NO319116B1 - Trykkaktivert nedihullsverktoy - Google Patents

Description

TRYKKAKTIVERT NEDIHULLSVERKTØY

Denne oppfinnelse angår et nedihullsverktøy, og i særdeleshet et trykkaktivert nedihullsverktøy, slik som et omføringsverk-tøy (bypass tool).

Ved produksjon av hydrokarboner fra underjordiske formasjoner foretas boreoperasjoner typisk ved å anvende en borekrone montert på nedre ende av en borestreng som er tildannet av sammengjengede borerørsseksjoner. Borestrengen roteres fra overflaten, og borefluid eller "slam" pumpes gjennom strengen for å utløpe ved egnede dyser i nærhet av borekronen. Slammet bærer bort borekakset fra boresonen og opp til overflaten gjennom ringrommet avgrenset mellom borehullsveggen og borestrengen. I bestemte tilfeller, slik som i ikke-vertikale borehull, kan borekakset samle seg i en seksjon av borehullet og virke forstyrrende på boreoperasjonen og skape problemer når man ønsker å fjerne borestrengen fra borehullet.

For å overkomme denne vanskelighet er det kjent å forsyne borestrengen med omføringsverktøy, hvilke verktøy kan konfigu-reres til å la boreslam passere direkte fra borestrengens boring og til ringroitvmet, uten at det sirkuleres gjennom borekronen. Et typisk omføringsverktøy karakteriseres av porter i verktøylegemet som i utgangsstilling er lukket av en aksielt bevegelig hylse. Imidlertid monteres hylsen til verktøylege-met slik at økt trykk, som virker på en kule som har blitt sluppet ned gjennom borestrengen for å engasjere hylsen, at hylsen beveger seg og avdekker portene, slik at direkte fluidkommunikasjon mellom strengboringen og ringrommet tillates. De fleste eksisterende omføringsverktøy kan ikke lukkes igjen etter at hylsen har blitt beveget til den åpne posisjon og må derfor heves til overflaten for å kunne tilbakestilles.

I en typisk boreoperasjon vil boreslammets trykk utsettes for variasjoner når, for eksempel, nye borerørseksjoner tilføyes strengen, slik at et fluidomføringsverktøy som inneholdt en fritt bevegelig, vekselvirkende og trykksensitiv hylse, ville utsettes for stadig åpning og lukking, som ville fortone seg besværlig og skape forsinkelser i boreoperasjonen: dersom boreoperasjonen nødvendiggjorde at omføringsverktøyet var lukket, kunne det bli nødvendig å syklisk variere boreslam-trykket for å lukke verktøyet før boreoperasjonen kunne begynne.

US patent 4889199 omhandler en nedihulls boreanordning hvor det anvendes en fjærbelastet hylse i et rør for styring av en fluidstrøm. Det anvendes en kunststoffball for å stenge en åpning slik at hylsen forskyves i røret.

US patent 5609178 beskriver en nedihullsventil som åpner og lukker for en fluidstrøm som følge av trykkendringer inne i ventilen. Ventilen er forsynt med en strømningsrestriksjon som setter opp den nødvendige trykkdifferanse over ventilen når fluid strømmer gjennom restriksjonen.

Det er blant målsettingene ved utførelser av den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et trykkaktivert omføringsverktøy som rydder av veien eller demper denne ulempe.

Det er en ytterligere målsetting til den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et fluidtrykkaktivert nedihulls omfø-ringsverktøy forsynt med et flertall av operative konfigurasjoner .

Ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et nedi-hullsverktøy, hvor verktøyet utgjøres av: et legeme;

et fluidtrykkaktivert element som er aksielt bevegelig i forhold til legemet;

et verktøyfunksjonselement som ikke er påvirkelig av fluidtrykk og som, i forhold til legemet, kan beveges aksialt til en operativ posisjon; og

virkemiddel for å selektivt kople det fluidtrykkaktiverte element til verktøyfunksjonselementet for å muliggjøre bevegelse av nevnte verktøyfunksjonselement til den operative posisjon ved anvendelse av trykk på det fluidtrykkaktiverte element.

Ifølge en annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det en fremgangsmåte for fjernstyrt aktivering av et nedihullsverktøy, og hvor fremgangsmåten består i å: tilveiebringe et nedihullsverktøy som utgjøres av et legeme, et fluidtrykkaktivert element som er aksielt bevegelig i forhold til legemet og et verktøyfunksjonselement som ikke er påvirkelig av fluidtrykk, og som er aksielt bevegelig i forhold til legemet;

selektivt kople det fluidtrykkaktiverte element til verktøy-funksjonselementet ;

anvende fluidtrykk på nevnte fluidtrykkaktiverte element for

å bevege elementene aksielt i forhold til legemet, for derved å bevege verktøyfunksjonselementet til en operativ posisjon.

Tilveiebringelsen av det selektive koplingsvirkemiddel mellom det fluidtrykkaktiverte element og verktøyfunksjonselementet gjør det mulig å variere, eller syklisk variere, trykket i verktøyet uten at verktøyet er i funksjon. Ved anvendelse vil derfor ikke trykksyklusene, som typisk påtreffes i løpet av eksempelvis en boreoperasjon, nødvendigvis resultere i aktivering av verktøyet, noe som ellers kan skape besværlighet og forsinkelse.

Helst, i en første konfigurasjon, tillater nevnte koplingsvirkemiddel aksiell bevegelse av det fluidtrykkaktiverte element som i det vesentlige er uavhengig av verktøyfunksjons-elementet, og i en andre konfigurasjon kan aksiell bevegelse av det fluidtrykkaktiverte virkemiddel resultere i korresponderende aksiell bevegelse av verktøyfunksjonselementet.

Helst også er én eller begge av de fluidtrykkaktiverte elementer og verktøyfunksjonselementet hylser.

