NO325658B1 - Fremgangsmåte, apparat og system for fresing av fôringsrør ved bruk av kveilrør - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE, APPARAT OG SYSTEM FOR FRESING AV FORINGSRØR VED BRUK AV KVEILRØR

Den herværende oppfinnelse vedrører oljefeltsverktøyer. Nær-mere bestemt vedrører oppfinnelsen et apparat og en fremgangsmåte for å bruke en motor i et rørelement plassert i et borehull.

Historisk sett blir oljefeltsbrønner boret som en vertikal

sjakt til en underjordisk, produserende sone, hvorved sjakten utgjør et brønnborehull. Brønnborehullet fores med en rørfor-met foring av stål, og fåringsrøret er perforert for å tillate produksjonsfluid å strømme inn i fåringsrøret og opp til

brønnens overflate. I de senere år har oljefeltsteknologi i økende grad brukt sideboring eller retningsboring for ytterligere å utnytte ressursene i produktive områder. Ved sideboring blir en utgang, slik som en spalte eller et vindu, i et stålforet borehull typisk skåret ut ved bruk av en fres, hvor boring fortsettes gjennom utgangen i vinkler i forhold til det vertikale borehull. Ved retningsboring blir et borehull skåret i jordlag i en vinkel i forhold til den vertikale sjakt, typisk ved bruk av en borekrone. Fresen og borekronen er roterende skjæreverktøyer som typisk har skjærende blader eller overflater plassert rundt omkretsen av verktøyet og i noen modeller på enden av verktøyet.

Generelt brukes komponenter innbefattende et anker, en ledekile koplet til ankeret samt et roterende skjæreverktøy som beveger seg frem nedover langs ledekilen, for å skjære den awinklede utgang gjennom foringsrøret i borehullet. Ledekilen er et langstrakt sylindrisk kileformet element som har en skrånende konkav avbøyningsflate og styrer vinkelen til det roterende skjæreverktøy progressivt utover for å skjære utgangen. En eller flere av komponentene er festet til et rør-element, slik som borerør eller kveilrør, som brukes for å føre komponentene ned i borehullet. Ankeret er typisk en broplugg, pakning eller annet bærende eller tettende element. Ankeret settes i en posisjon nede i borehullet og strekker seg tvers over borehullet for å danne en anleggsflate for plassering av påfølgende utstyr. Ankeret kan festes i borehullet ved mekanisk eller hydraulisk aktivering av et sett kjever som er rettet utover mot foringsrøret eller borehullet. Hydraulisk aktivering krever generelt en fluidkilde fra overflaten, hvilken trykksetter et hulrom i ankeret for å aktivere kjevene.

Tidligere er det blitt brukt tre "turer" for å skjære utgangen i foringsrøret ved bruk av et anker, en ledekile og et skjæreverktøy. En tur innbefatter generelt nedføring av et rørelement med et skjæreverktøy eller annen komponent i borehullet, utførelse av den tiltenkte operasjon og deretter ut-henting av elementene til overflaten. Den første tur setter ankeret i borehullet, den andre tur setter ledekilen på ankeret, og den tredje tur aktiverer skjæreverktøyet for å skjære utgangen langs ledekilen. Slike operasjoner er tidkrevende og dyre.

Andre innenfor fagområdet har innsett behovet for å redusere antallet turer. Et eksempel på et mekanisk satt anker med re-duserte turer er beskrevet i amerikansk patent nr. 3,908,759. En første tur setter mekanisk en broplugg som har et låseelement. I en andre tur bringes ledekilen som er festet i en ende av en skjærefres, i inngrep med låseelemen-tet, forbindelsen til fresen skjæres, og fresen kan begynne å skjære langs ledekilen. Referansen gjør ikke rede for hvordan orientering bestemmes for å sette ledekilen korrekt på plass ved de to turer.

Et eksempel på en sammenstilling med et hydraulisk anker, en ledekile og et skjæreverktøy som settes ved én enkelt tur er beskrevet i amerikansk patent nr. 5,154,231. Ankeret og ledekilen settes under hydraulisk trykk og holdes innbyrdes av mekaniske låser. Rotering av skjæreverktøyet skjærer forbindelsen fra ledekilen, og skjæreverktøyet kan begynne å skjære utgangen. Referansen angir imidlertid ikke hvordan ledekilens vinkelorientering oppnås ved denne ene tur.

Vinkelorientering av ledekilen i borehullet er viktig for å rette inn boringen eller skjæringen korrekt. Det fleste fremgangsmåter for orientering og innledning av skjæring krever flere turer. Noen systemer tillater orientering og setting av ledekilen i én enkelt tur med en borestreng i kombinasjon med et måleinstrument på kabel. For eksempel innbefatter et kjent system et anker, en ledekile og en skjæreanordning forbundet med en borestreng. Et måleinstrument på kabel føres inn gjennom borestrengen for å bestemme korrekt orientering før setting av ledekilen. Det er imidlertid ofte nødvendig å sirku-lere borefluid gjennom borestrengen med lav strømningshastig-het for å skyve kabelverktøyet fra overflaten og ned til ledekilens område. Strømningen kan sette ankeret for tidlig, med mindre en eller annen innretning slik som en selektivt aktivert omløpsventil brukes for å bøye av strømmen. Slike fremgangsmåter krever videre separat bruk av måleinstrumentet på kabel.

