstilt nevnte brønnforingsrør eller borerør.

I noen utførelser som for tiden foretrekkes, omfatter stempelkoppholderen et materiale som er valgt av gruppen som består av aluminium, messing, polytetralfuoretylen og acetalharpiks. Av disse materialene foretrekkes for tiden helst acetalhomopolymerharpiks.

I noen konstruksjoner inkluderer huset en nedre husseksjon og en øvre husseksjon. Den øvre husseksjonen er konstruert slik at den kan festes til den endre husseksjonen og frigjøres igjen, stempelkoppholderen holdt mellom dem. Stempelkoppholderen omfatter helst et elastisk materiale som er komprimert mellom øvre husseksjon og nedre husseksjon.

Huset inkluderer i noen tilfeller også en stift for stempelkoppholder som går ut mellom den øvre husseksjonen og den endre husseksjonen, gjennom stempelkoppholderen.

I noen tilfeller inkluderer den nedre husseksjonen et nedre legeme som avgrenser en skulder og har en aksel som går ut fra skulderen gjennom stempelkoppholderen, der akselen har en ende med gjenger, og en holdermuffe for den nedre stempelkoppholderen anbrakt rundt akselen mellom skulderen og stempelkoppholderen. Den øvre husseksjonen inkluderer en mutter med gjenger for å berøre den gjengete enden av akselen slik at den passer stempelkoppholderen sammen, og holdermuffe for den øvre stempelkoppholderen som er anbrakt roterbart rundt akselen mellom mutteren og stempelkoppholderen.

I noen foretrukne utførelser avgrenser enten øvre husseksjon eller nedre husseksjon en indre bor som aksielt overlapper en ytre overflate på stempelkoppholderen slik at den holder på stempelkoppholderen. For noen anvendelser avgrenser den indre boren en frustokonikal overflate med en spiss vinkel, målt med hensyn til aksen på stempelkoppholderen, på mellom 5 og 10 grader-

I noen utførelser omfatter stempelkoppholderen et injeksjonsformet materiale. I noen tilfeller avgrenser stempelkoppholderen konsentriske, støpte tilpasningsføringer som viser utstyrsdiametrene for tilpassing av stempelkoppholderen til bruk i ulike diametre for brønnforingsrør og borerør.

I noen utførelser avgrenser huset en indre bor til å forlenge kabelen gjennom adapteren for elektrisk forbindelse til redskapet.

Det øvre festet inkluderer i noen utførelser en pakning for forsegling mellom kabelen og huset, og en pakningsmutter til å presse pakningen rundt kabelen. I noen tilfeller avgrenser pakningen en sprekk som går ut gjennom en side av pakningen, slik at pakningen kan byttes uten at man trenger å skille kabelen fra huset.

I et annet aspekt av oppfinnelsen kombineres ovennevnte adapter med et redskap for brønnlogging som er festet til nedre feste på adapterhuset.

I et annet aspekt av oppfinnelsen gis det er borehullredskap som skal pumpes ned i et brønnforingsrør eller borerør med en kabel. Borehullredskapet inkluderer en sirkelformet stempelkoppholder som er festet til redskapet nær dets nedre ende. Stempelkoppholderen avgrenser en overflate som er eksponert mot en strøm av pumpevæske. Den er festet til redskapet, men kan tas bort. Stempelkoppholderen har en ytre diameter som omgir et utstikkende område som er større enn redskapets utstikkende område, målt i et plan tverrstilt brønnforingsrøret eller borerøret.

Ovennevnte egenskaper kombineres i ulike utførelser, ut fra de behov som en gitt anvendelse måtte ha.

Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen gir det en metode for pumping av et redskap gjennom et brønnforingsrør eller borerør med en kabel. Metoden inkluderer følgende trinn: 1. å gi en stempelkoppholder som har et hus med et øvre festeelement for tilkobling til kabelen, og et nedre festeelement for tilkobling av huset til redskapet, og en sirkelformet stempelkoppholder som avgrenser et overflateområde som er eksponert mot en strøm av. pumpevæske (stempelkoppholderen er festet til huset, men kan fjernes, og den har en ytre diameter som omgir et utstikkende område som er større enn redskapets utstikkende område, målt i et plan tverrstilt brønnforingsrøret eller borerøret); 2. å feste redskapet til nedre feste på stempelkoppholderen; 3. å feste kabelen til øvre feste på stempelkoppholderen; 4. å plassere redskapet og stempelkoppholderen i brønnforingsrøret eller bore-røret; og 5. å pumpe væske gjennom brønnfoirngsrøret stik at stempelkoppholderen og redskapet som er festet til den skyves gjennom brønnforingsrøret eller borerøret.

I noen utførelser inkluderer metoden videre trinnet med å kutte stempelkoppholderen til en diameter som passer til diameteren på brønnforingsrøret eller borerøret. Stempelkoppholderen bør helst kutter til en ytre diameter på 0,10 tommer mindre enn diameteren på brønnforingsrøret eller borerøret.

