NO320765B1 - Transportror til bruk ved installering eller utskrifting av et bronnverktoy i en produserende bronn samt fremgangsmater for bruk av samme - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse beskriver et transportrør (10) til bruk ved installering eller utskifting av et brønnverktøy (40) i en produserende brønn (1), hvor brønnverktøyet (40) føres i transportrøret (10) som i det minste løper mellom et ventiltre (20) og minst én mottaksenhet (12, 13, 14) i brønnen (1), og hvor transportrøret (10) er anbrakt på utsiden av og i fluidkommunikasjon med et produksjonsrør (3) i brønnen (1). Det beskrives også en fremgangsmåte for bruk av samme.

Description

TRANSPORTRØR TIL BRUK VED INSTALLERING ELLER UTSKIFTING AV ET BRØNNVERKTØY I EN PRODUSERENDE BRØNN SAMT FREMGANGSMÅTE FOR BRUK AV SAMME.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et transportrør til bruk ved installering eller utskifting av et brønnverktøy i en produserende brønn. Nærmere bestemt dreier det seg om et transportrør som forløper langs utsiden av den produserende brønns produksjonsrør og hvor transportrøret er innrettet til å kunne bringe brønnverktøy som for eksempel, men ikke begrenset til, sensorer for avføling av brønnparametere og/eller strømningsrettere for styring av sirkulasjon i .par-tier av produksjonsrøret til en på forhånd bestemt posisjon. Oppfinnelsen tilveiebringer også fremgangsmåte ved bruk av oppfinnelsen.

Formålet med oppfinnelsen er å fremskaffe en innretning og fremgangsmåte for installering og utskifting av brønnverktøy i en produserende brønn uten at det kreves omfattende og kre-vende brønnkompletteringsarbeider.

I petroleumsindustrien er det blant annet av økonomiske år-saker et ønske om å opprettholde kontinuerlig produksjon i størst mulig grad.

Det er videre behov for å foreta målinger av parametere i

brønnen som er viktige for styring av produksjonen, beregning av gjenværende reservoarvæske, dreneringseffekt og så videre. For å avføle ønskede parametere er det i dag vanlig å instal-lere sensorer permanent i brønner. Sensorene kommuniserer

gjennom kabler trukket gjennom brønnens ventiltre og til en overflateinstallasjon hvorfra brønnen overvåkes og styres.

Brønnmiljøet har vist seg å virke degraderende på de sensorer som anvendes, blant annet på grunn av det barske miljøet som ofte råder i en brønn. Det oppleves derfor som et problem at sensorer i brønner slutter å fungere etter installasjon. For å erstatte en sensor som har sviktet, må hele brønnkomplette-ringen trekkes til overflaten slik at det gis tilgang til sensoren. Når brønnkompletteringen trekkes, må brønnen sikres mot lekkasje og barrierer må anbringes mot reservoaret. Slike barrierer resulterer i at produksjonen må opphøre mens ut-skiftingsoperasjonen pågår, noe som medfører økonomisk tap.

For å redusere noen av ulempene ved. ovennevnte kjente teknikk er det forsøkt utviklet fremgangsmåter for å gjennomføre en intervensjon i en brønn for å skifte ut et ødelagt målein-strument som er montert i det man kaller en sidelomme ("side pocket mandrel"). Man kjører da inn et verktøy som trekker ut måleinstrumentet plassert i en lomme i produksjonsrøret, og utfører en ny intervensjon for å sette inn et nytt målein-strument. Dette kan utføres ved hjelp av kabel ("wireline") eller kveilrør ("coiled tubing"). En stor svakhet ved denne framgangsmåten er at man må benytte en kostbar elektrisk eller fiberoptisk kopling som koples i "våt" tilstand i brønnvæske. Denne koplingen har vist seg å være relativt lite driftssikker og fremgangsmåten er av den grunn lite benyttet i petroleumsindustrien.

