NO335048B1 - Fremgangsmåte for å redusere utmattingen av kveilerør samt for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner. - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for anvendelse under kveile- rørsoperasjoner der utmattingen av kveilerøret som følge av korte bevegelser reduseres ved å redusere antallet bøye- og opprettingsbevegelser som kveilerøret utsettes for under gjennomføring av en gitt oppgave i brønnboringen. Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte som gjør at kveilerørstrommelen (91) kan holdes i ro mens en foretar korte bevegelser av kveilerøret ved anvendelse av injektoren (94). Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte som muliggjør synkronisert bevegelse av kveilerøret mellom kveilerørstrommelen (91) og injektoren (94).

Description

Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å redusere utmattingen av kveilerøret som følge av korte bevegelser.

Oppfinnelsen angår også fremgangsmåter for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner.

Kveilerør blir stadig mer populære som et hjelpemiddel for boring av brønner eller gjennomføring av operasjoner i en olje- eller gassbrønn. Kveilerør anvendes som en kontinuerlig streng og er derfor enklere og raskere enn konvensjonelle rør for mange anvendelser som involverer boring av brønner eller operasjoner i borehull, så som boring av brønner, gjennomføring av trommelkompletteringer, logging i sterkt skrådde brønnboringer og forsyning av behandlingsfluider. Kveilerør er spesielt nyttige i horisontale eller flergrenede brønner.

Konvensjonelt utstyr for kveilerørsoperasjoner inkluderer typisk kveilerør rullet opp rundt en trommel, en injektor for å føre kveilerør inn i eller ut av en brønn, en svanehals festet til injektoren for å føre kveilerøret mellom injektoren og trommelen, et styrehus med de nødvendige styringsenhetene og måleenhetene, og en kraftforsyningsanordning. Det kan også inkluderes ytterligere utstyr eller reserveutstyr.

Kveilerøret transporteres, lagres og anvendes typisk på den samme trommelen. Kveilerørstromler anvendes fra lastebiler eller lastebilhengere for landbaserte brønner og fra skip eller plattformer for undersjøiske brønner. Når en spoler inn eller spoler ut kveilerør med en trommel utsettes røret for bøyekrefter som kan skade det. Disse bøyekreftene leder til utmatting, og denne utmattingen er en hovedfaktor ved bestemmelse av den bruksdyktige levetiden til en kveilerør-arbeidsstreng.

Det finnes forskjellige injektorer for å håndtere kveilerør av forskjellige diametre. En typisk svanehalsinjektor omfatter et buet føringselement, der kurven forløper i en bue over omtrent nitti grader (90°) eller mer og et injektorhode som omfatter en drivmotor, drivkjede(r), kjedestrammere og en vektindikator. Disse svanehalsinjektorene inkluderer typisk mange rulleelementer for å støtte opp og restriktere røret mens det føres langs det buede føringselementet inn i injektoren. Kjedestrammerne opprettholder en effektiv strekk mellom kjedet og kveilerøret og muliggjør bevegelse av kveilerøret inn i og ut av brønnboringen under styring av injektoren.

Kveilerørstromler anvender typisk hydraulisk kraft for å operere trommelens drive-, bremse- og spoleføringssystemer. De fleste kveilerørstromler kan kraftforsynes i "nedihulls" [dvs. retning-innhulls (RIH) ] og "oppihulls" [dvs. retning-uthulls (POH)] retning. Trommeldriveren og dens tilhørende motor tilveiebringer motstrekken i trommelen under mating av kveilerør inn i eller ut av brønnboringen. Trommelbremsesystemer er typisk selvaktuerte ved hjelp av en intern fjær som anvender luft- eller hydraulikktrykk for å operere frikoplingen av bremsen. Under konvensjonelle operasjoner er bremsen i alminnelighet aktiv når rørledningen er i ro. Aktivering av trommelbremsen hindrer kveilerørstrommelen i å rotere. Selv om trommelbremsen er aktiv og trommelen er i ro kan imidlertid kveilerøret bevege seg dersom strekken i kveilerøret avlastes.

Trommelføringssystemet, ofte betegnet en nivåspolingsenhet (eng: levelwind assembly) fører kveilerøret rundt trommelen ved å detektere bevegelsen av trommelen og bevege den øvre, frie enden av føringsarmen. Ofte er det nødvendig med en viss vertikal justering av nivåspolingsenheten for å oppnå den ønskede vinklingen av kveilerøret i forhold til trommelen. Nivåspolingssystemet kan beveges til venstre og til høyre (i den i det vesentlige horisontale retningen) og opp og ned (i den i det vesentlige vertikale retningen). Den vertikale bevegelsen styres typisk manuelt og den horisontale bevegelsen styres automatisk, men har mulighet for manuell overstyring for små horisontale linjeføringskorreksjoner. Det er kjent teknikk å svinge hele nivåspolingsenheten på trommelbæringsrammen for å anpasse nivåspolingshodet til vinkelen med hvilken røret forlater trommelen.

