NO333732B1

NO333732B1 - Activation tool for equipment in a well

Info

Publication number: NO333732B1
Application number: NO20091316A
Authority: NO
Inventors: Frank Ove Akselberg
Original assignee: I Tec As
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2013-09-02
Also published as: WO2010114383A1; NO20091316L

Abstract

Et verktøy for aktivering av utstyr i en brønn har en indre sylinder 120 anbrakt aksialt glidbart og forspent i et ytre hus og minst en friksjonsblokk 121 innfestet i den indre sylinderen. Friksjonsblokken 121 forspennes mot brønnveggen og gir en friksjonskraft. Minst en låseklakk 130 tilpasset til å aktivere utstyr i brønnen er innfestet i den indre sylinderen 120 og radialt forspent utover. Når verktøyet er på plass i brønnen, trekkes det ytre huset oppover mens den indre sylinderen holdes fast av friksjonsblokkene 121. Derved trekkes en hylse 150 bort fra låseklakkene 130 og hindres av en låsetapp 140 i å gli tilbake. Låseklakkene er utformet og innfestet slik at de kan aktivere utstyr som passeres av verktøyet når låseklakkene er i sin ytre stilling. Verktøyet kan trekkes tilbake uten at utstyr i brønnen påvirkes, og låseklakken kan snus 180° for å deaktivere utstyr når verktøyet beveges gjennom brønnen i motsatt retning.A tool for activating equipment in a well has an inner cylinder 120 located axially slidably and biased in an outer housing and at least one friction block 121 fixed in the inner cylinder. The friction block 121 is biased against the well wall and provides a frictional force. At least one locking lug 130 adapted to activate equipment in the well is fixed in the inner cylinder 120 and radially biased outwards. When the tool is in place in the well, the outer housing is pulled upwards while the inner cylinder is held firmly by the friction blocks 121. Thereby a sleeve 150 is pulled away from the locking lugs 130 and is prevented by a locking pin 140 from sliding back. The locking lugs are designed and fixed so that they can activate equipment that is passed by the tool when the locking lugs are in their outer position. The tool can be withdrawn without affecting equipment in the well, and the locking tab can be turned 180° to disable equipment when the tool is moved through the well in the opposite direction.

Description

BAKGRUNN BACKGROUND

Teknisk felt Technical field

Denne oppfinnelsen vedrører et aktiveringsverktøy for rask aktivering av utstyr i en brønn. This invention relates to an activation tool for rapid activation of equipment in a well.

Beslektet og kjent teknikk Related and prior art

Ved produksjon av olje og gass brukes brønner gjennom geologiske formasjoner. Brønnene er foret med stålrør som er sementert fast i formasjonene. En brønn kan strekke seg fra noen hundre meter til noen tusen meter under overflaten eller en hav-bunn, og den kan ha horisontale sidegrener. In the production of oil and gas, wells are used through geological formations. The wells are lined with steel pipes that are firmly cemented into the formations. A well can extend from a few hundred meters to a few thousand meters below the surface or a seabed, and it can have horizontal side branches.

Blandingen av olje, kondensat, gass, vann, salter, andre kjemikalier og løsmasse fra formasjonene utsetter stålrørene i brønnen for betydelig korrosjon og slitasje. Det er derfor vanlig å føre produksjonsrør ned i brønnen gjennom foringen. The mixture of oil, condensate, gas, water, salts, other chemicals and loose material from the formations exposes the steel pipes in the well to significant corrosion and wear. It is therefore common to lead production pipes down into the well through the casing.

Utstyr for å overvåke korrosjon, slitasje, sammensetning av produksjonsstrøm fra ulike sidegrener, plugger, ventiler osv settes i brønnen for ulike formål til ulike tider. Når en sidegren produserer for lite hydrokarboner, kan det f.eks. være aktuelt å stenge den av. Equipment to monitor corrosion, wear, composition of production flow from various side branches, plugs, valves etc. are placed in the well for different purposes at different times. When a side branch produces too few hydrocarbons, it can e.g. be appropriate to turn it off.

