NO325904B1 - Anordning og fremgangsmåte for separering av en verktøystreng anordnet i en olje-/gassbrønn - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en anordning og en fremgangsmåte for separering av en kabel fra brønnhullsutstyr anordnet i et brønnhull, i samsvar med ingressen til patentkrav 1 og patentkrav 8. Spesielt vedrører oppfinnelsen en anordning og fremgangsmåte innrettet til å separere en brønnhullsverktøystreng som er opplagret i en kabel, hvorved dette skjer ved bortfall av bevegelse i verktøystrengen.

Brønnhullsutstyr anvendt i olje- og/eller gassbrønner er ofte opplagret i en kabel og blir ført inn i brønnhullet sammen med kabelen. I mange tilfeller er det ønskelig å kunne fri-gjøre utstyret fra kabelen. Dette kan gjøres ved å anordne en frigjøringsmekanisme i til-knytning til eller i brønnhuUsutstyret som ved kommando fra overflaten frigjør utstyret fra kabelen. Det kan også være snakk om å frigjøre en del av utstyret fra resten av utstyret, slik at en del av utstyret forblir hengende i kabelen. Dette kan være spesielt ønskelig dersom en øvre del av en verktøystreng inneholder dyre komponenter som man ikke ønsker skal bli værende i brønnhullet.

En slik situasjon kan for eksempel oppstå dersom et brønnhullsverktøy setter seg fast i brønnhullet. Dersom det viser seg umulig å trekke verktøyet ut av brønnhullet ved hjelp av kabelen eller uten å skade kabelen, må verktøyet frigjøres fra kabelen før kabelen kan trekkes opp til overflaten. Dette kan for eksempel være nødvendig dersom en skal forsøke å hente opp verktøyet med et såkalt fiskeverktøy, hvorved kabelen må fjernes før fiskeverktøyet kan innføres i brønnhullet. Det finnes dessuten tilfeller hvor en ønsker å etterlate en del av en verktøystreng i brønnhullet, selv om den ikke har satt seg fast.

Det er kjent å anbringe et svakt bruddpunkt i kabelen for dette formålet. Dersom brønn-hullsverktøyet har satt seg fast i brønnhullet, er det da mulig å ryke kabelen i et slikt svakt punkt ved å trekke kabelen oppover med tilstrekkelig kraft. Dette er imidlertid lite ønskelig fordi det reduserer vekten kabelen kan bære.

Som nevnt ovenfor er det også kjent å anbringe en frigjøringsmekanisme som kan styres fra overflaten. I kabelen føres det ned signalledere for styring av en slik mekanisme. På grunn av forholdene lederne blir utsatt for ved innføring i et brønnhull, kan det imidlertid oppstå brudd i disse. Det er da ønskelig med andre metoder for å kunne frigjøre

brønnhullsverktøyet fra kabelen.

Norsk patentpublikasjon nr. 318058 beskriver en fremgangsmåte og anordning for styrt frakobling av en kabel. Her er kabelen forsynt med en leder (6) som er innrettet til å formidle signaler ned til et kabelverktøy (8) fra overflaten. Ved bortfall av signalene vil en krets (24) i kabelverktøyet etter en viss tid, ved bruk av en timer, aktivere en fra-koblingsanordning (12) som er innrettet til å koble kabelen (4) fra kabelverktøyet (8). Dersom lederen (6) skulle bli ødelagt vil altså frakoblingsanordningen bli aktivert, selv om kabelverktøyet ikke har satt seg fast. I så tilfelle må kabelverktøyet trekkes opp til overflaten før aktiveringstiden har utløpt, hvis man vil unngå å måtte hente opp verk-tøyet på annen måte.

En annen løsning er beskrevet i internasjonal patentsøknad WO 2004/038171 Al. Denne beskriver også en fremgangsmåte, henholdsvis en anordning, for frakobling av en kabel fra et brønnverktøy. Her benyttes en kabelkutter som ved utløsing er innrettet til å kutte kabelen i nærheten av kabelverktøyet. Som beskrevet i norsk patentpublikasjon 318058 benyttes også her en timer for forsinket utløsing av kabelkutteren. For at timeren skal igangsettes, må imidlertid i det minste tre parametere være oppfylt innenfor fastsatte verdiområder. Slike parametere er foreslått å kunne være trykk og temperatur i brønnhullet, og trekkraften på verktøyet fra kabelen. Dersom kabelverktøyet setter seg fast i brønnhullet, vil de to første parametrene være hovedsakelig konstante over lengre tid. Trekkraften på verktøyet fra kabelen kan styres av operatøren, og kabelkutteren kan således etter en bestemt tid utløses.

