NO322851B1 - Fleksibel senke og fremgangsmate for omforming av en deformert kobling for en bronnboring. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår oljebrønn-operasjoner. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en senkeambolt-anordning for omforming av en deformerbar kobling i en awiksbrønn.

Som fagmenn på området kjenner til, har omformbare deformerte koblinger vært kjent innen oljefaget. Fordelen med en deformert kobling er at koblingen lett føres gjennom foringsrøret i et borehull eller et åpent borehull til sitt endelige be-stemmelsessted ved en kobling mellom et primær- og side-borehull. Når koblingen er riktig plassert, omformes den til en Y-formet kobling som medvirker til komp-lettering av brønnen. I koblingens fullt omformete tilstand, er ytterdimensjonene generelt større enn den innvendige diameter til foringsrøret eller det åpne hull. Det vil således være temmelig vanskelig å installere koblingen i dens udeformerte tilstand. Mange metoder er blitt brukt til å omforme den deformerte koblingen i borehullet. Én av de tidligere metoder har vært å anvende en senke-anordning. Senke-anordninger omfatter generelt et konisk eller rettavkortet konisk, herdnet element med så stor ytterdiameter som mulig samtidig som den må kunne passere gjennom brønn-foringsrøret eller det åpne hull. Denne senke tvinges til å vand-re gjennom en tidligere anbrakt, deformert kobling hvorved koblingen omformes til en driftsposisjon. Hvis koblingen befinner seg i en vertikal eller nesten vertikal brønn, er nedsettingskraft alene ofte tilstrekkelig til å skape den ca. femtitusen kilopond store kraft som er nødvendig for å omforme koblingen. Hvis den deformerte koblingen er anbrakt i en sterkt avvikende brønn eller et horisontalt borehull, kan imidlertid nedsettingskraften være tilstrekkelig til å tvinge senke-anordningen gjennom koblingen. I dette tilfelle, vil en fagmann på området overveie den hydrauliske metode som alternativ til nedsettingsvekt. Denne hydrauliske metode innbefatter en ekspansjonsskjøt beliggende over senke-anordningen, et borerør-anker beliggende over ekspansjonsskjøten, og et kulesete beliggende under eks-pansjonsskjøten slik at ved å slippe en kule, kan trykk påføres rørstrengen. Dette påførte trykk tvinger ekspansjonsskjøten til å ekspandere nedihull, hvilket i sin tur tvinger senke-anordningen gjennom koblingen. Ekspansjonsskjøter er velkjente innen faget, i likhet med ankere og kuleseter.

Slik en vanlig fagmann på området også vil innse, er det en vesentlig ulempe med de kjente senke-anordninger. Metallet i koblingen har en viss grad av elastisitet, slik at etter at senke-anordningen er blitt presset gjennom koblingen, under omforming av samme, vil selve koblingen springe tilbake til en mindre in-nerdiameter enn senke-anordningens ytterdiameter, med flere tusendedels tomme (1 tomme = 25,4 mm). På grunn av tilbakespranget kreves det nesten like mye løftekraft på senke-anordningen for å fjerne den fra brønnboringen, som inn-ledningsvis var nødvendig for å tvinge senken gjennom den deformerte koblingen. Dette kan være så mye som ca. 50 000 kg. Selv om en borerigg lett kan trekke ti ganger denne vekten, kan friksjonen som skapes på krumningen til en sterkt awi-kende eller horisontal brønnboring være høy nok til å absorbere hele kraften som påføres ved overflaten, slik at det ikke blir noen tilgjengelig kraft til overs for senken. Verktøyet har således kjørt seg fast. Størrelsen av den nødvendige kraft for å trekke senken gjennom den nettopp omformete koblingen kan også være tilstrekkelig til å skade andre brønnverktøy eller koblinger. Slik skade kan selvsagt koste veldig mye penger for utbedring og kreve betydelig tid både til diagnose og til utbedring. Innen faget er det følgelig behov for en senke-anordning som ikke er beheftet med manglene ved teknikken stilling.

