NO335156B1 - Nedihulls fluidseparasjonssystem - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en fremgangsmåte til å separere fluider som aktuerer et nedihullsverktøy (12) fra brønnfluider. Sammenstillingen tillater utligning eller sirkulasjon gjennom kjørestrengen for levering av nedihullsverktøyet til den ønskede lokalisering. Sirkulasjonspassasjen (28) stenges, og det rene fluidet forflyttes inn i nedihullsverktøyet ved hjelp av trykk som påføres på en bevegelig barriere (22). Ved slutten av forflytningen av det rene fluid åpnes en sideport (30) for å muliggjøre opphenting uten trekking av en våt streng.

Description

Feltet for denne oppfinnelse vedrører systemer for å separere inkompatible fluider nedihulls, og mer bestemt i forbindelse med isolasjon av fluider for å blåse opp en oppblåsbar gjenstand fra de andre fluider i brønnhullet.

Oppblåsbare gjenstander brukes nedihulls til et mangfold av anvendelser. En ventil som åpner som reaksjon på påført trykk regulerer typisk den oppblåsbare gjenstand. Ved enkelte anvendelser kan det være en serie av ventiler. I begge tilfelle er ventilsammenstillingen sensitiv overfor faststoffer som kan være tilstede i brønnflui-der. Et eksempel er i høytrykksbrønner hvor svært tunge slamformuleringer er nød-vendig for trykkregulering. I disse tilfelle inneholder slammet en betydelig mengde sandkorn som kan underminere operasjonen av ventilene på den oppblåsbare gjenstand. Et annet problem er utfelling av faststoffer. Hvis faststoffer i vesentlige meng-der kommer inn i den oppblåsbare gjenstand og felles ut, så vil den oppblåsbare gjenstand ikke gå tilstrekkelig tilbake når den tømmes, og vil forårsake problemer når det er på tide å hente den opp. Blanding av fyllfluider og brønnfluider kan forårsake en reaksjon som danner en meget viskøs emulsjon, eller verre, en resulterende forbindelse som herder inne i den oppblåsbare gjenstand, hvilket gjør etterfølgende uttrekking av den oppblåsbare gjenstand vanskelig, hvis ikke umulig.

I det tidligere ble det gjort forsøk på å overvinne dette problemet. En teknikk involverte å plassere rent fluid, så som vann, over den oppblåsbare gjenstand og dekke det med en stor plugg av smørefett. Ideen var at pluggen av smørefett ville forbli kohesiv og forflytte det rene fluidet inn i den oppblåsbare gjenstand, uten å gi brønnfluidene som var fylt med sandkorn en mulighet til å nå det ømfintlige ventilsys-tem på den oppblåsbare gjenstand. Dette systemet var upålitelig, ettersom nedihulls-temperaturene kunne redusere smørefettets viskositet, hvilket tillot brønnfluidene å komme forbi pluggen og inn i den oppblåsbare gjenstand. Et annet forsøk involverte en nedihullspumpe som fikk tilført energi via en kabel. Pumpen var anordnet i et rent fluid, og kabelen strakk seg gjennom en bevegelig barriere med brønnfluidene øverst. Når pumpen leverte det rene fluidet til den oppblåsbare gjenstand, virket brønnfluidet på barrieren for å skyve den nedover i hullet langs den elektriske ledning. Problemet var at den elektriske ledning hadde en uregelmessig utvendig overflate, og det var ved enkelte anvendelser vanskelig å oppnå en god tetning mellom den stasjonære elektriske ledning og bushingene i den bevegelige barriere. I tillegg til dette krevde anordningen spesialutstyr for å kjøre den elektriske ledning for å tilføre energi til pumpen. Kostnader og bekymringer vedrørende den fysiske plass var involvert i anven-delsen av denne anordningen. Innsats for å tilveiebringe en regelmessig utvendig overflate på den elektriske ledning ved bruk av et glatt belegg var vellykket i enkelte anvendelser, men ble oppgitt som for kostbart og upålitelig i de høye temperaturer i enkelte anvendelser ved eksisterende dype brønner.

