NO331900B1

NO331900B1 - Ekspanderbar sandskjerm og fremgangsmate for anvendelse

Info

Publication number: NO331900B1
Application number: NO20020223A
Authority: NO
Inventors: Craig D Johnson; Matthew R Hackworth; Patrick W Bixenman
Original assignee: Schlumberger Holdings
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2012-04-30
Also published as: NO20020223L; NO20020223D0; US20020092648A1; US20040163819A1; GB2371063A; US6695054B2; US7134501B2; GB2371063B; GB0200374D0

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system for filtrering i et brønnhullsmiljø. Systemet omfatter et sandfilter (80) med en rørkomponent med i det minste et parti som er formet av bistabile celler (23,1030,132). Videre kan systemet omfatte i det minste et filtermedia (94) som definerer et flertall perforeringer (98). Perforeringene (98) er valgt for å tilveiebringe et forhåndsbestemt strømningsmønster derigjennom. Systemet kan også omfatte en ekspanderbar filterkomponent som har et flertall bistabile celler (23,130,132) og et filter anbrakt langs den ekspanderbare filterkomponenten. Videre beskriver oppfinnelsen en fremgangsmåte for å begrense strømning av partikkelmateriale inntil et rør benyttet for å lede fluid gjennom røret. Fremgangsmåten omfatter dannelse av et partikkelfilter (80, 120) med et flertall bistabile celler, plassering av partikkelfilteret (80,120) oppstrøms fra røret og ekspansjon av partikkelfilteret (80,120). Til slutt beskrives et system for forbedring av motstanden mot sammenklapping av en ekspanderbar anordning. Anordningen omfatter et ekspanderbart rørsystem for anvendelse i et brønnhullsmiljø hvor det ekspanderbare rørsystemet har et første lag som overlapper et andre lag og en låsemekanisme (109), hvorved ved ekspandering av det ekspanderbare rørsystemet tilrettelegger låsemekanismen (109) for opprettholdelse av det ekspanderbare systemet i den ekspanderte tilstanden.

Description

Oppfinnelsens fagområde

Foreliggende oppfinnelse omhandler utstyr som kan anvendes for boring og kompletering av borehull i en underjordisk formasjon og for produksjon av fluider fra slike brønner.

Bakgrunnen for oppfinnelsen

Fluider slik som olje, naturgass og vann er fremskaffet fra en underjordisk geologisk formasjon (et "reservoar") ved å bore en brønn som gjennomtrenger den fluidbærende formasjonen. Så snart brønnen er boret til en viss dybde må veggen i borehullet bli understøttet for å hindre kollaps. Konvensjonelle brønnborings-metoder innebærer installasjon av en foringsrørstreng og sementering mellom foringsrøret og borehullet for å tilveiebringe støtte til borehullsstrukturen. Etter å ha sementert en foringsrørstreng på plass, kan boring til større dybder på-begynnes. Etter at hver påfølgende foringsrørstreng har blitt installert, må den neste borekronen passere gjennom den indre diametren av foringsrøret. På denne måten krever hver endring i foringsrøret en reduksjon i diametren av borehullet. Denne gjentatte reduksjonen av diametren av borehullet resulterer i et behov for en meget stor initiell diameter for borehullet for å kunne tillate en hensiktsmessig rørdiameter på den dybden hvor brønnhullet gjennomtrenger den produserende formasjonen. Behovet for større borehull og flere foringsrørstrenger resulterer i anvendelse av mer tid, materialer og kostnader enn hvis en lik størrelse på borehullet kunne bli boret fra overflaten til den produserende formasjonen.

Forskjellige metoder har blitt utviklet for å stabilisere eller komplettere uforede borehull. US patent nummer 5,348,095 til Worrall m.fl. beskriver en fremgangsmåte som involverer en radiell ekspansjon av en foringsrørstreng til en konfigurasjon med en større diameter. Svært store krefter behøves for å gi den ønskede radielle deformasjonen ved denne fremgangsmåten. I et forsøk på å redusere kreftene som trengs for å ekspandere foringsrørstrengen, har metoder som involverer ekspansjon av et foringsrør med langsgående slisser skåret ut i denne (US patent nummer 5,366,012 og 5,667,011) blitt foreslått. Disse metodene involverer en radiell deformasjon av silrøret til en konfigurasjon som har en øket diameter ved å føre en ekspansjonsdor gjennom silrøret. Slike metoder foreskriver fremdeles betydelige krefter å virke gjennom hele lengden til silrøret.

I noen boreoperasjoner, er et annet problem som forekommer tapet av borefluider inn i underjordiske soner. Tapet av borefluider fører vanligvis til økede kostnader, men kan også føre til at et borehull kollapser og en kostbar "fisketur" for å gjenvinne borestengen eller annet verktøy som var i brønnen. Forskjellige tilsetningsstoffer, f eks bomullsfrøbelger eller syntetiske fibre er vanlige å benytte i borefluidene for å behjelpe forsegling av soner med strømningstap.

Videre, så snart en brønn er satt i produksjon kan en munning av sand fra den produserende formasjonen føre til uønsket oppfylling innenfor brønnhullet og kan skade ventiler og annet produksjonsrelatert utstyr. Det har vært mange forsøkte metoder for å kontrollere sand. Eksempelvis, noen brønner har benyttet sandfiltre for å hindre eller begrense innsuget av sand eller annet partikkelmateriale fra formasjonen inn i produksjonsstrengen. Ringrommet dannet mellom sandskjermen og veggen til brønnhullet er kledd med et grusmateriale i en prosess som benevnes gruspakking.

Fra W09849423 (A1) vandring av sandpartikler eller andre faste partikler inn i en hydrokarbonproduserende brønn.

Fra GB2336383 (A) fremgår det en kompletteringssammenstilling for en brønnboring som omfatter et perforert legeme lagget av et ekspanderbart materiale.

Foreliggende oppfinnelse retter seg mot å overvinne, eller i det minste redusere effektene av et eller flere av problemene beskrevet ovenfor, og kan også være nyttig i andre anvendelser.

Oppsummering av oppfinnelsen

I et aspekt ved foreliggende oppfinnelse er tilveiebringelse av en teknikk for kontroll av munningen av sand og andre partikler inn i en borebrønn fra en geologisk formasjon. Teknikken utnytter en utvidbar komponent som kan an-bringes på ønsket sted i et brønnhull og deretter ekspanderes utover. Når den er ekspandert er anordningen i bedre stand til å tilrettelegge for strømning samtidig med filtrering av partikkelmateriale.

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og systemer som angitt i kravene og som definerer et system for filtrering i et brønnhullsmiljø

Systemet omfatter et sandskjerm med en ekspanderbar rørkomponent. Den ekspanderbare rørkomponenten omfatter i det minste et parti som er formet av bistabile celle.

Videre vedrører den foreliggende oppfinnelsen et system for forbedring av motstanden mot sammenklapping av en ekspanderbar anordning. Systemet omfatter et ekspanderbart rørsystem for anvendelse i et brønnhullsmiljø. Det ekspanderbare rørsystemet har et første lag som overlapper et andre lag. Systemet omfatter videre en låsemekanisme. Ved ekspandering av det ekspanderbare rørsystemet, tilrettelegger låsemekanismen for opprettholdelse av det ekspanderbare systemet i den ekspanderte tilstanden. Det ekspanderbare rørsystemet omfatter en rørkomponent som har et flertall av bistabile celler.

Videre vedrører den foreliggende oppfinnelsen et system for filtrering i et brønnhullsmiljø. Systemet omfatter det minste et filtermedia som definerer et flertall av perforeringer. Perforeringene er valgt for å tilveiebringe et forhåndsbestemt strømningsmønster derigjennom. En ekspanderbar rørkomponent er koplet til i det minste filtermediet. Den ekspanderbare rørkomponenten omfatter et flertall av bistabile celler.