I motsetning til bruken av måleinstrumenter på kabel, bruker oljefeltsindustrien i økende grad in-situ-systemer som er i stand til å samle inn og overføre data fra en posisjon nær skjæreverktøyet mens skjæreverktøyet er i virksomhet. Slike posisjonsmåleverktøyer er kjent som måling-under-boring-verktøyer (MUB-verktøyer) og er vanligvis plassert i den nedre ende av borestrengen ovenfor skjæreverktøyet. MUB-verk-tøyene overfører typisk signaler opp til omformere og tilhø-rende utstyr på overflaten, hvilke tolker signalene.

Bruk av et MUB-verktøy i en sammenstilling med et hydraulisk anker, byr imidlertid på utfordringer. Typiske MUB-verktøyer krever borefluidstrømningshastigheter som til og med er stør-re enn den strømningshastighet som kreves for å skyve måleinstrumentet på kabel nedover i borehullet, og øker sannsynlig-heten for utilsiktet setting av ankeret. En omløpsventil for økt gjennomstrømningshastighet kan således brukes som beskrevet i amerikansk patent nr. 5,443,129. Systemet egner seg imidlertid for en typisk borestreng som roteres av et tradi-sjonelt boreapparat på et boretårn på overflaten. Beskrivel-sen retter seg ikke mot dagens tendenser til å bruke mer fleksibelt kveilrør som krever en nedihullsmotor for å rotere skjæreverktøyet uten vesentlig rotering av kveilrøret.

Kveilrør blir brukt i økende grad for å redusere kostnadene ved boring og produksjon fra en brønn. Kveilrør er en sammen-hengende ledning av rør som typisk vikles på en spole på en mobil overflateenhet, og som kan føres ned i borehullet uten at det er nødvendig å sette sammen og ta fra hverandre tall-rike, gjengede lengder i en borestreng. Kveilrøret er imidlertid ikke tilstrekkelig stivt til å ta imot rotasjonsmoment fra brønnens overflate langs rørlengden for å rotere dreie-verktøyet i motsetning til systemer som bruker borerør. En nedihullsmotor blir således typisk montert på kveilrøret for å rotere et skjæreverktøy. Borefluid som føres gjennom det indre av kveilrøret, brukes til å aktivere motoren for å rotere skjæreverktøyet eller andre elementer.

En typisk motor festet til kveilrøret er en motor med progressivt hulrom, og som er en fortrengningsmotor. Fig. 1 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en kraftseksjon 1 i en slik motor med progressivt hulrom.

Fig. IA er et skjematisk tverrsnittsoppriss av nedihullsmotoren vist på fig. 1. De samme elementer er gitt samme num-mer, og figurene vil bli beskrevet sammen. Kraftseksjonen 1 innbefatter en ytre stator 2, en indre rotor 4 plassert inne 1 statoren 2. Et elastomerisk element 7 er utformet mellom statoren 2 og rotoren 4 og er typisk en del av statoren 2. Rotoren 4 innbefatter en flerhet av fliker 6 utformet i et spiralformet mønster rundt omkretsen av rotoren 4. Statoren 2 innbefatter en flerhet av mottaksflater 8 utformet i det elastomeriske element 7 for flikene 6. Antallet mottaksflater 8 er typisk én mer enn antallet fliker 6. Flikene 6 er frem-stilt med passende flikprofiler og en lignende spiralformet stigning sammenlignet med mottaksflåtene 8 i statoren 2. Rotoren 4 kan således tilpasses og føres inn i statoren 2. Fluid som strømmer fra innløpet 3 gjennom motoren, skaper hydraulisk trykk som får rotoren 4 til å rotere inne i statoren 2 så vel som å gjennomgå presesjon rundt omkretsen av mot-taksf låtene 8. Et progressivt hulrom 9 blir således opprettet, hvilket strekker seg progressivt fra innløpet 3 til ut-løpet 5 når rotoren 4 roteres inne i statoren 2. Fluid inneholdt i hulrommet 9 blir derved sluppet ut gjennom utlø-pet 5. Det hydrauliske trykk som får rotoren 4 til å rotere, sørger for utgangsmoment for ulike verktøyer festet til motoren.

Det er ønskelig å orientere et anker og en ledekile med et skjæreverktøy, en nedihullsmotor, et MUB-verktøy og en bore-hullsorienteringsinnretning koplet til kveilrør, deretter å

sette ankeret og ledekilen og begynne å skjære en utgang ved et minimalt antall turer. Fluid som føres gjennom kveilrøret for å drive MUB-anordningen, ville imidlertid typisk også aktivere motoren. Den roterende motor ville således endre bore-hullsankerets og ledekilens orientering angitt av MUB-anordningen, hvilket i beste fall ville vanskeliggjøre orientering.

