NO324348B1 - Anordning og fremgangsmate for sammenkopling av to konnektordeler i en bronn - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Oppfinnelsen vedrører fremgangsmåter og apparater for frembringelse av elektriske forbindelser på fjerne steder, eksempelvis inne i en oljebrønn. Mer bestemt vedrører oppfinnelsen en mekanisk lås for sammenkopling av to koplingsdeler i en elektrisk konnektor.

Når en brønn bores, er det vanlig å undersøke, eller "logge", visse seksjoner av brønnen. Brønnlogging medfører fremskaffelse og registrering av data relatert til en eller flere egenskaper ved formasjonene som penetreres av brønnen. Mange typer logger, eksempelvis mekaniske, akustiske, elektriske og radioaktive, kan ut-føres ved å benytte passende loggeverktøy. Ved kabellogging, blir loggeverktøyene plassert i brønnen ved hjelp av en armert elektrisk kabel, eller "wireline", som er viklet på trommelen til en vinsj. Loggeverktøyene foretar målinger på utvalgte dybder av brønnen, og sender signaler gjennom kabelen til en loggeenhet ved jordens overflate. Ved hjelp av tyngdekraften, kan loggeverktøyene senkes inn i vertikale brønner ved ganske enkelt å vikle ut kabelen fra vinsjens trommel. I horisontale brønner eller brønner med stort avvik er imidlertid gravitasjonen ofte utilstrekkelig til å forflytte loggeverktøyene til de dybdene som skal logges. I disse situasjonene er det enkelte ganger nødvendig å skyve loggeverktøyene langs brønnen med borerør, kveilrør eller lignende.

Kabellogging med borerør er komplisert på grunn av kabelens tilstedeværelse. Det er tungvint og farlig å tre kabelen gjennom hele borerøret før loggeverktøyet senkes inn i brønnen. Enkelte utplasseringssystemer har derfor blitt utviklet, så som det som tilbys under handelsnavnet "Tough Logging Conditions System" (TLCS) fra Schlumberger Technology Corporation, Houston, Texas, som gjør det mulig å eta-blere en elektrisk forbindelse mellom loggeverktøyet og kabelen etter at loggeverk-tøyet har blitt senket til den ønskede dybde i brønnen. Ved disse utplasserings-systemene utplasseres loggeverktøyet med standard borerør. Kabelen blir deretter kjørt gjennom borerøret og forbundet til loggeverktøyet. Etter logging løsnes kabelen fra loggeverktøyet og fjernes før loggeverktøyet hentes opp.

I TLCS og andre utplasseringssystemer, blir kabelen fjernkoblet til loggeverk-tøyet ved hjelp av en nedihullskonnektor. En koplingsdel på konnektoren er montert inne i et dokkehode, som er festet til loggeverktøyet. Loggeverktøyet blir deretter senket inn i brønnen eller borerøret. Den andre koplingsdelen på konnektoren er montert i et nedpumpingshode, som er festet til enden av kabelen. Nedpumpingshodet presses ned borerøret med en strøm av fluid, så som boreslam, som sirkulerer ut av hullene ved bunnen av borerøret og inn i brønnen. En elektrisk forbindelse er etablert når koplingsdelene kommer i kontakt. Denne forbindelsen benevnes typisk en "våt forbindelse" fordi den utføres i strømmen av fluid, som ofte er ledende og utfordrer påliteligheten til den elektriske forbindelse. En mekanisk lås binder koplingsdelene sammen, og opprettholder forbindelsens helhet under loggeoperasjonen. I de fleste systemer etableres låsingen ved å benytte den kinetiske energi i nedpumpingshodet som skyves ned av det sirkulerende fluid. Ved fullføringen av loggeoperasjonen, oppheves nedpumpingskonnektorhodets låsing til dokkehodet, hvilket gjør det mulig å trekke kabelen ut av borerøret. Nedpumpingshodets låsing til dokkehodet blir vanligvis opphevet ved å trekke kabelen med en forhåndsbestemt størrelse av strekk.

I dypere brønner blir det vanskeligere å imøtekomme alle funksjonskravene for den mekaniske lås. Særlig imøtekommer ikke eksisterende våtkonnektor-låsemekanismer to motstridende krav til styrken av den mekaniske lås. På den ene side reduseres strekkraften som er tilgjengelig for opplåsing av nedpumpingshodet raskt med dybde og brønnens krumming, på grunn av friksjon mellom kabelen og borerøret og vekten av selve kabelen. En svak lås som enkelt kan frigjøres er således påkrevd disse forhold. På den annen side er skyving av røret ned i en dyp brønn og/eller brønn med stort avvik ofte kjennetegnet ved en fest-og-slipp-bevegelse av borerøret. Denne ujevne bevegelsen danner krefter som har kort varighet, men høy amplitude, på den mekaniske lås, fordi rørbevegelsen og kabelbevegelsen ikke faller sammen. For å unngå tilfeldig opplåsing på grunn av disse kreftene, må låsen være sterk.

