NO326125B1 - Anordning og fremgangsmåte ved utplasserbar brønnventil. - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt framgangsmåter og apparatur for bruk i olje- og gass-brønner. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen fremgangsmåter og anordninger for å regulere bruken av ventiler og andre automatiske brønnverktøy gjennom anvendelse av instrumentering som i tillegg kan benyttes som relésender til overflaten. Enda mer spesielt angår oppfinnelsen bruk av ut-plasseringsventiler i brønn for midlertidig å isolere en øvre del av brønnen fra en nedre del av dette.

Beskrivelse av beslektet teknikk

Olje- og gass-brønner begynner vanligvis ved å bore et borehull i jorden til en forutbestemt dybde i nærheten av en hydrokarbonførende formasjon. Etter at borehullet er boret til en viss dybde, blir stålrør eller foring vanligvis innsatt i borehullet for å danne en brønn, og et ringformet område mellom rørledningen og jorden blir fylt med sement. Rørledningen (foringsrøret) styrker borehullet og semen-ten bidrar til å isolere områder av brønnen under hydrokarbonproduksjon.

Konvensjonelt blir brønner boret inn i en "overbalansert" tilstand hvor brøn-nen blir fylt med fluid eller slam for å hindre innstrømning av hydrokarboner før brønn er komplettert. Den overbalanserte tilstand hindrer utblåsninger og holder brønnen under kontroll. Selv om boring med tungt fluid gir en trygg måte å arbeide på, er det ulemper, slik som prisen på slammet og skaden på formasjoner hvis slamsøylen blir så tung at slammet kommer inn i formasjonene i nærbrønnområ-dene. For å unngå disse problemene og for å oppmuntre innstrømningen av hydrokarboner i brønnen, har underbalansen" eller nesten underbalansen" boring blitt populær i visse tilfeller. Underbalansen boring medfører dannelse av en brønn i en tilstand hvor et eventuelt brønnfluid frembringer et trykk som er lavere enn det na-turlige trykket til formasjonsfluider. I disse tilfellene er fluidet typisk en gass, slik som nitrogen, og dens formål er å begrense til å føre ut borkaks frembrakt av en roterende borkrone. Siden underbalansene brønntilstander kan forårsake en ut-blåsning, må de bores gjennom en type trykkanordning slik som et roterende boringshode ved overflaten av brønnen for å muliggjøre rotasjon av en rørformet borestreng som kan senkes gjennom denne samtidig som trykktetningen omkring borestrengen bevares. Selv i overbalanserte brønner er det et behov for å hindre utblåsninger. I de fleste tilfeller blir brønner boret gjennom utblåsningsventiler i tilfelle av en trykkbølge.

Ved dannelse og fullføring av en underbalansen" eller nær underbalansen" brønn fortsetter, er det ofte nødvendig å sette inn en verktøystreng i brønnen som ikke kan innsettes gjennom et roterende boringshode eller en utblåsningsventil på grunn av dens form og forholdsvis store ytre diameter. I disse tilfellene blir en ka-belkjøringssluse som består av et rørformet hus som er høyt nok til å holde verk-tøystrengen, installert i en vertikal orientering ved toppen av et brønnhode for å tilveiebringe et midlertidig trykkhus for å unngå brønntrykk. Ved å manipulere ventiler ved den øvre og nedre ende av kabelkjøringsslusen, kan verktøystrengen senkes ned i en aktiv brønn mens trykket i brønnen holdes lokalisert. Selv en brønn i en overbalansert tilstand kan gjøre bruk av en kabelkjøringssluse når verk-tøystrengen ikke vil passe inn gjennom en utblåsningsventil. Bruken av kab-elkjøringssluser er velkjent på området, og den foregående fremgangsmåte er mer fullstendig forklart i US-patentsøknad nr. 09/536937 inngitt 27. mars 2000.

