NO325562B1 - Rorstreng for bruk med rorinjektor tilpasset for a injisere ror inn i en bronnboring og fremgangsmate for a kjore ror i en bronnboring - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører rørstrengcr, dvs. kveilrør, for injisering i en brønnbo-ring.

Etter en brønn har blitt komplettert for å produsere olje eller gass, er det nødvendig å vedlikeholde brønnen ved ulike mellomrom. Det finnes mange tilfeller der disse vedlikeholdspro-sedyrene utføres ved hjelp av kveilrør. Slike rør føres inn i brønnhodet gjennom en smøre-sammenstilling eller en pakkboks. Dette er typisk nødvendig fordi det ved brønnens overflate og atmosfæren er en trykkdifferanse som kan være skapt av naturlige eller kunstige årsa-ker, og som tjener til å produsere olje eller gass eller en blanding av disse fra den trykksatte brønnen. Rørledningen føres inn ved hjelp av en injektor som generelt sett omfatter en pro-duksjonsrørfører, eller svanehals, og et flertall griperblokker for inngripen med røret eller produksjonsrør og bevege dette gjennom injektoren. En slik injektoranordning er vist i US patent nr. 5.553.668.

Rørstrenger eller produksjonsrører er relativt fleksibelt og kan derfor syklisk kveiles på og av en spole eller trommel ved hjelp av injektoren som ofte fungerer sammen med et heise-spill og en kraftkilde som driver spolen eller trommelen. I injektoren er griperblokkene festet til beveglige griperkjeder. Griperblokkene griper sekvensielt det kveilrøret som er posisjonert imellom. Når griperkjedene er i bevegelse, har hvert kjede en griperblokk som kommer i berø-ring med kveilrøret, idet en annen griperblokk på den sammen griperkjeden opphører å være i berøring med kveilrøret. Dette fortsetter på en endeløs måte når griperkjedene drives for å tvinge produksjonsrøret inn i eller ut av brønnboringen, avhengig av den retningen som driv-tannhjulene roteres.

Slike kveilrør har et konstant tverrsnitt. Det er imidlertid nå erkjent at opprettholdelse av et konstant tverrsnitt for rørstrengen kan gi opphav til visse problemer. Vekten av en lengde med et konstant tverrsnitt kan for eksempel ikkje reduseres. Enn videre avhenger draget på en streng av dens diameter, og dragstørrelsen er spesielt viktig når strengen benyttes i et horison-talt eller avvikende parti av brønnen.

Det er forstått at mange fordeler ville oppnås, dersom kveilrør var utstyrt med en utvendig diameter som varierte, dvs. rørstrengen hadde partier med ulike utvendige diametere. En slik streng er for eksempel avdekket i SPE 38420, Douglas Love med flere, se "Coiled Tubing Tnjection-Well Cleanouts with Tapered-OD Strings" fra l.april 1997. Således ville for eksempel en større utvendig diameter ved toppen av rørstrengen og en mindre utvendig diameter ved bunnen tillate at kveilrøret utformes for større lengder ved reduksjon av dets hengende vekt. Dette ville likeså redusere prosentandelen av strekkbelastning på partiet med større diameter sammenlignet med en streng som har en konstant utvendig diameter. Likeså ville et ytre parti med mindre diameter være svært nyttig i horisontale og avvikende brønnformasjo-ner, for å redusere draget i rørstrengen samtidig som den større diameteren bibeholdes ved toppen for skyving av strengen ytterligere inn i brønnen grunnet minsket utbøyning av det store partiet.

Et annet problem med konstant diameter for rørstrengen knytter seg til det avgjørende spørs-målet med trykkfall gjennon denne. Dersom brønnboringsstørrelsen ved behandlingsområdet er liten, måtte det tidligere benyttes en lengde av rørstreng med liten diameter. Rørstrengen med liten diameter kunne innebære betydelige trykkfallproblemer. Den foreliggende oppfinnelse løser dette ved å tillate bruken av rørstrenger med større utvendig diameter nær behandlingssonen faktisk med en mindre parti ved behandlingssonen.

I et aspekt fremskaffer oppfinnelsen en rørstreng for bruk med en rørinjektor tilpasset for å injisere rør inn i en brønnboring, der rørstrengen innbefatter en første rørdel med en første rør-dels utvendige diameter, og en andre rørdel med en andre rørdels utvendige diameter som er forskjellig fra den første rørdelens utvendige diameter, kjennetegnet ved et avsmalnet tilkoplingselement anbrakt mellom de første og andre rørdeler og omfattende en første ende med en første endes utvendige diameter hovedsakelig lik den første rørdelens utvendige diameter og en andre ende med en andre endes utvendige diameter hovedsakelig lik den andre rørdelens utvendige diameter.

