NO328980B1 - Plugg av sprott materiale som er knuselig ved mekanisk pavirkning - Google Patents

Abstract

Plugg for installasjon i en brønn som omfatter et hus (1) som bærer minst to skiver (5, 6) av et sprøtt materiale som er knuselig ved mekanisk påvirkning. Mellom minst to av skivene (5, 6) er det et gassfylt hulrom (15) som står i forbindelse med en dreneringskanal (14) og en lukkeinnretning (16) som er innrettet til å åpne for å slippe ut gassen fra hulrommet (15). l hulrommet er anordnet minst en brekkstang (7) eller brekkhylse (8-12) som er innrettet til å knuse minst en av skivene (5, 6). Det er også anordnet en skjærpinne (13) som holder skivene (5, 6) i avstand fra hverandre, men som er innrettet til å brytes når trykkdifferansen over minst en av skivene (5, 6) overskrider en bestemt verdi.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en plugg for midlertidig installasjon i en brønn, spesielt til bruk for trykktesting av brønnen, som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

Denne type plugger installeres typisk når en brønn skal trykktestes, for eksempel før igangsetting av produksjon fra brønnen eller etter at det er gjort omfattende vedlikehold av brønnen. Når pluggen er installert er det mulig å sette trykk på en del av brønnen og kontrollere at ventiler, rørskjøter, pakninger etc. er tette. Etter at trykktestingen er gjennomført og produksjonen skal igangsettes, må pluggen fjernes. Det kan være vanskelig eller ofte umulig å hente pluggen opp igjen til overflaten, derfor er det utviklet plugger som kan destrueres etter at den har gjort sin nytte. Restene av pluggen bringes så ut av brønnen med brønnstrømmen. Det finnes i dag flere typer plugger som er beregnet på å fjernes ved destruering. Allerede på 1980-tallet ble det utviklet en destruerbar plugg i Egypt. Denne ble installert i mer enn 800 brønner.

De kjente destruerbare pluggene kan destrueres på flere måter. Noen typer plugger vil oppløses etter en viss tids kontakt med brønnvæsken, mens andre destrueres ved hjelp av eksplosiver. Sistnevnte plugger er gjerne laget i glass, og eksempler på dette er vist i NO 321974, N0322871 og NO 321976.

Det er også kjent en plugg fra N0325431 (som tilsvarer WO2007/108701), der pluggen destrueres ved at en ventil omstilles til å drenere ut væske mellom glassskiver. Når trykket mellom glasskivene reduseres, vil ikke glasskivene stå imot trykket på oversiden av pluggen og derved bryte sammen.

Andre destruerbare plugger av ulike typer er kjent fra US4886127, US50607017, US 5479986, US5607017, US5765641, US5632348, US5680905, US6076600, US 6161622, US 6431276, US 6220350, US6472068, US7044230, US7093664, US7168494, US7325617, US2003/0168214 og US2007/0017676.

De kjente pluggene har alle ulike ulemper. De oppløsbare pluggene vil først forsvinne etter at brønnvæsken har fått virke en stund på det oppløselige materialet. Det er derfor ikke mulig å fastslå med særlig grad av forutsigbarhet når pluggen vil slutte å tette. Dette kan i beste fall forsinke igangsettingen av produksjonen og i verste fall kan pluggen miste sin funksjon før trykktestingen er fullført. For å unngå sistnevnte vil pluggen som regel være konstruert slik at det tar uforholdsmessig lang tid før den oppløses.

Plugger som destrueres ved hjelp av eksplosiver vil som regel destrueres sikkert og på det tidspunkt man ønsker. De er imidlertid beheftet med risiko. Siden eksplosiver må håndteres varsomt, kreves det spesialforsendelse av disse og det kan være svært vanskelig å få sendt pluggene over landegrenser, spesielt til områder med streng kontroll av våpen og eksplosiver. Det kreves videre personell med spesialkunnskaper om eksplosiver for håndtering av pluggene. Selv om risikoen er liten, vil det være en viss fare for at eksplosivene går av og skader personer og setter produksjonsanlegget i fare. Det kan i sjeldne tilfeller være risiko for at eksplosivene skader utstyr nede i brønnen.

