NO323769B1 - Fremgangsmate og anordning for ikke-inntrengende trykkmaling i bronnhode-ringrom - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder borebrønner for produksjon av petroleumsprodukter og angår mer spesielt borebrønner plassert i et miljø på sjøbunnen hvor den trykksatt integriteten av borebrønnene er av spesiell interesse sett fira et miljøbeskyttende ståsted og for beskyttelse av arbeidere og utstyr fra risikoen av en trykklekkasje fra borebrønnen. Mer spesielt, fremskaffer foreliggende oppfinnelse en ikke intrusiv fremgangsmåte for å overvåke trykket i borebrønnsledningsåpningen uten å kompromittere trykkoppbevaringsintegriteten av borebrønnsystemet på noen måte, og dermed tillate usedvanlig store trykk i typiske utilgjengelige åpninger å bli detektert, og ta korrigerende tiltak før en hasardiøs hendelse kan inntreffe som kanskje involverer menneskeliv, miljøet eller eiendom.

Da foreliggende oppfinnelse har anvendelse til petroleumsproduserende bore-brønner andre enn undervannsborebrønnsystemer, for den hensikt å forenkle og å lette klar forståelse av oppfinnelsen av andre, er foreliggende oppfinnelse her beskrevet spesielt da det relaterer seg til undersjøiske borebrønner.

The Minerals Management Service (MMS) har nylig revidert sin politikk om Sustained Casinghead Pressure (SCP) for Mexicogulfens ytre kontinentalhylle (GOMR). MMS utstedte et forslag til notis til leietakere og operatører (NTL) for å definere endringer som er forestående om sin nåværende politikk. Nåværende (tidligere) politikk er definert i et brev til leietakere (LTL) av 13.januar 1994.

SCP inntreffer når en eller flere lekkasjer utvikles i en barriere konstruert for å gjennomføre og opprettholde trykkontroll av borebrønner. SCP er definert som et trykk målbart ved kledningshode til en kledningsåpning som gjenoppbygges når ventilert, et trykk som ikke alene er til stede på grunn av temperaturvariasjoner, og et trykk som ikke er blitt bevisst påført.

Det er derfor sett på som ønskelig å overvåke alle kledningsåpninger for SCP på alle undersjøiske ventiltrær for å forsikre en tidlig påviselse av trykkoppbygning i en av åpningene.

LTL brevet av B.januar 1994 krevde at alle åpninger på offshoreproduserende borebrønner til å bli overvåket for SCP. Imidlertid er disse reguleringene skrevet primært for borebrønner på konvensjonelle, faste plattformer og avvik har blitt tillatt for undersjøiske borebrønner. Det godtatte kravet for undersjøiske borebrønner er å overvåke kun åpningen mellom produksjonsrøret og produksjonskledningsstrengen ("A" ringrommet) siden det kan bli overvåket av trykkfølsomme liner som passerer gjennom brønnhodet, uten noe behov for å penetrere det ytre trykksatt huset eller veggen som isolerer ringromstrykket fra sjøvannet eller annet miljø. Den konvensjonelle fremgangsmåten for å overvåke "A" ringrommet er å fremskaffe en ringromsover-våkningsline i ventiltreets produksjonskontrollnavlestreng og/eller å fremskaffe en elektronisk trykkføler i ventiltreets ringromsstrømningsbane. Kontrollinen og/eller trykksensoren kan bli isolert fra produksjonsringrommet til borebrønnen av en eller flere ventillukninger på det undersjøiske ventiltreet. Borebrønner med SCP i "A" ringrommet som er mindre enn 20 % av minimum internt flytningstrykk (MIYP) av den påvirkede kledningen kan bli produsert med på en "egengodkjent" basis, forutsatt at ringromstrykket kan bli ventilert til null gjennom en lA" nålventil innen 24 timer eller mindre. Vilkår er også etablert for å bestemme ikke-opprettholdte kledningstrykk som er typisk forårsaket av termiske effekter under borebrønnoppstart.

Overflatebrønnhodesystemer, brukt på land og på offshoreplattformer, fremskaffer trykksatt sideutløp i kledningen og rørhodet, fra hvilket ringromtrykk kan bli overvåket. API spesifikasjonen 17D tillater ikke legemspenetrering i høytrykksundersjøiske brønnhodehus. Selv om penetrering var tillatt i undersjøiske brønnhoder, hus, ville den overordnede sikkerheten av borebrønnen være en høyrisiko fordi hver brønnhodepenetrering forårsaker et potensielt lekkasjepunkt. Åpenbart når et brønnhode er plassert på eller nær sjøbunnslekkasjen eller en legemspenetrering vil sammenhengen være vanskelig å oppdage inntil et stort problem har inntruffet.

I 1995 var en laboratoriedemonstrasjon fremskaffet for et ikke-intrusiv brønn-hodekledningsovervåkningssystem til Deepstar Joint Industry prosjektet. Dette ikke-intrusive ringromtrykksovervåkningssystemet bruker strekkmåleinstrumenter på utsiden av brønnhodehuset. Nivået av strekkmåleinstrumentet på brønnhodet tilsvarer ring-romområdene mellom kledningsholdetetningene på innsiden av brønnhodehuset. Trykk er overvåket ved å korrelere strekket målt på utsiden av brønnhodehuset til trykket påført mellom tetningen på innsiden av brønnhodehuset. Strekkmåleinstrumentsfremgangs-måten har ikke kommet videre enn til laboratorietesting på grunn av tekniske bekymringer om implementering av fremgangsmåten for undersjøiske miljøer.