Helst også er legemet rørformet og avgrenser en boring, og i den operative posisjon tillater verktøyfunksjonselementet fluidkommunikasjon mellom boringen og legemets utside, det vil si at verktøyet er et fluidomføringsverktøy. I denne utførelse kan verktøyfunksjonselementet avgrense åpninger for å selektivt fremskaffe fluidkommunikasjon med åpninger anbrakt i legemets vegg. Aller helst tillater verktøyet fluid-omf øring når åpningene er i flukt. Det fluidtrykkaktiverte element kan også avgrense spor eller åpninger.

Helst også forspennes både det fluidtrykkaktiverte element og verktøyfunksjonselementet mot en første posisjon, aller helst ved hjelp av respektive fjærer, og anvendelse av fluidtrykk medfører en tilbøyelighet til at ett eller begge elementer beveges til en andre posisjon, og imot bevegelsen til det respektive forspente element. Aller helst forspennes verktøy-funksjonselementet i retning av den første posisjon ved hjelp av et forspenningsmiddel som bare tillater bevegelse av elementet når elementet utsettes for en forutbestemt kraft fra det fluidtrykkaktiverte element.

Helst også er det fluidtrykkaktiverte element strømningspå-virkelig. Aller helst avgrenser elementet en strømningsrest-riksjon, slik at fluidstrømning gjennom legemet større enn en forutbestemt strømningsrate skaper et trykkdifferensiale over restriksjonen som er tilstrekkelig til å bevege elementet aksielt i forhold til legemet. I en alternativ utførelse kan det fluidtrykkaktiverte element være påvirkelig av differen-sial trykk mellom verktøyets innside og utside.

I én utførelse utgjør koplingsvirkemidlet et spor-og-frembringer-arrangement satt sammen for å begrense relativ bevegelse mellom det fluidtrykkaktiverte element og verktøyfunk-sjonselementet. Koplingsvirkemidlet kan ytterligere utgjøre et arrangement for å selektivt begrense bevegelse av det fluidtrykkaktiverte element på verktøyfunksjonselementet i forhold til legemet, hvilket arrangement kan utgjøres av et ytterligere spor og en frembringer.

I en annen utførelse utgjør koplingsmidlet en forbindelse eller kopling mellom det fluidtrykkaktiverte element og verk-tøyfunksjonselementet, slik at bevegelse av det fluidtrykkaktiverte element resulterer i bevegelse av verktøyfunksjons-elementet. Koplingen kan til å begynne med være anbrakt i en ikke-sammenkoplingskonfigurasjon som tillater bevegelse av det fluidtrykkaktiverte element uavhengig av verktøyfunk-sjonselementet: koplingsvirkemidlet kan styres av en tidssen-sitiv aktuator som er innrettet til å bevege koplingen fra en ikke-sammenkoplingskonfigurasjon til en sammenkoplingskonfigurasjon dersom, for eksempel, slampumpene skrus av og på innenfor et forutbestemt intervall, eller skrus på, av og på innenfor et forutbestemt intervall, eller faktisk en hvilket som helst sekvens av slampumpeaktivering og deaktivering innenfor et forutbestemt intervall. Deretter kan koplingen vende tilbake til en ikke-sammenkoplingskonfigurasjon. I andre utførelser kan koplingsvirkemidlet styres av trykkpul-ser, radiosignaler, elektriske signaler eller andre former for signaler som overføres fra overflaten.

Ifølge et ytterligere aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et nedihullsverktøy hvor verktøyet utgjøres av: et legeme;

et verktøyfunksjonselement som, i forhold til legemet, er aksielt bevegelig fra en utgangsposisjon til en operativ posisjon, ;

et første virkemiddel påvirkelig av en første kraft for å tillate bevegelse av verktøyfunksjonselementet fra utgangsposisjonen til en mellomliggende posisjon; og

et andre virkemiddel påvirkelig av en større andre kraft for å selektivt tillate bevegelse av verktøyfunksjonselementet fra utgangsposisjonen til den operative posisjon.

Dette aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et verktøy som har minst tre mulige konfigurasjoner. Utførel-ser av oppfinnelsen kan omfatte tre eller flere midler, med en korresponderende økning i antall tilgjengelige mellomliggende posisjoner, hvorav noen eller alle tjener en funksjon.

Fortrinnsvis er verktøyfunksjonselementet fluidtrykkaktivert, og det første middel er påvirkelig av en første fluidtrykkraft, og det andre virkemiddel er påvirkelig av en stør-re andre fluidtrykkraft. Fluidtrykkreftene er fortrinnsvis strømningsindusert. Verktøyfunksjonselementet kan operativt assosieres med en strømningsrestriksjon, hvilken strømnings-restriksjon kan være ubevegelig eller kan være variabel.

Helst også er det første og andre virkemiddel to eller flere fjærer, for eksempel et fjaerpar, en lavereklassifisert første fjær som tillater bevegelse av elementet til en mellomliggende posisjon og en høyereklassifisert eller forspent andre fjær som bare tillater bevegelse til den operative posisjon, eller en alternativ mellomliggende posisjon, ved anvendelse av den større andre fluidtrykkraft. På denne måte kan verk-tøyet syklisk varieres når det opplever en mindre første fluidtrykkraft uten at verktøyfunksjonselementet settes i drift, og bare når verktøyet opplever den større andre fluidtrykkraft settes verktøyfunksjonselementet i drift.

Verktøyfunksjonselementet kan være et enkelt element, slik som en hylse, eller det kan utgjøres av to eller flere deler, sammenkoplet ved hjelp av egnede virkemidler for å selektivt sammenkople de1ene.

Helst også avgrenser verktøyfunksjonselementet en gjennomgående boring.

Verktøyet kan være et fluidomføringsverktøy, og hvor verktøy-funksjonselementet i den operative posisjon tillater fluid-strømning fra verktøyboringen til et omgivende ringrom.

Ifølge et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et nedihullsverktøy som omfatter: et legeme;

et verktøyfunksjonselement som er aksielt bevegelig i forhold til legemet; og

et fluidtrykkaktivert element som er operativt assosiert med verktøyfunksjonselementet og. som omfatter restriksjonsvirkemiddel for å begrense fluidstrømning gjennom legemet, hvor nevnte restriksjonsvirkemiddel er bevegelig mellom en første konfigurasjon, hvori nevnte virkemiddel utgjør en minimal strømningsrestriksjon, og en strømningsbegrensende andre konfigurasjon, hvorved i nevnte andre konfigurasjon nevnte virkemiddel letter bevegelse av det fluidaktiverte element samt aktivering av nevnte verktøyfunksjonselement.

