NO327208B1 - Ledesko og fremgangsmate ved bruk av samme - Google Patents

Description

LEDESKO OG FRAMGANGSMÅTE VED BRUK AV SAMME

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en sko til bruk i brønnhull som de som typisk benyttes i olje- og gassproduk-sjon og en framgangsmåte ved bruk av samme.

Ved boring av et område av en oljebrønn eller gassbrønn monteres typisk en borkrone i enden av en "streng". "Borkronen" eller kuttedelene kan være montert på en sko, og sammen leder de en "streng" som f.eks. et rør, forlengningsrør eller foringsrør gjennom brønnhullet etter hvert som dette dannes.

Som et alternativ kan man etter boring av et område av en olje- eller gassbrønn kjøre en verktøystreng eller rørstreng inn i brønnhullet. Etter hvert som strengen kjøres inn, kan den støte på hindringer. Disse hindringer kan være hyller som dannes av brønnmateriale under boring, utvasket materiale fra formasjonen eller produksjonsavfall som er dannet ved at ustabile seksjoner av borehullsveggen har falt sammen. Slike hindringer kan føre til at strengen setter seg fast i brønn-hullet. For å forhindre eller redusere effekten av disse hindringer til et minimum, monteres det vanligvis en sko i nedre ende av strengen for å lede strengen gjennom midten av brønnhullet.

Hovedegenskapene ved en sko er å være en ledeanordning under innføring av en streng eller et rør, samtidig som den kan "bores ut" når strengen eller røret er kommet på plass i et brønnhull. Utboringen er nødvendig for å fremskaffe en gjennomgående boring for gjennomløp av fluider eller ytterligere verktøystrenger forbi skoen. For å lette utboringen nede i brønnen omfatter skoen typisk et neseparti laget av et forholdsvis mykt materiale, som for eksempel aluminium, sink eller legeringer av disse, hvilket lett kan gjennombores. Nesepartiet er montert på et kraftigere ringlegeme, vanligvis ved hjelp av en standard UN-gjenge. Et hensiktsmessig materiale for legemet vil være stål. Legemet kan være en overgang som rommer kutteelementer som for eksempel rømmere, eventuelt kan legemet utgjøre forkanten av strengen eller røret som le-des inn av skoen.

Etter utboring vil det, under forutsetning av at utboringen er ideelt konsentrisk, sitte igjen en sammenhengende sylinder av nesepartimaterialet som er gjenget på skoens legeme. Tyk-kelsestoleransen er imidlertid liten, mindre enn 1 cm, og en-hver avdrift av boret under utboringen, dvs. ikke-konsentrisk boring, fører til en stor grad av slitasje på ett eller flere punkter i sylinderen. Dette kan føre til at deler av sylinderen blir boret helt vekk, og dette lokale brudd gjør at det gjenværende halvmåneformete skall lett kan skrelles vekk fra legemet. Den eneste motstand mot fraskillingen er halvmånenes sterkt reduserte bøyestyrke. Halvmånen som faller av, kan bli fanget i boringen eller foringsrøret og forårsake katastro-fale problemer, ettersom den kan blokkere boringen og gjøre brønnen uhåndterlig.

Fra publikasjonen US 6,062,326 er det kjent en ledesko til bruk for å føre et foringsrør i en brønn hvor ledeskoen har en festeanordning ved den øvre del for å kunne festes til et foringsrør og hvor skoen har et generelt avrundet neseparti.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en sko som ved gjennomboring etterlater et ringlegeme som holder på alle gjenværende deler av nesepartiet som ikke er blitt boret ut.

Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en sko for leding av en streng i et brønn-hull, hvor ledeskoen omfatter et ringlegeme med en gjennomgående boring og et neseparti, og hvor nesepartiet på positivt vis holdes på legemet ved hjelp av en forriglingsanordning.

Nesepartiet befinner seg fortrinnsvis i forkanten av og delvis inne i legeme.

Forriglingsanordningen befinner seg fortrinnsvis på en innvendig flate i legemet og en utvendig flate på nesepartiet.