Det er nødvendig at kveilerør innehar tilstrekkelig styrke til at en kan gjennomføre nedihullsoperasjoner uten at det svikter eller foldes, samtidig som at det er fleksibelt nok til å kunne rulles opp rundt en kveilerørstrommel. Kveilerør med stort tverrsnitt er fordelaktige med tanke på styrke og knekningsegenskaper, men har ulemper med tanke på evnen til å rulles rundt en trommel. Det vil si egenskaper som gjør kveilerør som er egnet for gjennomføring av arbeid nedihulls til en ulempe når en skal spole opp kveilerøret til jordoverflaten. Én slik ulempe ved kveilerør med store tverrsnitt er det høye energinivået som lagres i kveilerøret når det er rullet opp rundt trommelen.

Kveilerør utsettes for deformasjoner som følge av bøye- og opprettingsbevegelser under hver kveilerørsoperasjon. Bøye- og opprettingsbevegelsene fører til utmatting, og kveilerøret må skiftes ut etter et visst antall innføringer eller bevegelser ned en brønn. Videre kan deformasjonene av kveilerør forårsake residualbøyninger i røret som vil kunne hindre det i å rettes opp skikkelig i borehullet eller i å rulles rundt trommelen på en skikkelig måte.

Kveilerør på vei nedover (i alminnelighet ved innføring i hullet) utsettes for minst tre tøyningsbevegelser: 1) når kveilerøret rettes opp når det forlater trommelen på vei mot svanehalsen; 2) når kveilerøret bøyes over svanehalsen; og 3) når kveilerøret rettes opp på vei fra svanehalsen til injektorhodet. Tilsvarende utsettes kveilerør på vei oppover (i alminnelighet ved uttrekking fra hullet) for minst tre tøyningsbevegelser: 1) når kveilerøret trekkes ut fra brønnboringen og bøyes over svanehalsen; 2) når kveilerøret rettes opp når det forlater svanehalsen på vei mot trommelen; og 3) når kveilerøret spoles rundt trommelen. Disse mange bøye- og opprettingsbevegelsene tøyer kveilerøret og fører til utmatting.

Kostnadene i forbindelse med kveilerør representerer en stor utgift under boring med kveilerør og konvensjonelle kveilerørsoperasjoner. Utmatting er en hovedfaktor ved bestemmelse av den bruksdyktige levetiden til en kveilerør-arbeidsstreng. Utmatting er et kumulativt fenomen som ikke er direkte målbart, og må derfor predikeres når en skal bestemme den bruksdyktige levetiden til kveilerør. Noen faktorer som påvirker utmattingen inkluderer antallet innføringsmeter, bøyesyklusene, bøyeradien, internt trykk og materialegenskapene.

Undersøkelser har vist at utmattingstøyninger som følge av den gjentatte bøyningen og opprettingen av kveilerør ved trommelen, svanehalsen og injektorhodet forårsaker betydelig skade på kveilerør. Undersøkelser av oppførselen til og utmattingen av kveilerør har vist at den bruksdyktige levetiden for en kveilerørstreng hovedsaklig bestemmes av utmatningsbevegelser utenfor brønnboringen, det vil si fremgangsmåten for håndtering av kveilerøret ved overflaten. Spesielt forårsaker den gjentatte bøyingen og opprettingen av kveilerøret ved svanehalsen og trommelen skader. Det som trengs er et system som reduserer utmattingen av kveilerør ved å redusere antallet bøye- og opprettingsbevegelser som et kveilerør utsettes for under en gitt operasjon i en brønnboring.

WO 98/14686 beskriver en rørledningstrommel og et rørinjeksjonssystem som kan tiltes rundt en akse for å opprettholde en ønsket bue for rørledningen mellom trommelinjektoren og hovedinjektoren ved overflaten. En 13,7 meters (45 fot) bøyeradius ansees som gunstig.

I den transoseanske enheten som beskrives i U.S.-patentsøknaden 09/125 053, med tittelen " Support of a combined feed- in/ feed- out device fora coilable tubing", monteres trommelen ovenfor injektorhodet. Kveilerøret spoles fortsatt ut og inn på den vanlige måten.