Selv om kabelkjøringssluser er effektive når det gjelder å regulere trykk, er noen verktøystrenger for lange til bruk i forbindelse med en kabelkjøringssluse. Den vertikale avstand fra et riggdekk til helseverket til riggen er f.eks. typisk omkring 30 meter (90 fot), eller er begrenset til en lengde av rørstrengen som typisk innsettes i brønnen. Hvis en verktøystreng er lenger enn om lag 30 meter (90 fot), er det ikke plass mellom riggdekket og helseverkene til å romme en kabelkjørings-sluse. I disse tilfeller kan en ventil for utplassering i en brønn eller en DDV brukes til å skape et trykksatt hus for verktøystrengen. Utplassering av brønnventiler er velkjent på området, og en slik ventil er for eksempel beskrevet i US-patent nr. 6,209,663. Grunnleggende blir en DDV kjørt inn i en brønn som en del av en foringsrørstreng. Ventilen er innledningsvis i en åpen stilling med et klaff-ventilorgan i en stilling hvor hele foringsrørets boring er åpen for fluidstrømningen og passasjen av rørstrenger og verktøy inn i og ut av brønnen. Ventilen som er beskrevet i '663-patentet, innbefatter ventilen en aksialt bevegbar hylse som inter-fererer med og holder klaffventilen i den åpne stilling. I tillegg tillater en rekke slis-ser og tapper ventilen å kunne åpnes eller lukkes med trykk, men for så å forbli i denne stillingen uten at trykk blir tilført kontinuerlig. En styreledning løper fra DDV til overflaten av brønnen og blir typisk hydraulisk styrt. Med anvendelsen av fluidtrykk gjennom styreledningen kan DDV bringes til å lukke slik at dens klaffeventil blir ført inn i et sete utformet i foringsrørets boring, og blokkerer strømningen av fluid gjennom foringsrøret. På denne måte kan en del av foringsrøret over DDV isoleres fra en nedre del av foringsrøret under DDV.

DDVen blir brukt til å installere en verktøystreng i en brønn på følgende måte: Når en operator ønsker å installere verktøystrengen, blir DDV lukket via styreledningen ved å benytte hydraulisk trykk til å lukke den mekaniske ventil. Deretter, med en øvre del av brønnen isolert, blir et trykk i den øvre del lekket ut for å bringe trykket i den øvre del til et nivå tilnærmet lik en atmosfære. Med den øvre del trykkutjevnet, kan brønnhodet åpnes og verktøystrengen kjøres inn i den øvre del fra en overflate av brønnen, typisk én rørstreng. Et roterende borehode eller en annen stripperlignende innretning blir så forseglet omkring rørstrengen eller en for-flytning gjennom en utblåsningsventil kan gjenetableres. For å gjenåpne den utplasserte brønnventil (DDV, down hole deployment valve), må den øvre del av borehullet på nytt trykksettes for å tillate det nedad åpnende klafforgan å operere mot det underliggende trykk. Etter at den øvre del er trykksatt til et forutbestemt nivå, kan klaffeventilen gjenåpnes og låses på plass. Nå er verktøystrengen anbrakt i det trykksatte brønn.

For tiden er det ingen instrumentering til å detektere en trykkdifferensial over klaffventilen når den er i den lukkede stilling. Denne informasjonen er vital for å åpne klaffeventilen uten å påtrykke for stor kraft. Et grovt estimat av trykkfor-skjellen blir fremskaffet ved å beregne fluidtrykk under klaffventilen fra brønnhode-trykket og det hydrostatiske trykk av fluid over klaffventilen. Når det hydrauliske trykk blir påført stammen (mandrellen) for å flytte den ene eller den annen vei, fin-nes det ingen måte å detektere posisjonen av mandrellen ved enhver tid under denne operasjonen. Bare når mandrellen (stammen) når fast anslag, blir dens posisjon bestemt ved grovmåling av det fluid som strømmer ut fra returledningen. Dette indikerer også at klaffventilen enten er fullstendig åpen eller fullstendig lukket. Den her beskrevne oppfinnelse er ment å fjerne usikkerheten i forbindelse med de ovennevnte målinger.

I tillegg til problemer i forbindelse med driften av DDVer, mangler mange tidligere kjente målesystemer for bruk i brønn pålitelig datakommunikasjon til og fra styringsenheter anbrakt på en overflate. Konvensjonelle verktøy for måling-under-boring (MWD, measurement while drilling) benytter f.eks. slampuls som virker bra med inkomprimerbare borefluider slik som vannbasert eller oljebasert slam, men de virker ikke når gassholdige fluider eller gasser blir brukt ved underbalansen boring. Et alternativ til dette er elektromagnetisk (EM) telemetri hvor kommunikasjon mellom MWD-verktøyet og overvåkningsinnretningen på overflaten blir etablert via elektromagnetiske bølger som forplanter seg gjennom de formasjoner i nærbrønnområdene. EM-telemetri er imidlertid beheftet med signal-dempning mens den forplanter seg gjennom lag av forskjellige formasjonstyper. En hvilken som helst formasjon som frembringer mer enn minimalt tap, tjener som en EM-sperre. Saltkupler har spesielt en tendens til fullstendig å moderere signalet. Noen av de teknikker som anvendes for å lette dette problemet, innbefatter å kjøre en elektrisk ledning inn i borestrengen fra EM-verktøyet opp til en forutbestemt dybde hvorfra signalet kan komme til overflaten via EM-bølger, og å plas-sere flere mottakere og sendere i borestrengen for å tilveiebringe forsterkning av signalet med hyppige mellomrom. Begge disse teknikkene har imidlertid sine egne problemer og vanskeligheter. For tiden er det ingen tilgjengelige midler for på kosteffektiv måte å videresende signaler fra et punkt i brønnen til overflaten gjennom en tradisjonell styreledning.

