NO335217B1

NO335217B1 - Trommelenhet med en buekompensator for en brønnintervensjonsstreng

Info

Publication number: NO335217B1
Application number: NO20120633A
Authority: NO
Inventors: Mads Bjørnenak; Kenny Armstrong; Erik Zachariassen; Tore Aarsland
Original assignee: C6 Technologies As; Stimline As
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2014-10-20
Also published as: EP2855336A1; EP2855336B1; WO2013180572A1; CA2873372A1; NO20120633A1; CA2873372C; DK2855336T3

Abstract

[fuzzy]En trommelenhet (T) for en intervensjonsstreng (0) for en brønn, omfattende - en trommel (1) for intervensjonsstrengen (0) med en trommelakse (10) og med en radius (R), anordnet i en strukturell ramme (2) og roterbar ved hjelp av en motor (22); - en spenningskompensator (3) for intervensjonsstrengen (0), - hvor spenningskompensatoren (3) omfatter en ledebue (31) flyttbar i en retning hovedsakelig langs intervensjonsstrengen (0), vinkelrett på trommelakselen (10), ved hjelp av en første kraftinnretning (6, 6b, 62b), forbundet med den strukturelle rammen (2) for å holde intervensjonsstrengen (0) i spenning; - hvori i det minste en første ende (31A) av ledebue (31) er sideveis forskyvbar i en retning hovedsakelig vinkelrett på intervensjonsstrengen, parallel med trommelaksen (10), - hvori intervensjonsstrengen (0) løper mellom ledebuen (31) til eller fra den første enden (31A) til trommelen (1); - hvori intervensjonsstrengen (0) løper via en andre, motsatt ende (31B) av ledebuen via en andre, fast føring (5) på den strukturelle rammen (1), direkte eller indirekte til eller fra brønnen.

Description

Innledning

Foreliggende oppfinnelse omfatteren kabeltrommel med en buekompensator for en intervensjonsstreng. Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen en anordning for relativ bevegelse mellom en kabel og en kabeltrommel i en ramme for å holde en konstant eller veldig lav kurvevinkel for på eller avvikling av strengen. I en utførelse er trommelen anordnet for aksiell bevegelse innenfor rammen. I en annen utførelse beveges kabelen sideveis relativt til trommelen.

Bakgrunnsteknikk og problemer forbundet med denne

I brønnintervensjonsoperasjoner hvor man bruker en streng utvendig viklet på en trommel, mens man bruker en intervensjonsstreng-legge-fører som påfører en avviksvinkel. Leggeføreren forskyver intervensjonsstrengen sideveis og påfører en avviksvinkel på strengen. En avviksvinkelvariasjon ved ellers konstant trommelrotasjonshastighet medfører normalt en uønsket strekkspenningsvariasjon. Flere av de publiserte patentene omfatter en trommel med en sving ba r roterende trommel.

US3524606 kabelrullmontering, beskriver en trommel for senkning og forhaling av en kabel gjennom et sett av horisontale lederuller på toppen av et vertikalt rør. Trommelaksen er anordnet svingbar for å tillate kabelen å løpe tangentielt mellom trommelen og rullene for alle sideposisjoner for kabelen på trommelen slik at avviksvinkelvariasjonen for kabelen relativt til trommelen reduseres.

US3690409 beskriver en annen dreibar trommel innrettet for å holde avviksvinkelen nær den perpendikulære linjen til trommelen ved å forskyve trommelendene aksielt mens kabelen rulles av eller på. En fordel med US3690409 er en øket tillat aksiell lengde på trommelen og dermed en øket kabellengdekapasitet.

GB2296001 beskriver et vinsjapparat for innrette eller ta inn line over en trinse anordnet et stykke fra trommelen. Trommelaksen er svingbar for å opprettholde avviksvinkelen på linen nær normalen.

WO2006/027553 Richards beskriver en trommel hvor den innkommende linen løper via en diamantskruestyrt lineleder som legger kabelen med en avviksvinkel bortimot vinkelrett på trommelen. Den diamantskruekontrollerte linelederen tillater linen å bli styrt parallelt med trommelaksen.

DE19942608 beskriver en vinsj med en aksielt flyttbar wiretrommel med et enkelt sjikt. Den aksielle forflyttingen av wiretrommelen er for å lede wirene gjennom en fast inngangsposisjon for vinsjen mens trommelen alternerer langs sin akse.

WO2010/117162 beskriver også en slik aksielt bevegende trommel i en

ramme med fast inngangspunkt.

US7753344 tilhørende Moretz beskriver også en aksielt bevegende trommel i et vinsjhus med en sentralt anordnet fast inngangsposisjon på huset.

US2810439 McCullough beskriver en brønnhodevinsj med en aksielt bevegelig trommel i et vinsjhus, hvori vinsjhuset er anordnet for å være koblet undertrykk til brønnhodet

EP0571207 beskriver en vinsjsammenstilling med en bevegelig trommel og en veiviserrull for å lede wiren på trommelen med en ønsket avviksvinkel.