Oppfinnelsen gjelder likeså en fremgangsmåte for å kjøre rør i en brønnboring, kjennetegnet ved trinnene: (a) frembringe en rørstreng som angitt over, med en ytre overflate med et flertall utvendige diametere; og

(b) injisere nevnte rørstreng i brønnboringen.

Rørstrengen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse benytter en eller flere avsmalnede eller koniske tilkoplingselementer i en rørstreng for bruk ved å vedlikeholde eller betjene en brønn. Den avsmalnede delen er fortrinnsvis hovedsakelig stumpkonisk.

Den avsmalnede delen kan være tilkoplet eller forbundet med de første og andre rørdelene ved hjelp av en mengde anordninger. Den kan for eksempel være krympet, svenket, skrudd eller sveiset til tilkoplingen. Et første tilkoplingselement kan benyttes for å sammenkople den første rørdelen og den første enden av den avsmalnede delen, og et andre tilkoplingselement kan benyttes for å sammenkople den andre rørdelen og den andre enden av den avsmalnede delen. Disse første og andre tilkoplingselementene kan være dannet integrert med den avsmalnede delen. Flere avsmalnede deler med tilkoplingselementer kan benyttes i en rør-streng for å sammenkople rør med ulike diametere til en streng for å betjene eller vedlikeholde en brønn.

I en foretrukket utførelsesform er de første og andre tilkoplingselementene i det alt vesentli-ge sylindriske. Det første tilkoplingselementet har en første tilkoplingselements utvendige diameter hovedsakelig lik den første rørdelens utvendige diameter, og det andre tilkoplingselementet har et andre tilkoplingselements utvendige diameter hovedsakelig lik det andre rors utvendige diameter.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter også en fremgangsmåte for å kjøre produksjonsrør i en brønnboring omfattende trinnene: (a) frembringe en rørstreng med en ytre overflate med et flertall utvendige diametere og (b) injisere denne rørstrengen inn i brønnboringen. Trinn (a) omfatter å utstyre rørstrengen med et avsmalnet tilkoplingselement mellom tilliggende rørdeler med ulike utvendige diametere. Trinn (b) omfatter å føre det avsmalnede tilkoplingselementet gjennom en rørinjektor for å injisere røret inn i brønnboringen. Denne injektoren er utstyrt med et flertall griperblokker, tilpasset for å komme i berøring med og gripe tak i det avsmalnede tilkoplingselementet og de ulike utvendige diameterne på rørstrengen, idet rørstrengen injiseres inn i brønnboringen.

Sagt på en annen måte omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for å kjøre rør inn i en brønnboring omfattende trimlene, (a) posisjonere en rørinjektor ved et brønnhode ved en øvre ende av en brønnboring, (b) posisjonere en rørstreng gjennom injektoren, der rør-strengen utstyres med en ytre overflate med mer enn en utvendig diameter, og (c) aktuere rørinjektoren for å injisere rørstreng i brønnboringa. Trinn (c) kan omfatte å fore et rørtil-koplingselement derigjennom som sammenkopler delene med rørstreng som har ulike utvendige diametere.

For at oppfinnelsen kan forstås i større detalj, henvises det til de vedføyde tegningene, i hvilke:. Figur I viser en utførlese av rørtilkoplingselementet ifølge den foreliggende oppfinnelse en skjematisk måte, sammenkoplende to deler av en rørstreng med ulike utvendige diametere, idet rørstrengen føres gjennom en rørinjektor inn i en brønn Figur 2 viser en detalj vedrørende griperblokkenes inngripen i rørinjektoren med rørstrengen.

Figur 3 er et snitt langs linjen 3-3 i figur 2.

Figur 4 er et lengdesnitt av rørtilkoplingselementdelen i rørstrengen.

Nå med henvisning til tegningene, og nærmere bestemt figurene I og 2, er rørtilkoplingse-lementet ifølge den foreliggende oppfinnelse vist og hovedsakelig angitt ved hjelp av hen-visningstallet 10. Tilkoplingselementet 10 sammenkopler en første rørseksjon eller del 12 og en andre rørseksjon eller del 14. Den første rørseksjonen 12, den andre rørseksjonen 14 og rørtilkoplingselementet 10 kan alle sies å danne deler av en rørstreng 16.

Rørstrengen 16 tilføres typisk på en stor trommel eller spole 18 og er typisk flere hundre meter lang. Rørstrengen 16 befinner seg i en slakk, men oppkveilet tilstand når den tilføres fra trommelen 18. Rørstrengen 16 spoles typisk fra trommelen 18 som understøttes på en lastebil (ikke vist) for mobile operasjoner.

En injektoranordning 20 er montert over et brønnhode 22 tilliggende en overflate på bak-ken 23 på en overbygning 24. Et ledende rammeverk 26 med et flertall par ledevalser 28 og 30 roterbart montert, strekker seg oppover og bort fra overbygningen 24.