Videre vedrører den foreliggende oppfinnelsen et system for filtrering av partikkelmateriale i et brønnhullsmiljø. Systemet omfattet en rørformet ekspanderbar filterkomponent. Den rørformede ekspanderbare skjermkomponenten har et flertall av bistabile celler. Et filter er anbrakt langs den ekspanderbare skjermkomponenten.

Videre vedrører den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å begrense strømning av partikkelmateriale inn til et rør nede i en brønn benyttet til å lede fluid igjennom denne. Fremgangsmåten omfatter dannelse av en rørformet partikkelskjerm med et flertall av bistabile celler, plassering av partikkelskjermen oppstrøms fra røret, og ekspansjon av partikkelskjermen.

Videre vedrører den foreliggende oppfinnelsen et system for forbedring av motstanden mot sammenklapping av en ekspanderbar anordning. Systemet omfatter et ekspanderbart rørsystem for anvendelse i et brønnhullsmiljø. Det ekspanderbare rørsystemet har et første lag som overlapper et andre lag. Systemet omfatter videre en låsemekanisme, hvorved ved ekspandering av det ekspanderbare rørsystemet, tilrettelegger låsemekanismen for opprettholdelse av det ekspanderbare systemet i den ekspanderte tilstanden. Det ekspanderbare rørsystemet omfatter en rørkomponent som har et flertall av bistabile celler.

Kort beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen vil heretter bli beskrevet med å referere til de medfølgende tegningene, hvor like referansetall angir like elementer, og;

figur 1A og 1B er illustrasjoner av kreftene som virker for å danne en bistabil struktur;

figur 2A og 2B viser kraft-bøyning kurver til to bistabile strukturer;

figur 3A - 3F illustrerer ekspanderte og sammenklappede tilstander til tre bistabile celler (23,130, 132) med forskjellige tykkelsesforhold;

figur 4A og 4B illustrerer et bistabilt ekspanderbart rør i dets ekspanderte og sammenklappede tilstand;

figur 4C og 4D illustrerer et bistabilt ekspanderbart rør i dets sammenklappede og ekspanderte tilstand innenfor et brønnhull;

figur 5A og 5B illustrerer et anbringelsesverktøy av typen ekspanderbar pakker;

figur 6A og 6B illustrerer et anbringelsesverktøy av typen mekanisk pakker;

figur 7A - 7D illustrerer et anbringelsesverktøy av typen ekspanderbar svenke;

figur 8A- 8D illustrerer et anbringelsesverktøy av stempeltypen;

figur 9A - 9B illustrerer et anbringelsesverktøy av pluggtypen;

figur 10A - 10B illustrerer et anbringelsesverktøy av kuletypen;

figur 11 er en skisse av et brønnhull som benytter et ekspanderbar bistabilt rør;

figur 12 illustrerer et anbringelsesverktøy som motordrevet radiell valse;

figur 13 illustrerer et anbringelsesverktøy som en hydraulisk drevet radiell valse;

figur 14 er et tverrsnitt av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 15 er et tverrsnitt av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 16 er et tverrsnitt av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 17 er et perspektiv av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 18 er et tverrsnitt av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 19 er et tverrsnitt av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 20 er et tverrsnitt av en utførelsesform av sandskjermen av foreliggende oppfinnelse;

figur 21 er et sidesnitt av en utførelsesform av et filter av foreliggende oppfinnelse;

figur 22 er et delvis perspektivisk snitt av et filter ifølge en utførelsesform til foreliggende oppfinnelse;

figur 23 er et skjematisk tverrsnitt av en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

figur 24 er et skjematisk tverrsnitt av en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

figur 25 er et skjematisk tverrsnitt av en utførelsesform av filterduker av foreliggende oppfinnelse;

figur 26 er et skjematisk snitt til en utførelsesform til filterduk som kan benyttes med anordningen illustrert i figur 25;

figur 27 er et delvis tverrsnitt av et eksemplifiserende filterlag;

figur 28 er et delvis tverrsnitt av et annet eksemplifiserende filterlag;

figur 29A-B er tverrsnitt som illustrerer en eksemplifiserende teknikk for filterformasjoner;

figur 30 er et delvis tverrsnitt av en låsemekanisme for et filter som en del av en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

figur 31 er et delvis tverrsnitt av en alternativ låsemekanisme for et filter;

figur 32 er et delvis tverrsnitt av en annen alternativ låsemekanisme for et filter;

figur 33 er et delvis tverrsnitt av et filter som anvender en låsemekanisme;

figur 34 er et forstørret tverrsnitt av et alternativt filter ifølge en annen ut-førelsesform av foreliggende oppfinnelse;

figur 35 er et forsidesnitt av en del av et eksemplifisert filtermateriale for anvendelse i en utførelsesform illustrert i figur 34, og;

figur 36 er et forsidesnitt av et eksemplifisert filterduk for anvendelse med filter slik som filteret illustrert i figur 34.

Mens oppfinnelsen kan inneha forskjellige modifikasjoner og alternative former, har spesifikke utførelsesformer av denne blitt viste ved bruk av eksempler på tegningene og er herved beskrevne i detalj. Det skal dog være forstått at be-skrivelsen heri av spesifikke utførelsesformer ikke er tiltenkt å begrense oppfinnelsen til den beskrevne spesifikke utførelsesformen.

Detaljert beskrivelse av eksemplifiserte utførelsesformer.

Bistabile anordninger benyttet i foreliggende oppfinnelse kan gjøre seg nytte av fordelene av et prinsipp illustrert i figur 1A og 1B. Figur 1A viser en stang 10 festet i hver ende til en stiv opplagring 12. Hvis stangen 10 blir utsatt for en aksiell kraft begynner den å deformeres som vist i figur 1B. Ettersom den aksielle kraften økes i stangen 10 oppnår den til slutt sin grense for Eulerknekking og bøyes til den ene eller den andre av de to stabile posisjonene angitte som 14 og 15. Hvis den knekte stangen nå blir spent fast i den knekte posisjonen, kan en vinkelrett kraft i forhold til den lange aksen få stangen til å bevege seg til en av de stabile posisjonene, men ikke til noen annen posisjon. Når stangen er utsatt for en sidekraft må den bevege seg gjennom en vinkel p før den bøyes til sin nye stabile posisjon.

Bistabile systemer erkarakterisert veden kraft-bøyning kurve slik som den som er vist i figur 2A og 2B. Den eksterne anvendte kraften 16 forårsaker stangen 10 på fig. 1B til å bevege seg i retningen X og oppnår et maksimum 18 ved over-gangen til å skifte fra en stabil konfigurasjon til en annen. Ytterligere bøyning krever mindre kraft fordi systemet nå har en negativ fjæringskonstant og når kraften blir null, er bøyningen til den andre stabile posisjonen spontan.

Kraft-bøyning kurven for dette eksemplet er symmetrisk og er illustrert i figur 2A. Ved å innføre enten en forkurving til stangen eller et usymmetrisk tverrsnitt kan kraft-bøyning kurven bli asymmetrisk som vist i figur 2B. I dette systemet er kraften 19 som er nødvendig for å få stangen til å innta en stabil posisjon større enn kraften 20 som er nødvendig for å reversere bøyningen. Kraften 20 må være større enn null for at systemet skal inneha bistabile karak-teristiska.

Bistabile strukturer, noen ganger omtalt som en vippeanordninger, har vært benyttet innenfor industrien for anordninger slik som bøyelige plater, over senter klemmer, nedklemsanordninger og hurtiglåser for strekk-kabler (slik som i seilbåt-riggens akterstag).

