NO321419B1 - Sentreringsanordning - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører sentraliseringsanordninger for bruk ved utforming av olje- og gassbrenner.

Ved utformingen av olje- og gassbrenner bores det et borehull i jordskorpen. Deretter senkes en streng av rørseksjoner ned i borehullet, og ringrommet mellom rørseksjonene og borehullsveggen fylles med sementblanding.

Det er viktig å sikre at rørseksjonene blir holdt sentralt i borehullet under faststøpingen, og det er vanlig å forsyne rørseksjonene med et antall sentraliseringsanordninger som er virksomme mellom rørseksjonene og borehullsveggen.

Eksempler på kjente sentraliseringsanordninger er beskrevet bl.a. i US 2.659.439, US 4.043.410 og i WO 96/09459.

US 2.659.439 viser en sentraliseringsanordning bestående av to ringer og mellomliggende hule sentreringsbånd. Disse sent-rer ingsbånd er innrettet med to små huller gjennom seg. Hul-lene er derimot slik plassert at fluider ikke kan styres i en strøm innenfor de hule sentreringsbånd.

US 4.043.410 viser en sentraliseringsanordning bestående av en heltomsluttende krage eller sylinder som er forsynt med huller for fluidgjennomstrømning.

PCT-søknad WO 96/09459 er beskrevet nedenfor i forbindelse med utførelseseksemplene.

Én type sentraliseringsanordning som er i alminnelig bruk, omfatter et par ringformede bånd som holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av flere hule elementer som strekker seg mellom dem. Slike hule elementer kan strekke seg parallelt med sentraliseringsanordningens lengdeakse, eller de kan skråne i forhold til denne akse, slik som angitt i nærværende søkers verserende patentsøknad GB 96 17789.4. Det hule element kan være utformet til å motstå stor radialtrettet belastning eller til å bryte ugjenkallelig sammen når den radiale påkjenning overskrider en forutbestemt verdi. I bruk kan sentraliseringsanordningen gjøres fast på en rørseksjon, eller den kan monteres roterbart på samme og holdes tilbake mot betydelig aksial bevegelse ved hjelp av anslag som er anord-net på røret på begge sider av sentraliseringsanordningen.

Dette sistnevnte arrangement blir vanligvis benyttet når det er ønskelig å dreie rørseksjonene under faststøpingen. Drei-ningen er ment å forbedre fordelingen av sementblandingen i ringrommet mellom rørene og borehullsveggen, og for å redusere fremkomsten av tomrom/hulrom og porer når sementblandingen herdner. Det er ønskelig at rørene fritt skal kunne dreie seg i forhold til sentraliseringsanordningene, og dette har kon-vensjonelt vært oppnådd på en hensiktsmessig måte ved ganske enkelt å gjøre sentraliseringsanordningens innerdiameter ubetydelig større enn rørets ytterdiameter. Selv om en slik foranstaltning virker i en viss utstrekning, er det fremdeles betydelig friksjon mellom sentraliseringsanordningene og rørene. Dersom rørstrengen er tilstrekkelig lang, kan vrid-ningsmomentet som må påføres på det øverste røret for å sikre dreining av hele rørstrengen, overskride det maksimalt til- latte vridningsmoment som kan påføres de gjengeskjøter mellom rørene, hvilket kan skade skjøtene. Dette er uønsket.

Formålet med angjeldende oppfinnelse er derfor å fremskaffe en sentraliseringsanordning hvor nevnte ulemper med den kjente teknikk reduseres eller unngås.

Formålet oppnås ved trekk som angitt i følgende beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

For å bidra til å redusere problemet med friksjon mellom en sentraliseringsanordning. og et rør, er det ifølge den foreliggende oppfinnelse skaffet tilveie en sentraliseringsanordning som omfatter et par ringformede bånd som blir holdt i innbyrdes avstand ved hjelp av hule elementer, og som erkarakterisert vedat hvert ringformet bånd er forsynt med en åpning som ligger under et hult element, slik at væske i bruk kan renne igjennom nevnte åpning i det ene av de ringformede bånd, langs nevnte hule element inne i dette og ut av åpningen i det annet av de ringformede bånd.

Det hule element kan strekke seg i det vesentlige parallelt med sentraliseringsanordningens lengdeakse eller skrått i forhold til denne, for eksempel under en vinkel på fra 30° til 60°, fortrinnsvis fra 30° til 45°, i forhold til sentraliseringsanordningens lengeakse.