Ekspanderbare sandskjermer (ESS) består av et slisset stålrør omkring hvilket overlappende lag filtermembran er festet. Membranene er beskyttet med en forhåndsslisset stålkappe som utgjør den ytre vegg. Når den er utplassert i brøn-nen, ser ESS ut som et trelags rør. Når det er plassert i brønnen, blir det ekspandert med et spesialverktøy for å komme i kontakt med brønnveggen. Ekspande-ringsverktøyet innbefatter et legeme som har minst to radialt utragende organer som hvert har en valse som når den kommer i kontakt med en innervegg av ESS, kan ekspandere veggen forbi dens elastiske grense. Ekspanderingsverktøyet ope-rerer med trykkfluid levert i en streng av rør, og er mer fullstendig beskrevet i US-patent nr.6,425,444, og dette patent blir i sin helhet inkorporert her ved referanse. På denne måten understøtter ESS veggen mot å falle sammen inn i brønnen, gir en stor brønndimensjon for større produktivitet og tilatter fri flyt av hydrokarboner inn i brønnen samtidig som sand blir filtrert ut. Ekspanderingsverktøyet inneholder valser understøttet på trykkdrevne stempler. Fluidtrykk i verktøyet bestemmer hvor langt ESS blir ekspandert. Selv om for meget ekspansjon er ugunstig for både ESS og brønnen, gir for liten ekspansjon ikke understøttelse til brønnveggen. Overvåkning og styring av fluidtrykket i ekspanderingsverktøyet er derfor meget viktig. For tiden blir fluidtrykk overvåket med en minnestrekklapp, som selvsagt gir informasjon etter at jobben er fullført. En måling i sanntid er ønskelig slik at fluidtrykket kan justeres under operasjonen av verktøyet, om nødvendig.

Det er derfor et behov for et brønnsystem for instrumentering og overvåkning som kan lette driften av brønnverktøy. Det er videre et behov for et system for instrumentering som kan lette driften av utplasserte brønnventiler. Det er nok et yterligere behov for anordninger og fremgangsmåter for brønninstrumentering som innbefatter sensorer til å måle brønntilstander slik som trykk, temperatur og nær-het for å lette den effektive drift av brønnverktøyene. Endelig er det et behov for brønninstrumentering og brønnkretser for å forbedre kommunikasjon med eksisterende ekspanderingsverktøy som benyttes i forbindelse med ekspanderbare sandskjermer og målingsinnretninger nede i brønn, slik som verktøy for MWD og trykk under boring (PWD, pressure while drilling).

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en anordning og en fremgangsmåte for instrumentering i forbindelse med en utplassert brønnventil (DDV), idet oppfinnelsen er særpreget ved de trekk som er angitt i de vedføyde selvstendige krav. Ytterligere fordelaktige trekk og utførelser er angitt i de uselvstendige krav.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen blir en DDV i en foringsrørstreng lukket for å isolere den øvre seksjon av en brønn fra en nedre seksjon. En trykkfor-skjell over og under den lukkede ventil blir deretter målt ved hjelp av brønninstru-mentering for å lette åpning av ventilen. I henhold til et annet aspekt av oppfinnelsen innbefatter instrumenteringen i DDV forskjellige typer sensorer anordnet i DDV-huset for å måle alle viktige parametere for trygg drift av ventilen (DDV), en krets for lokal behandling av signaler mottatt fra sensorene, og en sender for å overføre dataene til overflatestyringsenheten.

I henhold til nok et annet aspekt av oppfinnelsen er utformingen av kretser, valg av sensorer og datakommunikasjon ikke begrenset til bruk med og innenfor utplasserte brønnventiler. Alle aspekter ved brønninstrumentering kan varieres og skreddersys for andre anvendelser, slik som å forbedre kommunikasjon mellom overflateenheter og verktøy for måling-under-boring (MWD), trykk-under-boring (PWD) og ekspanderbare sandskjermer (ESS).

BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en tverrsnittsskisse av en brønn med en utplassert foringsrør-streng, hvor féringsrørstrengen innbefatter en utplassen" brønnventil (DDV). Fig. 2 er en forstørret skisse som viser den utplasserte brønnventilen (DDV) mer detaljert.

Fig. 3 er en forstørret skisse som viser DDV i lukket stilling.

Fig. 4 er en tverrsnittsskisse gjennom brønnen som viser DDV i lukket stilling. Fig. 5 er en tverrsnittsskisse gjennom brønnen som viser en verktøystreng innsatt i en øvre del av brønnen med den utplasserte brønnventil (DDV) i lukket stilling. Fig. 6 er et tverrsnitt gjennom brønnen med verktøystrengen innsatt og DDV åpnet. Fig. 7 er et tverrsnitt gjennom en brønn som viser DDV i henhold til foreliggende oppfinnelse i anvendelse med et telemetriverktøy.

DETALJERT BESKRIVELSE AV EN FORETRUKKET UTFØRELSESFORM

Fig. 1 er en tverrsnittsskisse gjennom en brønn 100 med en foringsrør-streng 102 anordnet i dette og som holdes på plass ved hjelp av sement 104. For-ingsrørstrengen 102 strekker seg fra brønnens 100 overflate hvor et brønnhode 106 typisk vil være plassert sammen med en eller annen slags ventilenhet 108 som styrer strømningen av fluid fra brønnen 100, og som er vist skjematisk. Anordnet inne i foringsrørstrengen 102 er en utplassert brønnventil (DDV) 110 som innbefatter et hus 112, en klaffventil 230 med et hengsel 232 ved én ende, og et ventilsete 242 i en indre diameter av huset 112 i nærheten av klaffventilen 230. Som angitt her er DDV 110 en enhetlig del av foringsrørstrengen 102 og blir ført inn i brønnen 100 sammen med foringsrørstrengen 102 før sementeringen. Huset 112 beskytter komponentene til ventilen (DDV) 110 fra skade under innføring i brønnen og under sementering. Arrangement av klaffventilen 230 gjør det mulig for denne å bli lukket i en oppadgående retning når trykket i en nedre del 120 av brønnen vil virke til å holde klaffventilen 230 i en lukket stilling. DDV 110 innbefatter også en overvåknings- og styrings-enhet på overflaten (SMCU) 800 for å tillate klaffventilen 230 å bli åpnet og lukket ved fjernstyring fra brønnoverflaten. Som illustrert skjematisk på fig. 1, innbefatter tilføyningene til SMCU 800 en eller annen drivanordning 124 av mekanisk type og en styringsledning 126 som kan føre hydraulisk fluid og/eller elektriske strømmer. Spennanordninger (ikke vist) kan holde styringsledningen 126 nær foringsrørstrengen 102 ved jevne mellomrom for å be-skytte styringsledningen 126.

Fig. 8 viser et flytdiagram av et styresystem og dets forhold til en brønn som omfatter en DDV eller en instrumenteringsmodul som er ledningsforbundet med sensorer.

