NO325053B1 - Anordning og fremgangsmate for a orientere og plassere et bronnverktoy i en foringsrorstreng - Google Patents

Description

[001] Foreliggende oppfinnelse angår en anordning og fremgangsmåte for å orientere og plassere et brønnverktøy i en foringsrørstreng, og generelt et orienterings- og lokaliseringssystem som inkluderer en koplingsrørdel (coupling sub) for å feste et verktøy i en mottaksrørdel (receiver sub) som på forhånd er tilveiebrakt i en foringsrørstreng installert i borehullet, og mer spesifikt en koplingsrørdel som installeres i og fjernes fra adapterstykket i foringsrør-strengen. Videre angår foreliggende oppfinnelse en koplingsrørdel for å sikre, posisjonere og fjerne en avlederkile utplassert på et kjent sted i et borehull med foringsrør.

[002] Det er vanlig at en er nødt til å gjennomføre brønnoperasjoner på et kjent sted i boringen i en brønn. Dette stedet kan være relativt en formasjon, en tidligere boret brønnboring eller en tidligere gjennomført brønnoperasjon. For eksempel er det viktig å kjenne dybden for en tidligere brønnoperasjon. Målinger som gjøres fra overflaten er imidlertid ofte upresise. Selv om det er typisk å telle antallet rørseksjoner i rørstrengen etter hvert som de innføres i borehullet for å bestemme dybden til et brønnverktøy som er montert i enden av rørstrengen, vil rørstrengens lengde kunne variere som følge av at den strekkes under sin egen vekt eller som følge av temperaturen nedihulls. Dette avviket øker med rørstrengens lengde, som kan være flere tusen meter. Det er ikke uvanlig at brønnverktøyet feilposisjoneres med flere meter når dybden måles fra overflaten.

[003] Mange brønnoperasjoner krever lokalisering av et gitt dyp og en gitt asimut i borehullet for gjennomføring av en ny brønnoperasjon. Én slik brønn-operasjon er boring av ett eller flere forgreningshull. En typisk sidelokaliseringsoperasjon for å bore en sidegrensboring fra en ny eller eksisterende brønn-boring inkluderer innføring av en pakning eller forankring i brønnboringen via vaier eller kveilrør og deretter setning av pakningen eller forankringen i brønn-boringen. Pakningen eller forankringen settes ved et kjent dyp i brønnen ved å bestemme lengden av vaier eller kveilrør som er innført i brønnboringen. Det gjøres en andre innføring eller tur i brønnboringen for å bestemme orienteringen av pakningen eller forankringen. Når denne orienteringen er kjent orienteres en låseenhet (eng. latch) og en avlederkile på korrekt måte og innføres i brønn-boringen under en tredje tur der låsen og avlederkilen setes i pakningen eller forankringen. Deretter føres én eller flere freser inn i brønnboringen på en borestreng for å frese ut et vindu i foringsrøret i brønnboringen. Etter dette hentes avlederkilen tilbake. Det kan deretter foretas ytterligere turer inn i brønnboringen for å bore sidegrenshullet eller for å installere en avleder eller annet utstyr for nedihullsoperasjoner.

[004] I konvensjonelle sidelokaliseringsoperasjoner, selv om dybden til pakningen eller forankringen som anvendes for å understøtte avlederkilen er kjent, er det ikke sikkert orienteringen av pakningen eller forankringen i brønnboringen er kjent. Det må således foretas en etterfølgende tur inn i brønnboringen for å bestemme orienteringen av pakningen eller forankringen ved anvendelse av et orienteringsverktøy. Pakningen eller forankringen innbefatter en mottaker (eng. receptacle) med en oppovervendt orienteringsflate som engasjerer og orienterer orienteringsverktøyet som stikkes inn i pakningen eller forankringen. Orienteringsverktøyet bestemmer deretter orienteringen av pakningen eller forankringen i brønnboringen. Når orienteringen av pakningen eller forankringen er bestemt justeres låsen, avlederkilen og fresen som skal utplasseres i brønn-boringen ved overflaten slik at de har en korrekt orientering når de innføres i brønnboringen. Låsen, avlederkilen og fresen føres deretter inn i brønnboringen og stikkes inn i og låses i pakningen eller forankringen på en slik måte at overflaten til avlederkilen ligger i korrekt retning for f resing av vinduet og boring av sidegrenshullet.

[005] Siden pakningen eller forankringen ikke orienteres før den settes kan mottakeren som innbefatter orienteringsflaten og en passformet konnektor ha en orientering som vil kunne føre til at mottakeren skades under etterfølgende operasjoner. Dersom mottakeren skades vil det ikke være mulig å anvende den for orientering og låsing under en senere brønnoperasjon.

[006] Det er foretrukket å unngå å måtte gjennomføre mange turer inn i brønn-boringen under sidelokaliseringsoperasjonen. Ett en-turs fresesystem er beskrevet i U.S.-patentene 5 771 972 og 5 894 889. Se også U.S.-patentet 4 397 355.

[007] Under en sidelokaliseringsoperasjon tjener pakningen eller forankringen som et nedihulls brønnverktøy som forankrer avlederkilen i det forlagte borehullet mot kompresjon, strekk og dreiemomenter forårsaket av fresingen av vinduet og boringen av sidegrenshullet. Pakningen og forankringen innbefatter holdekiler og skråflater som ekspanderer utover og biter inn i foringsrøret for å forankre avlederkilen. En pakning inkluderer også tetningselementer som komprimeres under setningsoperasjonen slik at de ekspanderes utover til kontakt med foringsrøret og med det forsegler ringrommet mellom pakningen og foringsrøret. Pakningen anvendes for soneisolasjon, slik at produksjonen nedenfor pakningen isoleres fra sidegrenshullet.