US patent nr. 5 544 707 av 13.august 1996 dekker en justerbar forseglings-mansjettmekanisme som kan bli installert istedenfor en normal tetningssammenstilling på produksjonskledningsholderen for å fremskaffe tilgang til ringrommet rundt utsiden av produksjonskledningen ("B" ringrommet). Posisjonen til mansjetten er justert mekanisk med et setteverktøy forut for installeringen av ventiltreet. Når ventiltreet er installert kan trykk i "B" ringrommet bli overvåket separat fra trykk i produksjonsrørringrommet ("A" ringrommet) gjennom et sideutløp i ventiltrelegemet. Overvåkning av "B" ringrommet er oppnådd med konvensjonelle midler, på samme som beskrevet ovenfor under nåværende praksis for "A" ringrommet. Den justerbare mansjettfremgangsmåten tillater kun trykk til å bli overvåket i de to innerste ringrommene av borebrønnen. Noen undersjøiske borebrønner med utvidet kledningsprogram kan ha opptil seks ringrom. Tetningene og åpningene på den justerbare mansjetten er potensielle lekkasjepunkter som øker den totale sikkerhetsrisikoen for borebrønnen.

US patent nr. 4 887 672 dekker en fremgangsmåte som benytter hydrauliske koplinger mellom toppen av borebrønnhuset og ventiltrekoplingsstykket. Koplingene tillater åpninger i brønnhodet og ventiltreet til å kommunisere med hverandre når ventiltreet er låst på plass i brønnhodet. Et langt vertikalt hull boret fra koplingsplasseringen i toppen av brønnhodet kommuniserer med et kort, internt, horisontalt hull i brønn-hodehuset. Den vertikale plasseringen av det interne hullet blottlegger ringromsområdet mellom kledningsholdertetning til overvåkningsåpningen. En kopling/åpningskombina-sjon er benyttet for hvert ringrom som skal bli overvåket. Åpningene kan bli overvåket gjennom en linje i produksjonsnavlestrengen og/eller av en elektrisk trykksensor, per nåværende praksis. Den hydrauliske koplingsfremgangsmåten er ikke såvidt bekjent blitt installert på feltet. Orientering av koplingene forut for ventiltre/brønnhodesammen-kopling er kritisk og koplingene er utsatt for skade. Hver åpning er et potensielt lekkasjepunkt som øker den totale sikkerhetsrisikoen for borebrønnen.

Av annen kjent teknikk kan nevnes US patent nr. 5 172 112.

The Minerals and Management Service (MMS) hos U.S. Department of the Interior har foreslått at borebrønner med undersjøiske ventiltrær vil måtte ha kledningsringrom overvåket for opprettholdt kledningstrykk, begynnende med ventiltrær installert etter 1.januar 2005. Disse kravene kan fremstille en sikkerhetsrisiko til undersjøiske borebrønner, fordi den mest ukompliserte fremgangsmåten for å fa tilgang til ringrommet for trykkovervåkning er å lage en trykksatt gjennomføring gjennom legemet av trykktanken. Siden det er velkjent at alle gjennomføringer gjennom et ytre trykksatt hus til brønnhoder er potensielle lekkasjepunkter som øker tetningsirsikoen, og dermed sikkerhetsrisikoen, til borebrønnsystemet, vil ikke trykkovervåking i borebrønnsringrom være praktisk uten at et sikkert system for å gjennomføre dette blir kommersielt tilgjengelig. API spesifikasjon 17D for undersjøiske brønnhoder og ventiltrærutstyr forbyr uttrykkelig legemsgjennomtrengning i undersjøiske høytrykks brønnhodehus. Derfor er den anbefalte fremgangsmåten for å overvåke trykk i mangedoble ringrom med ikke-intrusive midler, som ikke eksisterer i henhold til nåværende praksis. Det er for dette behovet at nåværende oppfinnelse er laget.

GOMR vil ikke tillate igangsettelsestillatelse for trykk i ytterkledning av undersjøiske borebrønner boret eller utsatt etter datoen foreslått av NTL uten at leietaker/operatør kan dokumentere i sine Application for Permit to Drill (skjema MMS 123) eller Sundry Notice (skjema MMS 124) at beste sementeringspraksis vil bli benyttet. Foreslåtte beste sementeringspraksis er definert av MMS i vedlegg B av den foreslåtte NTL. Denne politikken gjelder alle ledende, overflate, mellomliggende og produksjonskledninger. Trykk må være i stand til å bli oppdaget til enhver tid. For undersjøiske borebrønner, hvor kun produksjonsringrommet kan bli overvåket, må diagnoser bli utført som indikert i vedlegg A i den foreslåtte NTL, bortsett fra at resul-tater for omkringliggende ringrom vil bli begrenset til å overvåke rørtrykkrespons. Dette kravet er forstått å mene at tilgang må bli fremskaffet til "A" ringrommet som nåværende praksis, og ytterligere midler må bli fremskaffet til å måle, men ikke ventilere eller oppbygge, trykket i alle ytre ringrom.

Formålet for å overvåke SCP på alle ringrom må være etablert før en endring i praksis er implementert, for å forsikre at enhver endring oppnår det ønskede resultat. Det indirekte formålet er å eliminerer sikkerhetsrisikoer og dermed unngå skade eller ødeleggelse til menneskeliv, hav og kystmiljøet, og eiendom. Derfor må den følbare fordelen assosiert med overvåkning av SCP på alle ringrom være oppnådd uten å øke risikoen eller å redusere påliteligheten av nåværende praksis. Hvis ikke kan borebrønnsikkerhet være kompromittert istedenfor forbedret.