I petroleumsindustrien er det også behov for å kunne pumpe inn ulike typer hjelpeverktøy i brønnens produksjonsrør.. Etter innpumping må det innpumpede hjelpeverktøy sirkuleres til ønsket posisjons i brønnen. I fagmiljøet kalles dette for TFL ("Through Flow Line") eller Pump Down Tools, og er basert på at et innføringsrør løper parallelt med produksjonsrøret og har like stor diameter som dette. Nevnte to rør er koplet sammen i ett.sirkulasjonspunkt i brønnen hvor sirkulasjonspunktet anbringes så langt nede i brønnen som mulig, normalt like over produksjonspakningen. En vesentlig ulempe med den kjente TFL-teknologi er at sirkulasjonsmuligheten mistes der-som produksjonsrøret plugges ovenfor sirkulasjonspunktet.

Amerikanske patent US 4,940,094 viser en fremgangsmåte og et apparat for å operere en sirkulasjonsventil nede i en brønn ved anvendelse av TFL-teknologi som omtalt ovenfor, og hvor det produseres gjennom innføringsrøret hvorigjennom apparatet for å operere nevnte sirkulasjonsventil føres.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller i det minste redusere en eller flere ulemper ved kjent teknikk.

Formålet oppnås ved de trekk som er angitt i den nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Den foreliggende oppfinnelse utgjøres av et transportrør til bruk ved installering eller utskifting av et brønnverktøy i en produserende brønn, hvor brønnverktøyet føres i transport-røret som i det minste løper mellom et ventiltre og minst én mottaksenhet i brønnen, idet transportrøret er anbrakt på utsiden av et produksjonsrør i brønnen. Transportrøret kan ut-gjøres av for eksempel, men ikke begrenset til, sammenskrudde rør eller kveilrør som fortrinnsvis monteres samtidig med brønnkompletteringen. I en foretrukket utførelse er brønnen forsynt med to eller flere mottaksenheter som er anbrakt i .. tilknytning til fluidforbindelseskanaler som tilveiebringer fluidforbindelse mellom transportrørets innside og produk-sjonsrørets innside. Når et bestemt brønnverktøy ankommer en på forhånd bestemt mottaksenhet, er brønnverktøyet og mottaksenheten innrettet til å gå i inngrep med hverandre slik at nevnte bestemte brønnverktøy låses mot ytterligere bevegelse i mottaksenheten. I en foretrukket utførelse er den minst ene mottaksenheten forsynt med en unik låseprofil som er innrettet til å gå i inngrep med et ankommende brønnverk-tøy som er forsynt med en til nevnte unike låseprofil komplementær låseprofil. Et brønnverktøy kan derfor føres ned gjennom transportrøret og passere gjennom en eller flere ikke-komplementære låseprofiler før det til slutt fortrinnsvis går i lås i en mottaksenhet.

Brønnverktøyet er i en foretrukket utførelse innrettet til å kunne pumpes ned gjennom transportrøret på i og for seg kjent vis ved bruk av et fluid som pumpes inn ved hjelp av en pumpeinnretning og via et pakningssystem anbrakt for eksempel ved ventiltreet. I en alternativ utførelse er brønnverktøyet innrettet til å kunne låres ned gjennom transportrøret hvor brønnverktøyet henger etter en waier eller kontrollkabel som kan være for eksempel, men ikke begrenset til, en elektrisk kabel, en fiberoptisk kabel eller en kombinasjon av disse.

Brønnverktøyet bringes ut av lås i mottaksenheten og føres opp gjennom transportrøret under påvirkning av fluidtrykk eller, i de tilfeller waier eller kontrollkabel benyttes, ved at waieren eller kontrollkabelen trekkes mot overflaten.

I et første aspekt av oppfinnelsen er transportrøret innrettet for mottak av en eller flere sensorer som er innrettet for avføling av én eller flere brønnparametere, i en eller flere mottaksenheter. Den minst ene sensor avføler det eller de aktuelle brønnparametere fra brønnfluidet som til enhver tid befinner seg i fluidforbindelseskanalen mellom produk-sjonsrøret og transportrøret. I én utførelse holdes sensoren på plass i mottaksenheten av differensialtrykket mellom transportrøret og produksjonsrøret. Ved denne utførelse er det ikke behov for at sensoren er forsynt med en låseinnretning som holder sensoren fast i forhold til mottaksenheten. I en foretrukket utførelse er sensoren forsynt med en låseinnretning som går i inngrep med en komplementær låseinnretning i nevnte mottakerenhet som tidligere beskrevet.