Kort beskrivelse av tegningen

Fig. 1-5 illustrerer i rekkefølge bruken av elektriske koblingsstykket som fjernfestes til et redskap for brønnlogging. Fig. 6A - 6C illustrerer konstruksjonen av den delen sv koblingsstykket som er nede i borehullet (DWCH, Down Hole Wet-Connector Head) i fig. 1.

Fig. 6D er et tverrsnitt tatt langs linje 6D-6D i fig. 6B.

Fig. 7A - 7C illustrerer konstruksjonen av kabelhalvdelen av koblingsstykket (PWCH, Pump Down Wet-Connector Head) i fig. 1.

Fig. 7D er et tverrsnitt tatt langs linjen 7D-7D i fig. 7B.

Fig. 8 viser en alternativ plassering av den øvre enden på PWCH.

Fig. 9 illustrerer en funksjon ved stempelkoppholderen i et rør.

Fig. 9A viser en stempelkoppholder anbrakt på nedre ende av et redskap. Fig. 10 er en forstørret eksplodert oversikt over stempelkoppholderen og tilhørende komponenter. Fig. 11 er en forstørret oversikt over koblingsaggregatet av hunkjønn i flg. 7B. Fig. 12 er en eksplodert oversikt over et sub-koblingsaggregat av hunkjønn i fig. 11.

Fig. 13 er en forstørret oversikt over sone 13 i fig. 11.

Fig. 14 er en forstørret oversikt overkoblingsstykket med flere stifter i fig. 7B. Fig. 15 er en oversikt over enden på koblingsstykket, sett fra retning 15 i fig. 14.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsene

Under henvisnuing til fig. 1 til og med 5, så er koblingssystemet for borehull egnet til bruk ved vaierloggeredskaper 10, enten i en brønn med åpent hull eller en lukket brønn 12. Den er spesielt anvendelig i situasjoner der brønnen har uvanlig form, og/eller sonen som skal logges (for eksempel sone 14) er meget dyp. I disse figurer har brønn 12 en horisontal del 16 som skal logges i sone 14, og er lukket med en kapsel 18 som går fra brønnoverflaten ned til en hussko 20.

Som vist i fig. 1, så er loggeredskapene utstyrt med et hode på koblingsstykket for våtelement (DWCH) 22 som forbinder øvre ende av loggeredskapene og et borerør 24. Som en vil se av den mer detaljerte forklaringen som følger, tilveiebringer DWCH 22 en hankjønnsdel av elektrisk forbindelse for elektrisk kommunikasjon mellom loggeredskapene 10 og en mobil loggeenhet 26. I det første trinnet i loggeprosedyren blir loggeredskapene 10 og DWCH 22 senket ned i brønnen 12 med sammenkoblede lengder av standard borerør 24 inntil redskapene 10 når øvre ende av brønndelen som det skal logges i (dvs. toppen av sone 14). Vorerør 24 senkes ved hjelp av standard teknikker og ved regulære mellomrom (for eksempel for hver 2000 til 3000 fot). Ettersom borerøret ikke er åpent for flytende innstrømming fra brønnen, vil nemlig borerøret fylles med borevæske (dvs. slam).

Fig. 2 viser at når redskapene har nådd toppen på sone 14, så senkes et hode på koblingsstykket for våtelement med nedpumpingsevne (PWCH) 28 inn i den indre boren på borerøret med en elektrisk kabel 30 som rulles fra loggeenheten 26. PWCH 28 har et koblingsstykke av hunkjønn som parer seg

med koblingsstykkedelen av hankjønn på DWCH. En hjelper med sideinngang på kabelen (CSES, Cable Side-Entry Sub) 32, som på forhånd er tredd med kabel 30 for å gi sideutgang for kabelen fra det utbygde borerøret, festes til den øvre enden på borerøret 24, og en slamkapsel 34 (for eksempel av en riggtopp-drive eller

Kelly slamsirkulasjonssystem) festes over CSES 32 for å pumpe slam ned i borerørsbrønnen. Det brukes standard utstyr for pumping av slam til dette formål

(ikke vist). Som det vil redegjøres for senere, bidrar en spesiallaget stempelkoppholder på PWCH-en til at det utvikles en trykkstyrke på PWCH 28, som følge av strømmen av slam ned i borerøret. Denne styrken skyves PWCH-en ned i brønnen og slutter den til DECH 22, slik at elektrisk forbindelse etableres. En spesialventil (forklart nedenfor) i DWCH 22 gjør det mulig for slamstrømmen å sirkulere fra brønnrøret til brønnboren.

Som vist i fig. 3, pumpes PWCH 28 ned i borerøret inntil den slutter seg til DWCH 22 for å etablere elektrisk forbindelse mellom loggeredskapene 10 og loggeenhet 26. På dette tidspunkt kan slamstrømmen stoppes og slamkapselen 34 fjernes fra toppen av borerøret. Loggeredskaper 10 kan tilføres styrke not til å sjekke at systemet fungerer eller utføre en foreløpig logging, idet loggeredskapene senkes ned til bunnen av brønnen.

