NO335112B1

NO335112B1 - Rørekspansjonsverktøy og fremgangsmåte for ekspandering av rør

Info

Publication number: NO335112B1
Application number: NO20043275A
Authority: NO
Inventors: Neil Andrew Abercrombie Simpson; William Ball Roy
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2014-09-15
Also published as: US7325618B2; GB2404680B; GB0417341D0; NO20043275L; GB2404680A; US20050115719A1; CA2476669A1; CA2476669C; GB0318573D0

Abstract

Oppfinnelsen vedrører et rørekspansjonsverktøy innbefattende et ekspansjonselement som kan beveges mellom en første utforming og en større ekspansjonsutforming for å ekspandere rørsamt en samsvarende fremgangsmåte. I én utførelse av oppfinnelsen beskrives et rørekspansjonsverktøy (10) for ekspandering av en lengde av ekspanderbart rør slik som ekspanderbart sandutestengningsrør (12). Røret (10) omfatter et ekspansjonselement (16) tilpasset til å beveges mellom en første utforming og en større ekspansjonsutforming, og middel (17) til å utøve en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16).

Description

RØREKSPANSJONSVERKTØY OG FREMGANGSMÅTE FOR EKSPANDERING AV RØR

Den herværende oppfinnelse vedrører et rørekspansjonsverktøy og en fremgangsmåte for ekspandering av rør. Særlig, men ikke utelukkende, vedrører den herværende oppfinnelse et rørekspansjonsverktøy som innbefatter et ekspansjonselement som er bevegelig mellom en første utforming og en større ekspansjonsutforming, samt en samsvarende fremgangsmåte.

Innenfor industrien for leting etter og produksjon av olje og gass, blir et borehull i en

olje- eller gassbrønn tradisjonelt utformet ved å bore en boring fra et brønnhode til en første dybde og fore den borede boring med et foringsrør av metall. Ringrommet mellom foringsrøret og borehullsveggen blir deretter avtettet med sement. Borehullet blir deretter forlenget ved at det bores en boring med mindre diameter fra den øvre forede seksjon til en andre dybde. Et foringsrør av mindre diameter blir deretter installert fra brønnhodet, idet det strekker seg gjennom foringsrøret av større diameter til den andre dybde, og det andre fåringsrør blir deretter også sementert. Denne fremgangsmåte gjentas til borehullet er blitt foret med foringsrør til en ønsket dybde.

Det har vært betydelig forskning i de senere år på utvikling av ekspanderbart nedihullsrør. De rørtyper som er utviklet innbefatter massivvegget rør, slisset eller på annet vis perforert rør samt ekspanderbare, rørbaserte, sandutestengende sammen-stillinger, slik som den beskrevet i internasjonal patentpublikasjon WO 97/17524 (Shell), og som er tilgjengelig under søkers varemerke ESS.

Innføringen av ekspanderbare rør har krevd utvikling av spesialiserte ekspansjons-verktøyer, hvorav noen utøver relativt høye nivåer av dreiemoment og/eller lineær

kraft på røret under en ekspansjonsprosess. De høye nivåer av påført dreiemoment og kraft kan imidlertid forårsake problemer både under og etter ekspansjon, særlig i om-rådet ved forbindelser mellom rørseksjoner. For eksempel kan uønsket deformering av røret, slik som buledannelse, forekomme på grunn av en begrenset evne hos røret til å motstå de høye nivåer av påført dreiemoment/kraft.

I ett eksempel på en eksisterende fremgangsmåte for ekspandering av rør, beskriver søkers internasjonale patentpublikasjon nr. WO 02/103150 plassering av en ekspansjonskonus i rør som skal ekspanderes, og påføring av impulser på verktøyet for å drive verktøyet gjennom røret og ekspandere røret til en større diameter.

Fra publikasjonene US 3477506 A og US 6012523 er det kjent rørekspansjonsverktøy omfattende plassering av ekspansjonsverktøyet i rør som skal ekspanderes.

Det er blant formålene med utførelser av den herværende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret rørekspansjonsverktøy og fremgangsmåte for ekspandering av rør. Det er et ytterligere formål med utførelser av den herværende oppfinnelse å redusere eller eliminere dreiemoment som et ekspanderbart rør blir påført under en ekspansjonsprosess, slik som i områdene ved forbindelser mellom ekspanderbare rørseksjoner.

Ifølge et første aspekt ved den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt et røreks-pansjonsverktøy som omfatter: et ekspansjonselement som er rørformet og som omfatter en konus tilpasset til å beveges mellom en første utforming og en større ekspansjonsutforming; og middel til utøving av en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet for gjentatte ganger å drive ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen.

Midlet til utøving av en syklings ekspansjonskraft kan være tilpasset til å utøve krefter eller kraftpulser av en ønsket amplitude eller størrelse med en ønsket frekvens, dvs. et ønsket antall forekomster over et avgrenset tidsrom. Syklusen av kraftpulsene med hensyn til tid kan for eksempel være av sinusformet, generelt firkantet, tilfeldig eller hvilken som helst annen egnet bølgeform. Den valgte bølgeform kan avhenge av faktorer innbefattende de fysiske parametrer for det rør som skal ekspanderes, eksisterende foringsrør, forleng ningsrør eller lignende, samt egenskaper ved omgivende berg-formasjoner. Kraftpulsenes størrelse og frekvens kan variere over tid og kan for eksempel variere mellom en relativt lav amplitude og/eller frekvens, slik som i begyn-nelsen av en ekspansjonsprosedyre, og en relativt høy amplitude og/eller frekvens, slik som mot slutten av en ekspansjonsprosedyre.