Enkelte operasjoner har benyttet et flytefartøy for å gjennomføre kveilerørs-operasjoner der kveilerørstrommelen vårfestet på et annet sted. I disse anvendelsene utsettes kveilerøret for revers bøyning, det vil si at rørprofilen mellom båten og injektoren har en "S"-form. Denne reverse bøyningen øker utmattingen av kveilerøret. Videre er ikke disse operasjonene hensiktsmessige for anvendelser på land.

WO 00/08296 angår en rørinjektor for å føre rørledninger inn i og ut av brønnboringer. Systemet anvender passformede sett av holderenheter som griper rørledningen og skaper en sideveis låsende festeklemme rundt rørledningen. Enhetene beveger deretter rørledningen ved hjelp av en transporteringsmekanisme så som et drivesystem med kjeder eller tenner. Injeksjonssystemet anvendes for kontinuerlige rørledninger, så som kveilerør, eller skjøtede rørledninger.

US 6142406 A omhandler et kveilerørsystem, og spesielt et bue-kontrollapparat og metoder for slike systemer.

Det tilveiebringes her et system for å redusere utmattingen som forårsakes av små rørbevegelser, og systemet betegnes her som en kortbevegelsesmodul (STM). Systemet holder trommelen i ro mens hoved-injektorhodet beveger rørledningen. Korte bevegelser opptrer spesielt under boreoperasjoner med kveilerør. Disse små bevegelsene skaper lokale områder med høy utmatting langs kveilerøret. Disse lokale områdene med høy utmatting reduserer den bruksdyktige levetiden for kveilerørstrengen i sin helhet. Eksisterende systemer, som kun styrer buehøyden for å redusere bøyningen ved svanehalsen, retter seg ikke mot utmattingen som opptrer ved ut- og innspoling av rørledningen på trommelen. Det som trengs er et system for å redusere den lokale utmattingen i kveilerør, spesielt for å redusere den høye

utmattingen i lokale områder i kveilerør som forårsakes av korte bevegelser.

Til å begynne med, ved igangsettingen av en jobb eller påkrevet nedihullsoperasjon, innføres kveilerør i brønnboringen. Under gjennomføring av en brønnboringsoperasjon må ofte en lengde av kveilerøret trekkes ut av brønnboringen og deretter føres inn i brønnboringen. Ofte er den involverte seksjonen av kveilerøret kort (mindre enn 9 meter (30 fot)). Disse hyppige, korte bevegelsene gjøres gjentatte ganger, og leder til lokal utmatting av kveilerør.

Det tilveiebringes her et system som omfatter kveilerør, en kveilerørstrommel, en nivåspolingsenhet, en brems, en kontinuerlig bue og en hovedinjektor omfattende en svanehals og et injektorhode.

Det er et formål for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å redusere utmattingen av kveilerør forårsaket av korte bevegelser.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes i forbindelse med både et konvensjonelt trommel-svanehals-injektor system og et kontinuerlig bue-system.

I ett aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å redusere utmattingen av kveilerør, omfattende kveilerør, en kveilerørstrommel, en brems, en svanehals og et injektorhode, hvor kveilerørstrommelen holdes i ro og injektorhodet kan bevege kveilerøret inn i og ut av en brønn.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner omfattende kveilerør, en kveilerørstrommel, en brems, en svanehals og et injektorhode, hvor kveilerørstrommelen holdes i ro og injektorhodet kan bevege kveilerøret inn i og ut av brønnboringen i korte bevegelser.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner omfattende kveilerør, en kveilerørstrommel, en brems, en svanehals og et injektorhode, hvor nevnte injektorhode og nevnte kveilerørstrommel kan beveges og nevnte brems anvendes for å synkronisere bevegelsen på en slik måte at kveilerøret forløper i en bue mellom nevnte svanehals og nevnte trommel.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner omfattende en kontinuerlig bue av kveilerør, en kveilerørstrommel, en trommel-strekkanordning og en injektor, hvor trommel-strekkanordningen aktiveres og holder kveilerørstrommelen i ro.

Det anvendes et konvensjonelt trommel-svanehals-injektor system omfattende en kveilerørstrommel, en nivåspolingsenhet, en kraftkilde, et injektorhode, en svanehals, et styrehus og et monitoreringssystem. I foreliggende oppfinnelse er nedholder-rulleelementene (eng: hold-down rollers) på svanehalsen i det konvensjonelle systemet utelatt slik at kveilerøret gradvis kan danne en kontinuerlig bueradius. Fremgangsmåten omfatter aktivering av en brems, typisk en nivåspolingsbrems, som holder kveilerøret på trommelen i ro under korte bevegelser mens kveilerøret trekkes ut av hullet eller innføres i hullet med hoved-injektorhodet; og justering av nivåspolingsenheten for å holde kveilerøret i en kontinuerlig sirkelbue uten revers bøyning.