Forriglingsanordningen har fortrinnsvis en svalehalegjenge. Gjengen kan være høyregjenget eller venstregjenget.

Svalehalegjengen kan befinne seg på henholdsvis den innvendige flate i legemet og den utvendige flate på nesepartiet.

Forriglingsanordningen kan innbefatte et klebemiddel for å hjelpe til med å holde nesepartiet på legemet. Klebemiddelet kan være Baker Lock (varemerke).

Nesepartiet har fortrinnsvis en udelt konstruksjon.

Alternativt kan nesepartiet innbefatte kutteelementer, slik at nesepartiet ved rotasjon gir en borevirkning.

Nesepartiet kan være laget av et forholdsvis mykt materiale, som for eksempel en aluminium- eller sinklegering. Nesepartiet kan innbefatte et innvendig løp for gjennomstrømning av smøremiddel til overflaten av forkanten. Nesepartiet kan videre innbefatte en borkroneføring for å sentrere en borkrone på et utboringsbor.

Ringlegemet har fortrinnsvis en udelt konstruksjon.

Legemet kan lages av et forholdsvis hardt materiale, som for eksempel stål.

Legemet kan være en overgang som innbefatter midler for feste av en verktøystreng eller rør som for eksempel forlengingsrør eller foringsrør.

Legemet kan på utsiden innbefatte rømmingslementer som utgjør kutteelementer. Ved bruk fjerner kutteelementene deler av formasjonen, og rømmer dermed opp borehullet for å gjøre det lett for strengen å passere gjennom. En slik sko kan omtales som en rømmesko.

Alternativt kan legemet være en seksjon av foringsrør eller forlengningsrør. Når nesepartiet innbefatter kutteelementer og legemet er en seksjon av en foring, kan skoen omtales som en borkrone.

I et andre aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en framgangsmåte for å installere en rørstreng i et borehull, hvor en sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, er festet til en ende av rørstrengen, hvor framgangsmåten omfatter: - å føre rørstrengen inn i borehullet med skoen festet til rørstrengen; - å bore ut en midtseksjon av nesepartiet og etterlate ett eller flere partier av nesepartiet festet til ringlegemet, idet forriglingsanordningen positivt fastholder det minst ene parti ved å forhindre det minst ene parti i å bevege seg i en radial retning innover mens midtseksjonen bores ut, hvor forriglingsanordningen positivt fastholder det minst ene parti som innbefatter et halvmåneformet skallparti til nesepartiet, på grunn av ikke-konsentrisk utboring av midtseksjonen. Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, kun gjennom eksempel, under henvisning til de etterføl-gende tegninger, hvor: Figur 1 er et tverrsnitt av en sko ifølge en første utfø-relse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er et tverrsnitt av ledeskoen på figur 1 etter konsentrisk boring; Figurer 3(a) og 3(b) er tverrsnitt tatt ved snitt A-A' på figur 2 for (a) konsentrisk utboring og (b)ikke-konsentrisk utboring; Figurer 4(a) og 4(b) er del-tverrsnitt av en forriglingsanordning ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse når ikke-konsentrisk utboring som på figur 3(b) fører til (a) oppdeling av det gjenværende neseparti eller (b) avskjæring av legemet; Figur 5 er et tverrsnitt av en sko ifølge en andre utførel-se av den foreliggende oppfinnelse; og Figur 6 er et tverrsnitt av en sko ifølge en tredje utfø-relse av den foreliggende oppfinnelse. Det henvises først til figur 1, som viser en sko i det store og hele angitt ved hjelp av henvisningstall 10, ifølge en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Skoen 10 omfatter et ringlegeme 12 med en gjennomgående boring 14 og et neseparti 16 som holdes i ringlegemet 12 ved hjelp av en forriglingsanordning 30. For enkelthetsskyld vil ringlegemet 12 i det etterfølgende også bli omtalt som legemet 12. Skoen 10 kan monteres i nedre ende av en foringsstreng (ikke vist). Montering gjøres normalt ved hjelp av gjengete endekoplinger 18 plassert bak 20 på legemet 12, idet disse passer sammen med foringen.