Som vist i fig. 4, så blir loggeredskapene 10, DWCH 22 og PWCH 28 senket eller skjøvet ned til bunnen av brønnen ved standard borerørsmetoder. Man legger ekstra deler til borerøret 24 etter behov. I denne prosessen forblir CSES 32 festet til borerøret og gir en sideutgang for kabel 30. Over CSES 32 ligger kable 30 på utsiden av borerør 24; derved slipper man på forhånd å sette en streng på kabelen 30 i noen deler av borerøret utenom CSES 32. Senkeprosessen blir koordinert mellom operatøren av loggeenheten og operatøren av borerøret, slik at borerøret og kabelen senkes samtidig.

Sensorfingrene eller loggeredskapets puteinnretninger 36 (hvis det er utstyrt med det) plasseres på bunnen av brønnen, og loggeredskapene trekkes tilbake opp brønnen til toppen av sone 14, idet sensormålingene registreres i brønnloggeenheten 26. Som under senking koordineres hevingen av loggeredskapet mellom operatøren av loggeenheten og operatøren av borerøret, slik at kabelen og borerøret kommer opp samtidig.

Under henvisning til fig. 5, så skrus strømmen nede i hullet av, og PWCH 28 frigjøres fra DWCH 22 og bringes tilbake opp brønnen. CSES 32 og PWCH 28 flyttes fra borerøret, og resten av borerøret, inklusive DWCH-en og loggeredskapene, tas inn igjen.

Under henvisning til fig. 6A til og med 6C, så har DWCH 22 to store sub-aggregater: kompensasjonsinnsatsen for våtelement-koblingsstykket i borehullet

(DWCC) 38 og smekklåsaggregatet for våtelement-koblingsstykket i borehullet (DWCL) 40. Nedre ende 41 av DWCC 38 er koblet til loggeredskapene 10 (se fig. 1).

DWCL 40 er øvre ende av DWCH 22 og har et ytre hus 42 som på sin nedre ende er koblet til DWCC 38 ved en gjenget sammenføyning 44 (fig. 6B). Et smekklåsaggregat er festet til overflaten av DWCL-husets innside 42 med forseglede, gjengete fester 46. Smekklåsaggregatet har tre fribærende smekkfingre 48 som går radielt innover og mot DWCC-en for å sikre PWCH 28. To aksielt atskilte sentralisatorer 50 er sikret rundt innsiden av DWCL-huset 42 for å få nedre ende av PWCH-en til å pare seg med aggregatet av hankjønnskoblingsstykket 52 på DWCC.

DWCC 38 inneholder de lektriske og hydrauliske komponentene i DWCH. Det har et ytre hus 54 som er festet med en gjenget sammenføyning 55 til en nedre anordning 56, som har indre kjeder på sin nedre ende slik at DWCH-en kan festes til loggeredskapene og frigjøres igjen. På øvre ende av huset 54 er det en gjenget sammenføyning 58 som knytter huset 54 til en kobling 60. Delte og gjengete hylser 62 ved sammenføyningene 44, 55 og 58 gjør det mulig for komponentene i DWCH-huset å koble seg sammen uten å flytte på noen ende av DWCH. Anordningen 56 inneholder et forseglet elektrisk koblingsstykke 64 som sørger for elektrisk kobling av DWCH-en til loggeredskapene.

En funksjon av DWCC 38 er å skaffe til veie eksponerte elektriske kontakter (i fonn av et koblingsaggregat 52 av hankjønn) som er elektrisk koblet til loggeredskapene gjennom anordningen 54. Denne elektriske koblingen etableres gjennom en kabel med flere vaiere 66 som går oppover gjennom et lukket vaierkammer 68 til de enkelte kontaktene 102 på koblingsaggregatet 52. Kabel 66 går oppover gjennom et oljerør 71 gjennom senteret i DECH-en. Kammer 68 er lukket ved individuelle kontaktforseglinger av o-ring-typen 70 på koblingsaggregat 52, o-ring-forseglinger 72 på oljerør 71, o-ring-forseglinger 74 og 76 på stempelet 77 og o-ring-forseglinger 78 på anordningen 56, og er fylt med en elektrisitetsisolerende væske, som silikonolje. Trykket i kammer 68 opprettholdes ved omtrent samme nivå som trykket inne i borerør 24 (fig. 1) nær toppen av DWCH 22 ved hjelp av trykk-kompensasjonssystemet som er mer utførlig beskrevet nedenfor.