Alle de ovennevnte mangler og ulemper ved teknikkens stilling overvinnes eller minskes ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en fleksibel senke for omforming av en deformert kobling i en brønnboring ifølge det selvstendige krav 1. Foretrukne utførelsesformer av den fleksible senke er videre utdypet i kravene 2 til og med 8. Videre oppnåes målene med den foreliggende oppfinnelse ved en fremgangsmåte for omforming av en deformert kobling for en brønnboring ifølge det selvstendige krav 9. En foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten er videre utdypet i krav 10.

Ved oppfinnelsen unngås de ovennevnte ulemper ved å skape en av to deler bestående senke-anordning omfattende en støtte og en senkekopp. Støtten er i inngrep med senkekoppen under senkesmi-operasjonen. Senkekoppen er bevegelig slik at etter at senkeoperasjonen er fullført, kan senkekoppen beveges til en stilling der den ikke støttes av støtten og derfor kan avbøyes flere tusendedeler av en tomme mot stammen. Denne avbøyning vil i vesentlig grad minske motstandskraften på senkekoppen når den tvinges gjennom den omformete koblingen (og eventuelle andre koblinger ovenfor angjeldende kobling i hullet) under fjerning av senkeambolt-anordningen fra brønnboringen. I en alternativ utførings-form, inneholder senkekoppen langsgående slisser som er utskåret i den for å gi senkekoppen bedre fleksibilitetskarakteristika. Den fleksible senke-anordning ifølge oppfinnelsen kan anvendes istedenfor en vanlig senke, hvis funksjon er helt assimilert i oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor like elementer er angitt med samme tall i de forskjellige figurer, og hvor:

Figur 1 er et sideriss av oppfinnelsen i senkesmi-stillingen,

Figur 2 er et sideriss av oppfinnelsen, der senkekoppen er blitt avskåret til en andre stillling, som er gjenvinningsstillingen, Figur 3 er et tverrsnitt-riss av en andre utføringsform av oppfinnelsen,

Figur 4 er et perspektivriss av senkekoppen, og

Figur 5 er et perspektivriss av en alternativ utføringsform av senkekoppen.

I fig. 1 er en fleksibel senke i senkesmi-stillingen generelt vist ved 10. Oppfinnelsen er illustrert montert på en stamme 11 ved hjelp av en vanlig gjenge-forbindelse 12 og et antall settskruer 14. Hver settskrue 14 er opptatt i et spor 16, idet denne kombinasjon sammen med skruegjengen 12 hindrer bevegelse av en støtte 18. Støtten 18 er fortrinnsvis et avkortet konisk, ringformet element av et enkelt stykke selv om flere stykker kan brukes til å oppnå resultatet ifølge oppfinnelsen. Støtten 18 er utstyrt med minst én port 20 (fortrinnsvis flere porter 20) som munner av støtten 18 oppihull for et kontaktpunkt på senke-anordningen idet innerveggen til en kobling blir deformet (ikke vist). Porten 20 skjærer også en boring 22 som det kan være flere av og fortrinnsvis så mange som der er porter 20, som strekker seg gjennom støtten 18 til en nedihull-ende 24 av denne. Boringen 22 er åpen mot ringrommet 26 som vist. Det skal forstås at det kan være flere boringer 22 som munner ut i ringrommet 26. Av tegningen (fig. 1) fremgår det at støtten 18 trangt opptar og støtter et senkeelement 27.

I fig. 4 er det vist en utføringsform av senkeelementet ifølge oppfinnelsen, adskilt fra de andre komponenter av oppfinnelsen. Senkelementet er gitt tallet 27. Senkeelementet 27 omfatter en senkekopp 28 og en senkebunn 30 og er et avkortet konisk, ringformet element fortrinnsvis i ett stykke. Alternativt kan flere stykker brukes til å forme senkeelementet 27.1 begge tilfeller strekker senkekoppen 28 seg oppad og utad fra senkekopp-bunnen 30. Et hull 29 strekker seg aksialt gjennom senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 og har størrelse som er tilstrekkelig til at senkeelementet 27 kan oppta stammen 11. En opphullsende 33 av senkekoppen 28 er hovedsakelig uthult og utformet for med trang pasning å oppta støtten 18, for derved å hindre avbøyning av senkekoppens 28 ytre omkrets mot stammen 11.

