NO324490B1 - Utvendig slitasjerør - Google Patents

Description

Foreliggende beskrivelse gjelder et utvendig slitasjerør som er egnet for å gjøre tjeneste i produksjonssoner hvor skjøten er utsatt for å treffes av partikler med høy hastighet.

Slike utvendige slitasjerør anvendes i produksjonssoner i olje- og gassbrønner for det formål å beskytte produksjonsrørledningsstrengen mot nedslitende omgivelser, slik som for eksempel anslag av partikler (sandkorn) med høy hastighet.

Spesielt i formasjoner som produserer høytrykksgass, vil strømningen inn i brønnboringen finne sted ved høye hastigheter. Denne fluidstrøm inneholder nedslitende materialer som slår mot produksjonsrørledningen og derved frembringer nedslitning og erosjon. I disse situasjoner er det ønskelig å beskytte produksjonsrørledningen. Mange forskjellige tiltak er blitt truffet for å løse problemet med erosjon som skriver seg fra produksjonsfluider. De ytre slitasjerør som er kjent fra tidligere teknikk omfatter en rekke elementer, slik som be-skyttelsesringer utført i slitasjebestandige materialer og montert omkring et rørformet legeme (US-4,381,821; US-4,028,796). Disse elementer bæres på det rørformede legemet og er presset sammen ved hjelp av forskjellig slags under-støttelsesmidler (for eksempel dekkringer i US-4,889,185) slik at de derved danner en koblingsskjerm omkring det rørformede legemet.

US-5,549,333 angir i tillegg bruk av elastomer-avstandsringer som fast-holder karbidbeskyttelsesringer for å holde disse i kontakt ende mot ende for å gi fullstendig beskyttelse av rørledningsstrengen mot erosjon fra de innkommende fluider og partikler, samtidig som de tillater bevegelse av karbidbeskyttelses-ringene under installasjon av sammenstillingen og under drift av ytterrøret.

Det slitasjebestandige materiale som anvendes innenfor dette fagområdet omfatter sementert wolfram-karbid.

US-5,369,579 angir en elektrisk ytre beskyttelsesanordning som omfatter et langstrakt instrumentlegeme med flere elektroniske reguieringsmoduler som programmert avføler slike brønntilstander som fluidtemperatur og hydrostatisk trykk og bevegelse av instrumentlegemet etter hvert som det kjøres gjennom borebrønnen. Disse elektroniske reguieringsmoduler frembringer elektriske logikkpulser som avgis til en sentral behandlingsenhet, som da angir sikre og usikre parametere for nedhulls slitasjebeskyttende tiltak.

Ved utvikling av nye ferdigstillingsteknologier, slik som bruk av hydraulisk og elektrisk effekt i forbindelse med slitasjebeskyttelse, er utførelsen av vanlige beskyttelsesrør ikke lenger tilstrekkelig. De redskaper som i den senere tid er anvendt nede i borehull (for eksempel ICV-enheter og intervallregulerte ventiler), krever nemlig fjernstyring over hydrauliske og/eller elektriske ledninger og dette krever da stor fasthet for de nevne reguleringsledninger og produksjonsrør-ledningen innenfor deres forventede levetid.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en ytre slitasjebeskyttelsesanordning som kan anvendes for integrert motvirkning av slitasje på en produksjonsstreng som krysser en produksjonssone og samtidig beskyttelse av hydrauliske, elektriske og/eller optiske ledninger som også nød-vendigvis må strekke seg gjennom de samme soner for å drive og utlede data fra redskaper som drives nede i borehullet.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å frembringe en slitasjebeskyttende anordning som kan sammenstilles og innrettes på enkel måte ved hjelp av modulære startskjøt-elementer innenfor en kort tidsperiode, og som kan motstå kraftig korrosjon og/eller høytemperaturomgivelser i borebrønner.

