NO327938B1 - Fremgangsmate for en-turs fresing gjennom et rorvindu - Google Patents

Abstract

Et system for utfresing av et vindu i løpet av en tur gjennom en rørledning er beskrevet. Ledekilen blir levert sammen med fresen og brønnhulismotoren (22) i en brønnhullsenhet som videre omfatter utstyr for måling under boring for å tilveiebringe riktig orientering av ledekilen. Hele enheten blir kjørt gjennom rørledningen, og utstyret (14) for måling under boring orienterer ledekilen (28). En motorsperre (24) hindrer brønnhullsmotoren (22) å rotere når fluidtrykk blir tilført for å forankre ledekilen under produksjonsrørledningen. Motorsperren (24) blir overvunnet og fresingen påbegynt ved å bruke brønnhullsmotoren. Ved avslutningen av vindusfresingen blir bunnhullsanordningen innbefattende fresen, fjemet, og et opphentingsverktøy (86) frigjør ledekilen for opphenting gjennom produksjonsrørledningen (30).

Description

TEKNISK OMRÅDE

Oppfinnelsens tekniske område angår systemer for fresing gjennom vinduer, som kan utføres gjennom produksjonsrørledningen i løpet av en enkelt tur.

TEKNISK BAKGRUNN

Mange ganger i løpet av en produksjonsbrønns levetid må en sideåpning freses ut i foringsrøret for å fortsette produksjon fra en eksisterende brønn. Tidligere har det vært fordelaktig å kunne sette en ledekile og frese et vindu uten å fjerne produksjonsrørledningen. Disse teknikkene innebærer bruk av en opphentbar ledekile som kan innsettes gjennom rørledningen. Et godt eksempel på en ledekile som kan hentes opp gjennom en rørledning, er US-patent nr. 5.909.770.

I noen tidligere tilfeller er en ikke-opphentbar ledekile gjennom en rørledning blitt brukt i et flerturssystem for fresing av et vindu i et foringsrør. I US-patent Re 36.526 blir en ikke-opphentbar ledekile levert gjennom rørledningen og forankret i foringsrøret. En separat tur inngår ved levering av fresen eller fresene for å frese ut vinduet i foringsrøret.

Tidligere er ledekiler blitt orientert nede i hullet ved å benytte teknologi for måling under boring, kjent som MWD (measurment while drilling). MWD-verktøy krevde høye strømningshastigheter for riktig orientering av ledekilen. Tidligere er freser blitt drevet ved hjelp av brønnhullsmotorer, vanligvis av den trinnløse hulromstypen som innebærer en fast stator og en roterende rotor drevet av fluid-strømning gjennom statoren.

En av hindringene for kjøring av en tur gjennom rørledningssystemene for utfresing av vinduer, har tidligere vært at bruken av påført trykk for å sette et lede-kileanker hvis det leveres gjennom brønnhulismotoren, ville sette motoren i drift, noe som ville frigjøre fresen for tidlig fra ledekilen forut for riktig innstilling av ledekilen, eller det ville alternativt rotere ledekilen. Ved utvikling av systemet for utfresing av et vindu i rørledningen i forbindelse med en enkelt tur i henhold til foreliggende oppfinnelse, er det blitt utviklet en motorsperre for brønnhulismotoren for å forhindre bevegelse av rotoren når ankeret for ledekilen er satt. Anordningen og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse angår også hydraulisk setting av et anker for ledekilen som kan føres gjennom rørledningen, mens det er mulig å hente opp ledekilen etter at vinduet er frest ut. Den hydrauliske forankrings-enheten blir foretrukket delvis i retningsbrønn-anvendelser på grunn av vanskelig-hetene med riktig mekanisk aktivering av en forankringsanordning for ledekilen. Opphentingen av ledekilen etter vindusfresingen innebærer nødvendigvis frigjøring av ledekilen og/eller å lette fjerningen av ledekilen gjennom rørledningen. Foreliggende oppfinnelse beskriver følgelig i virkeligheten et system for vindusutfresing gjennom en rørledning i en enkelt tur, hvis detaljer vil fremgå tydelig for vanlig fagkyndige på området ved lesing av den detaljerte beskrivelse av den foretrukne ut-førelsesform som er gitt nedenfor.