[008] Det anvendes typisk en forankring uten tetningselement når formasjonen i den primære brønnboringen og formasjonen i sidegrensboringen har tilnærmet samme trykk og produksjonen således kan blandes siden det ikke er trykk-forskjeller mellom sonene ettersom den nedre sonen har tilnærmet samme formasjonstrykk som den som bores ut for å tilveiebringe sidegrenen. I den følgende beskrivelsen er det underforstått at en pakning inkluderer forankrings-funksjonen til en forankring.

[009] Pakningen kan være en tilbakehentbar pakning eller en permanent storboringspakning (eng. big bore packer). En tilbakehentbar pakning kan hentes tilbake og stenger av brønnboringen, mens en permanent storboringspakning innbefatter en indre stamme som tilveiebringer en strømningsvei gjennom pakningen slik at den muliggjør aksess til den andelen av brønn-boringen som ligger nedenfor pakningen. Stammen i en storboringspakning tjener også som en tetningsboring (eng. seal bore) for forseglende engasjement med et annet brønnverktøy, så som en avlederkile, en broplugg, produksjonsrør eller et røroppheng. Den tilbakehentbare pakningen inkluderer sin egen setningsmekanisme og er mer robust enn en permanent storboringspakning fordi dens komponenter kan dimensjoneres slik at de dekker hele brønn-boringen siden den tilbakehentbare forankringen og pakningen ikke innbefatter en boring derigjennom og således ikke trenger å være en tynnvegget struktur.

[0010] Én anordning og fremgangsmåte for korrekt å bestemme og sette orienteringen og dybden i en brønnboring er beskrevet i U.S.-patentet 5 871 046. En forankring for en avlederkile innføres med foringsrørstrengen til det ønskede dybden mens brønnen bores, og foringsrørstrengen sementeres i den nye brønnboringen. Det føres inn en verktøystreng i brønnboringen for å bestemme avlederkile-forankringens orientering. En avlederkile-stingerenhet (eng. stinger) orienteres og posisjoneres i avlederkilen ved overflaten, og deretter senkes enheten og sikres til avlederkile-forankringen. Avlederkile-stingerenheten innbefatter en orienteringslabb (eng. lug) som engasjerer et orienteringsspor i avlederkile-forankringen. Avlederkile-stingerenheten orienteres med det på avlederkile-forankringen på en slik måte at orienteringsflaten på avlederkilen posisjoneres i den ønskede retningen for boring. Avlederkile-stingerenheten kan utgjøres av to deler hvorav den øvre delen kan roteres for orientering i brønn-boringen. Forankringsdelen av anordningen i '046 patentet er konstruert på en slik måte at den begrenser strømningsarealet i foringsrørstrengen. Videre, som følge av denne begrensningen, dersom påfølgende forankringer skal settes nedenfor en primær forankring, vil de kunne håndtere progressivt mindre dimensjoner (eng. gauges). '046-patentet tilveiebringer ikke mulighet for at et låseverktøy skal kunne engasjere en forankring og deretter passere derigjennom på vei til inngrep med en annen forankring lengre nedihulls.

[0011] U.S.-patentet 5 467 819 beskriver en anordning og en fremgangsmåte

som inkluderer sikring av en forankring i en brønnboring med foringsrør. Forankringen kan inkludere en storboringspakning. Veggene i en storboringspakning er grovt sett de samme som i et røroppheng. Forankringen innbefatter et rørformig legeme med en boring derigjennom samt holdekiler for å feste forankringen til foringsrøret. Forankringen settes ved hjelp av et løsbart setningsverktøy. Etter at forankringen er satt hentes setningsverktøyet tilbake. Et inspeksjonsverktøy orienteres og monteres på en låseenhet (eng. latch) for å foreta en inspeksjon og bestemme forankringens orientering. En fres, en avlederkile, en kopling og en låseenhet eller stamme, med en orienteringsmuffe koplet til den nedre enden av avlederkilen, monteres på en slik måte at koplingen muliggjør korrekt orientering av avlederkilen på orienteringsmuffen. Enheten senkes deretter inn i brønnboringen med en labb på orienteringsmuffen i inngrep med en skrådd overflate på forankringen for å orientere enheten i brønnboringen. Vinduet freses ut og deretter bores sidegrenshullet. Dersom en ønsker å bore en ytterligere sidegren kan avlederkilen reorienteres ved overflaten ved hjelp av koplingen og enheten senkes inn i brønnboringen for nytt inngrep med forankringen for boring av en annen sidegren.

[0012] U.S.-patentet 5 592 991 beskriver en annen anordning og fremgangsmåte for å installere en avlederkile. En permanent storboringspakning innbefattende en innvendig stamme med en tetningsboring og et frigjørbart setningsverktøy for pakningen gjør det mulig å tilbakehente setningsverktøyet for å unngå potensielle lekkasjeveier gjennom setningsmekanismen etter den påfølgende forseglede monteringen av produksjonsrøret i pakningen. En enhet omfattende pakningen, det frigjørbare setningsverktøyet, avlederkilen og én eller flere freser senkes inn i den eksisterende brønnboringen. Pakningen kan posisjoneres ovenfor eller nedenfor det fjernbare setningsverktøyet. Et inspek-sjonsverktøy kan innføres med enheten for å oppnå en korrekt orientering av avlederkilen. Det tilveiebringes en labb og en orienteringsoverflate med pakningen for orientering av et etterfølgende brønnverktøy. Deretter settes pakningen og det freses ut et vindu i foringsrøret. Avlederkilen og setningsverktøyet hentes deretter ut sammen, og storboringspakningen etterlates med tetnings-boringen åpen for forseglende mottak av en produksjonsrørstreng slik at det kan oppnås produksjon fra nedenfor pakningen. En ulempe ved storboringspakningen er at boringsstørrelsen ikke vil tillate at den neste, konvensjonelt mindre foringsrørstrengen føres inn gjennom boringen derigjennom, slik at det er nødvendig med en enda mindre foringsrørstreng.