Det som var nødvendig var følgelig et enkelt system for å separere fluider for å sikre pålitelig operasjon av de oppblåsbare gjenstander. Samtidig måtte systemet mu-liggjøre innkjøring under sirkulasjon eller å tillate utligning av brønnfluider inn i strengen under innkjøring. Det var også nødvendig at systemet tillot fluidkommunikasjon fra innsiden til utsiden av strengen under opphenting for å hindre uttrekking av en våt streng, fylt med vekten av innvendige brønnfluider. Ideelt sett skulle systemet være enkelt å konstruere og operere, ved bruk av kjente komponenter så mye som mulig, og ikke kreve noe spesialutstyr ved overflaten eller kompliserte prosedyrer som ville nødvendiggjøre personell fra spesialservicefirmaer eller spesiell opplæring av riggar-beiderne. Disse fordelene i et mangfold av kombinasjoner er noen av de fordelaktige aspekter ved den foreliggende oppfinnelse.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et isolasjonssystem for å isolere brønnfluider fra en oppblåsningsventil for en oppblåsbar gjenstand, omfattende: et hus som avgrenser et hulrom, hvilket hus er forbundet til oppblåsningsventilen på den oppblåsbare gjenstand, slik at hulrommet er i fluidforbindelse med oppblåsningsventilen;

rent fluid i huset i tilstrekkelig mengde til fullstendig å blåse opp den oppblåsbare gjenstand når det forflyttes, i det minste delvis, gjennom oppblåsningsventilen for den oppblåsbare gjenstand; og videre kjennetegnet ved

en ugjennomtrengelig bevegelig barriere som er i stand til å isolere brønnflui-der fra hulrommet når barrieren forflyttes og det rene fluid forflyttes gjennom oppblåsningsventilen.

Foretrukne utførelsesformer av systemet er videre utdypet i kravene 2 til og med 16.

Disse og andre trekk ved anordningen og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse vil klarere forstås ved en gjennomgang av beskrivelsen av den foretrukne utførelse, hvilken fremkommer nedenfor.

Kort beskrivelse av tegningene:

Fig. 1 er en skjematisk representasjon av oppfinnelsen ved bruk av en separat sirkulasjonsventil; og Fig. 2 er en skjematisk representasjon av oppfinnelsen ved bruk av en integrert sirkulasjonsventil;

Fig. 3 er en alternativ utførelse til fig. 2.

Med henvisning til fig. 1, brukes et transportrør 10, som kan være stivt rør, borerør, snubbingrør, kveilerør eller lignende, til å transportere et nedihullsverktøy 12 til en ønsket lokalisering. Nedihullsverktøyet 12 kan være et hvilket som helst av et mangfold av kjente nedihullsverktøy, men er i den foretrukne utførelse et oppblåsbart verktøy. Over det oppblåsbare verktøy 12 er det montert en landings-/tetningskrage 14. Den har et nedre utløp 16 og er forbundet til den oppblåsbare gjenstand med en gjenge 18 eller en mekanisme som utløses av seg selv ved påføring av et forhånds-bestemt trykk over og ovenfor den øvre trykkgrense for oppblåsingen, hvor oppblå-singsventilen stenger. Ved bruk av gjenger 18 kan utløsing skje ved rotasjon av strengen 10. Andre innretninger for tilkopling og utløsning kan anvendes uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Landings-/tetningskragen 14 har et kammer 20 som fylles med et rent fluid ved overflaten. Volumet som brukes er fortrinnsvis ca 125% eller mer av det forventede nødvendige volum for fullstendig å aktivere den oppblåsbare gjenstand 12. En avskraperplugg eller dart med kjent konstruksjon er innsatt over fluidet i kammeret 20. Andre bevegelige barrierer, som tetter langs omkretsen, er også tenkelige. Avskraperplugger eller darter er i vanlig bruk ved operasjoner ved semente-ring av foringsrør for å isolere sement fra andre brønnfluider, idet disse brønnfluider skyver på avskraperen eller darten for å forflytte sement til det ringformede rom rundt foringsrøret inntil avskraperen eller darten «dunker» når den når en mottaker.