Den ovennevnte pluggen kjent fra N0325431 tar sikte på å unngå bruk av eksplosiver. Som nevnt ovenfor skjer destruksjonen ved at trykket inne i pluggen avlastes ved hjelp av et ventilorgan slik at trykkdifferensen mellom det utvendige trykket (på oversiden av pluggen) og det indre trykket blir høyere enn det pluggens glasskiver kan tåle. Glasskivene knekker sammen suksessivt.

Selv om det også er nevnt at skivene kan utsettes for punktbelastning ved at det anordnes tapper som er innrettet til å presses mot kanten av glasskivene når ventilorganet åpnes, så vil det kreves et forholdsvis høyt trykk over pluggen for å sikre at glasskivene bryter sammen. Det vil kunne variere noe hvor høyt dette trykket må være og man må derfor øke trykket over pluggen til man er sikker på at den destrueres. Denne trykkøkningen tar noe tid og etter at pluggen er destruert vil trykkbølgen forplante seg nedover i brønnen og potensielt kunne skade formasjonen.

Dersom væsken mellom glasskivene ikke skulle dreneres ut, for eksempel som følge av at ventilorganet ikke lar seg åpne, vil ikke pluggen destrueres selv om trykket over pluggen økes til et svært høyt nivå. Da må man ned med verktøy eller eksplosiver for å destruere denne.

Det er også mulig at glasskivene ikke vil oppløses i små biter, men vil etterlate seg store biter som det kan være vanskelig å få ut med brønnstrømmen.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på en forutsigbar, sikker og nøyaktig destruksjon av pluggen, samtidig som pluggen er trygg å håndtere før installeringen. Dette oppnås ved de trekk som fremgår av den kjennetegnende delen av det etterfølgende krav 1.

Ved å fylle hulrommet mellom skivene med gass, vil trykket mellom skivene raskt kunne avlastes og trykkdifferensialet mellom oversiden og undersiden av den øvre skiven vil etableres mye raskere enn ved bruk av væske mellom skivene.

Pluggen ifølge den foreliggende oppfinnelse skal nå forklares nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel vist i søknadens eneste figur.

Pluggen omfatter et hus 1 som i hver ende er utformet for sammenkobling med et rør, slik at pluggen kan settes inn som et mellomstykke i et produksjonsrør. Innenfor huset er det en hylse 2 som i hver ende er utstyrt med en låsering, h.h.v. øvre låsering 3 og nedre låsering 4. Hylsen 2 bærer to skiver, en øvre skive 5 og en nedre skive 6, som holdes på plass innenfor hylsen 2 ved hjelp av låseringene 3,4.

Skivene 5, 6 er laget av et sprøtt materiale slik at skivene kan knuses ved mekanisk påkjenning. Materialet kan for eksempel være glass, keramisk glass, keramikk, sandstein, stein, gips, kompositt, komposittmiks, epoksy og porselen.

Skivene er på sine mot hverandre vendende sider utstyrt med brekkstenger og hylser,

innenfra og ut er disse som følger: en hovedbrekkstang 7 festet til den øvre skiven 5, en første brekkhylse 8, som er festet til den nedre skiven 6 og omslutter brekkstangen 7, en andre brekkhylse 9, som er festet til den nedre skiven 6 og er anordnet konsentrisk med men i avstand fra den første brekkhylsen 8, en tredje brekkhylse 10, som er festet til den øvre skiven 5 og omslutter den andre brekkhylsen 9, en fjerde brekkhylse 11, som er

festet til den nedre skiven 6 og er anordnet konsentrisk med men i avstand fra den tredje brekkhylsen 10, en femte brekkhylse 12, som er festet til den øvre skiven 5 og omslutter den fjerde brekkhylsen 12.