I stedet for å benytte de stødige støttene som viste i Figur 1A - 1B, kan en celle bli konstruert hvor begrensninger er tilveiebrakt med kurvede avstivere forbundet ved hver ende som vist i figur 3A - 3F. Dersom begge avstiverne 21 og 22 har samme tykkelse som vist i figur 3A og 3B, er kraft-bøyning kurven lineær og cellen forlenges når den blir komprimert fra dens åpne posisjon figur 3B til dens lukkede posisjon Figur 3A. Dersom celleavstiverne har forskjellige tykkelser som viste i figur 3C - 3F, har cellen kraft-bøyning karakteristika viste i Figur 2B, og endrer seg ikke i lengden når den beveger seg mellom dens to stabile posisjoner. Et ekspanderbart bistabilt rør kan følgelig bli konstruert slik at mens den radielle dimensjonen ekspanderer, holdes den aksielle lengden konstant. I et eksempel, dersom tykkelsesforholdet er større enn omlag 2:1, motstår den tyngste avstiveren langsgående forandringer. Ved å endre forholdet til tykke-til-tynne avstiverdimen-sjoner, kan kreftene for åpning og lukking endres. Eksempelvis illustrerte figurene 3C og 3D et tykkelsesforhold på omlag 3:1, og figur 3E og 3F illustrerer et tykkelsesforhold på omlag 6:1.

En ekspanderbart bistabilt hullrør, slik som foringsrør, en slange, en kop-ling, eller rør, kan være konstruert med en rekke av omkretsbistabile sammen-føyde celler 23 som vist i figur 4A og 4B, hvor hver tynne avstiver 21 er forbundet med en tykk avstiver. Den langsgående fleksibiliteten til slike rør kan bli modifisert ved å endre lengden på cellene og med å sammenføye hver rekke med celler med en ettergivende forbindelse. Videre, kraft-bøynings karakteristikkene og den langsgående fleksibiliteten kan også endres med konstruksjonen av cellens utforming. Figur 4A illustrerer et ekspanderbart bistabilt rør 24 i dets ekspanderte konfigurasjon idet figur 4B illustrerer det ekspanderbare bistabile røret 24 i dets sammentrukkede og sammenklappende konfigurasjon. I sammenheng med denne anvendelsen er termen "sammenklappet" benyttet for å identifisere konfigurasjonen til det bistabile elementet eller anordning i den stabile tilstanden med den minste diametren, den er ikke ment å indikere at elementet eller anordningen er skadet på noen måte. I den sammenklappede tilstanden er det bistabile røret 24 ført beredt inn i et brønnhull 29 som illustrert på figur 4C. Under plassering av det bistabile røret 24 ved en ønsket lokasjon i et brønnhull, den blir ekspandert som illustrert i figur 4D.

Geometrien til de bistabile cellene er slik at tverrsnittet til røret kan ekspanderes i den radielle retningen for å øke den totale diametren av røret. Ettersom røret ekspanderer radielt deformeres de bistabile cellene elastisk inntil en spesi-fikk geometri er oppnådd. På dette stadiet beveges cellene, f eks kneppes til en endelig ekspandert geometri. Med noen materialer og/eller bistabile cellekonstruk-sjoner, kan tilstrekkelig energi bli frigjort i den elastiske deformasjonen til cellen (idet hver bistabile celle kneppes forbi den spesifikke geometrien) slik at ekspanderende celler er i stand til å igangsette ekspansjon av sammenføyde bistabile celler forbi den kritiske bistabile cellegeometrien. Avhengig av bøyningskurven kan en del eller til og med en hel lengde av et bistabilt ekspanderbart rør bli ekspandert fra en enkelt punkt.

På samme måte dersom radielle komprimerende krefter blir påsatt et ekspandert bistabilt rør, trekker det seg sammen radielt og de bistabile cellene deformeres elastisk inntil en kritisk geometri har blitt oppnådd. På dette stadiet knepper de bistabile cellene til en endelig sammenklappet struktur. På denne måten er ekspansjonen av det bistabile røret reverserbar og gjentagbar. Det bistabile røret kan derfor være et gjenbrukbart verktøy som blir selektivt endret mellom den ekspanderte tilstanden som vist i figur 4A og den sammenklappede tilstanden som vist i figur 4B.

I den sammenklappede tilstanden, som i figur 4B, er det bistabile ekspanderbare røret enkelt å sette inn i brønnhullet og plassert i posisjon. Et anbringelsesverktøy er så benyttet for å endre konfigurasjonen fra den sammenklappede tilstanden til den ekspanderte tilstanden.

I den ekspanderte tilstanden, som i figur 4A, kan konstruksjonskontroll av de elastiske materialegenskapene til hver bistabile celle være slik at en konstant radiell kraft kan virke på rørveggen til den grensedannende overflaten til brønn-hullet. Materialegenskapene og den geometriske utformingen til de bistabile cellene kan bli konstruert for å oppnå visse ønskede resultater.

Et eksempel på konstruksjon av visse ønskede resultater er en ekspanderbar bistabil rørstreng med mer enn en diameter gjennom lengden til strengen. Dette kan være nyttig i borehull med varierende diametre, enten konstruert på denne måten, eller som et resultat av ikke planlagte hendelser slik som ut- vaskinger av formasjonen eller kilespor i borehullet. Dette kan også være fordelaktig når det er ønskelig å ha en del av den bistabile ekspanderbare anordningen plassert på innsiden av et foret parti av brønnen, mens et annet parti er plassert i et uforet parti av brønnen. Figur 11 illustrerer et eksempel av denne betingelsen. Et brønnhull 40 er boret fra overflaten 42 og omfatter en foret seksjon 44 og et åpent hullparti 46. En ekspanderbar bistabil anordning 48 bestående av segmentene 50, 52 med forskjellige diametre er plassert i brønnen. Segmentet med en større diameter 50 er benyttet til å stabilisere det åpne hudpartiet 46 av brønnen, mens segmentet som har en redusert diameter 52 er plassert på innsiden av det forede partiet til brønnen.

Bistabile mansjetter eller sammenkoplinger 24A (se figur 4C) kan være konstruert for å tillate partier av det bistabile ekspanderbare røret til å sammen-føyes til en streng med en hensiktsmessig lengde ved å benytte det samme prinsippet som illustrert i figur 4A og 4B. Denne bistabile sammenkoplingen 24A omfatter også en bistabil cellekonstruksjon som tillater den å ekspandere radielt ved anvendelse av den samme mekanismen som for bistabile ekspanderbare rørelementer. Eksempler på bistabile sammenkoplinger har en diameter litt større enn den til de ekspanderbare rørpartiene som er sammenkoplet. Den bistabile sammenkoplingen er så plassert over enden til de to partiene og mekanisk festet til de ekspanderbare rørpartiene. Mekaniske festemidler slik som skruer, nagler eller bånd kan bli benyttet til å sammenføye sammenkoplingen til rørpartiene. Den bistabile sammenkoplingen er typisk konstruert for å inneha en ekspansjons-hastighet som er forenlig med de ekspanderbare rørpartiene, slik at den fortsetter å kople sammen de to partiene etter ekspansjonen av de to segmentene og sammenkoplingen.

Alternativt kan den bistabile sammenkoplingen ha en diameter som er mindre enn de to ekspanderbare sammenkoplede rørpartiene. Deretter føres sammenkoplingen inn på innsiden til endene til rørene og mekanisk festet som beskrevet ovenfor. En annen utførelsesform ville involvere maskinering av endene til rørpartiene på enten deres innvendige eller utvendige overflater for å forme en ringformet utsparring hvor sammenkoplingen er plassert. En sammenkopling konstruert for å passe i utsparringen er plassert i utsparringen. Sammenkoplingen kan deretter bli mekanisk festet til endene som beskrevet ovenfor. På denne måten former sammenkoplingen en relativ jevn sammenføyning med rørpartiene.