Mekaniske låser for nedihulls våte konnektorer har blitt beskrevet og er kom-mersielt tilgjengelig. US-patent nr. 5.967.816 utstedt til Sampa et al., beskriver en låsemekanisme som inkluderer en trefingers låsekrage og en låsering. Låsekragen er festet til dokkehodet, mens låseringen er en del av nedpumpingshodet. Under låsing, presser låseringen fingrene til åpen stilling og passerer gjennom kragen. Fingrene lukkes deretter bak ringen, hvilket hindrer at nedpumpingshodet skilles fra dokkehodet. Opplåsingen utføres ved å påføre strekk på loggekabelen. Når denne kraften er sterk nok til å overstige flytebestandigheten til ringens materiale ved kontakt-punktene, brytes fingrene løs, hvilket ødelegger et parti av ringen. Mekanismen har fordelene med enkelhet og pålitelighet, og har vært en kommersiell suksess. I tillegg er dens utløsingskrefter svært forutsigbare. Forskjellige kraftnivåer kan oppnås ved å variere styrken av låseringen. Antallet sykler med låsing/opplåsing er imidlertid begrenset, fordi ringen utsettes for betydelig skade hver gang den låses opp. Videre er opplåsingskraften konstant og kan ikke justeres så snart låsen er nede i hullet. Denne mekanismen har således begrenset nytte ved en viss brønndybde.

US-patent nr. 4.799.546 utstedt til Hensley et al. og US-patent nr. 4.700.778 utstedt til Smith et al. beskriver låsemekanismer basert på J-formede spor, eller J-spor. Disse låsemekanismene inkluderer typisk fremspring på en koplingsdel av konnektoren og J-spor utskåret i den andre koplingsdelen av konnektoren. En koplingsdel i konnektoren er festet til nedpumpingshodet, mens den andre koplingsdelen er montert på dokkehodet. Under låsing griper fremspringene J-sporene, og glir deretter langs dem, hvilket presser nedpumpingshodet til å rotere en forhåndsbestemt størrelse. Ved enden av bevegelsen skyver en fjær tilbake den koplingsdelen som inneholder fremspringene. Formen til J-sporene forhindrer fremspringene i å bevege seg tilbake langs det samme spor. Fremspringene blir i stedet presset mot en annen seksjon av J-sporet, hvilket låser de to koplingsdelene av konnektoren sammen. Fremspringene kan atskilles fra J-sporene enten ved å strekke og slakke kabelen, eller ved å skyve nedpumpingshodet nedover. Dette presser fremspringene til å bevege seg langs en tredje seksjon av J-sporet, hvilket frigjør fremspringene fra J-sporene og gjør det mulig for nedpumpingshodet å bli atskilt fra dokkehodet. For-delen ved J-sporsystemet er at det tillater flere sykler med låsing/opplåsing. En annen fordel er at ingen elementer i systemet blir ødelagt, og det er ingen fare for å etterlate rester i brønnen. Systemet er imidlertid relativt komplisert, og det er en høyere risiko for tilfeldig opplåsing på grunn av et utilsiktet strekk i kabelen, forårsaket eksempelvis av fest-og-slipp-bevegelse av borerøret.

US-patent nr. 5.058.683, utstedt til Godfrey et al., beskriver en J-sporlåse-mekanisme som har redusert risiko for tilfeldig opplåsing. I denne mekanismen er formen til J-sporet modifisert slik at flere sykler med strekking og slakking av kabelen er påkrevd før låsen frigjøres. Denne mekanismen eliminerer imidlertid ikke fullstendig forekomsten av tilfeldig opplåsing. Patentet tilhørende Godfrey et al. beskriver også en elektrisk aktivert våtkonnektorlås som benytter elektromagnetiske inn-retninger til å skape den kraft som holder de to koplingsdelene i våtkonnektoren sammen. Denne konnektoren har mange potensielle fordeler, idet den viktigste av disse er at låsen kan fjernstyres. Denne låsemekanismen har imidlertid ikke oppnådd utstrakt kommersiell aksept, hvilket skyldes at den er komplisert og vanskelighetene med krafttilførsel nede i hullet, samt bekymring for sikkerheten, særlig nårverktøy-strengen inneholder perforeringskanoner.

US-patent nr. 5.158.142 utstedt til Miszewski et al., beskriver et apparat til frigjøring av en rørstreng fra en gjenstand som sitter fast nedihulls. Dette apparatet benytter en hydraulisk tidsforsinkelsesmekanisme som selektivt frigjøres kun når et forhåndsbestemt trekk påføres på rørstrengen i en forhåndsbestemt tidslengde. Denne mekanismen frigjøres ikke under tilfeldige høye strekkbeiastninger, så som de som kan være et resultat av avfyring av perforeringskanoner. Mekanismen frigjøres imidlertid når en mye mindre strekkraft påføres i mye lengre tidsperioder. Denne mekanismen er ikke egnet for våtkonnektorer fordi den ikke kan låse, kun frigjøre. Den kan således benyttes kun én gang, og den mekaniske forbindelse må etableres på en annen måte.

Fra US 3.516.703 fremgår det et brønnsetteverktøy som omfatter en konnektorlås med hus, et gripbart element glidende koplet til huset for å forsinke husets glidning ved påføring av ytre kraft på huset.

US 3.454.294 omhandler et verktøy for utplassering og opphenting av gjenstander i en brønn.