Dette aspekt av oppfinnelsen letter driften av fluidtrykkaktiverte verktøyer, idet restriksjonsvirkemidlet kan konfigu-reres til å begrense fluidstrømning og på denne måte la en relativt beskjeden fluidstrømningsrate skape en betydningsfull fluidtrykkraft. Når det ikke er ønskelig å aktivere elementet, posisjoneres restriksjonsvirkemidlet i den første konfigurasjon og skaper således ikke en betydningsfull restriksjon eller barriere mot strømning gjennom eller forbi verktøyet.

Fortrinnsvis omfatter restriksjonsvirkemidlet én eller flere klaffer som kan selektivt strekkes ut og trekkes inn. Aller helst, i en første konfigurasjon, strekker klaffene seg radielt innover for å begrense strømning gjennom en verktøy-boring.

Dette aspekt av oppfinnelsen kan tilveiebringes uavhengig

av eller i kombinasjon med én eller flere av de tidligere beskrevne aspekter av oppfinnelsen.

Disse og andre aspekter av den foreliggende oppfinnelse vil nå, ved hjelp av eksempler, bli beskrevet med henvisning til de ledsagende tegninger, og hvor: Figur 1 viser et skjematisk snitt av et omføringsverktøy i samsvar med en utførelse av den foreliggende oppfinnelse, hvor spor og frembringer konfigurasjoner av verktøyet illustreres; Figurene 2 til 13 viser skjematiske snitt av verktøyet i Figur 1 vist i ulike sekvensielle konfigurasjoner; Figur 14 viser et skjematisk snitt av et omføringsverktøy i samsvar med en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 15 viser en skjematisk representasjon av en utløsende hylserenne, og tapper og fremspring på en innvendig flate av en omføringshylse til verktøyet i Figur 14; Figurene 16 til 29 viser skjematiske snitt av verktøyet i Figur 14 i ulike sekvensielle konfigurasjoner; Figur 30 viser, i samsvar med en annen utførelse av oppfinnelsen, et skjematisk snitt av et omføringsverktøy omfattende en illustrasjon av spor og frembringer konfigurasjonen til verktøyet; Figur 31 viser, i samsvar med en ytterligere utførelse av oppfinnelsen, et skjematisk snitt av et omføringsverktøy omfattende en illustrasjon av spor og frembringer konfigurasjonen til verktøyet; og Figur 32 viser et forstørret snitt av en del av verktøyet i

Figur 31.

Det henvises først til Figur 1 som illustrerer et omførings-verktøy 20 i samsvar med en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Verktøyet 20 har et rørformet legeme 22 som avgrenser en gjennomgående boring 24, og hvor endene av legemet 22 er forsynt med konvensjonelle hann- og hunngjengepartifor-bindelser 26, 27 som gjør det mulig for verktøyet 20 å utgjø-re en del av en borestreng tildannet av seksjoner av borerør.

Verktøyet 20 utgjøres videre av et fluidtrykkaktivert element i form av en indre hylse 28 som er aksielt bevegelig i forhold til legemet 22. På utsiden av hylsen 28 er det montert et verktøyfunksjonselement i form av en ytre ventilhylse 30 som også er aksielt bevegelig i forhold til legemet 22 og med pakninger 31 mellom hylsen 30 og legemet 22. Hylsen 30 er montert slik at den ikke kan dreie seg i forhold til legemet 22. Ved hjelp av respektive fjærer 32, 33 er begge hylser 28,

30 forspent innenfor legemet. Bevegelsen av hylsene 28, 30 i forhold til legemet 22, og i forhold til hverandre, styres av to spor-og-frembringer-arrangementer 34, 35. Detaljer av disse er vist i Figur 1. Det øvre spor 36 er avgrenset i et ytre overflateparti av den indre hylse 28 og strekker seg rundt omkretsen av hylsen 28. Det nedre spor 37 er avgrenset av en krage som er dreibart festet til den nedre ende av hylsen 28. Sporene 36, 37 er speilbilder av hverandre. Frembringeren 38, som rager radielt innover fra et øvre parti ytre ytre hylse 30, tilsluttes det øvre spor 36, mens en frembringer 39, som rager innover i legemet 22, tilsluttes det nedre spor 37.

Den indre hylse 28 avgrenser en gjennomgående boring av korresponderende diameter til legemets boring 24 og er forsynt med en strømningsrestriksjon 42 slik at det, ved mer enn én bestemt strømningsrate, skapes et trykkdifferensiale over restriksjonen 42 for å fremskaffe en nedovervirkende trykkraft på hylsen 28 som er tilstrekkelig til å overvinne virk-ningen av fjæren 32. Som det vil bli beskrevet, kan det også, i bestemte verktøykonfigurasjoner, fremskaffes et trykkdifferensiale som er tilstrekkelig til å sammenpresse den kraftigere ytre hylsefjær 33.