Fremgangsmåten gjennomføres når kveilerøret befinner seg i brønnboringen, etter at det initielt er blitt innført ved anvendelse av konvensjonelle metoder som er kjent for de med ordinære kunnskaper innenfor teknikken, og det er nødvendig med en kort bevegelse av kveilerøret for å gjennomføre en nedihullsoperasjon. Når en trekker kveilerør ut av brønnboringen omfatter fremgangsmåten anvendelse av bremsekraften fra nivåspolingsbremsen for å holde kveilerørstrommelen i ro, slik at kveilerøret danner en kontinuerlig bue mellom trommelen og injektorhodet. Den kontinuerlige buen overstiger ikke den maksimale buehøyden der buen blir instabil eller forstyrrer utstyr på overflaten. Den maksimale buehøyden bestemmes av buens stabilitet og avhenger av utstyrets geometri, kveilerørets dimensjoner og ytre faktorer så som vindhastighet. Dersom den maksimalt tillatte buehøyden overstiges frigjøres nivåspolingsbremsen gradvis slik at rørledningen kan rulles inn på trommelen og uttrekningen fra hullet kan fortsette med normale spolingsprosedyrer.

Når kveilerør innføres i brønnboringen forløper allerede rørledningen mellom trommelen og svanehalsen i en kontinuerlig bue. Fremgangsmåten omfatter da aktivering av nivåspolingsbremsen, justering av nivåspolingsarmen for å holde kveilerøret i en gradvis avtagende, kontinuerlig bue mellom trommelinjektoren og hoved-injektorhodet; reduksjon av hastigheten til kveilerøret før det bringes i kontakt med svanehalsen; gradvis frigjøring av bremsen på nivåspolingsenheten; å bringe svanehalsen i kontakt med kveilerøret; frigjøring av bremsen og justering av trommelens motstrekk til normale arbeidsforhold; og fortsettelse av innføringen i borehullet med normale spolingsprosedyrer.

Det er videre tilveiebrakt et automatisert system for å styre de forskjellige komponentene slik at det opprettholdes en kontinuerlig bue under kort bevegelse-operasjonsmodusen, omfattende et styresystem, en høydemåler, monitorer og servomotorer (eng: relays) for bremsetrykket, trommeldybden, og trommel-mottrykket, samt en lastecelle.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes i forbindelse med et kontinuerlig bue-system, der nevnte system omfatter en trommelstrekkanordning (eng: reel tension device). Fremgangsmåten omfatter aktivering av trommelstrekkanordningen slik at kveilerørstrommelen holdes i ro; uttrekking av kveilerøret fra hullet og innføring av kveilerøret i hullet med hoved-injektorhodet; og justering av nivåspolingsenheten for å holde kveilerøret i en kontinuerlig bue uten revers bøyning. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan videre omfatte et trommelstrekk-styresystem som automatiserer aktiveringen av trommelstrekkanordningen.

Disse og andre formål, fordeler, egenskaper og aspekter ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klart av den etterfølgende beskrivelsen. Den etterfølgende beskrivelsen og figurene beskriver detaljer av utvalgte illustrerende utførelsesformer av oppfinnelsen, idet disse er representative for de mange forskjellige måtene å anvende prinsippene bak oppfinnelsen. Figur 1 viser operasjonsmiljøet for kveilerøret ifølge denne oppfinnelsen. Figur 2 representerer en kveilerørsenhet med en hydraulisk operert rørledningstrommel og viser bøyningene som kveilerør utsettes for fra kveile-rørstrommelen til hovedinjektoren. Figur 3 representerer operasjonen av kortbevegelsesmodulen under ut-trekning fra hullet.

Figur 4 representerer operasjonen av kortbevegelsesmodulen under innføring

i hullet.

Figur 5 representerer kortbevegelsesmodulen med et tilhørende automatisert styringssystem. Figur 1 viser operasjonsmiljøet for denne oppfinnelsen. Kveilerørsoperasjonen 10 innbefatter en lastebil 11 eller en lastebilhenger 14 som bærer krafttilføringsenheten 12 og rørledningstrommelen 13. Selv om en landbasert operasjon er vist er fremgangsmåten eller anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse like godt egnet for anvendelse for boring av en olje- eller gassbrønn og andre kveilerørsoperasjoner på sjøen som på land. Slike lastebiler eller lastebilhengere for kveilerørsoperasjoner er kjente. Én slik lastebilhenger er beskrevet i U.S.-patentsøknaden 09/454 465 (US 6273188) med tittelen " Trailer mounted coiled tubing rig".