Et slamstempelaggregat 80 (fig. 6B) som består av et stempel 82, en stempelkrage 84, en stempelstopper 86, forseglinger 88 og

glidefriksjonsforhindrere 90, er skråstilt oppover mot en stempelstoppermutter 92 ved hjelp av en slamstempelfjær 94. Med slamstempelaggregatet i den stillingen som er vist, og med stopperen 86 mot mutteren 92, blokkerer stempelet 82 effektivt væske fra å bevege seg mellom brønnens ringrom 96 (område mellom borerøret og brønnboren, se fig. 1) og innsiden av borerøret (dvs. det indre området 98) gjennom tre sideporter 100, anbrakt med mellomrom som er omtrent likt DWCH-ens diameter. Under drift forblir slamstempelaggregatet i denne portblokkerende stillingen inntil det er tilstrekkelig trykk i det indre området 98 til at det overstiger trykket i ringrommet 96 (ved at den opererer mot den øvre enden av stempelet 82) og til at det kan overvinne den skrånende forhåndsladede kraften i fjæren 94 og bevege stempelaggregatet nedover og komprimere fjæren 94 og eksponerende porter 100. Så snart de er eksponert, tillater portene 100 normal bevegelse av slam forover ned gjennom borerøret og ut gjennom portene 100 og inn i brønnen. Straks slampumpetrykket er stoppet, tvinger slamstempelfjæren 94 slamstempelaggregatet 80 tilbake til sin portblokkerende stilling. Ved å blokkere portene 100 i DWCL-huset 42 når det ikke er slampumpetrykk i borerøret, forhindrer stempelaggregatet på en effektiv måte uønsket innløp fra brønnen og inn i borerøret. Dette er spesielt nyttig når man skal forhindre utblåsing fra brønnen fra borerøret og når man skal forhindre at brønnavfall som er kommet med slammet, skal påvirke systemets lukke- og elektriske deler. Det bidrar også til å forhindre "U-rør-dannelse" ("u-tubing") der et plutselig innløp av brønnvæsker og slammet som derved presses oppover, kan føre til at DWCH-en og PWCH-en skiller seg fra hverandre for tidlig.

Koblingsaggregatet 52 av hankjønn er satt sammen av en serie av ni kontaktringer 102, hver forseglet med to forseglinger av o-ring-typen 70 og atskilt méd. isolatorer 104. Interiøret i dette aggregatet av kontaktringer og isolatorer har samme trykk som kammer 68, mens eksteriøret i dette aggregatet er utsatt for borerørstrykk (dvs. trykk fra intertørområde 98). For å opprettholde strukturell integritet i dette koblingsaggregat og forseglingenes stabilitet og pålitelighet 70, er det viktig at trykkdifferansen i koblingsaggregatet (dvs. differansen mellom trykket i kammer 68 og trykket i område 98) holdes liten. En altfor stor trykkdifferanse (dvs. over 100 psi) kan forårsake at forseglinger 70 ødelegges, eller, i ekstreme tilfeller, at koblingsaggregatet faller sammen. Påliteligheten og stabiliteten ved de elektriske systemene kan også påvirkes til og med av små lekkasjer av elektrisitetførende boreslam gjennom forseglingene 70 inn i kammeret 68, hvilket delvis skyldes stor differanse mellom borerørstrykk og trykjket i kammeret 68.

Trykk-kompensasjonssystemet opprettholder trykkdifferensialen i koblingsaggregatet av hankjønn på et rimelig nivå, og skråskyver trykkforskjellen slik at trykket i kammer 68 er så vidt større (opptil 50 til 100 psi) enn trykket i område 98. Denne "over-kompensasjonen" av trykk i kammer 68 bidrar til at enhver tendens til lekkasje kan føre til at ikke-ledende silikonolje fra kammer 68 siver ut i område 98, istedenfor at ledende boreslam strømmer inn i kammeret 68. Et ringrom 106 rundt oljerør 71, delvis dannet mellom oljerør 71 og et slamskaft 108 som konsentrisk omgir oljerør 71, fører boreslamtrykket bort fra område 98, gjennom hullene 110, slik at det opererer mot øvre side av stempelet 77. Slamtrykket blir overført gjennom stempelet 77, som er lukket av forseglinger 74 og 76, og inn i oljekammeret 68.

Under sammensetningen av DWCC fylles oljekammeret 68 med en elektrisitetsisolerende væske, som for eksempel silikonolje, gjennom en énveis kontrollventil 112 (fig. 6D), som for eksempel Lee brand check valve CKFA1876015A. For å fylle oljekammeret på riktig måte må det først etableres et vakuum i kammeret gjennom en skilleport 114. Når vakuum er dannet, fylles olje opp i kammeret 68 gjennom skilleporten 114, Dette gjentas noen ganger inntil kammeret er helt fullt. Så tas vakuumet bort, port 114 lukkes med en plugg, og mer olje pumpes inn i kammer 68 gjennom kontrollventilen 112. Derved utvides kompensasjonsfjæren 118, inntil en énveis trykkbegrensende kontrollventil 119 i stempelet 77 åpner seg og viser at trykket i kammer 68 har nådd det ønskede nivået over trykket i kammer 98 (som under fylleprosessen normalt holdes på atmosfærisk trykknivå). Når ventilen 119 viser at det ønskede trykket er nådd

(fortrinnsvis normalt 50 til 100 psi), fjernes oljefyllelinjen fra énveis kontrollventilen 112 og gir dermed trykk i kammer 68.