[0013] Videre beskriver U.S.-patentet 5 592 991 anvendelse av en storboringspakning som en referanseanordning. Når det frigjørbare setningsverktøyet og avlederkilen fjernes fra denne pakningen har imidlertid pakningen ikke lenger tetningsintegritet. Storboringspakningen forsegler ikke brønnboringen før en annen enhet senkes inn i brønnen og det mottas en stingerenhet i storboringspakningen som skaper eller etablerer tetningsintegritet. Storboringspakningen tjener to formål. Først tjener den som forankring for freseoperasjonen og deretter som permanent pakning for kompletteringen.

[0014] I både '819 og '991 patentene må avlederkileenheten låses i pakningen eller forankringen for å forankre avlederkilen slik at den kan stå imot kompresjonen, strekken og dreiemomentet som oppstår under fresingen av vinduet og boringen av sidegrenshullet. Videre krever bruken av en storboringspakning en pakningsenhet som kan stå imot et trykkdifferensial på 34,5 MPa (5000 psi), og alle dens komponenter må således ha en puls- og kollapskapasitet på minimum 34,5 MPa.

[0015] Storboringspakningen har den ekstra ulempen at den innbefatter en stamme som forløper gjennom den, på hvilke konusene for å aktivere pakningens holdekiier er montert. Stammen benyttes senere som en tetningsboring for å forsegle rundt en produksjonsrørstreng. Denne stammen er ikke bare en ekstra mekanisk del, men krever også en reduksjon av diameteren til pakningens boring. Videre er det nødvendig, for å fjerne begrensningene for de etterfølgende borehullsoperasjonene, med en ekstra tur nedihulls for å hente tilbake forankringen eller pakningen.

[0016] Når en sidelokaliseringsoperasjon gjennomføres ved anvendelse av systemene i '819- og '991-patentene er det nødvendig med mange turer inn i brønnboringen. Først føres en pakning inn i brønnboringen via vaier eller kveilrør og settes i brønnboringen. Det gjøres deretter en andre tur inn i brønn-boringen for å bestemme pakningens orientering. Når denne orienteringen er kjent orienteres en låseenhet og en avlederkile på korrekt måte og føres inn i brønnboringen under en tredje tur der låseenheten og avlederkilen festes på pakningen. Etter dette freses det ut et vindu i foringsrøret i brønnboringen. Deretter hentes avlederkilen tilbake. Det gjennomføres deretter ytterligere turer inn i brønnboringen for å installere en avlederenhet eller annet utstyr for å bore et pilothull (eng. rat hole) for å initiere boringen av sidegrenen.

[0017] Videre, i konvensjonelle sidelokaliseringsoperasjoner, innføres og settes pakningen eller forankringen, som benyttes for å understøtte avlederkilen, i brønnboringen uten at dennes orientering i brønnboringen er kjent. Det må således gjøres en påfølgende tur inn i brønnboringen for å bestemme orienteringen av pakningen eller forankringen med en orienteringsenhet. Pakningen eller forankringen innbefatter en mottaker med en oppovervendt styresko (eng. mule shoe)-orienteringsflate for å orientere en etterfølgende anordning som stikkes inn i pakningen eller forankringen. Når orienteringen av pakningen eller forankringen er etablert kan en låseanordning, en avlederkile og en fres føres inn i brønnboringen og stikkes inn i og festes til pakningen eller forankringen.

[0018] Ettersom pakningen eller forankringen ikke orienteres før den settes kan mottakeren, innbefattende styresko-orienteringsflaten og en passformet konnektor, ha en orientering som vil kunne føre til at mottakeren skades under etterfølgende operasjoner. Dersom det oppstår for stor skade på mottakeren vil det ikke være mulig på et senere tidspunkt å anvende den for orientering og fastlåsing av ytterligere brønnverktøy.

[0019] U.S.-patentsøknaden 09/575 091, som ble innlevert 19. mai 2000 med tittelen " Anchor Apparatus and Method" som tilsvarer UK patentsøknad GB 2351 303 og som med dette innlemmes som referanse her, beskriver en brønnorienterings- og dybdelokaliseringsanordning. '091-patentsøknaden beskriver en brønnmottaksrørdel som utplasseres på en verktøystreng og settes ved ønsket dyp og asimut for korrekt å posisjonsstyre etterfølgende brønnoperasjoner. Forankringen inkluderer en integrert anordning som støtter opp mot eventuelle aksial- eller rotasjonslaster som vil kunne overføres til denne under operasjoner som benytter seg av forankringens lokaliserings-egenskaper. Siden forankringen innføres etter bore- og foringsrøroperasjonene settes den i det eksisterende borehullet eller foringsrørstrengen og begrenser passeringen av verktøy med store dimensjoner (eng. large gage tools) eller borestrengen derigjennom. Som følge av dette begrenser forankrings-lokaliseringsanordningen ifølge '091-patentsøknaden i betydelig grad den ytterligere utnyttelsen og produksjonen av brønner der den anvendes. Fra EP A2 0834643 fremgår det en fremgangsmåte og anordning for å posisjonere, orientere og låse et brønnverktøy i et borehull, hvor en lokaliseringsenhet i verktøystrengen bringes i inngrep i et foringsrørprofil.

[0020] Foreliggende oppfinnelse utfyller manglene ved tidligere teknikk.