Før den foreslåtte praksis om å overvåke SCP på alle kledningsringrom er implementert, må bekymringer om sikkerhet, pålitelighet og kostnader være fullt adressert. Borebrønner er sikre hvis trykk er kjent og kontrollert på en pålitelig måte.

Det er to potensielle kilder av SCP. Den første kilden er fra produserte fluider som kommer ut av reservoaret, den andre er fra formasjonstrykk over reservoaret. Hvis SCP er et resultat fra produksjonsfluider, på grunn av en pakning eller rørlekkasje f.eks., vil den bli oppdaget i "A" ringrommet først. Nåværende praksis muliggjør overvåkning av SCP i "A" ringrommet, slik at foreslått praksis av overvåkning av SCP i alle kledningsringrom fremskaffer ikke noen ytterligere fordel for den første kilden av SCP. Hvis SCP er et resultat fra formasjonstrykk, er den mest sannsynlige årsaken sement eller strukturelle feil. Streng implementering av ordentlig ingeniør og konstruksjonssementer-ingsoperasjoner bør minimere risikoen for sementrelaterte feil. Allment aksepterte "best sementeringspraksis" kan komme fra MMS, som beskrevet i vedlegg B av den foreslåtte NTL, eller de kan komme fra industri. Borebrønnkledningsprogrammer og undersjøiske brønnhodeutstyr er strukturelt konstruert for å kontrollere formasjonstrykk i det ytre klectomgsrmgrommet på en sikker og pålitelig måte. Derfor er det spørsmål ved behovet for å overvåke SCP i alle kledningsringrom og bør kun være vurdert hvis en høyt pålitelig måte for å oppnå det kan bli etablert.

Påliteligheten av ethvert nytt SCP overvåkningssystem bør være lik eller bedre enn nåværende praksis, hvis ikke kan borebrønnssikkerhet bli kompromittert. Den eneste fremgangsmåten som kan bli vurdert som like pålitelig som nåværende praksis er ikke-intrusiv fremgangsmåte. Ikke-intrusive fremgangsmåter fremskaffer midler til å overvåke SCP uten å legge til en ny trykksatt gjennomføring (inntrengninger) i det undersjøiske brønnhodehuset eller kledningsholdesystemene. Enhver gjennomføring er et potensielt lekkasjepunkt som reduserer påliteligheten. Alle intrusive fremgangsmåter øker lekkasjepunkter, enten eksternt gjennom brønnhodehuset eller internt gjennom bevegelige forseglinger på kledningsholderne. Selv om ikke-intrusive fremgangsmåter ikke øker antallet lekkasjepunkter, er deres pålitelighet på dette tidspunkt ikke kjent fordi ikke-intrusive fremgangsmåter er ikke fullt utviklet eller utprøvd i felt. Påliteligheten av trykkdata oppsamlet av et ikke-intrusivt system må være veldig nøyaktig, fordi statusen av borebrønnen og viktige operasjonelle avgjørelser vil bli basert på de innsamlede data.

Kostnaden assosiert ved å implementere et mangedobbelt ringromstrykksystem vil avhenge av fremgangsmåten benyttet. Siden den anbefalte fremgangsmåten er ikke-intrusiv, og funksjonelle, ikke-utprøvde, ikke-intrusive fremgangsmåter ikke eksisterer på dette tidspunkt, kan ikke kostnaden for implementering bli nøyaktig beregnet. Imidlertid, kostnaden vil være betydelig fordi brønnhodesystemer, kontrollsystemer og produksjons-navlestrenger vil alle bli involvert. Tilleggskostnaden kan hindre utvikling av borebrøn-ner som er allerede vurdert til å være økonomisk marginale. For borebrønner som er produsert, vil en del av tilleggskostnadene måtte være pådratt under borefasen av et prosjekt, fordi brønnhodesystemet vil måtte være utstyrt med et oppsatt grensesnitt mot et SCP overvåkningssystem.

Oppfinnelsen fremskaffer en ikke-intrusiv fremgangsmåte for å overvåke trykk i borebrønnkledningsringrom. Trykksatt integritet av borebrønnsystemet er ikke kompromittert på noen som helst måte. Den totale sikkerheten av borebrønnen er forbedret fordi urimelige trykk i et tidligere utilgjengelig ringrom kan bli oppdaget, og korrigerende handlinger kan bli gjort av borebrønnoperatøren, før en hasardiøs hendelse inntreffer til menneskeliv, miljøet eller eiendommen.

Ringrommet mellom undersjøiske borebrønnkledninger trenger å bli overvåket for trykk for å forsikre at borebrønnen er betjent på en sikker måte og for å tilfredsstille regulative krav. Tradisjonelt er kun ringrommet mellom produksjonsrøret og produksjonskledningsstrengen overvåket for trykk for borete borebrønner gjennom marine brønnhoder. Nye regulative krav kan diktere at alle kledningsringrom skal være overvåket for trykk i fremtiden. Foreliggende oppfinnelse tillater trykk å bli overvåket i det ytre ringrommet av borebrønnkledningsprogrammet uten å påføre ytterligere trykksatt gjennomføringer til borebrønnsystemet. Denne ikke-intrusive tilnærming til å overvåke trykk i ringrommet bevarer trykkintegriteten av borebrønnen og maksimerer sikkerheten av borebrønnen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene. Imidlertid, skal det noteres at de vedlagte tegningene illustrerer kun en typisk utførelse av denne oppfinnelsen og skal ikke bli vurdert som begrensning av dennes omfang, for oppfinnelsen kan bli benyttet til andre tilsvarende effektive utførelser.

