NO321960B1 - Fremgangsmate for fremstilling av en spolbar kveilrorstreng - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår generelt kompletterings- og produksjonsstrenger, og nærmere bestemt spolete kveilrørstrenger med anordninger og følere anordnet i strengen og testet ved overflaten forut for utplassering i brønnboringene.

For å utvinne hydrokarboner fra undergrunnsformasjoner ("reservoarer") bores det brønnboringer eller borehull inn i reservoaret. Brønnboringen kompletteres for utstrømning av hydrokarbonene fra reservoarene til overflaten gjennom brønnboringen. For å komplettere brønnboringen, blir et foringsrør typisk anbrakt i brønnboringen. Foringsrøret og brønnboringen blir perforert ved ønskede dybder for å tillate hydrokarbonene å strømme fra reservoaret til brønnboringen. Anordninger så som glidehylser, pakninger, ankere, fluid-strømstyringsanordninger og forskjellige følere installeres i eller på foringsrøret. Slike brønnboringer betegnes som "de forede hull". I sammenheng med denne oppfinnelse, vil foringsrøret med tilhørende anordninger bli benevnt som kompletteringsstrengen. Ytterligere rør, strømstyringsanordninger og følere blir iblant installert i foringsrøret for styring av fluidstrømmen til overflaten. Slike rør sammen med de tilhørende anordninger benevnes som "produksjonsstrengene". En elektrisk neddykkbar pumpe (ENP) installeres i brønnboringen for å medvirke til å løfte hydrokarbonene til overflaten når trykket i borehullet ikke er tilstrekkelig til å gi løft til fluidet. Alternativt kan brønnen, i det minste delvis, kompletteres uten foringsrøret ved å installere de ønskede anordninger og følere i det uforede eller åpne hull. Slike kompletteringer benevnes som "åpent huH"-kompletteringer. En streng kan også utformes for å utføre funksjonene til både kompletteringsstrengen og produksjonsstrengen.

Kveilrør benyttes ofte som røret for kompletterings- og/eller produksjonsstrengene. Kveilrøret transporteres til brønn-anleggsstedet på spoler eller tromler og anordningene som forårsaker fortykninger i røret er integrert i kveilrøret ved brønn-anleggsstedet når det utplasseres i brønnboringen. Spolede kveil-rørstrenger med integrerte anordninger er blitt foreslått. Slike strenger kan monteres ved fabrikken og utplasseres i brønnboringen uten ytterligere montering ved brønn-anleggsstedet. De tidligere foreslåtte, spolete kveilrørstrenger krever imid-lertid at det ikke er noen "fortykninger" på kveilrørets ytterdiameter, dvs. anordningene som er integrert i kveilrøret må befinne seg innvendig i kveilrøret eller deres ytre overflater må løpe i flukt med kveilrørets ytterdiameter. Slike begrens-ninger er tidligere ansett som nødvendige fordi kveilrør innføres og opptrekkes fra brønnboringene ved hjelp av injektorhoder som typisk er konstruert for å håndtere kveilrør av ensartete ytterdimensjoner. I mange oljefelt-forbindelser er det ikke mulig eller praktisk å unngå fortykninger fordi spalten mellom kveilrøret og borehull-veggen eller foringsrøret kan være for stor for effektiv bruk av visse anordninger så som pakninger og ankere, eller på grunn av andre konstruksjons- og sikkerhetsforhold. Dessuten vil begrensning av anordningenes ytterdiameter til kveilrør-diameteren nødvendiggjøre konstruksjon av nye anordninger.

Dessuten omfatter ikke kjente kveilrør-strenger følere som kreves for bestemmelse av operasjonen og tilstanden til de forskjellige anordninger og følere i strengen, eller kontrollere nede i borehullet og/eller ved overflaten for betjening av nedihull-anordningene, for overvåking av produksjon fra brønnboringen, og for overvåking av bomull- og reservoartilstanden under brønnboringens levetid. Kjente, spolete kveilrørstrenger oppviser ikke mekanismer for testing av anordningene og følerne fra én ende av røret ved overflaten før strengen utplasseres i brønnbo-ringen. Komplett montering av strengen med ønskede anordninger og følere og med mekanismer for å teste anordningene og følerne ved fabrikken forut for utplassering av strengen i borehullet, kan i vesentlig grad øke kvaliteten og pålitelig-heten til slike strenger og minske den tid som medgår til utplassering og tilbake-trekking (gjenvinning).

En spesiell type kveilrør som benevnes "elektro-kveilrør" (EKR), inneholder kabel for overføring av høy effekt (i det følgende benevnt "høyeffekt-kabel"), data-kommunikasjonsledninger eller -forbindelser og hydrauliske ledninger innvendig i kveilrøret. En EKR blir festet til en elektrisk neddykkbar pumpe (ENP) nede i borehullet, med et nedre kveilrør-tilpasningsstykke og til brønnhodet med et øvre kveilrør-tilpasningsstykke. Disse tilpasningsstykker blir installert på kveilrøret ved brønn-anleggsstedet, typisk ved arbeidsområdet under rørinjektoren. Det nedre tilpasningsstykket monteres på EKR'en umiddelbart etter ENP'en og tilhørende utstyr er blitt tilrettelagt og opphengt i brønnen. Kommersielt tilgjengelige tilpasningsstykker er forholdsvis kompliserte anordninger. De inneholder ganske kompliserte elektriske penetratorer (iblant også benevnt "gjennommating") sammen med tilhørende kabelkoplinger som fører elektrisk effekt fra ENP-strømkabelen over et trykkoverføringsområde inn i motor- og tetningsseksjonen. Under utplassering av EKR'en i brønnen, dersom EKR<*>en ikke er fylt med fluid, vil den skape en stor trykkforskjell mellom brønnboringen og EKR'ens innside. Penetratoren i det nedre tilpasningsstykket isolerer EKR'ens innside fra brønnborings-trykket. Det nedre tilpasningsstykket omfatter også kanaler for hydrauliske ledninger og in-strument-ledninger og en skjær-delmontasje som kan brytes opp dersom systemet fastkjøres i brønnen. Installering av et nedre tilpasningsstykke på EKR'en ved brønn-anleggsstedet er en forholdsvis komplisert og tidkrevende prosess. Avan-serte elektroniske anordninger, følere og fiberoptiske kabler og anordninger blir nå brukt eller er blitt foreslått for bruk i elektro-kveilrør. Det er meget ønskelig å kunne montere og fullt ut teste slike EKR'er før de transporteres til brønn-anleggsstedet.

