NO335123B1 - Foringsrørhenger og fremgangsmåte for å henge et foringsrør i et borehull for tetning med en foringsrørstreng - Google Patents

Abstract

Forlengingsrørhengersammenstilling som tetter med foringsrørstrengen (8) og bærer et forlengingsrør (98) i en brønn. Den rørformede forlengingsrørhenger (48) og en rørformet ekspander (40) kan posisjoneres nede i brønnen på et plasseringsverktøy i en ønsket dybde langs foringsrørstrengen (8). En aktuatorsammenstilling (6) kan tvangsmessig bevege den rørformede ekspander (40) inn i den rørformede henger, ekspandere forlengingsrørhengeren for å tette og sikre hengeren mot foringsrørstrengen (8). Etter at plasseringsverktøyet er fjernet kan en tetningsnippel tettes til tetningshylsen på den rørformede ekspander. En selektivt utløsbar clutch (73) er anordnet for å tillate rotasjon av forlengingsrøret for å rotere dette sammen med plasserings-verktøyet og deretter frikople og frigi plasseringsverktøyet fra den festede forlengingsrørhenger.

Description

Oppfinnelsesområdet

Den foreliggende oppfinnelse vedrører brønnverktøy og metoder for å henge et forlengingsrør i en brønn. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen å danne en ekspanderbar forlengingsrørhenger for gripende kontakt med en foringsrørstreng for å bære forlengingsrøret i brønnen.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Forskjellige typer av forlengingsrørhengere er blitt foreslått for å henge et for-lengingsrør fra en foringsrørstreng i en brønn. De fleste forlengingsrørhengere festes med holdekiler som aktiveres av plasseringsverktøyet for forlengingsrørhengeren. Forlengingsrørhengere med flere deler frembyr en signifikant tendens til at én eller flere delene løsner i brønnen slik at festeoperasjonen avbrytes og opphenting vanskeliggjøres. Andre forlengingsrørhengere og plasseringsverktøy kan ikke utføre konvensjonelle sementeringsoperasjoner gjennom plasseringsverktøyet før for-lengingsrørhengeren er festet i brønnen.

Andre forlengingsrørhengere har problemer med å bære tunge forlengingsrør med vekt på 400 tonn eller mer. Noen forlengingsrørhengere bærer med hell vekten av forlengingsrøret men tetter ikke pålitelig med foringsrørstrengen. Etter at for-lengingsrørhengeren er festet i brønnen kan høyt fluidtrykk i ringrommet mellom for-lengingsrøret og foringsrøret slippe ut forbi forlengingsrørhengeren eller slik at dennes primære formål motvirkes. Andre forlengingsrørhengere er ikke i stand til å oppnå sprekk- og/eller sammenfallingskarakteristikker tilsvarende som for forings-røret. En foretrukket forlengingsrørhenger opprettholder en sammenfallings- og sprekkstyrke som er i det minste hovedsakelig lik de tilsvarende for både foringsrøret og forlengingsrøret.

Forlengingsrør med gripeelementer og pakkingselementer har vært ekspandert for å understøtte et forlengingsrør inne i foringsrøret. Lengdene av for-lengingsrørhengeren, som ble ekspandert, var imidlertid vesentlig, typisk omtrent tre meter eller mer, for å tilveiebringe tilstrekkelig friksjonskraft mellom forlengingsrør-hengeren og foringsrøret for å oppta forlengingsrørbelastningen. Tidligere kjente konstruksjoner var basert på ekspansjon av rørankeret fra en elastisk tilstand hvor stålet mistet sin elastisitet eller "hukommelse", og resulterte i relaksering av den energi som er nødvendig for å opprettholde forlengingsrørhengeren ved den fullsten- dig ekspanderte diameter, noe som førte til en svikt i tetningsevnen og evnen til å bære belastningen.

Et ytterligere signifikant problem med noen forlengingsrørhengere er at plasseringsverktøyet ikke pålitelig kan løsgjøres fra den fastsatte forlengingsrør-henger. Et ytterligere problem med forlengingsrørhengerteknologien vedrører ønske-ligheten av å rotere forlengingsrøret sammen med arbeidsstrengen i brønnen, deretter å løsgjøre forlengingsrøret fra arbeidsstrengen når forlengingsrørhengeren er festet for å hente opp plasseringsverktøyet fra brønnen.

Patentpublikasjon 2001/0020532 A1 viser et verktøy for å henge et for-lengingsrør ved hjelp av rørekspansjon. US-patent 3,948,321 viser en forsterknings stukeanordning som forblir nede i brønnen når verktøyet hentes opp til overflaten. US-patent 6,705,395 viser en radielt ekspandert forlengingsrørhenger som anvender et aksialt bevegelig ringstempel for å ekspandere et rørelement.

Ulempene ved den tidligere kjente teknikk overvinnes ved den foreliggende oppfinnelse. Et forbedret forlengingsrørhengersystem og en fremgangsmåte for å feste forlengingsrørhengeren er beskrevet i det følgende.