Bruk av minst tre parametere for aktivering av timeren representerer en unødvendig tungvint måte å styre frakoblingen på. Avlesing / måling av flere parametere enn nødvendig vil både ta plass i utstyret, være unødvendig dyrt, og ikke minst bruke unødvendig batterikapasitet dersom signalledningene / strømtilførselen fra overflaten ned til verktøyet er brutt.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning og en fremgangsmåte som på en gunstigere og mer hensiktsmessig måte løser oppgaven beskrevet innledningsvis.

Dette formålet blir oppnådd med en anordning i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1, samt med en fremgangsmåte i" samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 8.

I samsvar med et aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for separering av en i en kabel opplagret brønnhullsverktøystreng av typen som brukes i olje- og/eller gassbrønner, der separeringen skjer mellom verktøystrengen og kabelen eller i selve verktøystrengen. Anordningen omfatter en mekanisme for separeringen, samt en timer til bruk ved styring av mekanismen. Anordningen er slik innrettet at mekanismen blir aktivert hvis timeren utløper etter en forutbestemt tidsperiode. Anordningen omfatter videre et akselerometer for avlesing av brønnhullsverktøyets akselerasjon. Videre er anordningen slik innrettet at timeren blir restartet ved akselerasjonsverdier over en forutbestemt verdi.

I samsvar med et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for separering av en i en kabel opplagret verktøystreng av typen som anvendes i olje- eller gassbrønner, der separeringen skjer mellom verktøystrengen og kabelen eller i selve verktøystrengen. Fremgangsmåten omfatter å anbringe verktøystrengen i en olje- eller gassbrønn. Fremgangsmåten er videre kjennetegnet ved

a) å måle akselerasjon av verktøystrengen ved hjelp av et i verktøystrengen anordnet akselerometer; b) å restarte en timer i verktøystrengen ved måling av akselerasjoner over en fastsatt akselerasjonsverdi; og c) å initiere separering med en i verktøystrengen anordnet separeringsmekanisme dersom timeren løper i en fastsatt tidsperiode uten å bli restartet.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilstrekkelig med et akselerometer for detektering av om verktøystreng er i bevegelse eller ikke. Dette gir en betydelig fordel i forhold til kjente løsninger, idet akselerometeret kan være innrettet til å ikke bruke energi så lenge det ikke detekterer bevegelse/akselerasjon. På denne måten spares batteritid når anordningen får energi fra et batteri.

Ytterligere detaljer og fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkravene.

Eksempel

I det følgende vil et utførelseseksempel av den foreliggende oppfinnelsen bli beskrevet med henvisning til de medfølgende figurene, der

Figur 1 viser en prinsippskisse av en verktøystreng,

Figur 2 viser en prinsippskisse av verktøystrengen i figur 1 anordnet i et brønnhull, og Figur 3 viser et fiytdiagram for styring av mekanismen for separasjon av verktøy-strengen.

I figur 1 er det vist en utførelsesform av en anordning 1 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Anordningen 1 omfatter en styringsdel 10 omfattende batteri og styrings-elektronikk, samt en separeringsmekanisme 12. Anordningen 1 kan utgjøre en del av en verktøystreng som er opplagret i enden av en kabel, for utføring av brønnhullsarbeid.

Styringsdelen 10 omfatter et PC-grensesnitt som gjør at den kan kommunisere med en datamaskin. Gjennom grensesnittet kan operatøren stille inn og endre på ønskete parametere. Videre omfatter styringsdelen 10 et batteri for strømtilførsel til en logisk styring (se figur 3). Batteriet kan også forsyne separeringsmekanismen 12 med strøm for utløsing av denne.

Separeringsmekanismen 12 er i anordningen 1 anordnet nedenfor styringsdelen 10. Figur 2 viser anordningen 1 anordnet i en brønn 16, og i sin øvre ende opplagret i en kabel 18. Til den nedre delen av anordningen 1 kan det være anordnet ytterligere brønn-hullsutstyr (ikke vist). Figur 3 viser et fiytdiagram for den logiske styringen av separeringsmekanismen 12. Den logiske styringen kan motta strømforsyning enten fra et batteri 20 eller gjennom kabel 22. Ved normal drift vil anordningen motta energi fra overflaten gjennom ledning i kabelen 18. Dersom energiforsyningen fra overflaten skulle forsvinne, for eksempel ved ledningsbrudd i kabelen 18, vil anordningen 1 motta energi fra batteriet 20. Etter at operatøren har satt de ønskete parametrene i den logiske delen (figur 3), blir batteriet 20 tilkoblet anordningen. Batteriet er tilknyttet en kortslutningsplugg (ikke vist) som vil armere anordningen, og som vil aktivere separeringsmekanismen dersom alle utløser-parameterbetingelsene er oppfylt.