[0021 ] Det beskrives et orienterings- og lokaliseringssystem som inkluderer en mottakerdel tilveiebrakt i og installert med en foringsrørstreng i borehullet. Mottakerdelen innbefatter asimut- og dybdeprofiler for positiv lokalisering av en forbestemt posisjon i borehullet. Profilene er i den innvendige diameteren av foringsrørstrengen, men begrenser ikke strømningsboringen i foringsrøret. Orienterings- og lokaliseringssystemet inkluderer videre en lokaliseringsdel eller koplingsrørdel (eng. coupling sub) festet til et brønnverktøy og konstruert for inngrep med mottakerdelen i foringsrøret for å orientere og posisjonere brønn-verktøyet i borehullet for gjennomføring av en brønnoperasjon. Koplingsrør-delen har en innrettingsnøkkel og flere knaster, henholdsvis for inngrep med

asimut- og dybdeprofilet. Videre kan koplingsrørdelen i sin helhet passere gjennom mottakerdelen på vei til en annen mottakerdel som befinner seg lengre nedihulls i foringsrørstrengen. Koplingsrørdelen og mottakerdelen er konstruert på en slik måte at de kan bringes i inngrep enten koplingsrørdelen passerer oppstrøms eller nedstrøms gjennom foringsrørstrengen.

[0022] Foreliggende oppfinnelse utfyller manglene ved tidligere teknikk ved å tilveiebringe et lokaliseringssystem som inkorporerer en mottakerdel som tilveiebringes i og installeres med foringsrørstrengen. Andre mål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelsen.

[0023] For en mer detaljert beskrivelse av den foretrukne utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse henvises i det følgende til de vedlagte figurene, hvorav:

[0024] Figurene 1 A-B er et seksjonert sidesnitt av en koplingsrørdel og et til-hørende låsestykke ifølge en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, i inngrep;

[0025] Figur 2 er et tverrsnitt av nøkkelen i figur 1A i utstrakt stilling;

[0026] Figur 3 er et tverrsnitt av knastene i figur 1B i utstrakt stilling;

[0027] Figur 4 er et tverrsnitt av knastene i figur 1B i inntrukket stilling;

[0028] Figurene 5A-B er et seksjonert sidesnitt av koplingsrørdelen og den tilhørende forankringen i figurene 1 A-B før inngrep;

[0029] Figurene 6A-B er et seksjonert sidesnitt av koplingsrørdelen og den tilhørende forankringen i figurene 1A-B i den umiddelbart etterfølgende frigjøringen;

[0030] Figurene 7A-C er et delvis seksjonert snitt av koplingsrørdelen i figurene

1A-B i innføringsstillingen;

[0031] Figurene 8A-C er en skjematisk representasjon av koplingsrørdelen i

figurene 1 A-B og en tilfestet avlederkile før inngrep med en mottaksrørdel;

[0032] Figurene 9A-C er en skjematisk representasjon av koplingsrørdelen i figurene 1A-B og en tilfestet avlederkile i inngrep med en mottaksrørdel;

[0033] Figurene 10A-C er en skjematisk representasjon av koplingsrørdelen i

figurene 1 A-B og en tilfestet avlederkile i inngrep med en mottaksrørdel under en vindusfresingsoperasjon; og

[0034] Figurene 11 A-C er en skjematisk representasjon av koplingsrørdelen i figurene 1 A-B og en tilfestet avlederkile under den etterfølgende tilbake-hentingen fra en mottaksrørdel.

[0035] Først med henvisning til figurene 1A og 1B illustreres et orienterings- og lokaliseringssystem 11 for en foringsrørstreng 16. Orienterings- og lokaliseringssystemet 11 inkluderer en koplings- eller mottakerdel 10 og en koplingsrørdel 50. Mottakerdelen 10 har hunn- eller muffeender 12,14 skrudd med gjenger i foringsrørstrengen 16. Foringsrørstrengen 16 er koplet til hver ende 12,14 av mottakerdelen 10 via roterbare hann- eller tappgjenge-konnektorer 18, 20 og innbefatter en strømningsboring 22 derigjennom. Mottakerdelen 10 inkluderer en primær innvendig boring 24, et innvendig azimuthprofil 26 og et dybdelokaliseringsprofil 28. Azimuthprofilet 26 inkluderer øvre og nedre styresko 30, 32 som møtes ved en sentrert nøkkelslisse 34. Profilet 28 er fortrinnsvis et annulært spor kuttet i den innvendige boringen 24 i mottakerdelen 10 slik at det ikke begrenser strømningen derigjennom eller stikker utover og inn i strømningsboringen 22 i foringsrørstrengen 16. Dybdelokaliseringsprofilet 28 inkluderer en lokaliseringsboring 36 og øvre og nedre annulære, avskrådde skuldre 38 og 40.

[0036] Den doble styreskoen 30, 32 i mottakerdelen 10 i foringsrøret gjør det mulig å orientere koplingsdelen 50 når den enten føres nedover gjennom mottakerdelen 10 eller trekkes oppover nedenfra og gjennom mottakerdelen 10. Det skal bemerkes at det ikke er nødvendig med en dobbel styresko. I én ut-førelsesform utelates den øvre styreskoen 30 for å gjøre mottakerdelen 10 kortere. I denne utførelsesformen passerer koplingsdelen 50 gjennom mottakerdelen 10 i foringsrøret og trekkes deretter tilbake oppover slik at den låses i den nedre styreskoen 32 og orienterer koplingsdelen 50.

[0037] Mottakerdelen 10 med lokaliseringsprofilene 26 og 28 installeres i brønn-boringen som en del av foringsrørstrengen 16 etter at borehullet er boret. Ettersom foringsrørstrengen 16 typisk sementeres i borehullet utplasseres mottaker-delene 10 ifølge foreliggende oppfinnelse nesten utelukkende i nye brønner, i og med at de må installeres sammen med foringsrørstrengen 16. Den innvendige boringen 24 i mottakerdelen 10 har fortrinnsvis samme størrelse og utforming som strømningsboringen 22 i foringsrørstrengen 16. Mottakerdelen 10 har fortrinnsvis en større veggtykkelse enn resten av foringsrørstrengen 16, slik at profilet 26 skal kunne maskineres i boringen 24 uten at det forløper helt gjennom veggen av mottakerdelen 10.