Det som er nødvendig er derfor en låsemekanisme for elektriske konnektorer som enkelt kan frigjøres, som ikke tilfeldig låses opp, og som har flere sykler for låsing/opplåsing.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en konnektorlås, for tilkobling og frakobling på et gripeelement. Konnektorlåsen omfatter et huslegeme som har et innvendig hulrom; et gripbart element som er glidende koplet til huslegemet og en hydraulisk mekanisme på huslegemet for å forsinke huslegemets gliding relativt til det gripbare element når en strekkspenning påføres på huslegemet for frakobling av det gripbare elementet fra gripeelementet. Den hydrauliske mekanismen omfatter et tett kammer definert inne i det innvendige hulrommet De tette kammeret har et volum som varierer med relativ bevegelse mellom huslegemet og det gripbare elementet. En strømningsrestriksjon er tilveiebrakt for styrbart å løsgjøre fluid fra det tette kammeret til det innvendige hulrommet ettersom volumet av det tette kammeret avtar og en ventil å tilfører fluid fra det innvendige hulrommet til det tette kammeret ettersom volumet av kammeret avtar.

I ett aspekt vedrører oppfinnelsen en konnektorlås som omfatter et huslegeme som har et indre hulrom, et gripbart element som er glidende koblet til huslegemet og en hydraulisk mekanisme på huslegemet for å forsinke huslegemets gliding i forhold til det gripbare element når en ytre kraft påføres på huslegemet.

Konnektorlåsen kan omfatte et huslegeme som har et indre hulrom, et gripbart element som er glidende koblet til huslegemet, et gripeelement for selektivt inngrep med det gripbare element, og en hydraulisk mekanisme på huslegemet for å forsinke huslegemets gliding i forhold til det gripbare element når en ytre kraft påføres på huslegemet.

Konnektorlåsen kan omfatte et huslegeme som har et indre hulrom, et gripbart element som er glidende koblet til huslegemet, et tettet kammer avgrenset inne i det indre hulrom, idet det tettede kammer har et volum som varierer med relativ bevegelse mellom huslegemet og det gripbare element, og en strømningsrestriksjon for regulerbar frigjøring av fluid fra det tettede kammer til det indre hulrom når volumet i det tettende kammer minker.

En mekanisk lås kan sammenkople to koplingsdeler i en elektrisk konnektor som omfatter et huslegeme som har et indre hulrom, et gripbart element som er glidende koblet til huslegemet og festet til en av koplingsdelene, et gripeelement som er tilpasset til selektivt inngrep med det gripbare element og festet til den andre koplingsdelen, og en hydraulisk mekanisme på huslegemet for å forsinke bevegelsen av huslegemet relativt til det gripbare element når en ytre kraft påføres på huslegemet.

I et annet aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte til sammenkopling og selektiv fråkopling av et gripeelement omfattende senking av et verktøy omfattende en konnektorlås i henhold til krav 1 til gripeelementet, bringing av det konnektorlåsens gripbare element i kontakt med gripeelementet og skyving av gripeelementet mot det gripbare element inntil gripeelementet går i inngrep med det gripbare element. Fremgangsmåten omfatter videre påføring av strekk på verktøyet under en varighet som er bestemt av den hydrauliske mekanismen i konnektorlåsen og bevegelse av verktøyet ved slutten av varigheten, relativt til gripeelementet for frigjøring av det gripbare element.

Fremgangsmåten kan omfatte tilkopling og selektiv fråkopling av et gripeelement. Fremgangsmåten kan omfatte senking av et verktøy omfattende et gripbart element til gripeelementet, og bringer det gripbare element i kontakt med gripeelementet, å skyve gripeelementet mot det gripbare element inntil gripeelementet kommer i inngrep med det gripbare element, å påføre et strekk på verktøyet i en varighet som er bestemt av en hydraulisk tidsforsinkelsesmekanisme i verktøyet, og å bevege verktøyet relativt til gripeelementet for frigjøring av det gripbare element.

Andre aspekter og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse og de ledsagende krav.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1A-1D viser et tverrsnitt av en våt konnektorlås i henhold til en utførelses-form av oppfinnelsen.

Fig. 2 er et tredimensjonalt riss av låsekragen vist på fig. 1D.

Fig. 3A viser en våt konnektorlås før låsing.

Fig. 3B viser begynnelsesfasen til en låseprosess fra en våt konnektor.

Fig. 3C viser den våte konnektorlåsen i låst stilling.

Fig. 3D viser begynnelsesfasen til en opplåsingsprosess for en våt konnektor.

Fig. 3E viser den våte konnektorlåsen i en opplåst stilling.

Detaljert beskrivelse

Utførelsesformer av oppfinnelsen tilveiebringer en våt konnektorlås for mekanisk sammenbinding av to koplingsdeler. Generelt inkluderer oppfinnelsen en låsekrage, et indre og et ytre legeme, en forspent fjær og et hydraulisk tidsforsinkelsessystem. Låsekragen er festet til en av koplingsdelene, mens alle andre elementer i den våte konnektorlåsen er festet til den andre koplingsdelen. Låsekragen og det indre legemet griper i hverandre for å frembringe en mekanisk lås mellom de to koplingsdelene. Tidsforsinkelsessystemet omfatter et fluidfylt kammer og anordninger for regulerbar frigjøring av fluid fra kammeret. For å skille koplingsdelene, påføres en kraft på det ytre legemet. Hvis kraften er større enn kraften som er nødvendig for å komprimere fjæren, begynner det ytre legemet å gli relativt til det indre låselegemet. Denne bevegelsen reduserer volumet av kammeret og forårsaker at trykket i fluidet inne i kammeret øker. Det trykksatte fluidet presses sakte ut gjennom komponentene i tidsforsinkelsessystemet. Tidsforsinkelsessystemet sikrer at låsen ikke frigjøres med mindre en kraft av en forhåndsbestemt størrelse påføres i en forhåndsbestemt lengde av tid. Når det ytre legemet beveger seg en forhåndsbestemt avstand i forhold til det indre legemet, griper det låsekragen og tvinger låsekragen til å frigjøre det indre legemet. På dette punkt, er den mekaniske kopling mellom de to koplingsdelene frigjort.

Forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til de ledsagende tegninger. Fig. 1A viser en del av et tverrsnittsriss av en våt konnektorlås, generelt angitt med henvisningstall 2, ifølge en utførelsesf orm av oppfinnelsen. Fig. 1B er en fortsettelse av tegningen på fig. 1A, fig. 1C er en fortsettelse av tegningen på fig. 1B og fig. 1D er en fortsettelse av tegningen på fig. 1C. Den våte konnektorlås 2 omfatter et nedpumpingshode 2 og en låsekrage (6 på fig. 1D). Nedpumpingshodet 4 inkluderer et ytre låselegeme 8 og et indre låselegeme (10 på fig. 1B). Det ytre låselegemet 8 og det indre låselegemet (10 på fig. 1B) innelukker elementene i et tidsforsinkelsessystem, generelt angitt med henvisningstall 11 på fig. 1B.

Med henvisning til fig. 1 A, inkluderer det ytre låselegemet 8 et øvre hode 12, et trykkammerlegeme 14 og et ytre sveiset hus (16 på fig. 1B). Det øvre hodet 12 inkluderer en gjennomføring 18. Det øvre hodet 12 er festet til den øvre ende av trykkammerlegemet 14. En skilleveggkonnektor 20 er montert ved den øvre ende av trykkammerlegemet 14. Skilleveggkonnektoren 20 og gjennomføringen 18 tillater elektrisk forbindelse mellom ledningene (ikke vist) inne i nedpumpingshodet 4 og en ekstern kabel (ikke vist). Som vist på fig. 1B, er den nedre ende av trykkammerlegemet 14 forbundet til det ytre sveisede hus 16 ved hjelp av en gjenget ring 22. En statisk tetning 24 forhindrer fluid i å komme inn i denne forbindelsen.

Med fortsatt henvisning til fig. 1B, inkluderer det indre låselegemet 10 et stempel 26, en slam/olje-overgang 28, en ledningsspindel 30, et hunn-konnektorhus (32 på fig. 1D), en låsering (34 på fig. 1D), en klemme (36 på fig. 1D) og en beskyttelseshylse (38 på fig. 1D). Stempelet 26 befinner seg inne i trykkammerlegemet 14, og er bevegelig i forhold til trykkammerlegemet 14. Et kammer 42 er avgrenset mellom stempelet 26 og trykkammerlegemet 14. Stempelet 26 er forsynt med en hydraulisk restriksjon 44, så som en åpning, en tilbakeslagsventil 46 og en dynamisk tetning 48. En tetningsinnsats 50 er montert ved den nedre ende av trykkammerlegemet 14. Tetningsinnsatsen 50 holder dynamiske tetninger 52. De dynamiske tetninger 48, 52 isolerer kammeret 42 fra resten av det indre volum i nedpumpingshodet 4. Kammeret 42 er fylt med et hovedsakelig inkompressibelt fluid, typisk olje. Trykkammerlegemet 14 inkluderer fortrinnsvis en port 37 som fluid kan tilføres gjennom til kammeret 42. Porten 37 er tettet med en plugg 39 når den ikke er i bruk.

Stempelet 26 har en båring 40 som fluid kan føres gjennom til et rom 43 over kammeret 42. Fluid i rommet 43 kan strømme inn i kammeret 42 gjennom tilbakeslagsventilen 46. En forspent fjær 54 befinner seg inne i kammeret 42. Når fjæren 54 komprimeres, presses fluid ut av kammeret 42, gjennom den hydrauliske restriksjon 44. Det fluidfylte, tette kammer 42 og den hydrauliske restriksjon 44 utgjør deler av tidsforsinkelsessystemet 11. Et annet element i tidsforsinkelsessystemet 11 er en overfyllingsventil 45 som befinner seg i slam/olje-overgangen 28. Hensikten med overfyllingsventilen 45 vil bli forklart senere. Forspenningen av fjæren 54 kan justeres med en mutter 56 som er skrudd på den nedre ende av stempelet 26. Den forspente fjæren 54 utøver en kraft på en overflate 58 av mutteren 56, hvilket bringer overflaten 58 mot en overflate 60 på trykkammerlegemet 14. Kraften fra fjæren 54 er tilstrekkelig til å forhindre relativ bevegelse mellom det indre låselegemet 10 og det ytre låselegemet 8 under låsing. En gjenget ring 62 forbinder den nedre ende av stempelet 26 til slam/olje-overgangen 28. Slam/olje-overgangen 28 er sveiset til ledningsspindelen 30.