Et annet problem med kjent teknikk er knyttet til relativ hastighetsvariasjoner mellom trommelen og injektorhodet. Hvis vi forsøker å stoppe intervensjonsstrengen under en forhalingsoperasjon som trekker strengen opp av brønnen, løper vi risiko for å skade kabelen eller injektorhodet meget raskt. Dette på grunn av treghet i de ulike komponentene som er involvert, på grunn av injektorhodets motorer som beveger mindre masse og er mye raskere til å respondere enn spolingsenhetens motor som roterer en trommel med betraktelig rotasjonstreghet. Omvendt, mens man mater ned intervensjonsstrengen i brønnen og plutselig stopper den, rotasjonstregheten til en stor trommel med den oppkveilede strengen medfører at den forsøker å gi ut mer kabel på tross av at injektorhodet allerede har stoppet kabelen. Den vanlige måten å kompensere for slik hastighetsforskjell ofte benyttet for kveilerørinnretninger er å la kveilerøret løpe gjennom luft slik at når den blir stoppet eller startet raskt vil buelengden i friluft endres som kompensasjon. Uansett kan ikke en frittløping av intervensjonsstrengen hengende i en bue mellom injektorhodets svanehals og spoleenheten være ønskelig hverken fra sikkerhetsbetraktinger for operasjon eller mekanisk skade, spesielt når avstanden er stor og den svingende bevegelsen kan være betydelig.

Hvis en intern leggetrommel benyttes, og injektorodet kjører kabelen inn i brønnen og plutselig stopper, vil tregheten i den store trommelanordningen kontinuerlig forsøke å gi ut den stive kabelen selv om injektorhodet allerede har stoppet. Dette kan ødelegge kabelen gjennom kompresjon i lengderetning med medførende bruddpåvirkning eller forvridning

Kort oppsummering av oppfinnelsen

De ovennevnte problemene kan avhjelpes med foreliggende oppfinnelse. Oppfinnelsen er en trommelenhet (T) for en intervensjonsstreng (0) for en brønn, omfattende: en trommel (1) for intervensjonsstrengen (0) med en trommelakse (10) og med en radius (R), anordnet i en strukturell ramme (2) og roterbar ved hjelp av en motor (22);

en spenningskompensator (3) for intervensjonsstrengen (0),

hvori spenningskompensatoren (3) omfatter en ledebue (31) flyttbar i en retning hovedsakelig langs intervensjonsstrengen (0), vinkelrett på trommelakselen (10), ved hjelp av en første kraftinnretning (6, 6b, 62b), forbundet med den strukturelle rammen (2) for å holde intervensjonsstrengen (0) spent;

hvori i det minste en første ende (31A) av ledebue (31) er sideveis forskyvbar i en retning hovedsakelig vinkelrett på intervensjonsstrengen, parallelt med trommelaksen (10),

hvori intervensjonsstrengen (0) løper mellom ledebuen (31) til eller fra den første enden (31A) til trommelen (1);

hvori intervensjonsstrengen (0) løper via en andre, motsatt ende (31B) av ledebuen via en andre, fast føring (5) på den strukturelle rammen (1), direkte eller indirekte til eller fra brønnen.

Flere trekk ved oppfinnelsen er gitt i de uselvstendige kravene vedlagt.

Kort figurforklaring

Oppfinnelsen er illustrert i de vedlagte figurene, hvor

Fig.l er et isometrisk riss av en trommelenhet (T) i henhold til oppfinnelsen, men en intervensjonsstreng delvis kveilet opp på trommelen. Intervensjonsstrengen er for en brønn. Trommelen er drevet av en motor. Trommelen er utstyrt med en kompensator for å holde et foretrukket strekkspenningsnivå i intervensjonsstrengen (0) gjennom kjøringen av trommelen. Videre, kompensatorarmen er anordnet sideveis forskyvbar og drevet av en aktuator, i en retning vinkelrett på strengen for å legge strengen på en kontrollert måte på en trommel. Hele trom mela ppa ratet er anordnet i en stålramme. Intervensjonsstrengen kan være en karbonfiberarmert relativt stiv kabel, eller en vanlig intervensjonsstreng eller en kveilerør, er vist utløpene (eller inn) på trommelenheten. Fig IB er et toppriss av den samme utførelsen av oppfinnelsen som vist i Fig IB. Fig. 2 er et sideriss av en lignende utførelse av trommelenheten i henhold til oppfinnelsen, med rammen (2) i venstre rammedel 2A, og kompensatoren vist i den høyre rammedelen 2B. De to rammedelene kan i en utførelse være splittet for å bli transportert adskilt. En forskjell mellom denne utførelsen og utførelsen i Fig. 1 er innfestningsposisjonen til strekkspenningskompensatormekanismen (6). Fig. 3 er et sideriss av rammen, trommelen og kompensatoren i henhold til oppfinnelsen med en hovedsakelig stengt ledebane omfattende bøyebegrenseren lagt horisontalt og over en svanehals til et injektorhode på en brønn. Fig. 4 viser et enderiss med to ulike opprullingsmønstre på en trommel i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 viser et toppriss av en trommel i henhold til oppfinnelsen, og et perspektivriss, et enderiss sett fra kompensatorbuens ende og et sideriss, alle med kompensatorbuen i en tilbaketrukket posisjon tett inntil trommelen og med kom pen sa to rbu en forskjøvet til en side av trommelen. Fig. 6 viser det samme som i Fig. 5 bortsett fra at kompensatorbuen er trukket tilbake til en utstrakt posisjon relativt til trommelen. Fig. 7 viser enseparat rammedel (2B) med kompensatorbuen, sett fra hovedtrommel-rammedel-posisjon (2A).