Slamkammerfylleportene 120 i koblingen 60 gjør det mulig for slamringrommet 106 og det indre volumet over stempelet 77 å bli forhåndsfullt med en anbefalt smørevæske, som motorolje, før utstyret blir tatt i bruk på feltet. Det er vanlig at smørevæsken forblir i DWCH-en (nærmere bestemt i ringrommet 106 og i volumet over stempelet 77) under bruk i brønnen og er ikke så lett å fjerne for boreslammet, hvilket gjør vedlikehold av redskapet enklere. I tillegg til smørevæsken anbefales rikelig bruk av et friksjonsreduserende materiale, som LUBRIPLATE™, på alle glidende kontaktflater.

Under henvisning til fig. 7A til og med 7C, så inneholder PWCH 28 et koblingsaggregat av hunkjønn 140 som skal pare seg med koblingsaggregatet av hankjønn 52 på DWCH 22 i borehullet. Idet PWCH-en kjøres ned i brønnen, skyves en skyttel 142 av et elektrisitetsisolerende materiale på skrått til nedre ende av PWCH-en før PWCH-en fester seg til DWCH-en. En stjerneringforsegling 144 lukker seg mot skyttelens ytre diameter 142 for å holde oljevæsker ute av PWCH-en inntil skyttelen blir fjernet av DWCH-ens koblingsaggregat av hankjønn. En kjegleformet bunnese 146 bidrar til å justere PWCH-en slik at den lander på PWCH-en.

Når den presses inn i DWCH-en med tilstrekkelig inerti- eller trykklast, utvider den endre enden av PWCH-en seg gjennom smekkfingrene 48 på DWCH-en (fig. 6A) inntil smekkfingrene snapper sammen bak en skjør smekkring 148 på PWCH-en. Straks smekkringen 148 er berørt av smekkfingrene på DWCH-en, motsetter den seg løsrivelse fra DWCH-en og PWCH-en, for eksempel på grunn av borerørbevegelse, vibrasjon eller u-rørsdannelse. Smekkring 148 kan velges av et assortement av ringer med maksimal ren lastemotstand (for eksempel 1600 til 4000 pund, avhengig av forventede fettforhold), slik at PWCH-en kan frigjøres fra DWCH-en etter datainnsamlingen ved at man trekker oppover på utplasseringskabelen inntil smekkringen 148 klipper og frigjør PWCH-en.

PWCH-en har et ytre hus 150 og en hussveising med tausokkel 152 forbundet med en kobling 154 og egnede delte gjengete ringer 156. I det ytre huset 150 er det et sub-vaieraggregat av spindeltypen med en øvre spindel 158 og en nedre spindel 160. Spalter 162 i den øvre vaierspindelen og hull 163 (fig. 7D) gjennom det ytre huset danner en åpen strømbane fra borerørets indre til et slamkammer 164 i sub-vaieraggregatet av spindeltypen. Signalvaierne 165 fra koblingsaggregatet av hunkjønn 140 er anbrakt mellom det ytre huset 150 og vaierspindelen langs aksielle furer på den ytre overflaten til den nedre spindelen 160, gjennom hull 166 i den øvre spindelen 158, gjennom vaierhulrom 168, og er enkeltvis koblet til nedre stifter på koblingsaggregatet 170.

I likhet med DWCH har PWCH-en et trykk-kompensasjonssystem til å jevne ut trykket over skyttelen 142, mens det holder de elektriske komponentene omgitt av elektrisitetsisolerende væske, som for eksempel silikonolje, inntil skyttelen fjernes. Et oljekammer 172 er avgrenset i den nedre spindelen 160 og atskilt fra slamkammeret 164 ved hjelp av et kompensasjonsstempel 174 med en forsegling 175 av o-ring-typen. Stempelet 174 er fritt til å bevege seg i den nedre spindelen 160, slik at trykket i slamkammeret og oljekammeret er substansielt like.

Den øvre fjæren og den nedre fjæren 178 er anbrakt i henholdsvis slamkammerets 164 og oljekammeret 172, og skyver skyttelen 142 på skrå nedover. Oljekammeret 172 er i væskeforbindelse med vaierhulrommet 168 og sporfurene langs vaieren i den nedre spindelen 160 og vaierhullene 166 i den øvre spindelen 158, som er lukket mot borerørstrykk ved forseglinger 180 rundet øvre spindel. Av den grunn virker borerørvæske mot øvre ende av kompensasjonsstempelet 174 når skyttelen er i den anviste stillingen, hvilket overfører trykk til oljekammeret 172 og øvre ende av skyttelen 174, og derved balanserer trykkreftene på skyttelen. Fyllportene 182 og 184, på henholdsvis øvre ende og nedre ende av den oljefylte delen av PWCH-en, gjør det mulig å fylle oljekammeret 172 og vaierhulrommet 168 etter sammensetning. En ventil for trykklettelse 186 i kompensasjonsstempelet gjør det mulig for oljekammeret å få trykk ved sammensetning opptil 100 psi overtrykket i slamkammeret 164 (dvs. atmosfærisk trykk under sammensetning).