Rørstrengen 16 tilføres fra en trommel 18 og kjøres mellom valser 28 og 30. Når rør-strengen 16 spoles av trommelen 18, vil den vanligvis passere nær en måleanordning, så som et hjul 32. Alternativt kan måleanordningen inkorporeres i injektoren 20, så som beskrevet i US-patentnr. 5.234.053 (Connell).

Valser 28 og 30 definerer en bane for rørstrengen 16, slik at rørets bøyning langsomt rettes ut idet det entrer injektoren 20. Det er tilstrekkelig klaring i valsene 28 og 30 for å tillate

rørdiametere av ulike størrelser. Som det vil bli forstått, er rørstrengen 16 fortrinnsvis laget av et materiale som er tilstrekkelig fleksibelt og bøyelig for at det kan kveiles for oppbeva-ring på en trommel 18 og senere rettes ut. Selv om materialet er fleksibelt og bøyelig, og vil akseptere bøyning rundt en bøyeradius, er det utsatt for risiko for å bli sammenklemt eller utsatt for utmattingsbrudd dersom bøyningen skulle bli voldsom. Valsene 28 og 30 er an-bragt med et mellomrom slik at utretting av røret utføres slik at røret føres inn i brønnen uten knekker eller for mye bøyning.

Med henvisning nå til figurene 2 og 3 vil detaljene rundt samvirkningen mellom rørstrengen 16 og injektoren 20 bli diskutert. Inne i overbygningen 24, drives etpar griperkjeder 34 og 35 ved hjelp av tilsvarende par griperkjedetannhjul 36 og 37, respektivt. Griperkjedetannhjule-ne 36 og 37 er montert på drivaksler 38 og 39 respektivt, og drives ved hjelp av en kraftkilde (ikke vist) på en måte som er kjent. Den nedre delen av griperkjedene 34 og 35 understøt-tes av mellomhjul 40 og 41 for griperkjedet, respektivt montert på lederaksler 42 og 43.

Griperkjedene 34 og 35 er av en type som er kjent, og hver har et flertall utovervendte rør-griperblokker 44 derpå. Som det best går fram av figur 3, har hver griperblokk 44 en V-formet fordypning eller spor 48 definert på den ytre flate. Sporets 46 V-form lar blokkene automa-tisk bli justert for ulike diametere rørstrenger 16. Det vil si at en større ytre overflate 48 på rørstrengen 16 vil bli posisjonert lengere ute i sporet 46 enn en del med mindre diameter. Drivhjulene eller tannhjulene 36 og 37 og ledehjulene 40 og 41 belastes mot rørstrengen 16 på en måte som er kjent, slik at griperkjedene 34 og 35 generelt sett er tilpasset rørstrengene 16 ytre flate. Som det går fram av figur 2, vil griperblokkene 44, når det avsmalnede tilkoplingselementet 10 går igjennom injektoren 20 gripe langs den avsmalnede ytre overflate 48. Griperkjedene 34 og 35 roteres i motsatte retninger slik at griperblokkene 44 på begge som er i inngripen med rør strengen 16 beveger seg nedover for å tvinge rørstrengen inn i brønnen. Dette kan reverseres for å trekke rørstrengen 16 ut av brønnen. Halliburtons injektor med griperblokk 44 med en overflate med det V-formede spor, tillater at de forskjellige ytre over-flatene på rørstrengen 16 berøres hovedsakelig samtidig.

Med henvisning nå til figur 4 er det der vist et tverrsnitt av den delen av rørstrengen 16 som omfatter det avsmalnede tilkoplingselementet 10. Tilkoplingselementet 10 er hovedsakelig konisk i den foretrukne utførelsesformen. Fortrinnsvis er det avsmalnede tilkoplingselementets 10 maksimale ytre diameter 50 hovedsakelig den samme som den første rørseksjonens 12 ytre diameter 52. På samme måte er tilkoplingselementets 10 minimale ytre diameter 54 hovedsakelig den samme som den andre rørseksjonens 14 ytre diameter 56. Den øvre enden av rørtilkoplingselementet 10 sammenkoples til en første rørseksjon 12 ved hjelp av en førs-te tilkoplingselement-seksjon 58, og den nedre enden av det avsmalnede tilkoplingselementet 10 festes til den andre rørseksjonen 14 ved hjelp av en andre tilkoplingselementseksjon 60. 1 den illustrerte utførelsesformen er de første og andre rørseksjonene 12 og 14 og det avsmalnede tilkoplingselementet 10 metall, og første og andre tilkoplingselementseksjon 58 og 60 tilformet av sveiste deler mellom det avsmalnede tilkoplingselementet 10 og første og andre rørseksjoner 12 og 14, respektivt.