[0038] Koplingsdelen 50 inkluderer øvre og nedre seksjoner 52, 54 som begge er konstruert for at den ene enden skal koples til en arbeidsstreng (ikke vist) ved hjelp av henholdsvise roterbare "muffe"-koplinger 56 og 58. Skrudd med gjenger mellom den øvre og den nedre seksjonen 52, 54 er det festet en låsestamme 60 på hvilken det er tilveiebrakt et låsesystem 62. En strømnings-boring 64 forløper fra den øvre seksjonen 52, gjennom stammen 60 og til den nedre seksjonen 54 av koplingsdelen 50. Det er foretrukket at strømnings-boringen 64 er stor nok for passering av brønnverktøy (ikke vist) i arbeids-strengen slik at strømningen derigjennom ikke begrenses.

[0039] Nå med henvisning til figurene 1 A-B og 2 inkluderer den øvre seksjonen 52 av låse-koplingsdelen 50 en nøkkel eller kile key) 66 konstruert for bevegelse i styreskoprofilet 26 for å orientere koplingsdelen 50 i korrekt vinkel inne i mottakerdelen 10 i foringsrøret. Figur 2 viser et tverrsnitt sett ovenfra av nøkkelen 66 som forløper fra koplingsdelen 50 og inn i mottakerdelen 10. Som vist i figurene 1 A-B spennes nøkkelen 66 fortrinnsvis utover ved hjelp av fjærer 68 og holdes inne i en innsenkning 69 i veggen 71 i den øvre seksjonen 52 ved hjelp av låseflenser 70 som engasjerer medbringerplatene (eng: tangs) 73, 75 for å hindre at nøkkelen 66 bringes ut av innsenkningen 69 som er kuttet i den øvre seksjonen 52. Medbringerplaten 75 inkluderer en struktur som på en løs-bar måte festes til den øvre seksjonen 52 for monteringsformål. Nøkkelen 66 inkluderer skrådde flater 67 og 69, henholdsvis oppstrøms og nedstrøms, for å lette inngrepet med og frigjøringen fra profilet 26. Nøkkelen 66 befinner seg i kanalene som dannes av styreskoene 30, 32 og overfører et vinkelmoment til koplingsdelen 50 og orienterer det til den ønskede asimuten, som defineres av profilet 26. Når en ønsker å frigjøre dette inngrepet anvendes en oppoverrettet eller nedoverrettet kraft mot koplingsdelen 50 og de skrådde endene 67, 69, avhengig av retningen, bringer (eng. cams) nøkkelen 66 inn i den øvre seksjonen 52 mot kraften fra fjæren 68. Med nøkkelen 66 komprimert inne i innsenkningen 65 i den øvre seksjonen 52 holdes ikke lenger vinkelorienteringen av koplingen 50 fast.

[0040] Nå med henvisning til figurene 1 A-B, 3 og 4, fordi asimutprofilet 26 er tilveiebrakt for å orientere stykket 50 langs den ønskede asimuten i forhold til mottakerdelen 10, tillate noe relativ sideveis bevegelse mellom delene 10 og 50. Dybdelokaliseringsprofilet 28 virker sammen med asimutprofilet 26. Hakesystemet 62 er fortrinnsvis tilveiebrakt på stammen 60 nedenfor linje-føringsnøkkelen 66 og inkluderer flere knaster 72, fortrinnsvis tre, som hver anbringes i et vindu 83 i en muffe 108 tilveiebrakt rundt den utvendige overflaten 77 av stammen 60. Knastene 72 holdes på plass i vinduene 83 ved hjelp av låseinnretninger 79, 81. Låseinnretningene 79, 81 er festet på en løsbar måte til hylse 108. Knastene 72 er konstruert for inngrep i dybdelokaliseringsprofilet 28 i mottakerdelen 10 når koplingsdelen 50 befinner seg ved det ønskede dybden. Når de aktiveres ekspanderes knastene 72 radielt utover og inn i det annulære dybdelokaliseringsprofilet 28 og låser koplingsdelen 50 i mottakerdelen 10. Figurene 3 og 4 viser detaljerte tverrsnitt av en serie knaster 72, hvorav figur 3 viser knastene 72 i ekspandet rstilling og figur 4 viser knastene 72 i inntrukket stilling.

[0041] Som fremgår best av figurene 1 A-B inkluderer knastene 72 en an-legningsflate 74, øvre og nedre kileprofiler 76, 78 og minst én innoverpekende avskrådd struktur 80. De innoverpekende strukturene 80 på knastene 72 er konstruert for å bringes oppover på tilhørende annulære, utoverløpende strukturer 82 på stammen 60. Kamflatene 84, 86 på strukturene 80 samvirker med tilhørende kamflater 88, 90 på strukturene 82 for å bringe knastene 72 i inngrep med profilet 28. Når knastene 72 er fullt ekspandert, som vist i figurene 1 A-B, møtes strukturene 80 og 82 ved overflatene 92 og holder knastene 72 i deres ekspanderte og låste stilling.

[0042] En bæreenhet 94 monteres i den nedre enden av muffen 108 ved hjelp av samvirkende låseskuldre 85, 87. Det dannes et annulært kammer 98 av en innvendig muffe 100 med en nedovervendt annulær skulder 106 og en utvendig muffe 102 med en låsestruktur 89 som danner en oppovervendt annulær skulder 118 som huser Belleville-fjærer 96 omfatter en stabel Bellevillefjærer. Låsestrukturen 89 inkluderer også en nedovervendt skulder 104 som engasjerer den øvre enden av den nedre seksjonen 54. Dersom muffen 108 med knastene 72 beveges oppover forårsaker skulderen 87 på det utvendige muffen 102 som engasjerer skulderen 85 på muffen 108 at den ytre muffen 102 og låseelementet 89 beveges oppover, hvorved den oppovervendte skulderen 118 komprimerer fjærene 96 mot den nedovervendte skulderen 106. Dersom muffen 108 med knastene 72 beveges nedover engasjerer den nedre enden 112 av muffen 108 den øvre enden 110 av den innvendige muffen 100, slik at den nedovervendte skulderen 106 beveges nedover og komprimerer fjærene 96 mot skulderen 118. Bæreenheten 94 og Belleville-fjærene 96 er således konstruert for å spenne knastene 72 mot bevegelse både oppstrøms og nedstrøms fra en likevektsstilling.