Etter befestigelse av det nedre tilpasningsstykket blir EKR'en med ENP og tilhørende utstyr, nedført i brønnen ved hjelp av rørinjektoren til ønsket sted (dybde). Det øvre kveilrør-tilpasningsstykket blir så festet til EKR'en. I likhet med det nedre tilpasningsstykket, inneholder det øvre tilpasningsstykket også en elektrisk penetrator, forskjellige koplinger, hydraulikkledninger og ledere eller tråder. Det øvre tilpasningsstykket blir så festet til en rørhenger som så nedsenkes i brønnho-de-utstyret for å støtte EKR'en i brønnen. Montering av det øvre tilpasningsstykket er også meget komplisert og tidkrevende. Fullstendig testing av EKR'en etter installering av de øvre og nedre tilpasningsstykker ved brønn-anleggsstedet er ikke hensiktsmessig eller mulig. Det er således ønskelig å kunne installere og teste alle slike anordninger ved fabrikken, som utgjør forholdsvis rene omgivelser og som bidrar til å muliggjøre omfattende testing av de monterte systemer.

US 4.570.705 omtaler et kveilerør for nedsenkning av en pumpe i en brønnboring. Pumpen festes direkte til kveilerøret og senkes ned i brønnen.

US 5.303.592 omtaler en anordning til utmatting av kveilerøret som omfatter følere og fjærende trinser.

US 6.050.340 viser et kveilrør inne i en brønnboring, hvor kveilerøret er ut-styrt med en pumpe nederst og med tetninger mellom kveilerøret og foringsrøret i brønnen.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for fremstilling av en spolbar kveilerørstreng for transport av strengen til et brønn-anleggssted for bruk i en brønnboring, kjennetegnet ved at den omfatter: fremskaffing av et kveilrør av tilstrekkelig lengde til at det når en ønsket dybde i brønnboringen, hvilket kveilrør har en øvre ende og nedre ende;

befestigelse av et nedre tiipasningsstykke ved den nedre ende av kveilrøret forut for transport av kveilrørstrengen til brønn-anleggsstedet, idet det nedre tilpasningsstykket omfatter en første trykksperre mellom brønnboringen og kveilrø-rets innside, idet det nedre tilpasningsstykket også er tilpasset for befestigelse til en nedihull-anordning; og

befestigelse av et øvre tiipasningsstykke til den øvre ende av kveilrøret forut for transport av kveilrørstrengen til brønn-anleggsstedet, idet det øvre tilpasningsstykket er tilpasset for tilkopling til en anordning ved brønnhodet.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i krave-ne 2 til og med 17.

Det er videre omtalt kveilrørstrenger som omfatter de ønskede anordninger og følere og hvor anordningene kan forårsake fortykninger i kveilrøret. Strengen blir montert og testet ved fabrikken og transportert til brønn-anleggsstedet på spoler og utplassert i brønnboringen ved hjelp av et injektorhode-system som er konstruert til å kunne oppta fortykningene i rørstrengene. Strengene kan være kompletteringsstrenger, produksjonsstrenger og kan utplasseres i åpne eller forede hull. Denne oppfinnelse tilveiebringer fremgangsmåter for installering og testing av en EKR ved overflaten før de transporteres til brønn-anleggsstedet. ENP'en kan installeres ved fabrikken eller ved brønn-anleggsstedet.

Det er videre omtalt oljefelt,- kveilrør,- produksjons,- og kompletteringsstrenger (produksjons- og/eller kompletteringsstrenger) som er/blir montert ved overflaten slik at de omfatter følere og én eller flere styreanordninger som kan testes fra en fjerntliggende ende av strengen. Anordningene kan forårsake fortykninger i kveilrøret. Strengene omfatter fortrinnsvis datakommunikasjon-, strømfor-bindelser og hydrauliske ledninger langs kveilrøret. Ledere i røret tilveiebringer effekt- og dataforbindelse mellom følerne, anordningene og overflateinstru-menteringen. Monterte kveilrørstrenger kan bli fullstendig registrert og sertifisert ved monteringsstedet og transporteres til brønn-anleggsstedet på spoler. Kveil-rørstrengene innføres og gjenvinnes fra brønnboringene ved bruk av injektorhoder med justerbar åpning. Fortrinnsvis benyttes to injektorhoder for å oppta fortykningene og bevege kveilrøret.

Strengen kan omfatte minst én strømnings-styreanordning for regulering av strømmen av produksjonsfluider fra brønnen, en kontroller tilknyttet strømnings-styreanordningen for kontroll av operasjonen til strømnings-styreanordningen og fluidstrømmen gjennom denne, et første sett følere som overvåker nedihull-produksjonsparametere nær strømnings-styreanordningen, og et andre sett følere langs kveilrøret og i avstand fra strømnings-styreanordningen gir målinger i tilknytning til brønnboring-parametere. Noen av disse følere kan overvåke formasjonsparametere så som resistivitet, vannmetning etc. Følerne kan omfatte trykkfølere, temperaturfølere, vibrasjonsfølere, akselerometere, følere for bestemmelse av fluid-bestanddeler, føler for overvåking av driftsforhold hos nedihull-anordninger og formasjonsevalueringsfølere. En kontroller mottar informasjonen fra følerne og som reaksjon på denne og andre parametere eller instruksjoner avgir den styresignaler til styreanordningen. Kontrolleren er fortrinnsvis beliggende i det minste delvis nede i borehullet. Følerne kan være av hvilken som helst type innbefattende fiberoptiske følere. Kommunikasjonsforbindelsen kan være en konvensjonell sam-leskinne eller fiberoptisk forbindelse som strekker seg fra overflaten til anordningene og følerne i strengen. En hydraulisk ledning løper langs kveilrøret og kan brukes til å aktivere hydraulikk-manøvrerte anordninger.