Den indre hylse 28 er forsynt med spor ved henvisningstallet 44. Ventilhylsen 30 og legemet 22 avgrenser hver for seg radielt forløpende strømningsporter 45, 46. Til å begynne med er hylseportene 45 ute av flukt med legemsportene 46. Som det vil bli beskrevet nedenfor, når portene 45, 46 er i flukt, tillater verktøyet slamomføring, det vil si i stedet for at alt slammet beveger seg gjennom borestrengen og løper ut gjennom dysene i borekronen før det passerer opp gjennom ringrommet, passerer det meste av slammet direkte fra strengboringen og inn i ringrommet, noe som kan være nyttig for å sikre medriving av borekaks. Som det vil bli beskrevet nedenfor, er spor-og-frembringer-arrangementene 34, 35 ordnet slik at portene 45, 46 bare er i flukt etter en forutbestemt sekvens av trykksykluser, og etter anvendelse av trykkrefter over et forutbestemt nivå ved et bestemt stadium i syklusen, og straks de er åpnet, forblir portene 45, 46 i flukt inntil det anvendes ytterligere trykksykluser over et forutbestemt nivå. Figur 1 illustrerer verktøyet i en innledende konfigurasjon, og i hvilken konfigurasjon verktøyet vil forbli så lenge som slamstrømmen gjennom verktøyet forblir under et forutbestemt nivå, i dette eksempel 1818 liter per minutt (l/min). Dersom slamstrømmen økes til mer enn 1818 l/min, er trykkraften som skapes over strømningsrestriksjonen 42 tilstrekkelig til å sammenpresse fjæren 32, slik at den indre hylse 28 beveges nedover i forhold til legemet 22 og den ytre hylse 30. Spor-frembringerne 38, 39 beveger seg langs de respektive spor 36, 37. Konfigurasjonen av sporet 36 er slik at den relative aksielle bevegelse mellom frembringeren 38 og sporet 36 resulterer i en dreiebevegelse av den indre hylse 28 som beveger seg nedover i legemet 22 inntil frembringerne 38, 39 når respektive sporstoppesteder 48, 49. I denne posisjon, som illustrert i Figur 2, forblir de ytre hylseporter 45 ute av flukt med legemsportene 46, og det er ingen fluidkommunikasjon mellom legemsboringen 24 og det omgivende ringrom. Den indre hylse 28 forblir i den nedre posisjon inntil slamstrøm-men reduseres til mindre enn 1818 l/min, hvilket muliggjør delvis forlengelse av fjæren 32, inntil frembringeren 39 når det neste stoppested 51 i sporet 37, slik som illustrert i Figur 3. I denne posisjon forblir strømningsportene 45, 46 ute av flukt. Det vil også være åpenbart fra Figur 3 at kra-gen som avgrenser sporet 37, hår dreid seg i forhold til legemet 22 for å tilpasse seg denne relative posisjonering av hylsene og legemet. Ved økning av slamstrømningsraten til mer enn 1818 l/min, bringes den øvre frembringer 38 tilbake i kontakt med stoppestedet 48, og den nedre frembringer 39 i kontakt med et ytterligere stoppested 52, slik som illustrert i Figur 4.

Når slamstrømmen enda en gang reduseres til mindre enn 1818 l/min, løfter fjæren 32 den indre hylse 28 slik at hylsen 28 vender tilbake til sin utgangsposisjon, og den øvre frembringer 38 når sporstoppestedet, og den nedre frembringer 39 når sporstoppestedet 55, som illustrert i Figur 5.

Dersom slamstrømmen så økes til en strøm mellom 1818 l/min og 2727 l/min, stanses nedoverrettet bevegelse av hylsen 28 av den øvre frembringer 38 som når sporstoppestedet 56, det vil si at den ytre hylse 30, og i særdeleshet den ytre hylses returfjær 33, forhindrer ytterligere nedoverrettet aksiell bevegelse av den indre hylse 28. I dette eksempel, så lenge slamstrømmen forblir mindre enn 2727 l/min, velges fjæren 33 slik at den ytre hylse 30 ikke vil bevege seg nedover. Dersom slamstrømningsraten reduseres enda en gang, løfter fjæren 32 den indre hylse 28, og frembringerne 38, 39 går frem til en posisjon i de i Figur 7 illustrerte respektive spor 36, 37 korresponderende til utgangsposisjonen illustrert i Figur 1. Så lenge slamstrømmen således ikke overstiger 2727 l/min når hylsene 28, 30 er anbrakt i de relative posisjoner illustrert i Figur 6, vil portene 45, 46 forbli ute av flukt, og det vil ikke foreligge noen slamstrøm gjennom legemsportene 46.

Dersom omføring er ønskelig, økes slamstrømmen til mer enn 2727 l/min når hylsene 28, 30 er anbrakt i relative posisjoner som illustrert i Figurene 5 og 6, og som vil bli beskrevet med henvisning til Figurene 9 til 13.

Først henvises det til Figur 9, som illustrerer de relative posisjoner til hylsene 28, 30 og legemet 22 når slamstrømmen er blitt øket til mer enn 2727 l/min, idet man starter fra de relative posisjoner som illustrert i Figur 5. Følgelig har trykkraften som virker på den indre hylse 28 over strømnings-restriksjonen 42 ikke bare sammenpresset fjæren 32, men den har også sammenpresset fjæren 33 slik at portene 45, 46 er i flukt. Sporkonfigurasjonene er ordnet slik at straks denne relative posisjonering av hylsene 28, 30 og legemet 22 er oppnådd, forblir portene 45, 46 i flukt dersom slamstrømmen reduseres til mindre enn 2727 l/min (se Figur 10) og deretter nok en gang økes til mer enn 2727 l/min (se Figur 11). Imidlertid, dersom strømmen deretter reduseres til mellom 1818 og 2727 l/min, løfter fjæren 33 den ytre hylse 30, slik at porten 46 lukkes, som illustrert i Figur 12. Dersom strømmen deretter ytterligere reduseres til mindre enn 1818 l/min, antar frembringerne 38, 39 posisjoner i de respektive spor 36, 37 som korresponderer med utgangsposisjonen illustrert i Figurene 1 og 7.

Fra den ovennevnte beskrivelse vil det være åpenbart for de med kyndighet på området at verktøyet 20 beskrevet ovenfor frembyr mange fordeler overfor konvensjonelle omføringsverk-tøyer. I særdeleshet er konfigurasjonen av verktøyet 2 0 slik at så lenge som pumpestrømningsraten forblir lavere enn et forutbestemt nivå ved utvalgte stadier i løpet av trykksyklu-sen, kan verktøyet 20 utsettes for et uendelig antall syklu-ser uten at det åpner. Imidlertid, dersom man ønsker å åpne verktøyet 20, kreves det kun at slamstrømningsraten varieres og at den, ved et bestemt stadium, økes til mer enn en forutbestemt strømningsrate, i dette eksempel 2727 l/min. Videre, straks verktøyet 20 er blitt åpnet, vil verktøyet forbli åpent gjennom et forutbestemt antall av ytterligere trykksykluser (mindre enn 2727 l/min, mer enn 2727 l/min og mindre enn 2727 l/min). Selvfølgelig, dersom det er nødvendig å øke slamstrømningsraten til mer enn 2727 l/min, men hvor det ved dette stadium ikke er ønskelig å åpne verktøyet 20, er det på dette stadium kun nødvendig å sørge for at den indre hylse 28 ikke understøttes av den ytre hylse 30, og at den kan bevege seg uavhengig av hylsen 30.