En injektorhodeenhet 15 spoler ut og fører kveilerør 16 fra rørtrommelen og ned i undergrunnsformasjonen. Konfigurasjonen i figur 1 viser en horisontal brønnboringskonfigurasjon med en kveilerørsbane 18 inn i en horisontal brønnboring 19. Denne oppfinnelsen er ikke begrenset til en horisontal brønnboring. Nedihullsverktøyet 20 koples til kveilerøret for å, for eksempel, transportere strømning eller utføre målinger, eller muligens for å avlede fluider.

Kreftene og tøyningene som kveilerøret utsettes for når det anvendes i en kveilerørsenhet 44 fremgår klart av figur 2. Kveilerør utsettes for mange bøyningsbevegelser hver gang det føres inn i og ut av en brønnboring. Rørledningen deformeres plastisk på trommelen. Først bøyes kveilerøret 46 når det kommer ut fra kveilerørstrommelen 45. Kveilerør 46 mates ut fra trommelen ved hjelp av nivåspolingsenheten 50. Nivåspolingsenheter er kjente for fagfolk på området. Én slik nivåspolingsenhet er beskrevet i U.S.-patentsøknaden 09/409 113, med tittelen " Apparatus and process forcoiled tubing systems". Bremsen 51 på nivåspolingsenheten 50 er vist. Deretter bøyes kveilerøret når det passerer over svanehalsen 47 og rettes opp igjen mens det beveges inn i injektorhodet 48 før det kommer inn i brønnboringen. Alle disse bøyebevegelsene gjentas selvfølgelig i omvendt rekkefølge når rørledningen senere trekkes ut av brønnboringen.

Disse bøyebevegelsene svekker rørledningen hver gang den anvendes, og rørledningen må således holdes under oppsikt. Rørledningen kasseres når den er brukt utover en akseptabel sikkerhetsgrense som bestemmes av den predikerte utmattingsgrensen. Kveilerøret, som typisk er av stål, deformeres plastisk hver gang det spoles ut fra trommelen, over svanehalsen, gjennom kjedene og den reverse prosessen. Det er kjent av utmattingsstyrken for stål reduseres betydelig når det er plastisk deformert. I tillegg til de forskjellige bøyningene eller bevegelsene inn og ut av en brønnboring, er bøyeradien en viktig faktor, idet en mindre radius skaper en større utmatting. Videre skapes det høy utmatting under revers bøyning av kveilerøret.

Det er beskrevet et system som gjør det mulig å holde kveilerørstrommelen 45 i ro mens rørledningen gjør små bevegelser i injektoren og i brønnen, typisk 9 meter (30 fot) eller mindre. Dette er nyttig når kveilerøret 46 gjentatte ganger trekkes ut av hullet og mates inn i hullet i korte lengder (små bevegelser) mens den totale rørledningsdybden i hullet endres langsomt eller ikke endres i det hele tatt.

Implementering gjennomføres etter at et kveilerør er innført i brønnboringen. Fagfolk på området kjenner til fremgangsmåter for å innføre kveilerør i en brønnboring. Når kveilerøret trekkes en kort lengde ut av brønnboringen aktiveres bremsen slik at kveilerøret danner en bue mellom trommelen og injektorhodet. Dersom kveilerøret trekkes en lengde ut av hullet som er så lang at buen når aktiveringshøyden frigjøres bremsen gradvis, slik at kveilerørstrommelen kan beveges og den overskytende lengden av kveilerør kan rulles opp på trommelen. Når det er nødvendig å føre inn en lengde kveilerør i brønnboringen for å gjennomføre en nedihullsoperasjon, beveger injektorhodet kveilerøret inn i brønnboringen slik at buehøyden reduseres. Dersom det er behov for ytterligere kveilerør ut over den lengden som ble trukket ut under det initielle trinnet med den korte bevegelsen, frigjøres bremsen gradvis slik at kveilerørstrommelen kan beveges og mate ut mer kveilerør.