Fra US 5,911,275 fremgår det en anordning for fresing av et brønnforings-rør, fra US 6,167,961 fremgår det en ledekile med liten diameter og en fremgangsmåte for innsetting i foringsrør med stor diameter, og fra US 5,909,770 fremgår det en opphentbar ledekile.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for vindusutfresing. Fremgangsmåten omfatter å kople en fres til en ledekile, tilveiebringe en forankring for ledekilen, samt kjøre inn fresen, ledekilen og forankringen sammen gjennom en brønnrørledning og ut av den nedre ende av brønnrørledningen.

Ledekilen forankres i en større rørledning under brønnrørledningen og vinduet freses ut.

Et system for én-turs fresing av et vindu gjennom en rørledning er også beskrevet. Ledekilen kan bli levert med fresen og brønnhulismotoren i en brønnhullsenhet som videre innbefatter MWD-utstyr for riktig ledekile-orientering. Hele enheten kan bli kjørt gjennom rørledningen, og MWD-utstyret kan orienter ledekilen. En motorsperre ka hindre brønnhulismotoren fra å rotere når fluidtrykk tilføres, for på riktig måte å forankre ledekilen under produksjonsrørledningen. Motorsperren kan bli overvunnet og fresingen påbegynt ved å benytte brønnhulismotoren. Ved avslutningen av vindusfresingen kan bunnhullsanordningen, innbefattende fresen, bli fjernet, og et opphentingsverktøy kan frigjøre ledekilen for opphenting gjennom produksjonsrørledningen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjema over bunnhullsanordningen for anordningen og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 er et tverrsnitt gjennom motorsperren i inngrepsstillingen, fig. 2a er skissen på fig. 2 i den ikke-sperrende stillingen;

fig. 3 er en tverrsnittsskisse av ledekileforankringssystemet, innbefattende en detalj ved stempeldrivanordningen;

fig. 4 er en tverrsnittsskisse som viser ledekilen forankret på plass forut for fresing;

fig. 5 er en tverrsnittsskisse som viser begynnelsen av fresingen;

fig. 6 viser innsettingen av opphentingsverktøyet for å fjerne ledekilen etter at vinduet er blitt frest ut;

fig. 7 er skissen på fig. 6 med ledekileforankringen overvunnet forut for fjerning av ledekilen gjennom produksjonsrørledningen; og

fig. 8 og 9 er alternative sperrer i forhold til den foretrukne utførelsesformen som er vist på fig. 2 og 2a.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORMEN

Det vises til fig. 1, hvor anordningen A kan leveres på et kveilrør 10 eller alternativt, på en stiv rørledning. Forbundet til den nedre ende av kveilrøret 10 er en motorhodeenhet 12. Motorhodeenheten er et verktøy som kombinerer flere verktøyer for å redusere den totale lengden, slik som en kopling og klaffventiler. Under motorhodeenheten 12 er et MWD-verktøy 14.1 den foretrukne utførelses-formen kan motorhodeenheten 12 være en som leveres av Baker Oil Tools under produktfamilie nr. H13203. MWD-verktøyet 14 er av en type som på området er kjent og som bruker slampulstelemetri til å sende tilbake til overflaten brønnhulls-parametere for inklinasjonsorientering, så vel som andre egenskaper. MWD-utstyret kan utelates hvis retningen til sidebrønnen ikke er viktig.

Lokalisert under MWD-verktøyet 14 er et orienteringsverktøy 16, hvorav et eksempel er Baker Oil Tools produkt nr. 132-61. Orienteringsverktøyet 16 gir mulighet til å orientere en fresingsenhet under en operasjon gjennom rørledning-en. Dette verktøyet blir drevet ved å bruke tilbaketrykk frembrakt ved pumping gjennom opphentingsverktøyene eller vedlikeholdsmotoren som kan være montert under. Under drift forårsaker det interne trykket at et stempel i verktøyet forskyves og forårsaker at huset roterer. Når trykket reduseres, tilbakeføres stempelet for å muliggjøre den neste orienteringssyklusen. Dette verktøyet har mulighet til å bli hindret fra rotasjon i hver retning.