Kveilrørstrengen kan ha en kompletteringsstreng som omfatter følere og en styrt anordning som er tilgjengelig for testing fra strengens fjerntliggende ende før utplassering av strengen i brønnboringen. En strømnings-styreanordning på kveilrøret regulerer de produserte fluider fra brønnen. En kontroller som er tilknyttet strømning-styreanordningen styrer driften av anordningen og fluidstrømningen gjennom denne. Et første sett følere overvåker nedihull-produksjonsparametrene nær strømnings-styreanordningen. De overflate-manøvrerte anordninger i strengen aktiveres eller settes etter at strengen er utplassert i brønnboringen.

Som angitt tidligere tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av et elektro-kveilrør ("EKR") som bærer en høyeffektledning. Et nedre tiipasningsstykke med en trykk-penetrator eller sperre er festet til den nedre ende av kveilrøret. Hvilke som helst nødvendige følere, hydraulikkledninger, strømled-ninger og dataledninger inngår i kveilrøret før det festes til det nedre tilpasningsstykket. Et øvre tiipasningsstykke er festet til den øvre enden av kveilrøret. En rør-henger og et elektrisk koplingsstykke er festet oppihull for det øvre tilpasningsstykket. En andre trykk-penetrator inngår i det øvre tilpasningsstykket eller ved et passende sted nær den øvre ende av kveilrøret. Dette tilveiebringer en kveil-rørstreng hvor de øvre og nedre trykk-penetratorer er installert ved fabrikken og fullt ut testet forut for transport av EKR'en til brønn-anleggsstedet. De øvre og nedre trykk-penetratorene gir effektive trykksperrer ved begge ender av strengen. Strengen kan så innføres i brønnboringen uten å ta ekstra sikkerhetsforanstaltning med hensyn til trykkforskjell mellom brønnboringen og kveilrøret innenfor. ENPen og tilhørende utstyr og hvilket som helst annet utstyr kan monteres ved fabrikken eller ved brønn-anleggsstedet.

En foretrukket utføringsform av oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i tilknytning til den medfølgende tegning, hvor like elementer er gitt like henvisningstall, og hvor: fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på kveilrørstreng fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse og utplassert i en brønnboring, . fig. 2 er en skjematisk illustrasjon av en spolbar kveilrør-produksjonsstreng plassert i en brønnboring,

fig. 3 er et skjematisk diagram av den spolete kveilrørstreng idet den utplasseres i en brønnboring med to breddevariable injektorhoder i henhold til en utføringsform av foreliggende oppfinnelse,

fig. 4 er en skjematisk illustrasjon av en ENP fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 5 viser et snitt gjennom et nedre tiipasningsstykke ifølge en utførings-form av foreliggende oppfinnelse, og

fig. 6 viser et snitt gjennom en kopling som forbinder den nedre ende av tiipasningsstykke ifølge fig. 5 og en ENP.

Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et eksempel på et brønnboringsystem 100 der en kveilrør-kompletteringsstreng 110 som er laget i henhold til en utfø-ringsform av foreliggende oppfinnelse, er utplassert i et åpent hull 102. For enkel-hets skyld og for å lette forklaringen, betegner termen brønnboring eller borehull i det følgende enten det åpne hull eller forede hull. Strengen 110 monteres ved fabrikken og transporteres til brønn-anleggsstedet 104 ved hjelp av konvensjonelle metoder. Etter at brønnboringen 102 er boret til ønsket dybde, blir strengen 110 innført eller utplassert i brønnboringen 102 ved hjelp av hvilket som helst egnet metode. Et foretrukket injektorhode-system for utplassering og gjenvinning av de spolete kveilrørstrenger ifølge foreliggende oppfinnelse er beskrevet nedenfor i forbindelse med fig.3. Forskjellige ønskelige anordninger og følere i strengen 110 er plassert eller integrert i strengen 110 ved forutbestemte steder, slik at når strengen 110 er utplassert i brønnboringen 102, vil anordningene og følerne i strengen 110 befinne seg ved sine ønskelige dybder i brønnboringen 102.

I eksempelet ifølge fig. 1 omfatter strengen 110 et kveilrør 111 som ved sin bunnende 111a haren strømnings-styreanordning 120 som tillaterformasjonsflui-det 107 fra produksjonssonen eller reservoaret 106 å strømme inn i røret 111. Strømnings-styreanordningen 120 kan være en sil, en instrumentert sil, en elektrisk operert og/eller fjernstyrt, slisset hylse eller hvilken som helst annet egnet anordning. En indre fluidstrømning-styreventil 124 i kveilrøret 111 styrer fluid-strømmen gjennom røret 111 til overflaten 105. Én eller flere pakninger, så som pakninger 122 og 126, er installert ved passende steder i strengen 110.1 illustra-sjonsøyemed er pakningen 122 vist i sin opprinnelige eller ikke-ekspanderte stilling mens pakningen 126 er vist i sin fullt ekspanderte eller utplasserte stilling i brønnboringen 102. Pakningene 122 og 126 kan befinne seg i flukt med kveilrøret 111 eller på utsiden av kveilrøret 111 som forårsaker fortykninger i røret. En ring-formet sikringsventil 128 er anordnet på røret 111 for å hindre utblåsinger. Andre ønskelige anordninger, er generelt betegnet med henvisningstallet 130, kan være anbrakt i strengen 110 ved ønskede steder. Pakningene 122 og 126, ring-sikringsventilen 128 og hvilken som helst av anordningene 130 kan forårsake fortykninger i kveilrøret 111 som vist ved 122a for pakningen 122. Pakningens 122 ytterdimensjon 122a er større enn kveilrørets 111 diameter. Det skal bemerkes at spolete strenger ifølge foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til de her beskrevne anordninger. Hvilken som helst anordning eller føler kan benyttes i slike strenger. Slike andre anordninger kan, uten begrensning, omfatte ankere, styre-ventiler, strømningsavledere, tetningsenheter, elektrisk neddykkbare pumper (ENP) og hvilken som helst annen spolbar anordning.