Oppsummering av oppfinnelsen

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Det ekspanderbare forlengingsrørhengersystem og fremgangsmåten oppnår posisjonering, bæring, tetning og sementering av et forlengingsrør i en undergrunns-brønn. Fremgangsmåten innebærer ekspansjon av en rørformet hengerhoveddel av høyfast stål med holdekiler og pakkingselementer posisjonert omkring sin ytre omkrets, til kontakt med den indre overflate av en foringsrørstreng med en større indre diameter enn den ytre diameter av forlengingsrøret og forlengingsrørhengeren.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en rørformet ekspander for å ekspandere hengerhoveddelen som forblir posisjonert inne i den ekspanderte hengerhoveddel for å bære ved sin endelige ekspanderte diameter, slik at den ekspanderte plastisk deformerte hengerhoveddel blir liggende som "sandwich" mellom foringsrøret og den rørformede ekspander. Denne fremgangsmåte tilveiebringer forbedret tetnings- og gripeevne og muliggjør kortere lengder av ekspanderbar rørformet forlengingsrørhenger i størrelse 0,3 til 0,6 m.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringes en forlengingsrør-henger for bruk i brønnen i et borehull for å tette med en foringsrørstreng og overføre fluid mellom et forlengingsrør som bæres på forlengingsrørhengeren og en produksjonsstreng som strekker seg oppover fra forlengingsrørhengeren. Forlengingsrør-hengeren omfatter en rørformet forlengingsrørhenger som løsbart bæres på et plasseringsverktøy for å posisjonere den rørformede forlengingsrørhenger nede i brønnen, og en rørformet ekspander som avtakbart kan bæres på plasserings-verktøyet, og som har en ekspander-ytterdiameter større enn den initiale indre diameter av hengeren. Plasseringsverktøyet inkluderer en aktuator som tvangsmessig beveger den rørformede ekspander aksielt fra en posisjon hovedsakelig aksielt i avstand fra den rørformede forlengingsrørhenger til en posisjon hovedsakelig inne i den rørformede forlengingsrørhenger, slik at den rørformede henger ekspanderes radielt mot foringsrørstrengen for å sikre den rørformede ekspander og den rørformede henger i brønnen. En tetningshylse er festet på en øvre ende av den rørformede ekspander for kommunikasjon mellom den rørformede ekspander og foringen som strekker seg oppover mot overflaten.

Ifølge en ytterligere utførelsesform kan en rørformet forlengingsrørhenger avtakbart bæres på et plasseringsverktøy for å posisjonere den rørformede for-lengingsrørhenger nede i brønnen, og bære forlengingsrøret i brønnen. En rørformet ekspander, som avtakbart kan bæres på plasseringsverktøyet, har en ekspander-ytre diameter større enn en initial henger-indre diameter. Plasseringsverktøyet beveger tvangsmessig den rørformede ekspander aksielt fra en posisjon hovedsakelig aksielt i avstand fra den rørformede forlengingsrørhenger til en posisjon hovedsakelig inne i den rørformede forlengingsrørhenger, slik at den rørformede forlengingsrørhenger ekspanderes radielt mot foringsrørstrengen for å sikre den rørformede ekspander og den rørformede henger nede i brønnen. Ett eller flere hakeelementer er anordnet hver for inngrep med en sliss i forlengingsrøret for roterbart å låse nevnte ett eller flere hakeelementer til forlengingsrøret. En clutch iverksetter og frigir selektivt rotasjon mellom en plasseringsverktøyspindel og nevnte ett eller flere hakeelementer slik at forlengingsrøret roterer sammen med plasseringsverktøyspindelen når clutchen er i inngrep og forlengingsrøret frigis rotasjonsmessig fra plasserings-verktøyspindelen når clutchen frigis.

En fremgangsmåte for å henge et forlengingsrør i et borehull er også tilveie-brakt for tetning med en foringsrørstreng og overfører fluid mellom forlengingsrøret og en produksjonsstreng som strekker seg oppover fra forlengingsrørhengeren. Fremgangsmåten omfatter posisjonering av en ekspanderbar rørformet forlengings-rørhenger og rørformet ekspander på et plasseringsverktøy, hvor den rørformede ekspander har en ekspandert ytre diameter større enn en initial forlengingsrør-henger-indre diameter, og en tetningshylse festet på en øvre ende av den rør-formede ekspander. Etter posisjonering av forlengingsrørhengeren ved en valgt dybde inne i et borehull beveges den rørformede ekspander tvangsmessig aksielt til en posisjon hovedsakelig inne i den rørformede forlengingsrørhenger for radielt å ekspandere den rørformede forlengingsrørhenger mot foringsrørstrengen, slik at den rørformede forlengingsrørhenger og den rørformede ekspander sikres nede i brønnen. Forlengingsrøret kan strekke seg oppover fra den rørformede ekspander.

Det er et trekk ved oppfinnelsen at den rørformede ekspander kan tettes til den rørformede forlengingsrørhenger ved hjelp av et flertall av ringformede fordypninger på en ytre overflate av den rørformede ekspander. Den rørformede ekspander har foretrukket en generelt sylindrisk ytre overflate langs en aksiell lengde av den rørformede ekspander slik at den rørformede foringsrørhenger ekspanderes i den samme grad langs den aksielle lengde av den rørformede ekspander. En stopper på den rørformede forlengingsrørhenger kan begrense aksiell bevegelse av den rør-formede ekspander i forhold til den rørformede forlengingsrørhenger. Én eller flere pakkingstetninger på den rørformede forlengingsrørhenger er anordnet for tetting med foringsrørstrengen etter ekspansjon av den rørformede forlengingsrørhenger og et flertall holdekilder festet på den rørformede forlengingsrørhenger er anordnet for å feste den rørformede henger til foringsrørstrengen når den rørformede forlengings-rørhenger ekspanderes av den rørformede ekspander.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er et stempel aksielt bevegelig i respons til fluidtrykk inne i plasseringsverktøyspindelen, og clutchen utkoples i respons til aksiell bevegelse av stempelet. En sementeringsplugg eller en kule inne i plasseringsverktøyspindelen øker fluidtrykk mot stempelet.