Brekkstangen og hylsene kan være utformet integrert med en respektiv skive 5, 6, for eksempel ved at skiven og brekkstangen/hylsene er støpt i ett stykke.

Brekkstangen 7 er noe lenger enn brekkhylsene 8 - 12. Både brekkstangen 7 og brekkhylsene 8 - 12 er ved sin frie ende, motsatt av den skiven de er festet til, utstyrt med en spiss eller egg av et hardt materiale, for eksempel diamant eller hardmetall.

Omtrent midt mellom skivene 5, 6 og omtrent vinkelrett på brekkstangen og brekkhylsene strekker det seg en skjærpinne 13.

Gjennom hylsen 2 og de ytterste brekkhylsene 11,12 strekker det seg en kanal 14. Kanalen 14 står ved sin ene ende i forbindelse med et indre hulrom 15 mellom skivene 5, 6. Kanalen 14 strekker seg inn i huset 1 og er utstyrt med en gasstett ventil 16.1 stedet for en ventil 16 kan det benyttes en annen type tetteinnretning som kan fjernes for å åpne opp kanalen 14.

Låseringene 3, 4 er utstyrt med tetninger, for eksempel o-ringer 17, 18, som tetter mot skivene 5, 6. Derved isoleres hulrommet 15 gasstett mot omgivelsene.

Utenfor ventilen 16 står kanalen 14 i kommunikasjon med et evakueringskammer 19, via en evakueringsledning 20. Evakueringskammeret 19 er mest hensiktsmessig plassert høyere opp i brønnen enn pluggen. Figuren illustrerer således kun skjematisk hvordan kammeret er tilknyttet kanalen 14 og angir ikke plasseringen av dette.

Fortrinnsvis er det minst to kanaler 14 med tilhørende ventil 16 og evakueringskammer 19.

På oversiden av den øvre skiven 5 er det lagt et belegg av et mykt materiale, for eksempel silikon, gummi eller lignende, som beskytter skiven 5 mot fallende gjenstander, slik at den ikke ødelegges utilsiktet.

Før pluggen skal installeres i brønnen trykksettes hulrommet 15 med for eksempel nitrogen via kanalen 14. Trykket vil være mellom 50 og 1000 bar alt etter valg av materiale og type brønn. Typisk vil trykket imidlertid være i størrelsesorden 300 bar. Kammeret 19 kan ha atmosfærisk trykk.

Siden skivene 5 og 6 hindres i å bevege seg fra hverandre av låseringene 3, 4, vil pluggen kunne motstå er indre trykk i denne størrelsesorden. Skivene vil på tross av at de er laget av et meget sprøtt materiale, motstå høye trykk så lenge de ikke utsettes for mekanisk påkjenning. Siden skivene er designet for å knuses ved mekanisk påkjenning og ikke av økt trykk alene, kan disse konstrueres for å tåle et langt høyere trykk enn det pluggen utsettes for i brønnen.

Deretter installeres pluggen i brønnen. Skjærpinnen 13 tåler for eksempel 150 bar. På grunn av det indre trykket på 300 bar og skjærpinnens 13 styrke på 150 bar, vil pluggen kunne tåle en trykkforskjell mellom undersiden og oversiden på inntil 450 bar uten at skjærpinnen brytes. Dette er mer enn nok til å utføre de nødvendige brønntestene.