Anordningene 120,122,126 og 130 kan være hydraulisk operert, elektrisk operert, elektrisk aktivert og hydraulisk operert, eller mekanisk operert. Som ovenfor nevnt kan f.eks. strømnings-begrensningsanordningen 120 være en fjernstyrt elektrisk operert anordning hvor fluidstrømmen fra formasjonen 107 til brønnbo-ringen 102 kan justeres fra overflaten eller ved hjelp av en nedihull-kontroller. Si-len 120 kan være instrumentert for å arbeide på hvilken som helst annen måte. Pakningene 122 og 126 kan være hydraulisk operert og kan settes ved hjelp av tilførselen av fluid undertrykk fra overflaten 105 eller aktiveres fra overflaten og settes ved hjelp av det hydrostatiske trykk i brønnboringen 102. Anordningene 130 kan også omfatte solenoidstyrte anordninger for å regulere eller modulere fluid-strømmen gjennom strengen 110.

Idet det fremdeles vises til fig. 1, overvåker følere 150a-150m i strengen 110 nedihull-produksjonsparametere nær strømnings-styreanordningen 124. Disse følere omfatter volumstrøm-følere eller strømningsmålere, trykkfølere, og tem-peraturfølere. Følere 152a-152n plassert ved passende steder langs kveilrøret 111, brukes til å bestemme operasjonsforholdene til nedihull-anordninger, overvåke tilstanden til nedihull-anordninger, overvåke produksjonsparametere, bestemme formasjonsparametere og innhente informasjon for bestemmelse av reservoa-rets tilstand, utføre reservoar-modulering, oppdatere seismiske grafer og overvåke reparasjons- eller overhalings-operasjoner. Slike følere kan omfatte trykkfølere, temperaturfølere, vibrasjonsfølere og akselerometere. Minst noen av disse følere kan overvåke på formasjonsparametere eller parametere som befinner seg utenfor borehullet 102 så som resistiviteten til formasjonen, porøsitet, permeabilitet, bergart-matriks-sammensetning, densitet, lag-avgrensninger etc. Følere for bestemmelse av vanninnhold og andre bestanddeler av formasjonsfluidet kan også brukes. Slike følere er kjent innen faget og er derfor ikke nærmere beskrevet. Foreliggende oppfinnelse er også særlig egnet for bruk av fiberoptikk-følere fordelt langs strengen 110. Fiberoptikk-følere har liten størrelse og kan utformes til å gi målinger som innbefatter trykk, temperatur, vibrasjon og strømning.

En prosessor eller kontroller 140 ved overflaten 105 kommuniserer med nedihull-anordningene så som 124 og 130 og følerne 150a-150m og 152a-152n via toveis-kommunikasjonsleddet 160. Som et alternativ eller i tillegg til prosesso-ren 140, kan en prosessor 140a være anbrakt i borehullet for å behandle signaler fra forskjellige følere og for å styre anordningene i strengen 110. Kommunikasjonsleddet 160 kan være installert langs kveilrørets 111 innside eller utside. Kommunikasjonsleddet 160 kan inneholde én eller flere ledere og/eller fiberoptikk-ledd. Alternativt kan et trådløst kommunikasjonsledd, så som elektromagnetisk telemetri eller akustisk telemetri anvendes med passende sendere og mottakere plassert i strengen 110 og/eller ved overflaten 105. En hydraulikkledning 162 er fortrinnsvis strukket langs røret 111 for tilførsel av fluid under trykk fra en overfla-tekilde til hydraulisk opererte anordninger. Kommunikasjonsleddet 160 og hydraulikkledningen 162 er tilgjengelige ved kveilrørets fjerntliggende ende 111b ved overflaten, hvilket tillater testing av anordningene 124 og følerne 150a-150m og 152a-152n ved overflaten forut for transport av strengen 110 til brønn-anleggsstedet og deretter operering av slike anordninger etter utplassering av strengen 110, i brønnboringen 102. Etter at strengen 110 er blitt installert i brønnboringen 102, blir de hydraulisk opererte nedihull-anordninger aktivert ved å tilføre fluid under trykk fra en kilde ved overflaten (ikke vist) via hydraulikkledningen 162. Elektrisk opererte anordninger blir styrt via leddet 160.

Informasjonen eller signalene fra de forskjellige følere 150a-150m og 152a-152n mottas av kontrolleren 140 og/eller 140a. Kontrolleren 140 og/eller 140a, som omfatter programmer eller modeller og tilhørende minne- og datalag-ringsanordninger (ikke vist), manipulerer eller behandler data fra følerne 150a-150m og 150a-150n og avgir styresignaler til nedihull-anordningene så som strømnings-styreanordningen 124, for derved å styre operasjonen av slike anordninger. Styringene kan utføres via konvensjonelle metoder eller fiberoptikk. Kont-rollerne 140 og/eller 140a behandler også nedihull-data under brønnboringens levetid. Som ovenfor nevnt, kan data fra trykkfølerne, temperaturfølerne og vibra-sjonsfølerne også anvendes for sekundære utvinningsoperasjoner, så som fraktu-rering, dampinjeksjon, brønnboring-rensing, reservoar-overvåking etc. Akselerometere eller vibrasjonsfølere kan brukes til å utføre seismisk kartlegging som så brukes til å oppdatere eksisterende seismiske kart.