Fra det amerikanske patent nr. 5,363,929 er det kjent en rao-mentaksel i komposittmateriale til bruk sammen med en skruemotor. Fra det amerikanske patent nr. 5,186,265 er det kjent en uttrekkbar borekrone som blir drevet av en skruemotor.

Det gjenstår et behov for et system og en fremgangsmåte for orientering og setting av et anker og/eller en ledekile ved bruk av kveilrør med et skjæreverktøy og en nedihullsmotor koplet til dette.

Det er den herværende oppfinnelses formål å tilveiebringe et system og en fremgangsmåte for å orientere og sette et anker, en ledekile, et skjæreverktøy og en nedihullsmotor koplet til et rørelement, slik som kveilrør.

Ifølge ett aspekt av oppfinnelsen tillater motoren gjennom-strømning som er tilstrekkelig til å aktivere en MUB-anordning eller annet posisjonsmåleutstyr, og en oriente-ringsinnretning hvis utstyrt med slik, og opprettholder i det vesentlige motorens orientering med den tilkoplede ledekile. Økt gjennomstrømningshastighet eller trykk aktiverer motoren når ledekilen er satt og rotering av skjæreverktøyet eller annet utstyr kan begynne.

Ifølge ett aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebrakt en fremgangsmåte for å drive et nedihullsverktøy, hvor fremgangsmåten omfatter å kople nedihullsverktøyet til et rørelement, idet nedihullsverktøyet omfatter et posisjons-måleverktøy, og er kjennetegnet ved å kople en nedihullsmotor til rørelementet; og selektivt opprettholde "hedihullsmotoren i en i det vesentlige uaktivert tilstand mens et fluid føres gjennom nedihullsmotoren tilstrekkelig til å drive nedi-hullsverktøyet; og drive nedihullsverktøyet.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et apparat til bruk i et borehull, hvor apparatet omfatter: et motorlegeme; en motoraksel plassert i det minste delvis inne i motorlegemet; og en fluidkanal som står i forbindelse med motorakselen; hvor apparatet videre omfatter et nedihullsverk-tøy anbrakt under motorlegemet, og hvor motorakselen er i det vesentlige uaktivert mens fluid strømmer gjennom motorlegemet for å aktivere nedihullsverktøyet; og hvor apparatet videre omfatter et posisjonsmåleverktøy.

Ytterligere aspekter og foretrukne trekk fremgår av de ved-lagte patentkrav.

Noen foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, bare som eksempel, under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en kraftseksjon i en nedihullsmotor med progressivt hulrom; Fig. IA er et skjematisk tverrsnittsoppriss av kraftseksjonen vist på fig. 1; Fig. 2 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av et kveilrør innført i borehullet; Fig. 3 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av et anker satt inn nede i borehullet; Fig. 4 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av andre komponenter koplet til et rørelement; Fig. 5 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en ledekile satt på plass og en endefres som skjærer en utgang gjennom fåringsrøret; Fig. 6 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av et arrangement av komponenter, hvilket bruker et hydraulisk anker 38. Fig. 7 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av arrangementet vist på fig. 6, innbefattende en ledekile satt på plass og en endefres som skjærer en utgang gjennom fåringsrøret; Fig. 8 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en nedihullsmotor; og Fig. 9 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en alternativ utførelse av nedihullsmotoren vist på fig. 8. Fig. 2 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av et rørelement innført i borehullet. Brønnen er boret gjennom en overflate 11 for å opprette et borehull 10. Borehullet 10 er typisk foret med f6ringsrør 14. Et mellomrom 12 mellom det borede borehull 10 og f6ringsrøret 14 er tettet med et størknende aggregat, slik som betong. En spole 13 er plassert i tilstø-ting til borehullet 10 og inneholder en rørmengde, slik som kveilrør 15. Kveilrøret 15 roterer typisk ikke i noen vesentlig grad inne i borehullet 10. Spolen 13 med kveilrør 15 tilveiebringer en rørmengde som kan føres inn i og fjernes fra borehullet 10 relativt raskt sammenlignet med borerør eller rør som må settes sammen og tas fra hverandre i seksjoner. Ulike komponenter kan være koplet til kveilrørstrengen 15, som beskrevet nedenfor med utgangspunkt i den nedre ende av arrangementet. Et anker 18, slik som en broplugg, pakning eller annen setteanordning, er festet til røret 15, vanligvis i

en nedre ende av arrangementet. En ledekile 20 er festet til ankeret 18 og innbefatter en langstrakt, avsmalnet overflate som styrer en skjæreanordning 22, slik som en endefres, utover mot foringsrøret 14. Et skjæreverktøy 22 er festet til ledekilen 20 via et forbindelseselement 24. Et forbindelseselement 24 kan være et metallstykke som senere skjæres nede i hullet idet skjæreverktøyet 22 aktiveres. En avstandsfres 26 kan deretter være koplet til skjæreverktøyet 22. Avstandsfresen 26 er typisk en fres brukt til ytterligere å definere hullet eller utgangen opprettet av skjæreverktøyet 22. I andre utførelser kan andre typer skjæreinnretningen være tilkoplet, slik som hybridborekroner som er i stand til å "frese" en utgang og fortsette å bore inn i formasjonen. Et eksempel på en hybridborekrone er beskrevet i amerikansk patent med serienr. 5,887,668 og innbefattes i dette skrift gjennom henvisning. I noen arrangementer er et stabilisatorovergangsstykke 28 festet til kveilrøret 15. Stabilisatorovergangsstykket 28 har utvidelser som rager ut fra den utvendige overflate for å bidra til å holde rørelementet og komponentene konsentrisk i borehullet 10. En motor 30 kan være festet til arrangementet av komponenter ovenfor skjæreelementene 22. Motoren 30 brukes til å rotere skjæreelementene 22 mens kveilrøret 15 rotasjonsmessig blir værende relativt stabilt. Motoren 30 tillater fortrinnsvis en fluidmengde å strømme gjennom motoren 30 uten rotasjon av motoren 30 på et første tidspunkt, og tillater deretter en andre fluidmengde og/eller

