NO318862B1 - Hydraulisk aktivert svivel for kjoring av ekspanderbare komponenter med produksjonsrorforlengelse - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en anordning og fremgangsmåter for brønnkomplettering. Mer spesielt angår oppfinnelsen en anordning og fremgangsmåter for å tillate rotasjonsmessig bevegelse av brønnhullsverktøy. Enda mer spesielt tilveiebringer oppfinnelsen en hydraulisk aktivert svivel.

Beskrivelse av beslektet teknikk

Ved boring av olje- og gassbrenner blir det dannet et brønnhull ved å benytte en borkrone som blir tvunget nedover ved en nedre ende av en borestreng. Etter boring av en forutbestemt dybde, blir borestrengen og kronen fjernet, og brønn-hullet blir foret med en stålrørstreng kalt foringsrør. Foringsrøret gir støtte til brønn-hullet og letter isolasjon av visse områder av brønnhullet i nærheten av hydrokar-bonførende formasjoner. Foringsrøret strekker seg typisk ned i brønnhullet fra overflaten til en utpekt dybde. Et ringformet område blir således dannet mellom ut-siden av foringsrøret og grunnformasjonen. Dette ringformede område blir fylt med sement for permanent å fastsette foringsrøret i brønnhullet og for å lette isolasjo-nen av produksjonssoner og fluider ved forskjellige dybder i brønnhullet.

Det er vanlig å anvende mer enn én foringsrørstreng i ett brønnhull. I denne forbindelse blir en første foring. Brønnen blir så boret til en annen utpekt dybde, og en andre foringsrørstreng eller foring blir kjørt inn i brønnen til en dybde hvor den øvre del av det annet fdringsrør overlapper den nedre del av den første foringsrør-strengen. Den andre foringsrørstreng blir så festet eller opphengt i brønnhullet, vanligvis ved hjelp av en eller annen mekanisk glidemekanisme som er velkjent på området, og sementert. Denne prosessen blir vanligvis gjentatt med ytterligere for-ingsrørstrenger inntil brønnen er blitt boret til den totale dybde.

En nyere trend ved brønnkomplettering har vært fremkomsten av ekspanderbar rørteknologi. Det er blitt oppdaget at både slissede og hele rør kan ekspan-deres in situ for å forstørre deres indre diameter. Dette forstørrer i sin tur den vei som både fluid og brønnhullsverktøy kan bevege seg gjennom. Ekspansjonstekno-logi gjør det også mulig å kjøre et mindre rør inn i et større rør og så ekspandere dette, slik at en del av det minste røret er i kontakt med det største røret som be-finner seg rundt dette. Rørene blir ekspandert ved bruk av en konusformet stamme eller ved hjelp av et ekspanderingsverktøy med ekspanderbare, fluidaktiverte organer anordnet på et legeme og kjørt ned i brønnhullet på en rørstreng. Under ekspansjon av et rør blir rørveggene ekspandert forbi sin elastiske grense. Eksem-pler på ekspanderbare rørinnretninger innbefatter slisset sikt, skjøter, pakninger og foringsrør. Bruken av ekspanderbare rør som hengere og pakninger muliggjør større fluidgjennomstrømning når de kjøres inn i hullet, fordi den konvensjonelle glidemekanisme og tetningsmekanisme er eliminert.

Et foringsrør er generelt en streng med rør som ikke strekker seg til toppen av brønnhullet, men som i stedet er forankret eller opphengt fra innsiden av bunnen av den foregående rørstreng. Mange anvendelser av ekspanderbare forings-rør er blitt oppdaget. Et mellomliggende foringsrør kan for eksempel henge ned fra en streng med overflatefifringsrør ved å ekspandere en øvre del av det mellomliggende fdringsrør til friksjonskontakt med den nedre del av overflatefoirngsrøret. Dette muliggjør opphengning av en fdringsrørstreng uten behov for en separat gli-deenhet som beskrevet ovenfor. Ytterligere anvendelser for ekspansjon av brønn-hullsfdringer finnes. Disse innbefatter bruk av en ekspanderbar sandsikt, anvendelse av et ekspanderbart sete for tetning av et avledningsverktøy og bruk av et ekspanderbart sete for å sette en pakning.

Et ekspanderbart foringsrør blir typisk kjørt inn i brønnhullet med en kjør-ingsenhet anordnet ved en ende av en borestreng. En konvensjonell svivel er typisk forbundet direkte med kjøringsverktøyet og ekspanderingsverktøyet for å veks-elvirke med kjøringsenheten under ekspansjonsoperasjonen. Kjøringsenheten innbefatter et ekspanderingsverktøy og et kjøringsverktøy. Generelt er ekspander-ingsverktøyet anordnet ved den nedre ende av borestrengen, og kjøringsverktøyet er lokalisert under ekspanderingsverktøyet. Den konvensjonelle svivel er festet til kjøringsenheten mellom ekspanderingsverktøyet og kjøringsverktøyet for derved å gjøre det mulig for ekspanderingsverktøyet å rotere mens kjøringsverktøyet forblir stasjonært. I tillegg er kjøringsverktøyet mekanisk festet til foringsrøret gjennom en mekanisk holdeinnretning.