En transporteringsanordning 31 transporterer bistabile ekspanderbare rørlengder og bistabile sammenkoplinger inn i brønnhullet og til den riktige posisjonen. (Se figur 4C og 4D). Transporteringsanordningen kan utnytte en eller flere mekanismer slik som wireline kabel, kveilrør, kveilrør med wirelinerenne, borerør, rør eller foringsrør.

En anbringelsesanordning 33 kan bli innbefattet i den totale sammenstillingen for å ekspandere det bistabile ekspanderbare røret og sammenkoplinger.

(Se figur 4C og 4D). Anbringelsesanordninger kan være av utallige typer slik som oppblåsbare pakningselementer, et mekanisk pakkerelement, en ekspanderbar svenke, en stempelanordning, en mekanisk aktuator, en elektrisk solenoid, en plugganordning, dvs en konisk utformet anordning trukket eller presset gjennom røret, en kuleanordning eller en roterende ekspander som skal beskrives nærmere under.

Et oppblåsbart pakningselement er vist på figur 5A og 5B og er en anordning med en oppblåsbar blære, element, eller belg innbefattet inn i det bistabile ekspanderbare rørsystemets bunnhullssammenstilling. I illustrasjonen på figur 5A, er det oppblåsbare pakningselementet 25 plassert på innsiden i hele lengden, eller deler av denne, til den initiale sammenklappede tilstanden til det bistabile røret 24 og hvilken som helst bistabile ekspanderbare sammenkoplinger (ikke vist). Så snart det bistabile ekspanderbare rørsystemet er på den riktige ut-plasseringsdybden, blir det oppblåsbare pakningselementet 25 ekspandert radielt ved å pumpe fluid inn i anordningen som vist på figur 5B. Oppblåsningsfluidet kan bli pumpet fra overflaten gjennom røret eller borerøret, en mekanisk pumpe, eller via en nedihulls elektrisk pumpe som er tilført energi via en wireline kabel. Ettersom det oppblåsbare pakkerelementet 25 ekspanderer tvinger det det bistabile ekspanderbare røret 24 til også å ekspandere radielt. Ved en viss ekspansjonsdiameter forårsaker det oppblåsbare pakkerelementet den bistabile cellen i røret å nå en kritisk geometri hvor den bistabile "kneppe" effekten blir igangsatt, og det bistabile ekspanderbare rørsystemet ekspanderer til sin endelige diameter. Til slutt blir det oppblåsbare pakkerelementet 25 deflatert og fjernet fra det anbrakte bistabile ekspanderbare røret 24.

Et mekanisk pakningselement er vist på figur 6A og 6B og er en anordning med et deformerbart plastelement 26 som ekspanderer radielt når det kompri-meres i den aksiale retningen. Kraften for å komprimere elementet kan bli tilveie brakt gjennom en komprimeringsmekanisme 27, slik som en skruemekanisme, kam, eller et hydraulisk stempel. Det mekaniske pakkerelementet bringer de bistabile ekspanderende rørene og sammenkoplingene i stilling på samme måte som de oppblåsbare pakkerelementene. Det deformerbare plastelementet 26 tilveiebringer en radiell utoverragende kraft til den indre omkretsen til de bistabile ekspanderbare rørene og sammenkoplingene, hvilket igjen i sin tur tillater dem å ekspandere fra en sammentrukket posisjon (se figur 6A) til en endelig utfoldet diameter (se figur 6B).

En ekspanderbar svenke er vist på figur 7A-7D og innbefatter en rekke av fingre 28 som er arrangerte radielt rundt en konisk trekkdor 30. Figurene 7A og 7C viser henholdsvis side og høydesnitt. Når trekkdoren 30 skyves eller trekkes gjennom fingrene 28 ekspanderer de utover som illustrert i figur 7B og 7D. En ekspanderbar svenke er benyttet på samme måte som et mekanisk pakkerelement til å bringe et bistabilt ekspanderbart rør og sammenkopling i stilling.

En anordning av stempeltypen er vist i figur 8A og 8D og omfatter en rekke av stempler 32 som vender radielt utover og benyttes som en mekanisme til å ekspandere de bistabile ekspanderbare rørene og sammenkoplinger. Når de er energisatte utøver stemplene 32 en radielt rettet kraft for å folde ut den bistabile ekspanderbare rørsammenstillingen som for det oppblåsbare pakkerelementet. Figur 8A og 8C illustrerer stemplene tilbaketrukne mens figur 8B og 8D viser stemplene med utslag. Stempelanordningen kan være aktuert hydraulisk, mekanisk eller elektrisk.

En aktuator av pluggtypen er illustrert på figur 9A og 9B og omfatter en plugg 34 som skyves eller trekkes gjennom de bistabile ekspanderbare rørene 24 eller sammenkoplingene som vist i figur 9A. Pluggen er dimensjonert for å ekspandere de bistabile cellene forbi deres kritiske punkt hvor de vil kneppe til en endelig ekspandert diameter som vist i figur 9B.

En kuleaktuator er vist på figur 10A og 10B og er i funskjon når en over-dimensjonert kule 36 blir pumpet gjennom midten av de bistabile ekspanderbare rørene 24 og sammenkoplingene. For å hindre fluidtap gjennom cellespaltene er en ekspanderbar elastomer basert foring 38 påført innsiden det bistabile ekspanderbare rørsystemet. Foringen 38 virker som en pakning og tillater kulen 36 å bli hydraulisk pumpet gjennom det bistabile røret 24 og sammenkoplingene. Virkningen av å pumpe kulen gjennom de bistabile ekspanderbare rørene 24 og sammenkoplingene er å ekspandere cellegeometrien utover det kritiske bistabile punktet for å tillate at full ekspansjon kan foretas som vist i figur 10B. Når de bistabile ekspanderbare rørene og sammenkoplingene er ekspanderte blir den elastomere hylsen 38 og kulen 36 trukket tilbake.

Radielle trommelaktuatorer kan også bli benyttet for å ekspandere de bistabile rørpartiene. Figur 12 illustrerer et motordrevet ekspanderbart radielt trommelverktøy. Verktøyet ombefatter en eller flere sett av armer 58 som er ekspanderte til en bestemt diameter ved hjelp av en mekanisme og et vippepunkt. Ved enden til hvert sett av armer er det en trommel 60. Midtstillere 62 kan bli festet til verktøyet for å lokalisere det riktig innvendig borehullet og det bistabile røret 24. En motor 64 tilveiebringer kraften for å rotere hele sammenstillingen og dermed følgelig dreie trommel(en) i en sirkelbevegelse på innsiden av borehullet. Aksen til trommel(en) er slik at den tillater trommel(en) å rotere fritt når den bringes i kontakt med den innvendige overflaten til røret. Hver trommel kan være konisk utformet i partier for å øke kontaktflaten til trommelflaten til den indre veggen til røret. Trommelene er initielt tilbaketrukket og verktøyet er benyttet på innsiden til det sammenklappende bistabile røret. Verktøyet blir så rotert med hjelp av motoren 64 og tromlene 60 blir beveget utover slik at de får kontakt med den indre overflaten til det bistabile røret. Så snart det er i kontakt med røret er tromlene dreibart opphengslet utover en stor avstand for å tilveiebringe en utoverragende radiell kraft på det bistabile røret. Den utovervirkende bevegelsen til tromlene kan oppnås med en sentrifugalkraft eller en passende aktuator-mekanisme tilkoplet mellom motoren 64 og trommel 60.

Den siste svingeposisjonen er tilpasset til et punkt hvor det bistabile røret kan ekspandere til den endelige diametren. Verktøyet blir deretter beveget langsgående gjennom det sammenklappede bistabile røret, mens motoren fortsetter å rotere dreiearmene og tromlene. Tromlene følger et helisk forløp 66 på innsiden av det bistabile røret og ekspanderer de bistabile rørene i deres forløp. Så snart det bistabile røret er brakt i stilling stoppes verktøyrotasjonen og trommelen tilbaketrekkes. Verktøyet trekkes dermed tilbake fra det bistabile røret med en transporteringsanordning 68 som også kan benyttes til å innsette verk-tøyet.

