NO332278B1 - Kompresjonspakning og fremgangsmate for a montere kompresjonspakningen - Google Patents

Abstract

En nedhullspakning for å fremskaffe en tetning i et brønnborehull for å tillate integritetstesting av brønnborehullet. Pakningen er festet med en mansjett bevegelig på et legeme til pakningen som er puttet ned på en formasjon i brønnborehullet. Bevegelse av mansjetten komprimerer en eller flere pakningselementer. Pakningen omfatter videre en forbiførende kanal som tillater fluid å passere gjennom verktøyet når det blir kjørt i brønnborehullet, og børster eller skrapene for å rense brønnborehullet og forberede området som pakningselementet kommer i kontakt med.

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en nedhullspakning. Mer nøyaktig relaterer foreliggende oppfinnelse seg til en pakning som kan bli benyttet for nedhullstetting.

Det er viktig å bestemme hvorvidt det finnes noen sprekker, gap eller andre uregelmessigheter i kledningen til et brønnborehull, eller i sementen mellom rør som kler et brønnborehull, som kan tillate inntrengningen av brønnborehullfluid inn i ringrommet til borehullet. Det er også viktig at enhver uregelmessighet i brønnborehullsklednings-tilkoplingene og sementbindingene er identifisert og overvåket for å forhindre forurensning av innholdet i brønnborehullet.

Det er normalt vanskelig å bestemme hvorvidt det er noen uregelmessigheter i brønnborehullskledningstilkoplingene og sementbindingene da hydrostatiske trykket dannet av borefluid inne i brønnborehullet forhindrer brønnborefluid fra å trenge inn i ringrommet til borehullet. For å kunne overkomme denne vanskeligheten er det kjent for en faglært å benytte nedhullspakningen til å forsegle en seksjon av forformet brønnborehull for å kunne teste integriteten av en spesiell seksjon av borehullet. En test utført for å identifisere enhver slik uregelmessighet er en såkalt "tilførsel" eller "negativ" test.

Under en tilførselstest er en pakning inkludert på en arbeidsstreng og kjørt inn i borehullet. De individuelle pakningselementene til pakningsverktøyet er utvidet til å forsegle ringrommet mellom brønnborerøret og brønnborehullet, og mellom brønnbore-røret og verktøyet i brønnborehullet. Ekspansjon eller "festing" av pakningen, er vanligvis oppnådd ved å rotere verktøyet relativt til arbeidsstrengen og forhindre den normale gjennomstrømningen av borefluid i ringrommet mellom arbeidsstrengen og brønnborehullrøret. Et fluid med lavere tetthet er deretter sirkulert inne i arbeidsstrengen som reduserer det hydrostatiske trykket inne i røret. Som en konsekvens av det hydrostatiske trykkfallet, kan brønnborehullfluid strømme gjennom enhver sprekk eller uregelmessighet i kledningen til brønnborehullet inn i ringrommet til borehullet. Hvis dette inntreffer, vil strøm av brønnborehullfluid inn i borehullet resultere i en økning i trykk som kan bli overvåket. Som et resultat er det mulig å lokalisere områder hvor fluid kan passere inn i brønnborehullet gjennom uregelmessigheter i strukturen til borehullet og hvor reparasjon av kledningen kan være påkrevet. Etter testing, kan borehullet bli "trykksatt" for å fjerne brønnborehullfluid fra borehullet og en tung borefluid kan bli sendt gjennom borestrengen for å returnere det hydrostatiske trykket til normalt.