Etter at det ekspanderbare foringsrør er senket ned til et forutbestemt punkt nær enden av en eksisterende fdringsrørstreng, er den øvre del av foringsrøret klar til å bli ekspandert inn i kontakt med foringsrøret. For å aktivere ekspander-ingsverktøyet, blir en hydraulisk isolasjonsinnretning, slik som en kule, sirkulert ned i et sete i ekspanderingsverktøyet. Deretter blir fluid pumpet fra overflaten av brønnhullet ned gjennom borestrengen og inn i ekspanderingsverktøyet. Når fluidtrykket bygges opp til et forutbestemt nivå, blir ekspanderingsverktøyet aktivert for derved å starte ekspanderingsoperasjonen. Under ekspanderingsoperasjonen gjør den konvensjonelle svivelen på det ekspanderbare foringsrøret det mulig for eks-panderingsverktøyet å rotere mens foringsrøret og kjøringsverktøyet forblir stasjonært.

Etter at foringsrøret er blitt ekspandert mot det eksisterende foringsrør, blir kjøringsverktøyet frigjort fra foringsrøret for derved å overføre vekten av foringsrør-strengen til den eksisterende fdring. Generelt innbefatter kjøringsverktøyet et pri-mært frigjøringssystem.som blir aktivert ved å bygge opp til et trykk som er høyere enn det trykk som ble nådd for ekspansjon. Deretter blir fluidtrykket øket til et forutbestemt nivå for å deaktivere kjøringsverktøyet og derved frigjøre kjøringsverk-tøyet fra foringen. Kjøringsverktøyet innbefatter typisk en sekundær eller reserve-frigjøring for å frigjøre foringen fra kjøringsverktøyet hvis det primære frigjørings-system svikter eller ikke virker skikkelig. I tilfelle av en hydraulisk svikt tillater re-servefrigjøringsanordningen kjøringsverktøyet å frigjøre foringen med en mekanisk anordning. Reservefrigjøringsanordningen innebærer vanligvis venstredreining av kjøringsverktøyet ved hjelp av borestrengen. Når borestrengen roterer til venstre, forårsaker rotasjonskraften at en mekanisme inne i kjøringsverktøyet mekanisk frakopler kjøringsverktøyet fra foringen. Etter at kjøringsverktøyet er frigjort fra foringen, blir kjøringsenheten fjernet fra brønnhullet mens den ekspanderte foring forblir nede i hullet.

Flere problemer kan oppstå ved bruk av en konvensjonell svivel og kjør-ingsenheten til å ekspandere en fdring nede i hullet. Et problem som spesielt er tilknyttet kjøringen av foringen inn i brønnhullet, er sannsynligheten for å støte på en hindring nede i hullet. I dette tilfelle kan foringen innbefattende ekspanderingsverk-tøyet, den konvensjonelle svivel og kjøringsverktøyet måtte roteres i en retning for derved å tillate foringen å bli "boret" inn brønnhullet for å overvinne hindringen. Den konvensjonelle svivel tillater imidlertid ikke kjøringsenheten å virke som en rotasjonsmessig låst enhet. Et annet problem er tilknyttet fjerningen av kjørings-verktøyet fra foringen etter ekspanderingsoperasjonen. Når kjøringsverktøyets primære frigjøringsmekanisme svikter slik at den ikke virker ordentlig, kan det være nødvendig å rotere kjøringsverktøyet til venstre for mekanisk å frakople kjørings-verktøyet fra foringen. Den konvensjonelle svivel har imidlertid ikke funksjonalitet til å frigjøre kjøringsverktøyet ved å rotere svivelen i en enkelt retning.

NO 19982344 omhandler svivelanordninger der delene roterer relativt i forhold til hverandre i én retning, men ikke i den andre. Koplingen kan imidlertid ikke låses slik at den blir torsjonsstiv i begge retninger. I WO 98/29637 utløses svivel-virkningen ved at et hydraulisk trykk skyver en hylse slik at samvirkende kiler kommer i inngrep. Koplingen roterer imidlertid i begge retninger.

Det finnes derfor et behov for en anordning til å ekspandere en foring uten

svivel som tillater kjøringsenheten å virke selektivt som en roterbart låst enhet. Det er et ytterligere behov for en anordning som har evne til å bære hele vekten av en foringsrørstreng mens det frembringer rotasjonsmessig frihet mellom et ekspande-ringsverktøy og et kjøringsverktøy. Det er nok et ytterligere behov for en anordning til å rotere kjøringsverktøyet til venstre for mekanisk å frakople kjøringsverktøyet fra fdringen i tilfelle av svikt i det primære frigjøringssystem på grunn av en hydraulisk feilfunksjon.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en anordning for bruk i et brønn-hull. Anordningen omfatter et topplegeme, et bunnlegeme og en hylse som er mekanisk forbundet med topp- og bunn-legemene. Hylsen er bevegelig mellom en første posisjon og en andre posisjon, slik at når den er i den første posisjon, roterer topp- og bunn-legemene som en enhet, og i den andre posisjon roterer topplegemet uavhengig av bunnlegemet i en første retning og med bunnlegemet i en andre retning.