Som ennå et ytterligere trekk ved oppfinnelsen inkludere plasseringsverktøyet en sentral spindel med en boring for å passere sement gjennom plasseringsverktøyet før forlengingsrørhengeren festes. Plasseringsverktøyspindelen inkluderer også en venstregjenging for frigivelse av plasseringsverktøyet ved høyre rotasjon av arbeidsstrengen.

I en foretrukket utførelsesform har ekspanderens festehylse en ytre overflate med ensartet diameter for å ekspandere hengerhoveddelen, hvor en hylseformet ekspander-festehylse forblir i brønnen for å tilveiebringe radiell understøttelse for den ekspanderte forlengingsrørhenger.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er at den beholder som dannes av ekspander-tetningshylsen og tetningsnippelen ved den nedre ende av forlengings-rørstrengen fungerer som en ekspansjonsskjøt for å tillate termisk ekspansjon og kompresjon av forlengingsrøret eller produksjons-"tie-back" produksjonsbrønner.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er at plasseringsverktøyet lett og pålitelig kan frigis fra den fastsatte forlengingsrørhenger etter ekspansjon av forlengings-rørhengeren. Interferens mellom den rørformede ekspander og forlengingsrør-hengeren sikrer den rørformede ekspander inne i forlengingsrørhengeren. Plasseringsverktøyet kan så fjernes fra brønnen.

En fordel ved oppfinnelsen er at forlengingsrørhengeren kan konstrueres mer økonomisk enn andre forlengingsrørhengere som er tidligere kjent. Sammenstillingen består av få komponenter. En dermed forbundet fordel er at mange av kompo-nentene i sammenstillingen, som f.eks. holdekilder og pakkingssetninger kan fås i handelen i samsvar med forskjellige brønnbetingelser.

En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er at systemet for å danne en for-lengingsrørhenger kan anvende konvensjonelle komponenter som hver har en høy pålitelighet. Eksisterende personell med et minimum av trening kan pålitelig bruke forlengingsrørhengersystemet ifølge denne oppfinnelse ettersom oppfinnelsen er basert på velkjente overflateoperasjoner for pålitelig å danne forlengingsrørhengeren.

Disse og andre trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse med henvisning til figurene i de vedføyde tegninger.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1A avbilder i tverrsnitt en øvre aktuatordel av plasseringsverktøyet; Fig. 1B avbilder en nedre aktuatordel av plasseringsverktøyet og en øvre del av tetningshylsen; Fig. 1C avbilder en ekspander posisjonert over forlengingsrørhengeren; Fig. 1D avbilder en mekanisme for selektivt å rotere forlengingsrørhengeren sammen med plasseringsverktøyet; Fig. 1E avbilder en nedre del av plasseringsverktøyet og en øvre del av et for-lengingsrør; Fig. 2 er et tverrsnitt gjennom linjen 2-2 i fig. 1D;

Fig. 3 er et tverrsnitt gjennom linjen 3-3 i fig. 1D; og

Fig. 4 viser en fastsatt forlengingsrørhenger og en øvre del av en produksjonsstreng som strekker seg oppover fra den fastsatte forlengingsrørhenger.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Et forlengingsrør kan innføres i brønnen til en den ønskede fastsettings- eller hengedybde ved hjelp av et borerør eller arbeidsstreng forbundet til et flertrinns, dobbeltvirkende hydraulisk fastsetting- og frivgivelsesverktøy (plasseringsverktøy) som tilveiebringer de nødvendige krefter til å ekspandere forlengingsrørhengeren til inngrep med foringsrøret. Plasseringsverktøyet kan være konservert av tilstrekkelig høyfast stål for å bære vekten av forlengingsrøret mens dette plasseres inn i brønnen og til å tilveiebringe den nødvendige kraft for å ekspandere forlengingsrøret. Ytterligere har plasseringsverktøyet en tilstrekkelig stor innvendig boring i sin sentrale spindel for å muliggjøre passasje og forskyvning av sement for sementering av for-lengingsrøret inne i borehullet.

Et trekk ved den foreliggende oppfinnelse er at forlengingsrørhengeren og plasseringsverktøyet kan utstyres med en gjensidig låsende frigivelsesmekanisme for å hindre rotasjon mellom plasseringsverktøyspindelen og forlengingsrøret for å tillate boring av dette inn i brønnen, mens relativ rotasjon mellom plasseringsverktøy-spindelen og forlengingsrøret tillates for å tilpasse frigivelse av plasseringsverktøyet fra forlengingsrørhengeren så snart forlengingsrøret er sementert og henger ned fra forlengingsrørhengeren inne i brønnen.

Etter at forlengingsrørhengeren er posisjonert ved sin nødvendige festedybde inne i foringsrøret pumpes sement gjennom arbeidsstrengen, plasseringsverktøyet og forlengingsrøret og inn i ringrommet mellom forlengingsrøret og borehullet og foringsrøret for å sementere forlengingsrøret i brønnen på en måte som er vel kjent på området. Under denne operasjon kan fluid i ringrommet strømme oppover forbi den ikke-festede forlengingsrørhenger for å gi plass for den sement som pumpes inn i brønnen.