I foretrukne utførelser av oppfinnelsen gjør utøvingen av en sylindrisk kraft på ekspansjonselementet det lettere hurtig å bevege ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen for å utøve en tilsvarende ekspansjonskraft på rør som skal ekspanderes. Dette gjør det lettere å ekspandere røret uten å rotere ekspansjonsverktøyet, og uten behov for å tildele verktøyet og følgelig røret og således forbindelser mellom seksjoner av røret en stor kraft for å forskyve verktøyet gjennom røret. Dette reduse- rer i sin tur virkningene av ekspansjonsprosessen på ekspansjonsverktøyet og det rør som gjennomgår ekspansjon. For eksempel kan roterende ekspansjonsverktøyer tildele røret et betydelig dreiemoment, hvilket forårsaker en tilsvarende deformering av røret i miljøet nede i hullet. Det skal imidlertid forstås at rørekspansjonsverktøyet kan roteres, og relativt store krefter kan utøves på verktøyet for å forskyve verktøyet gjennom røret, om ønskelig eller nødvendig.

I den første utforming kan ekspansjonselementet beskrive en første ytre diameter eller omkrets, og i ekspansjonsutformingen en andre, større ytre diameter eller omkrets. Ekspansjonselementet er som nevnt rørformet og kan være avsmalnet. Ekspansjonselementet kan smalne av mot en ledende ende av dette og kan være generelt konisk; ekspansjonselementet kan for eksempel omfatte en avstumpet konus.

Når ekspansjonselementet syklisk blir drevet mot ekspansjonsutformingen, blir ekspansjonselementet gjentatte ganger ekspandert radialt mot røret og forårsaker en permanent deformering av og økning av diameteren til røret. Forskyvning av det avsmalnede ekspansjonselement gjennom røret bevirker en progressiv økning av rørets diameter.

Ekspansjonselementet kan være avsmalnet med en relativt liten vinkel med hensyn til en akse i verktøyet. For eksempel kan i det minste en del av en ytre flate av ekspansjonselementet være plassert i en vinkel på mellom 5 og 15 grader med hensyn til en akse i ekspansjonsverktøyet. Tilveiebringelse av et ekspansjonselement med en slik grunn konvinkel tillater progressive, små ekspanderinger av røret.

Ekspansjonselementet er fortrinnsvis segmentert og omfatter et flertall av ekspansjonselementsegmenter eller deler som sammen angir ekspansjonselementet. Ekspansjonselementet kan derfor omfatte en delt konus. Hvert segment kan stå i inngrep med, eller kan være koplet til, et tilstøtende segment, valgfritt i et glidende inngrep eller pasning. Dette tillater bevegelse av segmentene i forhold til hverandre og tillater således bevegelse av ekspansjonselementet til ekspansjonsutformingen.

Hvert segment kan være bueformet og aksiale kanter på hvert segment kan ha en fasong eller være formet til å samvirke med respektive aksiale kanter på tilstøtende segmenter for å angi en i det vesentlige fullstendig omkrets over en betydelig del av elementet. Hvert segment kan være krenelert og kan derfor omfatte et flertall av tenner og utsparinger som strekker seg langs i det minste en del av en lengde av den aksiale kant, for inngrep med motsvarende utsparinger henholdsvis tenner på et tilstø-tende segment. Følgelig kan segmentene bevege seg med hensyn til hverandre under ekspandering, men forbli i inngrep. Tennene og utsparingene kan være generelt kvad-ratiske eller rektangulære av fasong. Alternativt kan de aksiale kanter på segmentene være av hvilken som helst annen egnet profil.

Ekspansjonsverktøyet kan videre omfatte i det minste ett ytterligere ekspansjonselement, slik som en konus eller dor tilveiebrakt på en ledende og/eller en bakre ende av ekspansjonselementet, eller på en separat del av verktøyet, for å utføre en innledende og/eller avsluttende ekspandering av røret. Den andre konus kan være av fast diameter, halvt føyelig eller føyelig (for å beskrive en varierbar ekspansjonsdiameter), eller en kombinasjon av disse.

Midlet til utøving av en syklisk ekspansjonskraft er fortrinnsvis fluidaktivert. Ekspansjonselementet kan således drives mot ekspansjonsutformingen som reaksjon på på-ført fluidtrykk og/eller fluidstrømning med hensyn til eller gjennom verktøyet. Ekspansjonselementet kan derfor være aktiverbart som reaksjon på inertiaen til en fluidsøyle eller annet fluidvolum i bevegelse.

Alternativt eller i tillegg kan midlet til utøving av en syklisk ekspansjonskraft være mekanisk eller mekanisk aktivert, elektromekanisk (slik som elektromagnetisk) eller elektromekanisk aktivert, eller en kombinasjon av disse, eller faktisk hvilket som helst annet egnet middel.