Det hule elementet har fortrinnsvis avrundet tverrsnitt, selv om det kunne ha hatt en hvilken som helst hensiktsmessig tverrsnittsform, for eksempel rektangulært eller kvadratisk.

Det hule elementet har fortrinnsvis en radial innerflate som er i det vesentlige i flukt med de ringformede båndenes radiale innerflate.

Det er fordelaktig at det hule elementet smalner av mot hver ende.

Det hule elementet skal fortrinnsvis, når det er i bruk, i det vesentlige permanent bryte sammen mot et fåringsrør når det utsettes for en siderettet belastning på fra 5 til 15 tonn.

De ringformede båndene er med fordel utformet i ett stykke, selv om de også kunne ha vært fremstilt i to atskilte stykker som kan monteres omkring f6ringsrøret fra motsatte sider av dette.

Fortrinnsvis er hvert ringformet band forsynt med et antall hull som ligger like overfor (under/innenfor) et respektivt hult element.

For bedre å forstå den foreliggende oppfinnelse henvises det nå til et utføreIseseksempel som er vist på medfølgende teg-ninger , hvor: Fig. 1 er et sideriss, hvor deler er skåret bort, av en utfø-relses f orm av en sentraliseringsanordning utformet i overens-stemmelse med den foreliggende oppfinnelse og som er montert på et rør;

Fig. 2 er et snitt etter linjen II - II i fig. 1; og

Fig. 3 er et snitt etter linjen III - III i fig. 1.

Det henvises til tegningene hvor det er vist en sentraliseringsanordning som generelt er betegnet med henvisningstallet 101. Sentraliseringsanordningen 101 omfatter et par ringformede bånd 102, 103 som blir holdt i avstand fra hverandre ved hjelp av seks hule elementer, av hvilke tre 104, 105 og 106 er synlige i fig. 1.

Hvert hult element 104, 105, 106 skråner under en vinkel a på mellom 30° og 60°, fortrinnsvis ca. 30° til 45°, i forhold til sentraliseringsanordningens 101 lengdeakse.

Hvert hult element 104, 105, 106 har skjørtepartier 107, 108 som strekker seg radialt innover og avsluttes i flukt med den radialt indre flate av de to ringformede bånd 102 og 103.

I bruk skyves sentraliseringsanordningen 101 over et rør 109. Sentraliseringsanordningen 101 fastgjøres i stilling ved hjelp av ansatser eller stoppkrager (ikke vist) anbrakt over og under sentraliseringsanordningen 101.

Hvert hult element 104, 105, 106 omfatter en tynnplate av stål som er omtrent 3 millimeter tykk og tilformet med krum-ning. Hvert hult element 104, 105, 106 smalner også både radialt og omkretsmessig mot hver ende for å lette sentraliseringsanordningens 101 bevegelse i borehullet.

Som det fremgår av figurene, er hvert ringformet bånd 102, 103 forsynt med seks åpninger. Det ringformede båndet 102 er således forsynt med åpninger 110, 111, 112, 113, 114 og 115, mens det ringformede båndet 103 er forsynt med åpninger 116, 117, 118, 119, 120 og 121. Det vil fremgå at hver åpning ligger under/innenfor et respektivt hult element, altså like overfor et slikt element. Åpningen 111 ligger således overfor den øvre ende av elementet 105, mens åpningen 117 ligger overfor den nedre ende av samme element 105.

I bruk blir et antall sentraliseringsanordninger av samme slag som sentraliseringsanordningen 101 dreibart montert mellom stoppkrager på en foringsrørstreng, som deretter senkes ned i et borehull. Når foringsrøret er kommet på plass, pumpes det sirkulasjonsfluid ned i ringrommet mellom f6rings-røret 122 og produksjonsrøret 109, hvoretter sirkulasjonsfluidet strømmer tilbake til overflaten via innsiden av røret 109.

Når sirkulasjonsfluidet passerer hver sentraliseringsanordning 101, vil hovedmengden passere imellom nærliggende hule elementer 104, 105, 106. Etter hvert som sirkulasjonsfluidet passerer nedover over det ringformede båndet 102 mellom de hule elementene 104, 105, 106, blir det avledet sideveis. Når det passerer over den øvre kant av det ringformede båndet 103, igangsettes en turbulent rullevirkning som forsterkes etter som sirkulasjonsfluidet passerer over det ringformede båndet 103. Den kombinerte virvlende og rullende virkning sørger for en ekstremt effektiv opprensknings- og spyle-effekt, som er meget ønskelig. En del av sirkulasjonsfluidet passerer imidlertid igjennom klaringen 123 mellom det ringformede båndet 102 og røret 109. Som det således fremgår av pilene 124 i fig. 2, kommer en del av fluidstrømmen inn i det indre av elementet 105 via åpningen 111, mens en annen del av strømmen kommer inn i elementet 105 etter å ha forlatt klaringen 123. Strømmen passerer langs innsiden av elementet 105 før det passerer igjennom åpningen 117 og inn i klaringen 125.