I fig. 5 er det vist en alternativ utføringsform av senkeelementet ifølge oppfinnelsen, generelt ved 227. Denne alternative utførinsgform omfatter en senkekopp 228 og senkekopp-bunn 230. Senkekoppen 228 er fremdeles av en generelt avkortet konisk form og er fremdeles fortrinnsvis laget av et enkelt materi-alstykke, som i den tidligere utføringsform. Senkekoppen 228 inneholder imidlertid et antall i senkekoppen utskårete slisser 235 som strekker seg mot senkekopp-bunnen 230. Slissene 235 gjør senkekoppen 228 mer fleksibel enn den først beskrevne utføringsform. Den større fleksibilitet skyldes, som man vil forstå, slissenes 235 innskjæringsbredde. Ettersom det under sammentrykking av senkekoppen 228 er mulig å "lukke" slissenes 235 innskjæring, kan man oppnå en større reduksjon av senkekoppens 228 utvendige diameter. Slissene 235 gjør det lettere å gjenvinne verktøyet uten at det skal skje på bekostning av verktøyets smi-opera-sjon i første instans.

Som vist i fig. 1, innbefatter senkekopp-bunnen 30 en boring 32 som ved en nedihull-ende 34 av senkekopp-bunnen 30 er åpen mot brønnfluidet nedihull for et kontaktområde 31 på senkekoppen 28 med den innvendige dimensjon til en deformerbar kobling 33 (vist med strek-punkt-linjer). Boringen 32 strekker seg til en oppihull-ende 36 som kommuniserer med ringrommet 26. Ringrommet 26 sik-rer forbindelse mellom boringen 32 og boringen 22, og bevirker således gjennom-strømning av brønnfluider fra under kontaktområdet 31 på senkekoppen 28 med den innvendige diameter av den deformerbare kobling 33 (i praksis en metallisk tetning) til utløpet av porten 20 over kontaktpunktet 31. En innretning for fluid-strømning (så som boringen 22) gjennom senken 10 er nødvendig for å danne et utløp for oppbygging av fluidtrykk nedihull for senkekoppen 28. Ved å anordne en boring gjennom senkekoppen 28, forhindres de forhold som muliggjør dannelse av denne hydrauliske lås under senkekoppen 28, som ellers ville motvirke og even-tuelt hindre bevegelse av senken 10 gjennom koblingen.

Senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 er plassert på stammen 11 bare ved hjelp av bruddskruer 38. Senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 er fort rinnsvis en enkelt, ringformet komponent som kan forskyves langs stammen 11. Det kreves derfor én eller annen innretning til å holde senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 i smi-posisjonen på støtten 18, for at oppfinnelsen skal virke etter hensikten. En utføringsform av en slik innretning er bruken av bruddskruer 38 som er opptatt i sporet 40. En vanlig fagmann på området vil innse, at siden bruddskruene 38 er den eneste innretning i denne utføringsform som holder senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 på plass, kan senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 dreie 360° rundt stammen 11 forholdsvis fritt. Betydningen av ringrommet 26 er da å sikre at boringen 32 står i fluidforbindelse med boringen 22 uansett hvilken orientering senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 har i forhold til støtten 18.