Figur 13 illustrerer en hydraulisk drevet radiell trommel anbringelsesanordning. Verktøyet omfatter eller eller flere tromler 60 som er brakt i kontakt med den indre overflaten til det bistabile røret med hjelp av et hydraulisk stempel 70. Den radielt utovervirkende kraften fra tromlene kan økes til et punkt hvor det bistabile røret ekspanderer til sin endelige diameter. Midtstillere 62 kan festes til verktøyet for å plassere det riktig på innsiden av brønnhullet og det bistabile røret 24. Tromlene 60 er initielt tilbaketrukne og verktøyet blir ført inn i det sammenklappede bistabile røret 24. Tromlene 60 blir deretter brakt i stilling og trykket mot innsiden av veggen til det bistabile røret 24 for å ekspandere et parti av det bistabile røret til dets endelige diameter. Hele verktøyet blir deretter trykket eller trukket langsgående gjennom det bistabile røret 24 som ekspanderer hele den totale lengden til de bistabile cellene 23. Så snart det bistabile røret 24 er brakt i stilling i dets ekspanderte tilstand blir tromlene trukket tilbake og verktøyet trekkes tilbake fra brønnhullet med hjelp av transporteringsanordningen 68 som ble brukt til å innsette det. Ved å endre aksen til tromlene 60 kan verktøyet bli rotert via en motor ettersom det beveger seg langsgående gjennom det bistabile røret 24.

Energi til å drive anbringelsesanordningen kan skaffes fra en eller en kombinasjon av kilder som; elektrisk kraft tilført enten fra overflaten eller lagret i et batteriarrangement sammen med anbringelsesanordningen, hydraulisk kraft skaffet fra overflaten eller fra nedihulls pumper, turbiner eller fluidakkumulatorer, og mekanisk energi skaffet gjennom dertil egnede lenker aktuert med bevegelse anvendt ved overflaten eller lagret nedihulls i slik som en fjærmekanisme.

Det bistabile ekspanderbare rørsystemet er konstruert slik at den interne diametren av det anbrakte røret er ekspandert for å opprettholde maksimalt tverrsnittsareal langs det ekspanderbare røret. Denne egenskapen tilrettelegger for å konstruere enkelthullsbrønner og tilrettelegger for eliminasjon av problemer forbundet med tradisjonelle brønnhullsforingssystemer hvor foringsrørets utvendige diameter må nedskaleres mange ganger, som begrenser tilgjengeligheten i lange brønnhull.

Det bistabile ekspanderbare rørsystemet kan anvendes i utallige anvendelser slik som en ekspanderbart åpent hull foring hvor det bistabile ekspanderbare røret 24 benyttes til å understøtte en åpenthullformasjon ved å utøve en ekstern radiell kraft på brønnhullets overflate. Idet det bistabile røret 24 blir ekspandert radielt beveger røret seg i kontakt med overflaten som utgjør brønnhullet 29. Disse radielle kreftene hjelper med å stabilisere formasjonene og tillater boring av brønner med færre konvensjonelle foringsrørstrenger. Åpenhullforingsrøret kan også omfatte et materiale, f eks en innpakning som reduserer hastigheten av fluidtap fra brønnhullet inn i formasjonen. Innpakningen kan være laget fra mange forskjellige materialer som inkluderer ekspanderbare metaller og/eller elastomere materialer. Ved å redusere fluidtapene inn til formasjonen kan kostnadene med borefluider reduseres og risikoen for tap av sirkulasjon og/eller borehullskollaps kan bli minimalisert.

Foringer kan også bli benyttet innen brønnhullsrør for formål slik som korrosjonsbeskyttelse. Et eksempel på et korrosivt miljø er det miljøet som resulterer når karbondioksid brukes for å forbedre oljegjenvinning fra en produserende formasjon. Karbondioksyd (CO2) reagerer lett med hvilket som helst vann (H20) som er tilstede og former karbonsyre (H2CO3). Andre syrer kan også fremstilles, spesielt dersom svovelkomponenter er tilstede. Rør benyttet til å injisere karbondioksyden så vel som de som benyttes i produserende brønner er utsatte for svært forhøyede korrosjonsrater. Foreliggende oppfinnelse kan benyttes til å plassere beskyttende foringer, f eks bistabile rør 24 innenfor et eksisterende rør for å minimalisere de korrosive effektene og for å forlenge levetiden til brønnhullsrør.

Et annet eksempel på et anvendelsesområde involverer bruk av det bistabile ekspanderende røret 24 som en oppblåsbar perforert foring. Den åpne bistabile cellen i det bistabile ekspanderbare røret tillater uhindret strømning fra formasjonen mens den oppnår en struktur for å stabilisere borehullet.

Enda en anvendelse til det bistabile røret 24 er et ekspanderbart sandskjerm hvor de bistabile cellene er dimensjonert for å virke som et sandkontrollerende filter. Også, et filtermateriale kan kombineres med det bistabile røret som forklart nedenfor. For eksempel kan det ekspanderbare sandskjermen bli festet til det bistabile ekspanderbare røret. Det ekspanderbare filterelementet kan formes som en innpakning omkring det bistabile røret 24. Det har blitt avdekket at utskytningen av ringkrefter på veggen til borehullet i seg selv hjelper med å stabilisere formasjonen og redusere eller eliminere munningen av sand fra de produserende sonene, til og med dersom ingen ekstra filterelementer benyttes.

De overfor beskrevne bistabile ekspanderbare rørene kan utføres på mange forskjellige måter slik som: kutting av passende utformede forløp gjennom veggen til et rundt rør for dermed danne en ekspanderbar bistabil anordning i dets sammenklappede tilstand; kutting av mønstre i et rørformet rør for dermed å danne en ekspanderbar bistabil anordning i dens ekspanderte tilstand og deretter komprimering av anordningen til dens sammenklappende tilstand; kutting av passende forløp gjennom en materialfoil, valsing av materialet til en rørformet utforming og sammenføyning av endene for å forme en ekspanderbar bistabil anordning i dets sammenklappede tilstand; eller kutting av mønstre til en materialfoil, valsing av materialet til en rørform, sammenføyning av tillliggende ender for å forme en ekspanderbar bistabil anordning i den ekspanderte tilstand og deretter komprimering av anordnigen til den sammenklappende tilstand.

Materialene for konstruering av de bistabile ekspanderbare rørene kan inkludere de som typisk benyttes innen gass og oljeindustrien slik som karbonstål. De kan også bli fremstilte av spesiallegeringer (slik som monel, inconel, hastelloy eller wolframbaserte legeringer) dersom anvendelsen krever det.

Konfigurasjonene vist for det bistabile røret 24 er illustrative for virkemåten til en grunnleggende bistabil celle. Andre konfigurasjoner kan være hensikts-messige, men konseptet som foreligger er også gyldig for disse andre geo-metriene.