En hydraulisk aktivert svivel for bruk i en brønn er også tilveiebrakt. Den hydraulisk aktiverte svivel består av et øvre rør og et nedre rør. Det nedre rør er forbundet til en bunnforbindelse ved hjelp av en nedre kileenhet. Den hydraulisk aktiverte svivel innbefatter videre et hylseorgan forbundet med det øvre rør. Hylse-organet er bevegelig fra en første posisjon til en andre posisjon. I den første posisjon er den nedre kileenhet i fullt inngrep, for derved å tillate det øvre og det nedre rør å rotere som en enhet. I den andre posisjon er den nedre kileenhet frakoplet for derved å tillate det øvre rør å rotere uavhengig av det nedre rør i en første retning og med det nedre rør i en andre retning.

Det er videre tilveiebrakt en fremgangsmåte for komplettering av et brønn-hull. Fremgangsmåten omfatter å kjøre en enhet og en fåring anordnet på en borestreng ned i brønnhullet. Enheten innbefatter et ekspanderingsverktøy, en hydraulisk aktivert svivel og et kjøringsverktøy mekanisk forbundet med foringen. Fremgangsmåten innbefatter å rotere enheten og foringen som en rotasjonsmessig låst enhet og så plassere foringen ved en forutbestemt posisjon nær enden av et eksisterende foringsrør i brønnhullet. Fremgangsmåten innbefatter også å få aktivere den hydraulisk aktiverte svivel ved å slippe en hydraulisk isolasjonsanordning fra brønnoverflaten. Fremgangsmåten innbefatter videre aktivering av ekspanderings-verktøyet, å ekspandere foringen inne i det eksisterende foringsrør, å deaktivere ekspanderingsanordningen og så fjerne borestrengen og kjøringsenheten fra brønnhullet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For at den måte som de ovenfor beskrevne trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse blir oppnådd på og kan forstås i detalj, kan en mer spesiell beskrivelse av oppfinnelsen, kort oppsummert ovenfor, fåes under henvisning til de utførelsesformer som er illustrert på de vedføyde tegninger. Fig. 1A og 1B illustrerer en tverrsnittsskisse gjennom en utførelsesform av en hydraulisk aktivert svivel i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 2A og 2B er en tverrsnittsskisse av svivelen etter at hylsen er forskjøvet aksialt nedover til en andre posisjon. Fig. 3 er en forstørret tverrsnittsskisse av en utførelsesform av svivelen som illustrert på fig. 2B. Fig. 4A og 4B er en tverrsnittsskisse som illustrerer den hydraulisk aktiverte svivel i kompresjon.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

Foreliggende oppfinnelse omfatter en hydraulisk aktivert svivel 100 som er nyttig i en kjøringsenhet for å ekspandere en ekspanderbar fdring i et brønnhull. Generelt er den ekspanderbare foring et rør eller en rørforlengelse som er forankret eller opphengt ved bunnen av den foregående rørstreng. Den ekspanderbare foring blir forankret eller opphengt ved å ekspandere en øvre del av den ekspanderbare fdring inn i friksjonskontakt med en nedre del av rørstrengen. Den ekspanderbare fdring kan være konstruert og anordnet for å kunne anvendes i forbindelse med forskjellige brønnhullsoperasjoner.

I en anvendelse kan den ekspanderbare foring være konstruert for å innbefatte et integrert pakningsarrangement for å forsegle og henge opp den ekspanderbare fdring fra den foregående rørstreng. I det integrerte pakningsarrangement er legemet til den ekspanderbare foring modifisert ved å maskinere riller inn i overflaten. Deretter blir rillene typisk fylt med et ettergivende materiale, slik som en elastomer, for å danne en pakning som derved øker tetningsevnen til den ekspanderbare foringen til den foregående rørstrengen. Det integrerte pakningsarrangement innbefatter også herdede innsatser anordnet mellom rillene, slik som karbid-knapper, for å gripe den omgivende rørstreng ved kontakt. Gripemekanismen øker den ekspanderbare foringens evne til å bære sin vekt og til å tjene som henger. Den ekspanderbare foring kan også innbefatte et ikke-integrert pakningsarrangement hvor pakningen og hengeren er utformet på forskjellige deler av den ekspanderbare foring.