Alternativt kan det avsmalnede tilkoplingselementet 10 ha en innvendig nese som er integrert dertil ved hver ende. Nesene føres inn i første og andre rørseksjoner 14. Rørseksjonene kan så krympes eller svenkes på det avsmalnede tilkoplingselementet. I en ytterligere utfø- relsesform kan det avsmalnede tilkoplingselementet være i gjengbar inngripen med de førs-te og andre rørseksjonene 12 og 14. Det avsmalnede tilkoplingselementet 10 og første og andre rørseksjoner 12 og 14 kan være laget av et ikkemetallisk komposittmateriale.

I en hvilken som helst av utførelsesformene av det avsmalnede tilkoplingselementet 10, er hovedtrekket at rørstrengens 16 ytre overflate er forholdsvis slett slik at det avsmalnede tilkoplingselementet 10 gir en hovedsakelig jevn og gradvis overgang mellom første rør-seksjon 12 og andre rørseksjon 14. På denne måten vil rørtilkoplingselementet 10 passere glatt gjennom injektoren 20 og hovedsakelig uten forstyrrelser gripes av griperblokkene 44 slik at rørstrengen 16 injiseres inn i brønnen.

Om ønskelig kan flere rørseksjoner med ulike diametere sammenkoples for å tildanne en rørstreng for behandling av en brønn. For eksempel kan rør med en større utvendig diameter ved toppen av en streng sammenkoples med et rør med mindre utvendig diameter som deretter tilkoples rør med en enda mindre utvendig diameter ved hjelp av flere avsmalnede tilkoplingselementer for å redusere den hengende vekt av strengen og dermed redusere strekkbelastningen på de øvre seksjonene av rørstrengen.

Claims (13)

1. Rørstreng (16) for bruk med en rørinjektor (20) tilpasset for å injisere rør inn i en brønnboring, der rørstrengen innbefatter en første rørdel (12) med en første rørdels utvendige diameter (52), og en andre rørdel (14) med en andre rørdels utvendige diameter (56) som er forskjellig fra den første rørdelens utvendige diameter,karakterisert vedet avsmalnet tilkoplingselement (10) anbrakt mellom de første og andre rørdeler og omfattende en første ende med en første endes utvendige diameter (50) hovedsakelig lik den første rørdelens utvendige diameter og en andre ende med en andre endes utvendige diameter (54) hovedsakelig lik den andre rørdelens utvendige diameter.

2. Rørstreng ifølge krav 1,karakterisert vedatdetavsmal-nende tilkoplingselementet (10) er hovedsakelig konisk.

3. Rørstreng ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat det avsmalnende tilkoplingselementet (10) er festet til nevnte første og andre rørdeler (12,14) ved sveising.

4. Rørstreng ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat nevnte første og andre rørdeler (12, 14) og nevnte avsmalnende tilkoplingselement (10) er laget av et komposittmateriale.

5. Rørstreng ifølge krav 1, 2, 3, eller 4,karakterisert ved: et første tilkoplingselement (58) som sammenkopler den første rørdelen (12) og den første enden av det avsmalnende tilkoplingselementet, og et andre tilkoplingselement (60) som sammenkopler den andre rørdelen (14) og den andre ende av det avsmalnende tilkoplingselementet.

6. Rørstreng ifølge krav 5,karakterisert vedat de første og andre tilkoplingselementene (58, 60) er integrert tildannet med det avsmalnende tilkoplingselementet.

7. Rørstreng ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat de førs-te og andre tilkoplingselementene (58, 60) er hovedsakelig sylindriske; at det første tilkoplingselementet har et første tilkoplingselements utvendige diameter hovedsakelig lik den første rør-delens utvendige diameter; og at det andre tilkoplingselementet har et andre tilkoplingselements utvendige diameter hovedsakelig lik den andre rørdelens utvendige diameter.

8. Rørstreng ifølge krav 5, 6 eller 7,karakterisert vedat de første og andre tilkoplingselementene (58, 60) er tilformet av sveiser.

9. Fremgangsmåte for å kjøre rør i en brønnboring,karakterisertved trinnene: (a) frembringe en rørstreng (16) som angitt et hvilket som helst av kravene 1-8, med en ytre overflate med et flertall utvendige diametre (50, 54); og (b) injisere nevnte rørstreng (16) i brønnboringen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat trinn (b) omfatter å føre det avsmalnede tilkoplingselementet (10) gjennom en rørinjektor (20) for å injisere røret i brønnboringen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat injektoren (20) er utstyrt med et flertall gripeblokker tilpasset for inngripen med det avsmalnede tilkoplingselement og rørstrengens forskjellige utvendige diametrene når rørstrengen injiseres inn i brønnboringen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat griperblokkene (44) definerer et V-formet spor i en side på disse vendt mot rørstrengen.

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 10 -12,karakterisert vedrørinjektoren (20) plasseres ved et brønnhode ved en øvre ende av brønnboringen.