I figur 14 til 20 er det eksempel på et partikkelskjerm 80, dvs sandfilter, er illustrert som formet av et rør fremstilt av bistabile celler. Sandskjermen 80 har et rør 82, formet av bistabile celler 23 som tidligere beskrevet, som oppnår en struktur for å understøtte et filtermateriale 84 så vel som de nødvendige innstrømningsåpningene gjennom disse baserørene som er en del av den bistabile cellekonstruksjonen 23. Sandskjermen 80 har i det minste et filter 84 (eller filtermateriale) langs i det minste en del av dets lengde. Filteret 84 være formet av et materiale som vanligvis benyttes for sandfiltere og kan konstrueres i henhold til de spesifikke kravene til den aktuelle anvendelsen (f. eks. maskevidde, antall lag, anvendt materiale, etc). Videre, egenskapene og konstruksjonen til filteret 84 tillater den i det minste å være tilpasset ekspansjonshastigheten til røret 82. Folder, flere overlappende lag, eller andre konstruksjonskarakteristika til filteret 84 kan benyttes for å tilrettelegge for ekspansjon. Sandskjermen 80 kan ekspanderes som beskrevet heri og kan inkludere hvilken som helst form av bistabile celler. En utførelsesform som kan benyttes, er sandskjermen anbrakt på et innsettingsverktøy som inkluderer et ekspansjonsverktøy som beskrevet overfor. Sandskjermen 80 er posisjonert ved den ønskede lokasjonen (dvs motstående det området som skal filtreres) og ekspandert. Sandskjermen 80 kan ekspandere på en slik måte at den kommer i inngrep eller i kontakt med veggene til brønnkanalene (slik som borehullet) i all hovedsak eliminerer eller reduserer hvilket som helst ringrom mellom sandskjermen og brønnkanalen. I et slikt tilfelle er nødvendigheten for gruspakning redusert eller eliminert.

Figur 14 og 15 illustrerer alternative utførelsesformer til sandskjermen 80 av foreliggende oppfinnelse. I en utførelsesform i figur 14, har filtermaterialet 84 et flertall av folder 85 for å tillate ekspansjon av røret 82. Filtermaterialet 84 er sammenføyd med røret 82 (med sveising eller andre måter) ved flere forskjellige punkter omkring røromkretsen. I en utførelsesform på figur 15 er filtermaterialet 84 tilveiebrakt i overlappende foiler 85A hvilke er festet ved en kant slik at en duk av materiale 84 har en langsgående ragende kant festet til røret 82 og overlapper en motstående duk av filtermateriale 84. Ettersom røret ekspanderer glir filterduken 85A over hverandre og dekker fremdeles den komplette ekspanderte omkretsen til røret 82.1 en utførelsesform i figur 16 og 17 finnes filtermaterialet i form av en enkelt duk 85B festet til røret 82 i det minste en langsgående lokasjon og pakket rundt røret 82. Enkeltduken 85B overlapper seg selv slik at i den fullstendige ekspanderte tilstanden er den komplette omkretsen til røret 82 fremdeles dekket av filtermaterialet 84.

Som illustrert i figur 18 til 20, ekstra alternative utførelsesformer er lignende de som er viste i henholdsvis figur 14 til 16 men inkluderer en skjerm 88. Skjermen 88 omslutter røret 82 and filteret 84 for å beskytte filtermediet 84 under transport og anbringelse.

I en alternativ utførelsesform (vist på figur 21) har sandskjermen i det minste et parti som understøtter et filter 84 og i det minste et parti av røret som understøtter et pakningsmateriale 86.1 et eksempel på en utførelsesform, er et flertall av langsgående filterpartier adskilte med pakningspartier. Pakningsmaterialet 86 kan omfatte en elastomer eller et annet anvendelig pakningsmateriale og har et ekspansjonsforhold på i det minste samme størrelse som for røret. Når det er ekspandert forsegler pakningsmaterialet fortrinnsvis mot veggen til en kanal i en brønn (dvs borehullsveggen, bunnlokket til et foringsrør eller et foringsrør plassert i brønnen etc). Ved å tilveiebringe flere partier med filtermaterialet 84 adskilt med partier som har pakningsmateriale oppnås isolerte filterpartier.

I figur 22 er en annen utførelsesform av sandskjermen illustrert hvorved i det minste et filtermedia 94 er posisjonert mellom et par av ekspanderbare rør 90, 92. Rørene 90, 92 er formet av bistabile celler 23 og beskytter filtermediet 94 fra skader. Filtermediet 94 kan være formet fra en rekke forskjellige filtermedier. Utførelsesformen illustrert i figur 22 benytter en relativ tynn plate av materialer, slik som foilmaterialer, som er perforerte.

Som det er illustrert i figur 23 og 24, kan filtermediet 94 omfatte en enkelt folie 93 av filtermateriale 94 (figur 24) eller et flertall av foiler 95 av overlappende materialer (figur 23). Som vist på figurene, kan materialet være forbundet med et av rørene 90, 92 ved et forbindelsespunkt 96 mellom kantene til filtermediet 94. Alternativt kan filtermediet 94 være forbundet til et av rørene 90, 92 med en kant på disse. Likevel, ved å forbinde filtermediet 94 mellom kantene tillates hver kant å overlappe i den minste et tilliggende filterfolie, eller i tilfellet med en enkelt folie, å overlappe seg selv. Figur 24 illustrerer kantene til filtermediet 94 som overlapper et annet. Legg merke til at filterfolien kan forbindes med enten baserøret 90 eller det ytre røret 92.

I figur 25 er et par filterfolier posisjonert side-ved-side. Filterfoliene er formet av et relativt tynt materiale, slik som metalfolie, som er perforert 98. Perforeringene kan være utformet på mange forskjellige måter. En måte å lage perforeringer er med laserskjæreteknikker; mens en alternativ metode er å benytte vannskjæringsteknikker. I en vist utførelsesform er perforeringene i et av filterfoilene slisser som har et relativt høyt bredde/høyde forhold. De andre filterfoilene har spalter og hull. Spaltene til den andre foilen er orientert med en vinkel i forhold til spaltene til den første filterfoilen.

I figur 26 er filterfoilene illustrert å være overlappende i forhold til hverandre for å danne et strømningsområde 99 gjennom de overlappende filterfoilene, på grunn av den relative retningen til perforeringene 98. Legg merke til at perforeringene 98 kan inneha mange forskjellige utforminger avhengig av nød-vendigheten av den spesifikke anvendelsen. Også graden av overlapping og relativ posisjonering og utforming av perforeringene kan benyttes for å tilveiebringe den ønskede strømningskarakteristikk og strømningsregime. For eksempel, det relative trykktapet gjennom filteret ved omkretsen eller langs lengden til filteret kan være forhåndskonstruert med å velge den ønskede strømningsledens dimensjoner og overlappingsmønster. Ved å fremskaffe et trykktap som varierer langs lengden til sandskjermen, som et eksempel, kan dette tilrettelegge for en mer likensartet kontroll av produksjonsgrenseskjiktet og hjelper til og med å redusere koning under produksjon. Som et eksempel, et parti av sandskjermen kan legge til rette for en mer innskrenket strømning i forhold til et annet parti til sandskjermen for å kontrollere grenseskjiktets innløp til brønnhullet, for dermed redusere koning og øke produksjonen. Selv om de er viste som vertikale og horisontale slisser, kan slissene være orienterte med en vinkel relativt til den langsgående retningen til sandskjermen. Eksempelvis, en orientering av slissene med en vinkel på førtifem grader i forhold til den langsgående retningen kan tilveiebringe høyere frem-stillingsvirkningsgrad fordi alternative foiler kan bli montert slik at det resulterende mønsteret har slisser til tilliggende foiler orientert med nitti grader i forhold til hverandre. Likeledes, avrundede perforeringer kan benyttes til å redusere flate overflater som har en tendens til å henge under ekspansjon eller av andre grunner. De mulige utformingene som kan benyttes er i praksis ubegrensede og er valgte på grunnlag av anvendelsen. Idet filterfoiler glir over hverandre under ekspansjon av rørene 90, 92, forandres dimensjonene til åpningene som ble dannet av overlappingen av tilliggende filterfoiler. Mer enn to filterfoiler 94 kan overlappe hverandre slik at, eksempelvis, i det minste et parti av filtermediet kan omfatte tre eller flere lag av filterfoil.