[0043] I figurene 1 A-B er Belleville-fjærene 96 vist i den minst spente, eller inaktive stillingen. Fjærenhetene 96 er fortrinnsvis anpasset slik at de er litt komprimert i denne stillingen slik at den aksielle slakken eller dødgangen i bæreren 94 minimeres, idet skulderen 104 er anlagt mot den nedre seksjonen 54 og skuldrene 110 og 112 er i anlegg slik at fjærene 96 ikke slakkes. Videre gjør det at fjærene 96 er i spenn i sine grunnstillinger at det må anvendes en relativt sett høyere last på bæreren 94 før den forflyttes oppover eller nedover langs borehullsaksen. Belleville-fjærene 96 kan anvende et så stort trykk som 138 MPa (20000 psi) mot bæreren 94 og den anlagte muffen 108 med knastene 72. Denne økte fjærenergien gjør at låsingen av koplingsdelen 50 er mye mer kontrollerbar og forutsigbar sammenliknet med andre systemer. Videre er det mye større sannsynlighet for at en lås med høy energi "føles", eller detekteres av operatøren når den går i lås enn en tilsvarende enhet med lavere energi.

[0044] Nå med henvisning til figurene 5A-B er koplingsdelen 50 vist under en tur inn i foringsrørstrengen 16 forløpende inn i borehullet, før inngrep med mottakerdelen 10 i foringsrøret. Under innføringen befinner de utspringende strukturene 80 på knastene 72 seg oppstrøms i forhold til utspringende strukturene 82 på stammen 60. Som vist "dras", og ikke "skyves", muffen 108 med knastene 72 av stammen 60 og bæreren 94 mens koplingsdelen 50 innføres i foringsrørstrengen 16. Denne konstruksjonen muliggjør fri bevegelse av koplingsdelen 50 i foringsrørstrengen 16 uten at en trenger å bekymre seg for at knastene 72 skal bringes i kontakt med en hindring som vil stanse eller begrense bevegelsen av koplingen 50. En klaring 114 mellom skuldrene 110 og 112 er dannet henholdsvis på muffen 108 og den innvendige muffen 100. Klaringen 114 skapes når muffen 108 og den utvendige muffen 102 komprimerer fjæren 96 ved å trekke oppover på skulderen 118 mens muffen 100 holdes fast av skulderen 112.

[0045] Når koplingsdelen 50 er i innretting med profilet 28 ved det ønskede dybden vil Belleville-fjæren 96 på bæreren 94 trekke fremspringende strukturer 80 med knaster opp kamflaten 88 av fremspringende elementer 82 på stammen 60 og tvinge knastene 72 inn i inngrepet som er vist i figurene 1A-B. Før knastene 72 engasjerer profilet 28 vil nøkkelen 66 engasjere profilet 26 slik at koplingsdelen 50 er korrekt orientert i vinkelretningen. Når koplingsdelen 50 engasjeres i mottakerdelen 10 engasjerer nøkkelen 66 styreskoen 30, 32 og leder koplingsdelen 50 til innretting i asimutretningen mot profilet 26. Koplingsdelen 50 er konstruert i samsvar med mottakerdelen 10 på en slik måte at knastene 72 og nøkkelen 66, når de er linjeførte og befinner seg ved det ønskede dybden, engasjerer sine respektive profiler 28, 26 omtrent samtidig.

[0046] Under inngrepet med profilene 26, 28 låses nøkkelen 66 og knastene 72 på plass. Når de fremspringende strukturene 80, 82 ligger mot hverandre som vist i figurene 1 A-B hindres knastene 72 i å trekkes ut av profilene 28 inntil det anvendes en last som er tilstrekkelig stor til å komprimere fjæren 96 oppover eller nedover. Siden låsegrepet mellom koplingen 50 og mottakerdelen 10 kun er ment for å lokalisere den ønskede posisjonen nedihulls, må det settes en forankring eller en tilbakehentbar pakning for at strengen skal kunne stå imot store aksielle laster.

[0047] Når koplingsdelen 50 skal hentes tilbake må forankringen trekkes sammen og eventuelle pakninger frigjøres. Når alle forankringsanordninger er trukket sammen kan koplingen 50 tilbakehentes ved å anvende en relativt stor oppoverrettet eller nedoverrettet aksiell kraft på borestrengen. Den aksielle lasten forårsaker at nøkkelen 66 og knastene 72 trekkes tilbake og frigjøres fra sine respektive profiler 26 og 28. Som beskrevet ovenfor komprimerer skrå-flatene 67 og 69 nøkkelen 66 inn i en innsenkning 65 i den øvre seksjonen 52 av koplingshuset 50. Knastene 72 forflyttes aksielt inn i vinduene 83 fra sine likevektsstillinger som vist i figurene 1 A-B når skråflaten 76 eller 78 bringes i kontakt med avskråningene 38 eller 40. Etter en tilstrekkelig lang aksiell for-flytning kan knastene 72 trekkes nærmere inn mot stammen 60 ved at de beveges ned kamflaten 88 eller 90, avhengig av bevegelsesretningen.