Det henvises nå til Figurene 14 til 29, som illustrerer et omføringsverktøy 60 i samsvar med en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Først henvises det særlig til Figur 14 som illustrerer hovedtrekkene ved verktøyet 60; de med kyndighet på området vil innse at denne og de andre tegninger er skjematiske, hvor hensikten er å lette forståelsen av hvordan verktøyet fungerer.

Verktøyet 60 har et rørformet legeme 62 som avgrenser en gjennomgående boring 64, hvor endene av legemet 62 er konfi-gurert til å la verktøyet 60 utgjøre en del av borestrengen som er tildannet av borerørsseksjoner. Verktøyet 60 omfatter ytterligere en aktuatorhylse 66 som avgrenser en hullrestriksjon 68 som gjør det mulig å anvende en trykkraft på hylsen 66 ved å la et fluid passere gjennom legemsboringen 64. På legemet 62 er det også montert en omføringshylse 70 som er selektivt koplet til aktuatorhylsen 66, hvilket vil bli beskrevet.

Aktuatorhylsen 66 er aksielt bevegelig og dreibar i forhold til legemet 62. Bevegelse av hylsen 66 styres av tapper 72 som samvirker med en renne eller et spor 74 avgrenset ved en indre flate av omføringshylsen, og hvor et spor 74 og et antall tappbeliggenheter illustreres i Figur 15. (Det bør bemerkes at i Figurene 16 til 29 er omføringshylsen 70 i dreining mens aktuatorhylsen 66 ikke dreier; Verktøyet er illustrert på denne måte for å lette forståelsen av hvordan verktøyet fungerer). Ved hjelp av en aktuatorfjær 76 anbrakt nedenfor sporet 74, er aktuatorhylsen 66 forspent oppover i forhold til omføringshylsen 70.

Som det vil bli beskrevet, er det i det parti av aktuatorhylsen som avgrenser hullrestriksjonen 68 anbrakt klaffer 78 som kan strekkes inn i legemsboringen 64 for å begrense fluid-strømning gjennom legemet 62 og muliggjøre anvendelse av betydningsfulle fluidtrykkrefter på hylsen 66. Klaffene 78 er

dreibart opphengt i hylsen 66, og klaffkonfigurasjonen styres av samspillet mellom klafforlengelser 80 med profilerte fremspring 82 på omføringshylsen 70, slik som illustrert i Figur 15.

Omføringshylsen 70 er aksielt bevegelig i forhold til legemet 62, idet bevegelsen av hylsen 70 styres av samspillet mellom tapper 84 som rager radielt ut fra hylsen 70 og samvirker med et spor 86 på en holdehylse 88 som er dreibart anbrakt i legemet 62. En kraftig fjær 90 er anbrakt mellom omføringshyl-sen 70 og legemet 62 og er tilbøyelig til å drive hylsen 70 oppover i forhold til legemet 62. Selv om dette ikke er illustrert, rager en annen tapp ut fra hylsen 70 for å samvirke med en aksiell slisse i legemet 62 for å forhindre dreining av hylsen 70 i forhold til legemet 62.

For å tillate fluidomføring, det vil si for at et fluid skal kunne strømme direkte fra legemsboringen 64 og inn i ringrommet, uten at det passerer nedover og gjennom borekronen, avgrenser omføringshylsen 70 porter 92, som vil bli beskrevet, som kan stilles selektivt på linje med korresponderende porter 94 i legemet 62.

Verktøyets 60 virkemåte vil nå beskrives med henvisning til

Figurene 16 til og med 29. Figur 16 illustrerer verktøyet 60 i en innledende posisjon eller startposisjon, med både aktuatorhylsen 66 og omføringshylsen 70 forspent mot øvre posisjoner ved hjelp av respektive hylsefjaerer 76, 90. Idet slampumpene på overflaten er satt til full strømning, beveges aktuatorhylsen 66 nedover ved hjelp av trykk-kraften som er dannet av fluidet som passerer gjennom hullrestriksjonen 68. Samspillet mellom tappene 72 og sporet 74 fører til at hylsen 66 dreies i forhold til legemet 62 og omføringshylsen 70 idet hylsen 66 beveger seg aksielt nedover til posisjonen illustrert i Figur 17. Dersom pumpene så skrus av beveger aktuatorhylsen 66 seg oppover og dreies, og etter som hylsen 66 beveger seg oppover, bringes klafforlengelsene 80 i forbindelse med fremspringet 82 sine flater 96 i den hensikt å strekke ut klaffene 78 som vist i Figurene 18 og 19. Dersom pumpene så skrus på og pumper sakte opp til et første forutbestemt trykk (X), beveger aktuatorhylsen 66 seg litt nedover og dreies til posisjonen illustrert i Figur 20. Dersom pumpene så skrus av, beveger aktuatorhylsen 66 seg oppover igjen, dreies, og klaffene 78 faller til åpen stilling, som illustrert i Figur 16.

Det vil bli bemerket at det ved syklisk variasjon i verk-tøyet 60 som beskrevet i det ovenstående ikke er noen bevegelse av omføringshylsen 70, slik at portene 92, 94 forblir ute av flukt. Fremgangsmåten for å åpne portene 92, 94 beskrives i det nedenstående.