På fig. 1 er det også skjematisk vist en øvre sensor 128 plassert i en øvre del 130 av brønnen, og en nedre sensor 129 plassert i den nedre del 120 av brøn-nen. Den øvre sensor 128 og den nedre sensor 129 kan henholdsvis bestemme et fluidtrykk i en øvre del 130 og en nedre del 120 av brønnen. I likhet med de øvre og nedre sensorer 128, 129 som er vist, kan ytterligere sensorer (ikke vist) være lokalisert i huset 112 for DDV 110 for å måle en hvilken som helst brønntilstand eller parameter slik som en posisjon av hylsen 226, nærværet eller fraværet av en borestreng, og brønntemperatur. De ytterligere sensorer kan bestemme en fluidsammensetning slik som olje/vann-forhold, olje/gass-forhold eller gass/væske-forhold. Videre kan de ytterligere sensorer detektere og måle en seismisk trykk-bølge fra en kilde som befinner seg inne i brønnen, inne i et tilstøtende brønn eller på overflaten. De ytterligere sensorer kan derfor gi seismisk informasjon i sanntid. Fig. 2 er en forstørret skisse av en del av ventilen (DDV) 110 som viser klaffventilen 230 og en hylse 226 som holder den i en åpen stilling. I den viste ut-førelsesform blir klaffventilen 230 innledningsvis holdt i åpen stilling ved hjelp av hylsen 226 som strekker seg nedover for å dekke klaffventilen 230 og for å sikre en hovedsakelig uforstyrret boring gjennom DDV 110. En sensor 131 detekterer en aksial posisjon av hylsen 226 som vist på fig. 2, og sender et signal gjennom styringsledningen 126 til SMCU 800 om at klaffventilen 230 er fullstendig åpen. Alle sensorer, slik som sensorene 128,129,131, som er vist på fig. 2, er ved hjelp av en kabel 125 forbundet med kretskort 132 som befinner seg nede i brønnen i huset til DDV 110. Kraftforsyning til kretskortene 132 og dataoverføring fra kretskortene 132 til SMCU 800 blir oppnådd via en elektrisk leder i styringsledningen 126. Kretskort 132 har frie kanaler for ytterligere, nye sensorer avhengig av beho-vet. Figur 3 er et tverrsnitt som viser DDV 110 i lukket stilling. En klaffkontakt-ende 240 i et ventilsete 242 i huset 112 mottar klaffen 230 når den lukker. Når hylsen 226 beveges aksialt ut fra veien til klaffen 230 og klaffkontaktenden 240 til ventilsete 242, forspenner et forspenningsorgan 234 klaffventilen 230 mot klaffkontaktenden 240 av ventilsetet 242.1 den viste utførelsesform er forspenningsor-ganet 234 en fjær som beveger klaffventilen 230 langs en hengselakse 232 til en lukket stilling. Vanlig kjente fremgangsmåter for aksial bevegelse av hylsen 226, innbefatter hydrauliske stempler (ikke vist) som blir drevet av trykk levert fra styringsledningen 126 og som vekselvirker med borestrengen basert på rotasjons-messig eller aksial bevegelse av borestrengen. Sensoren 131 detekterer den aksi-ale stilling av hylsen 226 når den blir beveget aksialt inne i ventilen (DDV) 110, og sender signaler gjennom styringsledningen 126 til SMCU 800. SMCU 800 rappor-terer derfor på en fremvisningsanordning en prosentandel som representerer en delvis åpnet eller delvis lukket stilling av klaffventilen 230, basert på posisjonen til hylsen 226. Figur 4 er en tverrsnittsskisse som viser brønnen 100 med DDV 110 i lukket stilling. I denne stillingen er den øvre del 130 av brønnen 100 isolert fra den nedre del 120, og et hvilket som helst trykk som er tilbake i den øvre del 130, kan lekkes ut gjennom ventilenheten 108 på brønnoverflaten, som vist ved piler. Med den øvre del 130 av brønnen trykkfritt, kan brønnhodet 106 åpnes for på trygge måte å utføre operasjoner, slik som innføring eller fjerning av verktøystrenger. Figur 5 er en tverrsnittsskisse som viser brønnen 100 med brønnhodet 106 åpnet og en verktøystreng 500 som er blitt installert i den øvre del 130 av brøn-nen. Verktøystrengen 500 kan innbefatte anordninger slik som borkroner, slammo-torer, innretninger for måling-under-boring, styringsinnretninger, perforer-ingssystemer, skjermer eller siler, og/eller slissede foringsrørsystemer. Disse er bare noen eksempler på verktøy som kan være anordnet på en streng og installert i en brønn ved å benytte fremgangsmåten og anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fordi høyden av den øvre del 130 er større enn lengden av verk-tøystrengen 500, kan verktøystrengen 500 fullstendig befinne seg i den øvre del 130 mens den øvre del 130 blir isolert fra den nedre del 120 ved hjelp av DDV 110 i den lukkede stilling. Endelig er fig. 6 en ytterligere skisse av brønnen 100 som viser DDV 110 i den åpne stilling, og verktøystrengen 500 som strekker seg fra den øvre del 130 til den nedre del 120 av brønnen. I den viste illustrasjon opprett-holder en innretning (ikke vist), slik som en slamskrape eller et roterende hode ved

brønnhodet 106, trykket omkring sondestrengen 500 når den føres inn i brønnen 100.

Forut for åpning av ventilen DDV 110, må fluidtrykkene i den øvre del 130 og den nedre del 120 av brønnen 100 ved klaffventilen 230 i DDV 110, utjevnes eller nesten utjevnes for effektivt og trygt å åpne klaffventilen 230. Siden den øvre del 130 blir åpnet på overflaten for å innsette verktøystrengen 500, vil den være ved eller nær atmosfæretrykk, mens den nedre del 120 vil være ved brønntrykk. Ved å benytte velkjente midler på området, blir luft eller fluid i den øvre del 130 trykksatt mekanisk til et nivå ved eller nær nivået for den nedre del 120. Basert på data fremskaffet fra sensorer 128 og 129 og SMCU 800, blir trykkbetingelsene og - fordelene i den øvre del 130 og den nedre del 120 av brønnen 100 utjevnet nøyak-tig forut for åpning av DDV 110.