[0048] Nå med henvisning til figurene 6A-B er koplingen 50 vist på vei ut (oppoverrettet bevegelse) av borehullet med fremspringende elementer 80 på knastene 72 nedenfor og i anlegg mot kamflatene 90 på fremspringende elementer 82 på stammen 60.1 denne stillingen ligger den øvre skulderen 112 på den innvendige muffen 100 i anlegg mot skulderen 110 på muffen 108. En skal merke seg at de annulære skuldrene 85 og 87 ikke er anlagt mot hverandre i figur 6B, men at skulderen 112 er anlagt mot skulderen 110. Det er en klaring ved 116 mellom skuldrene 85 og 87. Denne klaringen 116 er en følge av kompresjonen av fjærene 96 for å opprettholde knastene 72 i stillingen vist i figurene 6A og 6B. Knastene 72 komprimerer fjæren 96 ved å presse muffen 108 nedover.

[0049] Nå med henvisning til figurene 7A-11C i serie er det vist et eksempel på en anvendelse av orienterings- og lokaliseringssystemet 11 for boring av et sidelokalisert hull 224 ved anvendelse av et en-turs fresesystem ifølge en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Først med henvisning til figurene 7A-C er en-turs frese-verktøystrengen 200 vist mens den føres inn gjennom en foringsrørstreng 202. Verktøystrengen 200 inkluderer koplingsdelen 50, en profilert del (eng. spline sub) 204, en løsbar forankring 206, en avfalls-sperre 208, en avlederkile 210 og en vindusfres 212 festet til en avlederkile 210 ved 214. Verktøystrengen 200 engasjeres i foringsrøret 202 inntil koplingsdelen 50 låses og bringes i inngrep med mottakerdelen 10 tilveiebrakt i foringsrøret som beskrevet ovenfor. Nøkkelen 66 engasjerer den skrådde styreskoen 30 og orienterer koplingsdelen 50 og den tilhørende verktøystrengen 200. Koplingsdelen 50 er så låst i mottakerdelen 10 og forankringen 206 settes.

[0050] Nå med henvisning til figurene 8A-C vises verktøystrengen 200 med

koplingsdelen 50 orientert, engasjert og låst i mottakerdelen 10 i foringsrør-strengen 202. Når dette skjer settes forankringen 206. Setningen av forankringen 206 sikrer at eventuelle aksielle krefter i forbindelse med fresingen eller andre operasjoner ikke vil forflytte koplingen 50 fra dens orienterte stilling i mottakerdelen 10. Avfallssperren 208 hindrer at avkutt eller andre objekter kommer inn i koplingsdelen 50 og mottakerdelen 10 under frese- og bore-

operasjonene. I denne stillingen er avlederkilen 210 orientert på en slik måte at vindusfresen 212 vil kutte et vindu i foringsrøret 202 vinkelrett på avlederkilens skråflate 210. For å sette orienteringen justerer operatørene asimuten til den profilerte delen 204 før deployering. Den profilerte delen 204 settes med dette på en slik måte at avlederkilen 210 vil være korrekt orientert for fresing av det ønskede vinduet når koplingsdelen 50 bringes i inngrep i mottakerdelen 10.

[0051] Nå med henvisning til figurene 9A-C frigjøres vindusfresen 212 fra avlederkilen 210 ved 214 og anvendes for å kutte et vindu 220 i foringsrøret 202 ledet av skråflaten på avlederkilen 210. Vindusfresen 212 roteres og lastes i aksiell retning av en borestreng fra overflaten og kutter et pilothull 224 mens den føres fremover langs avlederkilen 210. Når vinduet 220 er skåret ut, tilbakehentes fresen 212 og borestrengen 222 fra den sidelokaliserte boringen 224 og det forlagte borehullet 202.

[0052] Nå med henvisning til figurene 10A-C føres et tilbakehentingsverktøy 226 inn på borestrengen 222 og festes til avlederkilen 210 ved 228. Når tilbake-hentingsverktøyet 226 er festet frigjøres forankringen 206 og det anvendes en stor oppoverrettet kraft på borestrengen 222 for å frigjøre koplingsdelen 50 fra mottakerdelen 10 som beskrevet ovenfor. Når koplingsdelen 50 er frigjort fra låse-mottakerdelen 10 hentes borestrengen 222 og verktøystrengen 200 tilbake fra borehullet 202 slik at sidelokaliseringsutstyret kan deployeres.

[0053] Endelig med henvisning til figurene 11 A-C er verktøystrengen 200 igjen

vist med koplingsdelen 50 i inngrep med og låst fast i mottakerdelen 10 i foringsrørstrengen 202. Når verktøystrengen 200 er installert med en borestreng (ikke vist) settes forankringen 206 på nytt for å hindre at verktøystrengen bringes ut av sin engasjerte stilling. I stedet for avlederkilen 210 i figurene 7A-10C er det nå vist en avleder 230 oppå verktøystrengen 200 og i innretting med den profilerte delen 204. Avlederen 230 tjener til å lede komponentene av borestrengen (ikke vist) inn i det nylig utfreste sidelokaliserte borehullet 224 tilveiebrakt i den ovenfor beskrevne vindusfres- og avlederkileoperasjonen. Når avlederen 230 er på plass kan det sidelokaliserte borehullet 224 bores inn i den omkringliggende formasjonen.

[0054] En primær fordel ved orienterings- og lokaliseringssystemet 11 som presenteres her er evnen tii på en nøyaktig og repeterbar måte å lokalisere en posisjon på et gitt dyp og med en gitt asimut inne i et borehull med foringsrør. Videre har koplingssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse en ytterligere fordel fremfor nåværende tilgjengelige systemer i det at mottakerdelen 10 ikke begrenser borehullet. En koplingsdel 50, eller et hvilket som helst annet verktøy, kan passere gjennom mottakerdelen 10 til større dyp i foringsrørstrengen 16 med liten eller ingen ekstra kraft. Som sådan vil eksistensen av mottakerdelen 10 i en foringsrørstreng ikke være til hinder for ytterligere borings-, produksjons-eller renoveringsoperasjoner i borehullet der det er installert. Andre systemer som er tilgjengelige i dag krever at det anvendes verktøy med mindre dimensjoner dersom en må passere et sluse- eller lokaliseringsrør. Operasjonene kan også begrenses ytterligere dersom en må passere flere koplinger i serie, hver med suksessivt mindre boringsdiameter.