Det vil være åpenbart at fig. 1 bare er et eksempel på kveilrørstrengen med eksempelvise anordninger. Enhver spolbar anordning kan brukes i strengen 110. Slike anordninger kan også omfatte sikringsventiler, gassløfte-anordninger lande-nipler, pakninger, ankere, utpumpingsplugger, hylser, elektriske neddykkbare pumper (ENPer), robot-anordninger, etc. De spesielle anordninger og følere som benyttes vil avhenge av den spesielle anvendelse. Det skal også bemerkes at den spolete kveilrørstreng 110 kan være konstruert for både åpne hull og forede hull.

Fig. 2 viser et eksempel på spolete kveilrørstrenger installert i et flersidig borehullsystem 200. Systemet 200 omfatter en hoved-brønnboring 212 og side-brønnboringer 214 og 216. Side-brønnboringen 214 har en perforert sone 220 som tillater formasjonsfluidet å strømme inn i side-brønnboringen 214 og inn i hoved-brønnboringen 212.1 side-brønnboringen 216 er det installert en kveil-rørstreng 236 som inneholder slissede forlengningsrør 217a-217-c og utvendige foringsrør-pakninger (UFP) 219a-219c. Pakningen 219a-219c aktiveres fra overflaten etter at strengen 236 er blitt plassert i brønnboringen 216 på en måte som beskrevet i forbindelse med fig. 1. Formasjonsfluidet strømmer inn i side-brønn-boringen 216 via forlengningsrørene 217a-217c og strømmer inn i hoved-brønn-boringen 212.

En spolbar kveilrør-produksjonsstreng 232 som er installert i hoved-brønnboringen omfatter en innstrømnings-styreanordning 242 som kan være vaierviklet anordning, et slisset forlengningsrør, en nedihull- eller fjernoperert gli— dehylse, en instrumentert sil eller en hvilken som helst annen egnet anordning. En pakning 244 isolerer produksjonssonen fra den øvrige strengen 232. Isolasjons-pakninger 246a-246c er plassert med innbyrdes avstand ved passende steder på kveilrørstrengen 232. Pakningene 246a-246c kan være hydraulisk operert, enten med tilførsel av trukkfluidet fra overflaten som ovenfor beskrevet, eller ved hjelp av det hydrostatiske trykk som aktiveres på hvilket som helst kjent måte. Strømnings-styreanordningen 248a styrer fluidstrømmen fra innstrømnings-styreanordningen 242 inn i hoved-brønnboringen, mens anordningen 248b styrer strømmen til overflaten. Ytterligere strømnings-styreanordninger kan være installert i strengen 232 eller i side-brønnboringene. Strømningsmålere 252a og 252b gir volumstrømmen ved sine respektive steder i røret 232. Trykk- og temperaturfølere 260 er fortrinnsvis fordelingsmessig plassert i røret 232. Ytterligere følere, vanligvis her benevnt ved tallet 262, er installert for å gi informasjon om parametere utenfor brønnbo-ringen 212. Slike parametere kan omfatte resistiviteten til formasjonen, innholdet og sammensetningen av formasjonsfluidene, etc. Andre anordninger, så som ring-sikringsventiler 266, kroneventiler 268 og rørmonterte sikringsventiler 270 er installert i røret 232. Andre anordninger, her generelt betegnet med tallet 280, kan være installert ved passende steder i strengen. Slike anordninger kan omfatte en elektrisk neddykkbar pumpe (ENP) for løfting av fluider til overflaten 105 og andre anordninger som anses nyttige for effektiv operasjon av brønnen og/eller for håndtering av reservoaret.

En rørledning 282 brukes til å fremføre hydraulikkfluid til nedihull-anordningene og til å føre ledere langs røret 232. Separate rørledninger eller arrangemen-ter kan anvendes for tilførsel av trykkfluidet fra overflaten og til å føre kommunika-sjons- og effektforbindelser. En prosessor/kontroller 140 ved overflaten styrer fortrinnsvis operasjonen av nedihull-anordningene og benytter informasjonen fra de forskjellige ovenfor beskrevne følere. Én eller flere styreenheter eller prosessorer kan også være plassert ved passende steder i kveilrørstrengen 232 for å utføre noen eller alle funksjonene til prosessoren/kontrolleren 140.

Fig. 3 er et skjematisk diagram som viser utplasseringen av en spolet kveil-rørstreng 322 som er fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse i en brønnbo-ring under anvendelse av injektorhoder med justerbar åpning. Kveilrørstrengen 322 inneholdende de ønskede anordninger og følere, er fortrinnsvis spolet på en trommel 340 med stor diameter og transportert til riggstedet eller brønn-anleggsstedet 305. Strengen 322 føres fra trommelen 340 til riggen 310 ved hjelp av en første injektor 345 som fortrinnsvis er installert nær eller på trommelen 340. En

andre injektor 320 er plassert på riggen 310 over brønnhode-utstyret her generelt betegnet med tallet 317. Røret 322 løper over en svanehals 325 og inn i brønnbo-ringen via en åpning 321 i injektorhodet 320. Trommel-injektoren 345 kan opprettholde en bueradius R for røret 322 som er tilstrekkelig til å eliminere bruk av rør-føringselementet eller svanehalsen 325 under normale operasjoner, hvilket mins-ker belastningen på røret 322. Trommelinjektorens 345 åpning og hoved-injekto-rens 320 åpning 321 kan justeres mens disse injektorhoder beveger røret 322 for å gi plass for eventuelle fortykninger til rørstrengen 322 og for å justere gripekraf-ten som påføres røret. Med dette systemet er det således forholdsvis lett å bevege røret 322 inn og ut av brønnboringen for å gi plass for eventuelle fortykninger i røret 322.