I figur 27 og 28, er alternative utførelsesformer for sammensetningen av filterfoil, dvs foil 95 illustrert. Utførelsesformen illustrert i figur 27 benytter filterfoiler som har et midtstilt filterparti 100 utformet av et kompakt fiberaktig metallisk materiale (f. eks. free-wire masker). Materialet danner flere spiralaktige stier lagdekket mellom par av foiler 101.1 utførelsesformen i figur 28, har et midtstilt filterparti 100 en vevd materialtype, slik som vevd Hollandsk tvill filtermateriale, plassert mellom et par av foilduker 101. Andre filtermedia kan også benyttes.

Med referanse til figur 29A-B, kan et eksempel på en teknikk for fremstilling av en ekspanderbart sandskjerm beskrives. Legg merke til at fremstillingsteknikken kan benyttes til fremstilling av andre ekspanderbare systemer som har flere lag med ekspanderbare kanaler. På samme måte kan denne fremstillingsteknikken bli benyttet til fremstilling av ikke-ekspanderbare sandskjermer og lignende utstyr. Som det er vist på figuren er en indre kanal 102 plassert på en plate 103 som har et lag med filtermaterialet 104 plassert på dette. Filtermaterialet 104 er plassert derfor å befinne seg mellom platen 103 og den indre kanalen 102.1 tilfellet med et ekspanderbart system, har den indre kanalen 102 og platen 103 slisser eller bistabile celler formet på disse før sammenstilling som følger. Når kanalen 102 plassert på eller over platen 103 og med filtermaterialet 104 anbrakt derimellom, er platen og filterdukene brettet omkring den indre kanalen 102 i posisjonen vist på figur 29B. Filterduken kan dekke hele eller deler av platen 103. På samme måte kan filterduken dekke hele eller deler av den indre kanalen 102 etter brettingen.

I en utførelsesform vist på figur 29B, strekker platen 103 (også referert heri som skjerm) seg ikke omkring hele omkretsen til kanalen 102 noe som etterlater et glipe eller passasje 108 som strekker seg langs filteret 80.1 andre utførelsesformer strekker filtermaterialet og/eller skjermen seg omkring hele omkretsen. Kontrollinjer, andre typer av kanaler og utstyr kan plasseres i passasjen 108. Filtermaterialet 104 kan bli festet til skjermen før innpakking slik som med f eks sveising. I en alternativ utførelsesform, er filtermediet festet etter innpakking sammen med skjermen/platen 103. Filtermediet kan strekke seg forbi skjermen for en forbindelse til kanalen 102 eller på andre måter som ansett nødvendig eller fordelsaktig avhengig av konstruksjonen av filteret, er tilstede-værelsen eller fraværelsen av en passasje 108 og andre konstruksjonsfaktorer.

Filteret 80 på figur 29A-B kan formes av bistabile celler eller andre ekspanderbare anordninger slik som overlappende langsgående slisser eller riflede rør. I tilfellet med en ekspanderbare rør formet av bistabile celler, eksempelvis, er sveisene benyttet for å feste de forskjellige komponentene som kan bli passert på tykke avstivere 22. De tykke avstiverne kan være tilpasset slik at de ikke undergår deformasjon under ekspansjon for å bevare integriteten til sveisen.

I en alternativ utførelsesform, er sandskjermen fremstilt eller formet på andre måter. Likevel kan skjermen 103 fremdeles være formet til å strekke seg kun delvis omkring omkretsen til kanalen 102, for dermed å forme en passasje 108. Passasjens dimensjoner kan bli justert som ønsket for å rute kontroll-linjer, danne alternative ledekanaler eller for plassering av utstyr slik som overvåknings-anordninger eller annet intelligent kompletteringsutstyr.

Ved å referere generelt til figur 30-32, er en alternativ utførelsesform illustrert hvorved filtermaterialet 84 inkluderer en låseanordning 109. Som tidligere diskutert kan visse utførelsesformer benytte en eller flere overlappende duker med filtermateriale 84 som glir over hverandre under ekspansjon. I noen tilfeller er det fordelaktig å låse filtermaterialet og sandskjermen 80 i den ekspanderte posisjonen. I utførelsesformen i figur 30-32, tillater låseanordningen 109 at filterdukene 84 glir over hverandre i en første retning (den ekspanderende retningen) og forhindrer bevegelse i en sammentrekkende retning. De viste alternative utførelsesformene, som eksempler, er paltenner 110 (figur 30), sperrehaker eller buster 112 (figur 31) og vinger 114 (figur 32) formet på eller er festet til filtermediet. Låsingen av filtermediet 84 i den ekspanderte posisjonen kan benyttes til å forbedre motstanden for sammenklapping av den ekspanderte sandskjermen 80.

I figur 33 er en annen type av låsemekanisme 109 innbefattet i en del av den ekspanderbare kanalen. I denne utførelsesformen er den ekspanderbare kanalen formet av et indre rør 82 som har et parti 116 av låsemekanismen 109 (slik som en av utførelsesformene viste i figur 30-32) formet på denne. En skjerm 88 som omslutter røret 82 har også et parti 118 av låsemekanismen 109 formet på denne. Ettersom røret og skjermen ekspanderer, låser låsemekanismen 109 den ekspanderte posisjonen til den ekspanderbare kanalen. Et filtermedium kan plasseres mellom røret og skjermen, eksempelvis, på den ene eller andre siden av låsemekanismen 109. Låsemekanismen kan være posisjonert rundt hele omkretsen til røret 82 og skjermen 88 eller omkring en del av omkretsen.

Ved å referere generelt til figurene 34 til 36 er en annen utførelsesform av et partikkelskjerm illustrert og angitt som partikkelskjerm 120. Partikkelskjermen 120 er vist i delvis ekspandert form og har et filtermateriale innsatt radielt mellom ekspanderbare strukturer. Som best illustrert i figur 34, er et indre rør eller baserør 122 omsluttet i omkretsen av et ekspanderbart basefilter 124.1 tillegg er flere overlappende filterduker 126, dvs fire overlappende filterduker 126, innsatte langs den utvendige overflaten til basefilteret 124. En skjerm 128 er innsatt omkring overlappende filterduker 126 for å sikre basefilteret 124 og overlappende filterduker 126 mellom baserøret 122 og dekslet 128.

I denne anvendelsen er både baserøret 122 og skjermen 128 konstruert for å ekspandere til en større diameter. Eksempelvis kan baserøret 122 omfatte en eller flere bistabile celler 130 som tilrettelegger ekspanderingen fra en sammentrukket tilstand til en ekspandert tilstand. På samme måte kan skjermen 128 omfatte en eller flere bistabile celler 132 som tilrettelegger ekspansjon av skjermen fra en sammentrukket til en ekspandert tilstand.

En teknikk for konstruksjon av skjermen 120 er å forme skjermen i flere komponenter 134, slik som halvdeler som generelt er delte aksielt. I dette eksemplet er de to komponentene 134 forbundet med baserøret 122 ved deres respektive ender 136. Eksempelvis kan endene til komponentene 136 være sveiset til baserøret 122 gjennom basefilteret 124 med, eksempelvis, kilsveis ved generelt ved lokasjoner som angitt med pilene 138.

Selv om de overlappende filterdukene 126 kan bli posisjonert mellom base-røret 122 og skjermen 128 på mange forskjellige måter, er et eksempel på en slik måte å sikre hver duk 126 til deksel 128. Motstående kanter 140 av tilliggende filterduker 126 kan være forbundet til skjermen 128 med f. eks. en sveis 142. Ved å feste motstående kanter 140 er overlappende frie ender 144 i stand til å gli over hverandre ettersom baserøret 122 og skjermen 128 ekspanderes.

Overlappende filterduker 126 kan bli formet fra en rekke forskjellige materialer, slik som et materiale 146, som er illustrert best i figur 35. Et eksempel på et vevd materiale 146 er et vevd metallstoff som har wirer 148 vevd mer eller mindre tett avhengig av den ønskede partikkelstørrelsen som skal filtreres. I et spesifikt eksempel på et materiale er et vevd metallstoff vevd med en Holland tvill vev med overlappende wirer 148 som illustrert i figur 35.