Når pluggen har utspilt sin rolle og skal fjernes sørger man først for å påsette et trykk på oversiden av pluggen som er høyere enn 150 bar. Deretter åpnes ventilen 16. Dette kan skje på flere ulike måter, for eksempel ved hjelp av en fjernbetjent aktuator, et wireført verktøy eller en bestemt sekvens av trykkendringer som trigger en aktuator. Trykket i hulrommet 15 slippes ut til kammeret 19. Derved synker trykket i hulrommet 15 raskt og trykkdifferansen over den øvre skiven 5 overskrider snart 150 bar. Når dette skjer brytes skjærpinnen 13 og den øvre skiven presses nedover med stor kraft. Dersom trykket under den nedre skiven 6 også overskrider trykket i hulrommet 15, vil den nedre skiven 6 også presses oppover. Først treffer brekkstangen 7 den nedre skiven 6 og umiddelbart etter dette treffer brekkhylsene 8 - 12 de respektive skivene 5, 6. Når brekkstangens 7 og brekkhylsenes 8-12 harde spisser h.h.v. egger treffer skivene, medfører dette at skivene knuses effektivt og blir nærmest pulverisert.

Trykket som skal til for å bryte skjærpinnen er langt mindre enn det trykket som alene ville ha knekket skivene 5, 6. Imidlertid vil skivene ikke motstå den kraftige mekaniske belastningen de påføres fra brekkstangen og brekkhylsene.

Brekkstangen 7 og brekkhylsene 8 - 12 vil også knuses i dette sammenstøtet og bitene av disse og skivene vil kunne fraktes med brønnstrømmen ut av brønnen eller eventuelt synke med til bunnen av brønnen og bli liggende der uten å være til hinder for produksjonen.

Vakuumkammeret 19 kan anordnes utenfor pluggen og være forbundet med denne via kanalen 20.

Claims (9)

1. Plugg for installasjon i en brønn, omfattende et hus (1) som bærer minst to skiver (5,6) av et sprøtt materiale som er knuselig ved mekanisk påvirkning,karakterisert vedat det mellom minst to av skivene (5,6) er et gassfylt hulrom (15) som står i forbindelse med en dreneringskanal (14) og en lukkeinnretning (16) som er innrettet til å åpne for å slippe ut gassen fra hulrommet (15), at det i hulrommet (15) er anordnet minst en brekkstang (7) eller brekkhylse (8-12) som er innrettet til å knuse minst én av skivene (5, 6) og at det er anordnet en skjærpinne (13) som holder skivene i avstand fra hverandre, men som er innrettet til å brytes når trykkdifferansen over minst én av skivene (5, 6) overskrider en bestemt verdi.

2. Plugg ifølge krav 1,karakterisert vedat brekkstangen (7) og brekkhylsene (8-12) er anordnet med sin ene ende forbundet med én av skivene (5, 6) og sin andre ende i avstand fra en andre av skivene (5, 6), idet den andre enden er utstyrt med en spiss eller egg av hardt materiale, for eksempel hardmetall eller diamant.

3. Plugg ifølge krav 2,karakterisert vedat to skiver (5, 6) er utstyrt med respektive brekkstenger (7) og/eller brekkhylser (8-12) som strekker seg mot den andre av skivene (5, 6).

4. Plugg ifølge krav 3,karakterisert vedat skjærpinnen (13) strekker seg på tvers gjennom de respektive brekkstengene (7) og/eller brekkhylsene (8-12) og hindrer disse å bevege seg mot den motstående skiven (5, 6).

5. Plugg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat dreneringskanalen (14) er tilknyttet et evakueringskammer (19) for mottak av gass som dreneres ut av hulrommet (15).

6. Plugg ifølge krav 3,karakterisert vedat den er utstyrt med en brekkstang (7) som er festet sentralt på den ene skiven (5), en første brekkhylse (8), som er festet til den andre skiven (5) og som omslutter brekkstangen (7).

7. Plugg ifølge krav 6,karakterisert vedat den er utstyrt med ytterligere konsentriske brekkhylser (9-12) festet til respektive skiver (5, 6).

8. Plugg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat hulrommet (15) før installasjon av pluggen trykksettes med et trykk i på mellom 50 og 1000 bar.

9. Plugg ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat hulrommet (15) før installasjon av pluggen trykksettes med et trykk i størrelsesorden 300 bar.