Øvre ende av PWCH-en gir både en mekanisk og en elektrisk forbindelse med vaierlinjekabelen 30 (fig. 2). Koblingsaggregatet 170 har ni elektrisk isolerte stifter, hver med en tilhørende grisehalevaier 188 for elektrisk forbindelse til enkeltvaiere på kabelen 30. En holder for koblingsstykket 189 er gjenget på den

eksponerte enden av koblingen for å holde koblingsstykket på plass. Den spesielle konstruksjon av koblingsaggregatet 170 blir drøftet mer i detalj nedenfor.

For å sette øvre ende av PWCH-en på kabelen tres først huset med tausokkel 152 overenden på kabelen, sammen med delkabelforsegling 190, forseglingsmutter 192 og spindlene til henholdsvis øvre og nedre stempelkoppholder 194 og 196. En standard holder for tausokkelkabelen som strammer seg selv 197 er plassert rundt enden på kabelen for å sikre kabelenden til tausokkelhuset mot en indre skulder 198. Vaierne på kabelen er koblet til grisehalevaierne 188 fra koblingsaggregatet, tausokkelhuset 152 er festet til koblingen 154 med en gjenget delt ring 156, og tausokkelhuset blir pumpet fullt av elektrisitetsisolerende grease, som for eksempel silikongrease, gjennom smørehull 200. Stempelkoppholderen 202, som blir mer utførlig drøftet nedenfor, er satt inn mellom spindlene på øvre stempelkoppholder og nedre stempelkoppholder 194 og 196 for å begrense strømmen gjennom borerøret rundt PWCH-en og for å utvikle en trykkstyrke som kan bevege PWCH-en langs borerøret og smekklåse PWCH-en til DWCH-en i borehullet. Spindelen på øvre stempelkoppholder 194 er gjenget på huset av tausokkel 152 for å holde stempelkoppholderen 202 på plass, og forseglingsmutteren 192 skrus til.

Under henvisning til fig. 8, så har et alternativt oppsett for øvre ende av PWCH-en to stempelkoppholdere 202a og 202b, atskilt med avstand L, for ytterligere å begrense strømmen rundt PWCH-en. Dette oppsettet er nyttig når for eksempel lyst slam med lav viskositet skal brukes til pumping. En forlengelse av tausokkelhuset 204 forbinder på en egnet måte spindlene til de to stempelkoppholderne. Flere enn to stempelkoppholdere kan også benyttes.

Under henvisning til fig. 9, så skaper stempelkoppholder 202 en strømbegrensning og tilsvarer trykkreduksjon ved punkt A. Ettersom trykket oppover (for eksempel trykket ved punkt B) er større enn trykket nedover (for eksempel trykket ved punkt C), utvikles en nettostyrke på stempelkoppholderen for å skyve stempelkoppholderen og redskapet som er festet på den, nedover. Som vist på fig. 9A, så kan en stempelkoppholder (for eksempel stempelkoppholder 202c) alternativt plasseres nær bunnen på redskap 206 for å dra redskapet ned et rør eller en brønn. Dette oppsettet kan være særlig nyttig hvis en for eksempel skal sentrere redskapet for å beskytte utvidede egenskaper nær enden nedover strømmen eller med store rør/redskapsdiameterforhold eller små redskapslengder/diameterforhold. Det ønskede radiale gapet V, mellom ytre overflate på stempelkoppholderen og rørets indre overflate er en funksjon av flere faktorer, inkl. væskeviskositet. Vi har funnet ut at et radielt gap på rundt 0,005 tommer per side (dvs. et diametergap på 0,10 tommer) fungerer best i vanlig oljeboringsslam.

Under henvisning til fig. 10, så er stempelkoppholder 202 injeksjonsdannet med et elastisk materiale som for eksempel VITRON eller andre fluorkarbonelas-tomerer, og har en spalte 210 nedover på den ene siden for å gjøre installering og demontering lettere uten at kabelen løsnes fra redskapet. Kjegleformete deler 214 og 216 av stempelkoppholderen passert til tilhørende borehull i spindlene på henholdsvis øvre stempelkoppholder 194 og nedre stempelkoppholder 196, og har ytre flater som spisses ved ca. 7 grader med hensyn til den langsgående aksen på sugekoppen. Lengden på de kjegleformete delene bidrar til å holde stempelkoppholderen innenfor borehullet på huset. I tillegg er det seks stifter 217 som går gjennom hullene 218 i stempelkoppholderen, mellom spindlene på øvre stempelkoppholder og nedre stempelkoppholder, for å holde på stempelkoppholderen under bruk. Sirkelformete tilpasningsføringer 219 er støpt inn i overflaten på stempelkoppholderen, for å hjelpe til med kuttingen av koppen til ulike ytre diametre, slik at de passer til forskjellige rørdimensioner. Andre elastiske materialer kan også brukes til stempelkoppholderen, selv om stempelkoppholdermaterialet ideelt sett bør være i stand til å tåle den sterke slitasjen som kan finnes langs rørvegger og det store omfanget av kjemikalier som kan påtreffes. Andre ikke-elastiske materialer som kan brukes, er myke materialer, som messig eller aluminium, eller hard plast, som polytetrafluoretylen (TEFLON™) eller acetal homopolymer harpiks (DELRIN™). Ikke-elastiske stempelkoppholdere kan dannes i to enheter som overlapper hverandre for så å bli installert i et pre-montert redskap.