Dersom strengen dreies, "flyter" de ringformede båndene 102, 103 på en film av sirkulasjonsfluid, hvilket bidrar til å unngå kontakt metall mot metall mellom de ringformede båndene 102, 103 og foringsrøret. I sin tur reduserer dette friksjo-nen mellom dem.

Etter at ringrommet mellom foringsrøret og borehullsveggen er blitt gjort klart, pumpes det ned sementblanding i forings-røret 122 og opp i ringrommet mens f6ringsrøret dreies. Deretter gis sementblandingen anledning til å herdne på tradi-sjonell måte.

Av og til vil en del av borehullsveggen bryte sammen når man kjører fdringsrør. Den vanlige fremgangsmåte når dette skjer, er å trekke fdringsrøret tilbake, foreta de nødvendige ut-bedringer og føre f6ringsrøret inn igjen. Selv om f6ringsrø-ret vanligvis kan trekkes tilbake uten altfor store vansker, resulterer de kreftene som utøves på tradisjonelle sentraliseringsanordninger, ofte i at de brytes ned med det resultat at bruddstykker av sentraliseringsanordninger blir igjen i borehullet. Dette er lite ønskelig. Ifølge ovennevnte WO 96/09459 har man gitt seg i kast med problemet og derved skaffet tilveie en sentraliseringsanordning med elementer som har tilstrekkelig styrke til å kunne sentralisere foringsrø-ret, men som vil bryte sammen dersom den trekkes tilbake igjennom en relativt fast, stiv forsnevring. Det grunnleggen-de prinsipp er at det er bedre å skifte ut en permanent de-formert sentraliseringsanordning i overflateposisjon enn å etterlate stykker av en sentraliseringsanordning som har falt fra hverandre, i borehullet. I typiske tilfelle bør elementene falle sammen i det vesentlige ugjenkallelig når de utsettes for en siderettet/tversgående belastning på fra 5 til 15 tonn, idet 11 tonn i dag blir benyttet i konstruksjonsøyemed for de fleste anvendelsestilfeller.

Claims (9)

1. Sentraliseringsanordning (101) som omfatter et par ringformede bånd (102, 103) som blir holdt i avstand fra hverandre ved hjelp av flere hule elementer (104, 105, 106),karakterisert vedat hvert ringformet bånd (102, 103) er forsynt med en åpning (110-112; 116-121) som ligger under et hult element (104, 105, 106), slik at fluid i bruk kan strømme igjennom åpningen i ett (102) av de ringformede båndene, langs nevnte hule element og ut av åpningen i det annet (103) av nevnte ringformede bånd.

2. Sentraliseringsanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat hvert av nevnte hule elementer (104, 105, 106) skråner i forhold til sentraliseringsanordningens (101) lengdeakse.

3. Sentraliseringsanordning ifølge krav 2,karakterisert vedat hvert av nevnte hule elementer (104, 105, 106) skråner i forhold til sentraliseringsanordningens (101) lengdeakse under en vinkel (a) på fra 30° til 60°.

4. Sentraliseringsanordning ifølge krav 3,karakterisert vedat hver vinkel (a) er fra 30° til 45°.

5. Sentraliseringsanordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte hule element har avrundet tverrsnitt.

6. Sentraliseringsanordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte hule element har en radialt indre flate som er i det vesentlige i flukt med de ringformede båndenes (102, 103) radiale innerflate.

7. Sentraliseringsanordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat nevnte hule element (104, 105, 106) smalner av mot hver ende.

8. Sentraliseringsanordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat sentraliseringsanordningen (101) er innrettet til i hovedsak å bryte permanent sammen overfor et foringsrør (122) når den utsettes for en total belastning på fra 5 til 15 tonn.

9. Sentraliseringsanordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat hvert ringformet bånd (102, 103) er forsynt med flere åpninger (110-112; 116-121) som hver ligger under et respektivt hult element (104, 105, 106).