Legemet 12 er en overgang og er laget av stål, skjønt et hvilket som helst forholdsvis hardt materiale vil kunne anvendes. Nesepartiet 16 har en udelt konstruksjon og er laget av aluminium, skjønt et hvilket som helst forholdsvis mykt materiale vil kunne anvendes.

Legemet 12 omfatter videre en rømmingsdel 22 som bærer ett eller flere rømmingselementer. Rømmingselementene er laget av et hardt, motstandsdyktig materiale som for eksempel poly-krystallinsk diamantkompakt eller wolframkarbid, eller en kombinasjon av de to materialer. Rømmingselementene kan strekkes helt eller delvis ut rundt ringlegemet 12. Ved bruk utgjør rømmingselementene kutteelementer for å fjerne deler av formasjonen og dermed rømme borehullet for å gjøre det lett for foringsstrengen å passere gjennom brønnhullet. Ledeskoen 10 ifølge denne utførelse omtales som en rømmesko.

Nesepartiet 16 omfatter en eksentrisk forkant 24 for å gjøre det lett for skoen 10 å bevege seg gjennom boringen. Nesepartiet 16 omfatter videre en borkroneføring 26 i hvilken det plasseres en borkrone når nesepartiet 16 skal bores ut. Bor-kronef øringen 26 sentrerer borkronen for å medvirke til konsentrisk boring gjennom nesepartiet 16. Nesepartiet 16 omfatter også en kanal 28 som muliggjør gjennomstrømning av et smørefluid i og rundt skoen 10 for å smøre overflatene på skoen 10.

Nesepartiet 16 holdes positivt på ringlegemet 12 ved hjelp av forriglingsanordning 30. Forriglingsanordningen 30 befinner seg på nesepartiets bakre utvendige flate 32 og på ringlege-mets fremre innvendige flate 34. En hvilken som helst krok-og ringanordning som begrenser eller forhindrer radialbeve-geise mellom den utvendige flate 32 og den innvendige flate 34, kan hensiktsmessig benyttes som forriglingsanordning 30.

I den viste utførelse er forriglingsanordningen 30 en svale-haleformet skrugjenge som sammenpasser svalehaleseksjoner som befinner seg på den utvendige flate 32 og den innvendige flate 34. Nesepartiet 16 er skrudd inn i legemet 12 og holdes positivt på plass av dette.

Når skoen 10 føres inn i borehullet, er den festet i en foringsstreng. Når foringsstrengen er plassert i sin endelige stilling, føres en borkrone inn i den gjennomgående boring 14 og plasseres i borkroneføringen 26. Boret roteres for å bore ut nesepartiet 16 og etterlate en jevn, gjennomgående boring gjennom hele skoen 10. Den utborede del av nesepartiet 16 blir til borkaks og avhendes på tradisjonell måte.

Etter at dette er ferdig, vil skoen som vist på figur 2, in-klusive en sylinder 36a av nesepartiet 16a, forbli festet til foringsstrengen og etterlates i borehullet. Dette vises gjennom snitt A-A' på figur 3(a). Sylinderen 36b holdes mot legemet 12b gjennom sylinderens 36b bøyestyrke. Dersom utboringsarbeidet har en ikke-konsentrisk boreprofil, hvilket for eksempel kan forekomme dersom borevinkelen avviker fra midten, bores et område av nesepartiet på én side av legemet ut i større grad enn på den motsatte side. Dette vises på figur 3(b). Nesepartiet 16c er nå blitt boret ut til et halvmåneformet skall 40. Dersom nesepartiet 16c er festet til legemet 12c ved hjelp av en UN-gjenge, som i tidligere kjent teknikk, vil halvmånen 40 med forholdsvis liten anstrengelse kunne skrelles vekk fra legemet 12c. Den eneste motstanden kommer fra halvmånens 40 sterkt reduserte bøyestyrke. I tilfelle av at halvmånen 40 skrelles vekk fra legemet 12c, kan halvmånen 40 blokkere boringen og begrense borehullets anven-delighet. I den foreliggende oppfinnelse motstås denne skrei-lingen av halvmånen vekk fra legemet 12c ved hjelp av den positivt låsende forriglingsanordning 30.