-trykk å strømme gjennom motoren 30 på et andre tidspunkt for å rotere skjæreelementene 22. Et posisjonsmåleelement 32, slik som et MUB-verktøy, er koplet ovenfor motoren 30. Posi-sjonsmåleutstyret 32 krever et visst strømningsnivå, typisk

6-8 liter pr. sekund (80-100 gallon pr. minutt) for å aktiveres og sørge for tilbakemelding til utstyr plassert på over-, flaten 11. En orienteringsanordning 34 er koplet til kveilrø-

ret 15 ovenfor posisjonsmåleelementet 32. Orienteringsanordningen 34 er en anordning som muliggjør økende vinkelrotasjon for komponentene for å orientere ledekilen 20 i en viss retning. En orienteringsanordning som skal tjene som eksempel, er tilgjengelig fra Weatherford International. Orienteringsanordningen 34 blir vanligvis aktivert gjennom start og stans av sirkulering av fluid som strømmer ned gjennom kveilrøret 15. Hver fluidpuls indekserer orienteringsanordningen 34, generelt omtrent 15-30° avhengig av verktøyet. Orienteringsanordningen 34 kan således rotere arrangementet som inneholder ledekilen 20, til en ønsket orientering inne i borehullet 10 mens posisjonsmåleelementet 32 sørger for tilbakemelding for å bestemme orienteringen. Hittil har det ikke vært mulig å benytte et MUB-verktøy 32 med en motor 30 på et kveilrør 15 mens ledekilen 20 orienteres. Strømningen som krevdes for aktivering av orienteringsanordningen 34 og posisjonsmåleutsty-ret 32, ville typisk dreie motoren 30 og endre ledekilens 20

orientering. Nøyaktigheten i innrettingen mellom orientrings-anordningen 34 og ledekilen 20 ville således endres og bli ukjent nede i hullet 10.

Det skal forstås at arrangementet på fig. 2 bare er et eksempel, og mange arrangementer er derfor mulig. For eksempel kan ankeret 18 være separat koplet til kveilrøret 15 og settes på plass ved én tur. De andre komponenter, slik som ledekilen

20, fresen 26, motoren 30, orienteringsanordningen 34 og posisjonsmåleelementet 32, kan deretter føres ned i hullet 10 ved en andre tur. I andre utførelser kan ankeret 18 og ledekilen 20 føres inn ved en første tur, og de andre komponenter føres inn ved en andre tur.

Motoren 30 tillater strømning uten vesentlig rotasjon ved en første gjennomstrømningshastighet og/eller et første trykk for å tillate tiltrekkelig strømning gjennom orienteringsanordningen 34 og posisjonsmåleelementet 32 uten aktivering av motoren 30, som beskrevet under henvisning til fig. 8-9. Strømmen i rørelementet gjennom orienteringsanordningen 34, posisjonsmåleelementet 32 og motoren 30 blir deretter sluppet ut gjennom porter i endefresen 22 og strømmer utover og deretter oppover gjennom borehullet 10 tilbake til overflaten 11. Strømning gjennom eller rundt motoren 30 tillater reduk-sjon med i det minste én tur for setting av ankeret 18 og på-begynnelse av boring av utgangen i borehullet 10. Fig. 3-5 er tverrsnittsoppriss av et borehull 10 og viser et eksempel på en sekvens ved setting av et mekanisk anker, orientering av ledekilen og begynnelse av skjæring av en utgang ved to turer. Ulike komponenter innbefattende et anker 18, en ledekile 20, et skjæreverktøy 22, en motor 30, et posisjonsmåleelement 32 og en orienteringsanordning 34 er koplet til rørelementet 16, slik som kveilrør. Fig. 3 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av et anker ført ned borehullet 10. Et rørelement 16, slik som et kveilrør, er ført ned gjennom borehullet 10 og inne i foringsrøret 14. Et anker 18, slik som et mekanisk anker, er koplet til den nedre ende av rørelementet 16. Det mekaniske anker 18 krever mekanisk aktivering for å sette ankeret 18 på plass, slik det er kjent for den vanlige fagmann på området. Etter at ankeret 18 er satt, blir ankeret 18 frigjort fra rørelementet 16 og rø-relementet 16 hentes tilbake til overflaten 11. Fig. 4 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av ulike komponenter koplet til rørelementet 16 etter at ankeret 18 er satt. I en nedre ende av arrangementet er en ledekile 20 festet til et skjæreverktøy 22 via et forbindelseselement 24. En avstandsfres 26 er koplet til skjæreverktøyet 22. Et stabilisatorovergangsstykke 28 er koplet til avstandsfresen 26, og en motor 30 er koplet til stabilisatorovergangsstykket 28. Et posisjonsmåleelement 32 er koplet til motoren 30, og en ori-enferingsanordning 34 er koplet til posisjonsmåleelementet 32. Orienteringsanordningen 34 er også koplet til rørelemen-tet 16. Uttrykket "koplet", slik det brukes i dette skrift, omfatter i det minste to komponenter som er direkte sammenkoplet, eller som er indirekte sammenkoplet med mellomværende komponenter koplet mellom dem.