Et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse er å frembringe en slitasjebestandig samstilling som gjør det mulig å krysse perforerte nivåer med sikring av pålitelig overføring av hydraulisk og/eller elektrisk effekt mellom fjerntliggende redskaper i drift og reguleringsenheter som befinner seg på motsatte sider av et perforeringsområde.

Disse formål er blitt oppnådd ved hjelp av en slitasjeanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse og som omfatter minst et rørformet legeme med minst én langstrakt sliss på sin utside, minst én gruppe beskyttelsesdeksler (for skjerming av de foreliggende én eller flere langstrakte slisser for å beskytte de reguleringsledninger som befinner seg i slissene), samt midler for å fastholde beskyttelsesdekslene på rørlegemet. En hvilken som helst ønsket lengde av slitasjerør-anordningen kan sammenstilles ved hjelp av rørformede modullegemer i henhold til foreliggende oppfinnelse ved å sammenføre ytterendene av to eller flere rørformede slitasjelegemer, som da på hensiktsmessig måte er påført gjenger for derved å kunne frembringe en meget kraftig skulderforbindelse med høy presisjon metall mot metall. De vedføyde tegninger er utført for å anskueliggjøre én av de foretrukne utførelser av denne oppfinnelse. Disse tegninger bør ikke anses å angi noen begrensning av foreliggende oppfinnelses omfang, da denne også kan omfatte andre effektive utførelser. Figurene 1a og 1b er skjematiske lengdesnitt gjennom en slitasjerør-anordning hhv. i henhold til kjent teknikk (1a) og i henhold til den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse (1b). Figur 2 er en skjematisk perspektivskisse av den foreslåtte utførelse av beskyttelsesrøranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser et tverrsnitt gjennom et beskyttelsesrørlegemet i henhold til figur 2. Figur 1a viser beskyttelsesrørenheter 1a i henhold til kjent teknikk, og som arbeider rett overfor hvert sitt produksjonsnivå (nivåer 1, 2 og 3) og som er gitt ekstra tykkelse og overflatehardhet for å kunne motstå vinkelrett anslagsenergi fra den strømning som kommer ut fra perforeringene. Som det vil fremgå av figur 1A vil det, idet slitasjerørene er av fast sammenhengende materiale, ikke være mulig å beskytte eventuelle styrings- eller instrumentledninger som krysser de perforerte områder, slik at disse ledninger 2a må begrenses til bare å regulere de aller øverste innretninger i borehullet. Fig. 1b viser slitasjerørenheter 1b i henhold til foreliggende oppfinnelse som er i stand til permanent drift i en brønn og hvor styreledninger 2b, som normalt er festet utenpå produksjonsrøret, faktisk er beskyttet i samsvar med vedkommende slitasjerør.

Hver slitasjerøranordning 1b i henhold til foreliggende oppfinnelse og slik som angitt i fig. 1b, utgjøres av ett eller flere rørformede slitasjelegemer som best er vist i figurene 2 og 3, og som er forbundet med hverandre for å oppnå den på-krevde slitasjerørlengde.

Hvert rørformede slitasjelegeme har en tykkelse som i høy grad overskrider den normale koblingstykkelse og kan sammenstilles med forskjellige modullengder (for eksempel 120 cm; 240 cm; 360 cm; 480 eller 600 cm). Hvert rørformet slitasjelegeme i henhold til foreliggende oppfinnelse er utstyrt med minst én langsgående sliss 4 for å romme styreledninger eller forskjellige innretninger 5 slik som for

eksempel flatpakker, reguleringsledninger, optiske fiberkabler eller en kombinasjon av disse. I den konfigurasjon som er vist i figur 3, omfatter hvert rørformet og

skjøtbart slitasjelegeme to langsgående slisser 4 hvori enten en "flatpakke" 6 eller tre innkapslede styreledninger 7 er innlagt. Disse langsgående slisser ligger i en avstand på 180 grader fra hverandre sett i tverrsnitt, og er skjermet ved hjelp av en rekke beskyttelsesdeksler 12. Andre konfigurasjoner kan ha fra én eneste til fire langsgående slisser jevnt fordelt over slitasjerørets omkrets.