Utgangsbevegelsen til akuatorhylsen 66 er som beskrevet i det ovenstående, det vil si at fra startposisjonen vist i Figur 16 skrus pumpene på fullt for å bevege aktuatorhylsen 66 ned samt også å dreie hylsen 66 til posisjonen vist i Figur 17. Pumpene skrus så av, slik at hylsen 66 kan bevege seg oppover og dreies for å strekke ut klaffene, som illustrert i Figurene 18 og 19. Imidlertid, når pumpene skrus sakte på igjen, økes trykket som bevirkes av pumpene til et høyere andre forutbestemt nivå (X+Y), hvilket tilleggstrykk også muliggjør at omføringshylsen 70 kan beveges nedover mot fjæren 90 ved hjelp av tappene 72 sin virkning på omføringshylsesporet 74. Denne posisjon er illustrert i Figur 21. Når pumpene skrus av, beveger omføringshylsen 70 seg delvis oppover, idet denne holdes tilbake av holdehylsen 88 som er dreid i forhold til omføringshylsen 70, og aktuatorhylsen 66 beveger seg oppover og dreies i forhold til omføringshylsen 70 og muliggjør at klaffene 78 kan falle til åpen stilling, som illustrert i Figurene 22 og 23. Pumpene kan nå skrus på fullt, noe som bevirker at aktuatorhylsene 66 beveger seg nedover og dreies til en posisjon hvor portene 92, 94 er rettet inn slik at det meste av fluidstrømmen ledes fra legemsboringen 64, gjennom portene 92, 94 og inn i ringrommet, som vist i Figur 24.

Når pumpene skrus av, beveger aktuatorhylsen 66 seg oppover, dreier seg i forhold til omføringshylsen 70, og klafforlengelsene 80 går i kontakt med omføringshylsefremspringene 82 for å strekke ut klaffene 78, som vist i Figur 25. Ved så å skru pumpene sakte på for å oppnå det større andre forut-bestemte trykk (X+Y) over de lukkede klaffer 78, beveges aktuatorhylsen 66 delvis nedover, idet den dreies i forhold til omføringshylsen 70 og hvor omføringshylsen 70 sent i det ned-overgående slag bringes helt ned, som illustrert i Figurene 26 og 27. Når pumpene igjen skrus av, beveger aktuatorhylsen 66 seg oppover, dreies i forhold til omføringshylsen 70 og legemet 62 slik at klaffene 78 tilbaketrekkes og omførings-hylsen 70 returnerer til utgangsposisjonen hvor portene 92, 94 er ute av flukt, som illustrert i Figurene 28 og 29.

Fra ovenstående beskrivelse er det klart at denne utførelse av oppfinnelsen frembyr betydningsfulle fordeler ved tilveie-bringelse av den skyvbare restriksjon i form av klaffene 78. I verktøyer forsynt med en ubevegelig, permanentrestriksjon, slik som en dyse, introduseres en permanent hullrestriksjon i strengen som således begrenser strømningsratene til boreslam-met. Ytterligere begrenses den aksielle kraft, som kan tilfø-res via en ubevegelig dyse, typisk til omkring 450 kilo (minus friksjon og enhver fjærkraft som må overvinnes). I denne utførelse av oppfinnelsen skaper utstrekkingen av klaffene 78 en betydningsfull begrensning i hullet, og det anslås at en kraft i størrelsesorden 22700 kg vil være tilgjengelig fra et typisk verktøy. En ytterligere fordel fremskaffet av den betydningsfulle restriksjon som opprettes i verktøybo-ringen ved å strekke ut klaffene 78, er at verktøyet kan virke ved svært lave slamsirkulasjonsrater. I det illustrerte eksempel forlenger dette i høy grad levetiden til pakningene rundt portene 92, 94 på grunn av den minimale strømning over pakningene når verktøyet åpnes. Fremskaffelsen av klaffene 78 tillater også at verktøykonfigurasjonen bestemmes fra overflaten, fra det høye trykk som fremskaffes ved de relativt lave strømningsrater uten at verktøyet fungerer. Når klaffene åpnes, er tapene minimale på grunn av den relativt beskjedne hullrestriksjon som er nødvendig for å bevirke bevegelse av aktuatorhylsen 66.

Det henvises nå til Figur 30, som illustrerer et omførings-verktøy 100 ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen. Verk-tøyet 100 utgjør en mindre avansert utførelse av oppfinnelsen og omfatter en hylse 102 i ett stykke som avgrenser en ubevegelig strømningsrestriksjon 104. Hylsen 102 er aksielt og dreibart bevegelig innenfor et rørformet legeme 106, idet bevegelse av hylsen 102 styres av et spor-og-frembringer-arrangement 108; sporet 110 er avgrenset av en øvre og ytre overflate av hylsen 102, og frembringeren 112 antar form av tapper som rager radielt innover fra legemet 106. Som det vil bli beskrevet, er hylsen 102 bevegelig mellom en "lukket" posisjon (som illustrert), hvor strømningsporter 114 i legemet er lukket av hylsen 102, og en åpen eller strømningsposi-sjon, hvor hylseporter 116 er i flukt med legemsportene 114, slik at fluidet kan strømme fra verktøyboringen og direkte inn i det omgivende ringrom.

Fremskaffelsen av restriksjonen 104 gjør hylsen 102 strøm-ningssensitiv, det vil si at desto større fluidstrømningsrate gjennom strengen, som verktøyet utgjør en del av, desto større er differensialtrykket som virker over restriksjonen 104, og desto større er den aksielle kraft som virker på hylsen 102. Aksiell bevegelse av. hylsen 102 mot den åpne eller strømningsposisjonen motvirkes av et par fjærer 118, 12 0 som virker mellom legemet 106 og hylsen 102. Den første fjær 118 driver stadig hylsen 102 oppover, mens den høyereklassifi-serte andre fjær 120 bare virker på hylsen 102 i løpet av bestemte stadier i den sykliske variasjon av hylsen 102, slik som beskrevet i det nedenstående.