Figur 3 illustrerer operasjonen i forbindelse med at kveilerør trekkes ut av hullet, dvs. i alminnelighet beveges oppover. I dette tilfellet forløper allerede kveilerøret 85 fra trommelen 80, over svanehalsen 81, gjennom injektorhodet 82 og inn i brønnboringen til det nødvendige arbeidsdypet. Fremgangsmåter for å oppnå denne vanlige kveilerørskonfigurasjonen er kjent for de med kunnskaper innenfor teknikken. En forstår at kveilerør-arbeidsstrengen, under trekk-ut-fra-hullet boring eller andre operasjoner, gjerne trekkes ytterligere ut fra brønnboringen for å gjennomføre nedihullsoperasjoner så som boring i formasjonen, engasjering med eller frigjøring fra en bunnhullsanordning, fisking etter et verktøy, gjeninnføring i en flergrenet brønn eller en annen blant en rekke andre nedihullsoperasjoner.

I én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, under trekking-ut-av-hullet, dvs. at det er nødvendig at en kort lengde (typisk 9 meter (30 fot) eller mindre) av kveilerøret trekkes ut av brønnboringen for gjennomføring av boring eller andre operasjoner, aktiveres bremsen 83 og mottrykket (eng: backpressure) på trommelen 80 reduseres. Når bremsen 83 er aktivert holdes trommelen 80 i ro. Kveilerør som trekkes ut fra brønnboringen ved bevegelse av injektorhodet 82, og som initielt er i kontakt med svanehalsen 81 danner da en kontinuerlig bue med økende høyde. Når trommelen 80 er i ro med bremsen 83 aktivert, beveger injektorhodet 82 kveilerøret ut av og inn i brønnboringen. Nivåspolingsenheten 84 justeres for å opprettholde en glatt bueprofil og for å unngå revers bøyning av kveilerøret 85. Høyden av kveilerørsbuen 86 overvåkes, og når den når aktiveringshøyden frigjøres gradvis bremsen 83 slik at trommelen 80 kan rotere og med det gjøre det mulig å spole inn kveilerør 85 på trommelen 80.

Denne innspolingen kan gjøres for å redusere høyden til kveilerørbuen 86 ved å la den lengden av kveilerør som trekkes ut fra brønnboringen kveiles opp rundt trommelen 80. Når, etter at en lengde av kveilerøret er spolet inn, høyden av kveilerørsbuen 86 er tilstrekkelig redusert og kveilerøret 85 igjen bringes i kontakt med svanehalsen, kan fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gjentas om ønskelig. Mer spesifikt kan trommelen 80 holdes i ro ved å aktivere bremsen 83. En lengde av kveilerøret kan trekkes ut fra brønnboringen ved anvendelse av injektorhodet 82. Denne lengden av kveilerøret 85 tillates å danne en bue med en høyde som er mindre enn eller lik aktiveringshøyden. Når aktiveringshøyden nås frigjøres bremsen 83 gradvis og det overskytende kveilerøret kan kveiles opp på trommelen 80.

Alternativt kan bremsen 83 konstrueres for å synkronisere hastigheten til injektorhodet 82 med rotasjonshastigheten til kveilerørstrommelen 80, og med det opprettholde buen mellom kveilerørstrommelen 80 og injektorhodet mens den tillater at kveilerøret spoles inn på trommelen 80. Denne alternative fremgangsmåten reduserer de tre utmattingsbevegelsene fra tidligere teknikk til kun én bevegelse, nemlig spoling av kveilerøret rundt trommelen.

Denne utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse muliggjør korte bevegelser av kveilerør inn i og ut av brønnboringen uten å kveile opp rørledningen rundt trommelen 80. Nærmere bestemt reduseres antallet utmattingsskapende inn-og utspolinger ved at korte lengder av kveilerør lagres i kveilerørsbuen mens trommelen holdes i ro ved aktivering av bremsen.

Ved anvendelse av fremgangsmåter ifølge tidligere teknikk, uten fordelen fra foreliggende oppfinnelse, ville disse korte lengdene av kveilerør ha blitt trukket ut fra brønnboringen, gjennom injektorhodet 82 og over svanehalsen 81, og kveilet direkte rundt trommelen 80 under føring av nivåspolingsenheten 84, som en følge av rotasjonen av kveilerørstrommelen 80. Når det var nødvendig under boring eller andre operasjoner å gjeninnføre en lengde kveilerør inn i brønnboringen, krevet konvensjonell praksis at denne lengden ble matet ut fra trommelen 80 under føring av nivåspolingsenheten 84 til svanehalsen 81, med kveilerøret forløpende over svanehalsen 81, gjennom injektorhodet 82 og inn i brønnboringen. For hver nødvendig korte bevegelse ved anvendelse av tidligere teknikk gjennomgår således kveilerøret minst to utmattingssykluser når det rulles av og på trommelen. Foreliggende oppfinnelse eliminerer disse inn- og utspolingsrelaterte utmattingssyklusene ved å holde trommelen 80 i ro ved hjelp av bremsen 83 og tillate injektorhodet 82 å bevege kveilerøret inn i og ut av brønnboringen under korte bevegelser og ved å lagre den lengden kveilerør som er nødvendig å trekke ut fra eller føre inn i brønnboringen i den kontinuerlige buen.