Selv om instrumenteringen slik som sensorer, mottakere og kretser er vist som en enhetlig del av huset 112 i ventilen DDV 110 (se fig. 2) i eksemplene, vil man forstå at instrumenteringen kan være lokalisert i en separat "instrumentmodul" anordnet i foringsrørstrengen. Instrumenteringsmodulen kan være lednings-ført til en SMCU på tilsvarende måte som å føre en hydraulisk dobbeltledende, styringskabel (HDLC) fra instrumenteringen til DDV 110 (se fig. 8). Instrumenteringsmodulen utnytter derfor sensorer, mottakere og kretser som beskrevet her uten å benytte de andre komponenter i ventilen DDV 110, slik som en klaffventil og et ventilsete. Fig. 8 er et skjematisk diagram av et styringssystem og dets relasjon til en brønn som har en DDV eller en instrumenteringsmodul som er ledningsforbundet med sensorer. Fig. 8 viser brønnen som er forsynt med DDV 110 som har den elektronikk som er nødvendig for å operere de ovenfor diskuterte sensorer (se fig. 1). En leder innbakt i en styringsledning som er vist på fig. 8 som en hydraulisk dobbeltledende styringskabel (HDLC) 126 tilveiebringer kommunikasjon mellom brønnsensorer og/eller -mottakere 835 og en overvåknings- og styrings-enhet på overflaten (SMCU). HDLC-kabelen 126 strekker seg fra DDV 110 utenfor foringsrørstrengen som inneholder DDV, til en grensesnittenhet for SMCU 800. SMCU 800 kan innbefatte en hydraulisk pumpe 815 og en rekke ventiler benyttet til drift av DDV 110 ved fluidkommunikasjon gjennom HDLC 126, og ved opprettelse av et trykk over det DDV-trykk som hovedsakelig er ekvivalent med trykket under DDV 110.1 tillegg kan SMCU 800 innbefatte et system basert på en programmerbar, logisk sty-ringsenhet (PLC) 820 for overvåkning og styring av hver ventil og andre parametere, kretser 805 for vekselvirkning med brønnelektronikk og en ombordværende fremvisningsanordning 825, samt standard RS-232-grensesnitt (ikke vist) for til-kopling av eksterne innretninger. I dette arrangementet mater SMCU 800 ut informasjon fremskaffet av sensorene og/eller mottakerne 835 i brønnen, til fremvis-ningsanordningen 825. Ved å benytte det illustrerte arrangement kan trykkforskjel-len mellom den øvre del og den nedre del av brønnen overvåkes og reguleres til et optimalt nivå for åpning av ventilen. I tillegg til trykkinformasjon nær DDV 110, kan systemet også innbefatte avstandssensorer som beskriver stillingen av hylsen i ventilen som er ansvarlig for å holde ventilen i den åpne stilling. Ved å sikre at hylsen er fullstendig i den åpne eller lukkede stilling, kan ventilen opereres mer effektivt. En separat beregningsanordning slik som en bærbar datamaskin 840, kan etter valg tilkoples SMCU 800.