Lokalisert under orienteringsverktøyet 16 er en ledekileventil 18. Et eksempel på en ledekileventil 18 er Baker Oil Tools produktfamilie HI5036. Denne type utstyr muliggjør drift av MWD-utstyr i forbindelse med et fresingssystem for å muliggjøre en én-turs-operasjon. I denne spesielle anvendelsen gjør det MWD-verktøyet 14 i stand til å operere for å orientere en ledekile, som forklart nedenfor. Denne ventilen blir drevet av hydrauliske signaler, slik som å variere strømnings-hastigheten. Denne ventilen er normalt åpen for å lette driften av MWD-verktøyet 14, og etter at strømningshastigheten blir hevet betydelig, vil omløpsventilen 20 lukkes for å tillate setting av ledekileforankringen, som beskrevet nedenfor.

Under ledekileventilen 18 er slammotoren 22. Dette er en motor av den trinnløse hulromstypen i den foretrukne utførelsesformen, hvorav et eksempel er den linjen med overhalingsmotorer som er tilgjengelige fra Inteq Division of Baker Hughes.

Lokalisert under slammotoren 22 er sperren 24 som er vist mer detaljert på fig. 2. Under sperren 24 er utfresingssystemet 26 som igjen er forbundet med ledekilen. Detaljene ved ledekilen 28 er vist på fig. 3.

Hele sammenstillingen på fig. 1 er laget slik at den vil passe gjennom produksjonsrørledningen 30, som igjen befinner seg inne i foringsrøret 32, som vist skjematisk på fig. 4.

Virkemåten til sperren 24 kan best forstås ved å se på fig. 2. Slammotoren 22 har en stator 34, og inne i denne er det en rotor 36. En gjenge 38 ved den nedre ende av rotoren 36 blir brukt til inngrep med sporforlengelsen 40 som er forsynt med et spor. Forlengelsen 40 er ganske enkelt en rundt aksel som har en rekke langsgående spor 42 ved en nedre ende 44.

Festet til statoren 34 er en bunnmodul 44 som er festet ved en gjenge 46. En øvre modul 48 er løsbart festet til bunnmodulen 44 med en eller flere skjær-bolter 50. Den øvre modulen 48 innbefatter også en O-ringpakning 52 for å tilveiebringe en tetning mellom denne og den nedre modulen 44. Videre innbefatter den øvre modulen 48 et sirkulært spor 54. Den nedre modulen 44 har en C-splittring 56. Ved innkjøringen til den posisjon som er vist på fig. 2, blir C-ringen 56 holdt til den nedre modulen 44. Til slutt, som vist på fig. 3a, når det er relativ bevegelse mellom den nedre modulen 44 og den øvre modulen 48, kommer sporet 54 i inn-retning med C-ringen 56 for å låse de relative posisjonene mellom den nedre modulen 44 og den øvre modulen 48 på en måte hvor utfresingene 42 er på linje med skjærboltene 50. Dette skjer på grunn av oppbygd trykk som bryter skjærbolten 50 og forskyver den øvre modulen 48 i langsgående retning for å ta med seg utfresingene 58. Utfresingene 58 beveger seg tilstrekkelig nedover slik at når C-ringen 56 ekspanderer inn i sporet 54, blir rotoren 36 fri til å rotere. Når sperren 24 som er vist på fig. 2, blir forskjøvet til sin ulåste stilling med C-ringen 56 og sporet 54, kan den ikke vende tilbake til den opprinnelige posisjonen som er vist på fig. 2.1 innkjøringsstillingen som er vist på fig. 2, hindrer en dreiemomenttapp 60 relativ bevegelse mellom den øvre modulen 48 og den nedre modulen 44 for overføring av rotasjonsinnmatinger til ledekilen 28 for riktig posisjonering av denne. Forekomsten av dreiemomenttappen 60 utelukker ikke langsgående for-skyvning av den øvre modulen 48, som er nødvendig for å frigjøre rotoren 36 på den tidligere beskrevne måten. Alternative sperrer er vist på fig. 8 og 9. Fig. 8 viser en forskyvningshylse for å låse rotoren 36 til statoren 34. Fig. 9 viser en skjærkile på bunnen av lagerhuset som strekker seg inn i oppsettet til drivmodulen.