I tilstanden vist i fig. 1, vil en fagmann på området innse at når senken 10 tvinges nedover i hullet, vil den meget effektivt omforme en deformert kobling i likhet med kjente senker. Når omformingen er fullført og det er ønskelig å fjerne senken 10 fra brønnboringen, er det nødvendig med en oppadrettet trekkraft. Når verktøyet trekkes i oppadretnigen, vil et punkt 42 på senkekoppen 28, slik det fremgår av fig. 2, komme kontakt med koblingens innervegger på grunn av koblingens elastisitet som tidligere omtalt. Trykket på punktet 42 vil søke å hindre senken 10 fra å bevege seg oppover i hullet. Denne kraften overføres gjennom senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 til skruene 38 som da vil bli avskåret på grunn av denne kraften. En fagmann på området vil innse at den spesielle kraftstørrelse som kreves for å avskjære skruene 38, kan beregnes på forhånd og skal tilsvare en passende kraftstørrelse som indikerer at tilbaketrekning av verk-tøyet er ønskelig. Ved avskjæring av skruene 38, beveges senkekopp-bunnen 30 og senkekoppen 28 nedover i hullet inntil senkekopp-bunnens 30 nedihull-ende 34 er i kontakt med en oppihull-ende 44 av et senke-anslag 46. På dette punkt skal det kort bemerkes at senke-anslaget 46 er forbundet med stammen 11 via en vanlig gjenge 48 og et antall settskruer 50. Senke-anslaget 46 omfatter videre en O-ring 52 for avtetting av senke-anslaget 46 mot stammen 11.

Når senkekoppen 28 og senkekopp-bunnen 30 forskyves nedihull til kontakt med senke-anslagets 46 oppihull-ende 44, dannes det en spalte 54 mellom senkekoppen 28 og støtten 18. På grunn av spalten 54 vil fortsatt trekkbelastning på senken 10 bringe senkekoppen 28 til å avbøyes innad mot stammen 11 i en grad som er tilstrekkelig til at senkeelementet 27 kan gli gjennom koblingen. Senkekoppens 28 avbøyning er typisk flere tusendedeler av en tomme. Spalten 54 kan være så liten som noen tusendedeler av en tomme, eller den kan være større. Senkens 28 avbøyning vil bare være det som er nødvendig for at senken 10 skal kunne bevege seg gjennom koblingen ved en betydelig redusert kraft når den trekkes tilbake fra brønnen.

I en andre utføringsform av oppfinnelsen, som vist på fig. 3, forblir senkens virkemåte den samme, men den måte som den utføres på er litt annerledes. Ettersom hver av komponentene i denne utføringsform er litt forskjellig fra hver av deres motparter i den først beskrevne utføringsform, er nye henvisningstall benyt-tet for hver av dem.

En stamme 111 støtter en senke 110 som aktiveres av stammens 111 bevegelse. I kjørestillingen (vist), er en senkering-støtte 114 i stilling for å understøt-te en senkering 116. Både senkering-støtten 114 og senkeringen 116 i denne utføringsform "flyter" på stammen 111 (dvs. de er ikke festet til stammen 111). Ved stammens 111 oppihull-ende, er senkering-støtten 114 forhindret fra å bevege seg videre opp i hullet ved hjelp av en låsering 118. Låseringen 118 er gjengeforbundet med stammen 111 ved hjelp av en gjenge 120 og forhindret fra å bevege seg på stammen 120 ved hjelp av minst én settskrue 122 som er opptatt i et spor 124. I en foretrukket utføringsform er stammen 111 "vendt nedad" for å danne en skulder 126 som strekker seg til senkens 110 nedihull-ende og er slik utformet at låseringen 118 ligger fast an mot skulderen 126. Utforming av stammen 111 slik at den inneholder skulderen 126, gir mer ringrom mellom den "nedadvendte" flate på stammen 111 og borehullet eller koblingen, slik at tykkere senke-komponenter kan brukes. Den "nedadvendte" skulder 126 fører også til ekstra stabilitet for låseringen 118.