En ulempe med konvensjonell pakningsverktøy ligger i det faktum at de vanligvis er festet med en relativ rotasjon inne i brønnborehullet. Det er derfor vanskelig å kjøre andre nedhullsverktøy som også er satt med rotasjonsfremgangsmåten, for eksempel i J-slisser, på arbeidsstrengen som inneholder pakningen, på samme tid som det er vanskelig å selektivt aktivere et verktøy av gangen. Rotasjon av arbeidsstrengen for å aktivere et brønnborerenseverktøy eller hullfres ville sette pakningen for tidlig. Derfor har det historisk vært nødvendig å kjøre en separat tur inn i brønnborehullet for å kunne utføre en trykktest eller tilførselstest. Som en konsekvens er det nødvendig å utføre mer enn én tur ned i borebrønnen for å rense borehullet og overvåke nedhullsforholdene. Det vil være forstålig at på de betydelig dypene nådd under olje- og gassproduksjon, kan tidsforbruket for å gjennomføre flere turer og komplekse opptaksprosedyrer for å gjenvinne en arbeidsstreng være veldig lang. Dette er spesielt riktig når det er ønskelig å teste den "lineære overlappingen" eller det lineære toppområdet til et brønnborehull. Det vil derfor være en fordel å fremskaffe en pakning som kan bli festet med fremgangsmåte forskjellig fra rotasjon og kan derfor bli benyttet i forbindelse med andre nedhullsverktøy på samme borestreng.

En ytterligere ulempe med konvensjonelt pakningsverktøy er at de har en tendens til å ha store ytre diametre. Dette begrenser forbipasseringen for sirkulasjon av fluid gjennom brønnborehullet og verktøyet i seg selv når pakningen ikke er festet, som derved uheldigvis påvirker smøringen av verktøyet og fjerning av enhver knust steinmasse eller avskjæringer fra borehullet. Videre er fluidsirkulasjonen rundt et pakningsverktøy inne i brønnborehullet ofte med høy hastighet grunn til den begrensede forbipasseringsområde. Siden den eneste passasjen for fluid er mellom den eksterne overflaten til pakningen og den interne overflaten til brønnborehullet i konvensjonelle pakningsverktøy, kan en høy gjennomstrømningsrate ødelegge de individuelle pakningselementene som vanligvis er plassert på den eksterne overflaten til verktøyet. Det vil derfor være en fordel å fremskaffe et pakningsverktøy som vil tillate høye rater av sirkulasjon til å passere gjennom et borehull uten å ødelegge pakningselementene og verktøyet. Eksempler på dette er vist i US patent 4 565 247,4 018 276 og 1 925 016.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en Pakningsverktøy for å montere på en arbeidsstreng, hvor et legeme med én eller flere pakningselementer og en mansjett og som har de karakteristiske trekk angitt i krav 1, og ved en fremgangsmåte for å feste pakningsverktøyet som har de karakteristiske trekk angitt i krav 11.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en forbedret fremgangsmåte for å feste pakningen inne i brønnborehullet. Et ytterligere formål er å fremskaffe et pakningsverktøy som kan bli benyttet i brønnborehullet samtidig med andre brønnopprensningsverktøy.

Det er videre et formål med foreliggende oppfinnelsen å fremskaffe et paknings-verktøy som ikke ugunstig påvirker den normale sirkulasjonen av fluid inne i et brønnborehull når den blir dyttet inn i borehullet. Et ytterligere tilknyttet formål er å fremskaffe et pakningsverktøy som tillater høye rater med sirkulasjon til å passere gjennom borehullet uten å ødelegge pakningselementet på verktøyet.

I henhold til et første aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et pakningsverktøy for montering på en arbeidsstreng, hvor pakningsverktøyet omfatter et legeme med én eller flere pakningselementer og en mansjett, hvor mansjetten har eller er assosiert med et anslag og er bevegelig i forhold til verktøylegemet, hvor anslaget samarbeider med en formasjon, hvorved å samarbeide formasjonen, kan mansjetten bli beveget relativt til verktøylegemet ved å påføre en vekt ned på verktøyet, og hvor bevegelse av mansjetten relativt til verktøylegemet komprimerer ett eller flere av pakningselementene.

Fortrinnsvis er ett eller flere av pakningselementene festet ved hjelp av å bli komprimert av mansjetten.

Fortrinnsvis er ett eller flere av pakningselementene laget fra et støpt gummimateriale.

Vanligvis er mansjetten mekanisk koplet til legemet til verktøyet med et forskyvende middel, hvor det forskyvende middelet er tilpasset til å forskyve under påvirkning av festevekten på verktøyet når anslaget samarbeider med formasjonen.