Det vises nå til fig. 3, hvor forankringsprosedyren for ledekilen 28 vil bli beskrevet. Utfresingssystemet 26 har en slange 62 koplet til et stempel 64. Stempelet 64 er forspent ved hjelp av en fjær 66. Stempelet 64 er montert i huset 68 og har pakninger 70 og 72. Pakningene 70 og 72 definerer et lukket kammer 74 som har variabelt volum ved stempelbevegelse. Ragende gjennom kammeret 74 er en drivstang 76 som strekker seg til et ledd 78, som vist på fig. 3, i innkjørings-stillingen. En skjærventil 80 er koplet til skjærstangen 82. Skjærstangen 82 strekker seg inn i en mottakssliss 84. Skjærstangen 82 kan bringes i inngrep med mottaksslissen 84 ved hjelp av et opphentingsverktøy 86, som vist på fig. 6. Stempelet 64 har en tilbakeslagsventil 88 som tillater strømning fra slangen 62 å tre inn i kammeret 74 og øke dets volum, mens fjæren 66 samtidig trykkes sammen når stempelet 64 beveger seg oppover. Oppadgående bevegelse av stempelet 64 tar med seg drivstangen 76 som igjen trekker i oppadgående retning på leddet 78. Dette driver i sin tur gripestangen 90 inn i foringsrøret 32 og presser ledekilen 28 mot foringsrøret 32, som vist på fig. 4. Opphentingsverktøyet 86 beveger til slutt skjærstaven 82, som bryter skjærventilen 80 som ventilerer akkumulert trykk inn i kammeret 74 for derved å tillate fjæren 66 å forspenne stempelet 64 til høyre for å gjøre kammeret 74 mindre, ettersom fluid blir drevet ut fra den brutte skjærventilen 80. En trekking oppover av opphentingsverktøyet 86, bringer ut ledekilen 28 etter at vinduet er blitt frest ut, som beskrevet nedenfor.

Enheten som er vist på fig. 1, blir kjørt gjennom rørledningen 30 for å få ledekilen 28 til den ønskede dybde. Sirkulasjon blir opprettet gjennom MWD-verk-tøyet 14, som kommer ut gjennom ledekileventilen 18. Når den riktige orienteringen er blitt oppnådd, blir strømningen øket for å lukke omledningsventilen 20 på ledekileventilen 18. Dette sørger for trykkoppbygning i slangen 62 som igjen presser stempelet 64 mot fjæren 66. Sluttposisjonen til stempelet 64 blir opprettholdt ved forekomsten av tilbakeslagsventilen 88. Oppadgående bevegelse av stempelet 64 trekker opp drivstangen 76, som igjen aktiverer leddet 78 for å kile gripestangen 90 mot foringsrøret 32. Ved dette tidspunktet er ledekilen 28 festet i den riktige orienteringen. Den samme trykkoppbygningen i slangen 62 virker også til å frembringe en nedadrettet kraft på den øvre modulen 48 for til slutt å bryte skjærbolten eller boltene 50 og tillate den øvre modulen 48 å forskyve seg inntil C-ringen 56 ekspanderer inn i sporet 54 for å låse sperren 24 i den ikke-sperrede stillingen. Dette tillater i sin tur rotoren 36 å rotere ettersom utfresingene 42 på forlengelsen 40 ikke lenger er i inngrep med utfresingene 58 på den øvre modulen 48. Utfresingsoperasjonen kan nå finne sted som illustrert på fig. 5. Ved avslutningen av utfresingsoperasjonen, blir enheten som er vist på fig. 1, bortsett fra den nå forankrede ledekilen 28, fjernet fra brønnhullet gjennom rørledningen 32. Innsatt gjennom rørledningen 32 blir et opphentingsverktøy 86 som strekker seg inn i opphentingsslissen 84, som vist på fig. 6. En oppoverrettet kraft på opp-hentingsverktøyet 86 når det er i mottaksslissen 84, resulterer i opphullsaktivering av skjærstaven 82 som bryter skjærventilen 80. Dette gjør det mulig for fluidet i kammeret 74 å unnslippe. Dette tillater så fjæren 66 å forspenne stempelet 64 i nedhullsretningen som igjen virker til å folde sammen leddet 78. En oppoverrettet kraft på opphentingsvektøyet 86 folder fullstendig sammen leddet for å tillate opphenting av ledekilen 28 gjennom rørledningen 30.