Ytterligere anvendelser av ekspanderbare foringer innbefatter bruken av en ekspanderbar sandsikt, utplassering av et ekspanderbart sete for å forsegle et av-ledningsverktøy, og bruk av et ekspanderbart sete til å sette en pakning. Oppfinnelsen er derfor ikke begrenset til å ekspandere en rørstreng, men kan like godt anvendes til forskjellige brønnhullsoperasjoner. I denne beskrivelsen skal derfor uttrykket "foring" referere til forskjellige brønnhullsanvendelser.

Fig. 1A og 1B illustrerer en tverrsnittsskisse av en utførelsesform av den hydraulisk aktiverte svivel 100 i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Svivelen 100 er generelt anordnet mellom et ekspanderingsverktøy 90 og et kjøringsverktøy 80. Svivelen 100 kan være festet til ekspanderingsverktøyet 90 ved bruk av en toppforbindelse 105, mens en bunnforbindelse 260 kan være brukt til å forbinde kjøringsverktøyet 80 med en nedre ende av svivelen 100. Som illustrert, viser

fig. 1A og 1B svivel 100 i innkjøringsposisjonen. I denne posisjonen virker svivelen 100 som en komplett enhet. Ekspanderingsverktøyet 90, svivelen 100 og kjørings-verktøyet 80 er med andre ord rotasjonsmessig låst i forhold til hverandre, for derved å muliggjøre rotasjon av foringen (ikke vist) ved hjelp av borestrengen (ikke vist).

Som vist på fig. 1 A, er en øvre stamme 110 av svivelen 100 forbundet med den øvre forbindelse 105 ved å benytte en gjenge, og er torsjonsmessig låst ved hjelp av minst én øvre torsjonstapp 115. Den øvre stamme 110 er et rørformet legeme som inneholder en øvre stammepassasje 112 for å dirigere fluid gjennom svt-veien 100. En øvre kileenhet 120 forbinder den øvre stamme 110 med et hus 125. Slik uttrykket benyttes her, betyr en kileenhet en mekanisk torsjonsforbindelse mellom et første og et annet organ. Det første organ innbefatter typisk et antall kiler, og det annet organ innbefatter et antall kilespor. Når rotasjonsmessig torsjon blir påført det første organ, virker kilene på kilesporene til å overføre torsjonen til det annet organ. I tillegg kan kileenheten frigjøres ved aksial bevegelse av et organ i forhold til det annet organ, for derved å tillate rotasjonsmessig frihet for hvert organ. I denne forbindelse vil en rotasjonsmessig torsjonskraft påført den øvre stamme 110 bli overført gjennom den øvre kileenhet 120 for derved å få huset 125 til å rotere.

I den utførelsesform som er vist på fig. 1 A, er forspenningsorganer 130 anordnet ved den nedre ende av den øvre stamme 110 for å funksjonere som en støtdemper mellom den øvre stamme 110 og den nedre stamme 135. Under drift av svivelen 100 tillater forspenningsorganene 130 den øvre stamme 110 å bevege seg aksialt over en forutbestemt avstand. Den forutbestemte avstand er illustrert på fig. 1A som et gap 134.1 den foretrukne utførelsesform er forspenningsorganene 130 Bellville-tetninger. Andre former for forspenningsorganer 130 kan imidlertid anvendes, slik som elastomere materialer, fjærer eller kombinasjoner av dette, så lenge de tillater betydelig aksial bevegelse av den øvre stamme 110.

Som illustrert på fig. 1A og 1B er den nedre stamme 135 et rørformet legeme med en nedre stammepassasje 132 gjennom midten av stammen 135.1 denne forbindelse er den nedre stammepassasje 132 i fluidforbindelse med den øvre stammepassasje 112, for derved å danne en fluidledning gjennom lengden av denne svivelen 100. Den nedre stamme 135 innbefatter videre en åpning 205 i en av sine vegger, i fluidkommuhikasjon med den nedre stammepassasjen 132.