Idet vises til fig. 1A kan den øvre ende av plasseringsverktøy-aktuatorsammenstillingen 6 inkludere en indre konnektor 14 som er strukturelt forbundet ved hjelp av gjenger 16 til plasseringsverktøyets indre spindel 10, som i sin tur er strukturmessig forbundet til en arbeidsstreng 4. En gjennom strømningsåpning 22 i spindelen 10 under den øvre konnektor tillater at fluidtrykk inne i det indre av plasseringsverktøyet virker på både den indre konnektor 14 og den ytre konnektor 18, som vist inkluderer konvensjonelle tetninger 2 fortetning mellom spindelen 10 og en ytre hylse 12. En forutbestemt grad av fluidtrykk inne i plasseringsverktøyet som virker på den ytre konnektor vil således tilveiebringe nedoverbevegelse av den ytre hylse 12, som ved hjelp av gjenger 20 er forbundet til den ytre konnektor.

Fluidtrykk på den indre konnektor 14 passerer således gjennom gjennom-strømningsåpningen 22 og den indre konnektor tettes og forbindes strukturmessig til spindelen 10. Fluidtrykk utøver således en oppoverrettet kraft på konnektoren 14 og således spindelen 10, og utøver også en nedoverrettet kraft på den ytre konnektor 18 og den ytre hylse 12. Fig. 1B viser en lignende indre konnektor 24 og en ytre konnektor 26 som virker på spindelen 10 henholdsvis hylsen 12, med fluid som går inn gjennom åpningen 28. De fagkyndige vil innse at en serie av ytre konnektorer, indre konnektorer, hylser og spindler kan anordnes slik at kreftene effektivt "stakkes" for å skape de ønskelige ekspansjonskrefter. Det er et spesielt trekk ved den foreliggende oppfinnelse at en serie av indre og ytre konnektorer kan utøve en kraft på den rørformede ekspander på mer enn 70.000 kg aksiell kraft, og foretrukket på mer enn 100.000 kg aksiell kraft for å ekspandere det rørformede anker.

Den indre konnektor (indre stempel), den ytre konnektor (ytre stempel), hylsen og plasseringsverktøyspindelen 10 definerer således et hydraulisk hulrom med variabel størrelse. Gjennomstrømningsåpningen som passerer gjennom plasserings-verktøyspindelen er i fluid kommunikasjon med boringen 11 i spindelen 12. Når således fluidtrykk innføres fra det indre av spindelen 10 gjennom åpningen og inn i det hydrauliske hulrom beveger det ytre stempel seg nedover i forhold til det indre stempel. Med det indre stempel festet til spindelen 10 og det ytre stempel festet til hylsen 12 beveger fluidtrykk innført i det hydrauliske hulrom hylsen 12 nedover i forhold til spindelen 10 for å bevege den rørformede ekspander 40 nedover for å ekspandere forlengingsrørhengeren 48 (se fig. 1C).

Med henvisning til fig. 1B, kan et kraftoverføringselement 34 gjenges på og bevege seg med hylsen 12, eller til en nedre hylse 32 anordnet på det nederste ytre stempel 26, slik at kraftoverføringsskulderen på elementet 34 kommer i inngrep med toppskulderen 36 på tetningshylsen 37 ved den øvre ende av den rørformede ekspander 40. Foretrukket går imidlertid den nedre skulder 38 på enden av kraft-overføringshylsen til inngrep med en tilpasset skulder på den nedre ende av tetningshylsen 37 for mer pålitelig å bevege den rørformede ekspander nedover.

Ved hydraulisk å bevege kraftoverføringselementet 34 nedover blir således den rørformede ekspander tvangsmessig beveget i det minste hovedsakelig innenfor forlengingsrørhengeren for å ekspandere forlengingsrørhengeren 48 til inngrep med foringsrørstrengen 8. Det rørformede kraftoverføringselement 34 som vist i fig. 1B kan således posisjoneres over den rørformede ekspander og beveger eller driver den rørformede ekspander nedover.

Hylsen 32 virker også som en festehylse som regulerbart bæres på kraft-overføringselementet 34 og beveger seg i nedoverretning under forlengingsrør-henger-festeoperasjonen. Kraftoverføringselementet 34 kan reguleres nedover sammen med festehylsen 32 ved reguleringsgjengene 31 inntil den nedre ende av ekspanderen er i inngrep med den øvre ende av forlengingshengeren, og den nedre ekspanderkonus 44 er i sikker kontakt med den øvre forlengingsrørhenger-hoveddel-konus 46 (se fig. 1C).

Etter fullføring av sementeringsoperasjonen bringes så en fastsettingskule til å falle inn i borerøret og tillates å synke under innvirkning av tyngdekraften inntil kulen kommer til anlegg mot setet 86 (se fig. 1D) ved den nedre ende av plasserings-verktøyet. Når tetningen 86 deretter skjæres i stykker kan fluid passere gjennom åpningen 90 i hylsen 84. Deretter utøves trykk på fluidet inne i arbeidsstrengen og følgelig gjennom trykkåpningene 22, 28 i spindelen 10 og inn i de i trykkamre som er dannet mellom de oppoverbevegede stempler 14, 24 og de nedoverbevegede stempler 18, 26. Trykket økes inntil den utøvede kraft er tilstrekkelig til å bringe ekspanderen 40 til å bevege seg nedover i forhold til spindelen 10 og tvinger ekspanderen 40 inn i den oppovervendte ekspansjonbeholder av forlengingsrør-hengerhoveddelen 48. Ved å tvinge ekspanderen 40 nedover bevirkes at for-lengingsrørhenger-hoveddelen 48 ekspanderer radielt og tvinger holdekilene 50 og tetningselementene 52 til inngrep med den indre overflate av foringsrøret slik at for-lengingsrørhengeren tettes og bæres inne i foringsrøret.