Utførelser av oppfinnelsen

Oppfinnelsen illustrert i Fig. 1 og Fig. 2, en trommelenhet (T) for en intervensjonsstreng for en brønn, spesielt en petroleumsbrønn. Trommelenheten omfatter følgende trekk: En trommel (1) med en radius (R) for intervensjonsstrengen (0), med trommelen (1) anordnet i en strukturell ramme (2) og roterbar ved hjelp av en motor (22); Trommelenheten (1) har en radius (R) lik eller større enn den minste tillate bøyeradius (RO) for intervensjonsstrengen. For karbonfiberarmert intervensjonsstenger med radius 08 mm til 015 mm, benyttet av søkeren, kan den minste tillatte bøyningsradius (RO) være mellom 0,5 m og 2 m. Diameteren på trommelen skulle dermed bli >= 2R0, mellom lm og 4m. Trommelen (1) bør tilpasses til den største av disse og ha en diameter på 4.0 m slik at en typisk høyde på rammen vil være større enn trommelen, f.eks 4,2 m. En slik kabel kan passe til en kabellengde på 10 kilometer for en 010 mm kabel. Kabler som komposittfiberarmerte kabler eller andre wirekabler for bruk på trommelen kan ha diametere som varierer fra 8 mm til 15 mm. En lang syntetkabel kan dermed injiseres ved hjelp av en trommelenhet og en brønnhodeinjektor inn i et brønnhode utstikkende nær endene av en sidelengs deviert brønn. Trommelenheten er utstyrt med en strekkspennigskompensatorbue hvor en første ende er sideveis forskjøvet i retning av trommelen. Dermed oppnår vi kontrollert opprulling relativt til intervensjonsstrengen (0) da intervensjonsstrengen kan løpe i en kontrollert bane relativt til trommelen (1) i den strukturelle rammen (2) gjennom leggingen av intervensjonsstrengen (0) på trommelen (1). Intervensjonsstrengen blir dermed flyttet sideveis til høyre og venstre på trommelen under mottak eller utmating av intervensjonsstrengen. En sidevis vinkel på intervensjonsstrengen, hvilken vanligvis nesten unngås med den foreliggende oppfinnelsen, er kalt en avviksvinkel. En avviksvinkelvariasjon med ellers konstant trommelhastighet og streng hastig het medfører vanligvis en strekkspenningsvariasjon, og fraværet av en avviksvinkel fra perpendikulærlinjen, og kabelstrekkvanasjonen er tatt opp av kompensatorbuen som flytter seg en liten lengde inn og ut med de varierende inngangspunktene på trommelen. Slik strekkvariasjon ville ellers ha krevd at intervensjonsstrengen måtte opereres ved en lavere maksimum strekkspenning på trommelen enn ved foreliggende oppfinnelse. Alternativet med å kjøre trommelen med hastighet varierende med avviksvinkelen er uoverkommelig hvis trommelen er stor. Fig. 5 illustrerer kompensatorbuen i en tilbaketrukket posisjon nærmest trommelen og med kompensatorbuen forskjøvet til en side av trommelen. Avviksvinkelene mellom strengene og kompensatorarmen er under 1,6 grader og armen er lagt over 8 grader eller mindre sideveis. Fig. 6 viser det samme som i Fig. 5 bortsett fra at kompensatorbuen er trukket tilbake til en utstrakt posisjon relativt til trommelen. Avviksvinkelen ut av kompensatorbuens topp er 1,5 grader eller mindre, og kompensatorbuen er 8 grader eller mindre, stigende

sideveis.

Bredden (aksial lengde) på trommelen (1) burde være mindre eller lik 1/1 av indre rammebredde. I den foreliggende oppfinnelsen har en utførelse av trommelen en bredde på omkring 1/3 som illustrert, altså 0,84 m. Maksimal bredde på trommelen er den fulle bredden av rammen; f.eks omkring 2,5 m. Slik utvidelse av trommelen medfører signifikant større maksimal sideveis avviksvinkel for kompensatorbuen, og noe øket avviksvinkel ut av kompensatorbuen for den økende sideveis utvidelsen, spesielt i tilbaketrukket posisjon.