Det er i noen tilfeller ønskelig å stenge av hele eller deler av brønnen, eller behov for å skru på eller av måleutstyr i en eller flere seksjoner. I slike situasjoner ønsker man gjerne å gjøre driftsavbruddet kortest mulig. In some cases, it is desirable to shut down all or part of the well, or there is a need to turn on or off measuring equipment in one or more sections. In such situations, you would like to make the interruption of operation as short as possible.

Det er vanlig å henge verktøy i enden av en wire eller vaier med (e-line) eller uten (slickline) elektrisk strøm for å åpne eller stenge ventiler. Det er også vanlig å bruke kveilrør eller rørformede strenger med verktøy i enden til å aktivere/deaktivere brønn-utstyr. Verktøy i enden av stålrør egner seg på mindre dyp, fordi stålrørets stivhet kan brukes til å rotere utstyrselementer, f.eks. ved åpning eller stenging av ventiler. En wire kan ikke brukes til rotasjon på samme måte. I dypere brønner kan heller ikke et stålrør brukes til presis aktivering av verktøy eller utstyr. I mange tilfeller brukes kjøreverktøy der stålrør eller wire ikke egner seg. It is common to hang tools at the end of a wire or cable with (e-line) or without (slickline) electric current to open or close valves. It is also common to use coiled tubing or tubular strings with tools at the end to activate/deactivate well equipment. Tools at the end of steel pipe are suitable at shallower depths, because the stiffness of the steel pipe can be used to rotate equipment elements, e.g. when opening or closing valves. A wire cannot be used for rotation in the same way. In deeper wells, a steel pipe cannot be used for precise activation of tools or equipment either. In many cases, driving tools are used where steel pipes or wire are not suitable.

US 5,730,224 viser et eksempel på et verktøy for aktivering av en kontroll-innretning i en brønn, der kontrollinnretningen har en indre sleide som kan beveges aksialt eller roteres i forhold til et ytre hus. Kontrollinnretningen aktiveres når den indre sleiden beveges i forhold til det ytre huset. Aktiveringsverktøyet kan ha radielt forspente låseklakker festet til en indre sylinder. Låseklakkene kan holdes tilbake av en låsehylse så lenge verktøyet beveges i brønnen. Når verktøyet er på plass ved kontrollinnretningen, trekkes i så fall låsehylsen bort, slik at låseklakkene går i inngrep med tilpassede spor i kontrollinnretningens sleide. Verktøyet kan også ha en låseblokk som kan forspennes radialt mot en indre brønnrørvegg, slik at låseklakkene, og dermed kontrollinnretningenes sleide, kan beveges i forhold til kontrollinnretningens ytre hus. Aktiveringsverktøyet i US 5,730,224 kan om ønskelig kjøres inn ved hjelp av en wire, og kraften som kreves til aktivering eller deaktivering kan om ønskelig frembringes hydrau-lisk eller elektromekanisk av aktiveringsverktøyet. Når kontrollinnretningen er aktivert eller deaktivert, kan låseklakkene klemmes tilbake slik at verktøyet kan trekkes ut. US 5,730,224 shows an example of a tool for activating a control device in a well, where the control device has an internal slide which can be moved axially or rotated in relation to an outer housing. The control device is activated when the inner slide is moved relative to the outer housing. The activation tool may have radially biased locking lugs attached to an inner cylinder. The locking lugs can be held back by a locking sleeve as long as the tool is moved in the well. When the tool is in place at the control device, in that case the locking sleeve is pulled away, so that the locking lugs engage with adapted grooves in the slide of the control device. The tool can also have a locking block which can be biased radially against an inner well pipe wall, so that the locking lugs, and thus the control device's slide, can be moved in relation to the control device's outer housing. The activation tool in US 5,730,224 can, if desired, be driven in by means of a wire, and the force required for activation or deactivation can, if desired, be generated hydraulically or electromechanically by the activation tool. When the control device is activated or deactivated, the locking tabs can be clamped back so that the tool can be extracted.