Med henvisning til fig. 1D, er ledningsspindelen 30 forbundet til hunnkonnektorhuset 32 ved hjelp av skjærklosser 64. Hunnkonnektorhuset 32 er forsynt med hunnkontakter 66. Hunnkontaktene 66 er forbundet til ledninger (ikke vist) som går langs nedpumpingshodet (4 på fig. 1 A). En isolasjonsskyttel 68 er anordnet i et hulrom 62 i hunnkonnektorhuset 32. Isolasjonsskyttelen 68 forhindrer enhver elektrisk forbindelse mellom hunnkontaktene 66. Skyttelen 68 er spent nedover av en fjær 70, som forårsaker at et indre grep 69 i skyttelen 68 går i inngrep med en dynamisk tetning 72. Den dynamiske tetning 72 og tetninger (74, 76 på fig. 1B) isolerer det indre volum i nedpumpingshodet 4 fra utvendig fluid under låsing og opplåsing.

Beskyttelseshylsen 38 er montert på hunnkonnektorhuset 32. Klemmen 36,

som holder låseringen 34, er festet til en øvre ende av beskyttelseshylsen 38. Låseringen 34, klemmen 36 og beskyttelseshylsen 38 er de deler av nedpumpingshodet 4 som er i inngrep med låsekragen 6 når den våte konnektorlåsen 2 befinner seg i låst stilling. Låsekragen 6 inkluderer en basis 78 med åpninger (80 på fig. 2). Åpningene (80 på fig. 2) er for sirkulasjon av fluidstrøm ut av låsekragen 6. Fleksible låsefingre 82 (også vist på fig. 2) er sammenbundet ved basisen 78. Låsefingrene 82 er slik

utformet at de danner en låseflate 84, en opplåsende flate 86 og en holdeflate 88. Under låsing glir den skrå flate 90 på beskyttelseshylsen 38 mot låseflaten 84, og skyver låsefingrene 82 utover. Dette gjør det mulig for nedpumpingshodet 4 å gli inne i låsekragen 6, inntil fingrene 82 smetter på låseringen 34. I denne stilling, er holdeflaten 88 i kontakt med utsparingen 89 tilveiebrakt av låseringen 34.

Låseringen 34 er fortrinnsvis laget av et materiale som danner et par med lav friksjon sammen med det materialet som låsefingrene 82 er laget av. Under opplåsing er det en glidning mellom låseringen 34 og låsefingrene 82, hvilket generelt vil resultere i en viss mengde slitasje på låseringen 34 og låsefingrene 82. Materialet i låseringen 34 er fortrinnsvis et mykere materiale enn det materiale som benyttes i låsefingrene 82. På denne måte skjer slitasjen primært på overflaten av låseringen 34, hvilket forlenger levetiden til låsekragen 6.1 denne konfigurasjonen er låseringen 34 essensielt den delen som ofres, og erstattes etter et forhåndsbestemt antall sykler med låsing/opplåsing. Beskyttelseshylse 38 og klemmen 36 kan demonteres fra hunnkonnektorhuset 32 for å lette enkel utbytting av låseringen 34.

Med henvisning til fig. 1C, inkluderer nedpumpingshodet 4 et trykkompensa-sjonssystem, som er generelt angitt med henvisningstall 92.1 den viste utførelses-form inkluderer trykkompensasjonssystemet 92 et stempel 94, en tetning 96, en fjær 98 og en trykkavlastningsventil 100. Stempelet 98 kan bevege seg inne i ledningsspindelen 30. Stempelet 94 skiller de innvendige fluider i nedpumpingshodet 4 fra det utvendige fluid som kommer inn gjennom åpningen (102 på fig. 1B) i slam/oljeover-gangen (28 på fig. 1B). Trykkompensasjonssystemet 92 holder trykket i alle fluidfylte innvendige volumer i nedpumpingshodet 4 høyere enn omgivelsestrykket. Tilsvar-ende trykkompensasjonssystemer er i utstrakt bruk i alle fluidfylte nedihulls-innretninger.

Trykkompensasjonssystemet 92 tilfører også ekstra fluid som er påkrevd ved opplåsing. Under opplåsing, trekkes det indre låselegemet 10 ut av det ytre låselegemet 8, hvilket øker det innvendige volum i nedpumpingshodet 4. Fordi mengden fluid i nedpumpingshodet 4 ikke kan endres, må det skje en omfordeling av fluidet inne i nedpumpingshodet 4. Under opplåsing, strømmer olje fra trykkompensasjonssystemet 26, gjennom slam/olje-overgangen (28 på fig. 1B) og stempelboringen (40 på fig. 1B) til kammeret (42 på fig. 1B). Hvis nedpumpingshodet 4 utilsiktet mister mye av sitt innvendige fluid under opplåsing, kan det skje en hydraulisk fastlåsing, hvilket kan gjøre det umulig å låse opp. For å forhindre denne situasjonen, tillater overfyllingsventilen (45 på fig. 1B) at utvendig fluid strømmer inn i nedpumpingshodet 4 hvis det utvendige trykk blir høyere enn det innvendige trykk.

Fig. 3A viser et loggesystem 106 som inneholder den våte konnektorlås (2 på fig. 1A-1D). Det skal bemerkes at flere detaljer ved loggesystemet 106, så som loggeenheten og loggeverktøyene, er utelatt av hensyn til klarhet ved illustrasjonen. Den våte konnektorlåsen 2 er vist i den opplåste stilling, med nedpumpingshodet 4 festet til en kabel 108 som går til overflaten, og viser låsekragen 6 koblet til et dokkehode 110. Det skal bemerkes at for enkelhets skyld er enkelte av elementene i nedpumpingshodet 4 vist på fig. 1 A-1 D utelatt på denne tegningen. Videre er det ytre låselegemet 8 og det indre låselegemet 10 vist som faste enkeltdeler.