I en særdeles foretrukket utførelsesform er det anordnet en temperaturmåler 24. Denne delen kan også fordelaktig omfatte en trykkmåler. Anordningen er innrettet til å innta en deaktivert tilstand ("low power mode") ved temperaturer under en forutbestemt verdi, og en aktivert tilstand over den forutbestemte verdien. En slik forutbestemt temperaturverdi kan eksempelvis være 80 °C. Temperaturen kan fordelaktig registreres omtrent én gang per minutt.

Idet anordningen 1, henholdsvis verktøystrengen, føres nedover i et brønnhull, vil temperaturen stige, og når den overskrider den innstilte temperaturverdien (80 °C), vil anordningen altså gå over fra den deaktiverte tilstanden til den aktiverte tilstanden. Den logiske delen vil først i den aktiverte tilstanden begynne å avlese akselerasjonsmålinger ved hjelp av en akselerasjonssensor 26. Operatøren har tidligere satt en parameterverdi for akselerasjon av anordningen 1 (som angitt ovenfor). Dersom den registrerte bevegel-sen, henholdsvis akselerasjonen, er under den satte parameterverdien, vil en timer 28 i den logiske delen igangsettes.

Så lenge det ikke registreres akselerasjon over den fastsatte parameterverdien, vil timeren 28 løpe. Den logiske delen er innrettet slik at dersom timeren 28 løper i en forutbestemt tidsperiode uten å bli avbrutt eller restartet, vil den logiske delen aktuere separeringsmekanismen 12 (figur 1). Operatøren kan eksempelvis sette en slik tidsperiode til 2 døgn. Timeren 28 er koblet til en separeringsstyring 30, som styrer separeringsmekanismen 12.

Dersom den logiske delen imidlertid registrerer en akselerasjon av anordningen 1 som er over den fastsatte verdien, vil timeren 28 bli restartet. Det vil si at den starter ned-tellingen fra begynnelsen av, og en eventuell timer-initiert aktuering av separeringsmekanismen 12 kan først skje etter den av operatøren fastsatte tidsperioden.

I denne utførelsesformen kan timeren 28 kun igangsettes i den aktiverte tilstanden. Dessuten foretar den logiske delen akselerasjonsmålinger kun i den aktiverte tilstanden. På denne måten spares batteritid når verktøystrengen er utenfor sitt arbeidsområde, så som høyt oppe i eller utenfor brønnen 16.

I utførelsesformen med en anordnet temperaturmåler 24 kan også temperaturawik fordelaktig implementeres som en parameter som kan avbryte timeren. I den aktiverte tilstanden kan det registreres temperaturforskjeller mellom temperaturmålinger foretatt etter siste start av timeren 28. Den logiske delen er innrettet til å beregne temperaturforskjeller mellom temperaturen ved start av timeren 28, og senere avleste temperaturer. Dersom forskjellen mellom to slike temperaturer er større enn en av operatøren fastsatt verdi, vil den logiske delen restarte timeren 28. Operatøren kan fordelaktig fastsette både positive og negative verdier for temperaturawik. En slik verdi kan eksempelvis være 50 °C. Det vil si at dersom temperaturen har endret seg mer enn 50 °C siden den siste starten av timeren 28, vil timeren 28 igjen bli restartet. Dette kan skje dersom verktøystrengen blir beveget oppover eller nedover i brønnhullet 16, som fremviser forskjellige temperaturer ved forskjellige dybder.

I stedet for, eller i tillegg til temperaturmåleren 24, kan det også være tilveiebrakt en trykkmåler. På samme måte som anordningen 1 er innrettet til å innta en deaktivert tilstand eller en aktivert tilstand avhengig av temperaturen, kan anordningen 1 også være innrettet til å innta tilstand avhengig av omgivelsestrykk. På denne måten vil anordningen eksempelvis kun innta en aktivert tilstand når den er så dypt anordnet i brønnhullet 16 at et visst trykk omgir den.

Dersom timeren 28 utløper, vil separeringsstyringen 30 tilføre strøm fra batteriet 20 til separeringsmekanismen 12 i ti sekunder. Separeringsmekanismen 12 vil da dele seg i to. Separeringsstyringen 30 vil vente i ett minutt, for deretter å gjenta prosessen. Dette vil gjenta seg til batteriet er tomt.