Strekkspenningskompensatoren (3) er for å holde en ønsket strekkspenning i intervensjonsstrengen (0) under kjøring av intervensjonsstrengen på og av trommelen (1). Kompensatoren strammer intervensjonsstrengen eller gir etter når det oppstår hastighetsvariasjoner mellom injektorhodets matehastighet og trommelens hastighet. Strekkspenningskompensatoren (3) gir også etter når den beveges vekk fra sentralplaten til trommelen for å kompensere for strekkspenningsvariasjon som kan sammenlignes med en ellers varierende avviksvinkel.

Trommelen skal operer som en slave underordnet injektorhodet.

Strekkspenningskompensatoren (3) omfatter en ledebue (31) for å lede intervensjonsstrengen (0). Radien (Rg) for intervensjonsstrengen (0)'s bane langs ledebuen (31) er større eller lik den minst tillate bøyningsradiusen RO) for intervensjonsstrengen (0). I en utførelse kan radiusen for ledebuen og trommelen være lik. Ledebuen (31) er flyttbar til og fra trommelen, dvs i rettvinklet retning på trommelens akse (10), ved hjelp av "kraft anordning" 6 festet til den strukturelle rammen (2), dvs en fjær eller en aktuator eller en kombinasjon av de to. Andre variasjoner av en krafta nord ni ng kan benyttes. I en utførelse av oppfinnelsen er nøytralplanet til ledebuen (31) et sentrert vertikalplan gjennom rammen (2) og trommelen slik det vises i Fig. IB, hvori ledebuen (31) er bøyd til en side av trommelen.

Intervensjonsstrengen løper mellom en første ende (31A) av ledebuen (31) og et tangentielt punkt på trommelen (1), vennligst se øvre del av ledebuen på

Fig. 1 eller2. Strekkspenningskompensatoren (3) omfatteren ledebue (31) lyttbar i en retning hovedsakelig langs intervensjonsstrengen (0), vinkelrett på trommelakselen (10), ved hjelp av en første kraftinnretning (6, 6b, 62b), forbundet med den strukturelle rammen (2) for å holde intervensjonsstrengen (0) i spent. En første føring (4) kan anordnes bevegende i synkron med sideveis bevegelse av ledebuen. Den første føringen (4) kan anordnes på den første enden (31A) på ledebuen (31) eller aktuatordrevet sideveis på rammen. Intervensjonsstrengen (0) løper via en andre, motsatt ende (3IB) av ledebuen via en andre, fast føring (5) på den strukturelle rammen (1), vennligst se nedre venstre del av rammen i Fig. 1, indirekte til brønnen.

I en utførelse av oppfinnelsen vil trommelenheten ifølge oppfinnelsens ledebue være utstyrt med en andre kraftinnretning for å bevege nevnte første ende (31A) sideveis for å styre intervensjonsstrengen på trommelen (1).

I en utførelse av oppfinnelsen, for trommelenheten ifølge i oppfinnelsen, er basis av trommelen (1) utstyrt med et spor (11) for å lede basislaget av intervensjonsstrengen inn i et ønsket mønster på trommelen. Oppfinnerne har under eksperiment med prototypen oppdaget at med slike spor (11) på trommelbunnen, kan dette trekket gjøre en andre kraftanordning overflødig, da den innkommende intervensjonsstrengen styres på trommelen av sporene når man kveiler opp basislaget på trommelen og deretter styrer seg selv sideveis for de påfølgende strenglagene på trommelen og hele tiden beveger ledebuens første ende (31A) lang smed en veldig liten avviksvinkel. Trommelen kan i denne utførelsen være forsynt med et Lebus skrueformet spor langs bunnen for å styre det første laget av kabelen inn i en jevnt mønster. Neste lag på trommelen legger seg pent oppå basislaget og så videre. I denne utførelsen har oppfinnerne oppdaget at kompensatorarmen ikke behøver være forsynt med den sideveis forskyvningsaktuatoren (37) men vikler pent opp med intervensjonsstrengens turner viklet opp side om side. Imidlertid, denne utførelsen kan lett bli kombinert med utførelsen ovenfor for å sikre at intervensjonsstrengen vil legge seg i et ønsker mønster slik som et tett leggemønster med strengen alltid lagt side om side for den mest kompakte leggingen, eller i andre ønskede mønstre slik som vist i Fig. 4.

I en utførelse av oppfinnelsen er kurveradien av nevnte ledebue (31) mindre nær dens nedre, andre ende (31B) og øker mot dens øvre, første ende (31A). Dette har blitt prøvd på prototypen og reduserer strengstrekkspenningen noe ved innhaling på trommelen, hvilket er fordelaktig for å redusere leggestrekkspenningen.

Fordeler

Avviksvinkelen inn på trommelen vil være neglisjerbar når første toppende (31A) av ledebuen (31) leder leggingen av intervensjonsstrengen (0) inn på trommelen (1). Ledebuen vil, gitt dimensjoner på trommelens bue og ramme vist i Fig. 5A, bli svingt sideveis opp til 8 gradere til venstre eller høyre for legget for å nå endene på trommelen. Dette vrir intervensjonsstrengen (0) forsiktig, minimalt, og vridningen tas enkelt opp hvor som helst mellom, nedre ende (31B) av ledebuen (31) og den andre faste føringen (5) som er inngangspunktet for intervensjonsstrengen (0) på den faste rammen (2). I tillegg, kan en bredere trommel benyttes enn den 1/3 eller 1/2 trommelen som er vist: En fullbreddestrommel kan benyttes.