Fagkyndige på området vil forstå at den foretrukne utførelsesformen er blitt beskrevet og at det er andre teknikker tilgjengelige for å oppnå de ønskede mål med foreliggende oppfinnelse. Sperren 24 kan frigjøres av en opphentingskraft for å bryte skjærbolten 50. Alternativt, som beskrevet foran, kan hydraulisk trykk benyttes. Ytterligere alternativer kan innbefatte anvendelse av elektrisk strøm på-trykt en spole for å frigjøre sperren 24. Enheten som er beskrevet på fig. 1 gjør det mulig å kjøre inn, orientere og sette en ledekile 28 under en motor- og utfresings-enhet på et kveilrør eller et borerør. Et én-turs-system for fresing av et vindu gjennom rørledningen er nå gjort mulig. Brønnhullsmotorer i kombinasjon med kveilrør gjør det mulig å frese ut vinduet gjennom rørledningen når rotasjon av bore-strengen ikke er mulig. Sperren 24 hindrer fri rotasjon av slammotoren 22 som nødvendig når kveilrør blir brukt som arbeidsstreng for å hindre kjøring av opp-fresingsenheten når ledekilen er satt. Uten sperren 24 ville ledekilen rotere ved tilførsel av fluid gjennom motoren 22. Sperren 24 kan være bygd inn i brønnhulis-motoren 22 eller kan være en separat enhet.

Selv om den foretrukne utførelsesformen er blitt beskrevet ovenfor, vil fagkyndige på området forstå at oppfinnelsens ramme er betydelig bredere og som skissert i de vedføyde patentkrav.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for vindusutfresing omfattende: å kople en fres til en ledekile (28); tilveiebringe en forankring for ledekilen (28); å kjøre inn fresen, ledekilen (28) og forankringen sammen gjennom en brønnrørledning (30, 32) og ut av den nedre ende av brønnrørledningen (30, 32), karakterisert ved: å forankre ledekilen (28) i en større rørledning under brønnrørledningen (30, 32); og å frese ut vinduet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende: å orientere ledekilen (28) forut for forankringen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, videre omfattende: å forbinde en brønnhullsmotor (22) til fresen før innkjøring av fresen og ledekilen (28) gjennom brønnrørledningen (30, 32).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, videre omfattende: å benytte en fluiddrevet motor som brønnhullsmotor (22); og løsbart å låse en rotor (36) i den fluiddrevne motoren.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, videre omfattende: å bruke fluidtrykk til å gjennomføre forankringen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, videre omfattende: å fjerne fresen gjennom rørledningen (30, 32); å sette inn et opphentingsverktøy (86) gjennom brønnrørledningen (30, 32); og å fjerne ledekilen (28) gjennom brønnrørledningen (30, 32).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, videre omfattende: å bruke et ledd (78) som forbinder ledekilen (28) og et gripeorgan som et anker for ledekilen (28); og å aktivere leddet (78) til en forankringsposisjon med fluidtrykket.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, videre omfattende: å bruke opphentingsverktøyet (86) til å avlaste fluidtrykk; og å avlaste leddet (78) på grunn av fluidtrykkavlastningen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, videre omfattende: å tilveiebringe et stempel (64) i et hus (68); å forbinde en drivstang (76) med stempelet (64) nær en ende og med leddet (78) nær den andre enden; og å påføre fluidtrykk for å bevege stempelet (64) og drivstangen (76) for å ekspandere leddet (78).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, videre omfattende: å opprettholde trykk på stempelet (64) i et kammer (74) i huset (68); å tilveiebringe en forspenning på stempelet (64) for å motstå det opprett-holdte trykket i huset (68); og å bruke opphentingsverktøyet (86) til å frigjøre trykket fra kammeret (74).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, videre omfattende: å tilveiebringe en ventil på kammeret (74) og en drivanordning for ventilen som strekker seg inn i en opptakssliss i ledekilen (28); å bevege drivanordningen med opphentingsverktøyet (86); og å gjøre det mulig å forspenne stempelet (64) som et resultat av trykkfrigjø-ringen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 4, videre omfattende: å bruke mekanisk, fluidtrykk- eller elektrisk kraft til å frigjøre motoren for rotasjon.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 4, videre omfattende: å bruke en skyvbar kile til selektivt inngrep med en kile på rotoren (36) for å sperre denne; å atskille kilene; og å låse kilene i en atskilt posisjon.