Som nevnt ovenfor styrer separeringsstyringen 30 utløsingen av separeringsmekanismen 12.1 beskrivelsen ovenfor mottar separeringsstyringen 30 informasjon fra timeren 28. Den logiske delen har imidlertid også fordelaktig en dekoder 32 for over-flatekommandoer, som er innrettet til å gi innmating til separeringsstyringen 30. Dekoderen 32 er innrettet til å motta kommandoer fra operatøren gjennom signalledere fra overflaten. På denne måten kan operatøren styre separeringsmekanismen 12. Operatøren kan for eksempel gi kommando om utløsing av separeringsmekanismen 12 ved å mate dekoderen 32 med spenningstopper av en viss lengde og en viss størrelse. En slik utløsingskommando kan for eksempel være å mate dekoderen 32 med en spenning over en fastsatt terskelverdi i 15 sekunder, deretter senke spenningen innen tre sekunder, for deretter å gjenta dette ytterligere fem ganger. En slik kommando kan fordelaktig utløse separeringsmekanismen 12 uavhengig av om anordningen 1 er i deaktivert eller aktivert tilstand.

Claims (10)

1. Anordning (1) for separering av en i en kabel (18) opplagret brønnhullsverktøystreng av typen som brukes i olje- og/eller gassbrønner (16), der separeringen skjer mellom verktøystrengen og kabelen (18) eller i selve verktøystrengen, hvilken anordning (1) omfatter en mekanisme (12) for separeringen, samt en timer (28) til bruk ved styring av mekanismen (12), og hvorved anordningen (1) er slik innrettet at mekanismen (12) blir aktivert hvis timeren (28) utløper etter en forutbestemt tidsperiode, karakterisert ved at - den ytterligere omfatter et akselerometer (26) for avlesing av brønnhullsverktøyets akselerasjon, og at - den er slik innrettet at timeren (28) blir restartet ved akselerasjons verdier over en forutbestemt verdi.

2. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter en temperaturmåler (24) og at den er slik innrettet at den inntar en deaktivert tilstand ved temperaturer under en fastsatt temperaturterskelverdi og en aktivert tilstand over temperaturterskelverdien, og at timeren (28) kun igangsettes i den aktiverte tilstanden.

3. Anordning i samsvar med patentkrav 2, karakterisert ved at den, i den aktiverte tilstanden, beregner temperaturforskjeller mellom temperaturene ved tidspunktet for forrige start av timeren (28) og et sanntids-tidspunkt, hvorved den er innrettet til å restarte timeren (28) ved temperaturforskjell som er større enn en fastsatt temperaturawiksverdi.

4. Anordning i samsvar med patentkrav 3, karakterisert ved at den kan omfatte en positiv og en negativ fastsatt temperaturawiksverdi.

5. Anordning i samsvar med et av patentkravene 2-4, karakterisert ved at den er innrettet til å måle temperaturen og sammenligne denne med den fastsatte temperaturterskelverdien maksimalt én gang per minutt.

6. Anordning i samsvar med et av de foregående patentkravene, karakterisert ved at den er innrettet til å restarte timeren (28) ved mottak av et fra overflaten sendt spennings-signal.

7. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter en trykkmåler (24), og at anordningen (1) er slik innrettet at den inntar en deaktivert tilstand ved trykk under en fastsatt trykkterskel og en aktivert tilstand over trykkterskelen, og at anordningen er innrettet til å igangsette timeren (28) kun i den aktiverte tilstanden.

8. Fremgangsmåte for separering av en i en kabel opplagret verktøystreng av typen som anvendes i olje- eller gassbrønner, der separeringen skjer mellom verktøystrengen og kabelen (18) eller i selve verktøystrengen, omfattende å anbringe verktøystrengen i en olje- eller gassbrønn (16), karakterisert veda) å måle akselerasjon av verktøystrengen ved hjelp av et i verktøystrengen anordnet akselerometer (26); b) å restarte en timer (28) i verktøystrengen ved måling av akselerasjoner over en fastsatt akselerasjonsverdi; og c) å initiere separering med en i verktøystrengen anordnet separeringsmekanisme (12) dersom timeren (28) løper i en fastsatt tidsperiode uten å bli restartet.

9. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 8, karakterisert ved- å måle temperatur med en i verktøystrengen anordnet temperaturmåler (24); og - å utføre trinnene a) til c) kun dersom den målte temperaturen er over en fastsatt temperaturverdi.

10. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 9, karakterisert ved- å beregne temperaturforskjeller mellom en ved forrige start av timeren målt temperatur og senere målte temperaturer; og - å restarte timeren (28) dersom en beregnet temperaturforskjell er større enn en fastsatt temperaturawiksverdi.