Rørelementet 16 og komponentene koplet til dette føres ned i borehullet 10, slik at ledekilen 20 befinner seg i tilstøting til ankeret 18. Fluidstrømning gjennom rørelementet 16 brukes til å aktivere orienteringsanordningen 34 og rotasjonsmessig indeksere komponentene nedenfor orienteringsanordningen 34 til en ønsket orientering. Posisjonsmåleelementet 32 sørger for tilbakemelding til utstyret plassert generelt på overflaten 11 (vist på fig. 2) for å bestemme ledekilens 20 posisjon for en operatør. Motoren 30 tillater tilstrekkelig gjennom-strømning gjennom orienteringsanordningen 34 og posisjonsmåleelementet 32 til å tillate aktivering av disse uten å rotere motoren 30 og komponentene tilkoplet nedenfor denne. En relativ innretting mellom posisjonsmåleelementet 32, orienteringsanordningen 34, motoren 30, fresene 22, 26 og ledekilen 20 blir således opprettholdt. Når ledekilen 20 er korrekt orientert, blir rørelementet 16 senket ytterligere, slik at ledekilen 20 går i inngrep med ankeret 18 og settes på plass.

Fig. 5 er et skjematisk tverrsnittsoppriss hvor ledekilen 20 er satt på plass, og skjæreverktøyet 22 skjærer en utgang gjennom fåringsrøret 14 i en vinkel i forhold til borehullet 10. Når fluidgjennomstrømningshastigheten og/eller fluidtryk-ket inne i rørelementet 16 øker, aktiveres motoren 30 og dreier skjæreverktøyet 22. Tilstrekkelig dreiemoment skapt av motoren 30 skjærer forbindelseselementet 24 mellom ledekilen 20 og skjæreverktøyet 22. Skjæreverktøyet 22 begynner å dreie og blir ledet i en vinkel i forhold til borehullet 10 av ledekilen 20. Idet rørelementet 16 blir senket ytterligere ned i hullet 10, skjærer skjæreverktøyet 22 i en vinkel gjennom f6ringsrøret 14 og oppretter en awinklet utgang gjennom dette. I noen utførelser behøver foringsrøret 14 ikke være plassert i et borehull 10. Det skal forstås at arrangementer beskrevet i dette skrift for skjæring av en awinklet utgang, gjelder uansett om foringsrøret 14 er plassert i borehullet 10 eller ikke.

Orienteringsanordningen 34 er utformet til å være rotasjonsmessig stabil når motoren 30 er virksom, fordi trykket blir ikke pulsert fra et lavt til et høyt trykk, hvilket ellers aktiverer orienteringsanordningen 34. Dersom orienteringsanordningen 34 aktiveres og indekserer, vil endringen hos orienteringsanordningen imidlertid ikke påvirke motorens 30 evne til å drive skjæreverktøyets eller endefresens 22 retning, fordi endefresen 22 ledes av ledekilen 20.

Fig. 6 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av et arrangement av komponenter som bruker et hydraulisk anker 38. Fig. 6 viser arrangementet idet det er satt inn nede i borehullet og innbefatter en hydraulisk aktivator koplet til et motsvarende sett komponenter beskrevet under henvisning til fig. 2-5. Komponentene innbefatter, for eksempel, en ledekile 20 og et skjæreverktøy 22 koplet til ledekilen 20 med et forbindelseselement 24. Arrangementet innbefatter videre en avstandsfres 26, et stabilisatorovergangsstykke 28, en motor 30, et posisjonsmåleelement 32 og en orienteringsanordning 34 koplet til et rørelement 16. Et hydraulisk anker 38 kan fjernaktiveres og krever således ikke en separat tur, som beskrevet under henvisning til fig. 3. Arrangementet vist på fig. 6 kan derfor brukes for å sette ankeret 38 og ledekilen 20 og begynne skjæring av en utgang i borehullet 10 ved én enkelt tur. Arrangementet er senket ned i borehullet 10 til en egnet posisjon. Ledekilen 20 er orientert ved bruk av orienteringsanordningen 34 til en posisjon bestemt av posisjonsmåleelementet 32 mens motoren 30 tillater gjennomstrømning uten vesentlig rotasjon av motoren 30. Det hydrauliske anker 38 settes med et hydraulisk fluid som strømmer gjennom et rør (ikke vist).