Figur 1 er en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av et brønnhodesystem til konvensjonell borebrønn, og som er typisk for undersjøiske ventiltrær, som viser et system for å overvåke trykk i ringrommene mellom produksjonsrøret og produksjonskledningsstrengen ("A" ringrommet) og som er representativ for kjent teknikk. Figur 2 er en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av et undersjøisk ventiltre som har et konvensjonelt ringromstrykkovervåkningssystem som i figur 1 og som har ytterligere et ikke-intrusivt system i henhold til prinsippene av foreliggende oppfinnelse, med en intelligent sensorutspørirngsinnretning montert eksternt på brønnhodet og intelligente sensorer montert for å overvåke trykket i alle ringrom og representerer den foretrukne utførelse av oppfinnelsen. Figur 3 er en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av et undersjøisk ventiltre tilsvarende til det i figur 2 og avbilder en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse som er et ikke-intrusivt trykkmålingssystem som har strekkmåleinstrumenter montert på brønnhodehusets struktur og med en brønnhodemontert strekkmålingsinnretning bundet sammen for å oppdage tilfeller av strekk og dermed oppdage tilfeller av internt trykk inni i det utvalgte ringrommet. Figur 4 er en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av et undersjøisk ventiltre som har et konvensjonelt ringromstrykkmålingssystem og som illustrerer en annen utforming av foreliggende oppfinnelse som inkorporerer en glidende mansjett plassert i produksjonskledningsholderen og som er bevegelig mellom en posisjon som overvåker trykket i ringrommet "A" og en posisjon som overvåker trykket i ringrommet "B". Figur 5 er en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av undersjøisk ventiltre som har et konvensjonelt ringromstrykksmålingssystem og som illustrerer en intrusiv trykkmålingsutførelse av foreliggende oppfinnelse som inkorporerer sidebrønnhodegjennomføringselementsutløp i kommunikasjon med utvalgte ringrom og ventilkontrollerte rør for å kontrollere kommunikasjonen av utvalgte ringromstrykk til en ringromsovervåkningslinje. Figur 6 er en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av et undersjøisk ventiltre som har et konvensjonelt ringromstrykksmålingssystem og som representerer en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse og som har ringromstrykk kommunikasjonspassasjer internt i høytrykkshuset som er i kommunikasjon med utvalgte ringrom og med hydrauliske koplinger tilkoplet til trykkommunikasjonspassasjer med respektive ringromstrykkommunikasjonslinjer av ringromstrykksovervåkningssystmet til borebrønnen. Figur 1 av tegningene illustrerer skjematisk et brønnhode som har mangedobbelt ringrom og som viser et konvensjonelt system som representerer kjent teknikk for å oppdage trykkforhold inne i produksjonsrørutløpet av rørholderen og som oppdager trykkforhold inne i ringrommet "A". Trykkmålingssystemet i figur 1 er av ikke-intrusiv natur men den har ikke mulighet for å måle trykket av andre ringrom. Figur 2 av tegningene illustrerer et ikke-intrusivt trykkovervåkningssystem for borebrønnkledningsringrom, som representerer den foretrukne utførelsen av foreliggende oppfinnelse som omfatter intelligente trykksensorer plassert på kledningsholderen og/eller kledningsstrengene og et middel for å utspørre disse sensorene fra et annet sted. Utspørringsinnretningen kan være plassert eksternt til brønnhodet eller kan være plassert internt til brønnhodet på eller inne i den ferdige rørhengeren eller rørstrengen. Oppfinnelsen krever ingen gjennomføring gjennom høy eller lavtrykks brønnhodehus, kledningsholdere eller kledningsstrenger. Gjennomføringer gjennom rørhengeren, som nåværende praksis, kan bli opprettholdt. For borebrønner med mangedobbelt kledningsstrenger og dermed mangedoble ringrom, er trykksensorene i stand til å bli utspørret gjennom flerdoble kledningsveggseksjoner.

Den primære hensikt av oppfinnelsen er å fremskaffe trykkdata fra kledningsringrom uten å introduser intrusive, trykksatt gjennomføringer og assosierte potensielle lekkasjepunkter inn i borebrønnsystemet. Imidlertid er de intelligente sensorene ikke begrenset til å fremskaffe trykkdata. Andre relevante borebrønndata, slik som temperatur eller annen informasjon, kan bli fremskaffet med sensorene.

Sensorene vil trenge en energitilførsel for å utføre sine funksjoner. Energitilførsel kan være et batteri som er del av sensorsystemet. Batteriet kan bli pulset på og av av utspørringssignalet for å fremskaffe lengre levetid. Mangedoblede batterisett som er aktivisert av forskjellige signaler kan bli benyttet sekvensielt for å fremskaffe ennå lengre levetid, dvs., bruke ett batteri inntil det er utladet, deretter aktivere et annet, tidligere ubrukt batteri. Alternativt, kan energi og signal bli overført gjennom brønnhodet, kledningsholder og/eller kledning, som passende, til sensoren. Sensorene kan benytte fiberoptikk, elektromagnetisme, strekkmåleinstrumenter, røntgenstråler, gammastråler, akustikk, minnemetaller, eller andre midler for å utføre sine funksjoner.