Lastorganer 140 er anordnet mellom den nedre stamme 135 og huset 125. Lastorganene 140 tillater rotasjonsmessig bevegelse av huset 125 i forhold til den nedre stamme 135.1 tillegg er lastorganene 140 i stand til å bære hele vekten av fdringen under ekspanderingsoperasjonen ved hjelp av ekspanderingsverktøyet 90.1 den foretrukne utførelsesform er lastorganene 140 et antall stablede aksiallagre 215. Imidlertid anvendes, så lenge de er i stand til å bære vekten av foringen, og tillate rotasjonsmessig bevegelse mellom huset 125 og den nedre stamme 135. Hvert aksiallager 145 omfatter minst én kabelbærer 165, et nedre organ 160, en kule 155, et øvre organ 150 og et skulderorgan 145. Kabelbæreren 165 forbinder huset 125 med det nedre organ 160. Det nedre organ 160 er rotasjonsmessig forbundet med det øvre organ 150 gjennom kulen 155. Det øvre organ 150 er forbundet med den nedre stamme 135 gjennom skulderorganet 145. På denne måten er huset 125 rotasjonsmessig forbundet med den nedre stamme 135. Fig. 1B viser en pakningsavstandsholder 170 og en pakningsadapter 185 anordnet ved den nedre ende av lastorganene 140. Den øvre ende av paknings-adapteren 185 er festet til huset 125 ved hjelp av en låsetapp 175, mens den nedre ende er understøttet av en låsering 195 anordnet omkring den nedre stamme 135. Videre er et første tetningsorgan 270, slik som en o-ring, anordnet ved den nedre ende av tetningsadapteren 185, for derved å tillate tetningsadapteren 185 å tilveiebringe en tetningsanordning mellom den nedre stamme 135 og den forskyv-bare hylse 225. Fig. 1B skisserer videre en forskyvbar hylse 225 i en første posisjon. Hylsen 225 er bevegelig mellom den første og en andre posisjon under anvendelse av en hydraulisk kraft. Som vist er hylsen 225 delvis anordnet mellom huset 125, den nedre stamme 135 og den nedre forbindelse 260. Minst én skjærbar forbindelse 180 forbinder hylsen 225 med huset 125. I en utførelsesform er den skjærbare forbindelse en skjærtapp. Andre former for skjærbare forbindelser kan imidlertid anvendes så lenge de er i stand til å svikte ved en forutbestemt kraft for derved å tillate hylsen 225 å bevege seg aksialt nedover i forhold til huset 125.1 tillegg til den skjærbare forbindelse 180, forbinder en midtre kileenhet 190 også hylsen 225 mekanisk med huset 125. På fig. 1B er den midtre kileenhet 190 i fullstendig inngrep, og er derved i stand til å overføre den fullstendige rotasjonsmessige kraft fra huset 125 til hylsen 225. En første hylseskulder 275 er videre utformet på den indre del av hylsen 225. Den første hylseskulder 275 er lokalisert nær åpningen 205 i den nedre stamme 135 og frembringer senere et hydraulisk område for å for-skyve hylsen 225 aksialt nedover. En andre hylseskulder 220 er også utformet ved den nedre del av hylsen 225. Den andre hylseskulder 220 blir brukt som et anslag for å begrense den nedadgående, aksiale bevegelse av hylsen 225. Et annet tetningsorgan 210, slik som en o-ring, er anordnet mellom hylsen 225 og den nedre stamme 135.1 denne forbindelse virker både de første og andre tetningsorganer 210, 270 som en fluidtett forsegling når hylsen 225 blir hydraulisk tvunget nedover.

Som vist på fig. 1B, blir den nedre ende av hylsen 225 mekanisk forbundet med bunnforbindelsen 260 ved hjelp av en nedre kileenhet 240. Mens hylsen 225 er i den første posisjonen, er den nedre kileenhet 240 i stand til å overføre den rotasjonsmessige kraft fra hylsen 225 til den nedre forbindelse 260. Under den nedre kileenhet 240 er det dannet en kileenhetsavlastning 245 for å romme en del av den nedre kileenhet 240 etter at hylsen 225 er forskjøvet til den andre posisjon. Vist på fig. 1B er også en fjærklemme 265 anordnet på den ytre del av hylsen 225. Fjærklemmen 265 blir brukt til å passe inn i minst ett avlastningsspor 250 utformet på en ytre del av den nedre forbindelse 260 etter at hylsen 225 er flyttet til den andre posisjon. Fig. 1B skisserer videre den nedre forbindelse 260 ved den nedre ende av svivelen 100. Hovedfunksjonen til den nedre forbindelse 260 er å virke som en forbindelsesanordning mellom svivelen 100 og kjøringsverktøyet 80. Den nedre forbindelse 260 er festet til den nedre stamme 135 ved hjelp av en gjenge, og ertor-sjonsmessig låst ved hjelp av minst én nedre torsjonstapp 255. En øvre del av den nedre forbindelse 260 er delvis anordnet mellom hylsen 225 og den nedre stamme 135. Som vist er et antall pakninger 280 anordnet på en øvre ende av den nedre forbindelse 260 for å redusere friksjon mellom den nedre forbindelse 260 og hylsen 225 etter at hylsen 225 er flyttet til den andre posisjon. Fig. 1A og 1B illustrerer svivelen 100 i innkjøringsposisjonen. I denne posisjonen virker svivelen 100 som en komplett enhet. Ekspanderingsverktøyet 90, svivelen 100 og kjøringsverktøyet 80 er med andre ord rotasjonsmessig låst i forhold til hverandre, for derved å tillate rotasjon av foringen ved hjelp av borestrengen. I denne forbindelse kan en rotasjonskraft påført fra borestrengen til ekspan-deringsverktøyet 90, overføres til den øvre forbindelse 105. Den øvre forbindelse 105 overfører så rotasjonskraften gjennom den øvre torsjonstapp 115 til den øvre stamme 110. Den øvre stamme 110 overfører rotasjonskraften gjennom den øvre kileenhet 120 til huset 125. Huset 125 overfører rotasjonskraften gjennom den midtre kileenhet 190 til hylsen 225. Hylsen 225 overfører rotasjonskraften gjennom den nedre kileenhet 240 til den nedre forbindelse 260. Den nedre forbindelse 260 overfører rotasjonskraften til kjøringsverktøyet 80 som holder foringen. På denne måten virker svivelen 100 som en kanal for rotasjonskraft fra borestrengen til foringen. Fig. 2A og 2B er en tverrsnittsskisse av svivelen 100 etter at hylsen 225 er forskjøvet aksialt til den andre posisjon. Den aksiale bevegelse av hylsen 225 kan utføres ved å benytte en hydraulisk isolasjonsinnretning (ikke vist), slik som en kule eller plugg, som blir sirkulert ned i et sete (ikke vist) under kjøringsverktøyet 80. Det å slippe kulen ned i setet, muliggjør oppbygning av fluidtrykk i kjørings-verktøyet 80 og den nedre stammepassasje 132 inntil fluidnivået når åpningen 205. Ved dette punkt trer trykksatt fluid inn i åpningen 205 og skaper en hydraulisk kraft som virker mot den første hylseskulder 275 på hylsen 225. Ved et forutbestemt hydraulisk trykk svikter den skjærbare forbindelse 180, og hylsen 225 blir tvunget aksialt nedover mot den andre posisjon. Hylsen 225 når den andre posisjon når den andre hylseskulder 220 kommer i kontakt med flertallet av pakning-ene 280 som er anordnet på den nedre forbindelse 260. Bevegelsen av hylsen 225 fra den første til den andre posisjon frigjør også kileenheten 245, for derved å fjerne den mekaniske forbindelse mellom hylsen 225 og den nedre forbindelse 260. Deretter er den øvre del som innbefatter forbindelsen 105, den øvre stamme 110, huset 125 og hylsen 225, rotasjonsmessig separat fra den nedre del som innbefatter stammen 135 og forbindelsen 260. Svivelen 100 er med andre ord i stand til eksklusivt å rotere den øvre del i en første retning, mens den nedre del tillates å være stasjonær.