Figur 4 illustrerer operasjonen av foreliggende oppfinnelse når kveilerør føres nedihulls, dvs. i alminnelighet føres nedover. Initielt skapes det en kontinuerlig bue av kveilerør mellom trommelen og injektorhodet med en fremgangsmåte som er kjent for de med kunnskaper på området. Nærmere bestemt spoles kveilerør 60 ut fra trommelen 61 mot injektorhodet 62. Nivåspolingsenheten 63 anvendes og kan justeres for å opprettholde en glatt bueprofil mellom trommelen 61 og injektorhodet 62. Kveilerøret 60 forløper langs svanehalsen 64, gjennom injektorhodet 62 og inn i brønnboringen. En forstår at korte lengder av kveilerør, under inn-i-hullet boring eller andre operasjoner, ofte føres ytterligere inn i brønnboringen for å gjennomføre nedihullsoperasjoner så som boring i formasjonen, engasjering med eller frigjøring fra en bunnhullsanordning, fisking etter et verktøy, gjeninnføring i en flergrenet brønn eller en annen blant en rekke andre nedihullsoperasjoner.

I én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, under innføring nedihulls, er det nødvendig at en kort lengde (typisk 9 meter (30 fot) eller mindre) av kveilerøret føres inn i brønnboringen for å gjennomføre boring eller andre operasjoner. Når bremsen 66 er aktivert holdes trommelen 61 i ro, og kveilerøret mellom trommelen 61 og injektorhodet 62 forløper i en bue. Kveilerør føres inn i brønnboringen ved bevegelse av injektorhodet 62. Kveilerøret passerer til injektorhodet via svanehalsen 64. Etter hvert som kveilerør føres inn i brønnboringen avtar buens høyde. I foreliggende oppfinnelse lagres den lengden kveilerør som skal innføres i brønnboringen typisk i den kontinuerlige kveilerørsbuen, og spoles ikke ut fra trommelen 61. Dersom det er behov for ytterligere lengder kveilerør kan bremsen 66 frigjøres gradvis slik at dette kveilerøret kan spoles ut fra trommelen 61. Denne fremgangsmåten reduserer antallet tøyningsbevegelser for kveilerøret ved å eliminere behovet for å spole ut kveilerøret og deretter spole inn igjen kveilerøret ved korte bevegelser. Reduksjon av antallet av og hyppigheten til disse tøyningsbevegelsene reduserer utmattingen av kveilerøret og forlenger den bruksdyktige levetiden til kveilerørs-arbeidsstrengen.

For eksempel ble det gjort en sammenlikning av utmattingen av kveilerøret ved anvendelse av fremgangsmåter ifølge tidligere teknikk og foreliggende oppfinnelse ved å beregne effekten av Kortbevegelsesmodulen på data innsamlet fra feltjobber gjort med fremgangsmåter ifølge tidligere teknikk. I disse beregningene ble Kortbevegelsesmodulen anvendt for korte bevegelser på 9 meter (30 fot) eller mindre. Ved sammenlikning av to (2) komplette brønnboringsoperasjoner, bestående av 29 innføringer (fra overflaten til et maksimumsdyp og tilbake til overflaten), ble det funnet at utmatting forårsaket ved anvendelse av fremgangsmåtene ifølge tidligere teknikk for korte bevegelser konsumerte omtrent 21% av kveilerørs-arbeidsstrengens bruksdyktige levetid. Sagt på en annen måte ble den bruksdyktige levetiden til kveilerør redusert med omtrent 21% som følge av utmattingstøyningene generert ved korte bevegelser metodene ifølge tidligere teknikk ble benyttet. Til sammenlikning reduserte utmattingstøyningene generert ved korte bevegelser når foreliggende oppfinnelse ble benyttet kveilerør-arbeidsstrengens bruksdyktige levetid med mindre enn 10%. Denne sammenlikningen kan tolkes som en indikasjon på at reduksjonen av den bruksdyktige levetiden til kveilerør forårsaket av utmatting generert ved korte bevegelser kan reduseres med mer enn halvparten ved anvendelse av kortbevegelsesmodulen.