I et andre aspekt av oppfinnelsen er transportrøret innrettet for mottak av én eller flere strømningsrettere i mottaksenheter som transportrøret er sammenkoplet med. En strømningsret-teren er innrettet til å gå i inngrep med en på forhånd bestemt mottakerenhets låseinnretning. I én utførelse er strøm-ningsretteren innrettet til å lede en fluidstrøm i transport-røret og videre ned gjennom transportrøret. I en annen utfør-else er strømningsretteren innrettet til å lede fluidstrømmen i transportrøret og ut gjennom den fluidforbindelseskanalen som åpner for fluidforbindelse mellom transportrøret og pro-duksjonsrøret. I en ytterligere utførelse er strømningsrette-ren innrettet til å lede fluidstrømmen i transportrøret både videre ned gjennom transportrøret og ut gjennom nevnte fluidforbindelseskanal. I enda en ytterligere utførelse er strøm-ningsretteren innrettet til å blokkere all videre strømning.

I et tredje aspekt av oppfinnelsen er transportrøret innrettet for mottak av både en eller flere sensorer og en eller flere strømningsrettere.

I det etterfølgende beskrives ikke-begrensende eksempler på foretrukne utførelser som er anskueliggjort på de medfølgende

.tegninger hvor; Figur 1 viser et transportrør ifølge den foreliggende oppfinnelse hvor transportrøret rager fra et ventiltre og nedover i en brønn. Transportrøret er anbrakt i ringrommet mellom et produksjonsrør og et foringsrør og står i fluidforbindelse med to mottaksenheter. Figur 2 viser arrangementet i figur 1 etter at en sensor er ført gjennom en første mottaksenhet og videre ned gjennom transportrøret og inn i en andre mottaksenhet. En strømnings-retter er anbrakt i den første mottaksenhet. Figur 3 viser i større målestokk en prinsippskisse av en anordning for innføring av en sensor i et øvre parti av trans-portrøret. Denne anordning monteres på utgangen av transport-røret som kommer ut på tilgjengelig område ved ventiltreet. Figur 4 viser i større målestokk et utsnitt av sensoren i figur 2 som har landet i en andre mottaksenhet. Figur 5 viser i mindre målestokk et utsnitt av en brønn hvor to ulike typer strømningsrettere er ført ned gjennom trans-portrøret i brønnen og som har landet i hver sin mottaksenhet .

På figurene er samme eller tilsvarende komponenter betegnet med samme henvisningstall.

I noen av figurene er det vist et ventiltre 2 0 av vertikal type som er forsynt med i og for seg kjente ventiler som i fagmiljøet er kjent som "hydraulic master valve" 22, en "master valve" 24, en "swab valve" 26 og en sideventil 28 hvorigjennom brønnens produksjonsfluider' strømmer videre ut til et ikke vist rørarrangement. Ventiltreet 20 er i et øvre endeparti forsynt med et topplokk 30 hvortil det er anbrakt et manometer 31. En fagmann på området vil være kjent med ventil treets 20 funksjon og dette vil av den grunn ikke bli nærmere omtalt.

På figur 1 betegner henvisningstallet 1 et parti av en brønn som utgjøres av et produksjonsrør 3 og et foringsrør 5. I ringrommet mellom produksjonsrøret 3 og foringsrøret 5 er det anbrakt et transportrør 10 som rager fra et ventiltre 20 og nedover i brønnen 1 via en første mottaksenhet 12 som er forsynt med en gjennomgående boring 16, og ned til en andre mottaksenhet 14 hvori transportrøret 10 har sitt nedre endetil-koplingspunkt 14'. Transportrøret 10 er tilkoplet den første mottaksenhet 12 i et øvre koplingspunkt 12' og et nedre koplingspunkt 12''. Tilkopling mellom transportrøret 10 og mottaksenhetene 12, 14 kan for eksempel foretas ved hjelp av en skruforbindelse eller en sveiseforbindelse. Den andre mottaksenhet er forsynt med en ikke-gjennomgående boring 16' som står i fluidforbindelse med en i mottaksenheten anbrakt sideboring 16'' som igjen står i fluidforbindelse med en sideboring 3'.