Det henvises nå til figurer 4(a) og (b) av tegningene, hvilke figurer viser forriglingsanordningen 30d,e ifølge den foreliggende oppfinnelse. Forriglingsanordningen 30d,e omfatter svalehaleformede skruegjenger, som beskrevet ovenfor i dette skrift under henvisning til figurer 1 og 2. Svalehalegjengene forbinder legemet 12 med nesepartiet 16. Fordelen med svalehalegjengene kan sees under henvisning til figurer 4(a) og 4(b) for de tilfeller hvor det har forekommet en ikke-konsentrisk utboring. På figur 4(a) kan man se at nesepartiet 32d er blitt gjennomboret til kanten av den innvendige flate av legemet 34d, og som en følge av dette er nesepartiet blitt delt opp i segmenter 42 og 44. Segmentene 42 og 44 kan ikke skrelles vekk fra den innvendige flate 34d, ettersom de holdes positivt på plass ved hjelp av det forriglende feste mellom nesepartiet 16d og legemet 12d. Segmentene 42 og 44 av neseparti 16d kan ikke bevege seg radialt vekk fra legemet 12d, og kan derfor ikke løsne.

I det tilfelle hvor utboring av skoen fører til at boret borer ut deler av legemet 12e, som vist på figur 4 (b), kan dette gi små segmenter av nesepartiet 16e, segmenter 46, 48 og 50. Som en følge av svalehaleanordningen av forriglingen, vil de små segmenter 46 og 48 som er igjen, fremdeles bli holdt mot, dvs. positivt holdt igjen av legemet 12e. Det er blitt beregnet at for en svalehaleskrue med en nominell bred-de på 0,125 tommer (3,175 mm) og en gjengestigning på 20 gra-der, ville det kreve en kraft på ca. 3000 pund (1362 kg) å skjære gjennom hver kvadrattomme (6,4516 x 10"<4>m2) gjenget overflate.

Det henvises nå til figur 5 av tegningene, hvilken figur viser en sko som i det store og hele angis ved hjelp av henvisningstall 10f, ifølge en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Deler som er lik de som vises i den første utførelse vist på figur 1, er blitt gitt samme nomenklatur med tillegg av en "f". Skoen 10f omfatter et ringlegeme 12f som er en foringsseksjon, og et neseparti 16f. Nesepartiet 16f holdes positivt på plass på ringlegemet 12f ved hjelp av en forriglingsanordning 30f. Forriglingsanordningen 30f er som beskrevet ovenfor i dette skrift under henvisning til figurer 1 til 4.

Nesepartiet 16f innbefatter kutteelementer 52a,b,c. Kutteelementene 52a,b,c er anordnet på nesepartiets 16f forkant for å danne en borkrone 53, som kjent innenfor faget. Kutteelementene er laget av wolframkarbid. Skoen 10 ifølge den andre ut-førelse kan omtales som en borkrone. Ved bruk roteres foringen 12f, og borkronen 53 dreies ved hjelp av dreiemomentet og borer dermed et brønnhull i hvilket foringen 12f passer inn. Når foringen 12f befinner seg i riktig stilling, bores nesepartiet 16f ut som beskrevet ovenfor i dette skrift, idet forriglingsanordningen 30f på positivt vis holder de gjenværende deler av nesepartiet 16f på plass, slik at ytterligere sko kan føres inn gjennom boringen 14f for å forlenge brønn-hullet forbi enden av foringen 12f.

Det er kjent at boring gjennom wolframkarbid er en vanskelig prosess, og den tredje utførelse av den foreliggende oppfinnelse, sko 10g på figur 6, viser en sko 10g som er utformet for å hjelpe til med dette. Skoen 10g ligner skoen 10f, med det unntak at kutteelementene 54a,b kun delvis strekker seg over nesepartiets 16g fremside. På figur 6 angir linjer C og C den del som fjernes når skoen 16g bores ut. Kutteelementer 54a,b er anordnet slik at de går klar av denne delen, slik at utboringsprosessen ikke gjør det nødvendig å bore gjennom det harde materialet i kutteelementer 54a,b.