Formasjonen kan bli dannet av den lineære toppen. Alternativt kan formasjonen være dannet av bunnen av brønnborehullet.

Fortrinnsvis har verktøyet et mangfold av integrerte forbiførende midler som tillater fluid å passere gjennom verktøyet når det blir dyttet inn i brønnborehullet.

Fortrinnsvis er de nevnte forbiførende midlene åpninger eller kanaler. Fortrinnsvis er åpningene eller kanalene lukket når pakningsverktøyet er festet.

Fortrinnsvis blir åpningene og kanalene lukket ved hjelp av å bevege mansjetten relativt til verktøylegemet, for på den måten å lukke utløpet eller utløpene til åpningene eller kanalene.

Fortrinnsvis omfatter pakningsverktøyet videre én eller flere skrapere og/eller børster montert nedenfor mansjetten. Skraperne og/eller børstene renser forut for pakningselementene og forbereder stedet der verktøyet skal bli festet.

Fortrinnsvis er arbeidsstrengen en borestreng. Borestrengen kan også omfatte dedikerte brønnopprensningsverktøy.

Fortrinnsvis er mansjetten beveget relativt til verktøylegemet ved å påføre festevekt på verktøyet, hvor mansjetten beveges relativt til verktøylegemet mot forbelastede midler.

Fortrinnsvis er de forbelastede midlene en fjær. Fjæren kan være en spiralfjærretur.

I henhold til et andre aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en fremgangsmåte for å feste pakningsverktøyet i det første aspektet i et brønnborehull, hvor fremgangsmåten omfatter: a) å kjøre pakningsverktøyet montert på en arbeidsstreng inn i brønnborehullet inntil mansjetten som er på eller assosiert med mansjetten til pakningsverktøyet samarbeider med en formasjon inne i brønnen; b) å forskyve et forskyvningsmiddel på mansjetten ved å påføre festevekt på pakningsverktøyet; c) å fortsette å påføre festevekt på pakningsverktøyet for å bevege mansjetten relativt til pakningsverktøylegemet for å komprimere og feste pakningselementene.

Fortrinnsvis kan fremgangsmåten også omfatte steget med å utføre en innstrøm eller negativ test for å teste integriteten av brønnborehullet.

Fortrinnsvis kan pakningselementene bli festet gjentatte ganger.

Fortrinnsvis kan fremgangsmåten videre omfatte steget med å børste og/eller skrape brønnborehullet forut for pakningen når pakningen benyttes.

I henhold til et tredje aspekt av foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et pakningsverktøy for å montere på en arbeidsstreng, hvor pakningsverktøyet omfatter én eller flere pakningselementer, hvor pakningsverktøyet videre omfatter et mangfold av integrerte forbiførende midler, hvor ett eller flere forbiførende midler er åpne når pakningsverktøyet er dyttet inn i brønnborehullet og lukket når pakningsverktøyet er festet.

Fortrinnsvis er de integrerte forbiførende midlene kanaler eller åpninger.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der figur 1 illustrerer et pakningsverktøy som er dyttet inn i et forhåndsformet brønnborehull; figur 2 illustrerer et pakningsverktøy med festede pakningselementer, og i posisjon ved en lineær topp, i henhold til foreliggende oppfinnelse; og figur 3 illustrerer en foretrukket utførelse av et pakningsverktøy i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Med referanse til figur 1 er et pakningsverktøy stort sett avbildet som 1 og er omfattende et legeme 2 og en ytre mansjett 3 som er bevegelig i forhold til legemet 2. Legemet 2 er montert på en arbeidsstreng (ikke vist), vanligvis en borestreng. Den ytre mansjetten 3 har eller er assosiert med en ansats 4 som kan være en foringsoverflatefres. Mansjetten 3 er plassert vesentlig lavere enn én eller flere pakningselementer 5. Ett eller flere av pakningselementene 5 er vanligvis laget fra et støpt gummimateriale. Den ytre mansjetten 3 har også en tilbakeholdende ring 13.