Forlengingsrørhenger-sammenstillingen inkluderer et rørformet anker 48 og en rørformet ekspander 40 posisjonert over det rørformede anker under plassering i brønnen. Den rørformede ekspander har en ytre ekspanderdiameter større enn den indre forlengingsrørhengerdiameter, slik at bevegelse av den rørformede ekspander inn i forlengingsrørhengeren vil ekspandere forlengingsrørhengeren mot foringsrør-strengen til å tette forlengingsrørhengeren med foringsrørstrengen og sikre for-lengingsrørhengeren og den rørformede ekspander nede i brønnen i foringsrør-strengen. Den rørformede ekspander kan posisjoneres over og hvile på forlengings-rørhengeren før ekspansjon og hindre aksiell nedoverbevegelse av den rørformede ekspander. Det rørformede anker og ekspanderen er kompakte snarere enn perforert eller slisset.

Nedoverbevegelse av den rørformede ekspander 40 inne i forlengingsrør-hengeren 48 hindres når skulderen 45 på den nedre ende av ekspansjonshylsen (se fig. 1C) går til inngrep med stoppflaten 55 på det rørformede anker 48. Dette inngrep ved fullføring av den radielle ekspansjonsprosess bevirker en topp i festetrykket som en indikator på fullføring av ekspansjonsprosessen.

Én eller flere tunger, sirkulære buer eller sirkulære fordypninger 42 på utsiden av ekspanderhylsen 40 danner en serie av metall-metall-kuletetninger som tilveiebringer en gasstett tetning mellom den fastsatte ekspander 40 og forlengingsrør-henger-hoveddelen 48. Den rørformede ekspander er foretrukket et kontinuerlig hylseformet element som radielt understøtter forlengingsrørhengeren så snart det er ekspandert. Ytre diameter OD og indre diameter ID av ekspanderen er hovedsakelig konstant langs dens lengde (bortsett fra de ringformede fordypninger), slik at sann-synligheten reduseres for at ekspanderen vil gli ut fra undersiden av forlengingsrør-hengeren etter opphenting av plasseringsverktøyet til overflaten.

Den øvre ende av ekspanderen 40 har en oppovervendt tetningshylse 37 med en indre tetningsoverflate 35 egnet for å motta en "tie-back" tetningsnippel etter at forlengingsrøret er installert i brønnen. Den nedre del av den rørformede ekspander kan således posisjoneres innenfor forlengingsrørhengeren 48 for å ekspandere for-lengingsrørhengeren, mens den øvre tetningshylse 37, integrert med den røformede ekspander over skulderen 38, kan anvendes for tetning med en tetningsnippel for å utvide forlengingsrøret oppover.

Forlengingsrørhenger-hoveddelen 48 er et rørformet element med elastomer-, grafitt- eller andre egnede tetningselementer 52 festet omkring sin ytre omkrets for tetning med foringsrøret etter ekspansjon av forlengingsrørhengeren. Et flertall gripeelementer, som f.eks. holdekiler 50, kan være anordnet på forlengingsrørhengeren for å sikre forlengingsrørhengeren til foringsrørstrengen 8 etter ekspansjon. Den øvre større indre diameter av forlengingsrørhengeren tilveiebringer en ekspansjons- beholder for den rørformede ekspander 40. Den nedre ende av plasseringsverktøyet er foretrukket i inngrep med det rørformede anker mens ekspanderen skyves nedover inn i det rørformede anker. Den nedre ende av forlengingsrørhengeren har en gjengeforbindelse 68 for forbindelse til forlengingsrøret eller andre rørformede komponenter. Den indre diameter av den nedre del 65 av forlengingsrørhengeren som ikke er ekspandert er omtrent den samme som den indre diameter av for-lengingsrøret 98. Den øvre ende av forlengingsrørhengeren haren innovervendt konus eller skråning 46 som tilveiebringer overlappende indre inngrep av en tilpasset konus 44 på bunnen av den rørformede ekspander 40. Dette tillater at den koniske ende av den rørformede ekspander i det minste delvis innføres i en øvre ende av forlengingsrørhengeren før ekspansjon av det rørformede anker. Den hylseformede ekspanderhylse tilveiebringer således vesentlig radiell understøttelse for det rør-formede anker så snart plasseringsverktøyet returneres til overflaten. Denne økte radielle understøttelse på ankeret opprettholder fluidtett inngrep mellom forlengings-rørhengeren og foringsrørstrengen. Plasseringsverktøyet kan så hentes opp og etter-later ekspanderhylsen posisjonert radielt innenfor og aksielt innrettet på linje med forlengingsrørhengeren for å opprettholde forlengingsrørhengeren i gripende inngrep med foringsrør-strengen.

Det hydrauliske plasseringsverktøy er forbundet til innvendige gjenger 59 på forlengingsrørhengerens sentrale hoveddel 62 ved hjelp av utvendige gjenger på hylsefingre 56 som kan frigis. Hylsefingrene senker seg fra hylseringen 54 som understøttes på plasseringsspindelen 10.1 plasserings- og fastsettingsposisjonen er hylsefingerhodene 58 hindret i å bøye seg innover av frigivelsesmutteren 63 som er forbundet til spindelen 10 ved hjelp av en venstregjenge ved 64. Det minnes om at spindelen 10 i plasseringsverktøyet beveger seg i en oppoverretning under fast-settingen av forlengingsrørhengeres holdekiler og blir stasjonær så snart holde-kildene sitter fast.