Over landings-/tetningskragen 14 er det montert en sirkulasjonsventil 24 av en kjent konstruksjon, så som modellene H300-55 eller IH330-51 som er laget av Baker Oil Tools. Ovenfor dette er det en oppfyllingsrørdel 26 av kjent konstruksjon, så som modell H330-78 eller H300-98 som er laget av Baker Oil Tools. Det inkompatible brønnfluid anordnes over avskraperen 22.

Denne utførelse av systemet opererer på følgende måte. Når den oppblåsbare gjenstand senkes til den ønskede dybde, er en åpning 28 på oppfyllingsrørdelen 26 åpen. Dette gjør at brønnfluid kan komme inn i røret 10 når det senkes i brønnen, og muliggjør også sirkulasjon, hvis dette er nødvendig. Når den ønskede dybde er nådd, slippes en kule (ikke vist) inn i oppfyllingsrørdelen for hovedsakelig å stenge av åpningen 28, samtidig som det tillates strømning rundt kulen for å muliggjøre påføring av anvendt fluidtrykk på avskraperen 22. Brønnfluider som skyver på avskraperen 22 reduserer volumet av kammeret 20, ettersom rent fluid forflyttes inn i den oppblåsbare gjenstand 12 gjennom det nedre utløp 16. Etter at den oppblåsbare gjenstand 12 er satt og utløst, så som ved for eksempel å løsne gjengen 18, landes avskraperen i bunnen av landings-/tetningskragen 14. Deretter bygges trykk opp over avskraperen 22 og i sirkulasjonsventilen 24. Det er et stempel (ikke vist) inne i sirkulasjonsventilen 24, hvilket reagerer på påført trykk for å veksle posisjoner og blottlegge en port 30. Med porten 30 åpen, kan røret 10 trekkes, og det vil tømmes slik at det ikke dannes en våt streng, hvilket kunne overbelaste det overflateutstyr som brukes til å trekke den opp, eller for å muliggjøre ytterligere forflytning av fluider så som sement. Det skal bemerkes at åpningen 28, så snart den er stengt ved at en kule slippes, forblir lukket så lenge prosedyren pågår. Sirkulasjonsventilen 24 er nødvendig, fordi isole-ringsmekanismen, som omfatter avskraperen 22, hindrer tømming av røret 10

under uttak. Overflatepersonell vil se en trykktapp når avskraperen 22 når bunnen, fulgt av et hurtig fall i trykk når porten 30 åpnes.

Den alternative fremgangsmåte er vist på fig. 2. Den avviker fra fremgangsmåten på fig. 1 ved at en separat sirkulasjonsventil 24 har blitt flyttet fra posisjonen nedenfor oppfyllingsrørdelen 26 til en lavere posisjon inne i kammeret 20. Trinnene med å sette og utløse den oppblåsbare gjenstand 12 på fig. 2 er identisk med operasjonen på fig. 1. Forskjellen ligger i trykksettingen over avskraperen 22 etter utløsning fra den oppblåsbare gjenstand 12. Når avskraperen 22 beveger seg nedover, kommer den fysisk i inngrep med den forflyttede sirkulasjonsventil 24 og flytter en hylse (ikke vist) som befinner seg innvendig i sirkulasjonsventilen, inntil en port 32 er innrettet med en port 34 på huset til landings-/tetningskragen 14. Strengen kan nå dreneres når den trekkes ut av hullet. Fig. 3 viser et lignende konsept, med unntak av at en hylse 33 holdes av en skjærpinne 35 som i utgangspunktet dekker en åpning 37. Avskraperen 22 forflytter til slutt hylsen 33 for å muliggjøre tømming av strengen under uttak.

Fagpersoner innen området kan forstå at anordningene og fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen er enkle og billige, og gir en pålitelig teknikk for å isolere rent fluid til bruk i en oppblåsbar gjenstand eller et annet nedihullsverktøy, samtidig som de gjør at røret kan fylles automatisk under innkjøring, og tømmes under opphenting fra brønnhullet. Mange forskjellige bevegelige barrierer er tenkelige for tettende å adskille det rene fluid fra det omgivende brønnfluid. Bruk av kjente komponenter reduserer kostnader og sikrer mer pålitelig operasjon, fordi riggpersonellet er kjent med utstyret.