Hunnkontaktene 66 er forbundet til isolerte elektriske ledere i kabler 108 ved hjelp av ledninger (ikke vist) som går inne i nedpumpingshodet 4. Låsekragen 6 er festet til det øvre legemet 112 på dokkehodet 110. Dokkehodet 110 inkluderer en våt hannkonnektorkontaktmontasje 114, som består av vekselvis plasserte elektrisk ledende ringer eller kontakter 116 og isolasjonsringer 118. De ledende ringer 116 er festet til ledninger 120 som går inne i en passasje 122 i dokkehodelegemet 112 og er forbundet til nedihulls loggeverktøy (ikke vist). Dokkehodelegemet 112 har også passasjer 124 for fluidstrøm. Dokkehodelegemet 112 er fast festet til et borerør 126. Borerøret 126 er generelt lokalisert nedihulls i en brønn (ikke vist) under opera-sjonen. Nedpumpingshodet 4 skyves ned borerøret 126 med en strøm av fluid, som vist med pilene.

Fig. 3B viser begynnelsesfasen ved låseprosessen, hvor det indre grep 69 (også vist på fig. 1D) i isolasjonsskyttelen 68 nettopp har kommet i inngrep med tuppen 128 på den våte hannkontaktkonnektormontasje 114. Ved dette tidspunkt er nedpumpingshodet 4 fremdeles i bevegelse nedover, skjøvet av slamstrøm som er pumpet ned borerøret 126. Den skrå flate 90 på det innvendige låselegemet 10 glir mot låseflaten 84 på låsekragen 6, og skyver de bøyelige fingrene 82 utover. Dette gjør det mulig for nedpumpingshodet 4 å gli inn i låsekragen 6. Det skal bemerkes at det på dette tidspunkt ikke er noen relativ bevegelse mellom det indre låselegemet 10 og det ytre låselegemet 8. Det skal videre bemerkes at overflaten 130 på det indre låselegemet 10 og overflaten 132 på dokkehodelegemet 112 fremdeles er langt fra hverandre, og at den nedoverrettede bevegelse av nedpumpingshodet 4 fortsetter.

Ettersom nedpumpingshodet 4 fortsetter å bevege seg nedover, penetrerer hannkontaktmontasjen 114 nedpumpingshodet 4, og skyver isolasjonsskyttelen 68 innover. Dette komprimerer i sin tur fjæren 70. Det ekstra fluidvolum som forflyttes

ved bevegelsen av isolasjonsskyttelen 68 opptas av trykkompensasjonssystemet (92 på fig. 1C). Den nedoverrettede bevegelse av nedpumpingshodet 4 stopper når overflaten 130 på det indre låselegemet 10 får kontakt med overflaten 132 på dokkehodelegemet 112. Denne posisjonen av nedpumpingshodet 4 er vist på fig. 3C. På det tidspunkt dette skjer, låses låsefingrene 82 mot låseringen (34 på fig. 1D), og holdeflaten 88 på låsefingrene 82 kommer i kontakt med utsparingen 89 i det indre låselegemet 10, hvilket forhindrer atskillelse av flatene 130,132. På denne måte for-hindres relativ bevegelse mellom hunnkontaktene 66 og hannkontaktene 116.1 denne posisjon er låsingen av nedpumpingshodet 4 og dokkehodet 110 fullført. Nedpumpingshodet 4 og dokkehodet 110 forblir i denne stilling under hele loggeoperasjonen. Man bør merke seg at fluidstrømmen kan fortsette gjennom hele loggeoperasjonen, etter behov. Oppfinnelsen hindrer således ikke virksom kontroll av brønnen.

Fig. 3D viser begynnelsesfasen av opplåsingsprosessen. Denne prosessen starter med påføring av et oppoverrettet strekk i kabelen 108, hvilket er angitt med den oppoverrettede pil 109. Denne kraften overføres fra kabelen 108 til det ytre låselegemet 8. Siden det indre låselegemet 10 fremdeles holdes på plass av låsefingrene 82, vil den ytre kraft som påføres på det ytre låselegemet 8 ha en tilbøyelig-het til å forårsake at det ytre låselegemet 8 begynner å gli i forhold til det indre låselegemet 10 i retning oppover. Dette kan imidlertid kun skje hvis den ytre kraft er sterk nok til å overvinne utgangsforspenningen av fjæren 54. Utgangsforspenningen av fjæren 54 bestemmer således minimum opplåsingskraft.