Figur 7 er en tverrsnittsskisse gjennom en brønn 100 med en verktøystreng 700 som innbefatter et telemetriverktøy 702 innsatt i brønnen 100. Tele-metriverktøyet 702 overfører instrumentavlesningene til et fjerntliggende sted ved hjelp av radiobølger eller andre midler. I den utførelsesform som er vist på fig. 7, benytter telemetriverktøyet 702 elektromagnetiske (EM) bølger 704 til å overføre brønninformasjon til et fjerntliggende sted, i dette tilfelle en mottaker 706 anbrakt i eller nær et hus for en DDV 110 istedenfor til brønnens overflate. Alternativt kan DDV 110 være en instrumenteringsmodul som omfatter sensorer, mottakere og kretser, men som ikke innbefatter de andre komponentene i den utplasserte ned-hullsventil 110, slik som en ventil. EM-bølgen 704 kan være en hvilken som helst form for elektromagnetisk stråling, slik som radiobølger, gammastråler eller rønt-genstråler. Telemetriverktøyet 702 som er anordnet i rørstrengen 700 nær borkronen 707, sender data vedrørende posisjonen og flatevinkelen til borkronen 707, borehullets helningsvinkel, brønntrykk og andre variable. Mottakeren 706 omfor-mer EM-bølgene 704 som den mottar fra telemetriverktøyet 702, til et elektrisk signal som blir matet inn i en krets i DDV 110 via en kort kabel 710. Signalet for-plantes til SMCU via en leder i en styringsledning 126. Likeledes kan et elektrisk signal fra SMCU sendes til DDV 110, som så kan sende et EM-signal til telemetri-verktøyet 702 for å fremskaffe to-veis kommunikasjon. Ved å benytte telemetri-verktøyet 702 i forbindelse med DDV 110 og dens på forhånd eksisterende styringsledning 126 som forbinder den med SMCU 800 på overflaten, kan pålite-ligheten og ytelsen til telemetriverktøyet 702 økes siden EM-bølgene 704 ikke be-høver å bli overført gjennom formasjoner så langt. Derfor tilveiebringer utførelses-former av foreliggende oppfinnelse kommunikasjon med brønninnretninger slik som telemetriverktøy 702 som er anbrakt under formasjoner som inneholder en EM-sperre. Eksempler på brønnverktøy kan benyttes i forbindelse med telemetri-verktøyet 702, innbefatter et verktøy for måling-under-boring (MWD) eller trykk-under-boring (PWD).

Nok en annen anvendelse av anordningene og fremgangsmåtene i henhold til foreliggende oppfinnelse angår bruk av en ekspanderbar sandskjerm eller ESS og sanntidsmåling av trykk som er nødvendig for å ekspandere ESS. Anvendelse av anordningen og fremgangsmåtene i henhold til foreliggende oppfinnelse i forbindelse med sensorer som er innbefattet i et ekspansjonsverktøy og data overført til en SMCU (se fig. 8) via en styringsledning forbundet med en DDV eller instrumenteringsmodul som har kretskort, sensorer og mottakere innbefattet, kan trykk i og omkring ekspansjonsverktøyet overvåkes og reguleres fra overflaten av en brønn. Under drift mottar DDV eller instrumenteringsmodulen et signal i likhet med det signal som er beskrevet på fig. 7, fra de sensorer som er innbefattet i ekspan-sjonsverktøyet, behandler signalet med kretskortene, og sender data vedrørende trykk i og omkring ekspansjonsverktøyet til overflaten gjennom styringsledningen. Basert på de data som er mottatt på overflaten, kan en operatør justere et trykk som tilføres ESS ved å endre et fluidtrykk som leveres til ekspansjonsverktøyet.

Selv om det foregående er rettet mot utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, kan andre og ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen utledes uten å avvike fra oppfinnelsens grunnleggende konsept, og den ramme som er bestemt av de etterfølgende patentkrav.

Claims (37)

1. Utplasserbar brønnventil (DDV) omfattende: et hus som har en gjennomgående fluidstrømningsbane; en klaffventil som er operativt forbundet med huset for selektivt å sperre strømningsbanen; en første sensor som er operativt forbundet med huset for å avføle en brønnparameter; der DDVen er karakterisert ved at den omfatter en andre sensor som er operativt forbundet med huset for å avføle om det befinner seg en borestreng i huset.

2. Anordning ifølge krav 1, hvor brønnparameteren er trykk.

3. Anordning ifølge krav 2, hvor den første sensoren befinner seg over klaffventilen og DDVen ytterligere omfatter en tredje sensor som er operativt forbundet med huset under klaffventilen for å avføle trykk.

4. Anordning ifølge krav 1, hvor brønnparameteren er temperatur.

5. Anordning ifølge krav 1, hvor brønnparameteren er en fluidsammensetning i huset.

6. Anordning ifølge krav 1, ytterligere omfattende en hylse som er anbrakt i huset og som er bevegbart innrettet for å kunne dekke klaffventilen, og en tredje sensor som er operativt forbundet med huset for å avføle en posisjon av hylsen.

7. Anordning ifølge krav 1, hvor brønnparameteren er en seismisk trykkbølge.

8. Anordning ifølge krav 1, ytterligere omfattende en mottaker for å motta et signal fra et verktøy i en brønn.

9. Anordning ifølge krav 8, hvor signalet representerer en operasjonsparame-ter av verktøyet.

10. Anordning ifølge krav 8, hvor signalet er en trykkbølge.

11. Anordning ifølge krav 1, ytterligere omfattende en overvåknings- og styre-enhet som er innrettet for samle inn informasjon fra den ene eller flere sensorer.