Figur 30 illustrerer verktøyet i posisjonen hvor det er liten eller ingen strømning gjennom verktøyet 100, slik at fjæren 118 forspenner hylsen 102 oppover til dens fulle utstrekning, idet tappfrembringerne 112 inntar det nederste stoppested 10a i sporet 110. En økning i slamstrømningsraten vil skyve hylsen 102 nedover, mot virkeretningen til fjæren 118, idet denne aksielle bevegelse ledsages av dreining av hylsen 102, slik at tappfrembringerne 112 vil bevege seg til stoppestedet 10b i sporet 110. I denne posisjon forblir hylsen og legemsportene 116, 114 ute av flukt. Ytterligere aksiell bevegelse av hylsen 102 krever at den andre fjær 120 sammenpresses, og dette krever en hevet slamstrømningsrate. Ved uteblivelse av en slik hevet slamstrømningsrate forblir portene 116, 114 ute av flukt, og ved reduksjon av slamstrømningsraten returneres hylsen 102 til posisjonen som illustrert i Figur 30, men med tappfrembringerne 112 anbrakt ved stoppestedet 10c i sporet

110. Imidlertid, dersom strømningsraten økes til et hevet nivå tilstrekkelig til å sammenpresse fjæren 120, vil tappfrembringerne 112 bevege seg inn i de lengre slisser 10d i sporet, noe som bevirker at hylsen 102 flytter seg nedover, og at portene 116, 114 innstiller seg i flukt. En påfølgende reduksjon i strømningsraten vil returnere frembringerne 112 til stoppestedene 10c i sporet 110.

En påfølgende økning i slamstrømningsraten vil bevege hylsen 102 samt bringe tappfrembringerne 112 i kontakt med stoppestedene 10e; i denne posisjon holdes hylsen 102 tilbake fra ytterligere nedoverrettet bevegelse uavhengig av trykkdiffer-ensialet over restriksjonen 104.

Det vil være klart at verktøyet 100 kan utsettes for uendelig syklisk variasjon, og at det bare vil "åpne" når det tilføres en øket slamstrøm ved et bestemt stadium i syklusen; boreope-ratørene behøver ikke å bruke tid på å utsette verktøyet for syklisk variasjon i den hensikt å lukke verktøyet som et resultat av de normale variasjoner i slamstrømmen som opple-ves i løpet av en boreoperasjon.

Det henvises nå til Figurene 31 og 32, som illustrerer et omføringsverktøy 150 ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen. Dette verktøy 150 omfatter en todelt hylse 152, og hvor hylsedelene 154, 156 kan selektivt sammenkoples ved hjelp av et spor-og-frembringer-arrangement 158 som illustrert i Figur 31, og hvor sporet 160 avgrenses av en ytre flate av den første hylsen 154, og tappfrembringere 162 er anbrakt i et øvre, indre parti av den andre hylse 156.

Bevegelse av hylsene 154, 156 styres av et spor-og-frembringer-arrangement 158 i forbindelse med en relativt svak første f jaer 164 mellom den første hylsen 154 og verktøylege-met 166 og en forspent kraftigere andre fjær 168 mellom den andre hylsen 156 og legemet 166. Den første fjæren 164 er monteret på legemet 166 via en avstandshylse 167 som holdes på plass i legemet mellom skulderen 169 og en låsering 171.

Den første hylsen 154 avgrenser en restriksjon 170, slik at slamstrømmen gjennom verktøyet 150 skaper en aksiell trykkraft på hylsen 154; hylsen 154 illustreres i den posisjon den ville anta ved full strømning, og hvor beliggenheten av frembringerne 162 i sporet 160a tillater at hylsen 154 beveges til dens maksimale utstrekning uten at en slik bevegelse overføres til den andre hylse 156. Imidlertid vil det være klart at ved syklisk variasjon av slamstrømmen er det mulig å anbringe frembringerne 162 mot stoppestedene 160b, hvilket muliggjør at hylsen 154 overfører kraft til den andre hylsen 156 og, dersom slamstrømningsraten er tilstrekkelig, bevege den andre hylsen 156 nedover for å åpne verktøyet ved å inn-stille portene i hylsen 174 i flukt med portene i legemet 176.

Det vil være åpenbart for de med kyndighet på området at de ovennevnte utførelser kun tjener som eksempler på den foreliggende oppfinnelse, og at det dertil kan gjøres forskjel-lige modifikasjoner og forbedringer uten at det avvikes fra oppfinnelsens ramme.

Claims (26)

1. Et nedihullsverktøy (20), karakterisert ved at det omfatter: et legeme (22); et verktøyfunksjonselement (30) som, i forhold til legemet (22), er aksielt bevegelig fra en utgangsposisjon og til en operativ posisjon,; et første middel (32) påvirkelig av en første kraft for å tillate bevegelse av verktøyfunksjonselementet (30) fra utgangsposisjonen og til en mellomliggende posisjon; og et andre middel (33) påvirkelig av en større andre kraft for å selektivt tillate bevegelse av verktøyfunksjons-elementet (30) til den operative posisjon.

2. Verktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at verktøyfunksjonselementet (30) er fluidtrykkaktivert, og at det første middel (32) er påvirkelig av en første fluidtrykkraft, og at det andre middel (33) er påvirkelig av en større andre fluidtrykkraft.

3. Verktøy ifølge krav 2, karakterisert ved at verktøyfunksjonselementet (30) aktiveres av strøm-ningsinduserte fluidtrykkrefter.

4. Verktøy ifølge krav 3, karakterisert ved at verktøyfunksjonselementet (30) er operativt assosiert med en strømningsrestriksjon (42).

5. Verktøy ifølge krav 4, karakterisert ved at strømningsrestriksjonen (42) er ubevegelig.

6. Verktøy ifølge krav 4, karakterisert ved at strømningsrestriksjonen (78) er variabel.

7. Verktøy ifølge krav 6, karakterisert ved at strømningsrestriksjonen (78) er bevegelig mellom en første konfigurasjon, hvori nevnte restriksjon utgjør en minimal strømningsrestriksjon, og en strømningsbegren-sende andre konfigurasjon, og i nevnte andre konfigurasjon letter nevnte restriksjon aktiveringen av nevnte verktøyfunksjonselement (30).