Sensorutspørringsinnretningen kan være festet til brønnhodehuset eller undersjøiske ventiltre, eller den kan være montert på brønnhodehuset eller det undersjøiske ventiltreet på en måte som tillater det å bli fjerninstallert og/eller hentet av en dykker, en ROV eller av andre typer av fjerninngrepsmidler. Sensorutspørrings-innretningen kan også være utplassert inne i borebrønnhullet som del av den ferdigstilte rørstrengsammenstillingen. Utspørringsinnretningen kunne da bli fjernet og erstattet ved å trekke inn rørstrengen. Alternativt kunne utspørringsinnretningen også bli hengt på innsiden av produksjonsrørstrengen på en måte som tillater den å bli trukket inn av en kabel eller oppkveilet rørinngrep, for å unngå å måtte trekke inn rørstrengen.

Energi og signal til sensorutspørringsinnretningen kan bli tilført gjennom ledere i produksjonsnavlestrengen og gjennom ledende eller induktive koplinger ved passende grensesnitt. Energi kan også være fremskaffet av et batteri som er del av sensorene eller en utspørrende innretningen. Signalene kan deretter bli overført akustisk, eller med andre ikke-ledende midler. Dataene oppsamlet av utspørringsinnretningen er sendt til et kontrollsystem for prosessering og utskrift.

Figur 1 avbilder en skjematisk tverrsnittsillustrasjon av et konvensjonelt under-vannsventiltre, vist generelt ved 10 som har et konvensjonelt ringromstrykkovervåkningssystem for å overvåke trykk i ringrom "A" og som er representativ av kjent teknikk. Borebrønnkonstruksjonen omfatter et ledende rør 12 som trenger gjennom overflateformasjonen til et ønsket dyp og som er sementert til overflateformasjonen. Den øvre enden av lederrøret er forseglet av en pakning 14 til et høytrykksoppbevarende hus 16 tilkoplet til overflatekledningen 18 og som danner det ytre trykksatt huset av brønnhodet eller ventiltreet. Det ytre trykksatt huset 16 er tilkoplet til den øvre enden av overflatekledningen 18 som også er sementert til jordformasjonen. Det ledende røret 12, huset 16 og overflatekledningen 18 og pakningen 14 samarbeider for å definere et ringrom "D". Normalt i undersjøiske tilfeller er trykkforholdet i ringrommet "D" ikke målt fordi for å gjøre dette krever gjennomtrengning av lederrøret av en trykkovervåkningstilkopling. En mellomliggende kledning 20 strekker seg gjennom overflatekledningen 18 og er også sementert til jordformasjonen, og har et trykksatt hus 22 på sin øvre ende som danner en trykksatt komponent av brønnhodet. Den mellomliggende kledningen og dens hus 22 representerer en trykksatt avdeling internt av det ytre trykksatt huset 16 og, som er konsentrisk plassert inne i det ytre huset, definerer et ringrom "C". Den mellomliggende kledningen er forseglet internt av huset 22 med en pakning 24 og en produksjonskledning 26 som strekker seg til dypet av produksjonsformasjonen er forseglet til huset 22 av en pakning 28. Et ringrom "B" er definert mellom den mellomliggende sluttproduksjomkledningen 20 og 26 og er isolert av pakningene 24 og 28. Produksjonsrøret 30, som også kan strekke seg til dypet av produksjonsformasjonen, er forseglet til produksjonskledningen i sin laveste ende av pakningene 32 og 34 og er forseglet ved sin øvre ende til huset 22 av en eller flere pakninger 36.

Inne i det trykksatt huset 22 og under rørholderen og pakningen 36 er et ringrom, vanligvis referert til som ringrom "A", definert. Ringrommet "A" omfatter mellomrommet mellom produksjonskledningen 26 og produksjonsrøret 30 og isolert mellom pakningene 28 og 36. Konvensjonell praksis tillater ringrommet "A" til å bli overvåket mens ringrommene B, C, D, osv. er vanligvis ikke overvåket. I henhold til nåværende praksis er trykket inne i ringrommet "A" målt av en trykkmålingslinje 38 som har sin nedre ende i kommunikasjon med ringrommet "A" som vist. Trykkmålingskom-munikasjon via trykkmålingslinjen 38 er kontrollert med en ventil 40 som er fremskaffet på den undersjøiske ventiltrestrukturen 42. En produksjonsringromsovervåkerlinje 44 er tilkoplet til trykkmålingslinjen 38 over en kontrollventil 46, som derved tillater ringromstrykkmålinger av ringrommet "A" til å bli kontrollert selektivt. Et produk-sjonsrør 48 er i kommunikasjon med produksjonsrøret og er kontrollert med ventilene 50 og 52 som tillater strømmen av produksjonsfluid gjennom et produksjonsutløp 54. Produksjonstrykket kan lett bli målt via røret 48 enten opp eller nedstrøms av ventilene 50 og 52.

Med konvensjonell ringromstrykksovervåkning som vist i figur 1 er kun trykket inne i ringrommet "A", produksjonsirngrommet, i stand til å bli overvåket. I et slikt tilfelle, er tilstanden av trykk inne i ringrommet "B", "C" og "D" ikke kjent. Derved, ved et lekkasjetilfelle av enhver borebrønnkomponent, slik som en pakning, rørkopling, forsegling, osv. skulle inntreffe, vil dette ikke umiddelbart være åpenbart for ansvarlig personell av borebrønnen. Dette kan selvfølgelig føre til en situasjon hvor trykksatt komponent kan svikte, som muligens løslater trykksatte petroleumsprodukter ikke bare til miljøet men også til et område som kan være benyttet av personell. Når trykkforfatningen av ringrommene "B", "C" og "D" er kjent, i tilfelle ett av ringromstrykksforholdene skulle endres og er vurdert til å representere en potensiell hasardiøs tilstand, kan borebrønnen bli stengt eller nødvendig reparasjon kan bli planlagt slik at trykksatt integritet av borebrønnen kan bli effektivt vedlikehold til ethvert tidspunkt.