I noen tilfeller er det ønskelig å aktivere ventiler eller annet utstyr for å stenge eller åpne en seksjon i brønnen, eller for å utføre målinger i seksjonen. Med konvensjonelt In some cases, it is desirable to activate valves or other equipment to close or open a section in the well, or to perform measurements in the section. With conventional

utstyr tar det lang tid å lokalisere hvert enkelt brønnverktøy, aktivere eller deaktivere det og fortsette til neste. Dette medfører igjen relativt lange driftsavbrudd i hele eller deler av brønnen. Med kortere tidsavbrudd kan det for eksempel gjennomføres flere målinger i en gitt seksjon i løpet av et år, slik at påliteligheten til f.eks. fremtidige produksjonsanslag kan forbedres. equipment, it takes a long time to locate each individual well tool, activate or deactivate it, and proceed to the next one. This, in turn, results in relatively long service interruptions in all or parts of the well. With shorter time intervals, for example, several measurements can be carried out in a given section during a year, so that the reliability of e.g. future production estimates can be improved.

Oppgaven som søkes løst er å tilveiebringe robust utstyr som enkelt kan aktivere eller deaktivere utstyr eller verktøy i en brønn. The task sought to be solved is to provide robust equipment that can easily activate or deactivate equipment or tools in a well.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELEN SUMMARY OF THE INVENTION

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen er angitt i det selvstendige krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav. The main features of the invention are stated in the independent claim 1. Further features of the invention appear in the non-independent patent claims.

Ovennevnte oppgave løses ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen av et verktøy for aktivering av utstyr i en brønn, kjennetegnet ved: The above task is solved according to an embodiment of the present invention by a tool for activating equipment in a well, characterized by:

en indre sylinder anbrakt aksialt glidbart og forspent i et ytre hus, an inner cylinder located axially slidably and prestressed in an outer housing,

minst en friksjonsblokk innfestet i den indre sylinderen og tilpasset til å bli radialt forspent mot en indre vegg i brønnen, at least one friction block fixed in the inner cylinder and adapted to be radially biased against an inner wall in the well,

minst én låseklakk innfestet i den indre sylinderen og radialt forspent utover, hvilken låseklakk er tilpasset å aktivere utstyr i brønnen, at least one locking lug fixed in the inner cylinder and radially biased outwards, which locking lug is adapted to activate equipment in the well,

en låsehylse fast forbundet med det ytre huset, og anbrakt slik at den ligger over låseklakkene i en første posisjon, og ikke ligger over låseklakkene i en andre posisjon. a locking sleeve fixedly connected to the outer housing, and positioned so that it lies above the locking lugs in a first position, and does not lie above the locking lugs in a second position.

Verktøyet kan festes i for eksempel en wire, og beveges nedover i brønnen ved at det legges på vekt på vanlig måte. Når verktøyet er på et forhåndsbestemt sted i brønnen, trekkes det ytre huset oppover mens den indre sylinderen holdes fast av friksjonsblokkene. Derved trekkes en hylse bort fra låseklakkene og hindres av en låsetapp i å gli tilbake. Låseklakkene er utformet og innfestet slik at de kan aktivere utstyr som passeres av verktøyet når låseklakkene er i sin ytre stilling. Verktøyet kan trekkes tilbake uten at utstyr i brønnen påvirkes, og låseklakken kan snus 180° for å deaktivere utstyr når verktøyet beveges gjennom brønnen i motsatt retning av retningen som ble brukt ved aktivering. The tool can be attached to, for example, a wire, and moved down the well by adding weight in the usual way. When the tool is at a predetermined location in the well, the outer casing is pulled upwards while the inner cylinder is held in place by the friction blocks. Thereby, a sleeve is pulled away from the locking lugs and is prevented by a locking pin from sliding back. The locking lugs are designed and fixed so that they can activate equipment that is passed by the tool when the locking lugs are in their outer position. The tool can be withdrawn without affecting equipment in the well, and the locking tab can be turned 180° to disable equipment when the tool is moved through the well in the opposite direction to the direction used for activation.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Oppfinnelsen beskrives nærmere i det følgende med referanse til de vedføyde tegningene, hvor like henvisningstall viser til like elementer, og hvor: The invention is described in more detail below with reference to the attached drawings, where like reference numbers refer to like elements, and where:

Figur 1 viser et aktiveringsverktøy i låst tilstand; og Figure 1 shows an activation tool in a locked state; and

Figur 2 viser aktiveringsverktøyet fra figur 1 i armert tilstand. Figure 2 shows the activation tool from Figure 1 in armed condition.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

Figur 1 viser hoveddelene i et aktiveringsverktøy ifølge oppfinnelsen. En indre sylinder 120 er innført i et ytre hus, og holdes inne i huset av en fjær 160, som i figur 1 er anbrakt om en del av sylinderen 120, og ligger an mot en radialt utoverrettet bakre skulder på sylinderen 120 og en radialt innoverrettet fremre skulder på det ytre huset. Det bemerkes at sylinderen 120 i andre utførelsesformer kan være hul. Figure 1 shows the main parts of an activation tool according to the invention. An inner cylinder 120 is introduced into an outer housing, and is held inside the housing by a spring 160, which in figure 1 is placed around part of the cylinder 120, and rests against a radially outwardly directed rear shoulder of the cylinder 120 and a radially inwardly directed front shoulder on the outer housing. It is noted that in other embodiments, the cylinder 120 may be hollow.

Det ytre huset har i sin ene ende et endestykke 110 hvor verktøyet kan festes i en kabel. Endestykket 110 har også en krage for fiskeverktøy hvis nødfjerning blir nød-vendig. Husets andre ende danner en hylse 150, som i figur 1 ligger over og klemmer inn radialt forspente låseklakker 130. The outer housing has at one end an end piece 110 where the tool can be attached to a cable. The end piece 110 also has a collar for fishing tools if emergency removal becomes necessary. The other end of the housing forms a sleeve 150, which in Figure 1 lies above and clamps in radially biased locking lugs 130.

Radialt forspente friksjonsblokker 121 er festet i sylinderen 120, og presses mot den omliggende rørveggen når verktøyet er innført i et brønnhull. Dette gir en friksjonskraft proporsjonal med den radiale forspenningskraften. Denne friksjonskraften virker direkte på sylinder 120, og ikke gjennom det ytre huset. Radially biased friction blocks 121 are fixed in the cylinder 120, and are pressed against the surrounding pipe wall when the tool is introduced into a wellbore. This gives a frictional force proportional to the radial biasing force. This frictional force acts directly on cylinder 120, and not through the outer housing.

En radialt forspent låsetapp 140 ligger i figur 1 an mot en indre flate av hylsen 150. A radially biased locking pin 140 lies in Figure 1 against an inner surface of the sleeve 150.

Ved bruk festes aktiveringsverktøyet i en kabel eller wire, og det legges på tilstrekkelig vekt til å overvinne friksjonskraften fra gripeelementene 121, typisk noen hundre kg. Når aktiveringsverktøyet som vist i figur 1 kjøres inn i et brønnhull på denne måten, er låseklakkene 130 låst inntil verktøykroppen av hylsen 150. Låseklakkene vil i denne posisjonen ikke gå i inngrep med verktøy eller utstyr i brønnen. In use, the activation tool is attached to a cable or wire, and sufficient weight is placed on it to overcome the frictional force from the gripping elements 121, typically a few hundred kg. When the activation tool as shown in Figure 1 is driven into a well hole in this way, the locking lugs 130 are locked against the tool body by the sleeve 150. In this position, the locking lugs will not engage with tools or equipment in the well.

På et forhåndsbestemt sted stoppes verktøyet, og kabelen brukes til å trekke enden 110 mot fjærkraften fra fjæren 160. Ved denne trekkingen holdes sylinderen 120 fast i bønnen av friksjonskraften mot brønnveggen, slik at det ytre huset kan beveges i forhold til den indre sylinderen 120 inntil låsetappen 140 skyves ut i et låsespor i hylsen 150. At a predetermined location, the tool is stopped, and the cable is used to pull the end 110 against the spring force from the spring 160. During this pulling, the cylinder 120 is held firmly in the bean by the frictional force against the well wall, so that the outer housing can be moved relative to the inner cylinder 120 until the locking pin 140 is pushed out into a locking slot in the sleeve 150.