Svivelen 100 kan derimot rotere som en rotasjonsmessig låst enhet i en andre retning. Bevegelsen av hylsen 225 til den andre posisjon innretter fjærklemmen 265 på hylsen 225 med avlastningssporet 250, som er utformet på en ytre del av den nedre forbindelse 260. Fjærklemmen 265 er konstruert og anordnet for å passe sammen med avlastningssporet 250 når den øvre del av svivelen 100 roterer i den andre retning. I denne forbindelse virker fjærklemmen 265 på avlastningssporet 250 og forårsaker at den nedre del roterer sammen med den øvre del av svivelen 100. Fjærklemmen 265 vil derimot ikke passe sammen med avlastningssporet 250 når den øvre del av svivelen 100 roterer i den første retning, for derved å tillate den øvre del å rotere fritt i forhold til den nedre del. På denne måten virker fjærklemmen 265 og avlastningssporet 250 som et koplingssystem som tillater rotasjon av den øvre og nedre del som en rotasjonsmessig låst enhet i den andre retning, mens den tillater den øvre del å rotere fritt i forhold til den nedre del i den første retning.

Fig. 3 er en forstørret tverrsnittsskisse av svivelen 100 som er illustrert på fig. 2B. På denne skissen er hylsen 225 i den andre posisjon i kontakt med antallet pakninger 280. Den midtre kileenhet 190 er videre delvis i inngrep, for derved å tillate overføring av rotasjonskraft mellom huset 125 og hylsen 225. Den nedre kileenhet 240 er imidlertid fullstendig frigjort. Den del av kileenheten 240 som er festet til den nedre forbindelse 260, flyttet seg ikke, mens den del av kileanordnin-gen 240 som er festet til hylsen 225, beveget seg aksialt nedover inn i avlastningssporet 245 for kileenheten. Den nedre del av svivelen 100 er derved ikke lenger

mekanisk forbundet med den øvre del gjennom kileenheten 240. Som vist er fjærklemmen 265 på linje med klemmesporet 250. Mens svivelen 100 i den foretrukne utførelsesform benytter hylsen 225 og kileenhetene 120,190, 240 til å forbinde den øvre og den nedre stamme 110,135, vil en fagkyndig på området forstå at en lang rekke forskjellige fremgangsmåter kan anvendes, som gjør det mulig for svivelen 100 å fungere på den måten som er beskrevet i de foregående avsnitt.