Midlet til utøving av en kraft omfatter også fortrinnsvis en ekspansjonsdel tilpasset til å ekspanderes radialt for å drive ekspansjonselementet mot den ekspanderte utforming. Delen kan være plassert radialt innenfor ekspansjonselementet og er fortrinnsvis plassert inne i ekspansjonselementet. Ved at det utøves en kraft på delen blir føl-gelig ekspansjonselementet beveget til ekspansjonsutformingen. Delen kan omfatte et elastisk deformerbart materiale og kan omfatte et elastomerisk materiale eller gummimateriale.

Delen kan være oppblåsbar og kan være i det minste delvis hul, hvorved den avgrenser et kammer tilpasset til å blåses opp som reaksjon på påført fluidtrykk. Alternativt kan delen være i det vesentlige massiv og kan være ekspanderbar ved påføring av en kraft på delen i en forhåndsbestemt retning. For eksempel kan midlet til utøving av en kraft innbefatte et stempel som er tilpasset til å utøve en trykkraft på drivdelen i en retning langs verktøyets akse som reaksjon på påført fluidtrykk, eller det kan omfatte et kammer som skal motta fluid for å påføre en fluidtrykkraft på den ene eller begge de aksiale ender av delen, hvilken bevirker en radial ekspansjon.

I alternative utførelser kan delen være avsmalnet og kan angi en dor som er tilpasset til å drive ekspansjonselementet til ekspansjonsutformingen. Delen kan være bevegelig gjennom påføring av fluidtrykk enten direkte på delen eller, for eksempel, via et aktiveringsstempel. Doren kan være av fast diameter eller den kan være radialt ekspanderbar.

I andre utførelser kan delen omfatte en kam og ekspansjonselementet kan omfatte et antall kamstøtere slik som ruller eller andre elementer som er tilpasset til å beveges til ekspansjonsutformingen ved rotering av delen.

Midlet til utøving av en kraft kan innbefatte en fluidstrømningsregulator eller modulator, til styring av fluidstrømning til delen for å styre ekspandering av delen, eller til doren, stemplet eller lignende. Strømningsregulatoren kan være innvendig i en hoveddel eller legeme i verktøyet, eller den kan være utvendig, for eksempel på overflaten eller lengre oppe i en rørstreng som er koplet til verktøyet.

Strømningsregulatoren kan fluidmessig være koplet til delen. Strømningsregulatoren kan angi en pulsgenerator og kan være tilpasset til å levere en puls av trykksatt fluid til delen. Strømningsregulatoren kan dessuten være tilpasset til å motta returstrøm av fluid fra delen, eller til å tillate en reduksjon i fluidtrykket i delen, for å tillate delen å trekke seg sammen. Alternativt kan delen innbefatte en avtappingsventil eller annet middel for å tillate trykkreduksjon. Dette tillater påfølgende ytterligere ekspansjoner som genererer bevegelser av ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen.

Ved å styre syklusen av trykkpulser til delen, kan delen således ekspanderes og trekkes sammen. Strømningsregulatoren kan være tilpasset til å tilveiebringe en pulsert utmating til delen og kan være tilpasset til å generere fluidtrykkpulser i en bestemt syklus svarende til en ønsket bevegelsesfrekvens for ekspansjonselementet mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen.

Strømningsregulatoren kan være koplet til en fluidkilde som kan være tilpasset til å levere fluid til strømningsregulatoren. Følgelig kan genereringen av og frekvensen til fluidtrykkpulsene styres av strømningsregulatoren.

Ekspansjonselementet kan være bevegelig mellom den første utforming og den større ekspansjonsutforming, idet ekspansjonselementet er tilpasset til å bli drevet syklisk mot ekspansjonsutformingen.

Ytterligere trekk ved ekspansjonselementet er angitt ovenfor.

Ifølge et andre aspekt ved den herværende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for ekspandering av rør, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene: å plassere et ekspansjonsverktøy med hensyn til rør som skal ekspanderes, med et ekspansjonselement i verktøyet i en første utforming; å utøve en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet for å drive ekspansjonselementet mot en ekspansjonsutforming; og å forskyve ekspansjonsverktøyet i forhold til røret.

Fremgangsmåten omfatter fortrinnsvis å kople sammen et flertall av ekspansjonselementsegmenter til utforming av ekspansjonselementet. Verktøyet kan innbefatte en del plassert inne i ekspansjonselementet, og delen kan ekspanderes for å drive ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen. Delen kan ekspanderes ved tilførsel av trykksatt fluid til delen og kan ekspanderes gjentatte ganger ved at delen tilføres fluidtrykkpulser.

Alternativt kan delen ekspanderes ved at det utøves en kraft på delen. For eksempel kan delen ekspanderes ved tilførsel av trykksatt fluid til et stempel, for å utøve en trykkraft på delen, eller ved å utøve en fluidtrykkraft direkte på delen. Gjentatt bevegelse av stemplet eller gjentatt påføring av en fluidtrykkraft på delen kan gjentatte ganger ekspandere delen radialt for igjen gjentatte ganger å drive ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å kople ekspansjonsverktøyet til en kilde med trykksatt fluid og å regulere strømmen av trykksatt fluid til delen for å regulere bevegelse av ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen. Frekvensen for ekspansjonselementets bevegelse mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen kan varieres ved å variere frekvensen for trykkpulser som tilføres delen.

Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnene: å plassere et ekspansjonsverktøy med hensyn til rør som skal ekspanderes; å bevege et ekspansjonselement i verktøyet fra en første utforming mot en ekspansjonsutforming; å tilbakestille ekspansjonselementet mot den første utforming; å forskyve verktøyet i forhold til røret; og deretter å bevege ekspansjonselementet tilbake igjen mot ekspansjonsutformingen.

Ytterligere trekk ved fremgangsmåten er angitt i de vedføyde patentkrav.

Utførelser av den herværende oppfinnelse vil nå bli beskrevet, bare som eksempel, idet det vises til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et perspektivisk, delvis gjennomskåret oppriss av en del av et ekspan-sjonsverktøy i overensstemmelse med en foretrukket utførelse av den herværende oppfinnelse, vist under ekspandering av et ekspanderbart rør; og

Fig. 2 er et oppriss av et ekspansjonselement og en del av et middel til utøving av en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet, hvilke utgjør deler av ekspansjonsverktøyet på fig. 1.

Det vises først til fig. 1, hvor det vises et rørekspansjonsverktøy 10 i overensstemmelse med en foretrukket utførelse av den herværende oppfinnelse vist under ekspandering av en lengde av ekspanderbart rør 12. En del av det ekspanderbare rør 12 er blitt skåret bort, og deler av ekspansjonsverktøyet 10 er fjernet for illustrasjonsformål.

Rørekspansjonsverktøyet 10 kan brukes for å ekspandere hvilken som helst type ekspanderbart nedihullsrør. For eksempel kan verktøyet brukes for å ekspandere massivt foringsrør eller forlengningsrør, slisset eller på annet vis perforert rør, så vel som kor-te lengder av rør, slik som ekspanderbare brorør (straddles) eller utbedringsrør (patches). Verktøyet 10 har imidlertid særlig anvendelse for ekspandering av sandute-stengningsbaserte rør, slik som søkers kommersielt tilgjengelige ESS™-sandskjerm. Sandskjermen omfatter en radialt ekspanderbar sammenstilling hvor overlappende filterplater ligger som lag mellom indre ekspanderbart bærende rør, i form av et slisset basisrør 14 (fig. 1), og ytre ekspanderbart beskyttende rør. Verktøyet 10 er vist på fig. 1 under ekspandering av en lengde av sandskjerm 12, men bare basisrøret 14 er illustrert på figuren. Det skal forstås at verktøyet 10 vil typisk bli brukt for å ekspandere en streng av sandskjermrørseksjoner som kan strekke seg over flere hundre eller flere tusen meter langs et borehulls lengde.

Ekspansjonsverktøyet 10 omfatter generelt et ekspansjonselement 16 tilpasset til å beveges mellom en første utforming og en andre ekspansjonsutforming med større diameter, og middel 17 til utøving av en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet 16 for gjentatte ganger å drive ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen. Ekspansjonselementet 16 er vist tydeligere på fig. 2 som er et oppriss av deler av ekspansjonsverktøyet 10 på fig. 1, hvor røret 12 er fjernet. Ekspansjonselementet er på både fig. 1 og 2 vist i den første utforming.

Ekspansjonsverktøyet 10 er koplet til et egnet bæreelement, slik som en streng av rør, kjørt inn i et borehull (ikke vist) og plassert i tilstøting til en streng av ekspanderbart rør som tidligere er blitt plassert inne i borehullet. Verktøyet 10 blir deretter ført fremover, og en ledende ende 18 av ekspansjonselementet 16 entrer en ende 20 av rørets 12 øverste seksjon, som vist på fig. 1. Midlet 17 for utøving av en syklisk eks pansjonskraft blir deretter aktivert for gjentatte ganger å drive ekspansjonselementet 16 mot ekspansjonsutformingen, og verktøyet 10 blir forskjøvet i forhold til røret 12.

Idet ekspansjonselementet 16 passerer inn i røret 12, kommer en ytre flate 24 av ekspansjonselementet i kontakt med en indre flate 26 av basisrøret 14. Når ekspansjonselementet 16 blir drevet mot ekspansjonsutformingen, forårsaker ekspansjonselementet en permanent deformering av røret 12, hvorved rørdiameteren økes. Samvirke mellom ekspansjonselementet 16 og rørets 12 vegg idet verktøyet 10 passerer gjennom røret, og delvis elastisk tilbakegang hos røret, driver ekspansjonselementet tilbake mot den første utforming. Ved at verktøyet 10 føres gjennom røret 12, ekspanderes røret progressivt til en større diameter på grunn av ekspansjonselementets 16 avsmalnede fasong. Når ekspansjonsprosessen er fullført, blir verktøyet 10 deakti-vert og trukket ut av borehullet.