Beskyttelsesdekslet 12 er montert på den rørformede skjøtbare slitasjerør-enhet 3 ved hjelp av tapper 14 og holdes på plass ved hjelp av passende skurer 13. Under dekslets håndtering hindres disse skruer fra å løsne ved hjelp av under-lagsskiver 15 av PTFE (poly(tetrafluoretylen)).

Figur 2 er en skjematisk perspektivskisse som viser en sammenstilling av tre skjøtbare slitasjerørlegemer 3 som hver har en lengde på 120 cm og en tykkelse på 8,9 cm.

Begge langsgående slisser er perfekt avskjermet ved hjelp av beskyttende deksler. De beskyttelsesdeksler som er plassert i endestilling på anordningen er avskrånet som angitt ved 16 for å lette jevn fremføring av sammenstillingen i bore-brønnen. Videre er hvert beskyttende deksel forsynt med en forsenkning på undersiden og en overlapping på oversiden på hvert skjøtested for å beskytte de reguleringsledninger som er lagt inn i den langsgående sliss i selve det sammen-stilte slitasjerør mot inntrengende slitasjestrømning.

Beskyttelsesdekslene er maskinbearbeidet til standardlengde på 120 cm, og de vil derfor fullstendig dekke til de langsgående slisser over enhver slitasjerørenhet på 120 cm, og kan også kombineres til større lengder (240 cm, 360 cm, 480 cm, 600 cm). Standardlengde av beskyttelsesdekslet muliggjør lett behandling av dette under sammenstilling på brønnstedet.

Materialene i slitasjerø ret i henhold til foreliggende oppfinnelse kan bestå av hvilke som helst egnede metallurgiske bestanddeler som oppviser høy be-standighet mot erosjon og korrosjon. I den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelsesgjenstand er imidlertid disse materialer: Super Duplex 25 Cr for slitasjerørenhetene; 17-4 PH for beskyttelsesdekselet og tappene, samt C 22 for hetteskruene. Disse metallurgiske materialer sikrer da en minimumshardhet på 34 HRC og da i stand til å motstå de fleste korroderende omgivelser. For enda mer krevende omgivelser (høyere innhold av H2S, CO2, høye temperaturer og høyt kloridinnhold) kan også super austenittisk SS og/eller nikkelbaserte legeringer anvendes. I tilfelle tungt faststoffinnhold forventes kan et spesielt krombelegg påføres. I den foreslåtte utførelsen er slitasjerørsammenstillingen i henhold til foreliggende oppfinnelse utført med to langsgående slisser i en innbyrdes vinkelavstand på 180 grader langs røromkretsen, samt innrettet for å motta reguleringsledninger i forskjellige konfigurasjoner.

I henhold til en ytterligere konfigurasjon av foreliggende oppfinnelse kan slitasjerø renhetene være utstyrt med fire langsgående slisser i innbyrdes vinkelavstand langs røromkretsen, og som da kan motta dobbelt så mange "flatpakker" eller reguleringsledninger, eventuelt en kombinasjon av disse, og som også kan omfatte optiske fiberkabler.

Konstruksjonselementene i en sammenstilt slitasjerøranordning i henhold til foreliggende oppfinnelse (skjøtbare slitasjerørenheter, slisser, beskyttelsesdeksler, tapper og hetteskruer) er innrettet for å kunne utveksles innbyrdes, og muliggjør derved en rask sammenstillingsprosedyre på enkel måte uten at det kreves spesialtrenede personer for dette formål.