Bøyningen av kabelen er veldig liten og dermed viktig å unngå variasjonene i strekkspenning med varierende avviksvinkel pga "buet avviksvinkel" påført med den sideveis bevegelige kompensatorarmen, som navnet tilsier, er kompensert ved en in-line variasjon av posisjonen av kompensatorarmen. Sideveiskreftene som trengs for å styre kabelen til den ønskede posisjonen på trommelen er neglisjerbare og letter legging av kabel i en gunstig posisjon for å lette det korrekte ønskede viklingsmønsteret for strenglegemet.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er trommelen en utvendig leggetrommel, slik vist i figurene. Leggemønsteret kan være flatt, side ved side uten krysning som illustrert i Fig. 1 for full utnyttelse av trommelkapasiteten, eller lagt i et flettet mønster med en eller flere krysninger per omdreining hvis et annet mønster er ønsket, slik som illustrert i de to eksemplene i Fig. 4.

I en utførelse av oppfinnelsen er ledebuen (31) anordnet lineært forskyvbar, altså den forflyttes til og fra trommelen. I en annen utførelse er den flyttbar ved å være svingbar om den første øvre, eller andre nedre akse (32,33) anordnet på rammen (1).

I en utførelse av oppfinnelsen kan ledebuen (32) utgjøres av et roterende skivehjul som kan flyttes frem og tilbake og være svingbart om aksen til den innkommende kabelen. En signifikant fordel ved å benytte en tilnærmet 180 graders bue (32) som vist i Fig. 1 og Fig.2 er det betydelig reduserte plassbehovet sammenlignet med en full skive.

Kraftanordningen (6) kan i en utførelse av oppfinnelsen omfatte en fjærmekanisme (61). Kraftanordningen (6) kan alternativt eller i tillegg til en fjærmekanisme omfatte en pneumatisk, hydraulisk eller elektrisk aktuator (62).

I Fig. 1 og Fig. 2 er det vist et hydraulisk stempel.

Trommelenheten (1) er ifølge en utførelse anordnet i lagre i en hjelperamme (21). Hjelperammen kan, hvis den er smalere enn rammen, være montert på travers bjelker (25) anordnet i den nedre strukturen av den strukturelle rammen (1).

Trommelen i henhold til oppfinnelsen er i en utførelse forsynt med en eller streng-strekkspennings-materenheter (41, 41A, 41B) anordnet enten på kompensatorarmen eller på den strukturelle rammen (2). Streng-strekkspennings-materenheten utøver i det minste en minimal påkrevd strekkspenning på intervensjonsstrengen (0), utoverpekende fra trommelen (1,) og er anordnet for å mate intervensjonsstrengen (0) i en ønsket retning ut fra eller inn mot trommelen (1). Strekkspenning-mateenheten (41) skal fortrinnsvis være i bruk under rigging og kobling til injeksjonshodet (8). Når injektorhodet på brønnen har nådd intervensjonsstrengen (0) kan strekkspennings-materenheten bli satt i et frihjulsmodus eller koblet fra. Uansett, strekkspennings-materenheten kan opereres gjennom å mate ut den ganske stive intervensjonsstrengen fra trommelen for å forhindre at strengen reiser seg fra trommelen. Hastighetsdifferansen mellom trommel og streng kan tas opp ved hjelp av kompensator ledebuen i henhold til oppfinnelsen uansett.

I en utførelse av oppfinnelsen er trommelenheten (T) forsynt med en strekkspennings-mateenhet (41A) anordnet ved en første føring (4), hvor nevnte strekkspenningsmateenhet er anordnet sideveis bevegelig med den første enden (31A) av ledebuen (31).

I en utførelse av oppfinnelsen er strekkspennings-mateenheten (41A) anordnet på den første føringen (4) innrettet på den første enden av strekkspenningskompensatoren (3).

I en utførelse av oppfinnelsen er strekkspennings-mateenheten (41A) på den første føringen (4) anordnet sideveis forskyvbar på den strukturelle rammen (2), hvor strekkspennings-mateenheten (4IA) er anordnet sideveis bevegende i sideveis synkron operasjon med den første enden (3IA) av ledebuen (31). I en utførelse av oppfinnelsen kan den synkrone operasjonen styres ved hjelp av en aktuator (41C).

Strekkspennings-mateenheten (41A, 41B) omfatter to eller flere motoriserte ruller eller belter (42) anordnet på motsatte sider av intervensjonsstrengens (0) bane og innrettet til å gripe og utøve en langsrettet kraft på intervensjonsstrengen (0).