Mer detaljert omfatter ekspansjonselementet 16 en avstumpet, delt konus som innbefatter tre segmenter 28a, 28b og 28c, som vist særlig på fig. 2. Disse segmenter 28a, 28b, 28c står i inngrep med hverandre til dannelse av ekspansjonskonusen 16, som smalner av mot den ledende ende 18 og har en konvinkel (vinkelen mellom en hoved-akse i verktøyet og konusoverflaten) på omtrent 11°.

Aksiale kanter 30 på segmentene 28a, 28b, 28c er krenelerte, hvorved de angir en profil av sagtanntypen med et antall vekslende utsparinger 32 og tenner 34, hvor tennene 34 på hvert segment 28a, 28b, 28c står i inngrep med motsvarende utsparinger 32 på det tilstøtende segment. Hver av utsparingene 32 og tennene 34 er generelt rektangulære, og sideveggene 36 i utsparingene 32 ligger i tilstøting til sidevegger 38 på tennene 34, og de er bevegelige med hensyn til hverandre. Dette sikrer at segmentene 28a, 28b, 28c forblir innrettet på linje under bevegelse av ekspansjonselementet mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen og under forskyvning av ekspansjonsverktøyet 10 gjennom røret 12. Ekspandering av konusen 16 oppnås således ved en innbyrdes atskillelse av segmentene 28a, 28b, 28c i omkretsretningen.

Midlet 17 til utøving av en syklisk ekspansjonskraft innbefatter en ekspansjonsdel 40 montert på en dor 42 (bare delvis vist på figurene) som igjen er koplet til en strøm-ningsregulator i form av en modulator 44. Modulatoren 44 er koplet via en ledning 46 til en fluidtrykkilde (ikke vist) på overflaten eller i et separat verktøy eller en del av

verktøyet 10, hvilken leverer fluid ved et konstant trykk til modulatoren. Ekspansjonsdelen 40 er hul og avgrenser et innvendig kammer (ikke vist) som står i fluidforbindel-se med modulatoren 44 gjennom doren 42, via porter (ikke vist) i doren. Ekspansjonsdelen 40 er av et elastomer- eller gummimateriale og er oppblåsbar, slik at fluid levert

av modulatoren 44 til ekspansjonsdelen 40 blåser opp og utvider delen radialt, hvorved ekspansjonselementet 16 drives mot ekspansjonsutformingen.

Modulatoren 44 leverer fluidtrykkpulser til ekspansjonsdelen som angitt skjematisk

med henvisningstallet 50. Hver trykkpuls 50 blåser opp ekspansjonsdelen 40, hvorved ekspansjonselementet 16 beveges til ekspansjonsutformingen og således ekspanderer røret 12. På slutten av en trykkpuls, tappes trykksatt fluid ut av delen 40 idet ekspan-sjonselementsegmentene 28a, 28b, 28c blir tvunget innover ved bevegelse av eks-pansjonsverktøyet 10 gjennom røret 12 og ved delvis, elastisk tilbakegang. Ekspansjonselementet 16 blir således forskjøvet videre ned gjennom eller langs røret 12, og når den neste trykkpuls 50 påføres ekspansjonsdelen 40, blir en nedre seksjon av rø-ret 12 ekspandert. Trykkpulsenes 50 frekvens bestemmer derfor delvis den frekvens som ekspansjonselementet 16 blir drevet til ekspansjonsutformingen med, og således ekspansjonshastigheten for røret 12.

Det skal forstås at ekspansjonshastigheten for røret 12 faktisk blir bestemt av en kombinasjon av faktorer. Disse innbefatter rørets 12 diameter, ekspansjonskonusens 16 maksimumsdiameter, konvinkelen, frekvensen forde fluidtrykkpulser 50 som til-føres verktøyet, samt den kraft som blir påført for å forskyve verktøyet gjennom røret 12. Den ledende ende 18 av ekspansjonselementet er av en litt mindre diameter enn rørets 12 uekspanderte diameter for å tillate verktøyet å entre røret. Den bakre ende 52 er imidlertid av en større diameter, og røret 12 blir således til slutt ekspandert til en innvendig diameter som er litt større enn diameteren til konusens bakre ende 52 (i konusens første utforming).

Bevegelse av ekspansjonselementet 16 mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen resulterer i en relativt liten, stedfestet økning i rørets 12 innvendige diameter, i størrelsesorden 1-2 mm. For en ekspansjon på 1 mm og med en konvinkel på 11°, kan den uekspanderte ekspansjonskonus 16 bevege seg 5 mm langs røret 12. Konusen vil således bevege seg forover omtrent 5 mm pr. pulssyklus. Antatt en puls-frekvens på, for eksempel, 20 Hz, vil bevegelseshastigheten forover være omtrent 6 m pr. minutt.

Når røret 12 ekspanderes ved buk av ekspansjonsverktøyet 10, unngås behovet for å tilføre verktøyet og således røret relativt store dreiemomenter, hvilket tillater en betydelig reduksjon i den lineære kraft som er nødvendig for å forskyve verktøyet gjennom røret 12, sammenlignet med eksisterende ekspansjonsverktøyer. Verktøyet er dessuten relativt enkelt i sin konstruksjon med en ventet forbedring av levetid og reduksjon av svikt, sammenlignet med eksisterende verktøyer.