Utvekslingsmulighetene for hver slitasjerørenhet i henhold til foreliggende oppfinnelse skriver seg fra en presisjons-maskinbearbeiding, særlig av de langsgående slisser og av sammenskruingsgjengene. Hver slitasjerørenhet oppviser ved sine motstående ender hhv. hanngjenger og hunngjenger, maskinpåført på koniske overflater og oppnådd ved nøyaktig tidsinnstilling av utgangspunktene for samtlige gjenger. Dette gjør det mulig å nøyaktig bringe på linje (med optimal tiltrekningsmoment) samtlige langsgående slisser på de slitasjerørenheter som danner en fullstendig slitasjerørsammenstilling.

Forbindelsesskjøten mellom slitasjerø renhetene er da av en type med anlegg metall mot metall og gir en meget høy dreiemomentmotstand, samt perfekt avtetning (kvalitet i samsvar med API 5 CT). Videre er det fastlagt et bestemt område for tiltrekningsmomentet ved sammenføyning av hanngjenger og hunngjenger på to tilstøtende slitasjerørenheter, slik at minimumsjustering av sliss-innretningen kan oppnås ved å variere tiltrekningsmomentet ved sammen-koblingen innenfor det angitte området.

Slitasjerøranordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse muliggjør samtidig beskyttelse av produksjonsrørledningen mot erosjon fra så vel sterkt korroderende omgivelser som høytemperaturomgivelser. Videre kan den motta og beskytte i de langsgående slisser et hvilket som helst antall eller kombinasjoner av reguleringsledninger som behøver å beskyttes ved krysning av perforerte bore-brønnsområder, slik at deres funksjonsdyktighet bibeholdes og derved overføring av hydraulisk og/eller elektrisk effekt kan sikres mellom fjerntliggende arbeidsredskaper som befinner seg på motsatte sider av et perforeringsområde.

Claims (7)

1. Utvendig siitasjerørsammenstilling for å beskytte en produksjonsrørledning som befinner seg rett overfor en produksjonssone, idet slitasjerøranordningen omfatter: minst én rørformet slitasjeenhet (3) med minst én langsgående sliss (4) på sin utside, minst ett beskyttelsesdeksel (12) som avskjermer den langsgående sliss (4), og som derved er i stand til å beskytte reguleringsledninger (7) som rommes i den langsgående sliss(4), samt midler (13) for å fastholde beskyttelsesdekslet (12) på den rørformede slitasjeenhet (3).

2. Slitasjerøranordning som angitt i krav 1, og hvor hver rørformet beskyttelsesenhet (3) har én til fire langsgående slisser (4) i samme innbyrdes vinkelavstand langs slitasjerørets (3) omkrets.

3. Beskyttelsesrøranordning som angitt i krav 1, og hvor hver rørformet slitasjeenhet (3) har en hann ende og en hunn ende med forbindelsesgjenger som muliggjør en nøyaktig sammenstilling metall mot metall mellom forskjellige slitasjeenhetsmoduler i samme slitasjerøranordning.

4. Slitasjerøranordning som angitt i krav 3, og hvor de angitte hanngjenger og hunngjenger er maskinfremstilt til å ha samme gjengestartpunkt på alle slitasjerørenheter.

5. Slitasjerøranordning som angitt i krav 4, og hvor det er fastlagt et til— trekningsmomentområde for sammenkobling av hann- og hunngjenger på to tilstøtende slitasjerørenheter, og hvor det angitte tiltrekningsmoment holdes innenfor vedkommende område for nøyaktig innretning av slissene (4) på linje med hverandre.

6. Slitasjerøranordning som angitt i krav 1, og hvor det angitte beskyttelsesdeksel (12) er forsynt med en forsenkning på undersiden og en overlapping på oversiden for beskyttelse av reguleringsledningene (7) på undersiden av hvert dekselforbindelsessted.

7. Slitasjerøranordning som angitt i krav 1, og hvor et beskyttelsesdeksel (12) som anvendes i endestilling på en sammenstilt rekke av rørformede slitasjeenheter, har en avskrånet flate (16) ved sin ytterende.