Under henvisning til fig. 11, så har koblingsaggregatet av hunkjønn 140 på PWCH-en en serie hunkjønnskontakter 220 som er plassert rundt en felles akse 222. Kontaktene har et lineært mellomrom d, som svarer til mellomrommet på hankjønnskontaktene på koblingsaggregatet av hankjønn på DWCH-em (fig. 6A), og en rensepakning 224. Kontaktene 220 og rensepakningene 224 blir holdt hver for seg i en tilsvarende isolator 226. Stabelen av kontakter, rensepakninger og isolatorer blir holdt i en ytre hylse 228 og en endeholder 230 og en øvre spindel 232.

Under henvisning til fig. 12 og 13, så blir hver kontakt dannet maskinelt fra et enkelt stykke ledende materiale, som for eksempel beryllium kopper, og har en hylsedel 234 med åtte (fortrinnsvis seks eller flere) utgående fingre 236. Kontakten 220 har fortrinnsvis et gullbelegg. Fingrene 236 er slik formet at de bøyer seg radielt innover, med andre ord slik at de har, fra hylsedel 234 til fjernende 237, en første del som går radielt innover og andre del som går radielt utover, og danner den innerste delen 242 med en kontaktlengde d, på rundt 0,150 tommer. Ved å bearbeide kontakten 220 maskinelt fra et enkelt stykke har fingrene 236, når de er i avslappet stilling, som vist, ikke noe bøyende residualtrykk som kan redusere deres tretthetsmotstand.

Den indre diameteren d, på kontakten 220, målt mellom kontaktflatene 242 på motsatte fingere, er litt mindre enn den ytre diameteren på de elektriske hankjønnskontaktene 102 på DWCH-en (fig. 6A), slik at fingrene 236 skyves utover ved berøring av koblingsstykket av hankjønn og gir et kontakttrykk mellom kontaktflatene 242 og hankjønnskontaktene 102. Den periferiske bredden w, på hver finger tilspisser seg til et minimum på kontaktflaten 242. Vi har funnet at å bearbeide kontakten slik at lengden de på kontaktflatene 242 er omtrent en fjerdedel av den totale lengden df på fingrene, og radiustykkelsen t, på fingrene er omtrent 75 prosent radiusavstanden r, mellom den indre overflaten på hylsedelen 234 og kontaktflatene 242, resulterer i en kontaktkonstruksjon som tåler gjentatt berøring.

Rensepakningene 224 er fortrinnsvis formet av elastisk fluorkarbon, som for eksempel VITON™. Den indre diameteren d2 på rensepakningene 224 er også litt mindre enn den ytre diameteren på hankjønnskontaktene, slik at rensepakningene kan ta bort avfall fra overflaten på hankjønnskontaktene under berøring. De indre diametrene d1 og d2 på kontaktene og rensepakningene er omtrent like. Rensepakninger 224 er formet av et elektrisitetsisolerende materiale for å redusere muligheten for kortslutning mellom kontaktene når det er elektrisitetsførende væsker til stede.

Kontakt 220 har en loddetagg som er bearbeidet på den ene siden av hylsedlen 234 for elektrisk kobling til en vaier 246. Som vist på fig. 12, så føres vaieren 246 gjennom et hull 248 i isolatoren idet vaierkontakten 220 blir satt inn i isolatoren 226. Justeringsstifter 250 i andre hull 248 i isolatoren passer inn i rensepakningen 224 slik at de justerer rensepakningen i forhold til isolatoren. Et hakk 254 på rensepakningen passer rundt loddetaggen 244. Isolatorer 226 og rensepakninger er laget med tilstrekkelige hull 248 og furer 252, for henholdsvis å føre alle vaierne 246 fra hver av kontaktene 220 på koblingsstykket av hunkjønn til den øvre enden av aggregatet for å festes til forseglingen 170 (fig. 7B).

Med kontakten 220 satt inn i isolatoren 226 ligger fjernenden 237 på kontaktfingrene i en aksiell fure 256 som er dannet av en indre leppe 258 på isolatoren. Leppen 258 beskytter fjernendene på fingrene slik at de ikke blir fanget av flatene på koblingsaggregatet av hankjønn når PWCH-en frigjøres fra DWCH-en.