Fig. 7 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av arrangementet vist på fig. 6. Det hydrauliske anker 38 og ledekilen 20 er blitt orientert og satt i posisjon. Motoren 30 er aktivert ved økt gjennomstrømningshastighet og/eller trykk og dreier skjæreverktøyet 22 og andre elementer plassert nedenfor motoren 30. Når skjæreverktøyet 22 roterer og rørelementet 16 senkes ned i hullet 10, blir skjæreverktøyet 22 ledet av ledekilen 20 og skjærer en utgang 36 gjennom borehullet 10. Setting av ankeret 38, orientering av ledekilen 20 og skjæring av en utgang kan således utføres ved én enkelt tur.

Ett eksempel på en nedihullsmotor som kan brukes som beskrevet i dette skrift, er en modifisert motor med progressivt hulrom. Fig. 8 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en slik fortrengningsmotor. Denne fortrengningsmotor 48 innbefatter et øvre overgangsstykke 50 som har et fluidinnløp 52, en drivaksel 54 som har et fluidutløp 56 og en kraftseksjon 58 plassert mellom disse. Kraftseksjonen 58 innbefatter en stator 60 som er anbrakt langs omkretsen omkring en rotor 62. Rotoren 62 har et gjennomgående hulrom 64 som fluidmessig er koplet fra innløpet 52 til utløpet 56. Et innløp 66 i kraft-seksjonspartiet 58 i motoren 48 tillater fluid å strømme inn i et progressivt hulrom skapt mellom statoren 60 og rotoren 62 når rotoren 62 roterer rundt i statoren 60, og å strømme ut gjennom et utløp 68 i kraftseksjonen 58, som beskrevet under henvisning til fig. 1 og IA.

Et ringrom 70 nedstrøms utløpet 68 er dannet mellom innerveg-gen til motoren 48 og ulike komponenter plassert i denne, hvilket tilveiebringer en strømningsbane for fluidet som strømmer ut gjennom utløpet 68. En overføringsport 72 er fluidmessig koplet fra ringrommet 70 til et hull 74 plassert i drivakselen 54 og deretter til utløpet 56. En begrensnings-port 75 kan være utformet mellom hulrommet 64 og ringrommet 70 for fluidmessig å kople hulrommet 64 til ringrommet 70.

Siden rotoren 62 gjennomgår presesjon i statoren 60, kan en leddaksel 76 være plassert mellom rotoren 62 og drivakselen 54, slik at drivakselen 54 kan rotere langs omkretsen inne i motoren 48. Leddakselen 76 kan innbefatte ett eller flere kneledd 78 som tillater rotoren 62 å gjennomgå presesjon i statoren 62 med de nødvendige grader av frihet. Et lager 80 kan være plassert på en øvre ende av en drivaksel 54, og en nedre lagersammenstilling 82 kan være plassert på en nedre ende av en drivaksel 54. En eller flere tetninger, slik som tetninger 84, 86, bidrar til å avtette fluid fra å lekke gjennom forskjellige ledd i nedihullsmotoren 48.

Under drift føres fluid nedover rørelementet 16, vist på fig. 3-7, og strømmer inn i det øvre overgangsstykkets 50 innløp 52. Ved relativt liten gjennomstrømningshastighet, slik som 0,8 liter pr. sekund (10 gallon pr. minutt), er gjennomstrøm-ningshastigheten og trykket utilstrekkelig til å rotere rotoren 62 inne i statoren 60, og fluidet stanser ved innløpet 66. Noe fluid strømmer imidlertid inn i hulrommet 64 i rotoren 62 og gjennom porten 75, inn i ringrommet 70 og til slutt gjennom drivakselens 54 utløp 56. Fluidet fra toppen av motoren 48 er således i stand til å strømme gjennom motoren 48 uten vesentlig aktivering av motoren 48. Strømningen gjennom hulrommet 64 tillater ulike verktøyer plassert oppstrøms og nedstrøms motoren 48 å motta strømning for indeksering, orientering eller andre funksjoner, slik det er blitt beskrevet i dette skrift.

Gjennomstrømningsraten og/eller trykket kan økes til et nivå hvor rotoren 62 roterer inne i statoren 60 og skaper dreiemoment på drivakselen 54, slik at motoren 48 kan rotere ned-strøms verktøyer, slik som et skjæreverktøy 22, slik det er blitt beskrevet i dette skrift. Strømningen gjennom hulrommet 64 når en maksimumshastighet for et gitt trykk. Strømningen gjennom innløpet 66 og utløpet 68 ved større gjennomstrøm-ningshastigheter og trykk overvinner strømning gjennom hulrommet 64. Motoren 48 kan videre aktiveres og deaktiveres gjennom justering av strømningene uten at motoren 48 må hentes ut og tilbakestilles.