Videre forårsaker den relative bevegelse mellom det indre låselegemet 10 og det ytre låselegemet 8 at volumet i kammeret 42 minker. Fordi kammeret 42 er fylt med hovedsakelig inkompressibelt fluid, strømmer fluidet ut av kammeret 42 når volumet av kammeret 42 minker. Fluid kan imidlertid kun strømme ut av kammeret 42 gjennom den hydrauliske restriksjon 44. På fig. 3D er strømmen gjennom den hydrauliske restriksjon 44 angitt med pilen 111. Den hydrauliske restriksjon 44 tillater at fluid strømmer ut kun med en forholdsvis liten volumstrøm, hvilket frembringer et positivt trykkdifferensiale mellom kammeret 42 og resten av det innvendige volum i nedpumpingshodet 4. Denne trykkforskjellen motvirker den tendens det indre låselegemet 10 og det ytre låselegemet 8 har til å gli i forhold til hverandre. Hvis kraften som påføres på det ytre låselegemet 8 er stor, men av kort varighet, vil fluidet ikke ha nok tid til å strømme ut fra kammeret 42. Dette forårsaker et meget høyt trykkdifferensiale. I dette tilfellet er den ytre kraft nesten fullstendig balansert av trykkøkningen i kammeret 42. På den annen side, hvis den ytre kraft påføres over en lang tidsperiode, vil fluidet ha tilstrekkelig tid til å strømme ut av kammeret 42, og trykkforskjellen forårsaket av den hydrauliske restriksjon 44 vil være mye lavere.

Den styrke som er nødvendig for å bevege det ytre låselegemet 8 i forhold til det indre låselegemet 10 bestemmer styrken til den mekaniske lås. Fra den oven-stående redegjørelse, er det klart at denne styrken vil være variabel og vil avhenge av karakteristikken til kraften som påføres gjennom kabelen 108, og av begrens-ningen av strømmen som tilveiebringes av den hydrauliske restriksjon 44. Ved en passende utforming av den hydrauliske restriksjon 44, er det mulig å oppnå en variasjon av låsestyrkenivåer som er egnet for ethvert bestemt nedihulls forhold.

Med henvisning til fig. 3D, når det ytre låselegemet 8 glir i forhold til det indre låselegemet 10, griper overflaten 134 av det ytre låselegemet 8 inn i opplåsingsflaten 86 på låsefingrene 82. Dette bevirker at låsefingrene 82 går fra hverandre utover. Når låsefingrene 82 beveger seg i retning utover, begynner holdeflaten 88 på låsefingrene 82 å løsne fra utsparingen 89 i det indre låselegemet 8. Når fingrene 82 har beveget seg langt nok, holder de ikke lenger det indre låselegemet 8 på plass, og koplingen mellom nedpumpingshodet 4 og dokkehodet 110 er frigjort. Fordi det fremdeles er et strekk 109 på kabelen 108, beveges nedpumpingshodet 4 ut av låsekragen 6.

Man bør bemerke seg at når nedpumpingshodet 4 og dokkehodet 110 er

trukket fra hverandre, trekkes hannkontaktmontasjen 114 ut av nedpumpingshodet 4. Samtidig skyver fjæren 70 isolasjonsskyttelen 68 nedover, tilbake til sin opprinnelige stilling i nedpumpingshodet 4. Etter at nedpumpingshodet 4 er frigjort fra låsekragen 6, er det ingen kraft som motvirker den elastiske energi som er bygget i fjæren 54.

Fjæren 54 er nå fri til å ekspandere, og ved å gjøre dette, trekker den det indre låselegemet 10 tilbake inn i det ytre låselegemet 8. Denne handlingen bidrar til å forstørre kammeret 42. Fluid strømmer inn i kammeret 42 gjennom tilbakeslagsventilen 46. På det tidspunkt nedpumpingshodet 4 er trukket ut av låsekragen 6, har det ytre låselegemet 8 allerede beveget seg til sin opprinnelige posisjon. På dette tidspunkt, er syklusen med låsing/opplåsing fullført, og nedpumpingshodet 4 og dokkehodet 10 er tilbake i posisjonen vist på fig. 3A, om nødvendig klar for en annen låsing.

La oss nå se på hvordan oppfinnelsen vil reagere på transiente krefter som kan være et resultat av fest-slipp-bevegelse til borerøret 126.1 dette tilfellet vil en meget sterk strekkraft bli påført på det ytre låselegemet 8. Denne strekkraften dannes fordi bevegelsen av borerøret 126 ikke faller sammen med bevegelsen til kabelen 108. Som tidligere forklart, vil denne kraften bevirke en trykkøkning i kammeret 42. Som respons på trykkøkningen, vil fluid begynne og strømme av kammeret 42, og det ytre låselegemet 80 vil begynne å bevege seg i forhold til det indre låselegemet 10. Så langt tilsvarer disse hendelsene under opplåsingsprosessen. Hovedforskjellen er at kraften som er forårsaket av fest-slipp-bevegelsen til borerøret 126 er av meget kort varighet. Siden opplåsingen tar en forholdsvis lang tid, vil denne kraften typisk bli avlastet før opplåsingen kan fullføres. Så snart den ytterkraften er forsvunnet, er det ingenting til å balansere kompresjonen av fjæren 54, og fjæren 54 vil raskt bringe det ytre låselegemet 8 tilbake til den posisjon som er vist på fig. 3C. Systemet tilbakestilles således raskt så snart den ytre kraft blir borte. Oppfinnelsen kan følgelig motstå et ubegrenset antall hendelser med transient strekk uten å opplåsing.