I henhold til en utførelse av oppfinnelsen er en strekkspennings-mateenhet (41B) anordnet ved en andre fast fører (5), vennligst se Fig 1. Dette vil tillate

enden på intervensjonsstrengen, eller en svepe festet til enden av strengen, å bli holdt på dette punktet i rammestrukturen når intervensjonsstrengen er halet inn hele veien til rammen (2). Denne strekkspennings-mateenhet (41B) kan operere alene og kan holde en ytre ende eller en "svepe" på intervensjonsstrengen (0) av rammen (2) når intervensjonsstrengen (0) er fullstendig kveilet opp på trommelen. Med strengen lagt over kompensatorbuen, kan den strukturelle rammen (2) ikke deles i to deler, en trommel ramme (2A) og en kompensatorramme (2B) på grunn av sveipen eller den ytre enden av intervensjonsstrengen (0) som fortsatt er lagt rundt ledebuen (31) og holder det på plass.

Fig. 7 viseren separat rammedel (2B) med kompensatorbuen, sett fra hovedtommelrammedel-posisjon (2A). Kabinettet vist i høyre og venstre nedre del kan gi plass til kontrollenheter, hydraulisk brems eller motorenheter, og hydrauliske enheter for kompensatorarmen. Plasseringen nær det nedre faste punktet på armen gir tilstrekkelig plass for sideveis bevegelse av kompensatorbuen.

Men, hvis svepen eller den ytre enden av intervensjonsstrengen tillates å skyves videre inn på trommelen og så ses i en første strekkspennigsmater-enhet (41A), og dette er anordnet på trommelrammen (2A), videre relativt til ledebuen (31), ledebuen (31) og kompensatorrammen (2B) er frie og kan bli koblet fra, vennligst se under. Da kan den strukturelle rammen (2) kobles fra hverandre i en trommelramme (2A) og en kompensatorramme (2B) og tillate transport i adskilte deler.

I en utførelse av oppfinnelsen er den første strekkspennings-mateenheten (41A) anordnet på den første føringen (4)

Strekkspennings-mateenheten (41A, 41B) kan i en utførelse omfatte to eller flere motoriserte ruller eller belter (42) anordnet på motsatte sider av intervensjonsstrengens (0) bane og innrettet til å gripe og utøve en langsrettet kraft på intervensjonsstrengen (0), vennligst se den innskutte detaljen i øvre venstre del av Fig.l..

Bremsing ved bruk av de motoriserte rullene eller beltene vil generere varme uavhengig av om de motoriserte rullene bruker hydraulisk eller elektrisk energi. Siden bremsene er små og det er en fare for at de må bremse store lengder kan store mengder varme genereres. Varmen generert av bremsingen kan opptas i en hydraulisk bremsemotstand (43) som kan lede bort varmen fra selve bremsen.

I en utførelse av oppfinnelsen kan en intervensjonsstreng-ledekanal (7) av bestemt lengde anordnes mellom andre faste føring (5) og injektor hodet (8) på brønnen, vennligst se Fig. 3. Ledekanalen kan omfatte minst to bøyningsbegrensere (71) for intervensjonsstrengen (0). Ledekanalen (7) samt bøyningsbegrenserne (71) er foretrukket lukket på grunn av sikkerhetshensyn. Dette har den klare fordel; personell og kraner kan ikke komme i direkte kontakt med en løpende intervensjonsstreng. Ledekanalen (7) kan med fordel omfatte rør av fast form i kombinasjon med bøyningsbegrensere. På dette vis kan trommelen plasseres langt unna injektorhodet og ledekanalen kan legges langs dekk og bli ledet langs skrånende baner gjennom faste rørseksjoner uten at denne banen er særlig plasskrevende. Ledekanalen (7) kan med fordel være foret med et teflonrør for å senke friksjon og slitasje.

Som et alternativ til å bruke trommelenheten plasser separat fra brønnhodeinjektoren som vist i Fig. 3, kan trommelenheten i en utførelse av oppfinnelsen være koblet direkte på brønnen slik at intervensjonsstrengen løper direkte fra den faste føringen (5) på den strukturelle rammen (2) til injektorhodet (8), altså at den strukturelle rammen (2) er anordnet rett over injektorhodet (8).

Intervensjonsstrengen (0) er en relativt stiv fiberarmert kabel (01), vanligvis av glatt karbonfibertype, eller et kveilerør (02) eller en på annen måte glatt metallstreng (03). Intervensjonsstrengen kan omfatte en elektrisk leder, en fluidkommunikasjonsstreng, en signal fiber eller kombinasjon av to eller aller disse.

Trommelen illustrert i Fig. 1 har en typisk lengde på 7,14 m, en høyde på 4,2 m og en bredde på 2,49 m. Total lengden på enheten kan være upraktisk for transport. I en utførelse er trom melen hetens strukturelle rammen (2) satt sammen av en trommelramme (2A) og en kompensatorramme (2B) som kan kobles fra hverandre og sammen igjen.