Injektorhodene 320 og 345 blir forholdsvis hydraulisk operert. En styreenhet 370 styrer elektrisk opererte ventiler 324 for å styre trykkfluidet fra den hydrauliske kraftenhet 360 til injektorhodene 320 og 345. Følere 316, 319, 327, 347 og 362 og andre ønskede følere som er hensiktsmessig installert i systemet ifølge fig. 3, gir informasjon til styreenheten 370 om uavhengig styring av bredden av åpningene 321 og 346, hastigheten til røret 322 gjennom hver av injektorene 320 og 345 og kraften som slike injektorer påfører røret 322. Dette muliggjør uavhengig justering av hodeåpningene til å oppta eventuelle fortykninger i røret 322 og rørets beve-gelse inn i eller ut av brønnboringen 102 fra et fjerntliggende sted uten manuelle operasjoner ved riggen. De to injektorhoder sikrer korrekt gripekraft på røret 322 til enhver tid og gjør det unødvendig å montere kveilrørstrenger uten fortykninger.

Fig. 4 er en skjematisk illustrasjon av en ENP og tilhørende utstyr utplassert i en brønnboring 435 med et foringsrør 402 og et forlengningsrør 404 med en EKR fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse. EKR'en 410 er fremstilt i henhold til en kjent metode innen faget. Den omfatter fortrinnsvis en høyeffekt-kabel 412 for

fremføring av effekt til ENP'en 460 og dens tilhørende utstyr så som en motor 422, én eller flere hydraulikkledninger 414 og eventuelle andre data- og strømførende ledninger 416 så som tråder og fiberoptiske kabler. Et nedre kveilrør-tilpasningsstykke 430 er montert på EKR'en 410 på fabrikken eller på hvilket som helst egnet sted annet enn brønn-anleggsstedet. Et passende tiipasningsstykke er beskrevet nærmere i forbindelse med fig. 5 og 6. Det nedre tilpasningsstykket omfatter en trykk-penetrator eller sperre 432 som isolerer det hydrostatiske borehull-trykk i brønnen 435 fra EKR'ens 410 innside 411. Det nedenfor beskrevne tilpasningsstykket monteres på EKR'en ved fremstilling og den monterte EKR blir testet fullt ut før transport til brønn-anleggsstedet.

Sveising av tilpasningsstykket til den kveilede EKR 410 kan gi sterkere og mer pålitelige forbindelser enn tidligere anvendte metoder. Ettersom tilpasningsstykkene ifølge de kjente metoder blir tilkoplet ved brønn-anleggsstedet, kan sveising ikke anvendes på grunn av åpenbare sikkerhetsgrunner. Ettersom tilpasningsstykket 430 forbindes med EKR'en 410 ved monteringsanlegget før transport til brønn-anleggsstedet, kan ifølge foreliggende oppfinnelse tilpasningsstykket 430 sveises til EKR'en 410 ved forbindelsespunktet 434. Sveisen 434 testes ved hjelp av hvilken som helst ikke-destruktiv testemetode, så som røntgen- eller trykktest, for å sikre kvaliteten av sveisen 434. Sveisede forbindelser er også meget mindre enn de konvensjonelle kiler, elastometretninger etc. Mindre forbindelser gir større fordeler med hensyn til minsking av slutt-kompleksiteten til undervanns-ventiltrær 450 og annet brønnhode-utstyr. Et øvre kveilrør-tilpasningsstykke 440 blir så forbundet med den øvre ende 414 av EKR'en 410, ved hjelp av konvensjonelle metoder eller ved hjelp av en sveis 444. Det øvre tilpasningsstykket omfatter en andre trykksperre eller mekanisk sperre 442.

Når EKR'en 410 er blitt montert med det nedre tilpasningsstykket 430 og øvre tilpasningsstykket 440, er det fullstendig testet før det transporteres til brøn-nen. Tilpasningsstykkenes tilstand kan utførlig testes med samtidig adgang til begge ender av EKR'en 410. Ettersom det ikke er festet høyspenningsutstyr til kabelen opp til dette punkt, kan høyeffektkabelen 412 høyspenningstestes ved monteringspunktet uten fare for skade på annet utstyr. Hydraulikkledningene 414 kan kontrolleres fra ende til ende. Fiberoptikk-ledninger, ledere og koplinger kan testes grundig. Kalibrerings-prosedyrer utføres for alle følere (så som temperatur-følere, trykkfølere, volumstrøm-følere, etc.) og annet nedihull-utstyr. Kalibrering av følere beliggende i tilpasningsstykkene eller i EKR'en kan ikke utføres ved de kjente metoder, fordi begge ender av EKR'en ikke er tilgjengelige når tilpasningsstykkene er montert på brønnstredet.

Tilpasningsstykkenes 430 og 440 tilstand kan testes ved å tilsette halogen til innsiden 411 av EKR'en 410 med et lite overtrykk og deretter detektere even-tuell lekkasje ved bruk av en lekkasjedetektor. En kveilrørhenger 445 kan koples til det øvre tilpasningsstykket 440 på monteringsstedet eller ved brønnstedet. En elektrisk kopling 448 tilkoples oppihull for rørhengeren 448. Ved den foretrukne fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse blir således den elektriske kopling 448, rørhengeren 445, det øvre tiipasningsstykke 440 og det nedre tilpasningsstykket 430 premontert på EKR'en 410 på et passende landbasert monteringsan-legg, grundig testet, spolet på en spole eller trommel og deretter transportert til brønn-anleggsstedet. Som ovenfor nevnt kan ENPen 420 og det tilhørende utstyr 422 være festet til det nedre tilpasningsstykket 430 og grundig testet ved monteringsanlegget.

EKR'en med tilpasningsstykkene kan settes under trykk med en inert gass så som argon og utstyres med en måler for overvåking av trykket. Ikke bare gir trykkgassen et kontrollert miljø innvendig i EKR'en 410, men den gir også mulighet for overvåking av systemets tilstand under transport til brønn-anleggsstedet og under installasjon. Et hurtig trykkfall vil indikere skade ved systemet. Utbed-ringstiltak foretas før installering eller utplassering av systemet i brønnen 435.