Den ytre mansjetten 3 er mekanisk festet til legemet 2 til verktøyet 1 med én eller flere avskjæringspinner 6 og er forhåndsbelastet av en fjær 7. Legemet 2 til verktøyet 1 har en integrert forbiførende kanal 8 som fluid kan passere igjennom for å føres forbi området rundt pakningselementene 5, ved å strømme igjennom legemet 2 til verktøyet 1. Fluidet strømmer deretter igjennom en forbiførende åpning 9 i mansjetten 3. Den integrerte forbiførende åpningen 9 og kanalen 8 er åpen når verktøyet er i bevegelse gjennom et brønnborehull 10, det vil si, før verktøyet er festet, og øker det fluid-forbiførende arealet til verktøyet 1. Verktøyet 1 er montert på en arbeidsstreng (ikke vist) og løper inn i et forhåndsformet brønnborehull 10. Det forformede brønnborehullet 10 er foret med en kledningsstreng 11 og en foring 12. Pakningsverktøyet 1 er drevet gjennom borehullet 10 inntil ansatsen 4 hviler på toppen av foringen 12. Vekt er deretter påført ned på arbeidsstrengen og det festede verktøyet 1, inntil én eller flere avskjæringspinner 6, klippes.

Klipping av avskjæringspinnene 6, utløser mansjetten 3 til å bevege seg relativt til legemet 2, ved hjelp av ytterligere vekt påført til verktøyet 1. I den avbildede utformingen, tillater klippingen av avskjæringspinnene 6 mansjetten 3 til å bevege seg i en oppoverretning relativt til legemet 2, selv om det er forstått at i en alternativ utførelse kan pakningselementet 5 være plassert hovedsakelig under mansjetten 3 og mansjetten 3 kan bevege seg i en retning nedover relativt til legemet 2. Etter hvert som mansjetten 3 beveger seg relativt til legemet 2, komprimerer én eller flere pakningselementer 5. Kompresjon av pakningselementene 5 deformerer dem fra å være hovedsakelig lange og rektangulære i form til å klemme dem sammen til et kvadrat form. Som et resultat i endring i volum av pakningselementene 5 kommer elementene 5 i kontakt med kledningen 11 som derved tetter ringrommet mellom kledningen 5 og verktøyet 1. Dette kan bli sett i mer detalj på figur 2, hvor verktøyet 1 er vektsatt på foringstoppen 12 og pakningselementene 5 er festet. Bevegelse av mansjetten 3 relativt til verktøyet 1 forårsaker den forbiførende porten 9 til å bevege seg ut av posisjonen fra den forbiførende kanalen 8 via handlingene til tetningene 14. Dette forhindrer fluid fra å sirkulere gjennom åpningene 9 og kanalene 8.

Etter å ha festet pakningsverktøyet 1, kan en innstrøms negativ test bli utført for å sjekke integriteten av, for eksempel, sementbindingen mellom de rørformede elementene og mellom kledningstilkoplingene. For å kunne oppnå dette kan arbeidsstrengen (ikke vist) være fylt med vann eller et fluid med tilsvarende lav tetthet. Dette fluidet med lav tetthet utøver et lavere hydrostatisk trykk inne i borerøret enn det borefluidet som normalt sirkulerer gjennom røret. Hvis det er noen uregelmessigheter i sementbindingene mellom kledningselementene i brønnborehullet, vil fallet i hydrostatisk trykk dannet ved sirkulasjon av et fluid med lavere tetthet tillate brønnborefluid å strømme inn i borehullsforingen. Hvis dette inntreffer, blir det målt en økning i trykk inne i borehullet. Dette kan bli oppnådd ved å åpne borerøret ved overflaten og overvåke for en økning i trykk som vil inntreffe hvis fluid strømmer inn i borehullet. Dette tillater enhver uregelmessighet i brønnboreforingen å bli identifisert.