Forskjellige modifiseringer kan foretas på foranstående innenfor rammen av den herværende oppfinnelse.

For eksempel kan rørekspansjonsverktøyet roteres, og relativt store krefter kan, om ønskelig eller nødvendig, utøves på verktøyet for å forskyve verktøyet gjennom røret.

Alternativt kan delen innbefatte en avtappingsventil eller annet middel for å tillate trykkreduksjon. Dette tillater påfølgende ytterligere ekspansjoner som genererer ytterligere bevegelser av ekspansjonselementet mot ekspansjonsutformingen.

Aksiale kanter på segmentene kan være av hvilken som helst egnet profil. Ekspan-sjonsverktøyet kan videre omfatte en ekspansjonskonus eller dor som har fast diameter, er halvt føyelig eller føyelig, tilveiebrakt i en ledende ende og/eller bakre ende av ekspansjonselementet, eller på en separat del av verktøyet, for å utføre en innledende og/eller avsluttende ekspandering av røret.

Ekspansjonsdelen kan omfatte en i det vesentlige massiv del, hvilken kan være radialt ekspanderbar ved påføring av en mekanisk kraft eller fluidtrykkraft på delen. For eksempel kan midlet til utøving av en kraft innbefatte et stempel som er tilpasset til å utøve en trykkraft på ekspansjonsdelen i en retning langs en akse i verktøyet som reaksjon på påført fluidtrykk, eller det kan omfatte et kammer som skal ta imot fluid for å påføre et fluidtrykk på delen og fremkalle radial ekspansjon. Delen kan være avsmalnet og kan angi en dor tilpasset til å drive ekspansjonselementet til ekspansjonsutformingen. Delen kan være bevegelig gjennom påføring av fluidtrykk enten direkte på delen eller, for eksempel, via et aktiveringsstempel. Doren kan være av fast diameter eller den kan være radialt ekspanderbar.

I andre utførelser kan delen omfatte en kam, og ekspansjonselementet kan omfatte et antall kamstøtere, slik som ruller eller andre elementer tilpasset til å beveges til ekspansjonsutformingen ved rotering av delen.

Strømningsregulatoren kan befinne seg innvendig i en verktøyhoveddel eller et verk-tøylegeme, eller den kan være utvendig, for eksempel på overflaten eller lengre oppe i en rørstreng som er koplet til verktøyet. Dessuten kan strømningsregulatoren være tilpasset til å motta returstrøm av fluid fra ekspansjonsdelen, eller å tillate en reduksjon av fluidtrykket i delen, for å tillate ekspansjonsdelen å trekke seg sammen. For eksempel kan ekspansjonsdelen innbefatte en avtappingsventil eller annet egnet middel.

Claims

1. Rørekspansjonsverktøy (10),karakterisert vedat det omfatter: et ekspansjonselement (16) som er rørformet og som omfatter en konus (16) tilpasset til å beveges mellom en første utforming og en større ekspansjonsutforming; og middel (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16) for gjentatte ganger å drive ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen.

2. Verktøy (10) som angitt i krav 1, hvor ekspansjonskraftens størrelse og frekvens varierer over tid.

3. Verktøy (10) som angitt i krav 1 eller 2, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft er tilpasset til å utøve en ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16) i en syklus med ønsket frekvens.

4. Verktøy (10) som angitt i krav 3, hvor en bølgeform for ekspansjonskraften øvd på ekspansjonselementet (16) med hensyn til tid er sinusformet.

5. Verktøy (10) som angitt i krav 3, hvor en bølgeform for ekspansjonskraften øvd på ekspansjonselementet (16) med hensyn til tid er firkantet.

6. Verktøy (10) som angitt i krav 3, hvor en bølgeform for ekspansjonskraften øvd på ekspansjonselementet (16) med hensyn til tid er tilfeldig.

7. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementets (16) ekspansjonsutforming er en utforming med større diameter.

8. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor i den første utforming beskriver ekspansjonselementet (16) en første utvendig diameter og i ekspansjonsutformingen en andre, større, utvendig diameter.

9. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) er avsmalnet.

10. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) omfatter en avstumpet konus.

11. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) er avsmalnet med en relativt liten vinkel med hensyn til en akse i verktøyet.

12. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor i det minste en del av en ytre flate av ekspansjonselementet (16) er innrettet med en vinkel på mellom 5 og 15° med hensyn til en akse i verktøyet (10).

13. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) omfatter et flertall av segmenter (28a, 28b, 28c).

14. Verktøy (10) som angitt i krav 13, hvor hvert segment (28a, 28b, 28c) er tilpasset til å være i inngrep med et tilstøtende segment.

15. Verktøy (10) som angitt i krav 13 eller 14, hvor hvert segment (28a, 28b, 28c) er tilpasset til å være i inngrep med et tilstøtende segment ved en glidepas-ning.

16. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 13 til 15, hvor hvert segment (28a, 28b, 28c) er bueformet.

17. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 13 til 16, hvor aksiale kanter på hvert segment (28a, 28b, 28c) er fasongformet til å samvirke med respektive aksiale kanter på tilstøtende segmenter.

18. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 13 til 17, hvor hvert segment (28a, 28b, 28c) er krenelert og omfatter et flertall av tenner (34) og utsparinger (32) som strekker seg langs i det minste en del av en lengde av aksiale kanter (30) på segmentet, for å gå i inngrep med motsvarende utsparinger henholdsvis tenner på et tilstøtende segment.

19. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor det omfatter et ytterligere ekspansjonselement i en ledende ende av verktøyet (10).

20. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor det omfatter et ytterligere ekspansjonselement i en bakre ende av verktøyet (10).

21. Verktøy (10) som angitt i enten krav 19 eller krav 20, hvor det ytterligere ekspansjonselement er valgt fra gruppen omfattende ekspansjonselementer med fast diameter, halvt føyelige og føyelige.

22. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft er fluidaktivert.

23. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) er tilpasset til å drives mot ekspansjonsutformingen som reaksjon på påført fluidtrykk.

24. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) er tilpasset til å drives mot ekspansjonsutformingen som reaksjon på fluidstrømning med hensyn til verktøyet (10).

25. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) er tilpasset til å drives mot ekspansjonsutformingen som reaksjon på inertiaen til en fluidsøyle i bevegelse.

26. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft er i det minste delvis mekanisk.

27. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft er i det minste delvis elektromekanisk.

28. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft er i det minste delvis elektromagnetisk.

29. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft omfatter en del (40) som er tilpasset til å ekspanderes radialt for å drive ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen.

30. Verktøy (10) som angitt i krav 29, hvor delen (40) er tilpasset til å ekspanderes og trekkes sammen gjennom styring av tilførselen av trykkpulser (50) til delen (40).

31. Verktøy (10) som angitt i krav 29 eller 30, hvor delen (40) er plassert radialt innenfor ekspansjonselementet (16).

32. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 29 til 31, hvor delen (40) er plassert inne i ekspansjonselementet (16).

33. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 29 til 32, hvor delen (40) er elastisk deformerbar.

34. Verktøy (10) som angitt i krav 33, hvor delen (40) er i det minste delvis av et elastomerisk materiale.

35. Verktøy (10) som angitt i krav 33, hvor delen (40) er i det minste delvis av et gummimateriale.

36. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 29 til 35, hvor delen (40) er oppblåsbar.

37. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 29 til 36, hvor delen (40) er i det minste delvis hul og avgrenser et kammer tilpasset til å blåses opp som reaksjon på påført fluidtrykk.

38. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 29 til 35, hvor delen (40) er i det vesentlige massiv og er ekspanderbar ved påføring av en kraft på delen (40) i en forhåndsbestemt retning, for å bevirke en radial ekspandering av delen (40).

39. Verktøy (10) som angitt i krav 38, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft innbefatter et stempel som er tilpasset til å utøve en trykkraft på delen (40) i en retning langs en akse i verktøyet (10) som reaksjon på på-ført fluidtrykk.

40. Verktøy (10) som angitt i krav 38, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft innbefatter et kammer som skal ta imot fluid for å påføre et fluidtrykk på delen (40).

41. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft innbefatter en avsmalnet dor som er tilpasset til å beveges aksialt for å drive ekspansjonselementet (16) til ekspansjonsutformingen.

42. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft omfatter en kam, og ekspansjonselementet (16) omfatter i det minste én kamstøter som er tilpasset til å beveges til ekspansjonsutformingen når kammen roteres.

43. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en kraft innbefatter en fluidstrømningsregulator (44) til styring av ekspansjonselementets (16) bevegelse til ekspansjonsutformingen.

44. Verktøy (10) som angitt i krav 43, hvor strømningsregulatoren (44) befinner seg innvendig i en hoveddel av verktøyet (10).

45. Verktøy (10) som angitt i krav 43, hvor strømningsregulatoren (44) befinner seg utenfor en hoveddel av verktøyet (10).

46. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 43 til 45, hvor strøm-ningsregulatoren (44) er tilpasset til å levere en puls (50) av trykksatt fluid for å bevege ekspansjonselementet (16) til ekspansjonsutformingen.

47. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 43 til 46, hvor strøm-ningsregulatoren (44) er tilpasset til å motta returstrøm av fluid for å lette bevegelse av ekspansjonselementet (16) til den første utforming.

48. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 43 til 47, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft omfatter en del (40) som er tilpasset til å ekspanderes radialt for å drive ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen, og at strømningsregulatoren (44) fluidmessig er koplet til delen (40).

49. Verktøy (10) som angitt i krav 48, hvor strømningsregulatoren (44) er tilpasset til å levere fluid til delen (40) for å blåse opp og radialt ekspandere delen, og for å tillate en reduksjon i fluidtrykket i delen (40) for å tillate delen (40) å trekke seg sammen.

50. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 48 til 49, hvor strøm-ningsregulatoren (44) er tilpasset til å tilveiebringe en pulsert utmating til delen (40).

51. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 43 til 50, hvor strøm-ningsregulatoren (44) er koplet til en fluidkilde for tilførsel av fluid til regulato-ren (44).

52. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst av kravene 43 til 51, hvor strøm-ningsregulatoren (44) er tilpasset til å generere fluidtrykkpulser (50) i en syklus svarende til en ønsket bevegelsesfrekvens for ekspansjonselementet (16) mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen.

53. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor midlet (17) til utøving av en syklisk ekspansjonskraft omfatter en del (40) tilpasset til å ekspanderes radialt for å drive ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen, og midlet (17) omfatter videre en avtappingsventil for å tillate trykkreduksjon.

54. Verktøy (10) som angitt i hvilket som helst foregående krav, hvor ekspansjonselementet (16) er bevegelig mellom den første utforming og den større ekspansjonsutforming, idet elementet (16) er tilpasset til syklisk å bli drevet mot ekspansjonsutformingen.

55. Fremgangsmåte for ekspandering av rør (12),karakterisertved at fremgangsmåten omfatter trinnene: å plassere et ekspansjonsverktøy (10) med hensyn til rør (12) som skal ekspanderes, med et ekspansjonselement (16) i verktøyet (10) i en første utforming; å utøve en syklisk ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16) for å drive ekspansjonselementet (16) mot en ekspansjonsutforming; og å forskyve ekspansjonsverktøyet (10) i forhold til røret (12).

56. Fremgangsmåte som angitt i krav 55, hvor den omfatter å kople et flertall av ekspansjonselementsegmenter (28a, 28b, 28c) sammen til utforming av ekspansjonselementet (16).

57. Fremgangsmåte som angitt i enten krav 55 eller krav 56, hvor den omfatter å ekspandere en del (40) plassert inne i ekspansjonselementet (16) for å drive ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen.

58. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 57, hvor den omfatter å påføre en fluidtrykkraft for å utøve den sykliske ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16).

59. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 58, hvor den omfatter å påføre fluidtrykkpulser (50) for å utøve den sykliske ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16).

60. Fremgangsmåte som angitt i enten krav 58 eller krav 59, hvor den omfatter å påføre fluidtrykk på en ekspansjonsdel (40) for å bevege ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen.

61. Fremgangsmåte som angitt i krav 57, hvor den omfatter å ekspandere delen (40) ved å utøve en kraft på delen (40).

62. Fremgangsmåte som angitt i krav 61, hvor den omfatter å ekspandere delen (40) ved å tilføre trykksatt fluid til et stempel for å utøve en trykkraft på delen (40).

63. Fremgangsmåte som angitt i krav 62, hvor den omfatter å ekspandere delen (40) ved å utøve en fluidtrykkraft direkte på delen (40).

64. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 63, hvor den omfatter å kople ekspansjonsverktøyet (10) til en kilde med trykksatt fluid og regulere strømmen av trykksatt fluid for å styre bevegelsen av ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen.

65. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 64, hvor beve-gelsesfrekvensen for ekspansjonselementet (16) mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen varieres ved å variere en frekvens for fluidtrykkpulser (50) tilført for å utøve den sykliske ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16).

66. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 65, hvor den omfatter mekanisk å utøve den sykliske ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16).

67. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 65, hvor den omfatter elektromekanisk å utøve den sykliske ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16).

68. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 67, hvor den omfatter en fremgangsmåte for ekspandering av nedihullsrør (12).

69. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 55 til 68, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene: å plassere ekspansjonsverktøyet (10) med hensyn til rør (12) som skal ekspanderes; å bevege ekspansjonselementet (16) i verktøyet (10) fra den første utforming og mot ekspansjonsutformingen; å tilbakestille ekspansjonselementet (16) mot den første utforming; å forskyve verktøyet (10) i forhold til røret (12); og deretter å bevege ekspansjonselementet (16) tilbake igjen mot ekspansjonsutformingen.

70. Fremgangsmåte som angitt i krav 69, hvor den omfatter en fremgangsmåte for ekspandering av nedihullsrør (12).

71. Fremgangsmåte som angitt i enten krav 69 eller krav 70, hvor den omfatter å utøve en ekspansjonskraft på ekspansjonselementet (16) for å bevege ekspansjonselementet (16) mot ekspansjonsutformingen.

72. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 69 til 71, hvor ekspansjonselementet (16) tilbakestilles mot den første utforming ved at verktøyet (10) forskyves gjennom røret (12).

73. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 69 til 71, hvor den omfatter å utøve en kraft på ekspansjonselementet (16) for å tilbakestille ekspansjonselementet (16) mot den første utforming.

74. Fremgangsmåte som angitt i krav 73, hvor den omfatter å tilveiebringe apparat for utøving av en kraft på ekspansjonselementet (16) for å tilbakestille ekspansjonselementet (16) mot den første utforming.

75. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 69 til 74, hvor den videre omfatter å tilbakestille ekspansjonselementet (16) mot den første utforming; å forskyve verktøyet (10) i forhold til røret (12); og deretter å bevege ekspansjonselementet (16) tilbake igjen mot ekspansjonsutformingen.

76. Fremgangsmåte som angitt i krav 75, hvor den omfatter å gjenta nevnte trinn et antall ganger.

77. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 69 til 76, hvor en ekspansjonshastighet for røret (12) bestemmes i det minste delvis av en frekvens for bevegelse av ekspansjonselementet (16) mellom den første utforming og ekspansjonsutformingen.