En viktig fordel ved EKR-enheten med både det øvre og nedre tilpasningsstykket 440 og 430 på plass er en testet brønn-kontrollsperre med utprøvet trykk-holdingsevne på begge ender av EKR-strengen. Dette gjør at man kan betrakte EKR'en kombinert med en "stripper" eller utblåsningssikring (BOP) som en pålitelig brønn-kontrollbarriere under installering. Dette er ikke tilfelle med en EKR som må kuttes og behandles for befestigelse til de øvre og nedre tilpasningsstykker over brønnhodet slik det gjøres ved kjente metoder. Dette trekk er meget nyttig ved offshore- og undervanns-installasjoner der operasjonsprosedyrer krever flere brønn-kontrollsperrer til enhver tid. EKR-strengen fremstilt ifølge den ovenfor beskrevne metode kan installeres ved riggstedet på mindre tid og med mindre sik-kerhets- og miljørisiko enn de ovenfor beskrevne konvensjonelle metoder.

Anordningene som benyttes i kveilrør-strenger er tilstrekkelig fleksible til at de kan spoles på tromler. Strengene fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse blir fortrinnsvis fullt ut montert på fabrikken og testet fra den fjerntliggende ende (oppi-hullende) av røret via hydraulikkledningene og kommunikasjonsforbindelsene i røret. De spesielle anordninger, følere og deres plasseringer i strengen avhenger av den spesielle anvendelse. Den monterte streng kan ha fortykninger ved sin ytre overflate. Strengen transporteres til brønn-anleggsstedet og føres inn i brønnbo-ringen via et injektorhode-system med fjern-justerbar hodeåpning. I tillegg til bru-ken av forskjellige følere og anordninger i de spolbare strenger ifølge foreliggende oppfinnelse, tillater den også integrering av anordningene med konvensjonelle konstruksjoner uten at disse må være i flukt med rørets ytterdiameter.

Som ovenfor nevnt blir kveilrøret montert på land med et nedre og øvre tiipasningsstykke og grundig testet før transport til brønn-anleggsstedet. Fig. 5 og 6 viser et nedre tiipasningsstykke ifølge en utføringsform av foreliggende oppfinnelse som gir en første mekanisk sperre mellom brønnboringtrykket og kveilrørets innside. Fig. 5 viser et snitt gjennom det nedre tiipasningsstykke 500 forbundet med bunnenden til et elektro-kveilrør (EKR) 502, med det ytre metall- eller kom-posittrør 503 og en armert strømkabel 504 innvendig i røret 503.

Det nedre tiipasningsstykke 500 omfatter et anker 507 som er fastgjort til kveilrørets 503 ytterflate 503a. Ankeret 507 omfatter en hann-kile 502 som er festet til rørflaten 503a og en hunn-kile 511 som er forbundet med hann-kilen. Strøm-kabelen 504 strekker seg fra kveilrørets 503 bunnende 512. Et hult element 516 som har et ytre gjengeparti 516a er innskrudd i hunn-kilens 511 indre gjengeparti 511a. Elementet 516 er anordnet rundt et segment av strømkabelen 504 og omfatter et ytre gjengeparti 516b. En første eller øvre hylse 518 er fastskrudd til elementet 516 ved hylsens 518 øvre innvendige gjengeparti 518a. O-ringer 522 mellom den øvre hylse 518 og elementet 516 danner en første mekanisk sperre mellom trykket i tilpasningsstykket under o-ringene 522 og kveilrør-innsiden 501. Tet-ningen 522 hindrer fluidstrømning fra brønnboringen til kveilrørets 502 innside 501.

Den nedre ende av strømkabelen 504 ender i den øvre hylse 518. Et elektrisk koplingsstykke 530 er forbundet med den nedre 504a av kabelen 504. Det elektriske koplingsstykket 530 er tilpasset for samvirkning med et koplingsstykke (beskrevet senere) som er festet til en strømkabel som er forbundet med en ENP eller annen anordning for overføring av effekt og andre elektriske signaler fra strømkabelen 504 til ENPen. Det elektriske koplingsstykket 530 virker som en hermetisk avtettet mateinnretning gjennom koplingsstykket. Slike koplingsstykker er typisk støpte deler og er vanlig handelsvare. Kabelen 504 ender innvendig i koplingsstykket 530 og forsegler elektriske ledere i kabelen 504 mot miljøpåvirk-ning. Et glideelement eller hylse 532 er anordnet på den øvre hylsen 518 utside. En transportkapsel 536 som er forbundet med glidehylsen 518 beskytter koplingsstykket 530 under transport og håndtering av kveilrøret 500. Koplingsstykket 530 er installert ved kveilrør-enden på land eller ved fabrikken. Koplingsstykket gjør det mulig å teste kveilrøret 500 ved fremstillingsstedet.

Fig. 6 viser et koplingsstykke 550 som er tilpasset for tilkopling til koplingsstykket 530 og ENPen. Koplingsstykket 550 omfatter en mateinnretning gjennom koplingsstykket 560 hvis øvre ende 562 passer til mateinnretningens nedre ende 534 gjennom koplingsstykket 530 (fig. 5). En nedre hylse 564 tillater sammenføy-ning av koplingsstykkene 530 og 560 når den er festet til hylsen 532. Den øvre ende 565 av strømkabelen 566 som er koplet til en ENP, er forbundet med koplingsstykket 560. Strømkabelen 566 er innelukket i en brudd-enhet 568 som ved sin bunnende er forbundet med en flens 570 som er koplet til en motsvarende flens (ikke vist) og ENP'en. Strømkabelens 564 nedre ende 572 er forbundet med ENPen. Det øvre tilpasningsstykket 440 (fig. 4) er hovedsakelig lik koplingsstykket 500 vendt opp-ned 180°.