Etter at innstrøms eller den negative testen har blitt utført, kan borestrengen (ikke vist) bli plukket ut og fjæren 7 som utøver en nedover forhåndsbelastning på mansjetten 3, vil returnere mansjetten 3 til sin originale posisjon relativt til legemet 2 til verktøyet 1. Bevegelse av mansjetten 3 i en nedovertrekkende retning fjerner kompresjonen av pakningselementene 5, som vil bli avspent og returnert til sin opprinnelige form. Borehullet kan deretter bli trykksatt for å fjerne brønnborehullfluid, hvis noe, som har passert inn i borehullet og til slutt kan en tung borefluid passere gjennom arbeidsstrengen 1 for å returnere det hydrostatiske trykket til normal. Pakningen kan bli festet og løsnet gjentatte ganger etter behov.

Med referanse til figur 3 som avbilder et pakningsverktøy, som er indikert med referansenumre 25, i henhold med en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse. Like deler i figur 3 til de i figurene 1 og 2 har blitt gitt de samme referansenumrene, men er nå påført endelsen "A".

Pakningsverktøyet 25 omfatter en enkelt fullstyrket borestrengsspindel 15 som har et gjennomgående borehull 16 i lengderetningen. En boksseksjonstilkopling 17 er plassert på en toppende av spindelen 15 og en gjenget tappseksjon 18 er plassert på en bunnende av spindelen 15. Seksjonene 17, 18 fremskaffer tilkopling av pakningsverktøyet 25 til den øvre og nedre seksjonen av en borestreng (ikke vist).

Montert på spindelen 15 er en pakning IA, som beskrevet ovenfor med referanse til figur 1 og 2. Under pakningen IA er det plassert en stabiliseringsmansjett 19. Mansjetten 19 er roterbar i forhold til spindelen 15. Hevede deler eller blader 20 på mansjetten 19 fremskaffer et "avstandsstykke" for verktøyet 25 fra veggene av brønnborehullet og et lavere dreiemoment for verktøyet 25 under innsetting inn i brønnborehullet.

Under stabiliseringsmansjetten 19 er det plassert en "Razor Back Lantern" (Trade Mark) 21. Denne Razor Back Lantern fremskaffer et sett skrapere for å rense brønnbore-hullet forut for festingen av pakningen 5A. Selv om skrapere er vist, kan et børsteverktøy slik som en "Bristle Back" (Trade Mark) bli benyttet i stedet for eller i tillegg til skraperne.

Skulderen 4A for å betjene mansjetten til pakningen IA er plassert på en overflatefres 23 på den nedre enden av verktøyet 25. Betjeningen av verktøyet 25 via mansjetten er som beskrevet ovenfor.

En fordel med foreliggende oppfinnelse ligger i det faktum at pakningsverktøyet kan bli benyttet i kombinasjon med normale brønnopprensningsverktøy som er festet eller aktivisert ved hjelp av relativ rotasjon til arbeidsstrengen eller borestrengen. Siden pakningen ikke er festet eller aktivisert ved hjelp av rotasjon vil den ikke bli festet for tidlig hvis rotasjon er påkrevet til å aktivisere én eller flere av de andre verktøyene på strengen.

Da pakningsverktøyet til foreliggende oppfinnelse kan bli kjørt på en arbeidsstreng, vanligvis en borestreng, på samme tid som andre verktøy, for eksempel opprensningsverktøy, er det ikke nødvendig å utføre en separat kjøring inn i borebrønnen for å utføre en innstrøms eller negativ test. Rensing og testing av brønnborehullet kan derfor bli utført samtidig og i en omgang.

En ytterligere fordel er at omfattelsen av forbiførende åpninger og kanaler integrert i legemet til verktøyet tillater høye rater av fluidsirkulasjon til å passere gjennom borehullet uten å ødelegge pakningselementene som vanligvis har en stor ytre diameter. Produksjonsavfall kan også bli sirkulert opp inne i borehullet gjennom forbiførende kanaler og åpninger, som derved passerer pakningselementene.

Ytterligere modifikasjoner og forbedringer kan bli inkorporert uten å fravike omfanget av oppfinnelsen beskrevet ovenfor.