Fig. 4A og 4B er en tverrsnittskisse som illustrerer den hydraulisk aktiverte

svivel 100 i kompresjon. Svivelen 100 kan måtte komprimeres under ekspansjonsoperasjonen av fdringen for å tillate kjøringsverktøyet 80 å operere riktig. Den foreliggende oppfinnelse innbefatter en funksjon som gjør det mulig for svivelen 100 å komprimeres en forutbestemt avstand, for derved å beskytte komponenter i kjør-ingsverktøyet 80 fra støtbelastning under drift. Den nedre stamme 135 og den nedre forbindelse 260 beveges med andre ord aksialt oppover for å lukke gapet 134, for derved å komprimere forspenningsorganene 130 mellom den nedre stamme 135 og den øvre stamme 110. På denne måten tillater svivelen 100 kjørings-verktøyet 80 å fungere riktig.

Under drift blir fdringen (ikke vist), ekspanderingsverktøyet 90, svivelen 100 og kjøringsverktøyet 80 kjørt inn i brønnhullet på en borestreng (ikke vist). Svivelen 100 er i innkjøringsposisjonen, som vist på fig. 1A og 1B. Hvis det støtes på en hindring under innkjøringsoperasjonen, blir foringen "boret" inn i brønnhullet ved å påføre en rotasjonskraft fra borestrengen på fdringen gjennom ekspandeirngsverk-tøyet 90, svivelen 100 og kjøringsverktøyet 80.1 denne forbindelse virker svivelen 100 som en komplett enhet, som diskutert i forbindelse med fig. 1A og 1B.

Fdringen blir kjørt inn til et forutbestemt punkt nær enden av en eksisterende foringsrørstreng (ikke vist). Deretter blir fluid pumpet fra overflaten ned gjennom borestrengen, gjennom ekspanderingsverktøyet 90 og de øvre og nedre stammepassasjer 112,132 til kjøringsverktøyet 80. Deretter blir en hydraulisk isolasjonsanordning (ikke vist) sirkulert ned i et sete (ikke vist) under kjøringsverk-tøyet 80. Fluidtrykket bygges opp i kjøringsverktøyet 80 og den nedre stammepassasje 132, inntil fluidnivået når åpningen 205. Når trykkfluid kommer inn i åpningen 205, blir det skapt en hydraulisk kraft som virker mot den første hylseskulder 275 på hylsen 225. Ved en forutbestemt hydraulisk kraft svikter skjærforbindelsen 180, og hylsen 225 blir tvunget aksialt nedover mot den andre posisjon, for derved å komme i kontakt med antallet pakninger 280 som er anordnet på den nedre forbindelse 260.

Bevegelsen av hylsen 225 fra den første til den andre posisjon, frigjør kileenheten 240 og fjerner dermed den mekaniske forbindelse mellom hylsen 225 og den nedre forbindelse 260. Deretter er den øvre del som innbefatter forbindelsen 105, den øvre stamme 110, huset 125 og hylsen 225 rotasjonsmessig frigjort fra den nedre del som innbefatter stammen 135 og forbindelsen 260. Svivelen 100 er med andre ord i stand til eksklusivt å rotere den øvre del i en første retning, mens den nedre del tillates å forbli stasjonær. Deretter blir ekspanderingsverktøyet 90 aktivert, og ekspanderingsoperasjonen begynner. En rotasjonskraft ved hjelp av borestrengen i den første retning, får ekspanderingsverktøyet 90 og den øvre del av svivelen 100 til å rotere, mens den nedre del og kjøringsverktøyet 80 forblir sta-sjonære. Under ekspanderingsoperasjonen bærer lastorganene 140 hele vekten av foringen og tillater en rotasjonsforbindelse mellom huset 125 og den nedre

stamme 135.

I tillegg innretter bevegelsen av hylsen 225 til den andre posisjon fjærklemmen 265 på hylsen 225 med avlastningssporet 250 som er utformet på en ytre del av den nedre forbindelse 260. Fjærklemmen 265 er konstruert og anordnet for å passe inn i og virke på avlastningssporet 250 når den øvre del av svivelen 100 roterer i den andre retning, men ikke i den første retning. På denne måten virker fjær-. klemmen 265 og avlastningssporet 250 som et koplingssystem som tillater rotasjon av den øvre og den nedre del som en rotasjonsmessig låst enhet i den andre retning, mens den tillater den øvre del å rotere fritt i forhold til den nedre del i den første retning.