Aktuatorsammenstillingen i plasseringsverktøyet kan fjernes ved å skru opp gjengeforbindelsen 64. Den venstregjengede forbindelse 64 hindrer uønsket opp-skruing av høyregjengede rørforbindelser, som typisk forener rør og gjengede komponenter av brønnverktøyet. Mutteren 63 er da fri til å falle ned eller bli fjernet fra sin posisjon som bærer den indre overflate av hylsefingrene 56. Mutteren 63 inn-fanges på kuplingen 66 og spindelskulderen 51 heves for å gå til inngrep med hylse-ringskulderen 53. Oppoverrettet kraft som utøves på hylseringen bevirker at hylse fingrene 52 bøyer seg innover og beveger utvendige gjenger på hylsefingrene bort fra inngrep med de innvendige gjenger på forlengingsrørhengerhoveddelen. Plasse-ringsverktøyet er da satt fri og kan fjernes fra den festede forlengingsrørhenger.

En tetningsnippel kan innføres i den øvre tetningshylsedel 37 av den rør-formede ekspander 40, inntil skulderen på tetningsnippelen kommer i kontakt med den øvre ende av tetningshylsen. Den nedre ende av tetningsnippelen kan også komme i kontakt med skulderen 38 på ekspanderen når tetningsnippelen er full-stendig innført i ekspanderen. Tetningshylsen 37, av den rørformede ekspander kan være en oppoverragende tetningshylse som foretrukket er i ett stykke med den øvre ende av ekspanderen 40 fortetning med tetningsnippelen. Tetningshylsen har foretrukket en polert sylindrisk indre overflate for tetning med en sylindrisk ytre overflate på tetningsnippelen. Alternativt kunne tetningshylsen ha en polert sylindrisk overflate for tetning med en sylindrisk indre overflate på tetningsnippelen. Tetningsnippelen kan også inkludere en elastomer tetning, som f.eks. en Chevron tetningsstakk, for tetning med den sylindriske indre overflate av tetningshylsen. En tetningsnippel kan også utstyres med én eller flere eksterne metall-til-metall kuletetninger for metall-til-metall tetningsinngrep med den indre overflate av tetningshylsen.

Det er et trekk ved oppfinnelsen at tetningshylsen og tetningsnippelen danner en ekspansjonsskjøt som tillater termisk ekspansjon og kontraksjon av rørstrengen over tetningsnippelen. Den indre diameter av tetningsnippelen og røret over tetningsnippelen kan således være hovedsakelig den samme som den indre diameter av den rørformede ekspander radielt innenfor det rørformede anker.

Fremgangmåten for utplassering av en forlengingsrørhenger ifølge denne oppfinnelse inne i en brønn er en betraktelig forbedring i forhold til tidligere kjente hengere på grunn av at radiell ekspansjon av forlengingsrør-hoveddelen effektivt stenger av det ringformede gap mellom foringsrøret og forlengingsrøret og tilveiebringer høytrykksintegritet ved toppen av forlengingsrøret som konvensjonelt er lik den minste av enten foringsrøret eller forlengingsrøret. Forlengingsrørets suspen-sjonskapasitet kan økes uten å ofre ringromsstrømningsarealet ved å øke over-flatearealet av de lavprofil holdekiler. Både forbedringen i trykkintegritet og suspen-sjonsstyrke tilveiebringer langtids effekt på grunn av at ekspanderen kontinuerlig bærer forlengingsrørhengerhoveddelen.

Et ytterligere trekk ved den ekspanderbare forlengingsrørhenger er at der ikke er noen bevegelige deler på forlengingsrørhengeren som kan løsne fra forlengings- rørhengerhoveddelen under installasjon av forlengingsrøret i brønnen slik at det blir vanskelig eller umulig å få brakt forlengingsrøret til den ønskede plasseringsdybde. Av denne grunn er den ekspanderbare forlengingsrørhenger spesielt ønskelig for sin tilpasning for bruk i forlengingsrør-boreoperasjoner. Dette er en metode for boring av brønnen med å posisjonere en borkrone ved bunnen av forlengingsrøret og rotere borerøret (arbeidsstrengen) og forlengingsrøret for å bore forlengingsrøret inn i brønnen. For å bore forlengingsrøret inn i brønnen hindres relativ rotasjon mellom forlengingsrøret og plasseringsverktøyet og borerøret under denne operasjon. Relativ rotasjon mellom plasseringsverktøyet og forlengingsrøret etter at forlengings-røret er boret til posisjon og henger ned fra foringsrøret er imidlertid tillatt for å bevirke frigivelse av plasseringsverktøyet fra denne fastsatte forlengingsrørhenger. Denne metode kan anvendes bortsett fra en boreposisjon for å rotere forlengings-røret og derved lettere innføre forlengingsrøret i en awiksbrønn.

En dreiemomentovergang 70 med aksielle riller er installert som en del av for-lengingsrøret 98 og er posisjonert inntil de fjærbelastede hakeelementer 74 som holdes tilbake i et bur 72 som er selektivt roterbart omkring spindelen 10 av plasse-ringsverktøyet. Mer spesielt er dreiemomentovergangen 70 gjengeforbundet ved 68 med forlengingsrørhengerens nedre hoveddel 65. Buret 72 har nedre front-clutchkjever 73 ved sin nedre ende og er gjensidig forriglet med tilpassede øvre front-clutchkjever lokalisert på den øvre ende kilebøssing 76 når plasseringsverktøyet er i plasseringsposisjon. Fjærer 74 tillater at pluggene kan bevege seg radielt fremover og passere gjennom forlengingsrørhengeren med mindre diameter før de passerer de aksielle riller i dreiemomentovergangen 70. Kilebøssingen 76 har en serie indre aksielle kiler 78 (se fig. 2) som glidbart gjensidig forbindes med eksterne aksielle kiler på spindelen 10. Skjærbolter 95 strekker seg gjennom kilebøssingen og gripe inn i en ringfordypning i spindelen 10 for løsbart å sikre kileovergangen i en aksiell posisjon for å opprettholde inngrep av nedre clutchkjever 73 og øvre clutchkjever. Når plasse-ringsverktøyet i den ovenfor beskrevne posisjon, hindres relativ rotasjon mellom buret 72 og spindelen 10 på grunn av at kilene 78 og clutchkjevene og relativ rotasjon hindres således mellom plasseringsverktøyet og forlengingsrøret 98 på grunn av hakeelementene 74, slik at forlengingsrøret tillates å bli boret inn i brønnen ved rotasjon av borerøret eller arbeidsstrengen.