Det nedre kveilrør-tilpasningsstykket omfatter et hydraulisk fråkoplings- eller bruddutløsningssystem, et tørr-matbart elektrisk koplingsstykke med en tetnings-enhet som isolerer kveilrørets innside og således danner en første mekanisk sperre eller barriere mot borehull-miljøet. Det øvre kveilrør-tilpasningsstykket inneholder et våt-matbart koplingsstykke og et mekanisk arrangement for tilkopling ved hjelp av en rør-kronplugg. Den andre mekaniske sperre er en del av kopling/plugg-arrangementet.

Et system ifølge oppfinnelsen omfatter således en strømkabel, et kveilrør, et nedre kveilrør-tilpasningsstykke og et øvre tiipasningsstykke, som alle er montert og testet på land forut for installering i en brønnboring. Dette system har flere fordeler, som omfatter (a) montering av hoved-kraft-tiikoplingsstykkene utføres i et beskyttet miljø, så som ved fremstilling ved monterings-anlegget etterfulgt av ut-førlig testing og sertifisering av hele systemet; (ii) sveiseteknikk kan benyttes for montering av kveilrør-systemet, hvilket ikke er tilgjengelig ved offshore-rigger på grunn av sikkerhetsforskrifter; (iii) evne til å opprettholde minst to mekaniske sper-rer under installering av ENPen; og (iv) betydelig forenkling av installeringen samt rigg-tidsbesparelser.

De ovennevnte tilpasningsstykker tilveiebringer et forhånds-avsluttet EKR-system som kan benyttes både til havs og på land. Dette system eliminerer beho-vet for tilkopling av tilpasningsstykkene og testing av EKR'ens tilstand på rigg-anleggsstedet før utplassering av EKR'en i brønnboringen, og eliminerer derved flere tidkrevende operasjoner ved rigg-anleggsstedet. Den her beskrevne EKR er mer pålitelig, lettere å bruke sammenlignet med systemer som krever installasjon av tilpasningsstykker på feltet eller rigg-anleggsstedet.

Selv om ovenstående beskrivelse er rettet mot de foretrukne utføringsfor-mer av oppfinnelsen, vil fagmenn på området innse forskjellige modifikasjoner. Det er meningen at alle varianter innenfor rammen og ånden av de medfølgende krav omfattes av ovenstående beskrivelse.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en spolbar kveilrørstreng (110) forut for transport av strengen til et brønn-anleggsted (104) for bruk i en brønnboring (102), karakterisert ved at den omfatter: fremskaffing av et kveilrør (111) av tilstrekkelig lengde til at det når en ønsket dybde i brønnboringen, hvilket kveilrør (111, 236, 322) har en øvre ende (11b) og nedre ende (11a); befestigelse av et nedre tiipasningsstykke (430) ved den nedre ende av kveilrøret (111) forut for transport av kveilrørstrengen (110) til brønnanleggs-stedet (104), idet det nedre tilpasningsstykket (430) omfatter en første trykksperre (432) mellom brønnboringen (102) og kveilrørets innside, idet det nedre tilpasningsstykket (430) også er tilpasset for befestigelse til en nedihull-anordning; og befestigelse av et øvre tiipasningsstykke (440) til den øvre ende av kveilrø-ret (111b) forut for transport av kveilrørstrengen (110) til brønn-anleggsstedet (104), idet det øvre tilpasningsstykket (440) er tilpasset for tilkopling til en anordning ved brønnhodet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter befestigelse av en rørhenger (445) til det øvre tilpasningsstykket (440) for opphenging av kveilrørstrengen (110) i et brønnhode-utstyr ved brønnboringen (102).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den videre omfatter befestigelse av et elektrisk koplingsstykke (448) oppihull for rørhengeren (445), idet det elektriske koplingsstykket (448) er tilpasset for å samvirke med et eksternt koplingsstykke.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en andre trykk-penetrator (442) nærmest den øvre ende av kveilrøret (111), idet den andre trykkpenetrator

(442) tilveiebringer en trykksperre mellom kveilrørets innside og atmosfæren.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kveilrøret (111) omfatter en gjennomgående strøm-kabel (504) for fremføring av elektrisk strøm fra den øvre ende til den nedre ende.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kveilrøret (111) videre omfatte minst én hydraulikkledning (162) for fremføring av et trykkfluid og minst én ledning for fremføring av signaler.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter testing av kveilrørstrengen (110) for feil ved kveilrørstrengen (110) før den transporteres til brønn-anleggsstedet (104).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den videre omfatter fylling av kveilrøret (111) med et fluid under trykk for bestemmelse av lekkasjer under enten transport eller lag-ring av strengen (110).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det nedre tilpasningsstykket (430) er sveiset til kveilrøret (111).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det øvre tilpasningsstykket (440) er sveiset til kveil-røret (111).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter befestigelse av en elektrisk neddykkbar pumpe (ENP) til det nedre tilpasningsstykket (430) for pumping av et fluid fra brønnboringen (102) til overflaten (105).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kveilrøret (111) omfatter minst én føler (150a-150 m) for frembringelse av signaler som reaksjon på minst én nedihull-parameter.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at føleren (150a -150 m) velges fra en gruppe be-stående av (i) en trykkføler, (ii) temperaturføler, (iii) en volumstrøm-føler, (iv) en vibrasjonsføler, og (v) en korrosjon-målingsføler.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at nedihull-parameteren velges fra en gruppe bestå-ende av (i) trykk, (ii) temperatur, (iii) volumstrøm, (iv) vibrasjon og (v) korrosjon.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kveilrøret (111) omfatter en fiberoptisk ledning for frembringelse av (i) en måling av en nedihull-parameter eller (ii) et data-kommunikasjonsledd.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter kopling av en elektrisk neddykkbar pumpe (ENP) til det nedre tilpasningsstykket (430).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at den videre omfatter innføring av kveilrøret (111) i brønnboringen (102) ved hjelp av et injektorhode (320) med justerbar åpning.