Et annet eksempel på et filtermateriale 150 er illustrert i figur 36. Filtermaterialet 150 omfatter en duk 152 som har et flertall av åpninger 154 formet derigjennom. For eksempel kan åpningene 154 være formet som et flertall av meget små slisser med en ønsket vinkel 156, slik som en vinkel på 45 grader.

Dersom filtermaterialet 150 benyttes til å forme overlappende filterduker 126, er de overlappende dukene typisk orientert i motsatte retninger. Følgelig krysser slissene 154 til en av filterdukene 126 slissene 154 til den tilliggende filterduken 126 for å danne et flertal av mindre åpninger for filtrering av partikkel-stoff. I den illustrert utførelsesformen kan dukene være orienterte slik at slissene 154 til en av filterdukene 126 er orientert med omtrent 90 grader med i forhold til slissene 154 til den tilliggende overlappende duk.

Med hensyn til basefilteret 124 er filtermaterialet generelt innpakket omkring eller innsatt langs den utvendige overflaten til baserøret 122. Materialet til baserøret 124 kan omfatte utallige typer av filtermaterialer som typisk er valgte for å tillate en ekspansjon av materialet og en økning i åpning eller poredimensjonen under ekspansjon. Eksempel på slike materialer omfatter nettinger, slik som metallnettinger, inkludert vevde og ikke-vevde konstruksjoner.

De spesifikke utførelsesformene som er beskrevne her er kun illustrative, idet oppfinnelsen kan modifiseres og utøves på forskjellige men ekvivalente måter åpenbare forde som behersker teknikken som har utbytte av kunnskapen heri. Videre, ingen begrensninger er tiltenkt med hensyn til detaljene til konstruksjonen eller utformingen vist heri, foruten de som er beskrevet i kravene nedenfor. Det er derfor fastslått at de spesifikke utførelsesformene som er beskrevne ovenfor kan endres eller modifiseres og alle slike varianter er betraktet innenfor oppfinnelsens omfang og idé. Det følger av dette at den søkte beskyttelsen her er som angitt i kravene under.

Claims

1. Et system for filtrering i et brønnhullsmiljø omfattende: en sandskjerm (80, 120) med en ekspanderbar rørkomponent (82)karakterisert vedat: den ekspanderbare rørkomponenten (82, 90) omfatter i det minste et parti som er formet av bistabile celler (23, 13, 132).

2. System ifølge krav 1, videre omfattende et filter anbrakt på rørkomponenten (82, 90).

3. System ifølge krav 2, hvor filteret har et ekspansjonsforhold likt eller større enn det til røret.

4. System ifølge krav 2, hvor filteret er foldet.

5. System ifølge krav 2, hvor filteret er formet med et flertall av omkrets-overlappende duker (126) av filtermedia (94).

6. System ifølge krav 2, hvor filteret er formet av i det minste en omkrets-overlappende duk (126) av filtermedia (94).

7. System ifølge krav 2, videre omfattende en andre rørkomponent (92) som kan ekspanderes radielt, filtermaterialet (94) er anbrakt mellom rørkomponenten (90) og den andre rørkomponenten (92).

8. System for filtrering i et brønnhullsmiljø omfattende: i det minste et filtermedia (94) som definerer et flertall av perforeringer (98), idet perforeringene (98) er valgte for å tilveiebringe et forhåndsbestemt strømningsmønster derigjennom,karakterisert ved;en ekspanderbar rørkomponent (90) koplet til i det minste filtermediet (94) idet den ekspanderbare rørkomponenten (90) omfattende et flertall av bistabile celler (23, 130, 132).

9. System ifølge krav 8, videre omfattende en andre rørkomponent (92) som kan være radielt ekspanderbar der filtret (94) er anbrakt mellom rørkomponenten (90) og den andre rørkomponenten (92).

10. System ifølge krav 9, hvor den den andre ekspanderbare rørkomponenten (92) omfatter et flertall av bistabile celler (23, 130, 132).

11. System for filtrering av partikkelmateriale i et brønnhullsmiljø, omfattende: en rørformet ekspanderbar filterkomponentkarakterisert vedat: den rørformetde ekspanderbare skjermkomponenten har et flertall av bistabile celler (23,13,132); og et filter anbrakt langs den ekspanderbare skjermkomponenten.

12. System ifølge krav 11, hvorved filteret omfatter en filterduk (84, 85A, 126) pakket rundt den ekspanderbare skjermkomponenten.

13. System ifølge krav 11, hvorved filteret omfatter et flertall av overlappende filterduker (84, 85A, 94, 95, 126).

14. System ifølge krav 113, hvorved hver av flertallet av filterduker (84, 85A, 94, 95, 126) er festet til den ekspanderbare komponenten (90).

15. System ifølge krav 11, videre omfattende en andre ekspanderbare (92) komponent, hvori filteret er anbrakt mellom den ekspanderbare skjermkomponenten og den andre ekspanderbare skjermkomponenten.

16. System ifølge krav 11, hvori den ekspanderbare skjermkomponenten omfatter et flertall av bistabile celler (23,130, 132).

17. System ifølge krav 15, hvor den ekspanderbare skjermkomponenten (90) og den andre ekspanderbare komponenten (92) hver omfatter et flertall av bistabile celler (23, 130, 132).

18. Fremgangsmåte for å begrense strømning av partikkelmateriale inn til et rør nede i en brønn (40) benyttet til å lede fluid igjennom denne, omfattende: dannelse av en rørformet partikkelskjerm med et flertall av bistabile celler (23, 130, 132); plassering av partikkelskjermen (80, 120) oppstrøms fra røret; og ekspansjon av partikkelskjermen (80, 120).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvori ekspansjonen omfatter ekspansjon av den røraktige partikkelskjermen (120) i en radiell utadragende retning.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvori formingen omfatter konstruksjon av partikkelskjermen (80, 120) med en generelt rørformet rørkomponent som harde bistabile cellene (23, 130, 132) og filtermaterialet (84, 94, 104, 150) koplet til rørkomponenten.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, videre omfattende arrangering av filtermaterialet (84, 94,104, 150) omkring utsiden av rørkomponenten (82) i en enkeltfilter.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20, videre omfattende arrangering av filtermaterialet (84, 94, 104, 150) i et flertall av overlappende ark (85A).

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, videre omfattende opprettholdelse av overlappende ark (85A) i en ekspandert konfigurasjon via en låsemekanisme (109).

24. Fremgangsmåte ifølge krav 18, videre omfattende ruting av en styringsledning langs partikkelskjermen (80, 120).

25. Et system for forbedring av motstanden mot sammenklapping av en ekspanderbar anordning, omfattende: et ekspanderbart rørsystem for anvendelse i et brønnhullsmiljø, hvor det ekspanderbare rørsystemet har et første lag (104) som overlapper et andre lag;karakterisert vedat systemet videre omfatter: en låsemekanisme (109), hvorved ved ekspandering av det ekspanderbare rørsystemet, tilrettelegger låsemekanismen (109) for opprettholdelse av det ekspanderbare systemet i den ekspanderte tilstanden, og hvori det ekspanderbare rørsystemet (102) omfatter en rørkomponent (102) som har et flertall av bistabile celler (23, 130, 132).

26. System ifølge krav 25, hvori det første laget og det andre laget er formet av et filtermateriale (104) brettet omkring rørkomponenten (82).

27. System ifølge krav 26, hvor låsemekanismen (109) er koplet til det første laget og det andre laget.

28. System ifølge krav 27, hvor låsemekanismen (109) omfatter paltenner (110).

29. System ifølge krav 27, hvor låsemekanismen (109) omfatter sperrehaker (112).