Senke-støtten 114 ligger an mot låseringen 118 ved grenseflaten 130 og innbefatter fluid-omløp 132. Støtte for senkeringen 116 er langs grenseflaten 134. Som en enhet, virker støtten 114 og senkeringen 116 slik som deres motparter gjorde i den tidligere utføringsform og faktisk slik som de som tilhører teknikkens stilling gjør for å omforme en deformert kobling. Det er i forbindelse med gjenvinning av senken 110 at dens særegne konstruksjon er åpenbar og fordelaktig. Det skal bemerkes at senkeringen 116 innbefatter minst én fluid-omløpsledning 138 som kommuniserer med et ringrom 140.

Nedenfor senkeringen 116 i borehullet, finnes en bruddring 142. Senkeringen 116 ligger an mot bruddringen 142 ved grenseflaten 144. Bruddringen 142 hindres fra bevegelse i lengderetningen på stammen 111 ved hjelp av ét antall bruddskruer 146 som strekker seg inn i sporet 148 på stammen 111. Bruddringen 142, sammen med låseringen 118, holder senkering-støtten 114 og senkeringen 116 i den operative kjøre- og omformingsstillingen. Det skal bemerkes at slissen 150 er anordnet både på oppihull- og nedihull-sidene av bruddringen 142 i en foretrukket utføringsform. Selv om bare oppihull-enden av bruddringen 142 krever slisser 150 for å tillate fluid-omløp, vil plassering av slisser 150 på begge ender hindre muligheten for at senken 110 kan monteres bakvendt.

Ved senkens 110 nedihull-ende i fig. 3 (dvs. den høyre side av tegningen), er en dobbeltfunksjon-nese-senke 152 gjengeforbundet med stammen 111 ved hjelp av en gjenge 154 og låst på plass ved hjelp av minst én settskrue 156 som er opptatt i et spor 158. Nese-senken 152 virker til å hindre at bruddringen 142 skal falle av stammens 111 ende etter at bruddskruen(e) 146 er avskåret og dessuten virke som en for-omformings-senke for å åpne opp stramt deformerte koblinger.

I driftstilstanden, med bruddskruen(e) 146 intakt, er rommet mellom nese-senkens 152 oppihull-ende 160 og bruddringens 142 nedihull-ende 162 fortrinnsvis tilstrekkelig til å tillate full avskjæring av bruddskruen(e) 146 ved forskyvning av bruddringen 142 i nedihull-retningen før de omtalte flater berører hverandre. Derved hindres en delvis avskjæringstilstand som i en viss grad kan svekke ytelsen. Den delvise avskjæring vil imidlertid ikke fullstendig hindre senken 110 i å virke.

Når senken 110 er blitt tvunget gjennom koblingen som omformes, vil den bli trukket tilbake eller opp i hullet. Dersom senken møter betydelig motstand, vil trekkene ifølge oppfinnelsen bli satt i bevegelse. Ettersom både senkering-støtten 114 og senkeringen 116 ikke er forbundet med stammen 111, vil motstand som utøves av den deformerte kobling bli direkte overført til bruddskruen(e) 146. Ved en forutbestemt kraftstørrelse vil skruen(e) 146 avskjæres og la stammen 111 bevege seg oppover i hullet. På dette punkt er støtten 114 ikke blitt beveget i forhold til senkeringen 116. Friksjonsinngrep mellom disse er således fortsatt uavhengig og ikke kumulativ i forhold til den nødvendige størrelse av kraften for avskjæring av skruen(e) 146. Ved stammens 111 oppadbevegelse, vil en smekkring 164 tref-fe en skulder 166 på støtten 114 og bevege støtten 114 ut av dens støtteposisjon under senkeringen 116. Som i den tidligere utføringsform, vil dette tillate avbøy-ning av senkeringen 116, slik at senken 110 kan gjenvinnes. I praksis blir støttens 114 frakobling fra senkeringen 116 hjulpet av en slagvirkning som normalt skyldes den plutselige avskjæring av skruen(e) 146. Det skal imidlertid bemerkes at en rettlinjet trekkbelastning på senken 110 også vil frigjøre støtten 114 fra senkeringen 116. Slagpåvirkningen er en hensiktsmessig virkemåte, men den er ikke en nødvendig virkemåte. Overvinning av friksjonen som skapes av den fleksible senkeringen 116 som tvinges til anlegg mot støtten 114 som følge av kontakt mellom senkeringen 116 og koblingens innervegger, er alt som kreves. Etter avskjæring, vil senkeringen 116 og bruddringen 142 hvile på nese-senken 152 mens støtte-skulderen 166 vil hvile på smekkringen 164. I denne tilstand er støtte for senkeringen 116 ikke tigjengelig og den kan fritt bøye seg for å tillate gjenvinning av senken 110 fra koblingen. Vanligvis er den avbøyning som vil finne sted, til en svakt oval form.