Hovedfordelen med den foreliggende oppfinnelse ligger i lege-mets evne til på positivt vis å holde på plass hele eller til og med deler av nesepartiet når utboringsarbeidet er ferdig, og følgelig øke skoens driftssikkerhet.

Det vil forstås at utførelsen som beskrives ovenfor i dette skrift, kan modifiseres og forbedres uten å avvike fra opp-finnelsens ramme. Slike forbedringer kan innbefatte innføring av et langsomtherdende klebemiddel i skruegjengene, hvilket ville underlette sammenføyningen av nesepartiet med legemet gjennom å smøre disse, og etter herding ville øke forrig-lingsanordningens styrke.

Claims (17)

1. Sko (10) for å lede en streng i et brønnhull, hvor ledeskoen (10) omfatter et ringlegeme (12) med en gjennom dette løpende boring og et neseparti (16), og hvor nesepartiet (16) låses positivt til legemet (12) ved hjelp av en forriglingsanordning (30) som er plassert på en innvendig flate (34) i legemet (12) og en utvendig flate (32) på nesepartiet (16), karakterisert ved at forriglingsanordningen (30) har svalehalegj enger.

2. Sko som angitt i krav 1, karakterisert ved at en indre minimumsdiameter som er avgrenset av forriglingsanordningen (30), er større enn en indre rør-løpdiameter generelt langs en gjenværende del av ringlegemet (12) .

3. Sko som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nesepartiet (16) befinner seg på en forkant av og delvis inne i legemet (12).

4. Sko som angitt i krav 1, 2, eller 3, karakterisert ved at forriglingsanordningen (30) innbefatter et klebemiddel for å bidra til å holde nesepartiet (16) fast på legemet.

5. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nesepartiet (16) har en udelt konstruksjon.

6. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nesepartiet (16) innbefatter kutteelementer, slik at nesepartiet ved rotasjon gir en borevirkning.

7. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nesepartiet (16) er laget av et forholdsvis mykt materiale.

8. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nesepartiet (16) innbefatter et innvendig løp for gjennom-strømning av smørestoff til overflaten av nesepartiets (16) forkant.

9. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nesepartiet (16) videre innbefatter en borkroneføring (26) for å sentrere en borkrone på et utboringsbor.

10. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at ringlegemet (12) har en udelt konstruksjon.

11. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at legemet (12) er laget av et forholdsvis hardt materiale.

12. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at legemet (12) er en overgang som innbefatter midler for feste til en verktøystreng eller et rør.

13. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at legemet (12) på sin ytterflate kan innbefatte rømmeelementer som utgjør kutteelementer.

14. Sko som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at legemet (12) er en seksjon av foringsrør eller forlengings-rør.

15. Framgangsmåte for å installere en rørstreng i et borehull, hvor en sko (10) som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, er festet til en ende av rør-strengen, hvor framgangsmåten omfatter: - å føre rørstrengen inn i borehullet med skoen (10) festet til rørstrengen; - å bore ut en midtseksjon av nesepartiet (16) og etterlate ett eller flere partier av nesepartiet (16) festet til ringlegemet (12), karakterisert ved at forriglingsanordningen (30) positivt fastholder det minst ene parti ved å forhindre det minst ene parti i å bevege seg i en radial retning innover mens midtseksjonen bores ut, hvor forriglingsanordningen (30) positivt fastholder det minst ene parti som innbefatter et halvmåneformet skallparti (40) til nesepartiet (16), på grunn av ikke-konsentrisk utboring av midtseksjonen.

16. Framgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at fastholding av det minst ene parti mot ringlegemet (12) skyldes i det alt vesentlige kun det at forriglingsanordningen (30) positivt fastholder det minst ene parti.

17. Framgangsmåte som angitt i krav 15 eller 16, karakterisert ved at forriglingsanordningen (30) fastholder positivt det minst ene parti som innbefatter minst to adskilte seksjoner av neseelementet (16), mens midtseksjonen bores ut.