Fig. 9 er et skjematisk tverrsnittsoppriss av en annen utfø-relse av nedihullsmotoren 48. De samme elementer som på fig. 8 er nummerert likt på fig. 9. Et øvre overgangsstykke 50 som har et innløp 52, er koplet til en kraftseksjon 58 som har en stator 60 og en deri plassert rotor 62. Kraftseksjonen 58 er koplet til en drivaksel 54 som har et utløp 56. Det finnes en strømningsbane mellom innløpet 52 og et innløp 66 mellom statoren 60 og rotoren 62, et utløp 68, et ringrom 70, en over-føringsport 72 og et hull 74 som er koplet til utløpet 56.

Fluid blir generelt ført gjennom innløpet 52 ved en strøm-ningshastighet og et trykk som vil tvinge rotoren 62 til å rotere inne i statoren 60. Det er kjent at en prosentandel av fluidet ved et gitt trykk og en gitt strømningshastighet kan lekke gjennom hulrommene dannet mellom statoren 60 og rotoren 62, men rotoren 62 begynner typisk å rotere før en vesentlig fluidmengde lekker gjennom disse. I utførelsen vist på fig. 9 holdes rotasjonen av rotoren 62 tilbake av en skjærpinne 88. Skjærpinnen 88 kan være plassert i et hull 90 utformet gjennom en ytre kappe 92 på motoren 48 og inn i drivakselen 54. Skjærpinnen 88 kan være plassert andre steder langs motoren 48, og posisjonen vist på fig. 9 er bare et eksempel. Skjærpinnen 88 holder drivakselen 54 tilbake mot rotasjon og tillater økt strømning mellom det progressive hulrom dannet mellom statoren 60 og rotoren 62 uten at rotoren 62 roterer vesentlig. Fluid kan således føres gjennom nedihullsmotoren 48 for aktivering av verktøyer både oppstrøms og nedstrøms motoren 48 uten at motoren 48 roterer vesentlig. Fluidstrøm-ningshastigheten og/eller trykket kan økes til et nivå hvor det dreiemoment som skapes på rotoren 62, skjærer skjærpinnen 88 og tillater rotoren 62 å rotere drivakselen 54.

Selv om ovenstående retter seg mot forskjellige utførelser av den herværende oppfinnelse, kan andre og ytterligere utførel-ser konstrueres uten at man går ut over oppfinnelsen grunn-leggende ramme, og dens ramme er bestemt av de etterfølgende patentkrav. For eksempel innbefatter "opp", "ned" og varian-ter av disse ikke bare en typisk orientering for en vertikal sjakt for borehull, men innbefatter også en sidesjakt utformet ved retningsboring, slik at "opp" ville være rettet mot begynnelsen av borehullet og "ned" ville være rettet mot den sideveis ende av borehullet. Dessuten er de gjennomstrøm-ningshastigheter som måtte være beskrevet i dette skrift, ek-sempler og vil kunne variere avhengig av brønnforhold, benyt-tede fluider, størrelse på verktøyer og så videre. Videre kan det foretas variasjoner i motoren med progressivt hulrom så vel som at det kan brukes andre typer motorer som ville tillate fluid å strømme gjennom motoren, slik at verktøyer tilkoplet oppstrøms og nedstrøms motoren kan aktiveres uten at motoren roterer vesentlig.

Claims (35)

1. Fremgangsmåte for å drive et nedihullsverktøy (32), hvor fremgangsmåten omfatter å kople nedihullsverktøyet (32) til et rørelement (15), idet nedihullsverktøyet omfatter et posisjonsmåleverktøy, karakterisert ved å kople en nedihullsmotor (30) til rørelementet (15); og selektivt opprettholde nedihullsmotoren i en i det vesentlige uaktivert tilstand mens et fluid føres gjennom nedihullsmotoren tilstrekkelig til å drive nedi-hullsverktøyet; og drive nedihullsverktøyet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nedihullsverktøyet (32) anbringes ned-strøms nedihullsmotoren (30).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter å øke fluidstrømningen for å aktivere nedihullsmotoren (30) .

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at nevnte fremgangsmåte er brukt for å skjære et hull i en vinkel i forhold til et borehull (10), hvor et skjæreverktøy (22), en ledekile (20) og et anker (18) koples til rørelementet (15), idet fremgangsmåten videre omfatter å aktivere ankeret (18).

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at aktivering av ankeret (18, 38) skjer uten i det vesentlige å endre ledekilens (20) orientering.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at den videre omfatter måling av ledekilens (20) orientering på stedet før aktivering av ankeret (18).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, 5 eller 6, karakterisert ved at rørelementet (15) er et kveilrør.

8. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 4-7, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter å orientere ledekilen (20) før ankeret (18) aktiveres.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at den videre omfatter nedføring av posi-sjonsmåleverktøyet (32), nedihullsmotoren (30), skjære-verktøyet (22), ledekilen (20) og ankeret (18) i borehullet (10), idet nedføring i borehullet (10), orientering av ledekilen (20) og aktivering av ankeret (18) skjer ved én enkelt tur.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at orientering av ledekilen (20) omfatter bruk av en orienteringsanordning (34) for å orientere ledekilen (20).

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at posisjonsmåleverktøyet (32) er anord-net mellom orienteringsanordningen (34) og motoren (30).

12. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 4 til 7, karakterisert ved at den videre omfatter nedsenking av ankeret (18) i borehullet (10) og aktivering av det posisjonerte anker (18), før nedsenking av posisjonsmåleverktøyet (32), nedihullsmotoren (30, 48), skjæreverktøyet (22) og ledekilen (20) i borehullet (10) og før orientering av ledekilen (20).

13. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 4 til 12, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter å aktivere motoren (30) for å dreie skjæreverktøyet (22).

14. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 4 til 13, karakterisert ved at den videre omfatter selektivt å holde motoren (30). i en rotasjonsmessig stasjonær posisjon i forhold til ledekilen (20), mens et fluid føres gjennom motoren (30), og mens ledekilen (20) orienteres i det minste delvis.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert ved at den videre omfatter å føre fluid gjennom en hul motoraksel (64) i motoren (30).

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at føring av fluid gjennom den hule motoraksel (64) omfatter strømning ved en første gjennom-strøraningshastighet mens ledekilen (20) orienteres, og strømning ved en andre gjennomstrømningshastighet mens motoren (30) aktiveres for å rotere skjæreverktøyet (22).

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert ved at selektivt å holde motoren (30) i en rotasjonsmessig stasjonær posisjon omfatter låsing av en motoraksel (62) i motoren (30) i en ikke-rotasjons-posisjon mens fluidet føres gjennom motoren (30), og mens ledekilen (20) orienteres.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at den videre omfatter å opprette et tilstrekkelig dreiemoment på motorakselen (62) til å fri-gjøre motorakselen (62) og rotere skjæreverktøyet (22).

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at den videre omfatter økning av et trykk i fluidet for å frigjøre motorakselen (62).

20. Apparat til bruk i et borehull, hvor apparatet omfatter: et motorlegeme; en motoraksel (62) plassert i det minste delvis inne i motorlegemet; og en fluidkanal som står i forbindelse med motorakselen (62) ;karakterisert ved at apparatet videre omfatter et nedihullsverktøy anbrakt under motorlegemet, at motorakselen (62) er i det vesentlige uaktivert mens fluid strømmer gjennom motorlegemet for å aktivere nedi-hullsverktøyet; og at apparatet videre omfatter et posi-sjonsmåleverktøy (32).

21. Apparat som angitt i krav 20, karakterisert ved at motorakselen (62) omfatter en kanal (64) utformet i det minste delvis gjennom motorakselen (4, 62), hvilken kanal (64) er fluidmessig koplet til et innløp (52) og et utløp (56) i motoren (30).

22. Apparat som angitt i krav 20, karakterisert ved at det videre omfatter et skjæreelement (88) anbrakt mellom motorakselen (62) og motorlegemet.

23. System til skjæring av et hull i en vinkel i forhold til et borehull (10), hvor systemet omfatter: et rørelement (15); og en flerhet av komponenter som er koplet til rørelementet (15), karakterisert ved at komponentene som er koplet til rørelementet innbefatter et apparat i henhold til et hvilket som helst av kravene 20 til 22.

24. System som angitt i krav 23, karakterisert ved at et skjæreverktøy (22) er koplet til rørelemen-tet (15) .

25. System som angitt i krav 24, karakterisert ved at flerheten av komponenter koplet til rørelemen-tet (15) videre innbefatter en ledekile (20) og et anker (18) .

26. System som angitt i krav 25, karakterisert ved at komponentene videre omfatter en orienteringsanordning (34) koplet til rørelementet (15).

27. System som angitt i krav 26, karakterisert ved at rørelementet (15) er et kveilrør.

28. System som angitt i krav 26 eller 27, karakterisert ved at komponentene er ordnet i rekkeføl-ge med orienteringsanordningen (34), motoren (30), skjæ-reverktøyet (22) og ledekilen (20).

29. System som angitt i krav 28, karakterisert ved at posisjonsmåleverktøyet (32) er plassert mellom orienteringsanordningen (34) og motoren (30).

30. System som angitt i hvilket som helst av kravene 25 til 29, karakterisert ved at motorakselen (62) rotasjonsmessig er stasjonær i forhold til ledekilen (20) mens et fluid strømmer gjennom motoren (30).

31. System som angitt i krav 30, karakterisert ved at motorakselen (62) omfatter en hul motoraksel.

32. System som angitt i krav 31, karakterisert ved at den hule motoraksel (64) er dimensjonert til å tillate fluidet å strømme gjennom akselen (64) ved en første gjennomstrømningsrate mens den rotasjonsmessig stasjonære posisjon opprettholdes, og å tillate fluidet å rotere motorakselen (62) ved en andre gjennomstrømnings-rate.

33. System som angitt i krav 30, karakterisert ved at den stasjonære motoraksel (62) omfatter en låst motoraksel (62) mens fluid strømmer gjennom motoren (30) med et første trykk og ledekilen (20) blir orientert i det minste delvis.

34. System som angitt i krav 33, karakterisert ved at det videre omfatter et skjæreelement (88) som skal låse motorakselen (62).

35. System som angitt i krav 34, karakterisert ved at skjæreelementet (88) er dimensjonert til å skjæres og frigjøre motorakselen (62) når fluidets trykk økes til et andre trykk.