Ledebuen (32) er i en utførelse av oppfinnelsen forsynt med en rekke av små skiver (34) langs dens radielle utoverpekende buelengden for å støtte og lede intervensjonsstrengen (0). Skivene leder intervensjonsstrengen og reduserer friksjon mellom strengen og ledebuen. Siden strengen løper utvendig langs buen på skivene må buen holde intervensjonsstrengen spent nok til å bøye strengen i en radius lik intervensjonsbuens. Dette oppnås ved å benytte kraftanordningen (6) for å ta opp ev. slakk i strengen. I tillegg, kan strengens strekkspenning kontrolleres ved hjelp av den første og den andre førings (4,5) strekkspennings ruller.

Som nevnt over må kompensatoren stramme intervensjonsstrengen eller gi etter når det oppstår hastighetsvariasjoner mellom injektorhodets matehastighet og trommelens hastighet. Videre, skal trommelen operere som en slave underordnet injektorhodet. For å oppnå dette er trommelenheten i en utførelse forsynt med et styresystem (CS) innrettet for å motta styresignaler fra et høyere ordens styresystem for injektorhodet (8) på brønnhodet. Det høyere ordens styresystem sender kommandoer for utmating, stopp eller innhaling av intervensjonsstrengen. Videre, bestemmer styresystemet hastigheten som altså er påkrevd for intervensjonsstrengen (0). Styresystemet er innrettet for å koordinere bevegelsen fil intervensjonsstrengen på trommelen (1) med bevegelsen til intervensjonsstrengen som løper gjennom injektorhodet (8). Siden de to har ulik treghet, tar kompensatoren opp forskjellene under innmating og opphaling. Etter kompensasjon av strekkspenningsreduksjon i strengen pga. trommelens høye rotasjonstreghet og oppkveilede streng når injektorhodet plutselig reduseres sin hastighet løper kompensatorbuen ut relativt til trommelaksen. Om, i motsatt fall, injektorhodet øker sin injeksjonshastighet, vil kompensatorbuen tillates å bevege seg innover og tillater trommelen å innhente seg for deretter at kompensatorbuen returnerer til sin tilnærmede nøytrale midtposisjon for å møte påfølgende behov for slakk eller oppstramming av strengen.

De ovennevnte utførelsene kan alle kombineres bortsett fra når de gjensidig utelukker hverandre. Et eksempel på gjensidig utelukkende kombinasjon er det faktum at en stiv ledebue (31) ikke kan anordnes svingbar om både den øvre og den nedre aksen (32, 33) på samme tid på grunn av at ledebuen da vill være låst i fast posisjon.

Som nevnt under den innledende presentasjonen av problemer med kjent teknikk, kan problemer forårsaket av relative hastighetsvariasjoner mellom trommel og injektorhode avhjelpes ved bruk av en fritthengende kabel mellom svanehalsen og trommelen. Men, treghetsrelatert problemer blir mer synlige dersom en strengkanal eller fast lengde utenfor brønnhodet, f.eks med en rekke bøyningsbegrensere i bruk, da disse danner faste avstander mellom spoleenheten og injektorhodet, dette krever kompensert ved hastighetsvariasjoner. I slike situasjoner blir strekkspenningskompensatoren ifølge oppfinnelsen betydelig fordelaktig.

Den foreliggende oppfinnelsen har blitt vist som en trommelenhet (T) for en intervensjonsstreng (0) for en brønn. Første og også det viktigste bruksområdet er for en petroleumsbrønn, men en geotermisk brønn eller vannbrønn er også mulige bruksområder.

Claims

1. En trommelenhet (T) for en intervensjonsstreng (0) for en brønn, omfattende: - en trommel (1) for intervensjonsstrengen (0) med en trommelakse (10) og med en radius (R), anordnet i en strukturell ramme (2) og roterbar ved hjelp av en motor (22); - en spenningskompensator (3) for intervensjonsstrengen (0), - hvor spenningskompensatoren (3) omfatter en ledebue (31) forflyttbar i en retning hovedsakelig langs intervensjonsstrengen (0), vinkelrett på trommelakselen (10), ved hjelp av en første kraftinnretning (6, 6b, 62b), forbundet med den strukturelle rammen (2) for å holde intervensjonsstrengen (0) i spenning; - hvori i det minste en første ende (31A) av ledebue (31) er sideveis forskyvbar i en retning hovedsakelig vinkelrett på intervensjonsstrengen, parallell med trommelaksen (10), - hvori intervensjonsstrengen (0) løper mellom ledebuen (31) til eller fra den første enden (31A) til trommelen (1); - hvori intervensjonsstrengen (0) løper via en andre, motsatt ende (31B) av ledebuen via en andre, fast føring (5) på den strukturelle rammen (1), via en føringskanal (7) av fast lengde anordnet mellom den faste føringen (5) og et injektorhode (8) til eller fra brønnen.

2. Trommelenheten ifølge krav 1, hvori ledebuen er utstyrt med en andre kraftinnretning for å bevege nevnte første ende (31A) lateralt for å styre intervensjonsstrengen inn på trommelen (1).