Etter at ekspanderingsoperasjonen er ferdig, blir kjøringsverktøyet 80 deak-tivert for derved å tillate foringen å henge utelukkende fra fdringsrørstrengen. Kjør-ingsverktøyet 80 blir frigjort fra foringen ved hjelp av en hydraulisk anordning. I tilfelle av en hydraulisk svikt, kan kjøringsverktøyet 80 frigjøres ved mekaniske an-ordninger ved å rotere svivelen 100 i den andre retning. I denne forbindelse blir en rotasjonskraft fra borestrengen overført i den andre retning gjennom ekspander-ingsverktøyet 90 til den øvre forbindelse 105 i svivelen 100. Den øvre forbindelse 105 overfører rotasjonskraften gjennom den øvre rotasjonstapp 115 til den øvre stamme 110. Den øvre stamme 110 overfører rotasjonskraften gjennom den øvre kileenhet 120 til huset 125. Huset 125 overfører rotasjonskraften gjennom den midtre kileenhet 190 til hylsen 225. Hylsen 225 overfører rotasjonskraften til den nedre forbindelse 260 ved å tillate fjærklemmen 265 å komme i kontakt med og virke mot klemmesporet 250, for derved å få den nedre forbindelse 260 til å rotere i den andre retning. Den nedre forbindelse 260 overfører rotasjonskraften i den andre retning til kjøringsverktøyet, for derved å frigjøre kjøringsverktøyet fra foringen.

Selv om det foregående er rettet mot utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, kan andre og ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen tenkes uten å avvike fra oppfinnelsens grunnleggende prinsipper, og omfanget av oppfinnelsen er bestemt av de etterfølgende patentkrav.

Claims (18)

1. Anordning for bruk i et brønnhull, omfattende ettopplegeme (110), et bunnlegeme (135), og en hylse (225) som er mekanisk forbundet med topp- og bunnlegemet, der hylsen er bevegelig mellom en første posisjon og en andre posisjon, karakterisert ved at topp- og bunnlegemet i den første hylseposisjon roterer som en enhet, og at topplegemet i den andre hylseposisjon roterer uavhengig av bunnlegemet i en første retning, og sammen med bunnlegemet i den andre retning.

2. Anordning ifølge krav 1, hvor topplegemet (110) innbefatter en forbindelsesanordning (105) for feste til et ekspanderingsverktøy (90), og ved at bunnlegemet (135) innbefatter en forbindelsesanordning (260) for feste til et kjørings-verktøy (80).

3. Anordning ifølge krav 1, videre innbefattende en første mekanisk forbindelsesenhet (125) anordnet mellom topplegemet (110) og hylsen (225).

4. Anordning ifølge krav 3, videre innbefattende en andre mekanisk forbindelsesenhet (125) anordnet mellom hylsen (225) og bunnlegemet (135).

5. Anordning ifølge krav 4, hvor den mekaniske forbindelsesenhet (125) omfatter en kileenhet (120).

6. Anordning ifølge krav 4, hvor den andre mekaniske forbindelsesenhet (125) frakoples når hylsen (225) beveges til den andre posisjon.

7. Anordning ifølge krav 1, videre innbefattende et hus (125) som i det minste delvis er anordnet omkring bunnlegemet (135), hvor et lastorgan (140) er anordnet mellom huset og bunnlegemet.

8. Anordning ifølge krav 7, videre innbefattende en skjærforbindelse (180) mellom huset (125) og hylsen (225), slik at skjærforbindelsen svikter ved et forutbestemt trykk, for derved å tillate hylsen å bevege seg til den andre posisjon.

9. Anordning ifølge krav 1, hvor bunnlegemet er et ringformet organ som innbefatter minst én åpning.

10. Anordning ifølge krav 9, hvor en øvre skulder (275) er utformet i hylsen, og hvor den øvre skulder er innrettet med åpningen.

11. Anordning ifølge krav 1, videre innbefattende minst én fjærklemme (265) anordnet på en ytre overflate av hylsen.

12. Anordning ifølge krav 11, videre innbefattende minst ett klemmespor (250) utformet på en ytre overflate av bunnlegemet.

13. Anordning ifølge krav 12, hvor hylsen i den andre posisjon innretter den minst ene fjærklemme (265) med det minst ene klemmespor (250), for derved å tillate topplegemet (110) og bunnlegemet (135) å rotere sammen i den andre retning.

14. Anordning ifølge krav 1, videre innbefattende minst ett forspenningsorgan (130) anordnet mellom topplegemet og bunnlegemet for å skape et gap mellom topplegemet og bunnlegemet.

15. Anordning ifølge krav 1, videre innbefattende et lastorgan (140), hvor last-organet omfatter et antall aksiallagre (215).

16. Fremgangsmåte for å drive en hydraulisk svivel (110) omfattende de trinn: å anordne den hydrauliske svivel i et brønnhull, der den hydrauliske svivelen har et topplegeme (110), et bunnlegeme (135), og en hylse (225) som er mekanisk forbundet med topp- og bunn-legemene, å rotere den hydrauliske svivelen som en enhet, å aktivisere den hydrauliske svivelen for derved å bevirke tii at hylsen beve-ger seg fra en første posisjon til en andre posisjon, å rotere topplegemet uavhengig av bunnlegemet i en første retning, og å rotere topplegemet sammen med bunnlegemet i en andre retning.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, ytterligere omfattende det å anordne en isolasjonsinnretning i den hydrauliske svivel.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, ytterligere omfattende det å pumpe fluid inn i den hydrauliske svivel (100) for å aktivisere svivelen.