Etter denne trekkebevegelsen er aktiveringsverktøyet armert, som vist på figur 2. Låseklakkene 130 holdes ikke lenger inne av hylsen 150, og vil dermed kunne gå i inngrep med passende spor på annet utstyr og verktøy. Låsetappen 140 hindrer hylsen 150 i å gli tilbake og klemme inn låseklakkene. After this pulling movement, the activation tool is armed, as shown in figure 2. The locking lugs 130 are no longer held in by the sleeve 150, and will thus be able to engage with suitable grooves on other equipment and tools. The locking pin 140 prevents the sleeve 150 from sliding back and squeezing the locking lugs.

Når trekket i kabelen fjernes, vil vektene på nytt kunne skyve aktiveringsverktøyet nedover i brønnhullet. Nå vil imidlertid låseklakkene 130 gripe fatt i alt utstyr og verktøy med profiler som passer overende med låseklakkens profil. Dermed er det tilstrekkelig å sende ned et slikt verktøy for å aktivere utstyr, for eksempel for å åpne en rekke ventiler som blir påvirket av låseklakkene 130 etter tur. When the pull in the cable is removed, the weights will once again be able to push the activation tool down into the wellbore. Now, however, the locking lugs 130 will grip all equipment and tools with profiles that match the profile of the locking lug. Thus, it is sufficient to send down such a tool to activate equipment, for example to open a series of valves which are affected by the locking lugs 130 in turn.

I en foretrukket utførelsesform er låseklakkene er fortrinnsvis asymmetrisk utformet eller innfestet, slik at de påvirker utstyr når de passerer i en retning, men ikke når de passere i motsatt retning. Aktiveringsverktøyet kan i denne utførelsesformen dermed trekkes ut uten at utstyr eller verktøy i brønnen påvirkes, selv når verktøyet er armert som vist i figur 2. Hvis ventilene i eksempelet over åpnes av et armert aktiveringsverktøy på vei ned, vil de med andre ord ikke bli stengt på ny når verktøyet trekkes tilbake. In a preferred embodiment, the locking lugs are preferably asymmetrically designed or fixed, so that they affect equipment when they pass in one direction, but not when they pass in the opposite direction. In this embodiment, the activation tool can thus be pulled out without affecting equipment or tools in the well, even when the tool is armed as shown in figure 2. If the valves in the example above are opened by an armed activation tool on the way down, in other words, they will not be closed again when the tool is retracted.

Hvis ventilene i eksempelet over skal stenges etter en tid i åpen tilstand, snus i denne utførelsesformen låseklakkene 180° på verktøyet, som deretter kjøres forbi alt utstyr som skal påvirkes. Først når verktøyet trekkes tilbake mot overflaten og de asymmetriske låseklakkene passerer i retning oppover, vil utstyret i brønnen bli påvirket av låseklakkene 130, f.eks. ved at ventilene i eksempelet over stenges. If the valves in the example above are to be closed after some time in an open state, in this embodiment the locking lugs are turned 180° on the tool, which is then driven past all the equipment to be affected. Only when the tool is pulled back towards the surface and the asymmetric locking lugs pass in an upward direction will the equipment in the well be affected by the locking lugs 130, e.g. by closing the valves in the example above.