8. Verktøy ifølge krav 7, karakterisert ved at strømningsrestriksjonen omfatter én eller flere selektivt utstrekkbare og tilbaketrekkbare klaffer (78).

9. Verktøy ifølge krav 8, karakterisert ved at, i en første konfigurasjon, klaffene (78) strekker seg radielt innover for å begrense strømning gjennom en verktøyboring (24).

10. Verktøy ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det første og det andre middel er fjærer (32, 33).

11. Verktøy ifølge krav 10, karakterisert ved at det første og det andre middel er et fjærpar (32, 33), hvor den første fjær (32) tillater bevegelse av elementet (30) til den mellomliggende posisjon, og hvor den andre fjær (33) bare tillater bevegelse til den operative posisjon ved anvendelse av en større andre fluidtrykkraft .

12. Verktøy ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at verktøyfunk-sjonselementet (30) er dreibart i forhold til legemet (22) .

13. Verktøy ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at verktøyfunk-sjonselementet er en hylse (30).

14. Verktøy ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bevegelsen av verktøyfunksjonselementet (28, 30) i forhold til legemet (22) styres av et spor-og-frembringer-arrangement (35).

15. Verktøy ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at verktøyfunk-sjonselementet utgjøres av to eller flere deler (28, 30), sammenkoplet ved hjelp av virkemidler (34) for å selektivt sammenkople delene.

16. Verktøy ifølge krav 15, karakterisert ved at verktøyfunksjonselementet(30) omfatter en fluidtrykkaktivert del (28) som er aksielt bevegelig i forhold til legemet (22), og en verktøyfunksjonsdel (30) som, i forhold til legemet (22), er aksielt bevegelig til én eller flere operative posisjoner, og hvor verktøyet ytterligere omfatter middel (34) for å selektivt kople den fluidtrykkaktiverte del (28) til verktøyfunksjonsdelen (30) for å tillate bevegelse av nevnte verktøyfunksjonsdel (30) til én eller flere operative posisjoner.

17. Verktøy ifølge krav 16, karakterisert ved at nevnte koplingsmiddel (34), i en første konfigurasjon, tillater aksiell bevegelse av den fluidtrykkaktiverte del (30) som i det vesentlige er uavhengig av verktøyfunksjonsdelen (30), og hvor, i en andre konfigurasjon, aksiell bevegelse av den fluidtrykkaktiverte del (28) resulterer i korresponderende aksiell bevegelse av verktøyfunksjonsdelen (30).

18. Verktøy ifølge kravene 16 eller 17, karakterisert ved at den fluidtrykkaktiverte del (28) er forspent mot en utgangsposisjon av det første middel (32), og verktøyfunksjonsdelen (30) er forspent mot utgangsposisjonen av det andre middel (33).

19. Verktøy ifølge kravene 16, 17 eller 18, karakterisert ved at koplingsmidlet omfatter et spor-og-frembringer-arrangement (34) som er konfigurer-bart til å begrense relativ bevegelse mellom den fluidtrykkaktiverte del (28) og verktøyfunksjonsdelen (30).

20. Verktøy ifølge krav 19, karakterisert ved at koplingsmidlet videre omfatter et ytterligere spor-og-f rembringer-arrangement (35) for å selektivt begrense bevegelse av den fluidtrykkaktiverte del (28) i forhold til legemet (22).

21. Verktøy ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at verktøyet er et fluidomføringsverktøy (20), og at i den operative posisjon tillater verktøyfunksjonselementet (30) fluid-strømning mellom en verktøyboring (24) og verktøyets utside.

22. Et nedihullsverktøy { 60), karakterisert ved at det omfatter: et legeme (62); et verktøyfunksjonselement (70) som er aksielt bevegelig i forhold til legemet (62); og et fluidtrykkaktivert element (66) som er operativt assosiert med verktøyfunksjonselementet (70), og som omfatter nevnte restriksjonsmiddel (78) for å begrense fluidstrømning gjennom legemet (62), hvor nevnte res-triks jonsmiddel (78) er bevegelig mellom en første konfigurasjon, hvori nevnte middel utgjør en minimal strøm-ningsrestriksjon, og en strømningsbegrensende andre konfigurasjon, hvorved i nevnte andre konfigurasjon nevnte middel (78) letter bevegelse av det fluidaktiverte element (66) samt aktivering av nevnte verktøyfunk-sj onselement (70) .

23. Verktøy ifølge krav 22, karakterisert ved at restriksjonsmidlet omfatter én eller flere utstrekkbare eller sammentrekkbare klaffer (78).

24. Verktøy ifølge krav 23, karakterisert ved at klaffene (78), i en første konfigurasjon, strekker seg radielt innover for å begrense strømning gjennom en verktøyboring (68).

25. Et nedihullsverktøy (20) i henhold til krav 1, karakterisert ved at det omfatter: legemet (22); et fluidtrykkaktivert element (28) som er aksielt beveg-bar i forhold til legemet (22); verktøyfunksjonselemen-tet (30) som ikke er påvirkelig av fluidtrykk, og som, i forhold til legemet (22), er aksielt bevegelig til en operativ posisjon; og middel (36) for å selektivt kople det fluidtrykkaktiverte (28) element til verktøyfunk-sjonselementet for å muliggjøre bevegelse av nevnte verktøyfunksjonselement (30) til den operative posisjon.

26. En fremgangsmåte for fjernaktivering av et nedi-hullsverktøy (20) , karakterisert ved at fremgangsmåten består i å: tilveiebringe et nedihullsverktøy (20) som omfatter et legeme, et fluidtrykkaktivert element (28) som er aksielt bevegelig i forhold til legemet (22) og et verk-tøyfunks jonselement (30) som ikke er påvirkelig av fluidtrykk, og som er aksielt bevegelig i forhold til legemet (22); selektivt kople det fluidtrykkaktiverte element til verktøyfunksjonselementet (30); og anvende fluidtrykk på nevnte fluidtrykkaktiverte element (28) for å bevege elementene (28, 30) aksielt i forhold til legemet (22), for derved å bevege verktøyfunksjons-elementet (30) til en operativ posisjon.