Under henvisning til fig. 14, så har et koblingsaggregat 170 på PWCH-en et formet koblingsstykkelegeme 280 av et elektrisitetsisolerende materiale, som for eksempel polyetylketon, polyetyleterketon eller polyaryleterketon. Legemet 280 er konstruert for å tåle høyt statisk differensialtrykk på opptil for eksempel 15 000 psi over en o-ringfure 281, og har gjennomngående hull 282 som det er presset elektrisitetsledende stifter inn i 284, festet til bly- eller ledevaiere 286. (Ledevaierne 286 danner grisehalevaierne 188 på fig. 7B.) Gullbelagte stifter 284 som er laget av 17-4 rustfritt ståk, blir presset på plass inntil de nedre kantene 288 hviler mot bunnen av forsenkerborene 290 i koblingsstykkelegemet. For å lukke grensesnittet mellom koblingsstykkelegemet og ledevaierne er en vaierforsegling 292 formet på plass rundet vaierne og koblingsstykkelegemet etter at isolasjonen på de enkelte ledevaierne er blitt etset for bedre å feste seg til forseglingsmateri-aler. Forseglingen 292 må også tåle det høye differensialtrykket på opptil 15 000 psi som koblingsaggregatet utsettes for. Vi har funnet ut at noen fluorkarbon elastomerer av høy temperatur, som for eksempel VITON™ og KALREZ™, fungerer godt som vaierforsegling 292.

For å danne en buesperre mellom tilgrensende stifter 284 og mellom stofter og koblingen 154 (fig. 7B), ved fronten 294 på koblingsstykkelegemet 280, er individuelle stiftisolatorer formet på plassen rundt hver av stiftene 284 mellom henholdsvis øvre kant 288 og nedre kant 298. Isolatorer går ut gjennom planet på fronten 294 på koblingsstykkelegemet på 0,120 tommer, og er fortrinnsvis dannet av fluorkarbon elastomerer av høy temperatur, som for eksempel VITON™ eller KALREZ™. Isolatorer 296 beskytter mot gnistring som kan forekomme langs fronten 296 på koblingsstykkelegemet hvis for eksempel fuktig luft eller rennende vann infiltrerer vaierhulrommet 168 på PWCH-en (fig. 7B). Foruten å beskytte mot uønsket elektrisk gnistring bidrar isolatorene 296 også til å holde ute fuktighet fra forbindelsen mellom stiftene 284 og ledevaierne 286 inni koblingsstykkelegemet under lagring og transport.

Også under henvisning til fig. 15, så har koblingsstykkelegemet 280 en ytre diameter d„, på rundt 0,95 tommer for å passe i de små diametrane på redskapene (for eksempel nede i 1,0 tomme), som er vanlig for borehullsinstrumenter. Det sammensatte koblingsstykket har en sirkelformet samling av ni stifter 284, hver med tilsvarende isolatorer 296 og ledevaiere 286.

Det som det søkes patent for, er:

Claims (8)

1. Anordning til bruk i et borehullredskap som skal pumpes gjennom et brønnforingsrør eller borerør på en kabel, omfattende et hus og en sirkulær stempelkopp som avgrenser et overflateareal som utsettes for en pumpefluid strøm og som har en ytterdiameter som omslutter et projisert areal som er større enn redskapets projiserte areal, målt i et plan på tvers av brønnforingsrøret eller borerøret, karakterisert ved at huset har en øvre husseksjon med et øvre festeelement for tilkobling av huset til kabelen, og en nedre husseksjon som er konstruert for løsbar fastgjøring til den øvre husseksjon og som har et nedre festeelement for tilkobling av huset til redskapet, idet stempelkoppen omfatter et elastisk materiale som er sammentrykt mellom den øvre og nedre husseksjon og som er løsbart festet til huset.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at huset videre omfatter en stift for stempelkoppholder som går ut mellom øvre husseksjon og nedre husseksjon, gjennom stempelkoppen.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den nedre husseksjon omfatter et nedre legeme som avgrenser en skulder og har en aksel som går ut fra skulderen gjennom stempelkoppen, der akselen har en gjenget ende, og en holderhylse for nedre stempelkopp som er roterbart anbrakt rundt akselen mellom skulderen og stempelkoppen; og at den øvre husseksjon omfatter en mutter med gjenger slik at den gjengete enden kan berøre akselen på en slik måte at sugekoppen kan presses sammen, og en holderhylse for nedre sugekopp som er roterbart anbrakt rundt akselen mellom mutteren og sugekoppen.

4. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst én av øvre husseksjon eller nedre husseksjon avgrenser en indre boring som aksielt overlapper en ytre overflate på sugekoppen slik at den holder på sugekoppen.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den indre boring avgrenser en frustokonikal overflate med en spiss vinkel, målt med hensyn til sugekoppens akse, på mellom 5 og 10 grader.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert v e"d at huset avgrenser en indre boring slik at den forlenger kabelen gjennom anordningen for elektrisk forbindelse med redskapet, og at det øvre festet omfatter en pakning for forsegling mellom kabelen og huset, og en pakningsmutter til å presse pakningen rundt kabelen.

7. Apparat som omfatter anordningen ifølge krav 1, karakterisert ved et redskap for brønnlogging festet til det nedre feste på huset til anordningen ifølge krav 1.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at redskapet i tillegg innbefatter en sirkelformet stempelkopp festet til redskapet nær dets nedre ende, der stempelkoppen avgrenser et overflateområde som er eksponert mot en strøm av pumpevæske, der stempelkoppen er festet til redskapet, men kan fjernes, og har en ytre diameter som omgir et utstikkende område som er større enn redskapets utstikkende område, målt i et transversalt plan til nevnte brønnforingsrør eller borerør.