Selv om kun to mottaksenheter 12, 14 er vist på figuren, må det forstås at transportrøret 10 kan tilkoples et hvilket som helst antall mottaksenheter. Mottaksenhetene 12, 14 er i ut-førelseseksemplene vist som integrert med produksjonsrøret 3. I alternative utførelser (ikke vist) kan mottaksenhetene være festet til et parti av produksjonsrøret 3.

Når det i det etterfølgende vises til transportrøret 10, skal dette oppfattes til også å innbefatte mottaksenhetene 12, 14 idet disse i brukssituasjonen utgjør et parti av transport-røret 10.

Produksjonsrøret 3 er forsynt med boringer som tilveiebringer fluidforbindelseskanaler 3' mellom produksjonsrøret .3 og mot-taksenhetenes 12, 14 boringer 16, 16'. Hver mottaksenhet 12, 14 er i figur 1 vist forsynt med én fluidforbindelseskanal

3'. I en alternativ utførelse (ikke vist) kan produksjonsrø-ret 3 være forsynt med to eller flere boringer 3' som tilveiebringer fluidforbindelse mellom produksjonsrøret 3 og hver av transportrørets 10 mottaksenheter 12, 14.

Hver av transportrørets 10 mottaksenheter 12, 14 er forsynt med en unik låseprofil 18, se fig. 4, som er innrettet til å motta et brønnverktøy 40, se fig. 2. Brønnverktøyet 40 er forsynt med et til nevnte unike låseprofil 18 komplementært låseelement 18', hvilket best kan sees på fig. 4 og fig. 5. Brønnverktøyets 40 låseelement 18' er i en foretrukket utfø-relse innrettet til å kunne passere en ikke-komplementær låseprofil 18 i mottaksenhetene 12 og derved transporteres videre gjennom transportrøret 10 og til neste mottaksenhet 14, slik som vist i fig. 2, hvor brønnverktøyet utgjøres av en sensor 40 som er anbrakt i mottaksenheten 14 og som kommuniserer til overflaten via en sensorkabel 42. Fluidforbindelseskanalen 3' til den øvre mottaksenhet 12 er blokkert av et brønnverktøy som utgjøres av en strømningsretter 41 som vil bli nærmere omtalt senere.

Brønnverktøyet 40 kan låres ned i en brønn 1 under påvirkning av tyngdekraften. I brønner som har en helning (ikke vist) i forhold til vertikalplanet, kan det være vanskelig eller umu-lig å føre et brønnverktøy 40 innover i transportrøret 3 basert utelukkende på tyngdekraft. En i og for seg kjent fremgangsmåte som er vanlig å benytte for å transportere brønn-verktøy i rør er å benytte en fluidstrøm som tilveiebringes av en pumpeinnretning (ikke vist).

Figur 3 viser transportrørets 10 øvre endeparti, se fig.- 1 og fig 2, tilkoplet et i og for seg kjent innføringsarrangement 50 hvor et brønnverktøy i form av en sensor 40 er ført inn i et slusekammer 52. I fagmiljøet blir et slikt slusekammer ofte omtalt som en "lubricator". Sensorens 40 kabel 42 er ført gjennom et tetningsarrangement 54 i et øvre endeparti av slusekammeret 52. T.etningsarrangementet 54 utgjøres av et tetningshus 56 som i fagmiljøet benevnes "stuffing box" og av pakninger og strammeinnretninger av i og for seg kjent art som er vist på tegningene, men som ikke vil bli omtalt nærmere. Fluid, for eksempel en væske, pumpes inn i slusekammeret 52 via en ventil 58, hvilket fluid på kjent vis vil drive sensoren 40 inn i transportrøret 10 og videre ned gjennom dette. I fig. 3 er det også vist en ventil 60 for isolasjon av transportrøret 3 samt et utløpsrør 62 med utløpsventil 64 for trykkontroll og overvåking av transportrøret 10.