Kjennskap til trykkforholdene inne i ringrommene "B", "C" og "D" av et brønnhodesystem er selvfølgelig viktige faktorer for å igangsette vedlikehold av trykksatt integritet av brønnhodesystemet så vel som andre borebrønnkomponenter. Følgelig er det av betydelig interesse fra industri og regjeringsmakt å fremskaffe borebrønner, spesielt undersjøiske borebrønner, med systemer for overvåkning av trykk inne i de fleste, hvis ikke alle, av de forskjellige ringrommene. Selv om trykkene av forskjellige ringrom til brønnhoder kan bli overvåket hvis gjennomtrengning av de trykksatt husene og komponentene av borebrønner kan bli gjennomboret av trykkovervåkningspassasjer og linjer, er ikke ytre husgjennomtrengning for ringromtrykksmålinger gjennomførbart valg i det undersjøiske miljøet. Som beskrevet ovenfor, er det vurdert uriktig og potensielt farlig og hasardiøs praksis å gjennomtrenge brønnhodekomponenter for det formål å komme til de forskjellige ringrommene for trykkovervåkning. Følgelig fremskaffer foreliggende oppfinnelse en effektiv løsning til problemet med ringromtrykks-overvåkning og tillater like fullt vedlikehold av trykksatt integritet av alle bore-brønnkomponenter.

Med referanse nå til figur 2, er en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse presentert i forbindelse med en skjematisk illustrasjon av borebrønnsystem vist i seksjoner. Basis borebrønnsystemet er hovedsakelig det samme som presentert i figur 1, og derved like referansenumre for like komponenter. Trykkovervåkningssystemet for borebrønnen inkluderer et konvensjonelt produksjonsirngromstrykk-overvåkningssystem som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 1. En intelligent trykksensor 56 er montert eksternt på produksjonskledningen 26 og er fortrinnsvis plassert inne i høytrykksbrønnhodestrukturen. Sensoren 56 er plassert i kommunikasjon med ringrommet "B" og derved føler trykket deri. En intelligent trykksensor 58 er montert eksternt til den mellomliggende kledningen 20 og i posisjon for å måle trykket inne i ringrommet "C". Tilsvarende er en annen intelligent trykksensor 60 montert eksternt på overflatekledningen 18 og er posisjonert for å føle trykket inne i ringrommet

"D".

En intelligent sensorutspørirngsinnretning 62 er plassert eksternt til et ringrom hvor en intelligent trykksensor er plassert og den og den intelligente sensoren eller sensorene har evnen for å kommunisere trykksignaler og utspørringssignaler gjennom veggstrukturen av det trykksatt huset eller andre brønnhodekomponenter. Derved, uten å gjennomtrenge det trykksatt huset med en intrusiv trykkovervåkningspassasje, er det lagt til rette for at trykksignaler fra intelligente trykksensorer plassert inne i hver av ringrommene som overvåker fluidtrykk inne i de utvalgte ringrommene til å bli lett uthentet. Trykksignalene mottatt av den intelligente sensor utspørringsinnretningen 62 er deretter kommunisert via en eller flere ytre ringromsovervåkningslinjer eller ledere til en mottaker som kan være plassert på en produksjonsplattform. Ethvert uvanlig ringromstrykk som er oppdaget kan umiddelbart bli identifisert som en potensiell foranledning, og passende tiltak kan bli gjennomført for å vedlikeholde borebrønnsystemet eller stenge borebrønnen inntil reparasjoner kan bli utført, som dermed forsikrer vedlikehold av sikkerheten og integriteten av borebrønnen.

De intelligente sensorene og den intelligente sensor utspørringsinnretningen kan benytte teknologier slik som fiberoptikk, elektromagnetisme, strekkmåleinstrumenter, røntgenstråler, gammastråler, akustikk, minnemetaller og andre metaller for å gjennomføre dataavlesning og sending gjennom veggstrukturen av brønnhodet uten å fremtvinge gjennomtrengning av brønnhodet med sensortilkoplinger.

Med referanse nå til figur 3, er en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse presentert i forbindelse med en skjematisk illustrasjon av et borebrønnsystem vist i seksjoner. Basis borebrønnsystemet er hovedsakelig det samme som presentert i figur 1, og dermed er like referansenumre benyttet for like komponenter. Trykkovervåkningssystemet for borebrønnen inkluderer et konvensjonelt produksjonsringromstrykkovervåkningssystem som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 1. Strekkmåleinstrumentet 66 og 68 er montert i strekkmålingstilstand på den ytre overflaten og på strategiske plasseringer, slik som områder mellom interne pakninger, på det ytre trykksatt huset 16 av høytrykksbrønnhodet. I tilfelle av trykkøkning eller reduksjon inne i ringrom "B" eller "C", vil dimensjonsendringer av komponenter mottakelig for trykkendringene bli avlest av strekkmåleinstrumentene 66 og 68. Disse strekkrelaterte signalene, som egentlig er trykkrelaterte signaler, er ledet via signalledere 70 og 72 til brønnhodemontert strekkmålingsinnretainger 74 og 76. Utdataene av strekkmålingsinnretningene 74 og 76 er deretter ledet til en passende mottaker av en signalleder 78 som er også referert til som en ytre ringromsovervåkningslinje eller linjer. Fortrinnsvis vil mottakeren av de strekk eller trykkrelaterte signalene bli plassert på eller fremskaffet inne i et borebrønnsovervåkningssystem plassert på personellnivået av en produksjonsplattform eller annen passende fasilitet. Et strekkmåleinstrument 80 er også montert til den ytre overflaten av det øvre trykksatt huset som er koplet med lederrøret 12. Enhver trykkendring inne i ringrommet "D" definert mellom lederrøret og overflatekledningen 18 vil bli ledet til en brønnhodemontert strekkmålingsinnretning 82 via en leder eller tilkoplingselement 84.