[0055] Orienterings og lokaliseringssystemet er spesielt nyttig i en ny brønn der delen innføres med foringsrørstrengen. Siden orienterings og lokaliseringssystemet som presenteres her ikke begrenser boringen i nevneverdig grad kan mer tradisjonelle (og boringsbegrensende) kopiere installeres på ét senere tidspunkt for å tilpasse til eventuelle endringer av brønnkonstruksjonen som må gjøres. Ved å anvende disse typene systemer i kombinasjon, selv om en ikke unngår begrensning av boringsdimensjonen, skulle redusere antallet slike begrensninger dramatisk.

[0056] Selv om foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse er vist og beskrevet kan en med kunnskaper på området foreta modifikasjoner av disse innenfor tanken bak eller belæringene i denne oppfinnelsen. Utførelses-formene som er beskrevet her er kun ment som eksempler og ikke som begrensninger. Mange variasjoner og modifikasjoner av systemet og anordningen er mulige, og ligger innenfor oppfinnelsens rekkevidde. Beskyttelsens omfang er således ikke begrenset til utførelsesformene beskrevet her, men begrenses kun av de etterfølgende patentkrav, rekkevidden av hvilke skal inkludere alle ekvivalenter til kravenes underliggende betydning.

Claims (15)

1. Anordning for å orientere og plassere et brønnverktøy i en foringsrørstreng omfattende, minst en mottakerdel tilveiebrakt i en foringsrørstreng (16, 202); at nevnte mottakerdel (10) har et dybdeprofil (36) konstruert for å definere en aksiell posisjon og et asimutprofil for å definere en asimutorientering i brønn-boringen; en koplingsdel (50) festet til et brønnverktøy og anpasset for å passere gjennom foringsrørstrengen (16, 202); at nevnte koplingsdel (50) innbefatter flere knaster (72) konstruert for inngrep i nevnte dybdeprofil (36) og i det minste én linjeføringskile (66) konstruert for inngrep i nevnte asimutprofil; karakterisert ved at: at nevnte koplingsdel (50) styrer orienteringen og plasseringen av brønn-verktøyet i brønnboringen når nevnte knaster (72) og nevnte linjeføringskile (66) bringes i inngrep med nevnte dybde- og asimutprofiler; og hvori nevnte asimutprofil omfatter en kamflate (84, 86, 88, 90) som retter linjeføringskilen (66) inn i en slisse (34) i mottakerdelen (10) uavhengig av om koplingsdelen (50) er ført oppover eller nedover gjennom foringsrørstrengen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte knaster (72) og nevnte linjeføringskile (66) i nevnte koplingsdel (50) samtidig bringes i inngrep med nevnte dybdeprofil (36) og nevnte asimutprofil i nevnte mottakerdel (10).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte brønnverktøy inkluderer en inntrekkbar forankring (206) for å hindre at nevnte koplingsdel (50) separeres fra nevnte mottakerdel (10) under operasjon av nevnte brønnverktøy.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte koplingsdel (50) er konstruert for å passere gjennom nevnte mottakerdel (10) på vei til en annen mottakerdel (10) i brønnboringen.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte dybdeprofil (36) inkluderer skråflater for å kontrahere nevnte knaster (72) når det anvendes en aksiell last mot nevnte koplingsdel (50).

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte asimutprofil inkluderer skråflater for å kontrahere nevnte innrettingskile (66) når det anvendes en aksiell last mot nevnte koplingsdel (50).

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte knaster (72) inkluderer skråflater for å frigjøre nevnte knaster (72) fra nevnte dybdeprofil (36) når det anvendes en aksiell last mot nevnte koplingsdel (50).

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte innrettingskile (66) inkluderer skråflater for å frigjøre nevnte innrettingskile (66) fra nevnte asimutprofil når det anvendes en aksiell last mot nevnte koplingsdel (50).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte innrettingskile (66) er konstruert for slik at den ikke frigjøres fra nevnte asimutprofil når det anvendes en last mot nevnte koplingsdel (50) i asimutretningen.

10. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte knaster (72) spennes inn i inngrep i nevnte dybdeprofil (36) av en fjær.

11. Foringsrørstreng (16, 202) ifølge krav 10, karakterisert ved at nevnte fjær er en samling av Belleville-fjærer.

12. Foringsrørstreng (16, 202) ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte innrettingskile (66) spennes inn i inngrep i nevnte innrettingsprofil.

13. Foringsrørstreng (16, 202) ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte brønnverktøy videre inkluderer en profilert del som kan anpasses for å justere vinkelorienteringen av nevnte brønnverktøy.

14. Fremgangsmåte for å orientere og plassere et brønnverktøy i en foringsrørstreng, for gjennomføring av en brønnoperasjon med en forbestemt lokalisering og orientering i et borehull, omfattende: installering av en foringsrørstreng (16, 202) med et lokaliseringsprofil (26, 28, 36); passering av en lokaliseringsenhet festet til et brønnverktøy gjennom en boring i foringsrørstrengen (16, 202); bringe av lokaliseringsenheten i inngrep med lokaliseringsprofilet (26, 28, 36); karakterisert ved: posisjonering av det tilfestede brønnverktøyet ved det forbestemte stedet i borehullet; kamming av det tilknyttede brønnverktøyet til den forutbestemte orienteringen inne i borehullet uavhengig av om lokaliseringsenheten er ført oppover eller nedover gjennom boringen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at den videre inkluderer orientering av lokaliseringsenheten og brønnverktøyet før lokaliseringsenheten bringes i inngrep i lokaliseringsprofilet (26, 28, 36).