Den anordning som er vist i figur 3 kan også prinsipielt benyttes ved innpumping av en kabelfri strømningsregulator. Imidlertid må tetningshuset, den såkalte "stuffing box", i et slikt tilfelle erstattes med en tett endeplugg av i og for seg kjent art.

Sensoren 40 vist i fig. 3 er i sitt frie endeparti forsynt med en flerhet av sirkelformede elastiske elementer 44 innrettet for å føres til anlegg mot slusekammerets 52 og trans-portrørets 10 innvendige vegg, slik at mest mulig av det fluid som pumpes inn i slusekammeret 52 og videre inn i trans-portrøret 10 driver sensoren 40 nedover i transportrøret 10 inntil sensoren 40 går i inngrep med en på forhånd bestemt mottaksenhet 12, 14, se fig. 1.

I fig. 4 vises et utsnitt av fig. 2 i større målestokk hvor sensoren 40, som er vist i oppriss, har landet i andre mottaksenhet 14 og hvor sensorens 40 låseelement 18' er i inngrep med mottaksenhetens 14 komplementære låseprofil 18. En i mottaksenheten 14 anbrakt lukkeventil 46 av i og for seg kjent art er av sensoren 40 dreid til åpen stilling. Lukkeventilen 46 er i en foretrukket utførelse forsynt med en for-spenningsinnretning som for eksempel en i og for seg kjent fjæranordning (ikke vist). Formålet med lukkeventilen 46 er å forhindre at produksjonsfluider presses opp gjennom trans-portrøret 10 når sensoren 40 er trukket ut fra mottaksenheten 14 og lukkeventilen 46 av forspenningsinnretningen er dreid og lukker for fluidstrømning gjennom boringen 16' og videre OPP gjennom transportøret 10, idet det normalt ikke skal produseres gjennom transportrøret 10.

Figur 5 viser en første strømningsretter 41 anbrakt i en mottaksenhet 12 og en andre strømningsretter 43 anbrakt i en ne-denforliggende mottaksenhet 13. Som det fremgår av figur 5 er nevnte første strømningsretter 41 forsynt med en i det vesentlige sentral, gjennomgående boring 41' som, når strøm-ningsretterens 41 låseelement 18' er i inngrep med mottaksenhetens 12 låseprofil 18, leder en fluidstrøm F forbi fluidforbindelseskanalen 3' og videre ned gjennom transportrøret 10. Den andre strømningsretter 43 er forsynt med en i det vesentlige sentral blindboring 43' som er forbundet med en sideboring 43''. Når strømningsretterens 43 låseelement 18' er i inngrep med mottaksenhetens 13 låseprofil 18, blir flu-idstrømmen F ledet ut gjennom fluidforbindelseskanalen 3'. Fluidstrømmen F er som følge av strømningsretterens 43 ubore-de endeparti forhindret fra å kunne strømme videre ned gjennom transportrøret 10.

Brønnverktøyene 40, 41, 43 frigjøres fra inngrep med mottaksenhetene 12, 14 på i og for seg kjent vis ved for eksempel, men ikke begrenset til, å gjennomføre gjentatte trykk-settinger og avblødninger av transportrøret 10 eller ved bruk av mekaniske innretninger som for eksempel sette/trekkeverk-tøyer (ikke vist) som er innrettet til å frigjøre.låseelemen-tene 18' fra inngrep med låseprofilene 18. Dette er velkjent for en fagmann på området og vil ikke bli nærmere omtalt.

Ved å transportere strømningsrettere 41, 43 ned gjennom en brønn 1 til den eller de ønskede lokasjoner, kan verktøy sirkuleres opp og/eller ned i både transportrøret 10 og pro-duksjonsrøret 3, selv om man har en plugg, eller en annen barriere, anbrakt over nederste sirkulasjonspunkt. Dette tilveiebringer store fordeler i forhold til kjent teknikk som kun har ett sirkulasjonspunkt i en brønn.