Med referanse nå til figur 4, en ytterligere alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse er vist i forbindelse med en skjematisk illustrasjon av et borebrønnsystem vist i seksjoner. Basis borebrønnsystemet er hovedsakelig det samme som presentert i figur 1, og dermed er like referansenumre benyttet for like komponenter. Trykkovervåkningssystemet for borebrønnen inkluderer et konvensjonelt produksjonsringromstrykkovervåkningssystem som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 1.1 dette tilfellet definerer en intern struktur 86 av brønnhodet, som kan være festet til eller en komponent av produksjonsrøret som vist, en ringformet ekstern forseglingsoverflate 88. En innoverpekende ringformet forseglingsoverflate 90 kan bli definert med en øvre del av et hus til produksjonskledningen 26. Et glidende mansjettelement 92 er plassert med en forseglende kontaktflate med den innoverpekende ringformede overflaten 90 og har en første posisjon, som vist på høyre siden av figur 4 for å overvåke trykket til ringrommet "A". Det glidende mansjettelementet 92 er lineært flyttbart til en andre posisjon vist på venstre siden av figur 4 for å overvåke trykket av ringrommet "B". I sin andre posisjon etablerer den glidende mansjetten også en forseglende kontaktflate med den utoverpekende ringformede forseglingsoverflaten 88 av strukturen 86. Den glidende mansjetten er utsatt for bevegelse hydraulisk eller ved injisert trykk, med en elektrisk kontrollert aktuator eller av ethvert annet passende middel. Den glidende mansjetten fungerer som en ventil for å kontrollere kommunikasjonen fra en trykkmålingsport som er i kommunikasjon med ringrommet "A" og "B".

Med referanse nå til figur 5, er en annen alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse vist i forbindelse med en skjematisk illustrasjon av et borebrønnsystem vist i seksjoner. Basis borebrønnsystemet er hovedsakelig det samme som presentert i figur 1, og dermed benyttes like referansenummer for like komponenter. Trykkovervåkningssystemet for borebrønnen inkluderer et konvensjonelt produksjonsringromstrykkovervåkningssystem som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 1. En trykkavlesningslinje 94, som kan være en passasje, gjennomtrenger trykkoppbevaringshusets vegg 16 og 22 og kommuniserer med ringrommet "B" for avlesning av trykket der inne. Linjen eller passasjen 94 er kontrollert med en ventil 96 og kommuniserer med en ringromsovervåkningslinje 98 som er tilkoplet til ringromstrykksovervåkningslinjen 44. En annen linje eller passasje 100 gjennomtrenger trykkoppbevaringshuset og det øvre huset av den mellomliggende kledningen 18 og kommuniserer dermed med ringrommet "C" for avlesning av trykket der inne. En ventil 102 er benyttet for å kontrollere kommunikasjonen med ringrommet "C" med trykkavlesning eller overvåkningslinjen 98, med andre ventiler lukket slik at trykket i ringrommet "C" kan bli identifisert separat fra de andre ringrommene av brønnhodeapparatet. En annen linje eller passasje 104 gjennomtrenger lederøret eller dets øvre husseksjon for trykkovervåkningstilgang til ringrommet "D". En kontrollventil 106 som er betjent i forbindelse med ventilene 96 og 102 tillater ringromstrykket av ringrommet "D" til å bli overvåket uavhengig.

Det skal bli husket på at ringromstrykkovervåkningssystemet i figur 5 er av intrusiv karakter, selv om det fremskaffer et system for selektivt å overvåke trykket av de forskjellige ringrommene "A", "B", "C" og "D", hvor trykket av ringrommet "A" er overvåket på konvensjonelt system vist og beskrevet i forbindelse med figur 1.

Figur 6 presenterer en annen alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse. I dette tilfellet er borebrønnen og brønnhodesystemet vist skjematisk på samme måte som i de andre figurene. Basis borebrønnsystemet er hovedsakelig det samme som presentert i figur 1, og dermed benyttes like referansenumre for like komponenter. Trykkovervåkningssystemet for borebrønnen inkluderer et konvensjonelt produksjonsringromstrykkovervåkningssystem som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 1 og vist i figurene 2 til 5. I dette tilfellet er kun det trykksatt huset 13 på den øvre enden av lederrøret 12 trengt igjennom av en trykkovervåkningsleder eller passasje 108 som er kontrollert av en ventil 110 for å overvåke trykket i ringrommet "D", mellom huset 13 og overflatekledningen 26. Trykkovervåkningslinjene eller passasjene 112 og 114 er plassert internt til det ytre trykksatt huset 16 og er i kommunikasjon med henholdsvis ringrommet "B" og "C". På deres øvre ender, er ringromstrykksovervåkningspassasjer 112 og 114 fremskaffet med hydrauliske koplinger 116 og 118, som tillater kopling til henholdsvis trykkovervåkningslinjene 120 og 122. Ventilene 124 og 125, som kan være fjernstyrte ventiler som slik solenoidventiler eller kontrollert av trykkovervåkningssystemet til en produksjonsplattform for å tillate selektiv oppfangelse av trykkforholdene til ringrommene i trykkommunikasjon med passasjene 112 og 114. Ventilene kan være kontrollert elektrisk, hydraulisk eller med ethvert annet passende aktuatorsystem. Ringromtrykksovervåkningslinjene 128 og 130 er tilkoplet til ringromtrykksover-våkningslinjen 44 som derved fremskaffer selektiv overvåkning av alle ringrommene til borebrønnen og brønnhodesystemet ved å velge kontroll av de forskjellige kontrollventilene til trykkavlesningslinjene.