Et spesielt trekk ved den foreliggende oppfinnelse er at plasseringsverktøyet inkluderer en tilstrekkelig stor boring for at den sikre passasje av sement og én eller flere sementeringsplugger kan passere gjennom boringen av plasseringsverktøyet og sementere forlengingsrøret på plass. Mer spesielt har plasseringsverktøyet foretrukket en indre diameter som er minst omtrent 5 cm og vil i mange anvendelser ha en indre diameter på omtrent 7,5 cm eller mer. Sement kan således pumpes fra overflaten gjennom arbeidsstrengen og gjennom forlengingsrørhengeren og deretter ut gjennom den nedre ende av forlengingsrøret og inn i ringrommet mellom forlengings-røret og borehullet. Så snart den riktige mengde sement er pumpet på plass kan for-lengingsrørhengeren festes.

Etter at forlengingsrøret er boret i posisjon, sementert og forlengingsrør-hengeren festet, gjennomføres frigivelse fra forlengingsrørhengeren ved å etablere relativ rotasjon mellom forlengingsrøret og plasseringsverktøyet etter at clutchkjevene 73, mellom buret 72 og kilebøssingen 76, bringes ut av inngrep. Dette opp-nås ved bruk av hydraulisk trykk utøvet gjennom åpningen 87 i spindelen 10 inn i et differensialtrykkammer etablert mellom spindelen 57 og kilebøssingstetningen 97. Tilstrekklig trykk utøves for å tilveiebringe slik kraft som er nødvendig for å bryte skjærboltene 45 og forskyve kilebøssingen 76 langs spindelen 10 inntil kilebøssingen kommer til anlegg mot den øvre skulder 83 på seteovergangen 82, som er gjenget ved 84 til spindelen 10. Spindelen 10 tillater så å rotere i forhold til buret 72 som tillater at spindelen 10 på plasseringsverktøyet roteres i forhold til frigivelsesmutteren 63 for å frikople plasseringsverktøyet fra forlengingsrørhengeren. Under opphenting av plasseringsverktøyet kan hakeelementene 74 bevege seg radielt innover mens plasseringsverktøyet heves oppover forbi den festede forlengingsrørhenger. Fig. 1E viser den nedre del av plasseringsverktøyet og en øvre del av for-lengingsrøret 98, som ved 96 er gjenget inn på den nedre hylse av overgangen 70. Forskjellige lengder av forlengingsrøret kan være gjenget sammen, som vist ved 102. Den nedre ende av seteovergangen 82 er gjenget ved 92 til det sentrale strømnings-rør 94 som fører sement til en nedre del av brønnen. Bøssingen 100 er anordnet for tetning mellom det sentrale strømningsrøret 94 og forlengingsrørhengeren 98. Fig. 4 avbilder en del av den festede forlengingsrørhenger 48 med den rør-formede ekspander 40 deri og tetningshylsen 37 integrert med den rørformede ekspander og som strekker seg oppover fra den rørformede ekspander. En tetningsnippel 120 er vist posisjonert inn i tetningshylsen og er tettet dertil på en konven-sjonell måte, eventuelt ved hjelp av en ringformet metall-til-metall kuletetning 140. En øvre forlengingsrørforlengelse 122 med en stor ID indre diameterboring hovedsakelig lik den tilsvarende i tetningshylsen og den rørformede ekspander er vist forbundet til tetningsnippelen 120 ved gjenger 124. Fluid kan således passere oppover fra for-lengingsrøret som henger ned i brønnen fra foringsrørhengeren, forbi den rørformede ekspander, gjennom tetningsnippelen og oppover til overflaten gjennom forlengings-rørforlengelsen.

Selv om spesifikke utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet heri på en detaljert måte er dette bare gjort for de formål å forklare de forskjellige aspekter av oppfinnelsen og er ikke ment å begrense rammen for oppfinnelsen som angitt i de etterfølgende patentkrav. De fagkyndige vil forstå at den utførelsesform som er vist og beskrevet er eksempelvis og forskjellige andre erstatninger, endringer og modifi-kasjoner som inkluderer men ikke er begrenset til de konstruksjonsalternativer som spesifikt er drøftet heri, kan foretas ved utøvelsen av oppfinnelsen uten å gå utenfor oppfinnelsens ramme definert i de etterfølgende patentkrav.