Claims (16)

1. Transportrør (10) til bruk ved installering eller utskifting av et brønnverktøy (40) i en produserende brønn (1), hvor brønnverktøyet (40) føres i transportrøret (10) som i det minste løper mellom et ventiltre (20) og minst én mottaksenhet (12, 13, 14) i brønnen, karakterisert ved at transportrøret (10) er anbrakt på utsiden av et produksjonsrør (3) i brønnen (1) •

2. Transportrør (10) ifølge krav 1, karakterisert ved at transportrørets (10) innside står i fluidforbindelse med produksjonsrørets (3) innside gjennom minst én fluidforbindelseskanal (3') anbrakt i tilknytning til hver av den minst ene mottaksenhet (12, 13, 14) .

3. Transportrør (10) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at transportrøret (10) er innrettet til å låse brønnverktøyet (40) mot ytterligere bevegelse i transportrøret (10) når brønnverktøyet (40) befinner seg ved en på forhånd bestemt posisjon.

4. Transportrør (10) ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte på forhånd bestemte posisjon er i én av den minst ene mottaksenhet (12, 13, 14).

5. Transportrør (10) ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at hver av den minst ene mottaksenhet (12, 13, 14) er forsynt med en unik låseprofil (18) som er innrettet til å motta et brønnverktøy (40) med en til nevnte unike låseprofil (18) komplementær låseprofil (18') .

6. Transportrør (10) ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at transportrøret (10) er innrettet for mottak av et brønn-verktøy som utgjøres av én eller flere sensorer (40) som er innrettet for. avføling av én eller flere brønnparametere.

7. Transportrør ifølge krav 6, karakterisert ved at den minst ene sensor (40) er forsynt med en kabel (42) innrettet for å tilveiebringe kommunikasjon mellom den minst ene sensor (40) og en overflatekon-trollenhet.

8. Transportrør (10) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at transportrøret (10) er innrettet for transport og låsing av et brønn-verktøy som utgjøres av én eller flere strømningsrettere (41, 43) .

9. Transportrør (10) ifølge krav 8, karakterisert ved at strømningsretteren (41) utgjøres av et i det vesentlige sylinderformet element som er forsynt med en sentral, gjennomgående boring (41').

10. Transportrør (10) ifølge krav 8, karakterisert ved at strømningsretteren (43) utgjøres av et i det vesentlige sylinderformet element som er forsynt med en sentral blindboring (43') og som står i fluidkommunikasjon med en sideboring (43''), idet side-boringen (43'') korresponderer med fluidforbindelseskanalen (3') når strømningsretterens (43) låseelement (18') er i inngrep med mottaksenhetens (13) låseprofil (18), hvorved boringene (43', 43'', 3') er innrettet til å opprettholde fluidforbindelse mellom et parti av transportrøret (10) og produksjonsrøret (3).

11. Fremgangsmåte for installering eller utskifting av et brønnverktøy (40) i en produserende brønn (1), hvor brønnverktøyet (40) føres i et transportrør (10) som i det minste løper mellom et ventiltre (20) og minst én mottaksenhet (12, 13, 14) i brønnen (1), karakterisert ved at transportrøret (10) anbringes på utsiden av et produksjonsrør (3) i brønnen (1).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at brønnverktøyet (40) pumpes ned gjennom trans-portrøret (10) .

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at brønnverktøyet (40) transporteres ut av transportrøret (10) under påvirkning av fluidtrykk.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at brønnverktøyet (40) låres ned gjennom trans-portrøret (10) etter et trekkelement (42) som er anbrakt mellom brønnverktøyet (40) og en innløpsende av trans-portrøret (10) .

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at brønnverktøyet (40) transporteres ut av transportrøret (10) ved å påføre et trekkelement (42) som er anbrakt mellom brønnverktøyet (40) og en inn-løpsende av transportrøret (10), en trekkraft.

16. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 11 til 15, karakterisert ved at brønnverk-tøyet (40) er innrettet for selektivt inngrep med et parti av transportrøret (10).