Oppfinnelsen kan tilveiebringe flere generelle fordeler. Som omtalt ovenfor, tillater den våte konnektorlås ifølge den foreliggende oppfinnelse at en forbindelse dannes mekanisk mellom to koplingsdeler i en verktøystreng. Denne forbindelsen kan selektivt frakoples når det er nødvendig. Den våte konnektorlås er særlig egnet til mekanisk sammenbinding av to deler i en nedihulls våt konnektor som benyttes til borerør-transportert logging. Et viktig trekk ved den våte konnektorlåsen er at den frigjøres kun når en forhåndsbestemt kraft påføres på den i en forhåndsbestemt lengde av tid. En annen viktig egenskap ved den våte konnektorlåsen er at den kan opereres flere ganger.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn til et begrenset antall utførelsesformer, vil fagpersoner på området, idet de har nytte av denne beskrivelse, forstå at det er mulig å tenke ut andre beskrivelser som ikke avviker fra oppfinnelsens ramme, slik oppfinnelsen her er beskrevet. Oppfinnelsens ramme skal følgelig begrenses kun av de ledsagende krav.

Claims (19)

1. Konnektorlås, for tilkobling og frakobling på et gripeelement (6) i en brønn, idet konnektorlåsen omfatter: et huslegeme (8) som har et innvendig hulrom (43); et gripbart element (10) som er glidende koplet til huslegemet; og en hydraulisk mekanisme (11) på huslegemet for å forsinke huslegemets gliding relativt til det gripbare element når en strekkspenning påføres på huslegemet for frakobling av det gripbare elementet fra gripeelementet (6), karakterisert ved at den hydrauliske mekanismen (11) omfatter: et tett kammer (42) definert inne i det innvendige hulrommet, idet det tette kammeret har et volum som varierer med relativ bevegelse mellom huslegemet (8) og det gripbare elementet (10); en strømningsrestriksjon (44) for styrbart å løsgjøre fluid fra det tette kammeret (42) til det innvendige hulrommet (43) ettersom volumet av det tette kammeret avtar; og en ventil (46) for å tilføre fluid fra det innvendige hulrommet til det tette kammeret ettersom volumet av kammeret avtar.

2. Konnektorlås ifølge krav 1, karakterisert ved at den hydrauliske mekanisme (11) videre omfatter en overfyllingsventil (45) for å føre utvendig fluidtrykk inn i det innvendige hulrom (43) når trykket i det innvendige hulrom er lavere enn det utvendige fluidtrykk.

3. Konnektorlås ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en trykkompensator (92) for balansering av trykk mellom det indre hulrom og huslegemets utside.

4. Konnektorlås ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en fjær (54) som spenner en overflate på huslegemet (8) mot en motstående overflate på det gripbare element (10), hvor huslegemet tvinges til å bevege seg relativt til det gripbare element når den ytre kraft overstiger en forspenning av fjæren.

5. Konnektorlås ifølge krav 4, karakterisert ved at den videre omfatter anordninger (56) for justering av forspenningen av fjæren.

6. Konnektorlås ifølge krav 1, karakterisert ved at det gripbare element (10) omfatter et hunnkonnektorhus (32) som har minst én elektrisk hunnkontakt (66).

7. Konnektorlås ifølge krav 6, karakterisert ved at den videre omfatter en skyttel (68) som er bevegelig anordnet i et hulrom i hunnkonnektorhuset (32), idet skyttelen har et gripeelement (6) for inngrep med en tupp (128) på en elektrisk hannkonnektor (114).

8. Konnektorlås ifølge krav 7, karakterisert ved at skyttelen (68) er fjærbelastet (70) mot en overflate på det gripbare element (10).

9. Konnektorlås ifølge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter en tetning (72) montert mellom hunnkonnektorhuset (32) og skyttelen (68).

10. Konnektorlås ifølge krav 1, karakterisert ved at det gripbare element (10) omfatter en utsparing (89) for inngrep med en holdeflate (88) på gripeelementet (6).

11. Konnektorlås ifølge krav 10, karakterisert ved at utsparingen (89) omfatter en omkretsring (34) montert på det gripbare element (10).

12. Konnektorlås ifølge krav 11, karakterisert ved at omkretsringen (34) er laget av et mykere materiale enn holdeflaten (88).

13. Konnektorlås ifølge krav 10, karakterisert ved at gripeelementet (6) omfatter en krage.

14. Konnektor ifølge krav 13, karakterisert ved at det gripbare element (10) omfatter en skrå flate (38) som forskyves langs kragen ved en relativ bevegelse mellom huslegemet (8) og det gripbare element (10).

15. Fremgangsmåte for tilkobling til og selektiv frakobling fra et gripeelement i en brønn, omfattende: senking av et verktøy omfattende en konnektorlås i henhold til krav 1 til gripeelementet (6); bringing av det konnektorlåsens gripbare element (10) i kontakt med gripeelementet (6); skyving av gripeelementet (6) mot det gripbare element inntil gripeelementet (6) går i inngrep med det gripbare element;karakterisert ved påføring av strekk på verktøyet under en varighet som er bestemt av den hydrauliske mekanismen (11) i konnektorlåsen; og bevegelse av verktøyet ved slutten av varigheten, relativt til gripeelementet (6) for frigjøring av det gripbare element.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at gripeelementet (6) befinner seg nedihulls i en brønn.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at verktøyet senkes på enden av en elektrisk kabel (108).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at senkingen av verktøyet omfatter pumping av verktøyet langs brønnen i et strømmende fluid.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det gripbare element (10) inkluderer minst én hunnkontakt (66).