12. Fremgangsmåte for å anvende en utplasserbar brønnventil (DDV) i en brønn som strekker seg ned til en første dybde, der fremgangsmåten omfatter de trinn: å sammenstille DDVen som en del av en rørstreng, der DDVen omfatter: en klaffventil som er bevegbar mellom en åpen og en lukket posisjon; en aksial forløpende boring som står i forbindelse med en aksial boring av rørstrengen når klaffventilen er i den åpne posisjon, idet klaffventilen stenger for DDV-boringen når den er i lukket posisjon for derved å hovedsakelig tette et første parti av rørstrengboringen fra et andre parti av rørstrengboringen; og en sensor som er innrettet for å avføle en parameter av DDVen eller en parameter av brønnen: å kjøre rørstrengen og DDVen inn i brønnen: og å kjøre en borestreng gjennom rørstrengboringen og DDV-boringen når klaffventilen er i den åpne posisjon, der borestrengen omfatter en borekrone som befinner seg på en aksial ende av denne; og å bore brønnen videre til en andre dybde ved hjelp av borestrengen og borekronen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der brønnen bores i en underbalansen" eller nær underbalansen tilstand.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor DDV-boringen har en diameter som er hovedsakelig tilsvarende en diameter av rørstrengboringen.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor sensoren er innrettet for å avføle et trykk, en temperatur eller en fluidsammensetning.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor sensoren er innrettet for å avføle en seismisk trykkbølge.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor sensoren er innrettet for å avføle posisjonen til klaffventilen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor DDven ytterligere omfatter en mottaker som er innrettet for å motta et signal fra et verktøy som er anbrakt i brønnen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor signalet er en elektromagnetisk bølge.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, ytterligere omfattende det å motta signalet fra verktøyet ved hjelp av mottakeren, og videresende signalet fra DDVen til en overflate av brønnen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, ytterligere omfattende det å tilveiebringe en overvåknings-/styre-enhet (SMCU) ved overflaten av brønnen, idet SMCU'en står i kommunikasjon med DDVen.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, hvor sammenstillingen av DDVen som en del av rørstrengen omfatter det å anbringe en styreledning langs rørstrengen for å tilveiebringe kommunikasjon mellom DDVen og SMCU'en.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 20, ytterligere omfattende videresending av signalet til en krets som er operativt forbundet med mottakeren.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor verktøyet et måling-under-boring-verktøy (MWD-verktøy) som er anbrakt i borestrengen.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor verktøyet er et trykk-under-boring-verktøy som er anbrakt i borestrengen.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor verktøyet er et ekspansjonsverktøy.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, ytterligere omfattende det å styre en opera-sjon av ekspansjonsverktøyet på basis av én eller flere av parametrene.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 26, ytterligere omfattende det å måle i sanntid et fluidtrykk i ekspansjonsverktøyet under installasjon av et ekspanderende sand-silrør, og det å justere fluidtrykket i ekspansjonsverktøyet.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor sensoren er en trykksensor anbrakt over klaffventilen, og DDVen videre omfatter en andre trykksensor anbrakt under klaffventilen.

30. Framgangsmåte ifølge krav 29, ytterligere omfattende de trinn: å lukke klaffventilen for derved i hovedsak tette det første parti av rørstrengboringen fra det andre parti av rørstrengboringen.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, hvor det første parti av rørstrengboringen står i kommunikasjon med en overflate av brønnen.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor DDVen videre omfatter en andre sensor som er innrettet for å avføle om en borestreng befinner seg i DDVen.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor DDVen befinner seg ved en dybde på minst 30 m inn i brønnen.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor sensoren er en trykksensor, og der fremgangsmåten vider omfatter avføling av brønnparameteren ved hjelp av sensoren under boring av brønnen til den andre dybde.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 12, ytterligere omfattende det å injisere boreflu-id gjennom borestrengen under boring av brønnen til den andre dybde, idet borefluidet returnerer fra borekronen gjennom rørstrengen, og DDVen videre omfatter en andre sensor som er innrettet for å avføle en fluidsammensetning av det retur-nerende borefluidet.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 12, ytterligere omfattende det å sementere rørstrengen til brønnen.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor rørstrengen strekker seg fra brønnho-det som befinner seg ved en overflate av brønnen, der brønnhodet omfatter et roterende borehode (RDH) eller en avstryker samt en ventilsammenstilling, der RDH'en eller avstrykeren er forbundet med borestrengen under boring av brønnen til den andre dybde, idet fluidstrømningen fra brønnen under boring av brønnen til den andre dybde styres ved hjelp av ventilsammenstillingen.