3. Trommelenheten ifølge krav 1 eller 2, hvori basis av trommelen (1) er utstyrt med et spor (11) for å lede basislaget av intervensjonsstrengen inn i et ønsket mønster på trommelen.

4. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori kurveradien av nevnte ledebue (31) er mindre nær dens nedre, andre ende (31B) og øker mot dens øvre, første ende (31A).

5. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori ledebuen (31) er anordnet lineært forskyvbart i retning av intervensjonsstrengen (0).

6. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvor den nevnte ledebuen (31) er anordnet forskyvbar ved at den er vippbar om en andre, nedre akse (33) i den strukturelle rammen.

7. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori kraftenheten (6, 6B) omfatter en fjærmekanisme (61).

8. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori kraftinnretningen (6, 6B) omfatter en pneumatisk, hydraulisk eller elektrisk aktuator (62B).

9. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori trommelen (1) er anordnet i lagre i en hjelperamme (21).

10. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, omfattende en eller flere streng-strekkmate-enheter (41, 41A, 41B) anordnet på den strukturelle rammen (2) for å utøve i det minste en minste påkrevde strekkspenning på intervensjonsstrengen (0) utoverrettet fra trommelen (1) og innrettet til å mate intervensjonsstrengen (0) i en ønsket retning utover fra eller innover mot trommelen.

11. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, med en strekkspennings-mateenhet (41B) anbrakt ved en andre, fast føring (5) ved et innløpspunkt for strengen (0) på den strukturelle rammen (2).

12. Trommelenheten ifølge kravene 10 eller 11, med en strekkspennings-mateenhet (41A) anordnet ved en første føring (4), hvor nevnte strekkspenningsmateenhet er anordnet sideveis bevegelig med den første enden (31A) av ledebuen (31).

13. Trommelenheten ifølge kravene 10 - 12, hvor den nevnte strekkspennings-mateenheten (41A) ved den første føringen (4) er innrettet på den første enden av strekkspenningskompensatoren (3).

14. Trommelenheten ifølge kravene 10 - 13, hvor den nevnte strekkspennings-mateenheten (41A) ved den første føringen (4) er anordnet sideveis forskyvbar på den strukturelle rammen (2), hvor strekkspennings-mateenheten (41A) er anordnet sideveis bevegende i sideveis synkron operasjon med den første enden (31A) av ledebuen (31) ved hjelp av en aktuator (41C).

15. Trommelenheten ifølge kravene 10 - 14, hvori den nevnte strekkspennings-mateenheten (41A, 41B) omfatter en eller flere motoriserte ruller eller belter (42) anordnet på motsatte sider av intervensjonsstrengens (0) bane og innrettet til å gripe og utøve en langsrettet kraft på intervensjonsstrengen (0).

16. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori det [mellom] den andre faste føringen (5) og et injektorhode (8) på brønnen er anordnet en intervensjonsstreng-ledekanal (7) med i det minste én bøyningsrestriktor (71) for intervensjonsstrengen (0).

17. Trommelenheten ifølge krav 16, hvori ledekanalen (7) omfatter rør av fast form i kombinasjon med bøyningsrestriktorer.

18. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori intervensjonsstrengen løper direkte fra den faste føringen (5) til injektorhodet (8).

19. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori intervensjonsstrengen (0) er en relativt stiv fiberarmert kabel (01) eller en kveilerør (02), omspunnet ledning (04), eller en på annen måte glatt metallstreng (03).

20. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori den strukturelle rammen er sammensatt av en trommelholder ramme(2A) og en kompensatorholder ramme (2B)

21. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori ledebuen (32) er utstyrt med en rekke skiver (34) langs ledebuen (31) for å støtte å lede intervensjonsstrengen (0).

22. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, utstyrt med et kontrollsystem (CS) innrettet til å motta kontrollsignaler fra en høyere ordens kontrollsystem for injektorhodet (8) på brønnhodet, hvor det høyere ordens kontrollsystemet bestemmer nedmating, hold og opptrekking og setter hastigheten for intervensjonsstrengen (0), og anordnet for å koordinere trommelen (1) med injektorhodet (8).

23. Trommelenheten i henhold til ethvert av de foregående krav, hvor trommelen (1) har en radius (R) lik eller større enn den minste tillate bøyeradius (RO).

24. Trommelenheten i henhold til ethvert av de foregående krav, hvor ledebuen (31) har en radius (Rg) større eller lik den minste tillate bøyeradius (RO).

25. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvor ledebuen (31) har en bueradius (Rg) varierende fra en minste kurveradius nær den andre ende (31B) til en større kurveradius nær dens først ende (31A) nærmere trommelen (1) beregnet fra strengens bane.

26. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori trommelen er en eksternt liggende trommel.

27. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori en aksiell lengde (bredden) av trommelen er mellom en tredjedel og full bredde av rammen (2) beregnet langs aksen (10).

28. Trommelenheten ifølge ethvert av de foregående kravene, hvori en aksiell lengde (bredden) av trommelen samsvarer med en indre bredde av rammen (2) beregnet langs aksen (10).