I en variant av den foretrukne utførelsesformen spennes låseklakkene fast i verk-tøyet ved sin ene ende, slik at de skrår i aksial retning, og at den ytterste enden skyves utover med en forspenningskraft som er vesentlig mindre enn kraften som trengs for å påvirke utstyret. Når slike låseklakker 130 passerer utstyr i en første retning, kan de bringes i kontakt med spor på brønnutstyret og en kraft som er tilstrekkelig stor til å påvirke utstyret overføres fra innfestingen, langs låseklakken 130 til utstyret som skal påvirkes. Når låseklakkene passerer i en andre, motsatt retning, vil brønnutstyret treffe en skråflate på låseklakken. Fordi låseklakken holdes ute av en forspenningskraft som er mindre enn kraften som trengs for å aktivere brønnutstyret, vil låseklakken 130 bli klemt tilbake i en fordypning i verktøyet når den passerer i denne andre, motsatte retningen. In a variant of the preferred embodiment, the locking lugs are clamped in the tool at one end, so that they slope in the axial direction, and that the outermost end is pushed outwards with a biasing force that is significantly less than the force needed to affect the equipment. When such locking lugs 130 pass equipment in a first direction, they can be brought into contact with grooves on the well equipment and a force which is sufficiently large to affect the equipment is transferred from the attachment, along the locking lug 130 to the equipment to be affected. When the locking lugs pass in a second, opposite direction, the well equipment will hit an inclined surface on the locking lug. Because the locking tab is held out by a biasing force that is less than the force needed to activate the well equipment, the locking tab 130 will be pinched back into a recess in the tool as it passes in this other, opposite direction.

I en alternativ utførelsesform kan låseklakkene virke begge veier, f.eks. ved at de stenger en rekke ventiler på vei ned. Deretter kan verktøyet forbli i brønnen inntil ventilene skal åpnes på nytt ved at verktøyet trekkes tilbake. In an alternative embodiment, the latches can work both ways, e.g. in that they close a series of valves on the way down. The tool can then remain in the well until the valves are to be opened again by withdrawing the tool.

Som det fremgår av beskrivelsen over, er trekkraften for å løfte pålagt vekt og motvirke fjærkraften fra fjær 160 og/eller overvinne friksjonen mot brønnveggen de eneste kreftene som må påføres aktiveringsverktøyet utenfra. For å overføre en slik trekkraft er det tilstrekkelig å bruke en wire ("slickline"), men det er selvsagt også mulig å feste verktøyet i enden av en rørstreng eller å bruke et kjøreverktøy til å plassere det. I de fleste tilfeller vil det imidlertid være enklest og rimeligst å bruke en wire (slickline) som beskrevet. As can be seen from the description above, the pulling force to lift the applied weight and counteract the spring force from spring 160 and/or overcome the friction against the well wall are the only forces that must be applied to the activation tool from the outside. To transmit such traction, it is sufficient to use a wire ("slickline"), but it is of course also possible to attach the tool to the end of a pipe string or to use a driving tool to position it. In most cases, however, it will be easiest and cheapest to use a wire (slickline) as described.

Claims

1. Tool for activating equipment in a well, characterized by the inner cylinder (120) placed axially slidingly and prestressed in an outer housing, at least one friction block (121) fixed in the inner cylinder (120) and adapted to be radially biased against an inner wall in the well, at least one locking lug (130) fixed in the inner cylinder (120) and radially biased outwards, which locking lug is adapted to activate equipment in the well, a locking sleeve (150) fixedly connected to the outer housing, and positioned so that it lies above the locking lugs in a first position, and does not lie above the locking lugs in a second position, and where the outer housing can be moved relative to the inner cylinder (120 ).

2. Tool according to claim 1, where the locking lugs (130) are axially asymmetrically designed.

3. Tool according to claim 1, where the locking lugs (130) are axially asymmetrically attached.

4. Tool according to claim 1, where the locking lugs (130) are axially symmetrically designed and fixed.

5. Tool according to claim 1, wherein the outer housing has fasteners for a wire.

6. Tool according to claim 1, where a locking pin (140) is fixed in the cylinder (120) and radially biased against a surface in the sleeve (150), and where the sleeve (150) is equipped with a radially directed locking groove that is axially displaced from the locking pin (140) when the sleeve (150) is in its first position and aligned with the locking pin (140) when the sleeve is in its second position.

7. Tool according to claim 1, where a spring (160) is placed between a rear shoulder directed outwards from the inner cylinder (120) and a front shoulder directed inwards from the outer housing, so that the inner cylinder is pressed into the housing by the spring force from the spring (160).