Den ovenstående beskrivelse er illustrerende for den foretrukne utførelse, og mange modifikasjoner kan gjøres av de som har fagkunnskap innen området uten å avvike fra oppfinnelsen, hvis omfang skal bestemmes av det bokstavelige og ekviva-lente omfang av de nedenfor angitte krav.

Claims (16)

1. Isolasjonssystem for å isolere brønnfluider fra en oppblåsningsventil (24) for en oppblåsbar gjenstand (12), omfattende: et hus som avgrenser et hulrom (20), hvilket hus er forbundet til oppblåsningsventilen (24) på den oppblåsbare gjenstand (12), slik at hulrommet er i fluidforbindelse med oppblåsningsventilen (24); rent fluid i huset i tilstrekkelig mengde til fullstendig å blåse opp den oppblåsbare gjenstand (12) når det forflyttes, i det minste delvis, gjennom oppblåsningsventilen (24) for den oppblåsbare gjenstand (12); og videre karakterisert veden ugjennomtrengelig bevegelig barriere (22) som er i stand til å isolere brønn-fluider fra hulrommet (20) når barrieren forflyttes og det rene fluid forflyttes gjennom oppblåsningsventilen (24).

2. System som angitt i krav 1, karakterisert vedat barrieren (22) omfatter en avskraperplugg.

3. System som angitt i krav 1, karakterisert vedat barrieren (22) omfatter en dart.

4. System som angitt i krav 1, karakterisert vedat barrieren (22) tetter hovedsakelig langs sin ytre om-krets.

5. System som angitt i krav 1, karakterisert vedat huset videre omfatter en oppfyllingsrørdel (26) for å tilveiebringe en åpen sideport (30) over barrieren når huset kjøres inn.

6. System som angitt i krav 5, karakterisert vedat oppfyllingsrørdelen (26) omfatter et ventilelement (24) som beveges over sideporten (30) for å lede trykk til barrieren (22) for forflytning av denne.

7. System som angitt i krav 6, karakterisert vedat ventilelementet (24) beveges ved hjelp av fluidtrykk.

8. System som angitt i krav 1, videre karakterisert vedat det omfatter: en sirkulasjonsrørdel som inkluderer en tømmeport (32) som er dekket av et ventilelement (24), hvorpå bevegelse av barrieren (22) aktuerer, i det minste delvis, ventilelementet (24) for å blottlegge porten for tømming av fluid fra huset når det tas ut av et brønnhull.

9. System som angitt i krav 8, karakterisert vedat barrieren (22) drives mot et bevegelsesstopp i huset for å tillate trykkoppbygging over den for å aktuere ventilelementet til å beveges for å blottlegge tømmeporten.

10. System som angitt i krav 9, karakterisert vedat huset løsgjøres fra den oppblåsbare gjenstand (12) før barrieren (22) drives til bevegelsesstoppet.

11. System som angitt i krav 8, karakterisert vedat barrieren (22) kommer i inngrep med ventilelementet (24) for å bevege det bort fra tømmeporten for å åpne den.

12. System som angitt i krav 11, karakterisert vedat ventilelementet (24) og tømmeporten er innenfor hulrommet i huset avgrenset av posisjonen av barrieren (22) før det beveges inne i huset.

13. System som angitt i krav 8, videre karakterisert vedat det omfatter: at huset videre omfatter en oppfyllingsrørdel (26) for å tilveiebringe en åpen sideport (30) over barrieren (22) når huset kjøres inn.

14. System som angitt i krav 13, karakterisert vedat oppfyllingsrørdelen (26) omfatter et annet ventilelement som beveges over sideporten for å lede trykk til barrieren (22) for forflytning av denne.

15. System som angitt i krav 14, karakterisert vedat barrieren (22) omfatter en avskraperplugg.

16. System som angitt i krav 14, karakterisert vedat barrieren (22) omfatter en dart.