Figur 5 illustrerer et system for operasjon og monitorering av kortbevegelsesmodulen. Et styringssystem 90, omfattende anordninger for å motta, lagre og sammenlikne data i en mikroprosessor, mottar meldinger og data fra sensorer og anordninger som overvåker kveilerørstrommelen 91, bremsen 92, nivåspolingsenheten, injektorhodet 94 og eventuelt buehøyden 95, eller trommeldybdemonitoren. Styringssystemet 90 mottar, lagrer og sammenlikner meldingene og dataene fra disse sensorene. Styringssystemet 90 viderefører denne informasjonen til styrehuset 96, der de forskjellige komponentene enten automatisk eller manuelt kan justeres etter behov. På denne måten kan bremsen 92 aktiveres eller frigjøres etter behov avhengig av buens høyde, og med det hindre eller tillate inn- eller utspoling av kveilerør med trommelen 91.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for å redusere utmattingen av kveilerør, omfattende kveilerør (16, 46, 85, 60, 95), en kveilerørstrommel (13, 45, 80, 61, 91), en brems (51, 83, 66, 92), en svanehals (47, 81, 64) og et injektorhode (15, 48, 82, 62, 94),karakterisert vedat kveilerørstrommelen (13, 45, 80, 61,91) holdes i ro og injektorhodet (15, 48, 82, 62, 94) kan bevege kveilerøret (16, 46, 85, 60, 95) inn i og ut av en brønn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte er automatisert, og videre omfatter et styringssystem (90).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat nevnte automatiserte fremgangsmåte videre omfatter en buehøydesensor.

4. Fremgangsmåte for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner omfattende kveilerør (16, 46, 85, 60, 95), en kveilerørstrommel (13, 45, 80, 61, 91), en brems (51, 83, 66, 92), en svanehals (47, 81, 64) og et injektorhode (15, 48, 82, 62, 94), karakterisert vedat kveilerørstrommelen (13, 45, 80, 61,91) holdes i ro og injektorhodet (15, 48, 82, 62, 94) kan bevege kveilerøret (16, 46, 85, 60, 95) inn i og ut av brønnboringen ved korte bevegelser.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat nevnte kveilerør (16, 46, 85, 60, 95) trekkes ut fra en brønnboring.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat nevnte kveilerør (16, 46, 85, 60, 95) føres inn i en brønnboring.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte anvendes for boring med kveilerør (16, 46, 85, 60, 95).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte anvendes for gjeninnføring i flergrenede brønner.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte er automatisert, og videre omfatter et styringssystem (90).

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert vedat nevnte automatiserte fremgangsmåte videre omfatter en buehøydesensor.

11. Fremgangsmåte for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner omfattende kveilerør (16, 46, 85, 60, 95), en kveilerørstrommel (13, 45, 80, 61, 91), en brems (51, 83, 66, 92), en svanehals (47, 81, 64) og et injektorhode (15, 48, 82, 62, 94), karakterisert vedat nevnte injektorhode (15, 48, 82, 62, 94) og nevnte kveilerørstrommel (13, 45, 80, 61, 91) kan beveges og nevnte brems (51, 83, 66, 92) anvendes for å synkronisere bevegelsen på en slik måte at kveilerøret (16, 46, 85, 60, 95) forløper i en bue mellom nevnte svanehals (47, 81, 64) og nevnte trommel (13, 45, 80, 61, 91).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat nevnte kveilerør (16, 46, 85, 60, 95) trekkes ut fra en brønnboring.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat nevnte kveilerør (16, 46, 85, 60, 95) føres inn i en brønnboring.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte anvendes for boring med kveilerør (16, 46, 85, 60, 95).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte anvendes for gjeninnføring i flergrenede brønner.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte er automatisert, og videre omfatter et styringssystem (90).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat nevnte automatiserte fremgangsmåte videre omfatter en buehøydesensor.

18. Fremgangsmåte for gjennomføring av brønnboringsoperasjoner omfattende en kontinuerlig bue av kveilerør (16, 46, 85, 60, 95), en kveilerørstrommel (13, 45, 80, 61, 91), en trommel-strekkanordning og en injektor,karakterisert vedat trommel-strekkanordningen aktiveres og holder kveilerørstrommelen (13, 45, 80, 61, 91) i ro.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat nevnte fremgangsmåte er automatisert, og videre omfatter et styringssystem (90).

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat nevnte automatiserte fremgangsmåte videre omfatter en buehøydesensor.