Claims (14)

1. Pakningsverktøy for å montere på en arbeidsstreng, hvor et legeme (2) med én eller flere pakningselementer og en mansjett (3), hvor mansjetten (3) har eller er assosiert med en skulder og er bevegelig i relasjon til verktøylegemet, hvor skulderen samarbeider med en struktur, hvorved samarbeid med strukturen, kan mansjetten (3) bli beveget relativt til verktøylegemet ved å sette på en vekt på verktøyet, og hvor bevegelsen av mansjetten (3) relativt til verktøylegemet komprimerer én eller flere pakningselementer (5),karakterisert vedat verktøyet videre omfatter én eller flere skrapere og/eller børster.

2. Pakningsverktøy i henhold til krav 1,karakterisert vedat ett eller flere pakningselementer (5) er festet ved hjelp av å bli komprimert av mansjetten (3).

3. Pakningsverktøy i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat ett eller flere pakningselementer (5) er laget fra et støpt gummimateriale.

4. Pakningsverktøy i henhold til ett av kravene ovenfor,karakterisert vedat mansjetten (3) er mekanisk tilkoplet til legemet (2) til verktøyet av et avskjermende middel, hvor de avskjermende midlene er tilpasset til å klippes under påvirkning av den påførte festevekten til verktøyet når skulderen samarbeider med formasjonen.

5. Pakningsverktøy i henhold til ett av kravene ovenfor,karakterisert vedat verktøyet har et mangfold av integrerte forbiførende midler som tillater fluid å passere gjennom verktøyet når det kjøres inn i brønnborehullet (10).

6. Pakningsverktøy i henhold til krav 5,karakterisert vedat de nevnte forbiførende midlene er åpninger (9) eller kanaler (8).

7. Pakningsverktøy i henhold til krav 6,karakterisert vedat åpningene (9) eller kanalene (8) er lukket når pakningsverktøyet (1) er festet.

8. Pakningsverktøy i henhold til krav 6 eller 7,karakterisert vedat åpningene (9) eller kanalene (8) blir lukket ved hjelp av å bevege mansjetten (19) relativt til verktøylegemet, slik at utløpet eller utløpene til åpningene (9) eller kanalene (8) blir lukket.

9. Pakningsverktøy i henhold til ett av kravene ovenfor,karakterisert vedat når mansjetten (3) er beveget relativt til verktøylegemet ved å påføre vekt på verktøyet, beveger mansjetten (3) seg relativt til verktøylegemet mot et forhåndsbelastet middel.

10. Pakningsverktøy i henhold til krav 10,karakterisert vedat det forhåndsbelastede middelet er en fjær (7).

11. Fremgangsmåte for å feste pakningsverktøyet til ethvert av kravene 1-11, hvor å omfatte (a) å kjøre pakningsverktøyet (1) montert på en arbeidsstreng inn i brønnborehullet (10) inntil skulderen som er på eller er assosiert med mansjetten (3) til pakningsverktøyet (1) samarbeider med en formasjon inne i borebrønnen; (b) å klippe et avskjærende middel på mansjetten (3) ved å påføre vekt på pakningsverktøyet (1); og (c) å fortsette og påføre vekt på pakningsverktøyet (1) for å bevege mansjetten (3) relativt til pakningsverktøyslegemet for å komprimere og feste pakningselementenekarakterisertved at fremgangsmåten også omfatter steget med å børste og/eller skrape brønnborehullet (10) forut for pakningen når pakningsverktøyet (l)benyttes.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 12,karakterisert vedå omfatte et ytterligere steg med å utføre en innstrøm eller negativ test for å teste integriteten til brønnborehullet (10).

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 12 eller 13,karakterisert vedat pakningselementene kan bli festet gjentatte ganger.

14. Pakningsverktøy i henhold til et av kravene 1-11,karakterisert vedett eller flere pakningselementer, hvor pakningsverktøyet (1) videre omfatter et mangfold av integrerte forbiførende kanaler (8) eller åpninger (9), hvor én eller flere forbiførende kanaler (8) eller åpninger (9) er åpne når pakningsverktøyet (1) blir dyttet inn i brønnborehullet (10) og lukket når pakningsverktøyet (1) er festet.