Claims (10)

1. Foringsrørhenger for bruk i en brønn i et borehull for tetning med en forings-rørstreng og for å bære et foringsrør (98) på foringsrørhengeren, hvor foringsrør-hengeren omfatter: en rørformet foringsrørhenger (48) som løsbart kan bæres på et plasserings-verktøy for å posisjonere den rørformede foringsrørhenger (48) nede i brønnen, hvor den rørformede foringsrørhenger (48) har en initial indre hengerdiameter, og har en initial ytre hengerdiameter mindre enn en indre diameter av foringsrørstrengen, hvor den rørformede foringsrørhenger (48) kan ekspanderes av plasseringsverktøyet for tetning med foringsrørstrengen, hvor foringsrørhengeren bærer eller støtter forings-røret i brønnen, og plasseringsverktøyet omfatter en aktuator (6),karakterisert vedat foringsrørhengeren omfatter: en rørformet ekspander (40) som løsbart kan bæres på plasseringsverktøyet, hvor den rørformede ekspander (40) har en ytre ekspanderdiameter større enn den initiale indre hengerdiameter; og hvor plasseringsverktøyet tvangsmessig beveger den rørformede ekspander (40) aksielt fra en posisjon i hovedsakelig aksiell avstand fra den rørformede forings-rørhenger (48) til en posisjon hovedsakelig innenfor den rørformede foringsrørhenger (48), slik at den rørformede henger (48) ekspanderes radielt mot foringsrørstrengen for å sikre den rørformede ekspander (40) og den rørformede henger (48) nede i brønnen, idet plasseringsverktøyet har en indre boring for å la sement passere gjennom plasseringsverktøyet og ut gjennom en nedre ende av foringsrøret.

2. Foringsrørhenger ifølge krav 1, hvor den rørformede ekspander (40) er tettet til den rørformede foringsrørhenger ved hjelp av én eller flere ringformede fordypninger (42) på en ytre overflate av den rørformede ekspander (40).

3. Foringsrørhenger ifølge krav 1, som videre omfatter: ett eller flere hakeelementer (74) hvert for inngrep i en sliss i foringsrøret for roterbart å låse nevnte ett eller flere hakeelementer til foringsrøret; og en clutch (73) for selektivt å kople og frikople rotasjon mellom en plasserings-verktøyspindel (10) og nevnte ett eller flere hakeelementer, slik at foringsrøret roterer med plasseringsverktøyspindelen (10) når clutchen (73) er i inngrep, og plasserings- verktøyspindelen (10) frigis rotasjonsmessig fra foringsrøret når clutchen (73) frikoples.

4. Foringsrørhenger ifølge krav 3, som videre omfatter: et stempel (14,18) som er aksielt bevegelig i respons til fluidtrykk inne i plasseringsverktøyspindelen (10), hvor clutchen (73) frikoples i respons til aksiell bevegelse av stempelet (14,18).

5. Fremgangsmåte for å henge et foringsrør (98) i et borehull for tetning med en foringsrørstreng, hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: posisjonering av en ekspanderbar rørformet foringsrørhenger (48) og en rør-formet ekspander (40) på et plasseringsverktøy, hvor den rørformede foringsrør-henger (48) har en initial indre foringsrørhengerdiameter og en initial ytre foringsrør-hengerdiameter mindre enn en indre diameter av foringsrørstrengen, hvor den rør-formede ekspander (40) har en ytre ekspanderdiamter større enn den initiale indre foringsrørhengerdiameter, og en tetningshylse (37) sikret til en øvre ende av den rør-formede ekspander (40); foringsrørhengeren posisjoneres ved en valgt dybde i borehullet; sement føres gjennom den rørformede ekspander (40) og foringsrøret for å sementere foringsrøret i borehullet; og den rørformede ekspander (40) beveges tvangsmessig aksielt til en posisjon hovedsakelig inne i den rørformede foringsrørhenger (48) for radielt å ekspandere den rørformede foringsrørhenger (48) mot foringsrørstrengen, slik at den rørformede foringsrørhenger (48) og den rørformede ekspander (40) sikres nede i brønnen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, som videre omfatter: posisjonering av den rørformede ekspander (40) over den rørformede forings-rørhenger (48) før den rørformede ekspander (40) tvangsmessig beveges hovedsakelig inne i den rørformede foringsrørhenger (48).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, som videre omfatter: tetning av den rørformede ekspander (40) til den rørformede foringsrørhenger ved hjelp av én eller flere ringformede fordypninger (42) på en ytre overflate av den rørformede ekspander (40).

8. Fremgangsmåte ifølge ethvert av krav 5-7, som videre omfatter: tilveiebringelse av én eller flere pakkingstetninger (52) på den rørformede foringsrørhenger (48) for tetning med foringsrørstrengen ved ekspansjon av den rør-formede foringsrørhenger (48); og fiksering av et flertall holdekiler (50) på den rørformede foringsrørhenger (48) for å sikre den rørformede henger (48) til foringsrørstrengen når den rørformede foringsrørhenger (48) ekspanderes ved hjelp av den rørformede ekspander (40).

9. Fremgangsmåte ifølge ethvert av krav 5-8, som videre omfatter: ett eller flere hakeelementer (74) bringes hvert i inngrep med en sliss i forings-røret for roterbart å låse nevnte ett eller flere hakeelementer til foringsrøret; og en clutch (73) bringes selektivt til inngrep, henholdsvis frikopling, for rotasjon mellom en plasseringsverktøyspindel (10) og nevnte ett eller flere hakeelementer (74), slik at foringsrøret roterer med plasseringsverktøyspindelen (10) når clutchen (73) er i inngrep og plasseringsverktøyspindelen (10) frikoples rotasjonsmessig fra foringsrøret når clutchen (73) frikoples.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, som videre omfatter: et stempel (14, 18) beveges aksielt i respons til fluidtrykk inne i plasserings-verktøyspindelen (10) for selektivt å frikople clutchen (73).