Det skal forstås at i begge utføringsformene av oppfinnelsen vil brudd-frigjøringen eller annen frigjøringsmekanisme ikke bli brukt under alle forhold. Senken 10 kan trekkes gjennom koblingen uten at det er nødvendig at den bøyes. På grunn av at disse verktøy innbefatter oppfinnelsen, gjenvinnes verktøyene uansett hvorvidt senken 10 blir fastkjørt i koblingen. Hvis senken 10 blir fastkjørt i koblingen, vil bruddskruen(e) 146 avskjæres ved fortsatt opptrekkingskraft på senken 10, og senken 10 vil virke som ovenfor

beskrevet.

Selv om foretrukne utføringsformer er blitt vist og beskrevet, kan forskjellige modifikasjoner eller erstatninger bli utført på disse uten å avvike fra oppfinnelses-tanken eller -rammen. Følgelig skal det forstås at foreliggende oppfinnelse er beskrevet i illustrasjonsøyemed og ikke i begrensningsøyemed.

o

Claims (10)

1. Fleksibel senke for omforming av en deformert kobling i en brønnboring,karakterisert vedat den omfatter en støtte som kan plasseres på en stamme, og et senke-element som er bevegelig på stammen til en posisjon der elementet er støttet av støtten og en stilling der elementet ikke støttes av støtten, idet elementet kan avbøyes når det er i den ustøttete stilling.

2. Fleksibel senke ifølge krav 1,karakterisert vedat senke-elementet er gjort midlertidig ikke-fleksibelt ved hjelp av en overvinnbar tilstand.

3. Fleksibel senke ifølge krav 2,karakterisert vedat det overvinn-bare element er minst én bruddskme.

4. Fleksibel senke ifølge krav 1,karakterisert vedat senken videre omfatter et senke-anslag som kan monteres på stammen.

5. Fleksibel senke ifølge krav 1,karakterisert vedat den fleksible senke videre omfatter en strømningsbane gjennom støtten og at elementet tillater fluider å passere gjennom den fleksible senke.

6. Fleksibel senke ifølge krav 1,karakterisert vedat senke-elementet omfatter et hovedsakelig avkortet, konisk formet element med et aksialt gjennomgående anordnet hull, hvilket hull er dimensjonert til å oppta stammen derigjennom.

7. Fleksibel senke ifølge krav 6,karakterisert vedat senke-elementet inneholder et antall i lengderetningen anordnete slisser som gir senke-elementet fleksibilitetskarakteristika.

8. Fleksibel senke ifølge krav 1,karakterisert vedat den fleksible senke videre omfatter en ekspansjonsovergang som er anbrakt langs stammen oppihull for senke-elementet, et anker oppihull for ekspansjonsovergangen; og et kulesete beliggende innvendig i stammen og nedihull for ekspansjonsovergangen.

9. Fremgangsmåte for omforming av en deformert kobling for en brønnboring,karakterisert vedat den omfatter: tvinging av et senke-element som støttes av en støtte gjennom koblingen; opphenting av senken; overvinning av et overvinnbart element; frigjøring av senke-elementet fra støtten; og tilbaketrekking av senke-elementet og støtten fra brønnboringen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat den videre omfatter avbøyning av senke-elementet.