I lys av det ovenfornevnte er det klart at foreliggende oppfinnelse er godt tilpasset for å oppnå alle formålene og egenskapene nevnt ovenfor sammen med andre formål og egenskaper som er naturlig i apparatene beskrevet i søknaden.

Det er lett forstått av en faglært at foreliggende oppfinnelse kan lett bli produsert med andre spesifikke former uten å fravike fra de karakteristiske trekk i oppfinnelsen. Den nåværende utførelsen er derfor kun å bli vurdert som en illustrativ og ikke begrensende til omfanget av oppfinnelsen som er indikert av kravene istedenfor den foregående beskrivelsen og alle endringer som kommer innenfor meningen og omfanget av ekvivalens til kravene er derfor tenkt å være innbefattet.

Claims (8)

1. En fremgangsmåte for å ikke-inntrengende overvåke fluidtrykk inne i et mangfold av ringrom (A, B, C, D) i en borebrønn og brønnhodeapparat (10), karakterisert ved stegene med (a) å fremskaffe et mangfold av fluidtrykksensorer (56, 58, 60) inne i den ytre trykksatt seksjonen (16) av et brønnhode hvor hver er plassert for å føle fluidtrykk inne i et spesifisert ringrom (B, C, D); (b) plassere et trykksensorutspørringssystem (62) for å motta trykkrespons-signaler av de nevnte fluidtrykksensorer eksternt på de nevnte ytre trykksatt seksjonene av brønnhodet; (c) selektivt utspørre de nevnte fluidtrykksensorer som forårsaker utvalgte fluidtrykksensorer til å generere et signal representativt for fluidtrykket inne i det utvalgte ringrommet på utspørringstidspunktet; (d) motta fluidtrykk representative signaler av det nevnte trykksensorutspørringssystemet; og (e) fremvise fluidtrykk-målesignaler for inspeksjon.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det nevnte sensorutspørringssignalet og det nevnte trykkrespons-sensorsignalet er sendt gjennom brønnhodeveggstrukturen (12,16,22).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved (a) å plassere det nevnte trykksensorutspørringssystemet (62) eksternt til den ytre trykksatt seksjonen (16) av brønnhodet; og (b) motta ringromstrykkrepresentative signaler av de nevnte fluidtrykksensorene sendt gjennom den ytre trykksatt seksjonen av brønnhodet.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved (a) å plassere det nevnte trykksensorutspørringssystem (62) inne i den ytre oppbevarende seksjonen av brønnhodet og eksternt til ringrommet som blir overvåket; og å motta ringromstrykkrepresentative signaler av den nevnte fluidtrykksensor sendt gjennom brønnhodestrukturen som definerer ringrommet som blir overvåket.

5. Et ikke-inntrengende ringromovervåkningssystem for overvåkning av borebrønnparametere inne i ringrommet (A, B, C, D) av en borebrønn og brønn-hodesystem (10), omfattende (a) et ytre trykksatt hus (16); og karakterisert ved (b) et ringromovervåkningssystem som er utsatt for inspeksjon; (c) et mangfold av intelligente borebrønndatasensorer (56, 58, 60) som hver er utsatt for forholdene til stede inne i et ringrom (B, C, D) av borebrønnen og brønnhodesystemet og som hver har muligheten for å sende data gjennom brønnhodestrukturen (12, 16, 22); og (d) et intelligent sensor utspørringssystem (62) for selektivt å utspørre de nevnte intelligente sensorer og som har muligheten til å sende utspørringssignaler gjennom brønnhodestruktur og for å motta data sendt av de nevnte intelligente sensorer, hvor det nevnte intelligente sensor utspørringssystemet har datakommunikasjon med det nevnte ringromtrykksovervåkningssystemet.

6. Overvåkningssystem i henhold til krav 5, karakterisert ved (a) det nevnte ringromovervåkningssystemet som har evnen for å overvåke fluidtrykkrespons-signaler og for å fremvise fluidtrykkrespons-signaler for inspeksjon; (b) de nevnte intelligente borebrønndatasensorene (56, 58, 60) som har evnen til å føle ringromtrykk og for å sende fluidtrykkrelaterte signaler gjennom det nevnte ytre trykksatt huset til det nevnte intelligente sensorutspørringssystemet (62); og (c) det nevnte intelligente sensorutspør-ringssystemet som har evnen til å motta fluidtrykkrelaterte signaler av de nevnte intelligente borebrønndatasensorene og å kommunisere de nevnte fluidtrykkrelaterte signalene til det nevnte ringromovervåkningssystemet.

7. Overvåkningssystem i henhold til krav 5, karakterisert ved at det nevnte intelligente sensorutspørringssystemet (62) er plassert eksternt til det nevnte ytre trykksatt huset (16) og som har evnen til å sende sensorutspørringssignaler gjennom det nevnte ytre trykksatt huset til de nevnte intelligente sensorene (56, 58, 60).

8. Overvåkningssystem i henhold til krav 5, karakterisert ved at det nevnte intelligente sensorutspørringssystemet (62) er plassert internt i det nevnte ytre trykksatt huset (16) og som har evnen til å sende sensorutspørringssignaler gjennom borebrønn og brønnhodestruktur (12, 16, 22) til de nevnte intelligente sensorene (56, 58, 60).